JPS6143632B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はヒートポンプ装置に係り、とりわけ室
内側熱交換器が第１熱交換器と第２熱交換器の２
つの熱交換器により構成されているヒートポンプ
装置の改良に関する。

暖房運転、冷房運転および除湿運転のできるヒ
ートポンプ装置において、除湿運転者に再熱利
用、すなわち蒸発器を通過させて除湿冷却した空
気を再び加熱し、吹出空気の温度を変えないで除
湿のみ行うようにするため、室内側熱交換器が空
気吸込側に配設された第１熱交換器と空気吹出側
に配設された第２熱交換器により構成されている
ものがある。従来、この室内側熱交換器は、第１
図にその側断面を示すように、空気吸込側に配設
された第１熱交換器１１と、空気吹出側に配設さ
れた第２熱交換器１２とを、それぞれその熱交換
器内に配管されたパイプ１３，１４の、最下端に
あるパイプ位置１３ａと１４ａを、キヤピラリチ
ユーブ１５、逆止弁１６、二方弁１７を並列に配
設してあるパイプ回路によつて接続することによ
り結合組合わせたものからなつている。なお、第
１図において第１熱交換器１１、第２熱交換器１
２内に示されている小円形は、それぞれの熱交換
器内に蛇行して配管されているパイプ１３，１４
の断面を示している。この室内側熱交換器１０
は、冷房運転時には第２熱交換器１２の上端のパ
イ位置１４ｂから冷媒が入り、二方弁１７を通つ
て第１熱交換器１１へ流れてゆき、全体が蒸発器
として作用し、吸込まれた空気１８ａを冷却して
室内に吹出す。また除湿運転時には冷媒は第２熱
交換器１２の上端のパイプ位置１４ｂから入り、
キヤピラリチユーブ１５を通つて第１熱交換器１
１へ流れる。この場合、第１熱交換器１１は蒸発
器として作用し吸込空気１８ａを除湿冷却し、第
２熱交換器１２は凝縮器としての作用を行い、こ
の除湿冷却風を再加熱して、除湿のみされた吹出
風１８ｂとして室内に吹出す。暖戻運転時には、
冷媒は第１熱交換器１１の上端のパイプ位置１３
ｂから熱交換器内へ入り、逆止弁１６を通つて第
２熱交換器１２へ流れる。この場合、第１熱交換
器１１、第２熱交換器１２は凝縮器として作用
し、吹込空気１８ａを加熱し暖かい吹出空気１８
ｂとして室内へ吹出す。ところが、第１熱交換器
１１と第２熱交換器１２のこのようなパイプの配
管では、第１熱交換器１１に入つて高温冷媒（約
75℃）は吸込空気１８ａとの間で熱交換し、温度
を下げて（約50℃）第２熱交換器１２に入るた
め、第１熱交換器１１で加熱された高温空気が第
２熱交換器１２の冷媒温度より高かつたり、ほぼ
同じ温度となつてしまう。したがつて吹出空気１
８ｂが第２熱交換器１２で再び温度を下げられた
り、あるいは第２熱交換器１２で効果的な熱交換
が行われなかつたりする欠点がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので
あり、第１熱交換器と第２熱交換器の２つの熱交
換器により室内側熱交換器が構成されているヒー
トポンプ装置において、暖房運転時において効果
的な熱交換作用を行うことのできるヒートポンプ
装置を提供することを目的とする。

本発明は、互いに熱的に分離されて並設され
た、空気吸込側に配設された第１熱交換器と空気
吹出側に配設された第２熱交換器とにより室内側
熱交換器が形成されているヒートポンプ装置にお
いて、上記第１熱交換器及び第２熱交換器をそれ
ぞれ小容量部と大容量部とに分割するとともに、
第１熱交換器の小容量部及び第２熱交換器の大容
量部、第１熱交換器の大容量部及び第２熱交換器
の小容量部を順次パイプで連通し、暖房運転時は
第２熱交換器の小容量部を入口、第１熱交換器の
小容量部を出口として室内側熱交換器全体を凝縮
器として構成し、冷房運転時は第１熱交換器の小
容量部を入口、第２熱交換器の小容量部を出口と
して室内側熱交換器全体を蒸発器として構成し、
除湿運転時には入口および出口を上記冷房運転時
の入口および出口と同一にし、第１熱交換器の小
容量部と第２熱交換器の大容量部を再熱器とし、
第１熱交換器の大容量部と第の熱交換器の小容量
部を蒸発器として構成したことを特徴としてい
る。

