JPH0518645A - ヒートポンプ式空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サイクル変動が少なく、冷媒圧縮機の大きな
動力を得ることで、除霜能力を向上させることのできる
ヒートポンプ式空気調和装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 四方弁２を介して冷媒圧縮機３と、室外熱交
換器４および室内熱交換器５とが環状に接続された冷凍
サイクル１において、室外熱交換器４と室内熱交換器５
との間には、第１減圧装置９と、この第１減圧装置９を
バイパスする第１バイパス路１０が設けられ、第１バイ
パス路１０には、除霜運転の際に開弁する電磁弁１１が
設けられている。また、四方弁２と室内熱交換器５との
間には、第２減圧装置１２と、この第２減圧装置１２を
バイパスする第２バイパス路１３が設けられ、第２バイ
パス路１３には、除霜運転の際に閉弁する電磁弁１４が
設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はヒートポンプ式空気調和
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ヒートポンプ式空気調和装置
では、暖房時に室外熱交換器に付着した霜を融解するた
めの除霜運転が行われている。この除霜運転は、暖房サ
イクルから、一旦、四方弁を切り替えて冷房サイクルと
し、冷媒圧縮機より吐出された高温のガス冷媒を室外熱
交換器で放熱させることで行われる。

【０００３】従って、除霜時には、冷房時と同様に室内
熱交換器が冷媒蒸発器として機能するため、室内熱交換
器へ送風しても室内暖房を行うことができず、室内熱交
換器への送風は停止されている。

【０００４】そこで、特開昭６１−２６２５６０号公報
では、暖房運転時に、冷媒圧縮機より吐出されたガス冷
媒の一部を室外熱交換器の出口側へ導くとともに、膨張
弁の開度を大きくして低圧側を上げることにより、室内
暖房を中断することなく室外熱交換器の除霜を行う技術
が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
技術では、暖房を行う室内熱交換器が高圧側であるた
め、冷媒が冷却されて高圧が低下することから、冷媒圧
縮機の動力（＝放熱量）が低下する。また、室内熱交換
器および室外熱交換器では冷媒が２相となっている。こ
の２相では、熱交換器の放熱性能が良く、一見放熱量も
増加しそうであるが、実際は、熱交換器の放熱性能が良
いと高低圧が低下して、冷媒圧縮機の動力（＝放熱量）
が小さくなる。さらには、除霜に用いられる熱量が、除
霜初期と除霜完了直前では大きく異なるため、サイクル
が変動し、冷媒圧縮機の動力変動も大きくなる。

【０００６】本発明は、上記事情に基づいて成されたも
ので、その目的は、サイクルの変動が少なく、大きな動
力を得ることで、除霜時の能力向上を図ることのできる
ヒートポンプ式空気調和装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、吸入した冷媒を圧縮して吐出する冷媒圧
縮機と、この冷媒圧縮機より吐出された冷媒の循環方向
を切り替える四方弁と、冷媒と室外空気との熱交換を行
う室外熱交換器と、冷媒と室内空気との熱交換を行う室
内熱交換器と、前記室外熱交換器と前記室内熱交換器と
の間に配されて、通過する冷媒を減圧する第１減圧装置
と、この第１減圧装置をバイパスして前記室外熱交換器
と前記室内熱交換器とを結ぶ第１バイパス路と、このバ
イパス路を開閉する第１開閉弁と、前記室外熱交換器と
前記四方弁との間または前記室内熱交換器と前記四方弁
との間に配されて、通過する冷媒を減圧する第２減圧装
置と、この第２減圧装置をバイパスして、前記室外熱交
換器と前記四方弁または前記室内熱交換器と前記四方弁
とを結ぶ第２バイパス路と、この第２バイパス路を開閉
する第２開閉弁と、冷房運転時および暖房運転時には、
前記第１開閉弁を閉じて前記第２開閉弁を開き、室内暖
房とともに前記室外熱交換器の除霜を行う際には、前記
第１開閉弁を開いて前記第２開閉弁を閉じるように、前
記第１開閉弁および前記第２開閉弁の開閉制御を行う制
御手段とから成ることを技術的手段とする。

