JPH0233943B2 - Hiitohonpusochi - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、圧縮式、吸収式などの冷媒の凝縮、
蒸発の原理による冷却、加熱を応用したヒートポ
ンプ装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 第１図はヒートポンプ装置の原理を示す図であ
る。図において１は加圧部で圧縮式の場合は圧縮
機、吸収式においては発生器および吸収器などよ
り成り立つている。２は熱交換器で、図の実線の
矢印に従つて冷媒が循環する場合は、冷媒蒸気は
冷却されて液体となる。すなわち凝縮器として機
能する。液化した冷媒は膨脹弁４を通つて減圧さ
れて熱交換器３に入り、蒸発して低圧の冷媒蒸気
となる。すなわち熱交換器３は蒸発器として機能
し、周囲から熱を吸収する。

冷媒の流れ方向を逆転させる弁機構として多用
される四方弁５を90゜回転すれば、冷媒は破線の
矢印に従つて循環し、熱交換器３は凝縮器とし
て、熱交換器２は蒸発器として機能する。

第２図は第１図の基本サイクルに、蓄熱材６と
熱交換する熱交換器７を、熱交換器２と加圧部１
の間に設けたもので、実線矢印のサイクルの時に
は、凝縮器２で放出される凝縮熱の一部が、蓄熱
器８内の蓄熱材６に蓄えられる。これが有用なの
は主として暖房サイクルで、熱交換器２は室内に
あつて室を暖め、熱交換器３は室外にあつて、外
気から熱を取り込む。この時、外気温度が低い
と、熱交換器３に次第に霜が付き、外気からの熱
が取り込めなくなる。そこで四方弁を90゜回転し
て冷房サイクルにすると、熱交換器３が凝縮器と
なり発熱するために、霜は取れる。しかし、この
時、熱交換器２は蒸発器となるので暖房されるべ
き空間が冷房されるので極めて不都合である。そ
のため例えば熱交換器２のフアン９を停めて、こ
の熱交換器２で冷媒が蒸発しないようにすると、
図１の基本構成の場合は未蒸発の液冷媒が加圧部
１に流入し、圧縮機をこわすなどの不都合が生じ
る。しかし、図の蓄熱器８を有する場合は未蒸発
冷媒は蓄熱材６に蓄えられた熱により熱交換器７
があたためられ、未蒸発冷媒は蒸発するため、加
圧部１に悪い影響を与えない。これがいわゆる除
霜サイクルである。

この方法は原理的には良いのであるが、実際に
除霜する時間は短くなければならないため、それ
だけの伝熱特性を熱交換器７に持たせると、暖房
運転の立上り時に熱出力がほとんど熱交換器７か
ら蓄熱材６に移されるため、熱交換器２に出力が
出てこないという問題があつた。

その一つの解決策としては蓄熱容量を大きくし
蓄熱平均温度を高くし、使用温度幅を狭くするこ
とにより、蓄熱時には小さい温度差、放熱時には
大きい温度差とする使い方があるが、大きな容量
の蓄熱器が必要であり、平均温度が上るまでに必
要な熱量も多いという欠点があるため、運転をあ
る程度停止した場合、例えば就寝時に停止して翌
日動かすまでの間に前記蓄熱槽の温度は、よほど
断熱をよくしないかぎり外気温に近い温度まで下
るため、起動時は蓄熱材温度と凝縮温度との差が
大きく、熱交換器２に出力が出ないか或いはかな
り出力が低下し、この段階で蓄熱器に蓄えられる
べき総熱量は一回の除霜に必要な熱量の数倍が必
要になるため、かなりの時間にわたつて出力が低
下することになる。

発明の目的 本発明は、蓄熱器を有するヒートポンプ装置の
暖房立上り特性および除霜特性を改善することを
目的とするものである。

発明の構成 本発明は、蓄熱器に縦に長いタンクを用い、こ
の中に蓄熱材を充填すると共に、このタンクの上
部に前記蓄熱材と熱交換しうる熱交換器を設け、
さらに熱交換器およびこれに連結する冷媒配管か
ら枝管を設け、枝管を前記熱交換器の下部へ向つ
て設ける。その先端は閉るか、他の枝管と連結し
てＵ字管にする。又、必要に応じ枝管外面にフイ
ンを設け伝熱面積を拡大するものである。

実施例の説明 本発明の一実施例を第３図に示す。第３図にお
いて、蓄熱材６を充した蓄熱器８内の上端に近い
部分に熱交換器１０を設けてある。この熱交換器
１０の入口および出口部に枝管１１，１１′，１
２が設けてある。この枝管は必ずしも本例の如く
熱交換器１０の両端に設けなくともよく、熱交換
器１０の途中に枝管を設けてもよい。

又、枝管１１，１１′はその先端で連結してＵ
字管を構成し、フイン１３を付して伝熱面積を大
きくしてある。

まづ実線の矢印に従つて冷媒が流れる場合は暖
房サイクルで、放熱器２で冷媒蒸気が凝縮し凝縮
熱を放出するが、途中に熱交換器１０があるの
で、周囲の蓄熱材６の温度が低い場合は、熱交換
器１０内で冷媒蒸気の温度が下り、又、時には一
部凝縮も行うが、蓄熱器８の上部に前記熱交換器
１０が存在するため、その周囲の蓄熱材は殆んど
対流せず、その周囲の蓄熱材が暖まるとそれ以後
は蓄熱器８の器壁などを介して極めてゆつくりと
下部の蓄熱材が暖められる。

