JPH0528440Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案はヒートポンプ式空気調和装置に係り、
特に蓄熱器を利用してデフロストを行うようにし
たものの改良に関する。

（従来の技術） 従来より、蓄熱効果を有する蓄熱器を利用して
空気調和装置の暖房運転時におけるデフロストを
行うようにしたものとして、例えば特開昭61−
52563号公報、或いは特開昭61−165560号公報に
開示されているものが知られている。前者のもの
は、第４図にその全体構成を示すように、圧縮機
ａ、四路切換弁ｂ、室外熱交換器ｃ、減圧機構ｄ
および室内熱交換器ｅを順次接続してなるヒート
ポンプ回路ｆを有する空気調和装置において、上
記圧縮機ａの吐出側とヒートポンプ回路ｆの液管
との間をデフロスト用の第１バイパス回路ｇで接
続し、かつヒートポンプ回路ｆの液管と圧縮機ａ
の吸入側との間を第２バイパス回路ｈで接続する
とともに、ヒートポンプ回路ｆのガス管と上記第
２バイパス回路ｈとに跨つて蓄熱器ｉを介設し、
さらに第１バイパス回路ｇおよびヒートポンプ回
路ｆの液管にそれぞれ第１、第２開閉弁ｊ，ｋを
設ける。そして、通常の暖房運転時には第１開閉
弁ｊを閉じかつ第２開閉弁ｋを開いて、実線矢印
の如く冷媒を流通させて暖房運転を行いつつ蓄熱
器ｉに圧縮機ａからの高圧ガスの熱を蓄熱してお
き、デフロスト運転時には第１開閉弁ｊを開い
て、破線矢印の如く室外熱交換器ｃに圧縮機ａか
ら直接吐出ガスを通じてその除霜を行う一方、第
２開閉弁ｋを閉じ吐出ガスの一部を室内熱交換器
ｅから減圧機構ｄおよび蓄熱器ｉに循環させて蓄
熱器ｉで熱交換を行い、室内の暖房運転を中止す
ることなく、デフロスト運転を行おうとするもの
である。

一方、後者の特開昭61−165560号公報に開示さ
れるものは、第５図に示すように、上記公報のも
のと同様の構成を有する（各機器の説明は省略す
る）ヒートポンプ回路ｆを有する空気調和装置に
おいて、圧縮機ａの吐出側からヒートポンプ回路
ｆの液管に対して蓄熱器ｉを介してバイパス回路
１を設け、かつその液管との接続部を第１および
第２開閉弁ｍ，ｎをそれぞれ介設した第１および
第２分岐管ｏ，ｐに分岐させて上記減圧機構ｄの
前後に接続し、通常の暖房運転時には上記第１お
よび第２開閉弁ｍ，ｎをいずれも閉じて、実線矢
印の如くヒートポンプ回路ｆのみに冷媒を流通さ
せ、蓄熱運転時には第１開閉弁ｍのみ開いて、破
線矢印の如く冷媒を流通させて室内の暖房と蓄熱
器ｉの蓄熱とを同時に行い、デフロスト運転時に
は第２開閉弁ｎのみ開いて、一点鎖線矢印の如く
冷媒を流通させて室内の暖房運転を行いつつ蓄熱
器ｉの熱を付加した吐出ガスのバイパスによる室
外熱交換器ｃの除霜を行おうとするものである。

そして、上記２つの公報のものはいずれも室外
熱交換器ｃから汲み上げた熱を蓄熱器ｉに予め蓄
熱し、デフロスト運転時にはその熱を利用するこ
とによつて、デフロスト運転時にも室内熱交換器
ｅにおける暖房運転を中止することなく室外熱交
換器ｃにおける除霜を行おうとするものである。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来のものによるデフロス
ト運転はいずれも圧縮機ａの吐出ガスを室外熱交
換器ｃに送つた後、減圧機構を経ずにそのまま圧
縮機ａに戻すいわゆるホツトガスデフロスト方式
てあるために、圧縮機ａの能力に対して室外熱交
換器ｃでの放熱量が小さく、除霜効率が悪い。

