JP3109212B2 - 熱搬送装置 - Google Patents

熱搬送装置

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JP3109212B2
JP3109212B2 JP04015960A JP1596092A JP3109212B2 JP 3109212 B2 JP3109212 B2 JP 3109212B2 JP 04015960 A JP04015960 A JP 04015960A JP 1596092 A JP1596092 A JP 1596092A JP 3109212 B2 JP3109212 B2 JP 3109212B2
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茂 岩永
達規 桜武
克彦 山本
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Panasonic Holdings Corp
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Panasonic Corp
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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】従来この種の冷媒加熱により暖房を行な
う熱搬送装置として、例えば特開昭57−101263
号公報に示される図のような構成のものがある。
【0003】即ち、圧縮機41、流路切換弁42、室外
送風機43を有する室外熱交換器44、第1電磁弁4
5、キャピラリチューブ46、室内送風機47を有する
室内熱交換機48、第2電磁弁49、逆止弁50、アキ
ュムレータ51を順次配管接続して循環路を構成し、さ
らに第3電磁弁52、冷媒ポンプ53、バーナ54を有
する冷媒加熱器55を直列に配管接続した直列配管回路
をキャピラリチューブ46の下流と第2電磁弁49の上
流との間に接続した回路に作動媒体として冷媒を封入し
ている。
【0004】そして、暖房運転は圧縮機41の駆動によ
り室外熱交換器44側の冷媒を冷媒加熱器55側に移す
汲み上げ運転の後に、冷媒加熱器55をバーナ54で加
熱することにより蒸発器とし、室内熱交換機48を凝縮
器として、冷媒ポンプ53を冷媒搬送手段として暖房サ
イクルを構成し、さらに冷房は圧縮機駆動による従来方
式の冷房サイクルを構成している。
【0005】また、従来他の冷媒加熱により暖房を行な
う熱搬送装置として、冷房は圧縮機駆動による従来方式
で行ない、暖房はこの冷房用の圧縮機を冷媒ガスポンプ
として作用させるもの(図示せず)がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では暖房運転時には冷媒循環用の搬送手段とし
て、冷媒ポンプあるいは圧縮機を駆動しなければなら
ず、熱搬送用動力として比較的大きな電気入力(暖房能
力4000kcal/h程度の時、冷媒ポンプで50〜60
W、圧縮機で300〜400W程度)を消費し、暖房ラ
ンニングコストが高くなるという問題を有していた。
【0007】本発明は、このような従来の課題を解決す
るもので、暖房時の熱搬送動力を極くわずかとし、かつ
燃焼開始時の異常過熱を防止した安定冷媒加熱運転を提
供することを目的とする。
【0008】
【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、過熱検知器を設けた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
側を第1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に、前記気液セパレータ、室内熱交
換器、第2逆止弁、前記受液器を順次配管接続した暖房
回路と、一端は流路切換弁を介し他端は第2開閉弁を介
して前記暖房回路に付加接続した室外熱交換器と圧縮機
を有する冷房回路と、燃焼開始時に前記第2開閉弁を短
時間開成するとともに燃焼ON/OFF繰返しに伴なう
複数回の開成時には前記第2開閉弁の短時間の開成に前
記圧縮機駆動によるポンプダウン運転を加える制御装置
とを設けた構成としている。
【0009】
【作用】本発明は上記構成により、極くわずかの電気入
力で済む第1開閉弁の開閉動作の繰返しで冷媒搬送を行
なって低ランニングコスト化し、さらに燃焼開始時に第
2開閉弁の短時間の開成で冷媒加熱器内のガス冷媒を冷
房回路側に圧力差で流出させ、代りに液冷媒を室内熱交
換器側から冷媒加熱器に引き込み液冷媒を確保して安定
冷媒加熱運転を実現する。燃焼ON/OFFの繰返しで
第2開閉弁の短時間の開成が複数回繰返され暖房回路内
の冷媒が減少すると第2開閉弁の短時間開成と圧縮機の
運転を加えて冷房回路に漏れた冷媒を暖房回路側へ回収
するポンプダウン運転で暖房回路内の冷媒量を保証し安
定冷媒加熱運転を実現できる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1で説明する。
【0011】1は壁面に設けた過熱検知器1aを有する
冷媒加熱器、2は気液分離器で、冷媒加熱1と気液セパ
