(57)【要約】本発明は、圧縮器１１、４方弁２１、室内側熱交換器１２、膨張弁２３、２４、室外側熱交換器１３によって形成される閉ループを有し、４方弁２１により冷媒の循環方向を切り替えることで冷房及び暖房運転を行うことができる高速除霜ヒートポンプに関する。この場合において、３方弁２２は圧縮器１１と４方弁２１との間の冷媒管に配設され、バイパス管３１は、室外側熱交換器１３と膨張弁２４との間に連結される冷媒管に連結されるように３方弁２２から分岐され、３方弁２２の制御により、圧縮器から吐き出されたホットガスがバイパス管３１を介して室外側熱交換器１３に供給される。【選択図】図２
2009533645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が、圧縮器（１１）、４方弁（２１）、室内側熱交換器（１２）、膨張弁（２３、２４）、室外側熱交換器（１３）によって形成される閉ループを循環され、前記４方弁（２１）によって前記冷媒の循環方向を切り替えることにより冷房及び暖房運転を行う高速除霜ヒートポンプにおいて：
前記圧縮器（１１）と前記４方弁（２１）との間に連結される冷媒管に配設される３方弁（２２）を備え、
バイパス管（３１）が、前記膨張弁（２４）と前記室外側熱交換器（１３）との間に連結される冷媒管に連結されるように前記３方弁（２２）から分岐され、
前記圧縮器（１１）から吐き出されたホットガスが、前記３方弁（２２）の制御により、前記バイパス管（３１）を介して前記室外側熱交換器へ流れ込む、高速除霜ヒートポンプ。
【請求項２】
前記室内側熱交換器（１２）と前記膨張弁（２３）との間及び前記室外側熱交換器（１３）と前記膨張弁（２４）との間にそれぞれ配設される一対の分配器（１６）をさらに備え、
前記分配器（１６）の一方の側に冷媒管が結合され、前記一対の分配器（１６）が該冷媒管により互いに連結され、
前記分配器（１６）の他方の側に複数の分配チューブ（３２、３３）が結合され、
前記複数の分配チューブ（３２、３３）は、前記室内側熱交換器（１２）及び前記室外側熱交換器（１３）の熱交換チューブのそれぞれの端部に連結される、請求項１に記載の高速除霜ヒートポンプ。
【請求項３】
前記一対の分配器（１６）を互いに連結させる前記冷媒管に、膨張弁（２３、２４）及び一対の逆止弁（２５、２６）が配設され、
前記一対の分配器（１６）を連結している前記冷媒管は、前記分配器（１６）と前記膨張弁（２３、２４）との間から分岐され、
該分岐された冷媒管には一対の逆止弁（２７、２８）が配設されて互いに連結され、
前記逆止弁（２７）と前記逆止弁（２８）との間の前記冷媒管及び前記逆止弁（２５）と前記逆止弁（２６）との間の前記冷媒管のそれぞれから、受液器（４３）に連結されるようにさらに連結間が分岐される、請求項２に記載の高速除霜ヒートポンプ。
【請求項４】
前記室内側熱交換器（１２）及び前記室外側熱交換器（１３）のそれぞれの冷媒入口と出口にそれぞれ配設されるガス専用ヘッダー（１４、１５）及び液専用ヘッダー（１７、１８）をさらに備え、
前記室内側熱交換器（１２）の冷媒出口側の前記液専用ヘッダー（１７）は、前記室外側熱交換器１３の冷媒入口側の前記液専用ヘッダー（１８）と別の冷媒管により連結され、前記液専用ヘッダー（１７、１８）を連結させる前記冷媒管に前記逆止弁（２５、２６）が配設され、前記室内側熱交換器（１２）の冷媒出口側の前記液専用ヘッダー（１７）と前記室外側熱交換器（１３）の冷媒入口側の前記液専用ヘッダー（１８）との間に前記冷媒が直接流れることを防止する、請求項２に記載の高速除霜ヒートポンプ。
【請求項５】
前記室内側熱交換器（１２）と前記膨張弁（２３）との間及び前記室外側熱交換器（１３）と前記膨張弁（２４）との間にそれぞれ配設される一対の前記分配器（１６）から分岐される複数の前記分配チューブ（３２、３３）は、前記液専用ヘッダー（１７、１８）に連結されることなく、前記室内側熱交換器（１２）及び前記室外側熱交換器（１３）の前記熱交換チューブのそれぞれの端部に連結される、請求項４に記載の高速除霜ヒートポンプ。
