(57)【要約】【課題】蒸気注入装置から圧縮機の蒸気注入ポートに供給される蒸発冷媒量を制御して、冷媒回路装置ないしヒートポンプ装置の性能を大きく改善する。【解決手段】互いに流体接続された第１及び第２の熱交換器３４，３８、スクロール式圧縮機２８、蒸気注入装置３２を備えるヒートポンプ装置２２において、蒸気注入装置のフラッシュタンク５８は熱交換器からの液状冷媒の入口６０、熱交換器へのサブクール液状冷媒出口６４、スクロール式圧縮機の蒸気注入ポート４８への蒸発冷媒出口６２を有する。フロート手段によりフラッシュタンクの入口を開閉して該タンク内へ入る液状冷媒の量を調整する膨張弁８６を設けて、タンク内のサブクール液状冷媒の量及び同タンクから圧縮機に供給される蒸発冷媒の量を制御する。【選択図】図１
2005172422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の熱交換器、
この第１の熱交換器に対し流体的に接続してある第２の熱交換器、
上記した第１及び第２の熱交換器に対しそれぞれ流体的に接続してあり、蒸気注入ポー
トを有するスクロール式圧縮機、
上記した第１及び第２の熱交換器に対しそれぞれ流体的に接続してあるとともに、上記
したスクロール式圧縮機の蒸気注入ポートに対し流体的に接続してある蒸気注入装置、及
び
上記した第１及び第２の熱交換器から上記蒸気注入装置に対し流入する冷媒流れを許容
及び制限し該蒸気注入装置に入る冷媒の量を調整することで、上記したスクロール式圧縮
機の蒸気注入ポートに受け入れられる蒸発冷媒の量を制御する弁、
を備えた冷媒回路装置。
【請求項２】
前記蒸気注入装置が、フラッシュタンクを備えている請求項１の冷媒回路装置。
【請求項３】
前記フラッシュタンクが、
前記した第１及び第２の熱交換器に対し流体的に接続されていて、該第１及び第２の熱
交換器から液状冷媒を受け取る入口、
前記した第１及び第２の熱交換器に対し流体的に接続されていて、該第１及び第２の熱
交換器に対しサブクール液状冷媒を引き渡す第１の出口、及び
前記スクロール式圧縮機に対し流体的に接続されていて、該スクロール式圧縮機に対し
蒸発冷媒を引き渡す第２の出口、
を備えており、前記弁が、フロート手段によって上記入口を選択的に開閉可能な膨張弁で
あり、該フロート手段が、上記入口を介し上記フラッシュタンク内に入る液状冷媒の量を
調整することによって該フラッシュタンク内の液状冷媒の量を制御するものである請求項
２の冷媒回路装置。
【請求項４】
前記フロート手段が、外向きのアームに取り付けられた浮揚部材であって前記フラッシ
ュタンク内で浮かび該フラッシュタンク内の液体レベルの変化に応じて上記アームを作動
させる浮揚部材を、備えている請求項３の冷媒回路装置。
【請求項５】
前記フロート手段がさらに、完全な開放位置と完全な閉鎖位置との間で移動可能に前記
アームに支持させてあるニードルを備えている請求項４の冷媒回路装置。
【請求項６】
前記ニードルが、完全な閉鎖位置で前記入口に係合して前記フラッシュタンク内への冷
媒流入を阻止するテーパ面であって前記アームの運動に応じて前記入口との係合を解除す
る複数の開放位置をとるテーパ面を、備えている請求項５の冷媒回路装置。
【請求項７】
前記アームを回動可能に支持するとともに前記ニードルを摺動可能に支持するニードル
ハウジングを、備えている請求項５の冷媒回路装置。
【請求項８】
前記スクロール式圧縮機の出口に配置されている四方弁であって、前記した第１及び第
２の熱交換器間での冷媒流れ方向を変更して冷媒回路装置を選択的に加熱位置と冷却位置
とに拘束する四方弁を、備えている請求項３の冷媒回路装置。
【請求項９】
前記フラッシュタンク中への冷媒流れを選択的に制限する電磁弁であって前記四方弁が
加熱位置にあるとき閉鎖位置をとる電磁弁を、前記入口に隣接させて設けてある請求項８
の冷媒回路装置。
【請求項１０】
前記蒸気注入装置が、プレート型熱交換器を備えている請求項１の冷媒回路装置。
【請求項１１】
前記第１の熱交換器と前記プレート型熱交換器間に、開放位置と閉鎖位置とを備えてい
て前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器との間の冷媒流れを制御する第２の弁を設け
てある請求項１０の冷媒回路装置。
【請求項１２】
前記第２の弁が閉鎖位置にあるときに前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器間での
冷媒流れを許容するバイパス導管を、備えている請求項１１の冷媒回路装置。
【請求項１３】
前記第１の熱交換器から前記第２の熱交換器への冷媒流れを許容するとともにその逆方
向の冷媒流れを制限する第１の逆止め弁を、前記バイパス導管に設けてある請求項１２の
冷媒回路装置。
【請求項１４】
前記第２の熱交換器と前記プレート型熱交換器間に、前記第２の熱交換器と前記第１の
熱交換器との間の冷媒流れを制御する第３の弁を設けてある請求項１０の冷媒回路装置。
【請求項１５】
前記第３の弁が閉鎖位置にあるときに前記第２の熱交換器と前記第１の熱交換器との間
の冷媒流れを許容するバイパス導管を、備えている請求項１４の冷媒回路装置。
【請求項１６】
前記第２の熱交換器から前記第１の熱交換器への冷媒流れを許容するとともにその逆方
向の冷媒流れを制限する第２の逆止め弁を、前記バイパス導管に設けてある請求項１５の
冷媒回路装置。
【請求項１７】
前記弁が、電磁弁である請求項１の冷媒回路装置。
【請求項１８】
前記弁が、膨張弁である請求項１の冷媒回路装置。
【請求項１９】
前記第１の熱交換器から前記蒸気注入装置中への冷媒流れを許容するとともに前記第２
の熱交換器から該蒸気注入装置中への冷媒流れを阻止する第１の逆止め弁を、備えている
請求項１の冷媒回路装置。
【請求項２０】
前記第２の熱交換器から前記蒸気注入装置中への冷媒流れを許容するとともに前記第１
の熱交換器から該蒸気注入装置中への冷媒流れを阻止する第２の逆止め弁を、備えている
請求項１の冷媒回路装置。
【請求項２１】
前記蒸気注入装置に、該蒸気注入装置から前記した第１及び第２の熱交換器に対しサブ
クール液状冷媒を移送する出口導管を設けてある請求項１の冷媒回路装置。
【請求項２２】
前記蒸気注入装置から前記した第１及び第２の熱交換器への冷媒流れを許容するととも
にその逆方向の冷媒流れを阻止する第３の逆止め弁を、備えている請求項１の冷媒回路装
置。
【請求項２３】
前記出口導管に、サブクール液状冷媒が前記した第１及び第２の熱交換器へ到達する前
に該サブクール液状冷媒を膨張させる少なくとも１個の毛細管を設けてある請求項２１の
冷媒回路装置。
【請求項２４】
ヒートポンプ装置に構成してある請求項１の冷媒回路装置。
【請求項２５】
第１の熱交換器と第２の熱交換器間の流体回路であって該回路に接続されたスクロール
式圧縮機を含む流体回路を通して冷媒を循環させるヒートポンプ装置であって、次のよう
な蒸気注入装置、すなわち
タンク、
上記した第１及び第２の熱交換器と上記タンクとに流体的に接続され、該第１及び第２
の熱交換器から液状冷媒を受け取る入口、
上記した第１及び第２の熱交換器と上記タンクとに流体的に接続され、該第１及び第２
の熱交換器に対しサブクール液状冷媒を引き渡す第１の出口、
上記スクロール式圧縮機と上記タンクとに流体的に接続され、該スクロール式圧縮機に
対し蒸発冷媒を引き渡す第２の出口、及び
上記入口をフロート手段によって選択的に開閉する膨張弁であって、該フロート手段が
、上記タンク中に入る液状冷媒の量を調整することによって該タンク内の液状冷媒の量を
制御するものである膨張弁、
を備えた蒸気注入装置を設けてあるヒートポンプ装置。
【請求項２６】
前記フロート手段が、外向きのアームに取り付けられた浮揚部材であって前記タンク内
で浮かび該タンク内の液体レベルの変化に応じて上記アームを作動させる浮揚部材を、備
えている請求項２５のヒートポンプ装置。
【請求項２７】
前記フロート手段がさらに、前記タンク内の液体レベルの変化に応じて完全な開放位置
