JPH0222314B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0222314B2 JPH0222314B2 JP10741585A JP10741585A JPH0222314B2 JP H0222314 B2 JPH0222314 B2 JP H0222314B2 JP 10741585 A JP10741585 A JP 10741585A JP 10741585 A JP10741585 A JP 10741585A JP H0222314 B2 JPH0222314 B2 JP H0222314B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat exchanger
- frost
- air
- outdoor heat
- fins
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Landscapes
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
- Central Heating Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、外気より熱を取り込み、もしくは外
気へ熱を放出し、室内の空調を行うヒートポンプ
冷暖房装置に関するものである。
気へ熱を放出し、室内の空調を行うヒートポンプ
冷暖房装置に関するものである。
従来の技術
従来使用されてきたヒートポンプ装置のサイク
ルを第６図に示す。１は圧縮機、２は四方弁であ
る。四方弁２を切り換えることにより、夏期には
室内側を低圧、室外側を高圧とすることで、室内
熱交換器３にて内部を循環する冷媒を蒸発させて
室内から熱を奪うと同時に室外熱交換器６にて冷
媒を凝縮させて室外へ熱を捨てる。一方冬期には
四方弁２を切り換えて夏期と冷媒圧力を逆転さ
せ、室内へ熱を室内熱交換器３から放出させ、室
外から室外熱交換器６によつて熱を得る。低圧と
高圧の調整は主にキヤピラリー４又は膨張弁にて
行われ、夏、冬各々逆止弁５によりキヤピラリー
４を切り換えて使用するのが一般的である。
ルを第６図に示す。１は圧縮機、２は四方弁であ
る。四方弁２を切り換えることにより、夏期には
室内側を低圧、室外側を高圧とすることで、室内
熱交換器３にて内部を循環する冷媒を蒸発させて
室内から熱を奪うと同時に室外熱交換器６にて冷
媒を凝縮させて室外へ熱を捨てる。一方冬期には
四方弁２を切り換えて夏期と冷媒圧力を逆転さ
せ、室内へ熱を室内熱交換器３から放出させ、室
外から室外熱交換器６によつて熱を得る。低圧と
高圧の調整は主にキヤピラリー４又は膨張弁にて
行われ、夏、冬各々逆止弁５によりキヤピラリー
４を切り換えて使用するのが一般的である。
近年暖房時の効率が向上し、このようなヒート
ポンプ装置の暖房への寄与率が高くなつているが
電源入力時から暖房開始時までの立上りの悪さや
室外熱交換器への着霜による室温の変動等問題は
多い。
ポンプ装置の暖房への寄与率が高くなつているが
電源入力時から暖房開始時までの立上りの悪さや
室外熱交換器への着霜による室温の変動等問題は
多い。
発明が解決しようとする問題点
本発明は前述したヒートポンプ装置における着
霜時の性能を改善するためのものであり、着霜時
のヒートポンプ性能を改善することで、室温の変
動を押え、室内の快適性を向上するものである。
霜時の性能を改善するためのものであり、着霜時
のヒートポンプ性能を改善することで、室温の変
動を押え、室内の快適性を向上するものである。
着霜時のヒートポンプ性能の悪化は主に着霜に
よる室外熱交換器の空気通路の閉塞である。第５
図は室外熱交換器の着霜時の状態を示したもので
ある。７は銅管であり内部を低圧の冷媒が蒸発し
つつ通過し、フイン８間を流動する空気１０から
熱を奪う。フイン８と銅管７は熱的に接触するよ
う構成されている。このためフイン８の先端は物
質伝達率が高くなり、着霜量はフイン８の風上側
ほど多くなり、空気流の閉塞は先端から生じる。
空気流の閉塞が起きると室外熱交換器からの熱の
