JP2940838B2

JP2940838B2 - 冷暖房装置

Info

Publication number: JP2940838B2
Application number: JP3123761A
Authority: JP
Inventors: 弘一小寺
Original assignee: Sanki Industrial Co Ltd
Current assignee: Sanki Industrial Co Ltd
Priority date: 1991-05-28
Filing date: 1991-05-28
Publication date: 1999-08-25
Anticipated expiration: 2014-08-25
Also published as: JPH04350496A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷暖房装置に係わり、
特に、気液相変化する冷媒を用いた冷暖房装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、フロン系冷媒のように気液相変化
する冷媒を用いた冷暖房装置としては、例えば、本出願
人が先に出願した特開平２−５７８３５号公報に開示さ
れるものが知られている。図４は、この公報に開示され
る冷暖房装置を示すもので、この冷暖房装置は、受液タ
ンク１１と、外部からの冷，温熱源と熱交換する凝縮器
兼蒸発器１３と、室内空気と熱交換する、少なくとも一
台以上の室用蒸発器兼凝縮器１５と、所要の配管および
冷暖切換弁と、これ等により熱サイクルを行なわせる液
ポンプ１７とを配設して構成され、さらに、熱運搬手段
としてフロン系冷媒が使用されている。

【０００３】以上のような冷暖房装置では、熱運搬手段
としてフロン系冷媒を循環使用するようにしたので、冷
媒の搬送量が少なくなり、動力が低減されるとともに、
配管のサイズを縮小し、配設スペースを節約することが
可能となる。また、従来の液ポンプ方式では、冷房しか
行なうことができないが、この冷暖房装置では、可逆サ
イクルのため、冷，暖両用に利用でき、さらに、ＤＨＣ
熱源使用にも適し、また、室内の負荷のアンバランスに
対しても容易に制御可能である。

【０００４】そして、この冷暖房装置では、冷房時に
は、液ポンプ１７の作動により、受液タンク１１内の冷
媒は、第１管路１８を通り室用蒸発器兼凝縮器１５に流
入し、ここで蒸発作用を受け室内側の空気を冷房し、第
２管路１９を通って蒸発器兼凝縮器１３に流入し、ここ
で凝縮作用を受け、この後、第３管路２０を通って受液
タンク１１内に循環する。

【０００５】一方、暖房時には、液ポンプ１７の作動に
より、受液タンク１１内の冷媒は、第４管路２３を通り
凝縮器兼蒸発器１３に流入し、ここで蒸発作用を受け、
第２管路１９を通って、室用蒸発器兼凝縮器１５に流入
し、ここで凝縮作用を受け室内側の空気を暖房し、この
後、第５管路２５を通って受液タンク１１内に循環す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の冷暖房装置では、室内の負荷に対応するよう
に、液ポンプ１７の給液量を、受液タンク１１に設けら
れた液面センサ２７により制御しているため、例えば、
第２管路１９内への冷媒液の溜まりによっても受液タン
ク１１内の液面が変動し、制御が不安定になるという問
題があった。

【０００７】また、受液タンク１１内の冷媒液の液面を
検出するための液面センサ２７が、非常に高価であり、
さらに、液ポンプ１７の給液量を制御する必要があるた
め、液ポンプ１７および制御装置が非常に高価になると
いう問題があった。また、凝縮器兼蒸発器１３への冷，
温熱源量の制御を、第２管路１９に配置される圧力セン
サ２９により行っているが、圧力センサ２９が非常に高
価であるという問題があった。

【０００８】本発明は、上記のような問題を解決したも
ので、非常に安価に冷，温熱源量の制御を行うことがで
きるとともに、液ポンプの流量制御を不要にすることが
できる冷暖房装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明にかかわる冷暖房
装置は、気液相変化する冷媒を液体状態で収容する受液
タンクと、前記冷媒と室内空気とを熱交換させる室用蒸
発器兼凝縮器と、前記冷媒と外部からの冷，温熱源と熱
交換させる凝縮器兼蒸発器と、前記受液タンクの出口側
と前記室用蒸発器兼凝縮器の一側とを接続し液ポンプの
介装される第１管路と、前記室用蒸発器兼凝縮器の他側
と前記凝縮器兼蒸発器の一側とを接続する第２管路と、
前記凝縮器兼蒸発器の他側と受液タンクの入口側とを接
続する第３管路と、前記受液タンクの出口側と前記凝縮
器兼蒸発器の他側とを前記液ポンプを介して接続する第
４管路と、前記室用蒸発器兼凝縮器の一側と前記受液タ
ンクの入口側とを接続する第５管路とを備えた冷暖房装
置において、前記第１管路の液ポンプ出口側から分岐し
て前記受液タンクの入口側に接続される冷房時液逃し管
路と、前記第２管路から分岐して前記受液タンクの入口
側に接続される液戻し管路と、前記受液タンク内の冷媒
液の温度を測定する冷熱源制御用温度センサと、前記液
戻し管路内の冷媒液の温度を測定する温熱源制御用温度
センサとを有するものである。

