JPH062976A

JPH062976A - 冷媒加熱器

Info

Publication number: JPH062976A
Application number: JP16270292A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Watanabe; 秀行渡辺
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1992-06-22
Filing date: 1992-06-22
Publication date: 1994-01-11

Abstract

(57)【要約】【目的】ヒータ手段の過熱を防止する。【構成】容器（２）の上部に入口管（３）及び出口管
（４）を設け、内部に縦方向にヒータ手段（５）を配設
する。ヒータ手段（５）の棒状の加熱ヒータ部（５ａ）
に、一定間隔でもって複数の邪魔板部材（６）を設け
る。邪魔板部材（６）によって入口管（３）より流入す
る二相流の流れを遮断し、流速を遅くする。よって、容
器（２）下部に液冷媒が滞留し易くなり、また、液面が
傾いても、その傾きが大きくならない。ヒ−タ手段
（５）の加熱ヒータ部（５ａ）は液冷媒に浸り、ヒータ
手段（５）は過熱しなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷媒加熱器に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば図１３に示すように、横方向に長
い加熱容器（ａ）の上部に入口管（ｂ）と出口管（ｃ）
とを有する横型の冷媒加熱器（ｄ）では、加熱容器
（ａ）内の長手方向の略中心部に、出口管（ｃ）側から
ヒータ手段（ｅ）の棒状の加熱ヒータ部（ｅ₁）が挿入
されている。そして、入口管（ｂ）から、液相とガス相
とからなる二相流が流入してくると、二相流の流れの勢
いのために加熱容器（ａ）内の下部に滞留している液冷
媒の液面（ｆ）の状態が、図１２に示すように、入口管
（ｂ）側の部分で低く、出口管（ｃ）側の部分で高くな
る傾向となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このため、ヒータ手段
（ｅ）の加熱ヒータ部（ｅ₁）の上側部分が液冷媒に接
触することなく、十分な熱伝導を行うことができず、過
熱してしまい、冷媒や油、そしてヒータ手段（ｅ）の加
熱ヒータ部（ｅ₁）に対して悪影響を与えるおそれがあ
る。

【０００４】また、図１４に示すように、縦方向に長い
加熱容器（ｇ）の下部に入口管（ｈ）を、上部に出口管
（ｉ）をそれぞれ有する縦型の冷媒加熱器（ｊ）でも同
様な問題がある。即ち、ヒータ手段（ｋ）の加熱ヒータ
部（ｋ₁）で加熱された液冷媒の一部はガス冷媒（ｍ）
となって体積が増大し、流速が速くなり、一気に出口管
（ｉ）を通じて容器（ｇ）から出て行くが、このとき、
ガス冷媒（ｍ）の流れの勢いで、ヒータ手段（ｋ）の加
熱ヒータ部（ｋ₁）周辺の液冷媒が一緒出ていくため、
入口管（ｈ）における乾き度が大きくなり、また、冷媒
流量が減少した場合に、縦型の加熱容器（ｇ）内に液冷
媒が存在するにもかかわらず、二相流の流れがその勢い
のため噴霧流となって、液冷媒が十分にヒータ手段
（ｋ）の加熱ヒータ部（ｋ₁）と接することができず、
加熱ヒータ部（ｋ₁）の表面が乾燥気味になって、ヒー
タ手段（ｋ）が過熱してしまうおそれがある。

【０００５】本発明は、ヒータ手段全体が液冷媒に浸り
易くし、ヒータ手段の過熱を防止した冷媒加熱器を提供
するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、横方
向に長い容器（２）の上部に入口管（３）及び出口管
（４）が設けられ、内部にヒータ手段（５）が横方向に
配設されている横型の冷媒加熱器（１）を前提とするも
ので、上記ヒータ手段（５）の加熱ヒータ部（５ａ）又
は容器（２）の内壁面に、一定間隔でもって複数の邪魔
板部材（６），（６Ａ）が設けられている構成とする。
請求項２の発明においては、邪魔板部材（６）はヒータ
手段（５）の棒状の加熱ヒータ部（５ａ）に設けられ、
上部及び下部に平坦部（６ａ），（６ｂ）が形成され、
他部が容器（２）の内壁面と間隙を存している。請求項
３の発明においては、邪魔板部材（６Ａ）はヒータ手段
（５）の棒状の加熱ヒータ部（５ａ）に設けられ、上部
のみに平坦部（６ｄ）が形成され、他部が容器（２）の
内壁面と間隙を存している。

