JP2007120772A - Heat pump type hot air heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒートポンプ式温風暖房機に係わり、より詳細には、成績係数(COP)を向上させる一方、室内と室外との換気を行えるようにした構成に関する。 The present invention relates to a heat pump type hot air heater, and more particularly to a configuration that can improve the coefficient of performance (COP) while ventilating indoors and outdoors.
従来のヒートポンプ式暖房機45は、例えば図6(A)で示すように、圧縮機46と、四方弁47と、室外熱交換器48と、第一キャピラリチューブ49及びこれに併設された逆止弁50と、室内熱交換器51と、第二キャピラリチューブ52と、放熱器53と、同第二キャピラリチューブ52及び放熱器53とに並設された逆止弁54とを順次接続して冷媒回路を構成している。冷媒運転時、前記圧縮機46から吐出された高温高圧の冷媒は、前記四方弁47を介して前記室外熱交換器48に流入する。流入した冷媒は熱を放出して凝縮し、凝縮した冷媒は前記第一キャピラリチューブ49により断熱膨張して低温低圧となる。低温低圧となった冷媒は前記室内熱交換器51で熱を吸収して蒸発し、前記逆止弁54と前記四方弁47とを経て前記圧縮機1に還流するようになっている。
For example, as shown in FIG. 6A, a conventional
暖房運転時、前記圧縮機46から吐出された高温高圧の冷媒は、前記四方弁47を介して前記放熱器53に流入する。同放熱器53に流入した冷媒は熱を放出して凝縮し、放出された熱は室内を暖房する一方、凝縮した冷媒は前記第二キャピラリチューブ52により断熱膨張して低温低圧となる。低温低圧となった冷媒は前記室内熱交換器51と前記室外熱交換器48とで熱を吸収して蒸発し、前記四方弁47を経て前記圧縮機1に還流するようになっている(例えば、特許文献1参照)。
During the heating operation, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the
前記放熱器53から放出された熱は室内を暖房するとともに、上昇して天井面近傍に滞留する傾向がある。この際、壁面上方に設置された前記室内熱交換器51が、天井面近傍に滞留した空気を吸入して冷媒と熱交換することにより、熱の回収を行い、冷媒回路の成績係数(COP)を改善させるようになっている。
The heat released from the
しかしながら、滞留した空気に含有される熱を全て回収するには限界があり、成績係数(COP)の改善には、新たな方法が求められていた。 However, there is a limit to recovering all the heat contained in the staying air, and a new method has been required to improve the coefficient of performance (COP).
ヒートポンプ式温風暖房機とは異なるが、従来の空気調和機として例えば、図6(B)の斜視図及び図5(C)の断面図で示すように、前面上部に吸込口55aを、前面下部に吹出口55bを備えた本体55内に熱交換器56を設けるとともに、同本体55の一側に、換気用送風機57を設け、室外の空気と室内の空気とを交換する技術が提示されている。前記換気用送風機57は内部に渦流ファン58を備え、前記本体55の後方側へ延出され室外に連通するダクト59を備えており、同ダクト59には前記56に接続される冷媒配管が並設されている(例えば、特許文献2参照)。
Although different from the heat pump type hot air heater, as shown in the perspective view of FIG. 6 (B) and the cross-sectional view of FIG. 5 (C) as a conventional air conditioner, A technique is provided in which a
暖房運転時、前記ダクト59により吸込まれた室外の空気は、並設された冷媒配管により加熱され、前記渦流ファン58により室内に送出されるようになっている。又、前記渦流ファン58が逆回転することにより室内の空気は前記ダクト59を介して室外に排出されるようになっている。
During the heating operation, outdoor air sucked in by the
しかしながら、従来の空気調和機では、戻り冷媒を冷却しても、COPの向上には寄与しないことが知られている。 However, in conventional air conditioners, it is known that cooling the return refrigerant does not contribute to the improvement of COP.
本発明は、上記問題点に鑑み、換気機能を利用して成績係数(COP)を向上させることのできるヒートポンプ式温風暖房機を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the heat pump type hot air heater which can improve a coefficient of performance (COP) using a ventilation function in view of the said problem.
