(57)【要約】【課題】従来の構成において、除霜運転は減圧した冷媒で行っていたので、除霜運転時間が長くなっていた。【解決手段】圧縮機１１と放熱熱交換器１２と減圧手段１３と大気熱交換器１４とを含む冷媒回路に、放熱熱交換器１２と減圧手段１３をバイパスする高圧側除霜回路１６と、高圧側除霜回路１６を開閉する除霜回路開閉弁１７とを設けたことを特徴とするヒートポンプ装置とすることにより、高温の冷媒で大気熱交換器１４の霜を短時間で融かすことができる。このため、長時間に亘り給湯、あるいは暖房等の運転を停止する必要がない為、使用者に使い勝手が向上する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と放熱熱交換器と減圧手段と大気熱交換器とを含む冷媒回路に、放熱熱交換器と減圧手段をバイパスする高圧側除霜回路と、高圧側除霜回路を開閉する除霜回路開閉弁とを設けたことを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項２】
大気熱交換器と圧縮機吸入側を接続する冷媒回路に冷媒回路開閉弁を設け、冷媒回路開閉弁をバイパスする低圧側除霜回路と、低圧側除霜回路に除霜回路減圧手段を設けたことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ装置。
【請求項３】
除霜回路減圧手段の下流側に冷媒を加熱する吸熱熱交換器を備えたことを特徴とする請求項２記載のヒートポンプ装置。
【請求項４】
吸熱熱交換器は、大気熱熱交換器と一体構成されていることを特徴とする請求項３記載のヒートポンプ装置。
【請求項５】
吸熱熱交換器は、低圧側除霜回路の冷媒と高圧側除霜回路の冷媒とが熱交換する様に構成されるものであることを特徴とする請求項３記載のヒートポンプ装置。
【請求項６】
圧縮機より吐出される冷媒は、超臨界圧であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大気熱をヒートポンプサイクルの熱源として利用し、給湯水の加熱、暖房、浴槽水の加熱、熱媒体の加熱を行う装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のヒートポンプ装置としては、図６に示すヒートポンプ装置がある（特許文献１参照）。
【０００３】
図６に示すヒートポンプ装置において、１は圧縮機、２は放熱熱交換器、３は減圧手段、４はファンを備えた室外熱交換器、５は冷媒回路である。
【０００４】
上記構成において、室外熱交換器４の除霜運転を行う場合は、減圧手段３の開度を通常より開き、室外熱交換器４へ流入する冷媒の温度を高くして霜を融かす。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３２９７６５７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成において、室外熱交換器４へ流入する冷媒は、減圧手段３の減圧作用によって温度降下するため、長い除霜運転の時間を要していた。このため、長時間に亘り給湯、あるいは暖房等が出来なくなる為、使用者に使い勝手の悪いヒートポンプ装置となっていた。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、短時間で除霜運転を完了するヒートポンプ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、圧縮機と放熱熱交換器と減圧手段と大気熱交換器とを含む冷媒回路に、放熱熱交換器と減圧手段をバイパスする高圧側除霜回路と、高圧側除霜回路を開閉する除霜回路開閉弁とを設けたことを特徴とするヒートポンプ装置としたものである。
【０００９】
これによって、圧縮機から吐出された高温冷媒は高圧側除霜回路を介して減圧されることなく直接大気熱交換器に流入するので、高温の冷媒で大気熱交換器の霜を短時間で融かすことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、圧縮機と放熱熱交換器と減圧手段と大気熱交換器とを含む冷媒回路に、放熱熱交換器と減圧手段をバイパスする高圧側除霜回路と、高圧側除霜回路を開閉する除霜回路開閉弁とを設けたことを特徴とするヒートポンプ装置とすることによって、圧縮機から吐出された高温冷媒は高圧側除霜回路を介して減圧されることなく直接大気熱交換器に流入するので、大気熱交換器の霜を高温の冷媒で融解することが可能となり、短時間で除霜運転が完了する。このため、長時間に亘り給湯、あるいは暖房等の運転を停止する必要がない為、使用者の使い勝手が向上する。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、大気熱交換器と圧縮機吸入側を接続する冷媒回路に冷媒回路開閉弁を設け、冷媒回路開閉弁をバイパスする低圧側除霜回路と、低圧側除霜回路に除霜回路減圧手段を設けたことを特徴とするヒートポンプ装置とすることにより、短時間で除霜運転を完了するとともに、圧縮に吸入される冷媒を減圧してサイクルの高低差圧を確保するので、圧縮機の信頼性が向上する。