枝管に関しては、この過程で始め管内で凝縮
し、幾分蓄熱材の下部を暖めるが、枝管内に冷媒
液が充されると枝管は熱交換器の機能を失つてし
まう。

冷媒にフロンを用いる場合は蒸発潜熱が
40Kkal／Kg程度と小さいので、わづかな放熱の
後に管は液で充される。

次に破線の矢印に従つて冷媒が流れる時、特に
熱交換器２のフアン９を停めている時は、冷媒液
は未蒸発のまま熱交換器１０に流入し、周囲の蓄
熱材から熱をうばつて蒸発する。又同時に先に枝
管１１，１２内に貯溜した液化冷媒は、四方弁５
の切り換えにより圧縮機の吸収側につながれたた
め、管内圧力が低下し、ただちに蒸発してしまつ
ているので、その後流入した液冷媒の一部は重力
に従つて枝管１１，１２に流入し、蓄熱材とから
熱をうばつて蒸発する。蒸発した冷媒は枝管１１
の場合は主として１１′を経て、破線矢印に従つ
て四方弁５の方に流れる。又、先端を閉じた枝管
１２の場合は、蒸発した冷媒は流入する液化冷媒
の流れの向に逆つて再び枝管の分岐点にもどり四
方弁５の方向に流れる。

枝管の分岐点においては必要に応じ、気液分離
機能を持つ拡張された空間や、管内圧損や重力を
利用して、熱交換器１０を流れる冷媒量に比べ枝
管に流れる量が多くなるよう工夫を行う。

このように暖房運転時（実線矢印）は枝管は何
等機能しないため、熱交換器１０によつて蓄熱材
９があたためられるが、前記熱交換器１０は、蓄
熱器上部に位置するため、蓄熱材６は対流せず、
下部の蓄熱材は器壁など介して、極めてゆつくり
と加熱される。これに対し、除霜サイクル（破線
矢印）においては、熱交換器１０のみでなく、枝
管の中でも冷媒は蒸発する。

第３図の例についてその効果を説明する。この
図において実線の矢印は先にのべた暖房サイクル
の状態であるが、この時、蓄熱材６と熱交換する
熱交換器１０の伝熱面積は、蓄熱材６を除霜時間
間隔の間に熱源温度（凝縮圧力からきまる凝縮温
度）まであたためるに足るものであればよい。す
なわち、１時間位かけて蓄熱材６をあたためるよ
う伝熱面積をえらんでいるので、暖房出力から蓄
熱に廻される単位時間あたりの熱量は小さく、能
力の低下を感じさせる程のものではない。又、起
動時でも、ほとんど大部分の出力は、熱交換器２
によつて取出され、起動時の能力不足の問題が生
じない。

次に除霜運転の時は、破線の矢印に従つて冷媒
が流れ、熱交換器１０の中に液冷媒が流入する
が、さらに枝管１１，１２なども液冷媒が流入
し、蓄熱器内の広い範囲において蓄熱材に蓄えら
れた熱を回収するので、蓄熱時に比べて格段に速
い速度で蓄熱器の熱が取出され、蓄熱材の温度の
十分低い所まで利用しうる。従つて蓄熱容量は除
霜に必要な熱量になるごとく大きさをきめればよ
く熱損失も少なくなり、起動時の能力不足も生じ
ない。

発明の効果 このように本発明によれば、簡単な構造で弁な
どの可動部分もなく、従来の蓄熱除霜方式の欠点
を解決することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はヒートポンプの原理図、第２図は従来
の蓄熱器を有するヒートポンプ装置の冷媒回路
図、第３図は本発明の一実施例のヒートポンプ装
置の要部の冷媒回路図である。 １……加圧部、２，３……熱交換器、４……膨
脹弁、５……四方弁、６……蓄熱材、８……蓄熱
器、１０……熱交換器、１１，１１′，１２……
枝管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 低圧冷媒蒸気を高圧冷媒蒸気にする加圧部
   と、第１、第２の熱交換器を、中間に膨脹弁を介
   して直列接続した熱交換部により冷媒循環路を形
   成し、前記加圧部と熱交換部の間に、前記熱交換
   部を流れる冷媒の流れ方向を逆転させる弁機構を
   設け、冷媒の流れの上流側の前記第１の熱交換器
   を凝縮器として放熱源に、下流側の前記第２の熱
   交換器を蒸発器として吸熱源として使用する際の
   前記熱交換部の一端と前記弁機構との間に、冷媒
   回路と熱交換しうる蓄熱器を設け、この蓄熱器は
   縦長の形状とし、内部に充填された蓄熱材と熱交
   換しうる第３の熱交換器を前記蓄熱器の上部に設
   け、前記第３の熱交換器を含む冷媒通路から、前
   記蓄熱器下部に向う先端を閉じた枝管を設けてな
   るヒートポンプ装置。 ２ 枝管を複数本とし、その一部の下端を連結し
   Ｕ字管状となる特許請求の範囲第１項記載のヒー
   トポンプ装置。