JPS63306378A - 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、蓄熱槽の熱を除霜に利用したヒートポンプ装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の装置としては１例えば、冷凍空調便覧第
４版基礎Ｍ（社団法人日本冷凍協会発行）の３５５〜３
５９ページに開示されている蓄熱槽の熱を除霜に利用し
た、サーモバンク方式と呼ばれる第３図の冷媒回路構成
図を示すヒートポンプ装置がある。

図において、ｌは圧縮機、２は凝縮器、３ａ及び３ｂは
膨張弁または毛細管のような第１及び第２の減圧装置、
４は空冷式の蒸発器であり、以ヒの各部材は環状に接続
されている。７は圧縮機１の吐出口と凝縮器２の人口と
のｆＨＩに設けられた蓄熱槽であり、蓄熱槽７内には水
などの蓄熱材６と、一端が圧縮機１の吐出側に、他端が
凝縮器２の人口側に接続される蓄熱用交換器８と、一端
が圧縮機１の吸入側に、他端が第２の減圧装置３ｂを介
して蒸発器４の出口側に接続される吸熱用熱交換器イが
設けられ、蓄熱装置が構成されている。また、吸熱用熱
交換器９及び第２の減圧装置３ｂをバイパスして蒸発器
４の出口から圧縮機ｌの吸込口に至る回路に開閉弁１２
ｂが設けられ、さらに、凝縮器２の出口側と蒸発器４の
入「Ｉ側とは開閉弁１２ａと第１の減圧装置３ａとが直
列に接続された回路と、開閉弁１２ａ及び第１の減圧装
置３ａをバイパスした開閉ブＰ１２ｃを有する回路とで
接続されている。なお、図において、実線矢印は暖房運
転時、破線矢印は除霜運転時の冷媒の流れ方向を示して
いる。

このように構成された従来のヒートポンプ装置の動作に
ついて説明する。暖房運転時には、開閉弁１２ａ、１２
ｂが開き開閉弁１２ｃは閉じ、圧縮Ｊ１１１からの高温
、高圧の冷媒ガスが、まず蓄熱槽７に送られ蓄熱用熱交
換器８によって蓄熱材６に蓄熱した後、凝縮器２に送ら
れる。冷媒ガスは凝縮器２でさらに放熱して暖房するこ
とで凝縮、液化し、液化した冷媒は開閉弁１２ａ、第１
の減圧装置３ａを通って誠圧され、低温、低圧の冷媒液
となって蒸発器４に送られる。冷媒液は、蒸発器４で外
気から吸熱することで蒸発し、蒸発した冷媒ガスは開閉
弁１２ｂを通フて圧縮機１に戻るサイクルを繰り返す。

この運転において、外気温度が低く冷媒の蒸発温度が０
℃以下になる場合には、蒸発器４の伝熱面に霜が付着す
る。この霜を取り除くための除霜運転時には、開閉弁１
２ｃが開き、開閉か１２ａ、１２ｂが閉しる。この状態
では、圧縮機１からの高温、高圧の冷媒ガスは、蓄熱槽
７を通り蓄熱材６に放熱した接、凝縮器２でｎ１の暖房
を行い開閉プ１１２ｃを通って蒸発器４に送られ、ここ
で冷媒は放熱し、蒸発器４の霜を溶かし、第２の減圧装
置３ｂを通って低温、低圧となり、吸熱用熱交換器９に
送られる。ここで冷媒は、吸熱用熱交換器９により蓄熱
材６で蓄えた熱を吸熱して冷媒ガスになって圧縮機１へ
戻される。そして除霜完了後はＩＩ￥び暖房運転に復帰
する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以トのように構成されている従来のサーモバングカ式の
ヒートポンプ装置では、圧縮機から吐出した冷媒ガスが
、まず蓄熱槽に送られて放熱するため、蓄熱完了まで暖
房側に利用する熱ｈ１が６熱に利用され、暖房能力が１
分に確保できないという問題点があった。

