JP6545354B2 - Heat pump apparatus and air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、複数の蒸発器を有する冷媒回路を備えたヒートポンプ装置及び空調機に関し、特に、複数の蒸発器の一部で除霜を行いつつ、残りの蒸発器で吸熱を行うヒートポンプ装置に関する。 The present invention relates to a heat pump apparatus and an air conditioner equipped with a refrigerant circuit having a plurality of evaporators, and more particularly to a heat pump apparatus that performs heat absorption with the remaining evaporators while performing defrosting in part of the plurality of evaporators.
従来、この種のヒートポンプ装置として、例えば特許文献１の空気調和装置がある。この空気調和装置は、蒸発器として機能する室外熱交換器を複数の熱交換器で構成し、複数の熱交換器のうち、除霜対象の除霜熱交換器に、圧縮機から吐出された高温ガスの一部を供給して除霜を行う一方、除霜対象外の除霜外熱交換器を蒸発器として機能させ、除霜外熱交換器で空気から熱を吸熱するようにしたものである。このようにすることで、暖房運転を継続しながら同時に除霜運転を行うようにしている。
Conventionally, as a heat pump device of this type, for example, there is an air conditioner of
また、特許文献２には、圧縮機、四方弁、室内熱交換器、膨張弁及び室外熱交換器を連結した冷媒回路を備え、室外熱交換器を補助膨張弁を介して直列に２つの熱交換器に分割した空気調和機が開示されている。この空気調和機では、室外熱交換器を構成する２つの熱交換器のうち、除霜が必要となった除霜熱交換器に対し、凝縮器として機能している室内熱交換器を通過後の冷媒を供給することで除霜を行うようにしている。そして、除霜に用いた冷媒を補助膨張弁で減圧してから、前記２つの熱交換器のうち他の熱交換器である除霜外熱交換器に供給することで、暖房運転を継続しながら同時に除霜を行うようにしている。
In addition,
この特許文献２の技術では、室外熱交換器を構成する２つの熱交換器のうち、暖房運転時の流れにおいて上流側の熱交換器に着霜した場合と、下流側の熱交換器に着霜した場合とで、複数の開閉弁を適宜開閉して流路を切り替え、上記の冷媒の流れを実現している。
In the technology of
また特許文献３には、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、２つの熱交換器が並列に接続された構成の蒸発器とを備え、冷媒がこの順に循環する冷媒回路を有し、庫内に配置された蒸発器で吸熱を行うことで、庫内を冷却する冷却ケースが開示されている。この冷却ケースでは、冷却運転で蒸発器に付着した霜を除霜する際、２つの熱交換器を直列接続に切り替えるようにしている。そして、２つの熱交換器のうち、除霜が必要となった除霜熱交換器に対し、凝縮器から流出した冷媒を供給して除霜している。そして、除霜に用いた冷媒を膨張弁で減圧してから、前記２つの熱交換器のうち他の熱交換器である除霜外熱交換器に供給することで、冷却運転を継続しながら同時に除霜熱交換器の除霜を行うようにしている。
Further,
特許文献１では、圧縮機から吐出された高温ガスの一部を用いて除霜を行う、いわゆるホットガス除霜である。このようにホットガスを除霜に用いる場合、除霜エネルギーを大きく取れるものの、本来、室内熱交換器に供給されて暖房に使用されるはずの冷媒の熱を除霜に使用することになるため、その分暖房能力が低下する。
In
特許文献２、３では、凝縮器を通過後の冷媒を除霜に用いるため、ホットガスを用いる特許文献１に比べて、暖房能力の低下の問題の改善に効果的である。
In the
しかしながら、特許文献２では、前記下流側の熱交換器を除霜する場合、凝縮器として機能する室内熱交換器を通過後の冷媒を、暖房運転の冷媒の流れにおいて出口側から入口側に向けて前記下流側の熱交換器に流すようにしている。また、特許文献３においても同様に、凝縮器から流出した冷媒を除霜熱交換器に供給して除霜するにあたり、冷却運転の冷媒の流れ、つまり着霜が生じた際の冷媒の流れにおいて出口となる側から除霜熱交換器内に除霜用の冷媒を供給して除霜している。また、特許文献１も、ホットガスを除霜熱交換器に供給するにあたり、同じ冷媒の流れとなっている。
However, in
除霜熱交換器では、着霜が生じた際の冷媒の流れにおいて入口側が着霜し易く着霜量が多くなる。このため、上記特許文献１〜３のように、着霜量が少ない出口側から冷媒を除霜熱交換器に流入させるようにすると、着霜量が多くなる入口側の除霜が行われるのが最後とならざるを得ず、効率良く除霜できないものとなっていた。その結果、除霜のエネルギー損失が大きくなり、除霜時間が長くなったり、また除霜時の放熱が多くなったりという問題点があった。
In the defrosting heat exchanger, in the flow of the refrigerant at the time of frost formation, the inlet side is easily frosted, and the frost amount is large. For this reason, when the refrigerant is caused to flow into the defrosting heat exchanger from the outlet side where the amount of frost formation is small as in
本発明は、上記のような課題を背景としてなされたもので、除霜効率を向上することが可能なヒートポンプ装置及び空調機を提供するものである。 The present invention has been made against the background described above, and provides a heat pump apparatus and an air conditioner capable of improving the defrosting efficiency.
本発明に係るヒートポンプ装置は、圧縮機と、凝縮器と、主膨張部と、２つの熱交換器で構成された蒸発器とを備え、冷媒がこの順に循環する冷媒回路と、２つの熱交換器を並列に接続した並列接続状態と、２つの熱交換器のうち何れか一方の選択された熱交換器の入口を主膨張部に接続し、選択された熱交換器以外の他方の熱交換器を選択された熱交換器の出口から直列に接続した直列接続状態とに切り替える流路切替装置と、流路切替装置の一部であって、直列接続状態において２つの熱交換器間を接続する中間路に配置された副膨張部とを備え、流路切替装置を、並列接続状態から、２つの熱交換器のうち除霜対象の除霜熱交換器を選択された熱交換器とした直列接続状態に切り替え、凝縮器及び主膨張部を通過した冷媒を除霜熱交換器の入口から流入させて除霜熱交換器の出口から流出させた後、副膨張部で減圧して他方の熱交換器である除霜外熱交換器に通過させる除霜運転を行うものである。 The heat pump apparatus according to the present invention includes a compressor, a condenser, a main expansion unit, and an evaporator configured by two heat exchangers, and a refrigerant circuit in which a refrigerant circulates in this order, and two heat exchange Connected in parallel, and the inlet of one of the two heat exchangers selected to be connected to the main expansion part, and the heat exchange of the other heat exchanger other than the selected heat exchanger And a part of the flow path switching device for switching between the two heat exchangers in the serial connection state. Of the two heat exchangers, the defrosting heat exchanger to be defrosted is selected as the heat exchanger selected from the parallel connection state. Switch to the series connection state, and perform defrosting heat exchange on the refrigerant that has passed through the condenser and the main expansion unit It makes it flow in from the inlet of 3 and makes it flow out from the outlet of the defrost heat exchanger, then it decompresses in the sub-expansion part and performs the defrost operation to pass to the heat exchanger outside the defrost which is the other heat exchanger. .
また、本発明に係る空調機は、上記のヒートポンプ装置を備えたものである。 An air conditioner according to the present invention is provided with the above-described heat pump apparatus.
本発明によれば、凝縮器を通過後の冷媒を、除霜熱交換器の冷媒出入口のうち着霜し易い入口側から流入させて除霜するため、除霜熱交換器を効率良く除霜できる。 According to the present invention, since the refrigerant after passing through the condenser is made to flow from the inlet side of the defrosting heat exchanger which is easily frosted to defrost, the defrosting heat exchanger is efficiently defrosted it can.
以下、本発明の各実施の形態を図に基づいて説明するが、各図において、同一又は相当の部材、部位については、同一符号を付して説明する。また、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。また、温度、圧力等の高低については、特に絶対的な値との関係で高低等が定まっているものではなく、システム、装置等における状態、動作等において相対的に定まるものとする。 Hereinafter, although each embodiment of the present invention is described based on a figure, in each figure, about the same or considerable member and part, it attaches and explains the same numerals. In addition, the form of the component shown in the full specification of the specification is merely an example, and is not limited to the form described in the specification. In addition, regarding high and low such as temperature and pressure, high and low etc. are not determined in relation to absolute values, but are relatively determined in the state, operation and the like in a system, an apparatus and the like.
以下、ヒートポンプ装置を搭載した装置の一例として空調機について説明する。 Hereinafter, an air conditioner will be described as an example of a device equipped with a heat pump device.
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ装置を用いた空調機の冷媒回路の構成図である。
図１において、この実施の形態１に係る空調機は、室外機１０と、室内機３０とを備えている。室外機１０は、冷媒を気相の状態で圧送して高温高圧化する圧縮機１１と、圧縮機１１から吐出された冷媒の循環方向を変更するための流路切換弁１２と、高圧の液相の冷媒を気液混合相へ膨張させて低温低圧化する主膨張部１３Ａと、熱源としての室外空気と冷媒とを熱交換する室外熱交換部１４と、室外熱交換部１４に室外空気を送風する、送風ファンである室外ファン１５Ａａで構成された送風部１５Ａとを備えている。
FIG. 1 is a configuration diagram of a refrigerant circuit of an air conditioner using the heat pump device according to
In FIG. 1, the air conditioner according to the first embodiment includes an
室内機３０は、負荷熱交換器である室内熱交換器３１を備えている。室内熱交換器３１は、熱需要部としての室内の室内空気を暖めたり冷やしたりするために室内ファン３２で送風される室内空気と冷媒とを熱交換するものである。なお、図１には、室内機３０が一台接続された構成を示しているが、接続台数は任意である。
The
そして、圧縮機１１と、流路切換弁１２と、凝縮器又は蒸発器として機能する室内熱交換器３１と、蒸発器又は凝縮器として機能する室外熱交換部１４と、主膨張部１３Ａと、が接続され、冷媒を圧縮と膨張とをさせながら循環する循環路である冷媒回路が構成されている。冷媒回路では、冷媒回路内の冷媒の凝縮と気化とを利用して室外空気と室内空気との何れか一方から吸熱した熱を他方へ放熱する動作が行われる。この動作により、圧縮機１１の圧縮に要する動力に比して効率良く、冷媒を介して室外空気と室内空気との間で熱を移動（熱搬送）する。室内空気を冷却する際は、主膨張部１３Ａから室内熱交換器３１へ気液２相化された低温低圧の冷媒が流れる。室内空気を加熱する際は、圧縮機１１から室内熱交換器３１へ高温高圧の気相の冷媒が流れる。冷媒回路の冷媒の循環方向は加熱時と冷却時とでは反転している。冷媒には、フロン系、炭化水素系、二酸化炭素など使用温度圧力範囲内で気液２相化可能な冷媒が用いられる。
Then, the
室外に配置される室外機１０と室内に配置される室内機３０とは、主膨張部１３Ａと室内熱交換器３１との間、及び圧縮機１１と室内熱交換器３１との間の冷媒回路の一部が延長されて接続されている。室外機１０と室内機３０との間の距離は、例えば２０ｍ程度まで離せるようになっている。これは一例であって、圧縮機１１や主膨張部１３Ａは室内機３０側に配置されていても良いし、室外機１０と室内機３０との間の距離は２０ｍ以上であっても良い。
The
以下、空調機を構成する各機器について詳細に説明する。 Hereinafter, each apparatus which comprises an air conditioner is demonstrated in detail.
流路切換弁１２には四方弁を用いている。四方弁は、４つの接続ポートＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを有し、接続ポートＡと接続ポートＢ、及び接続ポートＣと接続ポートＤが流通している状態と、接続ポートＡと接続ポートＣ、及び接続ポートＢと接続ポートＤが流通している状態と、の２つの状態に切り替えることができるものである。流路切換弁１２では、接続ポートＡが圧縮機１１の吐出側に、接続ポートＢが室内熱交換器３１側に、接続ポートＣが室外熱交換部１４側に、接続ポートＤが圧縮機１１の吸入側にそれぞれ接続されている。空調機は、流路切換弁１２の切り換えにより冷媒回路における冷媒の循環方向が変更される。冷媒の循環方向の変更により、空調機は、圧縮機１１から吐出された冷媒がまず室内熱交換器３１へ送られる方向の運転状態（通常暖房運転など）又は圧縮機１１から吐出された冷媒がまず室外熱交換部１４へ送られる方向の運転状態（通常冷房運転など）が可能となっている。
A four-way valve is used as the flow
主膨張部１３Ａは、冷媒を膨張させることで冷媒が通過する際の流量及び前後の圧力差を変更できる部分であり、主膨張弁１３Ａａで構成されている。主膨張弁１３Ａａはいわゆる調節弁である。
The
室外熱交換部１４は、第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとを備えている。室外熱交換部１４は、通常暖房運転時又は通常冷房運転時、第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとのそれぞれに並列に冷媒が通過し、室外空気からの吸熱又は室外空気への放熱が行われる。
The outdoor
ここで、第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとのそれぞれにおいて、主膨張弁１３Ａａ側の接続口を入口１４ａａ、１４ｂａ、圧縮機１１側の接続口を出口１４ａｂ、１４ｂｂと定義する。これは、後述の通常暖房運転時の冷媒の流れを基準として定めたものであり、他の機器においても、通常暖房運転時の冷媒の流れを基準として入口、出口を定義するものとする。
Here, in each of the first
また、冷媒回路において室外熱交換部１４の入口側には第１兼第２切替部１６Ａが設けられている。第１兼第２切替部１６Ａは、その名の通り、第１切替部と第２切替部とを兼用した切替部である。第１切替部と第２切替部とのそれぞれの切り替え機能については後述することにして、第１兼第２切替部１６Ａの切り替え機能についてまず説明する。
Further, a first and
第１兼第２切替部１６Ａは、第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂのそれぞれの入口側の接続を個別に切り替える機能を有するものであり、２つの三方弁１６Ａａと１６Ａｂで構成されている。第１兼第２切替部１６Ａは以下の３つの状態を切り替える。
The first and
（１）第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとの両方の入口１４ａａ、１４ｂａ側を主膨張弁１３Ａａに接続した状態。
（２）第１室外熱交換器１４ａの入口１４ａａ側を主膨張部１３Ａに接続するとともに、第２室外熱交換器１４ｂの入口１４ｂａ側を圧縮機１１に接続する状態。
（３）第１室外熱交換器１４ａの入口１４ａａ側を圧縮機１１に接続するとともに、第２室外熱交換器１４ｂの入口１４ｂａ側を主膨張部１３Ａに接続する状態。(1) A state in which both the inlets 14aa and 14ba of the first
(2) A state in which the inlet 14aa side of the first
(3) A state in which the inlet 14aa side of the first
２つの三方弁１６Ａａと１６Ａｂは、それぞれ３つの接続ポートＡ〜Ｃを有する一般的な三方弁である。三方弁１６Ａａの接続ポートＡは第１室外熱交換器１４ａの入口１４ａａに接続され、接続ポートＢは主膨張弁１３Ａａに接続され、接続ポートＣは接続管２１の入口側端部に接続されている。また三方弁１６Ａｂの接続ポートＡは第２室外熱交換器１４ｂの入口１４ｂａに接続され、接続ポートＢは主膨張弁１３Ａａに接続され、接続ポートＣは接続管２１の入口側端部に接続されている。接続管２１の出口側端部は圧縮機１１の入口側に接続され、接続管２１の入口側端部が２分岐されて一方が第１室外熱交換器１４ａの入口１４ａａに他方が第２室外熱交換器１４ｂの入口１４ｂａに接続されている。接続管２１は、後述するが、第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとを直列に接続した直列接続状態のときに冷媒が流通する配管であり、第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとを並列に接続した並列接続状態では冷媒が流通しない配管である。また特に後述する外気除霜暖房運転時に、接続管２１を通って除霜熱交換器からの残冷媒が流出する経路を形成し、除霜熱交換器内の冷媒の高圧化を防止している。
The two three-way valves 16Aa and 16Ab are general three-way valves having three connection ports A to C respectively. The connection port A of the three-way valve 16Aa is connected to the inlet 14aa of the first
そして、２つの三方弁１６Ａａと１６Ａｂのそれぞれの接続ポートＡ〜Ｃの接続は以下の３つの状態を切り替える。以下の（ａ）〜（ｃ）は上記の（１）〜（３）に対応している。
（ａ）２つの三方弁のそれぞれにおいて、接続ポートＡが接続ポートＢに連通し、かつ接続ポートＣは遮断された状態（図１の状態）。
（ｂ）三方弁１６Ａａにおいて、接続ポートＡが接続ポートＢに連通し、かつ接続ポートＣが遮断され、三方弁１６Ａｂにおいて、接続ポートＡが接続ポートＣに連通し、かつ接続ポートＢが遮断された状態（後述の図９の状態）。
（ｃ）三方弁１６Ａａにおいて、接続ポートＡが接続ポートＣに連通し、かつ接続ポートＢが遮断され、三方弁１６Ａｂにおいて、接続ポートＡが接続ポートＢに連通し、かつ接続ポートＣが遮断された状態。The connection of the connection ports A to C of the two three-way valves 16Aa and 16Ab switches the following three states. The following (a) to (c) correspond to the above (1) to (3).