取り込み量は著しく低下し、室内へ運ばれる熱量
が減少するため室温が低下する。
よる室外熱交換器の空気通路の閉塞である。第５
図は室外熱交換器の着霜時の状態を示したもので
ある。７は銅管であり内部を低圧の冷媒が蒸発し
つつ通過し、フイン８間を流動する空気１０から
熱を奪う。フイン８と銅管７は熱的に接触するよ
う構成されている。このためフイン８の先端は物
質伝達率が高くなり、着霜量はフイン８の風上側
ほど多くなり、空気流の閉塞は先端から生じる。
空気流の閉塞が起きると室外熱交換器からの熱の
取り込み量は著しく低下し、室内へ運ばれる熱量
が減少するため室温が低下する。
そこで、着霜の起きにくいヒートポンプ装置が
色々考案されてきた。第４図は、室内熱交換器１
３から流出する過冷却冷媒の有する顕熱を補助熱
交換器１４にて空気と熱交換させ、それを室外熱
交換器１５に導く形式のヒートポンプ装置例であ
る。この方式は公知であるが、過冷却冷媒の外気
に放出しうる顕熱は高々1000Kcal／ｈ程度であ
り、外気温度にして平均３℃程度の上昇しか得ら
れないため、霜を融かすという観点からは非常に
無理があり実用化は困難であつた。またこのよう
な過冷却冷媒による難着霜化は、冷媒液の温度が
補助熱交換器１４の入口から出口へ除々に低下
し、補助熱交換器１４の入口付近から室外熱交換
器１５に流入する空気温と、出口付近から流入す
る空気温に差がありすぎるため、融霜に差が生
じ、空気風量に偏りが生じて、熱交換能力が低下
するという問題もあつた。
色々考案されてきた。第４図は、室内熱交換器１
３から流出する過冷却冷媒の有する顕熱を補助熱
交換器１４にて空気と熱交換させ、それを室外熱
交換器１５に導く形式のヒートポンプ装置例であ
る。この方式は公知であるが、過冷却冷媒の外気
に放出しうる顕熱は高々1000Kcal／ｈ程度であ
り、外気温度にして平均３℃程度の上昇しか得ら
れないため、霜を融かすという観点からは非常に
無理があり実用化は困難であつた。またこのよう
な過冷却冷媒による難着霜化は、冷媒液の温度が
補助熱交換器１４の入口から出口へ除々に低下
し、補助熱交換器１４の入口付近から室外熱交換
器１５に流入する空気温と、出口付近から流入す
る空気温に差がありすぎるため、融霜に差が生
じ、空気風量に偏りが生じて、熱交換能力が低下
するという問題もあつた。
本発明は上述の問題を解決し、過冷却冷媒の有
する顕熱を利用し、室外熱交換器の難着霜化を図
る構成を有するヒートポンプ装置を程供するもの
である。
する顕熱を利用し、室外熱交換器の難着霜化を図
る構成を有するヒートポンプ装置を程供するもの
である。
問題点を解決するための手段
本発明は、室内熱交換器から吐出される過冷却
冷媒の外気との顕熱交換用の補助熱交換器を室外
熱交換器の風上側に設置し、補助熱交換器のフイ
ンが室外熱交換器のフインピツチ間に位置するよ
うに設置したものである。
冷媒の外気との顕熱交換用の補助熱交換器を室外
熱交換器の風上側に設置し、補助熱交換器のフイ
ンが室外熱交換器のフインピツチ間に位置するよ
うに設置したものである。
作 用
補助熱交換器の各フイン表面上及び後端には
境界層及びウエイクが生じる。この外気と十分
混合していないウエイクは温度が高いままの状
態で後方の室外熱交換器のフイン間へ導びか
れ、室外熱交換器の先端に生じる霜塊を解か
す。このため従来の着霜のようにフイン先端に
のみ霜が目づまりし、空気通路を閉塞するとい
う現象は起きにくい。
境界層及びウエイクが生じる。この外気と十分
混合していないウエイクは温度が高いままの状
態で後方の室外熱交換器のフイン間へ導びか
れ、室外熱交換器の先端に生じる霜塊を解か
す。このため従来の着霜のようにフイン先端に
のみ霜が目づまりし、空気通路を閉塞するとい
う現象は起きにくい。
補助熱交換器のフインの後流が室外熱交換器
のフイン間を通過するように構成されているた
めに、室外熱交換器に着霜したとしてもよほど
外気温が低下しない限りは、霜の表面が比較的
温度の高い空気に接して融解するため、霜の密
度が高くなり、着霜の進行速度が著しく低下す
ると共に、霜の熱伝導率が向上して、熱交換器
能力の低下が押えられる。
