JP2015081765A - ヒートポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートポンプ、特に複数の熱交換部を有する室外熱交換器を備えるヒートポンプを提供すること。【解決手段】本発明は、圧縮器、冷暖房切替バルブ、室内熱交換器、第１膨張バルブ、及び室外熱交換器を備え、室外熱交換器は、第１膨張バルブと冷媒流路で連結され室外空気と熱交換される前列熱交換部と、冷暖房切替バルブと冷媒流路で連結され室外空気の流動方向に前列熱交換部の後流に位置して前列熱交換部と熱交換された室外空気が熱交換される後列熱交換部と、前列熱交換部と後列熱交換部とを連結する連結流路と、連結流路に設けられた第２膨張バルブと、を備えて、最小限の部品数及び簡単な構造で冷房性能及び暖房性能双方を向上させうるという利点がある。【選択図】図３

Description

本発明は、ヒートポンプに関し、特に複数の熱交換部を有する室外熱交換器を備えるヒートポンプに関する。

一般に、ヒートポンプは、冷媒の発熱又は凝縮熱を利用して低温の熱源を高温で伝達するか、又は高温の熱源を低温で伝達する冷暖房装置である。

ヒートポンプは、圧縮器、冷暖房切替バルブ、室外熱交換器、膨張器具、及び室内熱交換器を備える。

ヒートポンプの冷房運転時、冷媒は、圧縮器、冷暖房切替バルブ、室外熱交換器、膨張器具、室内熱交換器、冷暖房切替バルブ、圧縮器の順に流動する。

ヒートポンプの暖房運転時、冷媒は、圧縮器、冷暖房切替バルブ、室内熱交換器、膨張器具、室外熱交換器、冷暖房切替バルブ、圧縮器の順に流動する。

ヒートポンプは、室外温度が低い低温の暖房運転時、室外熱交換器が低温の室外空気によって容易に着霜することがある。

ヒートポンプは、室外熱交換器を加熱するための除霜用ヒータを別に設けることができ、この場合、室外熱交換器に霜が過度に着霜する条件であるとき、室外熱交換器を除霜用ヒータで加熱して室外熱交換器の霜を除霜することが可能である。

一方、ヒートポンプは、暖房運転で室外熱交換器に霜が過度に着霜する条件であるとき、ヒートポンプの冷媒流動方向を冷房運転と同様にする除霜運転を実施して、室外熱交換器の霜を除去できる。

ヒートポンプは、除霜運転が頻繁に実施される場合、暖房性能が低下することがあるため、除霜運転の実施は最小にすることが好ましい。

ＫＲ１０−０５０５２３６Ｂ１（２００５．０７．２５）

従来技術は、補助流路切替バルブが室内熱交換器と膨張装置、及び室外熱交換器と過冷却熱交換器を連結するため、構造が複雑な問題点がある。

本発明は、簡単な構造及び最小限の部品で暖房運転時の着霜を最小化するか、又は着霜を防止できるヒートポンプを提供することにその目的がある。

本発明によるヒートポンプは、圧縮器、冷暖房切替バルブ、室内熱交換器、第１膨張バルブ、及び室外熱交換器を備え、冷房時冷媒が圧縮器、冷暖房切替バルブ、室外熱交換器、第１膨張バルブ、室内熱交換器、冷暖房切替バルブ、圧縮器の順に流動し、暖房時に冷媒が圧縮器、冷暖房切替バルブ、室外熱交換器、第１膨張バルブ、室内熱交換器、冷暖房切替バルブ、圧縮器の順に流動するヒートポンプであって、室外熱交換器は、第１膨張バルブと冷媒流路で連結され、室外空気と熱交換される前列熱交換部と、冷暖房切替バルブと冷媒流路で連結され、室外空気の流動方向に前列熱交換部の後流に位置して、前列熱交換部と熱交換された室外空気が熱交換される後列熱交換部と、前列熱交換部と後列熱交換部とを連結する熱交換部連結流路と、熱交換部連結流路に設けられた第２膨張バルブとを備える。

前列熱交換部と後列熱交換部とは、一体に結合することができる。

前列熱交換部は、１対のヘッダがマイクロチャネルで連結した前列マイクロチャネル熱交換ユニットを備え、後列熱交換部は、１対のヘッダがマイクロチャネルで連結され、室外空気の流動方向に前列マイクロチャネル熱交換ユニットの後流に位置する少なくとも一つの後列マイクロチャネル熱交換ユニットを備えることができる。

少なくとも一つの後列マイクロチャネル熱交換ユニットは、室外空気の流動方向に前列マイクロチャネル熱交換ユニットの後流に位置する第１後列マイクロチャネル熱交換ユニットと、室外空気の流動方向に第１後列マイクロチャネル熱交換ユニットの後流に位置する第２後列マイクロチャネル熱交換ユニットとを備えることができる。

前列マイクロチャネル熱交換ユニットのヘッダと第１後列マイクロチャネル熱交換ユニットのヘッダとは接合することができ、第１後列マイクロチャネル熱交換ユニットのヘッダと第２後列マイクロチャネル熱交換ユニットのヘッダとは接合することができる。

第１後列マイクロチャネル熱交換ユニットは、前列マイクロチャネル熱交換ユニットと熱交換部連結流路で連結することができる。

第２後列マイクロチャネル熱交換ユニットは、第１後列マイクロチャネル熱交換ユニットとマイクロチャネル熱交換ユニット連結流路で連結することができる。

第２後列マイクロチャネル熱交換ユニットは、冷暖房切替バルブと冷媒流路で連結することができる。

前列熱交換部は、前列チューブを備え、後列熱交換部は、室外空気の流動方向に前列チューブの後流に位置する少なくとも一つの後列チューブを備えることができる。

室外熱交換器は、前列チューブ及び後列チューブのそれぞれと接触された共用フィンを更に備えることができる。

少なくとも一つの後列チューブは、室外空気の流動方向に前列チューブの後流に位置する第１後列チューブと、室外空気の流動方向に第１後列チューブの後流に位置する第２後列チューブとを備えることができる。

