JPH02166319A - 冷媒加熱機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、燃焼ガス等の高温ガスにより冷媒を加熱し冷
暖房装置に利用する冷媒加熱機に関するものである。

従来の技術 被加熱側流体に冷媒を用いて、燃焼ガスにより加熱して
液状冷媒を蒸発気化させて潜熱により熱を運び暖房を行
うものに第４図に示すような冷媒加熱暖房機がある。こ
れは燃焼ガスと冷媒との熱交換器１と放熱器２を密閉管
路３で連結すると共に密閉管路３中に設けた冷媒搬送機
４により冷媒を強制循環するものである。第５図は、熱
交換器１の従来例を示したもので（特開昭５９−１０７
１６７号公報）、水平方向に延びる円筒状内周面に複数
のフィン５を設け、外周面軸方向にはパイプ保持部６及
び冷媒が内部を流れるパイプ７を設けたもので、バーナ
８からの燃焼ガスを円筒状内面９に水平横方向に流して
、冷媒搬送機４により送られてきた水平横方向のパイプ
７内を流れる冷媒を加熱するものである。

しかし、この暖房システムでは冷媒搬送に外部動力が必
要であり、暖房運転時のランニングコストを低減するこ
とが望まれている。

発明が解決しようとする課題 暖房運転時のランニングコスト低減には冷媒搬送用の外
部動力を無くして無動力で熱搬送することが有効である
。無動力熱搬送により、冷媒加熱暖房を行う場合、液状
冷媒が加熱されて発生する気体冷媒の浮力による自然循
環力が重要となる。

この種の暖房装置は、従来は、第５図に示すように冷媒
加熱熱交換器１のような構成であり、冷媒は水平方向に
延びるパイプ７内を流れるため、加熱されて気液二相混
合状態の冷媒の気体成分がスムーズに出口に向かって流
れないため冷媒の淀みを生じ、局部的な異常過熱を発生
し、冷媒の熱分解あるいは機器の異常温度上昇など、機
器の信軌性能上の課題があった。

本発明はかかる従来の課題を解消するもので、バーナ等
で加熱する冷媒加熱器の自然循環サイクルを気泡上昇に
よる自然循環力を増進させることによりスムーズに循環
させ、さらに効率よく伝熱して熱効率を向上させるもの
で、無動力熱搬送を確実におこなわせる冷媒の熱分解を
生じなく、また冷媒の燃焼ガス部への洩れ防止とオイル
抜きにより冷媒の均一循環の維持とにより冷媒の熱分解
を生じなく信顛性の高いシステムとすることを目的とす
る。

課題を解決するための手段 本発明はかかる従来の課題を解消するもので、燃料ガス
供給装置に接続したバーナと、前記バーナの上方に連通
して設けた燃焼室、高温ガス通路、排気通路と、燃焼ガ
スが通過する前記高温ガス通路の外周伝熱隔壁に密着し
た多数の伝熱フィンと、前記排気通路の出口に接続した
燃焼ファンと、前記燃焼室と前記高温ガス通路の外壁を
構成する外周伝熱隔壁と縦方向の通路を有する多穴管構
成の冷媒通路部材で構成した二重壁構成と、前記外周伝
熱隔壁と一体に構成した前記排気通路と、前記冷媒通路
部材の冷媒通路の底部にオイル抜き管と、前記高温ガス
通路の高温ガスと前記冷媒通路部材の冷媒の流れ方向を
同一方向に設けた構成としたものである。

