JPH04194558A - 冷暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 、　［発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明は、冷凍サイクルと冷媒加熱器とを組み合わせ
た冷暖房装置に関する。

（従来の技術）　・ 一般に、圧縮機、室内熱交換器、室外熱交換器１膨脹弁
などより冷凍サイクルを構成したヒートポンプ式の冷暖
房装置は、暖房時には室内熱交換器にて放熱後の冷媒を
膨脹弁にて減圧した後、室外熱交換器にて大気の熱を吸
収させて気化させ、圧縮機に送られる。このようなヒー
トポンプ式における冷媒は、室外熱交換器で大気から受
熱して気化させるため、外気温度が低いと、本来は暖房
能力を大きくする必要があるにも拘らず暖房能力か低下
する欠点がある。

このため従来ては、上記ヒートポンプ式の冷凍サイクル
に冷媒加熱器を付加して暖房能力を向上させた冷媒加熱
式冷暖房装置がある。冷媒加熱とヒートポンプとを同時
に運転する冷暖房機では、第８図にその冷凍サイクル構
成を示すように、ニジリンダ式の圧縮機１を使用した例
がある。主要な構成要素としてはニジリンダ式圧縮機１
．四方弁３．室内熱交換器５．室外熱交換器７．冷媒加
熱器９．そして各種バルブとして二方弁１１．膨張弁１
３．流量制御弁１５．チエツク弁１７等である。この圧
縮機１は第１シリンダ１９及び第２シリンダ２１を備え
、各シリンダ１９．２１は一つのモータ２３によって同
時に作動する。

このような構成の冷暖房装置においては、暖房時には、
冷媒加熱とヒートポンプとの同時運転を行っているとき
、冷媒は圧縮機１−四方弁３−室内熱交換器５と流れ、
室内熱交換器５を出た後は二つに分岐し、一方は冷媒加
熱器９を通って圧縮機１の第１シリンダ１９へ、他方は
膨張弁１３゜室外熱交換器７を通って第２シリンダ２１
へと流れる。このとき二方弁１１は開いた状態、流量制
御弁１５は大きく開いた状態で、実質的に圧損かほとん
どない。また冷媒加熱器９を動作させずヒートポンプ運
転だけの時には二方弁１１を閉止する。このとき冷媒加
熱器９には冷媒は循環しない。

冷房時には、冷媒は圧縮機１−四方弁３−室外熱交換器
７−膨張弁１３−室内熱交換器５−四方弁３−圧縮機１
順に流れる。このときも二方弁１１は閉しられており、
冷媒加熱器９に冷媒は流れない。

このような構成では、冷媒加熱器９が動作状態にあると
きは、冷媒加熱器９側の吸い込みラインが高圧となるの
で第１シリンダ１９は冷媒加熱器９用に、第２シリンダ
２１は室外熱交換器７用っまりヒートポンプ運転用に７
用いられる。また、二方弁１１を閉止し冷媒加熱器９を
動作させない場合には、冷媒加熱器９側の吸い込みライ
ンが室外熱交換器７側よりも低くなるためチエツク弁１
７を冷媒が通過するようになる。すなわち、ヒートポン
プ運転を２つのシリンダ１９，２１を用いて行っている
ことになる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記のように構成された冷暖房装置では、暖
房時はどの運転モードでも室外熱交換器７を使用したヒ
ートポンプ運転を行うため、外気の条件によっては室外
熱交、換器７に着霜するので、その場合には除霜をする
必要がある。除霜運転を行うためには、四方弁３を切り
換えて圧縮機１の高温の吐出ガスを四方弁３を介して室
外熱交換器７に直接送る。

ところがこの場合、四方弁３を切り換えることから、高
温の冷媒蒸気が室内熱交換器５−に送られないので、暖
房運転が一次的に停止することとなり、使用者にとって
は快適な暖房感を得にくいものとなっている。

