JPH057632B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は空気熱源ヒートポンプの着霜、着氷防
止装置に関する。

〔従来の技術及びその問題点〕

各種空気調和用熱源機器の中でヒートポンプの
省エネルギー性が再認識されつつある。

圧縮式ヒートポンプの中では、無限にある空気
を熱源とした空気熱源ヒートポンプが製品として
販売されているが、厳冬期などには空気からの取
熱部に着氷、着霜が生じ、能力の低下、動力の上
昇が生じるため、各種デフロスト法が開発されて
いる。

然し、此のデフロスト期間中は暖房能力の中
断、低下が生じ、また一般にはデフロストに要す
る無駄なエネルギーの投入があるために、総合的
な効率は低いのが一般である。

此の欠点をとり除く手段として、外気側空気熱
交換器部分に不凍液を散布し、着霜、着氷を生じ
させない手法が考案されているが、外気湿度の低
い気象条件では不凍液は濃縮する傾向にあり、逆
に外気湿度の高い気象条件、例えば雨天あるいは
降雪時には次第に不凍液が空気中の水分を吸収し
て濃度低下が生じ、やがては着氷を生じる欠点が
あつた。不凍液濃度の低下に応じ、濃い不凍液を
補充する事はその一つの解決策で此れは既存の技
術という事が出来る。然し単に不凍液を補充する
だけでは空気熱交換器部分の不凍液槽の液位は上
昇する一方であり、場合によつては不凍液がオー
バフローし、不凍液が損耗するのみならず環境に
悪影響を与える。

〔発明の目的〕

本発明は外気側熱交換要素に不凍液を散布する
手段及び外部熱源により不凍液中の水分を蒸発さ
せる手段を備えた空気熱源ヒートポンプにおい
て、不凍液中の水分を蒸発させる手段における熱
の有効利用をはかり、もつて加熱に要する熱エネ
ルギーの節約をはかろうとするものである。

〔発明の構成〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図〜第５図は空気熱源ヒートポンプのフロ
ーシートで空気熱源ヒートポンプの外気側熱交換
器の周辺を示すものである。第５図は、従来の外
部加熱源を用いた不凍液濃縮方法を示すものであ
り、第１図〜第４図は本発明の実施例を示すもの
である。

先づ第５図に基いて従来の技術について説明す
る。

ヒートポンプの外気側熱交換器１はヒートポン
プの冷媒配管２，２９が減圧弁３を介して容器状
の外皮４内部に導かれており、冷媒配管２，２９
は熱交換要素６に連通している。外皮４の上部開
口にはフアン７を備え、フアン７は雨除け８によ
り蔽われている。フアン７は雨除け８と外皮４上
部の開口間から外気を吸込み熱交換要素６を介し
て内部冷媒を冬期は加熱するものである。そして
外気は図示矢印イのように外皮４に設けたルーバ
９を通じて外気側に戻るようになつている。外皮
４の底部は不凍液１１の溜りとなつており、該不
凍液は主として配管２４、吸込管１０をとおり不
凍液散布用ポンプ（以下ポンプと称する）１２よ
り吸引されるが一部は配管１３、制止弁１４を通
じて加温器１５中に入る。

尚、不凍液の溜りは、外皮４の底部のみと限ら
ず、別に並設されるタンクであつても良い。

加温濃縮器１５は密閉容器中に電気ヒータ１６
を備えるものでこゝで不凍液は加温濃縮され、且
つ含有水分は蒸発し上部の排気管１７から水蒸気
となつて排出される。加温濃縮器１５で加温され
た不凍液は配管１８に出て加温濃縮器１５中に不
凍液を充満させるようにオリフイス１９で絞ら
れ、ついで制止弁２０を介して配管２４を流れる
不凍液の本流に合流して吸込管１０をとおりポン
プ１２に吸込まれる。

ポンプ１２で吐出された不凍液は吐出管２１を
とおり、外皮４内の上部に配した散布器２２によ
り熱交換要素６に散布され、熱交換要素６の表面
に附着して結霜、着氷を防止する一方餘分の不凍
液は下部の溜部にたまるようになつている。

