JPH08219573A - ヒートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、非共沸混合冷媒を用いたヒートポ
ンプ装置における冷房、暖房時の成績係数（ＣＯＰ）の
向上、暖房時の着霜防止、さらに冷房時の露付性能向上
を目的とするものである。 【構成】 圧縮機１、四方弁２、利用側熱交換器３、減
圧器４、熱源側熱交換器５を順次配管にて環状に連結し
た非共沸混合冷媒を用いたヒートポンプ装置において、
暖房運転時に前記利用側熱交換器３を通過する空気と前
記利用側熱交換器３中を流れる混合冷媒の流れ方向が対
向流となる冷媒回路を構成し、さらに暖房運転時に前記
熱源側熱交換器５内を流れる混合冷媒の温度勾配に対応
して減圧する減圧手段を構成するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非共沸混合冷媒を用い
たヒートポンプ装置の高効率化に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球環境保護の立場から、オゾン
層を破壊するフロンに対する規制が強化されてきてお
り、特に破壊力が大きなＣＦＣ（クロロフルオロカーボ
ン）については１９９５年末に全廃が決定しており、ま
た破壊力が比較的小さなＨＣＦＣ（ハイドロクロロフル
オロカーボン）についても１９９６年より総量規制が開
始され、将来的には全廃されることが決定している。し
たがって、冷媒としてフロンを用いた機器について、そ
の代替冷媒の開発が進められており、オゾン層を破壊し
ないＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）が検討されて
いるが、冷凍機や空調機に用いられているＨＣＦＣの代
替冷媒として単独で用いることのできるものはＨＦＣの
中には見あたらず、したがって２種類以上のＨＦＣ系冷
媒を混合させた非共沸の混合冷媒が有望視されている。

【０００３】従来、ＣＦＣやＨＣＦＣ等の単一冷媒もし
くは共沸混合冷媒を用いた冷凍機や空気調和機の蒸発温
度および凝縮温度はそれぞれ等温である。しかし、非共
沸混合冷媒を用いた場合には飽和冷媒液温度と飽和冷媒
蒸気温度とが異なり、飽和冷媒液温度は飽和冷媒蒸気温
度より低くなるという非等温性を有している。このた
め、非共沸混合冷媒を用いた冷凍機はこの非等温性を効
果的に利用できる対向流型熱交換器を使用しているもの
もある。以下、図面を参照しながら従来のヒートポンプ
装置の冷凍サイクルについて説明する。

【０００４】図１０は、従来のヒートポンプ装置の冷凍
サイクル図である。同図において、１は圧縮機、２は四
方弁、３は利用側熱交換器（対向流式）、４は減圧器、
１５は熱源側熱交換器（対向流式）であり、これらは順
次環状に連結されており、６、７はそれぞれ利用側熱交
換器、熱源側熱交換器用の送風ファンであり、暖房時に
おいて利用側熱交換器３および熱源側熱交換器１５はそ
れぞれ空気と冷媒の流れ方向が対向流になるように設置
されている。

【０００５】次に、この冷凍サイクルの具体的な動作に
ついて説明する。まず、暖房運転について説明する。暖
房運転時の冷媒の流れ方向を実線矢印で示しており、圧
縮機１で圧縮された冷媒ガスは四方弁２を通り利用側熱
交換器３で凝縮液化され減圧器４で減圧膨張され熱源側
熱交換器１５で蒸発気化して四方弁２を経て圧縮機１へ
と戻る。ここで、利用側熱交換器３および熱源側熱交換
器１５はそれぞれ空気と冷媒の流れ方向は対向流になる
ように送風ファン６、７を設置している。

【０００６】次に、冷房運転に切り換えた場合について
説明する。冷房運転時の冷媒の流れ方向を破線矢印で示
しており、圧縮機１で圧縮された冷媒ガスは四方弁２を
通り熱源側熱交換器１５で凝縮液化され減圧器４で減圧
膨張され利用側熱交換器３で蒸発気化して四方弁２を経
て圧縮機１へと戻り、冷媒の流れ方向が暖房時に対して
逆転するため利用側熱交換器３および熱源側熱交換器１
５における空気と冷媒の流れ方向は並向流となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
ヒートポンプ装置では、以下のような課題があった。

【０００８】第１に、暖房運転時において熱源側熱交換
器１５の冷媒を一定圧力で蒸発させていたために、単一
冷媒では着霜しない条件でも非共沸混合冷媒を用いた場
合には着霜し、前記熱源側熱交換器１５の性能が十分発
揮されず、冷凍装置全体の性能が低下する課題がある。

【０００９】そして第２に、暖房運転から冷房運転等の
運転モードを切り換えた場合、すなわち冷房運転時にお
いて、利用側熱交換器３及び前記熱源側熱交換器１５に
おける空気と冷媒の流れ方向が対向流から並向流にな
り、冷媒と空気の温度差がとれなくなり、熱交換性能が
低下し、ヒートポンプ装置本体としても成績係数（以下
ＣＯＰ）が低下する課題がある。

【００１０】そして第３に、多湿条件下で冷房運転を行
う場合、前記利用側熱交換器３の冷媒をほぼ一定圧力で
蒸発させていたために、単一冷媒ではファン結露しない
条件でも非共沸混合冷媒を用いた場合にはファン結露が
発生し、前記利用側熱交換器３の露付性能が低下する課
題があった。