と完全な閉鎖位置との間で移動可能に前記アームに支持させてあるニードルを備えている
請求項２６のヒートポンプ装置。
【請求項２８】
前記ニードルが、完全な閉鎖位置で前記入口に係合して前記タンク内への冷媒流入を阻
止するテーパ面であって前記アームの運動に応じて前記入口との係合を解除する複数の開
放位置をとるテーパ面を、備えている請求項２７のヒートポンプ装置。
【請求項２９】
前記アームを回動可能に支持するとともに前記ニードルを摺動可能に支持するニードル
ハウジングを、備えている請求項２７のヒートポンプ装置。
【請求項３０】
前記入口に隣接させて配置されている制御弁であって閉鎖位置で前記タンク内への冷媒
流入を制限し開放位置で該タンク内への冷媒流入を許容する制御弁を、設けてある請求項
２５のヒートポンプ装置。
【請求項３１】
前記制御弁が、電磁弁である請求項のヒートポンプ装置。
【請求項３２】
前記制御弁が開放位置又は閉鎖位置の何れかにあるとき前記した第１及び第２の熱交換
器間での第１の方向に沿った冷媒流れを許容する第１のバイパス導管を、備えている請求
項３０のヒートポンプ装置。
【請求項３３】
前記バイパス導管に、少なくとも１個の毛細管を設けてある請求項３２のヒートポンプ
装置。
【請求項３４】
前記した第１及び第２の熱交換器間での前記第１の方向に沿った冷媒流れを許容すると
ともにその逆方向に沿った冷媒流れを阻止する少なくとも１個の逆止め弁を、前記バイパ
ス導管に設けてある請求項３２のヒートポンプ装置。
【請求項３５】
前記制御弁が開放位置又は閉鎖位置の何れかにあるとき前記した第１及び第２の熱交換
器間での第２の方向に沿った冷媒流れを許容する第２のバイパス導管を、備えている請求
項３０のヒートポンプ装置。
【請求項３６】
前記バイパス導管に、少なくとも１個の毛細管を設けてある請求項３５のヒートポンプ
装置。
【請求項３７】
前記した第１及び第２の熱交換器間での前記第２の方向に沿った冷媒流れを許容すると
ともにその逆方向に沿った冷媒流れを阻止する少なくとも１個の逆止め弁を、前記バイパ
ス導管に設けてある請求項３５のヒートポンプ装置。
【請求項３８】
前記第１の熱交換器と前記タンク間に配置された逆止め弁であって、前記第１の熱交換
器から前記タンクへの冷媒流れを許容するとともに前記第２の熱交換器から前記第１の熱
交換器への冷媒流れを制限する逆止め弁を、設けてある請求項２５のヒートポンプ装置。
【請求項３９】
前記第２の熱交換器と前記タンク間に配置された逆止め弁であって、前記第２の熱交換
器から前記タンクへの冷媒流れを許容するとともに前記第１の熱交換器から前記第２の熱
交換器への冷媒流れを制限する逆止め弁を、設けてある請求項２５のヒートポンプ装置。
【請求項４０】
前記第１の出口に隣接させて配置された毛細管であって、サブクール液状冷媒が前記し
た第１及び第２の熱交換器へ到達する前に該サブクール液状冷媒を蒸発させる毛細管を、
設けてある請求項２５のヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、改良された蒸気注入機構を備えた冷媒回路装置及びヒートポンプ装置に関
するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプ装置等の加熱及び／又は冷却装置において装置の性能を改善するため、熱
交換器から液状の冷媒を受け取ってその一部を蒸発させ蒸発冷媒を中間圧力で圧縮機へ供
給するフラッシュタンクを利用することが知られている。
【特許文献１】米国特許Ｎｏ．５，８０６，３２７
【特許文献２】米国特許Ｎｏ．５，８２９，２６５
【特許文献３】米国特許Ｎｏ．５，８４８，５３７
【特許文献４】米国特許Ｎｏ．６，０１５，４５３
【特許文献５】米国特許Ｎｏ．６，０１８，９５８
【特許文献６】米国特許Ｎｏ．６，１２２，９３１
【特許文献７】米国特許Ｎｏ．６，２３３，９６２
【特許文献８】米国特許Ｎｏ．６，３８５，９８０
【特許文献９】米国特許Ｎｏ．６，４７４，０８７
【特許文献１０】米国特許Ｎｏ．６，５３０，２３８
【特許文献１１】米国特許Ｎｏ．６，６１９，９３６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この発明は蒸気注入装置を設ける冷媒回路装置もしくはヒートポンプ装置において、蒸
気注入装置からスクロール式の圧縮機に対し中間圧力で供給される蒸発冷媒の量を制御し
て、冷媒回路装置ないしヒートポンプ装置の性能を大きく向上させようとするものである
。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
空気調和装置、冷却器、冷凍装置及びヒートポンプ装置を含む加熱及び／又は冷却装置
は、熱交換器と圧縮機間に配置されていて装置の容量と効率を改善するために使用される
フラッシュタンクを有するものとできる。このフラッシュタンクは熱交換器から液状の冷
媒を受け取りその液状冷媒の一部を、圧縮機で使用するため蒸気に転換する。フラッシュ
タンクは流入する液状冷媒と比較してより低い圧力に保持されているので液状冷媒の一部
が蒸発して、フラッシュタンク内の残りの液状冷媒から熱を失わせてサブクール状態とす
るとともにフラッシュタンク内の蒸発冷媒の圧力を高める。したがってフラッシュタンク
は、蒸発冷媒とサブクール液状冷媒との両者を含んでいる。ここに「サブクール液状冷媒
（ｓｕｂ−ｃｏｏｌｅｄ−ｌｉｑｕｉｄ  ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ）」とは所与の圧力で
の相当沸点よりも低温の液状冷媒、すなわち飽和温度以下に冷却された液状冷媒を指す。
【０００５】
フラッシュタンクからの蒸発冷媒は圧縮機に対し、蒸発器を出る冷媒よりも実質的に高
い圧力であるが圧縮機の出口流れの冷媒よりも低い圧力の中間圧力で入力される。フラッ
シュタンクからの加圧冷媒によってこの加圧冷媒を、圧縮機の一部分のみを通過させつつ
該圧縮機によって通常の出力圧力にまで圧縮できる。
【０００６】
フラッシュタンク内のサブクール液状冷媒は、熱交換器の容量と効率を向上させるよう
に働く。特に該サブクール液状冷媒はフラッシュタンクから放出されて、所定のモード（
すなわち加熱か冷却か）に依存して一方の熱交換器へと送られる。同液状冷媒がサブクー
ル状態にあることから、熱交換器によって周囲からさらに多くの熱を吸収できる。これに
よって加熱或いは冷却サイクルの全体としての性能が改善される。
【０００７】
フラッシュタンクから圧縮機への加圧冷媒の流れは、蒸発冷媒のみが圧縮機に受け入れ
られるように調整される。類似してフラッシュタンクから熱交換器へのサブクール液状冷
媒の流れは、蒸発冷媒がフラッシュタンクから熱交換器へと流れるのを阻止するように調
整される。上記した両者の事態は、フラッシュタンク内に流入する液状冷媒の流れを調整
することで制御される。換言するとフラッシュタンク中への液状冷媒の流れを調整するこ
とによって蒸発冷媒の量とサブクール液状冷媒の量とを制御し、もって圧縮機への蒸発冷
媒の流れと熱交換器へのサブクール液状冷媒の流れとを制御できることになる。
【実施例】
【０００８】
好ましい実施例についての以下の記述は単に例示的なものであって本発明、その適用範
囲或いは用途を限定する意図のものではない。
【０００９】
蒸気注入は空気調和装置、冷却器、冷凍装置及びヒートポンプ装置において、装置の容
量と効率を改善するために使用できる。蒸気注入装置は圧縮機へ供給される冷媒を蒸発さ
せるため及び熱交換器へ供給される冷媒をサブクールするためのフラッシュタンクを、備
えることができる。蒸気注入は、商業用及び居住用の建物に対し加熱と冷却の両者を与え
ることができるヒートポンプ装置において、加熱及び冷却の容量と効率の一方或いは両者
を改善するために使用できる。同様の理由からフラッシュタンクは冷却器の用途で水の冷
却効果を付与するため、冷凍装置で展示ケース又は冷蔵庫の内部空間を冷却するため、空
気調和装置で部屋或いは建物の温度に効果をもたらすために、使用することができる。ヒ