外皮４下部の溜部の不凍液１１の規定液面は液
位コントローラ３０により検出され、その信号に
より電気ヒータのスイツチを入切するようになつ
ている。

電気ヒータ１６の制御はコントローラ３０によ
り検出された外皮４の溜り中の不凍液１１の水位
が規定水位以上に上昇した場合液位コントローラ
３０により電気ヒータのスイツチを入れ、外皮４
の溜り中の不凍液の液位低下により電気ヒータの
スイツチを切るようになつている。

第１図は、本発明の実施例を示す。

加温濃縮器１５内で蒸発した不凍液中の水分
は、排気管１７を介し、回収熱交換器３１へ入
り、負荷側流体の温水を加熱するとともに、凝縮
液化する。液化したドレン３９は、ドレン配管３
２により、回収熱交換器外部に排出される。

第２図は他の実施例を示す。

加温濃縮器１５の内圧を大気圧以下に保持する
よう、不凍液配管１３にオリフイス１９不凍液配
管１８に加温濃縮用不凍液ポンプ３６を設け、不
凍液を循環させる。一方、加温濃縮器１５内にた
まつた不凝縮ガス（たとえば空気など）を外部に
連続的にあるいは定期的に排出するようガス排気
管３３及び排気ポンプ３４を設ける。回収熱交換
器３１内で凝縮液化したドレン３９は、回収熱交
換器３１の内圧と外気圧との圧力差分だけ液柱を
かけるためのドレン配管３２を経て、温水槽４１
に排出する。この、ドレン３９は、負荷側温水と
して利用できる。

第３図は他の実施例を示す。

不凍液配管１３及び２３に不凍液熱交換器３７
をもうけ、加熱器に出入する不凍液を互いに熱交
換する。一方、回収熱交換器３１内で凝縮したド
レン３９は、ドレン配管３２を介して、ドレンポ
ンプ３５により外部に排出する。

第４図は加温濃縮器１５内の不凝縮ガスを排出
するために、ドレンポンプの一次側ドレン配管３
２にエジエクタ４０を設け、ドレンポンプ３５に
より、ドレン３９と共に不凝縮ガスを外部に排出
する。

次に本発明の作用をのべる。

ポンプ１２により、外皮４の溜り中の不凍液の
うち配管１３に出て行く分は配管１３→制止弁１
４→加温濃縮器１５→配管１８→制止弁２０→と
流れ、外皮４の溜り中の不凍液１１を吸出する配
管２４からの不凍液の主流と合流して、吸込管１
０→ポンプ１２→吐出管２１→散布器２２→熱交
換要素６→外皮４の不凍液１１の溜りと循環す
る。そして不凍液は散布器２２→熱交換要素６→
外皮４の不凍液１１の溜りと流れる間に散布器２
２に附着している水分及び空気中の水分によりう
すめられ、不凍液の容積は増加する。

液位コントローラ３０が液位上昇を検知すると
液位コントローラ３０は電気ヒータのスイツチを
入れ、加温濃縮器１５にて不凍液と水との蒸発温
度の差を利用して水分を蒸発させ水分は排気管１
７から排出され、濃度が上昇し容積の減少した不
凍液が加温濃縮器１５の出口側配管１８に送り出
される。従つて配管２４から流入する不凍液と配
管１８から流入する濃度の濃くなつた不凍液は吸
込管１０では配管２４からの不凍液よりは濃度の
濃い不凍液となつており、ポンプ１２に吸込まれ
吐出されるので散布器２２からは濃度を回復され
た不凍液が散布される。

