CN1142593A - 设置循环流体分支路径的热泵式空调器 - Google Patents

Abstract

一种包括具有吸热用热源和放热用热源的燃气发动机，设在室外机上的第一室外热交换器，设在室内机内的第一室内热交换器，设在室外机和/或室内机内的至少一个热交换器，在冷却加热运转时由控制装置使与吸热用热源进行热交换器的冷却流体导向第一室内热交换器及第一室外热交换器的其中一侧的、而使与放热用热源进行热交换器的加热流体导向第一室内热交换器及第一室外热交换器的另一侧。此时，由开关阀构成的流体分支装置，使与放热用热源进行热交换器的加热流体的一部分通过第二流体路径流各热交换器。热交换器与室外热交换器并排设置时，在加热运转时，进行室外热交换器的除霜。另外，热交换器与室内热交换器并排设置时，进行稍微加热或稍微冷却的除湿运转。

Description

设置循环流体分支路径 的热泵式空调器

本发明涉及由利用了斯特林循环的外燃机等的燃气发动机的吸热用热源和放热用热源构成的热泵式空调器的改进。

已公知了一种连接利用斯特林循环的燃气发动机的吸热用热源和放热用热源与空调机的室内热交换器和室外热交换器而构成的分体式空调器(例如，特公平5-65777号公报)。

构成这种机器的基本循环的斯特林循环是组合等容加热、等温膨胀、等容冷却、等温压缩四种状态变化而成的再生热循环。在利用该斯特林循环的空调机中，是彻底不使用氟利昂制冷剂，利用由完全无害的氦气的升压、减压动作的放热、吸热而产生的冷水及温水与空气进行热交换，期待有利于环境的下一世纪的空调机。

在上述分体式空调器中，通过采用由强制高温侧热交换器加热工作气体的外部加热方式，从低温热交换器获取低温介质、从中温热交换器获取中温介质，冷却时利用低温介质，加热时利用中温介质。具体地说，在冷却运转时，由切换阀分别形成连接低温热交换器和室内热交换器的闭路循环，和连接中温热交换器与室外热交换器的闭路循环，低温介质在室内热交换器中吸收室内热量而冷却房间，中温介质在室外热交换器中向室外放出热量。而在加热运转时，使切换阀换向，形成连接中温热交换器和室内热交换器的闭路循环，中温介质在室内热交换器中向室内放出热量加热房间，而低温介质在室外热交换器中向室外放出热量。

上述现有的空调机分别具有一个室外热交换器及室内热交换器。这种构成的空调机在加热运转时，由斯特林循环的放热吸热作用通过热交换得到的温水和冷水各自流向各自的室内热交换器及室外热交换器中，这样，室内被加热。但是在室外热交换器上着霜时，需暂时停止加热运转，使加热用的温水流向着霜的室外热交换器，进行除霜运转，除了该方法之外，还没有有效的方法。暂时停止加热运转会使运转效率下降。除室内热交换器进行除湿运转时，温水及冷水分别流入各自的室外热交换器和室内热交换器。此时，在对室内除湿时，同时进行冷却。因此存在的问题是在季节的中期(例如，梅雨季节)进行稍微加热或稍微冷却的除湿运转很困难。以上的问题是因仅仅能够向室内热交换器或室外热交换器提供冷水或温水中的一种的状况所引起，所以希望有解决上述问题的手段。

为了解决上述问题，本发明的第一目的在于提供一种在加热运转时能够简单地进行除霜运转的热泵式空调器。

本发明的第二目的在于提供一种能够简单地进行稍微加热或稍微冷却的除湿运转的热泵式空调器。

本发明的第三目的在于提供一种能够简单地控制稍微加热或稍微冷却的除湿运转和加热运转时的除霜运转等的热泵式空调器。

为了完成上述目的，本发明的热泵式空调器包括具有吸热用热源和放热用热源的燃气发动机，设在室外机上的第一室外热交换器，设在室内机内的第一室内热交换器，设在室外机及/或室内机内的至少一个热交换器，在冷却或加热运转时为了将与吸热用热源进行热交换器的冷却流体导向第一室内热交换器及第一室外热交换器中的一个、而将与放热用热源进行热交换器的加热流体导向第一室内热交换器及第一室外热交换器中的另一个的第一流体路径，将与上述放热用热源进行热交换器的一部分加热流体导向上述热交换器的第二流体路径，使与放热用热源进行热交换器的加热流体的一部分有选择地流入第二流体路径的流体分支装置。

在上述构成的热泵式空调器中，流体分支装置由可以调节流向第二流体路径的加热流体的一部分的流量的分支流体流量调节装置。

在上述构成的热泵式空调器中，分支流体流量调节装置是一种开关阀，通过调节开关阀的开度，就可调节分支流体的流量。

在上述构成的热泵式空调器中，燃气发动机是利用斯特林偱环的外燃机。

在上述构成的热泵式空调器中，用水作流体。在上述构成的热泵式空调器中，热交换器是设在室外机内的使来自第二流体路径的加热流体流入其内的第二室外热交换器，另外还其有控制装置，该控制装置在加热运转时，使来自放热用热源的加热流体流向第一室内热交换器，使来自吸热用热源的冷却流体流向第一室外热交换器地控制第一流体路径的连接管路，而在除霜运转时，控制一部分来自放热用热源的加热流体的流向第二室外热交换器。