第１後列チューブは、前列チューブと熱交換部連結流路で連結することができる。

第２後列チューブは、第１後列チューブとチューブ連結流路で連結することができる。

第２後列チューブは、冷暖房切替バルブと冷媒流路で連結することができる。

室外温度が設定温度以上の暖房運転の場合、第１膨張バルブが冷媒を膨張させる開度に調節され、第２膨張バルブをフルオープンにすることができる。

室外温度が設定温度未満の暖房運転の場合、第１膨張バルブがフルオープンになり、第２膨張バルブが冷媒を膨張させる開度になるよう調節することができる。

熱交換部連結流路は、前列熱交換部と第２膨張バルブとを連結する前列熱交換部連結流路と、後列熱交換部と第２膨張バルブとを連結する後列熱交換部連結流路とを備えることができる。

後列熱交換部は、前列熱交換部より室外空気と熱交換される熱交換面積が大きいことがある。

後列熱交換部は、前列熱交換部２０より冷媒が通過する流路が長いことがある。

後列熱交換部は、前列熱交換部より個数がより多いことがある。

上記のように構成される本発明によるヒートポンプは、室外熱交換器の前列熱交換部と後列熱交換部との間に第２膨張バルブが設けられる簡単な構造及び最小限の部品で暖房運転の着霜を遅延又は防止でき、冷房性能及び暖房性能をそれぞれ上昇させることができるという利点がある。

また、室外空気が前列熱交換部によって昇温し、相対湿度が低くなった後後列熱交換部に流動するため、後列熱交換部の広い領域の着霜を遅延又は防止できるという利点があり、着霜遅延の効果が著しいという利点がある。

また、前列熱交換部が後列熱交換部と一体化して室外熱交換器の組立て作業及びサービスが容易であるという利点がある。

また、室外熱交換器に別の過冷却熱交換器を更に設けるケースよりも、室外熱交換器が占める容積を減らすことができ、コンパクト化が可能であるという利点がある。

本発明によるヒートポンプの一実施の形態の冷房モード時における冷媒流動が示された図である。 本発明によるヒートポンプの一実施の形態の第１暖房モード時における冷媒流動が示された図である。 本発明によるヒートポンプの一実施の形態の第２暖房モード時における冷媒流動が示された図である。 図１ないし図３に示す室外熱交換器が室外空気と熱交換するときの斜視図である。 本発明によるヒートポンプの他の実施の形態の室外熱交換器が室外空気と熱交換するときの斜視図である。

以下、添付された図面を参照して、本発明によるヒートポンプの実施の形態を説明する。

図１は、本発明によるヒートポンプの一実施の形態の冷房モード時における冷媒流動が示された図であり、図２は、本発明によるヒートポンプの一実施の形態の第１暖房モード時における冷媒流動が示された図であり、図３は、本発明によるヒートポンプの一実施の形態の第２暖房モード時における冷媒流動が示された図であり、図４は、図１ないし図３に示す室外熱交換器が室外空気と熱交換するときの斜視図である。

本実施の形態によるヒートポンプは、圧縮器１、冷暖房切替バルブ４、室内熱交換器８、第１膨張バルブ１０、及び室外熱交換器１２を備えることができる。

ヒートポンプは、冷房モードで運転することができる。ヒートポンプの冷房モード時、冷媒は、圧縮器１、冷暖房切替バルブ４、室外熱交換器１２、第１膨張バルブ１０、室内熱交換器８、冷暖房切替バルブ４、及び圧縮器１の順に流動する。

ヒートポンプは、暖房モードで運転することができる。ヒートポンプの暖房モード時、冷媒は、圧縮器１、冷暖房切替バルブ４、室外熱交換器１２、第１膨張バルブ１０、室内熱交換器８、冷暖房切替バルブ４、圧縮器１の順に流動する。

圧縮器１には、冷暖房切替バルブ４を通過した冷媒が圧縮器１に吸入される圧縮器吸入流路２を連結することができる。圧縮器１には、圧縮器１で圧縮された冷媒が冷暖房切替バルブ４に吐出される圧縮器吐出流路３を連結することができる。

冷暖房切替バルブ４は、室外熱交換器１２と冷媒流路で連結することができる。冷暖房切替バルブ４と室外熱交換器１２とを連結する冷媒流路は、冷暖房切替バルブ室外熱交換器連結流路５であってもよい。冷暖房切替バルブ４は、室内熱交換器８と冷媒流路で連結することができる。冷暖房切替バルブ４と室内熱交換器８とを連結する冷媒流路は、冷暖房切替バルブ室内熱交換器連結流路６であってもよい。

ヒートポンプは、室内の空気を室内熱交換器８と熱交換させる室内ファン７を更に備えることができる。

室内熱交換器８は、室内の空気を冷媒と熱交換させる熱交換器であってもよい。室内熱交換器８は、第１膨張バルブ１０と冷媒流路で連結することができる。室内熱交換器８と第１膨張バルブ１０とを連結する冷媒流路は、室内熱交換器第１膨張バルブ連結流路９であってもよい。

ヒートポンプは、分離型空気調和機として使用することができ、この場合、室内ファン７及び室内熱交換器８は、室内機Ｉに設けることができ、室内ファン７は、室内の空気を室内機Ｉで吸入して室内熱交換器８を通過させた後、室内に再度供給できる。

