JPH0590267U - ヒートポンプ式熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 「ヒートポンプ式熱交換器」において、暖房
あるいは冷房運転に拘らず室内側熱交換器での熱交換を
効率的に行い、冷暖房性能を向上すること。 【構成】 各配管３３〜３８を介して、室内側熱交換器
２２を構成する第１と第２の冷媒通路３１、３２を冷房
サイクル２０に対して並列的に接続する。コンプレッサ
側第２配管３４と膨張手段側配管３８との間に、バイパ
ス通路３９を設ける。コンプレッサ側第２配管３４に
は、コンプレッサ２１から第２冷媒通路３２への冷媒流
れを阻止する暖房時第１逆止弁４１を設け、膨張手段側
配管３８には、熱交換器２２から膨張手段２４への冷媒
流れを阻止する暖房時第２逆止弁４２を設ける。また、
バイパス通路には、膨張手段２４からコンプレッサ２１
への冷媒流れを阻止する冷房時逆止弁４３を設ける。そ
して、熱交換器２２の２つの冷媒通路３１、３２に、暖
房運転時には冷媒を直列に流し、冷房運転時には冷媒を
並列に流す。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、コンプレッサから高温高圧の冷媒が送られてきたときには空気との 間で熱交換を行なってこの冷媒を凝縮し、膨張手段から低温低圧の冷媒が送られ てきたときには空気との間で熱交換を行なってこの冷媒を蒸発させるヒートポン プ式熱交換器の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

この種のヒートポンプ式熱交換器を備えた一般的な冷暖房装置は、図３に示す 通りである。この冷暖房装置のヒートポンプ式冷房サイクル１０は、冷媒を圧縮 するコンプレッサ１１と、ヒートポンプ式熱交換器としての室内側熱交換器１２ と室外側熱交換器１３と、冷媒を断熱膨張する膨張手段１４と、冷媒の流れ方向 を切り替える切替弁１５とを有し、これらを冷媒配管１６で接続して構成されて いる。コンプレッサ１１で圧縮されて高温、高圧となったガス冷媒は、その流れ 方向が切替弁１５で択一的に選択されるようになっている（実開平１−１７９８ ７５号公報参照）。

【０００３】 暖房運転時には、高温高圧のガス冷媒は、点線矢印で示すように、切替弁１５ によって室内側熱交換器１２に流下し、この熱交換器１２の冷媒通路を通る間に 室内空気との間で熱交換を行なってこの空気を加熱する。加熱された温風は室内 に送風され、室内の暖房が行われる。熱交換器１２から流出した冷媒は、膨張手 段１４で断熱膨張されて低温、低圧の冷媒となる。そして、この冷媒は、室外側 熱交換器１３の冷媒通路を通る間に室外空気との間で熱交換を行なって蒸発し、 ガス冷媒となって切替弁１５を通ってコンプレッサ１１に再び戻される。

【０００４】 逆に、冷房運転時には、高温高圧のガス冷媒は、実線矢印で示すように、切替 弁１５によって室外側熱交換器１３に流下して室外空気で冷却され、高圧の液冷 媒あるいは気液混合冷媒となる。この冷媒は、膨張手段１４で断熱膨張され低温 、低圧の液冷媒あるいは気液混合冷媒となって室内側熱交換器１２に流下し、こ の熱交換器１２の冷媒通路を通る間に室内空気との間で熱交換を行なってこの空 気を冷却する。冷却された冷風は室内に送風され、室内の冷房が行われる。そし て、熱交換器１２から流出する冷媒は、前記熱交換によって低圧ガス冷媒となり 、切替弁１５を通ってコンプレッサ１１に再び戻される。

【０００５】 このように、室内側熱交換器１２は、暖房運転時にはコンデンサとして機能し 、冷房運転時にはエバポレータとして機能する。また、室外側熱交換器１３は、 暖房運転時にはエバポレータとして機能し、冷房運転時にはコンデンサとして機 能する。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