(A) In each of the two three-way valves, the connection port A communicates with the connection port B, and the connection port C is shut off (state in FIG. 1).
(B) In the three-way valve 16Aa, the connection port A communicates with the connection port B and the connection port C is shut off, and in the three-way valve 16Ab, the connection port A communicates with the connection port C and the connection port B is shut off State (the state of FIG. 9 described later).
(C) In the three-way valve 16Aa, the connection port A communicates with the connection port C and the connection port B is shut off, and in the three-way valve 16Ab, the connection port A communicates with the connection port B and the connection port C is shut off Condition.
ここで、第１兼第２切替部１６Ａは、上述したように第１切替部と第２切替部とを兼用した切替部である。第１切替部は、主膨張弁１３Ａａの室外熱交換部１４の入口側の接続を、「第１室外熱交換器１４ａの入口１４ａａと第２室外熱交換器１４ｂの入口１４ｂａとの両方に並列に接続する状態」、又は「第１室外熱交換器１４ａの入口１４ａａ及び第２室外熱交換器１４ｂの入口１４ｂａの一方に接続し、他方に接続しない状態」に切り替えるものである。また、第２切替部は、圧縮機１１の室外熱交換部１４の入口側の接続を、「第１室外熱交換器１４ａの入口１４ａａと第２室外熱交換器１４ｂの入口１４ｂａとの両方と接続しない状態」、又は、「第１室外熱交換器１４ａの入口１４ａａ及び第２室外熱交換器１４ｂの入口１４ｂａの一方に接続し、他方に接続しない状態」に切り替えるものである。
Here, as described above, the first and
実施の形態１では、第１切替部と第２切替部との両方の切替機能を兼用した２つの一般的な三方弁１６Ａａと１６Ａｂとで構成している。 In the first embodiment, two general three-way valves 16Aa and 16Ab that share the switching function of both the first switching unit and the second switching unit are used.
また冷媒回路は更に、第３切替部１８Ａを備えている。第３切替部１８Ａは、圧縮機１１の室外熱交換部１４の出口側の接続を以下の２つの状態に切り替えるものである。
（１）圧縮機１１の室外熱交換部１４側を、第１室外熱交換器１４ａの出口１４ａｂと第２室外熱交換器１４ｂの出口１４ｂｂとの両方に並列に接続する状態。
（２）圧縮機１１の室外熱交換部１４側を、第１室外熱交換器１４ａの出口１４ａｂと第２室外熱交換器１４ｂの出口１４ｂｂとの両方に接続しない状態。The refrigerant circuit further includes a
(1) A state in which the outdoor
(2) A state in which the outdoor
第３切替部１８Ａは、圧縮機１１と、第１室外熱交換器１４ａの出口１４ａｂと、第２室外熱交換器１４ｂの出口１４ｂｂとの間を接続したものであり、三方弁１８Ａａで構成されている。三方弁１８Ａａは、３つの接続ポートＡ〜Ｃを有し、接続ポートＡは圧縮機１１に接続され、接続ポートＢは第１室外熱交換器１４ａの出口１４ａｂに接続され、接続ポートＣは第２室外熱交換器１４ｂの出口１４ｂｂに接続されている。
The
そして、三方弁１８Ａａの接続ポートＡ〜Ｃの接続は以下の２つの状態を切り替える。以下の（ａ１）〜（ｂ１）は上記の第３切替部１８Ａの説明における（１）〜（２）に対応している。
（ａ１）接続ポートＡが接続ポートＢ及び接続ポートＣの両方に接続した状態（後述の図４（５）の状態）。
（ｂ１）接続ポートＡが接続ポートＢ及び接続ポートＣの両方に接続しない状態（後述の図４（６）の状態）。And connection of connection port AC of three-way valve 18Aa switches the following two states. The following (a1) to (b1) correspond to (1) to (2) in the above description of the
(A1) A state in which the connection port A is connected to both the connection port B and the connection port C (a state of FIG. 4 (5) described later).
(B1) A state in which the connection port A is not connected to both the connection port B and the connection port C (a state of FIG. 4 (6) described later).
三方弁１８Ａａは、上記２つの状態を切り替え可能なものであり、一般的な三方弁、すなわち、接続ポートＡと接続ポートＢが流通し、接続ポートＣとは流通しない状態と、接続ポートＡと接続ポートＣが流通し、接続ポートＢとは流通しない状態の、２状態を切り替えるものとは異なっている。また、三方弁１８Ａａは、接続ポートＡが接続ポートＢ及び接続ポートＣの両方に並列に流通する状態（ａ１）にあるとき、三方弁１８Ａａ内に封入された冷媒が気化し膨張して高圧化して弁が破損しないように、流通のない（図において黒塗としている）側は冷媒が流入しない構造となっている。 The three-way valve 18Aa is capable of switching between the above two states, and a general three-way valve, that is, a state in which the connection port A and the connection port B flow and the flow does not flow with the connection port C; It is different from the one in which the connection port C is in circulation and the state in which the connection port B is not in circulation, which switches between the two states. In addition, when the connection port A flows in parallel to both the connection port B and the connection port C in parallel (a1), the refrigerant sealed in the three-way valve 18Aa is vaporized and expanded to a high pressure. In order to prevent damage to the valve, the non-circulating side (blackened in the figure) has a structure in which the refrigerant does not flow.
また、室外機１０は、第１室外熱交換器１４ａの出口１４ａｂ側と第２室外熱交換器１４ｂの出口１４ｂｂ側とを接続する中間路１９を有する。中間路１９は、第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとの直列接続状態において両熱交換器間を接続する配管である。中間路１９には、高圧の液相の冷媒を気液混合相へ膨張させて低温低圧化させる副膨張部である副膨張弁２０が設けられている。副膨張弁２０には、その開度を変更することで冷媒が通過する際の流量及び前後の圧力差を変更できる、いわゆる調節弁を使用している。
The
冷媒回路は、上記第１切替部、第２切替部、第３切替部１８Ａ及び副膨張部２０の切替操作により、主膨張部１３Ａと圧縮機１１との間に、第１室外熱交換器１４ａ及び第２室外熱交換器１４ｂを並列に接続した並列接続状態と、第１室外熱交換器１４ａ及び第２室外熱交換器１４ｂのうちの一方の室外熱交換器の入口を主膨張部１３Ａに接続し、他方の室外熱交換器を一方の室外熱交換器の出口に直列に接続した直列接続状態とに切り替え可能となっている。この第１切替部、第２切替部、第３切替部１８Ａ及び副膨張部２０により本発明の流路切替装置を構成している。
The refrigerant circuit is configured to switch the first
また実施の形態１では、冷媒回路の各所に温度センサを設けている。温度センサ４０は、圧縮機１１の吸入側の冷媒温度を検知する。温度センサ４１は圧縮機１１の吐出側の冷媒温度を検知する。温度センサ４２は、室内熱交換器３１の出口側の冷媒温度を検知する。温度センサ４３は、室外熱交換部１４の入口側の温度を検知する。温度センサ４４ａ、４４ｂは、第１室外熱交換器１４ａ、第２室外熱交換器１４ｂの出口温度を検知する。また、温度センサ４０は設けずに、接続管２１に温度センサ４５を設け、冷媒の流れる経路によって、温度センサ４４ａ、４４ｂ、４５で検知する何れかの温度あるいは平均温度などを、圧縮機１１の吸入側の冷媒温度としても良い。なお、これらの温度センサは、配管等の温度を測定して間接的に冷媒の温度を計測している。
In the first embodiment, temperature sensors are provided at various places in the refrigerant circuit. The
この空調機には更に、空調機全体を制御する制御装置５０が設けられている。制御装置５０はマイクロコンピュータで構成され、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等を備えている。ＲＯＭには制御プログラム及び後述の図１２のフローチャートに対応したプログラムが記憶されている。制御装置５０は、後述の通常暖房運転、外気除霜暖房運転、外気昇温運転等の切り替え、三方弁１８Ａａ、三方弁１６Ａａと１６Ａｂ、主膨張部１３Ａ及び副膨張弁２０の制御などを行う。なお、図１には室外機１０のみに制御装置５０を設けた構成を図示しているが、各室内機３０に制御装置５０の機能の一部を持つ室内制御部を設け、制御装置５０と室内制御部との間でデータ通信を行うことにより連携処理を行う構成にしてもよい。
The air conditioner is further provided with a
図２は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ装置を用いた空調機の室外熱交換部１４周囲の風路構成を示す概略平面図である。
室外熱交換部１４は、第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとを横に並べて配置した構成となっている。そして、室外熱交換部１４に対向して室外ファン１５Ａａが設置され、室外ファン１５Ａａからの室外空気が第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとを通過するようになっている。第１室外熱交換器１４ａ及び第２室外熱交換器１４ｂのそれぞれにおいて室外ファン１５Ａａとは反対側には、第１開閉フラップ６１ａ及び第２開閉フラップ６１ｂが配置されている。FIG. 2 is a schematic plan view showing the air path configuration around the outdoor
The outdoor
第１開閉フラップ６１ａは、第１室外熱交換器１４ａへの室外空気の流通路を開けたり閉めたりする。第２開閉フラップ６１ｂは、第２室外熱交換器１４ｂへの室外空気の流通路を開けたり閉めたりする。第１開閉フラップ６１ａ及び第２開閉フラップ６１ｂはそれぞれ個別に開閉可能となっており、室外ファン１５Ａａによって室外熱交換部１４へ室外空気を送風したまま、第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとのそれぞれに室外空気を送風するか、又は送風しないかを個別に切り替えられるようになっている。第１開閉フラップ６１ａ及び第２開閉フラップ６１ｂで本発明の送風切替部が構成されている。
The first open /
以下、第１開閉フラップ６１ａ及び第２開閉フラップ６１ｂの具体的な構成について説明する。第１開閉フラップ６１ａ及び第２開閉フラップ６１ｂの構成は同じであるため、第１開閉フラップ６１ａを代表して説明する。
Hereinafter, specific configurations of the first open /
図３は、図２の第１開閉フラップ６１ａの動作機構例を示す平面図である。図３（ａ）は風路を空けた時、図３（ｂ）は風路を閉じた時を示している。
第１開閉フラップ６１ａは、複数のフラップ板６２と、複数のフラップ板６２を連動して動作させる駆動部６３とを備えた動作機構によって開閉駆動される。フラップ板６２には、上下方向（図示紙面に直交する方向）に延びる回転軸６４が固定されており、回転軸６４が室外機１０又は室外熱交換部１４に対して回動自在に固定され、回転軸６４を支点として左右方向（図示紙面の上下方向）に回動自在となっている。FIG. 3 is a plan view showing an example of an operation mechanism of the first open /
The first open /
駆動部６３は、フラップ板６２と同数の腕部６３ａと、複数の腕部６３ａを間隔を空けて連結する連結部６３ｂとを有している。駆動部６３の腕部６３ａには溝部６３ｃが設けられており、溝部６３ｃに、フラップ板６２において回転軸６４から距離を離して設けられた駆動ピン６５が摺動自在に嵌め込まれている。溝部６３ｃは、駆動ピン６５に比べて大きく空けられており、駆動部６３が図示しない駆動手段によって図示紙面の上下方向に動作すると、駆動ピン６５が溝部６３ｃ内で位置を変えながら摺動し、駆動ピン６５の位置が回転軸６４に対して角度が変わり各フラップ板６２を開閉する。
The driving
図２に戻り、第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとの間には仕切板６０が配置されている。仕切板６０の役割は特に、室外ファン１５Ａａを運転して第１開閉フラップ６１ａ及び第２開閉フラップ６１ｂの一方を閉め、他方を開けた状態の時に、第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとの間で室外空気が廻り込むのを抑制するものである。
Returning to FIG. 2, a
次に、空調機の各運転モードにおける冷媒の流れを図を参照して説明する。ここで、運転モードの説明に先立ち、各図における各弁の開閉状態の見方について、第１兼第２切替部１６Ａを構成する三方弁１６Ａａと１６Ａｂと、第３切替部１８Ａを構成する三方弁１８Ａａを代表して説明する。
Next, the flow of the refrigerant in each operation mode of the air conditioner will be described with reference to the drawings. Here, prior to the explanation of the operation mode, the three-way valves 16Aa and 16Ab constituting the first and
図４は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ装置を用いた空調機の図面上の弁の開閉状態の見方を説明するための説明図である。
図４の（１）〜（４）は第１兼第２切替部１６Ａを構成する三方弁１６Ａａと１６Ａｂの状態を示し、図４の（５）と（６）は第３切替部１８Ａを構成する三方弁１８Ａａの状態を示す。また図４において、白抜き部分は冷媒が流通することを意味し、黒く示した部分は、冷媒が流通せずに遮断されることを意味している。そして、各接続ポートＡ〜Ｃのうち、２つ以上が白抜き部分に面している場合には、その２つ以上の接続ポート間で冷媒が流通することを意味する。一方、白抜き部分に接続ポートが１つだけ接している場合、又は、白抜き部分に接続ポートが１つも接していない場合は、冷媒が流通しないことを意味する。よって、図４の（１）は上記（ａ）の状態に相当し、図４の（３）は上記（ｂ）の状態に相当し、図４の（４）は上記（ｃ）の状態に相当する。図４の（２）は、主膨張部１４Ａと室外熱交換部１４との間の冷媒の流通を遮断した状態で、第１兼第２切替部１６Ａとしては使用しない不必要な状態である。また図４の（５）は上記（ａ１）の状態に相当する。図４の（６）は、三方弁１８Ａａにおいて冷媒の流通が無い状態、すなわち上記（ｂ１）の状態に相当する。FIG. 4 is an explanatory view for explaining how to view the open / close state of the valve on the drawing of the air conditioner using the heat pump device according to the first embodiment of the present invention.
