JPH0237260A - ヒートポンプ式空気調和機 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は冷房運転と暖房運転とを行なえるヒートポン
プ式空気調和機に関する。

（従来の技術） 一般に、ヒートポンプ式空気調和機は、圧縮機に四方弁
を介して室内熱交換器と室外熱交換器とが接続されてな
る。そして、上記四方弁によって圧縮機で圧縮された冷
媒の流れ方向を切換えることにより、冷房運転あるいは
暖房運転を行なえるようになっている。

ところで、ヒートポンプ式空気調和機において、暖房運
転を行なう場合、室内熱交換器からの室内空気の吹出温
度はファンヒータなどに比べてやや低く、快適性が落ち
るということがある。そこで、快適性の向上を計るため
に室内熱交換器を通過する風量を少なくし、室内空気の
吹出温度を高くするということが行われている。

しかしながら、そのようにして吹出温度を高くすると、
室内熱交換器で空気との熱交換が悪くなり、凝縮温度が
上昇し、ヒートポンプの効率が低下する。したがって、
圧縮機への入力を増大し、その回転数を上げなければな
らないということが生じる。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来のヒートポンプ式空気調和機において
は、暖房運転時に風量を低下させて室内空気の吹出温度
を高くしていたので、効率よく吹出温度を上げることが
できないということがあった。

この発明は上記事情にもとずきなされたもので、その目
的とするところは、効率を低下させることなく吹出温度
を十分に上げることができるようにしたヒートポンプ式
空気調和機を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段及び作用）上記課題を解決
するためにこの発明は、圧縮機構と、この圧縮機構に四
方弁を介して一端側が接続された室内熱交換器および室
外熱交換器とからなるヒートポンプ式空気調和機におい
て、上記圧縮機構は高圧圧縮機部と低圧圧縮機部とを有
し、上記室内熱交換器は室内空気の流れに対して上流側
に配置され上記低圧圧縮機部に一端側が接続された上流
側熱交換器と、下流側に配置され上記高圧圧縮機部に一
端側が接続された下流側熱交換器とを有し、上記上流側
熱交換器と下流側熱交換器との他端側は減圧機構を介し
て接続する。このような構成とすることによって、室内
空気を上流側熱交換器と下流側熱交換器とで順次熱交換
させ、効率低下を招かずに吹出温度を上げるようにした
。

（実施例） 以下、この発明の第１の実施例を第１図乃至第４図を参
照して説明する。第１図はこの発明のヒートポンプ式空
気調和機を示し、この空気調和機は圧縮機構１を備えて
いる。この圧縮機構１は低圧圧縮機部２と、高圧圧縮機
部３とを有する。

低圧圧縮機部２の吐出側は上記高圧圧縮機部３の吸込側
と、二方弁４を介して室内ユニット５内に設けられた上
流側熱交換器６の一端側とに接続されている。上記室内
ユニット５には上記上流側熱交換器６の他に第２図に示
すように室内空気を矢示方向に循環させるファン７およ
び室内空気の流れに対して上記上流側熱交換器６よりも
下流側に位置する下流側熱交換器８が設けられている。

この下流側熱交換器８の一端側は四方弁９を介して上記
高圧圧縮機部３の吐出側に接続されている。

なお、上記上流側熱交換器６と下流側熱交換器８との一
端側は第１の逆止弁１１を介し、て接続されている。

上記下流側熱交換器８の他端側は減圧機構を構成するキ
ャピラリチューブ１２と膨張弁１３を介して室外熱交換
器１４の一端側に接続されている。

上記キャピラリチューブ１２には第２の逆止弁１５が並
列に接続され、また上記上流側熱交換器６の他端側は上
記キャピラリチューブ１２を介して下流側熱交換器８に
接続されている。そして、上記室外熱交換器１４の他端
側は上記四方弁９を介して上記低圧側圧縮機部２の吸引
側に接続されている。

