JPH05248708A - 流体加熱器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ヒータ部から冷媒への熱伝達を良好に保ちつ
つ、ヒータ部の脱着を容易にする。 【構成】横長の管状のケーシング２２の右側壁に連続し
てヒータ鞘部２３をケーシング２２内に凹設する。胴部
２６の上面に流体入口管２８と流出管３２を接続する。
ケーシング２２内を液冷媒が貯溜する液溜部とする。ヒ
ータ鞘部２３の内面にめねじ部３６を、ヒータ部３５の
外面におねじ部３７を形成して、螺合する。ヒータ部３
５はケーシング２２内から冷媒を抜くことなく簡単に脱
着しえる。おねじ部３７とめねじ部３６とが凹凸接触す
ることになり、伝熱量が増加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気調和装置等に使用
される流体加熱器に係り、とくにヒータ部の取付構造に
関する。

【０００２】

【従来の技術】流体加熱器は、例えば、空気調和装置で
は、冷媒を加熱、気化して冷媒流量を増加する場合に使
用される。具体的には、特開昭５８−１２００６１号公
報に開示されているものでは、ケーシング内が気液分離
構造とされ、ケーシング内の液溜部に冷媒加熱用の電気
ヒータが配設されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記流
体加熱器では、電気ヒータが直接冷媒に接触しているた
めに、電気ヒータの修理等のメンテナンスを行う場合に
はケーシング内の冷媒を抜かなければならず、作業が煩
雑で長時間を要していた。

【０００４】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であって、ヒータ部から被加熱流体への熱伝達を良好に
保ちつつ、ヒータ部の脱着を容易にすることを目的とし
ている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明が講じた手段は、ケーシングに
外部からヒータ部を挿着できるヒータ鞘部を設け、ヒー
タ鞘部にヒータ部をねじ込むものである。

【０００６】具体的には、請求項１に係る発明が講じた
手段は、図２に示すように、ケーシング（２２）には、
流入口（２７）と流出口（３１）が形成される一方、上
記ケーシング（２２）内が流体の貯溜部に構成されてい
る。さらに、上記ケーシング（２２）には、外端面が開
口する円筒状のヒータ鞘部（２３）が上記貯溜部の流体
に接するようにケース（２２）内に突出した構成として
いる。その上、該ヒータ鞘部（２３）の内面には、めね
じ部（３６）が形成された構成としている。さらにその
上、上記ヒータ鞘部（２３）に、上記めねじ部（３６）
に螺合するおねじ部（３７）が形成されたヒータ部（３
５）が嵌挿された構成としている。

【０００７】請求項２に係る発明が講じた手段は、図５
に示すように、請求項１に係る発明について、ヒータ鞘
部のめねじ部とヒータ部のおねじ部とをテーパねじにす
るものである。

【０００８】

【作用】上記の構成により、請求項１に係る発明によれ
ば、流入口（２７）から流体が流入する一方、ヒータ鞘
部（２３）はヒータ部（３５）によって加熱されて高温
になっており、ヒータ鞘部（２３）外面に接触した流体
は加熱される。加熱された流体は流出口（３１）から外
部に流出する。

【０００９】ヒータ鞘部（２３）はケーシング（２２）
の一部が凹設されて外部に開口して、内面側はケーシン
グ（２２）内とは完全に遮断されており、ヒータ部（３
５）の修理等のメンテナンスを行う際には、冷媒を抜く
ことなく簡単にヒータ部（３５）を脱着しえることにな
る。

【００１０】さらに、ヒータ部（３５）の挿着はねじに
よってなされており、おねじ部（３７）とめねじ部（３
６）とが凹凸接触することになって管軸方向の単位長さ
当たりの接触面積が大きく、伝導伝熱における伝熱面積
が大きくなって伝熱量が増加することになる。

【００１１】請求項２に係る発明によれば、めねじ部
（３６）とおねじ部（３７）とがテーパねじであること
により、おねじ部（３７）がめねじ部（３６）に圧着さ
れて、伝導伝熱を妨げる、めねじ部（３６）とおねじ部
（３７）との間の隙間が減少し、伝導伝熱における伝熱
面積が増加して伝熱量が増加することになる。

