JPS5930867Y2 - ヒ−トポンプ式空調機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案はヒートポンプ式空調機の除霜装置に係り、特
に複数の冷凍サイクルを有するヒートポンプ式空調機に
関する。

１台で２つの冷凍能力を得るため、１つの冷凍能力を有
する冷凍サイクルを２組筐体に組み込むようにしたヒー
トポンプ式チラーでは空気熱交換器のファンモータを例
えば１台にすると、暖房時一方の冷凍サイクルを暖房運
転、他方の冷凍サイクルを逆サイクルとして除霜運転を
するときファンモータを停止させると、暖房運転中の冷
凍サイクルの吸込圧力が異常に低下してこの冷凍サイク
ルの運転が停止する。

一方除霜用熱源は温水から取っている関係上温水温度の
低下が著しく、室内の暖房効果を低下させることとなる
。

このような理由から、現用されている上記形式のヒート
ポンプ式チラーでは第１図に示すように第１の冷凍サイ
クルの熱交換器１ａ、ｌｂに対しては第１のファン１Ｃ
を、また第２の冷凍サイクルの熱交換器２ａ、２ｂに対
しては第２のファン２Ｃをそれぞれ別個に設けると共に
両者を仕切壁３により隔絶するようにしている。

しかしながら、このようにすることにより、暖房時、除
霜運転は他の冷凍サイクルに影響を及ぼすことなく行な
われ室内の暖房効果も低下することがない反面、すべて
の部品が２台分使用されることとなり、当然のことなが
ら冷凍サイクルおよび制御回路の部品点数が増え装置全
体が高価になるというのが実情であり、暖房時、除霜に
よって暖房効果を低下させることなく、部品点数を減少
させる手段が要望されていた。

この考案は上記事情にもとづきなされたので、その目的
とするところは、第１および第２のヒートポンプ式冷凍
サイクルのそれぞれ冷媒管を共益のフィンの上下に分離
、挿通して空気熱交換器を構成し、かつこの空気熱交換
器の上方部に対応させてファンを設け、暖房時、各冷凍
サイクルを単独または同時に逆サイクルとし゛て前記空
気熱交換器の除霜を行なうとともに、第１のヒートポン
プ式冷凍サイクルの逆サイクルに際して前記ファンの運
転を停止せしめ、かつ第２のヒートポンプ式冷凍サイク
ルのみの逆サイクルに際しては前記ファンの運転を継続
せしめることにより、除霜に際しての暖房効果を低下さ
せることなく部品点数を減少できるヒートポンプ式空調
機を提供することになる。

以下、この考案の一実施例を第２図および第３図を参照
して説明する。

１１はヒートポンプ式チラーの本体で、この本体１１は
上下に連続して設けられた空気熱交換器１２および機械
室１３とから構成されている。

前記空気熱交換器１２には対向する２面の開口部に熱交
換器１２ ａ 、１２ ｂが、また、上方開口に面して
ファン１４を有するファンモータ１５が設けられている
。

さらに前記熱交換器１２ａ、１２ｂにはそれぞれ共通の
フィン群（並設されたフィン）１６ ａ 、１６ ｂに
独立した第１の冷媒管１７ ａ 、１７ ｂおよび第２
の冷媒管１８ ａ 、１８ ｂが図の如く上下に配設さ
れており、この第１の冷媒管１７ａ、１７ｂは前記機械
室１３内に設けられた圧縮機１９、四方弁２０、水回路
を省略して示す水熱交換器２１．冷房用膨張弁２２と逆
止弁２３との並列回路２４および暖房用膨張弁２５と逆
止弁２６との並列回路２７と共に第１の冷凍サイクル２
８が形成されている。

また同様に第２の冷媒管１８ ａ 、１８ ｂを圧縮機
２９、四方弁３０、水熱交換器３１．冷房用膨張弁３２
と逆止弁３３との並列回路３４および暖房用膨張弁３５
と逆止弁３６との並列回路３７と連通させて第２の冷凍
サイクル３８が形成されている。

