JPH049559A - ヒートポンプシステムおよびヒートポンプシステムの除霜方法 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は室外側に設置された一次側熱交換器に補助熱交
換器を接続することによって、能力向上゛、と除霜の合
理化を図ったヒートポンプシステム及び当該ヒートポン
プシステムの除霜方法に関するものである。

「従来の技術」 一般のヒートポンプは、屋外に設置された一次側熱交換
器と、室内の空調器に接続された二次側熱交換器との間
にて、熱媒体を圧縮機によって可逆的に循環させ、室内
空気を暖房あるいは冷房するようになっている。

ところで、このようなヒートポンプを用し）だ従来の空
調装置においては、冬季に外気温度の低下によって能力
不足を生しる問題があるため、近年では、例えば周波数
によって圧縮機の回転を制御するインバータタイプのも
のが使われている。

しかしながら、このようなインバータタイプのものにあ
っても、暖房運転時に一次側熱交換器が気温の低い外気
との間で熱交換を行なうため一次側熱交換器に霜がつい
て熱効率が低下する。このため、従来の空調装置では、
各熱交換器を一時的に冷房運転させることにより、−次
側熱交換器の温度を上昇させて霜を除去する霜取り運転
を必要に応じて行なり）、熱効率が損なわれるのを防止
して０る。

「発明が解決しようとする課題」 Ｌかしながら、前述した霜取り運転は、暖房運転を一時
的に停止して冷房運転を行なうものであるため、室内が
冷房されて、室内の快適性が損なわれるといった不満が
あった。

本発明は、このような背景のもとになされたもので、室
内の暖房を継続したまま一次側熱交換器の除霜運転を行
な０得て、除霜の合理化を達成することがでさ、また全
体の能力の向」二を図ることができるヒートポンプシス
テム及び当該ヒートポンプシステムの除霜方法を提供す
ることを目的とするものである。

「課題を解決するための手段」 かかる目的を達成するために、本発明は圧＊ｉｉ＊の吐
出配管に、それぞれ第１の制御弁を介して、室外に設置
された一次側熱交換器の一端と、室外に設置されかつ外
気との間で熱交換を行なう補助熱交換器の一端と　室の
空調機に接続された二次側熱交換器の一端とを接続し、
これら各熱交換器の他端を膨張弁を介して一次側から二
次側へ熱媒体を分流させる分流器に接続するとともに、
前記各熱交換器と第１の制御弁との間の配管より第２の
制御弁を備えた分岐配管をそれぞれ分岐させて、当該分
岐配管を圧縮機の吸入配管に接続してなり、第１および
第２の制御弁を操作することにより、熱媒体を可逆的に
循環させるよつにしたことを特徴とするものである。。

また同様の目的を達成するために本発明は、圧縮機の吐
出配管より、第１の制御弁と熱交換器と膨張弁とが直列
に接続された連結配管を少なくとも３以」二分岐させ、
これら連結配管の膨張弁側を分流器に接続するとともに
、前記各連結配管の第１の制御弁と熱交換器との間に第
２の制御弁を備えた分岐配管を接続してこれら分岐配管
を圧縮機の吸入配管に接続してなり、前記熱交換器のう
ち２つの熱交換器を外気との間で熱交換を行なうように
室外に設置し、残りの熱交換器を室の空調機番こ接続し
て室内空気との間で熱交換を行なうようにしたことを特
徴とするものである。

なお、このようなヒートシステムの除霜方法としては、
圧縮機の吐出配管に、それぞれ第１の制御弁を介して、
室外に設置された一次側熱交換器の一端と、室外に設置
されかつ外気との間で熱交換を行なう補助熱交換器の一
端と、室の空調機に接続された二次側熱交換器の一端と
を接続し、これら各熱交換器の他端を膨張弁を介して一
次側から二次側へ熱媒体を分流させる分流器に接続する
とともに、前記各熱交換器と第１の制御弁との間の配管
より第２の制御弁を備えた分岐配管をそれぞれ分岐させ
て、当該分岐配管を圧縮機の吸入配管に接続しておき、
室外に設置した一次側熱交換器の配管に備えられた第１
の制御弁を開いて、第２の制御弁を閉じる操作工と、室
外に設置した補助熱交換器の配管に備えられた第１の制
御弁を開いて、第２の制御弁を閉じる操作ＩＩと、を選
択することにより、熱交換器の除霜をする方法が好適で
ある。

「作用」 前記構成によれば、通常の暖房時には、二次側の熱交換
器の第１の制御弁を開いて、第２の制御弁を閉じ、−次
側の熱交換器および補助熱交換器の第１の制御弁を閉じ
て、第２の制御弁を開くことにより、熱媒体の循環系が
形成され、圧縮機を出た高温高圧の熱媒体は二次側の熱
交換器すなわち室内の空調機に接続された熱交換器を通
過して室内の空気を暖房し、膨張弁を通過した後、−次
側にある２つの熱交換器を通過して外気との間で熱交換
がなされる。

