JPS6320932Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は冬期及び夏期に屋内スペースを暖房及
び冷房する熱ポンプに関する。

技術的背景 通常の熱ポンプには圧縮機と、圧縮機に所要の
配管、弁を介して連結する２組の熱交換コイルを
有する。一方のコイルは屋内とし他方のコイルは
屋外とする。夏期の屋内スペース冷房に際しては
屋内コイルは冷媒液蒸発器となり、屋外コイルは
冷媒ガス凝縮器となる。冬期の屋内スペース暖房
の場合は屋内コイルは凝縮器となり屋外コイルは
蒸発器となる。

温暖な気候の地帯では、冬期暖房負荷は夏期冷
房負荷よりも大きい。冬期屋内スペースの所要の
暖房を行うためには負荷に適合した大型大馬力の
圧縮機を使用するか、又は補助熱源を取付ける必
要がある。圧縮機を大型にすれば著しく高価とな
るため、通常は補助加熱装置を使用する。

多くの場合に、冬期の屋内凝縮器に組込んだ電
気抵抗加熱器を補助熱源として使用する。屋外温
度が低く、追加の熱を必要とする時は抵抗加熱器
を通電する。この構造はほゞ満足な結果を得られ
る。しかし熱源価格が高価であり、しかも電気エ
ネルギーのピーク需要に一致するため抵抗加熱器
は経済的に不適当となる。特にこの抵抗加熱器は
電力ピーク需要間には切ることができず、電力不
需要時間の夜間は使用しない設備であるため、特
別電力価格となる地域もある。

電力に代えて燃料、例えば石炭燃料燃焼補助加
熱器はすすの出ない燃焼が事実上不可能である。
特に熱ポンプの屋内凝縮器に組合せる小型高発熱
量加熱器は屋内用に適当なものが少ない。屋内空
気の汚損を防ぐためには、補助加熱用燃料燃焼加
熱器の排気は屋外に導く必要がある。この構造と
しても、熱ポンプ及び凝縮器の定常作動を妨害す
ることなく補助加熱器を凝縮器に近接して設備す
るにはスペース不足となる。補助燃料燃焼加熱器
を屋外設置とする場合には熱ポンプとは別系統の
制御装置と配管を必要とし、補助加熱器設備、運
転、保守の面で高価となり、所要スペースが大と
なる。

考案の目的 本考案は、叙上のような従来技術の欠点を解消
することを目的とするものである。

考案の構成 本考案の基本的構成を、熱ポンプとして表わせ
ば、次のようになる。

屋内スペースを暖房及び冷房する熱ポンプであ
つて、冷媒ガス圧縮機と、屋外フアンコイルと、
屋内フアンコイルと、冷媒を上記圧縮機、屋外フ
アンコイル及び屋内フアンコイルの順に、若しく
は、その逆の順に循環させるための導管と、導管
内の冷媒の循環の上記方向を変えるための弁と、
冷媒蒸発コイルとコイル加熱バーナとを備え、コ
イル加熱バーナが、屋内フアンコイルから冷媒蒸
発コイルに供給される冷媒液の所定量を蒸発する
如くなされている冷媒液蒸発装置と、上記圧縮
機、屋内フアンコイル及び屋外フアンコイルの順
に循環する冷媒循環を基準とした屋内フアンコイ
ルの出口側と蒸発コイルの入口側とを連結する第
１の管と、第１の管に介挿され、冷媒液を蒸発コ
イルの入口側に送る液送り装置で、蒸発コイルに
送られた液が完全に蒸発されないようにバーナに
よつて蒸発される上記所定量の冷媒液を越える量
の冷媒液を蒸発コイルに送る容量を有する液送り
装置と、上記冷媒循環を基準とした屋内フアンコ
イルの入口側と蒸発コイルの出口側とを連結し、
加熱蒸発された冷媒を蒸発コイルから屋内フアン
コイルに流し、屋内フアンコイルに供給された冷
媒蒸発が屋内フアンコイル内で凝縮して追加の熱
エネルギーを放出するようにするための第２の管
と、を有することを特徴としている。

