JPS61107064A

JPS61107064A - ヒ−トポンプ装置

Info

Publication number: JPS61107064A
Application number: JP59228415A
Authority: JP
Inventors: 湯山　▲ひろし▼; 清佐久間; 誠遠藤; 佳昭谷村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1984-10-30
Filing date: 1984-10-30
Publication date: 1986-05-24

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〕この発明は原動機を駆動源とするヒートポンプ装置に関
する。

〔従来の技術〕

第４図は従来のこの種のヒートポンプ装置の回路図を示
すもので、冷媒回路人と原動機の冷却水用の冷却水回路
Ｂとから構成されている。

前者の冷媒回路Ａは、原動機ｌによって駆動される圧縮
機２と、貯湯タンク４内に設けられたヒートポンプ給湯
熱交換器５と、室内側熱交換器６と、室外側熱交換器７
と、四方弁８と、電磁弁９゜恭１０と、冷媒絞り装置１１とから構成されている。

後者の冷却水回路Ｂは、原動機１と、貯湯タンり４内の
貯湯熱交換器１２とポンプ１３とによって構成されてい
る。同、３４は給水口、１５は給湯口、１６は室内送風
機、１７は室外送風機である。

次にかかる従来の装置の作用について述べる。

ｆａｌ　　冷房時における冷媒の流れ：冷房時、冷媒は
次の順路をたどって循環する。

圧縮機２−四方弁８−室外側熱交換器７−冷媒絞り装置
１１−室内側熱交換器６−電磁弁９−四方弁８−圧縮機
２ｔｂ＋　　暖房時における冷媒の流れ：暖房時、冷媒は
次の順路をたどって循環する。

圧縮機２−四方弁８−電磁弁９−室内側熱交換器６−冷
媒絞り装置１１−室外側熱交換器７−四方弁８−圧縮機
２＋ｃ＋　　貯湯タンクに温水を蓄えるヒートポンプ給湯
時における冷媒の流れ：この場合は、一方の電磁弁９を閉とし、他方１０を開に
する。

圧縮機２−四方弁８−電磁弁１０−ヒートポンプ給湯熱
交換器５−冷媒絞り装置１４−室外側熱交換器７−四方
弁８−圧縮機２ −１＝記室内外（Ｉ１１熱交換器６．７は、冷暖房時の
それぞれの１，３３合において相異なる機能を果たす。

すなわち、冷房時、室外側熱交換器７は冷媒凝縮器とし
て、また室内側熱交換器６は冷媒蒸発器としての機能を
果たす。

暖房時は、室外側熱交換器７が冷媒蒸発器として、また
室内側熱交換器６が冷媒凝縮器としての機能を果たす。

また、ヒートポンプ給湯時は、ヒートポンプ給湯熱交換
器５が凝縮器として、室外側熱交換器７が冷媒蒸発器と
しての機能を果たす。

他方、上記の運転中、原動機１からの排熱は、冷却水に
より回収され、こうして加熱された冷却水は、貯湯熱交
換器１２で、貯湯タンク４内の貯湯水を加熱することに
よって冷却され、再び原動機１に戻る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の装置では、原動機の排熱は、貯湯タ
ンク４内の貯湯水を加熱するため圧だけしか利用されて
いないので、貯湯タンク４内の水温が上昇し、原動機ｌ
の冷却水の水温が、原動機を冷却するのに可能な上限温
度に達すると、運転モードにかかわりなく原動機を停止
させるか、または貯湯タンク４から出湯して貯湯水幅を
低下させるか、または別途Ｋ、余剰の排熱を外気等圧放
熱させるための手段を設けるかしなければ４ｃらなかっ
た。特に、暖房時、室内の温度が低く、ヒートポンプに
よる暖房能力が不足気味の場合など、排熱を外気に放熱
することは、快適性、エネルギーの利用形態的にも大き
な損失であった。

また、ヒートポンプによる暖房は、寒冷地のみならず比
較的温暖な地域でも、冷房に較べ定常的な能力の不足及
び暖房開始時の室温の立上りが遅い、という欠点が指摘
されることが多い。

さらに、ヒートポンプ給湯に関しては、原動機の排熱に
よる貯湯温度の方がヒートポンプによる貯湯温度よりも
高く、したがって貯湯タンク内に、これら熱交換器を設
ける場合、ヒートポンプ給湯熱交換器を下段に配し、貯
湯タンク下部からタンク内全体を加熱するようにして、
排熱貯湯により貯湯タンク内が高温となっても冷媒の圧
力が影響を受けないようにしている。