しかして四方弁２０．３０を切換え、このチラーを冷房
（実線矢印）または暖房（点線矢印）運転させることに
より水熱交換器２１．３１の図示しない水管内の水を冷
却または暖め、例えばこの水を室内に設けたファンコイ
ルに循環させることにより室内の冷房または暖房を行う
ものである。

なお、３９ａ、３９ｂは熱交換器１２ ａ 、１２ ｂ
（７）端板、４０はＵ字形連結管である。

次に、このチラーに使用される除霜制御回路を第４図を
参照して説明する。

４１．４２は図示しない制御電源に接続された母線で、
この母線４１．４２間には停止用押釦スイッチ４３、後
述する第１のリレーのａ接点４７ ａを並列に接続した
運転用押釦スイッチ剃、冷暖切換スイッチ４５、第１の
切換リレースイッチ４６が直列に接続されている。

前記冷暖房切換スイッチ４５および第１の切換リレース
イッチ４６にはそれぞれ共通に接続された冷房側固定接
点４５ ａ 、４６ ａおよび暖房側固定接点４５ ｂ
、４６ ｂが設けられており、一方の冷暖房切換スイ
ッチ４５には手動で切換えられる切換接点４５ Ｃに接
続された切換接片４５ ｄが設けられている。

また他方の第１の切換リレースイッチ４６には通常は冷
房側固定接点４６ ａ側にあり、後述する第２のリレー
が付勢されることにより暖房側固定接点４６ ｂに切換
わる切換接点４６ Ｃに接続された切換接片４６ ｄが
設けられている。

４８はファンモータ（空気熱交換器用）用電磁接触器の
コイルで、このコイル４８の一端は前記運転用押釦スイ
ッチ４４と冷暖切換スイッチ４５の切換接点４５ Ｃと
の接続点から延出した第１のライン４９に接続され、こ
のコイル４８の他端は後述する第４のリレーのｂ接点６
４ ｂを介して前記母線４２から延出した第２のライン
５０に接続されている。

また、５１は第１の冷凍サイクル２８の圧縮機用電磁接
触器のコイルで、このコイル５１の一端は前記第２のラ
イン５０に接続され、このコイル５１の他端は第１の冷
凍サイクル２８の水熱交換器２１の水温を感知して作動
する冷房用および暖房用サーモスタット５２．５３の一
端に接続されている。

５４は第２の切換リレースイッチで、前記冷房用サーモ
スタット５２の他端に接続された冷房側固定接点５４ａ
、前記暖房用サニモスタット５３の他端に接続された暖
房側固定接点５４ｂ９通常は冷房側固定接点５４ ａ側
にあり、後述する第３のリレーが付勢されることにより
暖房側固定接点５４ ｂに切換わる前記第１のライン４
９に接続された固定接点５４ Ｃに接続された切換接片
５４ ｄが設けられている。

また、これと同様に第２の冷凍サイクル３８の圧縮機用
電磁接触器のコイル５５ミ水熱交換器３１の冷房用およ
び暖房用サーモスタツ） ５６．５７および冷房側固定
接点５８ａ、暖房側固定接点５８ｂ、固定接点５８ Ｃ
に接続され前記第２の切換リレースイッチ５４の切換接
片５４ ｄを作動させる後述する第３のリレーにより同
時に作動される切換接片５８ｄを有する第３の切換リレ
ースイッチ５８が図示の如く第１および第２のライン４
９．５０間に接続されている。

しかして、前記暖房用サーモスタット５３と５７の作動
温度は５３ ＜ ５７の関係にあるよう設定されている
。

５９は前記冷暖切換スイッチ４５の暖房側固定接点４５
ｂ側から延出された第３のラインであり、この第３の
ライン５９および前記第２のライン５０間に第２のリレ
ー６０が並列に、また、この第２のリレー６０のａ接点
６０ ａと第３のリレー６１が直列にそれぞれ接続され
ている。

６２は第３のリレー６１と第２のリレー６０のａ接点６
０ ａとの接続点から延出された第４のラインであり、
この第４のライン６２と前記第３のライン５９間に第１
の冷凍サイクル２８の四方弁２０の電磁コイル６３と、
並行に接続された後述する第５のリレーのａ接点６８ａ
、第４のリレー６４、空気熱交換器１２の第１の冷凍サ
イクル２８の冷媒管１７ａ、１７ｂの除霜時冷媒流出側
となる管路に感温部Ａ（第３図参照）を設けた除霜用サ
ーモスタット６５とが直列に接続されている。

