JPH07174352A - 熱搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷媒を加熱して、暖房する熱搬送装置に関す
るもので、電動コイル駆動部と受液部の伝熱を遮断し
て、熱搬送量を大能力化する。 【構成】 冷媒加熱器２の上方に上部の受液部１９と下
部の気液セパレート液溜部２０に仕切り板２１により仕
切った容器１８と、この受液部１９と気液セパレート液
溜部２０の間に開閉弁２３を設けた熱搬送部２２に、環
状の循環路２４を接続し、接続管２５を電動コイル駆動
部２６と接合した後、電動コイル駆動部２６を受液部１
９の上面に取付けている。電動コイル駆動部２６で発生
した熱は接続管２５内の低温過冷却冷媒で冷却され、過
冷却液冷媒は弁軸２８により微粒化されて受液部１９内
に均一状に噴出され高温ガス冷媒と急速に混合し内部の
ガスを凝縮するため受液部１９の冷媒圧力が急激に低下
し、開閉弁２３の閉成と同時に液冷媒が受液部２３内に
一気に吸引される。

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、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Ｔl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
Ｔlだけ遅れて受液器５内の減圧が発生し、減圧時間Ｔr
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Ｔl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Ｔr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ＴON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ＴSは開時
間ＴONと閉時間ＴOFFの和（ＴS＝ＴON＋ＴOFF）であ
り、さらに閉時間ＴOFFは減圧開始遅れ時間Ｔlと減圧時
間Ｔrの和（ＴOFF＝Ｔl＋Ｔr）である。この減圧開始遅
れ時間Ｔlが比較的大きいために閉時間ＴOFFの短縮に制
約が生じ、開閉周期ＴS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】本発明は上記欠点を解決するもので、第２
逆止弁と受液部を接続する接続管を弁駆動部と接合した
後この弁駆動部を受液器の上面に取付け、弁駆動部の発
生する熱を受液器に伝導する量を低減することにより開
閉周期を短縮し、熱搬送量の大能力化を目的とするもの
である。

【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、冷媒加熱器の上方に配置された上部の受液
部と下部の気液セパレータ液溜部に仕切る仕切り板を設
けた容器と、前記冷媒加熱器と前記気液セパレータ液溜
部を連通する入口管と出口管と、前記仕切り板に開閉弁
と前記受液部の上面に前記開閉弁を弁軸により駆動する
電動コイル駆動部を有する熱搬送部と、前記気液セパレ
ータ液溜部、放熱器および前記受液部を順次接続した環
状の循環路と、前記第２逆止弁と前記受液部を接続する
接続管を前記電動コイル駆動部と接合した後、前記電動
コイル駆動部を前記受液部に取付けた構成としている。

【００１１】

【作用】本発明は上記した構成によって、電動コイル駆
動部に通電して弁軸により開閉弁を開き受液部の液冷媒
を高温冷媒ガスに置換充満させる。この間、電動コイル
駆動部は通電による発熱のため高温となる。接続管を電
動コイル駆動部と接合した後、電動コイル駆動部を受液
部の上面に設けて有るため、電動コイル駆動部で発生し
た熱は接続管の低温過冷却冷媒で冷却され受液部は加熱
されない。そのため、開閉弁を閉成すると過冷却液冷媒
は放熱器から第２逆止弁を通り接続管から低温の受液部
内部に流入するため、時間遅れを生じない。

【００１２】また、接続管から受液部に流れる過冷却液
冷媒は弁軸により微粒化されて受液部内に均一状に噴出
され受液部内の高温ガス冷媒と急速に混合する。そのた
め、この過冷却冷媒の微粒により内部のガスは凝縮され
受液部内部の冷媒圧力が急激に低下し、放熱器から低温
の液冷媒を吸引し、過冷却液冷媒によるガス冷媒の凝縮
により受液部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部内に一気に吸
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部の吸引・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。

