JP3692581B2

JP3692581B2 - 熱搬送装置

Info

Publication number: JP3692581B2
Application number: JP32545795A
Authority: JP
Inventors: 勝蔵粉川; 敏今林; 泰昭田和
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-12-14
Filing date: 1995-12-14
Publication date: 2005-09-07
Anticipated expiration: 2015-12-14
Also published as: JPH09166331A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷媒を加熱する時の圧力上昇を利用して熱を搬送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８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、環状の経路を構成している。さらに、受液器５は気液セパレータ１の上方に配設され、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。そして上記気液セパレータ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５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。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。
【０００６】
次に、開閉弁８を再び閉にすると、受液器５内のガス冷媒が凝縮するためこの受液器５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。
【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は、図９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。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。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_ON＋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を長目に設定せざるを得ない状況となっていた。
【０００８】
さらに、実際の制御に於けるＴ_ONＴ_0FFは、受液器５内に液冷媒が完全に流入、流出するのに必要な時間を基準に個別に設定していたが、熱入力と放熱能力の環境変化による冷媒温度の変化と設置時の配管長さ変化による流路抵抗変化によりこの必要な時間は変化する。そのため、Ｔ_ONＴ_0FFの設定時間は各々に余裕を設ける必要があり開閉周期Ｔ_Sはさらに長く設定する必要があった。そして、過渡変化時等、受液器５内に液冷媒が完全に流入、流出しない時は、それに応じてＴ_ONとＴ_0FFの比率を変えると熱搬送量は低下しないが、Ｔ_ONＴ_0FFを個別に設定することは、完全に流入、流出しない分に相当する熱搬送量能力低下を生じる。そのため、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】
またこの熱搬送装置は、２部品以上の部品をろー付けまたは溶接等で組み立てた受液器、第一逆止弁、落し込み管、２部品以上の部品をろー付けまたは溶接等で組み立てた気液セパレータ、開閉弁、均圧管より構成し、各々をろー付けまたは溶接等で組み立てるため、部品点数が多くかつろー付け箇所も多くなり部品、組立てに高コストを要しロー付けの加工と耐久的に信頼性の維持が困難であった。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するもので、開閉弁の開閉周期を短くして能力アップを図るとともに生産性及び信頼性を向上させることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、冷媒加熱器と、この冷媒加熱器の上方に配設され上部の受液部と下部の気液セパレータ液溜部とに仕切る仕切り板を内部に有する容器と、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ならびに出口管と、前記気液セパレータ液溜部、放熱器、および前記受液部を順次接続し、かつ前記気液セパレータ液溜部と受液部とを仕切る仕切り板に開閉弁を設けて構成した熱搬送部とを備えた構成としてある。