JPH09170824A - 熱搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱搬送装置における液ポンプの過負荷運転を
防止する。また、複数の利用側熱交換器に対する冷媒の
分配を負荷に見合う最適量とする。 【解決手段】 液ポンプの吸入側と吐出側との間に、吸
入側圧力と吐出側圧力との差圧を一定あるいは所定範囲
内に保つ機能を有するバイパス装置を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、空気調和装置等
に供する熱搬送装置、特に媒体として気液相変化する冷
媒を用いたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】温熱源を空気調和装置等の負荷側に供給
するためのものであって、媒体として水に代わり気液相
変化する冷媒を用いた熱搬送装置が知られている。例え
ば、特開平４−２３６０６３に記載されたものが知られ
ている。その熱搬送装置は図３に示すようなものであっ
て、液ポンプ１０１、熱源側熱交換器１０２、利用側熱
交換器１０４、受液器１０５をガス管１０３及び液管１
０６により順次接続して閉回路を構成し、この閉回路内
に温熱を搬送する媒体として冷媒を封入している。 １
００はヒートポンプであって、このヒートポンプ１００
は圧縮機９０、前記熱源側熱交換器１０２、膨張弁９
１、外気等から熱を汲み上げる蒸発器９２を順次接続し
ている。熱源側熱交換器１０２はヒートポンプ１００の
凝縮器であって、蒸発器９２で汲み上げた温熱をここで
熱搬送装置側へ放熱している。

【０００３】上記の熱搬送装置は、液ポンプ１０１から
吐出された液冷媒が、熱源側熱交換器で加熱気化され、
利用側熱交換器１０４において水、空気などを加熱して
冷却液化し、受液器１０５を経てポンプ１０１に戻る。
このサイクルによって、ヒートポンプで外気等より汲み
上げられた熱が熱源側熱交換器を介し熱搬送装置に与え
られ、利用側熱交換器介し被加熱物に加えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な装置では、液ポンプ１０１の負荷検出手段を有さない
ため、利用側熱交換器１０４の負荷が減少して、熱源側
熱交換器１０２から利用側熱交換器１０４へ流れるガス
冷媒量が負荷に比し多くなった場合は、該ガス冷媒はガ
ス状のまま利用側熱交換器１０４から流出することにな
り、液管１０６における冷媒の流通抵抗が大となり、液
ポンプ１０１が過負荷運転を来すという問題を生じる。
特に、利用側熱交換器１０４が複数接続され、該複数の
利用側熱交換器毎に負荷が相違する場合は、異なる負荷
の変動に応じ利用側熱交換器毎に流量制御する必要があ
り、更に液ポンプに掛かる負荷の変動もより一層顕著に
なるが、斯かる問題については何ら解決されていない。

【０００５】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたものであって、その目的とするところは、
冷媒を媒体として温熱源の熱を空気調和機等の負荷側に
搬送させる装置において、負荷の変動により生じる液ポ
ンプの過負荷運転を防止することにある。また、複数の
利用側熱交換器を用いる場合において、各熱交換器に対
し負荷に応じた冷媒流量の分配を可能とするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的達成のため
に、請求項１に記載の発明では、 液ポンプ、熱源側熱
交換器、複数の利用側熱交換器、圧力調整用放熱器を付
設した受液器を順次接続し、且つ、前記複数の利用側熱
交換器が並列に接続されてなる閉回路内に気液相変化す
る冷媒を封入すると共に、前記液ポンプの吐出側と吸入
側との間に吸入側圧力と吐出側圧力との差圧を一定ある
いは所定範囲内に保つ機能を有するバイパス装置を設け
たものである。

【０００７】請求項２に記載の発明では、前記液ポンプ
の吐出側と吸入側との間に、前記差圧を一定あるいは所
定範囲内に保つ差圧弁を設けたことにより前記バイパス
装置を構成したものである。

【０００８】請求項３に記載の発明では 前記液ポンプ
の吐出側と吸入側との間に、前記液ポンプの吸入側圧力
及び吐出側圧力をそれぞれ検出して開度を制御し、前記
差圧を一定あるいは所定範囲内に保つ制御弁を設けたこ
とにより前記バイパス装置を構成したものである。

【０００９】請求項４記載の発明では、前記複数の利用
側熱交換器を接続する各分枝管中に、それぞれの暖房負
荷に対応して流量を制御する流量制御弁を設けたもので
ある。

【００１０】従って、請求項１記載の熱搬送装置にあっ
ては、加熱負荷が減少して液ポンプの運転負荷が増加し
た場合、液ポンプの吐出側と吸入側との間に吸入側圧力
と吐出側圧力との差圧を一定あるいは所定範囲内に保つ
機能を有するバイパス装置が開放され、液ポンプの差圧
が一定あるいは所定値内に保持されるので、液ポンプの
過負荷運転が防止される。

【００１１】また、請求項２の熱搬送装置においては、
液ポンプの吐出側と吸入側との間に差圧弁を設けるだけ
であるので、簡単な構成により上記目的を達成すること
ができる。

