JP6548369B2 - ヒートポンプ式空調機 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートポンプ式空調機に関し、デフロスト（除霜）運転を効率的に行う技術に係るものである。

従来、ヒートポンプ式空調機においては、暖房時に室内機の熱交換器を凝縮器とし、室外機の熱交換器を蒸発器として使用し、室外機で外気から熱を奪い、室内機で室内を暖房する。このため、冬季等において外気温が低く、湿度が高めの環境下では、室外熱の交換器が霜付きを起こす。室外機に霜付きが生じると暖房運転能力が低下するので、除霜のためにデフロスト運転をおこなう。

このデフロスト運転は自動的に行なわれ、冷媒回路の流れを暖房運転モードとは逆サイクルに設定して行い、室外機の凝縮器となる熱交換器に圧縮した温かい冷媒を供給し、室内機の蒸発器となる熱交換器を通過する空気から熱を奪う。このため、当然にデフロスト運転中は暖房運転が停止する。

大型のヒートポンプ式空調機には１台の送風機と複数の熱交換器と複数の室外機を有するものがある。この空調機では、一部の室外機のデフロスト運転時に、それに対応する室内機の熱交換器を通る空気が冷却されるので、冷風が室内に吹き込まれることを防止するために送風機が停止する。このため、１台の室外機が除霜運転を行うと他の正常運転中の室外機も停止させる必要がある。

他の大型のヒートポンプ式空調機としては、一部の熱交換器および室外機がデフロスト運転を行う間に、他の熱交換器および室外機が暖房運転を継続するものがある。
例えば、特許文献１に記載するものは、送風機を介して空気が流通する風路中に、風路方向に沿って並列に配列した複数個の熱交換器を備えており、熱交換器に対して各々独立した別系統の冷媒系統を有する室外ユニットが接続されている。

複数の熱交換器のそれぞれの空気流れ方向の上流側には遮断手段を設けており、各遮断手段は各熱交換器に対する空気の流通を個別に制御する。遮断手段は、モータと、モータにより駆動されて空気流路を開閉するダンパとを備えたモータダンパからなり、モータダンパは各々独立して作動可能である。

暖房運転中に、デフロスト運転または油戻し運転により複数の熱交換器のいずれかが蒸発器として機能する際には、この熱交換器に対応する空気流路がモータダンパにより遮断される。このため、デフロスト運転中の熱交換器を通過することで冷却された冷風が室内に流れるという事態を防止できる。

特許５４８４９１９号

上記した特許文献１の構成のように、１台の送風機で複数の熱交換器へ送風する場合に、デフロスト運転を行う熱交換器と暖房運転を行う熱交換器とを併存させるには、送風機の運転が継続しているので、送風機とデフロスト運転を行う熱交換器の間の風路は送風圧に抗する力を有したモータダンパで強制的に遮断することが必須である。

このため、モータダンパを使用して空気流路を制御する場合には、ダンパの開閉速度がモータの駆動速度に准じたものとなって遅くなる。さらに、モータによるダンパの開閉駆動は、室外機がデフロスト運転を行うタイミングに同期して制御回路により開閉制御する必要があり、装置構成が複雑化する問題があった。

本発明は上記した課題を解決するものであり、送風機の停止に伴って通気路が自然的に閉鎖されるヒートポンプ式空調機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のヒートポンプ式空調機は、室内に配置する室内ユニットと、室外に配置する複数の室外機とを備え、室内ユニットは、ハウジング内に気流の流れ方向に沿って上流側から下流側へ順次に配置した空気流入部と空気調和部と空気給気部を有し、空気調和部は気流の流れ方向に沿って並行に配置した複数の分室からなり、各分室は上流側から下流側へ順次に配置した熱交換器、送風機、ダンパを有し、空気流入部は熱交換器を介して各分室に連通し、空気給気部はダンパを介して各分室に連通し、空気流入部に流入する室内の空気は、熱交換器を通して空気調和部に流入し、ダンパを通して空気給気部に流入し、空気給気部から室内へ流出し、各分室の熱交換器は、それぞれ個別の冷媒回路で各室外機に接続され、かつ他の室外機からは独立して除霜運転の起動、停止を自律的に行い、各送風機は各室外機と連動して起動、停止し、各ダンパは送風機の送風圧を受けて開動し各分室と空気給気部を連通させ、送風の停止に伴って重力により閉動し各分室と空気給気部の間を遮断することを特徴とする。