【請求項６】
前記一対の分配器（１６）は、前記分配チューブ（３２、３３）が分岐される側の逆側で、膨張弁（２３、２４）と逆止弁（２７、２８）を備える冷媒管により連結され、前記逆止弁（２７）と前記逆止弁（２８）との間で連結される前記冷媒管及び前記逆止弁（２５）と前記逆止弁（２６）との間で連結される前記冷媒管のそれぞれから、受液器（４３）に連結されるようにさらに連結間が分岐される、請求項５に記載の高速除霜ヒートポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮器、４方弁、室内側熱交換器、膨張弁、室外側熱交換器により閉ループが形成され、４方弁により冷媒の循環方向を切り替えることにより冷房及び暖房を行う高速除霜装置を取り付けた高速かつ高効率の除霜ヒートポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ヒートポンプを暖房用として使用する場合における冷媒循環サイクルは、冷媒を高温高圧に圧縮する圧縮器と、圧縮器から吐き出された高温高圧の冷媒を室内における放熱により液状に凝縮する凝縮器と、凝縮器から吐き出された液状の冷媒を絞り作用により低圧の冷媒に膨張させる膨張弁と、絞られた冷媒を室外における吸熱により気体状態に蒸発させる蒸発器と、により形成される閉ループを有している。
【０００３】
また、周知の如く、ヒートポンプは、上述の冷媒循環サイクルとは逆サイクルに循環を行って冷凍サイクルとして用いることができる。したがって、４方弁を使用する単一の装置としてのヒートポンプは、冷房と暖房を選択して運転することができるため、限られた空間を効率よく活用することができるというメリットがある。したがって、近年、ヒートポンプは当該分野において非常に普及している。
【０００４】
しかしながらこの種のヒートポンプによれば、冬場の暖房運転中に蒸発器の役割を果たす室外側熱交換器の表面温度が外部空気の露点温度よりも低く運転されることに起因して、室外側熱交換器の表面に霜が発生する。霜が積もったときには、空気の流れを妨げて外気と冷媒との間の熱交換を妨げ、結果として、ヒートポンプの性能を低下させてしまう。
【０００５】
さらに、蒸発圧力の低下が原因で圧縮器における吸込み冷媒の比体積が大きくなり、圧縮効率の低下と吐出温度の過多な上昇により、圧縮器の損傷が引き起こされることがある。
【０００６】
かかる問題を防ぐためには、一定の条件や時間になると除霜運転を行うべきである。すなわち、従来の方式としては、ホットガスバイパス方式が利用されている。
【０００７】
上述のホットガスバイパス方式を用いた従来のヒートポンプ（大韓民国技術登録実用新案第２０−０２８４７９６号公報）が図１に示してあるが、その概略構成を説明すれば、下記の通りである。
【０００８】
圧縮器１１の吐出ラインは４方弁２１を通って凝縮器としての室内側熱交換器１２に連結され、冷媒が吐出される凝縮器１２の出口側は室外側熱交換器１３に連結されている。室外側熱交換器１３の出口側は冷媒が流入される圧縮器１１の入口側に連結される。
【０００９】
室内側熱交換器１２と室外側熱交換器１３との間には、室内側熱交換器からの高温高圧の液状冷媒を、絞り作用を行うことにより低圧状態の冷媒に膨張させて冷媒が容易に蒸発するようにする膨張弁４が設けられる。また、膨張弁４の入口側に液状冷媒だけを供給するための受液器４３が、膨張弁４の入口側に設けられる。
【００１０】
除霜運転のために、圧縮器１１の吐出口と４方弁２１との間にバイパス管３１の一端を連結し、室外側熱交換器１３と膨張弁４との間にバイパス管３１の他端を連結しており、ホットガス制御弁３により制御するようになっている。また、４方弁２１と室内側熱交換器１２との間に制御弁１が設けられ、受液器４３と膨張弁４との間に制御弁２が設けられて、冷媒流路を断続するような構造となっている。
