JP2016200296A - Heat pump system - Google Patents

Heat pump system Download PDF

Info

Publication number
JP2016200296A
JP2016200296A JP2015078728A JP2015078728A JP2016200296A JP 2016200296 A JP2016200296 A JP 2016200296A JP 2015078728 A JP2015078728 A JP 2015078728A JP 2015078728 A JP2015078728 A JP 2015078728A JP 2016200296 A JP2016200296 A JP 2016200296A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat exchanger
room
air
pump system
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015078728A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
莉 張
Ri Cho
莉 張
路之 斉川
Michiyuki Saikawa
路之 斉川
剛史 藤縄
Tsuyoshi Fujinawa
剛史 藤縄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central Research Institute of Electric Power Industry
Original Assignee
Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central Research Institute of Electric Power Industry filed Critical Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority to JP2015078728A priority Critical patent/JP2016200296A/en
Publication of JP2016200296A publication Critical patent/JP2016200296A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Central Air Conditioning (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat pump system which can operate in a frost-free manner and can be downsized.SOLUTION: An inside part of a casing 1 is divided into two segments by a partition plate 15, a second heat exchanger 4 is arranged in one chamber IA, a third heat exchanger 6 is arranged in the other chamber IB. A compressor 1, a first heat exchanger 2, an expansion valve 3 and another expansion valve 5 are stored in either chamber IA or IB. There are provided a damper 10 formed to be openable or closable to enable external air to be taken into the chamber IA, a damper 11 formed to be openable or closable to enable air to be discharged from the chamber IB, a damper 12 communicating the chamber IA with the chamber IB to be openable or closable to enable air flowed from the chamber IA to the chamber IB through an opening part 15A arranged at a partition plate 15 to be circulated through the chamber IA and the chamber IB, and a fan 8 arranged in the chamber IB to take in, discharge or circulate air in respect to the casing I.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明はヒートポンプシステムに関し、特に空気を熱源とするヒートポンプシステムにおいてフロストフリー(無着霜)運転を行う場合に適用して有用なものである。   The present invention relates to a heat pump system, and is particularly useful when applied to a frost-free (non-frosting) operation in a heat pump system using air as a heat source.

従来技術に係る空気を熱源とするヒートポンプの基本的な構成は、冷媒を圧縮する圧縮機、該圧縮機で圧縮された高温・高圧の冷媒を用いて被加熱媒体を加熱する凝縮器またはガスクーラー等で形成した第1の熱交換器、該第1の熱交換器で熱交換された冷媒を膨張させる膨張弁及び該膨張弁で膨張された低温の冷媒を蒸発させて空気と熱交換させるとともに熱交換後の冷媒を前記圧縮機に戻す蒸発器で形成した第2の熱交換器を有しており、圧縮機から第1の熱交換器、膨張弁、第2の熱交換器を経て圧縮機に至る冷媒の循環路を形成することにより空気の熱を利用して第1の熱交換器における被加熱媒体を加熱するようになっている(例えば特許文献1参照)。   The basic configuration of a heat pump using air as a heat source according to the prior art includes a compressor that compresses a refrigerant, a condenser or a gas cooler that heats a heated medium using a high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the compressor A first heat exchanger formed by the above, an expansion valve for expanding the refrigerant heat-exchanged by the first heat exchanger, and evaporating the low-temperature refrigerant expanded by the expansion valve to exchange heat with air It has the 2nd heat exchanger formed with the evaporator which returns the refrigerant | coolant after heat exchange to the said compressor, and it compresses through a 1st heat exchanger, an expansion valve, and a 2nd heat exchanger from a compressor. By forming a refrigerant circulation path to the machine, the heated medium in the first heat exchanger is heated using the heat of air (see, for example, Patent Document 1).

かかるヒートポンプシステムでは、外気低温、高湿度運転時に蒸発器として機能している第2の熱交換器に着霜し、受熱量の低下や伝熱性能の悪化を生起するので適宜デフロスト運転をおこなう必要があるが、かかるデフロスト運転中は、ヒートポンプシステムによる被加熱媒体の加熱を中断する必要があり、このことが運転効率の低下の原因となる。   In such a heat pump system, the second heat exchanger functioning as an evaporator is frosted when operating in a low temperature and high humidity environment, causing a decrease in the amount of heat received and a deterioration in heat transfer performance. However, during the defrost operation, it is necessary to interrupt the heating of the medium to be heated by the heat pump system, which causes a decrease in operation efficiency.

そこで、本発明等は、デフロスト運転をすることなく空気と熱交換する熱交換器の着霜を防止してフロストフリー(無着霜)運転を可能とするヒートポンプシステムを提案した。これは、直列に連結した吸着材付き熱交換器と通常の熱交換器との間で、吸着モード運転と、脱着モード運転との2種類の運転を行うことによりフロストフリー(無着霜)運転を可能にするものである(特許文献2参照)。   Therefore, the present invention has proposed a heat pump system that enables frost-free (non-frosting) operation by preventing frost formation of a heat exchanger that exchanges heat with air without performing defrost operation. This is a frost-free (non-frosting) operation by performing two types of operation, adsorption mode operation and desorption mode operation, between the heat exchanger with adsorbent connected in series and a normal heat exchanger. (See Patent Document 2).

特開2010−054136号公報JP 2010-054136 A 特開2012−159273号公報JP 2012-159273 A

しかしながら特許文献2に開示するヒートポンプシステムでは、吸着モード運転と、脱着モード運転との2種類の運転を行うために空気流路を新たに追加しているので、システムの占有面積が増大してしまうという新たな問題を生起する。   However, in the heat pump system disclosed in Patent Document 2, since an air flow path is newly added to perform two types of operation, that is, adsorption mode operation and desorption mode operation, the occupied area of the system increases. A new problem arises.

本発明は、上記従来技術に鑑み、特許文献2に示すようなフロストフリー(無着霜)運転を可能とするヒートポンプシステムの占有面積を可及的に縮小して小型化を実現し得るヒートポンプシステムを提供することを目的とする。   In view of the above-described prior art, the present invention is a heat pump system capable of realizing downsizing by reducing the occupied area of a heat pump system that enables a frost-free (non-frosting) operation as shown in Patent Document 2 as much as possible. The purpose is to provide.