一般的に、コンデンサとして機能する熱交換器では、冷媒通路における冷媒の 流通抵抗が高くても冷媒の流速が速い方が空気との熱交換効率が高くなる。また 、エバポレータとして機能する熱交換器では、冷媒通路における冷媒の流通抵抗 を小さくして、蒸発圧力の上昇を押さえる方が空気との熱交換効率が高くなる。

【０００７】 ところが、従来のヒートポンプ式熱交換器にあっては、室内側熱交換器１２内 の冷媒の流れは、その方向が単に入れ変わっているだけであるため、上述した好 ましい冷媒の流れとはなっておらず、空気との熱交換効率を低下させる一要因に なっていた。また、室外側熱交換器１３についても同様の問題があった。

【０００８】 本考案は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、室 内側熱交換器又は室外側熱交換器がコンデンサとして機能するとき、つまり、ヒ ートポンプ式熱交換器にコンプレッサから高温高圧の冷媒が送られてきたときに は熱交換器内における冷媒の流速を高め、室内側熱交換器又は室外側熱交換器が エバポレータとして機能するとき、つまり、ヒートポンプ式熱交換器に膨張手段 から低温低圧の冷媒が送られてきたときには熱交換器内における冷媒の流通抵抗 を小さくし、もって、暖房運転あるいは冷房運転に拘らずヒートポンプ式熱交換 器における熱交換をさらに効率的に行い、冷暖房性能を向上することを目的とす る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するための本考案は、ヒートポンプ式の冷房サイクルに組み込 まれるヒートポンプ式熱交換器であって、コンプレッサから高温高圧の冷媒が送 られてきたときには空気との間で熱交換を行なってこの冷媒を凝縮し、膨張手段 から低温低圧の冷媒が送られてきたときには空気との間で熱交換を行なってこの 冷媒を蒸発させるヒートポンプ式熱交換器において、各熱交換器の冷媒通路を少 なくとも２つの冷媒通路より構成すると共に、配管部材を介してそれぞれの冷媒 通路を前記冷房サイクルに対して並列的に接続し、前記コンプレッサから冷媒が 送られてきたときにはこの冷媒が前記少なくとも２つの冷媒通路を直列に流れて 前記膨張手段に流下し、前記膨張手段から冷媒が送られてきたときにはこの冷媒 が前記少なくとも２つの冷媒通路を並列に流れて前記コンプレッサに流下するよ うに、バイパス通路及びこのバイパス通路と前記配管部材を開閉する流通開閉手 段を設けたことを特徴とするヒートポンプ式熱交換器である。

【００１０】

【作用】

ヒートポンプ式熱交換器にコンプレッサから高温高圧の冷媒が送られてきたと きには、この冷媒は、バイパス通路及び流通開閉手段によって、ヒートポンプ式 熱交換器における少なくとも２つの冷媒通路を直列に流れて、膨張手段に流下す る。これにより、冷媒の流速が増加して、空気との間の熱交換効率が効率的に行 なわれる。 また、ヒートポンプ式熱交換器に膨張手段から低温低圧の冷媒が送られてきた ときには、この冷媒は、バイパス通路及び流通開閉手段によって、ヒートポンプ 式熱交換器における少なくとも２つの冷媒通路を並列に流れて、コンプレッサに 流下する。これにより、流通抵抗が小さくなって冷媒の蒸発圧力の上昇が押さえ られて、空気との間の熱交換が効率的に行なわれる。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。 図１は、本考案に係るヒートポンプ式熱交換器を組み込んだ冷暖房装置の冷房 サイクルを示す概略構成図であり、図２は、図１に示される各熱交換器の要部概 略図である。

【００１２】 尚、以下の説明では、「暖房」及び「冷房」は室内側を基準に説明してある。 また、室内側熱交換器２２及び室外側熱交換器２３はヒートポンプ式であり同様 に作用することから、室内側熱交換器２２を主として説明し、室外側熱交換器２ ３についての説明は省略してある。