在上述构成的热泵式空调器中，第一流体路径和第二流体路径并排设置。

在上述构成的热泵式空调器中，第一室外热交换器和第二室外热交换器是分体或一体的。

在上述构成的热泵式空调器中，第二室外热交换器配置在第一室外热交换器的上游侧，由第二室外热交换器的加热流体的热量来除去第一室外热交换器上着的霜。

在上述构成的热泵式空调器中，热交换器是设在室外机内的来自第二流体路径的加热流体流入其内的第二室外热交换器，还具有一控制装置，该控制装置在除湿运转时，使来自吸热用热源的加热流体流向第一室内热交换器地控制第一流体路径的连接管路，而且控制一部分来自放热用热源的加热流体的流向第二室内热交换器。

在上述构成的热泵式空调器中，第一流体路径和第二流体路径并排设置。

在上述构成的热泵式空调器中，第二室内热交换器配置在第一室内热交换器的下游侧，由第二室内热交换器的加热流体的热量加热由第一室内热交换器冷却的空气，进行稍微加热或稍微冷却的除湿运转。

在上述构成的热泵式空调器中，热交换器由来自第二路径流体路径的加热流体的设在室外机内的第二室外热交换器和来自第二路径流体路径的加热流体的设在室内机内的第二室内热交换器构成，另外还设置有控制装置，该控制装置在加热除霜运转时，控制流体分支装置使来自吸热用热源的冷却流体流向第一室外热交换器，使来自放热用热源的加热流体流向第一室内热交换器地控制第一流体路径的连接管路，且控制一部分来自放热用热源的加热流体的流向第二室外热交换器，在除湿运转时，控制流体分支装置使来自吸热用热源的冷却流体流向第一室内热交换器，控制一部分来自放热用热源的加热流体的流向第二室内热交换器。

在上述构成的热泵式空调器中，流体分支装置是可调节加热流体的一部分流向第二流体路径的流量的分支流体流量调节装置。

在上述构成的热泵式空调器中，分支流体流量调节装置由第一开关阀和第二开关阀构成，第一开关阀设在第一流体路径和第二流体路径之间，在除湿运转时调节其开度使一部分来自放热用热源的加热流体流向第二室内热交换器，第二开关阀设在第一流体路径和第二流体路径之间，在加热除霜时调节其开度使一部分来自放热用热源的加热流体流向第二室外热交换器，

在上述构成的热泵式空调器中，第一室内热交换器和第二室内热交换器和/或第一室外热交换器和第二室外热交换器是分体或一体的。

在上述构成的热泵式空调器中，第一流体路径和第二流体路径是并排设置的。

在本发明的热泵式空调器中，在正常冷却或加热运转时，因来自放热用热源的加热流体经第一流体路径流入室外热交换器(或室内热交换器)内，而来自吸热用热源的冷却流体经第一流体路径流人室内热交换器(或室外热交换器)进行了冷却或加热操作，在该状态下，除去室外热交换器上的霜时，因为来自放热用热源的加热流体的一部分在流体分支装置的作用下经第二流体路径流入第二室外热交换器，所以在加热时即使第一室外热交换器上着霜，也能够利用第二室外热交换器上的热量除去霜，能够容易地进行除霜运转。在冷却运转时，使加热流体的一部分经第二流体路径流入第二室外热交换器，所以可将第一室外热交换器和第二室外热交换器都用于放热。其结果是可增大放热传热面积，改善放热特性。另一方面，在进行除湿运转时，因来自放热用热源的加热流体在流体分支装置作用下经第二流体路径流入第二室内热交换器内，所以由第一室内热交换器冷却并除湿的空气被加热，因此很容易地进行稍微加热或稍微冷却的除湿运转。

采用本发明的热泵式空调器，把第二室外热交换器配置在第一室外热交换器的上游侧，可以高效地进行除霜运转。另外，通过把第二室内热交换器配置在第一室内热交换器的下游侧，就能够高效地进行除湿运转。

在本发明的热泵式空调器中，因为使用开关可调有开关阀作为使来自放热用热源的加热流体的一部分有选择地流向第二流体路径的装置，所以能够改变除湿及除霜能力并很容易地进行。

