(57)【要約】  本発明の圧縮式ヒートポンプは、特に、排水もしくはクーラーないしエアコンディショナーその他からの熱回収などの家庭内利用のために設けられている。本発明のヒートポンプは、冷却剤のための圧縮器１と、凝縮器２と、気化器３と、凝縮器と気化器とのあいだに配置される膨張弁４と、膨張弁４の流れ抵抗の２つの値を切り替える切替弁５と、気化器３の冷却剤噴射位置の近傍に配置される温度センサとを備えている。本発明では、切替弁５により、設定温度が下方超過される場合には膨張弁４の低い方の流れ抵抗値へ、設定温度が上方超過される場合には膨張弁４の高い方の流れ抵抗値へ、切り替えが行われる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮式ヒートポンプであって、
例えば、排水もしくはクーラーないしエアコンディショナーその他からの熱回収などの家庭内利用のために設けられており、
冷却剤のための圧縮器（１）と、凝縮器（２）と、気化器（３）と、前記凝縮器（２）と前記気化器（３）とのあいだに配置される膨張弁（４）とを備える、
ヒートポンプにおいて、
さらに、前記膨張弁（４）の流れ抵抗を２つの固定の流れ抵抗値のあいだで切り替える切替弁（５）と、前記気化器（３）の冷却剤噴射位置の近傍に配置される温度センサとを備え、
前記切替弁（５）により、前記温度センサの設定温度が下方超過される場合には前記膨張弁（４）の低い方の流れ抵抗値へ、前記温度センサの設定温度が上方超過される場合には前記膨張弁（４）の高い方の流れ抵抗値へ、切り替えが行われる
ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項２】
前記膨張弁（４）は固定の流れ抵抗値を有する２つの絞り弁から構成されており、該２つの絞り弁は前記切替弁（５）によって選択される、請求項１記載のヒートポンプ。
【請求項３】
前記切替弁（５）は、それぞれ異なる流れ抵抗値を有する前記２つの絞り弁を切り替えるオンオフ弁として構成されている、請求項２記載のヒートポンプ。
【請求項４】
前記２つの絞り弁は相互に並列に接続されており、前記切替弁（５）は、遮断弁として構成されており、かつ、一方の絞り弁の分岐流路に配置されている、請求項２記載のヒートポンプ。
【請求項５】
前記２つの絞り弁は相前後して接続されており、前記切替弁（５）は、遮断弁として構成されており、かつ、一方の絞り弁に対して並列なバイパスとなるように配置されている、請求項２記載のヒートポンプ。
【請求項６】
前記温度を検出および評価するため、および、前記切替弁（５）を操作するために、制御電子回路が設けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載のヒートポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮式ヒートポンプであって、特に、排水ないしクーラーもしくはエアコンディショナーその他の熱回収などの家庭内利用のために設けられており、冷却剤のための圧縮器と、凝縮器と、気化器と、凝縮器と気化器とのあいだに配置された膨張弁とを備える、ヒートポンプに関する。
【０００２】
こうした圧縮式ヒートポンプを特に熱負荷が変化する状況において最適に動作させるには、気化圧ないし気化温度を制御する必要がある。というのは、気化温度があまりに低ければ効率が低下するし、逆に、気化温度があまりに高いと圧縮器が不必要に強い負荷（場合により許容不能なほど強い負荷）を受けて早期の故障を招くことがあるからである。
【０００３】
大きな冷却技術設備用のヒートポンプでは、特に、５００Ｗ以上の電気接続出力を有する設備では、気化圧力ないし気化温度を変位可能な膨張弁によって制御することが公知である。この制御は、電子回路を必要とすることなく、圧力制御弁を用いて直接に気化圧力に対して行うこともできるし、制御量として気化温度を用いて、制御電子回路により、実際温度と目標温度との差から膨張弁に対する制御信号を形成することによって行うこともできる。膨張弁自体は電気式および空気式のいずれでも制御可能である。
【０００４】