(1) to (4) in FIG. 4 show the states of the three-way valves 16Aa and 16Ab constituting the first and
次に、冷媒回路の動作を説明する。空調機の通常熱搬送運転として、通常暖房運転と、通常冷房運転とがある。以下、各運転について順次説明する。 Next, the operation of the refrigerant circuit will be described. As a normal heat transfer operation of the air conditioner, there are a normal heating operation and a normal cooling operation. Each operation will be sequentially described below.
［通常熱搬送運転］
（通常暖房運転）
通常暖房運転は、冷媒回路を循環する冷媒が、室外熱交換部１４で室外空気から吸熱し、吸熱した熱を、室内熱交換器３１で室内空気へ放熱する運転である。通常暖房運転における冷媒の流れを次の図５を参照して説明する。[Normal heat transfer operation]
(Normal heating operation)
The normal heating operation is an operation in which the refrigerant circulating in the refrigerant circuit absorbs heat from outdoor air in the outdoor
図５は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ装置を用いた空調機の通常暖房運転時の冷媒の流れを示す図である。図５において点線矢印は冷媒の流れを示している。図６は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ装置を用いた空調機の通常暖房運転時の室外熱交換部１４における室外空気の流れを示す図である。図６において点線矢印は室外空気の流れを示している。
FIG. 5 is a diagram showing the flow of refrigerant during normal heating operation of the air conditioner using the heat pump device according to
通常暖房運転時、圧縮機１１から吐出された冷媒は、流路切換弁１２、室内熱交換器３１、主膨張弁１３Ａａを通過し、第１兼第２切替部１６Ａで２つに分岐し、各冷媒は第１室外熱交換器１４ａの入口１４ａａと第２室外熱交換器１４ｂの入口１４ｂａのそれぞれに並列に流入し、各出口１４ａｂ及び出口１４ｂｂから並列に流出する。出口１４ａｂ及び出口１４ｂｂから流出した各冷媒は、三方弁１８Ａａで合流した後、流路切換弁１２を経て、圧縮機１１に戻る。また、通常暖房運転時、図６に示すように室外ファン１５Ａａが駆動され、かつ、第１開閉フラップ６１ａ及び第２開閉フラップ６１ｂが共に開かれている。このため、第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとの両方に室外空気が通過するようになっている。
During the normal heating operation, the refrigerant discharged from the
以上のように冷媒が循環することで、圧縮機１１から吐出された高温の冷媒は、室内熱交換器３１で室内ファン３２からの室内空気と熱交換して放熱し、室内を暖房する。室内空気と熱交換することである程度低温となって液化した冷媒は、主膨張弁１３Ａａで膨張して低温低圧化され、気液２相状態となって第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとの両方に流入する。第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとに流入した冷媒は、室外ファン１５Ａａからの室外空気と熱交換し、吸熱してガス化し、圧縮機１１へ戻って圧縮され、高温高圧化される。以上のように冷媒が冷媒回路を循環することで、室内を継続的に暖房することができる。
As described above, when the refrigerant circulates, the high temperature refrigerant discharged from the
（通常冷房運転）
通常冷房運転は、冷媒回路を循環する冷媒が、室外熱交換部１４で放熱し、室内熱交換器３１で吸熱する運転である。通常冷房運転における冷媒の流れを次の図７を参照して説明する。(Normal cooling operation)
The normal cooling operation is an operation in which the refrigerant circulating in the refrigerant circuit dissipates heat in the outdoor
図７は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ装置を用いた空調機の通常冷房運転時の冷媒の流れを示す図である。
通常冷房運転時、圧縮機１１から吐出された冷媒は、流路切換弁１２を通過し、三方弁１８Ａａで２つに分岐する。分岐した各冷媒は第１室外熱交換器１４ａの出口１４ａｂと第２室外熱交換器１４ｂの出口１４ｂｂとのそれぞれに並列に流入し、各入口１４ａａ、１４ｂａから並列に流出する。各入口１４ａａ、１４ｂａから並列に流出した冷媒は、第１兼第２切替部１６Ａで合流した後、主膨張弁１３Ａａ、室内熱交換器３１、流路切換弁１２を経て、圧縮機１１に戻る。また、通常冷房運転時の送風切替部は、通常暖房運転時と同様に図６に示すように第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとの両方に室外空気が通過するようになっている。FIG. 7 is a diagram showing the flow of refrigerant during normal cooling operation of the air conditioner using the heat pump device according to
During the normal cooling operation, the refrigerant discharged from the
以上のように冷媒が循環することで、圧縮機１１から吐出された高温の冷媒は、第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとの両方で、室外ファン１５Ａａからの室外空気と熱交換して放熱し、ある程度低温となって液化する。液化した冷媒は、主膨張弁１３Ａａで膨張して低温低圧化され、気液２相状態となって室内熱交換器３１に流入する。室内熱交換器３１に流入した冷媒は、室内ファン３２からの室内空気と熱交換して吸熱し、室内を冷房する。室内熱交換器３１で吸熱してガス化した冷媒は、圧縮機１１へ戻って圧縮され、高温高圧化される。以上のように冷媒が冷媒回路を循環することで、室内を継続的に冷房することができる。
As described above, when the refrigerant circulates, the high temperature refrigerant discharged from the
なお、上記の通常熱搬送運転時は、通常暖房運転及び通常冷房運転のどちらにおいても、第１室外熱交換器１４ａの出口１４ａｂと第２室外熱交換器１４ｂの出口１４ｂｂとのそれぞれにおける冷媒の圧力は、互いにほぼ同じ圧力になる。このため、中間路１９に冷媒は流通しない。したがって、副膨張弁２０を開状態、閉状態のどちらにしても、副膨張弁２０での作用に大差は無い。よって、副膨張弁２０は開状態、閉状態のどちらの状態にしてもよい。
During the above-described normal heat transfer operation, in both the normal heating operation and the normal cooling operation, the refrigerant in the outlet 14ab of the first
空調機では上記の通常暖房運転と通常冷房運転とが主要機能であるが、特に通常暖房運転を続けると、室外熱交換部１４で低温となった冷媒と室外空気とが熱交換することで、室外空気に含まれる水分が霜となって室外熱交換部１４の外面に付くことがある。この場合、室外熱交換部１４での熱交換効率が低下する。最悪、空気が流通しなくなるまで室外熱交換部１４に着霜すれば、吸熱できなくなり、継続的な暖房が不可能となる。それを避けるため、室外熱交換部１４の除霜が必要となり、除霜運転を行う。
In the air conditioner, the above-described normal heating operation and normal cooling operation are the main functions, but when the normal heating operation is continued, heat exchange between the outdoor air and the refrigerant that has become low temperature in the outdoor
実施の形態１の特徴は、室外熱交換部１４の除霜を行うにあたり、除霜用の冷媒として室内熱交換器３１を通過して暖房に使用された後の冷媒を用いるとともに、除霜用の冷媒を、霜が付きやすいことで着霜量が多くなっている室外熱交換部１４の入口側から流入させることで、効率良く除霜を行うようにしたことにある。以下では、まず除霜運転について説明し、その後、実施の形態１の特徴の更なる詳細について説明する。
The feature of the first embodiment is that when defrosting the outdoor
実施の形態１において除霜運転には、反転冷媒除霜運転と、暖房（熱搬送）しながら除霜を行う熱搬送併用除霜運転とがある。熱搬送併用除霜運転には、暖房運転を行いながら、冷媒の熱を用いて除霜を行う冷媒除霜暖房運転と、暖房運転を行いながら、室外空気の熱を用いて除霜を行う外気除霜暖房運転とがある。以下、順次説明する。なお、冷媒除霜暖房運転が本発明に係る除霜運転に相当し、外気除霜暖房運転が本発明に係る外気除霜運転に相当する。 In the first embodiment, the defrosting operation includes a reverse refrigerant defrosting operation and a heat transfer combined defrosting operation in which defrosting is performed while heating (heat transfer). In the heat transfer combined defrosting operation, outside air performing defrosting using a refrigerant defrosting heating operation that performs defrosting using heat of the refrigerant while performing heating operation, and heating using outdoor air while performing heating operation There is a defrost heating operation. These will be sequentially described below. The refrigerant defrosting heating operation corresponds to the defrosting operation according to the present invention, and the outside air defrosting heating operation corresponds to the outside air defrosting operation according to the present invention.
（反転冷媒除霜運転）
反転冷媒除霜運転は、従来より一般的な除霜運転であり、圧縮機１１から吐出された高温の冷媒を室外熱交換部１４へ供給することで、除霜を行う運転である。この反転冷媒除霜運転時は、図７に示した冷房時と同じ経路順で冷媒が循環する。また、図８は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ装置を用いた空調機の反転冷媒除霜運転時の室外熱交換部１４における室外空気の流れを示す図である。(Reversing refrigerant defrosting operation)
The inversion refrigerant defrosting operation is a defrosting operation that is more general than in the past, and is an operation that performs defrosting by supplying the high temperature refrigerant discharged from the
反転冷媒除霜運転では、圧縮機１１から吐出された高温の冷媒によって室外熱交換部１４全体が除霜される。また図８に示すように室外ファン１５Ａａは停止し、第１開閉フラップ６１ａと第２開閉フラップ６１ｂとを共に閉とする。室外ファン１５Ａａを運転したままとすると、室外空気が室外熱交換部１４を通過し、冷媒の熱が霜ではなく室外空気との熱交換に使用されてしまう。よって、冷媒の熱を霜との熱交換に集中させるため、室外ファン１５Ａａは停止し、第１開閉フラップ６１ａと第２開閉フラップ６１ｂとを共に閉とし、除霜のための冷媒の熱が室外空気に極力逃げないようにする。
In the reverse refrigerant defrosting operation, the entire outdoor
以上のような反転冷媒除霜運転では、室内熱交換器３１が蒸発器となるため、室内ファン３２を駆動していると、冷気が室内に供給される。よって、室内ファン３２も停止させる。しかし、室内ファン３２を停止したとしても、蒸発器における熱源は室内空気となるため、結局のところ除霜を行うための熱源の一部は室内空気ということになる。よって、室内空気から吸熱が行われることで、室内空気の温度低下を招く可能性がある。この場合、室内の快適性を阻害することになる。
In the reverse refrigerant defrosting operation as described above, since the
そこで、実施の形態１における空調機では、室外熱交換部１４の除霜を行うための除霜運転として、上記のような反転冷媒除霜運転以外に、上述したように暖房（熱搬送）しながら除霜を行う冷媒除霜暖房運転を行う。以下、冷媒除霜暖房運転について説明する。
Therefore, in the air conditioner according to the first embodiment, heating (heat transfer) as described above is performed as the defrosting operation for performing defrosting of the outdoor
熱搬送併用除霜運転には、上述したように、暖房運転を行いながら冷媒の熱を用いて除霜を行う冷媒除霜暖房運転と、暖房運転を行いながら室外空気の熱を用いて除霜を行う外気除霜暖房運転とがある。以下、各運転について順に説明する。 As described above, in the heat transfer combined defrosting operation, the refrigerant defrosting heating operation in which the heat of the refrigerant is used for defrosting while performing the heating operation and the defrosting using the heat of the outdoor air while performing the heating operation There is an outside air defrosting heating operation to do. Each operation will be described in order below.