【００１１】本発明は、上記従来例の課題を解決するも
ので、非共沸混合冷媒を用いたヒートポンプ装置におい
て、熱交換器の性能を向上を図り、冷房、暖房時のＣＯ
Ｐの向上、暖房時の着霜防止及び冷房時の露付性能向上
を図るものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のヒートポンプ装置は、圧縮機、四方弁、利用
側熱交換器、減圧器、熱源側熱交換器を順次配管にて環
状に連結した非共沸混合冷媒を用いたヒートポンプ装置
において、暖房運転時に前記利用側熱交換器を通過する
空気と前記利用側熱交換器中を流れる混合冷媒の流れ方
向が対向流となる冷媒回路を構成し、さらに暖房運転時
に前記熱源側熱交換器内を流れる混合冷媒の温度勾配に
対応して減圧する減圧手段を構成するものである。

【００１３】また、本発明の他のヒートポンプ装置は、
圧縮機、四方弁、利用側熱交換器、減圧器、熱源側熱交
換器を順次配管にて環状に連結した非共沸混合冷媒を用
いたヒートポンプ装置において、冷房運転時に前記利用
側熱交換器を通過する空気と前記利用側熱交換器中を流
れる混合冷媒の流れ方向が対向流となる冷媒回路を構成
し、さらに暖房運転時に前記熱源側熱交換器内を流れる
混合冷媒の温度勾配に対応して減圧する減圧手段を構成
するものである。

【００１４】また、本発明の他のヒートポンプ装置は、
圧縮機、四方弁、第１逆止弁、利用側熱交換器、第２逆
止弁、減圧器、熱源側熱交換器を順次配管にて環状に連
結し、前記利用側熱交換器から前記第２逆止弁に至る管
路に一端を接続し、他端を前記四方弁から前記第１逆止
弁に至る管路を接続したバイパス回路を配設し、このバ
イパス回路に第３逆止弁を設け、前記第２逆止弁から前
記減圧器に至る管路に一端を接続し、他端を前記第１逆
止弁から前記利用側熱交換器に至る管路に接続したバイ
パス回路を配設し、このバイパス回路に第４逆止弁を設
けてブリッジ回路を構成する非共沸混合冷媒を用いたヒ
ートポンプ装置において、前記ブリッジ回路により冷
房、暖房いずれの運転であっても前記利用側熱交換器を
通過する空気と前記利用側熱交換器中を流れる混合冷媒
の流れ方向が対向流となる冷媒回路を構成し、さらに暖
房運転時の前記熱源側熱交換器内を流れる混合冷媒の温
度勾配に対応して減圧する減圧手段を構成するものであ
る。

【００１５】また、本発明の他のヒートポンプ装置は、
圧縮機、四方弁、利用側熱交換器、減圧器、熱源側熱交
換器を順次配管にて環状に連結した非共沸混合冷媒を用
いたヒートポンプ装置において、暖房運転時に前記熱源
側熱交換器を通過する空気と前記熱源側熱交換器中を流
れる混合冷媒の流れ方向が対向流となる冷媒回路を構成
し、さらに冷房運転時に前記利用側熱交換器内を流れる
混合冷媒の温度勾配に対応して減圧する減圧手段を構成
するものである。

【００１６】また、本発明の他のヒートポンプ装置は、
圧縮機、四方弁、利用側熱交換器、減圧器、熱源側熱交
換器を順次配管にて環状に連結した非共沸混合冷媒を用
いたヒートポンプ装置において、冷房運転時に前記熱源
側熱交換器を通過する空気と前記熱源側熱交換器中を流
れる混合冷媒の流れ方向が対向流となる冷媒回路を構成
し、さらに冷房運転時に前記利用側熱交換器内を流れる
混合冷媒の温度勾配に対応して減圧する減圧手段を構成
するものである。

【００１７】また、本発明の他のヒートポンプ装置は、
圧縮機、四方弁、利用側熱交換器、減圧器、第１逆止
弁、熱源側熱交換器、第２逆止弁を順次配管にて環状に
連結し、前記熱源側熱交換器から前記第２逆止弁に至る
管路に一端を接続し、他端を前記減圧器から前記第１逆
止弁に至る管路を接続したバイパス回路を配設し、この
バイパス回路に第３逆止弁を設け、前記第２逆止弁から
前記四方弁に至る管路に一端を接続し、他端を前記第１
逆止弁から前記熱源側熱交換器に至る管路に接続したバ
イパス回路を配設し、このバイパス回路に第４逆止弁を
設けてブリッジ回路を構成する非共沸混合冷媒を用いた
ヒートポンプ装置において、前記ブリッジ回路により冷
房、暖房いずれの運転であっても前記熱源側熱交換器を
通過する空気と前記熱源側熱交換器中を流れる混合冷媒
の流れ方向が対向流となる冷媒回路を構成し、さらに冷
房運転時の前記利用側熱交換器内を流れる混合冷媒の温
度勾配に対応して減圧する減圧手段を構成するものであ
る。

【００１８】

【作用】本発明のヒートポンプ装置は、上記構成に示し
た通り、暖房運転時に利用側熱交換器を通過する空気と
前記利用側熱交換器中を流れる混合冷媒の流れ方向が対
向流となる冷媒回路により前記利用側熱交換器の性能を
向上させ、ＣＯＰの向上を図ることができる。さらに、
暖房運転時の熱源側熱交換器内を流れる混合冷媒を混合
冷媒の温度勾配に対応して減圧する減圧手段により、前
記熱源側熱交換器の着霜防止を図ることができる。

