JP3252530B2

JP3252530B2 - 熱搬送装置

Info

Publication number: JP3252530B2
Application number: JP11697093A
Authority: JP
Inventors: 勝蔵粉川
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-05-19
Filing date: 1993-05-19
Publication date: 2002-02-04
Anticipated expiration: 2017-02-04
Also published as: JPH06323558A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷媒を加熱する時の圧
力上昇を利用して、熱を暖房などに利用する熱搬送装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の熱搬送装置は、例えば特開平３−
５１６３１号公報に示されるように、図２のような構成
になっている。

【０００３】すなわち、気液セパレータ１は、冷媒加熱
器２の上方に配設されるとともに冷媒加熱器２の入口管
３と冷媒加熱器２の出口管４とで冷媒加熱器２と連結さ
れ、環状の管路を構成している。また、受液器５は気液
セパレータ１のさらに上方に配設され、第１逆止弁６を
有する落込み管７で下方にある気液セパレータ１へ接続
され、さらに開閉弁８を有する均圧管９により出口管４
を介して気液セパレータ１に接続されている。気液セパ
レータ１と室内側に配置される放熱器１０は、ガス冷媒
往き管１１で接続され、放熱器１０と受液器５は、第２
逆止弁１２を有する液冷媒戻り管１３で接続されてい
る。以上のように、気液セパレータ１、放熱器１０、第
２逆止弁１２、受液器５、第１逆止弁６は順次配管接続
された環状の循環路を形成している。

【０００４】１４は冷媒加熱器２の出口管４に設けた温
度検知器であり、１５は温度検知器１４の検知する温度
により、開閉弁８の開閉時間を制御する制御装置であ
る。１６は冷媒加熱器２に設けたバーナであり、このバ
ーナ１６により冷媒を加熱する。１７は放熱器１０に設
けた送風機である。第１逆止弁６は、冷媒回路で一般に
用いられる圧力差により生じる流れで開閉動作を行うも
のであり、受液器８が気液セパレータ１より低圧力の時
開き、高圧力の時は閉止する。

【０００５】上記構成において、その動作を以下に説明
する。冷媒加熱器２において、バーナ１６の燃焼熱で加
熱された冷媒は、ガスと液の２相状態で出口管４を通
り、気液セパレータ１へ流入し、液冷媒は入口管３から
再び冷媒加熱器２に流入する。一方、気液セパレータ１
へ流入した２相状態の冷媒のうちガス冷媒は、ガス冷媒
往き管１１から放熱器１０へ入り、送風機１７で送られ
た室内空気と熱交換し、放熱凝縮し過冷却液化する。

【０００６】ここで、開閉弁８が閉のときには、放熱器
１０で凝縮液化した過冷却液冷媒は、液冷媒戻り管１３
から第２逆止弁１２を介して、ガス冷媒を凝縮させるこ
とにより受液器５内へ流入する。このとき受液器５内の
圧力は気液セパレータ１内の圧力より低くなっているた
め、第１逆止弁６は閉状態となる。この状態で、開閉弁
８を開とすると、受液器５と気液セパレータ１とは均圧
管９により連通して均圧状態となり、受液器５内の液冷
媒は重力により第１逆止弁６を通り気液セパレータ１内
へ流入する。

【０００７】次に、開閉弁８を再び閉にすると、受液器
８内のガス冷媒が凝縮するためこの受液器８内は気液セ
パレータ１より低圧となり、第１逆止弁６は閉状態にな
る。そして、受液器５内へ放熱器１０の凝縮過冷却した
液冷媒が受液器５内の急減圧により吸引され、受液器５
が液冷媒で満たされるサイクルを繰り返す。このよう
に、気液セパレータ１と冷媒加熱器２間は蒸発した冷媒
圧による自然循環サイクルであり、受液器５から気液セ
パレータ１および冷媒加熱器２への液冷媒の供給は開閉
弁８の開閉周期による間欠動作サイクルである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成におい
て、冷媒加熱による熱搬送を行なうため開閉弁８の開閉
動作周期の設定は、図３に示すように、受液器５内の減
圧が発生して空となった受液器５内が液冷媒で満たされ
減圧が完了する開閉弁８の閉時間Ｔ_OFFと満液となった
受液器５から気液セパレータ１へ液冷媒が落し込まれる
開閉弁８の開時間Ｔ_ONとの和が開閉周期Ｔ_S（Ｔ_S＝Ｔ_ON
＋Ｔ_OFF）である。

【０００９】閉時間Ｔ_OFFは受液器５の内容積および放
熱器１０から受液器５までの流路抵抗により定まり、さ
らに開時間Ｔ_ONは受液器５の内容積および均圧管９と落
込み管７および第１逆止弁の流路抵抗により定まる。