【０００７】また、請求項４の発明は、縦方向に長い容
器（２２）の下部に入口部（２３）が、上部に出口部
（２４）がそれぞれ設けられ、内部にヒータ手段（２
５）が縦方向に配設されている縦型の冷媒加熱器（２
１）を前提とするもので、上記容器（２２）は、大径部
（２２ｂ）と小径部（２２ａ）とが上下に連設されてな
る構成とする。そして、請求項５の発明においては、請
求項４の容器（２２）に代えて、上側部分（２２ｃ）か
ら下側部分（ｄ）になるほど径が小さくなる容器（２２
Ａ）が用いられている。

【０００８】さらに、請求項６の発明は、縦方向に長い
容器の内部にヒータ手段（３５）が縦方向に配設されて
いる縦型の冷媒加熱器（３１）において、上記容器（３
２）の上部に入口部（３３）及び出口部（３４）がそれ
ぞれ設けられている構成とする。請求項７の発明は、入
口部（３３）が、容器（３２）の側部に流入方向が接線
方向となるように接続されている。請求項８の発明にお
いては、容器（３２）内上部でヒータ手段（３５）の上
方に、逆円錐形状のサイクロン部材（３６）が配設され
ている。請求項９の発明においては、容器（３２）は、
該容器（３２）を出口管（３４）に連通する油戻し管
（３８）を有する。

【０００９】

【作用】請求項１の発明によれば、邪魔板部材（６）に
よって二相流の流れが遮断され、流れの速度が低下せし
められ、容器（２）内に液冷媒が滞留し易くなる。ま
た、容器（２）内で液冷媒の液面が斜めになっても、邪
魔板部材（６），…によって一定間隔に遮断されるた
め、液面の傾きによる高低差が大きくならず、ヒータ手
段（５）の加熱ヒータ部（５ａ）全体が液冷媒に浸るよ
うになる。

【００１０】請求項２の発明によれば、邪魔板部材
（６）の平坦部（６ａ），（６ｂ）によって、上下に冷
媒通路が形成される。また、請求項３の発明によれば、
邪魔板部材（６）の平坦部（６ｃ）によって、上側に冷
媒通路が形成される。

【００１１】請求項４の発明によれば、大径部（２２
ｂ）において、二相流の平均流速が遅くなるので、二相
流の流れの形態が噴霧流に近いものから、気泡流に近い
ものへと変化し、容器（２２）内に存在する液冷媒の割
合が大きくなり、ヒータ手段（２５）の加熱ヒータ部
（２５ａ）の過熱のおそれが少なくなる。

【００１２】請求項５の発明によれば、上側部分（２２
ｃ）から下側部分（２２ｄ）になるほど径が小さくなる
容器（２２Ａ）によって、二相流の平均流速が上側にな
るほど遅くなり、容器（２２Ａ）内に存在する液冷媒の
割合が大きくなる。

【００１３】請求項６の発明によれば、二相流が入口管
（３３）より流入すると、ガス冷媒は容器（３２）の上
部の出口管（３４）を通じて出て行く一方、液冷媒は重
力で下方へ落ち、ヒータ手段（３５）の加熱ヒータ部
（３５ａ）の周りに溜っていく。よって、加熱ヒータ部
（３５ａ）の周囲は冷媒の流路から外れることとなるの
で、流れの勢いが静かな、液冷媒の溜りやすい所とな
り、ヒータ手段（３５）の加熱ヒータ部（３５ａ）の表
面が乾くことなく、ヒータ手段（３５）の加熱ヒータ部
（２５ａ）の過熱のおそれが少なくなる。