第１膨張バルブ１０は、室外熱交換器１２と冷媒流路で連結することができる。第１膨張バルブ１０と室外熱交換器１２とを連結する冷媒流路は、第１膨張バルブ室外熱交換器連結流路１１であってもよい。第１膨張バルブ１０は、冷房モード時に冷媒を膨張させる開度に開度調節することができる。第１膨張バルブ１０は、暖房モード時に冷媒を膨張させる開度に開度調節されるか、又はフルオープンにすることができる。

室外熱交換器１２は、冷媒が通過する流路を備えることができる。室外熱交換器１２の流路は、冷媒が通過する際に室外空気と熱交換される熱交換流路と、冷媒を膨張させる膨張流路とを備えることができる。

室外熱交換器１２は、冷媒の流動方向に互いに離隔された複数の熱交換流路を備えることができる。室外熱交換器１２は、複数の熱交換流路の間に膨張流路が位置できる。

冷媒は、室外熱交換器１２を通過するとき、複数の熱交換流路のうちのいずれか一つを通過した後に膨張流路を通過し、以後複数の熱交換流路のうちの他の一つを通過できる。冷媒は、ヒートポンプの冷房モード時に複数の熱交換流路のうちのいずれか一つを通過した後に膨張流路を通過し、以後複数の熱交換流路のうち、他の一つを通過できる。ヒートポンプの暖房モード時、ヒートポンプの冷房モードと反対に複数の熱交換流路のうち、他の一つを通過した後に膨張流路を通過し、以後複数の熱交換流路のうちのいずれか一つを通過できる。

室外熱交換器１２は、冷媒が膨張流路を膨張無しで通過し、複数の熱交換流路のすべてが冷媒を蒸発させる蒸発流路として機能できる。室外熱交換器１２は、冷媒が膨張流路を膨張無しで通過し、複数の熱交換流路のすべてが冷媒を凝縮させる凝縮流路として機能できる。室外熱交換器１２は、冷媒が膨張流路を通過するときに膨張することができ、複数の熱交換流路のうち、一部が冷媒を凝縮させる凝縮流路として機能でき、複数の熱交換流路のうちの残りが冷媒を蒸発させる蒸発流路として機能できる。

室外熱交換器１２は、複数の熱交換部２０、３０を備えることができる。複数の熱交換部２０３０は、室外空気の流動方向に順次に配置することができる。室外熱交換器１２は、室外空気と熱交換される前列熱交換部２０を備えることができる。前列熱交換部２０は、第１膨張バルブ１０と冷媒流路１１で連結することができる。室外熱交換器１２は、室外空気の流動方向に前列熱交換部２０の後流に位置して前列熱交換部２０と熱交換された室外空気が熱交換される後列熱交換部３０とを備えることができる。後列熱交換部３０は、冷暖房切替バルブ４と冷媒流路５で連結することができる。室外熱交換器１２は、複数の熱交換部２０、３０を連結する熱交換部連結流路４０を備えることができる。熱交換部連結流路４０は、前列熱交換部２０と後列熱交換部３０とを連結できる。室外熱交換器１２は、熱交換部連結流路４０に設けられた第２膨張バルブ５０を備えることができる。

ヒートポンプは、室外空気を室外熱交換器１２と熱交換させる室外ファン１４を更に備えることができる。室外ファン１４は、冷房モード及び暖房モードに無関係に室外空気を室外熱交換器１２に流動させることができる。室外ファン１４は、室外空気が前列熱交換部２０をまず通過した後、後列熱交換器３０に通過するように室外空気を流動させることができる。室外空気は、冷房モード及び暖房モードに無関係に前列熱交換部２０と一次的に熱交換された後、後列熱交換部３０と二次的に熱交換することができる。

ヒートポンプは、分離型空気調和機で構成することができ、この場合、圧縮器１、冷暖房切替バルブ４、第１膨張バルブ１０、室外熱交換器１２、室外ファン１４とは、室外機Ｏに設けられることができ、室外ファン１４は、室外の空気を室外機Ｏで吸入して室外熱交換器１２を通過させた後、室外に再度吐出できる。

第１膨張バルブ１０と室外熱交換器１２とを連結する冷媒流路である第１膨張バルブ室外熱交換器連結流路１１は、前列熱交換部２０と第１膨張バルブ１１とを連結する冷媒流路１１であってもよい。

冷暖房切替バルブ４と室外熱交換器１２とを連結する冷媒流路である冷暖房切替バルブ室外熱交換器連結流路５は、後列熱交換部３０と冷暖房切替バルブ４とを連結する冷媒流路５であってもよい。

ヒートポンプの冷房モード時に冷暖房切替バルブ４から冷暖房切替バルブ室外熱交換器連結流路５に流動した冷媒は、図１に示すように、後列熱交換部３０に流動し、後列熱交換部３０、第２膨張バルブ５０、前列熱交換部２０を順次に通過した後、第１膨張バルブ室外熱交換器連結流路１１に流動する。

ヒートポンプの暖房モード時に第１膨張バルブ１０から第１膨張バルブ室外熱交換器連結流路１１に流動した冷媒は、図２及び図３に示すように、前列熱交換部２０に流動し、前列熱交換部２０、第２膨張バルブ５０、後列熱交換部３０を順次に通過した後、冷暖房切替バルブ室外熱交換器連結流路５に流動する。

ヒートポンプは、第１膨張バルブ１０が冷媒を膨張させるとき、第２膨張バルブ５０が冷媒を膨張させない冷房モードで運転することができる。ヒートポンプの冷房モード時、第１膨張バルブ１０は、冷媒を膨張させる開度に調節され、第２膨張バルブ５０は、フルオープンになる開度に調節することができる。