のフイン間を通過するように構成されているた
めに、室外熱交換器に着霜したとしてもよほど
外気温が低下しない限りは、霜の表面が比較的
温度の高い空気に接して融解するため、霜の密
度が高くなり、着霜の進行速度が著しく低下す
ると共に、霜の熱伝導率が向上して、熱交換器
能力の低下が押えられる。
霜は室外熱交換器のフイン間に、両側のフイ
ンからほぼ対称に発達し、中央部近辺で連結し
空気通路を閉塞させるが、補助熱交換器から流
れるフイン後流の比較的温度の高い空気が常に
そのフイン間中央部近辺を流動する。またこの
空気の温度は霜による風量低下と共に高くなる
ため、室外熱交換器が完全に閉塞されることが
ない。
ンからほぼ対称に発達し、中央部近辺で連結し
空気通路を閉塞させるが、補助熱交換器から流
れるフイン後流の比較的温度の高い空気が常に
そのフイン間中央部近辺を流動する。またこの
空気の温度は霜による風量低下と共に高くなる
ため、室外熱交換器が完全に閉塞されることが
ない。
実施例
以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづい
て説明する。
て説明する。
第１図は、本発明のヒートポンプ装置、室外熱
交換器２１及び補助熱交換器２２の斜視図であ
る。本実施例では室外熱交換器２１と補助熱交換
器２２は側板２７に一体として固定されており、
矢印方向から空気２８が流動する。銅管Ａ２５及
びＢ２６の内部には冷媒が流動しているが、暖房
時には銅管Ａ２５には低圧の二相流状態の冷媒、
銅管Ｂ２６には高圧の過冷却液状態の冷媒が流動
する。銅管Ｂ２６内の過冷却冷媒温度は流動空気
温度より高温であるためフインＢ２４を熱が伝わ
り空気温度を上昇させる。一方銅管Ａ２５内部の
冷媒は蒸発しており、フインＡ２３によつて空気
から熱を奪う。第２図は第１図の室外熱交換器２
１及び補助熱交換器２２のフイン及び銅管の構成
をより具体的に平面図ａと側面図ｂによつて示し
たものである。第２図の各要素の番号は第１図と
同一のものを使用している。補助熱交換器内に配
置される銅管Ｂ２６は、室外熱交換器内の銅管Ａ
２５より径の小さいものを使用することにより、
補助熱交換器の圧損を最小限に押え、同時に補助
熱交換器のフインＢ２４内の空気の流れを平行平
板流れに近づけ、少ないフイン表面積で大きな放
熱量を実現している。またこの補助熱交換器内の
銅管Ｂ２６は過冷却冷媒の入口から出口へ向つて
そのピツチを徐々に小さくしているため、過冷却
冷媒の温度変化による空気温度変化が著しくな
く、着霜時に過冷却冷媒の入口側のフインＢ２４
間を通過するので、室外熱交換器へ入る空気流路
の霜のみが解け、出口側付近が全く解けないとい
う現象は起きず、全面に渡つてほぼ均一に難着霜
化が図れる。一方フインＢ２４は、室外熱交換器
内のフインＡ２３間に位置するように構成されて
いる。この構成によつて、第３図に示すようなフ
インＢ２６の表面から後流へ比較的温度の高い境
界層とウエイク３０が形成され、風下側にある室
外熱交換器のフインＡ２６間へ流動して行く。こ
のため、霜は従来のように第５図に示した形状と
はならず、第３図のように比較的フラツトな霜２
９となる。また、この霜２９の表面は温度の高い
空気にさらされ霜２６は、融解し再凝結するので
密度が高くなり、着霜の進行速度は遅くなる。こ
の霜層は空気の含有量が少いため熱伝導率は高
く、着霜と共にフイン効率は向上する。このため
フインＡ２３のフイン効率を含む熱伝達率は霜の
厚みが増加しても、それ程低下しない。しかしな
がら空気通路の狭塞と共に空気量は減少するの
で、空気温度は上昇し、冷媒循環量と空気流量つ
まり空気温度と着霜量とのバランス点以上に着霜
は進行せず、空気は常に流通する。
交換器２１及び補助熱交換器２２の斜視図であ
る。本実施例では室外熱交換器２１と補助熱交換
器２２は側板２７に一体として固定されており、
矢印方向から空気２８が流動する。銅管Ａ２５及
びＢ２６の内部には冷媒が流動しているが、暖房
時には銅管Ａ２５には低圧の二相流状態の冷媒、
銅管Ｂ２６には高圧の過冷却液状態の冷媒が流動
する。銅管Ｂ２６内の過冷却冷媒温度は流動空気
温度より高温であるためフインＢ２４を熱が伝わ