そこでこの発明は、除霜時においても暖房運転を停止す
ることなく継続して運転できるようにすることを目的と
している。

［発明の構成〕　。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するためにこの発明は、吸入口を２つ吐
出口を１つそれぞれ備え各吸入口に対応して同時に動作
するシリンダ部が２つ設けられた圧縮機と、室内に設置
される室内熱交換器と、室外に設置される室外熱交換器
と、この各室内熱交換器及び室外熱交換器と前記圧縮機
の吐出口及び一方の吸入口とを接続する切換弁と、前記
室内熱交換器と室外熱交換器とを接続する配管に設けた
膨脹弁と、前記配管と前記圧縮機の他方の吸入口との間
に設けた冷、媒加熱器と、この冷媒加熱器と前記配管と
の間に設けた第１の開閉弁と、前記他方の吸入口に接続
される配管と前記室外熱交換器の膨脹弁側に接続される
配管とを接続するバイパス配管に設けた第２の開閉弁と
を有する構成としである。

またこの発明は、吸入口を２つ吐出口を１つそれぞれ備
え各吸入口に対応して同時に動作するシリンダ部が２つ
設けられた圧縮機と、室内に設置される室内熱交換器と
、室外に設置される室外熱交換器と、この各室内熱交換
器及び室外熱交換器と前記圧縮機の吐出口及び一方の吸
入口とを接続する切換弁と、前記室内熱交換器と室外熱
交換器とを接続する配管に設けた膨脹弁と、前記配管と
前記圧縮機の他方の吸入口との間に設けた冷媒加熱器と
、この冷媒加熱器と前記配管との間に設けた第１の開閉
弁と、前記圧縮機の吐出口に接続される配管と前記室外
熱交換器の膨脹弁側に接続される配管とを接続するバイ
パス配管に設けた第２の開閉弁とを有する構成としであ
る。

さらにこの発明は、吸入口を２つ吐出口を１つそれぞれ
備え各吸入口に対応して同時に動作するシリンダ部が２
つ設けられた圧縮機と、室内に設置される室内熱交換器
と、室外に設置される室外熱交換器と、この各室内熱交
換器及び室外熱交換器と前記圧縮機の吐出口及び一方の
吸入口とを接続する切換弁と、前記室内熱交換器と室外
熱交換器とを接続する配管に設けた膨脹弁と、前記配管
の室内熱交換器と膨脹弁との間と前記圧縮機の他方の吸
入口との間に設けた冷媒加熱器と、この冷媒加熱器と前
記配管との間に設けた第１の開閉弁と、前記膨脹弁をバ
イパスするバイパス配管にそれぞれ設けた第２の開閉弁
及び蓄熱手段とを有する構成としてもよい。

（作用） 暖房時に第１の開閉弁を開放し、これにより冷媒は室内
熱交換器を出た後冷媒加熱器と室外熱交換器との双方を
通って冷媒加熱とヒートポンプとの同時運転が行われる
。また、暖房時に第１の開閉弁を閉塞すると、冷媒は室
内熱交換器を出た後冷媒加熱器には流れず室外熱交換器
に流れてヒートポンプのみの運転が行われる。このよう
なヒートポンプ運転時に室外熱交換器に着霜した場合、
第゛２の開閉弁を開放し、ヒートポンプのみの運転時に
は第１の開閉弁も開放し、これにより冷媒加熱器を出た
高温の冷媒蒸気は開放した第２の開閉弁が設けられたバ
イパス配管を経て室外熱交換器を通り、除霜が行われる
。この除霜時には、第２の開閉弁を開放するだけであり
、切換弁の切り換えはなく暖房運転は継続して行われる
。

またこの発明は、暖房時に第１の開閉弁を開放し、これ
により冷媒は室内熱交換器を出た後冷媒加熱器と室外熱
交換器との双方を通って冷媒加熱とヒートポンプとの同
時運転が行われる。また、暖房時に第１の開閉弁を閉塞
すると、冷媒は室内熱交換器を出た後冷媒加熱器には流
れず室外熱交換器に流れてヒートポンプのみの運転が行
われる。

このようなヒートポンプ運転時に室外熱交換器に着霜し
た場合、、第２の開閉弁を開放すると、圧縮機を出た高
温の冷媒蒸気は開放した第２の開閉弁が設けられたバイ
パス配管を経て室外熱交換器を通り、除霜が行われる。

この除霜時には、第２の開閉弁を開放するだけであり、
切換弁の切り換えはなく暖房運転は継続して行われる。

さらにこの発明は、暖房時に第１の開閉弁を開放し、こ
れにより冷媒は室内熱交換器を出た後冷媒加熱器と室外
熱交換器との双方を通って冷媒加熱とヒートポンプとの
同時運転が行われる。また、暖房時に第、１の開閉弁を
閉塞すると、冷媒は室内□熱交換器を出た後冷媒加熱器
には流れず室外熱交換器に流れてヒートポンプのみの運
転が行われる。

