(57)【要約】【課題】冷媒を利用して副次的な冷却対象を冷却し、しかも主たる配管に流れる冷媒で副次的な冷却対象を冷却する場合に比べ、構造を単純化してコストを低減すること、主たる対象を冷暖する効率の低下を回避すること、さらには熱交換システムを小型化することが目的とされる。【解決手段】熱交換システムは、圧縮機１、凝縮器２、膨張弁３及び蒸発器４をこの順に主たる配管５で接続してなり、さらにインバータ１００及び管７を備える。管７の一端７１及び他端７２は、凝縮器２の圧縮機１側の一端２１及び供給口１１のいずれに対しても圧縮機１とは反対側の位置に接続される。管７の一端７１及び他端７２のいずれもが、膨張弁３に対して凝縮器２側または蒸発器４側に接続される。管７の他端７２は、管７の一端７１に対して凝縮器２の一端２１とは反対側に接続される。管７は、インバータ１００の近傍へと導かれる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気化した冷媒が供給される供給口（１１）を有し、前記冷媒を圧縮する圧縮機（１）と、
前記圧縮機で圧縮された前記冷媒を液化する第１の凝縮器（２）と、
前記第１の凝縮器で液化された前記冷媒の圧力を低下させる膨張弁（３）と、
前記膨張弁を経た前記冷媒を気化して、これを前記圧縮機へと供給する蒸発器（４）と
をこの順に主たる配管（５）で接続してなる熱交換システムにおいて、
一端（７１；７２）と、他端（７２；７１）とを有する管（７）
を備え、
前記管の前記一端及び前記他端は、前記第１の凝縮器の前記圧縮機側の一端（２１）及び前記供給口のいずれに対しても前記圧縮機とは反対側の位置に接続され、
前記管の前記一端及び前記他端のいずれもが、前記膨張弁に対して前記第１の凝縮器側または前記蒸発器側に接続され、
前記管の前記他端は、前記管の前記一端に対して前記第１の凝縮器の前記一端とは反対側に接続され、
液化された前記冷媒を前記管の前記一端から前記他端へと導く、熱交換システム。
【請求項２】
前記蒸発器（４）と前記第１の凝縮器（２）とを前記圧縮機（１）を介して接続する切換部（８）
を更に備え、
前記第１の凝縮器及び前記蒸発器のいずれか一方が第１の熱交換器（９１）の機能として実現され、
前記第１の熱交換器が前記第１の凝縮器として機能する場合には前記蒸発器が、前記第１の熱交換器が前記蒸発器として機能する場合には前記第１の凝縮器が、それぞれ第２の熱交換機（９２）の機能として実現され、
前記切換部は、
前記第１の熱交換器に接続される第１流入出口（８２）と、
前記第２の熱交換器に接続される第２流入出口（８４）と、
前記圧縮機に対して前記供給口（１１）側に接続される流出口（８１）と、
前記圧縮機に対して前記流出口とは反対側から接続される流入口（８３）と
を有し、
前記第１流入出口及び前記第２流入出口をそれぞれ前記流入口及び前記流出口のいずれに接続するかを切り換えることにより、前記第１の熱交換器及び前記第２の熱交換器のいずれを前記供給口に接続するかの切換えを行い、
前記管（７）の前記一端（７１；７２）及び前記他端（７２；７１）は、前記第１の熱交換器の前記圧縮機側の一端（９１１）及び前記第２の熱交換器の前記圧縮機側の一端（９２１）のいずれに対しても前記圧縮機とは反対側の位置または前記流出口と前記供給口（１１）との間の位置に接続される、請求項１記載の熱交換システム。
【請求項３】
前記管（７）は、
逆止弁（７３）と、
前記逆止弁に並列に接続されるキャピラリチューブ（７４）と
を有し、
前記管の前記一端（７１；７２）及び前記他端（７２；７１）は、前記第１の熱交換器の前記一端（９１１）及び前記第２熱交換器の前記一端（９２１）のいずれに対しても前記圧縮機（１）とは反対側の位置に接続され、
前記逆止弁は前記膨張弁側へのみ冷媒を流し、
前記キャピラリチューブは、前記逆止弁に流れる前記冷媒の流量よりも小さい流量で前記冷媒を流す、請求項２記載の熱交換システム。
【請求項４】
前記管（７）には、前記管内を流れる前記冷媒の流量を可変とする流量可変部（７５）が設けられる、請求項２または請求項３記載の熱変換システム。
【請求項５】
前記冷媒を液化する第２の凝縮器を更に備え、
前記管（７）の前記一端（７１）は、前記第２の凝縮器（２）を介して前記第１の凝縮器の一端（２１）に接続される、請求項１記載の熱交換システム。
【請求項６】
気化した冷媒が供給される供給口（１１）を有し、前記冷媒を圧縮する圧縮機（１）と、
前記圧縮機で圧縮された前記冷媒を液化する第１の凝縮器（２）と、
前記第１の凝縮器で液化された前記冷媒の圧力を低下させる膨張弁（３）と、
前記膨張弁を経た前記冷媒を気化して、これを前記圧縮機へと供給する蒸発器（４）と
をこの順に主たる配管（５）で接続してなる熱交換システムにおいて、
一端（７１）と、他端（７２）とを有する管（７）と
前記冷媒を液化する第２の凝縮器（２）と
を備え、
前記管の前記一端は、前記第２の凝縮器を介して、前記第１の凝縮器の前記圧縮機側の一端（２１）と前記圧縮機との間で前記主たる配管に接続され、
前記管の前記他端は、前記管の前記一端及び前記膨張弁（３）のいずれに対しても前記第１の凝縮器の他端（２２）側の位置に設けられ、
前記冷媒を前記管の前記一端から前記他端へと導く、熱交換システム。
【請求項７】
前記冷媒を液化する第３の凝縮器を更に備え、