【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、冷媒加熱器２の上方に配置された
容器であり、この容器１８を上部の受液部１９と下部の
気液セパレート液溜部２０に仕切り板２１により仕切っ
ている。冷媒加熱器２と気液セパレート液溜部２０は入
口管３と出口管４で連通してある。２２は、バーナ１６
を有する冷媒加熱器２と気液セパレート液溜部２０を環
状管路に接続し、受液部１９と気液セパレート液溜部２
０の間に開閉弁２３を設けた管路と前記環状管路に接続
した熱搬送部である。２４は気液セパレータ液溜部２
０、放熱器１０、第２逆止弁１２、接続管２５、電動コ
イル駆動部２６、受液部１９を順次配管接続した環状の
循環路である。本実施例の開閉弁２３はスプリング２７
で常に閉止圧を加えこの開閉弁２３を強制的に開弁する
手段として弁軸２８を介して電動コイル駆動部２６とこ
の動作を制御する制御装置２９を設けて有る。別の実施
例として開閉弁に電動コイル駆動部を直結しても同様の
作用を行う。そして、接続管２５を電動コイル駆動部２
６と接合した後、電動コイル駆動部２６を受液部１９の
上面に取付けた構成としている。３０はバーナ１６の燃
焼量を可変する燃焼量可変装置であり、制御装置２９
は、開閉弁８、温度検知器１４、燃焼量可変装置３０に
電気的に接続されている。

【００１６】上記構成において、開閉弁２３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。

【００１７】ここで、開閉弁２３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
１３から第２逆止弁１２、接続管２４、電動コイル駆動
部２５を介して、受液部１９のガス冷媒を凝縮させるこ
とにより受液部１９内へ流入する。そして、受液器１９
には循環路２４より過冷却液冷媒が流入し、この受液部
２５内が液冷媒で満液の状態で制御装置２９により電動
コイル駆動部２６を作動させ、弁軸２８を動かして開閉
弁２３を開とすると、受液部２５と気液セパレータ液溜
部２０とは連通して均圧状態となり、受液部１９内の液
冷媒は重力により開閉弁２３を通り気液セパレート液溜
部２０内へ流入する。この時、同時に受液部１９の液冷
媒と置換する気液セパレータ液溜部２０のガス冷媒は、
開閉弁２３を通り受液部１９へと流れる。次に、受液部
１９内の液冷媒が全て流れた時、開閉弁２３を再び閉に
すると、受液部１９が瞬時に減圧され低圧となり、受液
部１９内に放熱器１０の凝縮過冷却した液冷媒が吸引さ
れ、受液部１９が液冷媒で満たされるサイクルを繰り返
す。

【００１８】ここで、従来例にある均圧管９は無くし、
開閉弁２３から液冷媒の落下と同時にガス冷媒が置換す
る様に開閉弁２３の口径を大きくすることにより最短の
長さとなり、落込み管７は仕切り板２１に直接開閉弁２
３を取付けたことにより最短となる。そのため、この開
閉弁２３を流れるガス冷媒と液冷媒の流路抵抗は小さく
なり、開閉弁２３が開成と同時に満液となった受液部１
９の液冷媒はガス冷媒と置換し気液セパレート液溜部２
０へ大量に落し込まれる。そして、電動コイル駆動部２
６に通電して弁軸２８を動かして開閉弁２３を開き受液
部１９の液冷媒を高温冷媒ガスに置換充満させるため、
この間、電動コイル駆動部２６は通電による発熱のため
高温となる。本発明は接続管２５を電動コイル駆動部２
６と接合した後、電動コイル駆動部２６を受液部１９の
上面に設けて有る。このため、電動コイル駆動部２６で
発生した熱は接続管２５内の低温過冷却冷媒で冷却され
受液部１９は加熱されない。そのため、開閉弁２３を閉
成すると受液部２３全体が低温であるため、過冷却液冷
媒は放熱器から第２逆止弁を通り接続管から低温の受液
部１９内部に時間遅れなく流入するため、減圧動作の時
間遅れを生じない。

【００１９】また、接続管２５から受液部１９に流れる
過冷却液冷媒は弁軸２８により微粒化されて受液部１９
内に均一状に噴出され受液部１９内の高温ガス冷媒と急
速に混合する。そのため、この過冷却冷媒の微粒により
内部のガスは凝縮され受液部１９内部の冷媒圧力が急速
に低下し、ただちに放熱器１０から低温の液冷媒を吸引
し、過冷却液冷媒によるガス冷媒の凝縮により受液部１
９内の減圧が減圧開始遅れ時間なしに発生し、開閉弁２
３の閉成と同時に液冷媒が受液部１９内に一気に吸引さ
れ、受液部１９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２３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２３が開状態の時も受
液部１９は低温であり、このため閉状態に切換った時間
ｔOと同時に、受液部１９内で減圧を生じ過冷却冷媒が
流入する。そして、この過冷却冷媒の微粒状の噴出によ
り内部の高温ガス冷媒は冷却されて凝縮することにより
瞬時に受液部１９内の減圧が開始でき、減圧開始遅れ時
間Ｔl'は実用上無くする（Ｔl'＝０）ことができる。従
って、開閉弁２３の閉時間ＴOFF'は正味の減圧時間Ｔr
だけで良く（ＴOFF'＝Ｔr）、開閉周期ＴS'は大幅に短
縮（ＴS'＝Ｔr＋ＴON）できる。このため、受液部２５
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での燃焼量を増大させ熱搬送
量（暖房に利用の場合は暖房能力）の大能力化ができ
る。そして、駆動入力は必要無く、熱搬送だけの入力と
しては電動コイル駆動部２６の入力のみであり経済性は
失なわれない。