このヒートポンプ運転時に室外熱交換器に着霜した場合
、第２の開閉弁を開放すると、室内熱交換器を出た冷媒
は開放した第２の開閉弁が設けられたバイパス配管を経
て蓄熱手段を通過する。これにより、冷媒は高温ガスと
なって室外熱交換器を通り、除霜か行われる。この除霜
時には、第２の開閉弁を開放するたけであり、切換弁の
切り換えはなく暖房運転は継続して行われる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は、この発明の第１実施例を示す冷暖房装置の冷
凍サイクル構成を示している。暖房時に冷媒が流れる順
番に構成要素を述べると、ニジリンダ式の圧縮機２５．
切換弁としての四方弁２７゜室内熱交換器２９である。

圧縮機２５は第１シリンダ２５ａ及び第２シリンダ２５
ｂを備え、一つの吐出口３１と二つの吸入口３２ａ、３
２ｂとを備えている。これら両シリンダ２５ａ、２５ｂ
は同時に作動するものとする。圧縮機２５の吐出口３１
と四方弁２７とは配管３３で接続され、四方弁２７と室
内熱交換器２９とは配管３５て接続されている。室内熱
交換器２９を出た冷媒は配管３７を流れた後、接続部と
しての分岐部３９にて二系統に分岐し、一方は配管４１
により冷媒加熱器４３側へ、他方は配管４５により室外
熱交換器４７側へと流れる。冷媒加熱器４３は、冷媒加
熱熱交換器４９とバーナ部５１とから構成されている。

配管４５には膨張弁５３が設けられ、この膨張弁５３は
ヒートポンプ運転時に大気から熱を吸収できる蒸発圧力
まで冷媒の圧力を下げる働きをする。

冷媒加熱器４３の上流側の配管４１には第１の開閉弁と
しての二方弁５５が設けられ、この二方弁５５は、暖房
時ヒートポンプ運転のみて冷媒加熱器４３を用いない場
合や、冷房時に冷媒加熱器４３を用いない場合に流路を
閉じる。

冷媒加熱器４３を出た冷媒は配管５７に流れ、この配管
５７は圧縮機２５の吸入口３２ｂに接続されている。室
外熱交換器４７と四方弁２７とは配管５９により接続さ
れ、四方弁２７と吸入口３２ａとは配管６１により接続
されている。また、前記冷媒加熱器４３と圧縮機２５と
を接続する配管５７と、室外熱交換器４７と膨張弁５３
とを接続する配管４５ａとはバイパス配管６３で接続さ
れ、このバイパス配管６３には第２の開閉弁６５が設け
られている。

以上の構成において、暖房能力が大きいときは冷媒加熱
とヒートポンプとの同時運転となるか、その場合二方弁
５５は開いた状態である。このとき外気の条件により室
外熱交換器４７に着霜し、除霜信号が入ると、三方弁５
５が開く。これにより、冷媒加熱器４３を出た高温の冷
媒蒸気の一部は、バイパス配管６３を経て配管４５ａに
流れ、室外熱交換器４７に達することで除霜が行われる
。

この除霜中でも、四方弁２７の切り換えはなく、冷媒加
熱器４３は動作したままであり、圧縮機２５を出た高温
冷媒は室内熱交換器２９を流れるので、暖房運転は停止
することなく継続され、使用者に快適な暖房感をもたら
すことになる。なお、この同時運転の除霜時に、二方弁
６５を開く前に、冷媒加熱器４３の熱出力を前もって若
干大きくしておくと、除霜時に暖房能力の低下といった
問題がなくなり、好ましいものとなる゛。

次に、暖房能力が小さくヒートポンプ運転だけのときは
、冷媒加熱器４３上流側の二方弁５５が閉じられ冷媒加
熱器４３は停止した状態であるか、除霜信号か入ると、
三方弁５５が開いて冷媒加熱器４３を作動させるととも
に、二方弁６５を開くことによって上記の同時運転と同
様に除霜をすることができる。このとき三方弁５５を開
く前に、冷媒加熱器４３を前もって動作させ予熱状態に
しておくと、より迅速な除霜ができるとともに、圧縮機
１へ液体冷媒か流入する、いわゆる液バ・；りの危険も
少なくなる。

