| 【発明の名称】 |
ヒートポンプ |
| 【発明者】 |
【氏名】井上 雅樹
【氏名】井村 武生
【氏名】稲吉 和敏
【氏名】大田 良和
【氏名】杉森 啓二
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| 【要約】 |
【課題】過冷却サイクルを有するヒートポンプの回路構成において、回路途中から配管分岐という形で冷媒を抽出する為、抽出冷媒量が不安定であり、冷媒間同士での熱交換が不十分であった。
【解決手段】レシーバ５と過冷却器６とを別ユニットとして構成し、該過冷却器６をレシーバ５と室内熱交換器７０間、若しくは、膨張弁４５とレシーバ５間に配設した。また、過冷却器６の伝熱管６０への冷媒は、過冷却器６若しくはレシーバ５から延設したバイパス回路６１を連通するよう構成した。また伝熱管６０は、過冷却器６に配した複数の固定パイプ５ｂで固設支持するとともに、伝熱管６０の各段６０ａ・６０ａ・・・同士を固設接続した。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 室外熱交換器とレシーバ間に膨張弁を配するとともに、該レシーバと室内熱交換器の間に過冷却器をレシーバとは別ユニットとして介装し、該過冷却器の伝熱管には過冷却器の下部から延設したバイパス回路を連通する構成としたことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項２】 室外熱交換器とレシーバ間に膨張弁を配するとともに、該レシーバと室内熱交換器の間に過冷却器をレシーバとは別ユニットとして介装し、該過冷却器の伝熱管にはレシーバの下部から延設したバイパス回路を連通する構成としたことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項３】 室外熱交換器とレシーバ間に膨張弁を配するとともに、該レシーバと膨張弁の間に過冷却器をレシーバとは別ユニットとして介装し、該過冷却器の伝熱管には過冷却器の下部から延設したバイパス回路を連通する構成としたことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項４】 室外熱交換器とレシーバ間に膨張弁を配するとともに、該レシーバと膨張弁の間に過冷却器をレシーバとは別ユニットとして介装し、該過冷却器の伝熱管にはレシーバの下部から延設したバイパス回路を連通する構成としたことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項５】 室外熱交換器とレシーバ間に膨張弁を配するとともに、該レシーバと室内熱交換器の間に二重管熱交換器より構成される過冷却器を介装し、該過冷却器の伝熱管にはレシーバの下部から延設したバイパス回路を連通する構成としたことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項６】 室外熱交換器とレシーバ間に膨張弁を配するとともに、該レシーバと膨張弁の間に二重管熱交換器を介装し、該二重管熱交換器の伝熱管にはレシーバの下部から延設したバイパス回路を連通する構成としたことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項７】 室外熱交換器から膨張弁を介してレシーバに至る回路を分岐させ、その一方にはレシーバ側からの冷媒の流れを遮断する逆止弁を配設するとともに、レシーバ上部に連通し、他方には室外熱交換器側からの冷媒の流れを遮断する逆止弁を配設するとともに、レシーバの下部に連通させる構成としたことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項８】 過冷却器の伝熱管をコイル状に形成し、過冷却器の内壁に複数の固定パイプを固設し、該固定パイプにより伝熱管を支持固定する構成としたことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項９】 