すなわち一つの容器の中に仕切り板を介して気液セパレータ液溜部と受液部とを構成し、かつこの仕切板に開閉弁を設けた構成としている。したがって従来のような均圧管や落込み管を必要とせず、その分管路抵抗が小さくできるとともに管路容積も少なくなり、開閉弁の開閉周期が短くなって熱搬送能力を上げることができる。また部品点数の削減も図れ、生産性や信頼性が向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は上記課題を解決するため、容器を上部の受液部と下部の気液セパレータ液溜部に仕切り板によって仕切り、この仕切り板に開閉弁を設けることにより、均圧管と落込み管を無くし、この流路抵抗を小さくして落し込み時間を短くすることにより開閉周期を短縮し、受液部と気液セパレータ液溜部に冷媒による圧力差が生じている時は駆動発生部の動作に関わらず開閉弁の閉を維持できるため開閉周期Ｔ_SのＴ_ONＴ_0FF比率を最適に行うことができる。すなわち均圧管と落込み管にて発生する流路抵抗を無くして落し込み時間を短くできることと開閉周期Ｔ_SのＴ_ONＴ_OFF比率を最適に行うことにより、開閉弁の開時間を大幅に短縮して開閉周期を小さくし、単位時間当たりの受液器の吸引・落込み回数を増大させて冷媒循環量を増大可能とし熱搬送量の大能力化が可能となる。
【００１３】
また、開閉弁は駆動力発生部の駆動軸と主弁体に設けたパイロット弁部とバネで構成し、パイロット弁体に駆動軸を覆う接触部に駆動軸を間隙を介して当接し設けることにより、閉弁時、駆動力発生部により駆動軸が接触部、主弁体より離れた時は前記バネの力で主弁体は主弁座に当接し開閉弁は閉止する。さらに、駆動軸と主弁体の当接部には、間隙を設けて接触部を構成しているため、駆動軸が主弁体より離れる方向に動作した時駆動軸はこの間隙だけ接触部、主弁体と完全に離れ、駆動軸の力が主弁体に加わらずに主弁体はバネに押されて主弁座と密着できる。このため、主弁体と主弁座の間の気密性が保たれ、閉止時受液部内の減圧開始が早くなり減圧時間が短くできる。開弁時、駆動力発生部により駆動軸が主弁体を押す時は前記バネの力に打ち勝って主弁体は主弁座より離れ開閉弁は開成する。ところが、受液部に室内機から過冷却の液冷媒が流入する時は、受液部内は低温であるため冷媒の飽和圧力が気液セパレータ液溜部に比べて低くなり室内機と受液器の間の流路抵抗に相当する圧力差が生じる。この時は主弁体はこの圧力差の力で主弁座に押されている。そのため、駆動力発生部の駆動軸が主弁体を押してもこの圧力差の力とバネ以下の場合は主弁体は動かなく、駆動発生部の動作に関わらず開閉弁の閉止を維持できる。このため開閉周期Ｔ_SのＴ_ONＴ_0FF比率を最適に行うことが可能となる。さらに、主弁とパイロット弁の２回路の通路が開成し冷媒の液とガスの置換がスムーズとなり落とし込み時間が短くなり開閉周期Ｔ_Sが短縮される。このように流路抵抗を小さくする事と開閉周期Ｔ_SのＴ_ONＴ_0FF比率を最適に行うことと開時間の短縮化により、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、冷媒加熱量を増大できる。また、前記パイロット弁の開弁時、前記接触部と前記主弁体が当接する構成により、開弁時、駆動軸は接触部を介してパイロット弁を押し開弁する。このパイロット弁が開弁した状態を維持して、駆動軸により主弁体を押し主弁が開弁する。そのため、開弁時は、主弁とパイロット弁の２回路の通路が完全に開成し冷媒の液とガスの置換がスムーズとなり落とし込み時間が短くなり、冷媒加熱量を増大できる。
【００１４】
また、前記パイロット弁の開弁圧力を前記気液セパレータ液溜部中の冷媒飽和圧力と前記放熱器の冷媒飽和圧力の差以下の圧力とすることにより、受液部内部のガス冷媒が凝縮して液冷媒で満たされ減圧が完了するまでパイロット弁は開弁する事がなく、そのため、駆動発生部の駆動軸がパイロット弁体を押してもこの圧力差の力と開弁圧力以下の場合は主弁体は動かなく、駆動発生部の動作に関わらず開閉弁の閉止を維持できる。このため開閉周期Ｔ_SのＴ_ONＴ_0FF比率を最適に行うことが可能となる。
【００１５】