【００１１】
以下、上述したサイクルの除霜過程を説明する。室内側熱交換器１２側の制御弁１、２が閉じられ、ホットガス制御弁３が開かれた状態で、所定の時間をかけて除霜運転を行うと、高温高圧状態のホットガスが室外側熱交換器１３に流れ込んで室外側熱交換器１３の温度が上昇する。これにより、室外側熱交換器１３の外部に形成されている霜や氷が溶けることになる。また、除霜の完了後、制御弁１、２が開かれ、ホットガス制御弁３が閉じられた状態で正常運転を行うことにより、通常のヒートポンプサイクルに戻る。
【００１２】
ところが、この従来のヒートポンプのホットガスバイパス除霜サイクルは下記のような問題点がある。
【００１３】
第一に、前記従来のホットガスバイパス除霜サイクルを有するヒートポンプによれば、暖房運転における室外側熱交換器１３、すなわち、蒸発器の内部には完全に気化しきれなかった液状の冷媒がある程度存在しており、この液状の冷媒は重力により蒸発器の下部チューブに溜まるが、その量が蒸発器チューブの体積の２０％程度となる。
【００１４】
さらに、前記従来のホットガスバイパス除霜サイクルを有するヒートポンプによれば、単一の管路を用いてホットガスを蒸発器に流れ込ませている。この場合、圧縮器から吐き出されるホットガスを１００％完全に蒸発器にバイパスさせるとしても、蒸発器の下部チューブに溜まっている液状冷媒はホットガスと接触する上部においてのみある程度蒸発されるだけであって、ホットガスと接触できない下方は蒸発し切れずに液体の状態で残留し続ける。結果として、ホットガスは蒸発器チューブの一部においてのみ積もっていた冷媒と熱交換された後に、圧縮器に再循環されることになる。
【００１５】
通常の場合には、除霜運転時に蒸発器１３から圧縮器１１に再循環されて流れ込むホットガスは蒸発器１３に残存していた冷媒と十分な熱交換を行うことにより、温度および圧力が低下されなければならない。
【００１６】
しかしながら、上述したように、１００％完全に蒸発器にバイパスさせた高温高圧状態のホットガスは蒸発器の一部においてのみ積もっていた冷媒と熱交換されることから、熱交換が十分に行われない。この結果、ホットガスの温度および圧力を十分に低下させることができない。
【００１７】
蒸発器から排出されて圧縮器に再循環されて流れ込むホットガスは、適正な圧力を超えた状態にあるため、圧縮器１１により再圧縮が行われると、過度な圧力が発生して圧縮器に衝撃を与えてしまい、圧縮機の故障の原因となる。
【００１８】
したがって、従来のホットガスバイパス除霜サイクルを有するヒートポンプによれば、理論的には、高温高圧のホットガスが１００％の量だけ蒸発器へバイパスさせることができたものの、実際には、装置の安定性の観点から２０−３０％のホットガスだけが蒸発器へバイパスされており、これは、必然的に除霜効率の低下という問題点を伴うものであった。
【００１９】
第二に、上述したように、ホットガスは蒸発器へ２０−３０％の量だけバイパスされるため、従来のヒートポンプは除霜効率が低い。すなわち、除霜を完全に行うには比較的長時間、除霜運転を行う必要があった。
【００２０】
従来のヒートポンプは通常、積霜の度合いによるが、完全除霜まで通常５−１０分以上かかっていた。除霜運転を行う間には暖房運転が中断されるため、室内温度が適正レベル以下に低下してしまい、適正な室内温度の維持のためには、除霜運転が完全に終了していない状態においてやむを得ず再び暖房運転を行わなければならないといった問題が発生する。
【００２１】
したがって、室外側熱交換器１３の下部チューブに積もっていた液状冷媒は完全に気化されない。すなわち、この下部チューブの外部の表面に形成されている霜や氷も完全に除去しきれずに一定量が依然として残留している状態である。
【００２２】