このように構成されたヒートポンプ式空気調和機におい
て、暖房運転を行なう場合について説明する。まず、第
１図に示すように四方弁９を暖房運転状態に切換えたな
ら、圧縮機構１を作動させる。すると、低圧圧縮機部２
て圧縮されたガス冷媒の一部は二方弁４を通って上流側
熱交換器６に流入し、残りのガス冷媒は高圧側圧縮機部
３でさらに圧縮されてから四方弁９を通って下流側熱交
換器８に流入する。そして、各熱交換器６．８に流入し
たガス冷媒はここでファン７によって循環させられる室
内空気と熱交換して凝縮される。

上記下流側熱交換器８で凝縮された冷媒はキャピラリチ
ューブ１２で減圧され、上記上流側熱交換器６で凝縮さ
れた冷媒と合流する。そして、これらの冷媒は膨張弁１
３でさらに減圧され、室外側熱交換器１４で膨張したの
ち、四方弁９を通って圧縮機構１の低圧圧縮機部２に吸
引される。

第３図は上述した冷凍サイクルのモリエル線図を示Ｔ０
すなわち、高圧圧縮機部２で圧縮され、下流側熱交換器
８に流入したガス冷媒は高温ＴＨで凝縮され、低圧圧縮
機部２で圧縮されてそのまま上流側熱交換器６に流入し
たガス冷媒は低温ＴＬで凝縮される。上記凝縮温度ＴＨ
とＴＬは高正圧縮機部３の排除容積と、キャピラリチュ
ーブ１２の絞りの強さとによって決まる。

したがって、室内ユニット５を通過する室内空気は第４
図に曲線Ａで示すように上流側熱交換器６でｔｏからｔ
ｌまで暖められたのち、曲線Ｂで示すように下流側熱交
換器８でさらに高温なｔ２に暖められて室内に吹出され
る。

上記下流側熱交換器８においては、室内空気の温度１．
とガス冷媒の凝縮温度ＴＨとの温度差が十分にあるため
、この熱交換器８の性能は向上する。逆に上流側熱交換
器６における室内空気の温度ｔ。と凝縮温度ＴＬとの温
度差は小さくなる。

しかしながら、室内熱交換器全体の性能は上流側熱交換
器６よりも下流側熱交換器８の影響度合いの方が大きい
から、その性能が向上し、室内ユニット５からの吹出温
度を第４図に破線の曲線Ｃて示す従来に比べて高くする
ことができる。

また、上述した冷凍サイクルにおける圧縮機構１の仕事
量は、第３図に示すように低圧圧縮機部２におけるｇＨ
の冷媒量を圧力Ｐ５からＰＬまで圧縮する仕事と、高圧
圧縮機部３におけるｇＨの冷媒量を圧力ＰｓからＰ、ま
で圧縮する仕事との和になる。

一方、従来の冷凍サイクルにおける圧縮機構の仕事量は
第３図に鎖線で示すように（ｇＬ十ｇＨ）の冷媒量をＰ
ｓからＰＯまで圧縮する仕事となる。

ＰｏはＰＬより高く、ＰＨより低いため、圧縮機構とし
ての仕事量としては従来とこの発明とではほとんど変わ
らない。

したがって、この発明によれば、ヒートポンプの効率を
低下させることなく、室内空気の室内ユニット５からの
吹出温度を高くすることができる。

第５図はこの発明の第２の実施例を示す。この実施例は
圧縮機構としてそれぞれ独立した低圧圧縮機２１と、高
圧圧縮機２２とを用い、高圧圧縮機２２を室内ユニット
５に設けるようにした。