在本发明的热泵式空调器中，因为使第一流体路径和第二流体路径并排状地配置管路，所以能够很容易地将管道配置在装置内。

在本发明的热泵式空调器中，第一室内热交换器和第二室内热交换器以及第一室外热交换器和第二室外热交换器即使是分体的，所起到的作用与一体的相同。

图1示出了本发明的热泵式空调器的第一实施例的回路图。

图2示出了图1的第一实施例的变形例的回路图。

图3示出了本发明的热泵式空调器的第二实施例的回路图。

图4示出了图3的第一实施例的变形例的回路图。

图5示出了本发明的热泵式空调器的第三实施例的回路图。

图6示出了图5的第一实施例的变形例的回路图。

下面，参照附图说明本发明的实施例。

图1示出了构成本发明的热泵式空调器的第一实施例的空调机的冷热流体供给回路。在该回路上使用利用斯特林循环的燃气发动机作为热源。在以下的实施例中，虽然使用水作为在室外热交换器及室内热交换器中与空气进行热交换的流体，但本发明并不限于此，可使用任意一种由燃气发动机可进行热交换的输送介质。使用斯特林循环的燃气发动机本身是公知的，此处省略说明，其具有高温侧活塞(displacer)3和低温侧活塞(displacer)5。本实施例是适用于将作为本发明的室外热交换器设置成相互并排的二个室外热交换器的场合。

两活塞3、5例如高温侧活塞3向上死点移动至中间位置时，低温侧活塞5到达上死点，彼此相位相差90°地进行动作，并通过由电机6驱动的曲轴7连接。当高温侧活塞3和低温侧活塞5动作时，因活塞的移动而封入的氦通过再生器9移动，在通过再生器9时，或被加热或加热冷却，而且因活塞的移动而引起的容积变化，使氦压力升高或降低。氦压升高时温度上升，向中温侧热交换器11放热，压力下降时，温度下降，从低温侧热交换器13吸收热量。即构成燃气发动机1的吸热用热源，中温侧热交换器11构成燃气发动机1的放热用热源。

根据本实施例，提供了利用燃气发动机1的低温侧热交换器(吸热用热源)12和中温侧热交换器(放热用热源)11的空调机101。该空调机101由室内机200和室外机300A构成，室外机300A包含燃气发动机1。

室内热交换器201配置在室内机200内，区分为二个系统的第一室外热交换器301和第二室外热交换器302并排设在室外机300A内。203是室内风扇，303是室外风扇。

低温侧热交换器13(吸热用热源)和室内热交换器201通过水管20、冷水循环用泵51、水管21、四通阀61和水管22连接，室内热交换器201和低温侧热交换器(吸热用热源)13经水管23、四通阀62和水管24连接。

中温侧热交换器11(放热用热源)和第一室外热交换器301通过水管30、热水循环用泵52、水管31、32、33、四通阀61和水管34连接，第一室外热交换器301和中温侧热交换器(放热用热源)11经水管35、四通阀62和水管36、37连接。水管31在位置P1处分成水管32和水管38二个方向。在位置P3处，水管36和水管41汇合成水管37。

在水管38上连接一开关阀72，水管39与开关阀72连接，第二室外热交换器302连接水管39。水管40连接第二室外热交换器302，开关阀73连接水管40，水管连接开关阀73。开关阀72、73的开度可调，通过控制各开度，就可调节流过各开关阀72、73中的流体(水)的流量)。

下面，说明正常的冷热运转。

首先，在正常的加热运行时，四通阀61、62如图1中的实线所示那样地切换，而且将开关阀72及73关闭。此时，经中温侧热交换器(放热用热源)放热而产生的热水流过水管30、热水循环泵52、水管31、32、33、四通阀61和水管22，流入室内热交换器201，使室内风扇203运转，就能在该热交换器内进行热交换，向室内送出热风(加热)后，通过水管23、四通阀62、水管36、37返回中温侧热交换器(放热用热源)11。这样，就对室内进行了加热。

此时，由低温侧热交换器(吸热用热源)吸收热量后的冷水流过水管20、冷水循环泵51、水管21、四通阀61和水管34，流入第一室外热交换器301，使室外风扇303运转，就能在该热交换器内进行热交换后，通过水管35、四通阀62、水管24返回低温侧热交换器(吸热用热源)13。这样，就对室内进行了加热。

然后，在正常的冷却运行时，四通阀61、62如图1中的虚线所示那样地切换，而且将开关阀72及73关闭。此时，经低温侧热交换器(放热用热源)13吸热而产生的冷水流过水管20、冷水循环泵51、水管21、四通阀61和水管22，流入室内热交换器201，就能在该热交换器内进行热交换，使室内风扇203运转，可向室内送出冷风(冷却)后，通过水管23、四通阀62、水管24返回低温侧热交换器(吸热用热源)13。

此时，由中温侧热交换器(吸热用热源)11放热而加热的热水流过水管30、热水循环泵52、水管31、32、33、四通阀61和水管34，流入第一室外热交换器301，使室外风扇303运转，就能在该热交换器内进行热交换后，通过水管35、四通阀62、水管36、37返回中温侧热交换器(放热用热源)11。此时，如果假定打开开关阀72，由中温侧热交换器(放热用热源)11放热而加热的热水流过水管30、热水循环泵52、水管38、39，流入第二室外热交换器302，室外风扇303运转，就进行热交换，之后，通过水管40、41返回中温热交换器(放热用热源)11。此时，对于冷却运行时的放热，并用第一室外热交换器301、第二室外热交换器302，就可增大放热用传热面积，可以获得改善放热特性的效果。一般而言，热泵的放热量要比吸热量大。即冷却时的室外热交换器的换热量比加热时的室外热交换器的换热量大，对热交换器的传热特性要求，冷却时的要求严格。