（冷媒除霜暖房運転）
冷媒除霜暖房運転は、第１室外熱交換器１４ａ及び第２室外熱交換器１４ｂの何れか一方の室外熱交換器で冷媒から放熱して除霜し、他方の室外熱交換器で室外空気から吸熱する運転である。他方の室外熱交換器で吸熱して得られたその熱は、室内熱交換器３１で暖房と上記一方の室外熱交換器の除霜のため放熱される。以下では、第１室外熱交換器１４ａ及び第２室外熱交換器１４ｂのうち、除霜を行う側を除霜熱交換器、吸熱を行う側を除霜外熱交換器という場合がある。(Refrigerant defrost heating operation)
In the refrigerant defrosting heating operation, heat is dissipated from the refrigerant in one of the first
図９は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ装置を用いた空調機の冷媒除霜暖房運転時の冷媒の流れを示す図である。図９では、第１室外熱交換器１４ａが除霜熱交換器、第２室外熱交換器１４ｂが除霜外熱交換器の場合を示している。また、図１０は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ装置を用いた空調機の冷媒除霜暖房運転時の室外熱交換部１４における室外空気の流れを示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing the flow of refrigerant during refrigerant defrosting / heating operation of the air conditioner using the heat pump device according to
冷媒除霜暖房運転時、圧縮機１１から吐出された冷媒は、流路切換弁１２、室内熱交換器３１、主膨張弁１３Ａａ、三方弁１６Ａａ、除霜熱交換器である第１室外熱交換器１４ａ、中間路１９、副膨張弁２０、除霜外熱交換器である第２室外熱交換器１４ｂ、三方弁１６Ａｂ、接続管２１、流路切換弁１２、圧縮機１１の経路順に、冷媒が循環する。つまり、第１室外熱交換器１４ａ、第２室外熱交換器１４ｂに直列に冷媒が流れる直列接続状態となる。このときの一制御方法として、制御装置５０によって、温度センサ４２で検知する室内熱交換器３１の出口の冷媒の温度を維持するように、主膨張弁１３Ａａの開度を制御する。あるいは、スーパーヒート温度又は温度センサ４１で検知する圧縮機１１から吐出される冷媒の吐出温度などを所定値に維持するように主膨張弁１３Ａａの開度を制御しても良い。
During the refrigerant defrosting and heating operation, the refrigerant discharged from the
スーパーヒート温度は、温度センサ４１で検知する圧縮機１１から吐出される冷媒の温度や、温度センサ４４ａ、４４ｂ、４０又は４５で検知できる第２室外熱交換器１４ｂの入口１４ｂａから流出する冷媒の温度などを使って演算できる。具体的には、例えば温度センサ４０又は４５の検出温度から温度センサ４４ｂの検出温度を差し引くことでスーパーヒート温度を演算できる。あるいは更に、冷媒回路内の冷媒量が充分多く、多くの暖房能力を要求されない状態などであれば、主膨張弁１３Ａａの開度を全開にして、主膨張弁１３Ａａの代わりに副膨張弁２０の開度によって、上記のような冷媒回路内の何れかの温度を制御するようにしても良い。
The superheat temperature may be the temperature of the refrigerant discharged from the
また除霜熱交換器である第１室外熱交換器１４ａに室外空気が流れず、除霜外熱交換器である第２室外熱交換器１４ｂに室外空気が流れるように、室外ファン１５Ａａ、第１開閉フラップ６１ａ及び第２開閉フラップ６１ｂを制御する。すなわち、ここでは、室外ファン１５Ａａを駆動、第１開閉フラップ６１ａを閉、第２開閉フラップ６１ｂを開とする。
Also, the outdoor fan 15Aa, the first
このようにすることで、圧縮機１１から吐出された高温の冷媒は、室内熱交換器３１で室内空気と熱交換することで放熱し、室内を暖房する。そして、室内熱交換器３１で放熱後の冷媒は、ある程度低温となりつつも除霜するには十分な高温、具体的には、少なくとも室内空気の温度よりも高い温度の液冷媒となっている。この高温の液冷媒を、主膨張弁１３Ａａで通常暖房運転よりは膨張率を低く膨張させ、低温低圧化して気液２相状態となった冷媒を、主膨張弁１３Ａａの入口よりは低温化しつつも０℃よりは高い状態で第１室外熱交換器１４ａへ供給する。なお、主膨張弁１３Ａａで通常暖房運転よりは膨張率を低く膨張させるのは、副膨張弁２０の開度絞ることで主膨張弁１３Ａａの背圧が上がるためである。
In this way, the high temperature refrigerant discharged from the
このようなことは、制御装置５０によって副膨張弁２０の開度を適宜調節することで、第１室外熱交換器１４ａの出口１４ａｂの液冷媒の温度、或いは入口１４ａａの冷媒の温度を、０℃より高い温度に維持することによって可能となる。これにより、０℃より高い温度の冷媒が第１室外熱交換器１４ａに供給されることで、第１室外熱交換器１４ａを除霜することができる。このとき、当然ながら、第１室外熱交換器１４ａへ供給される冷媒の温度は、０℃より高いほど除霜能力が高くなることは言うまでもない。また副膨張弁２０の開度によって温度調節は可能であり、副膨張弁２０の開度を絞るほど冷媒温度を高温にすることが可能である。
As such, the temperature of the liquid refrigerant at the outlet 14ab of the first
また、この際、上述したように第１開閉フラップ６１ａを閉として、室外ファン１５Ａａからの室外空気が第１室外熱交換器１４ａを通過しないようにしている。これにより、第１室外熱交換器１４ａの冷媒が室外空気と熱交換することによる室外空気への放熱が抑制される。よって、冷媒の熱を除霜に集中させることができ、冷媒の熱を効率良く除霜に使用することができる。そして、第１室外熱交換器１４ａで霜との熱交換を終えた冷媒は、液化された状態で、第１室外熱交換器１４ａから流出する。
At this time, as described above, the first open /
副膨張弁２０で膨張して低圧化し、気液２相化されて低温化した冷媒は第２室外熱交換器１４ｂに流入する。第２室外熱交換器１４ｂは蒸発器として機能しており、冷媒は、第２室外熱交換器１４ｂで室外空気から吸熱してガス化し、圧縮機１１へ戻って圧縮され、高温高圧化される。
The refrigerant which has been expanded and reduced in pressure by the
以上の一連の動作により、第１室外熱交換器１４ａを除霜しつつ、室内を継続的に暖房することができる。なお、上記のように第１室外熱交換器１４ａ及び第２室外熱交換器１４ｂの一方で吸熱する冷媒除霜暖房運転時は、第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとの両方で吸熱する通常暖房運転時における最大能力で暖房を行うことは難しい。しかし、室内の温度が定常に達した後であれば、室内負荷を処理するにあたり、室内状態は、通常暖房運転における最大能力を必要としない状態である場合が多い。このため、冷媒除霜暖房運転時において、通常暖房運転時における最大能力を発揮できなくても、快適性を阻害することはほとんど無い。
By the above series of operations, the room can be continuously heated while defrosting the first
（外気除霜暖房運転）
外気除霜暖房運転は、除霜の熱源として室外空気を用いる運転である。外気除霜暖房運転では、除霜熱交換器に冷媒が流れないようにする一方、除霜外熱交換器には冷媒が流れるようにする。また、外気除霜暖房運転時の室外熱交換部１４における室外空気の流れは、図６に示す状態とし、室外ファン１５Ａａを駆動、第１開閉フラップ６１ａ及び第２開閉フラップ６１ｂの両方を開とし、除霜熱交換器及び除霜外熱交換器の両方に室外空気が流れるようにする。つまり、外気除霜暖房運転は、除霜熱交換器で除霜のため室外空気から吸熱するとともに、除霜外熱交換器でも吸熱して、除霜外熱交換器で吸熱して得た熱を室内熱交換器３１で暖房のため放熱する運転である。(Outside air defrost heating operation)
The outdoor air defrosting heating operation is an operation using outdoor air as a heat source for defrosting. In the outside air defrosting and heating operation, the refrigerant is prevented from flowing to the defrosting heat exchanger, while the refrigerant is caused to flow to the defrosting external heat exchanger. Also, the flow of outdoor air in the outdoor
図１１は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ装置を用いた空調機の外気除霜暖房運転時の冷媒の流れを示す図である。ここでは、第１室外熱交換器１４ａが除霜熱交換器、第２室外熱交換器１４ｂが除霜外熱交換器の場合を示している。
外気除霜暖房運転時、圧縮機１１から吐出された冷媒は、流路切換弁１２、室内熱交換器３１、主膨張弁１３Ａａ、三方弁１６Ａｂ、除霜外熱交換器である第２室外熱交換器１４ｂ、三方弁１８Ａａ、流路切換弁１２、圧縮機１１の経路順に、冷媒が循環する。このとき、冷媒は除霜熱交換器である第１室外熱交換器１４ａへは流通しない。FIG. 11 is a diagram showing the flow of the refrigerant during the outside air defrosting and heating operation of the air conditioner using the heat pump device according to
During the outside air defrosting / heating operation, the refrigerant discharged from the
しかし、第１室外熱交換器１４ａが室外空気で昇温されるにしたがって、第１室外熱交換器１４ａ内の冷媒が気化や膨張によって流出しようとする。そのため、三方弁１８Ａａと三方弁１６Ａａは、第１室外熱交換器１４ａと圧縮機１１との間で冷媒が流通できるようにしている。更に副膨張弁２０を開けていても良い。これは、室外空気との熱交換による高圧化によって冷媒の流出先が無くて冷媒管が破裂することを防止するためである。
However, as the temperature of the first
このようにすることで、圧縮機１１から吐出された高温の冷媒は、室内熱交換器３１で室内空気と熱交換することで放熱し、室内を暖房する。室内空気と熱交換することである程度低温となって液化した冷媒は、主膨張弁１３Ａａで膨張して低温低圧化され、気液２相状態となって除霜外熱交換器である第２室外熱交換器１４ｂに流入する。第２室外熱交換器１４ｂに流入した冷媒は、室外ファン１５Ａａからの室外空気と熱交換し、吸熱してガス化し、圧縮機１１へ戻って圧縮され高温高圧化される。以上のように冷媒が冷媒回路を循環する。
In this way, the high temperature refrigerant discharged from the
また、除霜熱交換器である第１室外熱交換器１４ａ側では、冷媒が供給されずに室外空気が送風されることで、以下の動作が行われる。すなわち、外気除霜暖房運転を室外空気温度が氷点である０℃より高い場合に行った場合、０℃より高い室外空気を第１室外熱交換器１４ａに通過させることで第１室外熱交換器１４ａの霜を除去できる。なお、ここでは第１室外熱交換器１４ａに冷媒が流れないようにしているため、第１室外熱交換器１４ａではあくまでも室外空気のみを用いた熱交換で除霜が行われる。つまり、室外空気温度が０℃より高い時の外気除霜暖房運転では、第１室外熱交換器１４ａで室外空気から吸熱して除霜するとともに、第２室外熱交換器１４ｂでも室外空気から吸熱し、第２室外熱交換器１４ｂで吸熱して得た熱を室内熱交換器３１で放熱して暖房を行う。
Further, on the side of the first
一方、室外空気温度が０℃以下で外気除霜暖房運転を行った場合、室外空気と除霜熱交換器である第１室外熱交換器１４ａ内の冷媒とが熱交換することで第１室外熱交換器１４ａ内の冷媒の温度が上昇する。外気除霜暖房運転に入る前の通常暖房運転において第１室外熱交換器１４ａは蒸発器として機能しているため、第１室外熱交換器１４ａ内の冷媒温度は室外空気温度より低い。このため、室外空気温度が０℃以下の場合に外気除霜暖房運転を行って室外空気を第１室外熱交換器１４ａに送風することで、第１室外熱交換器１４ａ内の冷媒の温度を室外空気温度近傍まで昇温させることができ、その後の除霜運転で要するエネルギーを低減することが可能になる。
On the other hand, when the outdoor air temperature is 0 ° C. or lower and the outdoor air defrosting heating operation is performed, heat exchange occurs between the outdoor air and the refrigerant in the first
なお、室外空気温度が０℃以下の時の外気除霜暖房運転は、あくまでも冷媒除霜暖房運転又は反転冷媒除霜運転といった本格的な除霜運転に入る前段階として行う運転であり、除霜に必要となる熱を減らすためのものである。また室外空気温度が０℃より高い時であっても充分に高くなければ、除霜に時間がかかり過ぎるので、外気除霜暖房運転を行って除霜熱交換器内の冷媒の温度が室外空気温度近傍まで昇温した時点で本格的な除霜運転に移行する。なお、本発明は、冷媒除霜暖房運転時の動作に特徴を有するものであり、本格的な除霜運転として冷媒除霜暖房運転を行うことが基本であるが、実施の形態１の空調機は、選択的に反転冷媒除霜運転も行える構成としている。 In addition, outside air defrost heating operation when outdoor air temperature is 0 degrees C or less is operation performed as a pre-stage before entering into full-scale defrost operation such as refrigerant defrost heating operation or reversal refrigerant defrost operation to the last, and defrost To reduce the heat needed for In addition, even if the outdoor air temperature is higher than 0 ° C, defrosting takes too much time if not sufficiently high, so the outdoor air defrosting heating operation is performed and the temperature of the refrigerant in the defrosting heat exchanger is outdoor air. When the temperature rises to near the temperature, it shifts to full-scale defrosting operation. The present invention is characterized by the operation at the time of refrigerant defrost heating operation, and it is the basic practice to perform the refrigerant defrost heating operation as a full-scale defrost operation, but the air conditioner according to the first embodiment. Is configured to be capable of selectively performing a reverse refrigerant defrosting operation.
ここで、実施の形態１の特徴について改めて説明する。実施の形態１の空調機は、第１兼第２切替部１６Ａと第３切替部１８Ａと副膨張部２０とを用いて、第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとを並列に接続した並列接続状態と、第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとを直列に接続した直列接続状態とに切り替え可能な構成にした。そして、冷媒除霜暖房運転では直列接続状態に切り替え、室内熱交換器３１から流出した冷媒を、通常暖房運転の冷媒流れにおいて入口側、つまり着霜しやすい入口側から除霜熱交換器に流入させる構成とした。具体的には、図９で説明すると除霜熱交換器である第１室外熱交換器１４ａの着霜量が多い入口１４ａａから冷媒を流入させる構成とした。これにより着霜量が多い除霜熱交換器である第１室外熱交換器１４ａの入口１４ａａから除霜することができる。なお着霜量が多いと冷媒と室外空気との熱交換効率が低下することになり、霜が断熱層となるので、除霜のための冷媒の熱が室外空気へ漏れにくくなる。このため、除霜熱交換器の出口側から冷媒を流入させるようにした従来構成に比べて、効率良く低消費電力で除霜できる。
Here, the features of the first embodiment will be described again. The air conditioner according to the first embodiment uses the first and
図１２は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ装置を用いた空調機において、除霜が必要と判断された場合の制御フローチャートである。
制御装置５０は、第１室外熱交換器１４ａ及び第２室外熱交換器１４ｂのそれぞれの着霜を、図示しない各着霜検知手段で検知している。着霜検知手段は、例えば室外空気温度と温度センサ４４ａ、４４ｂなどで検知する第１室外熱交換器１４ａ及び第２室外熱交換器１４ｂの出口１４ａｂ、１４ｂｂの冷媒の温度との温度差が所定値より大きくなったことで着霜と検知する。具体的には例えば、予め設定されている圧縮機周波数に対する通常暖房運転時の温度差が５℃から８℃になったことで、着霜と検知する。FIG. 12 is a control flowchart of the air conditioner using the heat pump device according to the first embodiment of the present invention when it is determined that the defrosting is necessary.
The
あるいは室内負荷状態が変化していないのに圧縮機１１の周波数や消費電流が増大することにより検知しても良い。更に最も簡単には、運転時間や暖房量の積算値で着霜したと検知するようにしても良い。このような着霜検知の際、外気の湿度を判断基準に加味すれば、より正確な着霜検知が可能である。あるいは着霜部に向けて発光する発光部とその反射光を受光する受光部とを備え、着霜部の反射率の変化を測定して着霜可否を検知しても良い。
Alternatively, it may be detected by the increase of the frequency and the current consumption of the
そして、制御装置５０は、各着霜検知手段の検知結果に基づいて除霜要と判断すると、図１２のフローチャートの処理を行う。すなわち、制御装置５０は、第１室外熱交換器１４ａ及び第２室外熱交換器１４ｂの一方の除霜か両方の除霜かを判断する（ステップＳ１）。制御装置５０は、ステップＳ１にて第１室外熱交換器１４ａ及び第２室外熱交換器１４ｂの一方の除霜である場合、本格的な除霜運転を行う前に、上述の外気除霜暖房運転を行う（ステップＳ４）。外気除霜暖房運転は、ステップＳ２又はＳ３で除霜終了又は昇温終了と判断されるまで行われる。
Then, when it is determined that the defrosting is necessary based on the detection results of the respective frost detection means, the
除霜終了の判断は、除霜熱交換器が第１室外熱交換器１４ａである場合には、第１室外熱交換器１４ａの出口１４ａｂ側の温度センサ４４ａの検出値が、所定値（０℃以上の値）以上となった時、除霜が終了したと判断すればよい。また除霜熱交換器が第２室外熱交換器１４ｂである場合には、第２室外熱交換器１４ｂの出口１４ｂｂ側の温度センサ４４ｂの検出値が所定値（０℃以上の値）以上となった時、除霜が終了したと判断すればよい。
When the defrost heat exchanger is the first
ステップＳ２における除霜終了の判断は、着霜部の反射率の変化により判断しても良いし、除霜運転の積算時間が予め設定されている時間を超えたことで判断しても良い。あるいはこれらの複合的なもので判断しても良い。なお、外気温度が０℃よりも低い時には除霜終了となることはなく、ステップＳ３における昇温終了の判断を待つことになる。また外気温度が０℃より高ければ後述の昇温終了とならなくとも除霜終了となり得る。 Judgment of the end of defrosting in Step S2 may be judged from change of reflectance of a frost formation part, and may be judged that accumulated time of defrost operation exceeded time set up beforehand. Or you may judge by these complex things. When the outside air temperature is lower than 0 ° C., the defrosting does not end, and the CPU waits for the determination of the temperature increase end in step S3. In addition, if the outside air temperature is higher than 0 ° C., defrosting may end even if heating end is not described later.