第２図は、この発明の第２実施例を示す。なお、どこで
は前記第１図に示した第１実施例と同一部分には同一符
号を付し、要部のみについて説明する。この実施例では
、第１実施例のバイパス配管６３及び二方弁６５をなく
し、圧縮機１の吐出側配管３３と、室外熱交換器４７と
膨脂弁５３とを接続する配管４５ａとをバイパス配管６
７で接続し、このバイパス配管６７に第２の開閉弁とし
ての二方弁６９を設けている。二方弁６９の動作は上記
第１実施例における三方弁６５の場合と同様である。こ
の場合は、圧縮機２５の吐出側配管３３を通る高温の冷
媒蒸気の一部を、配管バイパス６７を通して室外熱交換
器４７に送ることによって除霜する。

第３図はこの発明の第３実施例を示す。この実施例では
前記第１図に示した第１実施例の三方弁６５の室外熱交
換器４７側の配管６３に流体抵抗体としてキャピラリチ
ューブ７１を設けたものである。このキャピラリチュー
ブ７１は、除霜のための高温の冷媒蒸気の流量を調整す
るためのものである。キャピラリチューブ７１により、
冷媒蒸気の流量を除霜のためのより適正な冷媒循環量と
して確保することで、サイクル全体の循環量を減少させ
ることができ、冷媒加熱器４３によって冷媒全てを蒸発
させることができて、圧縮機１への液バツクも防止でき
る。もちろんこのキャピラリチューブ７１は、三方弁６
５の冷媒加熱器４３側のバイパス配管６３に設けてもよ
い。

第４図はこの発明の第４実施例を示す。この実施例では
、前記第２図に示した第２実施例の三方弁６９の室外熱
交換器４７側のバイパス配管６７に流体抵抗体としてキ
ャピラリチュー７−ブ７３を設けたものである。この場
合は、キャピラリチューブ７３を設けることて、除霜時
にメイン回路である暖房回路に流れる冷媒循環量を適正
に確保でき、これにより冷媒加熱器４３自体の加熱量を
下げることなく冷媒加熱器４３出口の冷媒を適正な過熱
度に調整でき、メイン回路への影響を最小限にくい止め
ることができる。キャピラリチューブ７３は三方弁６９
の圧縮機２５側に設けてもよい。

第５図は、この発明の第５実施例を示している。

この実施例では、前記第１図に示した第１実施例のバイ
パス配管６３及び二方弁６５をなくし、膨脂弁５３をバ
イパスするバイパス配管７７を設け、このバイパス配管
７７に第２の開閉弁としての三方弁７９と蓄熱手段とし
ての蓄熱装置８１とを設けたものである。

このような構成において、室外熱交換器４７か作動する
、冷媒加熱とヒートポンプとの同時運転中、あるいはヒ
ートポンプの単独運転中に室外熱交換器４７に着霜する
と、二方弁７９を開放することによって室内熱交換器２
９を通った液冷媒をバイパス配管７７に導き、蓄熱装置
８１にあらかじめ蓄熱された熱を用いて液冷媒を高温の
蒸気とし、この蒸気により室外熱交換器４７に着いた霜
を溶かす。

蓄熱装置８１への蓄熱は、例えば第６図に示すように、
冷媒加熱器４３からの排出ガスを有効利用する。蓄熱装
置８１は、伝熱フィン８３とパラフィンなどからなる蓄
熱材８５とを備え、蓄熱装置８１と冷媒加熱器４３とは
、燃焼ガス排気管８５により接続されている。８７はバ
ーナ５′１に燃焼用空気を送り込むためのブロワ、８９
は冷媒加熱器４３内の冷媒配管である。このような構造
とすることにより、冷媒加熱器４３が動作している間は
、その排気により蓄熱装置８１に熱を蓄えることができ
る。

蓄熱装置８１の熱源としては、上記以外にも第７図に示
すように冷媒加熱器４３の壁面に蓄熱材９１を設置し、
冷媒加熱器４３からの放熱による熱を熱源としてもよい
。また、暖房運転中の圧縮機２５の壁面を熱源とするこ
ともてきる。

