JP3396704B2 - エア抜き膨張・補給タンクセット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器を使って
暖、冷房を行う装置における配管内の気泡を除去する装
置、すなわち、エア抜き膨張・補給タンクセットに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】熱交換器と暖、冷房器具（以下「放熱
器」と称する）は、往復の配管で連通させ、配管の中に
は、例えば不凍液などの熱媒体（以下「液体」と称す
る）を充満させ、これをポンプにより循環させる。 （従来技術その１）前記放熱器からの液体の戻り配管の
熱交換器の手前において、垂直のパイプ（以下「直立
管」と称する）の上端に、これと連通し螺着した、液体
の補給と圧力の調整を主目的としたタンク（以下「膨張
タンク」と称する）が設けられ、一方、前記直立管から
前記膨張タンクの下端に近接させて、水平方向に分岐さ
せたパイプ（以下「分岐管」と称する）を連通させ、こ
こから液体が熱交換器に戻される構成となっている。

【０００３】前記膨張タンクは、外から内部の液面を認
識できる程度の透視性のある材質よりなり、外面に、液
面による内部圧力の測定を可能とする圧力目盛を有し、
所要の配管経路にかかる圧力に応じてその中の液体のレ
ベルを設定するため、液体を補給するものであり、さら
に配管内のエア抜きの機能を併せ持たせたものである。
前記膨張タンク上部の空間は空気溜りであり、上端部の
螺着されたキャップには、バネを用いて過大な圧力を逃
がす弁（以下「排気弁」と称する）、及びタンク内が負
圧になったときの空気取入れ弁（以下「吸気弁」と称す
る）が設けられている。図中、３は液体、４は膨張タン
ク、４Ａはタンク本体、４Ｂはキャップ、４Ｃはバネ、
４Ｄは排気弁、４Ｅは吸気弁、４Ｇは通気口、４Ｈは圧
力目盛、１０１は直立管、１０２は分岐管である。

【０００４】（従来技術その２）また、エア抜きの別の
手段としては、配管の途中にエア抜き機構を装備する方
法も用いられている。即ち、戻り配管の途中において、
液体を一旦エア抜き用の容器に導入し、その中で気泡を
上方に逃がし、液体は容器の他端のパイプから送り出す
方法によるものである。容器の上方には、気泡を排出さ
せるためのフロートにより開閉するエア抜き弁を設けた
ものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】液体３には空気が混入
しているが、これがポンプ７で撹拌され、また、温度の
上昇などによって気泡となり、これが液体３の循環に悪
影響を及ぼすのでエア抜きは十分に行われなければなら
ない。しかしながら、従来の方法によれば次のような問
題点があった。 （従来技術その１の場合）（図７参照） 戻り配管内の気泡の多くは、直立管１０１から、その上
部の膨張タンク４に上昇せずに、液体３と共に分岐管１
０２に送られてしまい、そのまま熱交換器５に達して循
環してしまうので、十分なエア抜きの効果を挙げること
ができないものであった。

【０００６】（従来技術その２の場合）（図８参照） 液体３は、容器２０１の下端部に連通し、端部が上向き
に構成されているパイプ２０２から容器２０１に入り、
その後、容器２０１の他端の下部に連通しているパイプ
２０３から送り出される。液体３は容器２０１全体に充
満している。容器２０１の上端の開口部２０１Ａにはエ
ア抜き弁２０４が螺着されている。

【０００７】エア抜き弁２０４のケーシング２０４Ａの
上端の内部には、通気穴２０４Ｆ、中空部２０４Ｄ、通
気穴２０４Ｃからなる外部との通気回路が設けられてい
る。ケーシング２０４Ａの内部にはフロート２０５Ａが
あり、これと上部の弁２０５Ｂが連結材２０５Ｃを介
し、軸２０５Ｄに対し固定されている。軸２０５Ｄは軸
ガイド２０５Ｅに摺動自在に嵌合している。この構成に
より、フロート２０５Ａが上下動すると弁２０５Ｂも連
動する。