作用 本発明は、上記した構成によって、バーナ等で加熱する
冷媒加熱器の自然循環サイクルを、高温ガス通路の外周
伝熱隔壁と縦方向の通路を有する多穴管構成の冷媒通路
部材で構成した冷媒加熱器でスムーズに冷媒を循環させ
、排気通路と高温ガス通路の高温ガスと前記冷媒通路部
材の冷媒の流れ方向を同一方向に設けることにより、冷
媒を加熱器の下部の入口で十分加熱して冷媒の気泡発生
を下部の位置から促進させて気泡上昇による自然循環力
を増進させ、さらに外周伝熱隔壁と一体に構成した高温
ガス通路の排気通路によるこの通路から冷媒に効率よく
伝熱することと、燃焼ファンの吸引により前記高温ガス
通路の外周伝熱隔壁に密着した多数の伝熱フィン内を燃
焼ガスが均一に流れるため冷媒に効率よく伝熱して熱効
率を向上させるもので、無動力熱搬送を確実におこなわ
せ冷媒の熱分解を生じなく、また多穴管構成の冷媒通路
部材で構成した二重壁構成による冷媒の燃焼ガス部への
洩れ防止と冷媒通路の底部にオイル抜き管により確実に
オイルを加熱器から除去し冷媒の均一循環の維持により
局部過熱による冷媒の熱分解を生じなく信頌性の高いシ
ステムである。

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
。第１図〜第３図において、１０は伝熱隔壁筒であり、
下部に向かって広がる拡大斜面１１床の拡大斜面１１の
上面に連なる平行近接面１２と排気通路１３を有してい
る。１４は伝熱隔壁筒１０の外面に熱的に連結させた冷
媒通路部材であり縦方向の通路１５が多数設けられてい
る。１６は冷媒通路部材１４の下端に設けた入口ヘッダ
ー管、１７は冷媒通路部材１４の上端に設けた出口へラ
ダー管でありそれぞれ左右に一対ずつ設は集合管１６ａ
、１６ｂ、１７ａ１１７ｂにておのおのを連通し入口管
１９と出口管２０により冷媒回路と接続しており、入口
ヘッダーに接続した集合管１６ａを下方に曲折しオイル
抜き管２１を設けである。入口ヘッダー管１６と出口ヘ
ッダー管１７はそれぞれ縦方向の通路１５により連通し
ている。２２は平行近接面１２の内側に熱的に接するよ
うに設けられた伝熱フィンであり波形状に屈曲させて多
数枚としである。２３は伝熱隔壁筒１０下部の拡大斜面
１１に囲まれた燃焼室であり、２４は平行近接面１２と
伝熱フィン２２に囲まれ、下方は燃焼室２３に通じ上方
は排気通路１３に連通ずる高温ガス通路である。燃焼室
２３の下部には燃料ガス供給装置２５に接続したバーナ
ー２６を設け、排気通路１３の出口に燃焼ファン２７を
設けである。

上記構成に於て、燃料ガス供給装置２５により供給した
燃料ガスをバーナー２６で燃焼し、発生した高温ガスは
高温ガス通路２４の伝熱フィン２２の間を通り、排気通
路１３から燃焼ファン２７により吸引排気する。冷媒入
口管１９、集合管１６ｂを通って入口ヘッダー管１６．
１６に入った液冷媒は冷媒通路部材１４の下部より多数
の縦方向の通路１５に分流し、まず燃焼室２３を囲む拡
大斜面１１において燃焼炎の輻射熱だけでなく対流熱を
も積極的に吸熱し熱的に連結された冷媒通路部材１４の
縦方向の通路１５内の冷媒を入口ヘッダーに近い下部よ
り十分に加熱する。そこで加熱された液状冷媒は気化蒸
発を開始し液の中に気泡を生じる気液二相状態となる０
発生した気泡は浮力効果で縦方向に設けた通路１５内を
下方から上方に上昇し、特に下方において輻射熱だけで
なく対流熱を加えて強く加熱されることにより気泡発生
が増大し、気泡上昇力は強められ自然循環力が強くなる
と共にまだ気化していない液冷媒を伴って通路１５の上
部へ冷媒を送る気泡ポンプ昨月が発生する。さらに通路
１５の上部においても平行接近面１２に設けた伝熱フィ
ン２２により燃焼ガス通路２４を流れる加熱流体より効
率よく吸熱し通路１５内の気液二相状態の冷媒をさらに
加熱して自然循環力をさらに増大させる。通路１５の上
端に達した冷媒は出口ヘッダー管１７に流入し冷媒出口
管２０より放熱器（図示せず）に向かって流出する。

