JPH0621750B2 - ヒートポンプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はヒートポンプ装置に関するものであり、特
に、蒸発器に付着した霜を除去する除霜運転と通常の暖
房運転との切替時の運転効率を改善したヒートポンプ装
置に関するものである。

［従来の技術］ 第９図は、例えば、本出願人による特願昭６１−１８８
０３号に示した先願のヒートポンプ装置の冷媒配管を示
す配管図である。

図において、（１）は冷媒ガス圧縮用の圧縮機、（２）
は暖房器として作用する凝縮器、（３ａ）及び（３ｂ）
は膨張弁または毛細管からなるキャピラリチューブ等の
第１減圧装置及び同様な第２減圧装置、（４）は空冷式
の蒸発器である。凝縮器（２）及び蒸発器（４）は配管
用の接続口として、凝縮器（２）は第１接続口（２ａ）
及び第２接続口（２ｂ）、蒸発器（４）は第１接続口
（４ａ）及び第２接続口（４ｂ）を各々有している。
（５）は蓄熱及び吸熱用の熱交換器であり、（６）の蓄
熱槽内に相変化温度が０℃から３０℃間にある蓄熱材
（７）とともに内蔵されている。（８）は第１開閉弁、
（９）は第２開閉弁、（１０）は第３開閉弁、（１１）
は第４開閉弁である。（１２）は第１冷媒回路であり、
凝縮器（２）の一方の接続口である第１接続口（２ａ）
と蒸発器（４）の一方の接続口である第１接続口（４
ａ）との間に、第１開閉弁（８）と熱交換器（５）と第
１減圧装置（３ａ）とを配し、凝縮器（２），第１開閉
弁（８），熱交換器（５），第１減圧装置（３ａ），蒸
発器（４）の順に配管してある。（１３）は第２冷媒回
路であり、凝縮器（２）の第１接続口（２ａ）と蒸発器
（４）の他方の接続口である第２接続口（４ｂ）との間
に、第１冷媒回路（１２）と並列に第２開閉弁（９）及
び第２減圧装置（３ｂ）を配し、凝縮器（２），第２開
閉弁（９），第２減圧装置（３ｂ），蒸発器（４）の順
に配管してある。（１４）は第３冷媒回路であり、蒸発
器（４）の第２接続口（４ｂ）と凝縮器（２）の他方の
接続口である第２接続口（２ｂ）との間に、第３開閉弁
（１０）及び圧縮機（１）を配し、蒸発器（４），第３
開閉弁（１０），圧縮機（１），凝縮器（２）の順に配
管してある。（１５）は第４冷媒回路であり、第１開閉
弁（８）と熱交換器（５）との間と、第３開閉弁（１
０）と圧縮機（１）との間とを連通し、中間部に第４開
閉弁（１１）を配している。

従来のヒートポンプ装置の冷媒配管は上記のように構成
されており、通常、凝縮器（２）は室内に設置し、蒸発
器（４）は室外に設置していた。

次に、上記従来のヒートポンプ装置の運転動作につい
て、以下に説明する。

この種のヒートポンプ装置の暖房運転について述べる。

暖房運転の場合には、第１開閉弁（８）及び第３開閉弁
（１０）は解放状態にあり、第２開閉弁（９）及び第４
開閉弁（１１）は閉鎖状態にある。

したがって、冷媒は図中の実線矢印で示すような循環を
行なう。即ち、圧縮機（１）→凝縮器（２）→第１開閉
弁（８）→熱交換器（５）→第１減圧装置（３ａ）→蒸
発器（４）→第３開閉弁（１０）→圧縮機（１）という
暖房サイクルを構成する。この状態で暖房運転が行なわ
れる。

このとき、圧縮機（１）で冷媒ガスは高温高圧となり圧
縮器（２）内に送られる。この凝縮器（２）で暖房のた
め放熱し、冷媒は凝縮し液化する。凝縮器（２）を出た
４０℃前後の冷媒液は第１冷媒回路（１２）を通り、第
１開閉弁（８）を経て蓄熱槽（６）内の熱交換器（５）
に送られる。ここで、相変化温度が０℃から３０℃間に
ある蓄熱材（７）を加熱し、この熱は蓄熱される。熱交
換器（５）を出た冷媒液は第１減圧装置（３ａ）を通
り、減圧され、低温低圧となり、蒸発器（４）に送られ
る。蒸発器（４）で冷媒は蒸発し、気化して冷媒ガスと
なる。そして、この冷媒ガスは第３開閉弁（１０）を経
て圧縮機（１）内に戻る。以上のサイクルを連続するこ
とによって、暖房運転が行なわれる。