レータ2は入口管3と出口管3′で環状管路に接続され
ている。4は気液セパレータ2の上方に設けた受液器、
5は受液器4と気液セパレータ2を接続する落込み管6
に設けた第1逆止弁、7は受液器4と気液セパレータ2
とを接続する均圧管8に設けた第1開閉弁、9は冷媒加
熱器1、気液セパレータ2、受液器4、第1逆止弁5、
第1開閉弁7を有する熱搬送部、10は気液セパレータ
2と室内送風機11を有する室内熱交換器12をガス冷
媒配管13で接続し室内熱交換器12と受液器4の入口
上流側近傍に設けた第2逆止弁14と受液器4を液冷媒
配管15で接続して熱搬送部9と環状の循環路にした暖
房回路である。16はガス冷媒配管13の気液セパレー
タ2側に設けた第3逆止弁、17は冷媒加熱器1に対向
して設けたバーナ、18はバーナ17への燃料の供給を
可変する燃料供給装置、19は冷媒加熱器1の冷媒出口
側に設けた蒸発温度検知器、20は室内熱交換器12に
設けた流入空気側の温度を検知する室温検知器である。
【0012】21は圧縮機22、室外熱交換器23、第
1減圧装置24、第2開閉弁25を有する冷房回路であ
り、一端は流路切換弁26を介してガス冷媒配管13に
接続するとともに、圧縮機22の吐出管27を第4逆止
弁28を介してガス冷媒配管13の第3逆止弁16と四
方弁からなる流路切換弁26の間に接続している。冷房
回路21の他端は冷媒加熱器1と均圧管8に連通してい
る。29は入口管3と液冷媒配管15を連結し、第3開
閉弁30と第2減圧装置31を有する第2の冷房回路で
ある。32は液冷媒配管15に設けた液側サービスバル
ブ、33はガス冷媒配管13に設けたガス側サービスバ
ルブ、34は液冷媒配管15の室内熱交換器12側に設
けた液側継手、35はガス冷媒配管13の室内熱交換器
12側に設けたガス側継手であり、液側およびガス側サ
ービスバルブ32、33と液側およびガス側継手34、
35の間が室外側と室内側の設置距離に応じた接続冷媒
配管の長さを任意に設定できる。
【0013】36は室外熱交換器23に設けた室外送風
機であり、37は過熱検知器1a、第1開閉弁7、燃料
供給装置18、蒸発温度検知器19、室温検知器20、
圧縮機22、第2開閉弁25に電気的に接続され、燃焼
開始時に第2開閉弁25を短時間開成するとともに燃焼
ON/OFF繰返しに伴なう複数回の開成時には第2開
閉弁25の短時間の開成に圧縮機22の駆動によるポン
プダウン運転を加える制御装置である。
【0014】上記構成において、暖房は、冷媒加熱器1
でバーナ17での燃焼熱により加熱された液冷媒が気液
二相状態で気液セパレータ2に流入し、液冷媒は気液セ
パレータ2の下方より再び冷媒加熱器1に流入する。一
方、気液分離されたガス冷媒はガス冷媒配管13を通っ
て室内熱交換器12に流入し、室内送風機11の運転で
室内側に放熱した冷媒は凝縮液化してさらに過冷却液と
なる。受液器4に連通する均圧管8の第1開閉弁7が制
御装置37により閉成すると、冷媒加熱器1での蒸発圧
力によって押された過冷却液が第2逆止弁14を通って
受液器4内にわずか流入すると、受液器4内にあった飽
和ガス冷媒がこの過冷却液により冷却され凝縮し、この
凝縮時の急速な減圧作用により新たな過冷却液冷媒は受
液器4内が満液になるまで一気に流入する。つぎに第1
開閉弁7が制御装置37により開成すると受液器4と気
液セパレータ2の圧力が均圧管8により連通され同圧と
なり、受液器4内の液冷媒が重力により気液セパレータ
2に落下し、冷媒加熱器1に液冷媒が供給される。この
第1開閉弁7に電磁弁を使用すれば冷媒の循環のための
搬送動力は電磁弁の消費電力だけで良く、定格入力7W
程度の電磁弁を開閉動作させることで実質3〜4Wh程
度の微少搬送動力で冷媒を循環できる。
【0015】図2は室温検知器20が設定値に達したこ
とを検知してバーナ17の燃焼が停止するサーモOFF
と、室温検知器20が設定値を下回ったことを検知して
バーナ17の燃焼が行なわれるサーモONとを繰返す時
における燃焼開始時の冷媒挙動制御を示す一例である。
【0016】図2において、まず過熱検知器1aで検知
する冷媒加熱器壁温が実線で示したように安定した冷媒
加熱状態で立上がる場合で説明する。サーモOFF後に
時間t1 でサーモONによる燃焼開始時に第1開閉弁7
の開閉動作に加えて第2開閉弁25の短時間の開成(5
秒程度)を行なう。この第2開閉弁25の短時間の開成
で冷媒加熱器1内のガス冷媒を冷房回路21側へ圧力差
を利用してわずか流出させ、代りに室内熱交換器12側
の液冷媒を受液器4を介して冷媒加熱器1内に引き込
み、冷媒加熱器1内に液冷媒を確保し安定した冷媒加熱
運転ができる。時間t2 ではサーモOFFで燃焼停止す
る。以下同様に時間t3 でサーモON、時間t4 でサー
モOFF、時間t5 でサーモON、時間t6 でサーモO
FFが繰返される。
【0017】次に、時間t7 でサーモONの時は第2開
閉弁25の短時間の開成が燃焼ON/OFFの繰返しに
伴ない複数回行なわれたので、燃焼開始の前に第2開閉
弁25の短時間の開成(10秒程度)に加えて圧縮機2
2の短時間の運転(1分程度)による冷房回路21側に
漏れた冷媒を暖房回路10側に回収するポンプダウン運
転を行なっている。この第2開閉弁25の短時間の開成