【０００８】運転時においては、液体３がケーシング２
０４Ａの内部にほぼ充満した状態となり、この時フロー
ト２０５Ａが液体３に対する浮力によって上昇し、弁２
０５Ｂが弁座２０４Ｅに密着、押圧して通気回路が閉じ
る（以下、「弁２０５Ｂが閉じる」のように記する）
と、外部との通気が遮断される。したがって、エア抜き
の作用は、弁２０５Ｂが弁座２０４Ｅに対し開いて（以
下「弁２０５Ｂが開いて」のように記する）いるときに
行われる。

【０００９】この構成のものによれば、下記のような問
題点があった。 １）パイプ２０２からの液体３は、液体３が充満した容
器２０１に送り込まれた後、パイプ２０３から送り出さ
れるので、液体３の流線は、流速にもよるが、あくまで
容器２０１の内部の、パイプ２０２の吐出口とパイプ２
０３の入口との間で形成され、したがって、パイプ２０
２内の気泡の多くは、上方のエア抜き弁２０４に達する
ことなく、パイプ２０３に送り込まれてしまう。 ２）運転休止時には、液体３のレベルが降下するので、
フロート２０５Ａが下がることによって弁２０５Ｂが開
き、液体のレベルまで外気が入り込む。液体３のレベル
が極度に低下すると、運転再開時において排気が間に合
わず、多量の空気をパイプ２０３に送り込むことによっ
てトラブルを引き起すことがある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明はこれ等の問題点
を解決するため、次のようになるものである。戻り配管
の直立管２Ａの中間部を同心の２重のパイプに構成して
なる外管２Ｄと、直立管２Ａとは、外管の最下部で密閉
状態に固定された構成とする。

【００１１】外管２Ｄの最上端の連結部２Ｇは、公知の
膨張タンク４の下端部に密閉状態に螺着する構成とす
る。外管２Ｄの中間の側面には、これと連通させて水平
方向に分岐管２Ｅを配置し密閉状態で連結する。直立管
２Ａの上部は、外管２Ｄより突出させ、その上端面は水
平状態に密閉し、上端面に近接した位置の側面には、水
平方向を軸とした通し穴状の上側穴２Ｂを対向させて設
け、また、その直下には、上側穴２Ｂとは９０度違い
に、上側穴２Ｂよりは小さな通し穴状の下側穴２Ｃを対
向させて設ける。直立管２Ａの高さは、膨張タンク４を
組立てた状態において、膨張タンク４内の液体３のレベ
ルが最も高いときでも、下側穴２Ｃが液面より高い位置
にあるように設定する。

【００１２】この構成において、放熱器１２から戻され
る気泡を含む液体３は、直立管２Ａの下端から上方に送
られ、その上端の上側穴２Ｂ及び下側穴２Ｃから膨張タ
ンク４の中に放出される。一方、膨張タンク４の中は、
所定の圧力に保たれているため、空気圧により余剰の液
体３は膨張タンク４の下端部の直立管２Ａと外管２Ｄの
間の環状の隙間２Ｆを下方に流れ、これと連通する分岐
管２Ｅを通って、熱交換器５に送り出される。このと
き、液体３に混入している気泡も、直立管２Ａの最上部
に到達するので、上側穴２Ｂ及び下側穴２Ｃから液体３
と共に膨張タンク内の空気溜りに放出させることによ
り、強制的に液体３と分離させることができる。