室外側熱交換器１３の下部チューブの末端に積霜が継続して維持されている状態において不完全な除霜過程が繰り返し行われると、霜が積もり続けることとなる。この結果、積もり続けた積霜が熱交換器のチューブの間を閉塞して空気の流れを閉鎖してしまうため、暖房不能の状態に至ってしまうという問題点が発生する。
【００２３】
第三に、上述したように、従来のホットガスバイパス方式を有するヒートポンプにおいては、液状冷媒が室外側熱交換器１３の下部チューブに積もり続けている状態においては、室外側熱交換器１３と室内側熱交換器１２との間に冷媒量の差が生じる。この状態において除霜運転を終了し、暖房運転に戻ると、室外側熱交換器１３の冷媒が液状態で圧縮器１１に流れ込む。したがって、圧縮器１１においては液圧縮現象が起こるため、圧縮器が故障し易くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
したがって、本発明は、除霜運転時に１００％の量のホットガスをバイパスすることにより、高速な除霜を行うことを可能とし、除霜運転による暖房中断時間を最小化することのできる高速除霜ヒートポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明によれば、ホットガスバイパス方式の除霜運転時に室外側熱交換器１３のチューブの全体に亘って満遍なくホットガスを供給して室外側熱交換器のチューブの内部に存在する液状冷媒を完全に気化させ、室外側熱交換器において熱交換された後に圧縮器から再び流れ込むホットガスの適正温度および圧力を維持する高速除霜ヒートポンプが提供される。
【発明の効果】
【００２６】
上記構成により、本発明によれば、除霜運転時においてホットガスの１００％の量が蒸発器にバイパスされることにより、ヒートポンプの暖房運転時に蒸発器の下部チューブに溜まっている液状冷媒に起因して発生していた蒸発器の下部の一部のみしか除霜されないという従来の問題を解消することができる。
【００２７】
上述したように、本発明によれば、除霜運転時において高温高圧のホットガスの１００％の量がバイパスされて、熱交換器の外部の積霜だけではなく、下部チューブに残留している液状冷媒を蒸発させるため、熱交換及び圧力降下について高い効果を得ることができる。
【００２８】
このため、熱交換器において熱交換された後に、圧縮器１１に流れ込むホットガスは、従来の技術においてホットガスの１００％の量がバイパスされる場合に比べて、相対的に低い温度および圧力を有する。試運転の結果、ホットガスの低圧圧力は４−６ＫＰａ程度に安定し、ホットガスの高圧圧力も１０−１５ＫＰａ程度に安定していた。
【００２９】
結局、本発明の高速除霜ヒートポンプは、従来の技術においてホットガスの１００％の量をバイパスさせるときに発生していた圧縮器に加わる過度な負荷や高圧の衝撃のために発生していた圧縮機の故障を極力抑えることが可能になる。
【００３０】
さらに、本発明の高速除霜ヒートポンプは、除霜運転時においてホットガスの１００％の量をバイパスさせることが可能であるため、室外側熱交換器に十分な熱量を比較的短時間で供給することが可能であり、熱交換器の外部の積霜を高速で除去することが可能である。
【００３１】
上述したように、従来の技術の場合、ホットガスの２０−３０％の量だけがバイパスされ、少なくとも５〜１０分の除霜運転が必要となる。しかしながら、本発明によれば、３０〜１００秒程度で除霜が完全に終了するので、除霜運転による暖房運転の中断時間を短くし、室内温度の低下を極力抑えることができる。
【００３２】
さらに、本発明のホットガスバイパス除霜方式を有するヒートポンプによれば、室外側熱交換器１３の下部チューブに溜まっている液状冷媒が除霜運転時に完全に除去されるため、室外側熱交換器１３と室内側熱交換器１２との間に冷媒量の差が発生しない。したがって、本発明は、除霜運転を終了して暖房運転を再開するときに室外側熱交換器１３の冷媒が液状態で圧縮器１１に流れ込むという問題を解消することができ、圧縮器１１の損傷を効率よく防ぐことができる。