小さな冷却技術装置では、コスト上の理由から、一般に、例えばキャピラリ管などから成る、変位しない膨張弁が用いられる。このため、要求された条件が変化する場合には最適な効率を達成することができない。
【０００５】
したがって、本発明の基礎とする課題は、冒頭に言及した形式の圧縮式ヒートポンプにおいて、ほぼ一定の気化温度を低コストな手段で調整できるようにし、一方で効率を向上させ、他方で特に圧縮器の長い耐用期間を得られるようにすることである。
【０００６】
この課題は、膨張弁の流れ抵抗を２つの固定の流れ抵抗値のあいだで切り替える切替弁と、気化器の冷却剤噴射位置の近傍に配置される温度センサとが設けられ、切替弁により、温度センサの設定温度が下方超過される場合には膨張弁の低い方の流れ抵抗値へ、温度センサの設定温度が上方超過される場合には膨張弁の高い方の流れ抵抗値へ、切り替えが行われることにより、解決される。
【０００７】
本発明によって得られる利点は、主として、変位しない絞り弁に比べて僅かにコストが増すのみで、小さなヒートポンプにおいても、効率の著しい向上が達成されることにある。特に、変位可能な膨張弁に比べて、小さな構造空間が達成される。２つの異なる流れ抵抗の簡単な切り替えによって、市販入手可能かつ低コストの冷却コンポーネントを利用できる。
【０００８】
本発明の有利な実施形態では、膨張弁は固定の流れ抵抗値を有する２つの絞り弁から構成されており、この２つの絞り弁は切替弁によって選択される。
【０００９】
具体的には有利な２つの異なる実施形態がある。第１の形態では、切替弁は、それぞれ異なる流れ抵抗値を有する２つの絞り弁を切り替えるオンオフ弁として構成される。
【００１０】
第２の形態として、２つの絞り弁を相互に並列に接続し、切替弁を遮断弁として構成して、一方の絞り弁の分岐流路に配置することもできる。この場合、絞り弁にはつねに冷却剤が通流する。必要に応じて第２の絞り弁が切替弁を介して並列接続され、これにより流れ抵抗が低減される。
【００１１】
また、ここで、２つの絞り弁を相前後して接続し、切替弁を遮断弁として構成して、一方の絞り弁に対して並列なバイパスとなるように配置することもできる。切替弁が閉鎖されると２つの絞り弁は双方ともアクティブとなり、一方の絞り弁を短絡する遮断弁が開放された場合よりも高い流れ抵抗が生じる。
【００１２】
さらに有利には、温度を検出および評価するため、および、切替弁を操作するために、制御電子回路が設けられる。電気制御装置により、目標気化温度が他の駆動温度に適合するよう調整される。こうして、例えば、気化温度が凝縮器内の温度に応じて適合化される。
【００１３】
以下に、本発明を図示の実施例に則して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ヒートポンプの駆動時間と気化温度との関係を表すグラフである。
【図２】本発明の動作方式でのヒートポンプの駆動時間と気化温度との関係を表すグラフである。
【図３】本発明の装置の構造の概略図である。
【００１５】
図３に示されている圧縮式ヒートポンプは特に、家庭内利用のため、つまり、例えば、排水やクーラーないしエアコンディショナーその他からの熱回収のために設けられる。
【００１６】
圧縮式ヒートポンプは、通常、冷却循環回路内でポンプ輸送される冷却剤に対する圧縮器１と、熱を放出する凝縮器２と、熱を吸収する気化器３と、この凝縮器２と気化器３とのあいだに配置される膨張弁４とから成る。
【００１７】
家庭内冷却装置もしくは小型エアコンディショナーなどの小さな冷却技術装置では、コスト上の理由から、たいていの場合、膨張弁４に代えて、例えばキャピラリ管として構成される、変位しない絞り弁が用いられる。こうしたヒートポンプに作用する熱負荷は変動するため、気化圧力ないしこれに関連する気化温度も装置の動作中に変化する。このことは例えば図１に示されており、ここでは、気化温度がはじめは低く、駆動時間とともに上昇し、効率的動作にとって最適な温度に達している。ただし、その後に動作が続くと気化温度はさらに上昇し、圧縮器１の負荷が過度に高まってしまう。
【００１８】
大きな冷却技術設備では、通常、気化圧力ないし気化温度は変位可能な膨張弁４によって制御されるのであるが、上述したコスト上の理由から、小さな冷却技術装置ではこうした制御は行われない。
