JP2924380B2 - 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４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
蒸発温度検知器であり、１５は蒸発温度検知器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１
０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。冷媒加熱機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５は
この定常燃焼時の開閉弁８の閉時間Ｔ_OFF と開時間Ｔ_ON
とした開閉周期Ｔ_S （Ｔ_S ＝Ｔ_OFF ＋Ｔ_ON）での運転状
況を示し、時間ｔ _O 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Ｔ_l 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Ｔ_r
で減圧による液冷媒の流入が完了する（Ｔ_OFF ＝Ｔ_l ＋
Ｔ_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Ｔ_ON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。

【０００９】しかし、この熱搬送を暖房に利用する場合
などでは、熱搬送運転に伴なう利用側の室温上昇や放熱
器１０の送風機の異常停止や放熱器１０の通風路の目詰
りによる風量低下などにより、熱搬送装置の冷媒の蒸発
圧力が安全上の許容値を超えてしまい、機器の安全確保
上課題があった。

【００１０】本発明は上記課題を解決するもので、冷媒
加熱熱搬送をいかなる場合も機器の許容圧力以下に制御
し、安全を確保した安定加熱運転を継続することを目的
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、バーナを有する冷媒加熱器と気液セパレータ
を接続し、この気液セパレータと入口側および出口側を
開閉弁，第１逆止弁を介して各々接続した受液器を有す
る熱搬送部と、放熱器と前記熱搬送部を環状に配管接続
した循環路と、前記バーナに設けた燃料供給装置と、前
記冷媒加熱器の出口側に設けた蒸発温度検知器および圧
力検知器と、前記蒸発温度検知器の検知情報を基にした
燃焼量低減制御域温度と燃焼停止温度と、前記圧力検知
器の検知情報を基にした燃焼強制停止温度とを順次高く
設定した燃焼制御装置とを設けた構成としている。

【００１２】

【作用】本発明は上記構成により、通風路の目詰まりな
どにより放熱器の放熱能力が大幅に低下して加熱器での
燃焼開始とともに蒸発圧力の急激な上昇が発生し、蒸発
温度検知器では熱容量のために温度検出に時間遅れを生
じて燃焼量の低減制御あるいは燃焼停止制御ができない
場合でも、圧力検知器の検知情報を基に確実に燃焼停止
させて機器の許容圧力以下に制御するとともに、燃焼停
止後の圧力低下とともに燃焼を再開する時は時間経過に
より予熱されて温度上昇の遅れを低減した蒸発温度検知
器の検知情報を基に燃焼量の低減制御を働かせて安定し
た冷媒加熱運転に移行させる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１で説明する。

【００１４】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を有し均圧管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への燃料供給量を可変する燃料供給装置である。

【００１６】２２は冷媒加熱器２の出口側に設けた圧力
検知器であり、２３は開閉弁８，蒸発温度検知器１４，
送風機１７，室温検知器２０，燃料供給装置２１，圧力
検知器２２に電気的に接続された燃焼制御装置である。
この燃焼制御装置２２は蒸発温度検知器１４の検知情報
を基にした燃焼量低減制御域温度と燃焼停止温度と、さ
らに圧力検知器２２の検知情報を基にした燃焼強制停止
温度とを設けるとともに、これらの燃焼量低減制御域温
度と燃焼停止温度と燃焼強制停止温度とは順次高く設定
している。

【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運転を行なうが、放熱器１０の通風
路の目詰りなどにより送風機１７の風量が大巾低下した
時などでの冷媒加熱器２の蒸発温度上昇時の燃焼制御動
作を図２で説明する。

