JP2861554B2 - 熱搬送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷媒を加熱するときの
冷媒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公報に示されるように、図２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で受液器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で凝縮液化した冷媒は、液冷媒戻り管１３から第２
逆止弁１２を介して、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。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
液冷媒が、圧送され、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、熱搬送装置内に一定の冷媒量を封入し、温度検知器
１４の検知温度に対する開閉弁８の開閉周期は、熱搬送
装置を安定動作させるために動作条件の中でも放熱器１
０の液冷媒が受液器５に最も流入しにくい場合に合わせ
て設定していた。具体的な動作条件として、ガス冷媒往
き管１１、液冷媒戻り管１３の各々の管長が最も長い場
合であり、受液器５に液冷媒が流入する際の管路での圧
力損失が大きいため液冷媒が受液器５に流入し終るまで
の時間を長く要する条件に合わせて開閉周期を設定して
いた。しかもこの設定に際しては、所定量封入された熱
搬送装置内の冷媒が外部へのリークなどである程度減少
しても安定動作するように考慮している。

【０００８】しかしながら、以上のように管路が長く冷
媒量が減少した条件で開閉弁８の開閉周期を設定するた
め、ガス冷媒往き管１１、液冷媒戻り管１３の管長が短
く、かつ冷媒の外部へのリークが発生していない場合な
どでは、開閉周期が長い気味の設定となり放熱器１０内
での滞溜液冷媒量が増大する。この放熱器１０内での滞
溜液冷媒量の増大により、放熱器内での冷媒側の熱交換
に有効に働く伝熱面積の低下が発生し、室内側の空気温
度に対して冷媒の凝縮圧力が増大し、システム許容圧力
の限界値の関係でバーナ１６の燃焼量を低減させねばな
らず、最大に燃焼させられる室内側の空気温度の低下と
室内側の空気温度が高い領域における暖房能力の低下が
実用上の課題となっていた。

【０００９】本発明は上記課題を解決するもので、管路
の長さの大小と熱搬送装置内の冷媒量に関係なく最適な
開閉弁の開閉周期制御により室内側となる放熱器内への
液冷媒の滞溜を防止し、装置の室内側空気温度の高い領
域までの運転範囲の拡大と高い暖房能力を確保すること
を目的としたものである。

【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、冷媒加熱器と気液セパレータを環状管路に接
続し、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、気液セパレータ、
放熱器、第２逆止弁、受液器を順次配管接続した環状の
循環路と、少なくとも前記放熱器と第２逆止弁との間の
液冷媒戻り管に設けた液冷媒過冷却度検知器と、冷媒加
熱器出口側に設けた冷媒蒸発温度検知器と、前記冷媒温
度検知器で検知した蒸発温度と前記液冷媒過冷却度検知
器で検知した液冷媒温度との差温を検出して開閉弁の開
閉動作周期を設定する過冷却度制御器を設けた構成とし
ている。

【００１１】

【作用】本発明は上記構成によって、受液器への流入液
冷媒の過冷却度によって開閉弁の開閉動作周期を設定す
ることにより、管路の長さの大小あるいは封入冷媒量の
変化などに関係なく、放熱器内の冷媒滞溜量を適正量に
して、室内側の空気温度などの放熱条件に対する冷媒の
凝縮圧力の増大を防止し、装置の室内温度に対する運転
範囲の拡大と高い暖房能力を確保する。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例を図１で説明する。

【００１３】図１において、図２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は冷媒加熱器２と気液セパレータ１を
入口管３と出口管４との環状管路で接続し、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、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。

【００１５】２０は放熱器１０と第２逆止弁１２との間
の液冷媒戻り管１３に設けた液冷媒過冷却度検知器、２
１は冷媒加熱器２の出口側に設けた冷媒蒸発温度検知器
であり、液冷媒過冷却度検知器２０および冷媒蒸発温度
検知器２１は共に熱搬送部１８側に設けられている。２
２はバーナ１６への燃料の供給量を可変する燃焼量可変
装置である。

