JP3254838B2 - 熱搬送装置 - Google Patents

熱搬送装置

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JP3254838B2
JP3254838B2 JP21163893A JP21163893A JP3254838B2 JP 3254838 B2 JP3254838 B2 JP 3254838B2 JP 21163893 A JP21163893 A JP 21163893A JP 21163893 A JP21163893 A JP 21163893A JP 3254838 B2 JP3254838 B2 JP 3254838B2
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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3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の上方に配置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とで連結され環状の管路で
接続されている。また、受液器5は気液セパレータ1の
上方に配置され、第1逆止弁6を有する落込み管7で気
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と利用側として室内側に
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。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。
【0004】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。
【0005】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は閉状態となっている。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。
【0006】次に、開閉弁8を再び閉にすると、第1逆
止弁6は閉状態になり、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。
【0007】
【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
動作周期の設定には、図4に示すように受液器5での減
圧開始遅れ時間Tlを考慮する必要があった。即ち、開
閉弁8が開状態から閉状態に切替った時間t1から時間
lだけ遅れて受液器5内の減圧が発生し、減圧時間Tr
で受液器5内が液冷媒で満たされ減圧が完了する。この
減圧開始遅れ時間Tlは主に受液器5の容器の熱容量に
起因するものである。また減圧時間Trは空となった受
液器5内へ液冷媒が流入し終るまでの時間であり、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
抵抗により定まる。さらに開時間TONは満液となった受
液器5から気液セパレータ1へ液冷媒が落し込まれるの
に要する時間であり、受液器5の内容積および均圧管9
と落込み管7の流路抵抗により定まる。
【0008】このように開閉弁8の開閉周期TSは開時
間TONと閉時間TOFFの和(TS=TO N+TOFF)であ
り、さらに閉時間TOFFは減圧開始遅れ時間Tlと減圧時
間Trの和(TOFF=Tl+Tr)である。この減圧開始遅
れ時間Tlが比較的大きいために閉時間TOFFの短縮に制
約が生じ、開閉周期TS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。
【0009】本発明は上記課題を解決するもので、受液
器内部を熱伝導材で仕切り第2逆止弁と受液器に連通す
る空間部を用いて、必要減圧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を目的とする。
【0010】
【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、入口管と出口管とで前記冷媒加熱器と連通する
気液セパレータ、この気液セパレータの上方に配置さ
れ、開閉弁および第1逆止弁を介して前記気液セパレー
タと連通する受液器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器を順次接
続した環状の循環路と、前記受液器内部を熱伝導材で仕
切り前記第2逆止弁と前記受液器に連通する空間部を設
けた構成としている。
【0011】
【作用】本発明は上記構成によって、低温の液冷媒の流
れる空間部の低温を熱伝導材を介して受液器の壁面の温
度を低下させ、開閉弁の閉成時にガス冷媒を凝縮させ始
めるきっかけを作る。この空間部の過冷却液冷媒による
ガス冷媒の凝縮により受液器内の減圧が減圧開始遅れ時
間なしに発生し、開閉弁の閉成と同時に液冷媒が受液器
内に一気に吸引される。
【0012】このように減圧開始遅れ時間を無くすこと
により、開閉弁の閉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
させることにより熱搬送量(暖房に利用の場合は暖房能
力)の大能力化を得る。
【0013】
