(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温・低圧の冷媒を吸入口を介して吸入した後、圧縮して排出口を介して排出させる圧縮機；
冷媒を室内空気との熱交換によって冷房時には蒸発させ、暖房時には凝縮させる室内熱交換機；
冷媒を室外空気と熱交換させ、凝縮または蒸発させる室外熱交換機；
冷房時には前記圧縮機の前記排出口を前記室外熱交換器に連結し前記圧縮機の前記吸入口を前記室内熱交換器に連結し、暖房時には前記圧縮機の前記排出口を前記室内熱交換器に連結し前記圧縮機の前記吸入口を前記室外熱交換器に連結する四方弁；
冷媒が膨張するように直径が縮小された毛細管；
前記室内熱交換機と前記四方弁とを連結する連結管から前記圧縮機の圧縮室内部まで延びるバイパス管；
前記バイパス管内に配置された切換弁であって、圧力差により移動するプランジャが内部に設けられた切換弁；
から構成され、
冷房時には前記プランジャに作用する前記バイパス管側の圧力が前記プランジャに作用する前記圧縮室側の圧力よりも低くなってプランジャがバイパス管側に吸引され、それにより切換弁が開弁されて冷媒が切換弁およびバイパス管を介し圧縮機から抜き出され次いで吸入口を介し圧縮機に再吸入されるようにし、
暖房時には前記プランジャに作用する前記バイパス管側の圧力が前記プランジャに作用する前記圧縮室側の圧力よりも高くなってプランジャが圧縮室側に吸引され、それにより切換弁が閉弁されて冷媒が切換弁およびバイパス管を介し圧縮機から流出されないようにした
ヒートポンプ。
【請求項２】
前記切換弁は圧縮機側には狭い内径を有し、その後方には拡大した内径を有した通孔を備え、その通孔にプランジャが挿入されることを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ。
【請求項３】
前記プランジャは圧縮機側にテーパ加工されることを特徴とする請求項２記載のヒートポンプ。
【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に係るもので、ヒートポンプの冷房及び暖房稼動条件に応じて効率的に冷房及び暖房稼動能力を調節する能力可変装置の改善と、前記装置の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なヒートポンプは冷媒の吸熱及び発熱を用いて選択的に冷房または暖房を行う空気調和機である。
図１は一般的なヒートポンプの冷房稼動時の概略構成図であり、図２は暖房稼動時の概略構成図であって、一般的なヒートポンプは冷媒を圧縮させる圧縮機１と、室内と室外に設けられ、冷媒を凝縮または蒸発させる室内熱交換機４と室外熱交換機３、そして、前記熱交換機の間に設けられる毛細管５とから構成されている。
【０００３】
一般的にヒートポンプの稼動時は室内の温度差などの駆動要件によって、暖房時の暖房能力が冷房時の冷房能力より１．４倍が更に要求される。
これのために、従来のヒートポンプでは冷暖房能力が調節されるように、圧縮機１に設けられる切換弁６と、その切換弁６を制御するための流路遮断弁７及び背圧毛細管８が設けられる。
【０００４】
前記従来のヒートポンプの冷房能力制御過程を調べると、圧縮機１で圧縮された冷媒は四方弁２を介して室外の熱交換機３で凝縮された後、毛細管５で膨張して室内熱交換機４で蒸発され、再び圧縮機１へ流入される。
これと共に、圧縮機１の吸入口と連結された流路遮断弁７が開弁して、圧縮機１に設けられた切換弁６の流路遮断弁７と連結された部分は低圧にされ、圧縮機１と連通した切換弁６の部分は高圧にされる。したがって、圧縮機と連通した切換弁６の先端内に設けられたプランジャ（図示せず）は圧力差によってストッパで遮断されるまで後ろに押される。
これにより、前記圧縮機１内で圧縮された冷媒は拡散現象によって吸入口１２内に流動し、前記圧縮機１の排出口１１と連結された背圧毛細管８からも排出されていた高圧の冷媒は流路遮断弁７を介して連通した吸入口１２へ流出される。
【０００５】
一方、従来ヒートポンプの暖房能力制御に際して、圧縮機１で圧縮された冷媒は四方弁２によって選択された室内熱交換機４の流路に沿って前記室内熱交換機４で凝縮され前記毛細管５で膨張し、室外熱交換機３で蒸発された後、圧縮機１へ再び流入される。
【０００６】
前記のようなヒートポンプの稼動時流路遮断弁７が閉じるため、排出口１１を介して背圧毛細管８に流れていた高圧の冷媒は圧縮機１の吸入口１２へ流入されなくなる。したがって、圧縮機１内の圧縮前の冷媒圧力より背圧毛細管８を通過する圧縮機で圧縮された冷媒の圧力が更に大きいため、前記切換弁６内のプランジャが圧縮機１側へ吸引され、圧縮機１と切換弁６とが絶縁される。
このような過程を通じて冷房と暖房によって圧縮機１の冷媒排出量が調節され、ヒートポンプの冷房能力と暖房能力は可変となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、冷暖房能力を可変とするために、従来のヒートポンプでは冷房時には流路遮断弁と背圧毛細管を使用し、暖房時には背圧毛細管を使用するため、構造が複雑となって生産性が低下し、且つ製作コストが上昇する。