【０００８】

【作用】上記構成より成る本発明のヒートポンプ式空気
調和装置は、室内暖房とともに室外熱換気の除霜を行う
際に、冷媒圧縮機より吐出された冷媒は、第２開閉弁が
閉じられることにより、第２減圧装置で減圧されて、冷
房サイクルであれば室外熱交換器へ導かれ、暖房サイク
ルであれば室内熱交換器へ導かれる。そして、第１開閉
弁が開かれることにより、室外熱交換器と室内熱交換器
との間を流れる冷媒は、第１バイパス路を通過すること
になる。

【０００９】従って、この除霜時には、室外熱交換器と
室内熱交換器に第２減圧装置で減圧された低圧の加熱ガ
ス冷媒が循環することになり、冷房サイクルであれば、
室外熱交換器で霜を解かした後、室内熱交換器で残りの
熱量を放熱して室内を暖房し、暖房サイクルであれば、
室内熱交換器で放熱した後、残りの熱量で室外熱交換器
の霜を解かすことになる。

【００１０】

【実施例】次に、本発明のヒートポンプ式空気調和装置
の実施例を図１および図２を基に説明する。図１はヒー
トポンプ式空気調和装置の冷凍サイクル図である。

【００１１】本実施例のヒートポンプ式空気調和装置
は、冷凍サイクル１を流れる冷媒の循環方向を切り替え
て冷暖房運転を行うものである。冷凍サイクル１は、冷
媒の循環方向を切り替える四方弁２を備え、この四方弁
２を介して、冷媒圧縮機３と室外熱交換器４および室内
熱交換器５とが環状に接続されている。

【００１２】冷媒圧縮機３は、その上流に設けられたア
キュムレータ６より吸引したガス冷媒を圧縮して吐出す
る。室外熱交換器４は、送風機７の送風を受けて、冷媒
と室外空気とを熱交換する。室内熱交換器５は、送風機
８の送風を受けて、冷媒と室内空気とを熱交換する。

【００１３】室外熱交換器４と室内熱交換器５との間に
は、通過する冷媒を減圧する第１減圧装置９が配設され
るとともに、この第１減圧装置９をバイパスして室外熱
交換器４と室内熱交換器５とを結ぶ第１バイパス路１０
が設けられている。そして、第１バイパス路１０には、
第１バイパス路１０を開閉する電磁弁１１（第１開閉
弁）が配されている。

【００１４】四方弁２と室内熱交換器５との間には、通
過する冷媒を減圧する第２減圧装置１２が配設されると
ともに、この第２減圧装置１２をバイパスして四方弁２
と室内熱交換器５とを結ぶ第２バイパス路１３が設けら
れている。そして、第２バイパス路１３には、第２バイ
パス路１３を開閉する電磁弁１４（第２開閉弁）が配さ
れている。

【００１５】電磁弁１１および電磁弁１４は、それぞれ
後述する制御装置１５（制御手段）を介して通電制御さ
れ、通電によって開弁し、通電が遮断されることで閉弁
する。

【００１６】この冷凍サイクル１は、制御装置１５によ
る四方弁２の切り替え、電磁弁１１および電磁弁１４の
通電制御により、冷房運転を行う冷房サイクルと暖房運
転を行う暖房サイクルとを形成し、暖房サイクル時に
は、室内暖房とともに室外熱交換器４に付着した霜を解
かすための除霜運転を行うことができる。

【００１７】このヒートポンプ式空気調和装置は、冷房
運転を行う冷房モード、暖房運転を行う暖房モード、お
よび除霜運転を行う除霜モードを選択することができ
る。そして、選択された各モードに応じて、制御装置１
５による四方弁２の切り替え、電磁弁１１および電磁弁
１４の通電制御が行われる。

【００１８】制御装置１５は、冷房モードが選択される
と、冷媒圧縮機３より吐出された冷媒が室外熱交換器４
側へ流れるように四方弁２を切り替えるとともに、電磁
弁１４を通電して第２バイパス路１３を開く。このと
き、電磁弁１１は通電されずに閉弁状態であり、従っ
て、第１バイパス路１０は閉じている。この冷房モード
時の冷媒の流れを図１に破線矢印で示す。