【００１９】また、本発明の他のヒートポンプ装置は、
上記構成に示した通り、冷房運転時に利用側熱交換器を
通過する空気と前記利用側熱交換器中を流れる混合冷媒
の流れ方向が対向流となる冷媒回路により前記利用側熱
交換器の性能を向上させ、冷房運転時のＣＯＰ向上を図
ることができる。さらに、暖房運転時の熱源側熱交換器
内を流れる混合冷媒を混合冷媒の温度勾配に対応して減
圧する減圧手段により前記熱源側熱交換器の着霜防止を
図ることができる。

【００２０】また、本発明の他のヒートポンプ装置は、
上記構成に示した通り、冷房及び暖房運転時共に利用側
熱交換器を通過する空気と前記利用側熱交換器中を流れ
る冷媒の方向を対向流にする冷媒回路により、前記利用
側熱交換器の性能を向上させ、冷房及び暖房運転時のＣ
ＯＰの向上を図ることができる。さらに、暖房運転時の
熱源側熱交換器内を流れる混合冷媒を冷媒の温度勾配に
対応して減圧する減圧手段により、前記熱源側熱交換器
の着霜防止を図ることができる。

【００２１】また、本発明の他のヒートポンプ装置は、
上記構成に示した通り、暖房運転時に熱源側熱交換器を
通過する空気と前記熱源側熱交換器中を流れる混合冷媒
の流れ方向が対向流となる冷媒回路により、前記熱源側
熱交換器の性能を向上させ、暖房運転時ＣＯＰの向上を
図ることができる。さらに、冷房運転時の利用側熱交換
器内を流れる混合冷媒を混合冷媒の温度勾配に対応して
減圧する減圧手段により、多湿条件下におけるファン結
露を防ぐことができるため、本装置の露付性能向上を図
ることができる。

【００２２】また、本発明の他のヒートポンプ装置は、
上記構成に示した通り、冷房運転時に熱源側熱交換器を
通過する空気と前記熱源側熱交換器中を流れる混合冷媒
の流れ方向が対向流となる冷媒回路により前記熱源側熱
交換器の性能を向上させ、冷房運転時のＣＯＰの向上を
図ることができる。さらに、冷房運転時の利用側熱交換
器内を流れる混合冷媒を混合冷媒の温度勾配に対応して
減圧する減圧手段により、多湿条件下におけるファン結
露を防ぐことができるため、冷房運転時の露付性能向上
を図ることができる。

【００２３】また、本発明の他のヒートポンプ装置は、
上記構成に示した通り、冷房及び暖房運転時共に熱源側
熱交換器を通過する空気と前記熱源側熱交換器中を流れ
る冷媒の方向を対向流にする冷媒回路により、前記熱源
側熱交換器の性能を向上させ、冷房及び暖房運転時のＣ
ＯＰの向上を図ることができる。さらに、冷房運転時の
利用側熱交換器内を流れる混合冷媒を冷媒の温度勾配に
対応して減圧する減圧手段により、多湿条件下における
ファン結露を防ぐことができるため、冷房運転時の露付
性能向上を図ることができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参考
に説明する。なお、従来の技術の項で説明したものと同
一の機能を有するものには同一の番号を付して詳細な説
明は省略する。

【００２５】図１は、本発明の第１の実施例における非
共沸混合冷媒を用いたヒートポンプ装置の冷凍サイクル
図である。同図において、１は圧縮機、２は四方弁、３
は対向流式の利用側熱交換器、４は減圧器、５は減圧式
の熱源側熱交換器であり順次配管にて環状に連結されて
いる。冷媒として非共沸混合冷媒を用いている。

【００２６】次に、この冷凍サイクルの具体的な動作に
ついて説明する。まず、暖房運転について説明する。暖
房運転時の冷媒の流れ方向を実線の矢印で示しており、
圧縮機１で圧縮された冷媒ガスは、四方弁２を通り利用
側熱交換器３で凝縮液化、そして減圧器４で減圧膨張さ
れ熱源側熱交換器５で蒸発気化し、四方弁２を経て圧縮
機１へと戻る。この際、利用側熱交換器３を通過する空
気と利用側熱交換器３を流れる混合冷媒の流れ方向が対
向流となる冷媒回路を構成することにより、熱交換器の
性能を向上させ、ＣＯＰの向上を図ることができる。

【００２７】また、熱源側熱交換器５を流れる混合冷媒
の温度勾配に対応して減圧する減圧手段により、着霜を
防止することができる。ここで、図２に熱源側熱交換器
５における減圧手段の一例を示す。

【００２８】図２において暖房運転時の冷媒は、熱源側
熱交換器５内の入口出口間の管路の途中に分岐管８を設
けることにより、熱源側熱交換器５の入口から分岐管８
までの冷媒管路を１パス、分岐管８から熱源側熱交換器
５の出口すなわち分岐管９までを多パスとして流れる。
次に、図３に、このヒートポンプ装置のモリエル線図を
示し、具体的な動作について説明する。同図において、
Ｔ₁ は着霜限界温度（仮に−３℃）、Ｔ₂ は外気温度
（仮に７℃）を示す等温線である。まず、熱源側熱交換
器５の入口側にある減圧器４の減圧量を調節して、熱源
側熱交換器５の入口での冷媒温度が着霜限界温度Ｔ₁ よ
りやや高い温度Ｔ₃ になるように設定する。熱源側熱交
換器５内の入口出口間の管路の途中に分岐管８を設ける
ことにより、熱源側熱交換器５の入口から分岐管８まで
の冷媒管路を１パス、分岐管８から分岐管９までを多パ
スとしている構成であるため、入口から分岐管８間は圧
力損失が大きく、分岐管８から分岐管９までの間は圧損
が小さくなる。すなわち、入口から分岐管８間までは等
温変化（Ｔ₃ ）、分岐管８から分岐管９までは非等温変
化（Ｔ₃ からＴ₆ ）となる。このように、熱源側熱交換
器５に入った冷媒は温度勾配に対応して減圧され、熱源
側熱交換器５の着霜の防止及び装置全体の性能向上を図
ることができる。また、分岐管８、９による減圧手段
は、従来使用していたＨＣＦＣ２２用ヒートポンプ装置
の分岐管を用いることができるため、汎用性に富み、低
コスト化及びコンパクト化も容易に図ることができる。

