(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換部と液体供給装置と制御装置を備える多機能ヒートポンプ空調システムにおいて、
前記熱交換部は、圧縮機、液体熱交換器、第一膨張装置、四方弁、室外熱交換器、第二膨張装置、室内熱交換器、三方切換弁を備え、
前記圧縮機はパイプラインで液体熱交換器に接続し、該液体熱交換器はパイプラインで第一膨張装置に接続し、該第一膨張装置はパイプラインで四方弁に接続し、該四方弁はパイプラインで室外熱交換器と接続し、該室外熱交換器はパイプラインで第二膨張装置に接続し、
該第二膨張装置はパイプラインで室内熱交換器に接続し、該室内熱交換器はパイプラインで該四方弁に接続し、該三方切換弁は該第二膨張装置と該室内熱交換器間のパイプラインに配置し、該三方切換弁はパイプラインで該四方弁と該室内熱交換器間のパイプラインに接続し、
前記液体供給装置にはポンプを備え、ポンプは液体進入管と液体排出管を接続し、液体排出管は該液体熱交換器を通過し、前記液体供給装置は更に液体タンクを備え、該液体進入管と該液体排出管はそれぞれ該液体タンクに接続し、該ポンプは液体を該液体熱交換器に輸送して加熱液体を形成し、
前記制御装置は、ポンプ、圧縮機、第一膨張装置、四方弁、室外熱交換器、第二膨張装置、三方切換弁、室内熱交換器に電気的に接続し、
前記ポンプと液体熱交換器の間に位置する液体排出管には三方弁を接続し、前記三方弁は液体排出補助管によって液体熱交換器と液体タンク間の液体排出管を接続し、前記三方弁は前記制御装置に電気的に接続し、該ポンプは加熱液体温度の要求に対し、その回転速度を変化させて、該液体熱交換器内に進入する液体の流量を変えて加熱液体の液体排出温度をコントロールし、
該加熱液体負荷が冷気負荷より大きい時、冷媒は該第一膨張装置中に進入して、第一回目の膨張を行ない、さらに該四方弁の案内により該室内熱交換器に進入し、さらに第二膨張装置に進入し、第二回目の膨張を行ない、第二回目の膨張後の冷媒は該室外熱交換器に進入して大気中の熱エネルギーを吸収し、その後、該四方弁の案内と該圧縮機の輸送により、冷媒が該液体熱交換器に進入し、該液体と熱交換し、これにより大量の加熱液体と少量の冷気を提供し、
該冷気負荷が該加熱液体負荷より大きい時、該制御装置は、該第一膨張装置を開通状となし、上述の熱交換を終え且つ温度降下した冷媒に該第一膨張装置を通過させるだけとして、該第一膨張装置中で膨張不能とし、該冷媒は該四方弁の案内により該室外熱交換器中に進入し、さらに熱交換後の冷媒は該第二膨張装置中に進入して膨張し、その後、該室内熱交換器中に進入し、室内温度を下げ、該冷媒はさらに該四方弁の案内により、該圧縮機中に進入し、並びに該液体熱交換器中に送りこまれ、該液体と熱交換し、大量の冷気と少量の加熱液体を提供することを特徴とする多機能ヒートポンプ空調システム。
【請求項２】
請求項１記載の多機能ヒートポンプ空調システムにおいて、前記室内熱交換器には室内ファンを備え、前記室外熱交換器には室外ファンを備えることを特徴とする多機能ヒートポンプ空調システム。
【請求項３】
請求項１記載の多機能ヒートポンプ空調システムにおいて、前記第一膨張装置と第二膨張装置は電子膨脹弁とすることを特徴とする多機能ヒートポンプ空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は多機能ヒートポンプ空調システムに係り、冷媒の流れる方向を変化させ、その過程において多種の異なる熱交換パターンを達成することにより、要求に応じて、冷気、暖気、加熱液体、冷気と加熱液体の組み合わせ或いは加熱液体と暖気の組み合わせを提供し、この一つの流れ方向の変化により、冷熱要求の不均衡状態であっても正常動作する多機能ヒートポンプ空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱水、冷気、暖気の三者は人々の生活に不可欠なものとなっており、多くの人が知っている通り、熱水はヒートポンプ装置によって提供され、冷気と暖気は空調機によって提供される。
