JP3816860B2 - ヒートポンプ式空気調和機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプ式空気調和機に係るもので、詳しくは、除霜運転中にも室内の暖房運転を継続して行い得るヒートポンプ式空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ヒートポンプ式空気調和機は、冷暖房運転が同時に可能な空気調和機であって、蒸発器及び凝縮器などを備えて冷房装置として使用し得ると同時に、冷凍サイクルの冷媒の流動を反対にして暖房装置としても使用が可能な装置である。
【０００３】
従来のヒートポンプ式空気調和機の冷凍サイクルの構成においては、図５に示したように、室内に装着されて冷房又は暖房を遂行する室内ユニット１０２と、該室内ユニット１０２に連結されて室外に装着されて熱交換作業を遂行する室外ユニット１０４と、を備えて構成されていた。
又、前記室内ユニット１０２は、各部屋毎に装着されて冷房及び暖房作用を遂行する一つ以上の室内熱交換器１０６により構成されている。
【０００４】
又、前記室外ユニット１０４は、冷媒を圧縮する圧縮機１０８と、冷媒の流動を正方向又は逆方向に切換させる四方バルブ１１０と、前記冷房時には凝縮器に使用されて暖房時には蒸発器に使用される室外熱交換器１１２と、該室外熱交換器１１２と前記室内熱交換器１０６間を連結する冷媒配管１１４に装着されて冷媒ガスを低温低圧に変化させる膨脹バルブ１１６と、を包含して構成されていた。
【０００５】
且つ、前記膨脹バルブ１１６の後方には、液体と機体とを分離する液体レシーバー１１８が装着され、前記室内ユニット１０２と室外ユニット１０４間を連結する冷媒配管には、前記室内ユニット１０２に供給される冷媒及び前記室外ユニットに吐出される冷媒の開閉作用を行う開閉バルブ１２０が夫々装着されていた。
又、前記圧縮機１０８の一方側には機体状態の冷媒に変換させるアキュムレーター１２２が装着され、圧縮機１０８の吐出側にはオイル分離器１２４が装着されていた。
【０００６】
以下、このように構成された従来ヒートポンプ式空気調和機の動作に対して説明する。
先ず、冷房運転時には、圧縮機１０８で圧縮された冷媒ガスが四方バルブ１１０を経て室外熱交換器１１２に流入された後、膨脹バルブ１１６を通りながら低温低圧の冷媒状態に変化されて室内熱交換器１０６に流入される。そして、前記室内熱交換器１０６から蒸発された冷媒ガスは、室内空気と熱交換されながら室内冷房を行った後、前記四方バルブ１１０を通って圧縮機１０８に吸入されながら循環される。
【０００７】
且つ、暖房運転時には、前記と反対に、前記四方バルブ１１０により冷媒の流動が逆方向に転換されて、前記圧縮機１０８から吐出された冷媒ガスが四方バルブ１１０を経て室内熱交換器１０６に流入されながら凝縮されて室内空気と熱交換されながら室内の暖房を行って、その後、前記室内熱交換器１０６を通過した冷媒は膨脹バルブ１１６を通りながら低温低圧の冷媒状態に変化されることで、室外熱交換器１１２を通りながら蒸発される。次いで、このように蒸発された冷媒ガスは、再び四方バルブ１１０を経て圧縮機１０８に吸入されながら循環するようになっていた。
【０００８】
このようにヒートポンプ式空気調和機の除霜運転が実施される場合は、通常的に逆サイクルを駆動させる方法によって所定期間冷房運転を行って前記室外熱交換器１１２が凝縮器に使用されることで、凝縮熱により室外熱交換器１１２に着霜された霜を溶かす方式が一般的に使用されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、このような従来のヒートポンプ式空気調和機においては、除霜運転を行うときは、暖房運転を止めた状態になるため、室内の温度が下降して室内の環境に悪影響を及ぼすという不都合な点があった。
又、従来のヒートポンプ式空気調和機が、室内の各部屋毎に室内熱交換機が装着されるマルチタイプである場合、各室内熱交換機に供給される冷媒量が同様になって、各室内熱交換機の熱交換能力が同様であるため、各部屋の大きさによって冷暖房能力を可変させることはできないという不都合な点があった。
【００１０】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、室外熱交換器を二つ装着し、一つの熱交換機が除霜運転中に、他の一つは暖房運転を行うことで、室内の温度を一定に維持し得るヒートポンプ式空気調和機を提供することを目的とする。
又、複数の室内熱交換器を有するマルチタイプの場合、各部屋の大きさに従って各室内熱交換機の熱交換能力を可変させることで、冷暖房性能を向上し得るヒートポンプ式空気調和機を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係るヒートポンプ式空気調和機においては、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒の流動を正方向又は逆方向に切換させる四方バルブと、室外に装着されて冷房時には凝縮器に使用され、暖房時には蒸発器に使用される第１室外熱交換器及び第２室外熱交換器と、室内の各空間毎に装着されて冷／暖房の作用を行う複数の室内熱交換器と、前記第１及び第２室外熱交換器と前記各室内熱交換器間に連結された冷媒配管に夫々装着されて冷媒を低温低圧に変化させて前記冷媒配管を開閉させる第１及び第２室外膨脹バルブと、それら第１及び第２室外膨脹バルブを制御して前記第１、第２室外熱交換器中、何れか一つが除霜運転中である時に他の一つを暖房運転させるコントロールユニットと、前記複数の室内熱交換器に夫々流入される冷媒量を夫々相違に調整するように室内側の冷媒配管に装着された複数の室内膨脹バルブと、を包含して構成されることを特徴とする。