【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。
【0014】18は、バーナ16を有する冷媒加熱器2
と気液セパレータ1を環状管路に接続し、前記気液セパ
レータ1の上方に設けた受液器5を、第1逆止弁6を有
する落込み管7と、開閉弁8を有する均圧管9とで前記
環状管路に接続した熱搬送部である。19は気液セパレ
ータ1、放熱器10、第2逆止弁12、受液器5を順次
配管接続した環状の循環路である。20は受液器5内部
を二重に熱伝導材21の板により形成した空間部であ
る。熱伝導材21は受液器5に空間部20と連通する開
口部22を設け、また、空間部20には前記第2逆止弁
12を介して循環路19を接続している。
【0015】23はバーナ16の燃焼量を可変する燃焼
量可変装置、24は開閉弁8、温度検知器14、燃焼量
可変装置23に電気的に接続された制御装置である。
【0016】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。
【0017】ここで、開閉弁8が閉状態の時には、放熱
器10で凝縮液化した過冷却液冷媒が、液冷媒戻り管1
3から第2逆止弁12を介して、空間部20と開口部2
2を通り受液器5の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。この時受液器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は閉状態となっている。そして、空間部20は過冷
却液冷媒が流入し満液となる。この受液器5内が液冷媒
で満液状態で、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。この時、受液器5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を通り受液器5へと流れる。空間部2
0の過冷却冷媒は溜った状態であるから、受液器5の外
壁を構成する熱伝導材21は、開閉弁8が開の状態の時
も冷温に保たれる。次に、開閉弁8を再び閉にすると、
第1逆止弁6は閉状態になり、受液器5の熱伝導材21
が低温であるため瞬時に、受液器5内のガス冷媒は凝縮
し減圧する、このため受液器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。
【0018】以上の熱搬送運転において、開閉弁8が閉
状態から開成する様に作動させる場合について図2で説
明する。図2において、開閉弁8が開状態から閉状態に
切換った時間tOと同時に受液器5が低温であるため、
瞬時に受液器内の減圧が開始するため、減圧開始遅れ時
間Tl'は実用上無くする(Tl'=0)ことができる。従
って、開閉弁8の閉時間TOFF'は正味の減圧時間Tr
けで良く(TOFF'=Tr)、開閉周期TS'は大幅に短縮
(TS'=Tr+TON)できる。このため、受液器5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での燃焼量を増大させ熱搬送量
(暖房に利用の場合は暖房能力)の大能力化ができる。
【0019】そして、駆動入力は必要無く、熱搬送だけ
の入力としては開閉弁8の入力のみであり経済性は失な
われない。
【0020】また、図5に本発明の他の実施例を示す。
図5において、25は、冷媒加熱器2の上方に配置され
た容器であり、この容器25を上部の受液部26と下部
の気液セパレート液溜部27を仕切り板28により仕切
っている。冷媒加熱器2と気液セパレート液溜部27は
入口管3と出口管4で連通してある。18は、バーナ1
6を有する冷媒加熱器2と気液セパレート液溜部27を
環状管路に接続し、受液部26と気液セパレート液溜部
27の間に開閉弁8を設けた管路と前記環状管路に接続
した熱搬送部である。19は気液セパレータ液溜部2
7、放熱器10、第2逆止弁12、受液部26を順次配
管接続した環状の循環路である。容器25は、鉄アルミ
等金属を成型した後ブレージング、溶接等で仕切り板2
8と一体に形成し、開閉弁8は仕切り板28と接合また
は、一体構成とする。本実施例では、仕切り板28と一
体に弁座部32を構成し、この弁座部32に接して周動
する弁体33を電磁コイル34で動かし、開閉弁8を開
閉する。
【0021】受液部26の内部に熱伝導材21を設け、
この熱伝導材21で受液部26を仕切り、放熱器10と
受液部26を連通する空間部20を設けてある。熱伝導
材21には、受液部26と空間部20を連通する開口部
22を設けてある。23はバーナ16の燃焼量を可変す
る燃焼量可変装置、24は開閉弁8、温度検知器14、
燃焼量可変装置23に電気的に接続された制御装置であ
る。
【0022】上記構成において、開閉弁8を開とする
と、受液部26と気液セパレート液溜部27とは連通し
て均圧状態となり、受液部26内の液冷媒は重力により
開閉弁8を通り気液セパレート液溜部27内へ流入す
る。この時、同時に受液部26の液冷媒と置換する気液
セパレータ液溜部27のガス冷媒は、開閉弁8を通り受
液部26へと流れる。次に、受液部26内の液冷媒が全
て流れた時、開閉弁8を再び閉にすると、受液部26が
瞬時に減圧され低圧となり、受液部26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26が液冷
媒で満たされるサイクルを繰り返す。ここで、従来例に
ある均圧管9は無くし、開閉弁8から液冷媒の落下と同