ところが、この暖房運転中に、外気温が低下し、冷媒の
蒸発温度が０℃以下の場合には、蒸発器（４）の冷却フ
ィンである伝熱面に霜が付着し、熱交換効率を低下させ
る。

そこで、この種のヒートポンプ装置では、この蒸発器
（４）に付着した霜を除去するために除霜運転を行なっ
ている。

次に、除霜運転について説明する。

第１０図は第９図のヒートポンプ装置の除霜動作を示す
『除霜運転ルーチン』のフローチャートであり、ヒート
ポンプ装置の温度制御メインプログラムの実行中にコー
ルされるプログラムである。

まず、ステップＳ１で公知の除霜判定部（図示せず）に
より除霜運転が必要か否かを判断する。除霜運転が必要
でない場合には、通常の暖房運転を続行する。除霜運転
が必要な場合には、ステップＳ２で第１開閉弁（８）及
び第３開閉弁（１０）を閉鎖し、第２開閉弁（９）及び
第４開閉弁（１１）を開放する。この状態では、冷媒は
第９図の点線矢印で示すような循環を行なう。即ち、圧
縮機（１）→凝縮器（２）→第２開閉弁（９）→第２減
圧装置（３ｂ）→蒸発器（４）→第１減圧装置（３ａ）
→熱交換器（５）→第４開閉弁（１１）→圧縮機（１）
というサイクルを構成する。この状態で除霜運転が行な
われる。この後、ステップＳ３で除霜が完了したか否か
を判断する。未だ、除霜途中の場合には除霜運転を続行
する。一方、除霜が完了した場合には、ステップＳ４で
第１開閉弁（８）及び第３開閉弁（１０）を開放し、第
２開閉弁（９）及び第４開閉弁（１１）を閉鎖する。そ
して、通常の暖房運転を行う。

ここで、ステップＳ２の除霜運転時の冷媒の循環につい
て、更に詳述する。

まず、圧縮機（１）から出た高温高圧の冷媒ガスは凝縮
器（２）に送られ、ここで放熱して暖房を行なう。この
とき、凝縮器（２）では１００％の放熱を行なわない。
即ち、冷媒ガスはここで完全に液化されずに、一部に冷
媒ガスを残した気液混合状態で、第２冷媒回路（１３）
を通り、第２開閉弁（９）を経て第２減圧装置（３ｂ）
に送られる。第２減圧装置（３ｂ）では、気液二相の冷
媒ガスは中間圧力まで減圧され（例えば、凝縮温度が１
０℃から２０℃程度の状態）、蒸発器（４）に送られ
る。この蒸発器（４）は暖房運転時と逆方向の第２接続
口（４ｂ）に接続されているので、蒸発器（４）は凝縮
器として作用する。したがって、蒸発器（４）で放熱し
て、冷媒ガスは凝縮し、液化して全体が冷媒液となる。
この放熱により蒸発器（４）に付着した霜は溶かされ、
除霜を行なう。蒸発器（４）を出た冷媒液は、第１冷媒
回路（１２）を通常の暖房運転時とは逆方向に流れ、第
１減圧装置（３ａ）を通り低温低圧となり、蓄熱槽
（６）内の熱交換器（５）に送られる。ここで、冷媒液
は蓄熱材（７）から熱を吸収し蒸発して冷媒ガスとな
る。そして、第４冷媒回路（１５）を通り第４開閉弁
（１１）を経て圧縮機（１）内に戻る。以上のサイクル
は除霜が完了するまで連続して行なわれる。

以上のように、この種のヒートポンプ装置では暖房運転
と除霜運転の双方の運転を複数の開閉弁を適宜切替えて
行なっていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のような従来のヒートポンプ装置では、通常の暖房
運転か、或いは除霜運転の何れか一方の状態で運転が行
われていた。しかも、この運転切替えは第１開閉弁
（８）、第２開閉弁（９）、第３開閉弁（１０）、第４
開閉弁（１１）の開閉切替えで行ない、瞬時に暖房運転
と除霜運転の相互の切替えを行なっている。

この種の従来のヒートポンプ装置では、除霜運転時に蓄
熱槽（６）内の熱交換器（５）は蒸発器として作用し、
冷媒液は蓄熱材（７）から吸熱するために、蓄熱材
（７）は低温となる。したがって、除霜運転から通常の
暖房運転に切替わった直後では、低温の蓄熱材（７）に
多くの熱を奪われるために、凝縮器（２）の吹出し温度
がなかなか上昇せず、除霜運転から暖房運転への切替え
直後の暖房立上りに問題点があった。