また、上記前者のものでは、デフロスト運転時
に蓄熱器ｉの熱を汲み上げるために減圧機構ｄを
絞り気味にすると、ほとんどの冷媒がバイパス回
路ｇから室外熱交換器ｃに流れて室内熱交換器ｅ
には流れず、また、後者のものでは蓄熱器ｉを経
て熱付与された吐出ガスは全部バイパス回路１を
経て室外熱交換器ｃに流れて室内熱交換器ｅには
流れない。したがつて、いずれについても室内熱
交換器ｅの暖房能力を大きくすることができな
い。

さらに、上記前者のものでは暖房運転時の吐出
ガスは常に蓄熱器ｉでその熱を放出するために室
内熱交換器ｅにおける暖房能力が必然的に小さく
なり、後者のものでは蓄熱運転時にバイパス回路
１側と室内熱交換器ｅ側との冷媒流量比を制御で
きないので、室内熱交換器ｅの暖房運転能力が低
下し、特に外気の温度が低くかつ室内の暖房負荷
が大きいときにも、室内熱交換器ｅの暖房能力の
低下を防ぐことができない。

したがつて、上記従来のものではデフロスト運
転時にも室内における空調感を快適に維持しつつ
除霜を行うという所期の目的を十分果たすことが
できない。

本考案は斯かる点に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、デフロスト運転時の除霜効率お
よび室内熱交換器の暖房能力を向上させるととも
に、蓄熱運転時にも蓄熱量の調節により室内熱交
換器の暖房能力の低下を防止できるようにして、
蓄熱運転時およびデフロスト運転時のいずれにお
いても快適な暖房効果を維持することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本考案の解決手段
は、デフロストおよび蓄熱運転時に冷媒流量の調
節機能を設けるとともに、デフロスト運転時には
室外熱交換器の除霜後の冷媒との熱交換をおこな
わせることによつて除霜効率および室内熱交換器
の暖房能力の低下を防止することにある。

具体的には、第１図に示すように、圧縮機１
と、室内熱交換器３と、冷媒の減圧機能および流
量制御機能を有する第１制御機構４と、室外熱交
換器５とを順次接続してなる主ヒートポンプ回路
８を備えた空気調和装置を前提とする。

そして、主ヒートポンプ回路８の液管６ｄとガ
ス管６ｃとの間を上記室外熱交換器５および第１
制御機構４をバイパスして接続するバイパス回路
１０と、上記バイパス回路１０に介設され、冷媒
の減圧機能および流量制御機能を有する第２制御
機能１１と、該第２制御機構１１の液管側６ｄか
ら下流側に介設され、冷媒の熱を蓄熱する蓄熱器
１２と、上記主ヒートポンプ回路８とバイパス回
路１０とに跨つて介設され、それぞれ第１、第２
ポートを第３、第４ポートに交互に連通させるよ
う切換える一対の第１四路切換弁２及び第２四路
切換弁１３とを設ける。

さらに、上記第１四路切換弁２の第１ポートＡ
１を吐出管６ａに、第２ポートＡ２を第２四路切
換弁１３の第４ポートＢ４に、第３ポートＡ３を
室外熱交換器５に、第４ポートＡ４を室内熱交換
器３にそれぞれ接続する一方、上記第２四路切換
弁１３の第１ポートＢ１を吐出管６ａに、第２ポ
ートＢ２を吸入管６ｂに、第３ポートＢ３をバイ
パス回路１０に、第４ポートＢ４を上記第１四路
切換弁２の第２ポートＡ２にそれぞれ接続する構
成としたものである。

（作用） 以上の構成により、本考案では、空気調和装置
の蓄熱運転時には、第１四路切換弁２の第１ポー
トＡ１−第４ポートＡ４間及び第２ポートＡ２−
第３ポートＡ３間が連通し、第２四路切換弁１３
の第１ポートＢ１−第３ポートＢ３間及び第２ポ
ートＢ２−第４ポートＢ４間が連通するよう切り
換えることにより、圧縮機１の吐出ガスを室内熱
交換器３と蓄熱器５とに分流させて主ヒートポン
プ回路８側で暖房運転を行いつつ、バイパス回路
１０側では高圧ガスの熱が蓄熱器１２の熱媒体に
熱付与される蓄熱を行い、その後、両回路８，１
０の冷媒を合流させて第１制御機構４で減圧作用
した後、室外熱交換器５で蒸発させる蓄熱−暖房
同時運転が可能となる。