【００１２】

【発明の効果】以上のように、請求項１に係る発明によ
れば、ケーシング（２２）内とは区画されたヒータ鞘部
（２３）内にヒータ部（３５）をねじ込むことにより、
流体を抜くことなく簡単にヒータ部（３５）を脱着する
ことができると共に、伝導伝熱における伝熱面積を大き
くして伝熱量を確保することができ、ヒータ部（３５）
から流体への熱伝達を良好に保ちつつ、ヒータ部（３
５）の脱着を容易にすることができる。

【００１３】請求項２に係る発明によれば、請求項１に
係る発明について、めねじ部（３６）とおねじ部（３
７）とをテーパねじにしたために、ヒータ部（３５）か
らヒータ鞘部（２３）への伝導伝熱による伝熱量を増加
することができ、ヒータ部（３５）から流体への伝熱の
効率化を図ることができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１〜図３は請求項１に係る発明の流体加熱器を空
気調和装置に適用した第１実施例を示す。図１は空気調
和装置の冷媒回路を示す。該冷媒回路（１）には、圧縮
機（２）と、暖房運転時には図中実線のごとく、冷房運
転時には図中破線のごとく切り換わる四路切換弁（３）
と、室外交換器（７）と、気液分離器（５）と、電動膨
脹弁（６）と、室内熱交換器（４）と、アキュ−ムレ−
タ（８）とが冷媒配管（９）によって冷媒が流通可能に
接続されている。そして、暖房時には、室内熱交換器
（４）は凝縮器として、室外熱交換器（７）は蒸発器と
して機能し、冷房時には、室外熱交換器（７）は凝縮器
として、室内熱交換器（４）は蒸発器として機能するよ
うに構成されている。

【００１５】室内熱交換器（４）および室外熱交換器
（７）との間には、ブリッジ回路（１１）が介設されて
いる。該ブリッジ回路（１１）は図１に示すような配置
で４個の逆止弁（１２），（１２）……が配設されてな
り、ブリッジ回路（１１）のａ点とｂ点との間には気液
分離器（５）と電動膨脹弁（６）とが直列に接続されて
いる。このブリッジ回路（１１）により、冷暖いずれの
運転においても、冷媒が上流側の熱交換器（４），
（７）より気液分離器（５）に流入し、気液分離器
（５）により分離された液冷媒が電動膨脹弁（６）を経
て下流側の熱交換器（７），（４）に流通するように設
定されている。

【００１６】また、気液分離器（５）のガス流出口（１
４）と圧縮機（２）の吸入ポート（１５）との間には、
インジェクション路（１７）が介設され、このインジェ
クション路（１７）により、気液分離器（５）によって
分離されたガス冷媒が圧縮機（２）に戻されるようにな
っている。

【００１７】さらに、上記ブリッジ回路（１１）のａ点
と気液分離器（５）との間には、流体加熱器である冷媒
加熱器（２１）が介設され、常に冷媒が冷媒加熱器（２
１）を経て気液分離器（５）に流入するように構成され
ている。

【００１８】本発明の特徴である冷媒加熱器（２１）
は、図２に示すように、横長の管状のケーシング（２
２）の右側壁に連続してヒータ鞘部（２３）がケーシン
グ（２２）内に突設されている。

【００１９】ケーシング（２２）の胴部（２６）の上面
には右端寄りの位置に流入口（２７）を有する流体入口
管（２８）が接続され、左端寄りの位置に流出口（３
１）を有する流出管（３２）が接続されている。そし
て、ケーシング（２２）内は冷媒が貯溜する貯溜部とな
っている。

【００２０】ヒータ鞘部（２３）は、ケーシング（２
２）の管軸と同心の直管であって内面側にヒータ部（３
５）が挿着されるようになっており、内面には、図３に
示すように、平行ねじが刻設されためねじ部（３６）が
形成されている。

【００２１】他方、ヒータ部（３５）も直管状に形成さ
れて、外面には平行ねじが刻設されたおねじ部（３７）
が形成されており、ヒータ鞘部（２３）にねじ込まれる
ようになっている。また、ヒータ部（３５）の右端に
は、ヒータ部（３５）の脱着を行うための六角ナット状
の頭部（３９）が形成されている。さらに、ヒータ部
（３５）には、図示しないが、電気ヒータが内蔵されて
いる。

