JPS6144256A - 冷暖房装置 - 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 本発明は補助熱源により高圧液冷媒を加熱する冷媒加熱
器を有し、その熱エネルギを暖房時の低圧蒸発器で得ら
れた主熱源からの暖房出力に加える事でヒートポンプ暖
房能力の増加をはかる冷暖房装置において、冷媒加熱器
内を流れる冷媒の流量制御手段に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来、空気熱源ヒートポンプ式の冷暖房装置では低外気
温時の暖房能力不足や暖房運転開始時の暖房効果の立ち
上り特性の改善を図るため、例えば第２図で示されるよ
うな冷媒加熱器を有した冷暖房装置が提案されている。

第３図はその動作を表わしたモリエル線図である。

第２図において、１は屋外ユニット部分、２および２′
は屋内ユニット部分で、これらのユニ・ントはそれぞれ
２本の冷媒配管３，４および３，４により接続されてい
る。屋外ユニット部分１において、５は圧縮機、６は四
方弁、７は屋外熱交換器、８は絞り装置である。９は暖
房時に高圧冷媒液の回路となる配管４および４′から絞
り装置８への糸路に設けられた受液器であり、受液器９
からは冷媒ポンプ１０、冷媒加熱器１１および逆止弁１
２を直列に介して圧縮機５の吐出冷媒ガス配管１３と接
続される冷媒回路１４が設けられている。

１５および１６は屋内ユニット２を使用する時に開動作
する電磁弁、１５および１６は屋内ユニット２を使用す
る時に開動作する電磁弁である。電磁弁１５．１５は分
岐回路１７を介して四方弁６と、電磁弁１６　、１６’
は分岐回路１８を介して受液器９とそれぞれ接続されて
いる。

冷媒加熱器１１に設けられる補助熱源としては何でもよ
いが第２図の従来例では２個の電気ヒータ１９および１
９を用いた例を示している。各電気ヒータは電源２０に
対して並列に接続され、それぞれスイッチ２１および２
１を有している。各スイッチは屋内ユニット２を暖房運
転している時にスイッチ２１がＯＮし、屋内ユニット２
を暖房運転している時にスイッチ２１′がＯＮとなるよ
う構成されている。

以上の従来の構成において、暖房２室運転時の動作を第
３図を併用して説明する。屋内熱交換器２２および２２
で凝縮した高圧冷媒液は受液器９へ流入しく第３図ｄ点
）、二方向に分岐される。

一方は絞り装置８で減圧され屋外熱交換器７へ流入しく
第３図ｅ点）、外気より吸熱気化し圧縮機５に吸入後（
第３図ａ点）圧縮され、高圧冷媒ガスとして吐出される
。他方は、冷媒ポンプ１ｏにより冷媒加熱器１１に流入
しく第３図ｆ点）、電気ヒータ１９および１９′により
加熱気化された後、逆止弁１２を経て、圧縮機５から出
た吐出冷媒ガスと混合しく第３図Ｃ点）四方弁６を経て
再び屋内熱交換器２２および２２′で凝縮液化される。

以上の説明でわかるように、 ＧＭ；圧縮機５の冷媒流量 ＧＰ、冷媒ポンプ１０の冷媒流量 ＧＣ；屋内熱交換器２２および２２′を流れる合計の冷
媒流量 ＱＨ；暖房能力 とすれば ＧＣ＝ＧＭ　十Ｇｃ となり、ＱＨは ＱＨ＝Ｇｃ（ｉｃ−ｉｄ）＝ＣＨ（ｉｃ−ｉｄ）＋Ｇｐ
（ｉｃ−ｉｄ）すなわち、冷媒加熱器１１の加熱能力Ｑ
ＲＨＱＲＨ＝ＧＰ（ｌｃ−１ｄ） ふんだけ暖房能力が増加する事になり、低外気温時の暖
房能力不足や暖房運転開始時の暖房効果の立ち上り特性
の改善を図る手段として用いられていた。しかしこのよ
うな従来の冷暖房装置で暖ＱＲＨを半減させようとした
場合には次のような欠点があった。