【００１２】
又、前記四方バルブの第１ポートは圧縮機の吐出側に連結されて、第２ポートは、第１冷媒配管により前記各室内熱交換器に夫々連結され、第３ポートは、第２及び第３冷媒配管により前記第１及び第２室外熱交換器に夫々連結され、第４ポートは、前記圧縮機の吸入側に連結されることで、冷房時には前記第１ポートと第３ポート間及び第２ポートと第４ポート間が連通されるように動作され、暖房時には第１ポートと第２ポート間及び第３ポートと第４ポート間が相互連通されるように動作されることを特徴とする。
【００１３】
又、前記第１室外熱交換器は、第２冷媒配管により前記四方バルブに連結され、第４冷媒配管により前記室内熱交換器に連結され、前記第４冷媒配管と前記四方バルブの第２ポート間には第６冷媒配管が連結され、該第６冷媒配管には前記コントロールユニットから伝達される電気信号により前記第６冷媒配管を開閉させる第１バルブが装着されることを特徴とする。
又、前記第１バルブは、前記コントロールユニットから印加される電気信号によって前記第６冷媒配管を開放するソレノイドタイプからなることを特徴とする。
【００１４】
又、前記第２室外熱交換器は、第３冷媒配管により前記四方バルブに連結され、第５冷媒配管により前記室内熱交換器に連結され、前記第５冷媒配管と前記四方バルブの第２ポート間には第７冷媒配管が連結され、前記第７冷媒配管には前記コントロールユニットから印加される電気信号により前記第７冷媒配管を開閉させる第２バルブが装着されることを特徴とする。
又、前記第２バルブは前記コントロールユニットから印加される電気信号によって前記第７冷媒配管を開放させるソレノイドタイプに構成されることを特徴とする。
【００１５】
又、前記コントロールユニットは、前記第１室外熱交換機の除霜運転時に前記第１バルブを作動させて第６冷媒配管を開放して前記第１室外膨脹バルブを作動させて第４冷媒配管を閉鎖させるように構成されることを特徴とする。
又、前記コントロールユニットは、前記第２室外熱交換機の除霜運転時に前記第２バルブを作動させて第７冷媒配管を開放し、前記第２室外膨脹バルブを作動させて第５冷媒配管を密閉させるように構成されることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に対し、図面を用いて説明する。
本発明に係るヒートポンプ式空気調和機においては、図１に示したように、室内に装着されて冷房又は暖房作用を行う室内ユニット２と、該室内ユニット２と冷媒配管により連結されて室外に装着されて熱交換作用を遂行する室外ユニット４と、冷房運転、暖房運転及び除霜運転を夫々制御するコントロールユニット（図２参照）６と、を包含して構成されている。
【００１７】
又、前記室内ユニット２は、室内の各空間毎に装着される複数の室内熱交換器８ａ、８ｂと、前記冷媒を低温低圧状態に変化させると共に前記各室内熱交換器８ａ、８ｂに供給される冷媒の流量を調節する複数の室内膨脹バルブ１０ａ、１０ｂと、を包含して構成されている。
【００１８】
又、前記室外ユニット４は、冷媒を圧縮する圧縮機１２と、冷媒の流動を正方向又は逆方向に切換させる四方バルブ１４と、冷房時には凝縮器に使用されて暖房時には蒸発器に使用される第１及び第２室外熱交換器１６、１８と、それら第１及び第２室外熱交換器１６、１８と室内熱交換器８ａ、８ｂ間を連結する各冷媒配管に夫々装着されて冷媒ガスを低温低圧に変化させると共に前記冷媒配管を開閉させる第１及び第２室外膨脹バルブ２０、２２と、を包含して構成されている。
又、前記圧縮機１２の吸入側には冷媒を吸入するアキュムレーター２４が装着され、前記圧縮機１２の吐出側にはオイル分離器２６が装着される。
【００１９】
又、前記第１及び第２室外熱交換器１６、１８と室内熱交換器８ａ、８ｂ間の冷媒配管には、液体レシーバー２８が連結される。
又、前記四方バルブ１４は、前記圧縮機１２の吐出側に連結される第１ポート３０と、前記室内熱交換器８ａ、８ｂに連結される第２ポート３２と、前記第１及び第２室外熱交換器１６、１８に連結される第３ポート３４と、前記圧縮機１２の吸入側に連結される第４ポート３６と、を包含して構成されている。
【００２０】
このように構成される四方バルブ１４は、冷房運転時には第２ポート３２と第４ポート３６及び第１ポート３０と第３ポート３４を夫々相互連通させて冷媒を正方向に流動させて、暖房運転時には第１ポート３０と２ポート３２及び第３ポート３４と第４ポート３６を相互連通させて冷媒を逆方向に流動させる。
又、前記四方バルブ１４の第２ポート３２と前記室内熱交換器８ａ、８ｂ間は、第１冷媒配管４０により連結され、前記第３ポート３４と第１室外熱交換器１６間は、第２冷媒配管４２により連結され、前記第３ポート３４と第２室外熱交換器１８間は第３冷媒配管４４により連結される。
【００２１】
又、前記第１室外熱交換器１６及び第２室外熱交換器１８と室内熱交換器８ａ、８ｂ間は、夫々第４及び第５冷媒配管４６、４８により連結される。前記第４冷媒配管４６には第１室外膨脹バルブ２０が装着され、前記第５冷媒配管４８には第２室外膨脹バルブ２２が装着される。
又、前記第４冷媒配管４６と第５冷媒配管４８とは相互合流されて液体レシーバー２８に連結され、該液体レシーバー２８と各室内熱交換器８ａ、８ｂ間に連結される各冷媒配管には複数の室内膨脹バルブ１０ａ、１０ｂが夫々装着される。
【００２２】
又、前記室内熱交換器８ａ、８ｂに連結されて冷媒が吸入及び吐出される二つの配管には冷媒の流動を断続する開閉バルブ５２が夫々装着される。