【００２２】ヒータ部（３５）は、単に冷媒温度を高め
るだけでなく、例えば、冬季等の外気温が低く冷媒循環
量が小さい場合には、液冷媒を加熱して一部を気化さ
せ、ガス冷媒量を増加して、インジェクション路（１
７）を介して圧縮機（２）に積極的に戻して冷媒循環量
を増加させるように設定されている。

【００２３】図３はめねじ部（３６）とおねじ部（３
７）が完全に密着している理想的な嵌め合い状態を示す
が、実際にはヒータ部（３５）とヒータ鞘部（２３）と
の間には隙間が生じており、ヒータ部（３５）からヒー
タ鞘部（２３）への伝導伝熱を妨げる。そこで、ヒータ
部（３５）挿着時にはこの隙間に熱伝導オイルが充填さ
れ、熱伝導オイルによって隙間を埋めて伝導伝熱を向上
させている。

【００２４】次に、空気調和装置の運転動作について説
明する。

【００２５】上記空気調和装置の暖房運転時、四路切換
弁（３）が図中実線側に切り換わり、圧縮機（２）から
吐出された高圧のガス冷媒が、室内熱交換器（４）に流
入し、室内熱交換器（４）で凝縮されて気液二相流にな
り、冷媒加熱器（２１）で加熱された後ブリッジ回路
（１１）のａ点を経て気液分離器（５）に流入する。気
液二相流は気液液分離器（５）で分離され、分離された
液冷媒は電動膨脹弁（６）で減圧され、ブリッジ回路
（１１）のｂ点から室外熱交換器（７）へ流入する。液
冷媒は、室外熱交換器（７）で蒸発され、アキュ−ムレ
−タ（８）で液冷媒が除去された後、圧縮機（２）に吸
入される。他方、気液分離器（５）によって分離された
ガス冷媒は、インジェクション路（１７）を介して圧縮
機（２）に戻される。

【００２６】また、冷房運転時には、四路切換弁（３）
が図中破線側に切り換わり、上記暖房運転時とは逆の流
れとなる。

【００２７】ところが、冬季の暖房運転の始動時やデフ
ロスト運転時のほか、これらの運転時以外であっても室
内熱交換器（４）と室外熱交換器（７）との間の冷媒配
管（９）が長い場合等においては、冷媒配管（９）内に
滞留する液冷媒量が大きいときには、冷媒循環量が不足
するようになる。そこで、加熱部（３１）に通電する。

【００２８】次に、冷熱加熱器（２１）の動作について
説明する。冷媒配管（９）内に滞留する液冷媒がガス冷
媒と共に流体流入管（２８）からケーシング（２２）内
に流入すると、ヒータ鞘部（２３）外面に接して流下す
る。ヒータ鞘部（２３）はヒータ部（３５）によって加
熱されて高温になっており、ヒータ鞘部（２３）外面に
接触する液冷媒は加熱される。一部気化してガス冷媒量
が増加した冷媒の気液二相流は流出管（３２）から下流
側の冷媒配管（９）に流出する。

【００２９】そして、高温のガス冷媒はインジェクショ
ン路（１７）を介して圧縮機（２）に戻されることによ
り、冷媒循環量が増加して圧縮機（２）の能力が向上す
ることになる。

【００３０】ヒータ鞘部（２３）はケーシング（２２）
の一部が凹設されて外部に開口しており、内面側はケー
シング（２２）内とは完全に遮断されており、ヒータ部
（３５）の修理等のメンテナンス行う際には、冷媒を抜
くことなく簡単にヒータ部（３５）を脱着しえることに
なる。

【００３１】ここで、図４の比較例に示すように、平滑
面同士のヒータ部（４１）とヒータ鞘部（４２）とを脱
着可能に挿着する場合には、脱着容易にすれば隙間（４
３）が大きくなって伝熱量が減少する一方、締まり嵌め
に近い状態で密着させて伝導伝熱による伝熱量を大きく
しようとすれば、冷媒加熱器の使用中の加熱、冷却の繰
り返しによって脱着不能になるという不都合がある。