ステップＳ３における昇温終了の判断は、除霜熱交換器が第１室外熱交換器１４ａである場合には、外気温度と、第１室外熱交換器１４ａの出口１４ａｂ側の温度センサ４４ａの検出値との温度差が、所定値（最小で０℃であり、実際には１乃至２℃位とする）以上となった時、昇温が終了したと判断すればよい。昇温終了の判断は、外気除霜暖房運転の積算時間が予め設定されている時間を超えたことで判断しても良い。あるいはこれらの複合的なもので判断しても良い。
When the defrosting heat exchanger is the first
制御装置５０は、除霜終了ではないと判断し（ステップＳ２）、かつ昇温終了と判断した（ステップＳ３）場合、上述の冷媒除霜暖房運転を行う（ステップＳ５）。そして、制御装置５０は除霜終了と判断すると（ステップＳ２）、除霜を終了し、図１２のフローチャートの処理を終了する。このとき、第１室外熱交換器１４ａ及び第２室外熱交換器１４ｂの一方の除霜であった場合には、他方は同じ位のタイミングで着霜する場合が多い。その上、除霜熱交換器を除霜中の他方である除霜外熱交換器での吸熱量が多くなり着霜量も増加するため、続けて他方の除霜を開始する必要が生じる場合が多い。この場合、一方の除霜運転を終了した後、続けて他方の除霜運転が上記手順と同様に行われることになる。
The
一方、ステップＳ１の判断で、制御装置５０は、第１室外熱交換器１４ａ及び第２室外熱交換器１４ｂの両方の除霜が必要と判断した場合、外気昇温運転を行う（ステップＳ８）。外気昇温運転は、ステップＳ６又はＳ７で除霜終了又は昇温終了と判断されるまで行われる。外気昇温運転は、室外ファン１５Ａａを運転し、第１開閉フラップ６１ａ及び第２開閉フラップ６１ｂを開として第１室外熱交換器１４ａ及び第２室外熱交換器１４ｂに室外空気が流れるようにする。また、圧縮機１１を停止し、第１室外熱交換器１４ａ及び第２室外熱交換器１４ｂの両方に冷媒が流通しないようにする。
On the other hand, when it is determined in step S1 that the defrosting of both the first
これにより、室外空気温度が０℃よりも高い場合には、０℃よりも高い室外空気が第１室外熱交換器１４ａ及び第２室外熱交換器１４ｂを通過するため、両室外熱交換器の除霜を行うことができる。一方、室外空気温度が０℃以下の場合には、外気昇温運転で第１室外熱交換器１４ａ及び第２室外熱交換器１４ｂの除霜を行うことはできないが、室外空気を通過させることで第１室外熱交換器１４ａ内及び第２室外熱交換器１４ｂ内のそれぞれの冷媒の温度を室外空気温度近くまで昇温させることができる。
Thereby, when the outdoor air temperature is higher than 0 ° C., the outdoor air higher than 0 ° C. passes through the first
そして、制御装置５０は冷媒の昇温が終了したかどうかを判断する（ステップＳ７）。ステップＳ７における昇温終了の判断は、室外空気温度と、第１室外熱交換器１４ａの出口１４ａｂ側の温度センサ４４ａ及び第２室外熱交換器１４ｂの出口１４ｂｂ側の温度センサ４４ｂの検出値の何れか低い方の温度との温度差が、所定値（最小で０℃であり、実際には１乃至２℃位とする）以上となった時、昇温が終了したと判断すればよい。
Then, the
昇温終了の判断は、ステップＳ３と同様、外気昇温運転の積算時間が予め設定されている時間を超えたことで判断しても良い。あるいはこれらの複合的なもので判断しても良い。なお、外気昇温運転（ステップＳ８）では、外気温度が０℃よりも低い時には、ステップ６における除霜終了となることはなく、ステップＳ７における昇温終了がかならず先に判断される。また外気温度が０℃より高ければ昇温終了の前に除霜終了となり得る。したがって外気昇温運転中に、除霜終了と判断すると、外気除霜運転を終了し、図１２のフローチャートの処理を終了し、通常暖房運転に戻る。
As in the case of step S3, the determination of the end of the temperature rise may be made based on the fact that the integrated time of the outside air temperature rise operation exceeds the time set in advance. Or you may judge by these complex things. In the outside air temperature raising operation (step S8), when the outside air temperature is lower than 0 ° C., the defrosting in
そして、制御装置５０は、ステップＳ６で除霜終了の判断がされず、ステップＳ７で昇温終了と判断した場合、上述の反転冷媒除霜運転を行う（ステップＳ９）。そして、制御装置５０は反転冷媒除霜運転中、除霜終了かどうかを判断する（ステップＳ６）。反転冷媒除霜運転中の除霜終了判断は、第１室外熱交換器１４ａの出口１４ａｂ側の温度センサ４４ａの検出値と、第２室外熱交換器１４ｂの出口１４ｂｂ側の温度センサ４４ｂの検出値との両方が、所定値（０℃以上の値）以上となった時、除霜が終了したと判断すればよい。ステップＳ６における除霜終了の判断は、ステップＳ２と同様、着霜部の反射率の変化により判断しても良いし、除霜運転の積算時間が予め設定されている時間を超えたことで判断しても良い。あるいはこれらの複合的なもので判断しても良い。
Then, the
そして、制御装置５０は除霜終了と判断すると（ステップＳ６）、反転冷媒除霜運転を終了し、図１２のフローチャートの処理を終了して、通常暖房運転に戻る。
Then, when determining that the defrosting is completed (step S6), the
以上説明したように、本実施の形態１は、圧縮機１１から吐出された高温高圧の冷媒の全流量を室内熱交換器３１に供給して暖房に使用し、その後、室内熱交換器３１から流出した冷媒の熱によって除霜を行う構成を有する。このため、暖房能力を低下することなく、除霜を行うことができ、室内の快適性の低下を抑制できる。また、暖房しながら除霜を行う冷媒除霜暖房運転では、着霜量が多い入口側から除霜熱交換器に冷媒を流入して除霜するようにした。なお着霜量が多いと冷媒と外気との熱交換効率が低下することになり、霜が断熱層となるので、除霜のための冷媒の熱が外気へ漏れにくくなる。このため、着霜量が少ない出口側から除霜熱交換器に冷媒を流入する従来構成に比べて、効率良く低消費電力で除霜できる。
As described above, in the first embodiment, the entire flow rate of the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the
また、外気除霜暖房運転では、室外空気が０℃より高い時に、冷媒の熱を用いず室外空気によって除霜熱交換器を除霜できるので、外気除霜暖房運転後に、冷媒を用いた冷媒除霜暖房運転において除霜熱交換器の除霜に必要なエネルギーを低減でき、除霜時の消費電力の低減が可能になる。また、室外空気が０℃以下の場合であっても、外気除霜暖房運転では、室外空気と除霜熱交換器内の冷媒とが熱交換することで、除霜熱交換器内の冷媒の温度を上昇させることができるため、同様に除霜に必要なエネルギーを低減に効果的である。 Further, in the outside air defrosting heating operation, when the outdoor air is higher than 0 ° C., the defrosting heat exchanger can be defrosted by the outdoor air without using the heat of the refrigerant. Therefore, the refrigerant using the refrigerant after the outside air defrosting heating operation The energy required for defrosting of the defrosting heat exchanger in the defrosting and heating operation can be reduced, and power consumption can be reduced during defrosting. In addition, even when the outdoor air temperature is 0 ° C. or lower, in the outdoor air defrosting heating operation, heat exchange between the outdoor air and the refrigerant in the defrosting heat exchanger causes the refrigerant in the defrosting heat exchanger to be exchanged. Since the temperature can be raised, it is also effective to reduce the energy required for defrosting.
また、外気昇温運転では、室外空気が０℃より高い時に、冷媒の熱を用いず室外空気によって除霜熱交換器を除霜できるので、外気昇温運転後に、冷媒を用いた反転冷媒除霜運転において除霜熱交換器の除霜に必要なエネルギーを低減でき、除霜時の消費電力の低減が可能になる。また、室外空気が０℃以下の場合であっても、外気昇温運転では、室外空気と除霜熱交換器内の冷媒とが熱交換することで、除霜熱交換器内の冷媒の温度を上昇させることができるため、同様に除霜に必要なエネルギーを低減に効果的である。 Further, in the outside air temperature rising operation, when the outdoor air is higher than 0 ° C., the defrosting heat exchanger can be defrosted by the outdoor air without using the heat of the refrigerant. The energy required for defrosting of the defrosting heat exchanger can be reduced in the frost operation, and power consumption can be reduced during defrosting. In addition, even when the outdoor air temperature is 0 ° C. or lower, in the outdoor temperature raising operation, the temperature of the refrigerant in the defrosting heat exchanger is exchanged by heat exchange between the outdoor air and the refrigerant in the defrosting heat exchanger. Similarly, it is effective to reduce the energy required for defrosting.
また、通常暖房運転時、通常冷房運転時又は反転冷媒除霜運転時は、第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとに冷媒を並列に流通させるので、圧損の増大を回避し、動力の増大少なく、低消費電力で冷暖房（熱搬送）できる。
Further, during normal heating operation, during normal cooling operation or during reverse refrigerant defrosting operation, refrigerant is circulated in parallel between the first
送風切替部として第１開閉フラップ６１ａと第２開閉フラップ６１ｂとを設け、冷媒除霜暖房運転時に、除霜熱交換器に室外空気が通過するのを遮断するようにした。このため、冷媒から室外空気への放熱が減り、冷媒の熱を除霜に集中させることができ、除霜熱交換器をより効率良く省エネに除霜できる。また第１開閉フラップ６１ａ及び第２開閉フラップ６１ｂを、複数のフラップ板６２の連動により開閉する構造としたので、コンパクトに開閉でき、室外機容積の増大を抑制できる。
The first opening and
また、第１室外熱交換器１４ａ及び第２室外熱交換器１４ｂの両方で除霜が必要な場合には、反転冷媒除霜運転で両方を同時に冷媒によって除霜するため、短時間で除霜できる。また、反転冷媒除霜運転時は、室外ファン１５Ａａを停止するだけでなく、第１開閉フラップ６１ａ及び第２開閉フラップ６１ｂを閉めることで、より一層室外空気への放熱を低減でき、効率良く省エネに除霜できる。
In addition, when defrosting is required in both the first
また、冷媒除霜暖房運転時において、除霜熱交換器の出口の液冷媒の温度が０℃より高い設定値となるように副膨張弁２０の開度を適宜調節するようにした。このため、除霜熱交換器の入口において除霜に必要な冷媒温度を確実に確保でき、除霜を確実に行える。また、除霜熱交換器の入口の冷媒温度を上げ過ぎることが無く、不要な放熱を抑制でき、より一層除霜に必要なエネルギーを低減できる。
Further, at the time of the refrigerant defrosting heating operation, the opening degree of the
また、第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとの間に仕切板６０を設けたので、冷媒除霜暖房運転時及び外気除霜暖房運転時に、除霜熱交換器側と除霜外熱交換器側との間で、室外空気の廻りこみや輻射などによる熱漏えいの影響を抑制でき、より効率良く除霜できる。
In addition, since the
＜実施の形態１の変形例＞
（１）変形例１
実施の形態１では、図２において、第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとが横に並ぶ形態で示したが、上下に並ぶ形態であっても良く、同様な効果を奏する。第１開閉フラップ６１ａ、第２開閉フラップ６１ｂの動作機構は、他の動作機構であっても良く、同様な効果を奏する。また第１開閉フラップ６１ａ、第２開閉フラップ６１ｂを上から見て左右に開閉する構成で示したが、上下に開閉する構成であっても良く、同様な効果を奏する。このように構成した場合、通常冷房運転時に、第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとに雨水を誘導するような上向きの角度まで第１開閉フラップ６１ａ及び第２開閉フラップ６１ｂを開くようにすれば、雨天時に限ったものではあるが、雨水が室外熱交換部１４にかかることで、雨水の蒸発熱によって冷房能力が増大する効果が得られる。<Modification of
(1)
In the first embodiment, the first
（２）変形例２
実施の形態１では、第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとが両方共、Ｉ字状であったが、一方を次の図１３に示すようにＬ字状で構成してもよい。(2)
In
図１３は、図２の風路構成の変形例を示す概略平面図である。
図１３の室外機１０では、第１室外熱交換器１４ａがＬ字で構成され、それに伴って、第１開閉フラップ６１ａもＬ字配置となり、側面（図示手前側）と背面（図示右側）の両方に第１開閉フラップ６１ａを配置している。以上のようにしても、配置が変わっただけで、実施の形態１と同様な効果を奏することは言うまでもない。更に第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとの両方共をＬ字状で構成しても良い。FIG. 13 is a schematic plan view showing a modification of the air passage configuration of FIG.
In the
（３）変形例３
上記実施の形態１では、室外ファン１５Ａａと第１開閉フラップ６１ａとの間に第１室外熱交換器１４ａを、また室外ファン１５Ａａと第２開閉フラップ６１ｂとの間に第２室外熱交換器１４ｂを配置したが、以下のようにしてもよい。すなわち、室外ファン１５Ａａと第１室外熱交換器１４ａとの間に第１開閉フラップ６１ａを、また室外ファン１５Ａａと第２室外熱交換器１４ｂとの間に第２開閉フラップ６１ｂを配置しても良い。後者の配置構成は、前者の配置構成に比べ、室外熱交換部１４から室外空気への放熱が若干増加するが、送風切替部としての機能は同様に得られる。(3)
In the first embodiment, the first
（４）変形例４
第１開閉フラップ６１ａ、第２開閉フラップ６１ｂを備えない構成としてもよい。この場合、除霜運転時における室外空気への放熱は増え、除霜のエネルギー効率は低下するが、その他については同様な効果が得られる。(4)
The first open /
実施の形態２．
上記実施の形態１では、送風部１５Ａが、第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとに共通して設けた一台の室外ファン１５Ａａで構成されていた。これに対し、実施の形態２の送風部は、第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとにそれぞれ個別に室外ファンを設けた構成としたものである。その他の構成は実施の形態１と同様である。Second Embodiment
In the first embodiment, the
図１４は、本発明の実施の形態２に係るヒートポンプ装置を用いた空調機の風路構成を示す概略平面図である。以下、実施の形態２が実施の形態１と相違する点を中心に説明する。
実施の形態２の送風部１５Ｂは、第１室外熱交換器１４ａへ室外空気を送風する第１室外ファン１５Ｂａと、第２室外熱交換器１４ｂへ室外空気を送風する第２室外ファン１５Ｂｂとを備えている。そして、第１室外ファン１５Ｂａと第２室外ファン１５Ｂｂとは、それぞれ独立して動作可能であり、室外空気を送風するか、又は送風しないかの動作を行う。また、実施の形態２では、実施の形態１で備えていた送風切替部としての第１開閉フラップ６１ａと第２開閉フラップ６１ｂとを備えていない。また、仕切板６０を、第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとの間だけでなく、第１室外ファン１５Ｂａと第２室外ファン１５Ｂｂとの間まで延長して配置している。FIG. 14 is a schematic plan view showing an air passage configuration of an air conditioner using the heat pump device according to
The
実施の形態２では、冷媒除霜暖房運転時において、除霜熱交換器へ室外空気を送風する室外ファンを停止し、除霜外熱交換器へ室外空気を送風する室外ファンを運転したままとする。例えば、第１室外熱交換器１４ａが除霜熱交換器、第２室外熱交換器１４ｂが除霜外熱交換器であれば、第１室外ファン１５Ｂａを停止し、第２室外ファン１５Ｂｂを運転する。また、反転冷媒除霜運転時には、第１室外ファン１５Ｂａ及び第２室外ファン１５Ｂｂの両方を運転停止する。
In the second embodiment, during the refrigerant defrosting / heating operation, the outdoor fan for blowing the outdoor air to the defrosting heat exchanger is stopped, and the outdoor fan for blowing the outdoor air to the defrosting external heat exchanger is kept operating. Do. For example, if the first
また通常暖房運転時、通常冷房運転時、外気除霜暖房運転時及び外気昇温運転時のそれぞれでは、第１室外ファン１５Ｂａ及び第２室外ファン１５Ｂｂの両方を運転したままとする。 In each of the normal heating operation, the normal cooling operation, the outside air defrosting heating operation, and the outside air temperature rising operation, both the first outdoor fan 15Ba and the second outdoor fan 15Bb are kept operating.