【００１０】

【作用】本発明においては、冷房時には、液ポンプの作
動により、受液タンク内の冷媒は、第１管路を通り室用
蒸発器兼凝縮器に流入し、ここで蒸発作用を受け室内側
の空気を冷房し、第２管路を通って蒸発器兼凝縮器に流
入し、ここで凝縮作用を受け、この後、第３管路を通っ
て受液タンク内に循環する。

【００１１】そして、液ポンプからの冷媒液の一部が、
常時、冷房時液逃し管路から受液タンク側に逃がされ
る。また、冷熱源制御用温度センサで測定された受液タ
ンク内の冷媒液の温度に基づいて冷熱源量の制御が行わ
れる。一方、暖房時には、液ポンプの作動により、受液
タンク内の冷媒は、第４管路を通り凝縮器兼蒸発器に流
入し、ここで蒸発作用を受け、第２管路を通って室用蒸
発器兼凝縮器に流入し、ここで凝縮作用を受け室内側の
空気を暖房し、この後、第５管路を通って受液タンク内
に循環する。

【００１２】そして、この暖房時には、冷房時液逃し管
路が閉じられ、また、温熱源制御用温度センサで測定さ
れた液戻し管路内の冷媒液の温度に基づいて温熱源量の
制御が行われる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の詳細を図面に示す一実施例に
ついて説明する。図１は、本発明の冷暖房装置の一実施
例を示すもので、図において符号３１は、例えば、フロ
ン系冷媒のように気液相変化する冷媒を液体状態で収容
する受液タンクを示している。

【００１４】符号３３は、冷媒と室内空気とを熱交換さ
せる複数の室用蒸発器兼凝縮器を示している。符号３５
は、冷媒と外部からの冷，温熱源と熱交換させる凝縮器
兼蒸発器を示しており、この凝縮器兼蒸発器３５には、
外部から冷，温熱源を供給するための冷，温熱源供給配
管３７が挿通されている。

【００１５】受液タンク３１の出口側と室用蒸発器兼凝
縮器３３の一側とを接続して第１管路３９が形成されて
おり、この第１管路３９には、受液タンク３１側から順
に、液ポンプ４１，開閉弁４３，制御弁４５が配置され
ている。また、室用蒸発器兼凝縮器３３の他側と凝縮器
兼蒸発器３５の一側とを接続して第２管路４７が形成さ
れている。

【００１６】さらに、凝縮器兼蒸発器３５の他側と受液
タンク３１の入口側とを接続して第３管路４９が形成さ
れており、この第３管路４９には、開閉弁５１が配置さ
れている。第１管路３９の液ポンプ４１と開閉弁４３と
の間から分岐して、凝縮器兼蒸発器３５の他側に接続す
る第４管路５３が配置されており、この第４管路５３に
は、開閉弁５５が配置されている。

【００１７】また、第１管路３９の開閉弁４３と制御弁
４５との間から分岐して、受液タンク３１の入口側に接
続される第５管路５７が配置されており、この第５管路
５７には、開閉弁５９が配置されている。なお、冷，温
熱源供給配管３７には、制御弁６３が配置されており、
この制御弁６３により、凝縮器兼蒸発器３５における冷
媒の凝縮あるいは気化が制御されるように構成されてい
る。

【００１８】また、第１管路３９に配置される制御弁４
５は、室内に配置される温度センサ６５によりその開度
を制御されるように構成されている。しかして、この実
施例では、第１管路３９の液ポンプ４１出口側から分岐
して、受液タンク１１の入口側に、開閉弁６７の介装さ
れる冷房時液逃し管路６９が接続されている。

【００１９】また、第２管路４７から分岐して、受液タ
ンク３１の入口側に、液戻し管路７１が接続されてい
る。なお、第２管路４７は、液戻し管路７１の分岐部に
おいて、若干の立ち上がりを有しており、この分岐部
が、気液分離部７３とされている。受液タンク３１に
は、受液タンク３１内の冷媒液の温度を測定する冷熱源
制御用温度センサ７５が配置されている。