さらにまた、前記主弁体の外周に、この主弁体の摺動方向に沿ってガイド部を構成し、前記主弁体の上端部と下端部に突出部を設けると、主弁体はこのガイド部を案内として動き主弁体の摺動動作はスムーズとなる。さらに摺動動作の案内となる前記主弁体の上端部と下端部の突出部によりガイド部と主弁体のクリアランスは小さくなり閉弁時の主弁体の主弁座に対して位置が固定できるため気密性が向上でき、必要な閉弁時間が安定して最小時間に設定できる。また、前記接触部と前記主弁体の当接部に前記パイロット弁座に連通する通路を設けると、開弁時、駆動軸により主弁体を押し主弁が開弁した時、接触部と主弁体の当接部にパイロット弁座に連通する通路により常にパイロット弁は気液セパレータ液溜部と受液部を連通する。そのため、開弁時は、主弁とパイロット弁の２回路の通路が完全に開成し冷媒の液とガスの置換がスムーズとなり落とし込み時間が短くなり、冷媒加熱量を増大できる。
【００１６】
さらにまた、前記主弁体と前記主弁座は各々設けた斜面で当接して閉弁させ、前記主弁座の斜面は前記主弁体の斜面より傾斜を小さくすることにより、主弁座と主弁体は線接触で接することになるから接触部の応力が大きく主弁座と主弁体が変形して気密性が向上でき、必要な閉弁時間が安定して最小時間に設定できる。そして、主弁座の斜面を主弁体の斜面より傾斜を小さくしたことにより、長時間使用による摩耗は、主弁座あるいは主弁体の先端より順次発生し、この摩耗により発生する異物等が主弁に挟まる等がなく信頼性の高いものとなる。
【００１７】
以下本発明の実施例１を図１で説明する。図１において、図８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の上方に配置された容器であり、この容器１８を上部の受液部１９と下部の気液セパレータ液溜部２０に仕切り板２１により仕切っている。冷媒加熱器２と気液セパレータ液溜部２０を入口管３と出口管４で連通してある。２２はバーナ１６を有する冷媒加熱器２と気液セパレータ液溜部２０とを環状管路で接続し、かつ受液部１９と気液セパレータ液溜部２０の間の往路に開閉弁２３を設けて構成した熱搬送部である。２４は気液セパレータ液溜部２０、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。上記容器１８は、鉄アルミ等金属を上部シェル２６と下部シェル２７に分割し、この上部シェル２６の端部２８と下部シェル２７の端部２９と仕切り板２１の端部３０を重合した後ブレージング、溶接で接合してある。また開閉弁２３は仕切り板２１と接合または、一体構成としてある。
【００１９】
この開閉弁２３は電磁コイル２５とプランジャに接続した駆動軸３１よりなる駆動力発生部３２と、仕切り板２１と一体に構成した弁座３３と弁体３４とバネ３５より構成してある。そして、弁体３４に対向して当接させて駆動軸３１とバネ３５を設け、駆動力発生部３２に接続して開閉弁２３の開閉を制御する制御部３６を設けている。駆動軸３１と弁体３４の当接部３７には間隙を設けてあり、開閉弁２３を閉止させる時は駆動軸３１と弁体３４は離れている。弁体３４は凹部３８を設け、この凹部３８に駆動軸３１を間隙を介して挿入して構成してある。弁体３１は、テフロン、ナイロン等の樹脂で構成し、この弁体３１に鉄、アルミ等の金属で構成した接触部３９を取付け、この接触部３９に駆動軸３１を間隙を介して当接している。そして、弁体３４に凹部４０を設け、この凹部にバネ３５を当接してある。弁体３４の外周には、この弁体３４の摺動方向に沿ってガイド部４１を構成し、このガイド部４１に開口部４２を設けてある。
【００２０】
また、制御部３６は、開閉弁２３に電気的に接続し開閉弁２３を開閉させ、閉止動作をさせる時は閉を維持した後、開閉弁２３を開とする動作を制御するものであり、そして、制御部３６は、バーナ１６の燃焼量を増減する燃焼量可変装置４２と温度検知器１４に電気的に接続してある。この図１は開閉弁２３が閉成しており、図２は開閉弁２３が開成した図である。
【００２１】
そして、仕切り板２１に開閉弁２３を有し、開閉弁２３を動作させる開閉駆動力発生部３２を上部シェル２６にろう付け等で設け、上部シェル２６の端部２８と仕切り板２１の端部３０を嵌合部４３にて嵌合させて構成してある。また、上部シェル２６の端部２８と下部シェル２７の端部２９と仕切り板２１の端部３０を溶接等で溶着する部分に内接してガイド板４４を設けてある。
【００２２】
図２は、本発明の実施例２のシステム構成図を示し、上部シェル２６に設けた拡管部４５に仕切り板２１を位置させ、該仕切り板２１の端部３０を接合した後、上部シェル２６の端部２８と下部シェル２７の端部２９を接合して構成してある。
【００２３】
