(57)【要約】【課題】ヒートポンプ装置において、簡易な構成であり、かつ省スペース化や軽量化の観点から好ましい構造により、デフロスト運転時などにおいて圧縮機から吐出される高温・高圧のガス冷媒の一部を分岐するためのバイパス回路構成に起因する気流音を低減する。【解決手段】冷媒を圧縮する圧縮機２と、該圧縮機２の吐出側に接続され冷房時及び暖房時で冷媒の流れを切り換える四方弁３と、冷房時に圧縮機２から四方弁３を介して冷媒が供給される室外熱交換器４と、暖房時に圧縮機２から四方弁３を介して冷媒が供給される室内熱交換器５と、室外熱交換器４及び室内熱交換器５間に配設される室外膨張弁６と、圧縮機２からの吐出冷媒の一部を分岐して室外熱交換器４及び室外膨張弁６間の配管１４内の冷媒と合流させる高圧冷媒バイパス回路２０と、を有するヒートポンプ装置において、高圧冷媒バイパス回路２０に圧損部３０（メッシュフィルタ３１）を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源からの動力を得て冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機の吐出側に接続され冷房時及び暖房時で冷媒の流れを切り換える四方弁と、
冷房時に前記圧縮機から前記四方弁を介して冷媒が供給される室外熱交換器と、
暖房時に前記圧縮機から前記四方弁を介して冷媒が供給される室内熱交換器と、
前記室外熱交換器及び前記室内熱交換器間に配設される室外膨張弁と、
前記圧縮機からの吐出冷媒の一部を分岐して前記室外熱交換器及び前記室外膨張弁間の配管内の冷媒と合流させる高圧冷媒バイパス回路と、を有するヒートポンプ装置において、
前記高圧冷媒バイパス回路に圧損部を設けたことを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項２】
請求項１記載のヒートポンプ装置において、前記圧損部を、前記高圧冷媒バイパス回路に設けられる絞り部の下流に設けたことを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のヒートポンプ装置において、前記圧損部をメッシュフィルタで構成したことを特徴とするヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンやモータ等の駆動源により駆動される圧縮機により冷媒を循環させ、冷暖房などを行うヒートポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンやモータ等の駆動源により駆動される圧縮機により冷媒を循環させて、ビルや大容量の空間などの冷暖房などを行うためのヒートポンプ装置においては、デフロスト運転時などのために、圧縮機から吐出される高温・高圧のガス冷媒の一部を分岐させて室外熱交換器に導入するためのバイパス回路を備える構成のものがある。つまり、このバイパス回路には電磁弁などの開閉手段が設けられており、デフロスト運転時には、前記開閉手段を開状態として圧縮機から吐出される高温・高圧のガス冷媒の一部をバイパス回路へ分岐させ、この分岐冷媒を室外熱交換器に流入する冷媒と合流させることにより冷媒を昇温・昇圧させて、暖房運転が継続されることにより室外熱交換器に付着する霜を溶かして除去する（例えば、特許文献１参照。）。また、このようなバイパス回路は、ヒートポンプ装置の動作不良などの原因ともなる室外熱交換器や室内熱交換器への過剰な冷媒供給を防止する場合にも用いられる。すなわち、室外熱交換器や室内熱交換器への過剰な冷媒供給を防止するために圧縮機からの冷媒の吐出量を減少させる場合、圧縮機の駆動源としてのエンジンには低回転での運転に限界があるため、圧縮機から吐出される冷媒の一部をバイパス回路により分岐させて、室内熱交換器や室外熱交換器へ供給される冷媒の量を調整する。