［発明の効果］ 以上説明してきたようにこの発明によれば、暖房運転時
に室外熱交換器に着霜した場合、この霜を除去する際に
は、切換弁を切り換えることなく第２の開閉弁を開放す
ることで、高温の冷媒蒸気を室外熱交換器に送ることが
できるので、暖房運転は停止することなく継続したまま
除霜かなされ、使用者にとって快適な暖房感が得られる
ようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の冷凍サイクル構成図、
第２図はこの発明の第２実施例の冷凍すィクル構成図、
第３図はこの発明の第３実施例の冷凍サイクル構成図、
第４図はこの発明の第４実施例の冷凍サイクル構成図、
第５図はこの発明の第５実施例の冷凍サイクル構成図、
第６図は第５図の実施例における蓄熱装置の熱源として
冷媒加熱器の排気を用いた場合の説明図、第７図は同熱
源として冷媒加熱器本体を利用した場合の説明図、第８
図は従来例を示す冷凍サイクル構成図である。 ２５・・・圧縮機 ２５ａ・・・第１シリンダ（シリンダ部）２５ｂ・・・
第２シリンダ（シリンダ部）２７・・・四方弁（切換弁
） ２９・・・室内熱交換器　　３１・・・吐出口３２ａ、
３２ｂ−吸入口 ３３．３７．４５，４５ａ、５７・・・配管４３・・・
冷媒加熱器 ４７・・・室外熱交換器　　５３・・・膨張弁５５・・
・二方弁（第１の開閉弁） ６３．６７．７７・・バイパス配管 ６５．６９．７９・・・二方弁（第２の開閉弁）６７・
・・バイパス配管 ８１・・・蓄熱装置（蓄熱手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸入口を２つ吐出口を１つそれぞれ備え各吸入口
   に対応して同時に動作するシリンダ部が２つ設けられた
   圧縮機と、室内に設置される室内熱交換器と、室外に設
   置される室外熱交換器と、この各室内熱交換器及び室外
   熱交換器と前記圧縮機の吐出口及び一方の吸入口とを接
   続する切換弁と、前記室内熱交換器と室外熱交換器とを
   接続する配管に設けた膨脹弁と、前記配管と前記圧縮機
   の他方の吸入口との間に設けた冷媒加熱器と、この冷媒
   加熱器と前記配管との間に設けた第１の開閉弁と、前記
   他方の吸入口に接続される配管と前記室外熱交換器の膨
   脹弁側に接続される配管とを接続するバイパス配管に設
   けた開閉弁とを有することを特徴とする冷暖房装置。
2. （２）吸入口を２つ吐出口を１つそれぞれ備え各吸入口
   に対応して同時に動作するシリンダ部が２つ設けられた
   圧縮機と、室内に設置される室内熱交換器と、室外に設
   置される室外熱交換器と、この各室内熱交換器及び室外
   熱交換器と前記圧縮機の吐出口及び一方の吸入口とを接
   続する切換弁と、前記室内熱交換器と室外熱交換器とを
   接続する配管に設けた膨脹弁と、前記配管と前記圧縮機
   の他方の吸入口との間に設けた冷媒加熱器と、この冷媒
   加熱器と前記配管との間に設けた第１の開閉弁と、前記
   圧縮機の吐出口に接続される配管と前記室外熱交換器の
   膨脹弁側に接続される配管とを接続するバイパス配管に
   設けた開閉弁とを有することを特徴とする冷暖房装置。
3. （３）吸入口を２つ吐出口を１つそれぞれ備え各吸入口
   に対応して同時に動作するシリンダ部が２つ設けられた
   圧縮機と、室内に設置される室内熱交換器と、室外に設
   置される室外熱交換器と、この各室内熱交換器及び室外
   熱交換器と前記圧縮機の吐出口及び一方の吸入口とを接
   続する切換弁と、前記室内熱交換器と室外熱交換器とを
   接続する配管に設けた膨脹弁と、前記配管の室内熱交換
   器と膨脹弁との間と前記圧縮機の他方の吸入口との間に
   設けた冷媒加熱器と、この冷媒加熱器と前記配管との間
   に設けた第１の開閉弁と、前記膨脹弁をバイパスするバ
   イパス配管にそれぞれ設けた第２の開閉弁及び蓄熱手段
   とを有することを特徴とする冷暖房装置。