【００１９】暖房モードが選択されると、冷媒圧縮機３
より吐出された冷媒が室内熱交換器５側へ流れるように
四方弁２を切り替えるとともに、電磁弁１４を通電して
第２バイパス路１３を開く。このとき、電磁弁１１は通
電されずに閉弁状態であり、従って、第１バイパス路１
０は閉じている。この暖房モード時の冷媒の流れを図１
に一点鎖線の矢印で示す。

【００２０】除霜モードが選択されると、四方弁２を、
暖房モードの時と同じで、冷媒圧縮機３より吐出された
冷媒が室内熱交換器５側へ流れるように切り替えるとと
もに、電磁弁１１を通電して第１バイパス路１０を開
く。このとき、電磁弁１４は通電されずに閉弁状態であ
り、従って、第２バイパス路１３は閉じている。この除
霜モード時の冷媒の流れを図１に実線矢印で示す。

【００２１】次に、本実施例の作動を説明する。 ａ）冷房モードが選択された場合。 冷媒圧縮機３より吐出された冷媒が、四方弁２、室外熱
交換器４、第１減圧装置９、室内熱交換器５、第２バイ
パス路１３、四方弁２、アキュムレータ６を順次流れ、
再び冷媒圧縮機３に吸引されて上記サイクルを繰り返
す。これにより、室内熱交換器５で冷やされた空気が送
風機８により室内に送風されて、室内の冷房が行われ
る。

【００２２】ｂ）暖房モードが選択された場合。 冷媒圧縮機３より吐出された冷媒が、四方弁２、第２バ
イパス路１３、室内熱交換器５、第１減圧装置９、室外
熱交換器４、四方弁２、アキュムレータ６を順次流れ、
再び冷媒圧縮機３に吸引されて上記サイクルを繰り返
す。これにより、室内熱交換器５で加熱された空気が送
風機８により室内に送風されて、室内の暖房が行われ
る。

【００２３】ｃ）除霜モードが選択された場合。 冷媒圧縮機３で圧縮された高温、高圧のガス冷媒（図２
に示すモリエル線図の状態点ａ）は、四方弁２を通過し
て第２減圧装置１２で減圧され（図２の状態点ｂ）、高
温、低圧のガス冷媒となって室内熱交換器５に流入す
る。そして、室内熱交換器５での冷媒と室内空気との熱
交換により、室内暖房が行われる。

【００２４】室内熱交換器５を流出した冷媒は、第１バ
イパス路１０を通過して室外熱交換器４に流入するが、
室内空気と熱交換された冷媒（図２の状態点ｃ）が、ま
だ十分な熱量を保持しているため、室外熱交換器４で残
りの熱量を放出する（図２の状態点ｄ）ことにより、室
外熱交換器４の除霜が行われる。室外熱交換器４を流出
した冷媒は、アキュムレータ６を通過して、再び冷媒圧
縮機３に吸引され、上記サイクルを繰り返す。

【００２５】この除霜運転時には、室内熱交換器５と室
外熱交換器４とが共に低圧側にあるため、高圧を高くす
ることで、冷媒圧縮機３の大きな動力を得ることができ
る。また、室内熱交換器５および室外熱交換器４では、
冷媒の状態がガスとなっているため、気液二相状態の場
合と比較して、室内熱交換器５および室外熱交換器４で
の放熱性能が低くなる。このため、高低圧が上昇して冷
媒圧縮機３の動力が大きくなる。さらには、除霜に使用
される熱量が変動しても、暖房に使用される熱量の方が
除霜に使用される熱量より多いため、大きなサイクル変
動を招くことはない。

【００２６】次に、本発明の第２実施例を説明する。図
３は本実施例の冷凍サイクル図である。第１実施例で
は、四方弁２の設定を暖房サイクルとして除霜運転を行
うものであるが、本実施例では、冷房サイクルで除霜運
転を行うように構成されている。

【００２７】従って、冷凍サイクル１は、室外熱交換器
４と四方弁２との間に第２減圧装置１２を備えるととも
に、この第２減圧装置１２をバイパスして室外熱交換器
４と四方弁２とを結ぶ第２バイパス路１３を設け、この
第２バイパス路１３に電磁弁１４が介在されている。