更に、従来のヒートポンプ装置では除霜運転の場合に、
熱交換器（５）は圧縮機（１）への冷媒ガスの吸入回路
となっている。しかし、暖房運転時に、この蓄熱槽
（６）内の熱交換器（５）の内部は高圧の冷媒液で満さ
れていた。このため、通常の暖房運転から除霜運転に切
り換わった瞬間では、圧縮機（１）に高圧の液状の冷媒
が一度に急激に戻るため、液圧縮状態となり、過負荷状
態となることがあった。そして、これが圧縮機（１）の
故障原因となるという問題点があった。

以上のように、従来のこの種のヒートポンプ装置は、除
霜運転前後の暖房運転との切替え時に問題を有してい
た。

そこで、この発明はかかる問題点を解消するためになさ
れたものであり、除霜運転から暖房運転への切替え直後
の暖房立上り効率を向上させ、暖房運転から除霜運転へ
の切替え直後の圧縮機への負担を軽減し、効率的な除霜
運転から暖房運転への移行が可能なヒートポンプ装置を
得ることを課題とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明にかかるヒートポンプ装置は、通常の暖房運転
を行なう圧縮機（１）、凝縮器（２）、熱交換器
（５）、第１減圧装置（３ａ）、蒸発器（４）を順次環
状に配管して暖房サイクルを構成し、更に、前記蒸発器
（４）に付着した霜を除去する除霜運転との相互切替え
のために、前記凝縮器（２）と熱交換器（５）との間に
接続した第１開閉弁（８）と、前記蒸発器（４）と圧縮
機（１）との間に接続した第３開閉弁（１０）と、前記
第１開閉弁（８）と熱交換器（５）の間と圧縮機（１）
との間に接続した第４開閉弁（１１）と、前記凝縮器
（２）と蒸発器（４）の間に接続した第２減圧装置（３
ｂ）及び第５開閉弁（１６）と、前記第２減圧装置（３
ｂ）と第５開閉弁（１６）との間と蒸発器（４）と第３
開閉弁（１０）との間に接続した第２開閉弁（９）とを
配設したものである。

［作用］ この発明のヒートポンプ装置においては、凝縮器（２）
と熱交換器（５）との間に接続した第１開閉弁（８）、
蒸発器（４）と圧縮機（１）との間に接続した第３開閉
弁（１０）を開放とし、また、第１開閉弁（８）と熱交
換器（５）の間と圧縮機（１）との間に接続した第４開
閉弁（１１）、前記凝縮器（２）と蒸発器（４）の間に
接続した第２減圧装置（３ｂ）及び第５開閉弁（１
６）、前記第２減圧装置（３ｂ）と第５開閉弁（１６）
との間と蒸発器（４）と第３開閉弁（１０）との間に接
続した第２開閉弁（９）を閉鎖して、圧縮機（１）、凝
縮器（２）、熱交換器（５）、第１減圧装置（３ａ）、
蒸発器（４）を順次環状に配管して暖房サイクルを構成
する。

また、前記第１開閉弁（８）、第３開閉弁（１０）、第
５開閉弁（１６）を閉鎖し、第２開閉弁（９）、第４開
閉弁（１１）を開放することにより、圧縮機（１）、凝
縮器（２）、蒸発器（４）、第１減圧装置（３ａ）、熱
交換器（５）で除霜サイクルを構成する。

更に、除霜運転から暖房運転に移行する場合、暖房運転
から除霜運転に移行する場合、前記第１開閉弁（８）、
第２開閉弁（９）、第３開閉弁（１０）、第４開閉弁
（１１）、第５開閉弁（１６）の切替えにより、冷媒経
路を切替えることができ、除霜運転から暖房運転への切
替え直後の暖房立上り効率を向上させることができ、し
かも、効率的な除霜運転から暖房運転への移行ができ
る。また、暖房運転から除霜運転への切替え直後の圧縮
機への負担を軽減できる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例であるヒートポンプ装置の
冷媒配管を示す配管図である。なお、図中、（１）から
（１５）は上記従来例の各構成部分と同一または相当す
る構成部分である。

図において、（１６）は第５開閉弁、（１７）は第１減
圧装置（３ａ）と蒸発器（４）の間と、第２減圧装置
（３ｂ）と第２開閉弁（９）との間を通過する第５冷媒
回路であり、中間部には第５開閉弁（１６）を配する。
（１８）は凝縮器（２）の温度（または圧力）を検出す
る検出器、（１９）は第１開閉弁（８）の開閉動作を制
御する制御装置である。また、このヒートポンプ装置で
は凝縮器（２）の第１接続口（２ａ）と蒸発器（４）の
他方の接続口である第２接続口（４ｂ）との間を連通す
る第２冷媒回路（１３）の第２減圧装置（３ｂ）と第２
開閉弁（９）との配置順序が、第９図の従来例とは交換
してある。

