JPH0712360A - 熱搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷媒を加熱して、熱を暖房などに利用する熱
搬送装置に関するもので、熱搬送量の大能力化を目的と
する。 【構成】 冷媒加熱器２の上方に配設されかつ、冷媒加
熱器２と連通する気液セパレータ１の上部に配設された
受液器５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と連通する前記受液器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、受液器５内部に設けた隔壁２１により形成さ
れ上部を開口した開口部２２を有し下部を閉塞した液溜
部２０を構成している。そのため、受液器５内の液溜部
２０により隔壁２１により冷却されているので減圧開始
遅れ時間がなくなり開閉弁８の開閉周期を短縮する。

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とで連結され環状の管路で
接続されている。また、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
配設される放熱器１０へは、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。

【０００４】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、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。

【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１
１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。

【０００６】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。

【０００７】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歇動作サイクルで
ある。

【０００８】

【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。

【０００９】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。

【００１０】本発明は上記課題を解決するもので、受液
器内部に上部を開口し下部を閉塞した液溜部を用いて、
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。

【００１１】

【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設
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、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、前記受液器内部に上部を
開口し下部を閉塞した液溜部を設けた構成としている。

【００１２】

【作用】本発明は上記構成によって、開閉弁の開成時も
受液器内に低温の液冷媒を溜めて受液器内の壁面の温度
を低下させ、ガス冷媒を凝縮させ始めるきっかけを作
る。この液溜部の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。

【００１３】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。

【００１４】

【実施例】以下本発明の一実施例を図１で説明する。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内部
の隔壁２１により形成した液溜部である。隔壁２１は上
部を開口した開口部２２を設け、下部を受液器５の壁面
とで閉塞して構成としている。また、受液器５には、前
記第２逆止弁１２と循環路１９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。そ
して、液溜部２０は上部の開口部２２から過冷却液冷媒
が流入し満液となる。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を通り受液器５へと流れる。液溜部２０の過冷
却冷媒は溜った状態であるから、受液器５の内壁を構成
する隔壁部２１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の隔壁部２１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、その
後受液器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。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。

【００２１】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
能力が増大できる。さらに、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。

【００２２】また、図５に本発明の他の実施例を示す。
受液器５の内部に上部を開口し下部を閉塞した液溜部２
０を設け、この液溜部２０の下部に小孔２５を設けてあ
る。開閉弁８が閉状態の時に、液溜部２０は上部の開口
部２２から過冷却液冷媒が流入し満液となる。そして、
開閉弁８を開とすると、液溜部２０の過冷却冷媒は溜っ
た状態であるから、受液器５の内壁を構成する隔壁部２
１は、開閉弁８が開の状態の時も冷温に保たれる。そし
て、開閉弁８の開弁中、液溜部２０の過冷却冷媒は隔壁
部２１を冷却することにより温度上昇し、小孔２５から
一部は気液セパレータ１にその一部の冷媒は流下する。
そのため、次の開閉弁８が閉状態の時に、液溜部２０は
上部の開口部２２から新たな過冷却液冷媒が流入し満液
となるため、液溜部２０の冷媒は、常に戻ってきた過冷
却冷媒と置換し、液溜部２０の過冷却液冷媒はより低温
に保つことができ、開閉弁８を閉にすると、受液器５の
隔壁部２１がより低温であるため瞬時に、受液器５内を
急減圧できる。 従って、受液器５での液冷媒の吸引・
落込み回数の一層の増加により冷媒循環能力が増大し、
熱搬送量の大能力化ができる。本実施例では、小孔２５
を設けたが、受液器５の内壁と隔壁部の当接部に間隙を
設けた場合も同様の作用、効果が得られる。

【００２３】

【発明の効果】以上実施例で説明したように本発明の熱
搬送装置は、冷媒加熱器、この冷媒加熱器の上方に配設
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、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とからなる熱搬送部と、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、前記受液器内部に上部
を開口し下部を閉塞した液溜部を設けた構成としている
ので以下の効果がある。

【００２４】（１）受液器が低温であるため減圧遅れ時
間をなくすることができ、開閉周期を大幅に短縮による
冷媒循環量の増加により熱搬送量の能力の増大ができ
る。

【００２５】（２）また、熱搬送のための入力としては
開閉弁８の入力のみであり経済性は失なわれない。

【００２６】（３）液溜部の下部に小孔を設けた構成に
すれば、液溜部の冷媒は過冷却冷媒と置換し、受液器の
隔壁部がより低温であるため、吸引・落込み回数の一層
の増加により冷媒循環能力が増大し、熱搬送量の能力増
加ができる。

【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】同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】同熱搬送装置での受液器の減圧特性図

【図５】本発明の他の実施例の熱搬送装置のシステム構
成図

【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 液溜部 ２４ 制御装置 ２５ 小孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷媒加熱器と、この冷媒加熱器の上方に配
   設され、入口管と出口管とで前記冷媒加熱器と連通する
   気液セパレータと、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とからなる熱搬送部
   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、前記受液器内
   部に上部を開口し下部を閉塞した液溜部を設けた熱搬送
   装置。
2. 【請求項２】液溜部の下部に流出部を設けた請求項１記
   載の熱搬送装置。