JPH06123568A - 冷媒熱搬送装置 - Google Patents

冷媒熱搬送装置

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JPH06123568A
JPH06123568A JP4272690A JP27269092A JPH06123568A JP H06123568 A JPH06123568 A JP H06123568A JP 4272690 A JP4272690 A JP 4272690A JP 27269092 A JP27269092 A JP 27269092A JP H06123568 A JPH06123568 A JP H06123568A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
refrigerant
heater
pump
liquid pipe
separator
Prior art date
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Pending
Application number
JP4272690A
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English (en)
Inventor
Ryoichi Koga
良一 古閑
Kunihiro Suga
邦弘 菅
Satoshi Imabayashi
敏 今林
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPH06123568A publication Critical patent/JPH06123568A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷媒熱搬送装置の冷媒循環系を2系統に分離
し、放熱器を含む循環系の冷媒循環量を乾き度1近くで
の冷媒循環量に抑え、また冷媒加熱器を含む循環系の冷
媒循環量を冷媒加熱器の出口の乾き度が1以下となるよ
う増加させることを目的とする。 【構成】 冷媒の循環系を放熱器10を含む全体の循環
系と冷媒加熱器5を含む循環系で構成し、各々の循環系
をそれぞれの冷媒駆動制御手段である冷媒ポンプ13、
15で制御する構成とし、放熱器10を含む循環系の冷
媒循環量を乾き度1近くでの冷媒循環量に抑えてシステ
ムの圧力損失を低減し、また冷媒加熱器5を含む循環系
の冷媒循環量を冷媒加熱器5の出口の乾き度が1以下と
し、冷媒の安定加熱ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は冷媒ポンプを用いて熱搬
送する冷媒熱搬送装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の冷媒ポンプを用いた冷媒熱搬送装
置は、図7に示すように暖房用の空調システムに組込ま
れていた。このシステムは、燃焼バーナ30により加熱
され冷媒の通過するパラレルフローの流路形態を有する
加熱流路31および、この加熱流路31と接続する上部
ヘッダー32、下部ヘッダー33を有する冷媒加熱器3
4と、冷媒加熱器34の上部ヘッダー32から吐出管3
5を経て接続されるサービスバルブ36と、さらにこの
サービスバルブ36に接続されるガス管37およびこの
ガス管37と接続された放熱器38とからなるガス側の
サイクルと、この放熱器38で凝縮した冷媒が通過する
液管39と、この液管39よりサービスバルブ40と、
冷媒ポンプ41の吸入口42、吐出口43を経て冷媒が
加圧され、冷媒加熱器34の下部ヘッダー33に至る液
側のサイクルとから構成されている。
【0003】上記構成において動作を説明すると、冷媒
加熱器34で冷媒を加熱し、冷媒ポンプ41を駆動すれ
ば、冷媒加熱器34で加熱された冷媒は放熱器38へと
搬送され、冷媒熱搬送装置として機能するようになる。
【0004】また冷媒加熱器34は冷媒加熱器34の局
部的な過熱を、そしてこれにより生ずる伝熱面のバーン
アウトを防止するため、冷媒加熱器出口での冷媒の乾き
度は1以下、望ましくは0.7から0.95が要求され
ていた。とくに最近アルミ合金を用いたパラレルフロー
タイプの熱交換器がその熱特性、圧力損失特性、冷媒充
填量などの点から活用されようとしているが、その耐熱
温度は低く、上記乾き度を厳守する必要があった。
【0005】
【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、冷媒加熱器34の局部的な過熱を、そして
これにより生ずる伝熱面のバーンアウトを防止するた