以上のように本発明によれば、空気調和部の独立した複数の分室のそれぞれに熱交換器と送風機とダンパを配置したので、各分室内の気流は他の分室の気流の影響を受けることなく制御でき、各分室の送風機をそれぞれ独立して起動、停止させることができる。このため、一部の分室の熱交換器を暖房運転モードからデフロスト運転モードに切り替えるとともに、それに対応する送風機を停止した状態において、他の分室の熱交換器の暖房運転および送風機の運転を継続できる。

各分室の熱交換器が暖房運転モードからデフロスト運転モードに切り替わる際に、その分室のダンパは送風機の停止に伴って重力および空気給気部から受ける風圧により速やかに自然に閉動する。よって、ダンパの開閉を意図的に制御する必要がなく、ダンパを開閉制御する制御回路を必要とせずに、室外機がデフロスト運転を行うタイミングに追従してダンパが自然的に閉動するので、装置構成を簡素化することができる。

各分室において送風機の上流側に熱交換器が位置し、ダンパが送風機の下流側に位置すし、デフロスト運転モードにある分室のダンパの速やかな閉動により、デフロスト運転モードの熱交換器で冷却された冷風が空気給気部へ流れることを防止できるとともに、他の暖房運転モードの熱交換器を通った温風がデフロスト運転モードにある分室に逆流し冷房作用を行っている熱交換器に触れることを防止でき、熱ロスを低減できる。

本発明の実施の形態におけるヒートポンプ式空調機を示す模式図

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、ヒートポンプ式空調機は、室内に配置する室内ユニット１と、室外に配置する複数の室外機２１、２２とを備えている。

室外機２１、２２はコンプレッサー（図示省略）および熱交換器（図示省略）を有している。室内ユニット１は、ハウジング１１の内部が気流の流れ方向に沿って上流側から下流側へ順次に空気流入部１２と空気調和部１３と空気給気部１４に分かれており、さらに空気調和部１３が気流の流れ方向に沿って並行に複数の分室１３１、１３２に分かれている。ここでは、二つの分室１３１、１３２を例に説明するが、分室数に限定はない。

各分室１３１、１３２には上流側から下流側へ順次に熱交換器３１、３２、送風機４１、４２、ダンパ５１、５２を配置しており、各分室１３１、１３２は上流側が熱交換器３１、３２を介して空気流入部１２に連通し、下流側がダンパ５１、５２を介して空気給気部１４に連通する。

各分室１３１、１３２の熱交換器３１、３２はそれぞれ個別の冷媒回路３１１、３２１で各室外機２１、２２に接続されている。各室外機２１、２２は対応する各送風機４１、４２と連動し、かつ他の室外機２２、２１からは独立して除霜運転の起動、停止を、センサーやタイマーによる制御により自律的に行うことができる。

各ダンパ５１、５２は、逆流防止用のチャッキダンパからなり、通気路を開閉する羽根が自重もしくは、錘の力等の重力によって閉じられる構造をなし、送風機４１、４２の送風圧を受けて開動し各分室１３１、１３２と空気給気部１４を連通させ、送風の停止に伴って無風下で重力により閉動し各分室１３１、１３２と空気給気部１４の間を遮断する。

以下、上記構成の作用を説明する。
（冷房運転時）
冷房運転時に、室外機２１、２２の熱交換器は凝縮器として機能し、室内ユニット１の各分室１３１、１３２にある各熱交換器３１、３２は蒸発器として機能する。

各分室１３１、１３２において送風機４１、４２は、上流側に位置する熱交換器３１、３２を通して空気流入部１２から空気を吸引し、下流側に位置するダンパ５１、５２を送風圧で開放し、冷房運転モードにある熱交換器３１、３２で冷却した冷風は空気給気部１４を通して室内へ給気する。
（暖房運転時）
暖房運転時に、室外機２１、２２の熱交換器は蒸発器として機能し、室内ユニット１の各分室１３１、１３２の各熱交換器３１、３２は凝縮器として機能する。