根据本实施例，如上所述，为了能够增大冷却时的热交换量，应与热泵的特性相一致。

另外在本实施例中，因为室外热交换器被分成二个系统，即第一室外热交换器301和第二室外热交换器302，所以可进行如下的加热除霜同时运转。

加热除霜同时运转是一种在上述加热运转时，因冷水流入第一室外热交换器301而着霜的情况下为除去这些霜的运转。此时，四通阀61、62以图1中的实线所示那样切换，而且，阀72、73全开。这样进行控制，与上述正常的加热运转时的水循环同时，中温热交换器(放热用热源)11加热的温水经水管30、温水循环用泵52、水管31从分支位置P1处流入水管38，通过成全开状态的阀72，从水管39流入第二室外热交换器302，通过使室外风扇303运转，在与流入第一室外热交换器301的空气之间进行热交换，然后，经水管40、成全开状态的阀73、水管41，从合流位置P3处汇入水管37，返回中温热交换器(放热用热源)11。

因为温水流入第二室外热交换器302，加热了送向第一室外热交换器301的空气，所以即使第一室外热交换器301上着霜，不必象现有装置那样为了除霜而停止加热运转，可以保持加热运转，能够利用上述被加热的空气的热量除去第一室外热交换器301上所着的霜。

这里也可以不全开阀72、73，而是适度地打开这些阀。例如，通过调整一个开关阀72的开度，也可以改变流入第二室外热交换器302内的制冷剂的流量。由于对其节流，流过的制冷剂量变少，因此能够将除霜能力控制在必要的最小限度。由于除霜使用温水使机器的效率下降，因此可望将该功能限制为必要的最小限度。即使采用开关阀72、73中的任何一个，也能够得到同样的效果。而且，最好在采用的开关阀上采用开关调整机构。与采用二个开关阀时不同的是在管41、38内的更换的温水量有少量不同，功能上不会出现其它问题。

图2示出了本发明的图1的实施例的变形例。

因为本实施例的大部分的构成与图1的相同，所以对于具有与图1相同构成的部分使用相同的符号，并省略其说明。图2实施例的空调机102与图2的实施例的空调机101的不同点是室外机内的第一室外热交换器301和第二室外热交换器302不是分体，而是形成一体，是一个室外热交换器304。利用这样的构成，可以取得与图1实施例相同的效果。

在上述实施例中的四通阀、开关阀分别装有操作阀的驱动装置(图中未示出)，在各实施例的空调机101、102内，安装有以上述方式通过控制导线CL(图1中点划线所示)对应于各运转模式控制这些驱动装置的微处理器等的控制装置C。而且，冷水循环用泵51及温水循环用泵52、水管20-24及30-41、该控制装置和图中未示出的驱动装置、四通阀61及62、开关阀72及73构成控制手段。

在上述正常加热冷却运转时，连接低温热交换器(吸热用热源)13或中温热交换器(放热用热源)11和室内热交换器201或第一室外热交换器301的管路相当于第一流体路径。在加热除霜同时运转时，连接中温热交换器(放热用热源)11和第二室外热交换器302的管路相当于第二流体路径。如图1及图2所示，第二流体路径和第一流体路径并排设置。因此，能够容易地在装置内进行第一流体路径和第二流体路径的配管。通过相互并排地配置第一室外热交换器和第二室外热交换器，可以使得由第二室外热交换器产生的效果更高。

图3示出了构成本发明的热泵式空调器的第二实施例的空调机的冷热流体供给回路。在本实施例中，设置一个室外热交换器和二个室内热交换器(第一及第二室内热交换器)，除了为使来自放热用热源的加热流体流入第二室内热交换器而将第二流体路径连接室内热交换器侧之外，其余部分实质上与图1所示的第一实施例的空调机的构成相同。相同的部件用相同的标记，并省略对这些部件的说明。

在本实施例中，在室内机200A上并排设置分为2个系统的第一室内热交换器201和第二室内热交换器202，在室外机300内配设室外热交换器301。

低温热交换器(吸热用热源)13和第一室内热交换器201通过水管20、冷水循环用泵51、水管21、四通阀61和水管22连接，第一室内热交换器201和低温热交换器(吸热用热源)13通过水管23、四通阀62和水管24连接。

中温热交换器(放热用热源)11和室外热交换器301通过水管30、温水循环用泵52、水管31、32、33、四通阀61和水管34连接，室外热交换器301和中温热交换器(吸热用热源)11通过水管35、四通阀62和水管36、37连接。水管32在位置P2处分成水管33和水管25二路。在位置P3处，水管36和28汇合成水管27。

在水管25上连接第一开关阀71，水管26与第一开关阀71连接，第二室内热交换器202连接水管26。水管37连接第二室内热交换器202，开关阀74连接水管27，水管28连接开关阀74。

