JPS6357710B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は圧縮機、四路切換弁、室内側熱交換
器、膨脹機構および室外側熱交換器等から成る冷
暖房装置の改良に関するものである。

従来のこの種の空気熱源ヒートポンプ式冷暖房
装置においては、暖房運転開始時の立ち上がりが
悪く、速暖効果が得られないと共に、外気温度が
低下した際には暖房能力が低下して十分な暖房効
果が得られないうえ、デフロスト時間が長い等の
諸種の欠点があつた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもの
であり、高圧液冷媒を加熱した後に、気液分離せ
しめたガス冷媒を圧縮機吐出側の高圧冷媒ガス回
路に合流させることにより、暖房能力を向上させ
て、暖房運転開始時の立ち上がりを早くし、以つ
て速暖房効果を得ることができると共に、外気温
低下時においても十分な暖房効果を得ることがで
き、そのうえ、デフロスト時間の短縮をも図るこ
とができる冷暖房装置を提供することを、その目
的とするものである。

そこで、本発明は、 圧縮機、四路切換弁、室内側熱交換器、膨脹機
構および室外側熱交換器等からなる冷暖房装置に
おいて、前記室内側熱交換器と前記室外側熱交換
器との間に、高圧冷媒液を加熱する冷媒加熱器
と、該冷媒加熱器で加熱された冷媒を液冷媒とガ
ス冷媒とに分離する気液分離器とを一体または別
個に設け、該気液分離器で分離したガス冷媒を高
圧冷媒ガス回路に導く如く成すことによつて、上
述した所期の目的を達成しようとするものであ
る。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述す
る。

第１図は本発明に係る冷暖房装置の系統図で、
同図中、１は圧縮機、２は四路切換弁、３は室内
側熱交換器、４は室外側熱交換器、５は暖房時専
用の膨脹弁、６は冷房時専用の膨脹弁、７はアキ
ユムレータで、これら各要素１〜７を循環状に配
設して冷暖房回路Ａを形成している。

前記室内側熱交換器３と前記冷房時専用の膨脹
弁６との間における冷媒配管８（つまり暖房運転
時において高圧液冷媒域となる冷媒配管）には第
１高圧液冷媒導出管９を接続し、この導出管９に
逆止弁１０を介設している。

また、前記室外側熱交換器４と前記暖房時専用
の膨脹弁５との間における冷媒配管１１（つまり
デフロスト運転時において高圧液冷媒域となる冷
媒配管）には第２高圧液冷媒導出管１２を接続
し、この導出管１２に逆止弁１３を介設してい
る。

而して前記第１および第２の各高圧液冷媒導出
管９，１２の他端を点Ｐにおいて互に接続し、こ
の点Ｐに第３高圧液冷媒導出管１４を接続してい
る。

該第３高圧液冷媒導出管１４の他端には、高圧
冷媒液を加熱する冷媒加熱器１５を設け、該冷媒
加熱器１５の後位に気液分離器１６を配設してい
る。

この気液分離器１６は、前記冷媒加熱器１５で
加熱された冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離する
ためのものであつて、第１図の実施例においては
該気液分離器１６と冷媒加熱器１５とをそれぞれ
別個に成したが、第２図に示す如く前記冷媒加熱
器と気液分離器とを一体化した冷媒加熱兼気液分
離器１７を用いてもよいことは勿論である。

前記気液分離器１６の底部における液冷媒域に
は液冷媒配管１８を接続し、この液冷媒配管１８
の他端は前記各膨脹弁５，６相互間の配管１９に
接続している。

また、前記気液分離器１６の上部におけるガス
冷媒域にはガス冷媒配管２０を接続し、このガス
冷媒配管２０に冷媒ガスポンプ２１と逆止弁２２
とを介設すると共に、該ガス冷媒配管２０の他端
は圧縮機１と四路切換弁２との間の高圧冷媒ガス
回路２３に接続し、前記気液分離器１６で分離し
たガス冷媒を前記冷媒ガスポンプ２１で前記冷媒
ガス回路２３に導くように構成している。

前記冷媒加熱器１５内には加熱コイル２４を配
設し、該加熱コイル２４の両端を加熱源２５に接
続している。但し、前記加熱コイル２４の一端に
は電磁弁２６を介設し、この電磁弁２６を高圧ま
たは凝縮温度が設定値以下になつた時に開くよう
に成している。

