JPS6144257A

JPS6144257A - 冷暖房装置

Info

Publication number: JPS6144257A
Application number: JP16707084A
Authority: JP
Inventors: 修一井上; 唐土　宏; 善樹泉
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1984-08-09
Filing date: 1984-08-09
Publication date: 1986-03-03
Anticipated expiration: 2004-08-09
Also published as: JPH0245102B2

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、その熱エネルギー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ては低外気
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は屋内ユニ
ット部分で、この両ユニットは２木の冷媒配管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
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１２を直列に介して圧縮機５の吐出冷媒ガス配管１
３と接続される冷媒回路１４が設けられている。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図の従来例では電気ヒータ２２を用いた例を示してい
る。

以上の従来の構成において、暖房時の動作を第３図を併
用して説明する。屋内熱交換器１５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１０により冷媒加熱器１１に流入し
く第３図ｆ点）、電気ヒータ２２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１５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の冷媒通量Ｇｃ：屋内熱交換器１５の冷媒流量 ’　　　　　　　　　　Ｑ　Ｈ：暖房能力とすればＧＣ＝ＧＭ＋ＧＣとなり、ｏＨはＱＨ＝Ｇｃ（ｉｃ−ｉｄ）＝ＧＭ（ｉｃ−ｉｄ）＋Ｇｐ
（ｉｃ−ｉｄ）すなわち、冷媒加熱器１１の加熱能力Ｑ
ＲＨＱＲＨ＝ＧＰ（ｉ。−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、冷媒加熱器１
１の加熱ｕＱＲＨを変化させようとした場合には次のよ
うな欠点があった。

冷媒加熱器１１の加熱１１ＱＲＨは所要の最大能力に合
わせて設計され、冷媒加熱器１１での冷媒と電気ヒータ
２２との伝熱面積は前記最大能力を発揮するように設計
される。また前記伝熱面積は、冷媒加熱器１１を出た冷
媒の状態が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１５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５
−、−一つためである。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Ｃ点）は
飽和ガス領域に近づく事になり、屋内熱交換器１５の入
口に至る前番乙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（事になる
。

このように所要の最大能力に合わせて冷媒加熱器１１を
設計すると、加熱量ＱＲＨを変化させて暖房能力の可変
を行う場合に前述の暖房効率の低下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１
ｏ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１ｏ
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
か、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等、共にコストアップの
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変化しても、冷媒加熱器出口の冷媒
状態を略一定の過熱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。

発明の構成上記目的を達成するために本発明は、高圧冷媒凝縮熱交
換器および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および冷媒加熱器
を介して圧縮機吐出冷媒回路へ導く冷媒回路を設け、さ
らに前記冷媒加熱器出口と前記冷媒ポンプ吸込み側とを
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略一定の過熱ガ７へ− 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第１図、第４図により
説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す冷媒回路の構成である
。第２図の従来例と同一部品は同一番号にて示しである
。

同図において、従来例と異なる構成部分は、冷媒加熱器
１１の出口側と冷媒ポンプ１０の吸込み側とを絞り抵抗
１６を介して連絡するバイパス回路１７を設けている点
である。前記絞り抵抗１６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。暖房運転時、冷媒加熱器
１１の加熱能力ＱＲＨが安定しており、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。この時、冷媒ポンプ１０の吸込み側には絞り抵抗
１６を通って冷媒加熱器１１の出口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。

冷媒ポンプ１０に吸入される冷媒の状態が１００％液体
であるとすればポンプ特性は第４図の実線１８のように
表わされる。

第４図で横軸は冷媒流量Ｇｐ、縦軸は冷媒ポンプ１０の
吐出揚程ΔＰである。２点鎖線１９は冷媒ポンプ１０の
出口から冷媒加熱器１１、屋内熱交換器１５、受液器９
等を経て再び冷媒ポンプ１０の入口側に至る経路の抵抗
曲線である。

したがって冷媒ポンプ１０の入口冷媒状態が１００％液
体であれば、その時の流量はＧＰｌ　　となる。本発明
ではバイパス回路１７において冷媒ポンプ１０の吸入冷
媒には気泡が混入するため、その流量特性は第４図の破
線２０のようになり冷媒流量はＧＰ２となり、ＧＰＩよ
り低下する。バイパス回路１７のバイパス流量が更に増
加すれば流量特性曲線は２１のようになり、冷媒流量は
ＧＰ３と更に低下する。