前記管（７）の前記他端（７２）は、前記第３の凝縮器を介して、前記第１の凝縮器（２）の前記一端（２１）及び前記膨張弁（３）のいずれに対しても前記第１の凝縮器の他端（２２）側の位置に接続される、請求項１、請求項５及び請求項６のいずれか一つに記載の熱交換システム。
【請求項８】
前記管（７）の断面積は、主たる前記配管（５）の断面積よりも小さい、請求項１乃至請求項７のいずれか一つに記載の熱交換システム。
【請求項９】
電源電圧を所望の交流電圧に変換し、これを前記圧縮機に供給するインバータ（１００）
を更に備え、
前記管（７）は前記インバータと熱交換を行う、請求項１乃至請求項８のいずれか一つに記載の熱交換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は熱交換システムに関し、特に副次的な冷却対象を冷却する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
空調機、冷蔵庫及び給湯機などの熱交換システムは、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器をこの順に主たる配管で接続してなる。冷房用の空調機や冷蔵庫では、蒸発器によって主たる対象を冷却する。一方、暖房用の空調機や給湯機では、凝縮器によって主たる対象を加熱する。
【０００３】
四方切換弁を更に備える熱交換システムでは、主たる対象の冷却と加熱を切り換えて行うことができる。例えば冷暖可能な空調機では、四方切換弁の切換えにより、冷房時には蒸発器を、暖房時には凝縮器を、それぞれ室内用の熱交換器の機能として実現する。
【０００４】
熱交換システムの多くは、主たる対象を例えば所望の温度に冷却または加熱するために、インバータで所望の電圧を発生させ、これを圧縮機に与えている。
【０００５】
インバータは、その動作に伴い発熱し、それ自身の温度が上昇する。インバータの温度が高温になると、インバータが誤作動したり、破損したりする恐れがある。
【０００６】
従来は、インバータにヒートシンクなどを設けることで、インバータからヒートシンクへと熱を伝導・放出させて、インバータを冷却していた。このとき、例えばファンによってヒートシンクへと送風することで、ヒートシンクから熱が放出される。
【０００７】
本発明に関連する技術を以下に示す。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６２−６９０６６号公報
【特許文献２】特開平３−７５４２４号公報
【特許文献３】特開平６−１５９７３８号公報
【特許文献４】実開昭６２−１９５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、インバータからの発熱量が大きい場合には、ヒートシンクのサイズが大きくなり、延いては熱交換システムが大型化する。
【００１０】
そこで、冷媒を用いてインバータを冷却する技術が提案されている。例えば、上記特許文献１では、膨張弁をバイパスするキャピラリチューブなどの配管を用いてインバータを冷却する技術が開示されている。上記特許文献２では、室外に設けられた熱交換器と膨張弁とを接続する配管を用いてインバータを冷却する技術が開示されている。上記特許文献４では、四方切換弁と圧縮機とを接続する配管を用いてインバータを冷却する技術が開示されている。
【００１１】
これらの技術によれば、インバータの冷却を可能にするものの、インバータが過度に冷却されて、主たる対象を冷却する効率が低下したり、インバータで結露したりする恐れがあった。例えば冷媒の流れを制御することや配管の構造を工夫することによって、当該恐れを回避してもよいが、制御の方法及び配管の構造が複雑となり、延いてはコストが増大する。
【００１２】
また、特許文献１で開示される技術によれば、キャピラリチューブで膨張弁をバイパスしているため、膨張弁の両端に生じる圧力差が低下し、延いては主たる対象を冷暖する熱交換システムの効率が低下するおそれがあった。
【００１３】
さらに、配管の半径が大きい場合には、上述したヒートシンクを用いてインバータを冷却する従来の熱交換システムよりも熱交換システムが大型化する恐れがあった。
【００１４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、冷媒を利用して副次的な冷却対象を冷却し、しかも主たる配管に流れる冷媒で副次的な冷却対象を冷却する場合に比べ、構造を単純化してコストを低減すること、主たる対象を冷暖する効率の低下を回避すること、さらには熱交換システムを小型化することが目的とされる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明の請求項１にかかる熱交換システムは、気化した冷媒が供給される供給口（１１）を有し、前記冷媒を圧縮する圧縮機（１）と、前記圧縮機で圧縮された前記冷媒を液化する第１の凝縮器（２）と、前記第１の凝縮器で液化された前記冷媒の圧力を低下させる膨張弁（３）と、前記膨張弁を経た前記冷媒を気化して、これを前記圧縮機へと供給する蒸発器（４）とをこの順に主たる配管（５）で接続してなる熱交換システムにおいて、一端（７１；７２）と、他端（７２；７１）とを有する管（７）を備え、前記管の前記一端及び前記他端は、前記第１の凝縮器の前記圧縮機側の一端（２１）及び前記供給口のいずれに対しても前記圧縮機とは反対側の位置に接続され、前記管の前記一端及び前記他端のいずれもが、前記膨張弁に対して前記第１の凝縮器側または前記蒸発器側に接続され、前記管の前記他端は、前記管の前記一端に対して前記第１の凝縮器の前記一端とは反対側に接続され、液化された前記冷媒を前記管の前記一端から前記他端へと導く。