め、冷媒加熱器出口での冷媒の乾き度を例えば0.7に
設定すると、システムの冷媒循環量は1.4倍近くに増
加しこの冷媒循環量の増大により循環系の圧力損失は2
倍程度に増加するため、冷媒ポンプ41の能力は2.7
倍程度必要で、したがってポンプ消費電力も2.7倍に
なるという欠点があった。
【0006】本発明は上記課題を解決するもので、冷媒
熱搬送装置の冷媒循環系を2系統に分離し、放熱器を含
む循環系の冷媒循環量を乾き度1近くでの冷媒循環量に
抑えてシステムの圧力損失を低減し、また冷媒加熱器を
含む循環系の冷媒循環量を冷媒加熱器の出口の乾き度が
1以下(望ましくは0.7〜0.95)となるよう増加
させることを目的としたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の冷媒熱搬送装置は冷媒の循環系を放熱器
を含む全体の循環系と冷媒加熱器を含む循環系で構成
し、各々の循環系に冷媒駆動制御手段(冷媒ポンプ)を
設けた構成としたものである。
【0008】
【作用】本発明は上記した構成により放熱器を含む循環
系の冷媒循環量を乾き度1近くでの冷媒循環量に抑えて
システムの圧力損失を低減し、また冷媒加熱器を含む循
環系の冷媒循環量を冷媒加熱器の出口の乾き度が1以下
となるよう増加させることができる。
【0009】
【実施例】以下本発明の実施例を図面にもとづいて説明
する。図1において、燃焼バーナ1に近接して設けられ
冷媒の通過するパラレルフローの流路形態を有する加熱
流路2および、この加熱流路2と接続する上部ヘッダー
3、下部ヘッダー4を有する冷媒加熱器5と、冷媒加熱
器5の上部ヘッダー3から吐出管6を経て接続されたセ
パレータ7と、セパレータ7で分離されたガスが流出す
るガス管8と、このガス管8の途中に設けられたサービ
スバルブ9と、さらにガス管8と接続された放熱器10
とからなるガス側のサイクルと、この放熱器10で凝縮
した冷媒が通過する液管11と、この液管11の途中に
設けられたサービスバルブ12と、さらにこの液管11
と接続された冷媒ポンプA13で加圧されて冷媒加熱器
5の下部ヘッダー4に至る液側のサイクルおよび、セパ
レータ7から戻り液管14、冷媒ポンプB15を通って
同じく下部ヘッダー4に至る液側のサイクルとからな
る。ここで放熱器10を含む全体の冷媒循環系は、セパ
レータ7で分離されたガスが流出するガス管8と、この
ガス管8の途中に設けられたサービスバルブ9と、さら
にガス管8と接続された放熱器10とからなるガス側の
サイクルと、この放熱器10で凝縮した冷媒が通過する
液管11と、この液管11の途中に設けられたサービス
バルブ12と、さらにこの液管11と接続された冷媒ポ
ンプA13で加圧されて冷媒加熱器5の下部ヘッダー4
に至る液側のサイクルからなる。また冷媒加熱器5を含
む冷媒循環系は、セパレータ7で冷媒のガスと分離され
た冷媒液がセパレータ7の下部に溜り、戻り液管14よ
り冷媒ポンプB15で加圧されて、下部ヘッダー4に至
る液側のサイクルで構成される。
【0010】上記構成において動作を説明すると、まず
冷媒ポンプA13を駆動すると放熱器10を含む全体の
冷媒循環系が起動する。また、冷媒ポンプB15を駆動
すると、冷媒加熱器5を含む冷媒循環系が起動する。燃
焼バーナ1を所定の燃焼量で燃焼させると、冷媒が冷媒
加熱器5の加熱流路2で加熱され、先に述べた2つの循
環系の循環量の和が加熱流路2を流れるため、冷媒加熱
器5の出口では冷媒の乾き度は1以下で、一部液を含ん
だ二相流となる。この二相流は、さらに上部ヘッダー3
より吐出管6を経てセパレータ7で液とガスが分離され
て、ガス管8に乾き度が1に近い冷媒のガスが流出し、
この冷媒が放熱器10で凝縮して液となり、液管11を
経て冷媒ポンプA13に至り暖房サイクルを構成する。
分離された余分の冷媒はセパレータ7に溜まり、これが
戻り液管14より冷媒ポンプB15で加圧されて下部ヘ
ッダー4に流入する。冷媒ポンプB15の負荷は加熱流
路2の圧力損失が主であるため、全体の冷媒循環系を駆
動する冷媒ポンプA13の負荷と比較し非常に小さくな
る。冷媒ポンプA13の負荷は、また冷媒の循環量は放
熱器10を含む全体の冷媒循環系は冷媒の乾き度が1に
近い状態で運転されるため、最小の冷媒循環量でよく駆
動動力は最小となる。
【0011】上記した構成により、冷媒の循環量は放熱
器10を含む全体の冷媒循環系は冷媒の乾き度が1に近
い状態で運転されるため、冷媒ポンプA13の駆動動力
は最小となる。また冷媒加熱器5を含む冷媒循環系は冷
媒循環量が冷媒ポンプA13の循環量に冷媒ポンプB1
5の循環量が付加されるため冷媒加熱器5出口の乾き度
は1以下となり冷媒を安定して加熱することができる。