また、高圧ガスの冷媒をそのまま蒸発器に通すため、外
気への放熱損失が大きく、省エネルギという観点からみ
れば、好ましいものではない。

本発明は、叙上の事情に鑑みてなされたもので、除霜運
転中も−［分に暖房能力を発揮することができ、更に短
時間のうちに効率よく除霜運転を完／シｆＵるヒートポ
ンプ装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るヒートポンプ装置は、蓄熱材とともに蓄
熱及び吸熱用熱交換器を内蔵させた蓄熱層を設け、圧縮
機と蒸発器とを開閉ブｒを介して接続し、凝縮器と減圧
装置とを蓄熱槽の蓄熱用熱交換器を介して接続するとと
もに、前記開閉ブｔの航後を第２の減圧装置及び蓄熱槽
の吸熱用熱交換器を介して迂回するバイパス回路を形成
して構成したものである。

〔作用〕

本発明におけるヒートポンプ装置は、圧縮機と蒸発器と
の間にある開閉弁の前後を迂回する第２の減圧装置及び
蓄熱槽の吸熱用熱交換器により形成されるバイパス回路
を設けているため、１個の開閉弁の開閉動作だけで暖房
運転から除霜運転、又は、その逆の切換えか可能てあり
、暖房運転中には、開閉弁を閉じることにより蓄熱材に
蓄熱することかでき、一方、除霜運転中には、開閉弁を
開くことにより蓄熱材を熱源として暖房と除霜とを同時
に行うことが可能である。

〔実施例〕

以ｒ、この発明の第１実施例を第１図に基づいて説明す
る。

本第１実施例によるヒートポンプ装置の冷媒回路構成図
を示果第１し１において、符号１〜４゜６〜９は、第４
図に示す従来のヒートポンプ装置のものと同一、又は相
当部分であり、５は開閉弁である。

そして、１１ｔ１記圧縮機！、凝縮器２．苔熱川熱交換
器８．第１の減圧装置３ａ、蒸発器４及び開閉弁５は、
順次に接続されて冷媒■ω路を構成している。

そしてＯη記開閉ブト５の前号を迂回する第２の減圧装
置３ｂ及び吸熱用熱交換器９により形成されるバイパス
回路１０が設けられいている。

なお、蓄熱材６としては、相変化温度が０〜３０℃間に
ある水や各Ｈパラフィン、塩化カルシウム素混合塩など
の潜熱利用蓄熱材が用いられ、この蓄熱材６が蓄熱槽７
内Ｃ充填されている。

また、第１図において矢印は冷媒の流れ方向を示し、実
線の矢印は通常暖房時、破線の矢印は除霜時の冷媒の流
れ方向である。

次に、ヒートポンプ装置の動作について述べる。

通常暖房運転時は、第１図に示すように、開閉弁５が開
き、圧縮機ｌから出た高温、高圧の冷媒ガスは、凝縮器
２に送られ、ここで放熱して室内空気を暖Ｊ）ｊＴるこ
とで凝縮、液化する。

このときの温度変化の一例について述べると、冷媒の暖
房作用により室内空気は２０℃から４０上程度に加熱さ
れ、冷媒は空気への放熱によって４０′℃前後の冷媒液
となって凝縮ＰＳ２を出る。

暖υＪ効率を発揮し終わワて凝縮器２を出た冷媒液は、
蓄熱ＪＩｆＩ７内の蓄熱用熱交換器８に送られ。

蓄熱槽７内には相変化温度が０℃〜３０℃間による蓄熱
材６が充填されているため、蓄熱用熱交換器８を通る蓄
熱材６が加熱され蓄熱される。

蓄熱用熱交換器８を出た冷媒液は、第１の減圧装置３ａ
を通って減圧され、低温、低圧となった後、蒸発器４に
送られ、ここで外気から吸熱することで蒸発する。蒸発
した冷媒ガスは開閉ブｔ５を通って圧縮機１に戻るサイ
クルを繰り返す。また、開閉弁５が開いているため、バ
イパス回路１０上の第２の減圧装置３ｂの抵抗の方が開
閉弁５の抵抗よりもかなり大きいので、はとんどバイパ
ス回路１０上に冷媒が流れることはない。