本発明は、上記課題を解決するため、圧縮機と、冷媒間熱交換器と、減圧手段と、蒸発器とからなる冷媒回路と、前記冷媒間熱交換器と、放熱器及び送風ファンを備えたファンコンベクタと、温水ポンプとからなる温水循環回路とを備え、壁面に設置され、前記放熱器に接続される壁面コンセントと、前記冷媒間熱交換器とを室外側温水流出管及び室外側温水流入管により配管接続してなるヒートポンプ式温風暖房機において、一端を室外に開放し、他端を室内に開放した通気ダクトを設け、同通気ダクト内に前記室外側温水流出管の一部を挿通させてなる構成となっている。又、前記通気ダクトが、前記壁面コンセントに形成された吹出口に連通する第一通気ダクトと、同第一通気ダクトに一端を接続され、他端を室外に開放した第二通気ダクトとからなり、前記第一通気ダクト、又は、前記第二通気ダクトのいずれかに送風手段を設けてなる構成となっている。 In order to solve the above-described problems, the present invention includes a refrigerant circuit including a compressor, an inter-refrigerant heat exchanger, a decompression unit, and an evaporator, the inter-refrigerant heat exchanger, a radiator, and a blower fan. A hot water circulation circuit comprising a fan convector and a hot water pump, installed on the wall surface, connected to the radiator, and connected to the radiator, and the inter-refrigerant heat exchanger, the outdoor hot water outflow pipe and the outdoor hot water In a heat pump type hot air heater connected by piping with an inflow pipe, a ventilation duct having one end opened to the outside and the other end opened to the room is provided, and a part of the outdoor hot water outflow pipe is placed in the ventilation duct. It is configured to be inserted. The ventilation duct includes a first ventilation duct that communicates with an outlet formed in the wall outlet, and a second ventilation duct that has one end connected to the first ventilation duct and the other end opened to the outdoors. The first air duct or the second air duct is provided with a blowing means.
本発明によると、一端を室外に開放し、他端を室内に開放する一方、送風手段を備えた通気ダクトを設け、同通気ダクト内に室外側温水流出管の一部を挿通させることにより、前記室外側温水流出管から温水が流出する際、前記通気ダクトを流れる空気により温水を冷却して、冷媒間熱交換器での熱交換量を増加させ、これにより冷媒回路のCOP値を向上させるようになっている。又、冬場の暖房運転において、前記通気ダクトから吸引された冷気を流出していく温水により加熱して室内に放出することにより、快適な換気を行うことが可能となっている。 According to the present invention, one end is opened outdoors and the other end is opened indoors, while a ventilation duct provided with a blowing means is provided, and by inserting a part of the outdoor warm water outflow pipe into the ventilation duct, When hot water flows out from the outdoor hot water outflow pipe, the hot water is cooled by the air flowing through the ventilation duct to increase the amount of heat exchange in the inter-refrigerant heat exchanger, thereby improving the COP value of the refrigerant circuit. It is like that. In addition, in the heating operation in winter, it is possible to perform comfortable ventilation by heating the cold air sucked from the ventilation duct with hot water flowing out and releasing it into the room.
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail as examples based on the attached drawings.
図1は本発明によるヒートポンプ式温風暖房機の冷媒回路図であり、図2は室内に据付けられるファンコンベクタの断面図である。図3は室内の壁面に装着される温水コンセントを示す斜視図であり、図4は他の実施例を夫々示す斜視図である。 FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of a heat pump hot air heater according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a fan convector installed indoors. FIG. 3 is a perspective view showing a hot water outlet mounted on an indoor wall surface, and FIG. 4 is a perspective view showing another embodiment.