時にガス冷媒が置換する様に開閉弁8の口径を大きくす
ることにより最短の長さとなり、落込み管7は仕切り板
28に直接開閉弁8を取付けたことにより最短となる。
そのため、この開閉弁8を流れるガス冷媒と液冷媒の流
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26の液冷媒はガス冷媒と置換し気液セパレ
ート液溜部27へ大量に落し込まれる。
【0023】従って、流路抵抗を小さくすることがで
き、開閉弁8の開時間TONを大幅に短縮できる。また、
開閉弁8が閉状態の時には、放熱器10で凝縮液化した
過冷却液冷媒が、空間部20から開口部22を通り受液
部26内へ流入し、空間部20は過冷却液冷媒が流入し
満液となる。開閉弁8を開とすると、空間部20の過冷
却冷媒は溜った状態であるから、受液部26の外壁を構
成する熱伝導材21は、開閉弁8が開の状態の時も冷温
に保たれる。次に、開閉弁8を再び閉にすると、受液部
26の熱伝導材21が低温であるため瞬時に、受液部2
6内のガス冷媒は凝縮し減圧する。この急減圧にため、
受液部26内へ放熱器10から凝縮過冷却した液冷媒が
受液部26内に吸引され、受液部26が液冷媒で満たさ
れるサイクルを繰り返す。このため、減圧遅れが無く開
閉弁8の閉時間TOFFを大幅に短縮できる。
【0024】このため、受液部26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。
【0025】
【発明の効果】以上の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、入口管
と出口管とで前記冷媒加熱器と連通する気液セパレー
タ、この気液セパレータの上方に配置され、開閉弁およ
び第1逆止弁を介して前記気液セパレータと連通する受
液器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器を順次接続した環状の
循環路と、前記受液器内部を熱伝導材で仕切り前記第2
逆止弁と前記受液器に連通する空間部を設けた構成とし
ているので以下の効果がある。
【0026】(1)受液器が低温であるため減圧遅れ時
間を削除でき、開閉周期を大幅に短縮による冷媒循環量
の増加により熱搬送量の大能力化ができる。
【0027】(2)また、熱搬送だけの入力としては開
閉弁の入力のみであり経済性は失なわれない。
【0028】(3)受液器内部を熱伝導材で仕切り第2
逆止弁と受液器に連通する空間部を設けた構成にすれ
ば、空間部の冷媒は常に過冷却冷媒と置換し、この冷媒
の低温を熱伝導材により受液器に伝えるため、吸引・落
込み回数の一層の増加により冷媒循環能力が増大し、熱
搬送量の大能力化ができる。
【0029】(4)上部の受液部と下部の気液セパレー
タ液溜部に仕切る仕切り板を設けた容器と、この仕切り
板に開閉弁を有する熱搬送部と、受液部内部を熱伝導材
で仕切り放熱器と受液部に連通する空間部を設けること
により、流路抵抗を小さくすることができ、開閉弁の開
時間TONを大幅に短縮できる。減圧遅れが無くすること
が可能となり開閉弁の閉時間TOFFを大幅に短縮でき
る。このため、受液部での液冷媒の吸引・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
さらなる大能力化ができる。
【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2】同受液器の減圧特性図
【図3】従来の熱搬送装置のシステム構成図
【図4】従来の熱搬送装置での受液器の減圧特性図
【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 5 受液器 6 第1逆止弁 8 開閉弁 10 放熱器 12 第2逆止弁 18 熱搬送部 19 循環路 20 空間部 21 熱伝導材 22 開口部 24 制御装置 26 受液部 27 気液セパレータ液溜部 28 仕切り板

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【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、入口管と出口管とで前記冷媒加熱器と連通する
    気液セパレータ、この気液セパレータの上方に配置さ
    れ、開閉弁および第1逆止弁を介して前記気液セパレー
    タと連通する受液器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器を順次接
    続した環状の循環路と、前記受液器内部を熱伝導材で仕
    切り前記第2逆止弁と前記受液器に連通する空間部を設
    けた熱搬送装置。
  2. 【請求項2】冷媒加熱器の上方に配置された上部の受液
    部と下部の気液セパレータ液溜部に仕切る仕切り板を設
    けた容器と、前記冷媒加熱器と前記気液セパレータ液溜
    部を連通する入口管と出口管と、前記仕切り板に開閉弁
    を有する熱搬送部と、前記気液セパレータ液溜部、放熱
    器および前記受液器を順次接続した環状の循環路と、前
    記受液部内部を熱伝導材で仕切り前記放熱器と前記受液
    部に連通する空間部を設けた請求項1記載の熱搬送装
    置。
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