【００２９】次に、本発明の第２の実施例について、図
面を参照しながら説明する。図４は、本発明の第２の実
施例における冷凍サイクル図である。第１の実施例と異
なる点は、冷房運転時に利用側熱交換器を通過する空気
と前記利用側熱交換器中を流れる混合冷媒の流れ方向が
対向流となる冷媒回路を構成し、熱源側熱交換器５を流
れる混合冷媒の温度勾配に対応して減圧する減圧手段を
構成する点である。

【００３０】次に、この冷凍サイクルの具体的な動作に
ついて説明する。まで、冷房運転について説明する。冷
房運転時の冷媒の流れ方向を破線の矢印で示しており、
圧縮機１で圧縮された冷媒ガスは、四方弁２を通り熱源
側熱交換器５で凝縮液化、そして減圧器４で減圧膨張さ
れ利用側熱交換器３で蒸発気化し、四方弁２を経て圧縮
機１へと戻る。この際、利用側熱交換器３を通過する空
気と利用側熱交換器３を流れる混合冷媒の流れ方向が対
向流となる冷媒回路を構成することにより、熱交換器の
性能を向上させ、冷房運転時のＣＯＰを向上を図ること
ができる。

【００３１】次に、暖房運転に切り換えた場合について
説明する。暖房運転時の冷媒の流れ方向を実線の矢印で
示しており、圧縮機１で圧縮された冷媒ガスは、四方弁
２を通り利用側熱交換器３で凝縮液化、そして減圧器４
で減圧膨張され熱源側熱交換器５で蒸発気化し、四方弁
２を経て圧縮機１へと戻る。この際、利用側熱交換器３
を通過する空気と利用側熱交換器３中を流れる混合冷媒
の流れ方向は並行流となる冷媒回路を構成することによ
り、熱交換器の性能を低下するが、熱源側熱交換器５を
流れる混合冷媒の温度勾配に対応して減圧する減圧手段
により、着霜を防止することができる。本ヒートポンプ
装置の構成は、従来使用していたＨＣＦＣ２２用ヒート
ポンプ装置とほとんど同等の容積であるため、汎用性に
富み、低コスト化及びコンパクト化も容易に図ることが
できる。

【００３２】次に、本発明の第３の実施例について、図
面を参照しながら説明する。図５は、本発明の第３の実
施例における冷凍サイクル図である。第１、２の実施例
と異なる点は、圧縮機１、四方弁２、第１逆止弁１０、
利用側熱交換器３、第２逆止弁１１、減圧器４、熱源側
熱交換器５を順次配管にて環状に連結し、利用側熱交換
器３から第２逆止弁１１に至る管路に一端を接続し、他
端を四方弁２から第１逆止弁１０に至る管路を接続した
バイパス回路を配設し、このバイパス回路に第３逆止弁
１２を設け、第２逆止弁１１から減圧器４に至る管路に
一端を接続し、他端を第１逆止弁１０から利用側熱交換
器３に至る管路に接続したバイパス回路を配設し、この
バイパス回路に第４逆止弁１３を設けてブリッジ回路を
構成する部分である。

【００３３】次に、この冷凍サイクルの具体的な動作に
ついて説明する。まず、暖房運転について説明する。暖
房運転時の冷媒の流れ方向を実線の矢印で示しており、
圧縮機１で圧縮された冷媒ガスは四方弁２、第１逆止弁
１１を通り利用側熱交換器３で凝縮液化され第２逆止弁
１１を通り減圧器４で減圧膨張され熱源側熱交換器５で
蒸発気化して四方弁２を経て圧縮機１へと戻る。

【００３４】次に、冷房運転に切り換えた場合について
説明する。冷房運転時の冷媒の流れ方向を破線の矢印で
示しており、圧縮機１で圧縮された冷媒ガスは四方弁２
を通り熱源側熱交換器５で凝縮液化され減圧器４で減圧
膨張され第４逆止弁１３を通り利用側熱交換器３で蒸発
気化して第３逆止弁１２を通り四方弁２を経て圧縮機１
へと戻る。

【００３５】このように、冷房・暖房時ともに利用側熱
交換器３における冷媒の流れ方向は常に同一方向であ
り、暖房・冷房時ともに空気と冷媒の流れ方向を対向流
にすることができ、これにより熱交換器の性能を向上、
冷房・暖房時のＣＯＰの向上を図ることができる。ま
た、電磁弁等で熱交換器の冷媒の流れ方向を制御するも
のと比較して静粛性に富み、コンパクト化を図ることが
できる。

【００３６】また、暖房運転時において熱源側熱交換器
５に入った冷媒は温度勾配に対応して減圧する減圧手段
により、熱源側熱交換器５の着霜の防止及び装置全体の
性能向上を図ることができる。