ートポンプ装置は冷却サイクルと加熱サイクルとを含みうるが冷却器、冷凍装置及び空気
調和装置は冷却サイクルのみを含む場合が多い。しかし世界の幾つかの地域では、加熱及
び冷却サイクルを提供するヒートポンプ冷却器が標準的に使用されている。各装置は冷凍
サイクルを通じて所望の冷却或いは加熱効果を生じさせるため、冷媒を使用している。
【００１０】
空気調和の用途では冷凍サイクルが冷却すべき空間、特に部屋とか建物の温度を下げる
ために利用されている。この用途では普通ファン或いはブロワを、周囲の空気が蒸発器と
より迅速に接触し熱伝達を促し周囲を冷却するように強制すべく利用している。
【００１１】
冷却器の用途では冷凍サイクルが、水の流れを冷却する。ヒートポンプ型の冷却器は加
熱モードでの運転中に冷凍サイクルを、水の流れを加熱するために利用している。ファン
或いはブロワを利用するのに代えて、冷媒を熱交換器の一方の側に留めながら循環する水
又はブラインを、蒸発させるべく熱源へと供給する。ヒートポンプ型の冷却器は加熱モー
ド中に蒸発のための熱源として周囲の空気を利用することが多いが、地盤から熱を吸収す
る地下水又は熱交換器のような他の熱源も利用できる。冷却モードで水から冷媒へと熱が
伝達されるとき及び加熱モードで冷媒から水へ熱が伝達されるときに熱交換器は、それを
通して流れる水を冷却又は加熱する。
【００１２】
冷蔵庫とか冷蔵展示ケースのような冷凍装置では、熱交換器が庫内とかケース内の空間
を冷却するとともに凝縮器が吸収された熱を除去する。内部空間中の空気を蒸発器とより
迅速に接触させ熱伝達を促して内部空間を冷却するため、ファンとかブロワを利用するこ
とが多い。
【００１３】
ヒートポンプ装置では冷凍サイクルが、加熱と冷却の両者に利用される。ヒートポンプ
装置は屋内ユニットと屋外ユニットを有し、屋内ユニットは商業用又は居住用の建物中の
部屋或いは内部空間を加熱及び冷却するために用いられる。ヒートポンプ装置は、「屋外
」及び「屋内」部分を単一フレーム内に結合したモノブロック構造のものであってもよい
。
【００１４】
前述したように冷凍サイクルは空気調和装置、冷却器、ヒートポンプ型冷却器、冷凍装
置及びヒートポンプ装置において利用できる。これらの各装置はそれぞれ特有の特徴を備
えてはいるがその何れにおいても蒸気注入を、装置の容量と効率を改善するために利用で
きる。すなわち何れの装置でも、熱交換器から液状冷媒の流れを受け取り一部の液状冷媒
を蒸気へと転換するフラッシュタンクを用いて蒸発冷媒を圧縮機に中間圧力、すなわち蒸
発器を出る蒸発冷媒の圧力よりも高いが圧縮機を出る出力冷媒流の圧力よりも低い圧力で
もって供給できる。したがって圧縮機はフラッシュタンクからの加圧冷媒を、圧縮機の一
部分のみを通過させつつ通常の出力圧力にまで圧縮する。さらにフラッシュタンク内のサ
ブクール液状冷媒は、熱交換器の容量と効率を向上させるのに役立つ。フラッシュタンク
から放出される液状冷媒は熱交換器に供給されるとき周囲からより多くの熱を吸収でき、
全体としての加熱或いは冷却サイクルの性能を向上させる。以下に特定の実例を、図面を
参照しながら説明するけれども、当業者であれば自明であるように空気調和装置について
の実例に係る教示は、他のタイプの装置についても同様に適用できる。
【００１５】
以下の説明では蒸気注入装置を備えたヒートポンプ装置、次いで蒸気注入装置を備えた
冷却装置について述べる。冷却装置についての説明は空気調和装置、冷却器及び冷凍装置
についても同様に当てはまる。
【００１６】
図１−７について述べるとヒートポンプ装置２２が図示されており、同装置２２は屋外
ユニット２４、屋内ユニット２６、スクロール式圧縮機２８、アキュムレータタンク３０
、及び蒸気注入装置３２を備えている。屋外及び屋内ユニット２４，２６はスクロール式
圧縮機２８、アキュムレータタンク３０及び蒸気注入装置３２と、その間を冷媒が循環で
きるように流体的に接続されている。冷媒は圧力下でスクロール式圧縮機２８からヒート
ポンプ装置２２の全体を通して循環し、屋外及び屋内ユニット２４，２６間で循環して熱
を除去及び吸収する。屋外ユニット２４又は屋内ユニット２６が熱を除去又は吸収するか
は後述するように、ヒートポンプ装置２２が「冷却（ＣＯＯＬ）」に設定されているか「
加熱（ＨＥＡＴ）」に設定されているかに依存する。
【００１７】
屋外ユニット２４は屋外コイルないし熱交換器３４、及びモータ３７によって駆動され
る屋外ファン３６を備えている。この屋外ユニット２４は屋外コイル３４と屋外ファン３
６とを収容する保護ハウジングを有し、この保護ハウジングにより屋外ファン３６が屋外
コイル３４を横切って外気を吸引し熱伝達を改善することとする。また屋外ユニット２４
は通常、スクロール式圧縮機２８とアキュムレータタンク３０も収容する。屋外ユニット
２４を、屋外コイル３４を横切って外気を吸引するファン３６を有するとして示したが、
屋外コイル３４からの熱の伝達を促すどのような方法、例えば地面下にコイル３４を埋め
るとかコイル３４の周りに水の流れを通すとかいった方法も、本発明の範囲に属する。
【００１８】
屋内ユニット２６は屋内コイルないし熱交換器３８、及びモータ４１によって駆動され
る屋内ファン４０を備えている。モータ４１は単速度モータ、２速度モータ、或いは可変
速モータの何れであってもよい。屋内ファン４０と屋内コイル３８は、屋内の空気をモー
タ４１の速度によって決定する流速で屋内コイル３８を横切らせて流動させることとする
キャビネットないしケーシングにより取り囲まれている。屋内コイル３８を横切る空気流
は、該コイル３８とそれを囲む屋内空気との間の熱伝達を促す。したがって屋内コイル３
８は屋内ファン４０と協力して、屋内の空気の温度を選択的に上昇或いは下降させるよう
に働く。ファン４０について述べたが、冷却器としての用途では水流から冷媒へと直接に
熱が伝達され、したがってファン４０の必要性が無くされる。
【００１９】
ヒートポンプ装置２２は、屋内コイル３８と屋外コイル３４の機能を四方逆転弁４２に
より単に逆転するのみで冷却と加熱の両者に使用できる。特に四方弁４２が「冷却（ＣＯ
ＯＬ）」位置におかれると、屋内コイル３８は蒸発器コイルとして機能し屋外コイル３４
は凝縮器コイルとして機能する。逆に四方弁４２が「加熱（ＨＥＡＴ）」位置（冷却位置
とは逆の位置）におかれるとコイル３４，３８の機能が逆転され、屋内コイル３８は凝縮
器として機能し屋外コイル３４は蒸発器として機能する。屋内コイル３８が蒸発器として
機能するときは周囲の屋内空気から熱が、屋内コイル３８を通し流動する液状の冷媒によ
って吸収される。この屋内コイル３８と液状冷媒間の熱伝達によって周囲の屋内空気が冷
却される。逆に屋内コイル３８が凝縮器として機能するときは、蒸発した冷媒からの熱が
屋内コイル３８によって除去されて周囲の屋内空気が加熱される。
【００２０】
スクロール式圧縮機２８は屋外ユニット２４内に収容されヒートポンプ装置２２を、冷
媒が該装置２２を通して循環されるように加圧する。このスクロール式圧縮機２８は吸入
ポート４４、吐出ポート４６及び蒸気注入ポート４８を有する。吐出ポート４６は導管５
０によって四方弁４２に対し、加圧された冷媒流が該四方弁４２により屋外及び屋内ユニ
ット２４，２６に対し分配されうるように流体的に接続されている。吸入ポート４４は導
管５２を介しアキュムレータタンク３０に対し、スクロール式圧縮機２８が該アキュムレ
ータタンク３０から冷媒流を圧縮のために吸引するように流体的に接続されている。
【００２１】
スクロール式圧縮機２８は吸入ポート４４で冷媒を、アキュムレータタンク３０から受
け取る。アキュムレータタンク３０は導管５４を介し四方弁４２へと流体的に接続され、
屋外及び屋内ユニット２４，２６から冷媒流を、スクロール式圧縮機２８で圧縮すべく受
け取るように働く。アキュムレータタンク３０は屋外及び屋内ユニット２４，２６から受
け取った低圧の冷媒を貯蔵し、圧縮機２８に対し冷媒が圧縮に先立ち液相で戻される可能
性を無くすように該圧縮機２８を保護する。
【００２２】