また、デフロスト運転時には、第１四路切換弁
２の第１ポートＡ１−第４ポートＡ４間及び第２
ポートＡ２−第３ポートＡ３間が連通し、第２四
路切換弁１３の第１ポートＢ１−第４ポートＢ４
間が連通するよう切換えることで、吐出ガスを室
内熱交換器３と室外熱交換器５とに分流し、室内
熱交換器３および室外熱交換器５でそれぞれ凝縮
させた後、バイパス回路１０に合流して第２制御
機構１１で減圧し、蓄熱器１２で蒸発させるデフ
ロスト−暖房同時運転が可能となる。

そのとき、蓄熱運転時にも第２制御機構１１の
流量制御により主ヒートポンプ回路８側への冷媒
流量をそれ程減少させることなく運転することが
でき、暖房能力が充分維持される。

また、デフロスト運転時にも、室外熱交換器５
で冷媒を液化させた後蓄熱器１２で冷媒と蓄熱媒
体との熱交換を行つて気化するので、少ない冷媒
流量でも非常に高い除霜効率が得られる。したが
つて、室内熱交換器３側への冷媒流量を多くして
運転することが可能となり、室内熱交換器３の暖
房能力が充分高く維持される。

すなわち、２個の四路切換弁２，１３の切換え
によつて、各種の運転モードの切換えが容易に行
われ、特に、蓄熱運転時およびデフロスト運転時
のいずれにおいても快適な暖房効果が維持される
ことになる。

（実施例） 以下、本考案の実施例について、第１図ないし
第３図の図面に基づき説明する。

第１図は本考案の実施例に係るヒートポンプ式
空気調和装置の全体構成を示し、１は圧縮機、２
は暖房運転時には図中実線の如く切換り、冷房運
転時には図中破線の如く切換る第１四路切換弁、
３は暖房運転時には凝縮器、冷房運転時には蒸発
器として機能する室内熱交換器、４は冷媒の減圧
機能および流量制御機能を有する第１制御機能と
しての双方向型第１流量制御弁、５は暖房運転時
には蒸発器、冷房運転時には凝縮器として機能す
る室外熱交換器であつて、上記各機器１〜５は冷
媒配管６により順次冷媒の流通可能に接続され
て、主ヒートポンプ回路８が構成されている。

また、上記圧縮機１の吐出管６ａと主ヒートポ
ンプ回路８の液管６ｄとの間には２つの配管６
ａ，６ｄの間を上記室外熱交換器５および第１制
御機構４をバイパスして冷媒の流通可能に接続す
るバイパス回路１０が介設されている。該バイパ
ス回路１０には、冷媒の減圧機能および流量制御
機能を有する第２制御機構としての双方向型第２
流量制御弁１１と、冷媒の熱を熱媒体としての水
との熱交換により予め蓄熱する蓄熱効果を有する
蓄熱器としての蓄熱槽１２とが上記液管６ｄ側か
ら順次介設されている。

そして、上記圧縮機１および第１四路切換弁２
間の吸入管６ｂと上記バイパス回路１０とに跨つ
て、第２四路切換弁１３が介設されている。

ここで、上記第１、第２四路切換弁２，１３の
各ポート間の接続関係について説明するに、第１
四路切換弁２の第１ポートＡ１は吐出管６ａに、
第２ポートＡ２は第２四路切換弁１３の第４ポー
トＢ４に、第３ポートＡ３は室外熱交換器５に、
第４ポートＡ４は室内熱交換器３にそれぞれ接続
されており、第２四路切換弁１３の第１ポートＢ
１は吐出管６ａに、第２ポートＢ２は吸入管６ｂ
に、第３ポートＢ３はバイパス回路１０に、第４
ポートＢ４は上記第１四路切換弁２の第２ポート
Ａ２にそれぞれ接続されている。

すなわち、第２四路切換弁１３は、バイパス回
路１０の上記液管６ｄ側からの接続を圧縮機１の
吐出管６ａまたは吸入管６ｂのいずれか一方に切
換え可能に接続され、また、第１四路切換弁２側
からの接続を圧縮機１の吸入管６ｂ側または圧縮
機１の吐出管６ａのいずれか一方に切換え可能に
接続されて、上記２つの接続を交互に切換えうる
ようになされている。

