JPH0763355A

JPH0763355A - 熱搬送装置

Info

Publication number: JPH0763355A
Application number: JP21163893A
Authority: JP
Inventors: Katsuzo Konakawa; 勝蔵粉河; Katsuhiko Yamamoto; 克彦山本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-08-26
Filing date: 1993-08-26
Publication date: 1995-03-07
Anticipated expiration: 2017-02-12
Also published as: JP3254838B2

Abstract

(57)【要約】【目的】冷媒を加熱して、暖房に利用する熱搬送装置
に関するもので、受液器内に受液器と第２逆止弁に連通
する空間部を設けて、減圧開始遅れ時間を無くし開閉周
期を短縮して、熱搬送量を大能力化する。【構成】冷媒加熱器２の上方に配置されて入口管３と
出口管４とで冷媒加熱器２と連通する気液セパレータ１
と、この気液セパレータ１の上方に配置されて、開閉弁
８および第１逆止弁６を介して気液セパレータ１と連通
する受液器５を有する熱搬送部１８と、気液セパレータ
１、放熱器１０、第２逆止弁１２および受液器５を順次
接続した環状の循環路１９と、前記受液器５内部を熱伝
導材２１で仕切り第２逆止弁１２と受液器５に連通する
空間部２０を設けて構成としている。この空間部２０の
過冷却冷媒によるガス冷媒の凝縮により受液器５内の減
圧が減圧開始遅れ時間なしに発生し、開閉弁８の閉成と
同時に液冷媒が受液器５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_O _N＋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、受液
器内部を熱伝導材で仕切り第２逆止弁と受液器に連通す
る空間部を用いて、必要減圧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、冷媒加熱器と、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、前記受液器内部を熱伝導材で仕
切り前記第２逆止弁と前記受液器に連通する空間部を設
けた構成としている。

【００１１】

【作用】本発明は上記構成によって、低温の液冷媒の流
れる空間部の低温を熱伝導材を介して受液器の壁面の温
度を低下させ、開閉弁の閉成時にガス冷媒を凝縮させ始
めるきっかけを作る。この空間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。

【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。

【００１３】

【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。

【００１４】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
を二重に熱伝導材２１の板により形成した空間部であ
る。熱伝導材２１は受液器５に空間部２０と連通する開
口部２２を設け、また、空間部２０には前記第２逆止弁
１２を介して循環路１９を接続している。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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、空間部２０と開口部２
２を通り受液器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、空間部２０は過冷
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。空間部２
０の過冷却冷媒は溜った状態であるから、受液器５の外
壁を構成する熱伝導材２１は、開閉弁８が開の状態の時
も冷温に保たれる。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の熱伝導材２１
が低温であるため瞬時に、受液器５内のガス冷媒は凝縮
し減圧する、このため受液器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。

【００１８】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。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。

【００１９】そして、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。

【００２０】また、図５に本発明の他の実施例を示す。
図５において、２５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２５を上部の受液部２６と下部
の気液セパレート液溜部２７を仕切り板２８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２７は
入口管３と出口管４で連通してある。１８は、バーナ１
６を有する冷媒加熱器２と気液セパレート液溜部２７を
環状管路に接続し、受液部２６と気液セパレート液溜部
２７の間に開閉弁８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。１９は気液セパレータ液溜部２
７、放熱器１０、第２逆止弁１２、受液部２６を順次配
管接続した環状の循環路である。容器２５は、鉄アルミ
等金属を成型した後ブレージング、溶接等で仕切り板２
８と一体に形成し、開閉弁８は仕切り板２８と接合また
は、一体構成とする。本実施例では、仕切り板２８と一
体に弁座部３２を構成し、この弁座部３２に接して周動
する弁体３３を電磁コイル３４で動かし、開閉弁８を開
閉する。