【００３７】次に、本発明の第４の実施例について、図
面を参照しながら説明する。図６は、本発明の第４の実
施例における冷凍サイクル図である。同図において、１
は圧縮機、２は四方弁、１４は減圧式の利用側熱交換
器、４は減圧器、５は対向流式の熱源側熱交換器であり
順次配管にて環状に連結されている。冷媒として非共沸
混合冷媒を用いている。第１、２、３の実施例と異なる
点は、暖房運転時に熱源側熱交換器１５を通過する空気
と熱源側熱交換器１５中を流れる混合冷媒の流れ方向が
対向流となる冷媒回路を構成すること、そして冷房運転
時に利用側熱交換器１４を流れる混合冷媒の温度勾配に
対応して減圧する減圧手段を構成している点である。

【００３８】次に、この冷凍サイクルの具体的な動作に
ついて説明する。まず、暖房運転について説明する。暖
房運転時の冷媒の流れ方向を実線の矢印で示しており、
圧縮機１で圧縮された冷媒ガスは、四方弁２を通り利用
側熱交換器１４で凝縮液化、そして減圧器４で減圧膨張
され熱源側熱交換器１５で蒸発気化し、四方弁２を経て
圧縮機１へと戻る。この際、熱源側熱交換器１５を通過
する空気と熱源側熱交換器１５を流れる混合冷媒の流れ
方向が対向流となる冷媒回路を構成することにより、熱
交換器の性能を向上させ、ＣＯＰの向上を図ることがで
きる。

【００３９】次に、冷房運転に切り換えた場合について
説明する。冷房運転時の冷媒の流れ方向を破線の矢印で
示しており、圧縮機１で圧縮された冷媒ガスは、四方弁
２を通り熱源側熱交換器１５で凝縮液化、そして減圧器
４で減圧膨張され利用側熱交換器１４で蒸発気化し、四
方弁２を経て圧縮機１へと戻る。この際、利用側熱交換
器１４中に流れる混合冷媒の温度勾配に対応して減圧す
る減圧手段により、ファン結露を防止し、露付性能を向
上させることができる。ここで、図７に利用側熱交換器
１４における減圧手段の一例を示す。

【００４０】図７において冷房運転時の冷媒は、利用側
熱交換器１４内の入口出口間の管路の途中に分岐管１６
を設けることにより、利用側熱交換器１４の入口から分
岐管１６までの冷媒管路を１パス、分岐管１６から利用
側熱交換器１４の出口すなわち分岐管１７までを多パス
として流れる。つまり、利用側熱交換器１４の入口から
分岐管１６は圧力損失が大きく、分岐管１６から分岐管
１７までの間は圧力損失が小さくなる。すなわち、入口
から分岐管１６までは等温変化、分岐管１６から分岐管
１７までは非等温変化となる。このように、利用側熱交
換器５に入った冷媒は温度勾配に対応して減圧されるた
め、減圧機能をもたない熱交換器に比べて、ファン結露
の発生を抑制することができる。つまり、装置本体の露
付性能の向上を図ることができる。また、分岐管１６、
１７による減圧手段は、従来使用していたＨＣＦＣ２２
用ヒートポンプ装置の分岐管を用いることができるた
め、汎用性に富み、低コスト化及びコンパクト化も容易
に図ることができる。

【００４１】次に、本発明の第５の実施例について、図
面を参照しながら説明する。図８は、本発明の第５の実
施例における冷凍サイクル図である。第１、２、３、４
の実施例と異なる点は、冷房運転時に熱源側熱交換器１
５を通過する空気と前記熱源側熱交換器１５中を流れる
混合冷媒の流れ方向が対向流となる冷媒回路を構成する
ことである。そして、冷房運転時に利用側熱交換器１４
を流れる混合冷媒の温度勾配に対応して減圧する減圧手
段を構成している点である。

【００４２】次に、この冷凍サイクルの具体的な動作に
ついて説明する。まず、冷房運転について説明する。冷
房運転時の冷媒の流れ方向を破線の矢印で示しており、
圧縮機１で圧縮された冷媒ガスは、四方弁２を通り熱源
側熱交換器１５で凝縮液化、そして減圧器４で減圧膨張
され利用側熱交換器１４で蒸発気化し、四方弁２を経て
圧縮機１へと戻る。この際、熱源側熱交換器１５を通過
する空気と熱源側熱交換器１５を流れる混合冷媒の流れ
方向が対向流となる冷媒回路を構成することにより、熱
交換器の性能を向上させ、冷房運転時のＣＯＰの向上を
図ることができる。さらに、利用側熱交換器１４中に流
れる混合冷媒の温度勾配に対応して減圧する減圧手段に
より、冷房運転時におけるファン結露を防止し、露付性
能を向上させることができる。また、本ヒートポンプ装
置の構成は、従来使用していたＨＣＦＣ２２用ヒートポ
ンプ装置とほとんど同等の容積であるため、汎用性に富
み、低コスト化及びコンパクト化も容易に図ることがで
きる。

【００４３】次に、本発明の第６の実施例について、図
面を参照しながら説明する。図９は、本発明の第６の実
施例における冷凍サイクル図である。第１、２、３、
４、５の実施例と異なる点は、圧縮機１、四方弁２、利
用側熱交換器１４、減圧器４、第１逆止弁１６、熱源側
熱交換器１５、第２逆止弁１７を順次配管にて環状に連
結し、熱源側熱交換器１５から第２逆止弁１７に至る管
路に一端を接続し、他端を減圧器４から第１逆止弁１６
に至る管路を接続したバイパス回路を配設し、このバイ
パス回路に第３逆止弁１８を設け、第２逆止弁１７から
四方弁２に至る管路に一端を接続し、他端を第１逆止弁
１６から熱源側熱交換器１５に至る管路に接続したバイ
パス回路を配設し、このバイパス回路に第４逆止弁１９
を設けてブリッジ回路を構成する部分である。