考案の効果 本考案は叙上のように構成されるので、従来の
熱ポンプ装置に補助加熱のための装置を組み込む
だけで容易に実施できる。また、本考案による補
助加熱のための装置では、どのような燃料でも使
用することができ、安価な燃料を選択できる。補
助加熱装置自体は屋外配置とすることができ、後
述する通り、熱ポンプ自体の作動も容易である。
また、前述しなかつたが、従来装置の中には、上
記の本願考案の構成に類似するものもあるが、そ
の場合、液送り装置としてのポンプを上記第２の
管の中に設けるようにしてあり、その為、このポ
ンプは蒸発コイル内で蒸発された冷媒ガスを吸引
することにより蒸発コイル内に冷媒液を供給する
ようになつているため、その液供給能力は低く、
蒸発コイル内に供給される冷媒液の量は小量とな
らざるを得ない。従つて、補助加熱能力を増大す
るには蒸発コイル内で蒸発される蒸発ガスの温度
を高くしなければならず、この為、蒸発コイル中
の冷媒液は全て蒸発され、当該蒸発コイル部分
は、他の配管部分に比べて非常に高温（すなわ
ち、加熱状態）とされざるを得ず、熱効率が悪い
ばかりでなく、危険でもあるといつた欠点を有し
ている。この点、本考案では叙上のような構成に
より、斯様な欠点を解消することができる。

実施例 本考案を図面に示した実施例に基づき説明す
る。

第１図に示す熱ポンプ２は圧縮機４、建物８内
の屋内フアンコイル６、屋外フアンコイル１０及
び冷媒を圧縮機、フアンコイル間で循環させる配
管並びに機器を有する。本考案の説明上、熱ポン
プ２は建物スペース１２の暖房用としての作動状
態を示す。即ち、屋内コイル６は凝縮器となり、
屋外コイル１０は蒸発器となる。

熱ポンプ２を暖房用作動とする場合には、圧縮
機４の高圧側１４が屋内コイル６の入口１６に四
方弁４７、高圧管１８を経て連通する。屋内コイ
ル６は冷媒を凝縮し、出口側２０は冷媒液管２
２、逆止弁マニホールド２６、冷媒液管２２を経
てアキユムレータ２４内の液コイル２３に入る。
アキユムレータコイル２３からの冷媒液は膨張弁
２８、逆止弁マニホールド２６、供給管３０を経
て屋外コイル１０の入口側３２に入る。屋外コイ
ル１０内で冷媒は屋外大気から熱を供給されて蒸
発し、冷媒ガスは屋外コイル１０の出口３４から
管３６、四方弁４７を経てアキユムレータ２４の
上部に入る。アキユムレータ２４から冷媒ガスは
ガス管４０を経て圧縮機４の吸込側３８に入る。

凝縮器６は通常の送風機４２によつて屋内空気
をフアンコイル６を通らせ高圧高温冷媒の凝縮熱
を屋内空気に伝達する。同様に蒸発器１０の上部
の送風機４４はダクト４５内の空気を排出してフ
アンコイル１０を通らせ、液管３０を経て供給さ
れる冷媒液に蒸発熱を与えて蒸発させる。

屋内スペース１２を加熱する熱ポンプの作動を
説明する。圧縮機４はアキユムレータ２４内の冷
媒ガスを圧縮する。高圧の加熱された冷媒ガスは
凝縮器６内で凝縮し、放出された熱エネルギーは
送風機４２による循環空気に伝達される。凝縮器
を出た冷媒液はアキユムレータコイル２３、膨張
弁２８、管３０を経て屋外蒸発器１０に入り、蒸
発した冷媒ガスはアキユムレータ頂部に戻る。夏
の季節に熱ポンプ２を屋内冷却用とする場合には
四方弁４７を操作して点線位置を通らせ、冷媒の
流通を逆にして屋内コイル６を蒸発器とし、屋外
コイル１０を凝縮器とする。夏の用途には本考案
は無関係であるため、冬の作動のみについて説明
を続ける。