このようにすれば、室内側と室外側との渡り配管を２本
にすることができる。

なお、この実施例において、上記第１の実施例と同一部
分には同一記号を付して説明を省略する。

第６図と第７図はこの発明の第３の実施例を示す。この
実施例は低圧圧縮機部としての主圧縮機２５の吐出側を
四方弁９を介して上流側熱交換器６の一端に接続する。

この上流側熱交換器６の他端側は第１の膨張弁２６、気
液分離器２７および第２の膨張弁２８を介して室外側熱
交換器１４の一端側に接続されている。

上記気液分離器２７で分離されたガス冷媒はこの上部に
接続された導入管２９を介して高圧圧縮機部としての補
助圧縮機３１に吸引される。この補助圧縮機３１の吐出
側は三方弁３２の１つのポートに接続されている。この
三方弁３２の残りの２つのポートのうちの１つは下流側
熱交換器８の一端側に接続され、他の１つのポートは室
外熱交換器１４の他端側に接続されている。

なお、他の構成は上記第１の実施例と同じなので、説明
を省略する。

このような構成の冷凍サイクルで暖房運転を行なうと、
主圧縮機２５で圧縮されたガス冷媒は四方弁９を通って
上流側熱交換器６に流れ、ここで室内空気によって凝縮
されたのち、第１の膨張弁２６で第３図にｄで示す中間
圧まで減圧される。

その後、気液分離器２７でガスと液体とに分離され、液
体は第２の膨張弁２８を経て室外熱交換器１４で蒸発し
、ガスは補助圧縮機３１でさらに加圧されてから下流側
熱交換器８に流入する。したがって、下流側熱交換器８
では上流側熱交換器６よりも高い凝縮温度が得られるか
ら、室内空気を十分な吹出温度に暖めることができる。

第７図は上記冷凍サイクルのモリエル線図を示す。すな
わち、この実施例では気液分離器２７で発生したガスｇ
を補助圧縮機３１で中間圧ｄからｅまで圧縮する。

従来の冷凍サイクルにおいては、冷媒循環量をｇだけ増
やそうとすると、圧縮機の排除容積を大きくして図中ａ
からｂまでｇのガスを圧縮する必要があった。

しかしながら、この実施例によれば、ｇのガスを中間圧
ｄから圧縮するため、ｂよりもさらに高い圧力ｅまで圧
縮しても、圧縮比は変わらず、仕車量は増加しない。そ
のため、効率を低下させることなく高い凝縮温度が得ら
れ、室内空気の吹出温度を高くすることができる。

なお、冷房運転時には三方弁３２を切換えて気液分離さ
れたガスを室外熱交換器１４に流して通常の二段圧縮サ
イクルを行なえばよい。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明によれば、室内熱交換器を室
内空気の流れに対して上流側に位置する上流側熱交換器
と、下流側に位置する下流側熱交換器とに分け、下流側
熱交換器の凝縮温度を上流側熱交換器の凝縮温度よりも
高くなるようにした。したがって、ヒートポンプの効率
低下を招くことなく、室内空気の吹出温度を高くするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例を示す空気調和機の構
成図、第２図は同じく室内ユニットの側面図、第３図は
同じくモリエル線図、第４図は同じく室内空気の温度変
化の説明図、第５図はこの発明の第２の実施例を示す空
気調和機の構成図、第６図はこの発明の第３の実施例を
示す空気調和機の構成図、第７図は同じくモリエル線図
である。 １・・・圧縮機構、２・・・低圧圧縮機部、３・・・高
圧圧縮機部、５・・・室内ユニット、６・・・上流側熱
交換器、８・・・下流側熱交換器、１１・・・第１の逆
止弁、１２・・・キャピラリチューブ、１４・・・室外
熱交換器。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第６図 第３図 ニジタルσ 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機構と、この圧縮機構に四方弁を介して一端側が接
   続された室内熱交換器および室外熱交換器とからなるヒ
   ートポンプ式空気調和機において、上記圧縮機構は高圧
   圧縮機部と低圧圧縮機部とを有し、上記室内熱交換器は
   室内空気の流れに対して上流側に配置され上記低圧圧縮
   機部に一端側が接続された上流側熱交換器と、下流側に
   配置され上記高圧圧縮機部に一端側が接続された下流側
   熱交換器とを有し、上記上流側熱交換器と下流側熱交換
   器との他端側は減圧機構を介して接続されてなることを
   特徴とするヒートポンプ式空気調和機。