【００１３】 図１に示すように、本実施例の冷房サイクル２０は、従来のものと同様に、冷 媒を圧縮するコンプレッサ２１と、ヒートポンプ式熱交換器としての室内側熱交 換器２２と室外側熱交換器２３と、冷媒を断熱膨張する膨張弁やキャピラリーチ ューブ等の膨張手段２４と、冷媒の流れ方向を切り替える切替弁２５とを有し、 これらを配管部材としての冷媒配管で接続することにより構成されている。

【００１４】 室内側熱交換器２２は少なくとも２つの冷媒通路を有し、本実施例の熱交換器 ２２にあっては、図２にも示されるように、第１冷媒通路３１と、第２冷媒通路 ３２の２つの冷媒通路より構成されている。第１と第２の冷媒通路３１、３２は 、コンプレッサ２１側において、コンプレッサ側第１配管３３とコンプレッサ側 第２配管３４で相互に連結されて、コンプレッサ側配管３５に接続されている。 また、膨張手段２４側においても、第１と第２の冷媒通路３１、３２は、膨張手 段側第１配管３６と膨張手段側第２配管３７で相互に連結されて、膨張手段側配 管３８に接続されている。これにより、第１と第２の冷媒通路３１、３２は、各 配管を介して、冷房サイクル２０に対して並列的に接続されている。更に、コン プレッサ側第２配管３４と膨張手段側配管３８とは、バイパス通路３９を介して 連通されている。尚、コンプレッサ２１と室外側熱交換器２３との間、及び、室 外側熱交換器２３と膨張手段２４との間も、冷媒配管４０を介して接続されてい る。

【００１５】 コンプレッサ側第２配管３４には、この配管３４の流路を開閉する流通開閉手 段としての暖房時第１逆止弁４１が設けられている。また、膨張手段側配管３８ のうち、バイパス通路３９との連結部４４と、第１と第２の膨張手段側配管３６ 、３７との連結部４５との間には、配管３８の流路を開閉する流通開閉手段とし ての暖房時第２逆止弁４２が設けられている。暖房時第１逆止弁４１は、コンプ レッサ２１から流下してきた高温高圧のガス冷媒が第２冷媒通路３２及びバイパ ス通路３９に直接流入するのを阻止するためのものである。また、暖房時第２逆 止弁４２は、第１冷媒通路３１から流出した冷媒が、膨張手段２４に直接流下す るのを阻止するためのものである。

【００１６】 更に、バイパス通路３９には、この通路３９の流路を開閉する流通開閉手段と しての冷房時逆止弁４３が設けられている。この冷房時逆止弁４３は、膨張手段 ２４から流下してきた低温低圧の冷媒が、バイパス通路３９に直接流入するのを 阻止するためのものである。尚、流通開閉手段は、逆止弁４１、４２、４３に限 定されるものではなく、例えば、電磁弁等でも良い。