このように縦方向の通路１５の下部から上部に至るまで
加熱することと燃焼ガス通路も下方から上方に流れる構
成であるため燃焼ガスの高温部が通路１５の下部を加熱
することにより自然循環を高めるだけでなく、下部にお
いて強く加熱することで自然循環力をさらに増加させ下
方から上方への強い上昇流により流れの撹拌乱流効果を
発生させて冷媒の局部異常過熱を防止することにより冷
媒の熱分解あるいは機器の異常温度上昇防止による信顛
性向上を図ることができる。

さらに冷媒通路部材１４を内部に多数の穴を持つアルミ
ニウム製の多穴偏平押し出し管とし、伝熱フィン２２と
して帯状のアルミニウム製の板を波状に屈曲させて構成
し、かつ伝熱隔壁棟１０はアルミニウム製心材の表裏に
ろう材を事前にクラッドしたプレージングシートとして
この素材を用いた伝熱隔壁棟１０の内外面にアルミニウ
ム製の伝熱フィン２２およびアルミニウム製の多穴偏平
押し出し管の冷媒通路部材１４をもちいて組立て、同時
に一体ブレージングすることにより熱的に連結でき、接
触熱抵抗が無い伝熱性能に優れる熱交換器を軽量でかつ
低コストで実用に共することができる。

また外周の伝熱隔壁１０と一体に構成した排気通路１３
により伝熱フィン２２を通過した燃焼ガスから排気通路
１３に伝熱した熱は伝熱隔壁１０を通り通路１５、出口
ヘッダ−１７内の冷媒に伝達するため熱交換効率が上昇
し熱交換器を高効率コンパークトに出来、一体化は簡単
な構成でかつ気密性を維持でき排ガスが洩れることがな
く安全性が高いものである。

排気通路２４の出口に接続した燃焼ファン２７を設ける
ことにより燃焼ファン２７の吸引により高温ガス通路２
４の外周伝熱隔壁１０に密着した多数の伝熱フィン２２
内を燃焼ガスが均一に流れるため冷媒に効率よく伝熱し
て熱効率を向上させるもので、無動力熱搬送を確実にお
こなわせ冷媒の熱分解を生じなく信鎖性の高いものであ
る。冷媒中にはコンプレッサーのオイルが常に溶存して
おり加熱器で冷媒を気化させると次第にオイルが溜って
くる。

オイルが多く溜るとその粘性と低熱伝導のため冷媒の気
化、循環を阻害する。冷媒通路部材１０の冷媒通路１５
の底部の入口ヘッダー１６に接続した集合管１７ａを下
方に曲折しオイル抜き管２１を設けであるため加熱器に
オイルが溜ると冷媒と一緒にオイルをオイル抜き管から
排出し確実にオイルを加熱器から除去することが可能で
あるため、冷媒の均一循環の維持により局部過熱による
冷媒の熱分解を生じなく信鯨性の高いシステムである。

発明の効果 以上のように本発明の冷媒加熱機によれば、燃料ガス供
給装置に接続したバーナと、前記バーナの上方に連通し
て設けた燃焼室、高温ガス通路、排気通路と、燃焼ガス
が通過する前記高温ガス通路の外周伝熱隔壁に密着した
多数の伝熱フィンと、前記排気通路の出口に接続した燃
焼ファンと、前記燃焼室と前記高温ガス通路の外壁を構
成する外周伝熱隔壁と縦方向の通路を有する多穴管構成
の冷媒通路部材で構成した二重壁構成と、前記外周伝熱
隔壁と一体に構成した前記排気通路と、前記冷媒通路部
材の冷媒通路の底部にオイル抜き管と、前記高温ガス通
路の高温ガスと前記冷媒通路部材の冷媒の流れ方向を同
一方向に設けた構成で次の効果が得られる。