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。ここで冷媒の流れは、開閉弁２３が閉状態の時に、ガスの冷媒が放熱器１０で凝縮液化し過冷却となって放熱した後この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、このガス冷媒が凝縮す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。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２３を開とすると、受液部１９と気液セパレータ液溜部２０とは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開閉弁２３を通り気液セパレータ液溜部２０内へ流入する。この時、受液部１９の液冷媒と置換する気液セパレータ１のガス冷媒は、開閉弁２３を通り受液器１９へと流れる。
【００２４】
次に、受液器１９内の液冷媒が全て流れ出た時、開閉弁２３を再び閉にすると、受液器１９内でガス冷媒の凝縮が始まり、受液部１９が瞬時に減圧され低圧となる。そのため、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】
ここで、従来例にある均圧管９を無くし、開閉弁２３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２３の口径を大きくすることにより最短の長さで通路面積が確保でき、従来の落し込み管７に相当する部分は仕切り板２１に開閉弁２３を取り付けたことにより最短長さとなる。そのため、この開閉弁２３を流れるガス冷媒と液冷媒のおのおの共流路抵抗は小さくでき、開閉弁２３が開成と同時に満液である受液部１９の液冷媒はガス冷媒と置換し気液セパレータ液溜部２０へ大量に落し込まれる。従って、流路抵抗を小さくすることにより、開閉弁２３の開時間Ｔ_ONを大幅に短縮できる。そのため、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。
【００２６】
図３に開閉弁２３の周期動作を示す。この図３から明らかなように、開閉弁２３の開閉周期Ｔ_Sは開時間Ｔ_ONと閉時間Ｔ_OFFの和（Ｔ_S＝Ｔ_ON＋Ｔ_OFF）であるが、実際の開閉弁２３の開弁は駆動発生部３１による閉時間Ｔ_OFFに関わらず受液部１９内に液冷媒が完全に流入し液冷媒で満たされるまで閉止した状態である。この時間をＴ_OFF’とすると、実際の開時間Ｔ_ON’は、
Ｔ_ON’＝Ｔ_S−Ｔ_OFF’となる。これは、Ｔ_ON’の時間で受液部１９から流出した液冷媒に相当する量を次のＴ_OFF’の時間で受液部１９に流入することを表し、周期Ｔ_Sに於てＴ_ON’で落し込んだ冷媒量に必要なＴ_OFF’に常に変化し、Ｔ_ONＴ_0FF比率を最適に行う。そのため、熱入力と放熱能力の環境変化による冷媒温度の変化と設置時の配管長さ変化による流路抵抗変化によりＴ_ONＴ_0FFの必要な時間が変化した場合、受液部１９に完全に液冷媒を吸引する時間にＴ_OFF’が動作し、次のＴ_ONは設定周期からＴ_ON’となり、次のＴ_OFF’はＴ_ON’に相当する閉成時間と、順次変化する。そのため、周期Ｔ_Sの全ての時間が常に液冷媒の流入流出動作をする有効な時間となる。
【００２７】
このように流路抵抗を小さくする事と開閉周期Ｔ_SのＴ_ONＴ_0FF比率を最適に行うことにより、開閉弁のムダ時間を無くし開閉周期を小さくでき、単位時間当りの受液部１９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、冷媒加熱量を増大できる。そして、容器１８を上部の受液部１９と下部の気液セパレータ液溜部２０に仕切り板２１により仕切り、気液セパレート機能と冷媒の液溜機能を合わせ持つ気液セパレータ液溜部２０としたため、上部で気液をセパレートした冷媒の液分はただちに下部に溜るため、冷媒のガス流れに付随する液が低減でき、気液セパレート性能が向上し、循環路２４の渇き度が高く顕熱比が大きいため熱搬送量が増大し室内器１０の能力も大きくなる。そして、液冷媒がただちに気液セパレータ液溜部２０に溜るため充填冷媒量が少なく運転できる。
【００２８】