【００１９】
したがって、本発明では、切替弁５により、２つの固定の流れ抵抗値のあいだで膨張弁４の流れ抵抗を切り替える２点制御を行う。さらに、気化器３の冷却剤噴射位置の近傍に詳細には図示されていない温度センサを配置し、この温度センサを用いて、切替弁５により、設定温度を下回っているあいだは膨張弁４の低い方の流れ抵抗への切り替え、設定温度を上回る場合には膨張弁５の高い方の流れ抵抗への切り替えが行われる。このようにすれば、駆動時間の全体にわたって温度特性の監視を達成できる。このことは図２に示されている。
【００２０】
具体的には、膨張弁４は、詳細には図示されていないものの、固定の流れ抵抗値を有する２つの絞り弁から構成され、これら２つの絞り弁が切替弁５によって選択される。この場合、切替弁５はオンオフ弁として構成され、それぞれ異なる流れ抵抗値を有する２つの絞り弁を切り替える。この実施例では、一方の絞り弁が高い流れ抵抗値を有し、他方の絞り弁が低い流れ抵抗値を有する。
【００２１】
また、２つの絞り弁を並列に接続することもできる。この場合、切替弁５は、遮断弁として構成され、一方の絞り弁の分岐流路に配置される。ここでは、２つの絞り弁への通流があるとき、低い流れ抵抗値が形成される。
【００２２】
また、２つの絞り弁を相前後して接続し、切替弁５を遮断弁として構成し、一方の絞り弁に対して並列のバイパスとなるように配置してもよい。
【００２３】
温度の検出および評価のために、詳細には図示されていないが、制御電子回路が設けられている。制御電子回路により、駆動温度の変更、例えば気化温度を液化器内の温度に応じて適合化することができる。
【００２４】
このように、本発明の小さな冷却技術装置用のヒートポンプによれば、複雑な変位可能膨張弁を用いる必要なく、負荷条件から独立した効率的動作が可能となる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年6月25日(2012.6.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
家庭用の、排水からの熱回収装置であって、
冷却剤のための圧縮器（１）と、凝縮器（２）と、気化器（３）と、前記凝縮器（２）と前記気化器（３）とのあいだに配置される膨張弁（４）とを備える圧縮式ヒートポンプを含む、
熱回収装置において、
さらに、前記膨張弁（４）の流れ抵抗を２つの固定の流れ抵抗値のあいだで切り替える切替弁（５）と、前記気化器（３）の冷却剤噴射位置の近傍に配置される温度センサとを含み、
前記切替弁（５）により、前記温度センサの設定温度が下方超過される場合には前記膨張弁（４）の低い方の流れ抵抗値へ、前記温度センサの設定温度が上方超過される場合には前記膨張弁（４）の高い方の流れ抵抗値へ、切り替えが行われる
ことを特徴とする熱回収装置。
【請求項２】
前記膨張弁（４）は固定の流れ抵抗値を有する２つの絞り弁から構成されており、該２つの絞り弁は前記切替弁（５）によって選択される、請求項１記載の熱回収装置。
【請求項３】
前記切替弁（５）は、それぞれ異なる流れ抵抗値を有する前記２つの絞り弁を切り替えるオンオフ弁として構成されている、請求項２記載の熱回収装置。
【請求項４】
前記２つの絞り弁は相互に並列に接続されており、前記切替弁（５）は、遮断弁として構成されており、かつ、一方の絞り弁の分岐流路に配置されている、請求項２記載の熱回収装置。
【請求項５】
前記２つの絞り弁は相前後して接続されており、前記切替弁（５）は、遮断弁として構成されており、かつ、一方の絞り弁に対して並列なバイパスとなるように配置されている、請求項２記載の熱回収装置。
【請求項６】
前記温度を検出および評価するため、および、前記切替弁（５）を操作するために、制御電子回路が設けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載の熱回収装置。
【国際調査報告】
2013528280.tif 000006
2013528280.tif 000007
2013528280.tif 000008
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