JPS61250453A - 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、空調機や冷蔵庫等に用いられるヒートポンプ
装置に関するものである。

従来の技術 第６図に示すように、圧縮機１、凝縮器２、膨張弁３お
よび蒸発器４を環状に連結して構成されるヒートポンプ
装置において、蒸発器用７７ン５によって蒸発器４に流
入する周囲空気温度が低下すると、蒸発温度がＯ’Ｃ以
下になシ、空気中の水蒸気が霜として蒸発器４伝熱面に
付着し霜層τ形成する。そしてこのような着霜現象が生
じる運転条件においても、従来では圧縮機１は一定回転
数で、また蒸発器用７７７６は一定電圧で運転されてい
た。

発明が解決しようとする問題点 このような構成であるから、第６図、第７図に示すよう
に、運転時間の経過と共に蒸発器４に霜層が形成される
と通風抵抗が増加し、通過風量が減少していく。そして
通過風量が減少するために熱交換量も減少し、その結果
蒸発温度が低下していく。

このようなヒートポンプサイクルの経時変化によって、
管群６とフィン群７で構成される蒸発器４の伝熱面にお
ける霜層８の分布は、周囲空気（矢印９方向に流れる）
の流入側伝熱面に付着し、流出側伝熱面には殆ど付着し
ないものとなる。

これは次のような理由によると考えられる。先ず着霜量
に最も関連する流入空気の絶対湿度と伝熱面温度に相当
する飽和湿シ空気の絶対温度との差は、周囲空気の流入
側伝熱面が一番大きいので、ことにより多くの霜層が形
成される。そして運転を続けると通過風量が減少してバ
イパスファクタが小さくなシ、しかも蒸発温度が低下し
て霜層表面温度が上昇しないので、霜層は着々周囲空気
の流入側伝熱面のみで成長するようになる。

以上のように蒸発器伝熱面における霜層分布が偏在的で
あるため、伝熱面間が霜層で閉塞・され蒸発器としての
機能をはたさなくなるまでの時間が著しく短いという欠
点を有している。また霜層分布が偏在的であるから、除
霜時に霜を融解するための熱もかなシの部分が周囲空気
を暖めるだけとなり、熱効率が著しく悪いという欠点を
有している。

本発明は、上記従来技術の欠点を解決し、着霜時の運転
時間を長くできるヒートポンプ装置を提供するものであ
る。

問題点を解決するための手段 本発明のヒートポンプ装置は、圧縮機、凝縮器膨張弁お
よび蒸発器等を環状に連結し、前記蒸発器の蒸発温度お
よび通過風量を運転初期の各値に保持する圧縮機回転数
制御器および蒸発器用ファン回転数制御器を有するもの
である。

作用 この技術的手段による作用は次のようになる。

運転開始初期においては、蒸発器の空気流入側伝熱面に
霜層が偏在的に成長する。しかし、その後着霜が進行し
ても蒸発温度および通過風量を運転開始初期のそれぞれ
の値に保持しているため、空気流入側伝熱面では霜層表
面温度が上昇し絶対湿度差が小さくなシ霜層はあまシ成
長しなくなる。

更にバイパスファクタが大きくなるので、新鮮な周囲空
気が流出側伝熱面に到達するようになシここで霜層が成
長する。

このようなことから、蒸発器伝熱面全体にわたって一様
に霜層が形成されることになり、伝熱面間が霜層で閉塞
され、蒸発器としての機能をはたさなくなるまでの時間
を著しく延ばすことができ、しかも風量が保たれている
ので運転中の吸熱量も著しく多くすることができる。

実施例 本発明の一実施例を第１図〜第４図に基づいて説明する
。第１図は全体図、第２図は制御ブロック図、第３，４
図は作用説明図である。

本実施例のヒートポンプ装置は、回転数可変圧縮機１０
．凝縮器１１、膨張弁１２、蒸発器１３等を環状に連結
して構成され、蒸発器用ファン１４は圧力形であり、そ
のモータ２１は回転数可変である。また蒸発器１３を構
成し中部を冷媒が流れる管群２２に蒸発温度を検出する
蒸発温度センサ１６を設け、これからの信号を受けて圧
縮機モータ１９の回転数を制御する圧縮機回転数制御器
１８、さらに蒸発器１３と７７７１４のケーシング間に
通過風量を検出する風量センサーを設け、これからの信
号を受けてファンモータ２１の回転数を制御するファン
回転数制御器２０を有している。なお、１７は圧縮機回
転数制御器１８とファン回転数制御器２０の作動を制御
するタイマである。