次に、上記実施例の作動を説明するに、上記空
気調和装置の暖房運転時、通常上記第２流量制御
弁１１は閉じられており、圧縮機１で圧縮された
高圧ガスは室内熱交換器３で空気との熱交換によ
り凝縮作用を受け、凝縮液化して液管６ｄを流
れ、第１流量制御弁７で減圧されて室外熱交換器
５で空気との熱交換により蒸発作用を受け、低圧
ガスとなつて圧縮機１に吸入される。なお、この
とき上記第２四路切換弁１３は図中実線の如く切
換えられている。また、冷房運転時には、第１四
路切換弁２のみ図中破線の如く切換えられ、第２
流量制御弁１１および第２四路切換弁１３は上記
と同様の状態で運転が行われて、室外熱交換器５
で凝縮された冷媒を室内熱交換器３で蒸発させて
室内の空調が行われる。

そして、暖房運転中、能力に余剰が生じたとき
には暖房と同時に蓄熱が行われ、室外熱交換器５
において、除霜を行う必要が生じたときには、蓄
熱槽１２の蓄熱効果を利用したデフロスト運転が
行われる。その作動を第２図ないし第５図の図面
に基づき説明する。

まず、蓄熱運転時には、第１、第２四路切換弁
２，１３が第２図実線の如く切換えられる。つま
り、第１四路切換弁２の第１ポートＡ１−第４ポ
ートＡ４間及び第２ポートＡ２−第３ポートＡ３
間が連通し、第２四路切換弁１３の第１ポートＢ
１−第３ポートＢ３間及び第２ポートＢ２−第４
ポートＢ４間が連通するよう切り換えられる。そ
して、第２流量制御弁１１の開度が適度に調節さ
れて、圧縮機１の吐出ガスが室内熱交換器３と上
記バイパス回路１０の蓄熱槽１２とに分流され
て、主ヒートポンプ回路８側で暖房運転が行われ
つつ、バイパス回路１０側では高圧ガスの熱が蓄
熱槽１２の水に熱付与される蓄熱が行われ、その
後、両回路８，１０の冷媒が合流して第１流量制
御弁４で減圧作用をうけ、室外熱交換器５で気化
して圧縮機１に戻る。

また、デフロスト運転時には、第３図に示すよ
うに、第１四路切換弁２の第１ポートＡ１−第４
ポートＡ４間及び第２ポートＡ２−第３ポートＡ
３間が連通し、第２四路切換弁１３の第１ポート
Ｂ１−第４ポートＢ４間が連通するよう切換えら
れる。そして、第１四路切換弁２は上記のままで
第２四路切換弁１３のみ図中実線の如く切換えら
れ、第１、第２流量制御弁４，１１の開度が適度
に調節されて運転が行われる。すなわち、吐出ガ
スの一部は室内熱交換器３に、一部は室外熱交換
器５に流入して、室内熱交換器３および室外熱交
換器５でそれぞれ熱交換により液化した後、バイ
パス回路１０に合流して第２流量制御弁１１で減
圧され、蓄熱槽１２で予め熱付与された水との熱
交換により気化して圧縮機１に戻る。

したがつて、この場合、蓄熱運転時にも第２流
量制御弁１１の開度の調節により主ヒートポンプ
回路８側への冷媒流量をそれ程減少させることな
く運転することができ、暖房能力を充分維持する
ことができる。

また、デフロスト運転時には、室外熱交換器５
で冷媒を液化させた後バイパス回路１０の蓄熱槽
１２で冷媒と蓄熱媒体である水との熱交換を行つ
て気化させるようにして、バイパス回路１０側で
もヒートポンプサイクルを形成するようにしてい
るので、従来のいわゆるホツトガスデフロストと
異なり、少ない冷媒流量でも非常に高い除霜効率
を得る。したがつて、室内熱交換器３側への冷媒
流量が多くなるように第１流量制御弁４の開度を
調節して運転することができ、しかも、蓄熱槽１
２が圧縮機１の低圧側に配置されているために低
圧を高く維持して、つまり冷媒循環量が充分多く
して運転することができるので、室内熱交換器３
の暖房能力を充分高く維持することができる。

すなわち、２個の四路切換弁２，１３の切換え
によつて繁雑な制御を行うことなく、各種の運転
モードに切換えることが可能になり、特に、蓄熱
運転時およびデフロスト運転時のいずれにおいて
も快適な暖房効果を維持することができる。