過冷却器の伝熱管をコイル状に形成し、該伝熱管の各段同士をそれぞれ固設接続する構成としたことを特徴とするヒートポンプ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートポンプの構成に関するもので、特に室外熱交換器から室内熱交換器に至る回路における冷媒間同士の熱交換に関する構成、及び、過冷却器の伝熱管の支持構造等に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、室外熱交換器から室内熱交換器に至る回路から冷媒を抽出し、冷媒間同士で熱交換を行い、過冷却を実現する技術が公知となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術においては、回路途中から配管分岐という形で冷媒を抽出する為、抽出冷媒量が不安定であり、冷媒間同士での熱交換が不十分であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】以上が本発明の解決する課題であり、次に課題を解決するための手段を説明する。即ち、室外熱交換器とレシーバ間に膨張弁を配するとともに、該レシーバと室内熱交換器の間に過冷却器をレシーバとは別ユニットとして介装し、該過冷却器の伝熱管には過冷却器の下部から延設したバイパス回路を連通する構成とした。
【０００５】また、室外熱交換器とレシーバ間に膨張弁を配するとともに、該レシーバと室内熱交換器の間に過冷却器をレシーバとは別ユニットとして介装し、該過冷却器の伝熱管にはレシーバの下部から延設したバイパス回路を連通する構成とした。
【０００６】また、室外熱交換器とレシーバ間に膨張弁を配するとともに、該レシーバと膨張弁の間に過冷却器をレシーバとは別ユニットとして介装し、該過冷却器の伝熱管には過冷却器の下部から延設したバイパス回路を連通する構成とした。
【０００７】また、室外熱交換器とレシーバ間に膨張弁を配するとともに、該レシーバと膨張弁の間に過冷却器をレシーバとは別ユニットとして介装し、該過冷却器の伝熱管にはレシーバの下部から延設したバイパス回路を連通する構成とした。
【０００８】また、室外熱交換器とレシーバ間に膨張弁を配するとともに、該レシーバと室内熱交換器の間に二重管熱交換器より構成される過冷却器を介装し、該過冷却器の伝熱管にはレシーバの下部から延設したバイパス回路を連通する構成とした。
【０００９】また、室外熱交換器とレシーバ間に膨張弁を配するとともに、該レシーバと膨張弁の間に二重管熱交換器を介装し、該二重管熱交換器の伝熱管にはレシーバの下部から延設したバイパス回路を連通する構成とした。
【００１０】また、室外熱交換器から膨張弁を介してレシーバに至る回路を分岐させ、その一方にはレシーバ側からの冷媒の流れを遮断する逆止弁を配設するとともに、レシーバ上部に連通し、他方には室外熱交換器側からの冷媒の流れを遮断する逆止弁を配設するとともに、レシーバの下部に連通させる構成とした。
【００１１】また、過冷却器の伝熱管をコイル状に形成し、過冷却器の内壁に複数の固定パイプを固設し、該固定パイプにより伝熱管を支持固定する構成とした。
【００１２】また、過冷却器の伝熱管をコイル状に形成し、該伝熱管の各段同士をそれぞれ固設接続する構成とした。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を添付の図面を用いて説明する。図１は冷却サイクルを示す回路図、図２はレシーバと過冷却器を分離した実施例図、図３はレシーバと過冷却器を分離し、レシーバ下部から過冷却用のバイパス回路を延設した実施例図、図４はレシーバと過冷却器を分離した別実施例図、図５はレシーバ下部から過冷却用のバイパス回路を延設した別実施例図、図６は過冷却器として二重管熱交換器を用いた別実施例図、図７は二重管熱交換器を用いた別実施例図、図８は過冷却器の側面図、図９は同じく平面図である。
