JPS5832300B2 - ヒ−トポンプ式冷凍装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷暖房運転時室外側熱交換器を有効に利用する
と共に冬期低外気温時室外側熱交換器の除霜を行ないな
がら同時に室内の暖房運転を継続でき、且つ暖房高負荷
対策にも寄与できるヒートポンプ式冷凍装置を提供する
ことにある。

以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明すると、第
１図に於いて１は圧縮機、２は冷暖流路切換用四方弁、
３は室内側熱交換器、４，５は並列接続された冷房用減
圧素子及び暖房用逆止弁、６．７，８，９は互いに並列
接続された暖房用減圧素子及び冷房用逆止弁、１０，１
１は複数個、一実施例として２個に分割された空気熱源
用の室外側熱交換器、１２は後述する冷媒流路の補助切
換弁で以下百方弁と称する。

１３は気液分離器で、これらを順次環状接続して冷暖房
用回路を構成している。

１４は補助減圧素子である。１５は圧縮機１の吐出側と
四方弁２との常時高圧箇所から導出されたバイパス管路
で、分岐して百方弁１２の両側に接続され、この中途に
室外側熱交換器１０，１１の冷媒温度、冷媒圧力もしく
は着霜状態を検出素子１６，１７にて感知して開放され
る電磁式三方弁１８，１９を介在している。

尚、室外側熱交換器ｉｏ、１ｉは互いに熱交換しないよ
うに例えば分離型冷凍装置の室外側ユニット内に並置状
態に独立配設させると共に室外側熱交換器ｉｏ、ｉ１に
夫々単独に外気を強制的に熱交換させる送風機２０，２
１を独立状態に備えてこの送風機を夫々検出素子１６．
１７にて速度制御させるようにしており、特に雨検出素
子１６゜１７は同じ外気温条件下に置かれている室外側
熱交換器ｉｏ、ｉ１の状態を同時に感知しても′伺れか
一方の検出素子１６が先づ働きこの動作終了後他方の検
出素子１７が働くように優先順位がつけられている。

又、室内側熱交換器３の吸込空気温度を感知する感温素
子２２にて倒れか一方の例えば三方弁１８の開閉及び室
外側送風機２０の速度制御を行なうようにしている。

而して前述の五方弁１２は第２図に示すように四方弁２
、室外側熱交換器１０，１１、二方弁１８．１９と夫々
配管接続されるポートＡ、Ｂ。

Ｃ、Ｄ、Ｅを備えると共に連接桿２３を介して結合され
た左右対称な摺動弁２４．２５と該弁を通常図面に示す
状態に附勢支持して弁座２６，２７を開いている発条２
８，２９とを内蔵しており、二方弁１８，１９の閉塞時
にはポートＡ、Ｂ、Ｃは弁座２６，２７を介して連通さ
れ、二方弁１８゜１９の倒れか一方の開放時には例えば
開放された二方弁１８を介してポートＤに流入する圧縮
機１からの高温高圧冷媒が発条２９の附勢力に打ち勝っ
て摺動弁２４を弁座２６に押圧し、ポートＣ２Ｄ及びポ
ートＡ、Ｂが夫々連通されるようになっている。

以上の如く本発明装置は構成されており、次に運転動作
につき詳述する。

夏期冷房運転時は四方弁２を破線状態に設定し、且つ三
方弁１８，１９の閉塞状態で圧縮機１を運転すると、吐
出された高温高圧のガス冷媒は四方弁２を介して第２図
の状態にある五方弁１２にポートＡより流入し弁座２６
．２７を通って夫々ポートＢ、Ｃから分岐並流出された
後、室外側熱交換器１０，１１へ同時に並流され、送風
機２０，２１による外気との強制熱交換により凝縮液化
される。

而してこの液冷媒は冷房用逆止弁８，９を夫々通過後合
流して冷房用減圧素子４で蒸発し易い圧力まで減圧され
て後、室内側熱交換器３で蒸発気化され室内側送風機３
０により強制的に室内空気を冷却送風して室内を冷房し
、気化冷媒は四方弁２及び気液分離器１３を介して圧縮
機１に帰還される。

又、通常の冬期暖房運転時は二方弁１８，１９が閉塞状
態のままで単に四方弁２を実線状態に切換えると、圧縮
機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は四方弁２を介
して室内側熱交換器３に流入して凝縮液化され、室内側
送風機３０により強制的に室内空気を加熱送風して室内
を暖房する。

而してこの液化冷媒は暖房用逆止弁５を通過後、分流さ
れて暖房用減圧素子６，７で夫々蒸発し易い圧力まで減
圧されて後室外側熱交換器１０゜１１に夫々流入し、送
風機２０，２１による外気との強制熱交換により蒸発気
化される。

