JPH10111031A - 多段圧縮熱ポンプ空調機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】冷・暖房として使用する熱ポンプ空調機のガス
圧縮機を２段として低圧側ガス圧縮機の吐き出しガスを
冷却してから高圧側ガス圧縮機に送るようにし、２段ガ
ス圧縮機の運転、低圧側ガス圧縮機単体のみの運転及び
高圧側ガス圧縮機単体のみの運転と、３通りの運転を室
外大気温度により切り替えて、熱ポンプ空調機の適正使
用範囲を広げ、また消費動力を節減出来るようにした。 【構成】低圧側ガス圧縮機、高圧側ガス圧縮機及び低圧
側ガス圧縮機吐き出しガス冷却器と、室外大気温度によ
って制御される３方切替弁で成り立つ切替装置が本発明
の主要構成機器である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、室内の冷房又は暖
房をする熱ポンプ空調機に関り、特に夏期の猛暑又は冬
期の厳寒時に利用するのに適した熱ポンプ空調機に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】室内の冷房又は暖房をする熱ポンプ空調
機は、その操作が簡単で清潔でもあるので広く普及して
いる。一般にガス圧縮機、四方切替弁、熱交換器及び冷
媒膨張のための絞り弁等で構成し、四方切替弁により冷
房又は暖房を切り替える様にしたものである。熱交換器
は室内及び室外にそれぞれ設置する。室内の熱交換器
は、冷房時は蒸発器となって吸熱をし、暖房時は凝縮器
として放熱をする。室外の熱交換器は、冷房時は凝縮器
として放熱をし、暖房時は蒸発器となって吸熱をする。
室外の放熱又は吸熱の熱源としては、大気を利用してい
るものが多い。この室外大気を熱源とすると、猛暑時又
は厳寒時に大気は非常な高温又は非常な低温となって冷
房負荷又は暖房負荷が大きくなる。特に厳寒時の大気温
度の低下は熱ポンプの成績係数を悪くし、効率が低下し
て暖房の役目を果たさなくなるばかりか、運転不可能に
なる。故に厳寒時で室外大気温度が下がり過ぎたとき
は、他の暖房器具を併用する様にしている。

【０００３】

【本発明が解決しようとする課題】本発明が解決しよう
とする課題は、室外大気を熱源とする熱ポンプ空調機に
おいて夏期の猛暑時又は冬期の厳寒時で室外大気が非常
な高温又は非常な低温に成っても、空調機としての機能
を十分果たすことにある。２段のガス圧縮機とこの間に
設けた低圧側ガス圧縮機の吐き出しガス冷却装置のう
ち、高圧ガス圧縮機とガス冷却装置は冷房負荷又は暖房
負荷が大きい時に使用され、通常は低圧側ガス圧縮機単
体又は高圧側ガス圧縮機単体を外気環境によって運転
し、室外大気温度により効率が左右される熱ポンプ空調
機の適正使用範囲を広げる様にしたものである。即ち、
３通りの運転サイクルが出来るので、広範囲でのシーズ
ンＣＯＰの効率向上が可能となる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達するため
に、２段のガス圧縮機により冷媒ガスの圧力を高めるこ
とができて高能率な運転ができ、然も低圧側ガス圧縮機
の吐き出しガスは冷却装置により冷やされてから高圧側
ガス圧縮機に送られるので、高圧ガス圧縮機の吐き出し
ガス温度が高過ぎる心配が無く、駆動動力は経済的にな
り、各段ごとに異なった蒸気温度が得られる利益が有
る。この２段のガス圧縮機の運転は、室外大気温度を検
出して、この温度が熱ポンプ空調機の成績係数が悪い範
囲などの時に対応して操作される。通常も一般の熱ポン
プ空調機と異なり低圧側ガス圧縮機単体のみの運転又は
高圧側ガス圧縮機単体のみの運転が切り替えられる。こ
れらの切換は前記したように室外大気温度の検出値によ
り制御される切換装置によって行ない、猛暑時には急速
冷房を可能とし、厳寒時は熱ポンプ空調機の使用範囲を
何等別熱源の補助装置を必要とせずに低温まで広げる事
ができ、通常時の切り替えも含めて３通りの運転サイク
ルが出来るので消費動力を節減することが出来る。当然
のことながら、一般の熱ポンプ空調機と同じく、室内の
設定温度に依っても運転は制御される。

【０００５】暖房時には、低圧側ガス圧縮機の吐き出し
ガスの冷却装置を室内の空気により行なって、効率の向
上を計る事が可能と成る。

【０００６】低圧側ガス圧縮機の吐き出しガスの冷却
に、液冷媒の一部インジェクションして冷却しても良
い。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図１は、本発明の多段圧縮熱ポンプ
空調機の各機器接続の一実施例を示したものである。ガ
ス圧縮機は２段とし、高圧側ガス圧縮機１と低圧側ガス
圧縮機２で構成される。四方切換弁３は冷房と暖房の切
換用である。三方切換弁Ａ４と三方切換弁Ｂ５は室外大
気温度に依って制御され、２段ガス圧縮機を運転するの
か、低圧側ガス圧縮機２のみを運転するのか、又は高圧
側ガス圧縮機１のみを運転するのかを切り替えるもので
ある。これらの機器接続により、２段ガス圧縮機を運転
しての冷房と暖房の使い分けが可能と成り、更に低圧側
ガス圧縮機２のみ又は高圧側ガス圧縮機１のみを運転し
て冷房と暖房も出来る。即ち、四方切換弁３と三方切換
弁Ａ４及び三方切換弁Ｂ５の切り替え方の組み合わせに
より、６種類の高温熱媒と低温熱媒の流れの操作をする
ことが出来る。