１−かし、排熱貯湯熱交換器よりも下方は、ヒートポン
プによる給湯温度以上とならず、タンクの一］二部のみ
が高く（８０〜９０′Ｃ）、下部は冬期で約４ｎ”ｃ、
Ｕ期で約６０”Ｃであるため、貯湯舶用が大きくとれず
、しかも出湯時、タンク内の温度境界のため、出湯温度
が変化する等の欠点があった。

この発明は、」＝記問題点を解決するためになされたも
ので、原動機の排熱を貯湯のみでなく暖房に利用し、排
熱の有効利用を図ることができるヒートポンプ装置を得
ようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、圧縮機の吸込側にアキュームレータを設け
、このアキュームレータ内に冷却水が搬送可能な熱交換
器を配設し、冷却水を、必要に応じて、貯湯タンク以外
にこの熱交換器にも循環させる、というものである。

〔作用〕

暖房時、貯湯タンク内の水温が沸き上り状態に達し、冷
却水の温度が、原動機の冷却をａ［能とする限界の温度
に達したとき、冷却水回路を切換えてアキュームレータ
内の熱交換器に導き、アキュームレータ内の冷媒と熱交
換させて冷媒を加熱するとともに冷却水の温度を低下さ
せて原動機の運転を継続させる。

また、貯湯タンク内の水温が低い時でも、暖房負荷が大
きく、高暖房能力が要求される場合は、アキュームレー
タ内に冷却水を導入する。

さらに、ヒートポンプ給湯運転時でも、アキュームレー
タ内に、冷却水を導入することにより、貯湯能力の向上
と貯湯温度の上昇を図る。

〔実施例〕

以下図面に示す実施例を参照しながらこの考案を説明す
る。伺、第１図において第４図と同一符号は、同一部分
または相当部分を示すものとする。

−Ｎ”−ｔ’／Ｊ機２に伝達するクラッチ、１９は四方弁８と圧縮機２の
吸入側の間に配設したアキュームレータ、２０はアキュ
ームレータ１９内に配設した冷媒加熱熱交換器、２１及
び２２は冷却水導入時、２３は）ＩＪＥ動機燃料系、２
４は排ガス管、２５は消音マフラーである。

以−ヒの構成において、冷媒回路Ａにおける冷媒の流れ
は、冷房、暖房ヒートポンプ給湯運転共に従来例と基本
的には同様である。

冷却水回路Ｂは、電磁弁２１．２２により、貯湯タンク
４側と、アキュームレータ１９側に別れ、並列に構成さ
れている。通常の冷暖房及びヒートポンプ給湯運転では
、原動機用の冷却水は、電磁弁２１が開、電磁弁２２が
閉とされ、冷媒加熱熱交換器２０を側路し、貯湯タンク
４内の貯湯熱交換器１２に入る。ここで貯湯水を加熱し
た後、再び原動機１に戻る。貯湯タンク４内の貯湯熱交
換器１２とヒートポンプ給湯熱交換器５の配設位置関係
は、従来例と同様に貯湯熱交換器１２を上段側としてい
る。

上記の運転において、暖房時外気温度が低く暖房負荷が
大きい場合、または暖房開始時等室篇を早急に上昇させ
る場合は、電磁弁２１を閉と１〜、電磁弁２２を開とし
、原動機ｌの冷却水の流れを、電磁弁２２−冷媒加熱熱
交換器２０−貯湯熱交換器１２−循環ポンプ１３の順路
に切換え、冷却水による冷媒の加熱を行う。

また、暖房負荷が比較的小さく、ヒートポンプの暖房能
力だけで負荷を十分まかなえる場合でも、貯湯タンク４
内の温度が沸き上り温度に達し、冷却水温度が原動機を
冷却する限界に達した場合は、冷却水温度等を検出し又
、上記と同様圧冷却水電磁弁２１を閉とし、電磁弁２２
を開として、冷却水による冷媒加熱を行う。

なお、暖房時の負荷検出手段及び冷却水温度の検出手段
はサーモスタット等による配管および外気温度の検出、
あるいは室内ユニット側からの温度信号等によって行う
が、これは従来の公知の技術で行う。

、第２図は冷媒加熱器の詳細を示す断面図で、四゛朔方弁８からの冷媒は冷媒管２６からアキュームレータ１
９に入る。ここでアキュームレータ１９に入る冷媒が気
液２相である場合は、下部に液冷媒２９が、上部処ガス
冷媒２９ａが貯溜する。アキュームレータ１９から圧縮
機２に戻る冷媒は、ガス吸入部２７から冷媒管２８に入
り、圧縮機２に到る。ここで、冷媒加熱熱交換器２０は
、アキュームレータ１９の下部にコイル状に配設され、
主に液冷媒２９を加熱する構成となっている。３０゜３
１は、それぞれ冷却水の入口と出口を示している。さら
に３２は、アキュームレータ１９の下部に貯溜した液冷
媒２９または冷凍機油等を小編“づつ圧縮機２に戻す小
孔である。