下面，说明正常的冷热运转。

在正常的冷却运行时，四通阀61、62如图1中的实线所示那样地切换，而且将开关阀71及74关闭。此时，低温侧热交换器(吸热用热源)13吸热而成的冷水流过水管20、冷水循环泵51、水管21、四通阀61和水管22，流入第一室内热交换器201，就能在该热交换器内进行热交换，使室内风扇203运转，可向室内送出冷风(冷却)后，通过水管23、四通阀62、水管24返回低温侧热交换器(吸热用热源)13。

此时，由中温侧热交换器(放热用热源)放热后加热的温水流过水管30、温水循环泵52、水管31、32、33、四通阀61和水管34，流入室外热交换器301，使室外风扇303运转，就能在该热交换器内进行热交换后，通过水管35、四通阀62、水管36、37返回中温侧热交换器(放热用热源)11。

其次，在正常的加热运行时，四通阀61、62如图1中的虚线所示那样地切换，而且将开关阀71及74关闭。此时，中温侧热交换器(放热用热源)11放热而成的热水流过水管30、热水循环泵52、水管31、32、33、四通阀61和水管22，流入室内热交换器201，使室内风扇203运转，就能在该热交换器内进行热交换，向室内送出热风(加热)后，通过水管23、四通阀62、水管36、37返回中温侧热交换器(放热用热源)11。

此时，由低温侧热交换器(吸热用热源)吸收热量后的冷水流过水管20、冷水循环泵5 、水管21、四通阀61和水管34，流入第一室外热交换器301，使室外风扇303运转，就能在该热交换器内进行热交换后，通过水管35、四通阀62、水管24返回低温侧热交换器(吸热用热源)13。

另外在本实施例中，因为室内热交换器被分成二个系统，即第一室内热交换器201和第二室内热交换器202，所以可进行如下的稍微加热或稍微冷却的除湿运转。

稍微加热或稍微冷却的除湿运转是一种在非暑期但温度较高而感到不适时必须除湿期间(例如梅雨期间)的最佳运转。此时，四通阀61、62以图1中的实线所示那样切换，而且，开关阀71、74完全打开。这样进行控制，与上述正常的冷却运转时的水循环同时，中温热交换器(放热用热源)11加热的温水经水管30、温水循环用泵52、水管31从分支位置P2处流入水管25，通过成全开状态的阀71，从水管26流入第二室内热交换器202，通过使室外风扇303运转，在与从第一室内热交换器201送来的湿度较低的冷却空气之间进行热交换，当空气的湿度不变而稍微被变暖后，水经水管27、成全开状态的阀74、水管28，从合流位置P3处汇入水管37，返回中温热交换器(放热用热源)11。因此，因为由第一室内热交换器201冷却后除湿空气由第二室内热交换器202加热，并送向室内，所以进行了有加热的除湿运转。

这里也可以不全开阀71、74，而是适度地打开这些阀。如果通过调整开关阀的开度，改变流入第二室内热交换器202内的制冷剂的流量，就可以调整加热后的空气温度。如果这样，通过调节开关阀71、74中的至少一个的开度，既可进行稍有加热的除湿运转也可进行稍有冷却的除湿运转。即使采用开关阀71、74中的任何一个，也能够得到同样的效果。而且，最好在采用的开关阀上采用开关调整机构。仅采用一个时与采用二个开关阀时不同的是在管26或28内更换的温水的量有少量不同，功能上不会出现其它问题。

图4示出了图3实施例的变形例。

本变形例的结构与图3的结构实质是相同的，对于与图3相同的部件给以相同的符号，并省略说明。图4的变形例的空调机102与图3的实施例的空调机101的不同点是室内机内的第一室内热交换器201与第二室内热交换器202不是分体的，而是一体的，是一个室内热交换器204。即使这样构成，也能够起到与图3实施例相同的效果。

与图1、2实施例一样，图3、4各实施例的四通阀、开关阀也分别装有操作阀的驱动装置(图中未示出)，在各实施例的空调机101、102内，安装有以上述方式通过控制导线CL(图1中点划线所示)对应于各运转模式控制这些驱动装置的微处理器等的控制装置C。而且，冷水循环用泵51及温水循环用泵52、水管20-27及30-40、控制装置和图中未示出的驱动装置、四通阀61及62、开关阀71及74构成控制手段。

在上述正常加热冷却运转时，连接低温热交换器(吸热用热源)13或中温热交换器(放热用热源)11和室内热交换器201或第一室外热交换器301的管路相当于第一流体路径。在稍有加热的除湿运转时，连接中温热交换器(放热用热源)11和第二室内热交换器202的管路相当于第二流体路径。如图3及图4所示，由于第二流体路径和第一流体路径并排设置，因此，能够容易地在装置内进行装管路。通过相互并排地配置第一室内热交换器和第二室内热交换器，可以使得由第二室内热交换器产生的效果更高。

图5示出了构成本发明的热泵式空调器的第三实施例的空调机的冷热流体供给回路。在本实施例中，设置二个室外热交换器(第一室外热交换器和第二室外热交换器)和二个室内热交换器(第一及第二室内热交换器)，除了为使来自放热用热源的加热流体选择性地流入第二室外热交换器及第二室内热交换器而进行第二流体路径连接配置之外，其余部分实质上与图1及图3所示的第一和第二实施例的空调机的构成相同。相同的部件用相同的标记，并省略对这些部件的说明。