この実施例のヒートポンプ装置は上記のように構成され
ている。このヒートポンプ装置の各運転動作について第
１図及び第２図を用いて以下に説明する。第２図は第１
図のヒートポンプ装置の除霜運転及び除霜運転から暖房
運転への切替動作を示す『除霜運転ルーチン』のフロー
チャートであり、ヒートポンプ装置の温度制御メインプ
ログラムの実行中にコールされるプログラムである。

なお、この実施例の通常の暖房運転及び通常の除霜運転
の各運転は従来例と同一であるので、ここではその説明
を省略する。したがって、除霜運転から暖房運転への移
行動作を中心に説明する。

まず、ステップＳ１１で公知の除霜判定部（図示せず）
により除霜運転が必要か否かを判断する。除霜運転が必
要でない場合には、従来同様、このルーチンを脱して、
通常の暖房運転を続行する。除霜運転が必要な場合に
は、ステップＳ１２で第１開閉弁（８）及び第３開閉弁
（１０）及び第５開閉弁（１６）を閉鎖し、第２開閉弁
（９）及び第４開閉弁（１１）を開放する。この状態で
除霜運転が行なわれる。この除霜運転時の冷媒の循環も
従来例と同一なのでここではその説明を省略する。この
後、ステップＳ１３で除霜が完了したか否かを判断す
る。除霜途中の場合には、ステップＳ１２へ戻り除霜運
転を続行する。一方、除霜が完了した場合には、ステッ
プＳ１４で第３開閉弁（１０）及び第５開閉弁（１６）
を開放し、第１開閉弁（８）及び第２開閉弁（９）及び
第４開閉弁（１１）を閉鎖する。この状態では、冷媒は
第１図の実線矢印で示すような循環を行なう。即ち、圧
縮機（１）→凝縮器（２）→第２減圧装置（３ｂ）→第
５開閉弁（１６）→蒸発器（４）→第３開閉弁（１０）
→圧縮機（１）というサイクルを構成する。この状態
で、第１の暫定的な暖房運転を開始する。

これは、除霜運転から暖房運転への切替え直後の暖房立
上り時は、室内暖房の負荷が大きく、また、除霜運転に
より凝縮器（２）の温度も低下しているので、室内の必
要な暖房能力を得るために、除霜運転で低温化した蓄熱
槽（６）内を通さずに凝縮器（２）のみで放熱するよう
にしたものである。これにより、凝縮器（２）の温度及
び圧力を速やかに上昇させ、室内に吹き出される空気温
度を極めて短時間に高めることができる。

この第１の暫定的な暖房運転を行なっていると、室内温
度は次第に上昇し、暖房負荷も室内温度に応じて減少す
る。そして、凝縮器（２）の温度及び圧力も上昇する。

そこで、この凝縮器（２）の温度（または圧力）を検出
器（１８）で検出し、ステップＳ１５でこの温度（また
は圧力）を所定の設定値と比較する。凝縮器（２）の温
度（または圧力）が所定の設定値未満の場合には、第１
開閉弁（８）を閉鎖したまま、上記ステップＳ１４の第
１の暫定的な暖房運転を続行する。一方、凝縮器（２）
の温度が所定の設定値以上の場合には、ステップＳ１６
で第１開閉弁（８）を開放して、通常の暖房運転を行な
う。この第１開閉弁（８）の開放により、蓄熱槽（６）
の熱交換器（５）には高温の冷媒が流れ、蓄熱材（７）
を徐々に加温し、そして、次の除霜運転等に備え蓄熱さ
れる。

なお、上記実施例の凝縮器（２）の温度（または圧力）
が所定の設定値未満となった場合には、再度、第５開閉
弁（１６）を閉じるように制御してもよい。この場合に
は、熱交換器（５）に流れる高温の冷媒により蓄熱材
（７）の温度上昇が前者よりも急激となる。

また、上記実施例では、凝縮器（２）の温度（または圧
力）は所定の一つの設定値と比較したが、第１設定値及
び第２設定値の二つの設定値を設けて、これらの設定値
と凝縮器（２）の温度（または圧力）とを比較して暖房
運転を制御してもよい。

ここで、第１設定値及び第２設定値の二つの設定値によ
る暖房運転の制御例について図を用いて説明する。第３
図は第１図のヒートポンプ装置の除霜運転及び除霜運転
から暖房運転への移行する制御の他の実施例を示す『除
霜運転ルーチン』のフローチャートであり、ヒートポン
プ装置の温度制御メインプログラムの実行中にコールさ
れるプログラムである。なお、この図では説明を容易に
するために、第１設定値を第２図の所定の設定値と同一
として扱う。したがって、図中、ステップＳ１１からス
テップＳ１６は上記第２図の実施例と同一なので、ここ
ではその説明を省略する。そこで、ステップＳ２１以降
について説明する。