【００１８】図２において、時間ｔs で燃焼開始し最大
燃焼量Ｑmax.で暖房運転を行ない利用側の室温を上昇さ
せる。室温上昇とともに蒸発温度が高くなり燃焼量低減
制御域温度下限値Ｔ1 となった時間ｔ1 で燃焼量低減制
御域となり燃焼量はＱmax.から低下する。燃焼量が低下
しても蒸発温度がさらに上昇し燃焼量低減域温度上限値
Ｔ2 となった時間ｔ2 で燃焼量は最小燃焼量Ｑmin.まで
低下する。バーナ１６を最小燃焼量Ｑmin.としてもさら
に蒸発温度が上昇し燃焼停止温度Ｔ3 に達した時間ｔ3
でバーナ１６への燃料供給が停止し燃焼停止となり、熱
搬送装置の蒸発温度は低下する。Ｔ4 は圧力検知器２２
により設定される圧力に相当する飽和温度となる燃焼強
制停止温度であり、この燃焼強制停止温度Ｔ4 は燃焼停
止温度Ｔ3 より高くかつ熱搬送装置の圧力上限値である
許容圧力での飽和温度よりも小さく設定されている。

【００１９】図３は燃焼量の蒸発温度に対する変化特性
を示したもので、蒸発温度の上昇時は図中実線矢印のよ
うに燃焼量低減制御域温度下限値Ｔ₁ で最大燃焼量Ｑ
_max.から低下し、燃焼量低減制御域温度上限値Ｔ₂ で最
小燃焼量Ｑ_min.に達し燃焼停止温度Ｔ₃ に達して燃焼停
止するまでは最小燃焼量Ｑ_min.が保持される。なお、図
中破線矢印は蒸発温度が低下する場合の燃焼量特性を示
したもので制御動作を安定させるため若干ヒステリシス
を設けている。

【００２０】以上は蒸発温度検知器１４の検知情報によ
る燃焼量制御を述べたが、放熱器１０での送風機１７の
停止あるいは通風路の目詰まりによる風量の大幅低下な
どにより燃焼開始とともに冷媒加熱器２での蒸発圧力の
上昇が激しい場合、蒸発温度検知器１４では配管あるい
は蒸発温度検知器１４での熱容量により温度検出に時間
遅れを生じて燃焼量の低減制御あるいは燃焼停止制御が
できず、燃焼強制停止温度Ｔ4 に相当する飽和圧力で圧
力検知器２２が作動してバーナ１６をその燃焼量にかか
わらず強制燃焼停止させて機器の許容圧力以下に制御し
て安全性を確保できるとともに、燃焼停止による圧力低
下とともに燃焼を再開する場合は、時間経過により予熱
されて温度上昇の応答遅れを低減された蒸発温度検知器
１４での検知情報により図３の破線で示したように燃焼
が行われる。もし、燃焼再開時の圧力上昇が激しい場合
でも蒸発温度検知器１４が直前の燃焼により予熱されて
いるため燃焼制御領域により短時間の内に達して、蒸発
温度検知器１４での検知情報を基にした燃焼低減制御を
働かせて安定した冷媒加熱運転に移行させることで暖房
運転の持続による快適性と利便性が向上できる。また、
蒸発温度検知器１４に不具合を生じて蒸発温度検知器１
４の検知情報に基づく燃焼量低減制御あるいは燃焼停止
制御ができない時は、熱搬送運転で燃焼強制停止温度Ｔ
4 に相当する飽和圧力で圧力検知器２２が作動し、バー
ナ１６をその燃焼量にかかわらず強制燃焼停止させ、熱
搬送装置の蒸発圧力の異常上昇を防止する。

