JP2827931B2 - 熱搬送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石油またはガスなどの
熱源により、例えばハロゲン化炭化水素類ＨＣＦＣ２２
などの冷媒を加熱し、その加熱された冷媒を冷媒自身の
圧力変化と重力作用を利用して放熱器に搬送循環させ室
内の暖房などに供する熱搬送装置に関し、特に熱搬送能
力のアップと装置の小形化、構成のシンプル化、信頼性
の向上、コストの引き下げなどを狙いとした熱搬送装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種熱搬送装置として、特開平
３−５１６３１号公報に開示された熱搬送装置が知られ
ている。

【０００３】この熱搬送装置を図１３（ａ）、図１３
（ｂ）に示す。図１３（ｂ）は図１３（ａ）のシステム
構成を具体化したものである。バーナ１９を有する冷媒
加熱器４の上方に２つの部品をろう付等で接合した容器
１を設け、その上部は気液分離室２として、又下部は液
冷媒３の溜め容器として機能する。容器１は下部から冷
媒加熱器４へ往く入口管５と冷媒加熱器４出口側から前
記容器１の気液分離室２に開口部を有する出口管６とで
ループ状に接続する加熱回路を有する一方、前記容器１
上部からガス往き管１６、送風機１５を有する放熱器１
４、液戻り管１８、第２逆止弁１７、前記容器１より上
方に配設してある受液器７、そして第１逆止弁１１を有
する落し込み管１０を順次ループ状に接続した放熱回路
を有している。前記出口管６の開口端上方には容器１内
に開口接合した均圧管１３の下端であるラッパ管部１３
Ａを配設し、均圧管１３の他端は電磁開閉弁１２の入口
と、又電磁開閉弁１２の出口は受液器７の上部と連通接
合している。受液器７の上方部は、多孔板９を内蔵した
受液室８、下部は第１逆止弁１１を有する落し込み管１
０で構成され、その下端は、容器１の気液分離室２側に
連通接合している。以上の均圧管１３、電磁開閉弁１２
及び落し込み管１０で液冷媒落し込み回路を形成してお
り、電磁開閉弁１２の開閉時間は、バーナ１９の燃焼量
制御器２０と出口管６に配設してある温度検出器２１の
出力信号によって、予め実験で設定した時間となるよう
制御部２２で制御される。

【０００４】上記構成においてバーナ１９で加熱された
冷媒は気液２相状態で出口管６を通り容器１内へ流入し
気液分離室２でガス冷媒と液冷媒とに分かれ液冷媒は再
び容器１に液冷媒３として溜り、入口管５を通り再び冷
媒加熱器４へ流入する。一方気液分離室２内に冷媒加熱
器４から流入した気液２相冷媒のガス冷媒はガス往き管
１６を通り送風機１５によって冷却されることにより、
放熱器１４内で凝縮し、冷媒は過冷却液状態まで冷却さ
れる。この時電磁開閉弁１２が閉の時、受液室８内は第
１逆止弁１１がバネ１１Ａにより押えられている為、閉
状態となり、放熱回路は一瞬先づまり状態となる。過冷
却液冷媒の圧力が受液室８内の圧力よりも若干高くなる
と、過冷却液冷媒は液戻り管１８、第２逆止弁１７を通
って受液室８に入る。受液室８に入った液冷媒は多孔板
９で拡散し、受液室８内のガス状態の冷媒を凝縮させる
ので、受液室８内の圧力が急速に減圧される。例えば受
液室８内に６０℃の飽和ガスが存在し、放熱器１４から
３０℃の液冷媒（過冷却度３０ｄｅｇ）が受液室８へ流
入すると６０℃の飽和圧力２４ｋｇ／ｃｍ² Ｇ（ＨＣＦ
Ｃ２２）から５〜６ｋｇ／ｃｍ² 受液室８の圧力は低下
する。そうすると、放熱器１４の液冷媒が圧力の下がっ
た受液室８内に吸引され、受液室８内は液冷媒で満たさ
れ、一定時間後電磁開閉弁１２を開くと、出口管６より
噴出する気液２相冷媒を受液室８に導びき、重力作用に
さらに出口管６からの２相冷媒のガス流による動圧成分
も加わり、バネ１１Ａの力に抗してオープンになった第
１逆止弁１１を通って受液室８内の液冷媒は容器１内へ
流入する。この時第２逆止弁１７は受液室８内の圧力が
高い為、閉状態である。次に電磁開閉弁１２を一定時間
後閉にすると受液室８の圧力は下がり、第１逆止弁１１
はバネ１１Ａの力により閉となり再び受液室８内へ放熱
器１４から過冷却液冷媒が流入し、受液室８内は液冷媒
で満たされ、一定時間後電磁開閉弁１２を開にするとい
う動作を繰り返す。すなわち加熱器４を含む加熱回路は
自然循環サイクル、放熱器１４を含む放熱回路は間欠動
作サイクルで熱搬送を行なうものである。

