JPH0233101Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

本考案は、冷暖房装置に係り、更に詳しくは、
圧縮機、四路切換弁、室内側熱交換器、膨張機構
及び室外側熱交換器等からなる冷暖房装置の改良
に関するものである。 この種の空気熱源ヒートポンプ式冷暖房装置に
おいては、暖房運転開始時の立ち上がりが悪く、
速暖効果が得られないとともに、外気温度が低下
した際には暖房能力が低下して十分な暖房効果が
得られないうえ、デフロスト時間が長い等の問題
があつた。 この問題を解決するものとして、第１図図示の
如く、高圧冷媒液を加熱する冷媒加熱器を付設し
た冷暖房装置が提案されている（特願昭56−
152420号）。この冷暖房装置は、圧縮比の異なる
２台の圧縮機（例えば高圧縮比のマルチベーン式
圧縮機１及び低圧縮比の冷媒ガスポンプ２）、四
路切換弁３、室内側熱交換器４、膨張機構５，
６、室外側熱交換器７、冷媒加熱器８、気液分離
器９及びアキユムレータ１０からなつており、暖
房時に高圧冷媒液を冷媒加熱器８で加熱した後、
気液分離器９で気液分離した冷媒ガスを冷媒ガス
ポンプ２によつて圧縮機１吐出側の高圧冷媒ガス
回路１１に合流させて暖房能力を向上させようと
している。 一般に、冷房時あるいは低負荷暖房時には、冷
媒加熱は不要なので、冷媒加熱器８及び冷媒ガス
ポンプ２を休止する必要がある。その場合、冷媒
加熱器８の休止は、熱源からの熱供給停止あるい
は冷媒加熱器８への高圧冷媒液の流通遮断によつ
て比較的簡単に行なえるが、冷媒ガスポンプ２の
停止は、冷媒ガスポンプ２と圧縮機１とを同一駆
動源で駆動する一体型のものでは不可能であり、
又、別体型のものであつても暖房時負荷の変動に
対応して冷媒ガスポンプ２を発停させることは技
術的な困難を伴なう。 ところが、冷媒加熱器８を休止した状態で、冷
媒ガスポンプ２の運転を継続していると、次のよ
うな問題が生ずる。 (1) 冷媒ガスポンプ２の吐出冷媒が常に圧縮機１
の吐出冷媒と合流して凝縮器として作用してい
る熱交換器（冷房時室外側熱交換器７、暖房時
室内側熱交換器４）へ循環し、熱交換器７ある
いは４での圧力損失が増大することとなり、高
圧が上昇する結果、圧縮機１の動力が増大す
る。 (2) 凝縮器として作用する熱交換器７あるいは４
での圧力損失が大きいため、冷媒ガスポンプ２
の圧縮比が大となりその動力が増大する。 (3) 気液分離器９の冷媒ガスが冷媒ガスポンプ２
によつて継続的に吸入される結果、気液分離器
９内で冷媒の沸騰がおこり膨張機構５あるいは
６がフラツシユし、冷房能力あるいは吸熱能力
が低下する。 以上のことより、冷暖房能力が低下し、駆動動
力が増大することとなり、成積係数が悪化すると
いう問題が生じる。 本考案は、上記問題点に鑑みてなされたもの
で、その目的は上記のような冷暖房装置におい
て、冷媒加熱器休止時に冷媒ガスポンプの運転に
より吐出冷媒が増大して駆動動力が増大すること
や気液分離器内で冷媒の沸騰がおこり冷暖房能力
が低減するのを防止することにある。 本考案の構成は、高圧縮比の圧縮機、四路切換
弁、室内側熱交換器、膨張機構、室外側熱交換
器、高圧冷媒液を加熱する冷媒加熱器及び該冷媒
加熱器にて加熱気化した冷媒ガスを前記圧縮機の
吐出側の高圧冷媒ガス回路に導くべく設けた低圧
縮比の圧縮機を備えた冷暖房装置において、前記
高圧冷媒ガス回路と低圧縮比の圧縮機の吸入回路
との間には、冷房時及び低負荷暖房時に開成する