【0012】本発明の他の実施例を図2で説明する。図
2において前記実施例と異なる点は、冷媒ポンプB15
を、冷媒ポンプA13で駆動されるジェットポンプで構
成した点にある。放熱器10を含む全体の冷媒循環系は
セパレータ7で分離されたガスが流出するガス管8と、
このガス管8の途中に設けられたサービスバルブ9と、
さらにガス管8と接続された放熱器10とからなるガス
側のサイクルと、この放熱器10で凝縮した冷媒が通過
する液管11と、この液管11の途中に設けられたサー
ビスバルブ12と、さらにこの液管11と接続された冷
媒ポンプA13で加圧されて、ジェットポンプで構成さ
れた冷媒ポンプB15およびこの冷媒ポンプB15の吐
出口15Aをへて冷媒加熱器5の下部ヘッダー4に至る
液側のサイクルからなる。また冷媒加熱器5を含む冷媒
循環系はセパレータ7で冷媒のガスと分離された冷媒液
が溜まるセパレータ7と、戻り液管14よりジェットポ
ンプで構成された冷媒ポンプB15の吸入口15Bを経
て吐出口15Aより、下部ヘッダー4に至る液側のサイ
クルで構成される。
【0013】この構成によれば、アクチュエータ部を有
する冷媒ポンプは1つでよく、構成を簡素化できる。ま
た、ジェットポンプの駆動原理から冷媒ポンプA13の
流量に応じて戻り液管14より冷媒ポンプB15の吸入
口15Bから冷媒液を吸入するため、冷媒ポンプA13
の流量を制御すれば自動的に冷媒ポンプB15の流量も
制御されることになる。
【0014】本発明の他の実施例を図3で説明する。図
3において、第一の実施例と異なる点は冷媒ポンプA1
3をセパレータ7の戻り液管14と冷媒加熱器5の下部
ヘッダー4との間に挿入し、冷媒ポンプA13で2つの
冷媒循環系を同時に循環させ、かつ冷媒加熱器5を含む
循環系の循環量を絞り装置を設けて、この2つの循環系
の冷媒循環量を調節する点にある。放熱器10を含む全
体の冷媒循環系はセパレータ7で分離されたガスが流出
するガス管8と、このガス管8の途中に設けられたサー
ビスバルブ9と、さらにガス管8と接続された放熱器1
0とからなるガス側のサイクルと、この放熱器10で凝
縮した冷媒が通過する液管11と、この液管11の途中
に設けられたサービスバルブ12と、さらにこの液管1
1と接続された冷媒ポンプA13で加圧されて、冷媒加
熱器5の下部ヘッダー4に至る液側のサイクルからな
る。また冷媒加熱器5を含む冷媒循環系はセパレータ7
で冷媒のガスと分離された冷媒液が溜まるセパレータ7
と、戻り液管14より絞り装置16を経て液管11に合
流し冷媒ポンプA13で加圧されて下部ヘッダー4に至
る液側のサイクルで構成される。この構成によれば、冷
媒ポンプは1つでよく、構成を簡素化できる。絞り装置
16の開度が一定でも、2つの循環系の圧力損失特性は
加熱量に応じて同様な特性を示すため、流量割合を同一
の比率に維持することが可能である。絞り装置16の開
度は、冷媒加熱器5を含む循環系の冷媒循環量を放熱器
10を含む冷媒循環量を1.1倍から1.5倍となるよ
うに設定することが、冷媒加熱器5の出口の乾き度を
0.7から0.95を保つ上で必要である。ここで、冷
媒ポンプA13の負荷について検討すると、冷媒加熱器
5の出口の乾き度を0.7とした場合、ポンプA13の
循環量は1.4倍となるが、循環系の圧力損失は変化し
ないのでポンプA13の負荷の増大は、1.4倍にとど
まり、従来例での2.7倍と比較して大幅に小さくな
る。
【0015】本発明の他の実施例を図4で説明する。図
4において、第一の実施例と異なる点は冷媒ポンプA1
3と冷媒ポンプB15の流量を冷媒加熱器5の冷媒循環
量が、放熱器10の冷媒循環量の1.1倍から1.5倍
となるように制御する制御回路17を設けた点にある。
この構成によれば冷媒加熱器5を含む循環系の冷媒循環
量を、放熱器10を含む循環系の冷媒循環量に対して過
渡状態においても確実に大とすることで、冷媒の安定加
熱を確保するとともに、冷媒加熱器5を含む循環系の冷
媒循環量が過大となり、冷媒ポンプB15の消費電力の
増加を防止することもできる。
【0016】本発明の他の実施例を図5で説明する。図
5において、第3の実施例と異なる点は絞り装置装置1
6を電子膨脹弁16Aとし、これを電子膨脹弁制御回路
17で制御する点にある。電子膨脹弁16Aで冷媒加熱
器5を含む循環系の冷媒循環量を制御することにより、
例えば、燃焼の立ち上がりなど過渡的な変動に対しても
対応でき、また冷媒ポンプA13の駆動電力も最小に制
御することが可能である。
【0017】本発明の他の実施例を図6で説明する。図
6において、第3の実施例と異なる点は絞り装置16を
電磁弁16Bとし、これを電磁弁制御回路18でデュー