【００３３】
また、本発明によれば、ホットガスをバイパスさせるための制御弁として１本の３方弁のみが設けられる。したがって、複数の制御弁が使用される従来の技術と比較して、本発明は、制御の簡便性、および制御作動の信頼性を得ることができるため、ヒートポンプは、構成において単純となり、装置の故障の要因が減少し、装置のメンテナンスが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図２及び図３に基づき、高速除霜ヒートポンプの構成と作用を詳述する。
【００３５】
図２は、本発明の実施形態１に係る高速除霜ヒートポンプおけるホットガスバイパス除霜運転の状態を示す図であり、図３は、本発明の実施形態２に係る高速除霜ヒートポンプおけるホットガスバイパス除霜運転の状態を示す図である。
【００３６】
実施形態１と実施形態２に示すように、高速除霜ヒートポンプは、冷媒を高温高圧に圧縮する圧縮器１１と、圧縮器１１から吐き出された高温高圧の冷媒を室内において放熱により液状に凝縮する室内側熱交換器１２と、内部熱交換器１２からの液状の冷媒を絞り作用により低圧の冷媒に膨張させる膨張弁２３、２４と、絞られた冷媒を室外において吸熱により気体状態に蒸発させる室外側熱交換器１３と、により形成される閉ループを有する。この場合において、４方弁２１が圧縮器１１と室内側熱交換器１２との間に取り付けられ、さらにヒートポンプは、受液器４３、室内側ブロワー４１、室外側ブロワー４２を有する。
【００３７】
特に、ヒートポンプのホットガスバイパス除霜方式を構成するにおいて、圧縮器１１と４方弁２１との間の冷媒管路の上に３方弁２２が一つだけ設けられ、バイパス管３１は上述の３方弁２２から分岐させて膨張弁２４と室外側熱交換器１３との間に連結されている。
【００３８】
本発明によれば、したがって、３方弁だけを制御すれば、ホットガスをバイパスさせて除霜運転と暖房運転を自由に切り替えることができる。しかし、前記図１に示す従来のヒートポンプによれば、圧縮器から凝縮器に接続される冷媒管路及びバイパス管路の上に制御弁１及び２、ホットガス制御弁３をそれぞれ設けられ、これらの３本の弁を交互に開閉しなければ、ホットガスをバイパスさせることができなかった。したがって、従来のヒートポンプと比較すると、本発明のヒートポンプは、制御操作の容易性と制御の信頼性を大幅に高めることができる。
【００３９】
次に、本発明の実施形態１に係るヒートポンプの構成の特徴を説明する。
【００４０】
本発明の実施形態１においては、室内側熱交換器１２と膨張弁２３との間及び室外側熱交換器１３と膨張弁２４との間にそれぞれ分配器１６が設けられている。
【００４１】
前記一対の分配器１６からはそれぞれ複数の分配チューブ３２、３３が分岐されているが、これらの分配チューブが熱交換器の熱交換チューブの端部に１本ずつ結合され、分配器１６の分配チューブ３２、３３が分岐される側の逆側には冷媒管が結合されて、一対の分配器１６はこの冷媒管により互いに連結される。
【００４２】
このとき、複数の分配器１６を連結する冷媒管の上には、膨張弁２３、２４と一対の逆止弁２５、２６が順に設けられる。
【００４３】
一対の分配器１６を連結している冷媒管は、分配器１６と膨張弁２３、２４との間からそれぞれ分岐され、分岐された冷媒管には相対する方向に一対の逆止弁２７、２８が設けられた後に互いに連結させる。
【００４４】
また、冷媒管の上に設けられている逆止弁２７と逆止弁２８との間及び逆止弁２５と逆止弁２６との間からそれぞれ冷媒管が分岐されて、それぞれ受液器４３に連結される。
【００４５】
図３は、本発明の実施形態２に係る高速除霜ヒートポンプを示し、本発明の最も好適な実施形態であって、下記の構成上の特徴を有する。
【００４６】