り空気温度を上昇させる。一方銅管Ａ２５内部の
冷媒は蒸発しており、フインＡ２３によつて空気
から熱を奪う。第２図は第１図の室外熱交換器２
１及び補助熱交換器２２のフイン及び銅管の構成
をより具体的に平面図ａと側面図ｂによつて示し
たものである。第２図の各要素の番号は第１図と
同一のものを使用している。補助熱交換器内に配
置される銅管Ｂ２６は、室外熱交換器内の銅管Ａ
２５より径の小さいものを使用することにより、
補助熱交換器の圧損を最小限に押え、同時に補助
熱交換器のフインＢ２４内の空気の流れを平行平
板流れに近づけ、少ないフイン表面積で大きな放
熱量を実現している。またこの補助熱交換器内の
銅管Ｂ２６は過冷却冷媒の入口から出口へ向つて
そのピツチを徐々に小さくしているため、過冷却
冷媒の温度変化による空気温度変化が著しくな
く、着霜時に過冷却冷媒の入口側のフインＢ２４
間を通過するので、室外熱交換器へ入る空気流路
の霜のみが解け、出口側付近が全く解けないとい
う現象は起きず、全面に渡つてほぼ均一に難着霜
化が図れる。一方フインＢ２４は、室外熱交換器
内のフインＡ２３間に位置するように構成されて
いる。この構成によつて、第３図に示すようなフ
インＢ２６の表面から後流へ比較的温度の高い境
界層とウエイク３０が形成され、風下側にある室
外熱交換器のフインＡ２６間へ流動して行く。こ
のため、霜は従来のように第５図に示した形状と
はならず、第３図のように比較的フラツトな霜２
９となる。また、この霜２９の表面は温度の高い
空気にさらされ霜２６は、融解し再凝結するので
密度が高くなり、着霜の進行速度は遅くなる。こ
の霜層は空気の含有量が少いため熱伝導率は高
く、着霜と共にフイン効率は向上する。このため
フインＡ２３のフイン効率を含む熱伝達率は霜の
厚みが増加しても、それ程低下しない。しかしな
がら空気通路の狭塞と共に空気量は減少するの
で、空気温度は上昇し、冷媒循環量と空気流量つ
まり空気温度と着霜量とのバランス点以上に着霜
は進行せず、空気は常に流通する。
本発明の一実施例では、室外熱交換器のフイン
Ａ２３間に補助熱交換器のフインＢ２４が一枚設
置される場合を示したが、この枚数は多くても、
本発明の効果に影響はない。また本実施例は、室
外熱交換器のフインと補助熱交換器のフインが接
続していない例を示した。しかし、補助熱交換器
のフインの一部が室外熱交換器フインの間に位置
する構成を有しているなら、他が接続していても
本実施例と同等な効果を奏させることが可能であ
る。また同様に補助熱交換器のフインの一部が、
室外熱交換器のフイン間に入り込んでいてもよ
い。
Ａ２３間に補助熱交換器のフインＢ２４が一枚設
置される場合を示したが、この枚数は多くても、
本発明の効果に影響はない。また本実施例は、室
外熱交換器のフインと補助熱交換器のフインが接
続していない例を示した。しかし、補助熱交換器
のフインの一部が室外熱交換器フインの間に位置
する構成を有しているなら、他が接続していても
本実施例と同等な効果を奏させることが可能であ
る。また同様に補助熱交換器のフインの一部が、
室外熱交換器のフイン間に入り込んでいてもよ
い。
発明の効果
本発明は、室内熱交換器から吐出される過冷却
冷媒の外気との顕熱交換用の補助熱交換器を室外
熱交換器の風上側に同一枠体内へ設置すると共に
補助熱交換器のフインが室外熱交換器のフインピ
ツチ間に位置するように構成したために、霜が
フイン表面に均一に付着し、従来のようにフイン
先端で空気通路が閉止しない、霜表面が解けて
霜密度が高くなり、空気流路の閉止までの時間が
著しく延長できる。霜内の空気含有量が減少
し、フイン効率が向上し、着霜時の能力の低下が
少い。それ程外気温が低下しない場合には、た
とえ着霜しても、フイン中央部に空気通路が確保
され暖房運転の持続ができる。
冷媒の外気との顕熱交換用の補助熱交換器を室外
熱交換器の風上側に同一枠体内へ設置すると共に
補助熱交換器のフインが室外熱交換器のフインピ
ツチ間に位置するように構成したために、霜が
フイン表面に均一に付着し、従来のようにフイン
先端で空気通路が閉止しない、霜表面が解けて
霜密度が高くなり、空気流路の閉止までの時間が