【０００５】上記構成において冷媒循環量Ｇ（ｋｇ／
ｈ）は、

【０００６】

【数１】

【０００７】Ｖ：受液室容積（ｃｃ） γ：受液室内液冷媒密度（ｇ／ｃｃ） Ｔ：電磁開閉弁の周期（開時間＋閉時間）（ｓｅｃ） で表わされる。一方熱搬送量Ｑ（ｋｃａｌ／ｈ）は放熱
器１４の入口、出口の冷媒のエンタルピ差をΔｉ（ｋｃ
ａｌ／ｋｇ）とすると Ｑ＝Δｉ×Ｇ ………………………… （２） となる。（１）式、（２）式より周期Ｔは

【０００８】

【数２】

【０００９】となり、周期Ｔは、Δｉに比例し、燃焼量
即ち熱搬送量Ｑに逆比例する。このことから、燃焼量が
大きくなると周期Ｔは短かく、燃焼量が小さくなると周
期Ｔは長くなるように冷媒循環量Ｇを燃焼量とバランス
させることが必要であり、冷媒の特性から放熱器１４の
圧力が高いとΔｉは小さくなり圧力が低いとΔｉは大き
くなる為、放熱器の圧力状態によっても、圧力が高い場
合は周期Ｔは短かく、圧力が低い場合は周期Ｔは長くす
るように冷媒循環量Ｇを放熱器の圧力ともバランスさせ
ることが必要である。したがって圧力と温度に相関関係
のある気液２相状態の冷媒が流れる出口管６に配設して
ある温度検出器２１で放熱器１４の圧力状態を間接的に
検知し、前記温度検出器２１の出力信号と燃焼量制御器
２０の出力信号とで制御部２２によって電磁開閉弁１２
の周期を制御するようになっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では次のような熱搬送能力の増大に対する課題
があった。 （１）電磁開閉弁１２を開状態とし、冷媒加熱器４の出
口管６より噴出する気液２相冷媒を受液室８に導びき、
液冷媒の重力作用にさらに出口管６から噴出する気液２
相冷媒の動圧成分も加えて、受液室８に先に溜っている
液冷媒を落し込む構成となっているが、液冷媒落し込み
時、前記した均圧管１３より液成分を含んだ冷媒が受液
室８に入るため、電磁開閉弁１２を閉状態にし、第１逆
止弁１１もバネ１１Ａによって閉となった時点で、受液
室８内には液冷媒が残ることになる。このことは受液室
８の有効容積を減少させ、放熱器１４より吸引する冷媒
量も減少する。 （２）さらに受液室８へ放熱器１４から過冷却液冷媒が
流入する際、受液室８内へ暖かい液冷媒が残ると受液室
８内にあるガス状態の冷媒を凝縮させ受液室８内の圧力
を減圧させる以外に受液室８内に残った液冷媒の温度を
低下させるためにも過冷却液冷媒がもつ冷却能力は使用
され、受液室８内の減圧量が減少し、受液室８内へ放熱
器１４から液冷媒を引き込むのに時間を要する。又落し
込み管１０の両端を受液器８と容器１とにろー付け又は
溶接により接合するので、第１逆止弁１１の接合時の熱
変形をさける為、落し込み管１０は長くする必要があ
り、そのため流れ抵抗も大きく、落し込みにも時間を要
した。以上の理由により従来の構造では熱搬送能力の増
大に問題があった。 （３）また気液分離室２から液を含まないガス冷媒のみ
を放熱器１４に導びき潜熱熱交換させることが放熱能力
を最大限発揮させると共に必要な冷媒循環量を最少にす
ることができるが、従来の構成では、電磁開閉弁１２の
開閉動作に応じて冷媒加熱器４の出口管６から噴出した
気液２相冷媒は上方流と下方流に変動し、気液分離室２
内において液滴が飛散した乱流状態となり、この液滴が
ガス往き管１６に入って放熱回路を循環することにな
り、熱交換効率の低下、全体封入冷媒量の増加等の問題
が生じると共に、放熱器での潜熱熱交換に寄与しない余
分な冷媒も循環させる必要があった。

【００１１】また液冷媒落し込み回路が容器１の上部に
設置してあり、前述のように落し込み管１０は両端を受
液器８と容器１とに接合するので、接合時の熱による第
１逆止弁１１の変形をさける為、落し込み管１０を長く
する必要があるので容器１の底部から電磁開閉弁１２の
先端までの高さが大きくコンパクト性に欠け、さらに部
品点数、接合加工箇所が多くコスト高となるなどの課題
を有していた。