ステップＳ１６で第１開閉弁（８）を開放して、第２の
暫定的な暖房運転を行なうことにより、蓄熱槽（６）の
熱交換器（５）に高温の冷媒が流れ、蓄熱材（７）を加
温し、蓄熱される。この第２の暫定的な暖房運転を行な
っているとき、更に室内温度は上昇し、暖房負荷も減少
する。そして、凝縮器（２）の温度及び圧力も上昇す
る。

そこで、この凝縮器（２）の温度（または圧力）を、再
度、検出器（１８）で検出し、ステップＳ２１でこの温
度（または圧力）を第２設定値と比較する。凝縮器
（２）の温度（または圧力）が第２設定値未満の場合に
は、ステップＳ１６の第２の暫定的な暖房運転を継続す
る。または、第３図の破線で示すように、再度、ステッ
プＳ１４の第１の暫定的な暖房運転を繰り返し行なう。
一方、凝縮器（２）の温度が第２設定値以上の場合に
は、ステップＳ２２で第２開閉弁（９）及び第４開閉弁
（１１）及び第５開閉弁（１６）を閉鎖し、第１開閉弁
（８）及び第３開閉弁（１０）を開放して通常の暖房運
転に入り、このルーチンを脱する。

この第５開閉弁（１６）の閉鎖により、上記の第２の暫
定的な暖房運転は終了し、通常の暖房運転に移行する。
そして、凝縮器（２）から出た高温の冷媒は全て蓄熱槽
（６）を通過するので、次の除霜運転に備えて充分な蓄
熱が行なわれる。

ところで、上記の第３図の実施例では第２の暫定的な暖
房運転を停止し、通常の暖房運転に移行するための手段
として、第１設定値より高い第２設定値を設けて、この
第２設定値と凝縮器（２）の温度（または圧力）とを比
較して行なった。しかし、本発明を実施する場合には必
ずしもこの方法に限定されるものではない。

例えば、第２設定値を設ける代わりに、第１設定値（第
２図の所定の設定値）を越え、第１開閉弁（８）が開放
後、ある所定の時間第１設定値（第２図の所定の設定
値）以上の温度（または圧力）が持続した場合には、第
５開閉弁（１６）を閉じ通常の暖房運転に移行するよう
にしてもよい。即ち、この場合には、蓄熱槽（６）の蓄
熱材（７）が充分に蓄熱されており、通常の暖房運転を
行なっても差し支えないからである。これを図で示すと
第４図のようになる。第４図は第１図のヒートポンプ装
置の除霜運転及び除霜運転から暖房運転への移行動作に
ついての更に他の実施例を示す『除霜運転ルーチン』の
フローチャートであり、ヒートポンプ装置の温度制御メ
インプログラムの実行中にコールされるプログラムであ
る。

この実施例の場合には、第３図のステップＳ２１に代え
て、ステップＳ３１で第１開閉弁（８）の開放後、ｔ時
間所定の値以上であるかを判断するように置換したもの
である。なお、他の各動作は第３図の実施例と同一なの
でその説明は省略する。

以上のように、この実施例では除霜運転から暖房運転へ
の切替え時に、凝縮器（２）の温度（または圧力）が所
定の設定値に達するまでは、冷媒を蓄熱槽（６）に流さ
ずに第１の暫定的な暖房運転を行なう。また、設定値以
上になった場合にのみ、冷媒を蓄熱槽（６）にも流し、
蓄熱槽（６）の蓄熱材（７）への蓄熱を行なう。そし
て、蓄熱材（７）に充分蓄熱された後に、本格的に通常
の暖房運転を行なう。

したがって、除霜運転から通常の暖房運転に切り換わっ
た直後の、凝縮器（２）の吹出し温度がなかなか上昇し
ないという問題点は解消され、除霜運転から暖房運転へ
の切替え直後の暖房立上り効率が向上する。

また、第１及び第２の暫定的な暖房運転により、蓄熱槽
（６）の蓄熱材（７）が充分に蓄熱された場合には、速
やかに、通常の暖房運転に移行するので、除霜運転と通
常の暖房運転との移行動作が円滑になり、効率的で且つ
経済的な除霜運転及び暖房運転が可能となる。

次に、この発明の他の実施例について説明する。第５図
はこの発明の他の実施例であるヒートポンプ装置の冷媒
配管を示す配管図である。なお、図中、（１）から（１
７）は上記実施例の構成部分と同一または相当する構成
部分である。