又、前記第４冷媒配管４６と第１冷媒配管４０間は、第６冷媒配管５４により連通され、前記第５冷媒配管４８と第１冷媒配管４０間は、第７冷媒配管５６により連通される。又、前記第６冷媒配管５４には、該第６冷媒配管５４の開閉作用を行う第１バルブ５８が装着され、前記第７冷媒配管５６には第７冷媒配管５６の開閉作用を行う第２バルブ６０が装着される。
この時、前記第１バルブ５８及び第２バルブ６０は、後述するコントロールユニット（図２参照）６から電気的信号が印加されるとき、前記第６冷媒配管５４及び第７冷媒配管５６を開放するソレノイドタイプに構成されている。
【００２３】
本発明に係るヒートポンプ式空気調和機においては、図２に示したように、使用者が冷房又は暖房運転を操作する運転選択部７０と、第１室外熱交換器１６に霜が設定値以上着霜されたかの与否を検出する第１感知部７２と、前記第２室外熱交換器１８に霜が設定値以上着霜されたかの与否を感知する第２感知部７４と、前記運転選択部７０、第１及び第２感知部７２、７４から伝達される信号によって冷房運転、暖房運転及び除霜運転を夫々実施するコントロールユニット６と、が追加を包含して構成されている。
【００２４】
且つ、前記第１及び第２感知部７２、７４は、温度センサーを利用して、前記第１室外熱交換器１６及び第２室外熱交換器１８に霜が付いた状態を把握し、前記コントロールユニット６は、運転選択部７０の操作によって前記四方バルブ１４を動作させて冷／暖房転換作用を遂行し、前記第１感知部７２及び第２感知部７４から印加される信号によって第１室外熱交換器２０及び第２室外熱交換器２２中、何れ一つは除霜運転を行い、他の一つは暖房運転を行うように制御する。
【００２５】
又、使用者が前記運転選択部７０を操作して前記各室内熱交換器８ａ、８ｂの冷／暖房能力が設定されると、前記コントロールユニット６の制御により前記室内膨脹バルブ１０ａ、１０ｂの開度量が調整されて各室内熱交換器８ａ、８ｂに供給される冷媒の流量が調節される。
【００２６】
以下、上記のように構成される本発明に係るヒートポンプ式空気調和機の動作に対して説明する。
先ず、冷房運転時には、図１及び図２に示したように、使用者が前記運転選択部７０を操作して冷房運転を選択すると、前記コントロールユニット６は、四方バルブ１４を作動させて第２ポート３２と第４ポート３６及び第１ポート３０と第３ポート３４を夫々相互連通させることで、前記第１バルブ５８及び第２バルブ６０は閉鎖状態を維持する。
【００２７】
このような状態で、前記圧縮機１２が駆動されると、圧縮された冷媒が前記四方バルブ１４の第１ポート３０に流入されて第３ポート３４に吐出され、前記第２冷媒配管４２及び第３冷媒配管４４を通って夫々第１室外熱交換器１６及び第２室外熱交換器１８に流入されて熱交換が行われ、熱交換が完了された冷媒は、前記第４冷媒配管４６及び第５冷媒配管４８に排出され、前記第１及び第２室外膨脹バルブ２０、２２を通りながら低温低圧の冷媒状態に変化されて各室内熱交換器８ａ、８ｂに流入される。次いで、前記室内熱交換器８ａ、８ｂから蒸発された冷媒ガスは、室内空気と熱交換されながら室内冷房を行った後、第１冷媒配管４０を通って四方バルブの第２ポート３２に流入されて第３ポート３４に吐出されて圧縮機１２に流入されて再び圧縮されながら循環される。
【００２８】
使用者が運転選択部７０を操作して暖房運転を選択すると、図３に示したように、前記コントロールユニット６の制御により前記四方バルブの第１ポート３０と２ポート３２とが相互連通され、前記第３ポート３４と第４ポート３６とが相互連通されて冷媒が前記とは反対方向に流動される。この時にも、前記第１バルブ５８及び第２バルブ６０は閉鎖状態を維持する。
【００２９】
次いで、圧縮機１２の駆動により圧縮された冷媒は、前記四方バルブの第１ポート３０に流入されて第２ポート３２に吐出されて前記第１冷媒配管４０を通って前記室内熱交換器８ａ、８ｂに流入されながら凝縮される。次いで、室内空気と熱交換されながら室内の暖房を行って、それら室内熱交換器８ａ、８ｂを通過した冷媒は、室内膨脹バルブ１０ａ、１０ｂ、第１及び第２室外膨脹バルブ１０ａ、１０ｂを通りながら低温低圧の冷媒状態に変化されて第４及び第５冷媒配管４６、４８を通って第１及び第２室外熱交換器１６、１８を通りながら蒸発される。このように蒸発された冷媒は、再び四方バルブ１１０の第３ポート３４に流入して第４ポート３６に吐出されて前記圧縮機１２に吸入されながら循環される。
【００３０】
このような冷／暖房運転時、室内の各空間毎に装着された複数の室内熱交換器８ａ、８ｂを室内空間の面積に適合するように冷／暖房能力を可変させる場合、使用者が前記運転選択部７０を操作して各室内熱交換器８ａ、８ｂの熱交換能力を選択することで、前記コントロールユニット６は、前記運転選択部７０の信号によって各室内膨脹バルブ１０ａ、１０ｂの開閉量を調節して各室内熱交換器８ａ、８ｂに供給される冷媒の流量を調節して冷／暖房能力を調整する。
【００３１】
又、本発明に係るヒートポンプ式空気調和機の除霜運転時の使用状態においては、図４に示したように、前記コントロールユニット６は、前記第１感知部７２及び第２感知部７４から伝達される信号の印加を受けて前記室外熱交換器中、何れ一つの熱交換器に霜が設定値以上付かれた状態であると判断されると、霜が付いた室外熱交換器は除霜運転を行い、他の室外熱交換器は暖房運転を実施するように制御する。
【００３２】
