JPS589344B2 - クウキチヨウワソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、熱ポンプを利用して１つまたはそれ以上の
室の空気調和を行なう場合に用いるための配置に関する
。

広い動作範囲内の効率および経済運転に関していよいよ
増大する高度の必要条件を満たすために、慣用の空気調
和ユニットの機能は今やしばしば熱ポンプ工程によって
成就されるようになって来ている。

この点に関し熱ポンプは、冬季は暖房装置として、また
夏季は冷房装置として作用するとともに、暖房および冷
房をそれぞれ必要とする一季節および一日の間の気候の
変動に際して、快適な室内気候を付与するように作用す
る。

またこの点に関する熱ポンプの興味ある特性は、その工
程を行なうに必要なエネルギ以上のエネルギを出す可能
性があるということである。

この論議は、従来その当初の費用および保守費が熱ポン
プを空気調和ユニットにおける１つの構成部品として利
用する上にあまりにもしばしば障害をなして来ていると
いう事実にかんがみて、魅力のある論議である。

本発明は、上記の種類の空気調和設備において、熱ポン
プのすぐれた特性を正しく使用しかつその悪い特性を可
能な最大限度まで排除すると同時に、このような設備に
包含される各構成要素を動作範囲が広くかつ負荷の変動
が大きい場合に生ずる応力に対して保護することができ
るようにすることを、その目的とするものである。

周知のように、熱ポンプに対する動作範囲が広くかつ負
荷の変動が大きいことは、熱ポンプに包含される圧縮機
の圧縮比を高める不利益を意味し、また蒸発温度が低く
かつ圧力管の温度が高いことならびに暖房および冷房運
転間の着霜および変化は、冷媒の流れの急速な温度変化
および逆流をもたらす。

また周知のようにその圧力低下は、外気により甚だしく
冷却された熱交換器によって始動される場合に、ガスの
速度低下と作動の不連続とにより冷媒が油の中にはいる
結果となる。

上記のような不利益のために、圧縮機の各部、膨張弁お
よび逆転弁、ならびに熱ポンプ設備における各電動機の
電気巻線は付加の応力を受ける。

本発明に従う配置の本質的に新規かつ顕著な特徴は：２
つまたはそれ以上の熱ポンプが適用され、それらのうち
の少なくとも１つの熱ポンプは以後主熱ポンプと呼ばれ
るものであり、また少なくとも１つの熱ポンプは以後補
助熱ポンプと呼ばれるものであり、かつ該補助熱ポンプ
は間欠的に作動するとともに特に外気温度が低い場合に
おいてのみ作動するように設計されており、前記主熱ポ
ンプにおける熱は、排気ダクト内に架装されかつ蒸発器
および凝縮器としてそれぞれ作動する熱交換器によって
取得および選択的に放出され、また前記補助熱ポンプに
おける熱は、別個の外気供給ダクト内に架装されかつ蒸
発器および凝縮器としてそれぞれ作動する熱交換器によ
って取得および選択的に放出され、しかして主熱ポンプ
は、暖房の場合におけるその蒸発器として作動する熱交
換器内の圧力水準が該装置の低温表面における霜の形成
が安全に防止されるような最低の値に調整されるように
，大きさが定められかつ設計がなされており、それによ
って主熱ポンプは、連続的に、すなわち霜落しによって
中断されることなしに作動し得るとともに、補助熱ポン
プの間欠的作動期間が、外気の温度が低くてその水分率
が低下しかつ従ってそれにより生ずる霜の着きが微々た
るものでしかないような気候の期間に限られるように、
高容量を持った大きさのものにすることができる点にあ
る。

本発明配置の有利な１つの態様は二室（１つまたはそれ
以上の）への供給空気流内に架装される補助熱ポンプの
凝縮器として作動する熱交換器が空気の温度が最も低い
ところに配置され、それにより圧縮行程にとって有利な
圧縮比が付与されるとともに、材料に対して温和なガス
温度が付与されかつ温和な応力が生ぜしめられるように
なっていることを特徴とする。

また本発明配置の選ばれた１つの態様の顕著な特徴に従
えば、補助熱ポンプの除霜に必要な熱は主熱ポンプの凝
縮熱から取得され、それにより除霜が促進されてその除
霜時間が室（１つまたはそれ以上の）内ではほとんど気
がつかない程度まで早められるようになっているのであ
る。

次に本発明の実施の態様の一例を添付図面について詳細
に説明する。

第１図、第３図および第４図から明らかなように、本発
明の配置は２つの閉じ系を包含し、その下部に示される
系は主熱ポンプであり、またその上部に示される系は補
助熱ポンプである。

すべての図において、高温部および高温冷媒を運ぶ管路
はハツチングを旋した矢符→によって示され、低温部お
よび低温冷媒を運ぶ管路は矢符＝〉によって示され、し
かして液体を運ぶ管路は矢符吟によって示されている。