本発明の実施形態２の場合、前記室内側熱交換器１２と前記室外側熱交換器１３のそれぞれの冷媒入口と出口にそれぞれガス専用ヘッダー１４、１５と液専用ヘッダー１７、１８が設けられ、室内側熱交換器１２の冷媒出口側の液専用ヘッダー１７と室外側熱交換器１３の冷媒入口側の液専用ヘッダー１８が別途の冷媒管により連結されている。
【００４７】
液専用ヘッダー１７、１８を連結する冷媒管には逆止弁２５、２６が取り付けられており、室内側熱交換器１２の冷媒出口側の液専用ヘッダー１７と室外側熱交換器１３の冷媒入口側の液専用ヘッダー１８との相互間に冷媒が直接的に流れないようになっている。
【００４８】
実施形態２においても、実施形態１との方式と同様に、室内側熱交換器１２と膨張弁２３との間及び室外側熱交換器１３と膨張弁２４との間にそれぞれ分配器１６が設けられる。このとき、一対の分配器１６から分岐された複数の分配チューブ３２、３３は液専用ヘッダー１７、１８には連結せず、実施形態１のように熱交換器の熱交換チューブの端部にそれぞれ連結される。
【００４９】
一対の分配器１６の分配チューブ３２、３３は、分岐される側の逆側に結合されている冷媒管によって連結され、当該一対の分配器１６を連結している冷媒管の上には膨張弁２３、２４と一対の逆止弁２７、２８が順に設けられる。
【００５０】
さらに、逆止弁２５と逆止弁２６との間及び逆止弁２７と逆止弁２８との間からそれぞれ冷媒管がそれぞれ受液器４３に連結されるように分岐される。
【００５１】
以下、本発明の実施形態１および実施形態２に係るヒートポンプの除霜運転に関して、図２、図３に基づいて説明する。
【００５２】
まず、図２の本発明の実施形態１において、室外側熱交換器１３に積霜が発生する冬場の暖房運転を行う場合の冷媒の流れを説明する。
【００５３】
圧縮器１１において高温高圧状態の冷媒は、４方弁２１を経て凝縮器としての室内熱交換器１２へ向かう。その後、室内熱交換器１２の入口側ガス専用ヘッダー１４を介して室内側熱交換器１２の熱交換チューブへ流れ込んだ冷媒は、熱交換チューブにおいて室内空気と熱交換されて凝縮される。
【００５４】
凝縮された冷媒は分配チューブ３２を介して分配器１６へ送られて合流され、逆止弁２７、受液器４３、逆止弁２６、室外機側膨張弁２４を順に経由して蒸発器としての室外側熱交換器１３へ供給される。
【００５５】
室外側熱交換器１３に向かう冷媒は、先ず、分配器１６に流れ込んだ後、複数の分配チューブ３３のそれぞれに分かれて供給される。その後、分配器１６の複数の分配チューブ３３が室外側熱交換器１３の熱交換チューブそれぞれの端部に対応して結合されているため、冷媒も室外側熱交換器１３の全体に亘って満遍なく流れ込む。
【００５６】
室外機側熱交換器１３の熱交換チューブにおいて室外空気と熱交換されて蒸発した冷媒は、室外側熱交換器１３の出口側ヘッダー１５を通り抜けて、４方弁２１を介して圧縮器１１に戻ることによりヒートポンプの閉ループが形成される。
【００５７】
図２において、４方弁２１を調節して冷房運転を行う場合には、圧縮器１１から吐き出された冷媒は４方弁２１の制御により、凝縮器としての室外側熱交換器１３を介して分配器１６に集められる。その後、冷媒は、逆止弁２８、受液器４３、逆止弁２５、室内側膨張弁２３を介して分配器１６において分配され、蒸発器としての室内側熱交換器１２に流れ込む。その後、冷媒は、室内空気と熱交換して蒸発する。蒸発した後に、冷媒が圧縮器１１に戻ることによりヒートポンプの閉ループが形成される。
【００５８】
次に、暖房運転中に室外側熱交換器１３に積霜が発生した場合において、本発明によるホットガスバイパスを通して行われる除霜運転の説明は下記の通りである。
【００５９】
まず、圧縮器１１の吐出口の前方に設けられた３方弁２２が切り替えられて室内側熱交換器１２へ向かう冷媒（ホットガス）の流路が閉塞され、バイパス管３１へ向かう流路が開放される。このとき、本発明においては、圧縮器１１から吐き出されたホットガスの１００％の量がバイパス管３１へ送られることができる。