【００１４】請求項７の発明によれば、容器（２）の接
線方向に二相流が流入するので、液冷媒が容器（３２）
の内壁面に沿って流れるようになり、そのため、容器
（３２）の内壁面に沿って回転した液冷媒は、その遠心
力のために、外側は液冷媒、内側はガス冷媒となり、ガ
ス冷媒は容器（３２）の上部の出口管（３４）を通じて
出て行く一方、液冷媒は重力で下方へ落ち、ヒータ手段
（３５）の加熱ヒータ部（３５ａ）の周りに溜り易くな
る。

【００１５】請求項８の発明によれば、サイクロン部材
（３６）によって、旋回流（二相流）の流速が速めら
れ、気液の分離が促進される。

【００１６】請求項９の発明によれば、油戻し管（３
８）によって、液中の油の濃度が高くなるのが防止され
る。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に沿って詳細に
説明する。

【００１８】ー実施例１ー本例は、容器が横方向（左右方向）において長く、ヒー
タ手段の加熱ヒータ部の軸線が横方向となるように配向
されている横型の冷媒加熱器である。

【００１９】概略構成を示す図１において、（１）は横
型の冷媒加熱器で、横方向において長さの長い容器
（２）の上部に入口管（３）及び出口管（４）がそれぞ
れ一定間隔を存して設けられている。また、容器（２）
内の略中心部付近には、ヒータ手段（５）の棒状の加熱
ヒータ部（５ａ）がその軸線が横方向となるように出口
管（４）側から挿入されている。加熱ヒータ部（５ａ）
には、邪魔板部材（６），…が所定間隔でもって取付固
定されている。各邪魔板部材（６）は、図２及び図３に
示すように、上部及び下部においては、一部を切除して
なる平坦部（６ａ），（６ｂ）が形成され、容器（２）
との間に冷媒通路（７），（７）が形成されるようにな
っている。そして、邪魔板部材（６）の側部（６ｃ），
（６ｃ）は、容器（２）の内壁面（２ａ）との間に間隙
を存するようになっている。

【００２０】上記のように構成すれば、邪魔板部材
（６），…によって容器（２）内部がいくつかの室に分
けられ、入口管（３）より流入する二相流の流れが邪魔
板部材（６）…によって遮断されて、流れの速度が低下
せしめられ、入口管（３）側の室から順に液冷媒が確実
に満たされるようになる。また、容器（２）内で液冷媒
の液面が斜めになっても、邪魔板部材（６），…によっ
て一定間隔に遮断されるため、液面の傾きによる高低差
が大きくならず、ヒータ手段（５）の加熱ヒータ部（５
ａ）全体が液冷媒に浸るようになる。よって、ヒータ手
段（５）の加熱ヒータ部（５ａ）の一部分が液冷媒に接
しないというようなことがなく、乾いて過熱するという
ことがない。

【００２１】上記実施例では、容器（２）の上下側に冷
媒通路（７），（７）を形成しているが、図４に示すよ
うに、邪魔板部材（６Ａ）の上部のみに平坦部（６ｃ）
を形成し、上側にのみ冷媒通路（７Ａ）を形成するよう
にすることもできる。

【００２２】また、上記実施例では、邪魔板部材
（６），…をヒータ手段（５）の加熱ヒータ部（５ａ）
に取付固定するようにしているが、容器（２）の内壁面
（２ａ）側に取付固定するようにすることもできる。

【００２３】ー実施例２ー本例は、容器が縦方向（上下方向）において長く、ヒー
タ手段の加熱ヒータ部の軸線が縦方向となるように配向
されている縦型の冷媒加熱器である。

【００２４】概略構成を示す図５において、（２１）は
縦型の冷媒加熱器で、縦方向において長い容器（２２）
の下部に入口管（２３）が、上部に出口管（２４）がそ
れぞれ設けられている。