【０００３】
前記ヒートポンプ装置は、加熱装置と水供給装置により構成され、水供給装置は水を加熱装置に提供し、加熱装置は水を特定温度にまであげ、人に供給して使用する。
【０００４】
空調機は、少なくとも圧縮機、膨張弁、蒸発器、コンデンサ、放熱装置、ファンを備え、冷媒は蒸発器とコンデンサそれぞれにおいて熱交換を行い、ファンによる送風によって、冷気または暖気を人に提供し、放熱装置は冷媒の温度を下げるためのものである。空調機が高効率であるなら放熱装置は水冷式で、放熱装置内の水は冷媒との熱交換にだけ用いられ、これ以外に水には、何も用途はない。
【０００５】
前述した通り、従来の空調機とヒートポンプ装置の二者は二つの各自独立した装置であり、使用上或いは価格上、どちらも制限を受ける箇所がある。一部のメーカーは既に前記二者を結合したシステムを開発しているものの、冷熱要求が不均衡状態である時は冷媒流量が制御できず、前記システムは機械のオフモード時にだけ対応できるだけで、実際の使用要求を満たすことはできない。また、前記システムが既に温度制御条件を達成している時、システムは自動的にストップし、継続的にその他の熱水を作ることはできない。よって、前記システムには改善すべき空間が残されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
周知の技術の欠点を鑑み、本発明の目的は、次の多機能ヒートポンプ空調システムを提供することにある。それは、冷媒の流れる方向を変化させ、システム中の冷媒に多種の熱交換パターンを生じさせ、熱水、暖気、冷気、熱水と暖気の組み合わせ、熱水と冷気の組み合わせを提供する機能を備えさせ、冷熱要求が不均衡状態であっても、前記システムを正常動作させられる多機能ヒートポンプ空調システムである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明の技術手段では、熱交換部、液体供給装置、制御装置により構成される多機能ヒートポンプ空調システムを提供する。
【０００８】
前述した熱交換部は、圧縮機、液体熱交換器、第一膨張装置、四方弁、室外熱交換器、第二膨張装置、室内熱交換器、三方切換弁を備える。前記圧縮機はパイプラインで液体熱交換器に接続し、液体熱交換器はパイプラインで第一膨張装置に接続し、第一膨張装置はパイプラインで四方弁に接続し、四方弁はパイプラインで室外熱交換器に接続し、室外熱交換器はパイプラインで第二膨張装置に接続し、室外熱交換器には室外ファンを備え、第二膨張装置はパイプラインで室内熱交換器に接続し、室内熱交換器はパイプラインで四方弁に接続し、室内熱交換器には室内ファンを備え、三方切換弁は第二膨張装置と室内熱交換器間のパイプライン中に配置し、三方切換弁は別のパイプラインで四方弁と室内熱交換器間のパイプラインに接続する。また、第一膨張装置と第二膨張装置は電子膨脹弁とする。
【０００９】
前記液体供給装置にはポンプを備え、ポンプは液体進入管と液体排出管にそれぞれ接続し、液体排出管は液体熱交換器を通過する。
【００１０】
前記液体供給装置は更に、液体タンクを備え、前述した液体排出管と液体進入管をそれぞれ液体タンクに接続し、前記ポンプと液体熱交換器の間に位置する液体排出管は三方弁に接続し、三方弁は液体排出補助管によって液体熱交換器と液体タンク間に位置する液体排出管に接続する。