即ち、暖房運転中、前記第１感知部７２から印加される信号によって第１室外熱交換器１６が除霜運転が必要であると判断されると、前記コントロールユニット６は、前記第１バルブ５８を作動させて前記第６冷媒配管５４を開放し、第１室外膨脹バルブ２０を作動させて第４冷媒配管４６を閉鎖させると、前記圧縮機１２で圧縮された冷媒は、四方バルブ１４の第２ポート３２に吐出されて第１冷媒配管４０を通って第１及び第２室内熱交換器８ａ、８ｂに供給され、前記第２ポート３２に吐出される冷媒の一部は前記第６冷媒配管５４を通って前記第１室外熱交換器１６に供給されながら凝縮されて除霜作用が遂行される。次いで、前記第１室外熱交換器１６の除霜作用を完了して吐出される冷媒は、第２冷媒配管４２及び四方バルブ１４を経て再び圧縮機１２に流入される。この時、前記第２室外熱交換機１８は、前述した暖房運転と同様に正常的な暖房運転を実施する。
【００３３】
このように、前記第１室外圧縮機１６が除霜運転を実施する場合にも、前記第２室外熱交換器１８は正常的な暖房運転を実施するために室内の暖房運転が継続して実施される。
そして、第２室外熱交換器１８の除霜運転が必要であると判断されると、前記コントロールユニット６は、前記第２バルブ６０を作動させて電源を印加して前記第７冷媒配管５６を開放し、第２室外膨脹バルブ６０を作動させて第５冷媒配管４８を閉鎖させる。
【００３４】
次いで、前記圧縮機１２で圧縮された冷媒は、四方バルブの第２ポート３２に吐出されて第１冷媒配管４０を通って室内熱交換器８ａ、８ｂに供給されると共に前記第２ポート３２に吐出される冷媒の一部は前記第７冷媒配管５６を通って前記第２室外熱交換器１８に供給されながら凝縮されて除霜作用を遂行する。そして、前記第２室外熱交換器１８の除霜作用を完了して吐出される冷媒は、第３冷媒配管４４及び四方バルブ１６を経て再び前記圧縮機１２に流入する。この時、前記第１室外圧縮機は、前述した暖房運転と同様に正常的な暖房運転を実施する。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るヒートポンプ式空気調和機においては、各室内熱交換器に室内膨脹バルブが夫々備えられ、前記各室内膨脹バルブの開度量を夫々調節することで、各室内熱交換機に供給される冷媒の流量を夫々調節して各室内の空間の大きさに適合した冷／暖房能力を可変し得るという効果がある。又、室外熱交換器を二つにして一つの室外熱交換機が除霜運転中である時に、他の一つの室外熱交換器は、暖房運転を遂行することで、室内の温度を一定に維持して室内の環境を一層快適に維持し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るヒートポンプ式空気調和機の冷凍サイクルを示した構成図である。
【図２】本発明に係るヒートポンプ式空気調和機の制御装置を示したブロック図である。
【図３】本発明に係るヒートポンプ式空気調和機の冷凍サイクルの使用状態を示した動作図である。
【図４】本発明に係るヒートポンプ式空気調和機の冷凍サイクルの使用状態を示した動作図である。
【図５】従来のヒートポンプ式空気調和機の冷凍サイクルを示した構成図である。
【符号の説明】
２…室内ユニット
４…室外ユニット
６…コントロールユニット
８ａ、８ｂ…室内熱交換器
１０ａ、１０ｂ…室内膨脹バルブ
１２…圧縮機
１４…四方バルブ
１６…第１室外熱交換器
１８…第２室外熱交換器
２０…第１室外膨脹バルブ
２２…第２室外膨脹バルブ
３０、３２、３４、３６…第１、２、３、４ポート
４０…第１冷媒配管
４２…第２冷媒配管
４４…第３冷媒配管
４６…第４冷媒配管
４８…第５冷媒配管
５４…第６冷媒配管
５６…第７冷媒配管
５８…第１バルブ
６０…第２バルブ
７０…運転選択部
７２…第１感知部
７４…第２感知部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプ式空気調和機に係るもので、詳しくは、除霜運転中にも室内の暖房運転を継続して行い得るヒートポンプ式空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ヒートポンプ式空気調和機は、冷暖房運転が同時に可能な空気調和機であって、蒸発器及び凝縮器などを備えて冷房装置として使用し得ると同時に、冷凍サイクルの冷媒の流動を反対にして暖房装置としても使用が可能な装置である。
【０００３】
従来のヒートポンプ式空気調和機の冷凍サイクルの構成においては、図５に示したように、室内に装着されて冷房又は暖房を遂行する室内ユニット１０２と、該室内ユニット１０２に連結されて室外に装着されて熱交換作業を遂行する室外ユニット１０４と、を備えて構成されていた。
又、前記室内ユニット１０２は、各部屋毎に装着されて冷房及び暖房作用を遂行する一つ以上の室内熱交換器１０６により構成されている。
【０００４】
又、前記室外ユニット１０４は、冷媒を圧縮する圧縮機１０８と、冷媒の流動を正方向又は逆方向に切換させる四方バルブ１１０と、前記冷房時には凝縮器に使用されて暖房時には蒸発器に使用される室外熱交換器１１２と、該室外熱交換器１１２と前記室内熱交換器１０６間を連結する冷媒配管１１４に装着されて冷媒ガスを低温低圧に変化させる膨脹バルブ１１６と、を包含して構成されていた。
【０００５】
且つ、前記膨脹バルブ１１６の後方には、液体と機体とを分離する液体レシーバー１１８が装着され、前記室内ユニット１０２と室外ユニット１０４間を連結する冷媒配管には、前記室内ユニット１０２に供給される冷媒及び前記室外ユニットに吐出される冷媒の開閉作用を行う開閉バルブ１２０が夫々装着されていた。
又、前記圧縮機１０８の一方側には機体状態の冷媒に変換させるアキュムレーター１２２が装着され、圧縮機１０８の吐出側にはオイル分離器１２４が装着されていた。
【０００６】