【００１０】このように開閉弁８の開閉周期Ｔ_Sは開時
間Ｔ_ONと閉時間Ｔ_OFFの和（Ｔ_S＝Ｔ_O _N＋Ｔ_OFF）であ
り、この開時間Ｔ_ONが比較的大きいために、開閉周期Ｔ
_Sが長目に設定せざるを得ない状況となり、熱搬送量
（暖房に利用の場合は暖房能力）の大能力化に制約があ
った。

【００１１】本発明は上記課題を解決するもので、容器
を上部の受液部と下部の液溜部に仕切る仕切り板により
構成し、均圧管と落込み管を最短とし、この流路抵抗を
小さくし落込み時間を短くすることにより開閉周期を短
縮し、熱搬送量の大能力化と受液部と液溜部を一つの容
器で構成し部品が少なくまたロー付け箇所の減少になる
ことにより信頼性の向上と低コスト化を図ることを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、冷媒加熱器と、この冷媒加熱器の上方に配
置された上部の受液部と下部の液溜部に仕切る仕切り板
を内部に有した容器と、前記冷媒加熱器と前記液溜部を
連通する入口管、前記冷媒加熱器と気液セパレータを連
通する出口管と、前記気液セパレータと前記液溜部を連
通する液戻り管と、前記気液セパレータと開閉弁を介し
て前記受液部と連通する均圧管と、前記仕切り板に第１
逆止弁を有する熱搬送部と、前記気液セパレータ、放熱
器、第２逆止弁および前記受液部とを順次接続した環状
の循環路とした構成としている。

【００１３】また仕切り板の上下部に断熱材を設け、ま
た仕切り板の形状を下方に凸状にしたものである。

【００１４】

【作用】本発明は上記構成によって、容器を上部の受液
部と下部の液溜部に仕切る仕切り板により構成し、均圧
管は冷媒加熱器の出口管に設けた気液セパレータと開閉
弁を介して前記受液部と連通して最短に構成し、落込み
管は前記仕切り板に直接第１逆止弁を取付けたことによ
り最短とし、この均圧管と落込み管の流路抵抗は小さく
なり、開閉弁が開成と同時に満液となった受液部の液冷
媒は液溜部へ大量に落し込まれる。

【００１５】このように流路抵抗を小さくすることによ
り、開閉弁の開時間を大幅に短縮して開閉周期を小さく
し、単位時間当りの受液器の吸引・落込み回数を増大さ
せて冷媒循環量を増大可能とし、冷媒加熱量の増大させ
る。

【００１６】仕切り板部の断熱材により受液部と液溜部
を断熱し受液部の温度上昇を防止する。仕切り板を下方
に凸状に形成するため液冷媒が気液部より落ちる時間が
短くなる。

【００１７】

【実施例】以下本発明の一実施例を図１で説明する。図
１において、図３と同一符号は同一部材を示し同一機能
を有しているので詳細な説明は省略し、異なる点を中心
に説明する。

【００１８】１８は、冷媒加熱器２の上方に配設された
容器であり、この容器１８を上部の受液部１９と下部の
液溜部２０に仕切り板２１により仕切っている。冷媒加
熱器２と液溜部２０を入口管３で連通し、冷媒加熱器２
と気液セパレータ１を出口管４で連通し、気液セパレー
タ１と液溜部２０を液戻り管２２で連通し、気液セパレ
ータ１と開閉弁８を介して受液部１９を均圧管９で連通
してある。

【００１９】２３は、バーナ１６を有する冷媒加熱器２
と気液セパレータ１と液溜部２０を環状管路に接続し、
受液部１９から液溜部２０に第１逆止弁６を有する管路
と開閉弁８を有する均圧管９の管路とで前記環状管路に
接続した熱搬送部である。２５は気液セパレータ１、放
熱器１０、第２逆止弁１２、受液部１９を順次配管接続
した環状の循環路である。容器１８は、鉄アルミ等金属
を成型した後ブレージング、溶接で仕切り板２１と一体
に形成し、第１逆止弁６は仕切り板２１と接合または、
一体構成とする。

【００２０】２６はバーナ１６の燃焼量を可変する燃焼
量可変装置、２７は開閉弁８、温度検知器１４、燃焼量
可変装置２６に電気的に接続された制御装置である。

【００２１】上記構成において、開閉弁８の開閉動作と
バーナ１６での燃焼、送風機１７の運転により冷媒加熱
による熱搬送の暖房を行なう。

【００２２】ここで冷媒の流れは、開閉弁８が閉状態の
時に、放熱器１０で凝縮液化し過冷却となった液冷媒が
液冷媒戻り管１３から第２逆止弁１２を介して受液部１
９に流入し、このガス冷媒を凝縮させることにより受液
部１９内の圧力が低下し、急激に受液部１９へ液冷媒が
流入する。