本考案においては凝縮器６に別の熱源による熱
を追加供給するために、冷媒液蒸発器４６を設け
る。蒸発器４６には蒸発コイル４８とコイル加熱
燃料バーナー５０とを設ける。バーナー５０はソ
レノイド制御燃料供給弁５２を経て供給される
LPG等の燃料を供給されるバーナーとする。蒸
発コイル４８に連結する冷媒液供給管５４は凝縮
器６からの冷媒液管２２から分岐する。全密閉型
液計量ポンプ５６を管５４に介挿して蒸発コイル
４８に供給する冷媒液量を制御する。蒸発器４６
内で蒸発した冷媒は管５８を経て圧縮機４と凝縮
器６との間の高圧ガス管１８に連結する。

屋内スペース１２で熱の追加供給を必要とする
場合には、バーナー５０を電気点火器で点火し、
計量ポンプ５６を作動して冷媒液を蒸発器４６に
流す。蒸発器４６内で生成した加熱冷媒ガスは凝
縮器６に追加供給されて所要の追加熱を放出す
る。

蒸発器コイル４８の局部的過熱、これに基く冷
媒ガスの分解を防ぐために、計量ポンプ５６の冷
媒液供給量は冷媒蒸発量よりも多くする。これに
よつて、凝縮器６に供給される冷媒は液の混入し
たガスとなる。計量ポンプ５６により供給される
冷媒液の量は蒸発器及びバーナーによる蒸発能力
の10〜50％だけ多くし、好適な値として30％だけ
多くする。更に、計量ポンプ５６の流量は通常の
冬の運転中の熱ポンプ自体としての冷媒流量より
も20〜60％、好適な値として50％多くする。この
ようにして、熱ポンプ容量の選択に際して温暖な
気候の地域における通常の夏期温度において屋内
スペースの所要の冷却を行う容量として定め、温
暖地帯の冬期暖房のための所要追加熱量は補助加
熱器によつて供給する設計とすることが合理的と
なる。

蒸発器４８の通風のためには吸込フアン６０を
設けることもでき、蒸発器４８の空気吐出端を第
１図に点線で示す通り、通路６２を経てダクト４
５に連結することもできる。

第２図は本考案の第２の実施例を示し、蒸発器
４６を屋外蒸発器ユニツト６４のダクト６６内に
取付ける。これによつて、蒸発器１０用の吸込送
風フアン４４が蒸発器４６用の空気供給も行う。
入口ルーバー６７をコイル１０の上流側に設けて
蒸発器４６をバイパスする空気流を生じさせ、蒸
発器１０，４６間の空気所要量の差を吸収する。

第２図に示す蒸発器４６は蒸発コイル４８を通
常の家庭用温水器４８内に取付ける。温水器４８
には通常の垂直方向の煙道７０を有し、蒸発コイ
ル４８は温水容器内に取付ける。温水容器内には
熱交換媒体としてエチレングリコール水溶液等の
不凍液を充填し、不使用間の凍結とこれに伴う温
水容器及び冷媒コイルの損傷を防ぐ。この蒸発器
の利点はバーナーの高温燃焼ガスが直接コイルに
接触することがないため、コイルが局部的過熱さ
れる危険がない。コイルは温水器内の液によつて
均等に加熱される。

温水器６８を大型の深夜電力加熱型の電気温水
器とすることもできる。この型式の温水器は家庭
用温水供給源と熱ポンプの追加熱源との役割を行
うことになる。

第１図において、本考案の蒸発器４６は屋外蒸
発器１０の霜取り用にも使用できる。このために
圧縮機の高圧ガス管１８に第１の逆止弁７２を介
挿する。更に、アキユムレータ２４の低部からの
バイパス路７４を計量ポンプ５６の吸込側に連結
する。バイパス路７４には逆止弁７６を介挿して
液管５４から冷媒液がアキユムレータ内に逆流す
るのを防ぐ。