以下、このように構成された従来ヒートポンプ式空気調和機の動作に対して説明する。
先ず、冷房運転時には、圧縮機１０８で圧縮された冷媒ガスが四方バルブ１１０を経て室外熱交換器１１２に流入された後、膨脹バルブ１１６を通りながら低温低圧の冷媒状態に変化されて室内熱交換器１０６に流入される。そして、前記室内熱交換器１０６から蒸発された冷媒ガスは、室内空気と熱交換されながら室内冷房を行った後、前記四方バルブ１１０を通って圧縮機１０８に吸入されながら循環される。
【０００７】
且つ、暖房運転時には、前記と反対に、前記四方バルブ１１０により冷媒の流動が逆方向に転換されて、前記圧縮機１０８から吐出された冷媒ガスが四方バルブ１１０を経て室内熱交換器１０６に流入されながら凝縮されて室内空気と熱交換されながら室内の暖房を行って、その後、前記室内熱交換器１０６を通過した冷媒は膨脹バルブ１１６を通りながら低温低圧の冷媒状態に変化されることで、室外熱交換器１１２を通りながら蒸発される。次いで、このように蒸発された冷媒ガスは、再び四方バルブ１１０を経て圧縮機１０８に吸入されながら循環するようになっていた。
【０００８】
このようにヒートポンプ式空気調和機の除霜運転が実施される場合は、通常的に逆サイクルを駆動させる方法によって所定期間冷房運転を行って前記室外熱交換器１１２が凝縮器に使用されることで、凝縮熱により室外熱交換器１１２に着霜された霜を溶かす方式が一般的に使用されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、このような従来のヒートポンプ式空気調和機においては、除霜運転を行うときは、暖房運転を止めた状態になるため、室内の温度が下降して室内の環境に悪影響を及ぼすという不都合な点があった。
又、従来のヒートポンプ式空気調和機が、室内の各部屋毎に室内熱交換機が装着されるマルチタイプである場合、各室内熱交換機に供給される冷媒量が同様になって、各室内熱交換機の熱交換能力が同様であるため、各部屋の大きさによって冷暖房能力を可変させることはできないという不都合な点があった。
【００１０】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、室外熱交換器を二つ装着し、一つの熱交換機が除霜運転中に、他の一つは暖房運転を行うことで、室内の温度を一定に維持し得るヒートポンプ式空気調和機を提供することを目的とする。
又、複数の室内熱交換器を有するマルチタイプの場合、各部屋の大きさに従って各室内熱交換機の熱交換能力を可変させることで、冷暖房性能を向上し得るヒートポンプ式空気調和機を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係るヒートポンプ式空気調和機においては、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒の流動を正方向又は逆方向に切換させる四方バルブと、室外に装着されて冷房時には凝縮器に使用され、暖房時には蒸発器に使用される第１室外熱交換器及び第２室外熱交換器と、室内の各空間毎に装着されて冷／暖房の作用を行う複数の室内熱交換器と、前記第１及び第２室外熱交換器と前記各室内熱交換器間に連結された冷媒配管に夫々装着されて冷媒を低温低圧に変化させて前記冷媒配管を開閉させる第１及び第２室外膨脹バルブと、それら第１及び第２室外膨脹バルブを制御して前記第１、第２室外熱交換器中、何れか一つが除霜運転中である時に他の一つを暖房運転させるコントロールユニットと、前記複数の室内熱交換器に夫々流入される冷媒量を夫々相違に調整するように室内側の冷媒配管に装着された複数の室内膨脹バルブと、を包含して構成されることを特徴とする。
【００１２】
又、前記四方バルブの第１ポートは圧縮機の吐出側に連結されて、第２ポートは、第１冷媒配管により前記各室内熱交換器に夫々連結され、第３ポートは、第２及び第３冷媒配管により前記第１及び第２室外熱交換器に夫々連結され、第４ポートは、前記圧縮機の吸入側に連結されることで、冷房時には前記第１ポートと第３ポート間及び第２ポートと第４ポート間が連通されるように動作され、暖房時には第１ポートと第２ポート間及び第３ポートと第４ポート間が相互連通されるように動作されることを特徴とする。
【００１３】
又、前記第１室外熱交換器は、第２冷媒配管により前記四方バルブに連結され、第４冷媒配管により前記室内熱交換器に連結され、前記第４冷媒配管と前記四方バルブの第２ポート間には第６冷媒配管が連結され、該第６冷媒配管には前記コントロールユニットから伝達される電気信号により前記第６冷媒配管を開閉させる第１バルブが装着されることを特徴とする。
又、前記第１バルブは、前記コントロールユニットから印加される電気信号によって前記第６冷媒配管を開放するソレノイドタイプからなることを特徴とする。
【００１４】
又、前記第２室外熱交換器は、第３冷媒配管により前記四方バルブに連結され、第５冷媒配管により前記室内熱交換器に連結され、前記第５冷媒配管と前記四方バルブの第２ポート間には第７冷媒配管が連結され、前記第７冷媒配管には前記コントロールユニットから印加される電気信号により前記第７冷媒配管を開閉させる第２バルブが装着されることを特徴とする。
又、前記第２バルブは前記コントロールユニットから印加される電気信号によって前記第７冷媒配管を開放させるソレノイドタイプに構成されることを特徴とする。
【００１５】
又、前記コントロールユニットは、前記第１室外熱交換機の除霜運転時に前記第１バルブを作動させて第６冷媒配管を開放して前記第１室外膨脹バルブを作動させて第４冷媒配管を閉鎖させるように構成されることを特徴とする。