上記目的を達成する本発明の第1の態様は、
圧縮機から吐出された冷媒が、第1の熱交換器、膨張弁、吸着材付き熱交換器である第2の熱交換器、他の膨張弁および第3の熱交換器を経て前記圧縮機に戻る前記冷媒の循環路を有するヒートポンプシステムであって、
密閉空間を形成しているケーシングの内部を仕切板で2分割して一方の部屋に前記第2の熱交換器を配設し、他方の部屋に前記第3の熱交換器を配設するとともに、前記圧縮機、前記第1の熱交換器、前記膨張弁および前記他の膨張弁を前記一方または他方の部屋のいずれかに収納し、
さらに前記一方の部屋に外部の空気を取り込み得るよう開閉可能に形成された第1の開閉手段と、
前記他方の部屋から空気を排出し得るよう開閉可能に形成された第2の開閉手段と、
前記仕切板に設けた開口部を介して一方の部屋から他方の部屋に流入した空気が前記一方の部屋と前記他方の部屋とを循環し得るように前記一方の部屋と前記他方の部屋との間を開閉可能に連通する第3の開閉手段と、
前記一方の部屋または前記他方の部屋のいずれかに配設され、前記ケーシングに対する空気の取り込み、排出または循環を行うための送風手段とを備えたことを特徴とするヒートポンプシステムにある。
The first aspect of the present invention for achieving the above object is as follows:
The refrigerant discharged from the compressor passes through the first heat exchanger, the expansion valve, the second heat exchanger that is a heat exchanger with an adsorbent, the other expansion valve, and the third heat exchanger, and the compressor. A heat pump system having a refrigerant circulation path back to
The inside of the casing forming the sealed space is divided into two by a partition plate, the second heat exchanger is provided in one room, and the third heat exchanger is provided in the other room. , Storing the compressor, the first heat exchanger, the expansion valve and the other expansion valve in either the one or the other chamber,
A first opening / closing means formed to be openable and closable so that outside air can be taken into the one room;
Second opening and closing means formed to be openable and closable so that air can be discharged from the other room;
The one room and the other room are arranged such that air flowing from one room to the other room through the opening provided in the partition plate can circulate between the one room and the other room. A third opening / closing means communicating with each other so as to be openable and closable;
The heat pump system is provided in any one of the one room and the other room, and includes a blowing unit for taking in, discharging, or circulating air from the casing.

本態様によれば、ケーシングの内部を空気の流通路として吸着モードの運転のみならず脱着モードの運転の際の空気循環も行わせることができるので、当該ヒートポンプシステムの機能を発揮させるための各種機器を必要最小限度の空間にコンパクトに纏めることができる。   According to this aspect, since the inside of the casing can be used as an air flow path, not only the operation in the adsorption mode but also the air circulation in the operation in the detachment mode can be performed, so various types for exhibiting the function of the heat pump system Devices can be compactly packed in the minimum necessary space.

本発明の第2の態様は、
第1の態様に記載するヒートポンプシステムにおいて、
前記送風手段は、前記第3の熱交換器に一体的に組み込んだことを特徴とするヒートポンプシステムにある。
The second aspect of the present invention is:
In the heat pump system described in the first aspect,
In the heat pump system, the air blowing means is integrally incorporated in the third heat exchanger.

本態様によれば、送風手段と第3の熱交換器との一体化によりケーシング内においてこれらの部品の占める面積を最小にすることができる。   According to this aspect, the area occupied by these components in the casing can be minimized by integrating the air blowing means and the third heat exchanger.

本発明の第3の態様は、
第1または第2の態様に記載するヒートポンプシステムにおいて、
前記ケーシングは前記一方の部屋と前記他方の部屋とが垂直方向に並ぶように前記仕切板で仕切ったことを特徴とするヒートポンプシステムにある。
The third aspect of the present invention is:
In the heat pump system described in the first or second aspect,
In the heat pump system, the casing is partitioned by the partition plate so that the one room and the other room are arranged in a vertical direction.

本発明の第4の態様は、
請求項1または請求項2に記載するヒートポンプシステムにおいて、
前記ケーシングは前記一方の部屋と前記他方の部屋とが水平方向に並ぶように前記仕切板で仕切ったことを特徴とするヒートポンプシステム。
The fourth aspect of the present invention is:
In the heat pump system according to claim 1 or claim 2,
The heat pump system according to claim 1, wherein the casing is partitioned by the partition plate so that the one room and the other room are arranged in a horizontal direction.

本発明によれば、ケーシングの内部を空気の流通路として吸着モードの運転のみならず脱着モードの運転の際の空気循環も行わせることができる。この結果、当該ヒートポンプシステムの機能を発揮させるための各種機器を必要最小限度の空間にコンパクトに纏めることができる。すなわち、吸着材付き熱交換器である第2の熱交換器および通常の熱交換器である第3の熱交換器をタンデム接続し、両方を蒸発器として機能させる吸着モード運転と第2の熱交換器を凝縮器として機能させるとともに第3の熱交換器のみ蒸発器として機能させることでフロストフリー運転を実現したヒートポンプシステムの占有面積を可及的に縮小し得る。   According to the present invention, not only the operation in the adsorption mode but also the air circulation in the operation in the detachment mode can be performed by using the inside of the casing as the air flow passage. As a result, various devices for demonstrating the function of the heat pump system can be compactly combined in the minimum necessary space. In other words, the second heat exchanger that is a heat exchanger with adsorbent and the third heat exchanger that is a normal heat exchanger are connected in tandem, and both of them function as an evaporator and the second heat. By causing the exchanger to function as a condenser and only the third heat exchanger to function as an evaporator, the area occupied by the heat pump system realizing the frost-free operation can be reduced as much as possible.