【特許文献１】特開平８−１２１９１５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、前述したようなバイパス回路においては、高圧で流速の速いガス冷媒が流れるため、流速の速いガスが細い管内を通過する際に発する高周波音である気流音が発生する。こうした気流音はユーザーによっては耳障りとなることがあるため低減されることが望まれる。そこで、このような気流音を低減させるための方策としては、膨張室を有する消音器をバイパス回路に介装して膨張比による消音を行う方法や、こうした消音器に高周波成分の吸収に効果的である吸音材を備える方法が考えられる。しかし、これらの方法を採用した場合、構造が複雑となり製造コストも嵩んでしまう。また、消音器により気流音の十分な低減効果を得るためには管径が大きくなってしまう場合もあり、各機器・装置を一つのまとまったパッケージ内に収容する構成でありスペースが限られているヒートポンプ装置においては、省スペース化や軽量化の観点から好ましくない。
【０００４】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、簡易な構成であり、かつ省スペース化や軽量化の観点から好ましい構造により、デフロスト運転時などにおいて圧縮機から吐出される高温・高圧のガス冷媒の一部を分岐するためのバイパス回路構成に起因する気流音を低減することができるヒートポンプ装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００６】
即ち、請求項１においては、駆動源からの動力を得て冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機の吐出側に接続され冷房時及び暖房時で冷媒の流れを切り換える四方弁と、冷房時に前記圧縮機から前記四方弁を介して冷媒が供給される室外熱交換器と、暖房時に前記圧縮機から前記四方弁を介して冷媒が供給される室内熱交換器と、前記室外熱交換器及び前記室内熱交換器間に配設される室外膨張弁と、前記圧縮機からの吐出冷媒の一部を分岐して前記室外熱交換器及び前記室外膨張弁間の配管内の冷媒と合流させる高圧冷媒バイパス回路と、を有するヒートポンプ装置において、前記高圧冷媒バイパス回路に圧損部を設けたものである。
【０００７】
請求項２においては、請求項１記載のヒートポンプ装置において、前記圧損部を、前記高圧冷媒バイパス回路に設けられる絞り部の下流に設けたものである。
【０００８】
請求項３においては、請求項１または請求項２記載のヒートポンプ装置において、前記圧損部をメッシュフィルタで構成したものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１０】
請求項１においては、高圧冷媒バイパス回路における圧損が高まり、高温・高圧のガス冷媒の有するエネルギーの一部が損失され、高圧冷媒バイパス回路を通過するガス冷媒の流速を低減させることができるので、高圧冷媒バイパス回路からの冷媒と室外熱交換器及び室外膨張弁間の配管内の冷媒との圧力差を緩和することができ、高圧冷媒バイパス回路で発生する気流音を低減することができる。
【００１１】
請求項２においては、絞り部にて流速が速くなったガス冷媒に対して圧損を高めることができ、絞り部を有するバイパス回路において発生する気流音を低減することができる。
【００１２】
請求項３においては、簡易な構成であり、かつ省スペース化や軽量化の観点から好ましい構造により、高圧冷媒バイパス回路で発生する気流音を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係るヒートポンプ装置の冷媒回路図、図２は圧損部を構成するメッシュフィルタを示す一部断面図、図３はメッシュフィルタの介装状態を示す斜視図である。
【００１４】
まず、本発明に係るヒートポンプ装置における冷媒回路構成について図１を用いて説明する。なお、図１の冷媒回路図によって示される冷媒回路構成は、本発明に係るヒートポンプ装置の冷媒回路構成の一例であり、本構成に限定されるものではない。
