(57)【要約】【課題】ヒートポンプ式加熱装置において、蒸発器を複数用いることで蒸発器に着いた霜を効率良く除去する運転を提供する。【解決手段】冷媒を圧縮する圧縮機２と、前記圧縮機２によって圧縮された冷媒を非加熱流体と熱交換させる放熱器３と、前記放熱器３から吐出した冷媒を減圧する膨張弁４と、前記膨張弁４で減圧された冷媒を蒸発させる第１蒸発器５と第２蒸発器７を備えたヒートポンプ式加熱装置に於いて、前記第１、第２蒸発器５、７は、冬期以外は膨張弁４と圧縮機２との間に接続され、冬期には第１蒸発器５が膨張弁４と圧縮機２との間で、第２蒸発器７が圧縮機２と膨張弁４との間に接続されるように流路切換し、更に第１蒸発器５の除霜時には、第１蒸発器５を圧縮機２と膨張弁との間で、第２蒸発器７を膨張弁４と圧縮機２との間に接続されるように流路切換するので、除霜運転が加熱運転に支障をきたさず効率よく加熱運転を行うことが出来る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機によって圧縮された冷媒を非加熱流体と熱交換させる放熱器と、前記放熱器から吐出した冷媒を減圧する膨張弁と、前記膨張弁で減圧された冷媒を蒸発させる第１蒸発器と第２蒸発器を備えたヒートポンプ式加熱装置に於いて、前記第１、第２蒸発器は、冬期以外は膨張弁と圧縮機との間に接続され、冬期には第１蒸発器が膨張弁と圧縮機との間で、第２蒸発器が圧縮機と膨張弁との間に接続されるように流路切換し、更に第１蒸発器の除霜時には、第１蒸発器を圧縮機と膨張弁との間で、第２蒸発器を膨張弁と圧縮機との間に接続されるように流路切換する事を特徴とするヒートポンプ式加熱装置。
【請求項２】
前記冬期の接続では、放熱器に流入する冷媒量と第２蒸発器に流入する冷媒量を調節する調節手段を備えた事を特徴とする請求項１記載のヒートポンプ式加熱装置。
【請求項３】
前記第１蒸発器の除霜時では、放熱器に流入する冷媒量と第１蒸発器に流入する冷媒量を調節する調節手段を備えた事を特徴とする請求項１記載のヒートポンプ式加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温の流体を高温の流体と熱交換により加熱するヒートポンプ式加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ところでこの種のヒートポンプ式加熱装置では、冷媒を圧縮する圧縮機と、貯湯や暖房用として用いられる水と冷媒を熱交換させる放熱器と、この放熱器からの冷媒を膨張させる膨張弁と、膨張弁からの冷媒を空気と熱交換する蒸発器と、蒸発器を出た冷媒の温度を検知し除霜運転ＯＮ・ＯＦＦのタイミングを温度で判断するための温度検出手段と、除霜運転のために冷媒をバイパスさせるためのバイパス経路と、電気的制御によって冷媒のバイパス経路の開閉を行う電磁開閉弁とが備えられ、蒸発器の除霜時には電磁開閉弁を開成して、高温の冷媒の一部をバイパス経路を介して蒸発器に流入させることで、高温の温水を得ながら除霜運転を行うものであった。（特許文献１参照。）
【特許文献１】特開２００６−９７９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしこの従来のものでは、除霜するために用いられる冷媒はバイパス経路を通った高温の冷媒と、貯湯や暖房用として用いられる水と熱交換するために放熱器を通り膨張弁を通って減圧された低温の冷媒が混ざったものである。そのため、除霜するための冷媒は圧縮機から出たすぐの高温の冷媒よりもある程度温度が低くなっているために、除霜効率が落ち除霜時間が長くなってしまっている問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明はこの点に着目し上記課題を解決するために請求項１では、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機によって圧縮された冷媒を非加熱流体と熱交換させる放熱器と、前記放熱器から吐出した冷媒を減圧する膨張弁と、前記膨張弁で減圧された冷媒を蒸発させる第１蒸発器と第２蒸発器を備えたヒートポンプ式加熱装置に於いて、前記第１、第２蒸発器は、冬期以外は膨張弁と圧縮機との間に接続され、冬期には第１蒸発器が膨張弁と圧縮機との間で、第２蒸発器が圧縮機と膨張弁との間に接続されるように流路切換し、更に第１蒸発器の除霜時には、第１蒸発器を圧縮機と膨張弁との間で、第２蒸発器を膨張弁と圧縮機との間に接続されるように流路切換するものである。
【０００５】
又請求項２によれば、前記冬期の接続では、放熱器に流入する冷媒量と第２蒸発器に流入する冷媒量を調節する調節手段を備えたものである。