第１図において、符号１は各系、すなわち主熱ポンプお
よび補助熱ポンプに包含された圧縮機を示し、また符号
２はいわゆる四方弁を示す。

第１図における３，４は熱交換器であって、そのうち３
は各系内における蒸発器でありまた４は凝縮器である。

５は圧縮機１から凝縮器４への高温ガス管路を示し、ま
た６は凝縮器４から蒸発器３への液体管路である。

前記の蒸発器から圧縮機１への吸込管路は７で示されて
おり、また８は凝縮器４と蒸発器３との間の液体管路６
内における絞り部材である。

９ａ−９ｂは補助熱ポンプのための別個の外気の流れを
示し、また１０ａ−１０ｂは換気の目的で取り入れられ
る外気を示す。

矢符１１ａ−１１ｂは室から取り出されかつ排気として
大気中に除去される空気の流れを示す。

矢符１２ａ−１２ｂは室の排気の一部分を示し、この部
分は室への戻し空気として戻されるとともに、外気の流
れ１０ａ−１０ｂとともに系の供給空気１４を構成する
。

１３は大気中に放出される空気の全量を示す。

第２図には、主熱ポンプおよび補助熱ポンプのそれぞれ
に対する閉じ動作範囲の一例が圧カーエンタルピ線図と
して描かれている。

その２つの軸は、閉じ工程の進行中におけるエンタルピ
および圧力の値をそれぞれ周知の方法で表わしである。

下限曲Ｍ１−２は液体についてだけの線であり、また上
限曲線２−３は乾燥飽和蒸気についてだけの線である。

湿り蒸気に付する領域は２つの境界線１−２および２−
３のそれぞれによって定められ、また２はいわゆる臨界
点である。

主熱ポンプの動作範囲はＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａで示され、
またそれに対応する補助熱ポンプの動作範囲はＡ／一Ｂ
’−Ｃ’−Ｄ’−Ａ’で示される。

距離Ａ−Ｂは、冷媒（液体）が前記の絞り部材を通過せ
しめられる場合に、第１図における管路６内において行
なわれる該冷媒の膨張を表わす。

図示のように、工程のこの部分は圧力低下を意味するが
、本発明に従えば、この圧力低下は霜の形成が防止され
るような状態の水準までたけ行なわれる。

距離Ｂ−Ｃは、第１図における蒸発器３内に保持される
圧力のもとての蒸発を表わす。

冷媒は、四方弁２を通過したあと圧縮機１に達し、該圧
縮機により圧縮されて温度が上昇するが、この状態は前
の線図におけるＣ−Ｄによって示される。

点Ｄにおいてはまた境界線２−３の右側においては、冷
媒は過熱蒸気の状態にある。

この蒸気は凝縮器４内において外気１０ａ−１０ｂおよ
び戻し空気１２ａ−１２ｂを加熱するのに利用され、ま
たこれらの空気は供給空気１４として室（１つ才たはそ
れ以上の）に供給される。

凝縮器４内における冷媒の凝縮は、事実上集合した状態
の蒸気から液体への変態を意味し、この変態の際に熱が
放出される。

補助熱ポンプについての動作工程の上記各部分に対応す
る部分は、Ａ’−８’，Ｂ’．−Ｃ’，Ｃ’−Ｄ’，お
よび最後にＤ’−Ａ’で示される。

本発明に従う主熱ポンプは、霜の形成が起こらないある
限られた温度範囲内で動作するように設計されているが
補助熱ポンプはより広い動作範囲をカバーする。

上記のような本発明配置の設計によって、主熱ポンプの
容量は、補助熱ポンプの作動期間が、外気の温度が低く
てその水分率が低下しかつ従ってそれにより生ずる霜の
着きが微々たるものでしかないような、冬季における気
候期間に限られるような大きさのものにすることができ
る。

第３図に従う補助熱ポンプが除霜されつつあるときは、
該補助熱ポンプの四方弁２は第１図における、すなわち
暖房の場合におけるセッティングと反対のセッティング
を有する。

第１図の機能とは反対に、熱は、供給空気流内に配置さ
れて一時的に蒸発器として作用する補助熱ポンプの熱交
換器４から、該補助熱ポンプの熱交換器３に伝達され、
従って該熱交換器は一時的に凝縮器として作用して該熱
交換器３の除霜を行なう。

供給空気流１４内に架装される補助熱ポンプの熱交換器
４は、空気の温度が最も低いところ、すなわち主熱ポン
プの熱交換器４の前に配置される。

このことは、圧縮行程にとって有利な圧縮比を付与する
とともに、材料に対して温和なガス温度を付与しかつ温
和な応力を生せしめるものである。

しかしながら、第４図に示されるように、上記のような
配置の代りに、供給空気流内に配置される主熱ポンプの
熱交換器４を同じ空気流内に配置される補助ポンプの熱
交換器４の前に配置することができる。

