JPH1089817A - ヒートポンプの積霜防止装置 - Google Patents
ヒートポンプの積霜防止装置Info
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- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/25—Control of valves
- F25B2600/2511—Evaporator distribution valves
Abstract
にて発生する霜を除去する積霜防止装置を提供する。 【解決手段】 ヒートポンプ内で循環中の冷媒を、コン
プレッサの出口から高温、高圧の状態に一部分を引出す
る冷媒引出手段と、エバポレータの入口に設けられて、
凝縮機から出た冷媒と前記冷媒引出手段から引出された
冷媒とを、それぞれ分離された形態にエバポレータに供
給する冷気分配手段を備える。
Description
霜防止装置に関する。より詳細には、ヒートポンプの暖
房運転中で、エバポレータに発生する霜を除去する積霜
防止装置に関する。
転と共に、冬季の暖房運転が可能な機器である。熱交換
機の表面温度が、外気の露点温度より低く、0℃以下で
あれば、ヒートポンプのエバポレータに霜が発生するよ
うになる。実験によると、外気の温度が5℃以下かつ湿
度が65%以上で、霜が発生する割合が顕著に増加す
る。
クルを示した構成図である。コンプレッサ9から出た高
温、高圧の冷媒は、4方向バルブ14を経て室内側の凝
縮機15へ送られる。凝縮機15で、冷媒は送風ファン
17が供給する外気に熱を放出する。凝縮後の冷媒は、
キャピラリチューブ8を通過しながら減圧され、室外側
のエバポレータ1で蒸発される。エバポレータで、冷媒
は送風ファン17が供給する外気から熱を吸収する。蒸
発後の冷媒は、更に前記コンプレッサ9に流入される過
程を繰り返しながら、室内側に暖房を遂行するようにな
る。
度が0℃以下で、供給空気の露点温度が冷媒温度より高
ければ、エバポレータ1の表面に霜が発生するようにな
る。発生された霜は、数十分後は氷に変化して、送風フ
ァン17によって供給される空気を遮断させる。エバポ
レータに空気が供給され得ることができないので、エバ
ポレータ能が喪失されるようになる。蒸発が発生されな
いと、冷媒の質量流量が減少して、高圧側(凝縮機側)
の圧力が下降するようになる。圧力の減少は、凝縮温度
の下降を招来して、暖房において必要な程度の熱量が得
られない。
を除去した後、更に暖房サイクルに変えて暖房運転をし
なければならない。すなわち、冷房切換時に一次的に暖
房機の機能を喪失するので、使用者不満の原因を招来す
るようになる。
題点を解決するためになされたものであり、その目的と
するところは、ヒートポンプの暖房運転中にエバポレー
タに霜が発生した場合に、暖房運転を冷房運転に切換え
ることなく、連続して暖房運転を行いながら除霜を実行
するヒートポンプの積霜防止装置を提供することにあ
る。
めに、本発明のヒートポンプの積霜防止装置は、ヒート
ポンプ内で循環中の冷媒を、コンプレッサの出口から高
温、高圧の状態に一部分を引出する冷媒引出手段と、エ
バポレータの入口に設けられて、凝縮機から出た冷媒と
前記冷媒引出手段から引出された冷媒とを、それぞれ分
離された形態にエバポレータに供給する冷気分配手段を
備える。
に枝の形態に形成されて、循環中の冷媒の一部を流入す
るバイパス管と、前記バイパス管に冷媒の流入を制御す
るオン/オフバルブを備える。
媒と冷媒引出手段から引出された冷媒とを、エバポレー
タの上部と下部に送り、エバポレータの上部、中部、下
部に送ることもできる。
前記円筒型の切換バルブの上部に形成され、冷媒引出手
段が誘導した冷媒を受け入れる第1入口管と、前記第1
入口管と水平を成しながらエバポレータの上部に冷媒を
吐出する第1出口管と、前記円筒型の切換バルブの下部
に形成されて、凝縮機から誘導された冷媒を受け入れる
第2入口管と、前記第2入口管と水平を成しながらエバ
