JP2000161806A - ヒートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷媒の保有量が少なくてよく、故障等の発生
もなく、小型で高性能な空冷式のヒートポンプ装置を提
供する。 【解決手段】 圧縮機１、空気熱交換器２、利用側水熱
交換器３及び切替弁４を有するヒートポンプ装置におい
て、前記水熱交換器３がプレート式熱交換器で構成さ
れ、該プレート式熱交換器に冷媒ガスの供給、戻り通路
１７と、冷媒液の供給、戻り通路を設け、該冷媒液の供
給、戻り通路が、冷房時に湿り冷媒液をプレートの各チ
ャンネルに分布させるオリフィスを有する冷媒供給通路
１６と、暖房時に冷媒液を通す前記オリフィスの出口側
と連通する冷媒戻り通路２０とからなり、該冷媒戻り通
路の出口側にクッションタンク６を設けることしたもの
であり、前記空気熱交換器２は、Ｖ型のプレートフィン
コイル式とし、該コイルを冷媒液が溜らないように、下
り勾配に配置するのがよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートポンプ装置
に係り、特に、利用側の水熱交換器にプレート式熱交換
器を用いる冷温水サイクルを形成するヒートポンプ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のヒートポンプ装置のフロー構成図
を図４に示す。図４において、ヒートポンプ装置は、圧
縮機１、空気熱交換器２’、水熱交換器３’、切替弁
４、膨張弁５、アキュムレータ７と、それらを接続する
配管で構成されている。そして、ヒートポンプ装置の外
気側の空気熱交換器２’は、立型のプレートフィンコイ
ル式で、伝熱面積当りの据付面積が大きく、また、伝熱
の悪い空気との熱交換のため、大きな伝熱面積、内容積
を有していた。

【０００３】該空気熱交換器２’は、冷房時は高圧側で
凝縮器となり、伝熱面積、容積が大きいため、多くの冷
媒液が保持される。暖房時は低圧側で蒸発器となり、冷
媒は湿り液で入って、外気より吸熱しガスで出ていく。
ガスは液に較べて、比体積（ｍ³／ｋｇ）が大きいた
め、冷媒の保有量が少なくなる。そこで、暖房時は余っ
た冷媒液が水熱交換器３’に溜ってしまうため、ヒート
ポンプの水熱交換器３’は内容積の大きな、横型シェル
アンドチューブ式が用いられていた。これらの熱交換器
のため、空冷ヒートポンプは大型となり、かつ、冷媒の
保有量が水冷の2倍以上で、起動及びデフロスト時、液
バックが発生し易く、故障の原因となっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解消し、冷媒の保有量が少なくてよく、故
障等の発生もなく、小型で高性能な空冷式のヒートポン
プ装置を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、圧縮機、空気熱交換器、利用側水熱交
換器及び切替弁を有し、これらを接続して冷温水サイク
ルを形成するヒートポンプ装置において、前記水熱交換
器がプレート式熱交換器で構成され、該プレート式熱交
換器に冷媒ガスの供給・戻り通路と、冷媒液の供給・戻
り通路を設け、該冷媒液の供給、戻り通路が、冷房時に
湿り冷媒液をプレートの各チャンネルに分布させるオリ
フィスを有する冷媒供給通路と、暖房時に冷媒液を通す
前記オリフィスの出口側と連通する冷媒戻り通路とから
なり、該冷媒戻り通路の出口側にクッションタンクを設
けたことを特徴とするヒートポンプ装置としたものであ
る。前記ヒートポンプ装置において空気熱交換器は、Ｖ
型のプレートフィンコイル式とし、該コイルを冷媒液が
溜らないように、下り勾配に配置するのがよい。

【０００６】

【発明の実施の形態】次に、本発明を図面を用いて詳細
に説明する。図１は、本発明のヒートポンプ装置の一例
を示すフロー構成図である。図１において、１は圧縮
機、２はＶ型空気熱交換器、３はプレート式水熱交換
器、４は切替弁、５は膨張弁、６はクッションタンク、
７はアキュムレータ、８はエコノマイザ、９は送風機、
１０は冷温水通路、１１〜２０は冷媒通路である。図１
のヒートポンプ装置の作動について説明する。（図１
中、冷房時流れを実線矢印で、暖房時流れを点線矢印で
示す）。

【０００７】冷房時においては、冷媒は、圧縮機１で冷
媒ガスが圧縮され、通路１１から切替弁４を通り、通路
１２からＶ型空気熱交換器２に導入される。導入された
冷媒ガスは、送風機９により外気で冷却されて液化し、
冷媒液として通路１３、１４を通り、エコノマイザ８に
て過冷却されて通路１５から膨張弁５に導かれて減圧さ
れた後、通路１６からプレート式水熱交換器３に導入さ
れる。水熱交換器３では、冷媒液は外部から導入される
冷水１０から熱を奪い蒸発して冷媒ガスとなり、通路１
７から切替弁４、通路１８を通り、アキュムレータ７を
通り通路１９から圧縮機１に至り循環している。

