JP2806108B2 - 熱搬送装置 - Google Patents

熱搬送装置

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JP2806108B2
JP2806108B2 JP31579591A JP31579591A JP2806108B2 JP 2806108 B2 JP2806108 B2 JP 2806108B2 JP 31579591 A JP31579591 A JP 31579591A JP 31579591 A JP31579591 A JP 31579591A JP 2806108 B2 JP2806108 B2 JP 2806108B2
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heat transfer
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茂 岩永
達規 桜武
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Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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、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は閉状態となり、受液器5内へ放熱器10の凝縮
過冷却液冷媒が、受液器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
周期を温度検知器14で検出した冷媒の蒸発温度とバー
ナ16での燃焼量に応じて適正に制御している。図4は
この定常燃焼時の開閉弁8の閉時間TOFと開時間TON
した開閉周期TS (TS =TOF+TON)での運転状況を
示し、時間t1 において開状態から閉状態に切替るとと
もに減圧開始遅れ時間Tl を伴なったあと受液器5内が
過冷却液冷媒によって冷却凝縮されて減圧時間Tr で減
圧による液冷媒の流入が完了する(TOF=Tl
r )。受液器5に流入し終った液冷媒は次の開閉弁8
の開時間TONで冷媒加熱器2側へ落込まれると共に、開
閉の繰返しで熱搬送が続行される。
【0008】以上のように定常燃焼時における熱搬送を
安定して継続させることには何ら問題はない。しかし、
この熱搬送を暖房に利用する場合などでは、利用側とな
る室内側の温度(室温)が上昇し設定値に達したことに
よる燃焼停止時(以下サーモOFFと呼ぶ)では、熱搬
送系の冷媒圧力が急減少するため過冷却液冷媒の過冷却
度の急減を生じるため、受液器5内への液冷媒の流入が
不確実となり、冷媒加熱器2では残熱による後沸現象に
よる異常過熱を生じたり、燃焼停止中に室温が設定値を
下回ることによる燃焼開始時(以下サーモONと呼ぶ)
において液冷媒不足による冷媒加熱器2での異常過熱を
発生するなど過渡変化時における安定運転に課題があっ
た。
【0009】本発明は上記課題を解決するもので、冷媒
加熱熱搬送における過渡変化時の冷媒循環を改善し、安
定加熱運転を提供することを目的とする。
【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、バーナを有する冷媒加熱器と気液セパレータ
を環状管路に接続し、前記気液セパレータの上方に設け
た受液器を、第1逆止弁を有する落込み管と開閉弁を有
する均圧管とで前記環状管路に接続した熱搬送部と、前
記気液セパレータ、送風機を有する放熱器、第2逆止
弁、前記受液器を順次配管接続した環状の循環路と、前
記放熱器に設けた室温検知器と、この室温検知器が所定
値に達したことを検知したサーモOFFなどによる燃焼
停止時は前記開閉弁の開閉繰返し動作の閉時間を順次長
く設定し、複数回の開閉動作のあと閉成状態のままに保
持するとともに、燃焼停止時には前記送風機の送風量を
低減する制御装置を設けた構成としている。
【0011】
【作用】本発明は上記構成により、サーモOFFなどの
燃焼停止時において冷媒圧力の低下に伴なう液冷媒の過
冷却度の低下に応じて開閉弁の開閉繰返し動作の閉時間
を順次長く設定して液冷媒の受液器への流入時間を長く
確保し液冷媒の循環を保証する。この開閉弁の開閉動作
は冷媒加熱器の残熱を回収し異常過熱を防ぐため複数回
繰返し、受液器への液冷媒の流入力が弱まると開閉弁を
閉成状態のままに保持して時間をかけて流入させるとと
もに受液器内に液冷媒を確保し続ける。サーモONなど
での燃焼再開とともにこの受液器内に保持していた液冷
媒を冷媒加熱器に供給し、異常過熱の発生を防止すると
ともに冷媒蒸発圧力の上昇を起こし、受液器に新たな液
冷媒を押し込む原動力とすることができる。
【0012】さらに、以上の動作に加えて燃焼停止とと
もに放熱器に設けた送風機の送風量を低減することで放
熱能力を低下させ、燃焼停止による冷媒圧力の低下の速
度を遅くして過冷却液の過冷却度の低下に時間を要する
ようにして、燃焼停止時における受液器への液冷媒の流
入を促進させる。
【0013】以上のように、燃焼停止時における冷媒循
環を改善し、燃焼停止時および燃焼再開時の異常過熱の
発生を防止できる。
【0014】
【実施例】以下本発明の実施例を図1で説明する。
【0015】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。
【0016】18はバーナ16と対向して設けた冷媒加
熱器2と気液セパレータ1を環状管路に接続し、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、送風機17を有する放熱器10、第2逆止弁1