ここで、前記加熱源２５としては電気ヒータ加
熱装置、温水加熱装置および燃焼排ガス等を利用
した加熱装置等を用いることができる。

ところで、前記圧縮機１としては第３図に示す
如く、例えば回転式圧縮機が用いられていて、こ
の圧縮機１と前記冷媒ガスポンプ２１とを、潤滑
油溜め２７を有する密封構造のケーシング２８内
に収納して、単一の駆動源たとえば電動機２９の
回転軸３０に共に連結することにより、前記圧縮
機１および冷媒ガスポンプ２１が一体に回転し得
る如く成している。

前記ケーシング２８は既述した如く、その内底
部を潤滑油溜め２７に形成していて、圧縮機１の
ハウジングをその下部が該油溜め２７の油相内に
浸漬し得るように固定することにより、圧縮機１
内の圧力とケーシング２８内の圧力との圧力差を
利用して、該圧縮機１の軸受部およびフエイスに
潤滑油を給油可能となすと共に、前記回転軸３０
（つまり共通軸）に設けた油通路（図示せず）を
介して冷媒ガスポンプ２１の各軸受部と各フエイ
スとにも給油し得るように、前記駆動源２９の回
転軸３０下端に給油機構３１を付設している。

この給油機構３１は密閉形圧縮機に採用されて
る簡易形給油装置である。

しかして、前記ケーシング８は、その内部空間
を圧縮機１の吐出口１ａと、冷媒ガスポンプ２１
の吐出口２１ａとに連通し、かつ四路切換弁２の
高圧ポート２ａにも連通し得る高圧ドームに形成
せしめている。

つぎに、上記の如く構成した冷暖房装置の作用
について説明する。

まず最初に、暖房運転について述べる。

斯る暖房運転時には、前記四路切換弁２は実線
図示の弁操作とする。

いま、圧縮機１を運転すると、該圧縮機１で圧
縮され高温高圧になつたガス冷媒は、第１図に実
線矢印で示す如く高圧冷媒ガス回路２３および四
路切換弁２を通つて凝縮器としての作用をする室
内側熱交換器３に入り、ここで放熱して室内空気
と熱交換して室内を暖房し、液化した高圧液冷媒
は第１高圧液冷媒導出管９、点Ｐおよび第３高圧
液冷媒導出管１４をこの順に介して冷媒加熱器１
５に至る。

ここで、高圧または凝縮温度が設定値以下の時
には電磁弁２６が開いているので、前記冷媒加熱
器１５に至つた高圧液冷媒は同加熱器１５内にお
いて加熱源２５の加熱コイル２４により加熱され
次段の気液分離器１６に至る。

該気液分離器１６では、前記冷媒加熱器１５で
既に加熱された冷媒が、液冷媒とガス冷媒とに分
離されるのである。

前記気液分離器１６で分離された冷媒のうちの
ガス冷媒は、同気液分離器１６の上域からガス冷
媒配管２０に流通し、同配管２０中に介設した冷
媒ガスポンプ２１によつて前記高圧冷媒ガス回路
２３に導びかれて、圧縮機吐出ガスと合流する。

一方、前記気液分離器１６で分離された冷媒の
うちの液冷媒は、該分離器１６の下域から液冷媒
配管１８および配管１９を通つて暖房時専用の膨
脹弁５に至り、ここで膨脹して低圧となる。低圧
となつた液冷媒は蒸発器として作用する室外側熱
交換器４に入り、熱交換されて気化し、気化した
ガス冷媒は四路切換弁２およびアキユムレータ７
を介して再び前記圧縮機１に吸入されるのであ
る。

このように、前記高圧液冷媒を冷媒加熱器１５
で加熱すると共に、加熱後の冷媒を気液分離器１
６で液冷媒とガス冷媒とに分離し、分離したガス
冷媒を圧縮機吐出側の高圧冷媒ガス回路２３に導
びいて圧縮機吐出ガスと合流させるので、暖房能
力を向上させて、暖房運転開始時の立ち上がりを
早くすることができ、以つて速暖効果を得ること
ができると共に、外気温度低下時においても十分
な暖房効果を得ることができるのである。

つまり、暖房運転スタート時において高圧が設
定値以上になるまでの間は、加熱コイル２４によ
り高圧冷媒が加熱され、暖房ウオーミングアツプ
時間が大幅に短縮でき、既述した如く速暖効果が
得られるので、従来装置にみられるようなコール
ドドラフトを防止することができるのである。

つぎに、デフロスト運転時の作用について述べ
る。

いま、通常の暖房運転を行なつている際に、蒸
発器として作用する室外側熱交換器４のコイル面
に霜が付着すると、この霜によつて熱伝達が阻害
されるので、デフロスト運転に切り換えて除霜す
る必要がある。

斯るデフロスト運転時には、前記四路切換弁２
を実線図示の弁操作から点線図示の弁操作に切り
換えると共に、デフロスト開始指令信号により前
記電磁弁２６を開くのである。