然る後、第２図の状態にある五方弁１２にポートＢ、Ｃ
よりこの気化冷媒が流入した後、弁座２６，２７を通っ
て合流されポートＡから流出する。

而して四方弁２及び気液分離器１３を介して圧縮機１に
帰還される。

斯かる暖房運転中外気温度が低下してくると室外側熱交
換器１０，１１の表面温度も低下しこれが外気の露点温
度以下に達すると室外側熱交換器１ｏ、ｉｉに霜が付く
ようになり、このまま放置しておくと外気との熱交換効
率が低下し暖房能力が急激に減少してしまう。

この為、除霜を行なう必要があり、且つ同時に室内の暖
房運転もそのまま継続して行なえれば最も理想とするヒ
ートポンプ運転を得ることかでさる。

本発明は斯かる運転を可能としたもので、以下に詳述す
る。

室外側熱交換器’＋ｏ、ｉｉは同じ外気温条件下に置か
れている為、着霜状態を検出素子１６，１７で略同時に
感知されるが雨検出素子は前述したように優先順位が定
められているので検出素子１６にて先づ二方弁１８のみ
が開放され、併せて送風機２０が停止もしくは超低速状
態に速度制御される。

従って上述の暖房運転サイクル中、三方弁１８のみが開
放されると圧縮機１から四方弁２に至る高温高圧の吐出
ガスの一部がバイパス管路１５より二方弁１８を介して
ポー１−Ｄに流入し、摺動弁２４を発条２９の附勢力に
打ち勝って押圧し、摺動弁２４が弁座２６を閉塞する。

これにより圧縮機１からの吐出ガスの一部はポートＣか
ら流出し、今まで蒸発器として作用していた一方の室外
側熱交換器１０へ流入して後高圧圧力が加わるＦ点から
補助減圧素子１４を介してＧ点に至り、四方弁２→室内
側熱交換器３→暖房用逆止弁５→暖房用減圧素子７を順
次介して流れてきた暖房サイクルの液冷媒とＧ点と合流
する。

而して他方の室外側熱交換器１１で蒸発気化された後、
五方弁１２のポー）ＢからポートＡへ流れて四方弁２及
び気液分離器１３を介して圧縮機１へ帰還される。

即ち、着霜状態に陥った一方の室外側熱交換器１０に圧
縮機１からの吐出ガスの一部を送り込むことによりこの
熱交換器を凝縮器として作用させ、この凝縮熱にて除霜
を行ない、凝縮された液冷媒を補助減圧素子１４にて蒸
発し易い圧力まで減圧させて暖房サイクルと合流させる
ようにしたもので、併せて送風機２０を停止もしくは超
低速に速度制御すると共に高速運転状態にある他の送風
機２１の影響を受けないようにして外気との熱交換を極
力避けているので急速に且つ効率良く除霜を行ない、し
かも圧縮機１からの吐出ガスを直接室内側熱交換器３に
流入させることにより室内を効率良く暖房持続させるよ
うにしたものである。

而して室外側熱交換器１０の除霜が終了すると、この終
了状態を検出素子１６にて感知して二方弁１８を閉塞す
ると共に送風帰２０が再び設定された高速度に切り換わ
り、同時に他方の検出素子１７が動作して三方弁１９を
開放すると共に送風機２１が停止もしくは超低速に速度
制御される。

すると、三方弁１９の開放により圧縮機１からの高温高
圧の吐出ガスの一部はバイパス管１５よりポーｔ−Ｅへ
流入し、発条２８の附勢力に打ち勝って摺動弁２５を押
圧し、弁座２７を閉塞するようになる。

即ち吐出ガスの一部はポー１−Ｅ、Ｂを介して着霜状態
にある室外側熱交換器１１へ流入し除霜した後補助減圧
素子１４を介してＦ点に至り、室内側熱交換器３を経由
し暖房用減圧素子６を通過した暖房サイクルの液冷媒と
合流した後読に除霜を終えた室外側熱交換器１０で蒸発
気化され然る後五方弁１２のポートＣ２Ａ及び四方弁２
、気液分離器１３を介して圧縮機１に帰還される。

除霜が終了すると三方弁１９が閉塞すると共に送風機２
１が再び設定された高速度に切り換わり、室外側熱交換
器ｉｏ、ｉｉは同時に蒸発器として作用し、正規の暖房
運転に戻る。

このように室外側熱交換器１０．１１が着霜状態に陥る
と検出素子１６，１７による自動切換えにてこれら熱交
換器を交互に凝縮器として作用させることにより暖房運
転を継続しながら除霜を行ない、除霜が倒れも完全に終
了すると正規の暖房運転に戻し、再び着霜すると除霜を
交互に行なう。