【００１７】 次ぎに、本実施例の作用を説明する。

【００１８】 先ず、暖房運転時の場合を説明する。この暖房運転時には、コンプレッサ２１ で圧縮されて高温、高圧となったガス冷媒は、点線矢印で示すように、切替弁２ ５によりコンプレッサ側配管３５に導かれる。この高温高圧のガス冷媒は、暖房 時第１逆止弁４１により室内側熱交換器２２の第２冷媒通路３２への流入が阻止 されているため、コンプレッサ側第１配管３３を通って、この室内側熱交換器２ ２の第１冷媒通路３１に流入し、この第１冷媒通路３１を通過する間に室内空気 との間で熱交換を行なってこの空気を加熱する。その後、冷媒は、暖房時第２逆 止弁４２により膨張手段２４側への流下が阻止されているため、膨張手段側第１ 配管３６から第２配管３７を経て、熱交換器２２の第２冷媒通路３２に流入する 。冷媒は、第２冷媒通路３２内を第１冷媒通路３１での流れとは逆方向に流れ、 この通路３２を通過する間に再び室内空気との間で熱交換を行なってこの空気を 加熱する。加熱された温風は室内に送風され、室内の暖房が行われる。第１と第 ２の冷媒通路３１、３２を流れて室内側熱交換器２２から流出した冷媒は、空気 との前記熱交換によって、高圧の液冷媒あるいは気液混合冷媒となり、バイパス 通路３９を通って膨張手段側配管３８へと導かれ、膨張手段１４により断熱膨張 されて低温、低圧の液冷媒あるいは気液混合冷媒となる。そして、この冷媒は、 室外側熱交換器２３の冷媒通路を通る間に室外空気との間で熱交換を行なって蒸 発し、ガス冷媒となって切替弁２５を経てコンプレッサ２１に再び戻される。

【００１９】 このように、暖房運転時にあっては、冷媒が室内側熱交換器２２の２つの冷媒 通路３１、３２を順次直列に通過するので、流通抵抗は大きくなるが、冷媒の流 速が増加するため、室内空気との間の熱交換が効率的に行なわれ、暖房性能が向 上する。

【００２０】 次ぎに、冷房運転時の場合を説明する。この冷房運転時には、コンプレッサ２ １で圧縮されて高温、高圧となったガス冷媒は、実線矢印で示すように、切替弁 ２５により室外側熱交換器２３に導かれる。ガス冷媒は、この室外側熱交換器２ ３で室外空気により冷却されて、高圧の液冷媒あるいは気液混合冷媒となり、膨 張手段２４で断熱膨張されて低温、低圧の液冷媒あるいは気液混合冷媒となる。 この冷媒は、冷房時逆止弁４３によりバイパス通路３９への流入が阻止されてい るため、膨張手段側の第１と第２配管３６、３７から、室内側熱交換器２２にお ける第１冷媒通路３１と第２冷媒通路３２のそれぞれに流入し、各冷媒通路３１ 、３２を通過する間に室内空気との間で熱交換を行なってこの空気を冷却する。 冷却された冷風は室内に送風され、室内の冷房が行われる。そして、第１と第２ の冷媒通路３１、３２を並列に流れて室内側熱交換器２２から流出した冷媒は、 空気との前記熱交換によって、低圧のガス冷媒となり、コンプレッサ側の第１と 第２配管３３、３４を通ってコンプレッサ側配管３５に流下し、切替弁２５を経 てコンプレッサ２１に再び戻される。

【００２１】 このように、冷房運転時にあっては、冷媒が室内側熱交換器２２の２つの冷媒 通路３１、３２を並列に流れるので、流通抵抗が小さくなって冷媒の蒸発圧力の 上昇が押さえられるため、室内空気との間の熱交換が効率的に行なわれ、冷房性 能が向上することになる。

【００２２】 尚、バイパス通路３９や各逆止弁４１、４２、４３の取り付け位置は図示例の ものに限定されるものではなく、暖房運転時にはコンプレッサ２１からの冷媒が 室内側熱交換器２２の２つの冷媒通路３１、３２を直列に流れて膨張手段２４に 流下し、冷房運転時には膨張手段２４からの冷媒が２つの冷媒通路３１、３２を 並列に流れてコンプレッサ２１に流下する範囲内で、どのように取り付けても良 い。更に、室内側熱交換器２２を２つの冷媒通路３１、３２より構成する場合を 図示したが、３つ以上の冷媒通路から構成しても良い。