このようにすることで、冷媒除霜暖房運転時及び反転冷媒除霜運転時に、除霜熱交換器へ室外空気を送風しないようにでき、送風部１５Ｂの動力を必要最小限に抑制できるとともに、室外空気への放熱を抑制できる。また仕切板６０を延長したことで、外気の廻り込みによる放熱ロスをより確実に抑制できる。他の効果については実施の形態１と同様に得られる。
By doing this, it is possible to prevent the outdoor air from being blown to the defrosting heat exchanger during the refrigerant defrosting heating operation and the reverse refrigerant defrosting operation, and it is possible to suppress the power of the
＜実施の形態２の変形例＞
実施の形態２では、送風切替部としての第１開閉フラップ６１ａ及び第２開閉フラップ６１ｂを設けていない。しかし、実施の形態１と同様な送風切替部としての第１開閉フラップ６１ａ及び第２開閉フラップ６１ｂを設けるようにしてもよい。この場合、室外空気が除霜熱交換器を通過することをより確実に抑えることができ、冷媒の熱が室外空気に放熱されて霜に供給されない不都合を抑制できる。<Modification of
In the second embodiment, the first open /
実施の形態３．
実施の形態３は、第３切替部１８Ｂの構成が実施の形態１と異なり、１つの三方弁１８Ａａに代えて２つの開閉弁で構成したものである。その他の構成は実施の形態１と同様である。Third Embodiment
The third embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the
図１５は、本発明の実施の形態３に係るヒートポンプ装置を用いた空調機の冷媒回路の構成図である。以下、実施の形態３が実施の形態１と相違する点を中心に説明する。
FIG. 15 is a configuration diagram of a refrigerant circuit of an air conditioner using the heat pump device according to
実施の形態３の第３切替部１８Ｂは、第１室外熱交換器１４ａの出口１４ａｂと圧縮機１１との間を接続した開閉弁１８Ｂａと、第２室外熱交換器１４ｂの出口１４ｂｂと圧縮機１１との間を接続した開閉弁１８Ｂｂとで構成されている。開閉弁１８Ｂａは、冷媒が、第１室外熱交換器１４ａの出口１４ａｂと圧縮機１１との間で流通するか、流通しないかを切り替える。開閉弁１８Ｂｂは、冷媒が、第２室外熱交換器１４ｂの出口１４ｂｂと圧縮機１１との間で流通するか、流通しないかを切り替える。
The
以上のように構成された実施の形態３では、実施の形態１と同様な効果を奏する。 In the third embodiment configured as described above, the same effects as the first embodiment can be obtained.
実施の形態４．
上記実施の形態１〜３では、第１切替部と第２切替部とを兼用した第１兼第２切替部１６Ａを設けた構成を示したが、実施の形態４では、第１切替部と第２切替部とをそれぞれ独立して設けた構成としたものである。Fourth Embodiment
In the first to third embodiments described above, the first and
図１６は、本発明の実施の形態４に係るヒートポンプ装置を用いた空調機の冷媒回路の構成図である。以下、実施の形態４が実施の形態１と相違する点を中心に説明する。
第１切替部１６Ｂは、主膨張弁１３Ａａと第１室外熱交換器１４ａの入口１４ａａ側との間を接続した開閉弁１６Ｂａと、主膨張弁１３Ａａと第２室外熱交換器１４ｂの入口１４ｂａ側との間を接続した開閉弁１６Ｂｂとで構成されている。開閉弁１６Ｂａは、主膨張弁１４Ａａと第１室外熱交換器１４ａの入口１４ａａとの間で冷媒が流通するか、しないかを切り替える。また開閉弁１６Ｂｂは、主膨張弁１４Ａａと第２室外熱交換器１４ｂの入口１４ｂａとの間で冷媒が流通するか、しないかを切り替える。FIG. 16 is a configuration diagram of a refrigerant circuit of an air conditioner using the heat pump device according to
The
また第２切替部１７Ａは、第１室外熱交換器１４ａの入口１４ａａと圧縮機１１との間を接続した開閉弁１７Ａａと、第２室外熱交換器１４ｂの入口１４ｂａと圧縮機１１との間を接続した開閉弁１７Ａｂとで構成されている。開閉弁１７Ａａは、第１室外熱交換器１４ａの入口１４ａａと圧縮機１１との間で冷媒が流通するか、しないかを切り替える。また開閉弁１７Ａｂは、第２室外熱交換器１４ｂの入口１４ｂａと圧縮機１１との間で冷媒が流通するか、しないかを切り替える。
The
以上のように構成された実施の形態４では、実施の形態１と同様な動作、作用、効果を奏する。なお、第１切替部と第２切替部とを、実施の形態４では、４つの開閉弁によって構成しているが、実施の形態１〜３では、２つの三方弁で構成できており、実施の形態１〜３ではコンパクトに形成できていたことが分かる。 The fourth embodiment configured as described above exhibits the same operation, action, and effect as the first embodiment. In the fourth embodiment, the first switching unit and the second switching unit are configured by four on-off valves, but in the first to third embodiments, they can be configured by two three-way valves. It can be seen that in the first to third forms, it was possible to form compactly.
実施の形態５．
実施の形態５は、主膨張部の構成が実施の形態４と異なり、１つの主膨張弁１３Ａａに代えて２つの主膨張弁で構成され、第１切替部を兼ねるようにしたものである。
The fifth embodiment is different from the fourth embodiment in the configuration of the main expansion portion, and is configured by two main expansion valves instead of one main expansion valve 13Aa and also serves as a first switching portion.
図１７は、本発明の実施の形態５に係るヒートポンプ装置を用いた空調機の冷媒回路の構成図である。以下、実施の形態５が実施の形態４と相違する点を中心に説明する。
実施の形態５の主膨張部１３Ｂは、主膨張弁１３Ｂａと主膨張弁１３Ｂｂとで構成されている。主膨張弁１３Ｂａは、室内熱交換器３１と第１室外熱交換器１４ａの入口１４ａａとの間で冷媒が流通する配管に設けられる。主膨張弁１３Ｂｂは、室内熱交換器３１と第２室外熱交換器１４ｂの入口１４ｂａとの間で冷媒が流通する配管に設けられる。実施の形態５の主膨張部１３Ｂは、いわば図１、図１５、図１６に示した実施の形態１、３、４の主膨張弁１３Ａａを２つに分けてそれぞれを第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとに直列に接続した構成を有するものである。また、実施の形態５の主膨張部１３Ｂは、それぞれ膨張弁で構成された２つの膨張部を備え、２つの膨張部を互いに並列に接続した構成とも言える。FIG. 17 is a configuration diagram of a refrigerant circuit of an air conditioner using the heat pump device according to
The
主膨張弁１３Ｂａ及び主膨張弁１３Ｂｂはどちらも、主膨張弁１３Ａａと同様に、設置された配管に流れる冷媒を膨張させることで冷媒が通過する際の流量及び前後の圧力差を変更できるものであり、また当然、冷媒の流通を遮断することもできる。 Similarly to the main expansion valve 13Aa, both the main expansion valve 13Ba and the main expansion valve 13Bb can change the flow rate and the pressure difference before and after the refrigerant passes by expanding the refrigerant flowing to the installed pipe Yes, and of course, it is possible to shut off the flow of the refrigerant.
このようにすると、主膨張部１３Ｂで第１切替部を兼用することができ、第１兼第２切替部１６Ａ、第１切替部１６Ｂが無いため、室内熱交換器３１から室外熱交換部１４との間における直列流通の部位が減る。その上、通常暖房運転時、通常冷房運転時、反転冷媒除霜運転時には冷媒が主膨張弁１３Ｂａと主膨張弁１３Ｂｂとに並列に分離して流れるので、冷媒の流通による圧損を低減できる。他の効果については実施の形態４と同様に得られる。
By doing this, the
実施の形態６．
実施の形態６は、第１兼第２切替部の構成が実施の形態１と異なり、１つの四方弁１６Ｃａで構成したものである。その他の構成は実施の形態１と同様である。Sixth Embodiment
The sixth embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the first and second switching units and is configured by one four-way valve 16Ca. The other configuration is the same as that of the first embodiment.
図１８は、本発明の実施の形態６に係るヒートポンプ装置を用いた空調機の冷媒回路の構成図である。以下、実施の形態６が実施の形態１と相違する点を中心に説明する。
図１に示した実施の形態１の第１兼第２切替部１６Ａは、２つの三方弁１６Ａａと１６Ａｂで構成されていたが、実施の形態６の第１兼第２切替部１６Ｃは、１つの四方弁１６Ｃａで構成されている。また、四方弁１６Ｃａによる接続状態の切替は、下記に示す実施の形態１の（１）〜（３）と同じである。FIG. 18 is a configuration diagram of a refrigerant circuit of an air conditioner using the heat pump device according to
The first and
（１）第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとの両方の入口１４ａａ、１４ｂａ側を主膨張弁１３Ａａに並列に接続した状態。
（２）第１室外熱交換器１４ａの入口１４ａａ側を主膨張部１３Ａに接続するとともに、第２室外熱交換器１４ｂの入口１４ｂａ側を圧縮機１１に接続する状態。
（３）第１室外熱交換器１４ａの入口１４ａａ側を圧縮機１１に接続するとともに、第２室外熱交換器１４ｂの入口１４ｂａ側を主膨張部１３Ａに接続する状態。(1) A state in which the inlets 14aa and 14ba of both the first
(2) A state in which the inlet 14aa side of the first
(3) A state in which the inlet 14aa side of the first
四方弁１６Ｃａは、４つの接続ポートを有し、接続ポートＡは主膨張弁１３Ａａに接続され、接続ポートＢは第１室外熱交換器１４ａの入口１４ａａに接続され、接続ポートＣは第２室外熱交換器１４ｂの入口１４ｂａに接続され、接続ポートＤは圧縮機１１に接続されている。
The four-way valve 16Ca has four connection ports, the connection port A is connected to the main expansion valve 13Aa, the connection port B is connected to the inlet 14aa of the first
そして、四方弁１６Ｃａの接続ポートＡ〜Ｄの接続は以下の３つの状態を切り替える。以下の（ａ２）〜（ｃ２）は上記の（１）〜（３）に対応している。
（ａ２）四方弁１６Ｃａにおいて、接続ポートＡが接続ポートＢと接続ポートＣとに連通し、かつ接続ポートＤは他の接続ポートＡ〜Ｃとは遮断された状態（図１８及び後述の図１９（１）の状態）。
（ｂ２）四方弁１６Ｃａにおいて、接続ポートＡが接続ポートＢに連通し、かつ接続ポートＣが接続ポートＤに連通した状態（後述の図１９（２）の状態）。
（ｃ２）四方弁１６Ｃａにおいて、接続ポートＡが接続ポートＣに連通し、かつ接続ポートＢが接続ポートＤに連通した状態（後述の図１９（３）の状態）And connection of connection port AD of 4 way valve 16Ca switches the following three states. The following (a2) to (c2) correspond to the above (1) to (3).
(A2) In the four-way valve 16Ca, the connection port A communicates with the connection port B and the connection port C, and the connection port D is disconnected from other connection ports A to C (FIG. 18 and FIG. 19 described later) State of (1)).
(B2) In the four-way valve 16Ca, a state in which the connection port A communicates with the connection port B and the connection port C communicates with the connection port D (state in FIG. 19 (2) described later).
(C2) In the four-way valve 16Ca, a state in which the connection port A communicates with the connection port C and the connection port B communicates with the connection port D (state in FIG. 19 (3) described later)
図１９は、本発明の実施の形態６に係る四方弁１６Ｃａの図面上の弁の開閉状態の見方を説明するための説明図である。
図１９の（１）〜（３）は第１兼第２切替部１６Ｃを構成する四方弁１６Ｃａの状態を示す。また図１９において、白抜き部分は冷媒が流通することを意味する。そして、各接続ポートＡ〜Ｄのうち、２つ以上が白抜き部分に面している場合には、その２つ以上の接続ポート間で冷媒が流通することを意味する。一方、白抜き部分に接続ポートが１つだけ接している場合は、冷媒が流通しないことを意味する。よって、図１９の（１）は上記（ａ２）の状態に相当し、図１９の（２）は上記（ｂ２）の状態に相当し、図１９の（３）は上記（ｃ２）の状態に相当する。FIG. 19 is an explanatory diagram for explaining how to view the open / close state of the valve on the drawing of the four-way valve 16Ca according to
(1)-(3) of FIG. 19 shows the state of 4 way valve 16Ca which comprises the 1st and 2nd switching part 16C. Further, in FIG. 19, the white parts mean that the refrigerant flows. When two or more of the connection ports A to D face the white part, it means that the refrigerant flows between the two or more connection ports. On the other hand, when only one connection port is in contact with the white portion, it means that the refrigerant does not flow. Therefore, (1) of FIG. 19 corresponds to the state of (a2), (2) of FIG. 19 corresponds to the state of (b2), and (3) of FIG. 19 corresponds to the state of (c2). Equivalent to.
ここで、第１兼第２切替部１６Ｃは、上述したように第１切替部と第２切替部とを兼用した切替部である。そして、実施の形態６では、第１兼第２切替部１６Ｃを、１つの四方弁１６Ｃａで構成している。
Here, as described above, the first and second switching unit 16C is a switching unit that combines the first switching unit and the second switching unit. And in
このようにすると、実施の形態１と同様な効果が得られる上、第１兼第２切替部を１つの四方弁で構成できるので、実施の形態１に比べて部品点数を低減できる。そして、部品点数を低減できる分、空調機の故障確率を低減し、空調機をコンパクトかつ低コストに構成することができる。 According to this configuration, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and furthermore, since the first and second switching units can be configured by one four-way valve, the number of parts can be reduced compared to the first embodiment. And since the number of parts can be reduced, the failure probability of the air conditioner can be reduced, and the air conditioner can be configured compactly and at low cost.
