JPS6219659A - ヒ−トポンプ式冷暖房装置 - 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】 （イ）　産業上の利用分野 本発明は空気調和機として利用されるヒートポンプ式冷
暖房装置に関する。

（ロ）従来の技術 ヒートポンプ式冷暖房装置において、暖房運転時に室外
側熱交換器が凍結しないように凍結防止用の熱交換器を
用いると共に、外気温の低下に伴ない室外側熱交換器で
冷媒が充分圧蒸発しきれなくなって圧縮機に液冷媒が戻
ってしまうのでこれを防止する為に冷媒容器の液面変位
箇所と冷媒容器の下部とに暖房用毛細管を接続したもの
が特公昭５８−２１１８８号公報で開示されている。

（／→　発明が解決しようとする問題点暖房時に凍結防
止用の熱交換器に導く冷媒量はこの熱交換器での損失熱
量を最小限に抑える為に室外側熱交換器が凍結しない程
度に、且つ圧縮機に液冷媒が戻らない程度に設定される
のが好ましいが、暖房用毛細管の抵抗設定でこれに対応
するのは極めて困難でありた。

又、凍結防止用の熱交換器は冷房時に凝縮器として作用
するにとどまり、暖房時のように過冷却コイルとして作
用しない為、安定した冷媒減圧制御が行なえない問題点
を有していた。

本発明はかかる問題点を解決し、たヒートポンプ式冷暖
房装置を提供するものである。

ｆ−＝ｌ　　問題点を解決するだめの手段圧縮機、冷暖
流路切換用の四方弁、室内側熱交換器、冷媒容器、冷媒
減圧素子、室外側熱交換器を順次環状に連結してヒート
ポンプ式冷凍サイクルを構成する冷暖房装置において、
冷媒減圧素子として圧縮機の吸込冷媒の状態を検出して
動作する冷暖房用の膨張弁と、冷房用毛細管と、暖房用
毛細管とを使用すると共に室外側熱交換器と熱交換関係
に補助熱交換器を配設して、前記冷媒容器の下部から導
出される液冷媒がこの補助熱交換器を介して膨張弁と冷
房用毛細管とに並流される冷房サイクルと、この冷媒容
器の下部から導出される液冷媒が前記補助熱交換器を介
して膨張弁に導かれると共にこの冷媒容器の液面変位箇
所から導出される冷媒が暖房用毛細管に導かれる暖房サ
イクルとを形成したものである。

（ホ）作用 暖房運転時は室内側熱交換器が凝縮器とＬ７て、室外側
熱交換器が蒸発器として作用し、通常運転時における冷
媒流量は暖房用毛細管で主に制御されると共に膨張弁で
その不足分を補う程度に制御される。外気温度が高く暖
房能力が充分に出る時は室外側熱交換器で充分冷媒過熱
度がとれる為、膨張弁が最大に開かれて補助熱交換器に
冷媒が多く流れ、高圧圧力の上昇が抑えられる。外気温
度が低（なるとこれに伴ない膨張弁の開度が小さくなっ
て補助熱交換器を流れる高圧液冷媒が減少し、損失熱量
が最小限に抑えられる。更に、外気温度が低下して冷媒
容器内の液面が下がり暖房用毛細管に液冷媒が流れなく
なると膨張弁による冷媒制御のみとなり、室外側熱交換
器の冷媒過熱度が一定に維持される。

又、冷房運転時は室外側熱交換器が凝縮器として、室内
側熱交換器が蒸発器として作用すると共に補助熱交換器
は冷媒容器から導出される液冷媒のみが流れて過冷却コ
イルとして作用し、過冷却された冷媒は膨張弁と冷房用
毛細管とを並流する際、安定した液状態で減圧制御され
る。

（へ）実施例 本発明の実施例を図面に基づいて説明すると、ｆｉ＋は
圧縮機、（２）は冷暖流路切換用の四方弁、（３）は室
内側熱交換器、（４）は冷媒容器、（５）は室外側熱交
換器、（６）はこの室外側熱交換器の下部に熱交換関係
に配設された補助熱交換器である。