【００１２】また、請求項３記載の熱搬送装置において
は、吸入側圧力及び吐出側圧力をそれぞれ検出して開度
を制御し、前記差圧を一定あるいは所定範囲内に保つ制
御弁を設けたものであるので、高度な制御に適した電子
技術の応用が可能となる。

【００１３】また、請求項４記載の発明においては、流
量制御弁の作用により各利用側熱交換器の冷媒循環量を
加熱負荷に見合うように制御されるため、冷媒流量の分
配が適正に行われる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の第１の実施形態
を図１に基づき説明する。図１に示すように、液ポンプ
１、熱源側熱交換器２、複数の利用側熱交換器４ａ、４
ｂ、４ｃ、複数の流量制御弁５ａ、５ｂ、５ｃ、放熱器
８を付設した受液器７がガス管３、液管６により順次接
続され閉回路に構成される。上記閉回路において、利用
側熱交換器４ａ、４ｂ、４ｃ及び流量制御弁５ａ、５
ｂ、５ｃは、液管３を分枝した並列の分枝管に各一対接
続されている。また、上記閉回路には温熱搬送用の媒体
として冷媒が封入されている。

【００１５】上記サイクルにおいて、受液器７内の圧力
及び利用側熱交換器内の圧力は夫々の温度に対応する飽
和温度となる。また、冷媒をスムーズに循環させるに
は、受液器７内の圧力を、利用側熱交換器４ａ、４ｂ、
４ｃ内の液冷媒の圧力に対し、受液器７と利用側熱交換
器４ａ、４ｂ、４ｃとの高さの違いによるヘッド差、両
機器間を流れる液冷媒の流通抵抗分だけ低くなければな
らない。受液器７に付設された放熱器８はこの圧力差を
付けるために設けられているもので、受液器７内の液冷
媒を外気等の冷却媒体で冷却し圧力を低下せしめてい
る。

【００１６】また、９はバイパス装置であって、差圧弁
９ａとバイパス管９ｂとから構成されており、液ポンプ
１と並列に接続されている。このバイパス装置９は、液
ポンプ１の出入口の差圧に応じて差圧弁９ａを開閉す
る。即ち、液ポンプ１の差圧が小さくなったときはバイ
パス装置９の差圧弁９ａの開度を小さくし、また差圧が
大きくなったときはその開度を大きくすることにより、
液ポンプ１の吐出と吸入の差圧を一定あるいは所定の範
囲に保持する。

【００１７】また、流量制御弁５ａ、５ｂ、５ｃは利用
側熱交換器４ａ、４ｂ、４ｃの加熱負荷に応じ各利用側
熱交換器４ａ、４ｂ、４ｃへの流れる冷媒流量を制御す
る。加熱負荷の検知方法としては、例えば、利用側熱交
換器が空気を加熱する場合は、被加熱側の空気温度と設
定温度との差から加熱負荷を勘案する方法など通常のも
のを用いる。

【００１８】次に、この様に構成された熱搬送装置の動
作について説明する。液ポンプ１より吐出された液冷媒
は、熱源側熱交換器２に入り、ここで高温の熱源、例え
ば温水、バーナ、ヒートポンプの凝縮廃熱等から吸熱し
蒸発気化してガス冷媒となる。このガス冷媒はガス管３
を通って利用側熱交換器４ａ、４ｂ，４ｃに入り、ここ
で低温の加熱対象物、例えば室内空気に放熱することに
よって凝縮液化する。この液冷媒は液管６を経て受液器
７に入り、受液器７内の下方に貯留される。受液器内の
液冷媒は液管６を通って液ポンプ１に戻り循環サイクル
を繰り返す。

【００１９】ここで、各利用側熱交換器４ａ、４ｂ、４
ｃの加熱対象物の温度が全て上昇して加熱負荷全体が減
少すると、利用側熱交換器４ａ、４ｂ、４ｃ出口の冷媒
はガス状となり液ポンプ１の吸入、吐出の圧力差が大き
くなるが、この時、バイパス装置９の差圧弁９ａが作動
し、バイパス装置９を解放するので、液ポンプ１吸入側
の圧力が上昇され、各利用側熱交換器４ａ、４ｂ、４ｃ
に流れる冷媒量も負荷に対応するように調整される。

【００２０】また、一部の利用側熱交換器４ａ、４ｂま
たは４ｃの加熱負荷が減少した場合は、加熱負荷の減少
に対応し、当該液管の分枝管に接続された冷媒流量制御
弁５ａ、５ｂまたは５ｃが、その開度を減少し、加熱負
荷に見合う冷媒ガス量を利用側熱交換器４ａ、４ｂ、４
ｃへ流すように制御する。このため、熱搬送装置の加熱
負荷に対し液ポンプ１の吐出冷媒量が多くなり、回路を
循環する冷媒流通抵抗が多くなるが、この例では差圧弁
９ａが液ポンプ１の吸入、吐出間の抵抗が一定になるよ
うに開度を調節し、吐出側のガス冷媒を吸入側にバイパ
スし、液ポンプ１の運転負荷が過大になることを防止し
ている。