ヒートポンプは、第１膨張バルブ１０が冷媒を膨張させるとき、第２膨張バルブ５０が冷媒を膨張させない第１暖房モードで運転することができる。ヒートポンプの第１暖房モード時、第１膨張バルブ１０は、冷媒を膨張させる開度に調節され、第２膨張バルブ５０がフルオープンになる開度に調節することができる。

ヒートポンプは、第１膨張バルブ１０が冷媒を膨張させない時、第２膨張バルブ５０が冷媒を膨張させる第２暖房モードで運転することができる。ヒートポンプの第２暖房モードは、第１膨張バルブ１０をフルオープンにする開度に調節され、第２膨張バルブ５０が冷媒を膨張させる開度に調節することができる。

ヒートポンプの冷房モード時に後列熱交換部３０は、冷媒を凝縮させる凝縮器として機能でき、前列熱交換部２０は、後列熱交換部３０を通過する際に凝縮された冷媒を過冷却させる過冷却熱交換器として機能できる。

ヒートポンプの冷房モード時、圧縮器１で圧縮された冷媒は、後列熱交換部３０、第２膨張バルブ３０、前列熱交換部２０の順に流動する。後列熱交換部３０に流入した冷媒は、前列熱交換部２０を通過した室外空気と熱交換されて凝縮する。後列熱交換部３０で凝縮された冷媒は、第２膨張バルブ３０を通過した後、前列熱交換部２０に流入することができる。前列熱交換部２０に流入した冷媒は、前列熱交換器２０を通過する際に室外空気と熱交換することができ、室外空気によって過冷却される。

前列熱交換部２０は、ヒートポンプの第１暖房モード時、第１膨張バルブ１０で膨張した冷媒が後列熱交換部３０から蒸発する前に蒸発する蒸発機として機能できる。後列熱交換部３０は、ヒートポンプの第１暖房モード時、前列熱交換部２０から蒸発した後、第２膨張バルブ３０を通過した冷媒が蒸発する蒸発機として機能できる。すなわち、ヒートポンプの第１暖房モード時、室内熱交換器８で凝縮した冷媒は、第１膨張バルブ１０で膨張して前列熱交換器２０に流入することができ、前列熱交換部２０、第２膨張バルブ３０、後列熱交換部３０の順に流動するが、第１膨張バルブ１０によって膨張した冷媒は、前列熱交換部２０でまず蒸発した後、後列熱交換部３０から更に蒸発できる。

前列熱交換部２０は、ヒートポンプの第２暖房モード時、室内熱交換器８で凝縮した後、第１膨張バルブ１０を通過した冷媒を過冷させる過冷却熱交換器として機能できる。後列熱交換部３０は、ヒートポンプの第２暖房モード時、第２膨張バルブ３０で膨張した冷媒が室外空気と熱交換されて蒸発する蒸発機として機能できる。ヒートポンプの第２暖房モード時、室内熱交換器８で凝縮した冷媒は、第１膨張バルブ１０によって膨張せずに、前列熱交換部２０に流入し、前列熱交換部２０、第２膨張バルブ３０、後列熱交換部３０の順に流動する。室内熱交換器８で凝縮した冷媒は、前列熱交換部２０を通過する際に室外空気と熱交換されて過冷却される。前列熱交換部２０で過冷却された冷媒は、第２膨張バルブ３０によって膨張した後、後列熱交換部３０に流入することができ、後列熱交換部３０から蒸発できる。

後列熱交換部３０は、前列熱交換部２０より室外空気と熱交換される熱交換面積が大きいことがある。後列熱交換部３０は、前列熱交換部２０より厚さが厚いことがある。後列熱交換部３０は、前列熱交換部２０より冷媒が通過する流路がより長いことがある。後列熱交換部３０は、前列熱交換部２０より個数がさらに多いことがある。

熱交換部連結流路４０は、前列熱交換部２０と第２膨張バルブ５０とを連結する前列熱交換部連結流路４２を備えることができる。熱交換部連結流路４０は、後列熱交換部３０と第２膨張バルブ５０とを連結する後列熱交換部連結流路４４を備えることができる。

前列熱交換部連結流路４２は、前列熱交換部２０と第２膨張バルブ５０との間の第１冷媒チューブによって形成することができる。後列熱交換部連結流路４４は、後列熱交換部３０と第２膨張バルブ５０との間の第２冷媒チューブによって形成することができる。

冷媒は、図１に示すように、後列熱交換部３０、後列熱交換部連結流路４４、第２膨張バルブ５０、前列熱交換部連結流路４２、前列熱交換部２０の順に通過できる。冷媒は、図２及び図３に示すように、前列熱交換部２０、前列熱交換部連結流路４２、第２膨張バルブ５０、後列熱交換部連結流路４４、後列熱交換部３０の順に通過できる。

第２膨張バルブ５０は、熱交換部連結流路４０を介して前列熱交換部２０及び後列熱交換部３０のそれぞれと連結することができ、前列熱交換部２０及び後列熱交換部３０と一体化することができる。

前列熱交換部２０と後列熱交換部３０とは、一体に結合することができる。

室外熱交換器１２は、前列熱交換部２０と後列熱交換部３０のそれぞれがマイクロチャネル熱交換ユニットから構成することが可能であり、前列熱交換部２０と後列熱交換部３０のそれぞれがフィンチューブ熱交換ユニットから構成することが可能であり、前列熱交換部２０と後列熱交換部３０のうちのいずれか一つがマイクロチャネル熱交換ユニットで、他の一つがフィンチューブ熱交換ユニットから構成することが可能である。