また、容器を上部シェル２６と下部シェル２７に分割し、この上部シェル２６の端部２８と下部シェル２７の端部２９と仕切り板２１の端部３０を溶接等で接合することは、構成する部品が少なくなり、かつそのため、接合箇所を減少することができ信頼性の向上と低コスト化を図れる。さらに、開閉弁２３を動作させる開閉駆動力発生部３２を上部シェル２６に設け、上部シェル２６の端部２８と仕切り板２１の端部３０を嵌合させて構成しているため、これらの位置関係は正確に出せ、上部シェル２６と仕切り板２１により形成している受液部１９の容積のバラツキが無く、また上部シェル２６に設けた開閉駆動発生部３２と仕切り板２１に設けた開閉弁２３の位置が高精度に組立てることが簡単に可能となり開閉弁２３の動作が安定する。
【００２９】
また、上部シェル２６の端部２８と下部シェル２７の端部２９と仕切り板２１の端部３０を溶接、ろー付け等溶着する部分に内接してガイド板４４を構成すると、溶接等により接合作業時に内部に火炎、高温粉の飛散が防止でき、冷媒回路内の過熱と異物混入が無く高品質を維持できる。
【００３０】
そして、図２の実施例２のように上部シェル２６と仕切り板２１の端部３０を接合し、上部シェル２６の端部２８と下部シェル２７の端部２９を接合する構成とすれば、まず上部シェル２６に仕切り板２１の端部３０を接合して上部シェル２６に設けた開閉駆動発生部３２と仕切り板２１に設けた開閉弁２３の位置が固定され、開閉弁２３の動作を十分に確認した後、上部シェル２６の端部２８と下部シェル２７の端部２９を接合することができ、組立て後の不良を大幅に低減できて不良によるロスをなくすることができる。
【００３１】
なお、駆動入力は変化なく、熱搬送のための入力としては開閉弁２３の入力のみであり経済性は変わらない。また、受液部１９と気液セパレータ液溜部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、またこのためろ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。
【００３２】
また、本発明の実施例３を図４〜図７を用いて説明する。図４〜図７において、開閉弁２３は電磁コイル２５とプランジャに接続した駆動軸２６よりなる駆動力発生部３２と、仕切り板２１と一体に構成した主弁座４６と主弁体４７とこの主弁体４７に設けたパイロット弁部４８とバネ３５より構成する。そして、主弁体４７に対向して駆動軸２６とバネ３５を設け、パイロット弁部４８はパイロット弁座４９とパイロット弁体５０とパイロットバネ５１より構成し、パイロット弁体５０に駆動軸２６を覆う形状とした接触部３９を取り付けてある。この接触部３９は駆動軸２６と間隙３７を介して当接し、駆動力発生部３２に接続して開閉弁２３の開閉を制御する制御部３６を設けている。また、主弁体４６と接触部３９は、開弁時に間隙５２を設けているが、パイロット弁部４８の開弁動作時は、駆動軸２６が接触部３９を押し、この駆動軸２６の力でパイロット弁体５０を押し下げる。
【００３３】
パイロット弁部４８が開弁すると接触部３９は主弁体４７と当接部５３で当たる様に設けてある。そのため、駆動軸２６の力は主弁体４７を押し下げる様に働く。そして、パイロット弁部４８の開弁圧力は、パイロット弁座４９の開口面積とパイロット弁体５０の自重、パイロットバネ５１の強さにより決まる。パイロット弁部４８の開弁圧力を気液セパレータ液溜部２０中の冷媒飽和圧力と放熱器１０の冷媒飽和圧力の差以下の圧力としている。また、主弁体４７の外周に、この主弁体４７の摺動方向に沿ってガイド部４１を構成し、主弁体４７の外周の上端部と下端部に突出部５４を設けてある。さらに、接触部３９と主弁体４７の当接部５３にパイロット弁座４９に連通する通路５５を設けてあり、パイロット弁部４８の開弁動作時、駆動軸２６が接触部３９とパイロット弁体５０を押し下げた時、気液セパレータ液溜部２０中からパイロット弁部４８を通り受液部１９に至る通路が常に開かれている。そして、図５に示すように、主弁体４７と主弁座４６に各々設けた斜面５６、５７で当接して閉弁し、主弁座４６の斜面５６は主弁体４７の斜面５７より傾斜を小さくした構成としてある。
【００３４】
主弁体４７は、テフロン、ナイロン等の樹脂を真鍮、アルミ等の金属切削品を咬しめて構成し、この主弁体４７に鉄、アルミ等の金属で構成した接触部３９を取付け、この接触部３９に駆動軸２６を間隙３７を介して当接している。また、接触部３９は、筒状に成形して間隙を介して駆動軸２６を覆う構成としてある。ガイド部４１には開口部４２を設けてある。また、制御部３６は、開閉弁２３に電気的に接続し開閉弁２３を開閉させ、閉止動作をさせる時は閉を維持した後、開閉弁２３を開とする動作を制御するものである。
【００３５】
そして、制御部３６は、バーナ１６の燃焼量を増減する燃焼量可変装置４２と温度検知器１４に電気的に接続してある。この図４は開閉弁２３が閉成しており、図７は開閉弁２３が開成した図である。