６６はタイマースイッチであり、このタイマースイッチ
６６のタイマー６７は第３および第４のライン５９．６
２間に接続され、スイッチ部分は次のように構成されて
いる。

即ち、除霜側固定接点６６ａ、暖房側固定接点６６ｂ、
切換接点６６ Ｃおよび切換接片６６ ｄからなり、切
換接点６６Ｃ１暖房側固定接点６６ ｂは図の如く除霜
用サーモスタット６５の接点に並列に接続され、除霜側
固定接点６６ ａは前述したａ接点６８ ａを有する第
５のリレー６８を介して第３のライン５９に接続されて
いる。

また、この第１の冷凍サイクル２８の除霜制御要素と同
様に第３および第４のライン５９．６２間に第２の冷凍
サイクル３８の除霜制御要素、即ち、第２の冷凍サイク
ル３８の四方弁３０の電磁コイル６９、第６のリレーの
ａ接点７３ａ、空気熱交換器１２の第２の冷凍サイクル
３８の冷媒管１８ａ、１８ｂの除霜時冷媒流出側となる
管路に感温部をＢ（第３図参照）設けた除霜用サーモス
タツ） ７０およびタイマー７１．除霜側固定接点７２
ａ、暖房側固定接点７２ｂ、切換接点７２Ｃ１切換接片
７２ ｄを有するタイマースイッチ７２、第６のリレー
７３が図示の如く接続されている。

しかして、前記タイマースイッチ６６．７２はタイマー
６７．７１によりその切換接片６８ ｄ 、７２ ｄが
設定時間毎（例えば暖房・・・・・・５０分、除霜・・
・・・・１０分）に繰返し除霜側固定接点６６ ａ 、
７２ ａ←→暖房側固定接点６６ ｂ 、７２ ｂへと
切換わるようになっている。

次に、この考案の作用を説明する。

図示の状態、即ち、夏期に冷暖切換スイッチ４５が冷房
側に切換わっている状態で運転用押釦スイッチ４４を押
圧する（冷房用サーモスタツ） ５２，５６は水熱交換
器２１．３１の水温が高いので共に閉成されている）、
斯くしてファンモータ用電磁接触器のコイル４８が付勢
されてファンモータ１５は回転する。

同時に圧縮機用電磁接触器のコイル５１．５５が付勢さ
れて圧縮機１９．２９が運転され、第１および第２の冷
凍サイクル２８．３８は水熱交換器２１．３１の水を冷
却する冷房サイクルとなり、この冷却された水を適宜手
段により室内に循環させることにより室内の冷房が行な
われる。

また、同時に第１のリレー４７が付勢されてこの第１の
リレー４７のａ接点４７ ａが閉成、自己保持されるの
で以後運転用押釦スイッチ４４の押圧を解除する。

しかして、その後は冷房用サーモスタット５２．５６に
より両冷凍サイクル２８．３８はコントロール運転され
る。

次に、冬期などに暖房運転を行うには、冷暖切換スイッ
チ４５を暖房側に切換える（切換接片４６ ｄは暖房側
固定接点４５ ｂに切換わる）ついで運転用押釦スイッ
チ４４を押圧する。

斯くしてファンモータ用電磁接触器のコイル４８が付勢
されファンモータ１５は回転する。

同時に第２のリレー６０が付勢されて第１の切換リレー
スイッチ４６の切換接片４６ ｄが暖房側固定接点４６
ｂに切換わり第１のリレー４７が付勢され、この第１
のリレー４７のａ接点４７ ａが閉成、自己保持される
ので以後運転用押釦スイッチ４４の押圧を解除する。