【００１６】
この発明の請求項２にかかる熱交換システムは、請求項１記載の熱交換システムであって、前記蒸発器（４）と前記第１の凝縮器（２）とを前記圧縮機（１）を介して接続する切換部（８）を更に備え、前記第１の凝縮器及び前記蒸発器のいずれか一方が第１の熱交換器（９１）の機能として実現され、前記第１の熱交換器が前記第１の凝縮器として機能する場合には前記蒸発器が、前記第１の熱交換器が前記蒸発器として機能する場合には前記第１の凝縮器が、それぞれ第２の熱交換機（９２）の機能として実現され、前記切換部は、前記第１の熱交換器に接続される第１流入出口（８２）と、前記第２の熱交換器に接続される第２流入出口（８４）と、前記圧縮機に対して前記供給口（１１）側に接続される流出口（８１）と、前記圧縮機に対して前記流出口とは反対側から接続される流入口（８３）とを有し、前記第１流入出口及び前記第２流入出口をそれぞれ前記流入口及び前記流出口のいずれに接続するかを切り換えることにより、前記第１の熱交換器及び前記第２の熱交換器のいずれを前記供給口に接続するかの切換えを行い、前記管（７）の前記一端（７１；７２）及び前記他端（７２；７１）は、前記第１の熱交換器の前記圧縮機側の一端（９１１）及び前記第２の熱交換器の前記圧縮機側の一端（９２１）のいずれに対しても前記圧縮機とは反対側の位置または前記流出口と前記供給口（１１）との間の位置に接続される。
【００１７】
この発明の請求項３にかかる熱交換システムは、請求項２記載の熱交換システムであって、前記管（７）は、逆止弁（７３）と、前記逆止弁に並列に接続されるキャピラリチューブ（７４）とを有し、前記管の前記一端（７１；７２）及び前記他端（７２；７１）は、前記第１の熱交換器の前記一端（９１１）及び前記第２熱交換器の前記一端（９２１）のいずれに対しても前記圧縮機（１）とは反対側の位置に接続され、前記逆止弁は前記膨張弁側へのみ冷媒を流し、前記キャピラリチューブは、前記逆止弁に流れる前記冷媒の流量よりも小さい流量で前記冷媒を流す。
【００１８】
この発明の請求項４にかかる熱交換システムは、請求項２または請求項３記載の熱変換システムであって、前記管（７）には、前記管内を流れる前記冷媒の流量を可変とする流量可変部（７５）が設けられる。
【００１９】
この発明の請求項５にかかる熱交換システムは、請求項１記載の熱交換システムであって、前記冷媒を液化する第２の凝縮器を更に備え、前記管（７）の前記一端（７１）は、前記第２の凝縮器（２）を介して前記第１の凝縮器の一端（２１）に接続される。
【００２０】
この発明の請求項６にかかる熱交換システムは、気化した冷媒が供給される供給口（１１）を有し、前記冷媒を圧縮する圧縮機（１）と、前記圧縮機で圧縮された前記冷媒を液化する第１の凝縮器（２）と、前記第１の凝縮器で液化された前記冷媒の圧力を低下させる膨張弁（３）と、前記膨張弁を経た前記冷媒を気化して、これを前記圧縮機へと供給する蒸発器（４）とをこの順に主たる配管（５）で接続してなる熱交換システムにおいて、一端（７１）と、他端（７２）とを有する管（７）と前記冷媒を液化する第２の凝縮器（２）とを備え、前記管の前記一端は、前記第２の凝縮器を介して、前記第１の凝縮器の前記圧縮機側の一端（２１）と前記圧縮機との間で前記主たる配管に接続され、前記管の前記他端は、前記管の前記一端及び前記膨張弁（３）のいずれに対しても前記第１の凝縮器の他端（２２）側の位置に設けられ、前記冷媒を前記管の前記一端から前記他端へと導く。
【００２１】
この発明の請求項７にかかる熱交換システムは、請求項１、請求項５及び請求項６のいずれか一つに記載の熱交換システムであって、前記冷媒を液化する第３の凝縮器を更に備え、前記管（７）の前記他端（７２）は、前記第３の凝縮器を介して、前記第１の凝縮器（２）の前記一端（２１）及び前記膨張弁（３）のいずれに対しても前記第１の凝縮器の他端（２２）側の位置に接続される。
【００２２】
この発明の請求項８にかかる熱交換システムは、請求項１乃至請求項７のいずれか一つに記載の熱交換システムであって、前記管（７）の断面積は、主たる前記配管（５）の断面積よりも小さい。
【００２３】
この発明の請求項９にかかる熱交換システムは、請求項１乃至請求項８のいずれか一つに記載の熱交換システムであって、電源電圧を所望の交流電圧に変換し、これを前記圧縮機に供給するインバータ（１００）を更に備え、前記管（７）は前記インバータと熱交換を行う。
【発明の効果】
【００２４】
この発明の請求項１にかかる熱交換システムによれば、冷媒を利用して管を冷却するので、副次的な冷却対象を冷却できる。しかも、管は主たる配管とは別に設けられるので、主たる配管に流れる冷媒で副次的な冷却対象を冷却する場合に比べ、熱交換システムを小型化できる。また、主たる配管に別途管が設けられるので、構造が単純化され、以ってコストが低減される。そして、膨張弁をバイパスしない態様で管が設けられるので、膨張弁の両端で生じる圧力差の減少が回避され、以って主たる対象を冷暖する効率が低下しにくい。さらには、副次的な冷却対象で発生した熱が管によって回収されるので、かかる熱交換システムによって主たる対象を加熱する場合には、加熱の効率が向上される。