特許文献2に開示するヒートポンプシステムを示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the heat pump system disclosed by patent document 2. FIG. 図1に示すヒートポンプシステムにおける吸着モード運転時のブロック線図である。It is a block diagram at the time of adsorption mode operation in the heat pump system shown in FIG. 図1に示すヒートポンプシステムにおける脱着モード運転時のブロック線図である。It is a block diagram at the time of the desorption mode driving | operation in the heat pump system shown in FIG. 本発明の実施の形態に係るヒートポンプシステムの構造を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the structure of the heat pump system which concerns on embodiment of this invention. 図4に示すヒートポンプシステムにおける吸着モード運転時の態様を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the mode at the time of adsorption mode driving | operation in the heat pump system shown in FIG. 図4に示すヒートポンプシステムにおける脱着モード運転時の態様を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the mode at the time of the desorption mode driving | operation in the heat pump system shown in FIG.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図1は特許文献2に開示するヒートポンプシステムを示すブロック線図である。同図に示すように、本形態に係るヒートポンプシステムは、冷媒を圧縮する圧縮機1から第1の熱交換器2、膨張弁3、吸着材付の熱交換器である第2の熱交換器4、他の膨張弁である膨張弁5、第3の熱交換器6を経て圧縮機1に戻る冷媒の循環路を形成している。かくして、第2および第3の熱交換器4,6で熱交換される空気を熱源として第1の熱交換器2で熱交換される被加熱媒体を加熱するように構成してある。ここで、第1の熱交換器2は圧縮機1で圧縮された高温・高圧の冷媒を用いて被加熱媒体を加熱する凝縮器やCO2冷媒を用いる場合のガスクーラーで構成してある。第2の熱交換器4は膨張弁3で膨張させた低温の冷媒を蒸発させて空気と熱交換させる熱交換器(以下、吸着熱交換器という)として機能するとともに、膨張弁3を全開とすることにより前記吸着熱交換器で吸着した水分を脱着する熱交換器(以下、脱着熱交換器)としても機能する。第3の熱交換器6は第2の熱交換器4に対してタンデムに接続してあり、常に蒸発器として機能する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a heat pump system disclosed in Patent Document 2. As shown in FIG. As shown in the figure, the heat pump system according to the present embodiment includes a compressor 1 that compresses a refrigerant, a first heat exchanger 2, an expansion valve 3, and a second heat exchanger that is a heat exchanger with an adsorbent. 4. A refrigerant circulation path that returns to the compressor 1 through the expansion valve 5 and the third heat exchanger 6 that are other expansion valves is formed. Thus, the heated medium exchanged in the first heat exchanger 2 is heated by using the air exchanged in the second and third heat exchangers 4 and 6 as a heat source. Here, the 1st heat exchanger 2 is comprised with the gas cooler in the case of using the condenser and CO2 refrigerant | coolant which heat a to-be-heated medium using the high temperature / high pressure refrigerant | coolant compressed with the compressor 1. FIG. The second heat exchanger 4 functions as a heat exchanger (hereinafter referred to as an adsorption heat exchanger) that evaporates the low-temperature refrigerant expanded by the expansion valve 3 and exchanges heat with air, and opens the expansion valve 3 fully. By doing so, it also functions as a heat exchanger (hereinafter referred to as a desorption heat exchanger) for desorbing moisture adsorbed by the adsorption heat exchanger. The third heat exchanger 6 is connected in tandem with the second heat exchanger 4 and always functions as an evaporator.

空気流路7は第2の熱交換器4と第3の熱交換器6でそれぞれ熱交換を行う空気を、ファン8の吸引力により第2の熱交換器4側から第3の熱交換器6側に向けて流通させる。さらに詳言すると、空気流路7は、基本的には第2の熱交換器4側の空気吸入口から外気OAを吸入して第2の熱交換器4および第3の熱交換器6を通過した後、第3の熱交換器6側の空気排気口から排気EAを排出するように構成してある。さらに、空気流路7は、第2の熱交換器4側の空気吸入口と第3の熱交換器6側の空気排出口との間で循環空気RAを流通させるためのバイパス通路9を有するとともに、空気の通路を切替える第1〜第3の切替手段としてのダンパ10,11,12を有している。ここで、ダンパ10は空気吸入口の近傍でバイパス通路9の出口の上流位置に、ダンパ11は空気排出口の近傍でバイパス通路9の入口の下流位置に、ダンパ12はバイパス通路9の途中にそれぞれ配設されている。かくして、ダンパ10,11を開き、且つダンパ12を閉じた状態で、前記空気吸入口から流入した外気OAが第2および第3の熱交換器4,6で熱交換して前記空気排出口から排気EAとして排出されるモードと、ダンパ10,11を閉じ、且つダンパ12を開いた状態で、第2および第3の熱交換器で熱交換しつつ循環空気RAがバイパス通路9を介して循環されるモードとの2種類のモードで運転される。   The air flow path 7 uses the second heat exchanger 4 and the third heat exchanger 6 to exchange heat with each other, and the fan 8 sucks the air from the second heat exchanger 4 to the third heat exchanger. Distribute toward the 6th side. More specifically, the air flow path 7 basically sucks the outside air OA from the air intake port on the second heat exchanger 4 side, and causes the second heat exchanger 4 and the third heat exchanger 6 to flow. After passing, the exhaust EA is configured to be discharged from the air exhaust port on the third heat exchanger 6 side. Furthermore, the air flow path 7 has a bypass passage 9 for circulating the circulating air RA between the air inlet on the second heat exchanger 4 side and the air outlet on the third heat exchanger 6 side. In addition, dampers 10, 11 and 12 are provided as first to third switching means for switching the air passage. Here, the damper 10 is in the vicinity of the air inlet and upstream of the outlet of the bypass passage 9, the damper 11 is in the vicinity of the air outlet and downstream of the inlet of the bypass passage 9, and the damper 12 is in the middle of the bypass passage 9. Each is arranged. Thus, in a state where the dampers 10 and 11 are opened and the damper 12 is closed, the outside air OA that has flowed in from the air suction port exchanges heat with the second and third heat exchangers 4 and 6 from the air discharge port. Circulating air RA is circulated through the bypass passage 9 while exchanging heat with the second and third heat exchangers in the state in which the exhaust EA is discharged and the dampers 10 and 11 are closed and the damper 12 is opened. The operation is performed in two types of modes.