以下、前列熱交換部２０と後列熱交換部３０のそれぞれがマイクロチャネル熱交換ユニットを備える例を、図４を参照して説明する。

前列熱交換部２０は、図４に示すように、１対のヘッダ２１、２２がマイクロチャネル２３で連結した前列マイクロチャネル熱交換ユニット２０Ａを備えることができる。ここで、マイクロチャネル２３は、内部に冷媒が通過する流路を形成することができ、流路を通過する冷媒を室外空気と熱交換させる伝熱部材であってもよい。マイクロチャネル２３は、複数の流路を形成することができ、冷媒は、マイクロチャネル２３に形成された複数の流路を通過する際に室外空気と熱交換することができる。前列熱交換部２０は、複数のマイクロチャネル２３を備えることができる。マイクロチャネル２３は、複数が１対のヘッダ２１、２２を連結できる。前列熱交換部２０は、マイクロチャネル２３の熱伝逹を促進するフィン（ｆｉｎ）２４を更に備えることができる。フィン２４は、複数のマイクロチャネル２３の間に位置できる。前列マイクロチャネル熱交換ユニット２０Ａは、１対のヘッダのうち、一つ２１が第１膨張バルブ室外熱交換器連結流路１１と連結することができる。

後列熱交換部３０は、１対のヘッダ３１、３２がマイクロチャネル（図示せず）で連結され、室外空気の流動方向に前列マイクロチャネル熱交換ユニットの後流に位置する少なくとも一つの後列マイクロチャネル熱交換ユニット３０Ａ、３０Ｂを備えることができる。

後列マイクロチャネル熱交換ユニット３０Ａ、３０Ｂは、前列マイクロチャネル熱交換ユニット２０Ａと同一構造であってもよく、複数のマイクロチャネルを備えることができる。１対のヘッダ３１３２を連結するマイクロチャネル（図示せず）は、複数が１対のヘッダ３１３２を連結でき、後列マイクロチャネル熱交換ユニット３０Ａ、３０Ｂは、１対のヘッダ３１３２を連結するマイクロチャネルの熱伝逹を促進するフィン（図示せず）を備えることができる。

少なくとも一つの後列マイクロチャネル熱交換ユニット３０Ａ、３０Ｂは、室外空気の流動方向に前列マイクロチャネル熱交換ユニット２０Ａの後流に位置する第１後列マイクロチャネル熱交換ユニット３０Ａと、室外空気の流動方向に第１後列マイクロチャネル熱交換ユニット３０Ａの後流に位置する第２後列マイクロチャネル熱交換ユニット３０Ｂとを備えることができる。

第１後列マイクロチャネル熱交換ユニット３０Ａは、前列マイクロチャネル熱交換ユニット２０Ａと熱交換部連結流路４０で連結することができる。第１後列マイクロチャネル熱交換ユニット３０Ａは、１対のヘッダ３１、３２のうちの一つに熱交換部連結流路４０を連結することができる。第１後列マイクロチャネル熱交換ユニット３０Ａのヘッダは、前列マイクロチャネル熱交換ユニット２０Ａのヘッダと溶接や接着部材等によって接合することができる。第１後列マイクロチャネル熱交換ユニット３０Ａのヘッダは、第２後列マイクロチャネル熱交換ユニット３０Ｂのヘッダと溶接や接着部材などによって接合することができる。

第２後列マイクロチャネル熱交換ユニット３０Ｂは、第１後列マイクロチャネル熱交換ユニット３０Ａとマイクロチャネル熱交換ユニット連結流路３４で連結することができる。第２後列マイクロパネル熱交換ユニット３０Ｂは、１対のヘッダ３１３２のうちのいずれか一つに熱交換部連結流路４０を連結することができる。第２後列マイクロチャネル熱交換ユニット３０Ｂは、１対のヘッダのうちのいずれか一つに冷暖房切替バルブ室外熱交換器連結流路５を連結することができる。

冷房モード時に冷暖房切替バルブ室外熱交換器連結流路５の冷媒は、第２後列マイクロチャネル熱交換ユニット３０Ｂ、マイクロチャネル熱交換ユニット連結流路３４、第１後列マイクロチャネル熱交換ユニット３０Ａ、熱交換部連結流路４０、前列マイクロチャネル熱交換ユニット２０Ａを順次に通過した後、第１膨張バルブ室外熱交換器連結流路１１に流動する。

第１暖房モード及び第２暖房モード時に第１膨張バルブ室外熱交換器連結流路１１の冷媒は、前列マイクロチャネル熱交換ユニット２０Ａ、熱交換部連結流路４０、第１後列マイクロチャネル熱交換ユニット３０Ａ、とマイクロチャネル熱交換ユニット連結流路３４、第２後列マイクロチャネル熱交換ユニット３０Ｂを順次に通過した後、冷暖房切替バルブ室外熱交換器連結流路５に流動する。

ヒートポンプは、室外温度を感知する室外温度センサを備えることができ、暖房運転時に室外温度センサで感知された室外温度に応じて、第１暖房モード及び第２暖房モードのうちのいずれか一つのモードを実施することができる。

ヒートポンプは、冷房運転の場合、室外温度と無関係に冷房モードを実施することができ、この場合、第１膨張バルブ１０は、冷媒を膨張させる開度に調節することができ、第２膨張バルブ５０は、フルオープンにすることができる。

ヒートポンプは、室外温度が設定温度以上である暖房運転の場合、第１暖房モードを実施することができ、この場合、第１膨張バルブ１０は、冷媒を膨張させる開度に調節することができ、第２膨張バルブ５０は、フルオープンにすることができる。