そして、冷房稼動時には背圧毛細管８を介した冷媒の流出によって冷房能力が低下されるので、不必要にシステムの効率が低下される。
【０００８】
本発明は上記のような問題点を解決するために成されたもので、その目的は要求される冷暖房能力比率で可変となるヒートポンプが提供され得るように圧縮機の吐出容量を制御するヒートポンプの構造と運転制御方法を改善することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は冷房及び暖房能力を効率的に可変としてシステム効率を向上させることにある。
【００１０】
本発明のまた他の目的は冷房及び暖房能力可変の構造を単純化することで容易に製作でき、且つ製作原価を減少させることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、低温・低圧の冷媒を吸入口を介して吸入した後、圧縮して排出口を介して排出させる圧縮機；冷媒を室内空気との熱交換によって冷房時には蒸発させ、暖房時には凝縮させる室内熱交換機；冷媒を室外空気と熱交換させ、凝縮または蒸発させる室外熱交換機；冷房時には前記圧縮機の前記排出口を前記室外熱交換器に連結し前記圧縮機の前記吸入口を前記室内熱交換器に連結し、暖房時には前記圧縮機の前記排出口を前記室内熱交換器に連結し前記圧縮機の前記吸入口を前記室外熱交換器に連結する四方弁；冷媒が膨張するように直径が縮小された毛細管；前記室内熱交換機と前記四方弁とを連結する連結管から前記圧縮機の圧縮室内部まで延びるバイパス管；前記バイパス管内に配置された切換弁であって、圧力差により移動するプランジャが内部に設けられた切換弁；から構成され、冷房時には前記プランジャに作用する前記バイパス管側の圧力が前記プランジャに作用する前記圧縮室側の圧力よりも低くなってプランジャがバイパス管側に吸引され、それにより切換弁が開弁されて冷媒が切換弁およびバイパス管を介し圧縮機から抜き出され次いで吸入口を介し圧縮機に再吸入されるようにし、暖房時には前記プランジャに作用する前記バイパス管側の圧力が前記プランジャに作用する前記圧縮室側の圧力よりも高くなってプランジャが圧縮室側に吸引され、それにより切換弁が閉弁されて冷媒が切換弁およびバイパス管を介し圧縮機から流出されないようにしたヒートポンプを提供する。
【００１２】
本発明のヒートポンプは冷暖房が選択的に行われる空気調和機であって、システム効率の低下を防止すると共に、暖房時の暖房能力が冷房時の冷房能力より１．４倍位更に要求される冷暖房能力比率を更に増加させ得るようにバイパス管２７０を用いて圧縮機の吐出容量を制御する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る好ましい実施形態を添付の図面を参照して説明する。
【００１４】
図３は本発明に係るヒートポンプの冷房稼動時の概略構成図であり、これに基づいて本発明のヒートポンプの構成と稼動過程を説明すると以下の通りである。本発明に係るヒートポンプは圧縮冷媒が排出される排出口１１と、熱交換機から冷媒が流入される吸入口１２及び、絶縁弁が圧縮室に連通するように一側に連結された圧縮機１と、冷媒と冷却媒体の熱交換によって室内空気を冷房または暖房する室外及び室内熱交換機３、４とから構成されている。
【００１５】
また、ヒートポンプは前記熱交換機に連結され、縮管によって冷媒を膨張させて低温・低圧に形成する毛細管５及び、前記熱交換機と圧縮機１で流動する冷媒の流路が冷房と暖房によって変更されるようにする四方弁２から構成されている。このような四方弁２は四つのポートから構成され、左側ポートは第１連結管２１０によって室内熱交換機４と連結され、中間ポートは第２連結管２２０によって圧縮機１の吸入口１２と連結される。
そして、右側ポートは室外熱交換機３と第３連結管２３０を介して連結され、前記ポートと対向する側に形成された下側ポートは第４連結管２４０を介して圧縮機１の排出口１１と連結される。
【００１６】
一方、冷房稼動時、右側ポートを開けて冷媒の流路が室外熱交換機３と排出口１１との間に形成されるようにし、左側ポートと中間ポートとを開けて圧縮機に吸入される流路が形成されるようにする。
そして、暖房稼動時は左側ポートを開けて圧縮機の排出口１１と室内熱交換機４との間に冷媒流路を形成させ、右側ポートと中間ポートを開けて冷媒流路が室外熱交換機３と圧縮機の吸入口１２の間に形成されるようにする。
このとき、圧縮機の吐出容量を可変とするために、前記左側ポートと室内熱交換機４とを連結する第１連結管２１０と切換弁６はバイパス管２７０に連結する。
【００１７】