又、前記コントロールユニットは、前記第２室外熱交換機の除霜運転時に前記第２バルブを作動させて第７冷媒配管を開放し、前記第２室外膨脹バルブを作動させて第５冷媒配管を密閉させるように構成されることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に対し、図面を用いて説明する。
本発明に係るヒートポンプ式空気調和機においては、図１に示したように、室内に装着されて冷房又は暖房作用を行う室内ユニット２と、該室内ユニット２と冷媒配管により連結されて室外に装着されて熱交換作用を遂行する室外ユニット４と、冷房運転、暖房運転及び除霜運転を夫々制御するコントロールユニット（図２参照）６と、を包含して構成されている。
【００１７】
又、前記室内ユニット２は、室内の各空間毎に装着される複数の室内熱交換器８ａ、８ｂと、前記冷媒を低温低圧状態に変化させると共に前記各室内熱交換器８ａ、８ｂに供給される冷媒の流量を調節する複数の室内膨脹バルブ１０ａ、１０ｂと、を包含して構成されている。
【００１８】
又、前記室外ユニット４は、冷媒を圧縮する圧縮機１２と、冷媒の流動を正方向又は逆方向に切換させる四方バルブ１４と、冷房時には凝縮器に使用されて暖房時には蒸発器に使用される第１及び第２室外熱交換器１６、１８と、それら第１及び第２室外熱交換器１６、１８と室内熱交換器８ａ、８ｂ間を連結する各冷媒配管に夫々装着されて冷媒ガスを低温低圧に変化させると共に前記冷媒配管を開閉させる第１及び第２室外膨脹バルブ２０、２２と、を包含して構成されている。
又、前記圧縮機１２の吸入側には冷媒を吸入するアキュムレーター２４が装着され、前記圧縮機１２の吐出側にはオイル分離器２６が装着される。
【００１９】
又、前記第１及び第２室外熱交換器１６、１８と室内熱交換器８ａ、８ｂ間の冷媒配管には、液体レシーバー２８が連結される。
又、前記四方バルブ１４は、前記圧縮機１２の吐出側に連結される第１ポート３０と、前記室内熱交換器８ａ、８ｂに連結される第２ポート３２と、前記第１及び第２室外熱交換器１６、１８に連結される第３ポート３４と、前記圧縮機１２の吸入側に連結される第４ポート３６と、を包含して構成されている。
【００２０】
このように構成される四方バルブ１４は、冷房運転時には第２ポート３２と第４ポート３６及び第１ポート３０と第３ポート３４を夫々相互連通させて冷媒を正方向に流動させて、暖房運転時には第１ポート３０と２ポート３２及び第３ポート３４と第４ポート３６を相互連通させて冷媒を逆方向に流動させる。
又、前記四方バルブ１４の第２ポート３２と前記室内熱交換器８ａ、８ｂ間は、第１冷媒配管４０により連結され、前記第３ポート３４と第１室外熱交換器１６間は、第２冷媒配管４２により連結され、前記第３ポート３４と第２室外熱交換器１８間は第３冷媒配管４４により連結される。
【００２１】
又、前記第１室外熱交換器１６及び第２室外熱交換器１８と室内熱交換器８ａ、８ｂ間は、夫々第４及び第５冷媒配管４６、４８により連結される。前記第４冷媒配管４６には第１室外膨脹バルブ２０が装着され、前記第５冷媒配管４８には第２室外膨脹バルブ２２が装着される。
又、前記第４冷媒配管４６と第５冷媒配管４８とは相互合流されて液体レシーバー２８に連結され、該液体レシーバー２８と各室内熱交換器８ａ、８ｂ間に連結される各冷媒配管には複数の室内膨脹バルブ１０ａ、１０ｂが夫々装着される。
【００２２】
又、前記室内熱交換器８ａ、８ｂに連結されて冷媒が吸入及び吐出される二つの配管には冷媒の流動を断続する開閉バルブ５２が夫々装着される。
又、前記第４冷媒配管４６と第１冷媒配管４０間は、第６冷媒配管５４により連通され、前記第５冷媒配管４８と第１冷媒配管４０間は、第７冷媒配管５６により連通される。又、前記第６冷媒配管５４には、該第６冷媒配管５４の開閉作用を行う第１バルブ５８が装着され、前記第７冷媒配管５６には第７冷媒配管５６の開閉作用を行う第２バルブ６０が装着される。
この時、前記第１バルブ５８及び第２バルブ６０は、後述するコントロールユニット（図２参照）６から電気的信号が印加されるとき、前記第６冷媒配管５４及び第７冷媒配管５６を開放するソレノイドタイプに構成されている。
【００２３】
本発明に係るヒートポンプ式空気調和機においては、図２に示したように、使用者が冷房又は暖房運転を操作する運転選択部７０と、第１室外熱交換器１６に霜が設定値以上着霜されたかの与否を検出する第１感知部７２と、前記第２室外熱交換器１８に霜が設定値以上着霜されたかの与否を感知する第２感知部７４と、前記運転選択部７０、第１及び第２感知部７２、７４から伝達される信号によって冷房運転、暖房運転及び除霜運転を夫々実施するコントロールユニット６と、が追加を包含して構成されている。
【００２４】
且つ、前記第１及び第２感知部７２、７４は、温度センサーを利用して、前記第１室外熱交換器１６及び第２室外熱交換器１８に霜が付いた状態を把握し、前記コントロールユニット６は、運転選択部７０の操作によって前記四方バルブ１４を動作させて冷／暖房転換作用を遂行し、前記第１感知部７２及び第２感知部７４から印加される信号によって第１室外熱交換器２０及び第２室外熱交換器２２中、何れ一つは除霜運転を行い、他の一つは暖房運転を行うように制御する。
【００２５】
又、使用者が前記運転選択部７０を操作して前記各室内熱交換器８ａ、８ｂの冷／暖房能力が設定されると、前記コントロールユニット６の制御により前記室内膨脹バルブ１０ａ、１０ｂの開度量が調整されて各室内熱交換器８ａ、８ｂに供給される冷媒の流量が調節される。
【００２６】