蒸気注入ポート４８は電磁弁（図示せず）を含んでいてもよい導管５４を介し蒸気注入
装置３２に対し流体的に接続されており、該蒸気注入装置３２から加圧された冷媒流を受
け取る。特に蒸気注入装置３２は加圧蒸気流を、アキュムレータタンク３０によって供給
されるよりも高い圧力であってスクロール式圧縮機２８により生ぜしめられるのよりも低
い圧力で、生じさせる。加圧蒸気が或る高められたレベルにまで到達した後、蒸気注入装
置３２はスクロール式圧縮機２８に対し加圧冷媒を、蒸気注入ポート４８を介して引き渡
す。スクロール式圧縮機２８に対する加圧蒸気冷媒の引き渡しによって、ヒートポンプ装
置２２の加熱及び冷却容量と効率が改善されうる。効率の向上は、屋外温度と所望の屋内
温度との差が比較的大きい場合に（すなわち暑い気候又は寒い気候中に）より顕著である
。
【００２３】
図１及び図９−１１に示すように蒸気注入装置３２は、フラッシュタンク５６と電磁弁
５８を備えている。フラッシュタンク５６は、それぞれが内部空間６６へと流体的に接続
されている入口ポート６０、蒸気出口６２、及びサブクール液体出口６４を備えている。
入口ポート６０は図１に示すように、導管６８，７０を介して屋外及び屋内ユニット２４
，２６へ流体的に接続されている。蒸気出口６２は導管５４を介しスクロール式圧縮機２
８の蒸気注入ポート４８へと流体的に接続され、サブクール液体出口６４は導管７２，７
０を介し屋外及び屋内ユニット２４，２６へと流体的に接続されている。
【００２４】
ヒートポンプ装置２２が「冷却（ＣＯＯＬ）」に設定されていると、スクロール式圧縮
機２８がアキュムレータタンク３０に対し吸引力を与えて蒸発冷媒の流れをスクロール式
圧縮機２８中に引き込む。この蒸気ないし蒸発冷媒が十分に加圧されると高圧の冷媒がス
クロール式圧縮機２８から、吐出ポート４６及び導管５０を介して吐出される。四方弁４
２は加圧冷媒を、導管７４を介して屋外ユニット２４へと導く。同冷媒は屋外コイル３４
へ到達すると貯蔵している熱を外気、コイル３４、及びスクロール式圧縮機２８によって
与えられた圧力の相互作用に基づいて放出する。冷媒が十分な量の熱を放出した後、該冷
媒は気相ないし蒸気相がら液相へと相転換する。
【００２５】
冷媒が気体から液体へと相を変えた後で同冷媒は、屋外コイル３４から導管７０を介し
て屋内コイル３８へと移動する。屋外ユニット２４と屋内ユニット２６間に配置された膨
張器７６によって、液状冷媒の圧力低下が促される。膨張器７６は、移動する液状冷媒と
毛細管の内壁面間の相互作用によって液状冷媒を膨張させる毛細管であってよい。こうし
て液状冷媒は屋内ユニット２６へ到達する前に膨張され、再び気相へと相転換する。ヒー
トポンプ装置２２が「冷却（ＣＯＯＬ）」に設定されている状態では電磁弁５８が閉じら
れ、冷媒流れがフラッシュタンク５６へ入らないように規制されている点に留意されたい
。
【００２６】
液状冷媒は屋内ユニット２６へ到達すると屋内コイル３８へ入って、液相から気相への
転移を完了する。液状冷媒は屋内コイル３８へと低圧で入り（前述した通り毛細管７６の
作用で。）、周囲の空気から熱を吸収するように働く。屋内ファン４０がコイル３８を通
して空気を通過させるにつれ冷媒が熱を吸収して相転換を完了し、屋内コイル３８を通過
する空気を冷却して周囲の空気を冷却することとなる。冷媒が屋内コイル３８の端に到達
する時点で該冷媒は低圧の気相状態となっている。この点からスクロール式圧縮機２８か
らの吸引によって冷媒は、導管７８及び四方弁４２を介してアキュムレータタンク３０へ
と戻される。
【００２７】
ヒートポンプ装置２２が「加熱（ＨＥＡＴ）」に設定されていると、スクロール式圧縮
機２８がアキュムレータタンク３０に対し吸引力を与えて蒸発冷媒の流れをスクロール式
圧縮機２８中に引き込む。この蒸気が十分に加圧されると高圧の冷媒がスクロール式圧縮
機２８から、吐出ポート４６及び導管５０を介して吐出される。四方弁４２は加圧冷媒を
、導管７８を介して屋内ユニット２６へと導く。同冷媒は屋内コイル３８へ到達すると貯
蔵している熱を屋内空気、コイル３８、及びスクロール式圧縮機２８によって与えられた
圧力の相互作用に基づいて放出し、周囲の領域を加熱する。冷媒が十分な熱を放出した後
、該冷媒は気相ないし蒸気相から液相へと相転換する。
【００２８】
冷媒が気体から液体へと相を変えた後で同冷媒は屋内コイル３８から、導管７０，６８
を介して屋外コイル３４へと移動する。より詳しく言うと液状冷媒は先ず導管７０に沿っ
て、逆止め弁８０に到達するまで移動する。逆止め弁８０は、屋内コイル３８から屋外コ
イル３４への導管７０に沿った液状冷媒のそれ以上の移動を制限する。そうすることで逆
止め弁８０は液状冷媒を、導管６８中に流動させて電磁弁５８に対面させる。
【００２９】
四方弁４２が「加熱（ＨＥＡＴ）」位置に設定されているとき電磁弁５８は開放位置に
拘束されていて液状冷媒の流動を許し該冷媒を、蒸気注入装置３２を介して屋外ユニット
２４へと到達させうる。電磁弁５８が開放位置にあるので液状冷媒は、入口ポート６０を
介してフラッシュタンク５６中へ入る。液状冷媒が入口ポート６０を通過して流れるにつ
れ、フラッシュタンク５６の内部空間６６が満たされ始める。流入する液状冷媒によって
固定された容積の内部空間６６が、フラッシュタンク５６が満たされるにつれ加圧される
。電磁弁５８はヒートポンプ装置が「加熱（ＨＥＡＴ）」又は「冷却（ＣＯＯＬ）」の何
れかにに設定されているとき選択的に開放及び閉鎖して、フラッシュタンク５６への冷媒
の流入を選択的に制限及び許容できる。電磁弁５８の開放及び閉鎖は後述するように、ヒ
ートポンプ装置の状態と圧縮機の要求するところに大きく依存する。
【００３０】
液状冷媒はフラッシュタンク５６へ到達すると熱を放出し、それにより一部の液状冷媒
は蒸気化し他の一部の液体はサブクール液体状態へと到達する。この時点でフラッシュタ
ンク５６は蒸気化した冷媒とサブクール液状冷媒との両者の混合物を有し、その蒸気化し
た冷媒は、コイル３４，３８を出る蒸気化した冷媒の圧力よりも高圧であるがスクロール
式圧縮機２８の吐出ポート４６を出る蒸気化した冷媒よりも低圧である。
【００３１】
蒸気化した冷媒は蒸気出口６２を介しフラッシュタンク５６を出て、スクロール式圧縮
機２８の蒸気注入ポート４８中に供給される。加圧された蒸気化冷媒によりスクロール式
圧縮機２８が所望の出力圧力を有する吐出冷媒流を供給できて、前述したようにヒートポ
ンプ装置２２の全体としての効率が改善される。
【００３２】
サブクール液状冷媒はサブクール液体出口６４を介しフラッシュタンク５６を出て、導
管７２，７０を介して屋外ユニット２４へ到達する。サブクール液状冷媒は液体出口６４
を出て、例えば毛細管のような膨張器８２に対面する。膨張器８２は液状冷媒を屋外コイ
ル３４への到達前に、外部から熱を抽出する冷媒能を改善するように膨張させるものとさ
れている。冷媒が外部から熱を、屋外コイル３４を介して吸収すると該冷媒は再び気体状
態へと戻り、導管７４及び四方弁４２を介してアキュムレータタンク３０へ戻ってサイク
ルを再開する。ヒートポンプ装置２２は逆止め弁８４も有し、該逆止め弁８４はサブクー
ル液体出口６４と導管７０間で導管７２に配置されていて、冷媒が屋外ユニット２４又は
屋内ユニット２６から導管７０に沿って移動しているとき該冷媒がサブクール液体出口６
４を介してフラッシュタンク５６中に入るのを阻止する。
【００３３】
蒸気注入装置３２には図１に示すように膨張器ないし膨張弁８６も、フラッシュタンク
５６内の蒸発冷媒量を制御しスクロール式圧縮機２８の蒸気注入ポート４８に到達する蒸
発冷媒量を制御するために、設けられている。この膨張弁８６はフロート手段、すなわち
図９−１１に示すように浮揚部材８８、外向きのアーム９０、ニードル９２、及びニード
ルハウジング９４を備えたフロート手段を有する。浮揚部材８８は図１１に示すように、
外向きのアーム９０に固定され該アーム９０に支持されている。この浮揚部材８８はフラ
ッシュタンク５６の内部空間６６内の液状冷媒上に浮かぶものとされ、それによってフラ