【００２１】以上のように、室内側に配置される放熱器
１０の通風路の目詰まりによる風量低下などによる放熱
能力の大幅な低下により、バーナ１６での燃焼開始とと
もに蒸発圧力の急激な上昇が発生し、蒸発温度検知器１
４では配管あるいは温度検知部の熱容量により温度検出
に時間遅れを生じて燃焼量の低減制御あるいは燃焼停止
制御ができない場合においても、圧力検知器２２の検知
情報を基に確実に燃焼停止させて機器の許容圧力以下に
制御して安全性を確保できるとともに、燃焼停止後の圧
力低下とともに燃焼を再開する場合では、時間経過によ
り予熱されて温度上昇の遅れを低減された蒸発温度検知
器１４の検知情報を基に燃焼量の低減制御を働かせて安
定した冷媒加熱運転に移行させることができ暖房運転を
持続させることにより快適性と利便性が向上できる。 ま
た通常運転においては、蒸発温度の上昇とともに燃焼量
低減制御域温度（Ｔ1 〜Ｔ2 ）で燃焼量を滑らかに低下
させ、より高く設定した燃焼停止温度Ｔ３で最小燃焼量
Ｑmin.から燃焼停止させるため、蒸発温度（蒸発圧力）
の異常上昇を制御性よく防止でき、圧力検知器２２の検
知情報を基にした燃焼強制停止温度Ｔ４を蒸発温度検知
器１４の検知情報を基にした燃焼停止温度Ｔ３より高く
しているので、通常運転では燃焼強制停止をさせる圧力
検知器２２が燃焼制御動作に介入しないため滑らかな燃
焼量制御により快適性を向上できる。 さらに、万一蒸発
温度検知器１４に異常が生じても、燃焼強制停止温度Ｔ
４に相当する圧力に設定した圧力検知器２２により確実
に燃焼停止できるため、蒸発圧力の異常上昇を防止で
き、機器の信頼性、安全性が向上できる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明の熱搬送装置は、バ
ーナを有する冷媒加熱器と気液セパレータを接続し、こ
の気液セパレータと入口側および出口側を開閉弁，第１
逆止弁を介して各々接続した受液器を有する熱搬送部
と、放熱器と熱搬送部を環状に配管接続した循環路と、
バーナに設けた燃料供給装置と、冷媒加熱器の出口側に
設けた蒸発温度検知器および圧力検知器と、蒸発温度検
知器の検知情報を基にした燃焼量低減制御域温度と燃焼
停止温度と、圧力検知器の検知情報を基にした燃焼強制
停止温度とを順次高く設定した燃焼制御装置とを設けた
構成としているので、室内側に配置される放熱器の通風
路の目詰まりによる風量低下などによる放熱能力の大幅
な低下が生じ、温度検出の時間遅れのため燃焼量の低減
制御あるいは燃焼停止制御ができない場合においても、
圧力検知器の検知情報を基に確実に燃焼停止させて機器
の許容圧力以下に制御して安全性を確保できるという効
果があり、燃焼停止後の圧力低下とともに燃焼を再開し
て予熱されて温度上昇の遅れを低減された蒸発温度検知
器の検知情報を基に燃焼量の低減制御を働かせて安定し
た冷媒加熱運転に移行させることができ、暖房運転を持
続させることにより快適性と利便性が向上できるという
効果がある。 また、燃焼量の低減制御と燃焼停止制御に
より蒸発温度（蒸発圧力）の異常上昇を制御性よく防止
できるという効果があり、圧力検知器の検知情報を基に
した燃焼強制停止温度を蒸発温度検知器の検知情報を基
にした燃焼停止温度より高くしているので、通常運転で
は燃焼強制停止をさせる圧力検知器が燃焼制御動作に介
入しないため滑らかな燃焼量制御により快適性を向上で
きるという効果がある。 さらに、蒸発温度検知器に異常
が生じても、圧力検知器により確実に燃焼停止できるた
め、蒸発圧力の異常上昇を防止でき、機器の信頼性、安
全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】本発明実施例の制御動作図

【図３】本発明実施例の燃焼量変化特性図

【図４】従来の熱搬送装置のシステム構成図

【図５】従来の熱搬送装置での開閉弁動作図

【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 ８ 開閉弁 １０ 放熱器 １４ 蒸発温度検知器 １６ バーナ １８ 熱搬送部 １９ 循環路 ２１ 燃料供給装置 ２２ 圧力検知器 ２３ 燃焼制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−51631（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−229187（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F24D 7/00

Claims (1)

(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
   ータを接続し、この気液セパレータと入口側および出口
   側を開閉弁，第１逆止弁を介して各々接続した受液器を
   有する熱搬送部と、放熱器と前記熱搬送部を環状に配管
   接続した循環路と、前記バーナに設けた燃料供給装置
   と、前記冷媒加熱器の出口側に設けた蒸発温度検知器お
   よび圧力検知器と、前記蒸発温度検知器の検知情報を基
   にした燃焼量低減制御域温度と燃焼停止温度と、前記圧
   力検知器の検知情報を基にした燃焼強制停止温度とを順
   次高く設定した燃焼制御装置とを設けた熱搬送装置。