そして、前記圧縮機１の内部と連通するように設けられる円筒形切換弁６は内部に圧力差によって移動するプランジャ６１が設けられ、そのプランジャは後方に設けられたストッパによってその移動が制限され、プランジャの外周部に流路が形成される。したがって、前記プランジャの流路を介してバイパス管２７０と前記第１連結管２１０、そして、圧縮機の吸入口１２に連結される冷媒の流出流路が形成される。
【００１８】
このような構成を有する本発明に係るヒートポンプが稼動となると、圧縮機１で圧縮された冷媒は排出口１１を介して第４連結管２４０と四方弁の右側ポートに誘導され、室外熱交換機３に流れ込む。前記室外熱交換機３へ流れ込んだ高温・高圧の冷媒は室外空気または水などの冷却媒体と熱交換して凝縮される。
前記冷媒は毛細管５を通過しつつ膨張し、低温・低圧の２相冷媒を形成し、室内熱交換機４を通過しつつ高温の室内空気と熱交換して蒸発される。
そして、前記冷媒は第１連結管２１０を介して左側ポートと中間ポートを経て第２連結管２２０を介して吸入口１２へ入り、圧縮機１で再び圧縮されて高温・高圧で形成された後、前記のようなサイクルを繰り返しながら室内の空気を冷却させる。
【００１９】
このとき、図４に示すヒートポンプの切換弁６を更に詳しく説明すると、第１連結管２１０を介して低圧の冷媒が室内熱交換機４から吸入口１２に流れ込みつつその一部が第１連結管２１０と切換弁６とを連結させるバイパス管２７０へ流れ込む。それで、切換弁６に隔てて、前記流入された低圧冷媒と圧縮機１の高圧冷媒との圧力差によって切換弁６内のプランジャ６１はバイパス管２７０側に吸引される。
【００２０】
これにより、圧縮機１と切換弁６とを連結する孔が開放され、圧縮機１の圧縮された冷媒の一部分がバイパス管２７０を介して圧縮機の吸入口に流出される。
したがって、圧縮機１で圧縮される冷媒の量が減少し、元の圧縮機１から発生する圧縮能力に比べて低い圧縮能力が発生する。
即ち、第１連結管を流動する低圧冷媒のうち一部がバイパス管２７０に沿って切換弁の一側に流入され、前記切換弁のプランジャ６１が圧力差によってバイパス管２７０側に吸引されることによって、圧縮機１内の冷媒がバイパス管を介して抜き出され、圧縮機１に再流入される。
【００２１】
一方、本発明に係るヒートポンプの暖房稼動は、図５及び図６に示す通りであり、四方弁の左側ポートを開けると圧縮機１で圧縮された冷媒が排出口と第４連結管２４０を介して、第１連結管２１０に連結された室内熱交換機４に移送される。そして、冷媒は室内で吸入された低温の空気と熱交換され、高温・高圧の冷媒は凝縮され、前記室内空気は高温で再び室内に排出される。
【００２２】
一方、凝縮された冷媒は毛細管５を通過しつつ低温・低圧にされた後、室外熱交換機３を介して低温で蒸発され、第３連結管２３０と右側ポート、及びこれと連通する中間ポートを介して圧縮機１の吸入口１２に移送される。
このとき、前記第１連結管２１０を介して移送される高温・高圧の冷媒のうち一部がバイパス管２７０を介して切換弁の一側を高圧にし、前記圧力は圧縮機１を介して伝達されるプランジャ６１の前方に形成される圧力より大きいため、切換弁６のプランジャが圧縮機１の方に吸引される。
【００２３】
これにより、前記圧縮機１と切換弁６との間の連通孔が塞がり、圧縮冷媒が圧縮機１から流出されることなく、暖房サイクルが連続的に発生する。
即ち、高圧冷媒のうち一部を前記バイパス管２７０を介して切換弁６の一側に流入されるようにするため、プランジャ６１が圧力差によって圧縮機側に吸引され、切換弁６と前記圧縮機１との間の連通孔が閉鎖されることによって圧縮機内の冷媒の流出が防止される。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るヒートポンプはバイパス管を用いて暖房能力が冷房能力の１．４倍となるようにすることで、圧縮機の不必要な稼動が減少するため、ヒートポンプのエネルギー効率が向上する。
そして、冷房及び暖房能力をバイパス管のみで調節するので、ヒートポンプの構造が単純となって製作性が容易であり、従来の種々の部品が除去され製作原価が低減する。
また、冷暖房稼動中バイパス管以外の流路管を介した冷媒の流出が発生しないので、ヒートポンプのシステム効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なヒートポンプの冷房稼動時の概略構成図。
【図２】一般的なヒートポンプの暖房稼動時の概略構成図。
【図３】本発明によるヒートポンプの冷房稼動時の概略構成図。
【図４】本発明によって冷房能力を調節するヒートポンプを示す要部拡大構成図。
【図５】本発明によるヒートポンプの暖房稼動時の概略構成図。
【図６】本発明によって暖房能力を調節するヒートポンプを示す要部拡大構成図。
【図１】
0003607620.tif 000002
【図２】
0003607620.tif 000003
【図３】
0003607620.tif 000004
【図４】
0003607620.tif 000005
【図５】
0003607620.tif 000006
【図６】
0003607620.tif 000007