この実施例のヒートポンプ装置の運転動作状態につい
て、第５図及び第６図を用いて以下に説明する。第６図
は第５図のヒートポンプ装置の除霜運転及び除霜運転か
ら暖房運転への移行動作についての一実施例を示す『除
霜運転ルーチン』のフローチャートであり、ヒートポン
プ装置の温度制御メインプログラムの実行中にコールさ
れるプログラムである。

なお、この実施例においても、通常の暖房運転及び通常
の除霜運転の各運転は従来例と同一なので、ここではそ
の説明を省略する。したがって、暖房運転から除霜運転
への移行動作を中心に説明する。

まず、ステップＳ４１で公知の除霜判定部（図示せず）
により除霜運転が必要か否かを判断する。除霜運転が必
要でない場合には、従来同様、通常の暖房運転を続行す
る。除霜運転が必要な場合には、ステップＳ４２で第３
開閉弁（１０）及び第５開閉弁（１６）を開放し、第１
開閉弁（８）及び第２開閉弁（９）及び第４開閉弁（１
１）を閉鎖する。これにより、熱交換器（５）への冷媒
の流入は停止し、蓄熱動作は中断される。この状態で
は、冷媒は第５図の実線矢印で示すような循環を行な
う。即ち、圧縮機（１）→凝縮器（２）→第２減圧装置
（３ｂ）→第５開閉弁（１６）→蒸発器（４）→第３開
閉弁（１０）→圧種機（１）というサイクルを構成す
る。この運転状態は、上記実施例で示した第１の暫定的
な暖房運転と同一の運転である。この第１の暫定的な暖
房運転は除霜運転開始前に所定時間だけ行なう。そし
て、ステップＳ４３で所定時間経過したか否かを判断す
る。所定時間経過した場合には、ステップＳ４４で第２
開閉弁（９）及び第４開閉弁（１１）を開放し、第１開
閉弁（８）及び第３開閉弁（１０）及び第５開閉弁（１
６）を閉鎖する。この状態で通常の除霜運転が行なわれ
る。この除霜運転時の冷媒の循環も従来例と同一なの
で、ここでは説明を省略する。この後、ステップＳ４５
で除霜が完了したか否かを判断する。未だ、除霜途中の
場合にはステップＳ４４で除霜運転を続行する。一方、
除霜が完了した場合には、ステップＳ４６で第１開閉弁
（８）及び第３開閉弁（１０）を開放し、第２開閉弁
（９）及び第４開閉弁（１１）及び第５開閉弁（１６）
を閉鎖する。そして、通常の暖房運転に移行する。

この実施例では、通常の暖房運転から除霜運転への切替
え時に、冷媒を蓄熱槽（６）に流さない第１の暫定的な
暖房運転を所定時間行なう。この運転状態では、通常の
暖房運転時に高圧ＰＨに保たれている熱交換器（５）の
下流側（蒸発器（４）側）と低圧ＰＥの蒸発器（４）と
は第１減圧装置（３ａ）の適当な絞りを介して連通した
状態となっている。したがって、この所定時間の間に、
通常の暖房運転時に熱交換器（５）内に貯溜していた冷
媒液は同一の圧力状態（ＰＨ＝ＰＥ）となるまで、圧力
差に応じて蒸発器（４）に徐々に放出される。この放出
された冷媒は蒸発器（４）で蒸発して圧縮機（１）へ戻
る。そして、圧力差が均一化した後に、通常の除霜運転
を再開する。

なお、この第１の暫定的な暖房運転が行なわれる所定時
間は、蓄熱材（７）から熱交換器（５）への放熱時間、
即ち、蓄熱量等を考慮して決定される。

以上のように、この実施例では除霜運転開始前に、第１
の暫定的な暖房運転を所定時間行なうことにより、通常
の暖房運転中に熱交換器（５）内に貯溜された高圧の冷
媒液を蒸発器（４）に放出できる。したがって、従来問
題となっていた圧縮機（１）に高圧の冷媒液が一度に急
激に戻ることがなくなり、圧縮機（１）が破損すること
もなくなるので、除霜運転開始直後の圧縮機（１）への
負担が軽減し、信頼性の高い除霜運転を行なうことがで
きる。

また、除霜運転への移行前に主回路内に冷媒が熱交換器
（５）から補充されるので、除霜運転開始直後に除霜に
必要な循環冷媒量が不足することもない。

故に、通常の暖房運転から除霜運転への移行が円滑に行
なわれ、効率的で且つ経済的な除霜運転及び暖房運転が
可能となる。

ここで、この発明の更に他の実施例について説明する。
第７図はこの発明の更に他の実施例であるヒートポンプ
装置を示す冷媒配管図である。なお、図中、（１）から
（１７）は上記実施例の構成部分と同一または担当する
構成部分である。