とポンプダウン運転によって、冷媒加熱器1内に液冷媒
が確保されるとともに暖房回路10内の総冷媒量も元の
状態に回復するので異常過熱の発生を防ぎ安定した冷媒
加熱運転が実現できる。なお、複数回の開成後にポンプ
ダウン運転を実行した場合は、第2開閉弁25の開成回
数のカウントは零に戻し上記した時間t1 からの動作を
繰返す。
【0018】以上のように燃焼開始時に第2開閉弁25
の短時間の開成により液冷媒を強制的に冷媒加熱器1内
に引き込み確保することは、装置の室内側が室外側に対
して低い位置に設置された逆設置条件などの液冷媒が室
外側の受液器4および冷媒加熱器1に戻り難い条件の場
合には特に有効であり、機器の設置性を高め施工性が向
上する。
【0019】さらに、電気入力の大きな圧縮機22の運
転回数もわずかで良いため、消費電力を節約し経済的で
あり、圧縮機22の発停回数削減により耐久性、信頼性
が向上する。
【0020】次に、過熱検知器1aで検知する冷媒加熱
器壁温が図2破線で示すように燃焼開始時において急激
な上昇を起す場合で説明する。時間t1 でサーモONに
よる燃焼開始時に冷媒加熱器1内の液冷媒不足により冷
媒加熱器壁温が急激に上昇し、制御装置37はこの温度
の急激な上昇を過熱検知器1aの検知温度から読み取
り、第2開閉弁25を短時間開成し、冷媒加熱器1内に
液冷媒を強制供給して冷却し冷媒加熱器壁温の急上昇を
押え、正常の安定した冷媒加熱運転を行なう。この急激
な温度上昇による第2開閉弁25の短時間の開成を複数
回繰返すと、時間t7 に示す前述したポンプダウン運転
を加えた動作が実行される。
【0021】以上のように、過熱検知器1aの検知温度
が急激に上昇した場合に第2開閉弁25を短時間開成す
るようにすれば、実用上は室内外の設置高低差、接続冷
媒配管長など燃焼開始時の冷媒加熱器1内の液冷媒不足
による加熱器壁温の急激な上昇を起さない場合が多くあ
るため、圧縮機22の発停回数をさらに削減でき、圧縮
機22の耐久性向上により機器の耐久性をさらに向上で
きる。
【0022】なお、冷房は流路切換弁26を図1破線方
向に切換え第2開閉弁25と第3開閉弁30の開成と、
圧縮機22と室内送風機11および室外送風機36の運
転により、従来方式の圧縮機駆動の冷房を行なう。
【0023】
【発明の効果】以上のように本発明の熱搬送装置は、過
熱検知器を設けた冷媒加熱器、受液器、第1開閉弁を有
する熱搬送部に室内熱交換器を接続した暖房回路と、一
端は流路切換弁を介し他端は第2開閉弁を介して暖房回
路に付加接続した圧縮機を有する冷房回路と、燃焼開始
時に第2開閉弁を短時間開成するとともに燃焼ON/O
FF繰返しに伴なう複数回の開成時には第2開閉弁の短
時間の開成に圧縮機駆動によるポンプダウン運転を加え
る制御装置を設けているので、異常過熱を防止し圧縮機
の発停回数の削減により機器の信頼性、耐久性、経済性
が向上できるという効果がある。また、室外側に液冷媒
が戻りにくい条件である室内側を室外側よりも低い位置
とする逆設置条件などに対応でき、機器の設置性、施工
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】本発明の実施例の冷媒挙動制御動作図
【図3】従来の熱搬送装置のシステム構成図
【符号の説明】
1 冷媒加熱器 1a 過熱検知器 2 気液セパレータ 4 受液器 5 第1逆止弁 7 第1開閉弁 9 熱搬送部 10 暖房回路 12 室内熱交換器 14 第2逆止弁 21 冷房回路 22 圧縮機 23 室外熱交換器 25 第2開閉弁 26 流路切換弁 37 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−305238(JP,A) 特開 昭57−101263(JP,A) 特開 昭60−30991(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F24D 7/00 F25B 29/00 321 F25B 29/00 431 F25B 13/00 341

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】過熱検知器を設けた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
    口側を第1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に、前記気液セパレータ、室内熱
    交換器、第2逆止弁、前記受液器を順次配管接続した暖
    房回路と、一端は流路切換弁を介し他端は第2開閉弁を
    介して前記暖房回路に付加接続した室外熱交換器と圧縮
    機を有する冷房回路と、燃焼開始時に前期第2開閉弁を
    短時間開成するとともに燃焼ON/OFF繰返しに伴な
    う複数回の開成時には前記第2開閉弁の短時間の開成に
    前記圧縮機駆動によるポンプダウン運転を加える制御装
    置とを設けた熱搬送装置。
  2. 【請求項2】第2開閉弁の短時間の開成は、過熱検知器
    の検知温度が急激に上昇した時とする請求項1記載の熱
    搬送装置。
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