【００１４】図１において、本発明のヒートポンプにおける冷却時の過冷却サイクルについて説明する。圧縮器を構成するコンプレッサ２（本実施例においてはマルチコンプレッサとしている。）により冷媒を圧縮して、高温高圧過飽和蒸気の冷媒として、四方弁３を経由して、室外熱交換器４Ａ・４Ｂに圧送する。該室外熱交換器４Ａ・４Ｂにおいて、冷却フィンを通過する間に、冷却ファン４１の冷却風により冷却されて、高温高圧過熱状態の冷媒が、高圧液相冷媒に変換される。なお、図１の実施例においてはコンプレッサ２をエンジン１により駆動する構成としているが、この構成については限定されるものではない。
【００１５】室外熱交換器４Ａ・４Ｂにおいて、高圧液相冷媒に変換された冷媒は、レシーバ５を経由して室内機７へと送られるが、その際、レシーバ５の内部に配置された過冷却器６の伝熱管６０内の冷媒により冷却されて、通常型冷却回路の場合よりも更に低温の状態とされるのである。なお、図１においてはレシーバ５内に過冷却器６を配置する構成としているが、後述するように、このレシーバ５と過冷却器６を別ユニットとして構成することが可能である。
【００１６】また、冷媒を過冷却器６により低温とすることから、冷媒が室内用パイプ７５を通過する間に発生する発泡を抑制することが出来るのである。故に、室内用パイプ７５、及び戻り配管７６に従来よりも小径のパイプを使用することが可能となり、小径である為に曲げも簡単であり、配管の自由度を向上させることが出来るのである。
【００１７】そして、室内用パイプ７５を通過した冷媒が室内機７の室内熱交換器７０において室内空気から熱を吸収して蒸発し室内空気を冷却する。更に、クーラファン７２の送風により室内に冷房効果をもたらすのである。そして、室内熱交換器７０において気化した冷媒が戻り配管７６を通過して、四方弁３を経由した後、補助熱吸収器８、アキュムレータ９等を介してコンプレッサ２に戻り、上述したサイクルを繰り返すのである。
【００１８】以上の過冷却サイクルを含めた暖冷房システムは、室内熱交換器７０、クーラファン７２等が室内機７に内在されて室内に配置され、その他のコンプレッサ２、四方弁３、補助熱吸収器８、アキュムレータ９、室外熱交換器４、レシーバ５等は、室外機として全て、屋外や屋上に配置されているのである。
【００１９】上述した冷却サイクルにおいては、室外熱交換器４（４Ａ・４Ｂ）とレシーバ６の間に膨張弁４５・４５・・・を配置することにより、室外熱交換器４から冷媒が無制限にレシーバ５へ流出するのに抵抗を与えることとなり、室外熱交換器４の内部において、高圧液相冷媒を適度に滞留させることができ、室外熱交換器４の冷却効果を全面にわたり十分に作用させることが出来る効果が作用し、膨張弁４５の無い場合より、過冷却器６での冷媒間同士の熱交換による冷却効果を向上させることが出来るのである。
【００２０】次に過冷却のサイクルの構成について説明する。レシーバ５は通常の冷却サイクルにおいては、液相と気相の両方が混在する冷媒の中から、液相状態の冷媒のみを分離して、この液相の冷媒を室内用パイプ７５から室内熱交換器７０に供給する為に介装されているものである。そして、図１において過冷却器６は、レシーバ５内に伝熱管６０を設けるとともに、該レシーバ５のタンク下部に設けた過冷却用のバイパス回路６１に該タンク内の冷媒を案内し、該バイパス冷媒を伝熱管６０に通過させて、コンプレッサ２への戻り回路６２に送るよう構成されている。
【００２１】そして、室外熱交換器４から膨張弁４５を経て流入する高圧の液相冷媒は、レシーバ５の上部のレシーバ流入管５１から流入し、レシーバ５の下部のレシーバ流出管５２の端部から流出するので、該レシーバ流入管５１からレシーバ流出管５２への冷媒の流れと、過冷却用バイパス６１から伝熱管６０を経て戻りパイプ６２に至る過冷却のバイパス回路とは、対向流となるのである。この両冷媒の流れが対向流であることにより、更に過冷却の効果が増大するのである。また、伝熱管６０はコイル状に巻いて構成しており、コイル状に形成した伝熱管６０をレシーバ５の内周に沿ったような大径に構成し、その内部にレシーバ流入管５１とレシーバ流出管５２が配置されるような構成としているのである。この構成によっても、過冷却の効果が増大している。