ッシュタンク５６内の冷媒の液体レベルを指示すものとされている。
【００３４】
外向きのアーム９０はその一端で浮揚部材８８に取付け固定され、他端でニードルハウ
ジング９４によって回動可能に支持されている。これによりフラッシュタンク５６内の液
状冷媒のレベル変化に基づいて浮揚部材８８が軸線方向に移動するにつれ、外向きのアー
ム９０の上記他端がニードルハウジング９４に対し相対的に回動する。この外向きのアー
ム９０の回動運動によって、後述するニードル９２とアーム９０間の関係からしてニード
ルハウジング９４に対するニードル９２の運動が同時に生ぜしめられる。
【００３５】
アーム９０の上記他端はニードルハウジング９４に、ピボット９６を介して回運可能に
支持されている。ピボット９６は、アーム９０の透孔９１に回転変位可能に支承されニー
ドルハウジング９４に透孔９３を介し固定支持されている。この関係で浮揚部材８８の運
動によってアーム９０がニードルハウジング９４に対し相対的に、ピボット９６まわりで
回動せしめられる。またニードル９２にはそれに形成した透孔９５を介してピン９８を固
定してあり、このピン９８をアーム９０の長孔１００に、アーム９０がピボット９６まわ
りで回動するとピン９８が長孔１００内を移動するように支承させてある。長孔１００内
でのピン９８の該運動によってピン９８を固定してあるニードル９２が軸線方向に沿い、
ニードルハウジング９４に対し相対的に移動せしめられる。
【００３６】
ニードル９２はニードルハウジング９４に形成された穴１０２に、長孔１００に沿った
ピン９８の移動によって穴１０２内でのニードル９２の移動が生ぜしめられるように、摺
動可能に支承されている。同ニードル９２はテーパ面１０４を有し、このテーパ面１０４
は、フラッシュタンク５６の入口ポート６０に対し選択的に係合して該入口ポート６０を
選択的に開閉するものに形成されている。テーパ面１０４は入口ポート６０に対し完全閉
鎖位置で係合し、入口ポート６０との係合を解除するように後退せしめられるとフラッシ
ュタンク５６内に液状冷媒が入りうることとする。
【００３７】
テーパ面１０４はニードル９２に対し、内部空間６６内での浮揚部材８８の位置に依存
した複数の開放位置を与えうることとする。例えば浮揚部材８８の位置が所望の位置にあ
ると（液状冷媒の所望量がフラッシュタンク５６内にある場合のように。）、テーパ面１
０４は入口ポート６０に対し係合してフラッシュタンク５６内に冷媒が入るのを制限する
。フラッシュタンク５６の内部空間６６内に不十分な量の液状冷媒しかないと、浮揚部材
８８が下降してアーム９０を回動させる。
【００３８】
アーム９０の回動により前述したようにピン９８、長孔１００、及びニードル９２の相
互作用に基づき、ニードルハウジング９４に対し相対的にニードル９２の軸線方向運動が
生ぜしめられる。穴１０４内でのニードル９２の同運動によってテーパ面１０４が入口ポ
ート６０との係合を解除し、フラッシュタンク５６内に液状冷媒が入りうることとなる。
容易に理解できるように浮揚部材８８が下降すればするほど、アーム９０がニードル９２
をますます入口ポート６０から遠ざける。ニードル９２が入口ポート６０から遠ざかる向
きに移動すればするほど、テーパ面１０４の存在からしてますます多くの液状冷媒がフラ
ッシュタンク５６内に入りうることとなる。何故ならテーパ面１０４は入口ポート６０か
ら遠ざかるほど、より多くの液状冷媒が入口ポート６０と該テーパ面１０４の周りを通過
できることとするからである。このようにニードル９２は浮揚部材８８、アーム９０、及
びテーパ面１０４間の関係によってフラッシュタンク５６内の液状冷媒の量を制御するよ
うに働く。
【００３９】
屋内ユニット２６から屋外ユニット２４への冷媒の移動が、スクロール式圧縮機２８の
蒸気注入ポート４８中に吸引される蒸発冷媒の量及びサブクール液体出口６４を介して蒸
発器ないし屋外コイル３４へ流れるサブクール液体の量によって有効に制御されることか
らして、蒸気注入装置３２はヒートポンプ装置２２内の冷媒の循環を制御するように働く
。蒸気注入装置３２は、内部空間６６から十分な蒸気が抽出されるとともにサブクール液
体出口６４を介し十分なサブクール液体が流出した場合にのみ、フラッシュタンク５６内
に液状冷媒が入るのを許す。追加の液状冷媒は、スクロール式圧縮機２８がフラッシュタ
ンク５６内から蒸発冷媒を吸引し終わるとともにサブクール液状冷媒がサブクール液体出
口６４から放出され終わったときに、蒸気出口６２を通して流出する蒸気を埋め合わせる
ためにフラッシュタンク５６内で必要とされるであろう。蒸気注入装置３２はこのように
して、四方弁４２が「加熱（ＨＥＡＴ）」位置にある状態で冷媒流れを制御可能である。
【００４０】
図２には、他の実施例に係るヒートポンプ装置２２ａを示してある。上述したヒートポ
ンプ装置２２に用いた構成要素と構造及び機能が類似していることから、同様の符号を用
いて同様の構成要素を指し、付加する部分を加えた符号を用いて変形された構成要素を指
すこととする。
【００４１】
ヒートポンプ装置２２ａは蒸気注入装置３２ａを備えており、この蒸気注入装置３２ａ
は前記電磁弁５８に代えて電子制御型の膨張弁１０７を有する。ヒートポンプ装置２２ａ
は「冷却（ＣＯＯＬ）」モード及び「加熱（ＨＥＡＴ）」モードの両者で、冷媒流れに関
し上述したヒートポンプ装置２２と同様に機能する。電子制御型膨張弁１０７はヒートポ
ンプ装置２２ａに対し、フラッシュタンク５６中への液状冷媒の流入をさらに制御する能
力を与えるものである。この制御能力は、例えばスクロール式圧縮機２８に到達する液状
冷媒或いは（四方弁４２が「加熱」位置又は「冷却」位置にあるかに依存して）コイル３
４，３８内で完全には凝縮又は蒸発しない冷媒といった感知された系パラメータに応じて
フラッシュタンク５６中へ流入する冷媒量を選択的に制限及び変更することで、与えられ
る。前述した条件の何れも、ヒートポンプ装置２２ａが最適効率で稼働していないことを
表しうる。こうして電子制御型膨張弁１０７は冷媒流れをバランスするようにフラッシュ
タンク５６中への冷媒流れを制御し、ヒートポンプ装置２２ａの容量と効率を最適化する
。前記した膨張弁８６（図１参照）は、電子制御型膨張弁１０７によって不要となる。
【００４２】
図３には、さらに他の実施例に係るヒートポンプ装置２２ｂを示してある。上述したヒ
ートポンプ装置２２，２２ａに用いた構成要素と構造及び機能が類似していることから、
同様の符号を用いて同様の構成要素を指し、付加する部分を加えた符号を用いて変形され
た構成要素を指すこととする。
【００４３】
ヒートポンプ装置２２ｂはフラッシュタンク５６に流入する冷媒流を制御するために、
前記した電磁弁５８も電子制御型膨張弁１０７も膨張弁８６も備えていない。それに代え
て１対の毛細管１１０，１２０がフラッシュタンク５６に流入する冷媒流を制御し、また
装置作動モード（加熱又は冷却）に従って該タンク５６から熱交換器３４，３８へと流出
する冷媒流は１対の毛細管８２，１１６によって制御される。また後述するように装置２
２ｂが「加熱（ＨＥＡＴ）」から「冷却（ＣＯＯＬ）」に切り換えられたときと「冷却」
から「加熱」に切り換えられたときには、逆止め弁８４，１０８，１１２，１１８によっ
て冷媒流が正しい方向に案内される。
【００４４】
「冷却（ＣＯＯＬ）」モードでは冷媒流が前述したように、導管７０に沿って屋外ユニ
ット２４から屋内ユニット２６方向へと流動する。そうすることで冷媒流は導管１１１を
介してフラッシュタンク５６の入口ポート６０へと向けられるが、導管１１１は逆止め弁
１０８と毛細管１１０とを含んでいる。冷媒流は逆止め弁１１２によって屋内ユニット２
６への到達が制限され、フラッシュタンク５６方向へと導かれる。このようにして毛細管
１１０と逆止め弁１０８，１１２は屋外ユニット２４からの液状冷媒を、蒸発及びサブク
ーリングのためフラッシュタンク５６内へと導くように働く。かくして冷媒の流れは全体
として、毛細管８２，１１６及び逆止め弁８４，１０８，１１２，１１８によって制御を