【００２０】また、液戻し管路７１には、液戻し管路７
１内の冷媒液の温度を測定する温熱源制御用温度センサ
７７が配置されている。冷熱源制御用温度センサ７５お
よび温熱源制御用温度センサ７７は、冷暖房切り換えス
イッチ７９を介して制御装置８１に接続されている。こ
の制御装置８１は、冷房時には、冷熱源制御用温度セン
サ７５で測定された受液タンク３１内の冷媒液の温度に
基づいて、制御弁６３の開度を調節し、冷熱源量の制御
を行う。

【００２１】すなわち、この制御装置８１内には、予
め、冷房時における受液タンク３１内の冷媒液の設定温
度が記憶されており、冷熱源制御用温度センサ７５で測
定された受液タンク３１内の冷媒液の温度が設定温度よ
り低い時には、制御弁６３の開度を小とし、冷，温熱源
供給配管３７から凝縮器兼蒸発器３５に流入する冷熱源
の量を減少し、設定温度より高い時には、制御弁６３の
開度を大とし、冷，温熱源供給配管３７から凝縮器兼蒸
発器３５に流入する冷熱源の量を増大する。

【００２２】一方、この制御装置８１は、暖房時には、
温熱源制御用温度センサ７７で測定された液戻し管路７
１内の冷媒液の温度に基づいて、制御弁６３の開度を調
節し、温熱源量の制御を行う。すなわち、この制御装置
８１内には、予め、暖房時における液戻し管路７１内の
冷媒液の設定温度も記憶されており、温熱源制御用温度
センサ７７で測定された液戻し管路７１内の冷媒液の温
度が設定温度より低い時には、制御弁８１の開度を大と
し、冷，温熱源供給配管３７から凝縮器兼蒸発器３５に
流入する温熱源の量を増大し、設定温度より高い時に
は、制御弁６３の開度を小とし、冷，温熱源供給配管３
７から凝縮器兼蒸発器３５に流入する温熱源の量を減少
する。

【００２３】以上のように構成された冷暖房装置では、
冷房時には、図２に示すように、凝縮器兼蒸発器３５の
冷，温熱源供給配管３７には、例えば、冷水からなる冷
熱源が供給され、また、冷熱源制御用温度センサ７５
が、スイッチ７９を介して制御装置８１に接続される。
そして、液ポンプ４１の作動により、受液タンク３１内
の冷媒は、第１管路３９を通り室用蒸発器兼凝縮器３３
に流入し、ここで蒸発作用を受け室内側の空気を冷房
し、第２管路４７を通って蒸発器兼凝縮器３５に流入
し、ここで凝縮作用を受け、この後、第３管路４９を通
って受液タンク３１内に循環する。

【００２４】そして、液ポンプ４１からの冷媒液の一部
が、常時、冷房時液逃し管路６９から受液タンク３１側
に逃がされる。また、冷熱源制御用温度センサ７５で測
定された受液タンク３１内の冷媒液の温度に基づいて冷
熱源量の制御が行われる。なお、図２において黒塗りの
開閉弁は、それぞれ閉の状態を示しており、白の開閉弁
は開の状態を示している。

【００２５】一方、暖房時には、図３に示すように、凝
縮器兼蒸発器３５の冷，温熱源供給配管３７には、例え
ば、温水からなる温熱源が供給され、また、温熱源制御
用温度センサ７７が、スイッチ７９を介して制御装置８
１に接続される。そして、液ポンプ４１の作動により、
受液タンク３１内の冷媒は、第４管路５３を通り凝縮器
兼蒸発器３５に流入し、ここで蒸発作用を受け、第２管
路４７を通って室用蒸発器兼凝縮器３３に流入し、ここ
で凝縮作用を受け室内側の空気を暖房し、この後、第５
管路５７を通って受液タンク３１内に循環する。

【００２６】そして、この暖房時には、冷房時液逃し管
路６９が閉じられ、また、温熱源制御用温度センサ７７
で測定された液戻し管路７１内の冷媒液の温度に基づい
て温熱源量の制御が行われる。なお、図３において黒塗
りの開閉弁は、それぞれ閉の状態を示しており、白の開
閉弁は開の状態を示している。

【００２７】しかして、以上のように構成された冷暖房
装置では、装置に、第１管路３９の液ポンプ４１出口側
から分岐して受液タンク３１の入口側に接続される冷房
時液逃し管路６９と、第２管路４７から分岐して受液タ
ンク３１の入口側に接続される液戻し管路７１と、受液
タンク３１内の冷媒液の温度を測定する冷熱源制御用温
度センサ７５と、液戻し管路７１内の冷媒液の温度を測
定する温熱源制御用温度センサ７７とを配置したので、
非常に安価に冷，温熱源量の制御を行うことができると
ともに、液ポンプ４１の流量制御を不要にすることが可
能となる。