９べ一本発明では冷媒ポンプ１０の流量特性を常にバイパス流
量が存在するような特性、例えば第４図ＧＰ２の点で設
定している。

今、冷媒ポンプ１０の流量がＧＰ２で冷媒加熱量ＱＲＨ
２の場合に冷媒加熱器１１の出口冷媒の状態が温度ｔ２
比体積ｖ２（ｍ３Ａ）の過熱ガス状態で釣り合っている
とする。

次に冷媒加熱量を０ＲＨ３（ＱＲＨ２＞　ＱＲＨ３）と
減少すると、まず冷媒加熱器１１の出口冷媒温度はｔ３
（ｔ＋＞ｔ３）に低下腰その結果比体積はｖ３　（ｖ２
　）　ｖ３　）と減少する。この比体積の減少は絞り抵
抗１６人口の冷媒ガスの単位体積あたりの重量ＣＩ’ｌ
／ｍ３）を増加させる事になり、絞り抵抗１６を流れる
バイパス流量（ＫＰ／ｈ）を増加する。

すなわち冷媒ポンプ１０の入口液冷媒への気泡の混入が
増加し、ポンプ流量特性は第４図で２０から２１へのよ
うに変化し、冷媒ポンプ１０の流量をＧＰ３　（ＧＰ２
＞ＧＰ３）へと低下させる事ができる。

これとは逆Ｉ乙冷媒加熱量をＱ　ＲＨ３からＱＲＨ２１
０ｔ・へと増加させると、冷媒加熱器１１の出口冷媒温度がｔ
３からｔ２（’Ｃ）へと増加しその比体積（ｍ”／ｌｃ
、　）をｖ３からｖ２へと増加させる。その結果、絞り
抵抗１６人口の冷媒ガスの単位体積あたりの重量（Ｋ９
／ｍｓ　）を減少させる事になりバイパス流量を減少さ
せる。

すなわち冷媒ポンプ１０の入口液冷媒への気泡の混入が
減少味ポンプ流量特性は第４図で２１から２０へのよう
に変化し、冷がポンプ１ｏの流量をＧＰ３からＧＰ２へ
と増加させる事ができる。

このように冷媒加熱器１１の加熱量ＱＲＨが変化した時
の冷媒加熱器１１出口冷媒、すなわち絞り抵抗１６の入
口冷媒の比体積の変化を利用し、バイパス回路１７のバ
イパス流量を変化させ、冷媒ポンプ１０人口冷媒へのガ
ス冷媒混入量を変化させる事で冷媒ポンプ１０の流量制
御を略一定の変動中で安定させる事ができる。これは絞
り抵抗１６からなるバイパス回路１７が冷媒加熱器１１
出口の冷媒ガスの過熱状態を一定に制御している事に他
ならない。

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）の過熱度は適性に保たれ、四方弁６、冷媒
配管３を経て屋内熱交換器１５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１
５内で凝縮潜熱を１００％有効に使用でき、暖房効率の
低下を防止できるという効果がある。

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（乙前記高圧液冷媒を冷媒ポンプおよび冷媒加熱器を
介して、圧縮機吐出冷媒回路へ導く冷媒回路を設け、前
記冷媒加熱器出口と前記冷媒ポンプ吸込み側とを絞り抵
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比体積の変化を利用し、バ
イパス回路のバイパス流量を調整し、冷媒ポンプに吸入
される冷媒流量を制御する事ができる。その結果、冷媒
加熱器出口の冷媒の状態を略一定の過熱ガス状態に保つ
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。

【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、第４
図は本発明の実施例における冷媒ポンプの流量特性図で
ある。５・・・・・・圧縮機、７・・・・・屋外熱交換器、１
０・・・・・・冷媒ポンプ、１１・・・・・・冷媒加熱
器、１５・・・・・・屋内熱交換器、１６・・・・・絞
り抵抗、１７・・・・・・バイパス回路。

Claims

【特許請求の範囲】

高圧冷媒凝縮熱交換器および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
および冷媒加熱器を介して圧縮機吐出冷媒回路へ導く冷
媒回路を設け、さらに前記冷媒加熱器出口と前記冷媒ポ
ンプ吸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。