次に、除霜運転時には、開閉弁５が閉じ、圧縮機ｌから
出た高温、高圧の冷媒ガスが凝縮器２に送られ、ここで
放熱して暖房が行われるが、冷媒ガスは、その暖房効果
をすべて発揮せず、一部に冷媒ガスを残した気液混合の
２相状態で蓄熱用熱交換器８に送られ、暖房運転ｌ侍と
同様に高熱材６に蓄熱されるが、すでに暖房運転時に蓄
熱されているため、ここでの蓄熱量はほとんどなく、あ
まり熱交換されず、ガス、液２相の気液混合状態を保っ
て第１の減圧装置３ａに送られる。

ここでガス、／＆２相の冷媒は中間圧力まで減圧され、
例えば凝縮温度が１０℃〜２０℃程度の状態になって蒸
発器４に送られ、ここで放熱することにより全体が凝縮
し冷媒液となる。　　　□Ｆ記の放熱によフて蒸発器４
に付着していた霜が溶かされ除霜が行われる。蒸発器４
を出た冷媒液は、開閉弁５が閉じているため、バイパス
回路１０を通り、第２の減圧装置３ｂで低温、低圧とな
って蓄熱ｊｆｌＴ内の吸熱用熱交換器９に送られる。

ここで冷媒は、蓄熱材６から吸熱し、蒸発して冷媒ガス
となり、凝縮機１に戻る。この運転は除霜が完了するま
で行われ、その後、再び開閉弁５が開き、通常の暖房運
転が再開されることになる。

叙トした＃、霜運転はθ℃〜３０℃の間に相変化温度を
もつ蓄熱材６を熱源として行われため、外気を熱源とし
ている通常暖房運転に比べ、冷媒の蒸発温度が高く維持
され、放熱能力が大きく増加する。したがって、暖房呪
除霜に冷媒の放熱能力を振り分けても、外気熱源の場合
とほぼ同等の暖房能力が維持されるとともに、除霜時間
も短縮できる。

本第１実施例において、除霜運転中に蒸発器４の冷媒の
圧力を減圧して中間圧力としたのは、従来例の問題点で
述べられたように、あまり高温の冷媒を流すと、外気へ
の放熱損失分が増加し、無駄に熱を消費することになる
からである。

また、本第１実施例の効果をさらに高める第２実施例及
び第３実施例について第２図及び第３図に基づいて説明
する。

第２図に示す第２実施例は、第１図の冷媒回路に凝縮器
２と蓄熱用熱交換器８との間に第３の減圧装置３Ｃを設
けたもので、る熱用熱交換器８を通る冷媒は第３の減圧
装置３Ｃによって中間圧力まで、減圧されることになる
。中間圧力の温度で蓄熱材６に蓄熱されることになり、
蓄熱スピードは遅くなるが、除霜運転が通常の暖房運転
への切換時において、暖房の立上りスピードが早くなり
、早い時間で冷媒回路を安定させることができる。

蓄熱用熱交換ＰＪ８を通る冷媒が、凝縮器２と同じ高圧
である場合、除霜運転から通常暖房運転への切換時、蓄
熱槽７内の蓄熱材６は、吸熱されてかなり低い温度にな
っており、高圧冷媒との温度差が大きいため、蓄熱用熱
交換器８の熱交換量が大きくなり過ぎ、高温（凝縮器に
入る冷媒の圧力）が通常の暖房効果を発揮する状態まで
上昇するのにかなりの時間がかかってしまう欠点がある
。