【００１２】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、受液室の容積を有効に放熱器からの過冷却液冷媒の
吸引に用い、吸引時間と受液室から容器内への液冷媒落
し込み時間の１サイクルの短縮化、放熱器へ流れる冷媒
の気液分離促進などによる熱搬送能力の増大、および構
成の大巾なシンプル化、小形化、低コスト化を図ること
を目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の熱搬送装置は、加熱回路と冷媒回路とを有
し、冷媒加熱器と、該冷媒加熱器の上方に配設された容
器と、該容器の内部を気液分離室と受液室とに分離する
仕切板と、該仕切板に穿設された開口部を適宜開閉する
弁体と、上記弁体を駆動する弁体駆動手段と、上記容器
と離間した放熱器と、上記冷媒加熱器と上記気液分離室
とを連通させる第１連通手段と、上記気液分離室と上記
放熱器と上記受液室とを連通させる第２連通手段とを備
え、上記冷媒加熱器と上記気液分離室と上記第１連通手
段とにより上記加熱回路を構成する一方、上記気液分離
室と上記放熱器と上記受液室と上記弁体と上記第２連通
手段とにより上記冷媒回路を構成した熱搬送装置であ
り、さらに上記第１連通手段は、上記冷媒加熱器から上
記気液分離室へ冷媒が流れる出口管を有する一方、上記
第２連通手段は、上記気液分離室から上記放熱器へ冷媒
が流れるガス往き管を有し、上記出口管と上記ガス往き
管を上記気液分離室内で開口せしめ、その開口部の位置
を上記弁体よりも高くしたものである。

【００１４】さらに上記弁体駆動手段は電気的に上下す
るシャフトを有し、該シャフトを上記弁体に当接させて
上記弁体を開閉させるようにしたものである。

【００１５】さらに上記気液分離室と上記受液室とを連
通させるバイパス管とバイパス弁を上記容器に取り付け
るとともに、上記バイパス弁と上記弁体駆動手段とを同
期して制御する制御部をさらに設けたものである。

【００１６】さらに上記気液分離室と上記受液室とを連
通させるバイパス管とバイパス弁付駆動手段を上記容器
に取り付けたものである。

【００１７】さらに上記弁体に開口を穿設するととも
に、該開口を開閉するパイロット弁を上記弁体に取り付
け、上記弁体駆動手段により上記弁体と上記パイロット
弁を駆動するようにしたものである。

【００１８】さらに上記仕切板に断熱材を取り付けたも
のである。さらに上記受液室の内部圧力を検知する圧力
検知器と、該圧力検知器からの出力信号で上記弁体駆動
手段を制御する制御部を設けたものである。

【００１９】さらに上記第２連通手段は上記放熱器と上
記受液室とを連通させる液戻り管を有し、該液戻り管の
内部圧力を検知する圧力検知器と、該圧力検知器からの
出力信号で上記弁体駆動手段を制御する制御部を設けた
構成を有するものである。

【００２０】

【作用】上記構成により、受液室の液冷媒を気液分離室
へ落し込んだ後は、受液室には従来のように気液混合し
た冷媒が残ることはなく、飽和ガスのみが存在するた
め、放熱器から受液室へ液冷媒を吸引する際、受液室の
容積が有効に利用できると共に、放熱器から過冷却液冷
媒のもつ熱量も、従来受液室に残っていた高温の液冷媒
を冷却する必要がないため、受液室内のガス冷媒を効率
よく凝縮させ、その結果受液室内の減圧がより大きくな
り、短時間で受液室に放熱器から液冷媒を引き込むこと
が可能となり、さらに、開閉弁を１つの収納容器内に設
けてあるため、従来流れ抵抗が大きかった落し込み管が
廃止でき受液室から液冷媒を落し込む際の流れ抵抗を大
巾に低減させることができ、落し込み時間の短縮化も図
れ、受液室への液冷媒の引き込み、落し込みの１サイク
ル時間の短縮ができ、放熱器へ流れる液冷媒の気液分離
促進とあわせて冷媒循環量が増大し、熱搬送能力の増大
化が図れる。又、１つの容器内に開閉弁を設けてある
為、部品点数、接合加工の箇所を削減でき、信頼性の向
上、低コスト、小型コンパクト化が図れる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面にもとづい
て説明する。なお図１３（ｂ）と同一部には同一番号を
付している。

【００２２】図１は本発明の第１の実施例による熱搬送
装置の断面図である。冷媒及び開閉弁２８を収納する収
納容器２３は、上下二つｂｏｗｌ型部材を仕切板２５を
挟んでＷ部全周を溶接接合して構成され、仕切板２５の
下方部は気液分離室であり低部に冷媒３を溜めている。
仕切板２５の上方部は、多孔板３３を内蔵した受液室３
２で、仕切板２５の下方部との連通は弁体２８によって
開閉される。

【００２３】液冷媒３は入口管５を通って加熱器に供給
され、バーナ１９により加熱されると一部ガス化され二
相状態で出口管６を通ってその開口部６Ａより気液分離
室２４内に放出され加熱回路を構成する。一方気液分離
室内２４内で液状の冷媒は下部に溜り、ガス化された冷
媒は出口管開口部１６Ａから出口管１６を通じて放熱器
１４に入り、送風機１５により冷却されることにより液
化され、更に過冷却液状態まで冷却されて、第２逆止弁
１７を通じて多孔板３３の上方より受液室３２に供給さ
れることで放熱回路を構成している。