【００２３】 室外側熱交換器２３についての説明は省略したが、図１及び図２より明らかな ように、室外側熱交換器２３は、室内暖房時にはエバポレータとして機能し、膨 張手段２４からの冷媒が室外側熱交換器２３の２つの冷媒通路を並列に流れるの で、流通抵抗が小さくなって冷媒の蒸発圧力の上昇が押さえられるため、室外空 気との間の熱交換が効率的に行なわれ、室内の暖房性能が向上することになる。 また、室内冷房時にはコンデンサとして機能し、冷媒が室内側熱交換器２２の２ つの冷媒通路を順次直列に通過するので、流通抵抗は大きくなるが、冷媒の流速 が増加するため、室外空気との間の熱交換が効率的に行なわれ、室内の冷房性能 が向上することになる。

【００２４】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案のヒートポンプ式熱交換器による室内側熱交換器 によれば、暖房運転時には、コンプレッサからの高圧の冷媒が少なくとも２つの 冷媒通路を直列に流れるため、冷媒の流速が増加することにより室内空気との間 の熱交換効率が効率的に行なわれ、暖房性能が向上する。また、冷房運転時には 、膨張手段からの低圧の冷媒が少なくとも２つの冷媒通路を並列に流れるため、 流通抵抗が小さくなって冷媒の蒸発圧力の上昇が押さえられることにより室内空 気との間の熱交換が効率的に行なわれ、冷房性能が向上するという実用上多大な 効果を奏する。また、室外側熱交換器についても、同様に、室外空気との間の熱 交換が効率的に行なわれることから、室内の冷暖房性能が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案に係るヒートポンプ式熱交換器を組み
込んだ冷暖房装置の冷房サイクルを示す概略構成図

【図２】 図１に示される各熱交換器の要部概略図

【図３】 従来のヒートポンプ式熱交換器を用いた冷暖
房装置の冷房サイクルを示す概略構成図

【符号の説明】

２０…冷房サイクル ２１…コンプ
レッサ ２２…室内側熱交換器（ヒートポンプ式熱交換器） ２３…室外側熱交換器（ヒートポンプ式熱交換器）
２４…膨張手段 ３１…室内側熱交換器における第１冷媒通路 ３２…室内側熱交換器における第２冷媒通路 ３３…コンプレッサ側第１配管（配管部材） ３４…コンプレッサ側第２配管（配管部材） ３５…コンプレッサ側配管（配管部材） ３６…膨張手段側第１配管（配管部材） ３７…膨張手段側第２配管（配管部材） ３８…膨張手段側配管（配管部材） ３９…バイパス通路 ４１…暖房時第１逆止弁（流通開閉手段） ４２…暖房時第２逆止弁（流通開閉手段） ４３…冷房時逆止弁（流通開閉手段）

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【手続補正書】

【提出日】平成４年５月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ヒートポンプ式の冷房サイクル(20)に組み
   込まれるヒートポンプ式熱交換器(22,23) であって、コ
   ンプレッサ(21)から高温高圧の冷媒が送られてきたとき
   には空気との間で熱交換を行なってこの冷媒を凝縮し、
   膨張手段(24)から低温低圧の冷媒が送られてきたときに
   は空気との間で熱交換を行なってこの冷媒を蒸発させる
   ヒートポンプ式熱交換器(22,23) において、 各熱交換器(22,23) の冷媒通路を少なくとも２つの冷媒
   通路(31,32) より構成すると共に、配管部材(33,34,35,
   36,37,38,40)を介してそれぞれの冷媒通路(31,32) を前
   記冷房サイクル(20)に対して並列的に接続し、 前記コンプレッサ(21)から冷媒が送られてきたときには
   この冷媒が前記少なくとも２つの冷媒通路(31,32) を直
   列に流れて前記膨張手段(24)に流下し、前記膨張手段(2
   4)から冷媒が送られてきたときにはこの冷媒が前記少な
   くとも２つの冷媒通路(31,32) を並列に流れて前記コン
   プレッサ(21)に流下するように、バイパス通路(39)及び
   このバイパス通路(39)と前記配管部材(33,34,35,36,37,
   38,40)を開閉する流通開閉手段(41,42,43)を設けたこと
   を特徴とするヒートポンプ式熱交換器。