【００３２】一方、本実施例によれば、ヒータ部（３
５）の挿着はねじによってなされており、おねじ部（３
７）とめねじ部（３６）とが凹凸接触することになって
管軸方向の単位長さ当たりの接触面積が大きく、伝導伝
熱における伝熱面積が大きくなって伝熱量が増加するこ
とになる。

【００３３】以上により、本実施例によれば、ケーシン
グ（２２）内とは区画されたヒータ鞘部（２３）内にヒ
ータ部（３５）をねじ込むことにより、冷媒を抜くこと
なく簡単にヒータ部（３５）を脱着することができると
共に、伝導伝熱における伝熱面積を大きくして伝熱量を
確保することができ、ヒータ部（３５）から冷媒への熱
伝達を良好に保ちつつ、ヒータ部（３５）の脱着を容易
にすることができる。

【００３４】次に、図５および図６は本発明の第２実施
例を示す。本実施例は、ヒータ鞘部（２３）とヒータ部
（３５）とが内方に向かって先細り状に形成され、ヒー
タ鞘部（２３）のめねじ部（３６）とヒータ部（３５）
のおねじ部（３７）とにテーパねじが刻設されている。
なお、図６は、めねじ部（３６）とおねじ部（３７）が
完全に密着している理想的な嵌め合い状態を示す。他の
構成は、前実施例と同様である。

【００３５】流体流入管（２８）から流入した冷媒は先
細り状のヒータ鞘部（２３）に沿って流下し、流下中に
またはケーシング（２２）に貯溜中に加熱されて一部気
化する。

【００３６】一方、本実施例によれば、めねじ部（３
６）とおねじ部（３７）とをテーパねじにしたために、
おねじ部（３７）がめねじ部（３６）に圧着されて、伝
導伝熱を妨げる、めねじ部（３６）とおねじ部（３７）
との間の隙間が減少し、伝導伝熱における伝熱面積が増
加して伝熱量が増加することになる。

【００３７】以上により、本実施例によれば、ヒータ鞘
部（２３）のめねじ部（３６）とヒータ部（３５）のお
ねじ部（３７）とを、テーパねじにしたために、ヒータ
部（３５）からヒータ鞘部（２３）への伝導伝熱による
伝熱量を増加することができ、ヒータ部（３５）から冷
媒への伝熱の効率化を図ることができる。

【００３８】なお、本発明の流体加熱器は、空気調和装
置以外の用途に使用してもよい。

【００３９】また、本発明の流体加熱器は、他の装置と
組み合わせたものであってもよく、例えば、ケーシング
（２２）内に気液分離構造を有する気液分離器であって
よく、ケーシング（２２）内に液冷媒を貯溜するレシー
バであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の空気調和装置の冷媒回路
図である。

【図２】本発明の第１実施例の冷媒加熱器の断面図であ
る。

【図３】本発明の第１実施例のねじの嵌め合いを示す要
部拡大断面図である。

【図４】本発明の第１実施例の比較例を示す断面図であ
る。

【図５】本発明の第２実施例の冷媒加熱器の断面図であ
る。

【図６】本発明の第２実施例のねじの嵌め合いを示す要
部拡大断面図である。

【符号の説明】

２２ ケーシング ２３ ヒータ鞘部 ２７ 流入口 ３１ 流出口 ３５ ヒータ部 ３６ めねじ部 ３７ おねじ部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング（２２）には、流入口（２
   ７）と流出口（３１）が形成される一方、上記ケーシン
   グ（２２）内が流体の貯溜部に構成され、 上記ケーシング（２２）には、外端面が開口する円筒状
   のヒータ鞘部（２３）が上記貯溜部の流体に接するよう
   にケース（２２）内に突出して、 該ヒータ鞘部（２３）の内面には、めねじ部（３６）が
   形成されている一方、 上記ヒータ鞘部（２３）に、上記めねじ部（３６）に螺
   合するおねじ部（３７）が形成されたヒータ部（３５）
   が嵌挿されていることを特徴とする流体加熱器。
2. 【請求項２】 ヒータ鞘部（２３）のめねじ部（３６）
   とヒータ部（３５）のおねじ部（３７）とが、テーパね
   じであることを特徴とする請求項１記載の流体加熱器。