受ける。
【００４５】
フラッシュタンク５６内で冷媒が蒸発してスクロール式圧縮機２８へと放出されると、
残りのサブクール液状冷媒はサブクール液体出口６４を介しフラッシュタンク５６から放
出され、導管１１４を介して屋内ユニット２６へと送られる。導管１１４は出口６４に接
続された導管７２に対し流体的に接続されており、毛細管１１６と逆止め弁１１８とを含
んでいる。逆止め弁１１８は冷媒流を屋内ユニット２６方向に導くとともに、その冷媒が
導管１１４，７２に沿ってフラッシュタンク５６へと移動するのを阻止するように働く。
毛細管１１６は屋内ユニット２６に対し、屋内空間を冷却するのに使用されるところの部
分的に膨張せしめられた冷媒流を供給するように働く。
【００４６】
「加熱（ＨＥＡＴ）」モードでは屋内ユニット２６から液状冷媒が、導管１１１と逆止
め弁１１２を介してフラッシュタンク５６へと送られる。屋内ユニット２６とフラッシュ
タンク５６間には毛細管１２０を、液状冷媒がフラッシュタンク５６へと入るのに先立ち
該冷媒を部分的に膨張させるために配置してある。「加熱」モードにおいて逆止め弁１０
８は、屋内ユニット２６からの冷媒流が屋外ユニット２４へと流れないようにしてフラッ
シュタンク５６中へと導く。したがって蒸気注入装置３２ｂは、ヒートポンプ装置２２ｂ
全体を通しての冷媒流れを制御するように働く。冷媒がフラッシュタンク５６に到達し十
分に蒸発すると蒸気がスクロール式圧縮機２８へと送られ、また前述したようにサブクー
ル液状冷媒が導管７２，７０を介して屋外ユニット２４へ送られる。
【００４７】
図４は「加熱のみ（ＨＥＡＴ  ＯＮＬＹ）」の状態を示しており、本状態では四方弁４
２が「加熱（ＨＥＡＴ）」に設定されていると冷媒がフラッシュタンク５６へと到達する
。この状態で液状冷媒は導管７０及び電磁弁５８を介し、入口ポート６０を通してフラッ
シュタンク５６に受け入れられる。特に四方弁４２が「加熱」モードに設定されていると
き電磁弁５８は開放位置に設定され、フラッシュタンク５６中への流体流れを許容する。
このように電磁弁５８は四方弁４２の設定（すなわち加熱モードにあるか冷却モードにあ
るか。）に応じて、フラッシュタンク５６中への冷媒流れを選択的に許容及び制限する。
電磁弁５８について述べたが、例えば電子制御型膨張弁１０７のような他の適当した弁で
もよく、そのような弁も本発明の範囲に含まれる。
【００４８】
四方弁４２が「冷却（ＣＯＯＬ）」に設定されると冷媒は屋外コイル３４から、屋内コ
イル３８へ到達するのに先立ち導管７０，１１４に沿って流動する。導管１１４は導管７
０に対し流体的に接続されていて、四方弁４２が「加熱」に設定されているとき導管１１
４に沿った冷媒流れを阻止する逆止め弁１１８を含んでいる。「冷却」モードの間、電磁
弁５８は、蒸気注入装置３２ｂに冷媒が入るのを阻止するよう閉鎖位置にある。
【００４９】
膨張器（例えば毛細管）１１５を有するバイパス１１３と逆止め弁１１９も、屋内コイ
ル３８に隣接させて設けられている。膨張器１１５と逆止め弁１１９を屋内コイル３８に
隣接させて設ける例を示したが、逆に屋外コイル３４に隣接させて設けてもよい。膨張器
１１５は「冷却（ＣＯＯＬ）」で冷媒をコイル３８への到達前に膨張させ、「加熱」中に
は逆止め弁１１９によって迂回される。
【００５０】
図５には、別の実施例に係るヒートポンプ装置２２ｂを示してある。上述したヒートポ
ンプ装置に用いた構成要素と構造及び機能が類似していることから、同様の符号を用いて
同様の構成要素を指し、付加する部分を加えた符号を用いて変形された構成要素を指すこ
ととする。
【００５１】
本ヒートポンプ装置２２ｂは、蒸気注入装置３２ｂ中への冷媒流れを選択的に許容及び
制限するように働く制御機構を備えている。同制御機構は後述するように、導管７０，１
１１を通しての冷媒流れを選択的に許容及び制限することで同流れを制御するように働く
１対の電磁弁１２２，１２４を備えている。
【００５２】
「冷却（ＣＯＯＬ）」モードで液状冷媒は、屋外ユニット２４から導管７０を介して受
け入れられる。この液状冷媒は導管１１１を介してフラッシュタンク５６に導かれ、導管
７０を介して屋内ユニット２６に導かれる。屋外ユニット２４と屋内ユニット２６間には
電磁弁１２２を配置してあり、この電磁弁１２２はユニット２４，２６間の冷媒流れを制
限及び許容するように働く。屋外ユニット２４とフラッシュタンク５６間には電磁弁１２
４を配置してあり、この電磁弁１２４も冷媒流れを選択的に制限及び許容するように働く
。電磁弁１２２が冷媒流れを制限するとき、屋外ユニット２４からの冷媒は導管１１１を
介してフラッシュタンク５６中に導かれ、そこで蒸発してスクロール式圧縮機２８へ戻さ
れる蒸気及び屋内ユニット２６へと流れるサブクール液状冷媒として循環せしめられる。
電磁弁１２２が開放していると、屋外ユニット２４からの冷媒は、蒸気注入装置３２ｂを
迂回して屋内ユニット２６へと向けられる。
【００５３】
制御機構は装置２２の状態に応じて、電磁弁１２２，１２４を選択的に開閉するように
働く。特にスクロール式圧縮機２８でより多くの蒸発冷媒が必要とされると電磁弁１２２
が閉鎖され、それによってより多くの液状冷媒がフラッシュタンク５６内へ導かれる。他
方、要求により電磁弁１０７が閉鎖されてフラッシュタンク５６中への冷媒流れが制限さ
れ、それによって屋外ユニット２４からの液状冷媒が導管７０を介して屋内ユニット２６
へと導かれる。このようにして電磁弁１０７，１２２，１２４は装置の状態とパラメータ
に応じ協力して、冷媒をして蒸気注入装置３２ｂを選択的に迂回させる。理解されるよう
に電磁弁１０７がフラッシュタンク５６中への冷媒流れを制限するとき制御機構は、電磁
弁１２２を開放して屋内ユニット２６への冷媒流れを許容するように働く。換言すると制
御機構は電磁弁１０７，１２２，１２４を選択的に開閉することによってスクロール式圧
縮機２８への蒸発冷媒、屋内ユニット２６へのサブクール液状冷媒、及び屋内ユニット２
６への液状冷媒の流れをバランスさせることとする。
【００５４】
「加熱（ＨＥＡＴ）」モードでは液状冷媒が屋内ユニット２６から、導管１１１及び逆
止め弁１１２を介してフラッシュタンク５６へと流れる。フラッシュタンク５６が最適の
容量及び効率を要求されない場合はしかし、制御機構は電磁弁１０７を閉鎖することによ
ってフラッシュタンク５６中への更なる流入を制限するように働く。この状況の下で冷媒
は、導管１２６を介して屋外ユニット２４へ導かれる。導管１２６は毛細管１２８を備え
ており、図５に示すように導管１１１と導管７０とを流体的に、冷媒が部分的に蒸発せし
められた状態で屋内ユニット２６から屋外ユニット２４へと直接に送られうるように接続
している。
【００５５】
フラッシュタンク５６が更に冷媒を必要とすると制御機構は導管１２６に配置されてい
る電磁弁１２４を、フラッシュタンク５６に冷媒流れを導くように閉鎖する。換言すると
制御機構は屋外ユニット２４への冷媒流れを、屋内ユニット２６から導管１１１を介しフ
ラッシュタンク５６へと冷媒流れを導くように電磁弁１２４を選択的に閉鎖することによ
って制限する。上述の何れの場合にも電磁弁１２２は、導管１１１又は導管１２６に冷媒
流れを導くように閉じられており、したがって両方向（すなわち屋外ユニット２４と屋内
ユニット２６間）での冷媒流れを選択的に許容及び阻止する。電磁弁１２２について述べ
てきたが、この電磁弁１２２に代えて電子制御型膨張弁（ＥＸＶ）を用いることも、また
毛細管１２８及び電磁弁１２４と置換することも可能であり、そのような変形例もこの発
明の範囲に含まれる。
【００５６】
前述の「加熱」及び「冷却」モードの何れにおいても蒸気注入装置３２ｂは、加熱又は
冷却モードの下でのみ同装置３２ｂが利用されるように選択的に迂回できる。より詳しく
言うと四方弁４２が「加熱」に設定されているとき電磁弁１０７を閉鎖することによって
、コイル３４，３８間の冷凍サイクルは蒸気注入装置３２ｂを完全に迂回ないし無視する