これによって、補助熱ポンプの除霜に必要な熱を主熱ポ
ンプから放出される凝縮熱から取得し、それにより除霜
を促進して該除霜時間が室（１つまたはそれ以上の）内
ではほとんど気がつかない程度まで早めることができる
。

実際上は、第５図に示されるように主熱ポンプの系にも
四方弁２を装置することが便利である。

その他の部分については、この図は第１図と同じ型式の
工程を示す。

前記のように装置することによって、本発明の配置はま
た前記両熱ポンプのうちの一方または双方の助けにより
夏季における室（１つまたはそれ以上の）の冷房にも利
用することができる。

すなわち、第６図に示されるように上記の配置を夏季に
おける冷房に利用する場合には、四方弁２により熱交換
器３，４の逆転を行ない、主熱ポンプ系および補助熱ポ
ンプ系の双方または一方において、３を凝縮器として作
用せしめるとともに４を蒸発器として作用せしめる。

前記四方弁（双方または一方の）の切換えによって、管
路５は蒸発器４と圧縮機１との間の吸込管路としての役
目をし、また一方管路７は、今やこの略図の下部の主熱
ポンプ系においては排気の流れの中に、また上部の補助
熱ポンプ系においては外気の流れの中に、それぞれ配置
されている各凝縮器への、前記圧縮機１からの高温ガス
管路としての役目をする。

以下に本発明の実施の態様を記載する。

（１）室（１つまたはそれ以上の）への供給空気流１４
内に架装される補助熱ポンプの熱交換器４は空気の温度
が最も低いところに配置され、それにより圧縮行程にと
って有利な圧縮比が付与されるとともに、材例に対して
温和なガス温度が付与されかつ温和な応力が生ぜしめら
れるようになっていることを特徴とする。

特許請求の範囲記載の配置。

（２）補助ポンプの除霜に必要な熱は主熱ポンプの凝縮
熱から取得され、それにより除霜が促進されてその除霜
時間が室（１つまたはそれ以上の）内ではほとんど気か
つかない程度まで早められるようになっていることを特
徴とする、特許請求の範囲記載の配置。

【図面の簡単な説明】 添付図面は本発明の実施の態様の一例を示す。 第１図は、冬季、すなわち暖房の場合における本発明の
配置およびその中に包含された各部分の機能を示す略図
、第２図は、本発明の配置に包含される主熱ポンプおよ
び補助熱ポンプそれぞれの作動の型を、エンタルピの関
数としての圧力ニついて示した線図、第３図は、補助熱
ポンプの霜落しの場合における本発明の配置を示す略図
、第４図は本発明の実施の態様第２項に従う配置を示す
略図、第５図は、夏季における冷房に際して主熱ポンプ
も利用することができるように、主熱ポンプにも四方弁
が装置された場合における本発明の配置を示す略図、第
６図は、主熱ポンフおよび補助熱ポンプの双方によって
、夏季、すなわち冷房を行なう場合における、本発明の
配置およびその中に包含された各部分の機能を示す略図
である。 １……圧縮機、２……四方弁、３，４……熱交換器、９
ａ−９ｂ……補助熱ポンプの外気の流れ、１０ａ−１０
ｂ……換気のための外気、１１ａ一１１ｂ……排気の流
れ、１２ａ−１２ｂ……戻し空気、１４……室への供給
空気の流れ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少くとも、２涸の熱ポンプを備え、それぞれの一方
   の熱交換器は外気および排気により貫流され、他方の熱
   交換器は外気および循環空気により貫流されるようにし
   た空気調和装置において；少くとも１個の連続作動され
   る主熱ポンプと少くとも１個の間欠作動される補助熱ポ
   ンプとが備えられ、前記主熱ポンプの一方の熱交換器３
   は、もっぱら排気を導く排気ダクＮ１ａ〜１ｉｂ内に配
   置され、前記補助熱ポンプの一方の熱交換器は、もっぱ
   ら外気を導く別個の空気ダクト９ａ〜９ｃ内に配置され
   ると共に、前記主熱ポンプと補助熱ポンプの他方の熱交
   換器４は、外気および循環空気を導く給気ダクト１４内
   に配置されていることを特徴とする空気調和装置。 ２ 前記給気ダクト１４内の熱交換器４のうち、補助熱
   ポンプの熱交換器４は、主熱ポンプの熱交換器４の前方
   に配置されたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の空気調和装置。 ３ 前記給気ダクト１４内の熱交換器４のうち、補助熱
   ポンプの熱交換器４は、主熱ポンプの熱交換器４の後方
   に配置されたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の空気調和装置。