【００１１】
前述した制御装置は、ポンプ、圧縮機、液体熱交換器、第一膨張装置、四方弁、室外熱交換器、第二膨張装置、三方切換弁、室内熱交換器、三方切換弁に電気的に接続する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の多機能ヒートポンプ空調システムをまとめると、それは主に、液体熱交換器によって、液体と冷媒を相互熱交換するものであり、液体の温度を高め、冷媒の温度を下げ、更に四方弁と三方切換弁のガイドによって冷媒の流れる方向を変化させて、要求に応じた加熱液体、冷気、暖気、加熱液体と暖気の組み合わせ、或いは冷気と加熱液体の組合せを提供する。また、実際の状況において、ある需要が高くしかも冷熱要求が不均衡である時であっても、前記の冷媒の流れる方向を変化させる方式ではシステムを正常作動させることができ、実際の要求に応じて、必要な加熱液体、冷気、暖気、加熱液体と暖気の組み合わせ、或いは冷気と加熱液体の組み合わせを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の多機能ヒートポンプ空調システムにおいて、加熱液体負荷が冷気負荷を超える場合の冷媒と液体のフロー図である。
【図２】本発明の多機能ヒートポンプ空調システムにおいて、冷気負荷が加熱液体負荷を超える場合の冷媒と液体のフロー図である。
【図３】本発明の多機能ヒートポンプ空調システムにおける冷気負荷のみである時の冷媒フロー図である。
【図４】本発明の多機能ヒートポンプ空調システムにおける加熱液体負荷のみである時の液体と冷媒のフロー図である。
【図５】本発明の多機能ヒートポンプ空調システムにおける加熱液体と暖気の同時負荷時の液体と冷媒のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、特定の実施例に基づき、本発明の実施方式を説明する。これにより、本技術分野において一般知識を有する者は、本明細書に開示した内容から本発明のその他長所や効果を簡単に理解することを可能にする。
【００１５】
図１に示す通り、本発明の多機能ヒートポンプ空調システムは、液体供給装置１、熱交換部２、制御装置３を備える。
【００１６】
前記液体供給装置１には選択性の液体タンク１０とポンプ１１を備え、ポンプ１１は液体進入管１２と液体排出管１３によって液体タンク１０にそれぞれ接続し、ポンプ１１は可変周波数ポンプ或いは固定周波数ポンプとする。ポンプ１１を固定周波数ポンプとする時、固定周波数ポンプは制御弁を別に追加取り付けすることも可能であり、これにより液体供給装置の循環流量をコントロールする。
【００１７】
前記熱交換部２は、圧縮機２０、液体熱交換器２１、第一膨張装置２２、四方弁２３、室外熱交換器２４、第二膨張装置２５、室内熱交換器２６、三方切換弁２７を備える。
前記圧縮機２０はパイプラインで液体熱交換器２１に接続し、前記液体排出管１３は液体熱交換器２１を通過し、前記液体排出管１３は液体熱交換器２１とポンプ１１間に位置する三方弁１４に接続する。また三方弁１４は別に液体排出補助管１５で液体タンク１０と液体熱交換器２１間の液体排出管１３に接続する。液体熱交換器２１はパイプラインで第一膨張装置２２に接続し、第一膨張装置２２はパイプラインで四方弁２３に接続し、四方弁２３は更にパイプラインで圧縮機２０に接続し、四方弁２３は別の二つのパイプラインで室外熱交換器２４と室内熱交換器２６にそれぞれ接続する。室外熱交換器２４はパイプラインで第二膨張装置２５に接続し、第二膨張装置２５はパイプラインで室内熱交換器２６に接続し、三方切換弁２７は第二膨張装置２５が室内熱交換器間２６に接続するパイプライン中に配置し、三方切換弁２７はパイプラインで四方弁２３が室内熱交換器２６に接続するパイプラインに接続する。