【００２２】次に本発明に係る過冷却器６の配置構成について説明する。図２においては、過冷却器６はレシーバ５とは別ユニットとして構成されている。この構成においては、室外熱交換器４から膨張弁４５を経て送られる高圧の液相冷媒は、まず、レシーバ流入管５１よりレシーバ５に流入し液相冷媒を分離する。そして、レシーバ流出管５２からタンク流入管６４を経て過冷却器６の上部から過冷却用タンク６３に流入する。そして、下端を過冷却タンク６３内の下部に配置したタンク流出管６５より、前記室内用パイプ７５を経由して液相冷媒が室内機７へと送られるのである。
【００２３】一方、過冷却用タンク６３には前記伝熱管６０を配するとともに、下部からは過冷却用のバイパス回路６１を延設して該伝熱管６０に連通させており、膨張弁６１ａを介して冷媒を伝熱管６０に案内する構成としている。これにより、タンク流入管６４から流入してタンク流出管６５の下端部へと流れる冷媒と、伝熱管６０内を流れる冷媒とが対向流となり過冷却効果を実現しているのである。そして、本発明の構成においてはバイパス回路６１が回路途中からの分岐ではなく、過冷却用タンク６３から延設するよう構成しているので、抽出冷媒の流量を安定させ、冷媒間同士の熱交換効率を改善し、過冷却効果を高めることができた。
【００２４】また、図３においては図２と同様にレシーバ５及び過冷却器６を配置している。そして、図３の実施例においてはレシーバ５の下部から過冷却用のバイパス回路６１を延設し、該バイパス回路６１が膨張弁６１ａを介した後、過冷却器６の伝熱管６０に連通するよう構成している。この構成においても、タンク流入管６４からタンク流出管６５へと至る冷媒の流れと、伝熱管６０を流れる冷媒の流れが対向流となり同様に過冷却効果が得られるのである。そして、本構成においてもバイパス回路６１をレシーバ５のタンクから延設するよう構成しているので、抽出冷媒の流量を安定させ、冷媒間同士の熱交換効率を改善し、過冷却効果を高めることができた。
【００２５】次に図４の実施例について説明する。図４においてもレシーバ５と過冷却器６を別ユニットで構成しており、室内熱交換器４から膨張弁４５を介して送られる液相冷媒は、まずタンク流入管６４より過冷却タンク６３に流入する。過冷却タンク６３には前記伝熱管６０及びバイパス回路６１が設けられており、この過冷却器６で過冷却された冷媒がタンク流出管６５から流出し、レシーバ流入管５１を経てレシーバ５へと案内されるのである。そしてレシーバ５において液相分離された冷媒がレシーバ流出管５２から流出し、室内機７側へと送られるのである。
【００２６】また、図５においては図４と同様にレシーバ５、過冷却器６が配置されている。そして、図５においては、レシーバ５の下部から過冷却用のバイパス回路６１を延設している。そしてレシーバ５内の冷媒が該バイパス回路６１から膨張弁６１ａを介して過冷却タンク６内の伝熱管６０へ流入し、同様にタンク流入管６４からタンク流出管６５へと至る冷媒に過冷却効果を与えるのである。
【００２７】そして、以上の図２乃至図５において、過冷却器６の伝熱管６０を通過した冷媒は、図１で示す実施例と同様に戻り管６２を経由してアキュムレータ９へと戻る回路に流入するのである。このように本発明においては過冷却器６をレシーバ５とは別ユニットとして構成することが可能となっているため、それぞれの構成がシンプルとなりメンテナンス性が向上した。また、配置構成においても自由度が広がり柔軟な構成をとることが可能となった。
【００２８】また、図６及び図７においては二重管熱交換器を用いた実施例を説明する。図６においては室内熱交換器４から膨張弁４５を介して冷媒がレシーバ５に流入し、レシーバ５において液相分離した後、冷媒がレシーバ流出管５２から流出する。そして、二重管熱交換器である過冷却器６Ａ内の主冷媒管６６を通過して室内機７へと送られる。この際、過冷却器６Ａにはレシーバ５の下部から延設したバイパス回路６１Ａより伝熱管６０内に冷媒による対向流が形成されているので、室内機７へと送られる冷媒を過冷却することが可能となっているのである。なお、この過冷却器６Ａとしては多板式熱交換器を採用することも可能である。