【０００８】図１において、高温側ガス圧縮機１、低温
側ガス圧縮機２、四方切換弁３、三方切換弁Ａ４及び三
方切換弁Ｂ５以外の主要機器としては、室内熱交換器６
が有り、これは冷房時は蒸発器となって吸熱して室内温
度を低くし、暖房時は凝縮器となって放熱して室内温度
を高めるものである。室外熱交換器７は、冷房時は凝縮
器として室外大気に放熱をし、暖房時は蒸発器となって
室外大気から吸熱をする。絞り弁Ａ８は冷房時には膨張
弁として作用し、絞り弁Ｂ９は暖房時に膨張弁としての
働きをする。弁Ａ１０及び弁Ｂ１１は、冷房、暖房切換
時に四方切換弁３と共に切り替えられる。２段ガス圧縮
機使用時に低圧側ガス圧縮機の掃き出しガスを冷却する
のが冷却器１２である。受液器１３も熱ポンプ空調機に
は必要とされる。

【０００９】三方切換弁Ａ３と三方切換弁Ｂ４は、室外
大気温度が予め設定された価となった信号によって切り
替えられる。この温度設定は変更可能としておく。室内
温度設定に依っての自動温度調整は、一般の熱ポンプ空
調機と同じで良い。

【０００１０】高温熱媒と低温熱媒の流れを、夏期猛暑
時の冷房、冬期厳寒時の暖房、通常時の高圧側ガス圧縮
機又は低圧側ガス圧縮機を使用してのそれぞれの冷房と
暖房に分けて図にすると、図２〜図７の様になる。これ
らの図において高温熱媒の流れは点線で示し、低温熱媒
の流れは一点破線で示している。即ち、図２は２段ガス
圧縮機を使用しての冷房であり、図３は２段ガス圧縮機
を使用しての暖房である。図４は低圧側ガス圧縮機２の
みを使用しての冷房であり、図５は低圧側ガス圧縮機２
のみを使用しての暖房である。図６は高圧側ガス圧縮機
１のみを使用しての冷房であり、図７は高圧側ガス圧縮
機１を使用しての暖房である。

【００１１】

【発明の効果】熱ポンプ空調機においてその熱源を室外
大気とするとき、夏期の猛暑時の室外大気の高温又は冬
期の厳寒時の室外大気の低温に対応するため、２段ガス
圧縮機とした本多段熱ポンプ空調機は、猛暑時は急速冷
却を可能とし、厳寒時には従来不可能とされた室外大気
の低温度でも他の熱源の補助装置を必要とせずに十分な
暖房を可能としている。更に、室外大気温度に依って制
御される、２段ガス圧縮機による運転、低圧側ガス圧縮
機のみの運転及び高圧側ガス圧縮機のみの運転と３通り
の運転サイクルの切り替えは、消費動力を経済的にして
いる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多段圧縮熱ポンプ空調機の主要機器接
続図。

【図２】夏期猛暑時の２段ガス圧縮機使用の冷房時の切
替弁通路と熱媒の流れ。

【図３】冬期厳寒時の２段ガス圧縮機使用の暖房時の切
替弁通路と熱媒の流れ。

【図４】通常時低圧側ガス圧縮機のみ使用の冷房時の切
替弁通路と熱媒の流れ。

【図５】通常時低圧側ガス圧縮機のみ使用の暖房時の切
替弁通路と熱媒の流れ。

【図６】通常時高圧側ガス圧縮機のみ使用の冷房時の切
替弁通路と熱媒の流れ。

【図７】通常時高圧側ガス圧縮機のみ使用の冷房時の切
替弁通路と熱媒の流れ。

【符合の説明】

１ 高圧ガス圧縮機 ２ 低圧ガス圧縮機 ３ 四方切換弁 ４ 三方切換弁Ａ ５ 三方切換弁Ｂ ６ 室内熱交換器 ７ 室外熱交換器 ８ 絞り弁Ａ ９ 絞り弁Ｂ １０ 弁Ａ １１ 弁Ｂ １２ 冷却器 １３ 受液器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 夏は冷房、冬は暖房として使用する熱ポ
   ンプ空調機においてガス圧縮機を２段に構成し、低圧ガ
   ス圧縮機と高圧ガス圧縮機の間で低圧側吐き出しガスを
   冷却し、冷却能力の効率を良くして室外空気温度が猛暑
   又は厳寒の時の高温又は低温に対応し、更に低圧ガス圧
   縮機単体のみの運転又は高圧ガス圧縮機単体のみの運転
   で空調出来るように切替装置を設け、切替装置は室外空
   気温度によって制御される３通りの運転サイクルが可能
   な多段圧縮熱ポンプ空調機。