実施の形態７．
実施の形態７は、第１切替部の構成が実施の形態４と異なり、１つの三方弁１６Ｄａで構成したものである。その他の構成は実施の形態４と同様である。Embodiment 7
The seventh embodiment differs from the fourth embodiment in the configuration of the first switching unit and is configured by one three-way valve 16Da. The other configuration is the same as that of the fourth embodiment.
図２０は、本発明の実施の形態７に係るヒートポンプ装置を用いた空調機の冷媒回路の構成図である。以下、実施の形態７が実施の形態４と相違する点を中心に説明する。
図１６に示した実施の形態４の第１切替部１６Ｂは、２つの開閉弁１６Ｂａと１６Ｂｂで構成されていたが、実施の形態７の第１切替部１６Ｄは、１つの三方弁１６Ｄａで構成されている。また、三方弁１６Ｄａによる接続状態の切替は、下記に示す（１）〜（３）である。FIG. 20 is a configuration diagram of a refrigerant circuit of an air conditioner using the heat pump device according to Embodiment 7 of the present invention. The differences between the seventh embodiment and the fourth embodiment will be mainly described below.
The
（１）第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとの両方の入口１４ａａ、１４ｂａ側を主膨張弁１３Ａａに並列に接続した状態。
（２）第１室外熱交換器１４ａの入口１４ａａ側を主膨張部１３Ａに接続するとともに、第２室外熱交換器１４ｂの入口１４ｂａ側を主膨張部１３Ａと遮断した状態。
（３）第１室外熱交換器１４ａの入口１４ａａ側を主膨張部１３Ａと遮断し、第２室外熱交換器１４ｂの入口１４ｂａ側を主膨張部１３Ａに接続した状態。(1) A state in which the inlets 14aa and 14ba of both the first
(2) A state in which the inlet 14aa side of the first
(3) A state in which the inlet 14aa side of the first
そして、三方弁１６Ｄａの接続ポートＡ〜Ｃの接続は以下の２つの状態を切り替える。
以下の（ａ３）〜（ｃ３）は上記の第１切替部１６Ｄの説明における（１）〜（３）に対応している。
（ａ３）接続ポートＡが接続ポートＢ及び接続ポートＣの両方に接続した状態（後述の図２１（１）の状態）。
（ｂ３）接続ポートＡが接続ポートＢに接続し、接続ポートＡが接続ポートＣと遮断した状態（後述の図２１（２）の状態）。
（ｃ３）接続ポートＡが接続ポートＢと遮断し、接続ポートＡが接続ポートＣに接続した状態（後述の図２１（３）の状態）。And connection of connection port AC of 3 way valve 16Da switches the following two states.
The following (a3) to (c3) correspond to (1) to (3) in the description of the
(A3) A state in which the connection port A is connected to both the connection port B and the connection port C (a state of FIG. 21 (1) described later).
(B3) A state in which the connection port A is connected to the connection port B and the connection port A is disconnected from the connection port C (a state of FIG. 21 (2) described later).
(C3) A state in which the connection port A is disconnected from the connection port B, and the connection port A is connected to the connection port C (a state of FIG. 21 (3) described later).
図２１は、本発明の実施の形態７に係る三方弁１６Ｄａの図面上の弁の開閉状態の見方を説明するための説明図である。図２１の（１）〜（３）は第１切替部１６Ｄを構成する三方弁１６Ｄａの状態を示す。
三方弁１６Ｄａは、上記３つの状態を切り替え可能なものであり、一般的な三方弁とは異なっている。すなわち、三方弁１６Ｄａは、接続ポートＡと接続ポートＢが流通し、接続ポートＣとは流通しない状態と、接続ポートＡと接続ポートＣが流通し、接続ポートＢとは流通しない状態の、２状態を切り替える三方弁とは異なっている。また、三方弁１６Ｄａは、接続ポートＡが接続ポートＢ及び接続ポートＣの両方に並列に流通する状態（ａ３）にあるとき、三方弁１６Ｄａ内に封入された冷媒が気化し膨張して高圧化して弁が破損しないように、流通のない（図において黒塗としている）側は冷媒が流入しない構造となっている。FIG. 21 is an explanatory diagram for explaining how to view the open / close state of the three-way valve 16Da of the seventh embodiment of the present invention. (1)-(3) of FIG. 21 shows the state of 3 way valve 16Da which comprises
The three-way valve 16Da is capable of switching the above three states, and is different from a general three-way valve. That is, in the three-way valve 16Da, the connection port A and the connection port B are in circulation, and the connection port C is not in circulation, and the connection port A and the connection port C are in circulation and the connection port B is not. It is different from the three-way valve that switches the state. Further, when the connection port A flows in parallel to both the connection port B and the connection port C in parallel (a3), the refrigerant sealed in the three-way valve 16Da is vaporized and expanded to a high pressure. In order to prevent damage to the valve, the non-circulating side (blackened in the figure) has a structure in which the refrigerant does not flow.
このようにすると、実施の形態４と同様な効果が得られる上、第１切替部を１つの三方弁で構成できるので、実施の形態４に比べて部品点数を低減できる。そして、部品点数を低減できる分、空調機の故障確率を低減し、空調機をコンパクトかつ低コストに構成することができる。 According to this, the same effect as that of the fourth embodiment can be obtained, and furthermore, since the first switching portion can be configured of one three-way valve, the number of parts can be reduced compared to the fourth embodiment. And since the number of parts can be reduced, the failure probability of the air conditioner can be reduced, and the air conditioner can be configured compactly and at low cost.
また、実施の形態１〜６では、温度センサ４３が、主膨張部１３Ａを出て室外熱交換部１４へ入る冷媒の温度を検知し、温度センサ４５が、接続管２１を通って圧縮機１１へ流通する室外熱交換部１４を出た冷媒の温度を検知していた。これに対し、実施の形態７では、温度センサ４３、４５を設けずに、第１室外熱交換器１４ａの入口１４ａａ側と第２室外熱交換器１４ｂの入口１４ｂａ側とのそれぞれに温度センサ４３ａ、４３ｂを新たに設けた。
Further, in the first to sixth embodiments, the
このようにしても、室外熱交換部１４へ流入する冷媒の温度を検知できるとともに、接続管２１を通って室外熱交換部１４から流出する冷媒の温度も、温度センサ４３ａと４３ｂとを切り替えることは必要ではあるが、実施の形態４と同様に検知できる。第１室外熱交換器１４ａの入口１４ａａと第２室外熱交換器１４ｂの入口１４ｂａとの両方に冷媒が流出入する場合は、温度センサ４３ａと４３ｂとは原理的には同じ温度となる。しかし、温度センサの個体差を考慮して、温度センサ４３ａと４３ｂの何れか一方（高温側又は低温側）の温度又は平均温度を、室外熱交換部１４に流出入する冷媒の温度と考えることが必要である。
Even with this configuration, the temperature of the refrigerant flowing into the outdoor
実施の形態８．
実施の形態８は、第２切替部の構成が実施の形態７と異なり、１つの三方弁１７Ｂａで構成したものである。その他の構成は実施の形態７と同様である。Eighth Embodiment
The eighth embodiment differs from the seventh embodiment in the configuration of the second switching unit and is configured of one three-way valve 17Ba. The other configuration is the same as that of the seventh embodiment.
図２２は、本発明の実施の形態８に係るヒートポンプ装置を用いた空調機の冷媒回路の構成図である。以下、実施の形態８が実施の形態７と相違する点を中心に説明する。
図２０に示した実施の形態７の第２切替部１７Ａは、２つの開閉弁１７Ａａと１７Ａｂで構成されていたが、実施の形態８の第２切替部１７Ｂは、１つの三方弁１７Ｂａで構成されている。また、接続する状態の切替は、下記に示す（１）〜（３）である。
（１）第１室外熱交換器１４ａと第２室外熱交換器１４ｂとの両方の入口１４ａａ、１４ｂａ側を圧縮機１１と遮断した状態。
（２）第１室外熱交換器１４ａの入口１４ａａ側を圧縮機１１に接続するとともに、第２室外熱交換器１４ｂの入口１４ｂａ側を圧縮機１１と遮断した状態。
（３）第１室外熱交換器１４ａの入口１４ａａ側を圧縮機１１と遮断し、第２室外熱交換器１４ｂの入口１４ｂａ側を圧縮機１１に接続した状態。FIG. 22 is a configuration diagram of a refrigerant circuit of an air conditioner using the heat pump device according to Embodiment 8 of the present invention. The differences between the eighth embodiment and the seventh embodiment will be mainly described below.
The
(1) A state in which the inlets 14aa and 14ba of both the first
(2) A state in which the inlet 14aa side of the first
(3) A state in which the inlet 14aa side of the first
そして、三方弁１７Ｂａの接続ポートＡ〜Ｃの接続は以下の２つの状態を切り替える。
以下の（ａ４）〜（ｃ４）は上記の第２切替部１７Ｂの説明における（１）〜（３）に対応している。
（ａ４）接続ポートＡが接続ポートＢ及び接続ポートＣの両方との流通を遮断した状態（後述の図２３（１）の状態）。
（ｂ４）接続ポートＡが接続ポートＢに接続し、接続ポートＡが接続ポートＣと遮断した状態（後述の図２３（２）の状態）。
（ｃ４）接続ポートＡが接続ポートＢと遮断し、接続ポートＡが接続ポートＣに接続した状態（後述の図２３（３）の状態）。And connection of connection port AC of 3 way valve 17Ba switches the following two states.
The following (a4) to (c4) correspond to (1) to (3) in the above description of the
(A4) A state in which the connection port A interrupts the flow with both the connection port B and the connection port C (a state of FIG. 23 (1) described later).
(B4) A state in which the connection port A is connected to the connection port B and the connection port A is disconnected from the connection port C (a state of FIG. 23 (2) described later).
(C4) A state in which the connection port A is disconnected from the connection port B, and the connection port A is connected to the connection port C (a state of FIG. 23 (3) described later).
図２３は、本発明の実施の形態８に係る三方弁１７Ｂａの図面上の弁の開閉状態の見方を説明するための説明図である。図２３の（１）〜（３）は第２切替部１７Ｂを構成する三方弁１７Ｂａの状態を示す。
三方弁１７Ｂａは、上記３つの状態を切り替え可能なものであり、一般的な三方弁とは異なっている。すなわち、三方弁１７Ｂａは、接続ポートＡと接続ポートＢが流通し、接続ポートＣとは流通しない状態と、接続ポートＡと接続ポートＣが流通し、接続ポートＢとは流通しない状態の、２状態を切り替える三方弁とは異なっている。なお、図において黒塗としている部分は冷媒が流入しない構造であり、三方弁１７Ｂａは、接続ポートＡが接続ポートＢ及び接続ポートＣの両方との流通を遮断した状態（ａ４）にあるとき（図２３（１）の状態）は、接続ポートＢと接続ポートＣとの間の冷媒の流通も遮断できる。FIG. 23 is an explanatory diagram for illustrating how to view the open / close state of the three-way valve 17Ba in the drawing according to the eighth embodiment of the present invention. (1) to (3) in FIG. 23 show the state of the three-way valve 17Ba that constitutes the
The three-way valve 17Ba is capable of switching the above three states, and is different from a general three-way valve. That is, in the three-way valve 17Ba, the connection port A and the connection port B are in circulation, and the connection port C is not in circulation, and the connection port A and the connection port C are in circulation and the connection port B is not. It is different from the three-way valve that switches the state. In the figure, the blackened portion is a structure in which the refrigerant does not flow in, and the three-way valve 17Ba is in a state (a4) where the connection port A blocks the flow with both the connection port B and the connection port C (a4) In the state of FIG. 23 (1), the flow of the refrigerant between the connection port B and the connection port C can also be shut off.
このようにすると、実施の形態７と同様な効果が得られる上、第２切替部を１つの三方弁で構成できるので、実施の形態７に比べて部品点数を低減できる。そして、部品点数を低減できる分、空調機の故障確率を低減し、空調機をコンパクトかつ低コストに構成することができる。 According to this configuration, the same effect as that of the seventh embodiment can be obtained, and the second switching unit can be configured of one three-way valve. Therefore, the number of parts can be reduced compared to the seventh embodiment. And since the number of parts can be reduced, the failure probability of the air conditioner can be reduced, and the air conditioner can be configured compactly and at low cost.
＜実施の形態８の変形例＞
（１）変形例１
上記実施の形態８では、三方弁１７Ｂａは、冷媒が流入しない部分がある三方弁で示したが、冷媒が流入しない部分が無い三方弁であっても良い。ただし、この場合、三方弁１７Ｂａは、接続ポートＡが接続ポートＢ及び接続ポートＣの両方との流通を遮断した状態（ａ４）にあるとき（図２３（１）の状態）、接続ポートＢと接続ポートＣとの間の冷媒の流通を遮断できなくなる。そのため、主膨張部１３Ａから第１室外熱交換器１４ａ及び第２室外熱交換器１４ｂへの冷媒の流入が止められず、図１１で説明した外気除霜暖房運転ができなくなる。よって、外気除霜暖房運転による省エネ効果は無くなるが、それ以外については、上記実施の形態８と同様な効果が得られる。<Modification of Embodiment 8>
(1)
In the above-described eighth embodiment, the three-way valve 17Ba is a three-way valve having a portion to which the refrigerant does not flow, but may be a three-way valve having no portion to which the refrigerant does not flow. However, in this case, when the three-way valve 17Ba is in the state (a4) in which the connection port A cuts off the flow with both the connection port B and the connection port C (the state of FIG. 23 (1)) It is not possible to shut off the flow of the refrigerant between the connection port C and the connection port C. Therefore, the inflow of the refrigerant from the
（２）変形例２
変形例２では、上記実施の形態８の変形例１において外気除霜暖房運転ができなくなるという不都合に対する対応として、以下の運用を行う。すなわち、外気除霜暖房運転をする際には、上記実施の形態８の変形例１とは異なる、下記のような三方弁１６Ｄａと三方弁１７Ｂａとを連動した運用を行う。例えば、第２室外熱交換器１４ｂが除霜熱交換器である場合、三方弁１６Ｄａを図２１（２）の状態とし、三方弁１７Ｂａを図２３（３）の状態とする。このようにすると、主膨張弁１３Ａａを通過した冷媒が除霜外熱交換器である第１室外熱交換器１４ａの入口１４ａａへ流入し、除霜熱交換器である第２室外熱交換器１４ｂの入口１４ｂａには流入しない状態とできる。これにより、除霜熱交換器を外気によって除霜あるいは昇温しながら、除霜外熱交換器によって暖房運転のための外気からの吸熱ができるようになる。(2)
In the second modification, the following operation is performed as a countermeasure against the inconvenience that the outside air defrost heating operation can not be performed in the first modification of the eighth embodiment. That is, when performing the outside air defrosting heating operation, an operation in which a three-way valve 16Da and a three-way valve 17Ba as described below, which are different from the first modification of the eighth embodiment, are interlocked is performed. For example, when the second
このようにすると、上記実施の形態８の変形例１ではできなかった外気除霜暖房運転も可能となり、上記実施の形態８と同様な効果が得られる。 In this case, the outside air defrosting heating operation which was not possible in the first modification of the eighth embodiment can be performed, and the same effect as that of the eighth embodiment can be obtained.