【００２３】この受液部１９内が液冷媒で満液状態にな
ると液冷媒の流れは停止する。そこで、開閉弁８を開と
すると、受液部１９と液溜部２０とは気液セパレータ１
を介して液戻り管２２、均圧管９により連通して均圧状
態となり、受液部１９内の液冷媒は重力により第１逆止
弁６を通り液溜部２０内へ流入する。この時、受液部１
９の液冷媒と置換する気液セパレータ１のガス冷媒は、
均圧管９から開閉弁８を通り受液部１９へと流れる。

【００２４】次に、開閉弁８を再び閉にすると、第１逆
止弁６は同様にただちに閉止状態になり、受液部１９が
瞬時に減圧され低圧となり、受液部１９内に放熱器１０
の凝縮過冷却した液冷媒が吸引され、受液部１９が液冷
媒で満たされるサイクルを繰り返す。

【００２５】均圧管９は冷媒加熱器２の出口管４に設け
た気液セパレータ１と開閉弁８を介して受液部１９と連
通してあるため最短の長さとなり、落込み管７は仕切り
板２１に直接第１逆止弁６を取付けたことにより第１逆
止弁６のみの長さで最短となる。そのため、この均圧管
９を流れるガス冷媒と落込み管７を流れる液冷媒の流路
抵抗は小さくなり、開閉弁８が開成と同時に満液となっ
た受液部の液冷媒はガス冷媒と置換し液溜部２０へ大量
に落し込まれる。

【００２６】従って、流路抵抗を小さくすることによ
り、開閉弁８の開時間Ｔ_ONを大幅に短縮できる。このた
め、受液部１９での液冷媒の吸引・落込み回数の増加に
より冷媒循環能力が増大し、冷媒加熱器２での燃焼量増
大させ熱搬送量（暖房に利用の場合は暖房能力）の大能
力化ができる。

【００２７】そして、仕切り板２１を下方に凸状に形成
し、仕切り板２１の最下端部に第１逆止弁６を設けるこ
とにより、開閉弁８を開き受液部１９内の液冷媒を重力
により第１逆止弁６を通り液溜部２０内へ流入する時、
受液部１９の底を形成する仕切り板２１が下方に凸状に
なり、この仕切り板２１の最下端部に第１逆止弁６を設
けてあるため、この凸状に沿って液冷媒が流れて第１逆
止弁６から液溜部２０内へ流入するため、液冷媒が受液
部１９から液溜部２０に落ちる時間が短くなる。従っ
て、開閉弁８の開時間Ｔ_ONを短縮でき、受液部１９での
液冷媒の吸引・落込み回数の増加により冷媒循環能力が
増大し大能力化ができる。

【００２８】また、図４に示す本発明の他の実施例は、
仕切り板２１の上部にテフロン、ナイロン等の樹脂を成
型した断熱材２８を設ける構成として、受液部１９と液
溜部２０を断熱している。開閉弁８が閉状態の時に、放
熱器１０で凝縮液化し過冷却となった液冷媒が液冷媒戻
り管１３から第２逆止弁１２を介して受液部１９に流入
し、このガス冷媒を凝縮させる時、受液部１９も冷却し
ている。この時、液溜部２０は高温の飽和冷媒であるか
ら、熱は、液溜部２０から受液部１９へ流れる。これを
断熱材２８で断熱する事により受液部１９の温度上昇を
防止でき、過冷却冷媒による受液部１９内のガス冷媒が
凝縮し圧力が低下する時間が短縮し、早く受液部１９へ
の液冷媒の流入が完了する。このため、開閉弁８の閉時
間Ｔ_OFFを短縮でき、受液部１９での液冷媒の吸引・落
込み回数の増加により、さらに大能力化ができる。

【００２９】そして、図５に示す本発明の他の実施例
は、仕切り板２１の上に断熱材２８を設け、この断熱材
２８を下方に凸状に形成し、断熱材２８の最下端部に対
応する仕切り板２１に第１逆止弁６を設けることによ
り、開閉弁８を開き受液部１９内の液冷媒を重力により
第１逆止弁６を通り液溜部２０内へ流入する時、受液部
１９の底を形成する仕切り板２１が下方に凸状になり、
この仕切り板２１の最下端部に第１逆止弁６を設けてあ
るため、この断熱した凸状面に沿って液冷媒が流れて第
１逆止弁６から液溜部２０内へ速く流入するため、液冷
媒が蒸発することなく、受液部１９から液溜部２０に落
ちる時間が短くなる。従って、開閉弁８の開時間Ｔ_ONを
短縮でき、受液部１９での液冷媒の吸引・落込み回数の
増加により冷媒循環能力がさらに増大し大能力化ができ
る。