ティ制御する点にある。電磁弁16Bで冷媒加熱器5を
含む循環系の冷媒循環量を制御することにより例えば、
燃焼の立ち上がりなど過渡的な変動に対しても対応でき
る。また構造の簡単な電磁弁16Bをデューティ制御し
て制御することにより、製造コストも低減することがで
きる。
【0018】
【発明の効果】以上のように本発明による冷媒熱搬送装
置によれば、次の効果が得られる。
【0019】(1)放熱器を含む循環系の冷媒循環量を
乾き度1近くでの冷媒循環量に抑えまた冷媒加熱器を含
む循環系の冷媒循環量を冷媒加熱器の出口の乾き度が1
以下となるよう増加させることにより、システムの圧力
損失を低減し、かつ冷媒加熱器の安定加熱を保証できる
という効果がある。
【0020】(2)セパレータからの戻り液管に冷媒ポ
ンプを挿入し、さらに戻り液管と冷媒ポンプの間に絞り
装置を挿入することにより、放熱器を含む循環系と冷媒
加熱器を含む循環系を構成し、構成を簡素化することが
できる。
【0021】(3)放熱器を含む循環系と冷媒加熱器を
含む循環系の循環流量を最適制御することにより、冷媒
加熱器での冷媒の安定加熱と冷媒ポンプ駆動電力を最小
にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による冷媒熱搬送装置のシステ
ム構成図
【図2】本発明の他の実施例による冷媒熱搬送装置のシ
ステム構成図
【図3】本発明の他の実施例による冷媒熱搬送装置のシ
ステム構成図
【図4】本発明の他の実施例による冷媒熱搬送装置のシ
ステム構成図
【図5】本発明の他の実施例による冷媒熱搬送装置のシ
ステム構成図
【図6】本発明の他の実施例による冷媒熱搬送装置のシ
ステム構成図
【図7】従来の冷媒熱搬送装置のシステム構成図
【符号の説明】
1 燃焼バーナ 5 冷媒加熱器 7 セパレータ 8 ガス管 10 放熱器 11 液管 13 冷媒ポンプA 14 戻り液管 15 冷媒ポンプB

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃焼バーナに近接して設けられた冷媒加熱
    器と、前記冷媒加熱器から吐出管を経て接続されたセパ
    レータと、前記セパレータで分離された冷媒ガスが流出
    するガス管と、前記ガス管と接続された放熱器と、前記
    放熱器で凝縮した冷媒が通過する液管と、前記液管の途
    中に挿入された冷媒ポンプAとで構成される冷媒循環系
    と、前記セパレータから戻り液管、冷媒ポンプBを通っ
    て前記加熱器に至る冷媒循環系を有する冷媒熱搬送装
    置。
  2. 【請求項2】冷媒ポンプBは冷媒ポンプAで駆動される
    ジェットポンプで構成し、前記ジェットポンプの吸入口
    をセパレータからの戻り液管に接続し、前記ジェットポ
    ンプの吐出口を加熱器に接続した請求項1記載の冷媒熱
    搬送装置。
  3. 【請求項3】燃焼バーナに近接して設けられた冷媒加熱
    器と、前記冷媒加熱器から吐出管を経て接続されたセパ
    レータと、前記セパレータで分離された冷媒ガスが流出
    するガス管と、前記ガス管と接続された放熱器と、前記
    放熱器で凝縮した冷媒が通過する液管と、前記液管と接
    続された冷媒ポンプAで加圧されて前記加熱器に至る冷
    媒循環系と、前記セパレータから戻り液管、絞り装置を
    通って前記液管と合流し前記冷媒ポンプAで加圧されて
    前記加熱器に至る冷媒循環系を有する冷媒熱搬送装置。
  4. 【請求項4】冷媒加熱器を通過する冷媒循環量が、放熱
    器を通過する冷媒循環量の1.1倍から1.5倍となる
    よう冷媒ポンプA、冷媒ポンプBの流量を制御する流量
    制御回路を設けた請求項1記載の冷媒熱搬送装置。
  5. 【請求項5】冷媒加熱器を通過する冷媒循環量が、放熱
    器を通過する冷媒循環量の1.1倍から1.5倍となる
    ようセパレータからの戻り液管と液管の間に設けた絞り
    装置の開度を設定した請求項3記載の冷媒熱搬送装置。
  6. 【請求項6】セパレータからの戻り液管と液管の間に設
    けた絞り装置を電子膨脹弁とした請求項5記載の冷媒熱
    搬送装置。
  7. 【請求項7】セパレータから戻り液管と液管の間に設け
    た絞り装置を電磁弁とし、これをデューティ制御する電
    磁弁制御回路を設けた請求項5記載の冷媒熱搬送装置。
JP4272690A 1992-10-12 1992-10-12 冷媒熱搬送装置 Pending JPH06123568A (ja)

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