本实施例提供了利用燃气发动机1的低温热交换器(吸热用热源)13及中温热交换器(放热用热源)11的空调机。该空调机101由室内机200A主室外机300A构成，室外机300A包含燃气发动机1。

在室内机200A上并排设置分为2个系统的第一室内热交换器201和第二室内热交换器202，在室外机300A内配设相同的分成二个系统的第一、及第二室外热交换器301、302。

低温热交换器(吸热用热源)13和第一室内热交换器201通过水管20、冷水循环用泵51、水管21、四通阀61和水管22连接，第一室内热交换器201和低温热交换器(吸热用热源)13通过水管23、四通阀62和水管24连接。

中温热交换器(放热用热源)11和第一室外热交换器301通过水管30、温水循环用泵52、水管31、32、33、四通阀61和水管34连接，第一室外热交换器301和中温热交换器(吸热用热源)11通过水管35、四通阀62和水管36、三通阀63和水管37连接。水管31在位置P2处分成水管32和水管38二路。水管32在位置P2处分支成水管33和25二路。

在水管25上连接第一开关阀71，水管26与第一开关阀71连接，第二室内热交换器202连接水管26，三通阀63连接水管27。水管38连接第二开关阀72，水管39连接第二开关阀72，水管40连接第二室外热交换器302，水管40连接水管27。

下面，说明本实施例的正常冷热运转。

在正常的冷却运行时，四通阀61、62如图5中的实线所示那样地切换，而且将第一、第二开关阀71及72关闭。此时，低温侧热交换器(吸热用热源)13吸热而成的冷水流过水管20、冷水循环泵51、水管21、四通阀61和水管22，流入第一室内热交换器201，就能在该热交换器内进行热交换，使室内风扇203运转，可向室内送出冷风(冷却)后，通过水管23、四通阀62、水管24返回低温侧热交换器(吸热用热源)13。

此时，由中温侧热交换器(放热用热源)放热后被加热的温水流过水管30、温水循环泵52、水管31、32、33、四通阀61和水管34，流入第一室外热交换器301，使室外风扇303运转，就能在该热交换器内进行热交换后，通过水管35、四通阀62、水管36、37返回中温侧热交换器(放热用热源)11。

其次，在正常的加热运行时，四通阀61、62如图1中的虚线所示那样地切换，而且将第一、第二开关阀71及72关闭。此时，中温侧热交换器(放热用热源)11放热而成的热水流过水管30、热水循环泵52、水管31、32、33、四通阀61和水管22，流入第一室内热交换器201，使室内风扇203运转，就能在该热交换器内进行热交换，向室内送出热风(加热)后，通过水管23、四通阀62、水管36、37返回中温侧热交换器(放热用热源)11。

此时，由低温侧热交换器(吸热用热源)吸收热量后的冷水流过水管20、冷水循环泵51、水管21、四通阀61和水管34，流入第一室外热交换器301，使室外风扇303运转，就能在该热交换器内进行热交换后，通过水管35、四通阀62、水管24返回低温侧热交换器(吸热用热源)13。

另外在本实施例中，因为室内热交换器和室外热交换器被分成二个系统，即第一室内热交换器201和第二室内热交换器202以及第一室外热交换器301和第二室外热交换器302，所以可以同时得到第一及第二实施例的效果。即，只要选择性地开关操作开关阀及切换四通阀就能进行稍微加热或稍微冷却的除湿运转及加热运转时的不停止除霜运转。因冷却运转时来自放热用热源的加热流体的一部分经第二流体路径流入第二室外热交换器和第二室内热交换器，所以进行稍微加热或稍微冷却的除湿运转的同时，可以增加热交换器的放热面积，也可提高放热效率。

稍微加热的除湿运转是一种在非暑期但必须除湿期间(例如梅雨期间)的最佳运转。此时，四通阀61、62以图1中的实线所示那样切换，而且，第一开关阀71全开、第开关阀72关闭。

如果进行这样的控制，与上述正常的冷却运转时的水循环同时，中温热交换器(放热用热源)11加热的温水经水管30、温水循环用泵52、水管31、32从分支位置P2处流入水管25，通过成全开状态的阀71，从水管26流入第二室内热交换器202，通过使室外风扇303运转，在与从第一室内热交换器201送来的湿度较低的冷却空气之间进行热交换后，经水管27、37返回中温热交换器(放热用热源)11。这样，因为由第一室内热交换器201冷却的除湿的空气由第二室内热交换器202加热，并送入室内，所以进行了稍微加热的除湿运转。

另外，也可以不全打开第一开关阀71的开度，而是成一定的节流状态。当使开关阀71成节流状态，就可以从稍微加热运转向稍微冷却运转过渡，无进行何种运转，通过调整第一开关阀71的开关，就能够实现最舒适的除湿运转。