そして、冷媒減圧素子として、感温素子ｆ７Ｊと均圧管
（８）を気液分離器（９）の冷媒入口側に設けることに
より圧縮機（１）の吸込冷媒の状態を検出して動作する
冷暖房用の温度式自動膨張弁（１０１と、冷房サイクル
時に膨張弁（１０）と並流される冷媒を減圧する冷房用
毛細管α】）と、冷媒容器（４）の液面変位箇所α力と
室外側熱交換器（５）との間に介在される暖房用毛細管
α〜とが使用されており、冷房サイクル時に膨張弁αＱ
と冷房用毛細管（１１１とに冷媒が並５糺され、且つ暖
房サイクル時に膨張弁（１■と暖房用毛細管α４とに冷
媒が並流されるように４個の逆止弁ａ４αりαＤ（１η
が設けられている。

併せて、補助熱交換器（６）は冷暖房の何れの運転にお
いても、冷媒容器（４）の下部から導出される高圧液冷
媒を外気と熱交換させて過冷却させる過冷却コイルとし
て作用し、特に暖房運転時においては室外側熱交換器（
５）の下部が凍結するのを防止丁　　　　′る凍結防止
コイルとしても作用するようになっている。

以上の如く構成されており、先づ暖房運転について説明
する。通常運転時では冷媒容器（４）内に液冷媒が多量
に溜まり込むように冷媒光ｔｉ４ｉｌ：が設定されてい
ると共に冷媒流量を暖房用毛細管ｏ９で主に制御し膨張
弁α０）でその不足分を補う程度に制御するように設定
しであるので、圧縮機（１）からの吐出冷媒は実線状態
にある四方弁（２）−室内側熱交換器（３）−逆止弁α
滲−冷媒容器（４）を経た後、冷媒容器（４）の液面変
位箇所（１２１から多量の高圧液冷媒が導出されて暖房
用毛細管α３で減圧されると共に？＠媒容器（４）の下
部から導出される少量の高圧液冷媒は補助熱交換器（６
）で外気と熱交換して過冷却された後、膨張弁００１で
減圧される。そしてこの減圧された液冷媒は暖房用毛細
管（１３）で減圧された液冷媒と逆止弁（１５１を出た
後、合流し、その後、室外側熱交換器（５）Ｋ流入して
蒸発気化し、四方弁（２）−気液分離器（９）を経て圧
縮機ｆｉ＋に帰還される。かかる暖房サイクルにより、
凝縮器として作用する室内側熱交換器（３１で室内が暖
房され、且つ、この暖房運転中、室外側熱交換器（５１
の下部は補助熱交換器（６）から放出される顕熱によっ
て加熱される。

特に、外気温度が高く室外側熱交換器（５）で冷媒が充
分に蒸発気化して冷媒過熱度を充分とれる状態では膨張
弁（１０）が最大に開いて補助熱交換器（６）には冷媒
が多く流れるようになるので、室外へ排出される顕熱量
が多くなって室内側熱交換器（３）での放熱量が減少す
る為、サーモサイクルによる圧縮機（１）の発停回数が
減少すると共に高圧圧力が低下して電力消費量が少な（
抑えられる。

一方、外気温度が低く室外側熱交換器（５）での蒸発能
力が減少して冷媒過熱度が小さくなると膨張弁α■は徐
々に閉じて補助熱交換器（６）に流入する高圧液冷媒が
減少し、損失熱量が最小限に抑えられる。

更に外気温度が低下して液冷媒が気液分離器（９）に溜
まり込むことにより冷媒容器（４）内の冷媒の液面α〜
が液面変位箇所（１２１より下がって暖房用毛細管（１
３１に液冷媒が供給されなくなると膨張弁部のみによる
冷媒減圧制御に切り換って冷媒過熱度を一定に保９安定
した運転状態が維持される。

このように暖房運転時、外気温度の低下に伴なって暖房
用毛細管（１３１と膨張弁ＱＯＩとによる冷媒制御から
膨張弁αωのみによる冷媒制御に切り換わるが、この暖
房運転中は膨張弁ＱＯ１により常時、液冷媒が補助熱交
換器（６）を流れているので、この熱交換器から放出さ
れる顕熱で室外側熱交換器（５）の下部は加熱さ゛れて
凍結が防止され、且つ膨張弁ＱＱＩは補助熱交換器（６
）で過冷却された液冷媒を導入することにより安定した
減圧制御が行なわれる。