そして、霜取り運転を行なう際には、−次側にある熱交
換器のいずれか一方の第１の制御弁を開き、第２の制御
弁を閉じることにより、圧縮機から吐出された高温高圧
の熱媒体を直接−次側の熱交換器に流入させ、霜取りを
行なう。

なお、このヒートポンプシステムを使って室内を冷房す
る場合には、暖房とは逆の制御弁の開閉操作を行なえば
良い。

「実施例」 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明にかかる第１の実施例のシステム全体の
構成図であり、本システムは、圧縮機１と、複数の熱交
換器２．３．４と、膨張弁５と、分流器６と、第１及び
第２の制御弁７．８とを備え、前記圧縮機１の吐出配管
１ａに、第１の制御弁７と熱交換器４と膨張弁５とが直
列に接続された複数の連結配管Ａを接続するとともに、
これら連結配管Ａの膨張弁５側を分流器６に接続し、さ
らに前記各連結配管Ａの第１の制御弁７と熱交換器２．
３．４との間から第２の制御弁８を備えた分岐配管Ｂを
分岐させて圧縮機１の吸入配管１ｂに接続してなる基本
構成となっている。

そして、本発明では、熱交換器２．３．４のうち熱交換
器２．３がそれぞれ室外に設置されて一次側熱交換器を
構成するようになっており、また、熱交換器４が室内の
空調機に納まって二次側熱交換器を構成するようになっ
ている。

次に、本システムの主要部材について具体的に説明する
と、まず、圧縮機１は、熱媒体を圧縮して第１図上方か
ら下方への矢印方向に圧送するものである。この圧縮機
１からの熱媒体は、第１及び第２の制御弁７．８の関連
的な切り替えによって、熱交換器２．３．４の間にて選
択的にかつ可逆的に循環させられる。その形態は、−次
側熱交換器２．３と二次側熱交換器４との間にて可逆的
に循環する形態と、−次側熱交換器２．３のうちのいず
れか一つと他の一つおよび二次側熱交換器４との間にて
選択的に循環する形態となる。

このような形態は、冷暖房時期における期間と、除霜運
転における時期に応じて切り替えられる。

次に、−次側熱交換器２．３について説明すると、これ
ら熱交換器２．３はそれぞれ室外に設置されていて、そ
の内部を通る熱媒体と外気との間で熱交換を行なうもの
で、実施例では、第２図に示すように、熱交換器２が既
存のエアコンの本体室外機とされ、この熱交換器２を構
成する本体室外機に熱交換器３が接続された構造となっ
ている。

熱交換器３は本体案外機に内蔵された熱交換器２の能力
を補なう目的で設置された補助熱交換器となるもので、
具体的には、第３図に示すように、フィン付きの熱媒体
の配管３ａと、ファン装置３ｂと、これらを囲むカバ３
ｃとを主体として構成されている。

なお、これら−・次側の熱交換器２．３の構成は、第２
図及び第３図に図示したものに限定されるものではなく
、第４図及び第５図に示すように、内部にこれら熱交換
器２．３を配設した縦置き、横置きの一体型熱交換器１
０．１１とすることもできる。

また、熱交換器３の具体的な構成も、第３図に示すもの
に限定されるものではなく、たとえばフィン付きの配管
を大型平板状としたものであってもよく、このような構
成とした場合には、熱交換器３を屋根上等の場所などに
も簡単に設置することができる利点がある。

さらに、このような補助熱交換器３として、水熱源用の
ものを適用しても良く、この場合には、蓄熱槽とともに
使うことによって、熱効率を高めることができるといっ
た利点がある。従って、本発明のヒートポンプシステム
によれば、熱源の多用化が図れる長所がある。

なお、補助熱交換器３をファン付きのものとし、これを
床下などに配設するようにすれば、床下の換気を兼用で
きるといった利点がある。

二次側の熱交換器４は、室の空調機１５に納められてお
り、その空調機の内部において、熱交換器４の内部を通
る熱媒体と室内の空気との間で熱交換を行なうものであ
る。

なお、この熱交換器４は、第１図二点鎖線で小すごとく
、建造物内の空調に応じてさらに多くのものを接続する
ことが可能である。

膨張弁５には電子式のものが用いられてお１１、−次側
熱交換器４を通過してきた熱媒体を狭い通路を通して圧
力を下降させる作用をもつもので、漸次自動的に弁の開
度を調整することができるようになっている。