本発明によるヒートポンプ式温風暖房機1は、図1で示すように、圧縮機4と、冷媒と温水との間で熱交換を行う冷媒間熱交換器5と、減圧手段としての電子膨張弁6と、送風ファン7aを備えた蒸発器7とを順次接続して冷媒回路2を構成する一方、前記冷媒間熱交換器5と、室内に据付けられるファンコンベクタ9と、温水を循環させる温水ポンプ8とを順次接続して温水循環回路3を構成している。前記ファンコンベクタ9には、循環する温水により周囲に熱を放出する放熱器14が設けられており、同放熱器14は前記温水回路3の室外側温水流入管10及び室外側温水流出管11とに、後述する温水コンセントを介して接続されている。
As shown in FIG. 1, a heat pump
前記冷媒回路2は、CO2(二酸化炭素)冷媒が循環するヒートポンプサイクルとして構成され、CO2冷媒は前記圧縮機4により圧縮されて高圧側圧力が臨界圧力以上となり、これに伴い前記圧縮機4での吐出側冷媒温度を100°C以上とすることができるようになっている。前記冷媒間熱交換器5は、例えば二重管として形成され、二重管の一方をCO2冷媒が流れ、他方を温水が相対向するように流れてCO2冷媒と温水との間で熱交換が行われるようになっている。
The
前記冷媒回路2では、前記圧縮機4で圧縮された高温高圧のCO2冷媒は、矢印で示すように前記冷媒間熱交換器5に流入し、これを循環する温水と熱交換して、温水が約80°Cとなるように加熱し、続いて前記電子膨張弁6により断熱膨張して低温低圧となる。低温低圧となったCO2冷媒は前記蒸発器7で周囲の熱を吸収して前記圧縮機4に還流するようになっている。尚、CO2冷媒は臨界圧力以上に加圧されることにより、前記冷媒間熱交換器5で放熱しても凝縮しないようになっている。
In the
又、温水循環回路3では、前記冷媒間熱交換器5で加熱された温水は、前記ファンコンベクタ9に流入し、前記放熱器14で放熱して低温水となり、再び前記冷媒間熱交換器5に流入して再加熱されるようになっている。
In the hot water circulation circuit 3, the hot water heated by the
前記ファンコンベクタ9は、図2の断面図で示すように、ベース9bと、同ベース9bに支持される前面パネル及び後部パネルとから本体9aを構成し、同本体9aの背面上部に複数の桟からなる吸込口12を、前面下部に、上下偏向板13aと左右偏向板13bとを備えた吹出口13を設けている。前記吸込口12と前記吹出口13とを結ぶ空気通路には、前記温水回路3から供給される温水を循環させ、通過する空気に熱を放出する放熱器14と、加熱された空気を前記吹出口13から室内に送出する送風ファン15が設けられている。又、前記放熱器14からは、同放熱器14に温水を循環させる室内側温水流出管17及び室内側温水流入管18とが導出され、これらは、流出プラグ16aと流入プラグ16bとを突設させた室内側コンセント16に夫々接続されている。
As shown in the cross-sectional view of FIG. 2, the
前記室外側温水流入管10及び前記室外側温水流出管11とは、図3で示すように、室内の壁面に設置される壁面コンセント19に接続されている。同壁面コンセント19は、上部に接続口20aを開放し、下部に複数の桟による吹出口20bを形成した矩形状のパネル20と、前記吹出口20bに接続される第一通気ダクト26とからなっている。
As shown in FIG. 3, the outdoor warm
前記室外側温水流入管10の前記接続口20aに臨む先端部には、前記室内側コンセント16に突設された流入プラグ16bが着脱自在に挿入嵌合される接続プラグ10aが装着されており、又、同室外側温水流入管10の周囲には、断熱材21aと、同断熱材21aを保護する樹脂材からなる保護カバー21とが被覆されており、前記冷媒間熱交換器5から送出された高温の温水の温度を維持するようになっている。
A connecting
前記室外側温水流出管11の前記接続口20aに臨む先端部には、前記室外側温水流入管10と同様に、前記室内側コンセント16に突設された流出プラグ16aが着脱自在に挿入嵌合される接続プラグ11aが装着されている。
As with the outdoor hot
前記室外側温水流出管11の前記接続プラグ11aの近傍には、前記第一通気ダクト26に接続される第二通気ダクト22が設けられている。同第二通気ダクト22は前記室外側温水流出管11の剥き出しとなった外周面との間に隙間を設けて空気流通路23を形成し、室外側の一端を拡開して室外の空気を吸入する吸入口を形成し、同吸入口に、防虫及び塵埃防止用のネット24を張設しており、又、前記室外側温水流出管11には、これを覆う前記第二通気ダクト22の吸込口から前記冷媒間熱交換器5に掛けて保護カバー25が被覆されるようになっている。又、前記第二通気ダクト22の前記接続プラグ11a側には、室外側温水流出管11を導出する導出孔22aを穿設しており、同第二通気ダクト22の室内側は前記第一通気ダクト26の接続部27に接続されている。同第一通気ダクト26は前記吹出口20bに向けて流路面積が暫増しており、流路内に、送風ファン28と、同送風ファン28を駆動する駆動モータ28aを設けている。
