JPS58117982A

JPS58117982A - ヒ−トポンプ式暖房機

Info

Publication number: JPS58117982A
Application number: JP21514681A
Authority: JP
Inventors: 昭生森田; 沖野　保典
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1981-12-29
Filing date: 1981-12-29
Publication date: 1983-07-13
Also published as: JPH0223793B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明はヒートポンプ式暖房機に関する。

従来空気熱源ヒートポンプニアコンディショナとして使
われているものは、室内ユニットにファン、ファンモー
タ、フィンアンドチー−プ型熱交換器及び制御操作部等
を有し、室外ユニット側に圧縮機、ファン、ファンモー
タ、フィンアンドチューブ型熱交換器及び四方切換弁等
を有するもので、四方切換弁を切換えることにより冷媒
回路を切り換え、冷房運転、暖房運転あるいは室外の熱
交換器の除霜を行なっている。

しかしながら、このようなヒートポンプ式暖房機には下
記のような欠点がある。すなわち、（１）寒冷地等冷房を必要としない使い方では、四方切
換弁等余分の部品がついており、価格高となる。

（２）重量のある圧縮機と通風を要する熱交換器が室外
ユニットの同一の箱内に収められているため設置上の制
約があり、例えば、室外ユニットを床下環に収納する際
は、通風路を確保する等が必要となり、家屋の外壁に室
外ユニットを掛ける場合は、重量に耐えるよう外壁に特
別の補強を必要とすることがある。

（３）室内外ユニット双方にフー、ン及びファンモータ
を有するため、これらを運転するための電気入力が必要
であり、ヒートポンプのエネルギ効率を低下させる。

（４）室内外ユニット双方にファンモータヲ有するため
、ユニット相互間に電線を接続する必要があり、余分の
電気工事を必要とする。

（５）室内外ユニットの双方にファンを有するため騒音
が発生ずＺ− （６）室内ユニットは暖房時室内空気を加熱層ファンに
よって室内へ吹き出すが、この風が人体に当ると不快感
を与える。

（７）室内ユニットは通常床置又は壁掛形であるが、い
ずれも床面又は壁面を占有し、室内に、異物として存在
するため、スペース。

美観の両面にわたって制約を与える。

（８）除霜時四方切換弁切換による冷媒流動音が騒音と
なり、寝室等で使用に耐えない。

本発明はこのような事情に鑑みて提案されたもので、従
来の空気熱源ヒートポンプが電気を駆動エネルギとして
使用しており、安全、清潔。

操作安易などの利点の他に、単なる電気ヒータに比べ２
倍〜５倍の暖房効率を有するので、この利点を生かすと
−もに、前記の欠点を除去した安価で省エネルギ的かつ
快適性に優れたヒートポンプ式暖房機を提供することを
目的とし、室内ユニット、室外ユニット、圧縮機ユニッ
トの３ユニントに分設し、上記室内ユニットはパネル型
とすると〜もに上記室外ユニットは自然対流型としたこ
とを特徴とする。

本発明の一実施例を図面について説明すると、第１図は
その家屋における据付状況を示す側面図、第２図は第１
図の系統図、第３図は第１図の室外ユニットを示す斜視
図、第４図は第１図の室内ユニットを示す斜視図、第５
図は第４図のＶ−ＶＫ沿った断面図、第６図は第３図の
フィンの着霜状態を示す断面図である。

まず、第１図において、１は室外ユニットで、家屋の壁
６２に据付けられている。２は圧縮機ユニットで、床６
３下に収納されている。３は室内ユニットで、床６３上
に敷かれ室内の暖房に供されており、室外ユニット１゜
圧縮機ユニット２．室内ユニット３の間は各々冷媒配管
５１，５２，５３．５４で接続されている。４は制御操
作箱で、配線４１で圧縮機ユニット２に接続されている
。

次に、第２〜５図において、室外ユニット１は配管１１
．１４の間を蛇行する複数の管１２で並列接続され、支
持脚１５により壁６２に取付けられ、管１２には熱交換
性能を高めるための円形断面の針金状フィン１３が重力
に対し垂直方向に多数付設されて室外空気との自然対流
熱交換をする。圧縮機ユニット２は吸入管２０１．圧縮
機２１．吐出管２０２．吐出管２０２に付設された感温
部２６．液管２０３゜液管２０３に挿入された紋り２２
及びこれをバイパスするバイパス’！２０５．バイパス
弁２３、液管２０３より圧縮機２１へのバイパス戻り管
２０４とバイパス弁２４−９絞り２７゜バイパス戻り管
２０４と吐出管２０２とを熱交換する熱交換器２５２等
よりなっている。