【００３６】
上記構成において、開閉弁２３は駆動力発生部３２の駆動軸２６と主弁体４７に設けたパイロット弁部４８とバネ３５で構成し、パイロット弁体５０に駆動軸２６を筒状に形成して覆う接触部３９に駆動軸２６を間隙３７を介して当接し設けてあるため、閉弁時、駆動力発生部３２により駆動軸２６が接触部３９、主弁体４７より離れ、バネ３５の力で主弁体４７は主弁座４６に当接し開閉弁２３は閉止する。このため、閉弁時に駆動軸２６が主弁体４７より離れる方向に動作した時、駆動軸２６はこの間隙３７だけ接触部３９、主弁体４７と完全に離れた位置に保持でき、駆動軸２６の摺動、位置ズレ等の力が主弁体４７に加わらずに主弁体４７はバネ３５の力のみに押されて主弁座４６と密着できる。駆動軸２６は主弁体４７の固定した位置（中心に）に常に保たれ、駆動軸２６の主弁体４７を押す力と主弁体４７の摺動する方向を一致する案内となり主弁体４７の摺動動作をスムーズとできる。また、主弁体４７の動作過渡期等主弁体４７と駆動軸２６の動作スピードに一時的なズレを生じた場合も主弁体４７から駆動軸２６が外れる事が無く安定した動作が保証できる。そして、間隙３７を設けたため、駆動軸２６と主弁体４７の組立ばらつきを吸収でき、駆動軸２６の動作振動が主弁体４７に伝わらず主弁体４７は安定した動作が可能となる。このため、主弁体４７は主弁座４６に常に正しい位置に保持され主弁体４７と主弁座４６の間の気密性が保つことができ、閉止時受液部１９内の減圧開始が早くなり減圧時間が短くできる。
【００３７】
そして、開弁時、駆動力発生部３２により駆動軸２６が主弁体４７を押す時はバネ３５の力に打ち勝って主弁体４７は主弁座４６より離れ開閉弁２３は開成する。ところがこの時、受液部１９に室内機１０から過冷却の液冷媒が流入し、受液部１９内は低温であるため、冷媒の飽和圧力が気液セパレータ液溜部２０に比べて低くなり、室内機１０と受液部１９の間の流路抵抗に相当する圧力差が生じる。この時は主弁体４７はこの圧力差の力で主弁座４６に押されている。そのため、駆動力発生部３２の駆動軸２６が主弁体４７を押してもこの圧力差の力とバネ以下の場合は主弁体４７は動かなく、駆動力発生部３２の動作に関わらず開閉弁２３の閉止を維持できる。このため開閉周期Ｔ_SのＴ_ONＴ_0FF比率を最適に行うことが可能となる。
【００３８】
また、受液部１９と気液セパレータ液溜部２０を一つの容器１８で構成できるため部品が少なくまたろ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れる。また、パイロット弁４８の開弁時は接触部３９と主弁体４７が当接する構成により、開弁時、駆動軸２６は接触部３９を介してパイロット弁４８のパイロット弁体５０を押し開弁する。このパイロット弁４８が開弁した状態を維持して、駆動軸２６により主弁体４７を押し主弁が開弁する。このため、パイロット弁４８の開弁時は、間隙５２が無くなり当接部５３で接触部３９と主弁体４７が当接する。そのため、主弁体４７とパイロット弁４８の２回路の通路が開成し、主弁体４７を主として液冷媒が流下し、パイロット弁４８を主として置換用のガス冷媒が上昇する。したがって冷媒の液とガスの置換がスムーズとなり、落とし込み時間が短くなり開閉周期Ｔ_Sが短縮され冷媒加熱量を増大できる。
【００３９】
また、主弁体４７を樹脂で構成しこの主弁体４７に真鍮、アルミ、ステンレス等金属で構成した接触部３９を取付け、この接触部３９に駆動軸２６を間隙３７を介して当接したため、主弁体４７が主弁座４６に密接して開閉弁２３が閉止した時、主弁体４７は樹脂であるため閉止圧力で容易に主弁座４６に合わせて変形でき主弁閉止の気密性が高度に維持できる。そして、駆動軸２６の動作衝撃をこの接触部３９で受け、主弁体４７は接触部３９と常に広い面積で当接しているため、繰り返し衝撃による樹脂の主弁体４７に摩耗を生じなく長期間使用しても信頼性を維持できる。そして、接触部３９は、間隙３７を介して駆動軸２６を覆う構成としたため、摩耗が少なくかつ案内部の強度が向上し、より確実な動作を長期適に保証できるものである。
【００４０】
そして、パイロット弁４８の開弁圧力を気液セパレータ液溜部２０中の冷媒飽和圧力と放熱器１０の冷媒飽和圧力の差以下の圧力としたため、受液部１９内部のガス冷媒が凝縮して液冷媒で満たされ減圧が完了するまでパイロット弁４８は開弁する事がなく、駆動力発生部３２の駆動軸２６がパイロット弁体５０を押してもこの圧力差の力が開弁圧力以下の場合は主弁体４７は動かなく、駆動力発生部３２の動作に関わらず開閉弁２３の閉止を維持できる。さらに、この圧力差の力が開弁圧力以上となると、直ちに主弁体４７は駆動力発生部３２の力で動き開閉弁２３は開状態となる。このため開閉周期Ｔ_SのＴ_ONＴ_0FF比率を最適に行うことが可能となる。