【００２５】
この発明の請求項２にかかる熱交換システムによれば、第１の熱交換器及び第２の熱交換器のいずれか一方のみで冷暖を行う場合に、冷暖のいずれを行う場合であっても、冷媒を利用して副次的な冷却対象を冷却することができる。
【００２６】
この発明の請求項３にかかる熱交換システムによれば、膨張弁に対して管が設けられている側の熱交換器が蒸発器として機能する場合には、低温の冷媒はキャピラリチューブを流れるので、当該冷媒の流量は小さく、以って副次的な冷却対象での結露が防止される。
【００２７】
この発明の請求項４にかかる熱交換システムによれば、膨張弁に対して管が設けられている側の熱交換器が蒸発器として機能する場合には、流量可変部によって冷媒の流量を小さくすることで、副次的な冷却対象での結露が防止できる。
【００２８】
この発明の請求項５にかかる熱交換システムによれば、第１の凝縮器を流れる冷媒の温度とほぼ等しい温度の冷媒が管へと導かれるので、副次的な冷却対象での結露が防止できる。
【００２９】
この発明の請求項６にかかる熱交換システムによれば、主たる配管のうち気化した冷媒だけが流れる位置に管の一端が接続される場合であっても、第２の凝縮器で冷媒を液化して管の一端へと導くので、当該冷媒を利用して管を冷却することができ、以って副次的な冷却対象を冷却できる。しかも、管は主たる配管とは別に設けられるので、主たる配管に流れる冷媒で副次的な冷却対象を冷却する場合に比べ、熱交換システムを小型化できる。そして、主たる配管に別途管が設けられるので、構造が単純化され、以ってコストが低減される。さらには、かかる熱交換システムによって主たる対象を加熱する場合には、管から熱が回収されるので、加熱の効率が向上される。
【００３０】
この発明の請求項７にかかる熱交換システムによれば、副次的な冷却対象との熱交換によって気化された冷媒が、第３の凝縮器によって液化されるので、主たる対象を冷却する際の冷却効率の低減が回避される。
【００３１】
この発明の請求項８にかかる熱交換システムによれば、かかる熱交換システムによって主たる対象を冷却する場合において、主たる対象を冷却する効率の低下が従来に比べてより防止される。しかも、管が細くなるので、熱交換システムが小型化され、コストが低減する。
【００３２】
この発明の請求項９にかかる熱交換システムによれば、副次的な冷却対象としてインバータを採用することで、インバータが冷却され、以ってインバータが熱によって破壊されることが回避される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
第１の実施の形態．
図１及び図２は、本実施の形態にかかる熱交換システムを概念的に示す。当該熱交換システムは、圧縮機１、凝縮器２、膨張弁３及び蒸発器４をこの順に主たる配管５で接続してなり、さらにアキュムレータ６、インバータ１００及び管７を備える。冷媒は、図１及び図２で示される実線の矢印１１１の方向へと流れる。
【００３４】
圧縮機１は、気化した冷媒が供給される供給口１１を有し、供給口１１から供給された冷媒を圧縮する。圧縮された冷媒は高温の気体である。
【００３５】
凝縮器２は、圧縮機１で圧縮された冷媒を液化する。具体的には、冷媒から潜熱を奪ういことで冷媒を液化する。液化した冷媒の温度は例えば５０℃程度である。
【００３６】
膨張弁３は、凝縮器２で液化された冷媒の圧力を低下させる。これにより、膨張弁３に対して凝縮器２側と蒸発器４側とで圧力差が生じる。膨張弁３を経た冷媒は、圧力の低下に伴って温度も低下し、低温となる。
【００３７】
蒸発器４は、膨張弁３を経た冷媒を気化して、これを供給口１１から圧縮機１へと供給する。具体的には、冷媒に潜熱を与えることで、ほとんどの冷媒を気化する。
【００３８】
蒸発器４を経た冷媒には、液化したままの冷媒も含まれる。液化した冷媒が圧縮機１に流入すると、圧縮機１で冷媒が圧縮されにくく、圧縮機１が故障する恐れもある。そこで、蒸発器４と圧縮機１との間にアキュムレータ６を設けることが望ましい。図１及び図２では、この態様が示されている。このとき、供給口１１は、アキュムレータ６の圧縮機１側の一端６１の位置にあると把握される。
【００３９】
冷媒は、蒸発器４からアキュムレータ６を介して圧縮機１へと流れる。そして、液化した冷媒がアキュムレータ６によって捕集され、気化した冷媒だけが圧縮機１の供給口１１へと与えられる。
【００４０】
例えば圧縮機１に液体が流入しても差し支えないような場合には、アキュムレータ６を設けない態様であってもよい。この場合には、供給口１１は、圧縮機１の蒸発器４側の一端１２の位置をあると把握される。
【００４１】
インバータ１００は、電源電圧を所望の交流電圧に変換し、これを圧縮器１に供給する。これにより、例えば圧縮器１が有するモータの回転数が調節される。図１及び図２では、インバータから圧縮器１へと所望の交流電圧を供給することが破線の矢印１１３で示されており、後述する図３及び図７〜９で示される熱交換システムにおいて同様である。インバータ１００は、その動作に伴って発熱する。