以下図面を参照して本発明の実施例について説
明する。

第２図は本発明によるヒートポンプ装置の室内
側熱交換器の構造を示す側断面図である。符号２
１は空気吸込側に設けられた第１熱交換器、符号
２２は空気吹出側に設けられた第２熱交換器であ
り、これらの熱交換器内には冷媒の流れるパイプ
２３が蛇行して配管されているが、このパイプ２
３の配管、接続は以下のようにしてなされてい
る。まず他の機器に接続されたパイプ２４は第２
熱交換器２２の下端のパイプ位置２３ａに接続さ
されている。第２熱交換器２２内ではパイプ２３
はこの下端のパイプ位置２３ａから上方向に短い
所定距離（例えば全体の配管距離の20％）間配管
されその上方のパイプ位に所定の距離隔てたパイ
プ位置２３ｃへ配管接続され、このパイプ位置２
３ｃから上方向に所定の距離、第１熱交換器２１
内を蛇行して第１熱交換器２１の上端から下方向
に短い所定距離隔てたパイプ位置２３ｄまで配管
されている。このパイプ位置２３ｄから再び下方
のパイプ位置２３ｃを越えて第１熱交換器２１の
下端から所定の距離上方に隔てたパイプ位置２３
ｓに配管接続され、パイプ位置２３ｅから第１熱
交換器２１の下端のパイプ位置２３ｆまで蛇行し
て配管されている。そしてこのパイプ位置２３ｆ
から第２熱交換器２１のパイプ位置２３ｂよりす
ぐ上の位置にあるパイプ位置２３ｇまで、キヤピ
ラリチユーブ１５、逆止弁１６、二方弁１７が並
列に配設されているパイプ回路２５により配管接
続され、パイプ位置２３ｇから第２熱交換器２２
の上端のパイプ位置２３ｈまで蛇行して配管され
ている。パイプ位置２３ｈは第１熱交換器２１の
上端のパイプ位置２３ｉに配管接続され、パイプ
位置２３ｉから第１熱交換器２１の下方に向けて
短い所定距離（例えば全体の配管距離の20％）に
あるパイプ位置２３ｊまで蛇行して配管され、パ
イプ位置２３ｊから他の機器へパイプ２６により
接続されている。

第３図はこのようなパイプ配管のなされている
室内側熱交換器２０が配設されている本発明に係
るヒートポンプ装置の一例を示す図である。符号
３１は圧縮機であり、圧縮機３１の吐出口３１ａ
は四方弁３２とパイプ接続されている。四方弁３
２は続いて室外側熱交換器３３に接続され、室外
側熱交換器３３と室内側熱交換器２０とを接続す
る配管の途中には、除湿用逆止弁３４、除湿用二
方弁３５、暖房用キヤピラリチユーブ３６が配設
され、この暖房用キヤピラリチユーブ３６と並列
回路で気液分離器３７、冷房用キヤピラリチユー
ブ３８、冷房用逆止弁３９が配設されている。ま
た除湿用逆止弁３４、除湿用二方弁３５と並列回
路でキヤピラリチユーブ４０が配設され、冷房用
キヤピラリチユーブ３８と並列回路で除湿用二方
弁４１が配設されている。また気液分離器３７が
ガスインジエクシヨン用二方弁４２を介してパイ
プ４３により圧縮機３１のシリンダ途中部と接続
されている。またパイプ４３の途中はレリース用
逆止弁４４を介して、四方弁３２と室内側熱交換
器２０とを接続するパイプの途中へ接続してい
る。