第３図に示す第３実ｈｈ例は、第１図における開閉ブ「
５を三方弁１１に変更し、バイパス回路１０を接続した
もので、このことより、通常暖房運転時におけるバイパ
ス回路１０への冷媒の漏洩を無くすることができるもの
である。

本発明での実施例では、冷媒回路について暖房回路のみ
を説明したが、四方弁などを用いて冷。

暖房回路としても良く、ざらに受液器やアキュムレータ
等を冷媒回路に適宜付属させてもよい。

〔発明の効果〕

以１−説明したように本発明は、圧縮機、′１Ｍ縮器、
蓄熱槽、第１の減圧装置、蒸発器及び開閉フｆ’を順次
接続してなる冷媒回路に、該開閉ｆ？の＋ｉｒｆ後を迂
回する第２の減圧装置及び蓄熱槽に内蔵の吸熱用熱交換
器により形成されるバイパス回路を設ける構成としたた
め、１個の開閉弁の開閉動作だけで暖房−除霜の切換運
転が可能となり、短時間の内に効率よく除霜運転を完了
することができるばかりか、除霜運転中にも１分に暖房
能力を発揮することが可能であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例による冷媒回路の構成図
、第２図は、第２実施例の第１図相当図、第３図は、第
３実施例の第１図相当図、第４図は、従来例の第１図相
当図である。 １・・・・−圧縮機 ２・・・・・・凝縮器 ３ａ−・−第１の減圧装置 ３　ｂ　−−−−−第２の減圧装置 ３ｃ・−−第３の減圧装置 ４−−−−−−蒸発器 ５・−・−開閉弁 ６−・−蓄熱材 ７・−・−蓄熱槽 ８・・・−蓄熱用熱交換器 ９・・・・・・吸熱用熱交換器 １０・−一・バイパス回路 １１−−−−−・三方弁 第２図 第３図 手続補正書（自発） １、事件の表示　　　特願昭　６２−１４０８６８−号
２、発明の名称　　　ヒートポンプ装置３、補正をする
者 名　称　　（６０１）三菱電機株式会社代表者志岐守哉 ４、代理人 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄。 ６、補正の内容 （１）明細書の第５頁第８行のｒまた、高圧ガスの冷媒
を」をｒまた、除霜時には高圧ガスの冷媒を１と訂正す
る。 （２）明細書の第６頁第１２行の「閉じる」を「開く」
と訂正する。 （３）明細書の第６頁第１４行の「開く」を「閉じる」
と訂正する。 （４）明細書の第７頁第８行の「前号を」をｒ何「Ｏ℃
〜３０℃間による」をｒＯ℃〜３０℃間にあるＪと訂正
する。 （６）明細書の第８頁−第１３行の「を通る蓄熱材６が
」をｒを通る冷媒液により蓄熱材６が」に訂正する。 （７）明細書の第９頁第８行の「高熱材」をｒ蓄熱材」
と訂正する。 （８）明細書の第１１頁第１９行の「高温」を「高圧１
と訂正する。 以上

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機、凝縮器、第１の減圧装置及び蒸発器を順
   次接続して構成されるヒートポンプ装置において、蓄熱
   材とともに蓄熱用熱交換器及び吸熱用熱交換器を内蔵し
   た蓄熱層を設け、前記圧縮機と蒸発器とを開閉弁を介し
   て接続し、凝縮器と第１の減圧装置とを前記蓄熱槽の蓄
   熱用熱交換器を介して接続するとともに、前記開閉弁の
   前後を第２の減圧装置及び前記吸熱用交換器を介して迂
   回するバイパス回路を形成したことを特徴とするヒート
   ポンプ装置。
2. （２）前記凝縮器と、蓄熱槽に内蔵の蓄熱用熱交換器と
   の間に第３の減圧装置を設けたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のヒートポンプ装置。
3. （３）前記開閉弁を三方弁にしてバイパス回路を接続し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のヒート
   ポンプ装置。