ヒートポンプは、室外温度が設定温度以上の暖房運転の場合、室外熱交換器１２の霜の着霜可能性が低く、この場合、前列熱交換部２０及び後列熱交換部３０とも蒸発機として機能できる。

ヒートポンプは、室外温度が設定温度未満の暖房運転の場合、第２暖房モードを実施することができ、この場合、第１膨張バルブ１０は、フルオープンにすることができ、第２膨張バルブ５０は、冷媒を膨張させる開度に調節することができる。室外温度が設定温度未満の暖房運転の場合、室外熱交換器１２の霜の着霜可能性は高く、この場合、前列熱交換器２０に室内熱交換器８で凝縮した高温の冷媒が流動するようになると、前列熱交換器２０の霜の着霜を遅延又は防止できる。一方、前列熱交換器２０と熱交換されて湿度が低くなり温度が上昇した室外空気は、後列熱交換器３０に流動して後列熱交換器３０の霜の着霜を遅延又は防止できる。

以下、本発明によるヒートポンプの作用を説明する。

まず、冷房モード時、圧縮器１が駆動され、室内ファン７及び室外ファン１４が駆動され、第１膨張バルブ１０は、冷媒を膨張させる開度に開度調節し、第２膨張バルブ１２は、フルオープンにすることができる。

室内ファン７の駆動時に室内空気は、室内熱交換器８を通過した後室内に供給することができ、室外ファン１４の駆動時に室外空気は、前列熱交換部２０をまず通過した後、後列熱交換部３０を後ほど通過できる。

冷房モード時、図１に示すように、冷媒は、圧縮器１で圧縮された後、冷暖房切替バルブ４によって冷暖房切替バルブ室外熱交換器連結流路５に流動する。冷暖房切替バルブ室外熱交換器連結流路５の冷媒は、後列熱交換部３０に流動し、後列熱交換部３０を通過する際に室外空気と熱交換されて凝縮される。後列熱交換部３０で凝縮した冷媒は、第２膨張バルブ５０を通過した後に前列熱交換部２０に流動する。前列熱交換部２０に流動した冷媒は、前列熱交換部２０を通過する際に室外空気と熱交換されて過冷却される。前列熱交換部２０を通過した冷媒は、第１膨張バルブ室外熱交換器連結流路１１に流動した後、第１膨張バルブ１０によって膨張し、以後室内熱交換器８を通過する際に室内空気と熱交換される。室内熱交換器８を通過する冷媒は、室内空気によって蒸発し、以後冷暖房切替バルブ４によって圧縮器１に吸入される。

第１暖房モード時、圧縮器１が駆動され、室内ファン７及び室外ファン１４が駆動され、第１膨張バルブ１０は冷媒を膨張させる開度に開度調節され、第２膨張バルブ１２はフルオープンにすることができる。

室内ファン７の駆動時室内空気は、室内熱交換器８を通過した後に室内に供給することができ、室外ファン１４の駆動時に室外空気は、前列熱交換部２０をまず通過した後に後列熱交換部３０を後ほど通過できる。

冷媒は、圧縮器１で圧縮された後、冷暖房切替バルブ４によって室内熱交換器８に流動する。室内熱交換器８の冷媒は、室内熱交換器８を通過する際に室内空気によって凝縮される。室内熱交換器８で凝縮された冷媒は、第１膨張バルブ１０によって膨張し、以後第１膨張バルブ室外熱交換器連結流路１１に流動する。第１膨張バルブ室外熱交換器連結流路１１の冷媒は、前列熱交換部２０に流動し、前列熱交換部２０を通過する際に室外空気と熱交換されて蒸発する。前列熱交換部２０から蒸発した冷媒は、第２膨張バルブ５０を通過した後に後列熱交換部３０に流動する。後列熱交換部３０に流動した冷媒は、後列熱交換部３０を通過する際に室外空気と熱交換されて蒸発する。後列熱交換部３０を通過した冷媒は、冷暖房切替バルブ室外熱交換器連結流路５に流動し、冷暖房切替バルブ４によって圧縮器１に吸入される。冷媒は、前列熱交換部２０及び後列熱交換部３０を順次に通過する際に前列熱交換部２０及び後列熱交換部３０のそれぞれから蒸発し、室外熱交換器１２は、その全体が蒸発機として機能できる。

第２暖房モード時に圧縮器１が駆動され、室内ファン７及び室外ファン１４が駆動され、第１膨張バルブ１０はフルオープンになり、第２膨張バルブ１２は、冷媒を膨張させる開度に開度調節することができる。

室内ファン７の駆動時室内空気は、室内熱交換器８を通過した後に室内に供給することができ、室外ファン１４の駆動時に室外空気は、前列熱交換部２０をまず通過した後に後列熱交換部３０を通過できる。