【００２４】収納容器２３には弁体駆動手段３４を接合
し、前記弁体駆動手段３４のシャフト３５は弁体２８の
凹部２９よりも小径にして挿入しシャフト３５を開閉弁
２８に当接させて開閉弁２８を開閉動作する構成を有し
ている。弁体駆動手段３４は、図３に示すようにコイル
３７に通電するとプランジャ３６が吸引されシャフト３
５が押し出され、コイル３７への通電を止めるとプラン
ジャ３６が上へバネ３６Ａによって持ち上りシャフト３
５も持ち上げられる構成になっている。そして弁体駆動
手段３４のコイル３７への通電、非通電時間は、バーナ
１９の燃焼量制御器２０と出口管６に配設してある温度
検出器２１の出力信号で予め設定した時間となるよう制
御部３８で制御される。弁体駆動手段３４が非通電の時
は、シャフト３５はバネ３６Ａにより上方に持ち上げら
れており、したがって弁体２８もバネ３０によって弁ガ
イド２６に構成してある弁座に当接してある為、過冷却
液冷媒の圧力が受液室３２の圧力よりも若干高くなると
過冷却液冷媒が液戻り管１８、第２逆止弁１７を通って
受液室３２に入る。受液室３２に入った液冷媒は多孔板
３３で拡散し、受液室３２内の蒸気状態の冷媒を凝縮さ
せるので、受液室３２内の圧力が急速に減圧される。そ
うすると、放熱器１４の液冷媒が圧力の下がった受液室
３２内に吸引され、受液室３２内は液冷媒で満たされ一
定時間後、弁体駆動手段３４に一定時間通電するとシャ
フト３５が弁体２８に当接し押し出されたシャフト３５
で開閉弁２８が開き、図２に示すように受液室３２内は
気液置換孔２７で気液置換を行ない、受液室３２内の液
冷媒は重力作用により、気液置換孔２７を通り気液分離
室２４へ流入し、液冷媒３として溜る。次に弁体駆動手
段３４を非通電にするとシャフト３５はバネ３６Ａによ
り持ち上げられ、弁体２８はバネ３０により閉状態とな
り再び受液室３２内へ放熱器１４から過冷却液冷媒が流
入し受液室３２を液冷媒で満たし一定時間後、弁体駆動
手段３４を一定時間通電し弁体２８を開にするという動
作を繰返す。すなわち気液分離室２４と冷媒加熱器４を
含む加熱回路は自然循環サイクル、放熱器１４を含む放
熱回路は間欠動作サイクルで熱搬送を行なうものであ
る。以上の間欠動作における弁体駆動手段３４と弁体２
８の動作と受液室３２の圧力及び受液室３２内の液冷媒
量の状態を図４に示す。弁体駆動手段３４が通電から非
通電になったＡ点で弁体２８は閉状態となり、その時は
受液室３２は前回溜っていた液冷媒を落し込んだ直後で
ある為、液冷媒は空でガス状態である。この状態から放
熱器１４から過冷却液冷媒が受液室３２に入ってくると
過冷却液で受液室３２内のガス冷媒を凝縮させ受液室３
２内の圧力はＰ点からＱ点迄急速に減圧する。それに伴
ない受液室３２へ液冷媒は放熱器１４から吸引されるた
め、受液室３２内の液冷媒量は増加しほぼ受液室３２が
液冷媒で満たされると放熱器１４から受液室３２を連結
する液戻り管１８の液冷媒の流れがなくなり受液室３２
の圧力はＲ点迄復帰する。そしてＡ点から一定時間Ｂ点
迄弁体駆動手段３４を非通電状態に保持した後、一定時
間Ｃ点迄、今度は弁体駆動手段３４を通電状態にすると
弁体２８は開状態となり受液室３２の液冷媒は落し込ま
れＣ点付近では受液室３２内の液冷媒は空となりガス冷
媒のみとなる。弁体駆動手段３４と弁体２８は以上の動
作を繰り返し、それに伴ない受液室３２内の圧力及び液
冷媒量の状態も上記の変化を繰り返す。そして弁体駆動
手段３４へのＡ点からＢ点迄の非通電時間、Ｂ点からＣ
点迄の通電時間は、従来例で述べた理由から燃焼量と放
熱器１４の圧力に応じて冷媒循環量をバランスさせる必
要がある為、放熱器１４の圧力状態を間接的に検知でき
る温度検出器２１の出力信号と、燃焼量制御器２０の出
力信号とで制御部３８によって予め設定した時間に制御
するようにしてある。なお、弁体駆動手段は、通電でシ
ャフトを押し上げ、非通電でシャフトが押し出される構
成でもよい。