このような構成からなる本発明によるヒートポ
ンプ装置の作用について説明する。まず暖房運転
時においては、圧縮機３１から吐出された高圧の
冷媒は四方弁３２を通つて室内側熱交換器２０の
第２熱交換器２２に入る。この第２熱交換器２２
への冷媒は、第２図において、第２熱交換器２２
の下端のパイプ位置２３ａに入り、蛇行して凝縮
されつつ上方のパイプ位置２３ｂに至る。この間
の冷媒は高温（約75℃）である。冷媒は続いてパ
イプ位置２３ｂから第１熱交換器２１のパイプ装
置２３ｃへ流れ、この位置から上方のパイプ位置
２３ｄまで凝縮されるが、この間の冷媒は少し温
度が下つている（約50℃）。冷媒はさらにパイプ
位置２３ｅへ流れ、パイプ位置２３ｅから第１熱
交換器２１の下端のパイプ位置２３ｆまで凝縮さ
れる。この間の冷媒の温度もパイプ位置２３ｃか
らパイプ位置２３ｄの間の温度（約50℃）とほぼ
同じである。冷媒は逆止弁１６を通つて第２熱交
換器２２のパイプ位置２３ｇまで流れ、パイプ位
置２３ｇから第２熱交換器２２の上端のパイプ位
置２３ｈまで凝縮される。この間の冷媒の温度は
パイプ位置２３ｅからパイプ位置２３ｆの間の温
度（約50℃）とほぼ同じであるが、第２熱交換器
２２の上端に近ずくにつれしだいに温度が下り、
上端のパイプ位置２３ｈ付近ではパイプ位置２３
ｇより低い温度（約45℃）である。そして、冷媒
は再び第１熱交換器２１へ流れ、上端のパイプ位
置２３ｉからパイプ位置２３ｊまでの間で凝縮さ
れる。この間の冷媒の温度はパイプ位置２３ｈ付
近の温度よりもさらに低くなつている（約40
℃）。パイプ位置２３ｊから冷媒はパイプ２６に
より暖房用キヤピラリチユーブ３６へ流れ、気液
分離機３７に入つた後キヤピラリチユーブ４０を
通つて室外側熱交換器３３に流れて蒸発器として
の作用を行う。また気液分離機３７から一部の冷
媒はパイプ４３を通つて圧縮機３１の圧縮工程中
にガスインジエクシヨンされる。室外熱交換器３
３からの冷媒は、四方弁３２を通つて圧縮機３１
の吸込側へ流れる。このような暖房運転時におい
て、室内暖房用の空気が室内側熱交換器２０の第
１熱交換器２１の前方から第２熱交換器２２の後
方へこれらの熱交換器を通過して流れるが、この
場合第１熱交換器２１および第２熱交換器２２の
互いに対向し合つている部分を流れる冷媒温度
は、第２熱交換器２２内を流れる冷媒温度の方が
第１熱交換器２１内を流れる冷媒温度と常に同等
かそれ以上に高いので、第１熱交換器２１で加熱
された吸込空気１８ａが第２熱交換器２２で再び
加熱されることとなり、第２熱交換器２２を通る
際、冷媒に熱を奪われてかえつて吹出空気１８ｂ
の温度が下るということはない。

次に冷房運転時においては、圧縮機３１から吐
出された冷媒は四方弁３２を通つて室外側熱交換
器３３へ入りここで凝縮され、除湿用二方弁３
５，４１が閉じられているのでキヤピラリチユー
ブ４０を通つて気液分離機３７へ入り、冷房用キ
ヤピラリチユーブ３８を通つて室内側熱交換器２
０の第１熱交換器２１のパイプ位置２３ｊへ入
る。パイプ位置２３ｊから室内側熱交換器２０へ
入つた冷媒は、蒸発して冷却効果を生ずる。この
場合冷媒は二方弁１７を通つて第１熱交換器２１
側へ流れる。室内の温度および温度が高いとき
は、室内側熱交換器２０の熱交換量が大きくな
り、室内側熱交換器２０のパイプの出口付近（パ
イプ位置２３ｂ，２３ａの付近）は、冷媒が蒸発
しきつて温度が高くなり、スーパーヒートするお
それがある。この場合、本実施例においては、吹
込空気１８ａは、このスピーヒートした部分を通
過する前に十分な冷却機能を発揮するパイプ位置
２３ｆ〜２３ｅの間を通過するので、この間で除
湿冷却され、除湿冷却性能を低下させることがな
い。したがつて従来のように、除湿冷却を十分行
われてい湿分を含んだ空気がヒートポンプ装置の
内部の冷たい部分に触れ、この部分に結露を生じ
させるようなことがない。第２熱交換器２２のパ
イプ位置２３ａからパイプ２４により四方弁３２
に送られた冷媒は再び圧縮機３１の吸込側へ流れ
込んでゆく。