【００２９】また、図７においては、室内熱交換器４から膨張弁４５を介して送られる冷媒が、まず二重管熱交換器６Ｂに案内され、二重管熱交換器６Ｂからレシーバ流入管５１を経てレシーバ５に送られるよう構成している。そしてレシーバ５の下部からはバイパス回路６１Ｂが延設されており、膨張弁６１ａを介して冷媒を二重管熱交換器６Ｂの伝熱管６０に案内している。この構成においては、二重管熱交換器６Ｂ内の主冷媒管６６を通過する冷媒は気液混合状態であるため過冷却効果は得られないが、気相を縮圧することによりコンプレッサ２の負荷軽減を図ることが可能となるのである。
【００３０】次に前記膨張弁４５とレシーバ５間に設けられた逆止弁４６・４７について説明する。図１に示すように室内熱交換器４から膨張弁４５を経てレシーバ５へと至る回路は、レシーバ流入管５１とレシーバ流出管５５に分岐している。そして、それぞれに逆止弁４６・４７が配設されている。逆止弁４６はレシーバ５側から膨張弁４５側への冷媒の流れを遮断し、逆止弁４７は膨張弁４５側からレシーバ５側への冷媒の流れを遮断している。
【００３１】このような構成とすることで、冷却サイクル時においては膨張弁４５を通過する冷媒は逆止弁４６を通過してレシーバ５内に流入し、暖房サイクル時にはレシーバ５からの冷媒が逆止弁４７を通過して膨張弁４５側へと逆流するよう構成しているのである。これにより２つの逆止弁４６・４７を利用したシンプルな構成で冷暖房サイクルの冷媒の流れを制御可能となり、低コスト化を可能としている。
【００３２】また、逆止弁４６・４７による制御は、図２乃至図７で説明した過冷却器６のそれぞれの配置構成においても実施可能である。つまり、図２乃至図７の実施例においてレシーバ５に同様の構成を持たせて逆止弁４６・４７を配設し、膨張弁４５側の回路に連結するよう構成すればよいのである。
【００３３】最後に過冷却器６の伝熱管６０の支持構造について説明する。図８はレシーバ５（過冷却器６をレシーバ５内に配設した場合）若しくは、過冷却器６（過冷却器６とレシーバ５を別ユニットとした場合）の側面図である。図８乃至図９に示すように、レシーバ５の側壁５ａ（過冷却器６の側壁６ａ、以下同じ）の内壁側には複数（本実施例においては３本）の固定パイプ５ｂ・５ｂ・・・が固設されている。そして該固定パイプ５ｂ・５ｂ・・・の内方側に伝熱管６０が配設されており、コイル状の伝熱管６０の各段６０ａ・６０ａ・・・が該固定パイプ５ｂ・５ｂ・・・にそれぞれ固設されている。つまり、過冷却器６の内壁（過冷却器６をレシーバ５内に配設した場合にはレシーバ５の内壁と同意）に複数の固定パイプ５ｂを固設し、該固定パイプ５ｂにより伝熱管６０を支持固定する構成としているのである。また、伝熱管６０の各段６０ａ・６０ａ・・・同士は、それぞれ平面視で円周上複数箇所（本実施例においては３箇所）において固設されている。
【００３４】このような構成とすることで、伝熱管６０が外周側において、レシーバ５の側壁５ａと確実に距離を保てるため、冷却効果を高く維持することが可能であり、また、固定パイプ５ｂ・５ｂ・・・により伝熱管６０の各段６０ａ・６０ａ・・・が固設されているため、組立強度が向上して耐久性にも優れているのである。また、伝熱管６０の各段６０ａ・６０ａ・・・がそれぞれ固設され接続されているため、伝熱管６０自体の強度も高く維持され、長期の使用においても損傷することなく優れた冷却効果を維持できるのである。
【００３５】
【発明の効果】本発明のヒートポンプは以上の如く構成したので、以下のような効果を奏するものである。即ち、室外熱交換器とレシーバ間に膨張弁を配するとともに、該レシーバと室内熱交換器の間に過冷却器をレシーバとは別ユニットとして介装し、該過冷却器の伝熱管には過冷却器の下部から延設したバイパス回路を連通する構成としたので、レシーバ及び過冷却器の構成がシンプルとなりメンテナンス性に優れた構成となった。また、レシーバ及び過冷却器の配置構成に自由度が増した。また、抽出冷媒の流量を安定させ、冷媒間同士の熱交換効率を改善し、過冷却効果を高めることができた。