【００２１】また、図５に本発明の他の実施例を示す。
弁軸２８にリング状の板を固定して突起部３１を設けて
あり、開閉弁２３を閉成すると、接続管２５から受液部
１９に流れる過冷却液冷媒は弁軸２８により微粒化され
さらに、突起部３１に衝突して極微粒化と受液部１９内
全体広範囲に均一状に噴出され受液部１９内の高温ガス
冷媒と更に急速に混合する。そのため、内部の高温ガス
は一層早く凝縮され、受液部１９内部の冷媒圧力が急速
に低下し、ただちに放熱器１０から低温の液冷媒を吸引
し、単位時間当りの受液部２３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の大能力化を得る。そして、
高温ガスの一層早い凝縮は、過冷却液冷媒の過冷却度が
小さくてもガス冷媒を凝縮減圧でき、運転動作の安定性
と可能動作域が広がる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明の熱搬送装置は、冷
媒加熱器の上方に配置された上部の受液部と下部の気液
セパレータ液溜部に仕切る仕切り板を設けた容器と、前
記冷媒加熱器と前記気液セパレータ液溜部を連通する入
口管と出口管と、前記仕切り板に開閉弁と前記受液部の
上面に前記開閉弁を弁軸により駆動する電動コイル駆動
部を有する熱搬送部と、前記気液セパレータ液溜部、放
熱器および前記受液部を順次接続した環状の循環路と、
前記第２逆止弁と前記受液部を接続する接続管を前記電
動コイル駆動部と接合した後、前記電動コイル駆動部を
前記受液部に取付けた構成としているので以下の効果が
ある。

【００２３】（１）接続管を電動コイル駆動部と接合し
た後、電動コイル駆動部で発生した熱は低温過冷却冷媒
で冷却され受液部は加熱されないため、時間遅れを生じ
なく過冷却液冷媒は微粒化されて均一状に噴出され内部
の高温ガス冷媒を冷却して凝縮し、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大能力化が
できる。

【００２４】（２）また、熱搬送だけの入力としては電
動コイル駆動部の入力のみであり経済性は失なわれな
い。

【００２５】（３）弁軸に突起部を設けたため、この突
起部で過冷却液冷媒が更に微粒となって噴出されるため
高温ガス冷媒はより一層急速に混合する。そのため、熱
搬送量の大能力化ができ、そして、過冷却液冷媒を高温
ガス冷媒と直接混合するため、過冷却液冷媒の過冷却度
が小さくてもガス冷媒を凝縮減圧でき、運転動作の安定
性と可能動作域が広がる。

【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

【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】

２ 冷媒加熱器 ３ 入口管 ４ 出口管 １０ 放熱器 １２ 第２逆止弁 １８ 容器 １９ 受液部 ２０ 気液セパレータ液溜部 ２１ 仕切り板 ２２ 熱搬送部 ２３ 開閉弁 ２４ 循環路 ２５ 接続管 ２６ 電動コイル駆動部 ２８ 弁軸 ３１ 突起部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 龍太 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷媒加熱器の上方に配置された上部の受液
   部と下部の気液セパレータ液溜部に仕切る仕切り板を設
   けた容器と、前記冷媒加熱器と前記気液セパレータ液溜
   部を連通する入口管と出口管と、前記仕切り板に開閉弁
   と前記受液部の上面に前記開閉弁を弁軸により駆動する
   電動コイル駆動部を有する熱搬送部と、前記気液セパレ
   ータ液溜部、放熱器および前記受液部を順次接続した環
   状の循環路と、前記第２逆止弁と前記受液部を接続する
   接続管を前記電動コイル駆動部と接合した後、前記電動
   コイル駆動部を前記受液部に取付けた構成とした熱搬送
   装置。
2. 【請求項２】弁軸に突起部を設けた構成とした請求項１
   記載の熱搬送装置。