加热中除霜运转是一种在上述加热运转时，因冷水流入第一室外热交换器301而着霜的情况下为除去这些霜的运转。此时，四通阀61、62以图5中的实线所示那样切换，而且，第一开关阀71关闭，第二开关阀72全开。这样进行控制，与上述正常的加热运转时的水循环同时，中温热交换器(放热用热源)11加热的温水经水管30、温水循环用泵52、水管31从分支位置P1处流入水管38，通过成全开状态的第二开关阀72，从水管39流入第二室外热交换器302，通过使室外风扇303运转，就可在与流入第一室外热交换器301的空气之间进行热交换，然后，经水管40、成全开状态的阀73、水管41，从合流位置P3处汇入水管37，返回中温热交换器(放热用热源)11。

因为温水流入第二室外热交换器302，加热了送向第一室外热交换器301的空气，所以即使第一室外热交换器301上着霜，不必象现有装置那样为了除霜而停止加热运转，而可以保持加热运转，能够利用上述被加热的空气的热量除去第一室外热交换器301上所着的霜。也可以不全开第二开关阀72，而是将其保持适度打开。通过调整开度，改变流入第二室外热交换器302内的温水量，能够将除霜能力限定于必要的最小限度上。因为用温水除霜会降低机器的效率，所以要求将该功能限定于必要的最小限度内。

图6是图5实施例的一个变形例。

本变形例的结构与图5的结构实质是相同的，对于与图5相同的部件给以相同的符号，并省略说明。图6的变形例的空调机102与图5的实施例的空调机101的不同点是室内机内的第一室内热交换器201与第二室内热交换器202或室外机内的第一室外热交换器301和第二室外热交换器302不是分体的，而是一体的，是一个室内热交换器204和一个室外热交换器304。即使这样构成，也能够起到与图5实施例相同的效果。

在上述各实施例的四通阀、三通阀、开关阀也分别装有操作阀的驱动装置(图中未示出)，在各实施例的空调机101、102内，安装有以上述方式通过控制导线CL(图1中点划线所示)对应于各运转模式控制这些驱动装置的微处理器等的控制装置C。而且，冷水循环用泵51及温水循环用泵52、水管20-27及30-40、控制装置和驱动装置、四通阀61及62、开关阀71及72构成控制手段。上述稍微加热或稍微冷却的除湿运转时动作的回路和阀类构成第一控制装置，而上述除霜运转时动作的回路和阀类构成第二控制装置。

在上述正常加热冷却运转时，连接低温热交换器(吸热用热源)13或中温热交换器(放热用热源)11和室内热交换器201或第一室外热交换器301的管路相当于第一流体路径。在稍有加热的除湿运转时，连接中温热交换器(放热用热源)11和第二室内热交换器202的管路相当于第二流体路径。在加热除霜同时运转，连接中温热交换器(放热用热源)11和第二室外热交换器302的管路相当于第三流体路径。如图5及图6所示，由于第二流体路径和第三流体路径与第一流体路径并排设置，因此，配管非常容易。

以上根据本发明的实施例对本发明作了说明，但本发明并不限于上述各个实施例这是很清楚的。

例如，在上述实施例中，示出了用斯特林循环发动机作为燃气发动机，当然也可以利用采取吸收式循环的燃气发动机。另外，在上述实施例中，为了控制冷水和温水的路径，除了使用开关阀外还使用了三通阀及四通阀，不过使用这些开关阀或三通阀的组合也可以实现上述效果。

在上述实施例中，开关阀、四通阀受同一控制装置控制，但也可以分别由各自的控制装置控制。在上述实施例中，设置在室外机及/室内机的、一部分加热流体流入的热交换器各为一个，但本发明不限于一个，也可以是二个以上。

在本发明的热泵式空调器中，在正常冷却加热运转时，因来自放热用热源的加热流体经第一流体路径流入室外热交换器(或室内热交换器)内，而来自吸热用热源的冷却流体经第一流体路径流入室内热交换器(或室外热交换器)进行了冷却加热操作，在该状态下，除去室外热交换器上的霜时，因为来自放热用热源的加热流体的一部分在流体分支装置的作用下经第二流体路径流入第二室外热交换器，所以在加热时即使第一室外热交换器上着霜，也能够利用第二室外热交换器上的热量除去霜，能够容易地进行除霜运转。在冷却运转时，使加热流体的一部分经第二流体路径流入第二室外热交换器，所以可将第一室外热交换器和第二室外热交换器都用于放热。其结果是可增大放热传热面积，改善放热特性。另一方面，在进行除湿运转时，因来自放热用热源的加热流体在流体分支装置作用下经第二流体路径流入第二室内热交换器内，所以由第一室内热交换器冷却并除湿的空气被加热，因此很容易地进行稍微加热或稍微冷却的除湿运转。

采用本发明的热泵式空调器，把第二室外热交换器配置在第一室外热交换器的上游侧，可以高效地进行除霜运转。另外，通过把第二室内热交换器配置在第一室内热交换器的下游侧，就能够高效地进行除湿运转。

在本发明的热泵式空调器中，因为使用开关可调有开关阀作为使来自放热用热源的加热流体的一部分有选择地流向第二流体路径的装置，所以能够改变除湿及除霜能力并很容易地进行。