【００２８】すなわち、以上のように構成された冷暖房
装置では、比較的安価な冷熱源制御用温度センサ７５お
よび温熱源制御用温度センサ７７により冷，温熱源量の
制御を行うことが可能となるため、従来のように高価な
液面センサ，圧力センサ等を使用する必要がなくなり、
非常に安価に、冷，温熱源量の制御を行うことができ
る。

【００２９】なお、温熱源制御用温度センサ７７の温度
に基づいて温熱源量の制御を行うことができるのは、気
液分離部７３で気液分離された直後の冷媒液は、ほぼ飽
和状態にあり、この状態では、圧力と温度とは相関関係
にあり、温度を計測することは、圧力を計測するのと同
様であるとの理由による。また、以上のように構成され
た冷暖房装置では、冷房時液逃し管路６９および液戻し
管路７１を設けたので、常時、液ポンプ４１を所定の回
転数で作動しておくことが可能となり、液ポンプ４１の
流量制御が不要となり、装置を非常に安価なものとする
ことができる。

【００３０】すなわち、以上のように構成された冷暖房
装置では、冷房時には、常時、冷房時液逃し管路６９か
ら冷媒液が、受液タンク３１に戻されているため、室用
の制御弁４５が、全て閉の状態になっても、液ポンプ４
１が締切運転になることがない。また、暖房時には、凝
縮器兼蒸発器３５で蒸発しなかった冷媒液は、気液分離
部７３で分離され、冷媒液は液戻し管路７１を通り受液
タンク３１に戻り、ガス分のみが室用蒸発器兼凝縮器３
３に流れるため、液ポンプ３１の給液量を、最大蒸発量
より若干多めの一定量に固定し制御する必要がなくな
る。

【００３１】さらに、以上のように構成された冷暖房装
置では、冷房時に、室用蒸発器兼凝縮器３３でガス化し
た冷媒は、凝縮器兼蒸発器３５で液化されるが、ガス中
に含まれる少量の液は、液戻し管路７１を通り、直接受
液タンク３１に戻るため、凝縮器兼蒸発器３５に流入し
て、凝縮効率が低下することを有効に防止できる。ま
た、以上のように構成された冷暖房装置では、液戻し管
路７１は、受液タンク３１のガス部と凝縮器兼蒸発器３
５の入口側とを接続しているため、凝縮器兼蒸発器３５
の内部圧が、受液タンク３１の内部圧と等しくなり、装
置の起動時等に、凝縮器兼蒸発器３５と受液タンク３１
の内部圧が逆転することによる起動不良を防止すること
が可能となる。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の冷暖房装置
によれば、非常に安価に冷，温熱源量の制御を行うこと
ができるとともに、液ポンプの流量制御を不要にするこ
とができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷暖房装置の一実施例を示す配管系統
図である。

【図２】図１の冷房時の状態を示す配管系統図である。

【図３】図１の暖房時の状態を示す配管系統図である。

【図４】従来の冷暖房装置を示す配管系統図である。

【符号の説明】

３１受液タンク３３室用蒸発器兼凝縮器３５凝縮器兼蒸発器３９第１管路４１液ポンプ４７第２管路４９第３管路５３第４管路５７第５管路６９冷房時液逃し管路７１液戻し管路７５冷熱源制御用温度センサ７７温熱源制御用温度センサ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】気液相変化する冷媒を液体状態で収容す
る受液タンクと、前記冷媒と室内空気とを熱交換させる
室用蒸発器兼凝縮器と、前記冷媒と外部からの冷，温熱
源と熱交換させる凝縮器兼蒸発器と、前記受液タンクの
出口側と前記室用蒸発器兼凝縮器の一側とを接続し液ポ
ンプの介装される第１管路と、前記室用蒸発器兼凝縮器
の他側と前記凝縮器兼蒸発器の一側とを接続する第２管
路と、前記凝縮器兼蒸発器の他側と受液タンクの入口側
とを接続する第３管路と、前記受液タンクの出口側と前
記凝縮器兼蒸発器の他側とを前記液ポンプを介して接続
する第４管路と、前記室用蒸発器兼凝縮器の一側と前記
受液タンクの入口側とを接続する第５管路とを備えた冷
暖房装置において、前記第１管路の液ポンプ出口側から
分岐して前記受液タンクの入口側に接続される冷房時液
逃し管路と、前記第２管路から分岐して前記受液タンク
の入口側に接続される液戻し管路と、前記受液タンク内
の冷媒液の温度を測定する冷熱源制御用温度センサと、
前記液戻し管路内の冷媒液の温度を測定する温熱源制御
用温度センサとを有することを特徴とする冷暖房装置。