JPS63150568A - 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、圧縮式、吸収式などの冷媒の凝縮。

蒸発の原理による冷却、加熱を応用したヒートポンプ装
置に関するものである。

従来の技術 第２図はヒートポンプ装置の原理を示す図である。同図
において、１は加圧部で、圧縮式の場合は圧縮機、吸収
式においては発生器および吸収器などより成り立ってい
る。２は熱交換器で、図の実線の矢印に従って冷媒が循
環する場合は、冷媒蒸気は冷却されて液体となる。すな
わち凝縮器として機能する。液化した冷媒は膨脹弁４を
通って減圧されて熱交換器３に入り、蒸発して低圧の冷
媒蒸気となる。すなわち熱交換器３は蒸発器として機能
し、周囲から熱を吸収する。

四方弁６を９００回転すれば、冷媒は破線の矢印に従っ
て循環し、熱交換器３は凝縮器として、熱交換器２は蒸
発器として機能する。

暖房運転の場合は熱交換器２は室内にあって室を暖め、
熱交換器３は室外にあって、外気から熱を取り込む。こ
の時、外気温度が低いと、熱交換器３て次第に霜が付き
、外気からの熱が取り込めなくなる。

そこで四方弁５を９０°回転して冷房サイクルてすると
（これを除霜運転という）、熱交換器３が凝縮器となり
発熱するために、霜は取れる。しかし、この時、熱交換
器２は蒸発器となるので暖房されるべき空間が冷房され
るので極めて不都合である。そのため、例えば熱交換器
２のファン９を停めて、この熱交換器２で冷媒が蒸発し
ないようにすると、図２の基本構成の場合は未蒸発の液
冷媒が加圧部１に流入し、圧縮機をこわすなどの不都合
を生じる。

これに対する対策として第３図に示すごとき方法が発明
されている。すなわち、第２図の基本サイクルに、蓄熱
材６と熱交換する熱交換器７を、熱交換器２と加圧部１
の間に設けたもので、実線矢印のサイクルの時には、凝
縮器２で放出される凝縮熱の一部が、蓄熱器８内の蓄熱
材６に蓄えられる。

この場合は暖房運転を反転させて、いわゆる除霜運転に
入った時、ファン９を停めてもこのように蓄熱器８を有
する場合は未蒸発冷媒は蓄熱材６に蓄えられた熱により
熱交換器７があたためられ、未蒸発冷媒は蒸発するため
、加圧部１に悪い影響を与えない。

発明が解決しようとする問題点 この方法は原理的には嵐いのであるが、実際に除霜する
時間は短かくなければならないため、それだけの伝熱特
性を熱交換器７に持たせると、暖房運転の立上り時に熱
出力がほとんど熱交換器子から蓄熱材６に移されるため
、熱交換器２に出力が出てこないという問題があった。

その一つの解決策としては蓄熱容量を太きくし、蓄熱平
均温度を高くし、使用温度幅を狭くすることにより、蓄
熱時には小さい温度差、放熱時には大きい温度差とする
使い方があるが、大きな容量の蓄熱器が必要であり、平
均温度が上るまでに必要な熱量も多いという欠点がある
ため、運転をある程度停止した場合、例えば就寝時に停
止して翌日動かすまでの間に前記蓄熱槽の温度は、よほ
ど断熱をよくしないかぎり外気温に近い温度まで下るた
め、起動時は蓄熱材温度と凝縮温度との差が大きく、熱
交換器２に出力が出ないか或いはかなり出力が低下し、
この段階で蓄熱器に蓄えられるべき総熱量は一回の除霜
に必要な熱量の数倍が必要になるため、かなりの時間に
わたって出力が低下することになる。

本発明は、蓄熱器を有するヒートポンプ装置の暖房立上
り特性および除霜特性の改善を、より簡単な方法で行う
ことを目的とするものである。

問題点を解決するだめの手段 本発明は、除霜用の蓄熱器を、凝縮器入口部ではなく、
凝縮器を分割してその間の冷媒通路に、或いは凝縮器を
出だ後、膨脹弁に到る通路部分に、新たな熱交換器を設
け、この熱交換器と熱交換しうる蓄熱材と、この熱交換
器を収容する蓄熱器を設けたヒートポンプ装置である。

作用 まず、暖房運転を始めた状態を考えると冷媒は通常どお
り凝縮器で凝縮し、液化した冷媒ないしは殆んど液化し
た冷媒が、蓄熱槽内の熱交換器に流入する。この場合蓄
熱材を加熱する熱源は、液化冷媒の持つ顕熱であって暖
房出力の主たる担い手である冷媒の凝縮潜熱は、わずか
に冷媒蒸気が残っておれば、その分のみで、殆んど蓄熱
器は潜熱によって加熱されていないと考えてよい。

しかし暖房運転中に徐々に蓄熱されているため、除霜運
転に入ると、膨脹弁を通って逆方向に液化冷媒が蓄熱器
内の熱交換器に流入し、この通路は加圧部の吸入側につ
ながっているため圧力が下っているから、直ちに冷媒の
蒸発が生ずるが、その蒸発潜熱は蓄熱器に貯えられた熱
によって供給されることになり、室内熱交換器のファン
を停止した状態でも冷媒は完全に蒸発して圧縮機に吸入
される。