【００１６】２３は液冷媒過冷却度検知器２０、冷媒蒸
発温度検知器２１、燃焼量可変装置２２および開閉弁８
と電気的に接続された過冷却度制御器である。

【００１７】上記構成において、液冷媒過冷却度検知器
２０は冷媒圧力と冷媒温度の両方を検知して過冷却度を
直接精度良く検出すると共に、冷媒蒸発温度検知器２１
で検知した蒸発温度での蒸発潜熱と過冷却液の顕熱を加
味して求めた冷媒循環量となるように開閉弁８の開閉動
作周期を設定することにより管路の長さの大小さらには
熱搬送装置内の封入冷媒量変化によらず放熱器１０内の
滞溜冷媒量を適正に制御できる。そのため、蒸発温度と
液冷媒温度により潜熱量だけでなく過冷却液域の顕熱量
を加味して、より最適な冷媒循環量の設定ができ、冷媒
の過熱を防止して信頼性を一層向上でき、運転範囲の拡
大と高い暖房能力が確保できる。また、放熱器と熱搬送
部を接続する配管の長さによらず最適な冷媒循環量の制
御ができ、信頼性を確保した上での室内側の放熱器と熱
搬送部との距離（管路の長さ）変化に対する自由度が向
上し、施工性が向上できる。さらに、蒸発温度と液冷媒
温度の検知部を共に熱搬送部側に配置するため過冷却度
制御器との信号伝達のための配線が容易となり、室内側
の放熱器への信号線の引回しを不要として低コスト化お
よび施工性が向上できる。

【００１８】また他の実施例として、液冷媒過冷却度検
知器２０の低コスト化のために温度サーミスタのみで構
成し、冷媒加熱器出口側に設けた冷媒温度検知器２１で
検出した温度と液冷媒過冷却度検知器２０で検出した温
度との差温を検出する制御器で過冷却度制御器２３を構
成することにより、より低コストで開閉弁８の開閉動作
周期を設定でき、本熱搬送装置の低コスト化に寄与でき
る。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の熱搬送装置
は、少なくとも放熱器と第２逆止弁との間に設けた液冷
媒過冷却度検知器と、この過冷却度検知器により開閉弁
の開閉動作周期を設定する過冷却度制御器を設けたこと
により、蒸発温度に応じた過冷却度になるように開閉弁
を開閉動作させることにより、次の効果が得られる。潜
熱量だけでなく過冷却液域の顕熱量を加味して、より最
適な冷媒循環量を設定することで冷媒の過熱を防止して
信頼性を一層向上でき、室内側室温の高い領域までの運
転範囲の拡大と高暖房能力の確保ができるという効果が
ある。また、放熱器と熱搬送部を接続する配管の長さに
よらず最適な冷媒循環量の制御ができ、信頼性を確保し
たまま室内側の放熱器と室外側の熱搬送部との配管長さ
の制約を小さくでき装置の設置の自由度が向上でき、施
工性が向上できるという効果がある。また、蒸発温度と
過冷却液冷媒温度の検知器を共に熱搬送部側に配置する
ため過冷却度制御器との信号伝達が容易となり低コスト
化および配線工事の手間を省いて施工性が向上できると
いう効果がある。さらに、熱搬送装置内の冷媒の外部へ
のリーク等による封入冷媒量の変動に対しても安定した
冷媒加熱運転ができ、信頼性および耐久性が向上できる
という効果がある。

【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

【図２】従来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 ７ 落込み管 ８ 開閉弁 ９ 均圧管 １０ 放熱器 １２ 第２逆止弁 １８ 熱搬送部 １９ 循環路 ２０ 液冷媒過冷却度検知器 ２１ 冷媒蒸発温度検知器 ２３ 過冷却度制御器

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Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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、気液セパレ
   ータ、放熱器、第２逆止弁、受液器を順次配管接続した
   環状の循環路と、少なくとも前記放熱器と第２逆止弁と
   の間の液冷媒戻り管に設けた液冷媒過冷却度検知器と、
   冷媒加熱器出口側に設けた冷媒蒸発温度検知器と、前記
   冷媒温度検知器で検知した蒸発温度と前記液冷媒過冷却
   度検知器で検知した液冷媒温度との差温を検出して開閉
   弁の開閉動作周期を設定する過冷却度制御器を設けた熱
   搬送装置。