室内ユニット３はパネル形をしており、行き管３１．戻
り管３２及びこれらを並列に連通する多くの通路３３に
よって冷媒回路を構成し、冷媒通路３３は裏板３５の凹
状溝と放熱板３４との間の空間として形成されるが、冷
媒圧力が高く、耐圧上問題がある場合は、この空間に管
を挿入し、管内を冷媒通路としてもよい。３６は表面シ
ートで、プラスチック又は布等により作られ、放熱板３
４の保護。

肌ざわりの向上のほか、ある程度の断熱性と蓄熱性を有
し、放熱板３４の温度変化を緩和する。３７は断熱材で
、熱の損失を防ぐとともにその蓄熱性により温度変化を
緩和させる。

このような装置において、（１）　　まず、通常の暖房サイクルについて説明する
と、圧縮機２１で圧縮された冷媒ガスは、実線矢印で示
すように、吐出管２０２゜配管ｂ３を通り室内ユニット
３へ入り、行き管３１より通路３３に入り、放熱板３４
から室内へ放熱し、室内の暖房を行なうことにより凝縮
し、液冷媒となって戻り管３２から配管５４．液管２０
３を通−リ、絞リ２２により減圧され、低圧の液ガス混
合流となり、配管５２を通り、室外ユニット１へ入り、
さらに室外ユニット１内の配管１１から管１２に入り、
室外空気と熱交換し蒸発して低圧の冷媒ガスとなり、配
管１４から配管５１を通り、圧縮機ユニット２へ戻り、
吸入管２０１より圧縮機２１へ吸入され、暖房サイクル
を行なう。

（２）このような過程において、例えば室外気温が高く
、室内ユニット３も比較的高温の場合でかつ暖房を行な
いたい場合には、冷媒の圧力が高くなり、吐出ガス温度
が上昇し、表面シート３６上面の温度が許容値以上に上
昇し、直接接触する人体に不快感を与え、あるいはその
上におかれた家具の歪発生の原因になる惧がある。この
ような場合には、感温部２６により吐出管２０２の温度
を検知し、その信号によりバイパス弁２４を開にし、液
管２０３の液冷媒がバイパス戻り管２０４を通り、その
絞り２７で減圧され、低温になり、熱交換器２５で吐出
管２０２内の冷媒ガスを冷却したのち、圧縮機２１又は
吸入管２０１へ戻り（第２図では圧縮機へ戻る場合のみ
示す）、圧縮機２１へ戻る場合ドーム（外殻）内が低圧
にケる通常のレシプロ圧縮機の場合は直接ドームに戻り
、ドーム内が高圧になるロータリタイプの圧縮機の場合
は、その内部の低圧部配管又はシリンダに孔をあけ直接
シリンダに戻るようにする。従って、吐出管部は直接冷
却されるほか、液ガス混りの冷媒が圧縮機へ戻り、圧縮
機源を下げるとともに、吐出ガス温を下げることになり
、行き管３１内の冷媒ガス温は低下する。

（３）暖房過程において、室外気温が比較的低くかつ湿
度が高い場合は、室外ユニット１のフィ／１３に第６図
に示すように、霜１６が着霜し、霜１６は熱伝導率が金
属に比べ低いので、熱抵抗となり、霜の表面温度はフィ
ンの表面温度より高く、フィン表面温度〈霜の表面温度く室外空気の温度の関係になる。

一般に、霜の付着速度は霜と空気温度との温度差が犬な
るほど大きいので、霜の付着速度は着霜の進行に伴い遅
くなる。一方、フィン１３は針金状であり、円形又は円
形に近い断面を有しているので、同図のような着霜時の
霜の表面面積はフィンの表面面積に比べ大巾に増加し、熱交換量＝熱伝達率×表面面積×霜と空気との温度差であるので、温度差の減少を表面面積の増加で補い、着
霜しても熱交換量は必ずしも低下しない。

（４）このようにして、室外ユニットは着霜の進行が遅
くかつ性能低下が少ないが、みぞれ、雪等悪条件の場合
には、各フィンが単独性を有しないまで着霜が進行し、
性能低下が著しくなる。この場合は第２図のバイパスパ
ルプ２３を開にすることにより、液管２０３内の高温冷
媒を、破線矢印に示すように、バイパスさせ、２０３→
２３→２０５→２０３→５２→１１→１２→１４と流す
ことにより融霜する。フィン１３は前述のとおり地面に
対し垂直方向の針金であるので、多少の加熱により霜及
び氷は下方へ滑落し、短時間のうちに融霜が終わる。

このような装置によれば、下記効果が奏せられる。

（１）圧縮機ユニット２を分離し、かつファン、電装部
品を内蔵しないので室内ユニット３．室外ユニット１の
いずれも極めて薄くなり、設置スペースが少なく、美観
もよ（、また、相互間の配線がな（工事も容易である。