【０００８】暖房時においては、冷媒は圧縮機１で冷媒
ガスが圧縮され、通路１１から切替弁４を通り、通路１
７からプレート式水熱交換器３に導入され、外部から導
入される温水１０に熱をあたえて凝縮し、冷媒液として
通路２０からクッションタンク６に至る。次で、エコノ
マイザ８にて過冷却されて通路１５を通り、膨張弁５で
減圧され、通路１３からＶ型空気熱交換器２に至り、送
風機９の運転により外気から熱を奪い蒸発して冷媒ガス
として、通路１２、切替弁４、通路１８を通り、アキュ
ムレータ７を経由して通路１９から圧縮機１に循環され
る。前記水熱交換器３は、横型シェルアンドチューブ式
に較べて約１／３にできる小型・高性能なブレージング
タイプのプレート式熱交換器を用いている。

【０００９】本発明で用いるプレート式熱交換器の正面
図を図２（ａ）に、そのＡ−Ａ断面図を図２（ｂ）に示
す。該プレート式熱交換器は、冷房時は冷媒通路１６、
２１より、オリフィス２２にて、各プレート２３のチャ
ンネルエリア２４に湿り冷媒液を均等に分布し、外部か
ら導入され水側通路２５を通る冷水１０から熱を奪い蒸
発して冷媒ガスとなり通路１７から出ていく。一方、暖
房時は、冷媒ガスが通路１７から入り、プレート２３の
各チャンネル２４を通り、水側通路２５を通る温水に熱
を与え、凝縮して冷媒液となり、オリフィス２２の出口
側（２次側）に設けた戻り通路を通り、通路２０から出
ていく。

【００１０】また、本発明では、前記戻り通路２０の途
中にクッションタンク６を設けており、このクッション
タンク６に暖房時に冷媒液が溜まるようにして、水熱交
換器３の伝熱面に冷媒液が浸るのを防止している。そし
て、冷房時には、低圧側でガスとなり冷媒、暖房の冷媒
保有量の違いを吸収し、水熱交換器に小型・高性能なブ
レージングタイプのプレート式熱交換器の利用を可能と
したものである。さらに、空気熱交換器２を据付面積が
小さくできるＶ型のプレートフィンコイル式としてお
り、その断面部分構成図を図３に示す。図３において、
２６はチューブ、２７はアルミフィン、２８は下り勾配
であり、冷房時、冷媒ガスは通路１２から入り、冷媒液
として通路１３から出ていく。このように、コイルの勾
配２８を下り勾配にして、液が溜まりにくい構造にして
おり、冷房時の冷媒充填量を大幅に低減可能とした。

【００１１】

【発明の効果】本発明によれば、水熱交換器をプレート
式熱交換器が使用できる構造としたことにより、ヒート
ポンプの容積、冷媒保有量を従来比の約６０％と大幅に
小型化できると共に、液バックを防止し、故障の少ない
ヒートポンプとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のヒートポンプ装置の一例を示すフロー
構成図。

【図２】本発明で用いるプレート式熱交換器の拡大図
で、（ａ）正面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面図。

【図３】本発明で用いるＶ型空気熱交換器の部分拡大
図。

【図４】従来のヒートポンプ装置のフロー構成図。

【符号の説明】

１：圧縮機、２：Ｖ型空気熱交換器、３：プレート式水
熱交換器、４：切替弁、５：膨張弁、６：クッションタ
ンク、７：アキュムレータ、８：エコノマイザ、９：送
風機、１０：冷温水通路、１１〜２０：冷媒通路、２
１：冷媒供給通路、２２：オリフィス、２３：プレー
ト、２４：チャンネル、２５：水側通路、２６：チュー
ブ、２７：アルミフィン、２８：下り勾配

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、空気熱交換器、利用側水熱交換
   器及び切替弁を有し、これらを接続して冷温水サイクル
   を形成するヒートポンプ装置において、前記水熱交換器
   がプレート式熱交換器で構成され、該プレート式熱交換
   器に冷媒ガスの供給、戻り通路と、冷媒液の供給・戻り
   通路を設け、該冷媒液の供給・戻り通路が、冷房時に湿
   り冷媒液をプレートの各チャンネルに分布させるオリフ
   ィスを有する冷媒供給通路と、暖房時に冷媒液を通す前
   記オリフィスの出口側と連通する冷媒戻り通路とからな
   り、該冷媒戻り通路の出口側にクッションタンクを設け
   たことを特徴とするヒートポンプ装置。
2. 【請求項２】 前記空気熱交換器は、Ｖ型のプレートフ
   ィンコイル式とし、該コイルを冷媒液が溜らないよう
   に、下り勾配に配置したことを特徴とする請求項１に記
   載のヒートポンプ装置。