【００２８】除霜モードが選択されると、冷媒圧縮機３
より吐出された冷媒が室外熱交換器４側へ流れる（冷房
サイクル）ように四方弁２が切り替えられるとともに、
電磁弁１４が通電されて第２バイパス路１３が開く。こ
のとき、電磁弁１１は通電されずに閉弁状態であり、従
って、第１バイパス路１０は閉じている。この除霜モー
ド時の冷媒の流れを図３に実線矢印で示す。また、冷房
モード時および暖房モード時の冷媒の流れをそれぞれ破
線矢印および一点鎖線の矢印で示す。

【００２９】本実施例の場合には、第２減圧装置１２で
減圧された高温、低圧の冷媒がまず室外熱交換器４に流
入し、冷媒と室外空気との熱交換に伴って放出される熱
量により室外熱交換器４の除霜が行われる。その後、第
１バイパス路１０を通過して室内熱交換器５に流入した
冷媒が、室内空気との熱交換によって残りの熱量を放出
することで室内暖房が行われる。

【００３０】この第２実施例においても、室内熱交換器
５と室外熱交換器４とが共に低圧側にあり、第１実施例
と同様に、大きな冷媒圧縮機３の動力を得ることができ
るとともに、サイクル変動を抑えることができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明のヒートポンプ式空気調和装置
は、室内暖房とともに室外熱交換器の除霜を行う際に、
冷媒圧縮機から吐出された冷媒が、第２減圧装置で減圧
されて室外熱交換器あるいは室内熱交換器に流入する。
そして、この除霜運転時には、室外熱交換器と室内熱交
換器との間に設けられた第１バイパス路が開かれるた
め、室外熱交換器と室内熱交換器とが共に低圧側にある
ことになる。

【００３２】従って、冷媒圧縮機の大きな動力（＝放熱
量）を得ることができ、除霜能力を向上させることがで
きる。また、除霜と暖房とが共に低圧側で行われること
から、除霜に使用される熱量が変動しても、サイクルの
変動はあまり大きくならない。

【図面の簡単な説明】

【図１】ヒートポンプ式空気調和装置の冷凍サイクル図
である。

【図２】本実施例の作動を説明するモリエル線図であ
る。

【図３】本発明の第２実施例を示す冷凍サイクル図であ
る。

【符号の説明】

２ 四方弁 ３ 冷媒圧縮機 ４ 室外熱交換器 ５ 室内熱交換器 ９ 第１減圧装置 １０ 第１バイパス路 １１ 電磁弁（第１開閉弁） １２ 第２減圧装置 １３ 第２バイパス路 １４ 電磁弁（第２開閉弁） １５ 制御装置（制御手段）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】ａ）吸入した冷媒を圧縮して吐出する冷媒
   圧縮機と、 ｂ）この冷媒圧縮機より吐出された冷媒の循環方向を切
   り替える四方弁と、 ｃ）冷媒と室外空気との熱交換を行う室外熱交換器と、 ｄ）冷媒と室内空気との熱交換を行う室内熱交換器と、 ｅ）前記室外熱交換器と前記室内熱交換器との間に配さ
   れて、通過する冷媒を減圧する第１減圧装置と、 ｆ）この第１減圧装置をバイパスして前記室外熱交換器
   と前記室内熱交換器とを結ぶ第１バイパス路と、 ｇ）このバイパス路を開閉する第１開閉弁と、 ｈ）前記室外熱交換器と前記四方弁との間または前記室
   内熱交換器と前記四方弁との間に配されて、通過する冷
   媒を減圧する第２減圧装置と、 ｉ）この第２減圧装置をバイパスして、前記室外熱交換
   器と前記四方弁または前記室内熱交換器と前記四方弁と
   を結ぶ第２バイパス路と、 ｊ）この第２バイパス路を開閉する第２開閉弁と、 ｋ）冷房運転時および暖房運転時には、前記第１開閉弁
   を閉じて前記第２開閉弁を開き、室内暖房とともに前記
   室外熱交換器の除霜を行う際には、前記第１開閉弁を開
   いて前記第２開閉弁を閉じるように、前記第１開閉弁お
   よび前記第２開閉弁の開閉制御を行う制御手段とから成
   るヒートポンプ式空気調和装置。