A
前記駆動モータ28が前記送風ファン28を駆動すると、前記第二通気ダクト22の前記ネット24を張設した吸込口から室外の空気が吸引され、前記空気流通路23で前記室外側温水流出管11を流れる温水と熱交換した後、前記第一通気ダクト26を介して前記吹出口20bから室内に送出されるようになっている。
When the
次に動作について説明する。前記ファンコンベクタ9の前記吸込口12から吸込まれた室内の空気は、約80°Cの温水が流入した前記放熱器14から放出される熱を吸収して約50°C前後まで加熱され、加熱された空気は前記送風ファン15により前記吹出口13から、室内及び室内に居るユーザーに向けて高温の温風となって吹出されるようになっている。
Next, the operation will be described. The indoor air sucked from the
前記室外側温水流入管10及び前記室内側温水流入管18を介して前記放熱器14に流入してきた約80°Cの温水は熱を放出することにより温度が約50°Cまで低下し、前記室内側温水流出管17と、前記室内側コンセント16と、前記室外側温水流出管11とを介して前記冷媒間熱交換器5に還流するようになっている。この際、前記室外側温水流出管11に温水が流入すると、前記第二通気ダクト22の空気流通路23を流れる空気により冷却され、約5°C低下した後、前記冷媒間熱交換器5に還流するようになっている。
About 80 ° C. warm water flowing into the
又、室外から吸込まれ前記第二通気ダクト22の空気流通路23を流れる空気は、前記室外側温水流出管11を流れる温水により加熱され、前記送風ファン28により前記第一通気ダクト26に連通した前記吹出口20bから室内に送出されるようになっている。
The air sucked from the outside and flowing through the
次に、上記構成による前記冷媒回路2でのCOP(成績係数)の向上効果について、シミュレーション計算結果に基づいて説明する。図4で示すグラフはモリエル線図であり、横軸にエンタルピ(kJ/kg)を、縦軸にCO2冷媒圧力P(MPa)を表示している。シミュレーション計算の仮定条件として、前記圧縮機4での吐出側のCO2冷媒吐出温度T=100°C、吐出側冷媒圧力P2=11.5MPaとすると、前記圧縮機4の吐出側CO2冷媒のエンタルピh1はh1=490kJ/kgとなる。又、前記圧縮機4での吸込側のCO2冷媒吸込温度T=18°C、吸込側冷媒圧力P1=4MPaとすると、前記圧縮機4の吸込側CO2冷媒のエンタルピh2はh2=449kJ/kgとなる。又、前記温水循環回路3における前記室外側温水流出管11での温水温度t2がt2=50°Cで流出する場合、前記冷媒間熱交換器5での熱交換により、前記冷媒回路2での前記膨張弁6の入口側冷媒温度は約53°Cとなり、そのエンタルピh3は前記モリエル線図より、h3=348kJ/kgと導びかれる。上記したh1=490kJ/kg、h2=449kJ/kg及びh3=348kJ/kgを用いて前記冷媒回路2でのCOP値を計算すると、計算結果は約3.5となる。これに対し、前記第二通気ダクト22の空気流通路23を流れる空気により前記室外側温水流出管11から流出していく温水をt2=50°Cから約5°C程度冷却してt1=45°Cにすると仮定すると、前記膨張弁6の入口側冷媒温度は約48°Cとなり、そのエンタルピh4はh4=329kJ/kgとなる。この際のCOP値の計算結果は約3.9となり、これにより、温水温度t2が50°Cで流出していく場合のCOP値に比較してこれを約5°C程度冷却すると、COP値は約0.4程改善されることがわかる。ゆえに、流出していく温水を冷却することによりエネルギ効率が高く、且つランニングコストを低減できるヒートポンプ式温風暖房機とすることができるようになっている。
Next, the effect of improving the COP (coefficient of performance) in the
又、冬場の暖房運転において換気運転を行うと、冷風が室内に吹出される虞があるが、前記第二通気ダクト22において、室外から吸引された冷気を、室内から室外に流出していく温水により加熱して前記吹出口20bから室内に送出することにより、快適な換気を行うことが可能となっている。