空気流路7における第2の熱交換器4の入口側と出口側とには絶対湿度センサ13,14が配設してある。かかる絶対湿度センサ13,14が計測する第2の熱交換器4の入口側と出口側との絶対湿度を比較することにより吸着材が平衡吸着状態に至ったことを検出できる。平衡吸着状態では熱交換器4の入口側と出口側との絶対湿度に差がなくなるからである。   Absolute humidity sensors 13 and 14 are disposed on the inlet side and the outlet side of the second heat exchanger 4 in the air flow path 7. It is possible to detect that the adsorbent has reached the equilibrium adsorption state by comparing the absolute humidity between the inlet side and the outlet side of the second heat exchanger 4 measured by the absolute humidity sensors 13 and 14. This is because there is no difference in absolute humidity between the inlet side and the outlet side of the heat exchanger 4 in the equilibrium adsorption state.

かかる本形態では、膨張弁3で膨張させた低温の冷媒を蒸発させて空気と熱交換させる吸着熱交換器として第2の熱交換器4を機能させる吸着モード運転と、膨張弁3を全開とすることにより脱着熱交換器として第2の熱交換器を機能させる脱着モード運転との2種類の運転を行うことができる。   In this embodiment, an adsorption mode operation in which the second heat exchanger 4 functions as an adsorption heat exchanger that evaporates the low-temperature refrigerant expanded by the expansion valve 3 and exchanges heat with air, and the expansion valve 3 is fully opened. By doing so, two types of operations can be performed: a desorption mode operation in which the second heat exchanger functions as a desorption heat exchanger.

かかる吸着モード運転および脱着モード運転の態様とともに、本形態に係るヒートポンプシステムの作用を説明する。図2は吸着モード運転時の態様を示すブロック線図、図3は脱着モード運転時の態様を示すブロック線図である。   The operation of the heat pump system according to this embodiment will be described together with the modes of the adsorption mode operation and the desorption mode operation. FIG. 2 is a block diagram showing the mode during the adsorption mode operation, and FIG. 3 is a block diagram showing the mode during the desorption mode operation.

図2に示す吸着モード運転は、第1及び第2の膨張弁3,5を絞り、第2の熱交換器4を吸着熱交換器として機能させ、第3の熱交換器6を蒸発器として機能させることにより行う。また、当該運転モードでは、ダンパ10,11を開き、且つダンパ12を閉じて空気流路7の空気吸入口から外気OAを取込むとともに、第2の熱交換器4における熱交換に伴い水分が吸着されて乾燥した吸着空気AAを第3の熱交換器6でさらに熱交換し、その後空気排出口から排気EAとして排出する。   In the adsorption mode operation shown in FIG. 2, the first and second expansion valves 3 and 5 are throttled, the second heat exchanger 4 functions as an adsorption heat exchanger, and the third heat exchanger 6 is used as an evaporator. This is done by making it function. In the operation mode, the dampers 10 and 11 are opened, the damper 12 is closed, the outside air OA is taken in from the air suction port of the air flow path 7, and moisture is exchanged with the heat exchange in the second heat exchanger 4. The adsorbed air AA that has been adsorbed and dried is further subjected to heat exchange by the third heat exchanger 6, and then discharged from the air discharge port as exhaust EA.

かかる吸着モード運転では、圧縮機1で圧縮されて高温高圧となった冷媒が、凝縮器として機能する第1の熱交換器2で被加熱媒体を加熱した後、第1の膨張弁3に至る。第1の膨張弁3で冷媒を断熱膨張させることにより第2の熱交換器4が吸着熱交換器として機能して空気流路7を流通することにより熱交換される空気の除湿乾燥を行うことができる。同時に、第2の熱交換器4で熱交換した冷媒を第2の膨張弁5で膨張させることにより第2の熱交換器4にタンデムに接続された第3の熱交換器6を蒸発器として機能させることができる。ここで、第3の熱交換器6では第2の熱交換器4で熱交換されて除湿乾燥され、露点温度が第3の熱交換器6の蒸発温度より低くなっている吸着空気AAと熱交換させることができるので、第3の熱交換器6における着霜を防止することができる。   In such an adsorption mode operation, the refrigerant that has been compressed by the compressor 1 to high temperature and high pressure heats the medium to be heated by the first heat exchanger 2 that functions as a condenser, and then reaches the first expansion valve 3. . The second heat exchanger 4 functions as an adsorption heat exchanger by adiabatic expansion of the refrigerant by the first expansion valve 3 to perform dehumidification drying of the air exchanged by passing through the air flow path 7. Can do. At the same time, the refrigerant heat exchanged by the second heat exchanger 4 is expanded by the second expansion valve 5, and the third heat exchanger 6 connected in tandem to the second heat exchanger 4 is used as an evaporator. Can function. Here, in the third heat exchanger 6, heat is exchanged in the second heat exchanger 4 and dehumidified and dried, and the adsorbed air AA and heat in which the dew point temperature is lower than the evaporation temperature of the third heat exchanger 6. Since they can be exchanged, frost formation in the third heat exchanger 6 can be prevented.

この結果、被加熱媒体を加熱するというヒートポンプシステムとしての本来の運転は阻害されることなく、フロストフリー運転が可能になる。ここで、第2の膨張弁5における開度を調整することにより第3の熱交換器6における蒸発温度の制御が可能になり、しかも吸着熱交換器として機能する第2の熱交換器4と第3の熱交換器6におけるそれぞれの冷媒蒸発温度が異なるので、吸着材の吸着過程において、熱源空気の潜熱と顕熱とを分けて利用することが可能になる。   As a result, the frost-free operation can be performed without hindering the original operation of the heat pump system that heats the medium to be heated. Here, by adjusting the opening degree of the second expansion valve 5, the evaporation temperature in the third heat exchanger 6 can be controlled, and the second heat exchanger 4 functioning as an adsorption heat exchanger, Since the refrigerant evaporating temperatures in the third heat exchanger 6 are different, the latent heat and sensible heat of the heat source air can be used separately in the adsorption process of the adsorbent.