本発明に係るヒートポンプ装置は、駆動源としてのエンジン１から動力を得て冷媒を圧縮する圧縮機２と、圧縮機２の吐出側に接続され冷房時及び暖房時で冷媒の流れを切り換える四方弁３と、冷房時に圧縮機２から四方弁３を介して冷媒が供給される室外熱交換器４と、暖房時に圧縮機２から四方弁３を介して冷媒が供給される室内熱交換器５と、室外熱交換器４及び室内熱交換器５間に配設される室外膨張弁６とを有しており、これらで構成される冷媒サイクルを用いるものである。そして、圧縮機２の吐出側においては、該圧縮機２からの吐出冷媒の一部を分岐して室外熱交換器４及び室外膨張弁６間の配管内の冷媒と合流させる高圧冷媒バイパス回路（以下「バイパス回路」という。）２０が構成されている。
【００１５】
前記圧縮機２の吸入側には、液冷媒を分離するためのアキュムレータ７が接続されており、圧縮機２は、このアキュムレータ７にて液冷媒が分離されたガス冷媒を吸引・圧縮し、高温・高圧のガス冷媒を吐出する。他方、圧縮機２の吐出側には、高温・高圧のガス冷媒中に含まれる冷凍機油を分離して圧縮機２の吸入側に戻すためのオイルセパレータ８が接続されている。このオイルセパレータ８の冷媒出口側は、配管９を介して前記四方弁３に接続されている。すなわち、圧縮機２から吐出されるガス冷媒は、オイルセパレータ８を介して四方弁３へと流入し、この四方弁３にて所定の方向に導かれる。また、圧縮機２に吸引されるガス冷媒も四方弁３にて導かれるため、圧縮機２の冷媒吸入側と四方弁３とは吸入ラインを構成する経路１０により接続されている。そして、この経路１０には廃熱回収器１１が設けられている。
【００１６】
前記四方弁３は、前記室内熱交換器５の一端側に接続されており、この室内熱交換器５の他端側には、冷媒を気液分離するためのリキッドレシーバ１２が接続されている。また、同じく四方弁３には、前記室外熱交換器４が接続されており、この室外熱交換器４と室内熱交換器５とを接続する経路１３には、前記室外膨張弁６が設けられている。
【００１７】
そして、圧縮機２の吐出側においてオイルセパレータ８と四方弁３とを接続する配管９からは、前記バイパス回路２０を構成するバイパス管２１が分岐している。そして、このバイパス管２１は、前記経路１３において室外熱交換器４と室外膨張弁６とを接続する配管１４に接続され、合流点１５にてバイパス回路２０からの冷媒を配管１４内の冷媒と合流させる構成としている。すなわち、バイパス回路２０は、バイパス管２１によって圧縮機２の吐出側における配管９と、室外熱交換器４及び室外膨張弁６間の配管１４とを接続し、圧縮機２からの吐出冷媒の一部を分岐して前記配管１４内の冷媒と合流させる構成としている。
【００１８】
このような冷媒回路構成における冷房時及び暖房時の運転について説明する。
冷房運転時においては、圧縮機２にて圧縮され吐出される高温・高圧のガス冷媒は、四方弁３を介して室外熱交換器４に送られ、この室外熱交換器４で室外ファン１７により送風される外気に放熱することにより凝縮されて、この凝縮熱が室外の空気中に放熱される。ここで、高温・高圧過飽和状態のガス冷媒は気体から液体となる。そして、液化された冷媒は、室内膨張弁１６により急激に減圧され蒸発しやすい状態となって室内熱交換器５に導かれる。この室内熱交換器５が蒸発器となり、冷媒が室内の空気から蒸発熱を奪い液体から気体へと変化するとともに室内の空気を冷却する。気化した冷媒は、四方弁３を介して経路１０を通り、アキュムレータ７を通過して圧縮機２に吸引されて圧縮された後、再び吐出される。
【００１９】
一方、暖房運転時においては、圧縮機２にて圧縮され吐出される高温・高圧のガス冷媒は、四方弁３を介して室内熱交換器５に送られ、この室内熱交換器５で室内ファン１８により送風される室内の空気に放熱することにより凝縮されて、この凝縮熱が室内の空気中に放熱され室内の空気を温める。ここで、冷媒は気体から液体となる。そして、液化された冷媒は、室外膨張弁６により急激に減圧され蒸発しやすい状態となって室外熱交換器４に導かれる。この室外熱交換器４が蒸発器となり、冷媒が室外の空気中から蒸発熱を奪い、冷媒の一部が液体から気体へと変化する。さらに、室外熱交換器４を経て気化した冷媒は、四方弁３を介して経路１０の廃熱回収器１１にてエンジン１の冷却水（温水）からの熱を奪って完全に蒸発する。この気化した冷媒がアキュムレータ７を通過して圧縮機２に吸引されて圧縮された後、再び吐出される。
【００２０】