室外熱交換器２４には室外ファン２４０を備え、室内熱交換器２６には室内ファン２６０を備える。また、第一膨張装置２２と第二膨張装置２５は電子膨脹弁とする。
【００１８】
制御装置３は、ポンプ１１、三方弁１４、圧縮機２０、第一膨張装置２２、四方弁２３、室外熱交換器２４、第二膨張装置２５、三方切換弁２７、室内熱交換器２６にそれぞれ電気的に接続する。
【００１９】
図１に示すとおり、加熱液体負荷が冷気負荷を超える時、圧縮機２０は先ず加熱液体負荷を優先する。
液体タンク１０内の液体は水や油体とし、前記液体は、液体進入管１２を経由してポンプ１１内に送られ、ポンプ１１により液体排出管１３を経由して液体熱交換器２１に送られる。
圧縮機２０は冷媒を液体熱交換器２１内に送り、液体と冷媒の二者に熱交換を行わせる。液体温度が向上し、冷媒は第一膨張装置２２内に入り第一回目の膨脹を行う。温度向上した液体は更に液体排出管１３から液体タンク１０内に戻され、後のステップで使用するために貯蔵される。
【００２０】
第一回目の膨脹を経た冷媒は四方弁２３のガイドによって室内熱交換器２６に入り、室内温度をコントロールし、冷媒は即刻、第二膨張装置２５に入り第二回目の膨脹が行われる。
第二回目の膨脹を経た冷媒は、室外熱交換器２４に入り大気中の熱エネルギーを吸収した後、四方弁２３のガイドと圧縮機２０の輸送によって、液体熱交換器２１に送られて、液体との熱交換が行われ、並びに、前述に基づき再度同様の工程と熱交換を行うことにより、大量の加熱液体と少量の冷気が提供される。
ポンプ１１は加熱液体温度の要求に対し、その回転速度を変化させて液体の流量を変えて加熱液体の液体排出温度をコントロールする。液体排出温度を高める必要がある場合は、ポンプ１１がその回転速度を低下させ、液体流量を減少させると、液体熱交換器２１内で少量の液体の熱交換が行われる。これとは逆に、液体排出温度を下げる必要がある場合は、ポンプ１１が回転速度を高め、液体流量を増加させると、液体熱交換器２１内で大量の液体の熱交換が行われる。
【００２１】
図２には冷気負荷が加熱液体負荷を超える場合を示し、圧縮機２０は先ず冷気負荷を優先する。
圧縮機２０は冷媒を液体熱交換器２１内に送り、液体と冷媒の二者に熱交換を行わせる。液体の流動と制御パターンは前述した通りである故、ここでは説明を省くことにする。
制御装置３は、第一膨張装置２２を開いた状態にし、前述の熱交換を経て温度を下げた冷媒は第一膨張装置２２だけを通過し、第一膨張装置２２内では膨脹できない。前記冷媒は四方弁２３のガイドによって室外熱交換器２４内に入り、室外ファン２４０の回転が室外熱交換器２４の熱交換能力を増強させる。
再度熱交換された後の冷媒は第二膨張装置２５内に入り膨脹し、その後、室内熱交換器２６内に入り、室内温度を低下させる。また、室内ファン２６０の回転速度は使用者が設定し、室内熱交換器２６内での冷媒の熱交換能力を増強する。
前記冷媒は更に四方弁２３のガイドを経て圧縮機２０内に入り、液体熱交換器２１内に送られて液体と冷媒の二者の熱交換工程が進められ、冷媒は再度前記の工程と熱交換を行い、大量の冷気と少量の加熱液体を提供する。また、前述した通り、ポンプ１１はこの過程において液体排出温度の制御に用いられる。
【００２２】
図３に示した冷気負荷のみの場合、圧縮機２０は冷気負荷を優先し、制御装置３はポンプ１１の作動をストップさせると、液体はパイプライン内での流動ができなくなる。
冷媒は開いた状態の第一膨張装置２２を通過し、四方弁２３のガイドにより室外熱交換器２４内に入り熱交換を行う。