外皮４の溜りの不凍液１１の液位はかくして次
第に液位が低下し、該液位の低下を液位コントロ
ーラが検知して電気ヒータのスイツチを切る。

液位コントローラ３０が検知する外皮４の溜り
中の不凍液１１の液位の上下は不凍液の濃度の淡
濃に照応している。

また、熱交換器３７を使用し、加温濃縮器１５
に出入する不凍液を互いに熱交換すれば、外皮４
の下部不凍液は加温濃縮器１５導出された高温の
不凍液によつて加熱され、加温濃縮器で蒸発する
温度に近い温度まで上昇し、加温濃縮器１５では
ほぼ不凍液の含有水分が蒸発する潜熱分だけを入
力してやればよい。ここで、加熱手段としては多
くのものが考えられるが、安全で取扱いが簡便で
あり、又、設備費用の大きくならない電熱ヒータ
が最も好ましい。電気ヒータは濃度検出又は不凍
液槽の液位検出のいずれかもしくは併せて動作作
させても良く、自動的に運転される事が最も良い
が勿論人為的にヒータを投入する方法も可能であ
る。又、この加熱源は電気ヒータ１６に限られる
ものではなく、ガス燃焼等一般に加熱源であれば
よいのである。

一方、加温濃縮器１５で発生した蒸気は、回収
熱交換器３１内で負荷側流体の温水を加熱し、凝
縮する。従つて不凍液の加温濃縮に使用されたエ
ネルギのほとんどを、負荷側温水の加熱に利用し
得るため、従来例のごとく、蒸気を単に排出する
ものと比較し、不凍液の加熱濃縮と負荷温水の加
熱の２重の効果を有する。さらに、加温濃縮器１
５及び回収熱交換器３１を大気圧以下の真空に保
つことにより、容器としての製作が容易となり、
安全性も増す。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明はヒートポンプ装置で外
気側熱交換器に不凍液散布装置を備えたものにお
いて散布する不凍液を加温して不凍液中の水分を
除くように加温手段を設けたので、不凍液の濃度
低下による熱交換要素への着水、着霜が防止でき
る。更に、不凍液を加温するに要する熱エネルギ
を負荷側流体の加熱に利用したので、エネルギの
有効な活用がはかれた。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図及び第４図は、本発明
の空気熱源ヒートポンプの外気熱交換器周辺の
夫々異なる実施例を説明するためのフローシー
ト、第５図は従来の空気熱源ヒートポンプの外気
熱交換器周辺の装置を説明するためのフローシー
トである。 １…外気側熱交換器、２…冷媒配管、３…減圧
弁、４…外皮、６…熱交換要素、７…フアン、１
１…不凍液、１３…配管、１４…制止弁、１５…
加温濃縮器、１６…電気ヒータ、１７…排気管、
１８…配管、１９…オリフイス、２０…制止弁、
２１…吐出管、２２…散布器、２５…圧縮機、２
６…負荷側熱交換器、２７…負荷側温水ポンプ、
３１…回収熱交換器、３２…ドレン配管、３３…
ガス排気管、３４…排気ポンプ、３５…ドレンポ
ンプ、３７…不凍液熱交換器、３８…不凍液熱交
換器コイル、３９…ドレン、４０…エジエクタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 不凍液を熱交換要素６上に散布する手段を有
   する外気より熱を奪う外気側熱交換器１と、前記
   熱交換要素中で加熱蒸発した冷媒を圧縮機２５で
   圧縮した後該圧縮機からの吐出ガスにより負荷流
   体を加熱するための負荷側熱交換器２６と、前記
   不凍液を加温濃縮する加温濃縮器１５を備えた空
   気熱源ヒートポンプにおいて、加温濃縮の際に不
   凍液より蒸発分離された蒸気で、前記負荷側熱交
   換器に導入される負荷流体を加熱するようにした
   ことを特徴とする空気熱源ヒートポンプ。 ２ 加温濃縮器を大気圧以下で運転すると共に、
   不凍液より蒸発分離された蒸気で、負荷流体を加
   熱する際に凝縮したドレンを、大気圧の外部に放
   出する手段を有する特許請求の範囲第１項記載の
   空気熱源ヒートポンプ。 ３ 加温濃縮器に、ガス排出手段を付属させた特
   許請求の範囲第１項又は第２項記載の空気熱源ヒ
   ートポンプ。 ４ ドレン排出手段とガス排出手段とが共用でき
   るものである特許請求の範囲第３項記載の空気熱
   源ヒートポンプ。 ５ 加温濃縮器に出入する不凍液間で熱交換させ
   る特許請求の範囲第１項、第２項、第３項または
   第４項記載の空気熱源ヒートポンプ。