【００６０】
吐き出されたホットガスは、バイパス管３１に沿って室外側膨張弁２４と室外側熱交換器１３の分配器１６との間の冷媒管へ供給され、分配器１６、分配チューブ３３、室外側熱交換器１３の熱交換チューブを順に通過する。その後、ホットガスが再び圧縮器１１に戻ることによりヒートポンプの閉ループが形成される。
【００６１】
このとき、３方弁２２が室内側熱交換器１２に向かって閉じられているため、冷媒が室内側熱交換器１２へ流れない。したがって、ホットガスは、室内側熱交換器１２に向かって流れない。
【００６２】
本発明においては、ホットガスが単一の管路に沿って室外側熱交換器１３に流れ込むことなく、分配器１６を介して複数の分配チューブ３３のそれぞれに供給されるため、ホットガスが、室外側熱交換器１３の熱交換チューブの上下に亘って流れ込む。
【００６３】
このため、本発明は、ホットガスが室外側熱交換器１３の下部チューブに溜まっている液状冷媒の上部のみと接触し、冷媒の下部とは接触しないという従来のヒートポンプが有していた問題を解消することができる。
【００６４】
換言すると、本発明によれば、分配器１６の分配チューブ３３を用いることにより、ホットガスが室外側熱交換器１３の最も下部のチューブまで直接的に供給されることから、室外側熱交換器１３の内部に残留している液状冷媒を蒸発させることができる。したがって、積霜部の熱交換チューブを通して簡単に熱交換がなされるので、室外側熱交換器１３の全体に亘って同時に熱交換を達成することができる。
【００６５】
このような過程において、本発明によれば、ホットガスの１００％の量がバイパスされるとしても、残存冷媒と十分な熱交換を行うことが可能であるため、適正温度までホットガスの温度を低下させることができる。すなわち、室外側熱交換器１３において熱交換されるホットガスはまた、適正なレベルの圧力まで低下することになる。
【００６６】
除霜運転のための３方弁２２の流路切り替えを制御する技術は公知の技術手段を用いている。通常、３０〜１００秒の除霜運転が行われ、再び暖房運転が行われる。過多な積霜が発生している場合においては、２０−３０秒置きに連続して３方弁２２の方向を切り替えて暖房動作を行う。
【００６７】
この場合には、暖房運転の中断は僅か２０−３０秒に過ぎないため、室内において人がほとんど暖房の中断を気づかず、あたかも継続して暖房が行われるかのように感じさせることができる。
【００６８】
本発明によれば、積霜量が多くないか、あるいは、高速除霜を必要としない場合には、３方弁２２の流路の開き度を制御することにより、ホットガスを１００％の量バイパスすることなく一部だけをバイパスされる。
【００６９】
次に、冬場の暖房運転時における室外側熱交換器１３に積層が発生している場合の、図３に示した本発明の実施形態２における冷媒の流れを説明する。
【００７０】
圧縮器１１において高温高圧となった冷媒は、４方弁２１を経て凝縮器としての室内側熱交換器１２へ向かう。その後、室内側熱交換器１２の入口側のガス専用ヘッダー１４を介して室内側熱交換器１２の熱交換チューブへ流れ込んだ冷媒は、熱交換チューブにおいて室内空気と熱交換されて凝縮される。
【００７１】
凝縮された冷媒は室内側熱交換器１２の液専用ヘッダー１７へ流れ、逆止弁２５、受液器４３、逆止弁２８、室外側膨張弁２４を順に経由して室外側熱交換器１３へ向かう。
【００７２】
室外側熱交換器１３へ向かう冷媒は、先ず分配器１６に流れ込み、その後、複数の分配チューブ３３に分配される。その後、冷媒は、室外側熱交換器１３の熱交換チューブに分配される。
【００７３】
このとき、複数の分配チューブ３３は液専用ヘッダー１８を経由することなく室外側熱交換器１３の熱交換チューブの端部にそれぞれ対応して結合されているため、冷媒は室外側熱交換器１３の全体に亘って万遍なく流れ込む。
【００７４】
