JPS6246161A - 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ているヒートポン
プ装置に関するものである。

従来の技術 第４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、蒸発器用ファン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０°Ｃ以下
になり空気中の水蒸気が霜として蒸発器４伝熱面に付着
し霜層全形成する。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は圧縮機１は一定回転数で、ま
た蒸発器用ファン５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６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
過風量が減少する為に、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
入側伝熱面に偏在して多く付着し流出側伝熱面にはほと
んど付着しない。

これは次のような理由によると考えられる。まず着霜量
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
する飽和湿り空気の絶対湿度との差は周囲空気の流入側
伝熱面が一番大きいので、ここに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る。一般にバイパスファクタの値は
、で表わされる。Ａｏは蒸発器４の外表面積であり、Ｇ
ｉま発器通過風量である。Ｋ工は熱通過率であり、風速
の関数である管外熱伝達率α。と冷媒流量の関数であを
α８から決定される。Ａｏ　／　Ａｉ　’ｉま蒸発器の
内外面積比である。、Ｃ１は空気の比熱、Ｃｓは蒸発器
伝熱面温度に相当する飽和湿り空気の比熱であり温度の
関数である。バイパスファクタの値が小さくなると、蒸
発器の空気流入側先端部のみで１−分に熱・物質交換が
行われ、Ｉ〜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−ますます蒸発器の空気流入側伝熱
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
ある為に、伝熱面間が霜層で閉塞され蒸発器どしての機
能が果たさなくなる迄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
霜全融解する為の熱もかなりの部分が周囲空気を暖める
だけで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消し、着霜時の運転時
間を長くできるヒートポンプ装置全提供するものである
。

問題点を解決する簡の手段 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、バイパスファクタ全所
定値に保持する膨張弁開度制御器、蒸発器用ファン回転
数制御器圧縮機回転数制御器および演算器を有するもの
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
もバイパスファクタ全所定値（Ｃ保持するように、膨張
弁開度、７１７回転数および圧縮機回転数を制御する為
に、バイパスファクターが小さくならず従って新鮮な空
気が空気流出側伝熱面に到達するようになりここで霜層
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−）で一
様な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果たさなくなる迄の時間を
著しく延ばすことができ、し２かも風量が保たれている
ので運転中の熱交喚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１〜３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図は着霜
時の蒸発器の状態図である。

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、開度可変膨張弁１２、蒸発器１３金環状
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１５は回転数可変でちる。また蒸発器１
３の管群１６に蒸発温度全検出する蒸発温度センサ１７
を、さらに管内に冷媒の流量を検出する冷媒流量センサ
１８を、また蒸発器１３とファン１４のケーシング間に
通過風量を検出する風量センサ１９を設けこれらのセン
サからの信号を演算器２０に取りこみ、バイパスファク
ターの値上計算し、所定値になるように膨張弁開度制御
器２１、ファン回転数制御器２２、圧縮機回転数制御器
２３全通じて、それぞれ膨張弁開度、ファン回転数およ
び圧縮機回転数全制御する。なお２４Ｖｉタイマである
。

次に作用を説明する。

運転を開始し５程度経過するとサイクルは準安定状態に
なり、タイマ２４により演算器２ｏが作動して蒸発温度
センサ１７、冷媒流量センサ１８および風量センサ１９
からの信号を受け、バイパスファクタの値を計算し、そ
の値を記憶する。そして、その後は各センサからの刻々
の信号全骨け、演算器２ｏがバイパスファクタの値を保
持するように、それぞれ膨張弁開度調節用モータ２５と
ファンモータ１５の回転数および圧縮機１０の回転数全
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。第３図に示すように運転初期においては霜層２６は
管群１６とファン群２７で構成される蒸発器１３の空気
（矢印２８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バイパスファクター
を運転初期の値に保持するように、腎張弁開度、ファン
モータ回転数および圧縮機回転数を制御している為に、
伝熱面間風速が速くなり空気流入側伝熱面であまり熱・
物質交換されていない空気が空気流出側伝熱面に到達す
るようになりここで霜層２６が成長する。さらにバイパ
スファクタの式の形からいって、値を保持するためには
蒸廃温度を上昇させる方向である。（Ｃｓは温度の関数
であり、温度が高い程値は大きい）従って霜層表面温度
が上昇し絶対湿度差が小さくなって空気流入側先端部に
おいて霜層はあまり成長しない。

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２く延ばすことができる
と共に吸熱量も大幅に多くすることができる。

また、除霜時においても霜全融解する為の熱が伝熱面の
どの場所でも有効に使われ周囲空気を暖める為に使われ
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ファン１４に王力形を用い
ているので、蒸発器１３０通風抵抗の増加に伴って風情
を増加させる為にファンモータ１６の回転数を変化させ
る幅は小さくできる。

発明の効果 以上のように本発明のヒートポンプ装置（ハ圧縮機、凝
縮器１．膨張弁および蒸発器等を環状に連結し、バイパ
スファクター金所定値に保持する膨張弁開度制御器、蒸
発器用ファン回転数制御器および圧縮機回転数制御器に
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全署しく長くす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるヒートポンプ装置の
原理図、第２図は同装置における制御回路のブロック図
、第３図は同装置の着霜時の蒸発器の状態図、第４図、
第５図、第６図は従来例におけるヒートポンプ装置の原
理図、状態図、特性図である。 １０・・・・・・圧縮機、１１凝縮機、１２・・・・・
・膨張弁、１３・・・・・・蒸発器、１４・・・・・蒸
発器用ファン、１５・・・・ファンモータ、１６・川・
・Ｗ群、１７・・・・・・蒸発温度センサ、１８・・・
・・・冷媒流量センサ、１９・・・・・風量センサ、２
Ｑ・・・・・演算器、２１・・・・・・膨張弁開度調節
器、２２・・・・・ファン回転数制御器、２３・・・・
・・圧縮機回転数制御器、２４・・・・・・タイマ、２
５・・・・・・膨張弁開度調節用モータ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名）θ
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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等を環状に連結し
   、前記圧縮機モータの回転数を制御する圧縮機回転数制
   御器、前記膨張弁の開度を制御する膨張弁開度制御器、
   前記蒸発器用ファンの回転数を制御する蒸発器用ファン
   回転数制御器、さらにバイパスファクタ値を計算し所定
   値に保持するように前記圧縮機回転数制御器、前記膨張
   弁開度制御器、前記蒸発器用ファン回転数制御器に信号
   を送る演算器を設けたヒートポンプ装置。