JP2006071197A - Heat pump device - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a heat pump device that circulates refrigerant by a compressor driven by a drive source such as an engine or a motor, and performs cooling and heating.
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。
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。 However, in the bypass circuit as described above, a gas refrigerant having a high pressure and a high flow velocity flows, so that an air flow sound that is a high-frequency sound generated when a gas having a high flow velocity passes through a thin pipe is generated. Such airflow noise may be annoying for some users, so it is desired to be reduced. Therefore, as a measure for reducing such airflow noise, a silencer having an expansion chamber is interposed in a bypass circuit to mute by the expansion ratio, and such a silencer is effective in absorbing high-frequency components. A method of providing a sound-absorbing material that can be considered. However, when these methods are adopted, the structure becomes complicated and the manufacturing cost increases. In addition, in order to obtain a sufficient airflow noise reduction effect by the silencer, the tube diameter may increase, and the configuration is such that each device / device is housed in a single package and space is limited. The heat pump apparatus is not preferable from the viewpoint of space saving and weight reduction.
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。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is a simple structure and a high-temperature / high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor at the time of defrost operation or the like by a preferable structure from the viewpoint of space saving and weight reduction. The object is to provide a heat pump device capable of reducing airflow noise caused by a bypass circuit configuration for partially branching.
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。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
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。 That is, in claim 1, a compressor that obtains power from a drive source and compresses the refrigerant, a four-way valve that is connected to the discharge side of the compressor and switches the flow of the refrigerant during cooling and heating, and during cooling An outdoor heat exchanger to which refrigerant is supplied from the compressor via the four-way valve, an indoor heat exchanger to which refrigerant is supplied from the compressor via the four-way valve during heating, the outdoor heat exchanger, and An outdoor expansion valve disposed between the indoor heat exchangers and a high pressure that branches a part of refrigerant discharged from the compressor and joins the refrigerant in the pipe between the outdoor heat exchanger and the outdoor expansion valve. In the heat pump device having a refrigerant bypass circuit, a pressure loss portion is provided in the high-pressure refrigerant bypass circuit.
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。 According to a second aspect of the present invention, in the heat pump device according to the first aspect, the pressure loss part is provided downstream of a throttle part provided in the high-pressure refrigerant bypass circuit.
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。 According to a third aspect of the present invention, in the heat pump device according to the first or second aspect, the pressure loss portion is constituted by a mesh filter.
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
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。 In claim 1, the pressure loss in the high-pressure refrigerant bypass circuit increases, a part of the energy of the high-temperature / high-pressure gas refrigerant is lost, and the flow rate of the gas refrigerant passing through the high-pressure refrigerant bypass circuit can be reduced. The pressure difference between the refrigerant from the high-pressure refrigerant bypass circuit and the refrigerant in the pipe between the outdoor heat exchanger and the outdoor expansion valve can be alleviated, and airflow noise generated in the high-pressure refrigerant bypass circuit can be reduced.
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。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to increase the pressure loss with respect to the gas refrigerant whose flow velocity is increased at the throttle portion, and it is possible to reduce the airflow noise generated in the bypass circuit having the throttle portion.
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。 According to the third aspect of the present invention, air flow noise generated in the high-pressure refrigerant bypass circuit can be reduced with a simple structure and a structure preferable from the viewpoint of space saving and weight reduction.
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。
Next, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of a heat pump device according to the present invention, FIG. 2 is a partial sectional view showing a mesh filter constituting a pressure loss part, and FIG. 3 is a perspective view showing an interposed state of the mesh filter.
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。
First, the refrigerant circuit configuration in the heat pump apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. The refrigerant circuit configuration shown by the refrigerant circuit diagram of FIG. 1 is an example of the refrigerant circuit configuration of the heat pump device according to the present invention, and is not limited to this configuration.
A heat pump device according to the present invention includes a
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。
An accumulator 7 for separating the liquid refrigerant is connected to the suction side of the
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。
The four-way valve 3 is connected to one end side of the indoor heat exchanger 5, and a
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。
A
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。
The operation at the time of cooling and heating in such a refrigerant circuit configuration will be described.
During the cooling operation, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant that is compressed and discharged by the
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。
On the other hand, during the heating operation, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed and discharged by the
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。
When the outdoor air temperature is low and the heating operation is continued, frost may adhere to the outdoor heat exchanger 4. The adhesion of frost to the outdoor heat exchanger 4 extremely reduces the amount of heat absorbed from the outdoor air, resulting in a decrease in heating efficiency. Therefore, when a certain amount or more of frost adheres to the outdoor heat exchanger 4, a defrost operation is performed in which the outdoor heat exchanger 4 is defrosted and the evaporation performance of the outdoor heat exchanger 4 is restored. That is, the
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。
The
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。
As described above, in the
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。
Thus, by providing the
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。
Specifically, the
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。
The
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。
The
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。
As described above, the
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。
As a specific example of providing the
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。
By the way, in the
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。
Thus, by providing the
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
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。 A compressor that obtains power from the drive source and compresses the refrigerant;
A four-way valve connected to the discharge side of the compressor and switching the flow of refrigerant during cooling and heating;
An outdoor heat exchanger in which refrigerant is supplied from the compressor via the four-way valve during cooling;
An indoor heat exchanger in which refrigerant is supplied from the compressor via the four-way valve during heating;
An outdoor expansion valve disposed between the outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger;
A high-pressure refrigerant bypass circuit that branches a part of refrigerant discharged from the compressor and merges with refrigerant in a pipe between the outdoor heat exchanger and the outdoor expansion valve,
A heat pump device comprising a pressure loss part in the high-pressure refrigerant bypass circuit.
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Legal Events
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090526 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20091006 |