かかる吸着モード運転を継続すると第2の熱交換器4における吸着材が平衡吸着状態となり、空気中の水分の吸着・除去能力がなくなる。したがって、吸着材が平衡吸着状態となった場合には、脱着モード運転を行って吸着材の再生を行う必要がある。そこで、平衡吸着状態が絶対湿度センサ13,14により検出された場合には、脱着モード運転に移行させる。   If the adsorption mode operation is continued, the adsorbent in the second heat exchanger 4 is in an equilibrium adsorption state, and the ability to adsorb and remove moisture in the air is lost. Therefore, when the adsorbent is in an equilibrium adsorption state, it is necessary to regenerate the adsorbent by performing a desorption mode operation. Therefore, when the equilibrium adsorption state is detected by the absolute humidity sensors 13 and 14, the operation is shifted to the desorption mode operation.

図3に示す脱着モード運転は、第1の膨張弁3を全開とし、第2の膨張弁5のみを絞ることにより、第2の熱交換器4を脱着熱交換器として機能させ、第3の熱交換器6のみを蒸発器として機能させることにより行う。また、当該運転モードではダンパ10,11を閉じ、且つダンパ12を開いて第2の熱交換器4で熱交換した脱着空気DAがバイパス通路9を介し循環空気RAとして循環されるようにしておく。   In the desorption mode operation shown in FIG. 3, the first expansion valve 3 is fully opened and only the second expansion valve 5 is throttled so that the second heat exchanger 4 functions as a desorption heat exchanger. It is performed by causing only the heat exchanger 6 to function as an evaporator. Further, in the operation mode, the dampers 10 and 11 are closed and the damper 12 is opened so that the desorption air DA exchanged by the second heat exchanger 4 is circulated as the circulating air RA through the bypass passage 9. .

かかる脱着モード運転でも、圧縮機1で圧縮されて高温高圧となった冷媒が第1の熱交換器2で被加熱媒体を加熱する。その後、冷媒は第1の膨張弁3で膨張されることなくこれを通過し第2の熱交換器4に至る。この結果、第2の熱交換器4が脱着熱交換器として機能する。これに伴い第2の熱交換器4で熱交換される空気が昇温されて吸着材から水を脱着させ高温高湿の脱着空気DAとして第3の熱交換器6に至る。ここで、第2の熱交換器4で熱交換を行うことにより冷却された冷媒を第2の膨張弁5で断熱膨張させているので、第3の熱交換器6は蒸発器として機能する。このときの冷媒飽和温度は脱着空気DAの露点温度よりも低く、0度よりも高くなるようにしておく。この結果、第1の熱交換器2による被加熱媒体の加熱は継続することができる。   Even in such a desorption mode operation, the refrigerant that has been compressed by the compressor 1 to a high temperature and high pressure heats the medium to be heated by the first heat exchanger 2. Thereafter, the refrigerant passes through the first expansion valve 3 without being expanded and reaches the second heat exchanger 4. As a result, the second heat exchanger 4 functions as a desorption heat exchanger. Along with this, the temperature of the air exchanged in the second heat exchanger 4 is raised, and water is desorbed from the adsorbent to reach the third heat exchanger 6 as high temperature and high humidity desorbed air DA. Here, since the refrigerant cooled by performing heat exchange with the second heat exchanger 4 is adiabatically expanded by the second expansion valve 5, the third heat exchanger 6 functions as an evaporator. The refrigerant saturation temperature at this time is set to be lower than the dew point temperature of the desorption air DA and higher than 0 degrees. As a result, the heating of the medium to be heated by the first heat exchanger 2 can be continued.

一方、第2の熱交換器4における熱交換で高温高湿状態となった脱着空気DAは第3の熱交換器6で熱交換されることにより潜熱および顕熱が回収される。この結果、脱着空気DA中の水分がそのまま外部に排出される。すなわち、吸着モード運転により吸着材に付着した水分は第2の熱交換器4から第3の熱交換器6に向けて流通する脱着空気DAを媒体として第3の熱交換器6で排出することができる。このことにより吸着材が再生されて再び水分を吸着することが可能な状態となる。かかる再生完了状態は、本形態の場合、絶対湿度センサ13,14により検出している。   On the other hand, the desorption air DA that has become a high-temperature and high-humidity state by heat exchange in the second heat exchanger 4 is heat-exchanged by the third heat exchanger 6 to recover latent heat and sensible heat. As a result, the moisture in the desorption air DA is discharged to the outside as it is. That is, the water adhering to the adsorbent by the adsorption mode operation is discharged by the third heat exchanger 6 using the desorption air DA flowing from the second heat exchanger 4 toward the third heat exchanger 6 as a medium. Can do. As a result, the adsorbent is regenerated and water can be adsorbed again. In the case of this embodiment, the reproduction completion state is detected by the absolute humidity sensors 13 and 14.

ここで、本形態においてはバイパス通路9を設けて空気を循環させる(脱着空気DA、循環空気RA)ようにしているが、このことにより排気損失がゼロになり、システム性能を向上させることができる。すなわち、脱着空気DAを循環させることで脱着過程消費エネルギーを当該ヒートポンプシステムの蒸発熱として全部回収することができる。ただ、脱着機能のみを考慮すれば、バイパス通路9は、原理的には必ずしも必要ではない。   Here, in this embodiment, the bypass passage 9 is provided to circulate the air (desorption air DA, circulating air RA), but this eliminates exhaust loss and improves system performance. . That is, by desorbing the desorption air DA, it is possible to recover all the desorption process consumption energy as the evaporation heat of the heat pump system. However, if only the desorption function is considered, the bypass passage 9 is not always necessary in principle.