開閉弁をもつバイパス回路が設けられ、且つ前記
吸入回路には、前記バイパス回路から冷媒加熱器
もしくは高圧冷媒液回路への高圧冷媒ガスの逆流
を防止する逆流防止機構が設けられていることを
特徴とする。 以下第２図に示す実施例に基づいて、本考案の
冷暖房装置を説明する。 この冷暖房装置は、ヒートポンプ式冷暖房装置
に給湯システムを付加して構成されている。 この冷暖房装置においては、高圧縮比の圧縮機
（例えばマルチベーン式の圧縮機）１、四路切換
弁３、室内側熱交換器４、逆止弁１２を併設した
冷房専用の膨張機構（例えば膨張弁）５、気液分
離器９、逆止弁１３を併設した暖房専用の膨張機
構（例えば膨張弁）６、室外側熱交換器７及びア
キユムレータ１０を循環状に配設して冷暖房回路
Ａを形成している。 前記逆止弁１３は、室外側熱交換器７と暖房専
用の膨張弁６との間における冷媒配管１４（つま
り冷房運転時において高圧液冷媒域となる冷媒配
管）と気液分離器９との間に介設された第１高圧
冷媒液管１５に設けられており、該第１高圧冷媒
液管１５において逆止弁１３の下流側には冷房時
及び低負荷暖房時に開成する開閉弁１６が設けら
れている。暖房時前記冷房専用の膨張弁５の下流
側となる第２高圧冷媒液管１７には逆止弁１８が
介設され、その端部は前記第１高圧冷媒液管１５
における開閉弁１６の上流側の点Ｐに接続されて
いる。又、気液分離器９と暖房専用の膨張弁６と
の間の高圧冷媒液回路となる第３高圧冷媒液管１
９は前記第２高圧冷媒液管１７における逆止弁１
８の上流側に逆止弁２０を介して接続されてい
る。 前記点Ｐには、高圧冷媒液導出管２１が接続さ
れ、該高圧冷媒液導出管２１の他端には、高圧冷
媒液を加熱する冷媒加熱器８が設けられている。
前記高圧冷媒液導出管２１には、前記開閉弁１６
と反対の開閉作動をする（つまり高負荷暖房時及
びフロスト時に開成する）開閉弁２２が介設され
ている。前記冷媒加熱器８は逆止弁２３を介して
気液分離器９に接続されている。 該気液分離器９の上部における冷媒ガス域に
は、冷媒ガス配管からなる吸入回路２４が接続さ
れ、該吸入回路２４は低圧縮比の圧縮機（例えば
冷媒ガスポンプ）２の吸入側に接続されている。
本実施例では、冷媒加熱器８と気液分離器９とを
別個に設けているが、一体型としてもよい。本実
施例においては前記冷媒ガスポンプ２は、圧縮機
１と一体に構成され、同一の駆動源であるエンジ
ン２５によつて一体的に回転せしめられ且つ両者
の吐出冷媒は合流するようにされている。尚、圧
縮機１，２は別体構成としてもよく、又、駆動源
としては、エンジンの他、電動機等も使用でき
る。 そして、本考案の特徴として、圧縮機１及び冷
媒ガスポンプ２の吐出側の高圧冷媒ガス回路１１
と冷媒ガスポンプ２の吸入回路２４との間には、
冷房時及び低負荷暖房時に開成する開閉弁２６を
もつバイパス回路２７が介設され且つ前記吸入回
路２４には、前記バイパス回路２７から気液分離
器９への高圧冷媒ガスの逆流を防止する逆流防止
機構（例えば逆止弁）２８が設けられている。
尚、該逆流防止機構２８としては、逆止弁に代え
て、開閉弁２６と逆の開閉作動を行う開閉弁を用
いてもよい。 図示の実施例では、逆流防止機構２８は気液分
離器９への逆流防止を行なうようにしているが、
要するに気液分離器９を介しての冷媒加熱器８あ
るいは高圧冷媒液回路である第３高圧冷媒液管１
９への逆流を防止するのである。 前記開閉弁２６は前記の如く暖房時負荷の変動
に対応して開閉制御されるが、その開閉制御因子