アキュームレータ１９内の液冷媒量は、運転モード及び
負荷条件、または冷凍サイクルの初期冷媒針により変る
が、冷媒加熱熱交換器２０の加熱効率を向、上させるた
め、アキュームレータ１９内に常に若干の液冷媒が貯溜
するように初期の封入部°を設定する。、８１：た、ア
キュームレータ１９内への冷却水導入時は、圧縮機２１
へ戻る冷媒ガスのＱｌ”；、− スーパーヒートが大きくなるが、冷媒管２８に設けたス
ーパーヒートを検出する冷媒絞り装置の感温部３３から
のフィードバックにより、絞り装置の抵抗が小さくなり
、アキュームレータ１９に入る冷媒が気液２相となるよ
うに構成されている。

従って、この発明では、冷媒加熱熱交換器２０の全体ま
たは大部分−は、冷却水をアキュームレータ１９に導入
する運転では、常に液冷媒２９の中に位置するようにな
るため加熱効率が大きくなる。

すなわち、冷媒の熱伝達率が大きいため、熱交換器２０
が小形でも十分な加熱能力が得られる。

またこの発明では、冷媒加熱熱交換器２０においては、
高温の原動機１の冷却水と低温度の冷媒との熱交換が行
われるため、両者の温度差が大きく、この点からも小形
でよく、従来の単なるアキュームレータに比し特に大き
くする必要がない。

以上、暖房運転の例を中心に説明したが、特に給湯負荷
の大きい冬期のヒートポンプ給湯運転でも、アキューム
レータ１９に原動機１の冷却水を導くことにより、暖房
時と同様給湯能力の向上を図ることが可能となる。

なお、第３図は、この発明の効果をモリエール線図上に
示したもので、暖房、ヒートポンプ給湯運転では、冷媒
加熱時、エンタルピ差が大きくなり、能力が増大するこ
とがわかる。同図中、実線は、冷却水をアキュームレー
タ１９に導びいた場合を示し、点線は導びかない場合を
示している。

〔発明の効果〕

この発明は以上から明らかなように、アキュームレータ
内に原動機の冷却水を導入し、冷媒の利用により、暖房
能力が増大する。特に外気温度が低くなる程、ヒートポ
ンプ原理では、暖房能力が低下するが、原動機の排熱針
は外気温度に関係なく一定であるため、外気温度が低下
しても暖房能力の低下は少なく、十分な暖房能力が得ら
れることになり、室内を快適な環境に維持できる。

また、貯湯タンク内の温度が上昇し、原動機からの排熱
を蓄えることができない条件でも、排熱を暖房に利用で
きるため、排熱を有効に利用することができ、装置全体
で年間を通じて効率を大幅に向上させることができる。

さらにヒートポンプ給温運転においても、冬期など従来
のヒートポンプでは貯湯温度を高くできない条件では、
原動機の冷却水をアキュームレータに導入することによ
り、貯湯温度の上昇と貯湯熱址の増大を計ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る装置の流体回路図、第２図は
、アキュームレータの内部を示す断面図、第３図は、こ
の発明と従来例とを比較したモリエール線図、第４図は
、従来例の流体回路図である。１・・・原動機２・・・圧縮機１９・φ・アキュームレータ２０・・・冷媒加熱熱交換器Ｂ・・・冷却水回路冑、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）原動機によつて圧縮機を駆動するヒートポンプ装
置において、原動機を冷却するための冷却水回路にアキ
ュームレータを設け、該アキュームレータの内部に冷媒
加熱、熱交換器を配設し、該熱交換器に冷却水を搬送可
能としたことを特徴とするヒートポンプ装置。
（２）冷却水回路は、原動機と貯湯タンクの熱交換器と
の間の回路と、原動機とアキュームレータとの間の回路
とからなり、これらの回路は並列に構成されているとと
もに冷却水は何れか一方の回路に選択的に循環させられ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のヒート
ポンプ装置。
（３）冷却水を循環させる回路の選択は、暖房運転また
はヒートポンプ給湯運転時における運転条件を検出する
検出器からの信号に基いて行うことを特徴とする特許請
求の範囲第２項記載のヒートポンプ装置。
（４）上記信号は、ヒートポンプの負荷信号または原動
機の冷却水の温度に基づく信号であることを特徴とする
特許請求の範囲第３項記載のヒートポンプ装置。