上述の如き吸着モード運転および脱着モード運転は、制御手段(図示せず)として、絶対湿度センサ13,14が計測する絶対湿度を表す信号に基づき所定の処理を行って、膨張弁3,5等の動作を制御することにより行う。   In the adsorption mode operation and the desorption mode operation as described above, the control means (not shown) performs predetermined processing based on a signal representing the absolute humidity measured by the absolute humidity sensors 13 and 14, and the expansion valves 3, 5 and the like. This is done by controlling the operation.

かかるヒートポンプシステムでは、空気流路7が第2の熱交換器4および第3の熱交換器6から外部に突出するとともに、バイパス通路9が第2の熱交換器4および第3の熱交換器6の外部に配設されている。このため、空気流路7およびバイパス通路9の部分に相当する占有面積が広がり全体としての大型化が避けられないものとなっている。   In such a heat pump system, the air flow path 7 protrudes from the second heat exchanger 4 and the third heat exchanger 6 to the outside, and the bypass passage 9 has the second heat exchanger 4 and the third heat exchanger. 6 is disposed outside. For this reason, the occupied area corresponding to the air flow path 7 and the bypass passage 9 is widened, and an increase in size as a whole cannot be avoided.

本形態は、図1に示すヒートポンプと同様のフロストフリー運転を行うことができると同時に、全体を各構成機器をコンパクトにまとめて占有面積の可及的な低減を図ったものである。図4は、本形態に係るヒートポンプシステムの構造を示す概略斜視図である。同図中、図1等に示す機器等と機能的に対応するものには同一番号を付し、重複する説明は省略する。   In the present embodiment, the same frost-free operation as that of the heat pump shown in FIG. 1 can be performed, and at the same time, the constituent devices are collectively made compact to reduce the occupied area as much as possible. FIG. 4 is a schematic perspective view showing the structure of the heat pump system according to the present embodiment. In the figure, the same reference numerals are given to those functionally corresponding to the devices shown in FIG. 1 and the like, and a duplicate description is omitted.

本形態では密閉空間を形成しているケーシングIの内部を仕切板15で、垂直方向において上下に2分割して形成した一方の部屋IAまたは他方の部屋IBの何れかに全ての構成部品が配設してある。さらに詳言すると、本形態では一方の部屋IAに第2の熱交換器4が配設され、他方の部屋IBに第3の熱交換器6が配設してある。圧縮機1、第1の熱交換器2、膨張弁3および他の膨張弁5は他方の部屋IBに収納してある。   In this embodiment, all the components are arranged in either one room IA or the other room IB formed by dividing the inside of the casing I forming the sealed space into two vertically divided by the partition plate 15. It is set up. More specifically, in this embodiment, the second heat exchanger 4 is disposed in one room IA, and the third heat exchanger 6 is disposed in the other room IB. The compressor 1, the first heat exchanger 2, the expansion valve 3 and the other expansion valve 5 are accommodated in the other chamber IB.

仕切板15には開口部15Aが形成されており、開口部15Aを介して一方の部屋IAと他方の部屋IBとが連通されている。また、前記ケーシングIの上部の壁面には、一方の部屋IAに外部の空気を取り込むため、開閉可能に形成された第1の開閉手段であるダンパ10が形成されるとともに、前記ケーシングIの下部の壁面には、他方の部屋IBから外部に空気を排出するため、開閉可能に形成された第2の開閉手段であるダンパ11が形成されている。さらに、一方の部屋IAから仕切板15の開口部15Aを介して他方の部屋IBに流入した空気が、一方の部屋IAと他方の部屋IBとの間を循環し得るように一方の部屋IAと他方の部屋IBとの間を開閉可能に連通する第3の開閉手段であるダンパ12が仕切板15に設けてある。   An opening 15A is formed in the partition plate 15, and one room IA and the other room IB communicate with each other through the opening 15A. The upper wall surface of the casing I is formed with a damper 10 as a first opening / closing means formed to be openable and closable in order to take outside air into one room IA, and the lower part of the casing I. A damper 11 is formed as a second opening / closing means that can be opened and closed in order to discharge air from the other room IB to the outside. Further, the air flowing into the other room IB from the one room IA through the opening 15A of the partition plate 15 can be circulated between the one room IA and the other room IB. A damper 12, which is a third opening / closing means that communicates with the other room IB so as to be openable and closable, is provided on the partition plate 15.

本形態における第3の熱交換器6には送風手段であるファン8が一体化して配設してある。すなわち、第3の熱交換器6のケーシングの中央部に貫通孔を設け、この貫通孔にファン8を嵌め込んである。   In the third heat exchanger 6 in this embodiment, a fan 8 that is a blowing means is integrally provided. That is, a through hole is provided in the central portion of the casing of the third heat exchanger 6, and the fan 8 is fitted into the through hole.

かかるヒートポンプシステムにおいて吸着モード運転を行う際には、図2に示す場合と同様に、膨張弁3を絞るとともに、膨張弁5も絞ることで冷媒を膨張させて第2の熱交換器4を吸着熱交換器として機能させる。このとき、ダンパ10,11を開状態、ダンパ12を閉状態としてファン8を駆動する。この結果、図5に矢印で示すように、ダンパ10を介してケーシングIの一方の部屋IAに外気OAが取り込まれる。一方の部屋IAに取り込まれた外気OAは第2の熱交換器4で所定の熱交換を行った後、仕切板15の開口部15Aを介して他方の部屋IBに至る。他方の部屋IBに取り込まれた外気OAは、第3の熱交換器6でさらに所定の熱交換を行った後、ダンパ11を介して外部に排出される。   When performing the adsorption mode operation in such a heat pump system, as in the case shown in FIG. 2, the expansion valve 3 is throttled and the expansion valve 5 is also throttled to expand the refrigerant to adsorb the second heat exchanger 4. It functions as a heat exchanger. At this time, the fans 8 are driven with the dampers 10 and 11 open and the damper 12 closed. As a result, as shown by the arrow in FIG. 5, the outside air OA is taken into one room IA of the casing I through the damper 10. The outside air OA taken into one room IA is subjected to predetermined heat exchange by the second heat exchanger 4 and then reaches the other room IB through the opening 15A of the partition plate 15. The outside air OA taken into the other room IB is further subjected to predetermined heat exchange by the third heat exchanger 6 and then discharged to the outside through the damper 11.