【００４４】次に、この冷凍サイクルの具体的な動作に
ついて説明する。まず、暖房運転について説明する。暖
房運転時の冷媒の流れ方向を実線の矢印で示しており、
圧縮機１で圧縮された冷媒ガスは四方弁２を介して利用
側熱交換器１４を通り利用側熱交換器３で凝縮液化さ
れ、減圧器４で減圧膨張され第１逆止弁１６を通り熱源
側熱交換器１５で蒸発気化して第２逆止弁１７を通り、
四方弁２を経て圧縮機１へと戻る。

【００４５】次に、冷房運転に切り換えた場合について
説明する。冷房運転時の冷媒の流れ方向を破線の矢印で
示しており、圧縮機１で圧縮された冷媒ガスは四方弁２
を介して第４逆止弁１９を通り熱源側熱交換器１５で凝
縮液化され、第３逆止弁１８を通り減圧器４で減圧膨張
され、利用側熱交換器１４で蒸発気化して四方弁２を経
て圧縮機１へと戻る。

【００４６】このように、冷房・暖房時ともに熱源側熱
交換器１５における冷媒の流れ方向は常に同一方向であ
り、冷房・暖房時ともに空気と冷媒の流れ方向を対向流
にすることができ、これにより熱交換器の性能を向上、
冷房・暖房時のＣＯＰの向上を図ることができる。ま
た、電磁弁等で熱交換器の冷媒の流れ方向を制御するも
のと比較して静粛性に富み、コンパクト化を図ることが
できる。

【００４７】また、冷房運転時において利用側熱交換器
１４に入った冷媒は温度勾配に対応して減圧する減圧手
段により、ファン結露を防止し、露付性能を向上させる
ことができる。

【００４８】また、熱交換器としては、完全な対向流で
なくともそれに準ずるものであれば適用可能である。

【００４９】

【発明の効果】上記実施例より明かなように本発明は、
非共沸混合冷媒を用いたヒートポンプ装置を提供するも
のであり、圧縮機、四方弁、利用側熱交換器、減圧器、
熱源側熱交換器を順次配管にて環状に連結した非共沸混
合冷媒を用いたヒートポンプ装置において、暖房運転時
に前記利用側熱交換器を通過する空気と前記利用側熱交
換器中を流れる混合冷媒の流れ方向が対向流となる冷媒
回路を構成し、さらに暖房運転時に前記熱源側熱交換器
内を流れる混合冷媒の温度勾配に対応して減圧する減圧
手段を構成することにより、暖房運転時に利用側熱交換
器を通過する空気と前記利用側熱交換器中を流れる混合
冷媒の流れ方向が対向流となる冷媒回路により前記利用
側熱交換器の性能を向上させ、暖房運転時のＣＯＰの向
上を図ることができる。さらに、暖房運転時の熱源側熱
交換器内を流れる混合冷媒を混合冷媒の温度勾配に対応
して減圧する減圧手段により、前記熱源側熱交換器の着
霜防止を図ることができる。また、本ヒートポンプ装置
の構成は、従来使用していたＨＣＦＣ２２用ヒートポン
プ装置とほとんど同等の容積であるため、汎用性に富
み、低コスト化及びコンパクト化も容易に図ることがで
きる。

【００５０】また、本発明の他のヒートポンプ装置は、
圧縮機、四方弁、利用側熱交換器、減圧器、熱源側熱交
換器を順次配管にて環状に連結した非共沸混合冷媒を用
いたヒートポンプ装置において、冷房運転時に前記利用
側熱交換器を通過する空気と前記利用側熱交換器中を流
れる混合冷媒の流れ方向が対向流となる冷媒回路を構成
し、さらに暖房運転時に前記熱源側熱交換器内を流れる
混合冷媒の温度勾配に対応して減圧する減圧手段を構成
することにより、冷房運転時に利用側熱交換器を通過す
る空気と前記利用側熱交換器中を流れる混合冷媒の流れ
方向が対向流となる冷媒回路により前記利用側熱交換器
の性能を向上させ、冷房運転時のＣＯＰ向上を図ること
ができる。さらに、暖房運転時の熱源側熱交換器内を流
れる混合冷媒を混合冷媒の温度勾配に対応して減圧する
減圧手段により前記熱源側熱交換器の着霜防止を図るこ
とができる。また、本ヒートポンプ装置の構成は、従来
使用していたＨＣＦＣ２２用ヒートポンプ装置とほとん
ど同等の容積であるため、汎用性に富み、低コスト化及
びコンパクト化も容易に図ることができる。

【００５１】また、本発明の他のヒートポンプ装置は、
圧縮機、四方弁、第１逆止弁、利用側熱交換器、第２逆
止弁、減圧器、熱源側熱交換器を順次配管にて環状に連
結し、前記利用側熱交換器から前記第２逆止弁に至る管
路に一端を接続し、他端を前記四方弁から前記第１逆止
弁に至る管路を接続したバイパス回路を配設し、このバ
イパス回路に第３逆止弁を設け、前記第２逆止弁から前
記減圧器に至る管路に一端を接続し、他端を前記第１逆
止弁から前記利用側熱交換器に至る管路に接続したバイ
パス回路を配設し、このバイパス回路に第４逆止弁を設
けてブリッジ回路を構成する非共沸混合冷媒を用いたヒ
ートポンプ装置において、前記ブリッジ回路により冷
房、暖房いずれの運転であっても前記利用側熱交換器を
通過する空気と前記利用側熱交換器中を流れる混合冷媒
の流れ方向が対向流となる冷媒回路を構成することによ
り、前記利用側熱交換器の性能を向上させ、冷房及び暖
房運転時のＣＯＰの向上を図ることができる。さらに、
暖房運転時の熱源側熱交換器内を流れる混合冷媒を冷媒
の温度勾配に対応して減圧する減圧手段により、前記熱
源側熱交換器の着霜防止を図ることができる。また、上
記構成の逆止弁ブロックは、電磁弁等で熱交換器の冷媒
流れ方向を制御するものと比較して静粛に富み、コンパ
クト化及び低コスト化を図ることができる。