【００２５】したがって１つの収納容器２３内に弁体２
８を設けてある為、収納容器２３の底部から弁体駆動装
置３４の先端までの寸法を小さくすることができると共
に、部品点数、接合加工の箇所を削減でき、信頼性の向
上、低コスト化が図れる。さらに受液室３２に溜った液
冷媒を液冷媒３として落し込んだ後、弁体２８が閉じた
時点では受液室３２へは飽和ガスの冷媒のみが存在して
おり、従来のように気液が混合した冷媒が受液室３２へ
残ることはなく受液室３２へ放熱器１４から液冷媒を吸
引する際、受液室３２の容積が有効に利用でき、受液器
３２へ吸引する液冷媒量も増大するため、冷媒循環量が
アップでき熱搬送量の増大が図れる。また、前記のよう
に受液室３２から液冷媒を落し込んだ後は、受液室３２
に液冷媒が残らないため、放熱器１４から流入する過冷
却液冷媒のもつ熱量は、従来受液室３２に残っていた高
温の液冷媒を冷却する必要がないため、受液室内にある
ガス冷媒を効率良く凝縮させ、その結果受液室３２内の
減圧がより大きくなり、短時間で受液室３２に放熱器１
４から液冷媒を引き込むことが可能となると共に、弁体
２８を収納容器２３内に設けてあるため、従来流れ抵抗
が大きかった落し込み管が廃止でき、受液室３２から液
冷媒を落し込む際の流れ抵抗を大巾に減少させることが
でき、落し込み時間の短縮も図れ、受液室３２への液冷
媒の引き込み、落し込みの１サイクル時間が短縮でき冷
媒循環量が増大し、熱搬送能力の増大化が図れる。さら
に従来構成と異なり弁体２８の動作に応じて、冷媒加熱
器４の出口管６から噴出した２相冷媒は上方流と下方流
に変動することはなく噴出した２相冷媒は安定して液成
分は仕切板２５を伝わって下方に落ち、冷媒加熱器４の
出口管６の開口部６Ａ、ガス往き管１６の開口部１６Ａ
も開閉弁２８より上方に設けてあるため弁体２８が開い
ても出口管６の開口部６Ａ、ガス往き管１６の開口部１
６Ａ付近は受液室３２から落し込まれる液冷媒で乱され
ることはなく、気液分離室２４から放熱器１４へ流出す
るガス往き管１６の気液分離性能が向上し、余分に放熱
器１６へ気液分離室２４から出ていく液冷媒成分が減る
為に、受液室３２内には放熱器１４でガスから液に凝縮
した冷媒のみを引き込むことになり、結果的に潜熱熱交
換に寄与する冷媒循環量が増大し、熱搬送量の増大が図
れる。

【００２６】また、弁体２８に形成した凹部２９に、こ
れよりも小径の弁体駆動手段３４のシャフト３５を挿入
し、シャフト３５を弁体２８に当接させて弁体２８を開
状態としているため、弁体駆動手段３４の組立時の傾き
等によって弁体２８の閉状態でのシール性が損なうこと
もなく、弁体２８は確実な開閉動作を行なうことがで
き、受液室３２の液冷媒の吸引、落し込み動作を安定さ
せることができる。

【００２７】次に第２の実施例を図５で説明する。構成
上、第１実施例との相異点は、収納容器２３の気液分離
室２４と受液室３２の多孔板３３より上方部とをバイパ
ス弁４０を介したバイパス管３９で連結し、さらに、燃
焼量制御器２０と出口管６に配設してある温度検出器２
１の出力信号で弁体駆動手段３４とバイパス弁４０の動
作を制御する制御部４１を設けた点である。

【００２８】上記構成において、バーナ１９の燃焼熱で
冷媒加熱器４で加熱された冷媒は気液２相状態で出口管
６を通り気液分離室２４へ流入しガス冷媒と液冷媒とに
分かれ、その内の液冷媒は気液分離室２４の下方に溜り
入口管５を通り再び冷媒加熱器４へ流入する。一方気液
分離室２４内上方のガス冷媒はガス往き管１６を通り、
送風機１５による冷却で放熱器１４内で凝縮し、更に過
冷却液状態まで冷却される。この時バイパス弁４０が閉
状態でかつ弁体駆動手段３４が非通電の時はシャフト３
５はバネ３６Ａで上方に持ち上げられており、したがっ
て弁体２８もバネ３０によって弁ガイド２６に構成して
ある弁座に当接してある為、過冷却液冷媒の圧力が受液
室３２の圧力よりも若干高くなると過冷却液冷媒が液戻
り管１８、第２逆止弁１７を通って受液室３２に入る。
受液室３２に入った液冷媒は多孔板３３で拡散し、受液
室３２内の蒸気状態の冷媒を凝縮させるので、受液室３
２内の圧力が急速に減圧される。そうすると、放熱器１
４の液冷媒が圧力の下がった受液室３２内に吸引され、
受液室３２内は液冷媒で満たされる。この状態でバイパ
ス弁４０を開状態とし、かつ弁体駆動手段３４に通電す
ると、シャフト３５が弁体２８に当接し押し出されたシ
ャフト３５で弁体２８が開き、受液室３２内の液冷媒は
バイパス弁４０での気液分離室２４からのガスの置換作
用と液冷媒自体の重力作用により弁ガイド２６に設けて
ある気液置換孔２７を通り気液分離室２４へ流入し、液
冷媒３として溜る。次にバイパス弁４０を閉状態とし、
弁体駆動手段３４を非通電にするとシャフト３５はバネ
３６Ａにより持ち上げられ、弁体２８はバネ３０により
閉状態となり再び受液室３２内へ放熱器１４から過冷却
液冷媒が流入し受液室３２を液冷媒で満たし、次にバイ
パス弁４０を開状態とし弁体駆動手段３４を通電し弁体
２８を開にするという動作を繰返す。