【００１３】この場合、上述のほか下記のように構成す
ることができる。 Ａ．上側穴２Ｂと下側穴の大きさの差を逆にする。 Ｂ．上側穴２Ｂと下側穴２Ｃの直径に差をつけることに
より、各々の穴からの液体３の放出距離に差をつけ、液
面への落下位置を分散させる構成とすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。１は本発明のエア抜き膨張
・補給タンクセットである。２はエア抜き装置である。
２Ａは垂直に配置された直立管であり、その最上部は水
平方向に密閉されており、その上端部側面には一対の対
向した上側穴２Ｂが設けられ、その直下には上側穴２Ｂ
と９０度向きを変えて、一対の対向した下側穴２Ｃが設
けられている。上側穴２Ｂと下側穴２Ｃの直径に差をつ
けることにより、各々の穴からの液体３の放出距離に差
をつける構成とする。すなわち、上側穴２Ｂを大きく、
下側穴２Ｃの直径を上側穴２Ｂより小さくする。また、
これを逆に、上側穴２Ｂを小さく、下側穴２Ｃを大きく
しても良い。

【００１５】２Ｄは直立管２Ａと同心状に配置された大
口径の外管であり、その下端部は直立管２Ａに密閉状態
に固定されており、その上端の連結部２Ｇは公知の膨張
タンク４のタンク本体４Ａに螺着されている。外管２Ｄ
の下方の側面には、分岐管２Ｅが水平に配置され、外管
２Ｄに対し連通させて固定されている。直立管２Ａの外
面と外管２Ｄの内面の間は、液体３の通過する円環状の
隙間２Ｆである。直立管２Ａの上部は、外管２Ｄより突
出させ、その高さは、膨張タンク４を組立てた状態にお
いて、膨張タンク４内の液体３のレベルが最も高いとき
でも、下側穴２Ｃが液面より高い位置にあるように設定
されている。

【００１６】４は公知の膨張タンクであり、そのタンク
本体４Ａは、外から内部の液面を確認できる程度の透視
性のある材質からなり、その下端は、中心側は開放され
て液体３が流通でき、外周はネジが設けられ、外管２Ｄ
の上端の連結部２Ｇに対し密閉状に螺着される。

【００１７】膨張タンク４の上端部は液体３の補給口で
あり、螺着されたキャップ４Ｂには、バネ４Ｃにより押
圧された、過大な圧力を逃がす排気弁４Ｄ、及び膨張タ
ンク４内が負圧になったときの吸気弁４Ｅが設けられて
いる。４Ｆはバネである。４Ｇは排気弁４Ｄ又は吸気弁
４Ｅが開いたとき、空気を流通させる通気穴である。タ
ンク本体４Ａの外面に、液面による内部圧力の測定を可
能とする圧力目盛４Ｈを有し、配管経路にかかる所要の
圧力に応じて、その中の液体３のレベルを設定する。液
面から上の空間は空気溜りであり、膨張タンク４内の圧
力を調整する働きを持つ。図中、４Ｊは弁座、５は熱交
換器、７はポンプ、６、９、１１は給液配管、８は逆止
弁、１０は送りヘッダー、１３、１５は戻り配管、１４
は戻りヘッダーである。

【００１８】

【発明の効果】本発明のものは上記の通り構成されてい
るので、以下に述べる効果を奏する。配管内の気泡は、
直立管２Ａ内を液体３と共に上昇し、上側穴２Ｂ及び下
側穴２Ｃから膨張タンク４の中の空気溜りに放出され、
しかも上側穴２Ｂと下側穴２Ｃの大きさを変えることに
より、液面への落下位置が分散して、液体３と気泡とを
効率良く分離することができ、極めて良好にエア抜きが
行われるものであり、配管内に有害な気泡が残ることを
防止することができる。そのため、従来苦労していた配
管系のエア抜きの問題を一挙に解決できたものであり、
配管系の保守管理を大幅に容易ならしめたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】縦断面図である。