【００５２】また、本発明の他のヒートポンプ装置は、
圧縮機、四方弁、利用側熱交換器、減圧器、熱源側熱交
換器を順次配管にて環状に連結した非共沸混合冷媒を用
いたヒートポンプ装置において、暖房運転時に前記熱源
側熱交換器を通過する空気と前記熱源側熱交換器中を流
れる混合冷媒の流れ方向が対向流となる冷媒回路を構成
し、さらに冷房運転時に前記利用側熱交換器内を流れる
混合冷媒の温度勾配に対応して減圧する減圧手段を構成
することにより、暖房運転時に熱源側熱交換器を通過す
る空気と前記熱源側熱交換器中を流れる混合冷媒の流れ
方向が対向流となる冷媒回路により前記熱源側熱交換器
の性能を向上させ、暖房運転時ＣＯＰの向上を図ること
ができる。さらに、冷房運転時の利用側熱交換器内を流
れる混合冷媒を混合冷媒の温度勾配に対応して減圧する
減圧手段により、多湿条件下におけるファン結露を防ぐ
ことができるため、本ヒートポンプ装置の露付性能向上
を図ることができる。また、本ヒートポンプ装置の構成
は、従来使用していたＨＣＦＣ２２用ヒートポンプ装置
とほとんど同等の容積であるため、汎用性に富み、低コ
スト化及びコンパクト化も容易に図ることができる。

【００５３】また、本発明の他のヒートポンプ装置は、
圧縮機、四方弁、利用側熱交換器、減圧器、熱源側熱交
換器を順次配管にて環状に連結した非共沸混合冷媒を用
いたヒートポンプ装置において、冷房運転時に前記熱源
側熱交換器を通過する空気と前記熱源側熱交換器中を流
れる混合冷媒の流れ方向が対向流となる冷媒回路を構成
し、さらに冷房運転時に前記利用側熱交換器内を流れる
混合冷媒の温度勾配に対応して減圧する減圧手段を構成
することにより、暖房運転時に熱源側熱交換器を通過す
る空気と前記熱源側熱交換器中を流れる混合冷媒の流れ
方向が対向流となる冷媒回路により、前記熱源側熱交換
器の性能を向上させ、暖房運転時ＣＯＰの向上を図るこ
とができる。さらに、冷房運転時の利用側熱交換器内を
流れる混合冷媒を混合冷媒の温度勾配に対応して減圧す
る減圧手段により、多湿条件下におけるファン結露を防
ぐことができるため、本ヒートポンプ装置の露付性能向
上を図ることができる。また、本ヒートポンプ装置の構
成は、従来使用していたＨＣＦＣ２２用ヒートポンプ装
置とほとんど同等の容積であるため、汎用性に富み、低
コスト化及びコンパクト化も容易に図ることができる。

【００５４】また、本発明の他のヒートポンプ装置は、
圧縮機、四方弁、利用側熱交換器、減圧器、第１逆止
弁、熱源側熱交換器、第２逆止弁を順次配管にて環状に
連結し、前記熱源側熱交換器から前記第２逆止弁に至る
管路に一端を接続し、他端を前記減圧器から前記第１逆
止弁に至る管路を接続したバイパス回路を配設し、この
バイパス回路に第３逆止弁を設け、前記第２逆止弁から
前記四方弁に至る管路に一端を接続し、他端を前記第１
逆止弁から前記熱源側熱交換器に至る管路に接続したバ
イパス回路を配設し、このバイパス回路に第４逆止弁を
設けてブリッジ回路を構成する非共沸混合冷媒を用いた
ヒートポンプ装置において、前記ブリッジ回路により冷
房、暖房いずれの運転であっても前記熱源側熱交換器を
通過する空気と前記熱源側熱交換器中を流れる混合冷媒
の流れ方向が対向流となる冷媒回路を構成し、冷房及び
暖房運転時において前記熱源側熱交換器の性能を向上さ
せ、ＣＯＰの向上を図ることができる。さらに、冷房運
転時の利用側熱交換器内を流れる混合冷媒を冷媒の温度
勾配に対応して減圧する減圧手段により、多湿条件下に
おけるファン結露を防ぐことができるため、冷房運転時
の露付性能向上を図ることができる。また、上記構成の
逆止弁ブロックは、電磁弁等で熱交換器の冷媒流れ方向
を制御するものと比較して静粛に富み、コンパクト化及
び低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例におけるヒートポンプ装
置の冷凍サイクル図