【００４２】
管７は、一端７１と、他端７２とを有する。管７の一端７１及び他端７２は、凝縮器２の圧縮機１側の一端２１及び供給口１１のいずれに対しても圧縮機１とは反対側の位置に接続される。供給口１１は、上述したようにアキュムレータ６の有無によってその位置が異なる。
【００４３】
そして、管７の一端７１及び他端７２のいずれもが、膨張弁３に対して凝縮器２側または蒸発器４側に接続される。管７の他端７２は、管７の一端７１に対して凝縮器２の一端２１とは反対側に接続される。
【００４４】
図１では、管７の一端７１及び他端７２が凝縮器２に接続された態様が示されている。また図２では、管７の一端７１及び他端７２が蒸発器４に接続された態様が示されている。
【００４５】
管７は、例えばインバータ１００近傍へと導かれて、後述するようにインバータ１００との間で熱交換を行う。当該熱交換は、例えばジャケット２００を介して行われ、この態様が図１及び図２に示されている。あるいは例えば、管７をインバータ１００に接触させてもよい。
【００４６】
凝縮器２の一端２１及び供給口１１のいずれに対しても圧縮機１とは反対側の位置においては、冷媒には液化した冷媒が含まれる。よって、上述したようにこの位置に管７の一端７１を接続することで、液化した冷媒を管７の一端７１へと導くことができる。更に一端７１から他端７２側へと冷媒を導くことにより、インバータ１００と熱交換、すなわちインバータ１００から吸熱させることができる。この熱交換により冷媒が気化する。気化した冷媒は、管７の他端７２から排出される。
【００４７】
上述した熱交換システムによれば、冷媒を利用して管７を冷却するので、副次的な冷却対象であるインバータ１００を冷却できる。よって、インバータ１００が熱によって破壊されることが回避される。
【００４８】
しかも、管７は主たる配管５とは別に設けられるので、主たる配管５に流れる冷媒で副次的な冷却対象であるインバータ１００を冷却する場合に比べ、熱交換システムを小型化できる。そして、主たる配管５に別途管７が設けられるので、構造が単純化され、以ってコストが低減する。
【００４９】
さらに、膨張弁３をバイパスしない態様で管７が設けられるので、膨張弁３の両端で生じる圧力差の減少が回避され、以って主たる対象を冷却する効率が低下しにくい。
【００５０】
本実施の形態では、蒸発器４を用いて主たる対象を冷却しても良いし、凝縮器２を用いて主たる対象を加熱しても良い。主たる対象を冷却する態様は、例えば冷蔵庫に適用できる。一方、主たる対象を加熱する態様は、例えば給湯機に適用できる。
【００５１】
図３では、当該態様を給湯機に適用した場合が示されている。この場合、主たる対象として水が採用される。給湯機は、更に給湯部３０を備える。凝縮器２は、管２３及び管３０２を有する。管２３は、その両端が主たる配管５に接続される。管３０２は、凝縮器２と給湯部３０とに共有される。図３で示される構成要素のうち、図１で示される構成要素と同じものには同符号が付されている。
【００５２】
給湯部３０は、ポンプ３０１、管３０２及び給湯用タンク３０３をこの順に配管３０４で接続してなる。ポンプ３０１は、水を例えば実線の矢印１１４の方向へと循環させる。
【００５３】
管３０２は管２３との間で熱交換を行う。具体的には、管３０２内を流れる水によって、管２３を流れる液化した冷媒は、潜熱を奪われて液化する。水は、冷媒から奪った潜熱により加熱されて、湯になる。湯は、給湯用タンク３０３へと供給される。
【００５４】
給湯用タンク３０は、管３０２から供給される湯を貯める。給湯用タンク３０として例えば浴槽を採用し、湯をそのまま浴槽に貯めておいても良い。また、給湯用タンク３０に貯めた湯を、例えば蛇口から排出してシャワーなどに用いても良い。
【００５５】
給湯用タンク３０に貯めた湯が例えば冷めた場合には、これを管３０２へと循環させて再度加熱しても良い。
【００５６】
上述したように給湯用タンク３０３を有する態様に限らず、例えば給水した水を管３０２で加熱し、給湯用タンク３０３などに貯めずに排出しても良い。
【００５７】
このような主たる対象を加熱する態様によれば、副次的な冷却対象であるインバータ１００で発生した熱が管７によって回収されるので、主たる対象を加熱する効率が向上する。
【００５８】
図４は、図１で示される熱交換システムのうち、管７と凝縮器２とを部分的に示す。凝縮器２は管２３とフィン２４とを有する。管２３は一端２３１及び他端２３２を有し、それぞれが主たる配管５に接続されている。よって、管２３の一端２３１は凝縮器２の一端２１と、管２３の他端２３２は凝縮器２の他端２２とそれぞれ把握できる。管７の一端７１は凝縮器２の管２３に接続される。管２３を流れる冷媒は、フィン２４を介して、例えば凝縮器２に送風される空気に潜熱を奪われて液化する。液化した冷媒の一部が管７の一端７１へと導かれる。
【００５９】
凝縮器２を第１の凝縮器と把握し、管２３のうち管７の一端７１が接続される位置から一端２３１までの部分を第２の凝縮器２７と把握すれば、管７の一端７１は、第２の凝縮器２７を介して第１の凝縮器２の一端２１に接続されると把握できる。
【００６０】
これによれば、凝縮器２を流れる冷媒の温度とほぼ等しい温度の冷媒が管７へと導かれ、副次的な冷却対象であるインバータ１００での結露が防止できる。