図において、（２０）は蒸発器（４）の温度を検出する
温度検出器、（２１）は蓄熱材（７）の温度を検出する
温度検出器、（２２）は第４開閉弁（１１）の開閉動作
を制御する制御装置である。

上記のように構成されたこの実施例のヒートポンプ装置
の運転動作について、第７図及び第８図を用いて以下に
説明する。第８図は第７図のヒートポンプ装置の除霜運
転及び除霜運転から暖房運転への移行動作についての一
実施例を示す『除霜運転ルーチン』のフローチャートで
あり、ヒートポンプ装置の温度制御メインプログラムの
実行中にコールされるプログラムである。

なお、この実施例においても、通常の暖房運転及び通常
の除霜運転の各運転は従来例と同一なので、ここではそ
の説明を省略する。したがって、除霜運転から暖房運転
への移行動作を中心に説明する。

第８図において、ステップＳ１１からステップＳ１４は
上記第２図及び第３図に示す実施例と基本的に同一なの
で、ここでは説明を省略し、ステップＳ１４及びステッ
プＳ５１以降について説明する。

この実施例の場合にも、ステップＳ１４で第１の暫定的
な暖房運転が行なわれる。この状態では、冷媒は第７図
の実線矢印で示すような循環を行なう。

この第１の暫定的な暖房運転の開始前は、蒸発器（４）
は除霜運転により霜が溶されている。そして、第１の暫
定的な暖房運転に入ると同時に、蒸発器（４）は第２減
圧装置（３ｂ）で減圧された圧力でもって、蒸発を開始
する。したがって、蒸発器（４）の温度は急激に低下す
る。この場合、除霜運転が比較的短時間で完了すると、
蒸発器（４）の温度は蓄熱槽（６）内の蓄熱材（７）の
温度よりも低くなることがある。

かかる場合に蓄熱槽（６）を蒸発器として利用すること
により、蒸発器（４）側の能力を増大できる。そして、
凝縮器（２）の温度をより速やかに高めることができ
る。

そこで、この蓄熱槽（６）の余熱を利用するために、ス
テップＳ５１で蒸発器（４）と蓄熱材（７）の各温度を
温度検出器（２０）及び温度検出器（２１）で検出し、
制御装置（２２）でそれらを比較する。蓄熱材（７）の
温度が蒸発器（４）の温度よりも高い場合には、ステッ
プＳ５２で第４開閉弁（１１）を開放する。そして、第
７図の点線矢印で示したように、第１減圧装置（３ａ）
→熱交換器（５）→第４開閉弁（１１）→圧縮機（１）
に至る回路にも冷媒が流れるようにし、この状態で第３
の暫定的な暖房運転を行なう。なお、この場合、第１減
圧装置（３ａ）が電動式の場合は減圧弁の弁開度を全開
とする。一方、ステップＳ５１で蓄熱材（７）の温度が
蒸発器（４）の温度よりも低い場合は、ステップＳ１４
に戻り第１の暫定的な暖房運転を行なう。

この第１または第３の暫定的な暖房運転を行なった後
は、前記第１図から第４図の実施例に示したような凝縮
器（２）の温度（または圧力）を利用して、ステップＳ
５３及びステップＳ５４を経て通常の暖房運転に移行す
る。

以上のように、この実施例では、除霜運転から通常の暖
房運転に移行する際に、蒸発器（４）の温度と蓄熱槽
（６）内の蓄熱材（７）の温度とを比較し、蓄熱材
（７）の温度が蒸発器（４）の温度よりも高い場合に
は、蓄熱槽（６）を蒸発器として利用することができる
ので、蒸発器（４）側の能力を増大できる。そして、凝
縮器（２）の温度をより速やかに高めることができる。
したがって、除霜運転から暖房運転への切替え直後の暖
房立上り効率が向上する。

また、第１または第３の暫定的な暖房運転を介して除霜
運転から通常の暖房運転に移行するので、除霜運転と通
常の暖房運転との移行動作が円滑になり、効率的で且つ
経済的な除霜運転及び暖房運転が可能となる。

なお、上記各実施例では、除霜運転と通常の暖房運転と
の切替え時に、切替前後の冷媒の圧力及び温度状態に応
じて第１開閉弁（８）、第２開閉弁（９）、第３開閉弁
（１０）、第４開閉弁（１１）及び第５開閉弁（１６）
の開閉動作を行ない、暫時適切な冷媒回路を各々独立し
て形成する場合について説明した。しかし、ヒートポン
プ装置の容量及び使用目的に応じて、上記の各制御方法
を適宜組合わせれば、より効率的な除霜運転と暖房運転
との移行動作を行なうことができる。