実施の形態９．
実施の形態９は、第２切替部の構成が実施の形態５と異なり、１つの三方弁１７Ｂａで構成したものである。その他の構成は実施の形態５と同様である。Embodiment 9
The ninth embodiment differs from the fifth embodiment in the configuration of the second switching unit and is configured of one three-way valve 17Ba. The other configuration is the same as that of the fifth embodiment.
図２４は、本発明の実施の形態９に係るヒートポンプ装置を用いた空調機の冷媒回路の構成図である。以下、実施の形態９が実施の形態５と相違する点を中心に説明する。
図１７に示した実施の形態５の第２切替部１７Ａは、２つの開閉弁１７Ａａと１７Ａｂで構成されていたが、実施の形態９の第２切替部１７Ｂは、実施の形態８の第２切替部１７Ｂと同様な１つの三方弁１７Ｂａで構成されている。
このようにすると、実施の形態５と同様な効果が得られる上、第２切替部を１つの三方弁で構成できるので、実施の形態５に比べて部品点数を低減できる。そして、部品点数を低減できる分、空調機の故障確率を低減し、空調機をコンパクトかつ低コストに構成することができる。FIG. 24 is a configuration diagram of a refrigerant circuit of an air conditioner using the heat pump device according to Embodiment 9 of the present invention. The difference between the ninth embodiment and the fifth embodiment will be mainly described below.
The
According to this, the same effect as that of the fifth embodiment can be obtained, and the second switching unit can be configured by one three-way valve. Therefore, the number of parts can be reduced compared to the fifth embodiment. And since the number of parts can be reduced, the failure probability of the air conditioner can be reduced, and the air conditioner can be configured compactly and at low cost.
以上、上記各実施の形態１〜９においてそれぞれ別の実施の形態として説明したが、各実施の形態の特徴的な構成を適宜組み合わせてヒートポンプ装置を構成してもよい。例えば、図１における三方弁１８Ａａに代えて図１５の２つの開閉弁１８Ｂａ、１８Ｂｂを適用する、などである。 As mentioned above, although demonstrated as each another embodiment in said each Embodiment 1-9, you may comprise a heat pump apparatus combining the characteristic structure of each embodiment suitably. For example, two on-off valves 18Ba and 18Bb of FIG. 15 are applied instead of the three-way valve 18Aa of FIG.
以上、上記各実施の形態１〜９では、ヒートポンプ装置を搭載した装置の一例として空調機を説明したが、冷蔵冷凍倉庫等を冷却する冷却装置としてもよい。 As mentioned above, although each said Embodiment 1-9 demonstrated the air conditioner as an example of an apparatus which mounts a heat pump apparatus, it is good also as a cooling device which cools a refrigerator-freezer warehouse etc. FIG.
１０ 室外機、１１ 圧縮機、１２ 流路切換弁、１３Ａ 主膨張部、１３Ａａ 主膨張弁、１３Ｂ 主膨張部、１３Ｂａ 主膨張弁、１３Ｂｂ 主膨張弁、１４ 室外熱交換部、１４Ａ 主膨張部、１４Ａａ 主膨張弁、１４ａ、第１室外熱交換器、１４ａａ 入口、１４ａｂ 出口、１４ｂ 第２室外熱交換器、１４ｂａ 入口、１４ｂｂ 出口、１５Ａ 送風部、１５Ａａ 室外ファン、１５Ｂ 送風部、１５Ｂａ 第１室外ファン、１５Ｂｂ 第２室外ファン、１６Ａ 第１兼第２切替部、１６Ａａ 三方弁、１６Ａｂ 三方弁、１６Ｂ 第１切替部、１６Ｂａ 開閉弁、１６Ｂｂ 開閉弁、１６Ｃ 第１兼第２切替部、１６Ｃａ 四方弁、１６Ｄ 第１切替部、１６Ｄａ 三方弁、１７Ａ 第２切替部、１７Ａａ 開閉弁、１７Ａｂ 開閉弁、１７Ｂ 第２切替部、１７Ｂａ 三方弁、１８Ａ 第３切替部、１８Ａａ 三方弁、１８Ｂ 第３切替部、１８Ｂａ 開閉弁、１８Ｂｂ 開閉弁、１９ 中間路、２０ 副膨張弁（副膨張部）、２１ 接続管、３０ 室内機、３１ 室内熱交換器、３２ 室内ファン、４０ 温度センサ、４１ 温度センサ、４２ 温度センサ、４３ 温度センサ、４３ａ 温度センサ、４３ｂ 温度センサ、４４ａ 温度センサ、４４ｂ 温度センサ、４５ 温度センサ、５０ 制御装置、６０ 仕切板、６１ａ 第１開閉フラップ、６１ｂ 第２開閉フラップ、６２ フラップ板、６３ 駆動部、６３ａ 腕部、６３ｂ 連結部、６３ｃ 溝部、６４ 回転軸、６５ 駆動ピン、Ａ 接続ポート、Ｂ 接続ポート、Ｃ 接続ポート、Ｄ 接続ポート。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 outdoor unit, 11 compressor, 12 flow-path switching valve, 13A main expansion part, 13Aa main expansion valve, 13B main expansion part, 13Ba main expansion valve, 13Bb main expansion valve, 14 outdoor heat exchange part, 14A main expansion part, 14Aa main expansion valve, 14a, first outdoor heat exchanger, 14aa inlet, 14ab outlet, 14b second outdoor heat exchanger, 14ba inlet, 14bb outlet, 15A blower, 15Aa outdoor fan, 15B blower, 15Ba first outdoor Fan, 15Bb second outdoor fan, 16A first and second switching unit, 16Aa three-way valve, 16Ab three-way valve, 16B first switching unit, 16Ba opening and closing valve, 16Bb opening and closing valve, 16C first and second switching unit, 16Ca square Valve, 16D first switching unit, 16Da three-way valve, 17A second switching unit, 17Aa on-off valve, 17Ab on-off valve, 17B second Switching unit, 17Ba three-way valve, 18A third switching unit, 18Aa three-way valve, 18B third switching unit, 18Ba on-off valve, 18Bb on-off valve, 19 middle passage, 20 auxiliary expansion valve (auxiliary expansion unit), 21 connecting pipe, 30 31 indoor heat exchangers, 32 indoor fans, 40 indoor temperature sensors, 41 temperature sensors, 42 temperature sensors, 43 temperature sensors, 43a temperature sensors, 43b temperature sensors, 44a temperature sensors, 44b temperature sensors, 45 temperature sensors, 50 Control device, 60 partition plate, 61a first opening and closing flap, 61b second opening and closing flap, 62 flap plate, 63 drive unit, 63a arm unit, 63b connecting unit, 63c groove unit, 64 rotation shaft, 65 drive pin, A connection port, B connection port, C connection port, D connection port.
Claims (14)
前記２つの熱交換器を並列に接続した並列接続状態と、前記２つの熱交換器のうち何れか一方の選択された熱交換器の入口を前記主膨張部に接続し、前記選択された熱交換器以外の他方の熱交換器を前記選択された熱交換器の出口から直列に接続した直列接続状態とに切り替える流路切替装置と、
前記流路切替装置の一部であって、前記直列接続状態において前記２つの熱交換器間を接続する中間路に配置された副膨張部とを備え、
前記流路切替装置を、前記並列接続状態から、前記２つの熱交換器のうち除霜対象の除霜熱交換器を前記選択された熱交換器とした前記直列接続状態に切り替え、前記凝縮器及び前記主膨張部を通過した冷媒を前記除霜熱交換器の入口から流入させて前記除霜熱交換器の出口から流出させた後、前記副膨張部で減圧して前記他方の熱交換器である除霜外熱交換器に通過させる除霜運転を行う
ヒートポンプ装置。A refrigerant circuit that includes a compressor, a condenser, a main expansion unit, and an evaporator configured of two heat exchangers, and the refrigerant circulates in this order;
A parallel connection state in which the two heat exchangers are connected in parallel and an inlet of a selected one of the two heat exchangers is connected to the main expansion section, and the selected heat A flow path switching device for switching the other heat exchangers other than the exchanger to a series connection state in which the other heat exchangers are connected in series from the outlet of the selected heat exchanger;
And a sub-expansion portion disposed in an intermediate path connecting the two heat exchangers in the series connection state, which is a part of the flow path switching device;
The flow path switching device is switched from the parallel connection state to the series connection state in which the defrosting heat exchanger to be defrosted of the two heat exchangers is the selected heat exchanger, the condenser After the refrigerant having passed through the main expansion section is made to flow in from the inlet of the defrosting heat exchanger and is made to flow out from the outlet of the defrosting heat exchanger, the pressure is reduced in the sub expansion section to heat the other heat exchanger The heat pump apparatus which performs defrost operation which makes it pass to a defrost external heat exchanger.
前記主膨張部の前記蒸発器の入口側の接続を、前記２つの熱交換器の両方の入口に並列に接続する状態、又は、前記２つの熱交換器のうちの一方の熱交換器の入口に接続し、他方の熱交換器に接続しない状態、に切り替える第１切替部と、
前記圧縮機の前記蒸発器の入口側の接続を、前記２つの熱交換器の両方に接続しない状態、又は、前記２つの熱交換器のうちの一方の熱交換器の入口に接続し、他方の熱交換器に接続しない状態、に切り替える第２切替部と、
前記圧縮機の前記蒸発器の出口側の接続を、前記２つの熱交換器の両方の出口に並列に接続する状態、又は、前記２つの熱交換器の両方の出口に接続しない状態、に切り替える第３切替部とを備えた
請求項１記載のヒートポンプ装置。The flow path switching device is
The connection of the inlet side of the evaporator of the main expansion section is connected in parallel to the inlets of both of the two heat exchangers, or the inlet of the heat exchanger of one of the two heat exchangers A first switching unit that switches to a state where it is connected to and not connected to the other heat exchanger,
The connection on the inlet side of the evaporator of the compressor is not connected to both of the two heat exchangers, or is connected to the inlet of the heat exchanger of one of the two heat exchangers, A second switching unit that switches to a state of not connecting to the heat exchanger of
The connection on the outlet side of the evaporator of the compressor is switched in parallel to both outlets of the two heat exchangers or not connected to the outlets of both of the two heat exchangers The heat pump device according to claim 1, further comprising a third switching unit.
前記２つの熱交換器のうち何れか一方の選択された熱交換器の入口に接続された第１膨張部と、前記選択された熱交換器以外の他方の熱交換器の入口に接続された第２膨張部とを備え、前記第１膨張部と前記第２膨張部とが並列に接続された構成を有し、前記第１切替部を兼ねている
請求項２記載のヒートポンプ装置。The main expansion portion is
The first expansion portion connected to the inlet of the selected one of the two heat exchangers and the inlet of the other heat exchanger other than the selected heat exchanger The heat pump device according to claim 2, further comprising a second expansion portion, wherein the first expansion portion and the second expansion portion are connected in parallel, and also serves as the first switching portion.
請求項１〜請求項３記載のヒートポンプ装置。The heat pump apparatus of Claim 1 provided with the ventilation part which ventilates the said evaporator.
前記除霜運転時に、前記送風切替部から前記除霜熱交換器への送風を停止し、前記除霜外熱交換器への送風を行う
請求項４記載のヒートポンプ装置。And a blower switching unit configured to switch whether to blow the air from the blower unit to each of the two heat exchangers or not.
The heat pump apparatus according to claim 4, wherein the air blowing from the air blowing switching unit to the defrosting heat exchanger is stopped during the defrosting operation, and the air outside the defrosting external heat exchanger is blown.
前記２つの熱交換器のそれぞれに対向して配置された２つの開閉フラップを備え、
前記２つの開閉フラップのそれぞれは、複数のフラップ板が連動して開状態又は閉状態となるように動作する
請求項５記載のヒートポンプ装置。The air blow switching unit is
It comprises two opening and closing flaps disposed opposite to each of the two heat exchangers,
The heat pump device according to claim 5, wherein each of the two open / close flaps operates so that a plurality of flap plates interlock and become an open state or a closed state.
前記２つの熱交換器のそれぞれに個別に送風する２つの送風ファンで構成された
請求項４〜請求項６の何れか一項に記載のヒートポンプ装置。The blower unit is
The heat pump apparatus according to any one of claims 4 to 6, wherein the heat pump apparatus is configured by two blower fans individually blowing air to each of the two heat exchangers.
前記バイパス路に設けられ、前記バイパス路に冷媒が流通するか、流通しないかを切り替えるバイパス弁とを備える
請求項１〜請求項７の何れか一項に記載のヒートポンプ装置。A bypass that bypasses the main expansion portion;
The heat pump device according to any one of claims 1 to 7, further comprising: a bypass valve provided in the bypass path, which switches whether refrigerant flows or does not flow in the bypass path.
前記除霜熱交換器から流出する、又は前記除霜熱交換器に流入する冷媒の温度が０℃より高い設定値に一致するように前記膨張弁の開度を制御する制御装置を備えた
請求項１〜請求項８の何れか一項に記載のヒートポンプ装置。The auxiliary expansion portion is constituted by an expansion valve,
The control device controls the opening degree of the expansion valve so that the temperature of the refrigerant flowing out of the defrosting heat exchanger or flowing into the defrosting heat exchanger matches a set value higher than 0 ° C. The heat pump apparatus as described in any one of Claims 1-8.
請求項１〜請求項９の何れか一項に記載のヒートポンプ装置。The heat pump apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein a partition plate is provided between the two heat exchangers.
請求項１〜請求項１０の何れか一項に記載のヒートポンプ装置。When defrosting is required in any one of the two heat exchangers, the outdoor air is blown to the two heat exchangers, and the defrosting of the two heat exchangers that requires defrosting is required. The external air defrosting operation, in which the refrigerant is not circulated in the heat exchanger and the refrigerant is circulated in the defrost external heat exchanger other than the defrost heat exchanger, is temporarily performed before the defrosting operation is performed. The heat pump apparatus as described in any one of-.
請求項１〜請求項１１の何れか一項に記載のヒートポンプ装置。When defrosting is required in the two heat exchangers, outdoor air is blown to the two heat exchangers, the compressor is stopped, and the outside air temperature rising operation is performed so that the refrigerant does not flow in the plurality of heat exchangers. The heat pump apparatus according to any one of claims 1 to 11, which is temporarily performed.
前記２つの熱交換器で除霜が必要な場合、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記２つの熱交換器に並列に流通させて、前記２つの熱交換器を凝縮器として機能させる反転冷媒除霜運転を行う
請求項１〜請求項１２の何れか一項に記載のヒートポンプ装置。A flow path switching valve for switching the flow direction of the refrigerant discharged from the compressor;
When defrosting is required in the two heat exchangers, a reverse refrigerant that causes the refrigerant discharged from the compressor to flow in parallel to the two heat exchangers and causes the two heat exchangers to function as a condenser. The heat pump apparatus according to any one of claims 1 to 12, wherein a defrosting operation is performed.
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