除湿運転においては、圧縮機３１から吐出され
た冷媒は四方弁３２を通つて室外側熱交換器３３
へ入り、ここで凝縮された後、除湿用逆止弁３
４、除湿用二方弁３５を通つて気液分離機３７に
入る。この気液分離器３７から除湿用二方弁４
１、冷房用逆止弁３９を通つて室内側熱交換器２
０の第１熱交換器２１のパイプ位置２３ｊへ流れ
込み、第２熱交換器２２のパイプ位置２３ｇまで
凝縮されつつ流れる。パイプ位置２３ｇからはキ
ヤピラリチユーブ１５を通つて第１熱交換器２１
のパイプ位置２３ｆに入り、第１熱交換器２１に
蒸発器としての作用をさせる。したがつて、吸込
空気１８ａは第１熱交換器２１を通過する際除湿
冷却され、第２熱交換器２２で除湿されたまま再
加熱される。この場合、蒸発器として使用される
部分と、再熱用に使用される部分は等しいので、
吸込空気１８ａと吹出空気１８ｂとの温度差はほ
ぼ一定に保たれ、除湿運転中に室内空気温度が低
下することはない。また、除湿運転中において室
内温度が低く、温度が高い場合には、室内側熱交
換器２０の熱交換量が小さくなり、室内側熱交換
器２０の出口付近（パイプ位置２３ｂ，２３ａの
付近）では冷媒がが完全に蒸発しきれず液冷媒の
まま圧縮機３１に吸込まれるおそれがあるが、本
実施では、このパイプ位置２３ｂ〜２３ａが再熱
用として使用されるパイプ位置２３ｈ〜２３ｇの
下方に隣接し配置されているので、パイプ位置２
３ｇ付近からの伝熱効果により加熱され、パイプ
位置２３ａを通過する冷媒はほぼ完全に蒸発した
状態となる。これにより、圧縮機３１には気化さ
れた冷媒が吸込まれ、従来のように液冷媒のまま
吸込まれて液圧縮により圧縮機が破損してしまう
ような故を防止することができる。第２熱交換器
２２の下端のパイプ位置２３ａから出た冷媒は四
方弁３２へ流れ圧縮機３１の吸込側へ流れ込んで
ゆく。

第３図に示したヒートポンプ装置においては、
冷房運転及び除湿運転時に圧縮途中の冷媒をレリ
ース用逆止弁４４を通して圧縮機３１の吸込側に
戻すことができ、これにより圧縮機３１の吸込体
積を減少させ、冷房、除湿運転時の圧縮機の入口
を減少させることができる。

このように本発明によるヒートポンプ装置によ
れば、暖房運転時に室内側熱交換器を凝縮器とし
て効率良使用することができるととももに、冷房
運転時には結露を防止しつつ良好な冷却効果を上
げることができ、また除湿運転時には良好な再熱
効果を維持しつつ除湿を行うことができる。

なお、本発明の実施例の説明においては、ガス
インジエクシヨン回路を有し、また圧縮冷媒を途
中で圧縮機の吸込側へ戻すことのできる回路を有
するヒートポンプ装置を示したが、本発明はこの
ようなガスインジエクシヨン回路を有しない一般
のヒーポンプ装置においても用いいることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の室内側熱交換器の側断面図、第
２図は本発明による室内側熱交換器の側断面図、
第３図は本発明によるヒートポンプ装置の一例を
示す回路図である。 １５……キヤピラリチユーブ、１６……逆止
弁、１７……二方弁、１８ａ……吸込空気、１８
ｂ……吹出空気、２０……室内側熱交換器、２１
……第１熱交換器、２２……第２熱交換器、２３
……パイプ、３１……圧縮機、３２……四方弁、
３３……室外熱交換器、３７……気液分離器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 互いに熱的に分離されて並設された、空気吸
   込側に配設された第１熱交換器と空気吹出側に配
   設された第２熱交換器とにより室内側熱交換器が
   形成されているヒートポンプ装置において、上記
   第１熱交換器及び第２熱交換器をそれぞれ小容量
   部と大容量部とに分割するとともに、第１熱交換
   器の小容量部及び第２熱交換器の大容量部、第１
   熱交換器の大容量部及び第２熱交換器の小容量部
   を順次パイプで連通し、暖房運転時は第２熱交換
   器の小容量部を入口、第１熱交換器の小容量部を
   出口として室内側熱交換器全体を凝縮器として構
   成し、冷房運転時は第１熱交換器の小容量部を入
   口、第２熱交換器の小容量部を出口として室内側
   熱交換器全体を蒸発器として構成し、除湿運転時
   には入口および出口を上記冷房運転時の入口およ
   び出口と同一にし、第１熱交換器の小容量部と第
   ２熱交換器の大容量部を再熱器とし、第１熱交換
   器の大容量部と第２熱交換器の小容量部を蒸発器
   として構成したことを特徴とするヒートポンプ装
   置。