【００６１】
例えば、図５で示される態様においても同様の効果が得られる。熱交換システムは第２の凝縮器２７を更に備える。第２の凝縮器２７は管２５を有する。管２５は一端２５１及び他端２５２を有し、その一端２５１が凝縮器２の一端２１に、他端２５２が管７の一端７１にそれぞれ接続される。換言すれば、管７の一端７１は、第２の凝縮器２７を介して第１の凝縮器２の一端２１に接続される。管２５を流れる冷媒は、フィン２４を介して例えば空気に潜熱を奪われて液化し、管７の一端７１へと導かれる。図５では、第１の凝縮器２と第２の凝縮器２７とが一つの凝縮器２９として構成されている。
【００６２】
冷媒が第２の凝縮器を介して管７の一端７１に導かれる場合には、例えば図６で示される態様であってもよい。つまり、管７の一端７１は、第２の凝縮器２７を介して第１の凝縮器２の一端２１と圧縮機１との間で主たる配管５に接続される。この場合、主たる配管５のうち気化した冷媒だけが流れる位置に管７の一端７１が接続される場合であっても、第２の凝縮器で冷媒を液化して管７の一端７１へと導くので、当該冷媒を利用して管７を冷却することができる。
【００６３】
図４及び図６では、管７の他端７２が凝縮器２の配管２３に接続されている場合も示されている。管２３のうち管７の他端７２が接続される位置から他端２３２までの部分を第３の凝縮器２８と把握すれば、管７の他端７２は、第３の凝縮器２８を介して第１の凝縮器２の他端２２に接続されると把握できる。
【００６４】
図５では、次の態様も示されている。つまり、熱交換システムは第３の凝縮器２８を更に備える。第３の凝縮器２８は管２６を有する。管２６は一端２６１及び他端２６２を有し、その一端２６１が凝縮器２の一端２１と膨張弁３との間の位置に、他端２６２が管７の他端７２にそれぞれ接続されている。換言すれば、管７の他端７２は、第３の凝縮器２８を介して凝縮器２の一端２１と膨張弁３との間の位置に接続される。管２６を流れる冷媒は、フィン２４を介して例えば空気に潜熱が奪われて液化する。図５では、第１の凝縮器２と第３の凝縮器２８とが一つの凝縮器２９として構成されている。
【００６５】
これらの態様によれば、副次的な冷却対象であるインバータ１００との熱交換によって気化された冷媒が、凝縮器２によって液化されるので、主たる対象を冷却する際の冷却効率の低減が回避される。
【００６６】
図４〜６では、管７の一端７１が第２の凝縮器を介して接続される態様と、管７の他端７２が第３の凝縮器を介して接続される態様のいずれもが示されているが、例えばいずれか一方の態様だけを採用したものでもよい。
【００６７】
第２の実施の形態．
図７は、本実施の形態にかかる熱交換システムを概念的に示す。当該熱交換システムは、圧縮機１、熱交換器９１，９２、切換部８及び膨張弁３を、後述するように主たる配管５で接続してなり、さらにアキュムレータ６、インバータ１００及び管７を備える。
【００６８】
圧縮機１は、供給口１１と排出口１３とを有し、供給口１１から供給された冷媒を圧縮する。供給口１１からは、気化した冷媒が供給される。圧縮された冷媒は、高温の気体となり、圧縮機の排出口１３から排出される。
【００６９】
熱交換器９１，９２は、いずれか一方が凝縮器２としての機能を実現し、他方が蒸発器４としての機能を実現する。凝縮器２及び蒸発器４の機能は、第１の実施の形態で説明したと同様であるので、その説明を省略する。
【００７０】
膨張弁３は、熱交換器９１，９２のうち凝縮器２として機能する一方で液化された冷媒の圧力を低下させる。これにより、膨張弁３に対して熱交換器９１側と熱交換器９２側とで圧力差が生じる。膨張弁３を経た冷媒は、圧力の低下に伴って温度も低下し、低温となる。
【００７１】
切換弁８は、例えば四方切換弁であって四つの端部８１，８２，８３，８４を有する。端部８１は、圧縮機１に対して供給口１１側に接続されて、冷媒を流出する流出口として機能する。端部８２は、熱交換器９１に接続されて冷媒が流入出する第１流入出口として機能する。端部８３は、圧縮機１に対して流出口１１とは反対側の排出口１３に接続されて、冷媒が流入する流入口として機能する。端部８４は、熱交換器９２に接続されて冷媒が流入出する第２流入出口として機能する。
【００７２】
具体的には、切換部８の端部８２は、熱交換器９１の一端９１１へと接続される。切換部８の端部８４は、熱交換器９２の一端９２１へと接続される。よって、当該一端９１１は熱交換器９１の圧縮機１側の一端と、当該一端９２１は熱交換器９２の圧縮機１側の一端と把握できる。
【００７３】
熱交換器９１の他端９１２と熱交換器９２の他端９２２とは、膨張弁３を介して接続される。
【００７４】
切換部８は、端部８１と端部８４とを連通させ、かつ端部８２と端部８３とを連通させる態様と、端部８１と端部８２とを連通させ、かつ端部８３と端部８４とを連通させる態様とを、いずれか一方から他方へと切替える。換言すれば、端部８２及び端部８４をそれぞれ端部８１及び端部８３のいずれに接続するかを切り換える。これにより、熱交換器９１と熱交換器９２のいずれを供給口１１に接続するかの切換えが行われる。
【００７５】