【００２９】図６は第１実施例で説明した図４に対し本
実施例で新たに設けた前述のバイパス弁４０の動作を書
き加えたものであり、バイパス弁４０の開状態と弁体駆
動手段３４の通電による弁体２８の開状態、及びバイパ
ス弁４０の閉状態と弁体駆動手段３４の非通電による弁
体２８の閉状態を同期して動作させた時の受液室３２の
圧力と受液室３２内の液冷媒量の状態を表わしたもので
ある。なお制御部２２は従来例で述べたように、バーナ
１９の燃焼量と放熱器１４の圧力に応じて冷媒循環量を
調整する為に燃焼量制御器２０と出口管６に配設してあ
る温度検出器６の出力信号でバイパス弁４０と駆動手段
３７の通電制御を予め設定した時間で行なうようになっ
ている。

【００３０】したがって第１の実施例以外の効果とし
て、受液室３２に気液分離室２４のガス冷媒のみを弁体
２８が開状態の時に導くバイパス弁４０を有するバイパ
ス管３９を設けることにより受液室３２の液冷媒を落し
込む時の受液室３２内の気液置換がより一層促進でき、
より短時間で受液室３２から液冷媒を落し込むことがで
き、受液室３２の液冷媒の吸引、落し込みの１サイクル
の時間が短縮するので熱搬送能力の増大化が図れる。

【００３１】次に第３の実施例を図７、図８で説明す
る。構成上、第１実施例との相異点は、図８に示すよう
なコイル４７に通電するとプランジャ４６が吸引されシ
ャフト４４が下に押し出され、シャフトに固定されてい
るバイパス弁４５も下に押し下げられてバイパス弁４５
が開き、逆にコイル４７への通電を止めるとプランジャ
ー４６がスプリング４６Ａにより上へ移動し、シャフト
４４も上へ移動する為、バイパス弁４５が閉止するよう
なバイパス弁付駆動手段４３を用いた点にあり、図７に
示すように前記バイパス弁付駆動手段４３で、気液分離
室２４と、多孔板３３より上方の受液室３２との間をバ
イパス管４２を介して連結した点である。さらに燃焼量
制御器２０と出口管６に配設してある温度検出器２１の
出力信号でバイパス弁付駆動手段４３の動作を制御する
制御部４８を設けている。

【００３２】上記構成において、受液室３２内が液冷媒
で満たされた状態でコイル４７に通電すると、シャフト
４４が押し出される為バイパス弁４５が開状態になると
共に、シャフト４４と弁体２８は当接し弁体２８は開
き、受液室３２内の液冷媒は、気液分離室２４からのガ
スの置換作用と重力作用により弁ガイド２６に設けてあ
る気液置換孔２７を通り、気液分離室２４へ流入し、液
冷媒３として溜る。次にコイル４７の通電を止めると、
シャフト４４は持ち上げられ弁体２８はバネ３０により
閉状態となると共にバイパス弁４５も閉状態となり再び
受液室３２内へ放熱器１４から過冷却液冷媒が流入し受
液室３２を液冷媒で満たすという動作を繰返す。図９は
第１実施例で説明した図４に対し、本実施例で新たに設
けたバイパス弁付駆動手段４３のバイパス弁４５の動作
を書き加えたものであり、バイパス弁付駆動手段４３の
コイル４７の通電、非通電状態によるバイパス弁４５、
弁体２８の動作と受液室３２の圧力及び受液室３２内の
液冷媒量の状態を表わしたものである。なお制御部４８
は、従来例のところで述べたようにバーナ１９の燃焼量
と放熱器１４の圧力に応じて冷媒循環量を調整する為
に、燃焼量制御器２０と温度検出器６の出力信号でバイ
パス弁付駆動手段３４のコイル４７への通電制御を予め
設定した時間で行なうようになっている。

【００３３】したがって第１実施例以外の効果として、
受液室３２に気液分離室２４のガス冷媒を開閉弁２８が
開状態の時に導くバイパス弁４５を有するバイパス弁付
駆動手段４３を設けることにより、受液室３２の液冷媒
を落し込む時の受液室３２内の気液置換がより一層促進
でき、より短時間で受液室３２から液冷媒を落し込むこ
とができ、受液室３２の液冷媒の吸引、落し込みの１サ
イクルの時間が短縮するので熱搬送能力の増大化が図れ
る。