【００４１】
さらに、主弁体４７の外周に、この主弁体４７の摺動方向に沿ってガイド部４１を構成し、このガイド部４１に開口部４２を設けてあるため、主弁体４７はこのガイド部４１を案内として動き、主弁体４７の摺動動作はよりスムーズとなり閉弁開弁動作時の主弁体４７の主弁座４６に対する位置が固定でき、閉止時の気密性と開弁時の開口面積を左右する弁動作ストロークが安定して固定でき、このことにより、必要な閉弁時間と開弁時間が安定した一定の時間となり設定時間を最小時間に設定できる。また、主弁体４７の上端部と下端部に突出部５４を設けてあるため、摺動動作の案内となる主弁体４７の上端部と下端部の突出部５４によりガイド部４１と主弁体４７のクリアランスは小さくなり、閉弁時の主弁体４７の主弁座４６に対して位置が固定できる。そのため気密性が向上でき、必要な閉弁時間が安定して最小時間に設定できる。また突出部５４とガイド部４１で接触するため接触面積が小さくなり周動抵抗が低減でき動作が安定する。
【００４２】
また、接触部３９と主弁体４７の当接部５３にパイロット弁座４９に連通する通路５５を設けたため、開弁時、駆動軸２６により主弁体４７を押し主弁が開弁した時、接触部３９と主弁体４７の当接部５３にパイロット弁座４９に連通する通路５５により常にパイロット弁４８は気液セパレータ液溜部２０と受液部１９を連通することになる。そのため、開弁時は、主弁とパイロット弁の２回路の通路が完全に開成し冷媒の液とガスの置換がスムーズとなり落とし込み時間が短くなり、冷媒加熱量を増大できる。
【００４３】
さらに、主弁体４７と主弁座４６に各々設けた斜面５６、５７で当接して閉弁し、主弁座４６の斜面５７は主弁体４７の斜面５６より傾斜を小さくしたことにより、主弁座４６と主弁体４７は線接触で接することになり、接触部の応力が少しの閉弁圧力で大きく設定できる。このため、主弁座４６と主弁体４７の接触部が変形して気密性が向上できるため、必要な閉弁時間が安定して最小時間に設定できる。そして、主弁座４６の斜面５７を主弁体４７の斜面５６より傾斜を小さくしたことにより、閉弁時の接触位置が外側となり、長時間使用による摩耗は主弁座４６あるいは主弁体４７の先端より順次発生し、この摩耗により発生する異物等が主弁に挟まる等がなく信頼性の高いものである。
【００４４】
また、制御部３６により開閉弁２３を閉としこの閉を維持した後、開閉弁２３を開とするものであるため、制御動作としては、閉弁時間を必要閉止時間より短く設定し、開閉周期（閉動作から次の閉動作迄の周期）を制御する。このため、閉時間は、一定値とし、開閉周期を冷媒の温度と受液部１９の容積から制御することにより常に最大の熱搬送を行う最適条件に維持できる。そしてそのことにより熱搬送量（暖房に利用の場合は暖房能力）の大能力化を得ることができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように本発明の熱搬送装置は、以下の効果がある。
【００４６】
（１）容器を上部の受液部と下部の気液セパレータ液溜部に仕切り板によって仕切り、開閉弁から液冷媒の落下と同時にガス冷媒が置換するようにしているから、開閉弁が開くと同時に満液となった受液部の液冷媒は気液セパレータ液溜部へ大量に短時間に落し込まれ、その結果開閉弁の周期が短くなって熱搬送能力が向上する。
【００４７】
（２）開閉弁にパイロット弁体を設け、このパイロット弁体に駆動軸を覆う接触部を設け、この接触部に間隙を介して前記動軸を当接し設けたことにより、閉弁時、駆動軸が主弁体より離れる方向に動作した時駆動軸は完全に離れ、主弁体と主弁座の間の気密性が保たれ、閉止時受液器内の減圧開始が早くなり減圧時間が短くできる。さらに、主弁とパイロット弁体の２回路の通路が開成し、冷媒の液とガスの置換がスムーズとなり落とし込み時間が短くなって開閉周期Ｔ_Sが短縮される。このように流路抵抗を小さくする事と開閉周期Ｔ_SのＴ_ONＴ_0FF比率を最適に行うことと開時間の短縮化により、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、冷媒加熱量を増大できる。
【００４８】
（３）主弁体に対向した位置に当接させて駆動軸とバネを設けたことにより、受液部に液冷媒が流入している場合は圧力差が生じ、このため、駆動発生部の動作に関わらず開閉弁は閉止を維持できる。Ｔ_ONＴ_0FF比率を最適に行え、開閉周期を小さくでき、単位時間当りの受液部の吸引・落込み回数を増大させて冷媒循環量を増大可能とし、冷媒加熱量を増大できる。