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、除霜回路減圧手段の下流側に冷媒を加熱する吸熱熱交換器を備えたことを特徴とするヒートポンプ装置とすることにより、短時間で除霜運転を完了するとともに、圧縮に吸入される冷媒を加熱して圧縮機に於ける液圧縮を抑制することができるので、圧縮機の耐久性が向上する。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、吸熱熱交換器は、大気熱熱交換器と一体構成されていることを特徴とする請求項３記載のヒートポンプ装置とすることにより、短時間で除霜運転を完了するとともに、圧縮に吸入される冷媒を大気熱を利用して加熱し圧縮機に於ける液圧縮を抑制することができるので、圧縮機の耐久性が向上する。また、吸熱熱交換器は大気熱交換器と一体構成であるため、小型化と低コスト化を図ることができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、吸熱熱交換器は、低圧側除霜回路の冷媒と高圧側除霜回路の冷媒とが熱交換する様に構成されるものであることを特徴とするヒートポンプ装置とすることにより、とすることにより、短時間で除霜運転を完了するとともに、圧縮に吸入される冷媒を加熱して圧縮機に於ける液圧縮を抑制することができるので、圧縮機の耐久性が向上する。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５に記載の発明において、圧縮機より吐出される冷媒は、超臨界圧であるヒートポンプ装置とすることにより、亜臨界サイクルより高温、高エンタルピーの超臨界圧力の冷媒で除霜運転を行うため、亜臨界サイクルより短時間で、除霜運転を完了させることができる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１７】
（実施例１）
図１は、本発明の第１の実施例におけるヒートポンプ装置の構成図を示すものである。図１において、１１は圧縮機、１２は冷媒の熱を放熱する放熱熱交換器、１３は大気熱交換器１４の冷媒入口側に設けた減圧手段、１５は圧縮機１１、放熱熱交換器１２、減圧手段１３、大気熱交換器１４、圧縮機１１を順に接続する冷媒回路、１６は放熱熱交換器１２と減圧手段１３をバイパスする高圧側除霜回路、１７は高圧側除霜回路を開閉する除霜回路開閉手段である。ここで、放熱熱交換器１２で冷媒より放熱される熱は給湯水の加熱、暖房、浴槽水の加熱、熱媒体の加熱等に用いることができる。
【００１８】
以上のように構成されたヒートポンプ装置について、以下その動作、作用を説明する。図１の構成において、通常のヒートポンプ装置の運転を行うときは以下のような動作となる。圧縮機１１は高温冷媒を吐出して放熱熱交換器１２で熱媒体と熱交換し減圧手段１５で減圧されて低圧冷媒となり、大気熱交換器１４で送風ファンより搬送された大気から熱を吸熱して圧縮機１１に戻る。このとき、冷媒は高圧側除霜回路１６と除霜回路開閉手段１７を通過しない。外気温度とその相対湿度が所定値以下の条件では、大気中の水分が大気熱交換器１４に霜として氷結する。運転の経過とともに大気熱交換器１４の着霜量が増加し、それに伴い大気熱交換器１４の大気からの集熱熱量が低下するため、霜を溶かす除霜運転を行う必要がある。
【００１９】
この構成に於いて、除霜運転を行う場合は、除霜回路開閉手段１７を開放して圧縮機１１から吐出された高温高圧冷媒を高圧側除霜回路１６より大気熱交換器１４へ導く。この動作によって、大気熱交換器１４に生成している霜を高温高圧冷媒によって除霜することができる。大気熱交換器１４へ流入する冷媒は減圧手段１３を通過しない構成であるので、減圧による温度低下がない。従って、従来の方式と比較して短時間で除霜運転を完了することができる。このため、長時間に亘り給湯、あるいは暖房等の運転を停止する必要がないので、使用者の使い勝手が向上する。
【００２０】
（実施例２）
図２は、本発明の第２の実施例におけるヒートポンプ装置の構成図を示すものである。図２において、１８は冷媒回路開閉手段、１９は除霜回路減圧手段、２０は低圧側除霜回路である。その他の構成は実施例１と同様の部分は同符号を付して示してある。
【００２１】
次に動作を示す。通常のヒートポンプ装置の運転を行うときは、冷媒回路開閉手段１８を開放して大気熱交換器１４を通過した冷媒を、冷媒回路開手段１８を介して圧縮機１１へ戻す。この構成に於いて除霜運転を行う場合は、除霜回路開閉手段１７を開放して圧縮機１１から吐出された高温高圧冷媒を高圧側除霜回路１６より大気熱交換器１４へ導く。
【００２２】
この動作によって、大気熱交換器１４に生成している霜を高温高圧冷媒によって除霜することができる。除霜運転を行う場合には、冷媒回路開閉手段１８を閉とすると、冷媒は除霜回路減圧手段１９、低圧側除霜回路２０を通過して圧縮機１１へ戻る。このとき、冷媒は除霜回路減圧手段１９を通過する際に減圧されて低圧冷媒となる。従って、ヒートポンプサイクルの高低圧差が形成されるので、圧縮機の信頼性が向上する。