冷媒は、圧縮器１で圧縮された後、冷暖房切替バルブ４によって室内熱交換器８に流動する。室内熱交換器８の冷媒は、室内熱交換器８を通過する際に室内空気によって凝縮される。室内熱交換器８で凝縮された冷媒は、第１膨張バルブ１０を通過し、以後第１膨張バルブ室外熱交換器連結流路１１に流動する。第１膨張バルブ室外熱交換器連結流路１１の冷媒は、前列熱交換部２０に流動し、前列熱交換部２０を通過する際に室外空気と熱交換される。前列熱交換部２０を通過する冷媒は、室内熱交換器８で凝縮された後、第１膨張バルブ１０によって膨張しない状態であり、前列熱交換部２０を通過する冷媒は、第１暖房モードの場合より高温の状態で前列熱交換部２０を通過し、このような冷媒は、前列熱交換部２０を通過する室外空気の温度を昇温させるだけでなく、前列熱交換部２０を通過する室外空気の相対湿度を減少させる。例えば、前列熱交換部２０に向かって流動する室外空気の温度が２℃で、相対湿度が８４％の場合、室外空気は、前列熱交換部２０を通過する際に前列熱交換部２０を通過する冷媒によって温度が３．５℃に上昇し、相対湿度が７５％に低くなることができる。前列熱交換部２０を通過する冷媒は、室外空気と熱交換されて過冷却され、このように過冷却された冷媒は、第２膨張バルブ５０によって膨張する。第２膨張バルブ５０によって膨張した冷媒は、後列熱交換部３０に流動する。後列熱交換部３０に流動した冷媒は、後列熱交換部３０を通過する際に前列熱交換部２０によって昇温し、相対湿度が減少した室外空気と熱交換されて蒸発する。冷媒は、後列熱交換部３０を通過するとき、前列熱交換部２０によって昇温し相対湿度が減少した室外空気と熱交換され、後列熱交換部３０の着霜は、遅延又は防止できる。後列熱交換部３０から蒸発した冷媒は、冷暖房切替バルブ室外熱交換器連結流路５に流動し、冷暖房切替バルブ４によって圧縮器１に吸入される。

図５は、本発明によるヒートポンプ他の実施の形態の室外熱交換器が室外空気と熱交換するときの斜視図である。

本実施の形態による室外熱交換器１２は、前列熱交換部２０が前列チューブ２６を備え、後列熱交換部３０が室外空気の流動方向に前記前列チューブ２６の後流に位置する少なくとも一つの後列チューブ３６、３７を備えることができ、室外熱交換器１２以外のその他の構成及び作用は、本発明一実施の形態と同一又は似ているため、同一符号を使用し、それについての詳細な説明は省略する。

ここで、前列チューブ２６及び後列チューブ３６、３７のそれぞれは、室外空気の流動方向と直交した方向に長く配置された直管形状の直管チューブを複数備えることができ、２個の直管チューブをつなぐリターンバンドを複数備えることができる。前列チューブ２６と後列チューブ３６、３７のそれぞれは、全体的にジグザグ状に配置することができる。

室外熱交換器１２は、前列チューブ２６及び後列チューブ３６、３７のそれぞれと接触された共用フィン２７を更に備えることができる。共用フィン２７は、複数が前列チューブ２６及び後列チューブ３６、３７のそれぞれと結合することができる。室外熱交換器１２は、１対のエンド・プレート２８、２９を更に備えることができる。共用フィン２７は、１対のエンド・プレート２８、２９の間に複数が位置できる。共用フィン２７は、第２暖房モード時、前列チューブ２６を通過する冷媒の熱の伝達を受けて、伝導方式で後列チューブ３６、３７に伝達できる。前列チューブ２６及び後列チューブ３６、３７は、それぞれの直管チューブが共用フィン２７を貫通するように配置することができ、共用フィン２７には、前列チューブ２６の直管チューブが貫通される貫通孔と、後列チューブ３６、３７の直管チューブが貫通される貫通孔がそれぞれ形成することができる。

少なくとも一つの後列チューブ３６、３７は、室外空気の流動方向に前列チューブ２６の後流に位置する第１後列チューブ３６と、室外空気の流動方向に第１後列チューブ３６の後流に位置する第２後列チューブ３７とを備えることができる。

室外熱交換器１２が前列チューブ２６、第１後列チューブ３６、及び第２後列チューブ３７を備える場合、共用フィン２７には、前列チューブ２６の直管チューブが貫通する貫通孔、第１後列チューブ３６の直管チューブが貫通する貫通孔、及び第２後列チューブ３７の直管チューブが貫通する貫通孔をそれぞれ形成することができる。

前列チューブ２６には、第１膨張バルブ室外熱交換器連結流路１１を連結することができる。第１膨張バルブ室外熱交換器連結流路１１は、前列チューブ２６の複数直管チューブのうちのいずれか一つに連結することができる。

第１後列チューブ３６は、前列チューブ２６と熱交換部連結流路４０で連結することができて、熱交換部連結流路４０に第２膨張バルブ５０が設けられることができる。熱交換部連結流路４０は、前列チューブ２６と第２膨張バルブ５０とを連結する前列チューブ連結チューブと、第２膨張バルブ５０と第１後列チューブ３６とを連結する後列チューブ連結チューブとを備えることができる。ここで、前列チューブ連結チューブは、本発明一実施の形態の前列熱交換部連結流路４２であってよく、後列チューブ連結チューブは、本発明一実施の形態の後列熱交換部連結流路４４であってよい。

第２後列チューブ３７は、第１後列チューブ３６とチューブ連結流路３８で連結することができる。チューブ連結流路３８は、第１後列チューブ３６の複数直管チューブのうちのいずれか一つと第２後列チューブ３７の複数直管チューブのうちのいずれか一つとを連結する直管チューブ連結チューブであってもよい。チューブ連結流路３８である直管チューブ連結チューブは、前列チューブ２６と第２後列チューブ３７及び第１後列チューブ３６のそれぞれのリターンバンドと同じものが使用することが可能である。

第２後列チューブ３７は、冷暖房切替バルブ４と冷媒流路５で連結され、第２後列チューブ３７には、冷暖房切替バルブ室外熱交換器連結流路５を連結することができる。冷暖房切替バルブ室外熱交換器連結流路５は、第２後列チューブ３７の複数の直管チューブのうちのいずれか一つに連結することができる。