在本发明的热泵式空调器中，因为使第一流体路径和第二流体路径并排状地配置管路，所以能够很容易地将管道配置在装置内。

Claims (18)

1一种热泵式空调器，包括

      具有吸热用热源和放热用热源的燃气发动机，

      设在室外机上的第一室外热交换器，

      设在室内机内的第一室内热交换器，

      设在室外机和/或室内机内的至少一个热交换器，

      在冷却加热运转时为了将与吸热用热源进行热交换器的冷却流体导向第一室内热交换器及第一室外热交换器的其中一侧的、而将与放热用热源进行热交换器的加热流体导向第一室内热交换器及第一室外热交换器的另一侧的第一流体路径，

      将与上述放热用热源进行热交换器的加热流体的一部分导向上述热交换器的第二流体路径，

      使与放热用热源进行热交换器的加热流体的一部分有选择地流入第二流体路径的流体分支装置。

2根据权利要求1所述的热泵式空调器，其特征在于上述流体分支装置由可以调节流向第二流体路径的加热流体的一部分的流量的分支流体流量调节装置。

3根据权利要求1所述的热泵式空调器，其特征在于上述分支流体流量调节装置是一种开关阀，通过调节开关阀的开度，就可调节分支流体的流量。

4根据权利要求1所述的热泵式空调器，其特征在于上述燃气发动机是利用斯特林循环循环的外燃机。

5根据权利要求1所述的热泵式空调器，其特征在于上述流体是水。

6一种热泵式空调器，上述热交换器是设在室外机内的使来自第二流体路径的加热流体流入其内的第二室外热交换器，另外还具有控制装置，该控制装置控制流体分支装置，在加热运转时，控制使来自放热用热源的加热流体流向第一室内热交换器的第一流体路径的连接，使来自吸热用热源的冷却流体流向第一室外热交换器，而在除霜运转时，使来自放热用热源的加热流体的一部分流向第二室外热交换器。

7根据权利要求6所述的热泵式空调器，其特征在于上述第一流体路径和第二流体路径并排设置。

8根据权利要求6所述的热泵式空调器，其特征在于上述第一室外热交换器和第二室外热交换器是分体或一体的。

9根据权利要求6所述的热泵式空调器，其特征在于上述第二室外热交换器配置在第一室外热交换器的上游侧，由第二室外热交换器的加热流体的热量来除去第一室外热交换器上着的霜。

10根据权利要求1所述的热泵式空调器，其特征在于上述热交换器是设在室外机内的来自第二流体路径的加热流体流入其内的第二室外热交换器，具有一控制装置，该控制装置控制流体分支装置，在除湿运转时，控制使来自吸热用热源的加热流体流向第一室内热交换器地控制第一流体路径的连接，而且使来自放热用热源的加热流体的一部分流向第二室内热交换器。

11根据权利要求10所述的热泵式空调器，其特征在于上述第一流体路径和第二流体路径并排设置。

12根据权利要求10所述的热泵式空调器，其特征在于上述第一室内热交换器和第二室内热交换器是分体或一体的。

13根据权利要求10所述的热泵式空调器，其特征在于上述第二室内热交换器配置在第一室内热交换器的下游侧，由第二室内热交换器的加热流体的热量加热被室内热交换器冷却的空气，进行稍微加热或稍微冷却的除湿运转。

14一种热泵式空调器，其热交换器是使由来自第二路径流体路径的加热流体流入的设在室外机内的第二室外热交换器和使来自第二路径流体路径的加热流体流入的设在室内机内的第二室内热交换器构成，另外还具有控制装置，该控制装置控制流体分支装置，在加热除霜运转时，控制使来自吸热用热源的冷却流体流向第一室外热交换器的第一流体路径的连接，使来自放热用热源的加热流体流向第一室内热交换器，且控制使来自放热用热源的加热流体的一部分流向第二室外热交换器，在除湿运转时，控制使来自吸热用热源的冷却流体流向第一室外热交换器的第一流体路径的连接，使来自放热用热源的加热流体的一部分流向第二室内热交换器。

15根据权利要求14所述的热泵式空调器，其特征在于上述流体分支装置是可调节加热流体的一部分流向第二流体路径的流量的分支流体流量调节装置。

16根据权利要求10所述的热泵式空调器，其特征在于上述分支流体流量调节装置由第一开关阀和第二开关阀构成，第一开关阀设在第一流体路径和第二流体路径之间，调节其开度使来自放热用热源的加热流体的一部分在除湿运转时流向第二室内热交换器，第二开关阀设在第一流体路径和第二流体路径之间，调节其开度使来自放热用热源的加热流体的一部分在加热除霜时流向第二室外热交换器，

17根据权利要求14所述的热泵式空调器，其特征在于上述第一室内热交换器和第二室内热交换器和/或第一室外热交换器和第二室外热交换器是分体或一体的。

18根据权利要求10所述的热泵式空调器，其特征在于上述第一流体路径和第二流体路径是并排设置的。

Images