【００２３】
（実施例３）
図３は、本発明の第３の実施例におけるヒートポンプ装置の構成図を示すものである。図３において、２１は低圧側除霜回路２０に設けた吸熱熱交換器であり除霜運転時に圧縮機１１に流入する前の低圧冷媒を加熱する熱交換器である。その他の構成は実施例１と同様の部分は同符号を付して示してある。
【００２４】
次に動作を示す。この構成に於いて除霜運転を行う場合は、図２の構成と同じく除霜回路開閉手段１７を開放して圧縮機１１から吐出された高温高圧冷媒を高圧側除霜回路１６より大気熱交換器１４へ導く。
【００２５】
この動作によって、大気熱交換器１４に生成している霜を高温高圧冷媒によって除霜することができる。除霜運転を行う場合に、低圧側除霜回路２０を通過して圧縮機１１へ戻る冷媒を吸熱熱交換器２１で加熱することが可能であるので、大気熱交換器１４を加熱するための熱源を確保できるので、高温高圧冷媒を連続的に圧縮機１１より吐出させることができる。従って、さらに除霜運転時間を短縮させることができる。また、吸熱熱交換器２１で圧縮機１１へ流入する冷媒の乾き度を増加させることができるので、圧縮機に於ける液圧縮を抑制することができるので、圧縮機の耐久性が向上する。
【００２６】
（実施例４）
図４は、本発明の第４の実施例におけるヒートポンプ装置の構成図を示すものである。図４に示すように、吸熱熱交換器２２を大気熱交換器１４と一体構成することにより、吸熱熱交換器２２における冷媒の加熱は大気によって行うことが可能となり、さらにヒートポンプ装置の信頼性向上と小型化と低コスト化を図ることができる。
【００２７】
（実施例５）
図５は、本発明の第５の実施例におけるヒートポンプ装置の構成図を示すものである。図５に示すように、吸熱熱交換器２３は高圧側除霜回路１６に設けて、高圧冷媒と低圧冷媒を熱交換させて除霜運転時の熱源を確保するものである。従って、吸熱熱交換器２３で圧縮機１１へ流入する冷媒の乾き度を増加させることができるので、圧縮機に於ける液圧縮を抑制することができるので、圧縮機の耐久性が向上する。
【００２８】
各実施例に於いて、圧縮機１１から吐出される冷媒が超臨界圧となるとき、大気熱交換器１４を通過する冷媒は亜臨界サイクルより高温、高エンタルピーであるため、亜臨界サイクルより短時間で除霜運転を完了させることができる。
【００２９】
以上のように、各実施例においては、高圧側除霜回路１６、高圧側除霜回路１７を設けることにより、大気熱交換器１４に生成した霜を高温高圧冷媒によって短時間で溶かすことができる。さらに、除霜回路減圧手段１９、吸熱熱交換器２１、２２、２３を設けることにより、除霜運転時の熱源を確保するとともに、圧縮機１１の信頼性を向上させることができる。
【００３０】
尚、各実施例において、冷媒としては、フロンガス、アンモニア、ハイドロカーボン（プロパン、ブタンなど）、二酸化炭素等が使用可能である。使用する冷媒として二酸化炭素とする場合は、フロン系冷媒より地球温暖化係数が小さい物質であることから、環境負荷が少ないヒートポンプ装置とすることが出来る。使用する冷媒として二酸化炭素とする場合は、圧縮機より吐出される冷媒は、超臨界圧とすると高効率のヒートポンプ装置を提供することが出来る。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、圧縮機から吐出された高温冷媒を高圧側除霜回路を介して減圧させることなく直接大気熱交換器に流入させることが可能となるので、高温の冷媒で大気熱交換器の霜を短時間で融かすことができる。このため、長時間に亘り給湯、あるいは暖房等の運転を停止する必要がない為、使用者に使い勝手が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１におけるヒートポンプ装置の構成図
【図２】本発明の実施例２におけるヒートポンプ装置の構成図
【図３】本発明の実施例３におけるヒートポンプ装置の構成図
【図４】本発明の実施例４におけるヒートポンプ装置の構成図
【図５】本発明の実施例５におけるヒートポンプ装置の構成図
【図６】従来のヒートポンプ装置の構成図
【符号の説明】
１１  圧縮機
１２  放熱熱交換器
１３  減圧手段
１４  大気熱交換器
１５  冷媒回路
１６  高圧側除霜回路
１７  除霜回路開閉手段
１８  冷媒回路開閉手段
１９  除霜回路減圧手段
２０  低圧側除霜回路
２１、２２、２３  吸熱熱交換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004347185.tif 000006
【図５】
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【図６】
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