なお、蓄熱運転のみを夜間等に予め行つてお
き、暖房運転時に蓄熱槽１２および室外熱交換器
５からの吸熱を利用して高い暖房効率を得ること
もできる。

また、本考案に使用される蓄熱器は上記実施例
における水を利用した蓄熱槽１２に限定されるも
のではなく、塩化カルシウム六水塩等を利用する
ことができるのはいうまでもない。

さらに、上記実施例では、第１、第２制御機構
４，１１として減圧機能および流量制御機能を有
する双方向型流量制御弁を配置したが、コスト低
減の目的で、流量制御機能のみ有する一方向型流
量調整弁と、キヤピラリーチユーブ等の減圧機構
とを並列に接続したものを制御機能としてそれぞ
れの対応部位に配設してもよい。また、そのと
き、２つの流量調整弁の代りに、主ヒートポンプ
回路８の液管６ｄとバイパス回路１０との接続点
に比例制御弁を配設しても勿論構わない。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案のヒートポンプ式
空気調和装置によれば、冷媒を液管から圧縮機に
流すバイパス回路を設け、該バイパス回路に蓄熱
器を介設するとともに、２個の四路切換弁の切換
えによつて蓄熱−暖房同時運転とデフロスト−暖
房同時運転とが可能な構成としたので、制御の繁
雑化を招くことなく、室内熱交換器への冷媒流量
を常に充分確保しつつ、蓄熱運転時には吐出ガス
の一部を蓄熱器に分流して蓄熱しておき、デフロ
スト運転時には吐出ガスの一部を室外熱交換器に
分流して除霜を行うことが可能になり、いずれの
場合にも高い暖房能力を発揮して快適な暖房効果
を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本考案の実施例を示し、
第１図はその全体構成図、第２図は蓄熱運転時の
冷媒の流れの説明図、第３図はデフロスト運転時
の冷媒の流れの説明図である。第４図および第５
図はいずれも従来の構成例を示す図である。 １……圧縮機、３……室内熱交換器、４……第
１流量制御弁（第１制御機構）、５……室外熱交
換器、６ａ……吐出管、６ｂ……吸入管、６ｃ…
…ガス管、６ｄ……液管、８……主ヒートポンプ
回路、１０……バイパス回路、１１……第２流量
制御弁（第２制御機構）、１２……蓄熱槽、Ａ１，
Ｂ１……第１ポート、Ａ２，Ｂ２……第２ポー
ト、Ａ３，Ｂ３……第３ポート、Ａ４，Ｂ４……
第４ポート。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 圧縮機１と、室内熱交換器３と、冷媒の減圧機
   能および流量制御機能を有する第１制御機構４
   と、室外熱交換器５とを順次接続してなる主ヒー
   トポンプ回路８を備えた空気調和装置において、 主ヒートポンプ回路８の液管６ｄとガス管６ｃ
   との間を上記室外熱交換器５および第１制御機構
   ４をバイパスして接続するバイパス回路１０と、 上記バイパス回路１０に介設され、冷媒の減圧
   機能および流量制御機能を有する第２制御機構１
   １と、 該第２制御機構１１の液管側６ｄから下流側に
   介設され、冷媒の熱を蓄熱する蓄熱器１２と、 上記主ヒートポンプ回路８とバイパス回路１０
   とに跨つて介設され、それぞれ第１、第２ポート
   を第３、第４ポートに交互に連通させるよう切換
   える一対の第１四路切換弁２及び第２四路切換弁
   １３とを備え、 上記第１四路切換弁２の第１ポートＡ１は吐出
   管６ａに、第２ポートＡ２は第２四路切換弁１３
   の第４ポートＢ４に、第３ポートＡ３は室外熱交
   換器５に、第４ポートＡ４は室内熱交換器３にそ
   れぞれ接続されており、 上記第２四路切換弁１３の第１ポートＢ１は吐
   出管６ａに、第２ポートＢ２は吸入管６ｂに、第
   ３ポートＢ３はバイパス回路１０に、第４ポート
   Ｂ４は上記第１四路切換弁２の第２ポートＡ２に
   それぞれ接続されていることを特徴とするヒート
   ポンプ式空気調和装置。