（１］　　冷媒の通路の下部より強く加熱し、高温ガス
通路の高温ガスと前記冷媒通路部材の冷媒の流れ方向を
同一方向に設け、縦方向の通路の下部から上部に至るま
で加熱することと燃焼ガス通路も下方から上方に流れる
構成であるため燃焼ガスの高温部が通路の下部を加熱す
ることにより自然循環を高めるだけでなく、下部におい
て強く加熱することで自然循環力をさらに増加させ下方
から上方への強い上昇流により流れの撹拌乱流効果を発
生させて冷媒の局部異常過熱を防止することにより冷媒
の熱分解あるいは機器の異常温度上昇防止による信鯨性
向上を図ることができる。

（２）上昇気泡流による気泡ポンプ作用により無動力熱
搬送が可能となり、低ランニングコストの暖房ができる
。

（３）外周伝熱隔壁と一体に構成した排気通路により伝
熱フィンを通過した燃焼ガスから排気通路に伝熱した熱
は伝熱隔壁を通り通路、出口ヘッダー内の冷媒に伝達す
るため熱交換効率が上昇し熱交換器を高効率コンパクト
に出来、一体化は簡単な構成でかつ気密性を維持でき排
ガスが洩れることがなく安全性が高いものである。

（４）　　排気通路の出口に接続した燃焼ファンを設け
ることにより、燃焼ファンの吸引により高温ガス通路の
外周伝熱隔壁に密着した多数の伝熱フィン内を燃焼ガス
が均一に流れるため冷媒に効率よく伝熱して熱効率を向
上させるもので、無動力熱搬送を確実におこなわせ、冷
媒の熱分解を生じなく信鯨性の高いものである。また燃
焼ガス通路が負圧となり通路に穴が生じた場合も燃焼ガ
スが洩れることがなく安全性を維持し、通路は気密構成
が必要でないことにより簡単で安価な方法である。

（５）冷媒通路部材の冷媒通路の底部の入口ヘッダーに
接続した集合管を下方に曲折しオイル抜き管を設けであ
るため加熱器にオイルが溜ると冷媒と一緒にオイルをオ
イル抜き管から排出し確実にオイルを加熱器から除去し
冷媒の均一循環の維持により局部過熱により冷媒の熱分
解を生じなく信顛性の高いシステムである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す冷媒加熱機の外観斜視
図、第２図は別図に示す冷媒通路部材のＡ−Ａ線断面図
、第３図は同冷媒加熱機の断面図、第４図は従来の冷媒
加熱機の回路構成図、第５図は従来の冷媒加熱機の外観
斜視図である。 １０・・・・・・伝熱隔壁筒、１３・・・・・・排気通
路、１４・・・・・・冷媒通路部材、１５・・・・・・
通路、２１・・・・・・オイル抜き管、２２・・・・・
・伝熱フィン、２３・・・・・・燃焼室、２４・・・・
・・高温ガス通路、２５・・・・・・燃料ガス供給装置
、２６・・・・・・バーナー、２７・・・・・・燃焼フ
ァン。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名ｌ５　　・
−愈　　　路 １！Ｉ　−了イルＮ？！管 と・−ｇＡａフィン ３−バーナー ２７−１１！！焼ファ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　燃料ガス供給装置に接続したバーナと、前記バーナの
   上方に連通して設けた燃焼室、高温ガス通路、排気通路
   と、燃焼ガスが通過する前記高温ガス通路の外周伝熱隔
   壁に密着した多数の伝熱フィンと、前記排気通路の出口
   に接続した燃焼ファンと、前記燃焼室と前記高温ガス通
   路の外壁を構成する外周伝熱隔壁と縦方向の通路を有す
   る多穴管構成の冷媒通路部材で構成した二重壁構成と、
   前記外周伝熱隔壁と一体に構成した前記排気通路と、前
   記冷媒通路部材の冷媒通路の底部にオイル抜き管と、前
   記高温ガス通路の高温ガスと前記冷媒通路部材の冷媒の
   流れ方向を同一方向に設けた冷媒加熱機。