そして、室外の空気温度が低温の状態で暖房運転が継続された場合、室外熱交換器４に霜が付着することがある。この室外熱交換器４への霜の付着は、室外空気からの吸熱量を極端に減少させ暖房効率の低下となる。そのため、室外熱交換器４に一定量以上の霜が付着した場合、室外熱交換器４を除霜して室外熱交換器４の蒸発性能を回復させるデフロスト運転が行われる。すなわち、バイパス回路２０には電磁弁２２が設けられており、デフロスト運転時には、この電磁弁２２が開状態となり、圧縮機２から吐出される高温・高圧のガス冷媒の一部が配管９にてバイパス回路２０へ分岐されてバイパス管２１を通って合流点１５にて合流する。これにより、暖房運転時において、室外膨張弁６によって低温・低圧となった液冷媒に高温・高圧のガス冷媒が合流し、室外熱交換器４へ導入される冷媒が昇温・昇圧され、室外熱交換器４のフィン等に付着した霜が溶けて除霜される。
【００２１】
また、バイパス回路２０は、上述のようなデフロスト運転時以外にも、ヒートポンプ装置の動作不良などの原因ともなる室外熱交換器４や室内熱交換器５への過剰な冷媒供給を防止する場合にも用いられる。すなわち、室外熱交換器４や室内熱交換器５に供給される冷媒が一定量以上となると、電磁弁２２が開状態となりまたは開度が調整され、圧縮機２から吐出される冷媒の一部をバイパス回路２０より分岐させて室外熱交換器４や室内熱交換器５へ供給される冷媒の量が調整される。
【００２２】
このように、圧縮機２から吐出される高温・高圧のガス冷媒が通過するバイパス回路２０においては、冷媒の流速が速くなり前述したような気流音が発生する。そこで、このバイパス回路構成に起因する気流音を低減させるため、バイパス回路２０にバイパス管２１における圧力損失（以下「圧損」という。）を高めるための圧損部３０を設けている。
【００２３】
このように、バイパス回路２０に圧損部３０を設けることにより、バイパス回路２０における圧損が高まり、高温・高圧のガス冷媒の有するエネルギーの一部が損失（消費）され、バイパス回路２０を通過するガス冷媒の流速を低減させることができるので、合流点１５におけるバイパス回路２０からの冷媒と配管１４内の冷媒との圧力差を緩和することができ、バイパス回路２０で発生する気流音を低減することができる。
【００２４】
前記圧損部３０は、具体的には図２に示すようなメッシュフィルタ３１により構成する。メッシュフィルタ３１は、バイパス回路２０を構成するバイパス管２１と略同一または若干大きめのパイプ径の拡径部３２ａ及び該拡径部３２ａの両端部に形成される縮径部３２ｂ・３２ｂを有する本体３２と、本体３２の拡径部３２ａ内に設けられるメッシュ状のスクリーン３３と、該スクリーン３３を保持するためのスクリーンホルダ３４とを備えている。
【００２５】
スクリーン３３は、籠状に形成され、この籠状の内部にガス冷媒が流入するとともにスクリーン３３を通過するように拡径部３２ａ内に配置される。つまり、籠状に形成されるスクリーン３３の開口部が拡径部３２ａの冷媒通過面積と略同一に形成され、拡径部３２ａ内を通過するガス冷媒の略全部がスクリーン３３を通過する構成となっている。また、スクリーン３３は、略円筒状のスクリーンホルダ３４に保持された状態で本体３２内に設けられる。つまり、籠状のスクリーン３３の開口部が略円筒状のスクリーンホルダ３４に固定されることによりスクリーン３３がスクリーンホルダ３４に予め組み付けられ、この組み付けられた状態のスクリーン３３及びスクリーンホルダ３４が、本体３２内に圧入されてスポット溶接などにより固定される。また、本体３２の拡径部３２ａには、その内周面において内側に向けて突起するディンプル３５が一または複数箇所形成されており、このディンプル３５が冷媒の流れに対してスクリーンホルダ３４の下流側に位置するように設けられる。つまり、このディンプル３５により、高圧で流速の速いガス冷媒の流れによってスクリーン３３及びスクリーンホルダ３４が拡径部３２ａ内でズレたりスクリーン３３がスクリーンホルダ３４から抜けたりするのを防止している。
【００２６】