前記冷媒は第二膨張装置２５内に入るとすぐに膨脹し、その後、室内熱交換器２６内に入り熱交換を行い、室内温度を低下させる。
熱交換後の冷媒は四方弁２３のガイドを経て圧縮機２０内に入り加圧されて液体熱交換器２１に入り、更に第一膨張装置２２を通過した後、冷媒は更に前述に基づき再度同様の工程と熱交換を行い冷気を提供する。
【００２３】
図４に示した加熱液体負荷のみの場合、圧縮機２０は加熱液体負荷をまず優先し、液体進入管１２は液体をポンプ１１内に送り、ポンプ１１は液体を液体排出管１３を経由して液体熱交換器２１内に送り、また、前述したとおり、ポンプ１１はこの工程において液体排出温度のコントロールに用いる。
冷媒が液体熱交換器２１内に入ると、冷媒と液体は熱交換を行い、液体温度が高められた後、液体排出管１３を経由して液体タンク１０内に送られ、以後の工程に使用するために貯蔵される。
冷媒は第一膨張装置２２内に入り膨脹し、四方弁２３のガイドによって室外熱交換器２４に入り熱交換が行われ、制御装置３は第二膨張装置２５と三方切換弁２７をコントロールし、第二膨張装置２５は開かれた状態となり、三方切換弁２７は第二膨張装置２５と室内熱交換器２６間の通路を遮断する。また、三方切換弁２７は第二膨張装置２５と四方弁２３を通路とする故、冷媒は第二膨張装置２５を通過した後、三方切換弁２７と四方弁２３のガイドを経て、圧縮機２０内に入り、冷媒は更に圧縮機２０によって液体熱交換器２１内に送られ、液体と冷媒の二者は熱交換され、冷媒と液体は前述の工程と熱交換を経て、加熱液体を提供する。
【００２４】
図５に示すとおり、加熱液体と暖気との同時負荷時、液体の熱交換と流動は前述の通りである故、ここでは説明を省く。冷媒と液体は液体熱交換器２１内で熱交換が行われ、液体温度を向上させる。
制御装置３は第一膨張装置２２を開いた状態とし、前述の温度を下げた冷媒は第一膨張装置２２を通過し四方弁２３のガイドを経て室内熱交換器２６内に入り、熱交換を行い暖気提供効果を達成する。
冷媒は第二膨張装置２５に入り膨脹した後、室外熱交換器２４に入り熱交換を行い、四方弁２３のガイドによって前記冷媒は圧縮機２０内に入り、更に液体熱交換器２１内で液体と冷媒の二者は熱交換を行い、冷媒と液体は前記の工程と熱交換を行い、加熱液体と暖気を提供する。
ポンプ１１はこの流れにおいて、回転速度をコントロールすることにより加熱液体と暖気の分配を制御し、液体熱交換器２１を経由する液体の温度が高すぎたり流量が多すぎることを制御装置３が感知すると、制御装置３は三方弁１４を起動させ、液体を二つの流動方向に分け、一部は液体排出補助管１５により液体熱交換器２１と液体タンク１０間に位置する液体排出管１３に流れ、他の一部は液体熱交換器２１内に流れて、液体温度と流量をコントロールする効果を達成する。
【００２５】
以上述べたことは本発明の実施例にすぎず、本発明の実施の範囲を限定するものではない。すなわち本発明の特許請求の範囲に基づきなし得る同等の変化と修飾は、いずれも本発明のカバーする範囲内に属する。
【符号の説明】
【００２６】
１  液体供給装置
１０  液体タンク
１１  ポンプ
１２  液体進入管
１３  液体排出管
１４  三方弁
１５  液体排出補助管
２  熱交換部
２０  圧縮機
２１  液体熱交換器
２２  第一膨張装置
２３  四方弁
２４  室外熱交換器
２４０  室外ファン
２５  第二膨張装置
２６  室内熱交換器
２６０  室内ファン
２７  三方切換弁
【図１】
0005190503.tif 000002
【図２】
0005190503.tif 000003
【図３】
0005190503.tif 000004
【図４】
0005190503.tif 000005
【図５】
0005190503.tif 000006