Further, when the ventilation operation is performed in the heating operation in winter, cold air may be blown into the room. However, in the
次に、前記第二通気ダクトの他の実施例について説明する。図5(A)で示す第二通気ダクト34は、空気流通路37aを形成したパイプ37内に、周囲に複数の放熱フィン36を形成した室外側温水流出管35を収納し、前記放熱フィン36により空気と温水との熱交換性をより高めるようになっている。図5(B)で示す第二通気ダクト38は、空気流通路40aを形成し、室外側温水流出管39を収納したパイプ40を蛇腹状に形成し、前記空気流通路40aを流れる空気に乱流を発生させて、温水との熱交換性をより高めるようになっている。
Next, another embodiment of the second ventilation duct will be described. The
1 ヒートポンプ式温風暖房機
2 冷媒回路
3 温水循環回路
4 圧縮機
5 冷媒間熱交換器
6 電子膨張弁
7 蒸発器
7a 送風ファン
8 温水ポンプ
9 ファンコンベクタ
9a 本体
9b ベース
10 室外側温水流入管
10a 接続プラグ
11 室外側温水流出管
11a 接続プラグ11a
12 吸込口
13 吹出口
13a 上下偏向板
13b 左右偏向板
14 放熱器
15 送風ファン
16 室内側コンセント
16a 流出プラグ
16b 流入プラグ
17 室内側温水流出管
18 室内側温水流入管
19 壁面コンセント
20 パネル
20a 接続口
20b 吹出口
21 保護カバー
21a 断熱材
22 第二通気ダクト
22a 導出孔
23 空気流通路
24 ネット
25 保護カバー
26 第一通気ダクト
27 接続部
28 送風ファン
28a 駆動モータ
34 第二通気ダクト
35 室外側温水流出管
36 放熱フィン
37 パイプ
37a 空気流通路
38 第二通気ダクト
39 室外側温水流出管
40 パイプ
40a 空気流通路
DESCRIPTION OF
12
Claims (2)
一端を室外に開放し、他端を室内に開放した通気ダクトを設け、同通気ダクト内に前記室外側温水流出管の一部を挿通させてなることを特徴とするヒートポンプ式温風暖房機。 Hot water comprising a compressor, a refrigerant heat exchanger, a decompression means, an evaporator, a refrigerant circuit comprising the refrigerant refrigerant, a fan convector comprising a radiator and a blower fan, and a hot water pump A heat pump temperature which comprises a circulation circuit, and is connected to the wall outlet connected to the radiator and the heat exchanger between refrigerants by an outdoor hot water outflow pipe and an outdoor hot water inflow pipe. In wind heaters,
A heat pump type hot air heater comprising a ventilation duct having one end opened to the outside and the other end opened to the room, and a part of the outdoor hot water outflow pipe is inserted into the ventilation duct.
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JP2010144965A (en) * | 2008-12-17 | 2010-07-01 | Corona Corp | Heat pump type hot-water heater |
WO2015190144A1 (en) * | 2014-06-13 | 2015-12-17 | 三菱電機株式会社 | Heat pump device |
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