（２）圧縮機ユニット２は、格別の通風を要しないので
、床下、地中、壁内等にも設置でき、設置上のスペース
を容易に得られ、また、唯一の騒音源だりうる圧縮機騒
音を防止するため厳重にこれを包囲する等も可能であり
、床下等騒音が発生しても支障ない場所に設置でき、全
体として極めて騒音の少ない暖房機となる。

（３）　　ファン動力を必要としないのでエネルギー消
費量の少ない暖房機が得られる。

（４）室内ユニットが、単に空気を加熱するだけではな
く、人体に対し接触あるいは輻射による暖房効果を発揮
するので、極めて快適な暖房が得られる。

（５）室外空気より熱をとる空気熱源式ヒートポンプ暖
房で′あるから、電気入力の２〜５倍の暖房能力を有し
、上記（３）項とあいまって極めて運転費用の少ない暖
房機が得られる。

（６）室外ユニットのフィンが針金状であるため、前述
のとおり、着霜による熱交換性能の低下が少なく、かつ
、着霜の進展が遅いので、融霜の時間間隔が非常に長く
なり、全体として着霜による暖房能力の低下が少ない。

（７）融霜を要する場合は、バイパスパルプ２３を開く
ことにより融霜するので、通常行なわれている四方弁切
換により冷媒を逆に循環させ、冷房運転を行ない融霜す
る方“式に比べ、四方弁が不要となり、室内ユニットに
冷たい冷媒が流れ人体に不快感を与え結露を発生したす
せず、四方弁切換による騒音が発生せず、またフィンが
垂直な針金状なので融霜が容易である。

（８）吐出ガスの温度が高くなりすぎた換金は、バルブ
２４を開にし、２熱交換器２５での冷却及び圧縮機への
液戻りにより温度を低下させるので、人体への不快感。

やけど、室内物品を変形させる等の惧れかない。

（９）従来、室内・外ユニットとも熱交換器を強制通風
していないので、表面の熱伝達率が低く、熱交換器面積
が大きくなり管内の冷媒量が多くなって圧縮機の許容量
を越え故障の原因となっているが、本発明装置では、室
内外とも冷媒通路を多サーキットとしているので、１サ
ーキツトに比べ各サーキットは短（なり、冷媒の通路断
面積を小にしても冷媒圧損は大きくならず、従って冷媒
の通路体積が小さくなり、必要冷媒量が少なくて済む。

上記実施例においては、室内ユニットを床面に布設した場合についテ述べたが、
室内ユニットに脚をつけ床上　４に垂直に立たせたり、
壁面にすきまをあけて取りつけることも可能であり、こ
の場合は、人体、家具、床等に直接接触しないので、表
面シート３６．断熱材３７．ｌｐるいは、バイパス戻り
管２０４．熱交換器２５゜水温部２６等は必ずしも必要
ではない。ま、た、除霜のためのバイパス管２０５は絞
り２２のみをバイパスさせる場合のほか、絞り２２．室
内ユニット３いずれともバイパスするよう吐出管２０２
から絞り２２の下流へ接続することもできる。

要するに本発明によれば、室内ユニット。

室外ユニノ）、圧縮機−’−＝ノトノ３−１−＝ノドに
分設し、上記室内ユニットはパネル型とすると〜もに上
記室外ユニットは自然対流型としたことにより、安価、
省エネルギかつ高性能のヒートポンプ式暖房機を得るか
ら、本発明は産業上極めて有益なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す家屋における据付状況
を示す側面図、第２図は第１図の系統図、第３図は第１
図の室外ユニットを示す斜視図、第４図は第１図の室内
ユニットを示す斜視図、第５図は第４図の■−■に沿っ
た断面図、第６図は第３図のフィンの着霜状態を示す断
面図である。１・・・室外ユニット、２・・・圧縮機ユニット、３・
・・室内ユニット、４・・・制御操作箱、１１・・・配
管、１２・・・管、１３・・・フィン１４・・・配管、
１５・・・支持脚、１６・・・霜、２１・・・圧縮機、
２２・・・絞り、２３・・・バイパス弁、２４・・・バイパス弁、２５・
・・熱交換器、２６・・・感温部２７・・・絞り、３１
・・・行き管、３２・・・戻り管、３３・・・冷媒通路
、３４・・・放熱板、３５・・・裏板、３６・・・表面
シート、３７・・・断熱材、４１・・・配線、５１．５２，５３．５４・・・配管、６２・・・壁、６
３・・・床、２０１・・・吸入管、２０２・・・吐出管、２０３・・・液管、２０４・・・
バイパス戻り管、２０５・・・バイパス管、復代理人　弁理士　塚　本　正　文

Claims

【特許請求の範囲】

室内ユニント、室外ユニット、圧縮機ユニットの３ユニ
ツトに分設し、上記室内ユニットはパネル型とするとと
もに上記室外ユニットは自然対流型としたことを特徴と
するヒートポンプ式暖房機。