分流器６には各連結配管Ａの一端が接続さ１ており、−
次側の熱交換器を通ａＬできた熱媒体を２次側の熱交換
器に向けて、流す構成となっている。

なお、制侮斤７．８としては貼純な経路の開閉（ＯＮ−
ＯＦＦ”ｌ　を行なう開閉弁でも良いし、また弁開度を
連続的に変更し得る流量制御弁なとを用いることもでき
る。

次に熱媒体の各循環系をそれぞれが形成される時期に合
わせて作用と共に説明する。

まず、通常の暖房時には、二次側の熱交換器４の第１の
制御弁７を開いて、第２の制御弁８を閉じ、−次側の熱
交換器２および補助熱交換器３の第１の計り御弁７を閉
じて、第２の制御弁８を開くことにより、熱媒体の循環
系が形成され、暖房運転が行なわれる。すなわち、圧縮
機１を出た高温高圧の熱媒体は次側の熱交換器４すなわ
ち室内の空調機１５に納まった熱交換器４４を通過して
室内の空気を加温し、膨張弁５を通過した後、〜次側に
ある２つの熱交換器２．３を通過して外気との間で熱交
換がなされ、圧縮機］に向は流れて循環する。

そして、霜取り運転を行なう際には、−次側にある熱交
換器２．３のいずれが一方の第１の制御弁７を開き、第
２の制御弁８を閉じることにより、圧縮機１がら吐出さ
れた高温高圧の熱媒体を直接−次側の熱交換器２．３に
流入させれば良い。この操作により、暖房運転を止める
ことなく、霜取りをなすことができる。

なお、このヒートポンプシステムを使って室内を冷房す
る場合には、暖房とは逆の制御弁の開閉操作を行ない、
逆の循環系を形成することにより冷房運転を行なえば良
し）。

実施例によれば、第１及び第２の制御弁７．８を操作す
ることによって、暖房運転継続中においても容易に除霜
運転することができ、また、２つの一次側熱交換器によ
り吸収する熱量を大きくして、ヒートポンプシステムの
能力を向上させることができ、これにより初期の立ち上
がりの改善、除霜の効率化を図ることができるなどの種
々の効果を有する。

また、−次側の熱交換器２．３を二つに分離することに
より、補助となる熱交換器３の設置が制約されず、最適
な場所に設置できるといった利点がある。

また第６図は本発明の第２実施例を示すシステム全体の
構成図であり、本システムにおいても、基本的には、第
１図などに示すシステムと同様であるが、この場合には
、補助熱交換器として、空気用のものとは別に水用熱交
換器３Ａを別個に設け、さらに室内熱交換器４の分岐配
管Ｂの途中に逆止弁２０を設けた基本構造となっている
。

なお、このような構成としても、前述した実施例とほぼ
同様の作用効果を奏することができる。

また第７図は本発明の第３実施例を示すシステム全体の
構成図であり、本システムにおいても、基本的には、第
１図などに示すシステムと同様であるが、この場合には
、補助熱交換器として、空気用のものとは別に水用熱交
換器３Ａを別個に設け、さらに室内熱交換器４の分岐配
管Ｂを一つにまとめてこの分岐配管Ｂに備え付けられた
第２の制御弁８によって二次側の熱交換器４全体のバル
ブ操作ができるようになっている。

なお、このような構成としても、前述した実施例とほぼ
同様の作用効果を奏することができる。

なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではな
く、熱交換器の数などは、その設計要求に基づいて適宜
変更することができる。

「発明の効果」 以上説明したように本発明によれば、次のような優れた
効果を奏することができる。

（１）請求項１記載のと一トボンブシステムは、圧縮機
の吐出配管に、それぞれ第１の制御弁を介して、室外に
設置された一次側熱交換器の一端と、室外に設置されか
つ外気との間で熱交換を行なう補助熱交換器の一端と、
室の空調機に接続された二次側熱交換器の一端とを接続
し、これら各熱交換器の他端を膨張弁を介して一次側か
ら二次側へ熱媒体を分流させる分流器に接続するととも
に、前記各熱交換器と第１の制御弁との間の配管より第
２の制御弁を備えた分岐配管をそれぞれ分岐させて、当
該分岐配管を圧縮機の吸入配管に接続してなり、第１お
よび第２の制御弁を操作することにより、熱媒体を可逆
的に循環させるようにしたことを特徴とするものである
から、第１及び第２の制御弁の操作により、暖房運転を
継続した状態で除霜運転を行なうことができ、またヒー
トポンプシステム全体の能力の向上を図ることができる
。

（２）請求項２記載のヒートポンプシステムは、圧縮機
の吐出配管より、第１の制御弁と熱交換器と膨張弁とが
直列に接続された連結配管を少なくとも３以上分岐させ
、これら連結配管の膨張弁側を分流器に接続するととも
に、前記各連結配管の第１の制御弁と熱交換器との間に
第２の制御弁を備えた分岐配管を接続してこれら分岐配
管を圧縮機の吸入配管に接続してなり、前記熱交換器の
うち２つの熱交換器を外気との間で熱交換を行なうよう
に室外に設置し、残りの熱交換器を室の空調機に接続し
て室内空気との間で熱交換を行なうようにしたことを特
徴とするものであるから、請求項１記載のと一トボンブ
システムと同様の目的を達成することができる。