【００２１】受液部２６の内部に熱伝導材２１を設け、
この熱伝導材２１で受液部２６を仕切り、放熱器１０と
受液部２６を連通する空間部２０を設けてある。熱伝導
材２１には、受液部２６と空間部２０を連通する開口部
２２を設けてある。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。

【００２２】上記構成において、開閉弁８を開とする
と、受液部２６と気液セパレート液溜部２７とは連通し
て均圧状態となり、受液部２６内の液冷媒は重力により
開閉弁８を通り気液セパレート液溜部２７内へ流入す
る。この時、同時に受液部２６の液冷媒と置換する気液
セパレータ液溜部２７のガス冷媒は、開閉弁８を通り受
液部２６へと流れる。次に、受液部２６内の液冷媒が全
て流れた時、開閉弁８を再び閉にすると、受液部２６が
瞬時に減圧され低圧となり、受液部２６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２６が液冷
媒で満たされるサイクルを繰り返す。ここで、従来例に
ある均圧管９は無くし、開閉弁８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８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
２８に直接開閉弁８を取付けたことにより最短となる。
そのため、この開閉弁８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８が開成と同時に満液とな
った受液部２６の液冷媒はガス冷媒と置換し気液セパレ
ート液溜部２７へ大量に落し込まれる。

【００２３】従って、流路抵抗を小さくすることがで
き、開閉弁８の開時間Ｔ_ONを大幅に短縮できる。また、
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、空間部２０から開口部２２を通り受液
部２６内へ流入し、空間部２０は過冷却液冷媒が流入し
満液となる。開閉弁８を開とすると、空間部２０の過冷
却冷媒は溜った状態であるから、受液部２６の外壁を構
成する熱伝導材２１は、開閉弁８が開の状態の時も冷温
に保たれる。次に、開閉弁８を再び閉にすると、受液部
２６の熱伝導材２１が低温であるため瞬時に、受液部２
６内のガス冷媒は凝縮し減圧する。この急減圧にため、
受液部２６内へ放熱器１０から凝縮過冷却した液冷媒が
受液部２６内に吸引され、受液部２６が液冷媒で満たさ
れるサイクルを繰り返す。このため、減圧遅れが無く開
閉弁８の閉時間Ｔ_OFFを大幅に短縮できる。

【００２４】このため、受液部２６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。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明の熱搬送装置は、冷
媒加熱器と、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、前記受液器内部を熱伝導材で仕切り前記第２
逆止弁と前記受液器に連通する空間部を設けた構成とし
ているので以下の効果がある。

【００２６】（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。

【００２７】（２）また、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。

【００２８】（３）受液器内部を熱伝導材で仕切り第２
逆止弁と受液器に連通する空間部を設けた構成にすれ
ば、空間部の冷媒は常に過冷却冷媒と置換し、この冷媒
の低温を熱伝導材により受液器に伝えるため、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
搬送量の大能力化ができる。

【００２９】（４）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、この仕切り
板に開閉弁を有する熱搬送部と、受液部内部を熱伝導材
で仕切り放熱器と受液部に連通する空間部を設けること
により、流路抵抗を小さくすることができ、開閉弁の開
時間Ｔ_ONを大幅に短縮できる。減圧遅れが無くすること
が可能となり開閉弁の閉時間Ｔ_OFFを大幅に短縮でき
る。このため、受液部での液冷媒の吸引・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
さらなる大能力化ができる。

【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】

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空間部２１熱伝導材２２開口部２４制御装置２６受液部２７気液セパレータ液溜部２８仕切り板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷媒加熱器と、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、前記受液器内部を熱伝導材で仕
切り前記第２逆止弁と前記受液器に連通する空間部を設
けた熱搬送装置。
【請求項２】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
を有する熱搬送部と、前記気液セパレータ液溜部、放熱
器および前記受液器を順次接続した環状の循環路と、前
記受液部内部を熱伝導材で仕切り前記放熱器と前記受液
部に連通する空間部を設けた請求項１記載の熱搬送装
置。