この運転の繰り返しにより冬期低外気温時に於いても支
障なくヒートポンプ運転を続行できるようにしたもので
ある。

又、通常の暖房運転時、室内温度が上昇してくると室内
側熱交換器３の吸込空気温度を検出素子２２にて感知し
て何れか一方の三方弁１８を開放して前述した除霜サイ
クルと同様、一方の室外側熱交換器１０を凝縮器、他方
の室外側熱交換器１１をそのまま蒸発器として作用させ
ることにより凝縮器容量を増大して高圧が異常に上昇す
るのを防止することができ、且つ検出素子２２にて送風
機２０の速度を低速にする等速度制御することにより室
内側熱交換器３での放熱量を適度に得ることができる。

尚、バイパス管路１５は第１図に示した一点鎖線の如く
暖房サイクル時高圧となる四方弁２と室内側熱交換器３
との間から接続しても上述と同様種々効果を得ることが
できるが、この接続箇所は冷房サイクル時低圧となり、
二方弁１８，１９の両側に加わる高低圧力が暖房サイク
ル時と逆となる為、この正逆方向から加わる冷媒圧力差
に充分耐え得るような三方弁１８，１９を選定する必要
がある。

又、第３図に示すように二方弁ｉｓ、１９及び五方弁１
２の代わりに一般に使用されている電磁式三方弁３１，
３２を使用することも可能で、検出素子１６，１７から
の信号でソレノイドコイル３３．３４を励磁、非励磁す
ることにより弁３５゜３６を移動させて冷媒流路を上記
一実施例と同様切り換えることができる。

尚、第２図と同一部品は同一符号で附した。

更に室外側熱交換器について上記実施例では２つに分割
したものについて説明したが他実施例として同一フィン
内に冷媒流路を複数に分割して構成した室外側熱交換器
でも良い。

以上の如く本発明ヒートポンプ式冷凍装置は冷暖流路切
換弁を介して圧縮機を室内側熱交換器、減圧素子、空気
熱源用の室外側熱交換器、補助切換弁を順次環状に接続
すると共にこの室外側熱交換器を複数個並列に分割して
冷暖房運転時何れも前記補助切換弁を介して同時に冷媒
を並流させるようにし、室外側熱交換器を常時最大限に
有効利用させると共に、複数個に分割した室外側熱交換
器の一端同志を補助減圧素子にて連結し特に暖房運転時
室外温度の低下もしくは室内温度の上昇等の如く室内外
負荷が変化してもこの負荷状態に応じて補助切換弁を開
閉し、圧縮機からの高温冷媒を、複数個の前記室外側熱
交換器へ切換導入して一方を凝縮器として作用させた後
専用の補助減圧素子を介して他方を蒸発器として作用さ
せるという交互切換作動を可能としたので、冬期低外気
温時、室外側熱交換器に着霜しても、この熱交換器の除
霜作用に見合った設定により配設した補助減圧素子にて
、交互に除霜を行ないながら室内の暖房を継続できる。

又凝縮器として作用させた一方の室外側熱交換器に流入
した冷媒はこの補助減圧素子にて減圧され、室内側熱交
換器からの冷媒と混合させた後他方の室外側熱交換器で
蒸発気化されるので液圧縮の虞れも無く万全を期した運
転を行なうことが出来る。

併せて除霜運転中も、室内側熱交換器に圧縮機からの吐
出ガスを直接送り込んで正規の暖房サイクルを基本的に
そのまま持続させているので暖房効果を極めて大きく維
持出来る。

更にほこの除霜サイクルを暖房運転時の室内温度上昇時
に利用すると高負荷対策にも寄与することができる等、
従来に無い特徴を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すヒートポンプ式冷凍装
置の冷媒回路図、第２図はこの要部を示す冷媒回路図、
第３図は第２図に代わる本発明の他実施例を示す要部冷
媒回路図である。 １・・・・・・圧縮機、２・・・・・・冷暖流路切換弁
、３・・・・・・室内側熱交換器、１０，１１・・・・
・・室外側熱交換器、１２．１８，１９，３１，３２・
・・・・・補助切換弁、２０．２１・・・・・・室外側
送風機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数個に分割させた室外側熱交換器の一端に夫々減
   圧素子を配設すると共に、前記一端同志を補助減圧素子
   にて連結し、前記減圧素子同志を冷暖流路切換弁に連結
   されている室内側熱交換器に接続する一方、前記室外側
   熱交換器の他端同志に冷房並びに暖房運転時圧縮機から
   の冷媒を分流あるいは合流させる補助切換弁を備えると
   共に、この補助切換弁に圧縮機からの高温冷媒の一部を
   導ひくバイパス管を接続し、暖房運転時特に室内外負荷
   状態に応じてこの高温冷媒の一部を複数個の室外側熱交
   換器へ切換導入して一方を凝縮器他方を蒸発器として交
   互に作用させ補助切換弁を介して圧縮機に戻したことを
   特徴とするヒートポンプ式冷凍装置。 ２ 複数個の室外熱交換器を互いに熱交換しないように
   独立させ、夫々の熱交換器に送風機を備えた特許請求の
   範囲第１項記載のヒートポンプ式冷凍装置。