冷媒ポンプ１０の冷媒流量Ｇｐは所要の最大能力、すな
わち暖房２室運転時の冷媒加熱能力ＱＲＨに合わせて設
計されており、電気ヒータ１９，１９’が共にＯＮにな
った時に冷媒加熱器１１を出た冷媒の状態が適性な過熱
ガス域となるように設計される。その理由は、圧縮機５
から出た吐出ガスと合流して（第２図Ｃ点）、四方弁６
、冷媒配管３を経て屋内熱交換器２２および２２の入口
に至る経路中の冷媒ガス状態を過熱ガス状態に保っため
である。もし冷媒加熱器１１の出口冷媒状態が飽和状態
に近いと、圧縮機５との合流点（第３図Ｃ７″ 点）は飽和ガス領域に近ずく事になり、屋内熱交換器２
２および２２′の入口に至る前に、経路中での放熱によ
り飽和域に達してしまい、本来は暖房能力に１００％利
用すべき凝縮潜熱の一部が失われてしまい、暖房効率の
低下を招く事になる。

しかしながら、暖房１室運転時は電気ヒータ１９．１９
の一方を○ＦＦにする事は、屋内熱交換器の台数減少に
よる冷媒回路の高圧異常上昇を防ぐ点からは必要不可欠
である。したがって冷媒加熱能力ＱＲＨを半減させた場
合は、冷媒ポンプ１０の冷媒流量Ｇｐが暖房２室時と同
一であれば冷媒加熱器１１の出口冷媒状態は飽和域に入
ってしまい（第３図ｇ点）、前述の暖房効率の低下を招
くという欠点を生じてくる。これを防止するために冷媒
ポンプ１０の流量ＧＰを加熱量ＯＲＨの変化に合わせて
変化させ、冷媒加熱器１１の出口冷媒状態を一定の過熱
ガス状態に保つ必要があった。このため冷媒ポンプ１０
の流量可変手段を設ける必要がある。具体的には冷媒ポ
ンプ１０の回転数を変化させる方法や冷媒ポンプ１０の
出口または入口側に流量調整弁を設ける方法があったが
、前者は電気的な制御回路が必要であり、後者は弁を駆
動する可動部分が必要であるなど、共にコスドアツブや
複雑化の要因となっていた。

発明の目的 本発明は、冷媒加熱器出口と圧縮機吐出ガス配管との間
に冷媒気液分離器を設け、その気液分離器の液溜り部と
冷媒ポンプ吸い込み側とを絞り抵抗を介して連絡するバ
イパス回路を設けるという安価で簡単な構成で冷媒ポン
プの流量制御を行ない、冷媒加熱器の加熱量が暖房２室
時から暖房１室時へと大きく変化しても、冷媒加熱器出
口の冷媒状態を最低限、飽和ガス状態に保つ冷媒流量制
御手段を提供する事を目的とするものである。

発明の構成 この目的を達成するために本発明は、高圧冷媒凝縮熱交
換器と、低圧蒸発熱交換器および圧縮機により構成され
るヒートポンプ暖房サイクルに、前記高圧冷媒凝縮熱交
換器を出た高圧液冷媒を冷媒ポンプ、冷媒加熱器および
冷媒気液分離器を介して圧縮機吐出冷媒回路へ導く冷媒
回路を設け、さらに前記冷媒気液分離器の液溜り部分と
前記冷媒ポンプ吸い込み側とを絞り抵抗を介して連絡す
るバイパス回路を設けたものである。

この構成により、冷媒加熱器の加熱量が変化しても冷媒
加熱器出口の冷媒状態を最低限の飽和ガス状態に保つこ
とができる。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例について添付図面の第１図を参
考に説明する。

同図において、第２図の従来例と同一部品は同一番号に
て示しである。従来例と異なる構成部分は、冷媒加熱器
１１の出口側と逆止弁１２との間に冷媒気液分離器２３
を設け、前記冷媒気液分離器２３の液溜り部２４と冷媒
ポンプ１０の吸込み側とを絞り抵抗２５を介して連絡す
るバイパス回路２６を設けている点である。前記絞り抵
抗２５は毛細管で構成されているが、所要の流通抵抗が
得られるものであれば、どのような構成でもよい。

次に本発明の詳細な説明する。

暖房２室運転時、冷媒加熱器１１の加熱能力ＱＲＨは電
気ヒータ１９，１９が共に○Ｎされて供給されており、
冷媒加熱器１１の出口冷媒状態も適性な過熱ガス状態を
維持しているとする。したがって冷媒気液分離器２３内
には液冷媒は存在しない。この時、冷媒ポンプ１０の吸
込み側には絞り抵抗２５を通って冷媒気液分離器２３内
の冷媒ガスの一部が流入している（破線矢印）。したが
って冷媒ポンプ１０には受液器９から来た高圧の液冷媒
だけでなくバイパス回路１７を通って来たガス冷媒が気
泡の状態で混入する。しかし、絞り抵抗２５の入口がガ
ス冷媒であるため、そのバイパス流路抵抗が大であり、
バイパス流量は少なくする事ができ、冷媒気液分離器２
３から圧縮器へ向かう冷媒流量は十分に確保する事がで
きる。