【００２５】また、上記容器（２２）は、小径部（２２
ａ）の上側に、該小径部（２２ａ）よりも径が大きい大
径部（２２ｂ）が連設されてなり、容器（２２）には、
軸線が縦方向に配向されるようにヒータ手段（２５）の
加熱ヒータ部（２５ａ）が下側の小径部（２２ａ）側か
ら挿入されている。

【００２６】上記のように構成すれば、容器（２２）
は、下側に位置する小径部（２２ａ）に比べて上側に位
置する大径部（２２ｂ）において径が大きくなっている
ので、上側に位置する大径部（２２ｂ）において、入口
管（２３）より流入した二相流の平均流速が遅くなり、
二相流の流れの形態が噴霧流に近いものから気泡流に近
いものへと変化することとなる（図６参照）。よって、
容器（２２）内に存在する液冷媒の割合が大きくなる傾
向となり、ヒータ手段（２５）の加熱ヒータ部（２５
ａ）の上方に液冷媒が溜まりやすい状態となる。換言す
れば、液冷媒が容器（２２）内から、上部の出口管（２
４）を通じて出て行きにくくなる。

【００２７】このように、容器（２２）上部の大径部
（２２ｂ）内に液冷媒が溜められることとなるので、万
一ヒータ手段（２５）の加熱ヒータ部（２５ａ）のヒー
タ表面が乾きそうになっても、上方の大径部（２２ｂ）
に溜まっている液冷媒が加熱ヒータ部（２５ａ）の周囲
に落ちてきてある程度補充されるので、ヒータ手段（２
５）の過熱のおそれが少なくなる。

【００２８】よって、デフロスト運転時や冷媒量不足の
とき等の、液冷媒が少なくヒータ手段（２５）の加熱ヒ
ータ部（２５ａ）が乾いて過熱し易いときでも、液冷媒
を上述した如く容器（２２）内に止どめることができ、
容器（２２）そのものを大きくすることなく、ヒータ手
段（２５）の過熱を防止することが可能となる。

【００２９】上記実施例では、容器（２２）を、大径部
（２２ｂ）及び小径部（２２ａ）を上下に連設すること
で形成しているが、図７に示すように、下部に入口管
（２３Ａ）を、上部に出口管（２４Ａ）をそれぞれ有す
る容器（２２Ａ）の全体形状を、上側部分（２２ｃ）か
ら下側部分（２２ｄ）になるほど径が小さくなる逆円錐
形状を基本とする形状とすることでも、容器（２２Ａ）
の上部において入口管（２３）より流入した二相流の平
均流速を遅くすることができ、同様の効果を奏すること
ができる。

【００３０】ー実施例３ー本例は、縦方向に長い容器上部に入口管及び出口管を有
する縦型の冷媒加熱器である。

【００３１】概略構成を示す図８及び図９において、
（３１）は縦型の冷媒加熱器で、縦方向に長い容器（３
２）の上部に入口管（３３）及び出口管（３４）がそれ
ぞれ設けられている。入口管（３３）は、容器（３２）
の側部に二相流の流入方向が接線方向となるように接続
され、出口管（３４）は容器（３２）の上壁部に流出方
向が縦方向となるように接続されている。また、容器
（２２）の内部には、ヒータ手段（３５）の加熱ヒータ
部（３５ａ）が下側から挿入されることで配設されてお
り、容器（３２）内に上部を除く部位に縦方向に配設さ
れている。

【００３２】上記のように構成すれば、図１０に示すよ
うに、比重の軽いガス冷媒は容器（３２）の上部の出口
管（３４）を通じて出て行く一方、比重の重い液冷媒は
重力で容器（３２）内下方へ落ち、ヒータ手段（３５）
の加熱ヒータ部（３５ａ）周りに滞留して行く。そし
て、ヒータ手段（３５）の加熱ヒータ部（３５ａ）の周
囲は、上方に位置する冷媒の流路から外れているので、
流れの勢いが静かな、液冷媒の溜りやすいところとな
る。