ところで、上記各実施例では暖房サイクルのみを行なう
ヒートポンプ装置について説明したが、四方弁を備え冷
暖房の変換が可能なヒートポンプ装置であっても利用す
ることができる。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、この発明のヒートポンプ装置は、
圧縮機、凝縮器、熱交換器、減圧装置、蒸発器を順次環
状に配管して暖房サイクルを構成し、更に、前記蒸発器
に付着した霜を除去する除霜運転との相互切替えのため
に、前記凝縮器と熱交換器との間に接続した第１開閉弁
と、前記蒸発器と圧縮機との間に接続した第３開閉弁
と、前記第１開閉弁と熱交換器の間と圧縮機との間に接
続した第４開閉弁と、前記凝縮器と蒸発器の間に接続し
た減圧装置及び第５開閉弁と、前記減圧装置と第５開閉
弁との間と蒸発器と第３開閉弁との間に接続した第２開
閉弁とを配設したものである。したがって、除霜運転と
通常の暖房運転との切替え時に、切替前後の冷媒の圧力
及び温度状態等に応じて第１開閉弁から第５開閉弁の開
閉動作を適宜開閉制御し、適切な冷媒回路を形成して、
除霜運転と暖房運転との移行動作を制御するものである
から、除霜運転から暖房運転への切替え直後の暖房立上
り効率を向上でき、暖房運転から除霜運転への切替え直
後の圧縮機の負担を軽減でき、除霜運転と通常の暖房運
転との移行動作が円滑になるので、効率的で且つ経済的
な除霜運転及び暖房運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例であるヒートポンプ装置の
冷媒配管を示す配管図、第２図は第１図のヒートポンプ
装置の除霜運転及び除霜運転から暖房運転への移行動作
についての一実施例を示すフローチャート、第３図は第
１図のヒートポンプ装置の除霜運転及び除霜運転から暖
房運転への移行動作についての他の実施例を示すフロー
チャート、第４図は第１図のヒートポンプ装置の除霜運
転及び除霜運転から暖房運転への移行動作についての更
に他の実施例を示すフローチャート、第５図はこの発明
の他の実施例であるヒートポンプ装置の冷媒配管を示す
配管図、第６図は第５図のヒートポンプ装置の除霜運転
及び除霜運転から暖房運転への移行動作についての一実
施例を示すフローチャート、第７図はこの発明の更に他
の実施例であるヒートポンプ装置を示す冷媒配管を示す
配管図、第８図は第７図のヒートポンプ装置の除霜運転
及び除霜運転から暖房運転への移行動作についての一実
施例を示すフローチャート、第９図は従来のヒートポン
プ装置の冷媒配管を示す配管図、第１０図は第９図のヒ
ートポンプ装置の除霜動作を示すフローチャートであ
る。 図において、 １：圧縮機、２：凝縮器、 ３ａ：第１減圧装置、３ｂ：第２減圧装置、 ４：蒸発器、５：熱交換器、 ８：第１開閉弁、９：第２開閉弁、 １０：第３開閉弁、１１：第４開閉弁、 １６：第５開閉弁、２２：制御装置、 である。 なお、図中、同一符号及び同一記号は、同一または相当
部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷村 佳昭 静岡県静岡市小鹿３丁目18番１号 三菱電 機株式会社静岡製作所内 (56)参考文献 特開 昭62−175559（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機、凝縮器、熱交換器、減圧装置、蒸
   発器を順次環状に配管して暖房サイクルを構成する通常
   の暖房運転と、前記蒸発器に付着した霜を除去する除霜
   運転との相互切替えが可能なヒートポンプ装置におい
   て、 上記凝縮器と上記蒸発器との相互間に直列接続され、上
   記蒸発器側に接続された第１の減圧装置及びそれに接続
   された上記熱交換器及び上記凝縮器側に接続された第１
   開閉弁と、 上記蒸発器と上記圧縮機との間に接続された第３開閉弁
   と、 上記第１開閉弁と上記熱交換器の相互間、上記圧縮機と
   上記第３開閉弁の相互間との間に接続された第４開閉弁
   と、 上記凝縮器と上記蒸発器との相互間に直列接続された第
   ２の減圧装置及び第５開閉弁と、 上記第２の減圧装置と上記第５開閉弁との相互間、上記
   蒸発器と上記第３開閉弁との相互間との間に接続した第
   ２開閉弁と を具備することを特徴とするヒートポンプ装置。