としては、高圧圧力、凝縮温度、室内温度及び室
外温度の少なくとも一つが用いられる。 前記冷媒加熱器８の熱源としては圧縮機の駆動
源であるエンジン２５の排熱が利用されている。
つまり、エンジン２５の排気ガスの熱を排ガス熱
交換器２９にて循環水に回収して、冷媒加熱器８
の加熱源として供給している。尚、冷媒加熱器８
の加熱源としては、電気ヒータ、温水、燃焼排ガ
ス等も利用できる。 本実施例の場合、冷暖房装置に給湯システムが
付設されている。即ち、貯湯槽３０内に冷媒給湯
熱交換器３１と排熱給湯熱交換器３２とを併設し
て給湯システムが構成されている。 前記冷媒給湯熱交換器３１は、圧縮機吐出側の
高圧冷媒ガス回路１１と気液分離器９との間に冷
暖房回路Ａと並列に介設されている。符号３３は
給湯運転時開成する開閉弁、３４は逆止弁であ
る。 前記排熱給湯熱交換器３２は、エンジン２５の
冷却水ジヤケツト３５、排ガス熱交換器２９、冷
媒加熱器８とともに循環水回路を構成し、冷媒加
熱器８休止時に給湯用熱源として作用する。符号
３６は循環水用ポンプ、３７はラジエータ、３８
は膨張タンク、３９はマフラーである。 次に、図示の冷暖房装置の作用を説明する。 (1) 冷房運転時 冷媒は、第２図において細実線矢印で示す方向
に循環して、室内側熱交換器４にて室内空気から
吸熱し（室内空気を冷却）、その熱を室外側熱交
換器７にて放熱する冷房作用を行なう。 該運転中、開閉弁１６は開成され、開閉弁２２
は閉成されて冷媒加熱器８は休止状態にある。
尚、給湯運転を併用するときには、開閉弁３３を
開成して圧縮機の吐出冷媒を冷媒給湯熱交換器３
１へ供給するようにすればよい。 同時に、開閉弁２６も開成され、圧縮機吐出側
の高圧冷媒ガス回路１１と冷媒ガスポンプ２の吸
入回路２４とがバイパス回路２７を介して短絡状
態とされている。そのため、冷媒ガスポンプ２か
らの吐出冷媒分が冷媒ガスポンプ２の吸入側にシ
ヨートサーキツトすることになる。従つて、室内
あるいは室外側熱交換器４あるいは７への冷媒循
環量が圧縮機１の吐出量のみとなり、熱交換器で
の圧力損失が従来の全吐出冷媒循環のものに比べ
て大巾に減少する。又、気液分離器９から冷媒ガ
スポンプ２への冷媒ガスの吸入もなくなり、気液
分離器９内での冷媒の沸騰が防止される。 従つて、冷房能力の低下はなく、しかも圧縮機
駆動動力を低減できることとなり、成積係数が向
上する。 参考として第１表に開閉弁２６を閉成した場合
と開成した場合とを比較したものを示す。

【表】

【表】 (2) 給湯運転 冷媒は、第２図において太実線矢印で示す方向
に循環して、室外側熱交換器７にて室外空気から
吸熱した熱を冷媒給湯熱交換器３１にて放熱する
給湯作用をする。 該運転中においては、開閉弁３３，２６は開成
され、開閉弁２２は閉成されて冷媒加熱器８は休
止状態にある。開閉弁２６の開成による作用は冷
房運転時と同様である。 (3) 暖房運転時 冷媒は、第２図において点線矢印で示す方向に
循環して、室外側熱交換器７にて室外空気から吸
熱した熱を室内側熱交換器４にて放熱（室内空気
を加熱）する暖房作用を行なう。 該運転中において、低負荷時には、開閉弁１６
は開成され、開閉弁２２は閉成されると同時に開
閉弁２６が開成される。即ち、冷媒加熱器８は休
止状態とされる。開閉弁２６の開成による作用は
冷房運転時と同様である。一方高負荷時には、開
閉弁１６は閉成され、開閉弁２２は開成され、同
時に開閉弁２６が閉成される。即ち、冷媒加熱器
８は作動状態となり、該冷媒加熱器８で加熱され