【００３３】よって、ヒータ手段（３５）の加熱ヒータ
部（３５ａ）の表面が乾くことなく、ヒータ手段（３
５）の過熱のおそれが少なくなる。

【００３４】特に、入口管（３３）は、流入方向が接線
方向となるように容器（３２）に接続されているので、
入口管（３３）によって、冷媒（二相流）が容器（３
２）の内壁面に沿って流れる旋回流となり易く、そのた
め、容器（３２）の内壁面に沿って回転した冷媒は、そ
の遠心力のために液冷媒とガス冷媒の分離が促進され、
外側は液冷媒、内側はガス冷媒となり、ガス冷媒は容器
（３２）の上部の出口管（３４）を通じて出て行く一
方、液冷媒は重力で容器（３２）内下方へ落ち、ヒータ
手段（３５）の加熱ヒータ部（３５ａ）周りに溜って行
く。

【００３５】また、図１１に示すように、容器（３２）
内上部で、かつヒータ手段（３５）の上方に逆円錐形状
のサイクロン部材（３６）を設け、このサイクロン部材
（３６）内を二相流が流れるようにすることで、遠心力
による液冷媒とガス冷媒との分離効果をより高め、ヒー
タ手段（３５）の加熱ヒータ部（３５ａ）周囲に液冷媒
がより溜まり易くなるようにすることもできる。また、
この場合には、サイクロン部材（３６）の下側では、ヒ
ータ手段（３５）によって発生したガス冷媒が出て行き
難くなるため、それを防ぐためにサイクロン部材（３
６）の配置部位より下方の容器（３２）の側部に出口管
（３４Ａ）に連通する補助出口管（３７）が形成されて
いる。

【００３６】さらに、液冷媒中の冷凍機油の濃度が高く
なるを防止するため、図１２に示すように、出口管（３
４Ｂ）を容器（３２）の上側から下側に湾曲して延びる
ように形成し、容器（３２）を上記出口管（３４Ｂ）の
途中部分に連通する油戻し管（３８）を設けるようにす
ることもできる。

【００３７】

【発明の効果】請求項１の発明は、上記のように、邪魔
板部材によって二相流（冷媒）の流れを遮断するように
しているので、二相流の流速が遅くなって、容器内に液
冷媒が溜まり易くなり、また、容器内に滞留する液冷媒
の液面が斜めになっても、その高低差が大きくならず、
加熱ヒータ部は液冷媒に浸るようになり、ヒ−タ手段の
過熱は防止される。

【００３８】請求項２及び請求項３の発明は、邪魔板部
材の平坦部によって冷媒通路を形成するようにしている
ので、二相流（冷媒）の円滑な流れを妨げることなく、
液冷媒を滞留させることができる。

【００３９】請求項４の発明は、容器の上部を下部より
径が大きい大径部としているので、容器上部の大径部に
おいて二相流の平均流速が遅くなり、結果として容器内
に存在する液冷媒の割合が大きくなり、ヒータ手段の過
熱のおそれが少なくなる。

【００４０】請求項５の発明は、容器を、下側になるほ
ど径が小さくなる逆円錐形状としているので、二相流の
平均流速が上側になるほど遅くなり、容器内に存在する
液冷媒の割合が大きくなる。

【００４１】請求項６の発明は、容器の上部に入口管及
び出口管を設けるようにしたので、比重の小さいガス冷
媒は容器の上部の出口管を通じて出て行く一方、比重の
大きい液冷媒は重力で下方へ落ち、二相流の流路から外
れているヒータ手段の周りに溜っていくこととなる。よ
って、ヒータ手段の加熱ヒータ部の表面が乾くことがな
くなり、ヒータ手段の過熱のおそれが少なくなる。

【００４２】請求項７の発明は、容器に対して入口管を
二相流の流入方向が接線方向となるように接続している
ので、二相流（冷媒）が容器の内壁面に沿って流れるよ
うになり、容器の内壁面に沿って回転した二相流が、そ
の遠心力のために、外側は液冷媒、内側はガス冷媒と分
離され、液冷媒とガス冷媒の分離が促進される。