このようにして、暖房運転からデフロスト運転
に切り換えられると、圧縮機１から吐出された高
温高圧のガス冷媒は第１図に点線矢印で示す如
く、高圧冷媒ガス回路２３および点線図示の四路
切換弁２を経て室外側熱交換器４に至り、ここで
該熱交換器４のコイルに付着している霜をとかし
た後に、液化した高圧液冷媒は第２高圧液冷媒導
出管１２、点Ｐおよび第３高圧液冷媒導出管１４
をこの順に介して冷媒加熱器１５に至る。

ここで、前記電磁弁２６はデフロスト開始と同
時に開いているので、前記冷媒加熱器１５に至つ
た高圧液冷媒は同加熱器１５内において加熱源２
５の加熱コイル２４により加熱され次段の気液分
離器１６に至る。

該気液分離器１６では、前記冷媒加熱器１５で
既に加熱された冷媒が、液冷媒とガス冷媒とに分
離されるのである。

前記気液分離器１６で分離された冷媒のうちの
ガス冷媒は、同気液分離器１６の上域からガス冷
媒配管２０に流通し、同配管２０中に介設した冷
媒ガスポンプ２１によつて前記高圧冷媒ガス回路
２３に導びかれて、圧縮機吐出ガスと合流する。

このようにして、循環冷媒を前記冷媒加熱器１
５で加熱するので、デフロスト時間を大幅に短縮
することができるのである。

なお、前記気液分離器１６で分離された冷媒の
うちの液冷媒は、第１図に点線矢印で示す如く、
該分離器１６の下域から各要素１８，６，３，
２，７をこの順に介して再び圧縮機１に吸入さ
れ、デフロスト終了と同時に前記電磁弁２６は閉
成されるのである。

なお、第１図に示す実施例においては気液分離
器１６と冷媒加熱器１５とをそれぞれ別個に設け
たが、これら両者１５，１６を一体化した冷媒加
熱兼気液分離器１７（第２図参照）を用いてもよ
いことは云うまでもない。

また、気液分離器１６で分離したガス冷媒を高
圧冷媒ガス回路２３に合流させる位置は、第１図
に示す如く圧縮機１と四路切換弁２との間以外
に、四路切換弁２と室内側熱交換器３との間でも
よい。ただし、分離ガス冷媒を各要素２，３間に
合流させる際は、デフロスト時に使用不可能とな
る。

さらに、前記冷媒ガスポンプ２１の代わりに、
高圧冷媒ガス回路２３にエゼクタを設け、前記気
液分離器１６で分離されたガス冷媒を同エゼクタ
のエゼクタ効果によつて高圧冷媒ガス回路２３に
吸引すべく構成してもよいことは勿論である。

さらにまた、上記実施例においては室内側熱交
換器３が一台の場合を例にあげて説明したが、該
室内側熱交換器３の台数はこの実施例に限定され
るものではなく、同熱交換器３は二台以上であつ
てもよいことは当然である。

本発明は以上詳述したように、 圧縮機１、四路切換弁２、室内側熱交換器３、
膨脹機構５，６および室外側熱交換器４等から成
る冷暖房装置において、前記室内側熱交換器３と
前記室外側熱交換器４との間に、高圧冷媒液を加
熱する冷媒加熱器１５と、該冷媒加熱器１５で加
熱された冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離する気
液分離器１６とを一体または別個に設け、該気液
分離器１６で分離したガス冷媒を高圧冷媒ガス回
路２３に導く如く成したものであるから、循環冷
媒を必要に応じて前記冷媒加熱器１５で加熱する
ことができ、この結果、暖房の立ち上がり時間を
大幅に短縮して速暖効果を得ることができ、コー
ルド・ドラフトを防止することができると共に、
外気温度が低い場合においても室内を十分に暖房
することができ、そのうえ、デフロスト時間の大
幅な短縮を行なうこともできる効果がある。

また、前記冷媒加熱器１５の作動は、高圧また
は凝縮温度で制御するものであるから、前記速暖
および強暖運転を必要に応じて簡単な装置によつ
て自動的に行なうことができるものである。

さらに、 前記圧縮機１とガス冷媒を高圧冷媒ガス回路２
３に導く装置としての冷媒ガスポンプ２１とを、
潤滑油溜め２７を有するケーシング２８内に共に
収納し、かつ前記圧縮機１および冷媒ガスポンプ
２１を単一の駆動源２９に連結する一方、前記ケ
ーシング２８内を、圧縮機１の吐出口１ａ、冷媒
ガスポンプ２１の吐出口２１ａおよび四路切換弁
２の高圧ポート２ａにそれぞれ連通する高圧ドー
ムと成し、さらに前記潤滑油溜め２７の潤滑油を
前記圧縮機１および冷媒ガスポンプ２１に給油す
る給油機構３１を前記駆動源２９の回転軸３０に
付設する実施態様によると、次の如き効果があ
る。