【００３６】また、室外熱交換器とレシーバ間に膨張弁を配するとともに、該レシーバと室内熱交換器の間に過冷却器をレシーバとは別ユニットとして介装し、該過冷却器の伝熱管にはレシーバの下部から延設したバイパス回路を連通する構成としたので、レシーバ及び過冷却器の構成がシンプルとなりメンテナンス性に優れた構成となった。また、レシーバ及び過冷却器の配置構成に自由度が増した。また、抽出冷媒の流量を安定させ、冷媒間同士の熱交換効率を改善し、過冷却効果を高めることができた。
【００３７】また、室外熱交換器とレシーバ間に膨張弁を配するとともに、該レシーバと膨張弁の間に過冷却器をレシーバとは別ユニットとして介装し、該過冷却器の伝熱管には過冷却器の下部から延設したバイパス回路を連通する構成としたので、レシーバ及び過冷却器の構成がシンプルとなりメンテナンス性に優れた構成となった。また、レシーバ及び過冷却器の配置構成に自由度が増した。また、抽出冷媒の流量を安定させ、冷媒間同士の熱交換効率を改善し、過冷却効果を高めることができた。
【００３８】また、室外熱交換器とレシーバ間に膨張弁を配するとともに、該レシーバと膨張弁の間に過冷却器をレシーバとは別ユニットとして介装し、該過冷却器の伝熱管にはレシーバの下部から延設したバイパス回路を連通する構成としたので、レシーバ及び過冷却器の構成がシンプルとなりメンテナンス性に優れた構成となった。また、レシーバ及び過冷却器の配置構成に自由度が増した。また、抽出冷媒の流量を安定させ、冷媒間同士の熱交換効率を改善し、過冷却効果を高めることができた。
【００３９】また、室外熱交換器とレシーバ間に膨張弁を配するとともに、該レシーバと室内熱交換器の間に二重管熱交換器より構成される過冷却器を介装し、該過冷却器の伝熱管にはレシーバの下部から延設したバイパス回路を連通する構成としたので、シンプルな構成で過冷却構造を実現可能となった。また、抽出冷媒の流量を安定させ、冷媒間同士の熱交換効率を改善し、過冷却効果を高めることができた。
【００４０】また、室外熱交換器とレシーバ間に膨張弁を配するとともに、該レシーバと膨張弁の間に二重管熱交換器を介装し、該二重管熱交換器の伝熱管にはレシーバの下部から延設したバイパス回路を連通する構成としたので、コンプレッサの負荷軽減を図ることが可能となった。また、抽出冷媒の流量を安定させ、冷媒間同士の熱交換効率を改善することができた。
【００４１】また、室外熱交換器から膨張弁を介してレシーバに至る回路を分岐させ、その一方にはレシーバ側からの冷媒の流れを遮断する逆止弁を配設するとともに、レシーバ上部に連通し、他方には室外熱交換器側からの冷媒の流れを遮断する逆止弁を配設するとともに、レシーバの下部に連通させる構成としたので、２つの逆支弁を利用したシンプルな構成で冷暖房サイクルの制御を可能とした。
【００４２】また、過冷却器の伝熱管をコイル状に形成し、過冷却器の内壁に複数の固定パイプを固設し、該固定パイプにより伝熱管を支持固定する構成としたので、伝熱管の外周部において過冷却器の内壁との間に距離を保つことができ、過冷却効果が増大した。
【００４３】また、過冷却器の伝熱管をコイル状に形成し、該伝熱管の各段同士をそれぞれ固設接続する構成としたので、伝熱管自体の強度を高めることが可能となり、耐久性が増した。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６７８１
【氏名又は名称】ヤンマーディーゼル株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年３月２９日（１９９９．３．２９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８０６２１
【弁理士】
【氏名又は名称】矢野 寿一郎
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２８３５８３（Ｐ２０００−２８３５８３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１０月１３日（２０００．１０．１３） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−８６４５３ |
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