【００４３】請求項８の発明は、サイクロン部材によっ
て、旋回流の流速が速められるので、液冷媒とガス冷媒
との分離がより促進され、液冷媒を容器内に残す点でよ
り有利となる。

【００４４】請求項９の発明は、油戻し管を設けたの
で、液冷媒中の冷凍機油の濃度が高くなるが防止され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の横型の冷媒加熱器の説明図である。

【図２】ヒ−タ手段の斜視図である。

【図３】冷媒加熱器の縱断面図である。

【図４】実施例２についての図３と同様の図である。

【図５】縦型の冷媒加熱器の説明図である。

【図６】作用の説明図である。

【図７】変形例についての図５と同様の図である。

【図８】実施例３についての図１と同様の図である。

【図９】容器の横断面図である。

【図１０】作用の説明図である。

【図１１】別の実施例の説明図である。

【図１２】別の実施例の説明図である。

【図１３】従来例を示す図である。

【図１４】従来例を示す図である。

【符号の説明】

1,21,31 冷媒加熱器 2,22,22A,32 容器 22a 小径部 22b 大径部 3,23,33 入口管 4,24,34,34A,34B 出口管 5,25,35 ヒ−タ手段 5a,25a,35a 加熱ヒータ部 6,6A 邪魔板部材 6a,6b,6d 平坦部 36 サイクロン部材 38 油戻し管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】横方向に長い容器（２）の上部に入口管
（３）及び出口管（４）が設けられ、内部にヒータ手段
（５）が横方向に配設されている横型の冷媒加熱器
（１）において、上記ヒータ手段（５）の棒状の加熱ヒータ部（５ａ）又
は容器（２）の内壁面に、一定間隔でもって複数の邪魔
板部材（６），（６Ａ）が設けられていることを特徴と
する冷媒加熱器。
【請求項２】邪魔板部材（６）は、ヒータ手段（５）
の加熱ヒータ部（５ａ）に取付けられ、上部及び下部に
平坦部（６ａ），（６ｂ）が形成され、他部が容器
（２）の内壁面と間隙を存しているところの請求項１記
載の冷媒加熱器。
【請求項３】邪魔板部材（６Ａ）は、ヒータ手段
（５）の加熱ヒータ部（５ａ）に取付けられ、上部のみ
に平坦部（６ｄ）が形成され、他部が容器（２）の内壁
面と間隙を存しているところの請求項１記載の冷媒加熱
器。
【請求項４】縦方向に長い容器（２２）の下部に入口
部（２３）が、上部に出口部（２４）がそれぞれ設けら
れ、内部にヒータ手段（２５）が縦方向に配設されてい
る縦型の冷媒加熱器（２１）において、上記容器（２２）は、大径部（２２ｂ）と小径部（２２
ａ）とが上下に連設されてなることを特徴とする冷媒加
熱器。
【請求項５】縦方向に長い容器（２２Ａ）の下部に入
口部（２３）が、上部に出口部（２４）がそれぞれ設け
られ、内部にヒータ手段（２５）が縦方向に配設されて
いる縦型の冷媒加熱器（２１）において、上記容器（２２Ａ）は、上側部分（２２ｃ）から下側部
分（２２ｄ）になるほど径が小さくなっていることを特
徴とする冷媒加熱器。
【請求項６】縦方向に長い容器の内部にヒータ手段
（３５）が縦方向に配設されている縦型の冷媒加熱器
（３１）において、上記容器（３２）の上部に入口部（３３）及び出口部
（３４）がそれぞれ設けられていることを特徴とする冷
媒加熱器。
【請求項７】入口部（３３）は、容器（３２）の側部
に流入方向が接線方向となるように接続されているとこ
ろの請求項６記載の冷媒加熱器。
【請求項８】容器（３２）内上部でヒータ手段（３
５）の上方に、逆円錐形状のサイクロン部材（３６）が
配設されているところの請求項７記載の冷媒加熱器。
【請求項９】容器（３２）は、該容器（３２）を出口
管（３４）に連通する油戻し管（３８）を有するところ
の請求項７記載の冷媒加熱器。