JPS602856A - 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り成り立っている。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９ｏ０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。これが有用なのは王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
めなくなる。

そこで四方弁を９００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のファン９を停めて、その熱
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か加圧部１に流入し、圧縮
機をこわすなどの不都合を生じる。し２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
るだめ、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、犬き々容量の蓄熱器が必要であシ、平均
温度が上るまでに必要々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
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、蓄熱器は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、さらに重力循環方式の
ヒートパイプの吸熱部を、前記蓄熱器下部に、放熱部は
前記熱交換器と熱交換しうるごとく設けたものである。

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を設けである。又、重力循環方式のヒートパイプ１
１が蓄熱器内にあシ、これは熱交換器１０と熱的に結合
した放熱部１２と蓄熱材６から吸熱する熱交換部１３か
ら成り立っている。

まず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１ｏが存在するため、その周囲の蓄熱材６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。

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、冷媒液は未蒸発のま１
熱交換器１０に流入するが、この熱交換器１０には、ヒ
ートパイプ１１の放熱部１２が熱的に結合するごとく設
けられているのでヒートパイプ内の媒体はどんどんここ
で凝縮し冷媒を蒸発させる。凝縮したヒートパイプ内の
媒体は、重力で下の方に流下し、蓄熱材６の熱を、吸熱
部１３から取り込み、媒体を蒸発させる蒸発した媒体は
上昇し、再び放熱部１２で凝縮する。

放熱部１２と熱交換器１０との結合は、例えば第４図の
→０でフィン付２重管とすればよい。

図ではヒートパイプ１１はループを形成するようにしで
あるが、終端のある一本のノーイブも多使用される。

第４図においては、ヒートツクイブの媒体は１１の管を
上昇して１２内で凝縮し、管外を流れる冷媒液を加熱し
萎発させる。凝縮した媒体は管１４から下へ流れる。こ
の方法によれば極めて急速に蓄熱材に蓄えられた熱は取
出され、液化した捷まの冷媒の加熱に利用される。

しかしこのように重力循環のヒーレ（イブ１１を使用し
ているだめ、熱交換器部１０内を熱い冷媒蒸気が通る時
は、管１２内に液が存在せず、ヒートパイプは熱の輸送
に役立たない。逆に液冷媒が熱交換器１０を通る時は、
ヒートノ＜イブ内の媒体は放熱部１２で凝縮し、重力で
下へ重ばれ、下で加熱されて蒸発し、熱搬送が行われる
。

実施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、熱交換器１０によって蓄熱機６が暖められる速
度はきわめてゆっくりであり、除霜時間間隔の間に全体
が熱源温度（凝縮圧力からきする凝縮温度）まであだだ
められればよい。すなわち、はぼ１時間位かけて蓄熱材
６があたたまるので、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、暖房能力の低下を感じさせ
る程のものではない。又、起動時でも熱交換器１０の周
辺の蓄熱材６の温度は全体の中で一番高い部分であるか
ら、この場合でも大部分の出力は、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か、この場合は、
この熱交換器１０の周囲の蓄熱材から熱を回収するだけ
でなくヒートパイプ１１によって蓄熱器全体から、蓄熱
された熱を回収し冷媒を暖めるため、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、蓄熱材の十分低
い温度丑で利用しうる。従って、除霜時間を十分に短か
くすることができ、かつ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い。

発明の効果 このように本発明は、蓄熱器内の熱交換器は１つである
が、重力循環のヒートパイプを利用して、蓄熱時と放熱
時の性能を大きく変えることができるため、暖房運転中
は極く少量で、その出力の一部が蓄熱器内に蓄えられ、
除霜に際しては短時間に蓄熱された熱量が取出せ、除霜
時間も充分短かくでき、蓄熱および放熱の温度差を大き
くすることができるため、蓄熱容量も不必要に大きくす
る必要がなく、熱損失も小となる利点がある。

このように本発明によれば、比較的簡単な構造により、
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
明のヒートポンプ装置の要部の冷媒回路図、第４図は同
要部の熱交換器とヒートパイプの結合を示す説明図であ
る。 １・・・・加熱部、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
、１１　・・・・ヒートパイプ、１２・・・・・ヒート
パイプの放熱部、１３・・・・・・ヒートパイプの吸熱
部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 ８に 第３図 第４図 １θ

Claims (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、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
   によシ冷媒循環路を形成し、前記加圧部と熱交換悪部の
   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
   使用する芸＝半４撃Ｊ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内の上部
   に設け、さらに重力循環のヒートノ々イブを用い、蓄熱
   槽下部の熱を上部の熱交換器に輸送しうる如く構成して
   なるヒートポンプ装置。