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図面 (10)

課題

過冷却サイクルを有するヒートポンプ回路構成において、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。

概要

背景

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。

概要

過冷却サイクルを有するヒートポンプ回路構成において、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。

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。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
3件
牽制数
5件

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請求項1

室外熱交換器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。

技術分野

0001

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、過冷却器伝熱管支持構造等に関する。

背景技術

0002

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。

発明が解決しようとする課題

0003

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。

課題を解決するための手段

0004

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。

発明を実施するための最良の形態

0013

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。

発明の効果

0035

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。

図面の簡単な説明

0044

図1冷却サイクルを示す回路図である。
図2レシーバと過冷却器を分離した実施例図である。
図3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である。
図4レシーバと過冷却器を分離した別実施例図である。
図5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である。
図6過冷却器として二重管熱交換器を用いた別実施例図である。
図7二重管熱交換器を用いた別実施例図である。
図8過冷却器の側面図である。
図9過冷却器の平面図である。

--

0045

4室内熱交換器
5レシーバ
6過冷却器
45膨張弁
51 レシーバ流入管
52 レシーバ流出管
60伝熱管
61バイパス回路
62戻り回路
63 (過冷却器)タンク
64 タンク流入管
65 タンク流出管
70 室内熱交換器

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