。同様に四方弁４２が「冷却」に設定されているとき電磁弁１０７を閉鎖することによっ
て、コイル３４，３８間の冷凍サイクルは蒸気注入装置３２ｂを迂回ないし無視する。こ
のように蒸気注入装置３２ｂは特定の用途及び要求に従って、「冷却」或いは「加熱」の
間に選択的に使用できる。
【００５７】
図６には、さらに別の実施例に係るヒートポンプ装置２２ｃを示してある。上述したヒ
ートポンプ装置に用いた構成要素と構造及び機能が類似していることから、同様の符号を
用いて同様の構成要素を指し、付加する部分を加えた符号を用いて変形された構成要素を
指すこととする。
【００５８】
ヒートポンプ装置２２ｃは追加の弁を加えることによって、蒸気注入装置３２ｃからス
クロール式圧縮機２８へ流れる冷媒流を「加熱」及び「冷却」の両モードにおいて可能と
する。すなわちフラッシュタンク５６からスクロール式圧縮機２８に至るラインないし導
管５４に電磁弁５８を、該電磁弁５８の選択的な開閉によってフラッシュタンク５６から
の蒸気がスクロール式圧縮機２８に到達するのが選択的に阻止されるように、設けている
。電磁弁５８は「冷却」及び「加熱」モードのそれぞれの間、スクロール式圧縮機２８へ
流れる蒸気を制御し、もってフラッシュタンク５６からの流れを制御する。
【００５９】
図７には、他の実施例に係るヒートポンプ装置２２ｄを示してある。上述したヒートポ
ンプ装置に用いた構成要素と構造及び機能が類似していることから、同様の符号を用いて
同様の構成要素を指し、付加する部分を加えた符号を用いて変形された構成要素を指すこ
ととする。
【００６０】
ヒートポンプ装置２２ｄは、プレート型熱交換器１３２を有する蒸気注入装置３２ｄと
一連の制御弁１３４，１３６，１３８とを備えている。プレート型熱交換器１３２は液状
冷媒を蒸気化しその蒸気化した冷媒をスクロール式圧縮機２８に分配して、圧縮機２８及
びヒートポンプ装置２２ｄの全体としての効率を改善するように働く。制御弁１３４，１
３６，１３８は後述するように、プレート型熱交換器１３２中に流入する液状冷媒を制御
し、もってヒートポンプ装置２２ｄを通して流れる冷媒流れを制御するように働く。
【００６１】
屋外コイル３４の出口に隣接させて第１の制御弁１３４を配置してあり、この第１の制
御弁１３４は後述するようにコイル３４へ流入する冷媒流れを選択的に制限しうる。また
バイパス１４０と逆止め弁１４２とを、制御弁１３４の位置（すなわち開放しているか閉
鎖しているか）の如何に拘わらず屋外ユニット２４からの冷媒流出を可能とするように設
けてある。「冷却（ＣＯＯＬ）」モードで第１の制御弁１３４は閉鎖していて、液状冷媒
はバイパス１４０と逆止め弁１４２を介して蒸気注入装置３２ｄへ流れる。同冷媒はプレ
ート型熱交換器１３２の入口１４４で蒸気注入装置３２ｄに受け入れられ、出口１４６で
放出される。冷媒が放出されると同冷媒は、屋内ユニット２６に到達する前に第２の制御
弁１３６を通過する。制御弁ないし膨張器１３４，１３６を屋外及び屋内の熱交換器３４
，３８に隣接させて設ける例を示したが、これらの膨張器１３４，１３６はプレート型熱
交換器１３２と屋外及び屋内の熱交換器３４，３８のそれぞれの間の何れの位置に設けて
もよい。内蔵逆止め弁を備えた膨張器を用いると逆止め弁１４２，１５０の必要性が無く
されるもので、そのような変形例も本発明の範囲に含まれる。
【００６２】
「加熱（ＨＥＡＴ）」モードでは制御弁１３６が閉鎖されて、屋内ユニット２６から蒸
気注入装置３２ｄへ流れる冷媒流れが制限される。制御弁１３６が閉鎖されているとき、
バイパス１４８及び逆止め弁１５０によってプレート型熱交換器１３２への冷媒の到達が
許容される。バイパス１４８及び逆止め弁１５０を通過した後、冷媒はプレート型熱交換
器１３２に到達する前に制御弁１３８に対面する。制御弁１３８は電子制御型膨張弁であ
ってプレート型熱交換器１３２へ到達する液状冷媒の量、したがってスクロール式圧縮機
２８へ到達する蒸気化冷媒の量を選択的に調量するように働く。スクロール式圧縮機２８
が十分な量の蒸発冷媒を必要としていると制御弁１３８が全開され、それによってプレー
ト型熱交換器１３２を通過する液状冷媒の量が最大限に増す。プレート型熱交換器１３２
でより多くの液状冷媒が加熱されるほど、より多くの蒸気が生成される。この関係で制御
弁１３８はプレート型熱交換器１３２に入る液体の量を調量するだけでなく、スクロール
式圧縮機２８へ到達する蒸気の量も調量する。
【００６３】
制御弁１３４，１３６が制御弁１３８と協力してヒートポンプ装置２２ｄ内の冷媒流れ
を制御する点に、留意すべきである。制御弁１３４，１３６，１３８は選択的に開閉され
て蒸気注入装置３２ｄ、スクロール式圧縮機２８、及び熱交換器３４，３８へ冷媒を分配
し、ヒートポンプ装置２２ｄを正しくバランスさせて容量及び効率を最適にする。制御弁
１３４，１３６は固定制限膨張器に置換することもでき、その場合も本発明の範囲に含ま
れる。
【００６４】
前述したように制御弁１３８は、冷媒がプレート型熱交換器１３２に到達するのを選択
的に制限するように働く。制御弁１３８が閉鎖していると冷媒は図７に矢印で示すように
、プレート型熱交換器１３２の入口１４４と出口１４６間を移動することで蒸気注入装置
３２ｄを迂回する。この方法でヒートポンプ装置２２ｄは、蒸気注入装置３２ｄが「加熱
」モード又は「冷却」モードの１つのモードだけで利用されるように適合させうる。蒸気
注入装置３２ｄが「加熱」モード中にのみ使用されるとすると、「冷却」モード中に制御
弁１３８は閉鎖されて冷媒がプレート型熱交換器１３２へ入るのが制限される。同様に蒸
気注入装置３２ｄが「冷却」モード中にのみ使用されるとすると、「加熱」モード中に制
限弁１３８は閉鎖されて冷媒がプレート型熱交換器１３２へ入るのが制限される。このよ
うに蒸気注入装置３２ｄは特定の用途及び要求にしたがって選択的に、「冷却」又は「加
熱」中のみ使用できる。
【００６５】
図８には、さらに他の実施例に係る冷却装置２２ｅを示してある。上述したヒートポン
プ装置に用いた構成要素と構造及び機能が類似していることから、同様の符号を用いて同
様の構成要素を指し、付加する部分を加えた符号を用いて変形された構成要素を指すこと
とする。
【００６６】
冷却装置２２ｅは一般に、内部空間を冷却するために使用される。この冷却装置２２ｅ
は冷却器、内部空間を冷却するための冷凍又は空気調和装置に組込まれる。図８に示すよ
うに冷却装置２２ｅは冷蔵庫１６０内に組込まれていて、屋内ユニット２６はその中に配
置され、また屋外ユニット２４は冷蔵庫１６０の外部に配置されていて、一般的には凝縮
ユニット１６２と称されている。屋外及び屋内ユニット２４，２６を同一フレーム内とす
るモノブロック型構造とすることも可能であり、稼働原理は同様である。冷蔵庫１６０を
示したが冷却展示ケース、フリーザー、冷却器、或いは空気調和装置のような他の冷却装
置においても使用でき、それらも本発明の範囲に含まれる。
【００６７】
凝縮ユニット１６２は屋外コイル３４、膨張器３２ｅ、及び圧縮機２８ｅを含んでいる
。屋外コイル３４の出口１６６に流体的に接続した受液器１６４も含ませることができ、
この受液器１６４は後述するようにコイル３４からの液状冷媒を受け取り同冷媒を、膨張
器３２ｅで使用するために貯蔵する。フラッシュタンク５６ｅと受液器１６４も、単一の
構造要素へと結合できる。
【００６８】
膨張器３２ｅは受液器１６４に対し導管１６８を介し、液状冷媒が該導管１６８に沿っ
て受液器１６４と膨張器３２ｅ間で流動するように流体的に接続されている。膨張器３２
ｅの入口６０ａ近くに毛細管１７０を、膨張器３２ｅに到達する前に冷媒が部分的に膨張
しうるように配置できる。
【００６９】
膨張器３２ｅはフラッシュタンク５６ｅとフロート手段８６ｅを含み、屋外コイル３４
からの冷媒を圧縮機２８ｅで使用するために蒸発させると同時に、屋内コイル３８で使用
するためのサブクール液状冷媒を生成するように働く。フラッシュタンク５６ｅは屋外コ
イル３４に対し導管１６８を介し流体的に接続されており、また屋内コイル３８に対し導