ポレータの下部に冷媒を吐出する第2出口管と、前記円
筒型の切換バルブ内で回転して、第1入口管は第1出口
管と、第2入口管は第2出口管と連結されるようにする
か、または第1入口管は第2出口管と、第2入口管は第
1出口管と連結されるようにする切換板を備える。
バポレータに逆流される現象を防止するためのチェック
バルブが設けられることを特徴とする、ヒートポンプの
積霜防止装置。
付図面の図2乃至図5を参照して詳細に説明すると、下
記のとおりである。
した構成図で、図3は本発明による暖房運転時のP−h
線図で、図4は本発明による動作状態を示した構成図
で、図5は本発明による切換バルブの動作状態を示した
斜視図である。
イクルのエバポレータ1の一側に切換バルブ3が設けら
れる。前記切換バルブ3内には、エバポレータ1の上、
下部の除霜によって、90°角度で回転する切換板2が
内蔵される。切換バルブ3の両側には、それぞれ第1、
2入口及び出口管4、5、6、7が設けられる。前記第
1、2入口管4、5は補助キャピラリチューブ12及び
キャピラリチューブ8と連結され、第1、2出口管6、
7、は、前記エバポレータ1の入口側の上、下部に連結
される。
サ9の出口側との間には、除霜運転時に開放されて高
温、高圧の気体状態の冷媒の一部を、エバポレータ1に
直接に供給するためのバイパス(By-Pass)管10が設け
られる。前記コンプレッサ9の出口側のバイパス管10
には、積霜運転時にバイパス管10を開放及び閉鎖させ
るために作動する、オン/オフバルブ11が設けられ
る。そして、バイパス管10には、バイパス管10を通
過する冷媒を、適切な圧力と温度を有する冷媒に転換さ
せるための補助キャピラリチューブ12が設けられる。
10を通過した冷媒の温度が、キャピラリチューブ8を
通過した冷媒の温度より高くて、エバポレータ1に逆流
される現象を防止するためのチェックバルブ13が設け
られる。
図5の図示のとおり、オン/オフバルブ11がオンされ
ていると、冷媒が前記バイパス管10を気体状態に通過
して、補助キャピラリチューブ12を経て、適切な圧力
と温度を有する冷媒に変わって、切換バルブ3の第1入
口管4に流入される。また、殆どの冷媒は、コンプレッ
サ9から出て凝縮機14を通過して、キャピラリチュー
ブ8を経て膨張されて、切換バルブ3の第2入口管5に
流入される。
される冷媒は、温度が高い気体状態の冷媒で、第2入口
管5を通じて流入される冷媒は、温度が低い二相(two-p
hase)状態の冷媒である。両冷媒は、相互に混ぜられず
切換バルブ3に入って、図5aの図示のように、上部の
除相時の高温気体状態の冷媒は、切換バルブ3の第1出
口管6に出て、二相状態の冷媒は第2出口管7に出るよ
うになる。また、図5bの図示のように、下部の除霜時
の高温気体は第2出口管7に出て、二相冷媒は第1出口
管6に出るようになる。切換バルブ3に内蔵されている
切換板2が、90°角度で回転することによって、周期
的に上、下部の除霜運転ができるようにする。
4(a)及び図4(b)の図示のように、上部及び下部
の除霜を、外気温度等の運転条件に従って周期的に除霜
するということである。熱交換機の積霜は表面に均一に
分布されるので、上、下部のいずれ側かをまず除霜し
て、残り部分をその後に除霜する過程を繰り返すと、積
霜を遅延させることができるだけでなく、根本的に防止
することができるようになる。
管10に設けられたオン/オフバルブ11は、積霜運転
範囲でない一般暖房運転時にはオフに設定されて、バイ
パス管10を閉鎖させる。
キャピラリチューブ12は、切換バルブ3の第1入口管
4に適切な圧力を維持させる役割をする。第1入口管4
は常に0℃以上で、蒸発性能を阻害しない程度の0−5
℃程度の温度に該当する飽和圧力を有するようにしなけ
ればならない。
ックバルブ13が設けられるので、冷媒がエバポレータ
1に逆流される現象を防止することができるようにす
る。バイパス管10を通過した冷媒と、キャピラリチュ
ーブ8を通過した冷媒とが、エバポレータから蒸発した