【００３０】なお、駆動入力の変化は無く、熱搬送のた
めの入力としては開閉弁８の入力のみであり経済性は変
わらない。また、受液部１９と液溜部２０を一つの容器
１８で構成したため部品点数が少なくなり、またこのた
めロー付け箇所の減少になり信頼性が向上し、かつコン
パクト、低コストとなる。

【００３１】

【発明の効果】以上実施例で説明したように本発明の熱
搬送装置は、冷媒加熱器と、この冷媒加熱器の上方に配
置された上部の受液部と下部の液溜部に仕切る仕切り板
を内部に有した容器と、前記冷媒加熱器と前記液溜部を
連通する入口管、前記冷媒加熱器と加熱された冷媒を受
ける気液セパレータを連通する出口管、前記気液セパレ
ータと前記液溜部を連通する液戻り管と、前記気液セパ
レータと開閉弁を介して前記受液部と連通する均圧管
と、前記仕切り板に第１逆止弁を有する熱搬送部と、前
記気液セパレータ、放熱器、第２逆止弁および前記受液
部とを順次接続した環状の循環路とした構成としている
ので以下の効果がある。

【００３２】（１）均圧管は最短に構成し、落込み管は
仕切り板に直接第１逆止弁を取付けたことにより、この
均圧管と落込み管の流路抵抗を小さくすることにより、
開閉弁の開時間を大幅に短縮による熱搬送量の大能力化
を得ることができる。

【００３３】（２）容器を上部の受液部と下部の液溜部
に仕切る仕切り板により構成し、落込み管は前記仕切り
板に直接第１逆止弁を取付けたことにより、受液部と液
溜部を一つの容器で構成でき部品点数が少なくなり、ま
たこのためロー付け箇所も減少し信頼性が向上し、かつ
コンパクト、低コストとなる。

【００３４】（３）また、駆動入力は変化無く、熱搬送
のための入力としては開閉弁の入力のみであり経済性は
変わらない。

【００３５】（４）さらに、仕切り板を下方に凸状に形
成し、この仕切り板の最下端部に第１逆止弁を設けるこ
とにより、この凸状面に沿って液冷媒が流れ、液冷媒が
受液部から落ちる時間が短くなり、開閉弁の開時間Ｔ_ON
を短縮でき、冷媒循環能力が増大し大能力化ができる。

【００３６】（５）また、仕切り板の上部または下部に
断熱材を設ける構成にして、受液部と液溜部を断熱し受
液部の温度上昇を防止することにより、ガス冷媒が凝縮
し圧力が低下する時間が短縮し、このため、開閉弁８の
閉時間Ｔ_OFFを短縮でき、さらに大能力化ができる。

【００３７】（６）そして、この断熱材を下方に凸状に
形成し、断熱材の最下端部に対応する仕切り板に第１逆
止弁を設けることにより、この断熱した凸状面に沿って
液冷媒が流れ、液冷媒が受液部から落ちる時間が短くな
り、開閉弁の開時間Ｔ_ONを短縮でき、冷媒循環能力が増
大し大能力化ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の熱搬送装置のシステム構成
図

【図２】従来の熱搬送装置のシステム構成図

【図３】従来の熱搬送装置での受液器の減圧特性図

【図４】本発明の他の実施例の熱搬送装置のシステム構
成図

【図５】本発明の他の実施例の熱搬送装置のシステム構
成図

【符号の説明】

１気液セパレータ２冷媒加熱器３入口管４出口管６第１逆止弁８開閉弁１０放熱器１２第２逆止弁１８容器１９受液部２０液溜部２１仕切り板２２液戻り管２３熱搬送部２５循環路２８断熱材

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】冷媒加熱器と、この冷媒加熱器の上方に配
置された上部の受液部と下部の液溜部に仕切る仕切り板
を内部に有した容器と、前記冷媒加熱器と前記液溜部を
連通する入口管、前記冷媒加熱器とこの冷媒加熱器の上
方に配設され加熱された冷媒を受ける気液セパレータを
連通する出口管と、前記気液セパレータと前記液溜部を
連通する液戻り管と、前記気液セパレータと開閉弁を介
して前記受液部と連通する均圧管と、前記仕切り板に第
１逆止弁を有する熱搬送部と、前記気液セパレータ、放
熱器、第２逆止弁および前記受液部とを順次接続した環
状の循環路とした熱搬送装置。
【請求項２】仕切り板の上部または下部に断熱材を設け
た請求項１記載の熱搬送装置。
【請求項３】仕切り板を下方に凸状に形成し、前記仕切
り板の最下端部に第１逆止弁を設けた請求項１記載の熱
搬送装置。
【請求項４】仕切り板の上部に断熱材を設け、前記断熱
材を下方に凸状に形成し、前記断熱材の最下端部に対応
する前記仕切り板に第１逆止弁を設けた請求項１記載の
熱搬送装置。