また、同時に第２のリレー６０のａ接点６０ ａが閉成
され第３のリレー６１が付勢されて第２および第３の切
換リレースイッチ５４．５８の切換接片５４ ｄ 、５
８ ｄが暖房側固定接点５４ ｂ 、５８ ｂに切換わ
り（暖房用サーモスタツ） ５３．５７は水熱交換器２
１．３１の水温が低いので閉成されている）圧縮機用電
磁接触器のコイル５１．５５が付勢されて圧縮機１９．
２９が運転される。

一方電磁コイル６３．６９が付勢されて四方弁２０．３
０が切換わり冷凍サイクル２８．３８は水熱交換器２１
．３１の水を暖める暖房サイクルとなり、この暖められ
た水を適宜手段により室内に循環させることにより室内
の循環が行なわれる。

しかして、以後側冷凍サイクル２８．３８は暖房用サー
モスタット５３．５７によりコントロール運転される。

なお、タイマースイッチ６６．７２はタイマー６７゜７
１により設定時間毎に繰返し切換接片６６ ｄ 、７２
ｄが除霜側固定接点６６ ａ 、７２ ａ暖房側固定接
点６６ｂ、７２ｂへと切換わるが、除霜用サーモスタツ
） ６５．７０が閉成されている限り四方弁２０．３０
の電磁コイル６３．６９には所定電圧が引続き印加され
ているので、暖房運転はそのまま継続される。

暖房運転を続け、空気熱交換器１２に着霜し、一方の除
霜用サーモスタット６５が開放し、そして次の除霜周期
が到来すると、タイマースイッチ６６の切換接片６６
ｄは除霜側固定接点６６ ａに切換わる。

この結果、第３および第４のライン５９．６２間にかか
る電圧は四方弁２０の電磁コイル６３と第４のリレー６
４コイルで分圧され第４のリレー６４が付勢（電磁コイ
ル６３のインピーダンスに比し第４のリレー６４のイン
ピーダンスがはるかに高いため）され、この第４のリレ
ー６４のｂ接点６４ ｂが開放されてファンモータ用電
磁接触器のコイル４８が消勢しファンモータ１５は停止
する。

一方、電磁コイル６３が消勢されると四方弁２０は切換
わり、第１の冷凍サイクル２８は暖房サイクルから除霜
サイクル（逆サイクル）になり、タイマー６７によって
設定された時間除霜が行なわれる。

この場合、フィン群１６ ａ 、１６ ｂの上方、に位
置する冷媒管１７ ａ 、１７ ｂは凝縮器として作用
しており、ここで生じた除霜水はフィンを伝わり下方に
位置する冷媒管１８ ａ 、１８ ｂに流下、除霜水の
もつ熱はここで吸熱されるのでファンモータ１５が停止
しているにも拘らず第２の冷凍サイクル３８は低圧が異
常に下がることなく正常に運転が継続される。

なお、切換接片６６ ｄが除霜側固定接点６６ ａに切
換わってから除霜用サーモスタット６５が開放されでも
、第５のリレー６８によりａ接点６８ ａは自己保持さ
れ電磁コイル６３は付勢されているので除霜には入らな
い。

また、設定された除霜時間内に除霜用サーモスタット６
５が復帰した場合には、直ちに暖房運転に入り、この場
合も前記同様ａ接点６８ ａは自己保持され復帰直後に
おける除霜用サーモスタット６５のバタツキの影響をな
くしている。

次に、他方の除霜用サーモスタット７０が開放された場
合には、はぼ前記と同様に今度は第２の冷凍サイクル３
８の除霜用制御要素により第２の冷凍サイクル３８が除
霜運転に入り、フィン群１６ａ。

１６ｂの下方に位置する冷媒管１８ａ、１８ｂが凝縮器
として作用し除霜が行なわれる。

この場合ファンモータ１５は運転されているが、熱交換
器１２ａ。

１２ｂの下部分の風速は上部分に比較して遅いので、フ
ァンモータ１５運転による熱損失を小さくできる。

また、除霜用サーモスタット６５．７０が同時に開放さ
れたときには第１および第２の冷凍サイクル２８．３８
は共に除霜運転に入り、ファンモータ１５は停止して空
気熱交換器１２全体の除霜が同様に行なわれる。