熱交換器９２を供給口１１に接続した場合には、凝縮器２は熱交換器９１の機能として、蒸発器４は熱交換器９２の機能として、それぞれ実現される。このとき冷媒は、図７で示される実線の矢印１１１の方向へと流れる。一方、熱交換器９１を供給口１１に接続した場合には、蒸発器４は熱交換器９１の機能として、凝縮器２は熱交換器９２の機能として、それぞれ実現される。このとき冷媒は、破線の矢印１１２の方向へと流れる。
【００７６】
熱交換器９１，９２のうち蒸発器４として機能する一方を経た冷媒には、液化したままの冷媒も含まれる。液化した冷媒が圧縮機１に流入すると、圧縮機１で冷媒が圧縮されにくく、圧縮機１が故障する恐れもある。そこで、蒸発器４と圧縮機１との間にアキュムレータ６を設けることが望ましい。図７では、この態様が示されている。このとき、供給口１１は、アキュムレータ６の圧縮機１側の一端６１の位置にあると把握される。アキュムレータ６は、第１の実施の形態で説明したと同様であるので、その説明を省略する。
【００７７】
管７は、端部７１、７２を有する。管７の端部７１，７２は、熱交換器９１の一端９１１及び熱交換器９２の一端９２１のいずれに対しても圧縮機１とは反対側の位置、または切換部８の端部８１と供給口１１との間の位置に接続される。供給口１１は、上述したようにアキュムレータ６の有無によってその位置が異なる。
【００７８】
そして、管７の端部７１，７２のいずれもが、膨張弁３に対して熱交換器９１側または熱交換器９２側に接続される。管７の端部７２は、管７の端部７１に対して熱交換器９１の一端９１１とは反対側に接続される。
【００７９】
上述した内容において、凝縮機２が熱交換器９１によって、蒸発器４が熱交換器９２によって、それぞれ実現される場合には、端部７１は管７の一端、端部７２は管７の他端と把握する。一方、蒸発器４が熱交換器９１によって、凝縮器２が熱交換器９２によって、それぞれ実現される場合には、端部７１は管７の他端、端部７２は管７の一端と把握する。このような把握によれば、熱交換器９１の機能として凝縮器２及び蒸発器４のいずれが実現される場合であっても、管７の他端７２（７１）は、管７の一端７１（７２）に対して凝縮器２の一端２１とは反対側に接続されると把握することができる。
【００８０】
図７では、管７の端部７１，７２が特に熱交換器９１に接続された態様が示されている。また、図８及び図９では、管７の端部７１，７２の接続される位置が図７で示される熱交換システムと異なる場合が示されている。図８及び図９で示される熱交換システムのその他の構成は、図７で示される熱交換システムと同様であり、同符号が付されている。
【００８１】
図８で示される熱交換システムでは、管７の端部７１，７２が熱交換器９１の他端９１２と膨張弁３との間で主たる配管５に設けられている。図９で示される熱交換システムでは、管７の端部７１，７２が熱交換器９２の他端９２２と膨張弁３との間で主たる配管５に設けられている。
【００８２】
管７は、例えばインバータ１００近傍へと導かれて、後述するようにインバータ１００との間で熱交換を行う。当該熱交換は、例えばジャケット２００を介して行われ、この態様が図７〜９に示されている。あるいは例えば、管７をインバータ１００に接触させてもよい。
【００８３】
熱交換器９２の一端９２１と切換部８の端部８４との間で主たる配管５を流れる冷媒は、熱交換器９１が凝縮器２として機能する場合には少なくとも一部が液化している。しかし、熱交換器９１が蒸発器４として機能した場合には、圧縮機１から排出された冷媒が当該配管５に流れ込むため、当該配管５を流れる冷媒は液化していない。また、熱交換器９１の一端９１１と切換部８の端部８２とを接続する配管５を流れる冷媒は、熱交換器９１が凝縮器２として機能する場合には液化していない。しかし、熱交換器９１が蒸発器４として機能する場合には、熱交換器９１から冷媒が当該配管５に流れ込むため、当該配管５を流れる冷媒は少なくとも一部が液化している。
【００８４】
すなわち、熱交換器９２の一端９２１と切換部８の端部８４とを接続する配管５と、熱交換器９１の一端９１１と切換部８の端部８２とを接続する配管５とでは、切換部８の切換えによって、そこを流れる冷媒に液化した冷媒が含まれる場合と含まれない場合とがある。
【００８５】
一方、熱交換器９１の一端９１１及び熱交換器９２の一端９２１のいずれに対しても圧縮機１とは反対側の位置、および切換部８の端部８１と供給口１１との間の位置においては、冷媒の少なくとも一部が液化している。
【００８６】
従って、上述したようにこれらの位置に管７の端部７１，７２を接続することで、切換部８の切換えの態様によらずに、液化した冷媒を管７の一端７１（７２）へと導くことができる。更に一端７１（７２）から他端７２（７１）へと冷媒を導くことにより、第１の実施の形態で説明した同様にしてインバータ１００を冷却することができる。
【００８７】
本実施の形態にかかる熱交換システムによれば、熱交換器９１，９２のいずれか一方のみで冷暖を行う場合に、冷暖のいずれを行う場合であっても、冷媒を利用して副次的な冷却対象であるインバータ１００を冷却することができる。
【００８８】
本実施の形態にかかる熱交換システムは、例えば空調機に適用することができる。このとき例えば、熱交換器９２が室内に、熱交換器９１が室外にそれぞれ設けられる。このような態様が図７〜９で示されている。この場合、室内の冷房および暖房のいずれもが熱交換器９２で行われる。室内の冷暖の切換えは、切換部８の切換えによって行われる。