【００３４】次に第４の実施例を図１０で説明する。構
造上、第１の実施例との相異点は弁体をパイロット弁構
成にした点にあり、弁体２８の中に弁体２８のポートよ
り小さなポート４９Ａで受液室３２と気液分離室２４と
を仕切るようにパイロット弁４９を挿入し、バネ５０と
バネ支持５１とで弁体２８に組み込んである。ポート４
９Ａに挿入してある弁体駆動手段３４のシャフト３５の
先端部が弁体駆動手段３４のコイル３７に通電した時ま
ずパイロット弁４９に、シャフト３５が当接しパイロッ
ト弁４９を押し下げパイロット弁４９は開状態になり、
さらにシャフト３５で弁体２８も押し下げて、弁体２８
も開状態になる。逆にコイル３７が非通電の時はシャフ
ト３５はバネ３６ａにより上方へ移動し、弁体２８はバ
ネ３０、パイロット弁４９はバネ５０により両方共閉状
態になるような構成をしている。

【００３５】上記構成において、受液室３２が液冷媒で
満たされた状態でソレノイド３４に通電するとシャフト
３５が押し下げられ、まずパイロット弁４９にシャフト
３５先端が当接しパイロット弁４９を開状態にし、さら
にシャフト３５で弁体２８を開状態にし、受液室３２内
は気液置換孔２７及びパイロット弁４９のポート４９ａ
で気液置換を行ない受液室３２内の冷媒は重力作用によ
り弁ガイド２６に設けてある気液置換孔２７を通り気液
分離室２４へ流入し、液冷媒３として溜る。次に弁体駆
動手段３４を非通電にするとシャフト３５は持ち上げら
れ、パイロット弁４９、弁体２８の両方共閉状態となり
再び受液室３２内は液冷媒で満たされ、弁体駆動手段３
４を通電するという動作を繰り返す。

【００３６】したがって第１の実施例以外の効果とし
て、弁体２８よりポートが小さいパイロット弁４９を設
け、まずパイロット弁４９にシャフト３５を当接させ、
まずパイロット弁４９を開状態とし、気液分離室２４か
ら受液室３２へガス冷媒を導き、受液室３２と気液分離
室２４を同圧にし、その後弁体２８を開状態とするよう
にしてあるため、弁体２８を直接弁体駆動手段３４で押
し下げるのと比べて、弁体２８よりポートの小さいパイ
ロット弁４９を最初に弁体駆動手段で押し下げればよい
のでシャフト３５をコイル３７への通電によって押し下
げる力が小さくてよく、コイル３７の小型コンパクト
化、および低コスト化も図れる。

【００３７】次に第５の実施例を図１１で説明する。構
造上、第１の実施例との相異点は仕切板２５にテフロ
ン、ナイロン等の樹脂を成型した断熱材５２を設けた点
にあり、上記構成において高温の飽和冷媒状態である気
液分離室２４の熱が仕切板２５を通って受液室３２側へ
移動するのを防止できるようにしてある。したがって第
１の実施例以外の効果として弁体２８が閉状態の時、放
熱器１４で凝縮した過冷却状態の液冷媒が受液室３２へ
流入する際、過冷却液冷媒は仕切板２５を冷却する必要
がより少なく、冷却能力の大部分を受液室３２に最初存
在する蒸気冷媒の冷却に使える為、受液室３２内の減圧
量が大きくなり、受液室３２が液で完全に満たされる迄
の時間の短縮化が図れ、その結果弁体駆動手段３４の非
通電時間が短かくできる為、受液室３２の減圧、吸引と
液冷媒の落し込みの１サイクル当りのトータル時間が短
縮でき冷媒循環量が増加し、熱搬送量の増大が図れる。

【００３８】次に第６の実施例を図１２で説明する。構
造上、第１の実施例との相異点は、受液室３２の放熱器
１４からの液冷媒吸引完了を圧力状態から検知できる位
置に圧力検知器５３を設けてあると共に、燃焼量制御器
２０と前記圧力検知器５３の出力信号で駆動手段３４の
動作を制御する制御部５４を設けた点である。なお圧力
検知器５３の取付位置は、図４で述べた動作説明から明
らかなように受液室３２内の圧力がＰ点からＱ点へ急速
に減圧する時受液室３２内の液冷媒量は増加し、その時
は液戻り管１８も急速に液冷媒が流れるので、同様に液
戻り管１８の圧力も低下し、ほぼ受液室３２が液で液冷
媒で満たされると、液冷媒の流れがなくなるので受液室
３２内の圧力はＲ点迄復帰し、同様に液戻り管１８の圧
力も復帰する。したがって圧力検知器５３の取付位置と
しては、受液室３２あるいは液戻り管１８のどちらでも
良い。第６の実施例は受液室３２に圧力検出器を設けた
場合を図示している。

【００３９】なお第１の実施例で設けた温度検出器２１
は、この場合、圧力検出器で直接放熱器１４の圧力に近
い圧力（図４でのＰ点又はＲ点）を検知できるので廃止
でき、燃焼量と放熱器１４の圧力に応じて冷媒循環量を
バランスさせる為に、燃焼量制御器２０と圧力検知器５
３の出力信号で制御部５４により弁体駆動手段３４の動
作を制御するようにしている。