次に作用を説明する。

第３図に示すように、運転を開始し設定時間（約６分）
を経過するとサイクルは準定常状態（点ａ、ｂで示す）
になシ、タイマ１７によシ圧縮機回転数制御器１８およ
びファン回転数制御器２ｏが作動し、それぞれ蒸発温度
センサ１６および風量センサ１６の信号を受けその値（
点ａ、ｂの値）を記憶する。そしてその後は蒸発温度お
よび通過風量がその値を保持するようそれぞれ圧縮機モ
ータおよびファンモータの回転数を制御し続ける。

このような構成と作用を有するので次のような効果があ
る。

運転開始の初期においては、霜層２４は管群２２とフィ
ン群２３で構成される蒸発器１３の空気（矢印２６方向
に流れる）流入側伝熱面に偏在して成長する。しかしそ
の後運転を続けると、蒸発温度および通過風量を運転開
始初期のそれぞれの値に保持しているため、空気流入側
伝熱面では霜層表面温度が上昇し絶対湿度差が小さくな
って霜層２４はあまシ成長しなくなシ、更に伝熱面通過
風速が早くなりバイススフ１クタが大きくなるので流入
側伝熱面で熱物質交換されていない周囲空気が流出側伝
熱面に到達するようになシ、ここで霜層２４が成長し第
４図に示・すように着霜する。

このようなことから蒸発器１３の伝熱面全体にわたって
一様に霜層が形成されることになり、伝熱面間が霜層で
閉塞される迄の運転時間を著しく伸ばすことができると
共に吸熱量も大幅に多くすることができる。

また、除霜侍においても霜を融解するための熱が伝熱面
のどの場所でも有効に使われ周囲空気を暖めるために使
われることはないので熱効率が向上する。

さらに本実施例では蒸発器用７７ン１４に圧力形を用い
ているので、蒸発器の通風抵抗の増加に伴って風量を一
定に保つ為に７アンモータ２１の回転数を制御する回転
数可変幅は小さくできる。

また、蒸発器１３の伝熱面間が霜層で閉塞されると、蒸
発温度９通過風量は急激に低下するので、蒸発温度セン
サー１６あるいは風量センサー１６を用いて除霜運転開
始の制御、例えば圧縮機１Ｑを停止して自然除霜あるい
はサイクルを逆に切り換える四方弁を作動させ、蒸発器
１３の管群２２にホットガスを流して強制除霜する等の
制御を誤動作なく行うことができる。

発明の効果 以上のように本発明のヒートポンプ装置は、圧縮機、凝
縮器、膨張弁および蒸発器等を環状に連結し、前記蒸発
器の蒸発温度および通過風量を運転初期の６値に保持す
る圧縮機回転数制御器および蒸発器用ファン回転数制御
器を有するものであるから、蒸発器伝熱面に一様に霜層
を形成させ伝熱面間が閉塞する迄の運転時間を著しく長
くすることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるヒートポンプ装置の構
成図、第２図は同装置の制御ブロック図、第３図は同装
置の風量、温度特性図、第４図は同装置のフィン着霜状
態を示す要部平面図、第６図は従来例によるヒートポン
プ装置の構成図、第６図は同装置のフィン着霜状態を示
す要部平面図、第７図は同装置の風量、温度特性図であ
る。 １ｏ・・・・・・圧縮機、１１・・・・・・凝縮器、１
２・・・・・・膨張弁、１３・・・・・・蒸発器、１４
・・・・・・蒸発器用ファン、１５・・・・・・蒸発温
度センサ、１６・・・・・・風量センサー、１７・・・
・・・タイマ、１８・・・・・・圧縮機回転数制御器、
１９・・・・・・圧縮機モータ、２ｏ・・・・・・ファ
ン回転数制御器、２１・・・・・・ファンモータ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１０
・・・万瀉洸 １１・・・凝縮　器 ７５、．４咋、４ヒ温凌セン“す°− １６・・・底量センサー ｆ９．、、Ｘ！ｌａａ゛七−９ ２０，・フ１ンｌ申天教句春瞭恩 ２１・・−フ２ンモーク 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 Ｉ軌時間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器を環状に連結し、
   前記蒸発器の蒸発温度および通過風量を運転初期の各値
   に保持する圧縮機回転数制御器および蒸発器用ファン回
   転数制御器を有するヒートポンプ装置。