（３）請求項３記載の除霜方法は、圧縮機の吐出配管に
、それぞれ第１の制御弁を介して、室外に設置された一
次側熱交換器の一端と、室外に設置されかつ外気との間
で熱交換を行なう補助熱交換器の一端と、富の空調機に
接続された二次側熱交換器の一端とを接続し、これら各
熱交換器の他端を膨張弁を介して一次側から二次側へ熱
媒体を分流させる分流器に接続するとともに、前記各熱
交換器と第１の制御弁との間の配管より第２の制御弁を
備えた分岐配管をそれぞれ分岐させて、当該分岐配管を
圧縮機の吸入配管に接続しておき、室外に設置した一次
側熱交換器の配管に備えられた第１の制御弁を開いて、
第２の制御弁を閉じる操作工と、室外に設置した補助熱
交換器の配管に備えられた第１の制御弁を開いて、第２
の制御弁を閉じる操作ＩＩと、を選択することにより、
暖房運転中に容易に除霜運転が可能になる。

特に、本発明では、このような霜取り機構とすることで
、低温高湿の北陸地方や東北地方の日本海側において高
頻度の霜取り運転により効率低下が軽減され、ヒートポ
ンプの一層の普及を図りうることができるなどの効果も
ある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の詳細な説明するために示したもので、第
１図ないし第３図は第１実施例にかかるヒートポンプシ
ステムを示し、第１図はヒートポンプシステムの回路図
、第２図はそのヒートポンプシステムの概略構成を示す
正面図、第３図は補助熱交換器の構成を示す斜視図、第
４図は一次側熱交換器の他の構造例を示す正面図、第５
図は一次側熱交換器の別の構造を示す斜視図、第６図は
第２実施例にかかるヒートポンプシステムの回路図、第
７図は第３実施例にかかるヒートポンプシステムの回路
図である。 １・・・・圧縮機、２．３．４・・・・・熱交換器、５
・・・・・膨張弁、６・・・・・分流器、Ａ・・・・・
・連結配管、Ｂ・・・・・・分岐配管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）圧縮機の吐出配管に、それぞれ第１の制御弁を介し
   て、室外に設置された一次側熱交換器の一端と、室外に
   設置されかつ外気との間で熱交換を行なう補助熱交換器
   の一端と、室の空調機に接続された二次側熱交換器の一
   端とを接続し、これら各熱交換器の他端を膨張弁を介し
   て一次側から二次側へ熱媒体を分流させる分流器に接続
   するとともに、前記各熱交換器と第１の制御弁との間の
   配管より第２の制御弁を備えた分岐配管をそれぞれ分岐
   させて、当該分岐配管を圧縮機の吸入配管に接続してな
   り、第１および第２の制御弁を操作することにより、熱
   媒体を可逆的に循環させるようにしたことを特徴とする
   ヒートポンプシステム。 ２）圧縮機の吐出配管より、第１の制御弁と熱交換器と
   膨張弁とが直列に接続された連結配管を少なくとも３以
   上分岐させ、これら連結配管の膨張弁側を分流器に接続
   するとともに、前記各連結配管の第１の制御弁と熱交換
   器との間に第２の制御弁を備えた分岐配管を接続してこ
   れら分岐配管を圧縮機の吸入配管に接続してなり、前記
   熱交換器のうち２つの熱交換器を外気との間で熱交換を
   行なうように室外に設置し、残りの熱交換器を室の空調
   機に接続して室内空気との間で熱交換を行なうようにし
   たことを特徴とするヒートポンプシステム。 ３）圧縮機の吐出配管に、それぞれ第１の制御弁を介し
   て、室外に設置された一次側熱交換器の一端と、室外に
   設置されかつ外気との間で熱交換を行なう補助熱交換器
   の一端と、室の空調機に接続された二次側熱交換器の一
   端とを接続し、これら各熱交換器の他端を膨張弁を介し
   て一次側から二次側へ熱媒体を分流させる分流器に接続
   するとともに、前記各熱交換器と第１の制御弁との間の
   配管より第２の制御弁を備えた分岐配管をそれぞれ分岐
   させて、当該分岐配管を圧縮機の吸入配管に接続してお
   き、 室外に設置した一次側熱交換器の配管に備えられた第１
   の制御弁を開いて、第２の制御弁を閉じる操作 I と、 室外に設置した補助熱交換器の配管に備えられた第１の
   制御弁を開いて、第２の制御弁を閉じる操作IIと、 を選択することにより、熱交換器の除霜をすることを特
   徴とするヒートポンプシステムの除霜方法。