【００４０】したがって従来は放熱器１４から受液室３
２とを連結する液戻り管１８が長い場合も想定し受液室
３２への液冷媒吸引時間は余裕を与えて設定していた
が、前記液戻り管１８の長さに応じて受液室３２への液
冷媒吸引時間を短かくすることができ、受液室３２への
液冷媒の吸引、落し込みの１サイクルの時間が短縮する
ので、熱搬送量の増大が図れる。

【００４１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、受液室の
容積を有効に放熱器からの過冷却液冷媒の吸引に用い、
吸引時間と受液室から気液分離室への液冷媒落し込み時
間の１サイクルの短縮化、放熱器へ流れる液冷媒の気液
分離促進などによる熱搬送能力の増大と、構成の大巾な
シンプル化、小形化、低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す熱搬送装置の断面
構成図

【図２】同第１の実施例の開閉弁の開状態図

【図３】同第１の実施例の駆動手段の断面図

【図４】同第１の実施例の動作状態図

【図５】本発明の第２の実施例を示す熱搬送装置の断面
構成図

【図６】同第２の実施例の動作状態図

【図７】同本発明の第３の実施例を示す熱搬送装置の断
面構成図

【図８】同第３の実施例のバイパス弁付駆動手段の断面
図

【図９】同第３の実施例の動作状態図

【図１０】本発明の第４の実施例を示す熱搬送装置の断
面構成図

【図１１】本発明の第５の実施例を示す熱搬送装置の断
面構成図

【図１２】本発明の第６の実施例を示す熱搬送装置の断
面構成図

【図１３】（ａ）従来例の熱搬送装置のシステム構成図 （ｂ）熱搬送装置の断面構成図

【符号の説明】

１ 容器 ４ 冷媒加熱器 ５ 入口管 ６ 出口管 １４ 放熱器 １６ ガス往き管 ２３ 収納容器 ２４ 気液分離室 ２５ 仕切板 ２８ 弁体 ３２ 受液室 ３４ 弁体駆動手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今林 敏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 垰 統雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−30991（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−156218（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−288427（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F24D 7/00 F25B 41/00

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱回路と冷媒回路とを有する熱搬送装置
   であって、該熱搬送装置は、 冷媒加熱器と、該冷媒加熱器の上方に配設された容器
   と、該容器の内部を気液分離室と受液室とに分離する仕
   切板と、該仕切板に穿設された開口部を適宜開閉する弁
   体と、上記弁体を駆動する弁体駆動手段と、上記容器と
   離間した放熱器と、上記冷媒加熱器と上記気液分離室と
   を連通させる第１連通手段と、上記気液分離室と上記放
   熱器と上記受液室とを連通させる第２連通手段とを備
   え、上記冷媒加熱器と上記気液分離室と上記第１連通手
   段とにより上記加熱回路を構成する一方、上記気液分離
   室と上記放熱器と上記受液室と上記弁体と上記第２連通
   手段とにより上記冷媒回路を構成した熱搬送装置。
2. 【請求項２】上記第１連通手段は、上記冷媒加熱器から
   上記気液分離室へ冷媒が流れる出口管を有する一方、上
   記第２連通手段は、上記気液分離室から上記放熱器へ冷
   媒が流れるガス往き管を有し、上記出口管と上記ガス往
   き管を上記気液分離室内で開口せしめ、その開口部の位
   置を上記弁体よりも高くした請求項１に記載の熱搬送装
   置。
3. 【請求項３】上記弁体駆動手段は電気的に上下するシャ
   フトを有し、該シャフトを上記弁体に当接させて上記弁
   体を開閉させるようにした請求項２に記載の熱搬送装
   置。
4. 【請求項４】上記気液分離室と上記受液室とを連通させ
   るバイパス管とバイパス弁を上記容器に取り付けるとと
   もに、上記バイパス弁と上記弁体駆動手段とを同期して
   制御する制御部をさらに設けた請求項２に記載の熱搬送
   装置。
5. 【請求項５】上記気液分離室と上記受液室とを連通させ
   るバイパス管とバイパス弁付駆動手段を上記容器に取り
   付けた請求項２に記載の熱搬送装置。
6. 【請求項６】上記弁体に開口を穿設するとともに、該開
   口を開閉するパイロット弁を上記弁体に取り付け、上記
   弁体駆動手段により上記弁体と上記パイロット弁を駆動
   するようにした請求項２に記載の熱搬送装置。
7. 【請求項７】上記仕切板に断熱材を取り付けた請求項２
   に記載の熱搬送装置。
8. 【請求項８】上記受液室の内部圧力を検知する圧力検知
   器と、該圧力検知器からの出力信号で上記弁体駆動手段
   を制御する制御部をさらに設けた請求項２に記載の熱搬
   送装置。
9. 【請求項９】上記第２連通手段は上記放熱器と上記受液
   室とを連通させる液戻り管を有し、該液戻り管の内部圧
   力を検知する圧力検知器と、該圧力検知器からの出力信
   号で上記弁体駆動手段を制御する制御部をさらに設けた
   請求項２に記載の熱搬送装置。