次に暖房１室運転時の動作について説明する。

暖房１室時一方の屋内ユニット、例えば２は停止される
から、冷媒加熱器１１内の電気ヒータ１９もＯＦＦとな
り冷媒加熱能力ＱＲＨは減少する。この時、冷媒ポンプ
１ｏの流量はポンプ回転数が一定回転であるのでほとん
ど減少しない。

したがって、冷媒加熱器１１の出口冷媒状態は冷媒エン
タルピが減少し、飽和域内に入って来る事になり、冷媒
気液分離器２３内には液冷媒が溜り始め、前記絞り抵抗
２５の入口側には液冷媒が存在するようになる。この結
果、絞り抵抗２５のバイパス流路抵抗は大巾に減少し、
バイパス流量を増大させる。絞り抵抗２５の流路抵抗を
適切に選べば、冷媒気液分離器２３内の液冷媒はバイパ
ス回路２６を介して冷媒ポンプ１０の吸い込み側へ返し
、ガス冷媒は飽和ガスの状態で圧縮機５の吐出ガスとの
合流点（０点）に送る事ができる。

この結果、圧縮機５からでた吐出冷媒ガスとの合流点（
第１図Ｃ点）の過熱度は暖房２室時よりは少ないが、依
然として保たれ、四方弁６、冷媒配管３を経て屋内熱交
換器２の入口に至る経路中の冷媒ガス状態を過熱ガス状
態に保つ事ができ、その経路中では放熱による冷媒の凝
縮を防止でき、屋内熱交換器２内で凝縮潜熱を有効に使
用でき、暖房効率の低下を防止できる。

発明の効果 以上述べたように本発明は、ヒートポンプ暖房サイクル
において、高圧冷媒凝縮熱交換器を出た高圧冷媒液を分
岐させ、低圧蒸発熱交換器および圧縮機への冷媒回路の
他に、前記高圧液冷媒を冷媒ポンプ、冷媒加熱器および
冷媒気液分離器を介して、圧縮機吐出冷媒回路へ導く冷
媒回路を設け、前記冷媒気液分離器の液溜り部分と前記
冷媒ポンプ吸い込み側とを絞り抵抗を介して連絡するバ
イパス回路を設けるという安価で簡単な構成により、冷
媒加熱器の加熱能力が変化する事による冷媒加熱器出口
冷媒の状態変化を利用し、バイパス回路のバイパス流量
を調整し、圧縮機の吐出ガスとの合流点に向かう冷媒流
量を制御する事ができる。

その結果、冷媒気液分離器出口の冷媒の状態を最低限、
略一定の飽和ガス状態に保つ事ができ、屋内熱交換器入
口前で冷媒ガスが凝縮してしまい、暖房効率が低下する
のを防止する事ができる。なお、本発明の実施例では２
室冷暖房装置について：　　　　　　述べたが、屋内外
ユニットが各１台の１室冷暖房装置で本発明を実施して
も、冷媒加熱能力の変化に対しては同様の効果を有する
事は言うまでもない０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の冷暖房装置の一実施例を示す冷媒回路
図、第２図は従来の冷暖房装置の冷媒回路図、第３図は
第２図の冷暖房装置の動作を表わすモリエル線図である
。 ５・・・・・・圧縮機、７・・・・・・屋外熱交換器、
１ｏ・・叩冷媒ポンプ、１１・・・・・・冷媒加熱器、
２２．２２’・・・屋内熱交換器、２３・・・・・冷媒
気液分離器、２５・・・・・・絞り抵抗、２６・・・・
・・バイパス回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高圧冷媒凝縮熱交換器と、低圧蒸発熱交換器および圧縮
   機により構成されるヒートポンプ暖房サイクルに、前記
   高圧冷媒凝縮熱交換器を出た高圧液冷媒を冷媒ポンプ、
   冷媒加熱器および冷媒気液分離器を介して圧縮機吐出冷
   媒回路へ導く冷媒回路を設け、さらに前記冷媒気液分離
   器の液溜り部分と前記冷媒ポンプ吸い込み側とを絞り抵
   抗を介して連絡するバイパス回路を設けた冷暖房装置。