【図２】Ａ−Ａ線断面図である。

【図３】Ｂ−Ｂ線断面図である。

【図４】上側穴及び下側穴から液体が流出する状態を示
す平面図である。

【図５】キャップの拡大断面図である。

【図６】実施の一形態を示す関連装置を含めた配管系の
外観斜視図である。

【図７】従来技術その１を示す縦断面図である。

【図８】従来技術その２の原理を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ エア抜き膨張・補給タンクセット ２ エア抜き装置 ２Ａ 直立管 ２Ｂ 上側穴 ２Ｃ 下側穴 ２Ｄ 外管 ２Ｅ 分岐管 ２Ｆ 隙間 ２Ｇ 連結部 ３ 液体 ４ 膨張タンク ４Ａ タンク本体 ４Ｂ キャップ ４Ｃ バネ ４Ｄ 排気弁 ４Ｅ 吸気弁 ４Ｆ バネ ４Ｇ 通気穴 ４Ｈ 圧力目盛 ４Ｊ 弁座 ５ 熱交換器 ６、９、１１ 給液配管 ７ ポンプ ８ 逆止弁 １０ 送りヘッダー １２ 放熱器 １３、１５ 戻り配管 １４ 戻りヘッダー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開2000−257884（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−229389（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−149114（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−13209（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−7304（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−113885（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24D 3/10 F16L 55/07

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 戻り配管の直立管（２Ａ）の中間部を同
   心の２重のパイプに構成してなる外管（２Ｄ）と、直立
   管（２Ａ）とは、外管の最下部で密閉状態に固定された
   構成とし、外管（２Ｄ）の最上端の連結部（２Ｇ）は、
   膨張タンク（４）の下端部に密閉状態に螺着する構成と
   し、外管（２Ｄ）の中間の側面には、これと連通させて
   水平方向に分岐管（２Ｅ）を配置し密閉状態で連結し、
   直立管（２Ａ）の上部は、外管（２Ｄ）より突出させ、
   その上端面は水平状態に密閉し、上端面に近接した位置
   の側面には、水平方向を軸とした通し穴状の上側穴（２
   Ｂ）を対向させて設け、また、その直下には、上側穴
   （２Ｂ）とは９０度違いに、上側穴（２Ｂ）よりは小さ
   な通し穴状の下側穴（２Ｃ）を対向させて設け、直立管
   （２Ａ）の高さは、膨張タンク（４）を組立てた状態に
   おいて、膨張タンク（４）内の液体（３）のレベルが最
   も高いときでも、下側穴（２Ｃ）が液面より高い位置に
   あるように設定され、この構成において、放熱器（１
   ２）から戻される気泡を含む液体（３）は、直立管（２
   Ａ）の下端から上方に送られ、その上端の上側穴（２
   Ｂ）及び下側穴（２Ｃ）から膨張タンク（４）の中に放
   出され、一方、膨張タンク（４）の中は、所定の圧力に
   保たれているため、空気圧により余剰の液体（３）は膨
   張タンク（４）の下端部の直立管（２Ａ）と外管（２
   Ｄ）の間の環状の隙間（２Ｆ）を下方に流れ、これと連
   通する分岐管（２Ｅ）を通って、熱交換器（５）に送り
   出され、このとき、液体（３）に混入している気泡も直
   立管（２Ａ）の最上部に到達するので、上側穴（２Ｂ）
   及び下側穴（２Ｃ）から液体（３）と共に膨張タンク内
   の空気溜りに放出させることにより、強制的に液体
   （３）と分離させることができるよう構成されたことを
   特徴とするエア抜き膨張・補給タンクセット。
2. 【請求項２】 上側穴（２Ｂ）と下側穴（２Ｃ）の大き
   さの差を逆に構成した請求項１記載のエア抜き膨張・補
   給タンクセット。
3. 【請求項３】 上側穴（２Ｂ）と下側穴（２Ｃ）の直径
   に差をつけることにより、各々の穴からの液体（３）の
   放出距離に差をつけ、液面への落下位置を分散させる構
   成とすることができるよう構成した請求項１あるいは請
   求項２記載のエア抜き膨張・補給タンクセット。