JP2924381B2 - 熱搬送装置 - Google Patents

熱搬送装置

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JP2924381B2
JP2924381B2 JP32019091A JP32019091A JP2924381B2 JP 2924381 B2 JP2924381 B2 JP 2924381B2 JP 32019091 A JP32019091 A JP 32019091A JP 32019091 A JP32019091 A JP 32019091A JP 2924381 B2 JP2924381 B2 JP 2924381B2
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茂 岩永
達規 桜武
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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
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
周期を蒸発温度検知器14で検出した冷媒の蒸発温度に
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TOFF と開時間TONとした開閉周期TS
(TS =TOFF +TON)での運転状況を示し、時間tO
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(TOFF =Tl +Tr )。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)と設定温度との差あるいは暖房
負荷などによってバーナ16での燃焼量が変化した場合
などでは、開閉弁8の開時間内に液冷媒が受液器5から
完全に落込まれずに残留して冷媒加熱器2への液冷媒の
供給量が不足したり、逆に短時間で液冷媒が受液器5か
ら出るため開時間中に液冷媒が空となった状態が長くな
り受液器5自体が飽和ガス温度まで加熱されて次の閉成
時に受液器5が冷えるのに時間を要して減圧開始遅れ時
間Tl がさらに長くなって液冷媒の流入不足を生じるこ
とがあった。
【0009】以上のような燃焼量が変化した時、開閉弁
の開閉動作に伴う液冷媒の循環が不十分となり、冷媒加
熱器において異常過熱を生じ、ひどい時には空焼きによ
る機器停止を起すなど燃焼量変化時における安定加熱に
課題があった。
【0010】本発明は上記課題を解決するもので、燃焼
量変化時に受液器から液冷媒を流出させる落し込み時間
を最適化して受液器の温度上昇を低減し、受液器への液
冷媒の流入促進を図ることで冷媒循環を改善して安定加
熱運転を提供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5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,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、バーナに設け
た燃料供給装置と、バーナでの燃焼量増大とともに前記
開閉弁の開時間を短くする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、バーナでの燃焼量に
応じて開閉弁の開時間を変えて受液器内の液冷媒を確実
に冷媒加熱器側に落込んで供給するとともに、必要以上
に開時間を長くしないため受液器の余分な温度上昇が低
減され、閉時間での減圧開始遅れ時間T L を短縮して受
液器への液冷媒の流入促進せしめて流入不足を解消し、
受液器の液冷媒の確実な出入りにより冷媒循環を改善し
て安定加熱運転がなされる。
【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を有し一端は出口管4に
対向する均圧管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は放熱器10に設けた室
温検知器であり、放熱器10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に電気的
に接続されるとともに燃料供給装置21で検知するバー
ナ16での燃焼量の増大とともに開閉弁8の開時間を短
くする制御装置である。
【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、燃焼量が増大する
場合の開閉弁8の開時間について図2で説明する。
【0018】図2は燃焼量Qを横軸に開閉弁8の開時間
ONを縦軸に示し、燃焼量最大値Q max.において開時間
ON1 、燃焼量最少値Qmin.では開時間TON3 であり、
燃焼量の増大とともに開時間TONは短く(TON3 >T
ON1 )している。
【0019】受液器5の液冷媒を気液セパレータ1に落
込む時間が変わるのは、燃焼量増大により蒸発冷媒量が
多くなり冷媒加熱器2の出口管4から均圧管9に加わる
蒸発冷媒流の動圧分が増大するからである。すなわち、
開閉弁8の開成とともに受液器5内の液冷媒が自重によ
る重力作用に加えてこの増大した動圧によって押し出さ
れる。
【0020】図2において実線は燃焼最少時と燃焼最大
時を直線で結んだものであるが、動圧の加わり方は燃焼
量に比例するとは限らないため、図中破線で示したよう
に途中の燃焼量Q2 (Qmin.<Q2 <Qmax.)で開時間
ON2 (TON1 <TON2 <T ON3 )となる折れ線となっ
たり、あるいは曲線(図示せず)となるが、いずれにお
いても燃焼量の増大とともに開時間は増加することはな
く少なくとも減少する線となる。
【0021】以上のように燃焼量の増大とともに開閉弁
8の開時間を短くすることにより、受液器5内に溜った
液冷媒を確実に冷媒加熱器2側に落込むことで冷媒供給
不足を防ぎ、さらに必要以上に開時間が長くなるのを防
いで受液器5の余分な温度上昇を防止し、開閉弁の閉成
時の減圧開始遅れ時間TLを短縮して受液器への液冷媒
の流入を促進でき、液冷媒の流入不足による冷媒供給不
の発生が防止できる。
【0022】このように開閉弁の開成時における受液器
の温度上昇の低減がなされて開閉弁が閉成した時の受液
器での減圧開始時間が短縮され受液器への液冷媒の流入
促進ができるため冷媒循環量の確保が確実となり、液冷
媒供給不足による冷媒加熱器の異常過熱を防止して冷媒
の熱分解あるいは冷媒加熱器の熱劣化などの発生を防
ぎ、熱搬送装置の信頼性、耐久性を向上できる。
【0023】さらに、暖房運転中における燃焼量変化時
の異常過熱による機器停止が防止できるため、暖房快適
性が向上する。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明の熱搬送装置は、バ
ーナ,冷媒加熱器,気液セパレータ,受液器,第1逆止
弁,開閉弁を有する熱搬送部と、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循環路と、
バーナに設けた燃料供給装置と、バーナでの燃焼量の増
大とともに開閉弁の開時間を短くする制御装置を設けた
構成としているので、受液器から液冷媒の確実な流出と
受液器への液冷媒の流入促進ができるという効果があ
り、また受液器での液冷媒の確実な出入りにより冷媒循
環量を確保して安定加熱運転を継続できるという効果が
ある。さらに、燃焼量変化時の冷媒加熱器の異常過熱を
防止して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、暖房運転中の機器停止が防止して
暖房快適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】本発明の実施例の開閉弁開時間特性図
【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開閉弁動作説明図
【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 18 熱搬送部 19 循環路 21 燃料供給装置 22 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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,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、バーナに設け
    た燃料供給装置と、バーナでの燃焼量増大とともに前記
    開閉弁の開時間を短くする制御装置とを設けた熱搬送装
    置。
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