さらに、暖房用サーモスタット５３．５７の作動温度は
５３＜５７の関係にあるので、暖房用サーモスタット５
３が開放され第２の冷凍サイクル３８のみが暖房あるい
は除霜運転されるようなことはなく、暖房用サーモスタ
ット５７が開放されたときには第１の冷凍サイクル２８
のみが暖房運転あるいは除霜運転されるが、この場合に
はファンモータ１５を運転あるいは停止させて支障なく
各運転を行なうことができる。

なお、上記した暖房、除霜運転の運転モードは次のよう
になる。

Ｃ１，Ｃ２・・・・・・第１．第２の冷凍サイクルまた
、第４図において、暖房用サーモスタット５７と並列（
破線で表示）に第４のリレー６４のａ接点６４ ａを設
けることにより、第１の冷凍サイクル２８の除霜運転中
に第２の冷凍サイクル３８を暖房用サーモスタット５７
とは無関係に強制運転させ、負荷側（温水）への影響を
更に小さくすることができる。

なお、この実施例ではヒートポンプ式チラーについて説
明したが、この水熱交換器を空気熱交換器とし、この空
気熱交換器を室内に設ける形式（圧縮機は内、外どちら
に配設してもよい）の空気調和機にも容易に実施できる
ものである。

この考案は上記したように、第１および第２のヒートポ
ンプ式冷凍サイクルのそれぞれ冷媒管を共通のフィンの
上下に分離挿通して空気熱交換器を構成し、かつこの空
気熱交換器の上方部に対応させてファンを設け、暖房時
、各冷凍サイクルを単独または同時に逆サイクルとして
前記空気熱交換器の除霜を行なうとともに、第１のヒー
トポンプ式冷凍サイクルの除霜に際して前記ファンの運
転を停止せしめ、かつ第２のヒートポンプ式冷凍サイク
ルのみの逆サイクルに際しては前記ファンの運転を継続
せしめるようにしたので、一方の冷凍サイクルの除霜時
、他方の冷凍サイクルを支障なく暖房運転させることが
できるので、除霜時負荷側に与える影響（水温の低下）
を小さくすることができる。

また、従来のものに比し、熱交換器は対向する２面だけ
で゛よく、さらに、ファンモータも１台でよく、従って
、冷凍サイクルおよび制御回路の部品点数が削減でき装
置全体の小形化と価格の低減をはかることができるなど
、実用上有益な効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はヒートポンプチラーの従来例を示す平面図、第
２図は本考案によるヒートポンプチラーの平面図、第３
図は同じく冷凍サイクル部分を拡大して示す一部省略縦
断面図、第４図は同じく除霜制御回路図である。 １ ａ、１ ｂ、２ａ、２ｂ、１２ａ、１２ｂ−・・−
熱交換器、１１・・・・・・チラ一本体、１５・・・・
・・ファンモータ、１６ ａ 、１６ｂ・・・・・・フ
ィン群、１７ ａ 、１７ ｂ・・・・・・第１の冷媒
管、１８ａ、１８ｂ・・・・・・第２の冷媒管、２８・
・・・・・第１の冷凍サイクル、３８・・・・・・第２
の冷凍サイクル、４５・・・・・・冷暖切換スイッチ、
５２．５６・・・・・・冷房用サーモスタット、５３゜
５７・・・・・・暖房用サーモスタツ）、６３．６９・
・・・・・四方弁の電磁コイル、６５．７０・・・・・
・除霜用サーモスタット。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 共通のフィンの上下に第１および第２の冷媒管を分離し
   て設けた空気熱交換器と、この空気熱交換器の上方部に
   対応して設けられたファンと、前記第１および第２の冷
   媒管とそれぞれ連通して構成された第１および第２のヒ
   ートポンプ式冷凍サイクルと、暖房時、前記冷凍サイク
   ルを単独または同時に逆サイクルとして前記各空気熱交
   換器の除霜を行なう制御手段と、第１のヒートポンプ式
   冷凍サイクルの逆サイクルに際して前記ファンの運転を
   停止せしめるとともに、第２のヒートポンプ式冷凍サイ
   クルのみの逆サイクルに際しては前記ファンの運転を継
   続せしめる制御手段とを備えてなるヒートポンプ式空調
   機。