JPS602855A - ヒ−トポンプ装置 - Google Patents

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】 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シ成り立っている。２
は熱交換器で、図の実線の矢印に従って冷媒が循環する
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。液化した冷媒は膨張弁４を通って
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。

四方弁５を９００回転すれば、冷媒は破線の矢印に従っ
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は室内にあって室を暖め、熱交換器３は室外にあっ
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
め々くなる。

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が凝縮器となシ発熱するために、霜は取れる
。しかし、この時、熱交換器２は蒸発器とがるので暖房
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のファン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を生じる。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＼められ、朱蒸えない。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
時間は短か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った。

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シ、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々９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
必要々熱量の数倍が必要になるため、かなりの時間にわ
たっ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
シ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
交換器の下部へ向って設ける。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
にフィンを設は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ｓ内の上端に近い部分に熱交換器
１ｏを設けである。この熱交換器１００入口および出口
部に枝管１１　、１１’、１２が設けである。この枝管
は必ずしも本例の如く熱交換器１００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、フィ／１３を付して伝熱面積を大きくしである。

まづ実線の矢印に従っ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
シ、又２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っくりと下部の蓄
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ってしまう。

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

次に破線の矢印に従って冷媒が流れる時、特に熱交換器
２のファン８を停めている時は、冷媒液は未蒸発の捷＼
熱交換器１０に流入し、周囲の蓄熱材から熱をうばって
蒸発するが、同時に冷媒液は重力に従って枝管１１．１
２に流入し、蓄熱材とから熱をうばって蒸発する。蒸発
した冷媒は枝管１１の場合は主として１１′を経て、破
線矢印に従って四方弁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
の流れの向に逆っ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によって蓄熱材６があた５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を介
して、極めてゆっ〈シと加熱される。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＼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
＼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、
はとんど大部分の出力は、熱交換器２によって取出され
、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：破線の矢印に従って冷媒が流れ、
熱交換器１０の中に液冷媒が流入するが、さらに枝管１
１．１２などにも液冷媒が流入し、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。従って蓄熱容量
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αＯ１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・・
・・膨張弁、５・・・・・四方弁、６・・・・・・蓄熱
材、８・・・・蓄熱器、１０・・・・・・熱交換器、１
１．１１’、１２・・　・２６３

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）低圧冷媒蒸気を高圧冷媒蒸気にする加圧部と、２
   つの熱交換器を、中間に膨張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
   器部の間に、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熱交換器
   を凝縮器として放熱源に、下流側を蒸発器として吸熱源
   として使用する際の前記熱交換器の一端に、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熱交換器を
   前記蓄熱器の上部に設け、前記熱交換器を含む冷媒通路
   から、蓄熱器下部に向う先端を閉じた枝管を設けて々る
   ヒートポンプ装置。
2. （２）枝管を複数本とし、その一部の下端を連結しＵ字
   管状としてなる特許請求の範囲第１項記載のヒートポン
   プ装置。