一方、かかるヒートポンプシステムにおいて脱着モード運転を行う際には、膨張弁3を全開状態にすると同時に膨張弁5を絞ることで冷媒を膨張させる。同時に、ダンパ10,11を閉状態、ダンパ12を開状態としてファン8を駆動する。この結果、図6に矢印で示すように、ケーシングI内の空気は仕切板15の開口部15Aおよびダンパ12を介して一方の部屋IAと他方の部屋IBとの間を循環する。このように、第2の熱交換器4が脱着熱交換器として機能し、第3の熱交換器6が蒸発器として機能しつつ一方の部屋IAと他方の部屋IBとの間を空気が循環するので、第2の熱交換器4における吸着材から水を脱着することができる。   On the other hand, when performing the desorption mode operation in such a heat pump system, the expansion valve 3 is fully opened, and at the same time, the expansion valve 5 is throttled to expand the refrigerant. At the same time, the dampers 8 and 11 are closed and the damper 12 is opened to drive the fan 8. As a result, as indicated by an arrow in FIG. 6, the air in the casing I circulates between the one room IA and the other room IB via the opening 15 </ b> A of the partition plate 15 and the damper 12. Thus, air circulates between one room IA and the other room IB while the second heat exchanger 4 functions as a desorption heat exchanger and the third heat exchanger 6 functions as an evaporator. Therefore, water can be desorbed from the adsorbent in the second heat exchanger 4.

かかる本形態によれば、第2の熱交換器4および第3の熱交換器6と熱交換する空気の流通路を循環路も含め、全てケーシングIの内部に形成した。すなわちケーシングIの内部空間を各機器の収納スペースのみならず空気の流通路としても兼用したので、当該ヒートポンプシステムの占有面積を可及的に小さくすることができる。すなわち、システムの小型化とフロストフリー運転とを両立させることができる。   According to the present embodiment, all the air flow paths for heat exchange with the second heat exchanger 4 and the third heat exchanger 6 including the circulation path are formed inside the casing I. That is, since the internal space of the casing I is used not only as a storage space for each device but also as an air flow passage, the area occupied by the heat pump system can be made as small as possible. That is, it is possible to achieve both the miniaturization of the system and the frost-free operation.

上記実施の形態では、圧縮機1、第1の熱交換器2、膨張弁3および他の膨張弁5は他方の部屋IBに収納してあるが、これに限るものではない。第2の熱交換器4と第3の熱交換器6とが別の部屋IA、IBに配設されていれば、第2の熱交換器4と第3の熱交換器6とをタンデム接続された蒸発器として運転する吸着モードと、一方の部屋IAと他方の部屋IBとの間で空気を循環させつつ第2の熱交換器4を凝縮器として機能させ、第3の熱交換器6を蒸発器として機能させる脱着モードとの何れの運転も可能であるからである。   In the said embodiment, although the compressor 1, the 1st heat exchanger 2, the expansion valve 3, and the other expansion valve 5 are accommodated in the other chamber IB, it is not restricted to this. If the second heat exchanger 4 and the third heat exchanger 6 are arranged in different rooms IA and IB, the second heat exchanger 4 and the third heat exchanger 6 are connected in tandem. The second heat exchanger 4 functions as a condenser while circulating air between the one chamber IA and the other chamber IB, and the third heat exchanger 6 This is because any operation in the desorption mode in which the is functioned as an evaporator is possible.

また、上記実施例では空気流路7における流路の切替手段はダンパ10〜12で形成したが、これに限るものではない。流路切替の機能を有するものであれば特に制限はない。例えば、弁等でも構わない。   Moreover, in the said Example, although the switching means of the flow path in the air flow path 7 was formed with the dampers 10-12, it is not restricted to this. There is no particular limitation as long as it has a function of switching channels. For example, a valve or the like may be used.

さらに、送風手段であるファン8は第3の熱交換器6と同じ部屋IBでなくても良い。ケーシングI内に外気を取り入れるための空気の流れを形成するとともに、ケーシングIの一方の部屋IAと他方の部屋IBとの循環流を形成することができれば良いからである。   Further, the fan 8 as the air blowing means may not be the same room IB as the third heat exchanger 6. This is because it is only necessary to form an air flow for taking outside air into the casing I and to form a circulation flow between the one room IA and the other room IB of the casing I.

ケーシングIの2つの部屋IA,IBは垂直方向で隣接している必要はない。仕切板15で2分割する構造であれば、水平方向で隣接する構造であっても、勿論構わない。   The two rooms IA and IB of the casing I do not have to be adjacent in the vertical direction. Of course, as long as it is a structure that is divided into two by the partition plate 15, a structure that is adjacent in the horizontal direction may be used.

本発明はヒートポンプ等の熱交換機器を製造・販売する産業分野において有効に利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be effectively used in an industrial field where a heat exchange device such as a heat pump is manufactured and sold.

I ケーシング
IA、IB 部屋
1 圧縮機
2 第1の熱交換器
3 第1の膨張弁
4 第2の熱交換器
5 第2の膨張弁
6 第3の熱交換器
7 空気流路
8 ファン(送風手段)
9 バイパス通路
10,11,12 ダンパ
13,14 絶対湿度センサ
15 仕切板
15A 開口部
DESCRIPTION OF SYMBOLS I Casing IA, IB Room 1 Compressor 2 1st heat exchanger 3 1st expansion valve 4 2nd heat exchanger 5 2nd expansion valve 6 3rd heat exchanger 7 Air flow path 8 Fan (blower) means)
9 Bypass passages 10, 11, 12 Dampers 13, 14 Absolute humidity sensor 15 Partition plate 15A Opening

Claims (4)