つまり、駆動源２９を圧縮機１と冷媒ガスポン
プ２１とに共用し得る１基だけにしたことによ
り、冷暖房装置を構成する機器が簡単な構造とな
り、コストの低減を図ることができる。

また、圧縮機１と冷媒ガスポンプ２１とを収納
するケーシング２８を高圧ドームに形成して、圧
縮機１および冷媒ガスポンプ２１からそれぞれ吐
出される冷媒ガスを前記ケーシング２８内で混合
するようにしているので、冷媒回路中における吐
出管が１本で済み、たとえばケーシング２８を低
圧ドームに形成したものでは吐出管を別々に２本
必要とし、かつ、冷媒ガスポンプが高圧ガスを吸
込ませるものであるから吸込管も同様に２本必要
となる構造をとらざるを得ないのに対して装置の
簡略化を図ることができる。

さらに、前記冷媒加熱器１５の作動を停止さ
せ、前記ガス冷媒配管２０に介設する開閉弁（図
示せず）を閉止した場合に考えられることである
が、冷媒ガスポンプ２１の圧送運転が実質的に停
止して吸入ガスが無くなり、ガスと共にケーシン
グ２８内に返戻される潤滑油が減つてくる現象が
生ずる。この場合、前記ケーシング２８が仮りに
低圧ドーム方式であると、冷媒ガスポンプ２１の
高低圧間均圧作用によつて吸入側の圧力が高くな
つて潤滑油が入らなくなるのに対し、冷媒ガスポ
ンプ２１は空回わり運転を継続しているため、潤
滑不良を招く恐れがあるけれども、本発明の実施
態様では、高圧ドーム方式としているので、前記
冷媒ガスポンプ２１の吸入側圧力がもともとケー
シング２８内の圧力よりも低いうえに、前記ガス
冷媒配管２０に介設する開閉弁（図示せず）の閉
止によつて更に吸入側圧力が下がるので、圧力差
が大となり、この結果、ケーシング２８内の高圧
ガスによつて圧縮機１、冷媒ガスポンプ２１の摺
動部に浸透してくる油量が増えて、潤滑性能は安
定し、ポンプシリンダ内摺動部の焼付きを生じる
如き不都合がなくなるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る冷暖房装置の系統図、第
２図は第１図の要部の他の実施例を示す系統図、
第３図は本発明の実施態様を示す圧縮機部分の系
統図である。 １……圧縮機、１ａ……吐出口、２……四路切
換弁、２ａ……高圧ポート、３……室内側熱交換
器、４……室外側熱交換器、５，６……膨脹機
構、１５……冷媒加熱器、１６……気液分離器、
２１……冷媒ガスポンプ、２１ａ……吐出口、２
３……高圧冷媒ガス回路、２７……潤滑油溜め、
２８……ケーシング、２９……駆動源、３０……
回転軸、３１……給油機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧縮機１、四路切換弁２、室内側熱交換器
   ３、膨脹機構５，６および室外側熱交換器４等か
   ら成る冷暖房装置において、前記室内側熱交換器
   ３と前記室外側熱交換器４との間に、高圧冷媒液
   を加熱する冷媒加熱器１５と、該冷媒加熱器１５
   で加熱された冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離す
   る気液分離器１６とを一体または別個に設け、該
   気液分離器１６で分離したガス冷媒を高圧冷媒ガ
   ス回路２３に導く如く成したことを特徴とする冷
   暖房装置。 ２ 前記圧縮機１とガス冷媒を高圧冷媒ガス回路
   ２３に導く装置としての冷媒ガスポンプ２１と
   を、潤滑油溜め２７を有するケーシング２８内に
   共に収納し、かつ前記圧縮機１および冷媒ガスポ
   ンプ２１を単一の駆動源２９に連結する一方、前
   記ケーシング２８内を、圧縮機１の吐出口１ａ、
   冷媒ガスポンプ２１の吐出口２１ａおよび四路切
   換弁２の高圧ポート２ａにそれぞれ連通する高圧
   ドームと成し、さらに前記潤滑油溜め２７の潤滑
   油を前記圧縮機１および冷媒ガスポンプ２１に給
   油する給油機構３１を前記駆動源２９の回転軸３
   ０に付設したことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の冷暖房装置。