【０００６】
又請求項３によれば、前記第１蒸発器の除霜時では、放熱器に流入する冷媒量と第１蒸発器に流入する冷媒量を調節する調節手段を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、一方の蒸発器の除霜運転をしていても、もう一方の蒸発器で通常の加熱運転が行えるため、除霜運転が加熱運転に支障をきたさず効率よく加熱運転を行うことが出来る。また、除霜運転をするための冷媒として圧縮機から吐出されたすぐの高温高圧の冷媒を着霜した蒸発器に供給できるため、除霜にかかる時間も短くて済み除霜運転を効率良く行えるものである。
【０００８】
更に冬期以外では、吸熱用の蒸発器が２つとなり効率の良い吸熱が行われ、システム効率もアップするものであり、又冬期では、第１蒸発器が今まで通りに接続されて吸熱作用するが、第２蒸発器には高温の冷媒が流入するので放熱作用し、冬期で空気温度が低下している状況下で、第１蒸発器の吸熱を補助することが出来るものである。
【０００９】
更に請求項２のように、放熱器と第２蒸発器に流入する冷媒量を調節手段で調節可能とすることで、状況に応じた加熱運転を得ることが出来、又請求項３のように、放熱器と第１蒸発器に流入する冷媒量を調節手段で調節可能とすることで、加熱や除霜の状況に合わせた冷媒量とすることが出来、極めて使用勝手が良いものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
１はヒートポンプサイクルを構成する冷媒循環回路で、冷媒を圧縮して高圧にする圧縮機２と、冷媒と水との間で熱交換させる放熱器３、開度調整可能な電子膨張弁よりなり温度低下した冷媒を減圧する膨張弁４、低温低圧の冷媒と空気とを熱交換させて蒸発させるファン付きの第１蒸発器５と、これと並列状に接続された分岐冷媒回路６に備えられた同じくファン付きの第２蒸発器７とによって構成されている。
【００１１】
８、９は除霜運転ＯＮ・ＯＦＦのタイミングを温度で判断するために第１蒸発器５及び第２蒸発器７を出た冷媒の温度を検知する第１、第２温度検知手段である。
１０は給湯用や床暖房などとして使う水を前記放熱器３で高温の冷媒と熱交換させ沸き上げる温水循環回路、１１は前記温水循環回路１０内の水を循環させる循環ポンプである。
【００１２】
１２は圧縮機２から吐出された高温高圧の冷媒の一部を前記放熱器３に通さず第１蒸発器５に供給し、膨張弁４手前に戻す第１ホットガスバイパス経路、１３は前記第１ホットガスバイパス経路１２と切換わり圧縮機２から吐出された高温高圧の冷媒の一部を前記放熱器３に通さず第２蒸発器７に供給し、膨張弁４手前に戻す第２ホットガスバイパス経路であり、更に前記第１ホットガスバイパス経路１２には、放熱器３と第１蒸発器５に供給される冷媒量を調節する調節手段を構成する第１調節弁１４が備えられ、又前記第２ホットガスバイパス経路１３には、放熱器３と第２蒸発器７に供給される冷媒量を調節する調節手段を構成する第２調節弁１５が備えられている。
【００１３】
更に冷媒循環回路１で分岐冷媒回路６の分岐部分より第１蒸発器５側及び、分岐冷媒回路６の第２蒸発器７の手前側、冷媒循環回路１と分岐冷媒回路６が合流部分より第１蒸発器５側及び、第２蒸発器７側にはそれぞれ電磁開閉弁１６、１７、１８、１９が備えられている。
【００１４】
又第１ホットガスバイパス経路１２で冷媒循環回路１との合流部分手前及び、第２ホットガスバイパス経路１３で冷媒循環回路１との合流部分手前にも電磁開閉弁２０、２１が備えられている。
【００１５】
２２はヒーポン制御回路で、各機能部品を適宜制御すると共に、カレンダー機能を有し１１月にはヒートポンプサイクルを冬期以外のサイクルから冬期仕様のサイクルにするように、各開閉弁を制御するものであり、更に第１、第２温度検知手段８、９の検知温度で除霜制御も行うものである。
【００１６】
次にこの一実施形態の作動について説明するが、先ず図１の実線で示す冬期以外の作動は、冷媒循環回路１に分岐冷媒回路６が接続した状態で、電磁開閉弁１６、１７、１８、１９は開成状態であり、圧縮機２で高温高圧にされた冷媒が、放熱器３で温水循環回路１０を循環する水と熱交換して沸き上げ、温度低下した低温低圧の冷媒は膨張弁４で減圧された後、第１、第２蒸発器５、７に分かれて流入し、ここで空気から熱を奪って蒸発して再び圧縮機２で圧縮され、順次この循環を繰り返して高温水を得るものであり、この第１、第２蒸発器５、７の２つの蒸発器で冷媒を蒸発させるので、熱交換面積が広がりその分効率の良い蒸発が行われるものである。
【００１７】