以下、上記のように構成される本発明に係るヒートポンプ式空気調和機の動作に対して説明する。
先ず、冷房運転時には、図１及び図２に示したように、使用者が前記運転選択部７０を操作して冷房運転を選択すると、前記コントロールユニット６は、四方バルブ１４を作動させて第２ポート３２と第４ポート３６及び第１ポート３０と第３ポート３４を夫々相互連通させることで、前記第１バルブ５８及び第２バルブ６０は閉鎖状態を維持する。
【００２７】
このような状態で、前記圧縮機１２が駆動されると、圧縮された冷媒が前記四方バルブ１４の第１ポート３０に流入されて第３ポート３４に吐出され、前記第２冷媒配管４２及び第３冷媒配管４４を通って夫々第１室外熱交換器１６及び第２室外熱交換器１８に流入されて熱交換が行われ、熱交換が完了された冷媒は、前記第４冷媒配管４６及び第５冷媒配管４８に排出され、前記第１及び第２室外膨脹バルブ２０、２２を通りながら低温低圧の冷媒状態に変化されて各室内熱交換器８ａ、８ｂに流入される。次いで、前記室内熱交換器８ａ、８ｂから蒸発された冷媒ガスは、室内空気と熱交換されながら室内冷房を行った後、第１冷媒配管４０を通って四方バルブの第２ポート３２に流入されて第３ポート３４に吐出されて圧縮機１２に流入されて再び圧縮されながら循環される。
【００２８】
使用者が運転選択部７０を操作して暖房運転を選択すると、図３に示したように、前記コントロールユニット６の制御により前記四方バルブの第１ポート３０と２ポート３２とが相互連通され、前記第３ポート３４と第４ポート３６とが相互連通されて冷媒が前記とは反対方向に流動される。この時にも、前記第１バルブ５８及び第２バルブ６０は閉鎖状態を維持する。
【００２９】
次いで、圧縮機１２の駆動により圧縮された冷媒は、前記四方バルブの第１ポート３０に流入されて第２ポート３２に吐出されて前記第１冷媒配管４０を通って前記室内熱交換器８ａ、８ｂに流入されながら凝縮される。次いで、室内空気と熱交換されながら室内の暖房を行って、それら室内熱交換器８ａ、８ｂを通過した冷媒は、室内膨脹バルブ１０ａ、１０ｂ、第１及び第２室外膨脹バルブ１０ａ、１０ｂを通りながら低温低圧の冷媒状態に変化されて第４及び第５冷媒配管４６、４８を通って第１及び第２室外熱交換器１６、１８を通りながら蒸発される。このように蒸発された冷媒は、再び四方バルブ１１０の第３ポート３４に流入して第４ポート３６に吐出されて前記圧縮機１２に吸入されながら循環される。
【００３０】
このような冷／暖房運転時、室内の各空間毎に装着された複数の室内熱交換器８ａ、８ｂを室内空間の面積に適合するように冷／暖房能力を可変させる場合、使用者が前記運転選択部７０を操作して各室内熱交換器８ａ、８ｂの熱交換能力を選択することで、前記コントロールユニット６は、前記運転選択部７０の信号によって各室内膨脹バルブ１０ａ、１０ｂの開閉量を調節して各室内熱交換器８ａ、８ｂに供給される冷媒の流量を調節して冷／暖房能力を調整する。
【００３１】
又、本発明に係るヒートポンプ式空気調和機の除霜運転時の使用状態においては、図４に示したように、前記コントロールユニット６は、前記第１感知部７２及び第２感知部７４から伝達される信号の印加を受けて前記室外熱交換器中、何れ一つの熱交換器に霜が設定値以上付かれた状態であると判断されると、霜が付いた室外熱交換器は除霜運転を行い、他の室外熱交換器は暖房運転を実施するように制御する。
【００３２】
即ち、暖房運転中、前記第１感知部７２から印加される信号によって第１室外熱交換器１６が除霜運転が必要であると判断されると、前記コントロールユニット６は、前記第１バルブ５８を作動させて前記第６冷媒配管５４を開放し、第１室外膨脹バルブ２０を作動させて第４冷媒配管４６を閉鎖させると、前記圧縮機１２で圧縮された冷媒は、四方バルブ１４の第２ポート３２に吐出されて第１冷媒配管４０を通って第１及び第２室内熱交換器８ａ、８ｂに供給され、前記第２ポート３２に吐出される冷媒の一部は前記第６冷媒配管５４を通って前記第１室外熱交換器１６に供給されながら凝縮されて除霜作用が遂行される。次いで、前記第１室外熱交換器１６の除霜作用を完了して吐出される冷媒は、第２冷媒配管４２及び四方バルブ１４を経て再び圧縮機１２に流入される。この時、前記第２室外熱交換機１８は、前述した暖房運転と同様に正常的な暖房運転を実施する。
【００３３】
このように、前記第１室外圧縮機１６が除霜運転を実施する場合にも、前記第２室外熱交換器１８は正常的な暖房運転を実施するために室内の暖房運転が継続して実施される。
そして、第２室外熱交換器１８の除霜運転が必要であると判断されると、前記コントロールユニット６は、前記第２バルブ６０を作動させて電源を印加して前記第７冷媒配管５６を開放し、第２室外膨脹バルブ６０を作動させて第５冷媒配管４８を閉鎖させる。
【００３４】
次いで、前記圧縮機１２で圧縮された冷媒は、四方バルブの第２ポート３２に吐出されて第１冷媒配管４０を通って室内熱交換器８ａ、８ｂに供給されると共に前記第２ポート３２に吐出される冷媒の一部は前記第７冷媒配管５６を通って前記第２室外熱交換器１８に供給されながら凝縮されて除霜作用を遂行する。そして、前記第２室外熱交換器１８の除霜作用を完了して吐出される冷媒は、第３冷媒配管４４及び四方バルブ１６を経て再び前記圧縮機１２に流入する。この時、前記第１室外圧縮機は、前述した暖房運転と同様に正常的な暖房運転を実施する。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るヒートポンプ式空気調和機においては、各室内熱交換器に室内膨脹バルブが夫々備えられ、前記各室内膨脹バルブの開度量を夫々調節することで、各室内熱交換機に供給される冷媒の流量を夫々調節して各室内の空間の大きさに適合した冷／暖房能力を可変し得るという効果がある。又、室外熱交換器を二つにして一つの室外熱交換機が除霜運転中である時に、他の一つの室外熱交換器は、暖房運転を遂行することで、室内の温度を一定に維持して室内の環境を一層快適に維持し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るヒートポンプ式空気調和機の冷凍サイクルを示した構成図である。