後の圧力が、コンプレッサの入口の圧力より低い場合、
チェックバルブ13がその機能を遂行する。
線図で、本発明の主サイクルとバイパスサイクルの構成
時に冷媒が経る経路である。バイパスサイクルは、コン
プレッサ9出口の高温、高圧気体がそのまま膨張しなが
ら温度及び圧力が降下し、エバポレータ1の入口から出
口に熱交換する間、温度が下降する。
た構成図で、3Pathのエバポレータの場合である。
積霜運転条件での運転中に霜が発生すると、オン/オフ
バルブ11がオンされてバイパス管10が開放される。
まず、エバポレータ1の最上部1aを除霜するようにな
るが、この時、エバポレータ1の中央部1b及び下部1
cは、そのままエバポレータ能を遂行するようになる。
その後、数分後で切換バルブ3が内部切換板2の一定角
度の回転によって中央部1bを除霜するようになるが、
この時は最上部1a及び下部1cは、そのままエバポレ
ータ能を遂行するようになる。数分後で、更に前記切換
バルブ3が自動に切換されて、下部1cを除霜するよう
になるが、この時は、最上部1a及び中央部1bはエバ
ポレータ能を遂行する。
の暖房運転中に、エバポレータ1に霜が発生しても、冷
房運転に切換せず連続暖房運転をしながら除霜をするこ
とができる。すなわち、エバポレータ1を細分化して、
段階的または周期的に除霜が行われるので、エバポレー
タ1の機能をそのまま維持なかがら除霜することができ
る効果がある。
構成図。
図。
て、(a)はエバポレータの上部の除霜時の状態図を示
し、(b)はエバポレータの下部の除霜時の状態図を示
す。
視図であって、(a)はエバポレータの上部の除霜時の
状態図を示し、(b)はエバポレータの下部の除霜時の
状態図を示す。
Claims (6)
- 【請求項1】 ヒートポンプ内で循環中の冷媒を、コン
プレッサの出口から高温、高圧の状態に一部分を引出す
る冷媒引出手段と、 エバポレータの入口に設けられて、凝縮機から出た冷媒
と前記冷媒引出手段から引出された冷媒とを、それぞれ
分離された形態にエバポレータに供給する冷気分配手段
を備えることを特徴とする、ヒートポンプの積霜防止装
置。 - 【請求項2】 冷媒引出手段は、コンプレッサの出口に
枝形態に形成されて、循環中の冷媒の一部を流入するバ
イパス管と、 前記バイパス管に冷媒の流入を制御するオン/オフバル
ブを備えることを特徴とする、請求項1記載のヒートポ
ンプの積霜防止装置。 - 【請求項3】 冷気分配手段は、交替に凝縮機から出た
冷媒と、冷媒引出手段から引出された冷媒とを、エバポ
レータの上部と下部に送ることを特徴とする、請求項1
記載のヒートポンプの積霜防止装置。 - 【請求項4】 冷気分配手段は、交替に凝縮機から出た
冷媒と、冷媒引出手段から引出された冷媒とを、エバポ
レータの上部、中部、下部に送ることを特徴とする、請
求項1記載のヒートポンプの積霜防止装置。 - 【請求項5】 冷媒分配手段は、円筒型の切換バルブ
と、 前記円筒型の切換バルブの上部に形成され、冷媒引出手
段が誘導した冷媒を受け入れる第1入口管と、 前記第1入口管と水平を成しながら、エバポレータの上
部に冷媒を吐出する第1出口管と、 前記円筒型の切換バルブの下部に形成され、凝縮機から
誘導された冷媒を受け入れる第2入口管と、 前記第2入口管と水平を成しながら、エバポレータの下
部に冷媒を吐出する第2出口管と、 前記円筒型の切換バルブ内で回転して、第1入口管は第
1出口管と、第2入口管は第2出口管と連結されるよう
にするか、第1入口管は第2出口管と、第2入口管は第
1出口管と連結されるようにする切換板を備えることを
特徴とする、請求項3記載のヒートポンプの積霜防止装
置。 - 【請求項6】 前記エバポレータの出口側には、冷媒が
エバポレータに逆流される現象を防止するためのチェッ
クバルブが設けられたことを特徴とする、請求項3記載
のヒートポンプの積霜防止装置。
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