JPH06117652A - 熱搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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、エゼクタを用いて、減圧開始遅れ時間を無くする
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。 【構成】 冷媒加熱器２の上方に配置されて冷媒加熱器
２と連通する気液セパレータ１と、開閉弁８および第１
逆止弁６を介して前記気液セパレータ１と連通する受液
器５を有する熱搬送部１８と、前記気液セパレータ１、
放熱器１０、第２逆止弁１２および前記受液器５を順次
接続した環状の循環路１９と、前記開閉弁８と前記受液
器５の接続経路途中に前記受液器側にデュフューザ部２
１を設けたエゼクタ２０と、このエゼクタ２０のノズル
部２２に前記第２逆止弁１２と前記受液器５の循環路を
接続した構成としている。

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とで冷媒加熱器２と連結さ
れ、環状の管路を構成している。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１
４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Ｔ_l 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
Ｔ_l だけ遅れて受液器５内の減圧が発生し、減圧時間Ｔ
_r 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Ｔ_l 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Ｔ_r 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Ｔ_ON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、さらに閉時間Ｔ_OFF は減圧開始遅れ時間Ｔ_l と減圧
時間Ｔ_r の和（Ｔ_OFF ＝Ｔ_l ＋Ｔ_r ）である。この減圧
開始遅れ時間Ｔ_l が比較的大きいために閉時間Ｔ_OFF の
短縮に制約が生じ、開閉周期Ｔ_S 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、冷媒
圧送器を用いて、落し込み時間を短くすることにより開
閉周期を短縮し、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、この冷媒加熱器の上方に配置
され、入口管と出口管とで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、前記開閉弁と前記受液器の接続経路途中に前
記受液器側にディフューザ部を設けたエゼクタと、この
エゼクタのノズル部に前記第２逆止弁と前記受液器の循
環路を接続した構成としている。

【００１１】

【作用】本発明は上記構成によって、開閉弁の開成時も
エゼクタにより液冷媒を受液器内に強制的に吸引注入
し、受液器内の温度を低下させガス冷媒を凝縮させ始め
るきっかけを作る。この強制吸引注入された過冷却液冷
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）の大能力化を得ることができる。

【００１３】

【実施例】以下本発明の実施例を図１で説明する。

【００１４】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。

【００１５】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と開
閉弁８の間に前記受液器側にディフューザ部２１を設け
たエゼクタであり、このエゼクタ２０のノズル部２２に
前記第２逆止弁１２と前記受液器５の循環路を接続して
いる。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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、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。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を通りエゼク
タ２０のノズル部２２へ至りディフューザ部２１から受
液器５へと流れる。このため、ノズル部２２の圧力は低
下し第２逆止弁１２から過冷却液冷媒を吸引し、受液器
５へと流れる。そのため、受液器５は開閉弁８が開の状
態の時も冷温に保たれる。

【００１９】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が低温であるため瞬時
に、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。

【００２０】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。

【００２１】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ｔ_O 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Ｔ_l ' は実用上無くする（Ｔ_l ' ＝０）ことがで
きる。

【００２２】従って、開閉弁８の閉時間Ｔ_OFF ' は正味
の減圧時間Ｔ_r だけで良く（Ｔ_OFF' ＝Ｔ_r ）、開閉周
期Ｔ_S ' は大幅に短縮（Ｔ_S ' ＝Ｔ_r ＋Ｔ_ON）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。

【００２３】なお、エゼクタ２０は、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。

【００２４】さらに、循環路１９を流れる冷媒の熱搬送
量は、開閉弁８の閉時の冷媒凝縮による循環量と開閉弁
８の開時のエゼクタ２０の吸引による循環量の和とな
り、さらに増加する。

【００２５】また、エゼクタ２０を受液器８と一体とし
て構成すれば、ディフューザ２１を十分に拡管した形状
に設計できエゼクタ効果が向上し循環量の増加が計れ
る。

【００２６】

【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、この冷媒加熱器の上方に配置され、入口管と
出口管とで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、
前記開閉弁と前記受液器の接続経路途中に前記受液器側
にデュフューザ部を設けたエゼクタと、このエゼクタの
ノズル部に前記第２逆止弁と前記受液器の循環路を接続
した構成としているので以下の効果がある。

【００２７】（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できることによる
冷媒循環量の増大により熱搬送量の大能力化ができる。

【００２８】（２）また、エゼクタは、駆動入力は必要
無く、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。

【００２９】（３）さらに、冷媒の熱搬送量は、開閉弁
の閉時の冷媒凝縮による循環量と開閉弁の開時のエゼク
タの吸引による循環量の和となり、さらに増加する。

【００３０】（４）エゼクタを受液器と一体として構成
すれば、ディフューザを十分に拡管した形状に設計でき
エゼクタ効果が向上し循環量の増加が計れる。

【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

【図２】本発明の実施例の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

【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 エゼクタ ２１ ディフューザ ２２ ノズル ２４ 制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷媒加熱器、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、前記開閉弁と前記受液器の接続経路
   途中に前記受液器側にディフューザ部を設けたエゼクタ
   と、このエゼクタのノズル部に前記第２逆止弁と前記受
   液器の循環路を接続した熱搬送装置。
2. 【請求項２】エゼクタ部を受液器と一体とした請求項１
   記載の熱搬送装置。