【図２】本発明の第１の実施例における熱源側熱交換器
の減圧手段の一例を示す図

【図３】本発明の第１の実施例におけるヒートポンプ装
置のモリエル線図

【図４】本発明の第２の実施例におけるヒートポンプ装
置の冷凍サイクル図

【図５】本発明の第３の実施例におけるヒートポンプ装
置の冷凍サイクル図

【図６】本発明の第４の実施例におけるヒートポンプ装
置の冷凍サイクル図

【図７】本発明の第４の実施例における熱源側熱交換器
の減圧手段の一例を示す図

【図８】本発明の第５の実施例におけるヒートポンプ装
置の冷凍サイクル図

【図９】本発明の第６の実施例におけるヒートポンプ装
置の冷凍サイクル図

【図１０】従来例におけるヒートポンプ式空気調和機の
冷凍サイクル図

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 四方弁 ３ 利用側熱交換器（対向流式） ４ 減圧器 ５ 熱源側熱交換器（減圧式） ６ 送風ファン（利用側熱交換器） ７ 送風ファン（熱源側熱交換器）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機、四方弁、利用側熱交換器、減圧
   器、熱源側熱交換器を順次配管にて環状に連結した非共
   沸混合冷媒を用いたヒートポンプ装置において、暖房運
   転時に前記利用側熱交換器を通過する空気と前記利用側
   熱交換器中を流れる混合冷媒の流れ方向が対向流となる
   冷媒回路を構成し、さらに暖房運転時に前記熱源側熱交
   換器内を流れる混合冷媒の温度勾配に対応して減圧する
   減圧手段を構成することを特徴とするヒートポンプ装
   置。
2. 【請求項２】圧縮機、四方弁、利用側熱交換器、減圧
   器、熱源側熱交換器を順次配管にて環状に連結した非共
   沸混合冷媒を用いたヒートポンプ装置において、冷房運
   転時に前記利用側熱交換器を通過する空気と前記利用側
   熱交換器中を流れる混合冷媒の流れ方向が対向流となる
   冷媒回路を構成し、さらに暖房運転時に前記熱源側熱交
   換器内を流れる混合冷媒の温度勾配に対応して減圧する
   減圧手段を構成することを特徴とするヒートポンプ装
   置。
3. 【請求項３】圧縮機、四方弁、第１逆止弁、利用側熱交
   換器、第２逆止弁、減圧器、熱源側熱交換器を順次配管
   にて環状に連結し、前記利用側熱交換器から前記第２逆
   止弁に至る管路に一端を接続し、他端を前記四方弁から
   前記第１逆止弁に至る管路を接続したバイパス回路を配
   設し、このバイパス回路に第３逆止弁を設け、前記第２
   逆止弁から前記減圧器に至る管路に一端を接続し、他端
   を前記第１逆止弁から前記利用側熱交換器に至る管路に
   接続したバイパス回路を配設し、このバイパス回路に第
   ４逆止弁を設けてブリッジ回路を構成する非共沸混合冷
   媒を用いたヒートポンプ装置において、前記ブリッジ回
   路により冷房、暖房いずれの運転であっても前記利用側
   熱交換器を通過する空気と前記利用側熱交換器中を流れ
   る混合冷媒の流れ方向が対向流となる冷媒回路を構成
   し、さらに暖房運転時の前記熱源側熱交換器内を流れる
   混合冷媒の温度勾配に対応して減圧する減圧手段を構成
   することを特徴とするヒートポンプ装置。
4. 【請求項４】圧縮機、四方弁、利用側熱交換器、減圧
   器、熱源側熱交換器を順次配管にて環状に連結した非共
   沸混合冷媒を用いたヒートポンプ装置において、暖房運
   転時に前記熱源側熱交換器を通過する空気と前記熱源側
   熱交換器中を流れる混合冷媒の流れ方向が対向流となる
   冷媒回路を構成し、さらに冷房運転時に前記利用側熱交
   換器内を流れる混合冷媒の温度勾配に対応して減圧する
   減圧手段を構成することを特徴としたヒートポンプ装
   置。
5. 【請求項５】圧縮機、四方弁、利用側熱交換器、減圧
   器、熱源側熱交換器を順次配管にて環状に連結した非共
   沸混合冷媒を用いたヒートポンプ装置において、冷房運
   転時に前記熱源側熱交換器を通過する空気と前記熱源側
   熱交換器中を流れる混合冷媒の流れ方向が対向流となる
   冷媒回路を構成し、さらに冷房運転時に前記利用側熱交
   換器内を流れる混合冷媒の温度勾配に対応して減圧する
   減圧手段を構成することを特徴としたヒートポンプ装
   置。
6. 【請求項６】圧縮機、四方弁、利用側熱交換器、減圧
   器、第１逆止弁、熱源側熱交換器、第２逆止弁を順次配
   管にて環状に連結し、前記熱源側熱交換器から前記第２
   逆止弁に至る管路に一端を接続し、他端を前記減圧器か
   ら前記第１逆止弁に至る管路を接続したバイパス回路を
   配設し、このバイパス回路に第３逆止弁を設け、前記第
   ２逆止弁から前記四方弁に至る管路に一端を接続し、他
   端を前記第１逆止弁から前記熱源側熱交換器に至る管路
   に接続したバイパス回路を配設し、このバイパス回路に
   第４逆止弁を設けてブリッジ回路を構成する非共沸混合
   冷媒を用いたヒートポンプ装置において、前記ブリッジ
   回路により冷房、暖房いずれの運転であっても前記熱源
   側熱交換器を通過する空気と前記熱源側熱交換器中を流
   れる混合冷媒の流れ方向が対向流となる冷媒回路を構成
   し、さらに冷房運転時の前記利用側熱交換器内を流れる
   混合冷媒の温度勾配に対応して減圧する減圧手段を構成
   することを特徴とするヒートポンプ装置。