著しく延長できる。霜内の空気含有量が減少
し、フイン効率が向上し、着霜時の能力の低下が
少い。それ程外気温が低下しない場合には、た
とえ着霜しても、フイン中央部に空気通路が確保
され暖房運転の持続ができる。
このように、本発明を実施することにより、着
霜時の能力を著しく向上できると共に、着霜によ
る空気通路の閉止までの時間を十分長くすること
が可能となり、冬期の暖房時の快適性の向上に大
きく寄与するものである。
霜時の能力を著しく向上できると共に、着霜によ
る空気通路の閉止までの時間を十分長くすること
が可能となり、冬期の暖房時の快適性の向上に大
きく寄与するものである。
第１図は本発明の一実施例によるヒートポンプ
装置の要部斜視図、第２図は同実施例の平面図及
び側面図、第３図は同装置の実施時の着霜及び空
気の流動状態説明図、第４図は補助熱交換器を使
用するヒートポンプサイクル図、第５図は従来の
着霜状態説明図、第６図は従来のヒートポンプサ
イクル図である。 ３，１３……室内熱交換器、６，１５，２１…
…室外熱交換器、１４，２２……補助熱交換器、
２５，２６……銅管、２３，２４……フイン。
装置の要部斜視図、第２図は同実施例の平面図及
び側面図、第３図は同装置の実施時の着霜及び空
気の流動状態説明図、第４図は補助熱交換器を使
用するヒートポンプサイクル図、第５図は従来の
着霜状態説明図、第６図は従来のヒートポンプサ
イクル図である。 ３，１３……室内熱交換器、６，１５，２１…
…室外熱交換器、１４，２２……補助熱交換器、
２５，２６……銅管、２３，２４……フイン。
Claims (1)
- １ 少くとも圧縮機、室内熱交換器、室外熱交換
器、及び膨張弁を冷媒循環用の管により環状に連
結し、前記室内熱交換器から前記膨張弁にいたる
までの冷媒通路に補助熱交換器を設け、前記補助
熱交換器及び前記室外熱交換器をフインチユーブ
形熱交換器にて構成し、同一枠体内へ組み込むと
ともに前記補助熱交換器を前記室外熱交換器の風
上側に配設し、この補助熱交換器のフインを前記
室外熱交換器のフインピツチ間に位置する様にし
て、前記室外熱交換器の風上側に設置させ、前記
補助熱交換器の管径を前記室外熱交換器の管径よ
り細く構成したヒートポンプ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60107415A JPS61265454A (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | ヒ−トポンプ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60107415A JPS61265454A (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | ヒ−トポンプ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61265454A JPS61265454A (ja) | 1986-11-25 |
| JPH0222314B2 true JPH0222314B2 (ja) | 1990-05-18 |
Family
ID=14458566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60107415A Granted JPS61265454A (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | ヒ−トポンプ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61265454A (ja) |
-
1985
- 1985-05-20 JP JP60107415A patent/JPS61265454A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61265454A (ja) | 1986-11-25 |
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