このような構成を有するメッシュフィルタ３１が、本体３２の両端の縮径部３２ｂ・３２ｂ内にバイパス回路２０を構成するバイパス管２１が挿入されて接続されることにより、バイパス管２１に介装されてバイパス回路２０に設けられる。ここで、本体３２の縮径部３２ｂ・３２ｂにはバイパス管２１の挿入を規制するストッパ３６・３６が内周面の略全周にわたって形成されている。このようにしてメッシュフィルタ３１が設けられることにより、高温・高圧のガス冷媒がバイパス回路２０を通過する際の圧損がメッシュフィルタ３１にて高められるので、ガス冷媒の流速が低減され、合流点１５におけるバイパス回路２０からの冷媒と配管１４内の冷媒との圧力差が緩和されて、バイパス回路２０における気流音の発生が低減される。なお、メッシュフィルタ３１の構成及びバイパス回路２０におけるメッシュフィルタ３１の接続方法は本実施形態に限定されるものではなく、バイパス回路２０における冷媒の通路にメッシュ状のスクリーン３３が設けられてメッシュフィルタを構成し、バイパス回路２０における圧損を高めることができる構成であればよい。
【００２７】
このように、バイパス回路２０に設けられる圧損部３０をメッシュフィルタ３１により構成することにより、簡易な構成であり、かつ省スペース化や軽量化の観点から好ましい構造により、バイパス回路２０で発生する気流音を低減することができる。つまり、バイパス回路２０にて圧損を高める方法としては、バイパス管２１の形状を螺旋状としたり蛇腹状としたりして管形状を変形することが考えられるが、この場合、構造が複雑となり、配管の製造工数やコストが嵩み、また、バイパス管２１の占めるスペースが大きくなって省スペース化や軽量化の観点から好ましくなく、この点、メッシュフィルタ３１を用いることで前述のような効果を得ることができる。
【００２８】
そして、メッシュフィルタ３１をバイパス回路２０に設ける際の具体的な実施例としては、図３に示すように、バイパス回路２０を構成するバイパス管２１においてメッシュフィルタ３１を２個直列に配置して介装することが好ましい。このようにしてメッシュフィルタ３１を設けバイパス回路２０における圧損部３０を構成することにより、より高い気流音の低減効果が得られることが実際の測定結果から検証された。つまり、メッシュフィルタ３１を複数個直列に配置することにより、高温・高圧のガス冷媒が複数箇所にてスクリーン３３を通過して圧損が高められるとともに、交互に配置される拡径部３２ａと縮径部３２ｂによって膨張比による消音効果も得ることができるので、バイパス管２１においてメッシュフィルタ３１を多く配置する程高い消音効果を得ることができると考えられる。
【００２９】
ところで、前述したようなヒートポンプ装置におけるバイパス回路２０には、バイパス管２１内を通過するガス冷媒について流量を調整したり減圧させたりするため、キャピラリチューブ等の絞り部２３を有する構成のものがある。この場合、絞り部２３を通過するガス冷媒は流速がさらに速くなり、バイパス回路２０における気流音の発生を助長する場合がある。このため、バイパス回路２０が絞り部２３を有する場合、前述したような圧損部３０、即ちメッシュフィルタ３１を絞り部２３の下流側に設けることが好ましい。
【００３０】
このように、圧損部３０をバイパス回路２０に設けられる絞り部２３の下流に設けることにより、絞り部２３にて流速が速くなったガス冷媒に対して圧損を高めることができ、絞り部２３を有するバイパス回路２０において発生する気流音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るヒートポンプ装置の冷媒回路図。
【図２】圧損部を構成するメッシュフィルタを示す一部断面図。
【図３】メッシュフィルタの介装状態を示す斜視図。
【符号の説明】
【００３２】
１    エンジン
２    圧縮機
３    四方弁
４    室外熱交換器
５    室内熱交換器
６    室外膨張弁
１４  配管
２０  高圧冷媒バイパス回路
２３  絞り部
３１  メッシュフィルタ
３３  スクリーン
【図１】
2006071197.tif 000003
【図２】
2006071197.tif 000004
【図３】
2006071197.tif 000005