又、冷房運転時は四方弁（２１を破線状態に切り換える
ことにより、圧縮機（１）からの吐出冷媒は四方弁（２
）−室外側熱交換器（５）−逆止弁（ＩＤ−冷媒容器（
４）−補助熱交換器（６）を流れた後、分配されて多量
の液冷媒が冷房用毛細管（１１）を、小量の液冷媒が膨
張弁ααと逆上弁α力とを流れ、その後合流して室内側
熱交換器（３）−四方弁（２）−気液分離器（９）を経
て圧縮機ｆｌ）に帰還される。かかる冷房サイクルによ
り、蒸発器として作用する室内側熱交換器（３）で室内
が冷房され、且つこの】転中は補助熱交換器（６）で冷
媒容器（４）からの高圧液冷媒が過冷却されることによ
り冷房用毛細管（１１）と膨張弁０ωを並流する液冷媒
はフラッシュガス分を含まない安定した液状態で減圧制
御されている。

尚、上記実施例において、感温素子（７）と均圧管（８
）ヲ有する温度式自動膨張弁Ｃｌ０）を用いたが、この
代わりに圧縮機（１）の吸込冷媒の温度を検出してモー
フが駆動する電動式膨張弁やヒータが発熱する熱電式膨
張弁を用いても良い。

（ト）　発明の効果 本発明によれば、暖房運転時には暖房用毛細管が、冷房
運転時には冷房用毛細管が夫々主となって冷媒流量を制
御しているので、膨張弁はその不足分な補う程度の小容
量のもので良く、製造コストを割安にすることができる
。

併せて、冷暖房運転時の何れにおいても補助熱交換器が
過冷却コイルとして作用する為、膨張弁にはフラッシュ
ガスな含まない液冷媒が常に流れて安定した減圧制御が
行なわれ、効率の良い冷暖房運転を行なうことができろ
。

しかも、暖房運転時において、外気温が高い時は膨張弁
が最大に開かれて高圧圧力の上昇を抑え、外気温度が低
くなると膨張弁の開度が小さくなって補助熱交換器での
損失熱量を最小限に抑え、更に外気温度が低下して冷媒
容器内の液面が下がると暖房用毛細管で冷媒が減圧され
なくなって膨張弁圧よる冷媒制御のみに自動的に切り換
わる、といった具合に外気温度の変化に対応しながら室
外側熱交換器の凍結と圧縮機への液戻りを防止した幅広
い運転制御を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すヒートポンプ式冷暖房装置
の冷媒回路図である。 （１）・・・圧縮機、　（２）・・・四方弁、　（３）
・・・室内側熱交換器、　（４）・・・冷媒容器、　（
５１・・・室外側熱交換器、（６）・・・補助熱交換器
、　αＱ・・・膨張弁、　０１）・・・冷房用毛細管、
　ａり・・・液面変位箇所、　（１３）・・・暖房用毛
細管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機、冷暖流路切換用の四方弁、室内側熱交換
   器、冷媒容器、冷媒減圧素子、室外側熱交換器を順次環
   状に連結してヒートポンプ式冷凍サイクルを構成したも
   のにおいて、冷媒減圧素子として圧縮機の吸込冷媒の状
   態を検出して動作する冷暖房用の膨張弁と、冷房用毛細
   管と、暖房用毛細管とを使用すると共に室外側熱交換器
   と熱交換関係に補助熱交換器を配設して、前記冷媒容器
   の下部から導出される液冷媒がこの補助熱交換器を介し
   て膨張弁と冷房用毛細管とに並流される冷房サイクルと
   、この冷媒容器の下部から導出される液冷媒が前記補助
   熱交換器を介して膨張弁に導かれると共にこの冷媒容器
   の液面変位箇所から導出される冷媒が暖房用毛細管に導
   かれる暖房サイクルとを形成したことを特徴とするヒー
   トポンプ式冷暖房装置。