本実施の形態の室外熱交換器１２は、冷房モード時に冷暖房切替バルブ室外熱交換器連結流路５の冷媒が第２後列チューブ３７、チューブ連結流路３８、第１後列チューブ３６、熱交換部連結流路４０、前列チューブ２６を順次に通過した後、第１膨張バルブ室外熱交換器連結流路１１に流動する。

本実施の形態の室外熱交換器１２は、第１暖房モード及び第２暖房モード時に第１膨張バルブ室外熱交換器連結流路１１の冷媒が前列チューブ２６、熱交換部連結流路４０、第１後列チューブ３６、チューブ連結流路３８、第２後列チューブ３７を順次に通過した後、冷暖房切替バルブ室外熱交換器連結流路５に流動する。

一方、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、この発明が属する技術的範ちゅう内でその様々な変形が可能であることはもちろんである。

１ 圧縮器
４ 冷暖房切替バルブ
８ 室内熱交換器
１０ 第１膨張バルブ
１２ 室外熱交換器
２０ 前列熱交換部
３０ 後列熱交換部
４０ 熱交換部連結流路
５０ 第２膨張バルブ

Claims (15)

1. 圧縮器、冷暖房切替バルブ、室内熱交換器、第１膨張バルブ、及び室外熱交換器を備え、冷房時冷媒が圧縮器、冷暖房切替バルブ、室外熱交換器、第１膨張バルブ、室内熱交換器、冷暖房切替バルブ、圧縮器の順に流動し、暖房時に冷媒が圧縮器、冷暖房切替バルブ、室外熱交換器、第１膨張バルブ、室内熱交換器、冷暖房切替バルブ、圧縮器の順に流動するヒートポンプであって、
   前記室外熱交換器は、
   前記第１膨張バルブと冷媒流路で連結され、室外空気と熱交換される前列熱交換部と、
   前記冷暖房切替バルブと冷媒流路で連結され、室外空気の流動方向に前記前列熱交換部の後流に位置して、前記前列熱交換部と熱交換された室外空気が熱交換される後列熱交換部と、
   前記前列熱交換部と後列熱交換部とを連結する熱交換部連結流路と、
   前記熱交換部連結流路に設けられた第２膨張バルブと、
   を備えるヒートポンプ。
2. 前記前列熱交換部と後列熱交換部とは一体に結合された、請求項１に記載のヒートポンプ。
3. 前記前列熱交換部は、１対のヘッダがマイクロチャネルで連結した前列マイクロチャネル熱交換ユニットを備え、
   前記後列熱交換部は、１対のヘッダがマイクロチャネルで連結され、室外空気の流動方向に前記前列マイクロチャネル熱交換ユニットの後流に位置する少なくとも一つの後列マイクロチャネル熱交換ユニットを備える、請求項１に記載のヒートポンプ。
4. 前記少なくとも一つの後列マイクロチャネル熱交換ユニットは、
   室外空気の流動方向に前記前列マイクロチャネル熱交換ユニットの後流に位置する第１後列マイクロチャネル熱交換ユニットと、
   室外空気の流動方向に前記第１後列マイクロチャネル熱交換ユニットの後流に位置する第２後列マイクロチャネル熱交換ユニットと、
   を備える、請求項３に記載のヒートポンプ。
5. 前記前列マイクロチャネル熱交換ユニットのヘッダと前記第１後列マイクロチャネル熱交換ユニットのヘッダとは接合され、
   前記第１後列マイクロチャネル熱交換ユニットのヘッダと前記第２後列マイクロチャネル熱交換ユニットのヘッダとは接合される、請求項４に記載のヒートポンプ。
6. 前記第１後列マイクロチャネル熱交換ユニットは、前記前列マイクロチャネル熱交換ユニットと前記熱交換部連結流路で連結される、請求項４に記載のヒートポンプ。
7. 前記第２後列マイクロチャネル熱交換ユニットは、前記第１後列マイクロチャネル熱交換ユニットとマイクロチャネル熱交換ユニット連結流路で連結される、請求項４に記載のヒートポンプ。
8. 前記第２後列マイクロチャネル熱交換ユニットは、前記冷暖房切替バルブと冷媒流路で連結される、請求項４に記載のヒートポンプ。
9. 前記前列熱交換部は、前列チューブを備え、
   前記後列熱交換部は、室外空気の流動方向に前記前列チューブの後流に位置する少なくとも一つの後列チューブを備える、請求項１に記載のヒートポンプ。
10. 前記室外熱交換器は、前記前列チューブ及び後列チューブのそれぞれと接触された共用フィンを更に備える、請求項９に記載のヒートポンプ。
11. 前記少なくとも一つの後列チューブは、
    室外空気の流動方向に前記前列チューブの後流に位置する第１後列チューブと、
    室外空気の流動方向に前記第１後列チューブの後流に位置する第２後列チューブと、
    を備える、請求項９に記載のヒートポンプ。
12. 前記第１後列チューブは、前記前列チューブと前記熱交換部連結流路で連結される、請求項１１に記載のヒートポンプ。
13. 前記第２後列チューブは、前記第１後列チューブとチューブ連結流路で連結される、請求項１１に記載のヒートポンプ。
14. 前記第２後列チューブは、前記冷暖房切替バルブと冷媒流路で連結される、請求項１１に記載のヒートポンプ。
15. 室外温度が設定温度以上の暖房運転の場合、前記第１膨張バルブが冷媒を膨張させる開度に調節され、前記第２膨張バルブがフルオープンになり、
    室外温度が設定温度未満の暖房運転の場合、前記第１膨張バルブがフルオープンになり、前記第２膨張バルブが冷媒を膨張させる開度に調節される、請求項１ないし１４のうちのいずれか１項に記載のヒートポンプ。

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