分配器１６の複数の分配チューブ３３により室外側熱交換器１３の熱交換チューブに移動された冷媒は、室外空気と熱交換後に蒸発されて、圧縮器１１に再度供給されることにより、ヒートポンプの閉ループが形成される。
【００７５】
図３において、４方弁２１を調節して冷房運転を行う場合には、圧縮器１１から吐き出された冷媒は、４方弁２１の制御により、凝縮器としての室外側熱交換器１３の熱交換チューブを介して室外空気と熱交換して凝縮される。その後、冷媒は、室外側熱交換器１３の液専用ヘッダー１８を通過する。
【００７６】
冷媒は、逆止弁２６、受液器４３、逆止弁２７、室内側膨張弁２３を介して分配器１６において分配されて、蒸発器としての室内側熱交換器１２へ供給される。その後、冷媒は、室内側熱交換器１２において室内空気と熱交換されて蒸発する。蒸発した後、冷媒が圧縮器１１へ供給されることにより、ヒートポンプの閉ループが形成される。
【００７７】
図３に示す本発明の実施形態２において除霜運転を行う場合には、本発明の実施形態１の３方弁２２を切り替えてホットガスをバイパスさせる方式と同様である。
【００７８】
本発明の実施形態２の場合、それぞれの熱交換器に液専用ヘッダー１７、１８が取り付けられることにより、冷・暖房時に膨張弁２３、２４を通過して熱交換器に流れ込む冷媒と、除霜時に３方弁２２を介して供給されるホットガスとが、それぞれの分配器１６の分配チューブ３２、３３を介してそれぞれの熱交換チューブ３３に分配されて流れ込むようにする一方で、冷媒が液専用ヘッダー１７、１８を介してそれぞれの熱交換器から膨張弁２３、２４へ流れ込むようにする。
【００７９】
換言すると、本発明の実施形態２において、膨張弁２３、２４を通過して室内側熱交換器１２および室外側熱交換器１３に向かう冷媒は、満遍なく熱交換チューブに分配され、室内側熱交換器１２および室外側熱交換器１３から出た冷媒は、分配チューブ３２、３３の狭い管路を通過することなく直接膨張弁２３、２４に向かう。
【００８０】
この場合において、室内側熱交換器１２および室外側熱交換器１３から出た冷媒が分配チューブ３２、３３の狭い管路を通過すると、管路抵抗が発生してしまう。すなわち、このような問題を解消するために、室内側熱交換器１２および室外側熱交換器１３から出た冷媒を、分配チューブ３２、３３を経由することなく直接液専用ヘッダー１７、１８を介して流す。
【００８１】
液専用ヘッダー１７、１８が設けられている本発明の実施形態２においては、管路抵抗が、本発明の実施形態１における管路抵抗よりも小さいため、冷媒の流れがより円滑になり、ヒートポンプの高い熱効率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】従来のホットガスバイパス方式の除霜運転の概念図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る高速除霜ヒートポンプにおけるホットガスバイパス除霜運転の状態図である。
【図３】本発明の実施形態２に係る高速除霜ヒートポンプにおけるホットガスバイパス除霜運転の状態図である。
【符号の説明】
【００８３】
１１    圧縮機
１２    室内側熱交換器
１３    室外側熱交換器
１４、１５    ガス専用ヘッダー
１６    分配器
１７、１８    液専用ヘッダー
２１    ４方弁
２２    ３方弁
２３、２４    膨張弁
２５、２６、２７、２８    逆止弁
３１    バイパス管
３２、３３    分配チューブ
４１    室内機側ブロワー
４２    室外機側ブロワー
４３    受液器
【図１】
2009533645.tif 000003
【図２】
2009533645.tif 000004
【図３】
2009533645.tif 000005
【国際調査報告】
2009533645.tif 000006
2009533645.tif 000007