圧縮機から吐出された冷媒が、第1の熱交換器、膨張弁、吸着材付き熱交換器である第2の熱交換器、他の膨張弁および第3の熱交換器を経て前記圧縮機に戻る前記冷媒の循環路を有するヒートポンプシステムであって、
密閉空間を形成しているケーシングの内部を仕切板で2分割して一方の部屋に前記第2の熱交換器を配設し、他方の部屋に前記第3の熱交換器を配設するとともに、前記圧縮機、前記第1の熱交換器、前記膨張弁および前記他の膨張弁を前記一方または他方の部屋のいずれかに収納し、
さらに前記一方の部屋に外部の空気を取り込み得るよう開閉可能に形成された第1の開閉手段と、
前記他方の部屋から空気を排出し得るよう開閉可能に形成された第2の開閉手段と、
前記仕切板に設けた開口部を介して一方の部屋から他方の部屋に流入した空気が前記一方の部屋と前記他方の部屋とを循環し得るように前記一方の部屋と前記他方の部屋との間を開閉可能に連通する第3の開閉手段と、
前記一方の部屋または前記他方の部屋のいずれかに配設され、前記ケーシングに対する空気の取り込み、排出または循環を行うための送風手段とを備えたことを特徴とするヒートポンプシステム。
The refrigerant discharged from the compressor passes through the first heat exchanger, the expansion valve, the second heat exchanger that is a heat exchanger with an adsorbent, the other expansion valve, and the third heat exchanger, and the compressor. A heat pump system having a refrigerant circulation path back to
The inside of the casing forming the sealed space is divided into two by a partition plate, the second heat exchanger is provided in one room, and the third heat exchanger is provided in the other room. , Storing the compressor, the first heat exchanger, the expansion valve and the other expansion valve in either the one or the other chamber,
A first opening / closing means formed to be openable and closable so that outside air can be taken into the one room;
Second opening and closing means formed to be openable and closable so that air can be discharged from the other room;
The one room and the other room are arranged such that air flowing from one room to the other room through the opening provided in the partition plate can circulate between the one room and the other room. A third opening / closing means communicating with each other so as to be openable and closable;
A heat pump system, characterized in that the heat pump system is provided in either the one room or the other room, and includes a blowing means for taking in, discharging, or circulating air from the casing.
請求項1に記載するヒートポンプシステムにおいて、
前記送風手段は、前記第3の熱交換器に一体的に組み込んだことを特徴とするヒートポンプシステム。
In the heat pump system according to claim 1,
The heat pump system according to claim 1, wherein the air blowing means is integrated into the third heat exchanger.
請求項1または請求項2に記載するヒートポンプシステムにおいて、
前記ケーシングは前記一方の部屋と前記他方の部屋とが垂直方向に並ぶように前記仕切板で仕切ったことを特徴とするヒートポンプシステム。
In the heat pump system according to claim 1 or claim 2,
The heat pump system, wherein the casing is partitioned by the partition plate so that the one room and the other room are arranged in a vertical direction.
請求項1または請求項2に記載するヒートポンプシステムにおいて、
前記ケーシングは前記一方の部屋と前記他方の部屋とが水平方向に並ぶように前記仕切板で仕切ったことを特徴とするヒートポンプシステム。
In the heat pump system according to claim 1 or claim 2,
The heat pump system according to claim 1, wherein the casing is partitioned by the partition plate so that the one room and the other room are arranged in a horizontal direction.
JP2015078728A 2015-04-07 2015-04-07 Heat pump system Pending JP2016200296A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015078728A JP2016200296A (en) 2015-04-07 2015-04-07 Heat pump system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015078728A JP2016200296A (en) 2015-04-07 2015-04-07 Heat pump system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016200296A true JP2016200296A (en) 2016-12-01

Family

ID=57422787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015078728A Pending JP2016200296A (en) 2015-04-07 2015-04-07 Heat pump system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2016200296A (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007155257A (en) * 2005-12-07 2007-06-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Heat pump water heater
JP2008256256A (en) * 2007-04-04 2008-10-23 Daikin Ind Ltd Air conditioning device
JP2012137213A (en) * 2010-12-24 2012-07-19 Noritz Corp Heat pump type heat source machine
JP2012159273A (en) * 2011-02-02 2012-08-23 Central Research Institute Of Electric Power Industry Heat pump system
JP2015055416A (en) * 2013-09-12 2015-03-23 オリオン機械株式会社 Cooling device, temperature control device and temperature control dehumidification system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007155257A (en) * 2005-12-07 2007-06-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Heat pump water heater
JP2008256256A (en) * 2007-04-04 2008-10-23 Daikin Ind Ltd Air conditioning device
JP2012137213A (en) * 2010-12-24 2012-07-19 Noritz Corp Heat pump type heat source machine
JP2012159273A (en) * 2011-02-02 2012-08-23 Central Research Institute Of Electric Power Industry Heat pump system
JP2015055416A (en) * 2013-09-12 2015-03-23 オリオン機械株式会社 Cooling device, temperature control device and temperature control dehumidification system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5695752B2 (en) Dehumidification system
JP2005114291A (en) Air conditioner
JP5218135B2 (en) Humidity control device
JP4912382B2 (en) Refrigeration air conditioner
JP2019199998A (en) Air conditioning device
JP5783550B2 (en) Heat pump system
JP2010054135A (en) Dry type desiccant device and air heat source heat pump device
JP3879762B2 (en) Humidity control device
JP2013130389A (en) Air source heat pump device
JP6485833B2 (en) Heat pump system
JP2013190177A (en) Humidity controller
JP2010078245A (en) Humidity control system
JP2015048982A (en) Dehumidification system for dry room
KR102125938B1 (en) Multi purpose dehumidifying apparatus for ship building site
JP5624185B1 (en) Dehumidification system
JP2016200296A (en) Heat pump system
JP6372517B2 (en) Humidity control device
JP2010281502A (en) Humidifier
JP4179052B2 (en) Humidity control device
JP3668764B2 (en) Humidity control device
JP6009531B2 (en) Dehumidification system
WO2023079709A1 (en) Air treatment system
JP4175405B2 (en) Humidity control device
JP6050107B2 (en) Dehumidification system
JP7366874B2 (en) Dehumidifier and dehumidification system equipped with it

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20150422

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180329

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190322

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190403

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20191002