蒸発器４６によつて蒸発器１０の霜取りを行う
ために、圧縮機４と屋外送風機４４とを停止す
る。四方弁４７を操作して蒸発器４６からの高温
ガス導管５８を蒸発器１０からの冷媒ガス通路３
６に連結する。

バーナー５０を点火し、計量ポンプ５６を作動
して冷媒液を蒸発器４６に送る。蒸発した冷媒は
管５８、四方弁４７、管３６を経て蒸発器１０に
入り、蒸発器１０内の冷媒温度は上昇してフアン
コイル外面の霜を融触させる。冷媒液は液管３
２、逆止弁マニホールド２６を経てポンプ５６の
吸込側に戻る。屋外蒸発器１０の霜取りは屋外温
度の低い時は通常は著しく長時間を必要とする
が、本考案によつて急速に行うことができる。更
に通常の逆サイクル霜取りに際して生じ易い圧力
流量の急速が避けられ圧縮機の信頼性は高くな
る。

霜取サイクル終了後、バーナー５０と計量ポン
プ５６とを停止し、四方弁４７を各位置に戻し、
圧縮機４、屋外送風機４４を作動し、熱ポンプを
暖房運転する。補助熱量を必要とすればバーナー
５０を再点火し、ポンプ５６を作動させる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による補助加熱器を有する熱ポ
ンプの流体回路図、第２図は加熱器の第２の実施
例を示す図である。 ２……熱ポンプ、４……圧縮機、６……屋内フ
アンコイル、１０……屋外フアンコイル、４８…
…蒸発コイル、５０……バーナー、５４……第１
の管、５６……液送り装置、５８……第２の管。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 屋内スペースを暖房及び冷房する熱ポンプで
   あつて、 冷媒ガス圧縮機と； 屋外フアンコイルと； 屋内フアンコイルと； 冷媒を上記圧縮機、屋外フアンコイル及び屋
   内フアンコイルの順に、若しくは、その逆の順
   に循環させるための導管と； 導管内の冷媒の循環の上記方向を変えるため
   の弁と； 冷媒蒸発コイルとコイル加熱バーナとを備
   え、コイル加熱バーナが、屋内フアンコイルか
   ら冷媒蒸発コイルに供給される冷媒液の所定量
   を蒸発する如くなされている冷媒液蒸発装置
   と； 上記圧縮機、屋内フアンコイル及び屋外フア
   ンコイルの順に循環する冷媒循環を基準とした
   屋内フアンコイルの出口側と蒸発コイルの入口
   側とを連結する第１の管と； 第１の管に介挿され、冷媒液を蒸発コイルの
   入口側に送る液送り装置で、蒸発コイルに送ら
   れた液が完全に蒸発されないようにバーナによ
   つて蒸発される上記所定量の冷媒液を越える量
   の冷媒液を蒸発コイルに送る容量を有する液送
   り装置と； 上記冷媒循環を基準とした屋内フアンコイル
   の入口側と蒸発コイルの出口側とを連結し、加
   熱蒸発された冷媒を蒸発コイルから屋内フアン
   コイルに流し、屋内フアンコイルに供給された
   冷媒蒸気が屋内フアンコイル内で凝縮して追加
   の熱エネルギーを放出するようにするための第
   ２の管と；を有することを特徴する熱ポンプ。 ２ 実用新案登録請求の範囲第１項に記載の熱ポ
   ンプにおいて、液送り装置はバーナの冷媒蒸発
   量を10〜50％越える冷媒液を蒸発コイルに供給
   することを特徴とする熱ポンプ。 ３ 実用新案登録請求の範囲第２項に記載の熱ポ
   ンプにおいて、液送り装置はバーナの冷媒蒸発
   量を約30％越える冷媒液を蒸発コイルに送るこ
   とを特徴とする熱ポンプ。 ４ 実用新案登録請求の範囲第１項に記載の熱ポ
   ンプにおいて、液送り装置は上記圧縮機の冷媒
   処理量を20〜60％越える冷媒液を蒸発コイルに
   送ることを特徴とする熱ポンプ。