た高圧冷媒液から分離した冷媒ガスは冷媒ガスポ
ンプ２を介して圧縮機吐出側の高圧冷媒ガスと合
流せしめられ暖房能力向上に寄与する。 上記せる如く、本実施例においては、冷房運転
時、給湯運転時及び低負荷暖房運転時、即ち冷媒
加熱器休止時に、冷媒ガスポンプ２の吐出冷媒分
をバイパス回路２７を介して冷媒ガスポンプ２の
吸入側にシヨートサーキツトさせる如くして、熱
交換器４，７，３１への冷媒循環量を減少せし
め、以つて圧力損失の低減を図つているのであ
る。 尚、低負荷暖房運転の検知は、高圧圧力、凝縮
温度、室内温度及び室外温度の少なくとも一つが
設定値以上になることによつて判断される。 上記実施例においては、室内側熱交換器４が一
台の場合を例にあげて説明したが、該室内側熱交
換器４の台数はこの実施例に限定されるものでは
なく、二台以上であつてもよいことは勿論であ
る。 又、上記実施例では、凝縮器として作用する室
内側熱交換器４出口の冷媒液全量を冷媒加熱器８
へ導入するようにしているが、１部の冷媒液を導
入するようにしてもよい。 続いて、本考案の冷暖房装置の効果を以下に列
記する。 (1) 本考案は叙上の如く、冷媒加熱器８の休止時
における熱交換器４，７への冷媒循環量を高圧
縮比の圧縮機１の吐出量のみとすることができ
るので、熱交換器４，７での圧力損失が従来の
吐出冷媒全量循環方式のものに比べて大巾に減
少し、且つ低圧縮比の圧縮機２の圧縮比も小さ
くなり、圧縮機１，２のための駆動動力の低減
を図ることができる。 (2) 冷媒加熱器８を休止しているとき、気液分離
器９から低圧縮比の圧縮機２への冷媒ガスの吸
入が遮断されるので、気液分離器９での冷媒の
沸騰が起こらない。従つて膨張機構のフラツシ
ユもなくなり、能力低下が防止され、圧縮機駆
動動力の低減と相俟つて成積係数が大巾に向上
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の冷暖房装置の系統図、第２図は
本考案の実施例にかかる冷暖房装置の系統図であ
る。 １……高圧縮比の圧縮機、２……低圧縮比の圧
縮機、３……四路切換弁、４……室内側熱交換
器、５，６……膨張機構、７……室外側熱交換
器、８……冷媒加熱器、１１……高圧冷媒ガス回
路、１９……高圧冷媒液回路、２４……吸入回
路、２６……開閉弁、２７……バイパス回路、２
８……逆流防止機構。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 高圧縮比の圧縮機１、四路切換弁３、室内側
   熱交換器４、膨張機構５，６、室外側熱交換器
   ７、高圧冷媒液を加熱する冷媒加熱器８及び該
   冷媒加熱器８にて加熱気化した冷媒ガスを前記
   圧縮機１吐出側の高圧冷媒ガス回路１１に導く
   べく設けた低圧縮比の圧縮機２を備えた冷暖房
   装置において、前記高圧冷媒ガス回路１１と低
   圧縮比の圧縮機２の吸入回路２４との間には、
   冷房時及び低負荷暖房時に開成する開閉弁２６
   をもつバイパス回路２７が設けられ、且つ前記
   吸入回路２４には、前記バイパス回路２７から
   冷媒加熱器８もしくは高圧冷媒液回路１９への
   高圧冷媒ガスの逆流を防止する逆流防止機構２
   ８が設けられていることを特徴とする冷暖房装
   置。 ２ 暖房時における前記開閉弁２６の開閉制御因
   子が高圧圧力、凝縮温度、室内温度及び室外温
   度の少なくとも１つである前記実用新案登録請
   求の範囲第１項記載の冷暖房装置。