【００２１】一部の利用側熱交換器４ａ、４ｂまたは４
ｃの加熱が不要になった場合、冷媒流量制御弁５ａ、５
ｂまたは５ｃを完全に閉じても良いが、この場合は利用
側熱交換器４ａ、４ｂまたは４ｃの出口側が閉じ切りと
なり、当該熱交換器の周囲が徐々に冷却される場合は、
この熱交換器内に液冷媒が徐々に溜まり込み、循環冷媒
量が不足する危険がある。これを防止するには、冷媒流
量制御弁５ａ、５ｂ、５ｃの全閉状態において僅かの流
量が生ずる様微小に開放しておくのが好ましい。

【００２２】次に、この発明の第２の実施形態を図２に
従って説明する。この第２の実施形態においては、バイ
パス装置１９は、液ポンプ１の吐出側から吸入側にバイ
パス管１９ｂを接続し、その管１９ｂの中間に流量制御
弁１９ａを接続し，吐出圧力センサ１９ｃで検出した吐
出圧力と、吸入圧力センサ１９ｄで検出した吸入圧力と
の差圧を圧力検知器１９ｅで検出し所定の差圧になるよ
うに流量制御弁１９ａの開度を調節するごとく構成して
いる。この例においても前記実施形態と同様に液ポンプ
の吐出、吸入圧力差が一定に保たれ液ポンプ１の過負荷
運転が防止される。

【００２３】なお、この発明は、次の様に変更して具体
化することができる。 （１）液ポンプ１を可逆ポンプとし、熱源側熱交換器２
に冷熱源を供給し、液ポンプ１を逆転させ、液冷媒を逆
方向に流し冷熱の搬送を可能とすること。 （２）利用側熱交換器４ａ、４ｂ、４ｃ入口側の流量制
御弁を比例制御弁でなく開閉弁とすること。 （３）第２の実施形態において、吐出圧力センサ１９ｃ
及び吸入圧力センサ１９ｄに代わり差圧センサを用いる
こと。 （４）流量制御弁５ａ，５ｂ，５ｃは全閉状態で微小に
開放する様に構成していたが、これに代え、流量制御弁
５ａ，５ｂ，５ｃを微小開放なしの完全全閉するものと
し、この流量制御弁５ａ，５ｂ，５ｃと並列に微小流量
の冷媒を流すキャピラリーチューブを並列接続するこ
と。

【００２４】

【発明の効果】この発明は、以上の様に構成されている
ため、次のような効果を奏する。請求項１乃至３に記載
の発明によれば、液ポンプの吐出圧力と吸入圧力との差
圧が一定に保たれ、加熱負荷に対応した冷媒流量の運転
が可能となり、液ポンプのオーバロードが防止できる。

【００２５】請求項４に記載の発明によれば、各々の利
用側熱交換器に対し負荷に見合う冷媒流量の分配がなさ
れ、安定した運転ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態を示す熱搬送装置の冷媒回路
図。

【図２】第２の実施形態を示す熱搬送装置の冷媒回路図

【図３】従来の熱搬送装置の冷媒回路図

【符号の説明】

１ 液ポンプ ２ 熱源側熱交換器 ３ ガス管 ４ａ、４ｂ、４ｃ 利用側熱交換器 ５ａ、５ｂ、５ｃ 流量制御弁 ６ 液管 ７ 受液器 ８ 放熱器 ９ バイパス装置 ９ａ 差圧弁 ９ｂ バイパス管 １９ バイパス装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液ポンプ、熱源側熱交換器、複数の利用
   側熱交換器、放熱器を付設した受液器を順次配管接続
   し、且つ、前記複数の利用側熱交換器が互いに並列に接
   続されてなる閉回路内に、気液相変化する冷媒を封入す
   ると共に、前記液ポンプの吐出側と吸入側との間に吸入
   側圧力と吐出側圧力との差圧を一定あるいは所定範囲内
   に保つ機能を有するバイパス装置を設けてなることを特
   徴とする熱搬送装置。
2. 【請求項２】 前記液ポンプの吐出側と吸入側との間
   に、前記差圧を一定あるいは所定範囲内に保つ差圧弁を
   設けたことにより前記バイパス装置を構成してなること
   を特徴とする請求項１記載の熱搬送装置。
3. 【請求項３】 前記液ポンプの吐出側と吸入側との間
   に、前記液ポンプの吸入側圧力及び吐出側圧力をそれぞ
   れ検出して開度を制御し、前記差圧を一定あるいは所定
   範囲内に保つ制御弁を設けたことにより前記バイパス装
   置を構成してなることを特徴とする請求項１記載の熱搬
   送装置。
4. 【請求項４】 前記複数の利用側熱交換器を接続する各
   分枝管中に、それぞれの暖房負荷に対応して流量を制御
   する流量制御弁を設けたことを特徴とする請求項１記載
   の熱搬送装置。