【００４９】
（４）パイロット弁体の開弁時、接触部と主弁体が当接する構成により、主弁とパイロット弁体の２回路の通路が完全に開成し冷媒の液とガスの置換がスムーズとなり落とし込み時間が短くなり、冷媒加熱量を増大できる。
【００５０】
（５）パイロット弁の開弁圧力を気液セパレータ液溜部中の冷媒飽和圧力と放熱器の冷媒飽和圧力の差以下の圧力とすることにより、駆動軸がパイロット弁体を押してもこの圧力差の力と開弁圧力以下の場合は主弁体は動かなく、駆動発生部の動作に関わらず開閉弁の閉止を維持できる。このため開閉周期Ｔ_SのＴ_ONＴ_0FF比率を最適に行うことが可能となる。
【００５１】
（６）主弁体の外周に、この主弁体の摺動方向に沿ってガイド部を構成し、主弁体の上端部と下端部に突出部を設たため、主弁体の摺動動作はスムーズとなる。さらに突出部によりガイド部と主弁体のクリアランスは小さくなり閉弁時の主弁体の主弁座に対して位置が固定できるため気密性が向上でき、必要な閉弁時間が安定して最小時間に設定できる。
【００５２】
（７）接触部と主弁体の当接部にパイロット弁座に連通する通路を設けたため、開弁時、この通路により常にパイロット弁は気液セパレータ液溜部と受液部を連通することになって、主弁とパイロット弁の２回路の通路が完全に開成し冷媒の液とガスの置換がスムーズとなり、落とし込み時間が短くなって、冷媒加熱量を増大できる。
【００５３】
（８）主弁体と主弁座は各々設けた斜面で当接し、主弁座の斜面は主弁体の斜面より傾斜を小さくしたことにより、接触部の応力が大きく主弁座と主弁体が変形して気密性が向上できる。このため、必要な閉弁時間が安定して最小時間に設定できる。そして、主弁座の斜面を主弁体の斜面より傾斜を小さくしたことにより、摩耗は、主弁座あるいは主弁体の先端より順次発生し、異物等が主弁に挟まる等がなく信頼性の高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の熱搬送装置のシステム構成図
【図２】本発明の実施例２の熱搬送装置のシステム構成図
【図３】本発明の実施例２の熱搬送装置における受液部の減圧特性図
【図４】本発明の実施例３の熱搬送装置のシステム構成図
【図５】図４に示す実施例の開閉弁部分の構成図
【図６】図４に示す実施例の主弁体の半裁斜視図
【図７】本発明の実施例３における熱搬送装置の開弁時のシステム構成図
【図８】従来の熱搬送装置のシステム構成図
【図９】従来の熱搬送装置での受液器の減圧特性図
【符号の説明】
２冷媒加熱器
３入口管
４出口管
１０放熱器
１８容器
１９受液部
２０気液セパレータ液溜部
２１仕切り板
２２熱搬送部
２３開閉弁
２４循環路
２６上部シェル
２７下部シェル
２８、２９、３０端部
３１開閉駆動力発生部
４３勘合部
４４ガイド部
４５拡管部

Claims

冷媒加熱器と、この冷媒加熱器の上方に配設され上部の受液部と下部の気液セパレータ液溜部とに仕切る仕切り板を内部に有する容器と、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ならびに出口管と、前記気液セパレータ液溜部、放熱器、および前記受液部を順次接続し、かつ前記気液セパレータ液溜部と受液部とを仕切る仕切り板に開閉弁を設けて構成した熱搬送部とを備え、前記開閉弁は駆動力発生部とこの駆動力発生部の駆動軸と主弁座と主弁体とこの主弁体に設けたパイロット弁部とバネで構成し、かつ前記主弁体に対向して前記駆動軸と前記バネを設け、前記パイロット弁部はパイロット弁座とパイロット弁体とパイロットバネより構成し、前記パイロット弁体に前記駆動軸を覆う構成とした接触部を取付け、この接触部に前記駆動軸を間隙を介して当接し、かつ前記駆動力発生部に接続し前記開閉弁の開閉を制御する制御部を設けてなる熱搬送装置。
パイロット弁の開弁時、接触部と前記主弁体が当接するように構成した請求項１記載の熱搬送装置。
パイロット弁の開弁圧力を気液セパレータ液溜部中の冷媒飽和圧力と放熱器の冷媒飽和圧力の差以下の圧力とした請求項１記載の熱搬送装置。
主弁体の外周に、この弁体の摺動方向に沿ってガイド部を構成し、前記主弁体の上端部と下端部に突出部を設けた請求項１記載の熱搬送装置。
接触部と主弁体の当接部に前記パイロット弁座に連通する通路を設けた請求項１記載の熱搬送装置。
主弁体と主弁座は各々に設けた斜面で当接して閉弁し、前記主弁座の斜面は前記主弁体の斜面より傾斜を小さくした請求項１記載の熱搬送装置。