次に冬期に入った場合には、ヒーポン制御回路２２のカレンダー機能によって、分岐冷媒回路６の電磁開閉弁１７、１９が閉弁され、第２ホットガスバイパス経路１３の第２調節弁１５と電磁開閉弁２１が開弁され、圧縮機２で高温高圧にされた冷媒が、放熱器３と第２ホットガスバイパス経路１３を通り第２蒸発器７に供給され、放熱器３では熱交換して高温水が得られるものであり、又第２蒸発器７ではファンの送風で温風が得られ、そして放熱器３を出た冷媒と第２蒸発器７からの冷媒は、膨張弁４の手前で合流し該膨張弁４で減圧された後、第１蒸発器５に流入して空気から熱を奪って蒸発されるものであるが、この時前記第２蒸発器７からの温風が供給されることで、冬期で空気温度が低い時でも十分な熱を得ることが出来るものであり、しかも第１蒸発器５の除霜運転を遅らせることが出来るものである。
【００１８】
更に第１蒸発器５の除霜運転は、第１温度検知手段８が所定温度以下を検知しヒーポン制御回路２２に信号を送ることで、電磁開閉弁１６、１８を閉弁すると共に、第１調節弁１４と電磁開閉弁２０を開弁状態として、第１ホットガスバイパス経路１２を介して高温高圧の冷媒を第１蒸発器５に循環させて除霜するものであり、又この時第２蒸発器７では、第２調節弁１５と電磁開閉弁２１を閉弁して第２ホットガスバイパス経路１３を閉塞すると共に、電磁開閉弁１７、１９を開弁して膨張弁４通過後の冷媒を分岐冷媒回路６の第２蒸発器７に流通させて、今までの第１蒸発器５の替わりに第２蒸発器７を本来の蒸発器として作用させるものである。
【００１９】
次に上記除霜運転中に、第２温度検知手段９が所定温度以下を検知した第２蒸発器７の除霜運転では、ヒーポン制御回路２２により電磁開閉弁１７、１９を閉弁して分岐冷媒回路６を閉塞し、第２調節弁１５と電磁開閉弁２１を開弁状態として、第２ホットガスバイパス経路１３を介して高温高圧の冷媒を第２蒸発器７に循環させて該第２蒸発器７の除霜を行うもので、又この時第１蒸発器５では、第１調節弁１４と電磁開閉弁２０を閉弁して第１ホットガスバイパス経路１２を閉塞すると共に、電磁開閉弁１６、１８を開弁して膨張弁４通過後の冷媒を第１蒸発器５に流通させて、今までの第２蒸発器７の替わりに第１蒸発器５を本来の蒸発器として作用するように戻すものである。
【００２０】
このように除霜運転は、第１、第２蒸発器５、７の２つの蒸発器を、除霜のための放熱器と本来の蒸発器とに、それぞれ経路を切替えて作用させることで、除霜が短時間で効率良く行われると共に、能力は低下するが放熱器３による温水加熱を継続して行うことが出来るものであり、特に冬期で給湯や暖房が一次的にも停止することを回避出来、極めて使用勝手が良いものである。
【００２１】
更に冬期の運転時、第２蒸発器７と放熱器３へと分流して流通する高温高圧の冷媒量を、第１温度検知手段８の検知温度により第２調節弁１５の開度を調節し、例えば第１蒸発器５の着霜が進んで来た時の温度で、第２調節弁１５の第２蒸発器７側の流量を大きくし、除霜まで時間がかかるようにし、それまでは放熱器３側が多くなるように第２調節弁１５を絞り込み、加熱量が極力低下しないように制御出来、状況に応じた加熱運転を得ることが出来る。
【００２２】
又第１蒸発器５の除霜時でも、第１蒸発器５と放熱器３へと分流して流通する高温高圧の冷媒量を、第１温度検知手段８の検知温度により第１調節弁１５の開度を調節し、第１蒸発器５の除霜の進行状況に応じて、第１調節弁１５の開度を絞り込むようにすれば、除霜の進み具合により放熱器３の加熱力を上昇させて、無駄のない効率的な加熱が行えるものである。
【００２３】
尚、この一実施形態では、放熱器３は給湯用の温水を得るように加熱するが、これに限定されることなく、例えば暖房用の熱媒体を加熱して暖房に利用するようにしても良く、又風呂の保温や追い焚き用に利用しても良いことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の一実施形態を示すヒートポンプ式加熱装置の冬期以外の冷媒回路図
【図２】同冬期及び第２蒸発器の除霜運転時の冷媒回路図
【図３】同冬期で第１蒸発器の除霜運転時の冷媒回路図
【符号の説明】
【００２５】
１  冷媒循環回路
２  圧縮機
３  放熱器
４  膨張弁
５  第１蒸発器
７  第２蒸発器
８  第１温度検出手段
９  第２温度検出手段
１２  第１ホットガスバイパス経路
１３  第２ホットガスバイパス経路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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