【００８９】
図１０及び図１１は、熱交換器９１の機能として凝縮器２及び蒸発器４のいずれを採用するかで、管７内を流れる冷媒の流量を異ならせる態様をそれぞれ示す。図１０及び図１１で示される態様のいずれにおいても、管７は熱交換器９１に接続されている。
【００９０】
図１０で示される態様では、管７は、逆止弁７３とキャピラリチューブ７４とを有する。逆止弁７３は、管７の端部７１から管７の端部７２へのみ冷媒を流す。キャピラリチューブ７４は、逆止弁７３に並列に接続され、逆止弁７３に流れる冷媒の流量よりも小さい流量で冷媒を流す。
【００９１】
従って、熱交換器９１が凝縮器２として機能する場合には、管７を流れる冷媒の殆どが、管７の端部７１から逆止弁７３を介して端部７２へと流れる。一方、熱交換器９１が蒸発器４として機能する場合には、管７の端部７２からキャピラリチューブ７４を介して端部７１へと冷媒が流れる。よって、熱交換器９１が蒸発器４として機能して低温の冷媒が管７を流れる場合であっても、その流量が小さいので、副次的な冷却対象であるインバータ１００で結露することが防止できる。
【００９２】
膨張弁３に対して熱交換器９１側で、熱交換器９１とは異なる位置に管７を設ける場合であっても、上述したと同様にして逆止弁を設けることで、同様の効果が得られる。
【００９３】
また、管７を膨張弁３に対して熱交換器９２側の位置、特に熱交換器９２の一端９２１と膨張弁３との間の位置に接続する場合には、冷媒が管７内を膨張弁３側へのみ流れるように設置することで、上述したと同様の効果が得られる。
【００９４】
図１１で示される態様では、管７は流量可変部７５を有する。流量可変部７５は、管７内を流れる冷媒の流量を可変とする。具体的には、熱交換器９１が凝縮器２として機能して管７の端部７１から端部７２へと冷媒が流れる場合よりも、熱交換器９１が蒸発器４として機能して管７の端部７２から端部７１へと冷媒が流れる場合の冷媒の流量を小さくする。
【００９５】
これにより、熱交換器９１が蒸発器４として機能して低温の冷媒が管７を流れる場合であっても、その流量が小さいので、副次的な冷却対象であるインバータ１００で結露することが防止できる。
【００９６】
膨張弁３に対して熱交換器９１側で、熱交換器９１とは異なる位置に管７を設ける場合であっても、上述したと同様にして流量可変部７５を調節することで、同様の効果が得られる。
【００９７】
また、管７を膨張弁３に対して熱交換器９２側の位置、特に熱交換器９２の一端９２１と膨張弁３との間の位置に接続する場合には、冷媒が管７内を膨張弁３側へ流れる場合よりも、その逆方向に流れる場合の冷媒の流量を小さくすることで、上述したと同様の効果が得られる。
【００９８】
上述したいずれの熱交換システムにおいても、管７の断面積を、主たる配管５の断面積よりも小さくすることが、次の理由から特に望ましい。つまり、かかる熱交換システムによって主たる対象を冷却する場合において、主たる対象を冷却する効率の低下が従来に比べて防止される。しかも、管７が細くなるので、熱交換システムがより小型化され、コストが低減する。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】第１の実施の形態で説明される、熱交換システムを概念的に示す図である。
【図２】第１の実施の形態で説明される、熱交換システムを概念的に示す図である。
【図３】給湯機を概念的に示す図である。
【図４】管の一端及び他端の接続の態様を概念的に示す図である。
【図５】管の一端及び他端の接続の態様を概念的に示す図である。
【図６】管の一端及び他端の接続の態様を概念的に示す図である。
【図７】第２の実施の形態で説明される、熱交換システムを概念的に示す図である。
【図８】第２の実施の形態で説明される、熱交換システムを概念的に示す図である。
【図９】第２の実施の形態で説明される、熱交換システムを概念的に示す図である。
【図１０】逆止弁及びキャピラリチューブが管に設けられる態様を示す図である。
【図１１】流量可変部が管に設けられる態様を示す図である。
【符号の説明】
【０１００】
１  圧縮機
２  凝縮器
３  膨張弁
４  蒸発器
５  主たる配管
７  管
８  切換部
１１  供給口
２１  凝縮器の一端
２２  凝縮器の他端
７１，７２  管の端部（一端または他端）
７３  逆止弁
７４  キャピラリチューブ
７５  流量可変部
８１〜８４  切換部の端部
９１，９２  熱交換器
１００  インバータ
９１１，９２１  熱交換器の一端
【図１】
2006170537.tif 000003
【図２】
2006170537.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006170537.tif 000006
【図５】
2006170537.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006170537.tif 000009
【図８】
2006170537.tif 000010
【図９】
2006170537.tif 000011
【図１０】
2006170537.tif 000012
【図１１】
2006170537.tif 000013