【図２】本発明に係るヒートポンプ式空気調和機の制御装置を示したブロック図である。
【図３】本発明に係るヒートポンプ式空気調和機の冷凍サイクルの使用状態を示した動作図である。
【図４】本発明に係るヒートポンプ式空気調和機の冷凍サイクルの使用状態を示した動作図である。
【図５】従来のヒートポンプ式空気調和機の冷凍サイクルを示した構成図である。
【符号の説明】
２…室内ユニット
４…室外ユニット
６…コントロールユニット
８ａ、８ｂ…室内熱交換器
１０ａ、１０ｂ…室内膨脹バルブ
１２…圧縮機
１４…四方バルブ
１６…第１室外熱交換器
１８…第２室外熱交換器
２０…第１室外膨脹バルブ
２２…第２室外膨脹バルブ
３０、３２、３４、３６…第１、２、３、４ポート
４０…第１冷媒配管
４２…第２冷媒配管
４４…第３冷媒配管
４６…第４冷媒配管
４８…第５冷媒配管
５４…第６冷媒配管
５６…第７冷媒配管
５８…第１バルブ
６０…第２バルブ
７０…運転選択部
７２…第１感知部
７４…第２感知部
Claims (9)
- 冷媒を圧縮する圧縮機と、
冷媒の流動を正方向又は逆方向に切換させる四方バルブと、
室外に装着されて冷房時には凝縮器に使用され、暖房時には蒸発器に使用される第１室外熱交換器及び第２室外熱交換器と、
室内の各空間毎に装着されて冷／暖房作用を行う複数の室内熱交換器と、
前記第１及び第２室外熱交換器と前記各室内熱交換器間を連結する冷媒配管に夫々装着されて冷媒を低温低圧に変化させて前記冷媒配管を開閉させる第１及び第２室外膨脹バルブと、
前記第１及び第２室外膨脹バルブを制御して前記第１、第２室外熱交換器中、何れか一つが除霜運転中である時、他の一つを暖房運転させるコントロールユニットと、
を含んで成るヒートポンプ式空気調和機であって、
前記ヒートポンプ式空気調和機は、前記複数の室内熱交換器に流入される冷媒量を夫々相違させて調整するように室内側の冷媒配管に装着される複数の室内膨脹バルブが追加して包含されること、を特徴とするヒートポンプ式空気調和機。 - 前記四方バルブの第１ポートは、圧縮機の吐出側に連結され、第２ポートは、第１冷媒配管により前記各室内熱交換器に夫々連結され、第３ポートは、第２及び第３冷媒配管により前記第１及び第２室外熱交換器に夫々連結され、第４ポートは、前記圧縮機の吸入側に連結されることで、冷房時には前記第１ポートと第３ポート間並びに第２ポートと第４ポート間を夫々連通させるように動作され、暖房時には第１ポートと第２ポート間並びに第３ポートと第４ポート間を相互連通させるように動作されることを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ式空気調和機。
- 前記第１室外熱交換器は、第２冷媒配管により前記四方バルブに連結され、第４冷媒配管により前記室内熱交換器に連結され、前記第４冷媒配管と前記四方バルブの第２ポート間には第６冷媒配管が連結され、該第６冷媒配管には、前記コントロールユニットから伝達される電気信号により前記第６冷媒配管を開閉させる第１バルブが装着されることを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ式空気調和機。
- 前記第１バルブは、前記コントロールユニットから印加される電気信号によって前記第６冷媒配管を開放するソレノイドタイプからなることを特徴とする請求項３記載のヒートポンプ式空気調和機。
- 前記第２室外熱交換器は、第３冷媒配管により前記四方バルブに連結され、第５冷媒配管により前記室内熱交換器に連結され、前記第５冷媒配管と前記四方バルブの第２ポート間には、第７冷媒配管が連結され、該第７冷媒配管には、前記コントロールユニットから印加される電気信号により前記第７冷媒配管を開閉させる第２バルブが装着されることを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ式空気調和機。
- 前記第２バルブは、前記コントロールユニットから印加される電気信号によって前記第７冷媒配管を開放させるソレノイドタイプに構成されることを特徴とする請求項５記載のヒートポンプ式空気調和機。
- 前記コントロールユニットは、前記第１室外熱交換機の除霜運転時に前記第１バルブを作動させて第６冷媒配管を開放し、前記第１室外膨脹バルブを作動させて第４冷媒配管を閉鎖させるように構成されることを特徴とする請求項３記載のヒートポンプ式空気調和機。
- 前記コントロールユニットは、前記第２室外熱交換機の除霜運転時に前記第２バルブを作動させて第７冷媒配管を開放し、前記第２室外膨脹バルブを作動させて第５冷媒配管を閉鎖させるように構成されることを特徴とする請求項５記載のヒートポンプ式空気調和機。
- 前記室内側の冷媒配管に装着されて複数の室内熱交換器に流入される冷媒量を夫々相違させて調整する複数の室内膨脹バルブと、を包含して構成されることを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ式空気調和機。
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