2、受液器5を順次配管接続した環状の循環路である。
20は放熱器10に設けた室温検知器であり、放熱器1
0に対して流入する空気の温度を検知する。21はバー
ナ16の燃焼量を可変する燃焼量可変装置である。
【0017】22は開閉弁8、温度検知器14、送風機
17、室温検知器20、燃焼量可変装置21に電気的に
接続されるとともに、室温検知器20が所定値に達した
ことを検知したサーモOFFなどによる燃焼停止時は開
閉弁8の開閉繰返し動作の閉時間を順次長く設定し、複
数回の開閉動作のあと閉成状態のままに保持するととも
に燃焼停止時には送風機17の送風量を低減する制御装
置である。
【0018】上記構成において、開閉弁8の開閉動作と
バーナ16の燃焼、送風機17の運転により冷媒加熱に
よる熱搬送の暖房運転を行なうが、サーモOFFなどに
よる燃焼停止時の動作について図2で説明する。
【0019】冷媒加熱の熱搬送運転により利用側の室温
が上昇し、室温検知器20があらかじめ設定した所定値
に達したことを検知すると、制御装置22でサーモOF
Fとして時間t0 で燃焼停止とし、送風機17の送風量
を順次低減し冷媒圧力の降下速度を遅くする。ここでは
ある時間間隔Δt1 で送風量を低減させるタイマー制御
としている。さらに、開閉弁は燃焼停止後初めての閉成
時間をTOF1 とし、以下2回目、3回目、4回目を順次
OF2 、TOF3 、TOF4 とするとともに、この閉時間を
冷媒圧力の低下に応じて順次長く(TOF1 <TOF2 <T
OF3 <TOF4 )する。ここでは開時間TON1 は一定とし
ているため開閉周期はTS1<TS2<TS3<TS4となる
が、開時間も変化させてもよい。
【0020】燃焼停止後に開閉動作を複数回繰返した
(本実施例では4回)あと開閉弁8を閉成状態のまま保
持させて次の燃焼再開を待つ。
【0021】なお、送風機17の送風量の低減は直流モ
ータを駆動機とすればモータ印加電圧を低下させること
で容易に実現できる。
【0022】以上のように、燃焼停止時において受液器
5の液冷媒の流入・落込みを冷媒圧力の降下速度を遅く
かつ冷媒圧力低下に応じて閉時間を長くして複数回行な
わせ、残熱を利用側へ放熱回収して残熱による冷媒加熱
器での異常過熱を防止するとともにエネルギーのムダを
省き経済性を向上できる。さらに、複数回の開閉動作の
あと閉成状態のままに保持することにより受液器5内へ
時間的余裕を持って新たな液冷媒を流入させ確保し、次
の燃焼再開まで液冷媒を保持し続け、サーモONなどに
より燃焼再開すると受液器5内に保持していた液冷媒を
冷媒加熱器に供給し、異常過熱の発生を防止するととも
にこの液冷媒の蒸発により圧力上昇を生じせしめ、受液
器5内に再び液冷媒を押し込む原動力となり過渡変化時
の安定加熱が達成できる。
【0023】以上のように、燃焼停止時および燃焼再開
時での冷媒加熱器の異常過熱を防ぐことにより冷媒の熱
分解あるいは冷媒加熱器の熱劣化などの発生を防止し、
システムの信頼性、耐久性を向上できる。
【0024】さらに、燃焼停止時に送風機17の送風量
の低減をタイマー制御とすれば、冷媒温度を検知する場
合の熱容量などによる応答遅れの発生がなく、応答の早
い圧力変化に対し有効であり、簡便で実用性が向上す
る。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明の熱搬送装置は、室
温検知器が所定値に達したことを検知したサーモOFF
などによる燃焼停止時は開閉弁の開閉繰返し動作の閉時
間を順次長く設定し、複数回の開閉動作のあと閉成状態
のままに保持するとともに、燃焼停止時は送風機の送風
量を低減する制御装置を設けた構成としているので、燃
焼停止時および燃焼再開時での冷媒加熱器の異常過熱が
防止でき、熱搬送装置の信頼性、耐久性を向上できると
いう効果がある。また、燃焼停止時に冷媒加熱器の残熱
を利用側である室内側に回収でき、経済性が向上すると
いう利点もある。
【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2】本発明の実施例の制御特性図
【図3】従来の熱搬送装置のシステム構成図
【図4】従来の熱搬送装置の開閉弁動作図
【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 7 落込み管 8 開閉弁 9 均圧管 10 放熱器 12 第2逆止弁 16 バーナ 17 送風機 18 熱搬送部 19 循環路 20 室温検知器 22 制御装置

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】バーナを有する冷媒加熱器と気液セパレー
    タを環状管路に接続し、前記気液セパレータの上方に設
    けた受液器を、第1逆止弁を有する落込み管と開閉弁を
    有する均圧管とで前記環状管路に接続した熱搬送部と、
    前記気液セパレータ、送風機を有する放熱器、第2逆止
    弁、前記受液器を順次配管接続した環状の循環路と、前
    記放熱器に設けた室温検知器と、この室温検知器が所定
    値に達したことを検知した燃焼停止時は前記開閉弁の開
    閉繰返し動作の閉時間を順次長く設定し、複数回の開閉
    動作のあと閉成状態のままに保持するとともに、燃焼停
    止時には前記送風機の送風量を低減する制御装置を設け
    た熱搬送装置。
  2. 【請求項2】送風量の低減はタイマー制御とした請求項
    1記載の熱搬送装置。
JP31579591A 1991-11-29 1991-11-29 熱搬送装置 Expired - Lifetime JP2806108B2 (ja)

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