各分室１３１、１３２において送風機４１、４２は、上流側に位置する熱交換器３１、３２を通して空気流入部１２から空気を吸引し、下流側に位置するダンパ５１、５２を送風圧で開放し、暖房運転モードにある熱交換器３１、３２で加熱した温風は空気給気部１４を通して室内へ給気する。
（デフロスト運転時）
本実施の形態に係るヒートポンプ式空調機では、空気調和部１３の独立した複数の分室１３１、１３２のそれぞれに熱交換器３１、３２と送風機４１、４２とダンパ５１、５２を配置したので、各分室１３１、１３２の内部の気流は他の分室１３１、１３２の気流の影響を受けることなく制御でき、各分室１３１、１３２の送風機４１、４２をそれぞれ独立して起動、停止させることができる。

このため、暖房運転時に、例えば、一方の室外機２１が暖房運転からデフロスト運転に移行しても、他方の室外機２２は暖房運転を継続することができる。デフロスト運転にある分室１３１では送風機４１が停止するので、ダンパ５１には従来のように風圧に抗して閉動させるための動力が不要となり、重力で自然に閉動する簡便なものを採用できる。

一方の室外機２１が他方の室外機２２に対して独立的、自律的な制御の下にデフロスト運転を行うと、室外機２１の熱換器３１はデフロスト運転モードの凝縮器として機能して除霜を行う。

そして、室内ユニット１の分室１３１の熱交換器３１はデフロスト運転モードの蒸発器として機能し、送風機４１が停止し、送風機４１の停止に伴って分室１３１のダンパ５１が重力および空気給気部１４の風圧により速やかに自然に閉動する。

よって、ダンパ５１の開閉を意図的に制御する必要がなく、ダンパ５１を開閉制御する制御回路を必要とせずに、室外機２１がデフロスト運転を行うタイミングに追従してダンパ５１が自然的に閉動するので、装置構成を簡素化することができる。

各分室１３１、１３２において送風機４１、４２の上流側に熱交換器３１、３２が位置し、ダンパ５１、５２が送風機４１、４２の下流側に位置し、かつデフロスト運転モードにある分室１３１のダンパ５１が速やかに閉動することにより、デフロスト運転モードの熱交換器３１で冷却された冷風が空気給気部１４へ流れることを防止できるとともに、他の暖房運転モードの熱交換器３２を通った温風がデフロスト運転モードにある分室１３１に逆流し冷房作用を行っている熱交換器３１に触れることを防止でき、熱ロスを低減できる。

１ 室内ユニット
１１ ハウジング
１２ 空気流入部
１３ 空気調和部
１４ 空気給気部
２１、２２ 室外機
３１、３２ 熱交換器
４１、４２ 送風機
５１、５２ ダンパ
１３１、１３２ 分室
３１１、３２１ 冷媒回路

Claims (1)

1. 室内に配置する室内ユニットと、室外に配置する複数の室外機とを備え、
   室内ユニットは、ハウジング内に気流の流れ方向に沿って上流側から下流側へ順次に配置した空気流入部と空気調和部と空気給気部を有し、空気調和部は気流の流れ方向に沿って並行に配置した複数の分室からなり、
   各分室は上流側から下流側へ順次に配置した熱交換器、送風機、ダンパを有し、空気流入部は熱交換器を介して各分室に連通し、空気給気部はダンパを介して各分室に連通し、
   空気流入部に流入する室内の空気は、熱交換器を通して空気調和部に流入し、ダンパを通して空気給気部に流入し、空気給気部から室内へ流出し、
   各分室の熱交換器は、それぞれ個別の冷媒回路で各室外機に接続され、かつ他の室外機からは独立して除霜運転の起動、停止を自律的に行い、各送風機は各室外機と連動して起動、停止し、各ダンパは送風機の送風圧を受けて開動し各分室と空気給気部を連通させ、送風の停止に伴って重力により閉動し各分室と空気給気部の間を遮断することを特徴とするヒートポンプ式空調機。

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