実施例 本発明の一実施例を第１図に示す。第１図において、蓄
熱材１１を充した蓄熱器１Ｑの中に熱交換器１２を設け
たものを、凝縮器２と膨脹弁４０間に挿入した。

この場合、蓄熱器の中に設けた熱交換器の能力は、この
管内で冷媒が０°Ｃ程度で蒸発した場合、十分短い時間
で、すなわち除霜運転時に、暖房運転時に蒸発器として
働き霜の付着した熱交換器３を、凝縮熱で除霜し終る時
間内に蓄熱器内の熱交換器に流入する液化冷媒を十分に
蒸発させうるものでなければならない。

なお本実施例では蓄熱器の熱交換器を、凝縮器２の後に
入れたが、凝縮器２を分割し、その間に入れることによ
シ、蓄熱時間を短縮させることができるため、実際に使
用する条件から必要に応じてこの分割位置を求めて、挿
入することもできる。

第１図の例についてその効果を説明する。この図におい
て実線の矢印は先にのべた暖房運転の状態であるが、高
圧冷媒蒸気は、凝縮器２において殆んど完全に凝縮し、
凝縮熱を室内に放出した液化冷媒の状態にあシ、その温
度は凝縮温度ないしはそれより幾分低い過冷却の状態に
あるが、蓄熱材１１は前回の除霜運転によって温度が低
下しているため、この液化除霜の顕熱分（すなわち、蓄
熱材の温度と液化冷媒の温度差に液化冷媒の重量と比熱
を乗じだ値）、を熱源として徐々に暖められる。この熱
はいわば暖房運転時の未利用熱であるから、この蓄熱槽
の存在によって、出力が低下することはない。この点が
従来の高圧冷媒蒸気がまず蓄熱器の熱交換器に入り、出
力の一部を蓄熱するのとは根本的に異っている。

従ってこの方法では蓄熱器内の熱交換器の伝熱面積を後
述する除霜運転時に必要な大きさにとっても、暖房運転
時の出力低下を生じない。

しかし、除霜運転を必要とする時間間隔が、使用条件、
すなわち、使用時の温度、湿度条件などから短かく、上
記の方法で必要量の熱エネルギーが蓄熱し得ない場合は
、蓄熱器の熱交換器に一部未凝縮の冷媒蒸気が流入し、
凝縮潜熱による加熱。

蓄熱が行われるよう、凝縮器を一部分割し、その間に蓄
熱用熱交換器を挿入することが必要となる。

次に除霜運転の時は、破線の矢印に従って冷媒が流れ、
熱交換器１２によって蓄熱材１１の蓄えられた廁が取出
される。この場合熱交換器内に流入するのは液化冷媒で
、管内で沸騰するため、沸騰熱伝達の形式をとるから熱
伝達は、蓄熱時より向上する。又管外にはフィンなどを
設は十分伝熱面積を増して必要な時間内に、蓄えられだ
熱エネルギーによって冷媒が十分沸騰しうるよう設計し
であるので、加圧部に未蒸発冷媒が吸い込まれる心配は
ない。

このように蓄熱器を従来と違って凝縮器の後に設けるこ
とにより、蓄熱器内の熱交換器の伝熱能力をいか程に高
めても、蓄熱時に熱出力の大きな部分が蓄熱に廻されて
出力不足になることはなく、同じ目的を得るために従来
工夫された、入力時と出力時の単位時間あたりの熱貫流
量を変える方法に比べて、本方法は特に構造的に工夫を
こらす必要がなく構造が簡単であるという利点があるう
発明の効果 以上のように本発明は、簡単な構造の蓄熱器を用いて暖
房運転中は極く少量ずつその出力の一部が蓄熱器内に蓄
えられ、除霜に際しては一挙に蓄熱された熱量が取出せ
るため、除重時間が充分短かくなり、蓄熱および放熱の
温度差を大きくとることができるため、蓄熱容量も不必
要に大きくする必要がなく、熱損失も小となる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるヒートポンプ装置の要
部の冷媒回路図、第２図はヒートポンプの原理図、第３
図は蓄熱器を有する従来のヒートポンプ装置の冷媒回路
図である。 １・・・・・・加圧部（圧縮機）、２，３・・・・・・
熱交換器、４・・・・・・膨脹弁、５・・・・・・四方
弁、１０・・・・・・蓄熱器、１１・・・・・・蓄熱材
、１２・・・・・・熱交換器。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名７−
．７７Ｉ］及都 ２−一〜恋交褐 ３−　盃契袂港 ４−雇月升 さ−旧方升 ｒｏ−蕗勲召 ／７−−−鷺評■１ １ど一賑１躯器 第１図 寡２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 低圧冷媒蒸気を高圧冷媒蒸気にする加圧部と、２つの熱
   交換器を、中間に膨脹弁を介して直列接続した熱交換部
   により冷媒循環路を形成し、前記加圧部と熱交換器部の
   間に、前記熱交換部を流れる冷媒の流れ方向を逆転させ
   る弁機構を設け、冷媒の流れの上流側の熱交換器を凝縮
   器として放熱源に、下流側を蒸発器として吸熱源として
   使用する際の、前記凝縮器の加圧部に接続される側の端
   部から他端部までの間、又は前記他端部と前記膨脹弁の
   間の冷媒通路に熱交換器を直列に挿入し、この熱交換器
   と熱交換する蓄熱材と前記熱交換器を収容する蓄熱容器
   を設けたヒートポンプ装置。