管７２と出口ポート６４を介し流体的に接続されている。さらにフラッシュタンク５６ｅ
は圧縮機２８ｅに対し、蒸気出口ポート６２と導管１７２を介し流体的に接続されている
。導管１７２は圧縮機２８ｅに対し蒸気注入ポート４８ｅで流体的に接続されていて、圧
縮機２８ｅ中に加圧された冷媒蒸気を引き渡すように働く。図１−７について前述したよ
うに圧縮機２８ｅの蒸気注入ポート４８ｅに対する加圧蒸気流の引き渡しによって、装置
効率と容量の増大が実現される。
【００７０】
膨張器３２ｅは、フラッシュタンク５６ｅの内部空間６６中に入る冷媒を調量するため
のフロート手段８６ｅを含んでいる。フロート手段８６ｅはフラッシュタンク５６ｅ内に
存在する液状冷媒の量に反応して、予定した下限値となるとより多くの冷媒をフラッシュ
タンク５６ｅ中に流入させる。フロート手段８６ｅは、図１−７について詳述した通りの
構造と機能を有する。しかし同フロート手段８６ｅは入口６０ａを考慮したものに設計さ
れている。すなわち前述した実施例での入口６０位置とは異なって入口６０ａは、屋外コ
イル３４からの液状冷媒をフロート手段８６ｅの反対側で受け入れるように変位させてあ
る。
【００７１】
膨張器３２ｅは、フラッシュタンク５６ｅと導管７０，７２，１７２を取り巻く絶縁体
１７４を有することができる。絶縁体１７４はサブクール液状冷媒が導管７０，７２に沿
ってフラッシュタンク５６ｅから屋内ユニット２６へと移動するとき、このサブクール液
状冷媒の状態を保持する。同様に絶縁体１７４は蒸発した冷媒がフラッシュタンク５６ｅ
から圧縮機２８ｅへと移動するとき、その蒸発した冷媒の状態を保持する。フラッシュタ
ンク５６ｅと屋内ユニット２６間及び圧縮機２８ｅ間の相対距離に依存して、絶縁体１７
４の必要量が変動することが理解できよう。
【００７２】
絶縁体１７４を冷却装置２２ｅに関連して述べてきたが、絶縁体１７４は前述したヒー
トポンプ装置の何れにおいても設けうる。すなわちそれぞれの構造要素間の距離が大きい
ほど、屋内ユニット２６及び圧縮機２８へとそれぞれ到達する前に冷媒の相変化が起き易
いからである。
【００７３】
屋内ユニット２６の入口１７８に隣接させて膨張器１７６を設け、サブクール液状冷媒
をそれが屋内コイル３８に到達する前に部分的に膨張させることができる。膨張器１７６
は電子制御型の膨張器（ＥＸＶ）、熱制御型の膨張器（ＴＸＶ）、毛細管、又は蒸発器圧
力調整器の何れであってもよい。蒸発器圧力調整器を使用する場合、屋内ユニット２６中
への冷媒流れをさらに制御するためにＥＸＶも併わせ使用できる。
【００７４】
冷却装置２２ｅの作用を図８について説明する。液状冷媒が屋外ユニット２４の出口１
６６を出ると、受液器１６４を含ませてあるとすると該受液器１６４に入り、膨張器３２
ｅでの使用に備えて同受液器１６４中で保存される。膨張器３２ｅが液状冷媒を必要とす
ると、受液器１６４から冷媒が引き出されてフラッシュタンク５６ｅ中に流入し、加圧蒸
発冷媒とサブクール液状冷媒との両者の生成に用いられる。
【００７５】
液状冷媒が導管１６８に沿って移動するとき、該冷媒はフラッシュタンク５６ｅへの到
達前に毛細管１７０によって部分的に膨張される。フラッシュタンク５６ｅ内で冷媒が熱
を放出すると前述した通り、加圧蒸発冷媒とサブクール液状冷媒との両者が同時に生成さ
れる。加圧蒸発冷媒は圧縮機２８ｅの蒸気注入ポート４８ｅ向きに導かれ、サブクール液
状冷媒は導管７２，７０及び膨張器１７６を介して屋内ユニット２６向きに導かれる。
【００７６】
加圧蒸発冷媒は圧縮機２８ｅで十分に圧縮された後、導管７４を介して屋外ユニット２
４へと導かれる。サブクール液状冷媒は膨張器１７６で膨張され、冷蔵庫１６０の内部空
間から熱を吸収する。熱を吸収することによって冷媒が蒸発し、屋内ユニット２６を出て
導管７８を介し圧縮機２８ｅに、圧縮のために戻される。圧縮された冷媒はフラッシュタ
ンク５６ｅからの加圧蒸発冷媒と混合され、屋外ユニット２４へと送られて過程を再開す
る。
【００７７】
以上の記述は単なる例示であって、本発明の要旨を外れることのない変形例も発明範囲
内に含むように意図したものである。そのような変形例を、本発明の要旨とする範囲から
外れていると見做すべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の原理とするところに従ったヒートポンプ装置を示す模式図である。
【図２】本発明の他の実施例に係るヒートポンプ装置を示す模式図である。
【図３】本発明のさらに他の実施例に係るヒートポンプ装置を示す模式図である。
【図４】加熱サイクル中にのみ使用される蒸気注入装置を示した、図３に図示の特定の構造要素の模式図である。
【図５】本発明の別の実施例に係るヒートポンプ装置を示す模式図である。
【図６】本発明のさらに別の実施例に係るヒートポンプ装置を示す模式図である。
【図７】本発明の他の実施例に係るヒートポンプ装置を示す模式図である。
【図８】本発明のさらに他の実施例に係るヒートポンプ装置を示す模式図である。
【図９】本発明の原理とするところに従ったフラッシュタンクを示す斜視図である。
【図１０】図９のフラッシュタンクの分解斜視図である。
【図１１】図９のフラッシュタンクの断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ  ヒートポンプ装置
２２ｅ        冷却装置
２４          屋外ユニット
２６          屋内ユニット
２８，２８ｅ  スクロール式圧縮機
３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ  蒸気注入装置
３２ｅ        膨張器
３４          屋外コイル（熱交換器）
３８          屋内コイル（熱交換器）
４２          四方弁
４８，４８ｅ  蒸気注入ポート
５６，５６ｅ  フラッシュタンク
５８          電磁弁
６０，６０ａ  入口ポート
６２          蒸気出口
６４          サブクール液体出口
７６          膨張器（毛細管）
８０          逆止め弁
８２          膨張器（毛細管）
８４          逆止め弁
８６          膨張弁
８６ｅ        フロート手段
８８          浮揚部材
９０          アーム
９２          ニードル
９４          ニードルハウジング
９６          ピボット
１０４        テーパ面
１０７        電磁弁
１０８        逆止め弁
１１０        毛細管
１１２        逆止め弁
１１３        バイパス
１１６        毛細管
１１８        逆止め弁
１１９        逆止め弁
１２０        毛細管
１２２        電磁弁
１２４        電磁弁
１３２        プレート型熱交換器
１３４        制御弁
１３６        制御弁
１３８        制御弁
１４０        バイパス
１４２        逆止め弁
１４４        入口
１４６        出口
１４８        バイパス
１５０        逆止め弁
１７０        毛細管
１７６        膨張器
【図１】
2005172422.tif 000003
【図２】
2005172422.tif 000004
【図３】
2005172422.tif 000005
【図４】
2005172422.tif 000006
【図５】
2005172422.tif 000007
【図６】
2005172422.tif 000008
【図７】
2005172422.tif 000009
【図８】
2005172422.tif 000010
【図９】
2005172422.tif 000011
【図１０】
2005172422.tif 000012
【図１１】
2005172422.tif 000013