JPH1114170A - ヒートポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 システム内の冷媒封入量を変化させること
で、運転状態に合せて最適な運転状態を実現可能とする
ヒートポンプを提供する。 【解決手段】 圧縮機２０から送り出される冷媒を蓄
え、冷房サイクルまたは暖房サイクルにおいて循環する
冷媒の量を調整するための冷媒回収装置１００を有して
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ヒートポンプに
関し、より特定的には、運転条件に応じて、最適な冷媒
封入量を選択することのできる構造を有するヒートポン
プに関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、図３を参照して、従来のヒートポ
ンプの概略構成について説明する。第１熱交換器１０
と、圧縮機２０と、第２熱交換器３０と、絞り装置４０
と、四方弁５０とが、冷媒が循環する管路によって各々
接続されている。まず、冷房運転時における冷房サイク
ルについて説明する。第１熱交換器１０（冷房運転時に
おいては蒸発器）から蒸発気化した冷媒が四方弁５０に
流れ出し、この四方弁５０において、冷媒が圧縮機２０
に送り出される。圧縮機２０において、冷媒は圧縮さ
れ、この圧縮された冷媒は、再び四方弁５０に送り出さ
れ、この四方弁５０により、冷媒は第２熱交換器３０
（冷房運転時においては凝縮器）に送り出される。第２
熱交換器３０から送り出される冷媒は、絞り装置４０
（キャピラリチューブ）を通過する。この絞り装置４０
を通過した冷媒は、再び第１熱交換器１０に送り込まれ
る。

【０００３】次に、このときの冷房サイクルの冷媒の状
態について、図４を参照して説明する。図４は、図３に
示される冷房サイクルの圧力−エンタルピー線図（以
下、単に、「Ｐ−ｈ線図」と称する）である。なお、図
４において、７ａは飽和液線を示し、７ｂは飽和蒸気線
を示している。

【０００４】第１熱交換器１０（蒸発器）から排出され
た低温，低圧の気化冷媒は、圧縮機２０に送り込まれ、
圧縮機２０内において、気化冷媒が断熱圧縮される。こ
れにより、図４に示されるように、エンタルピーの値は
ｈ１からｈ２へと変化する。

【０００５】次に、圧縮された気化冷媒は第２熱交換器
３０（凝縮器）に送り込まれる。第２熱交換器３０内に
おいて気化冷媒は凝縮され、放熱する。これにより、第
２熱交換器３０内において、気化冷媒は等圧液化され、
図４に示されるように、エンタルピーの値はｈ２からｈ
３へと変化する。

【０００６】その後、上記のようにして液化された冷媒
は、図３に示すように、絞り装置４０（キャピラリチュ
ーブ）内に送り込まれ断熱膨張する。これにより、図４
に示されるように、エンタルピーの値はｈ３からｈ４へ
と変化する。

【０００７】次に、図３に示されるように、絞り装置４
０を通過した冷媒は、第１熱交換器１０（蒸発器）内に
再び送り込まれる。これにより、冷媒は第１熱交換器１
０内において低圧蒸発し、その際に周囲から熱を奪うこ
とになる。それにより、図４に示すように、エンタルピ
ーの値はｈ４からｈ１へと変化する。

【０００８】このように、第１熱交換器１０内において
冷媒が蒸発することにより周囲から熱を奪って冷却動作
を行なうことになる。

【０００９】次に、暖房運転時の暖房サイクルについ
て、図３を参照して説明する。暖房サイクル時において
は、第１熱交換器１０（暖房サイクル時においては凝縮
器）から送り出される冷媒は、絞り装置４０（キャピラ
リチューブ）に送り込まれる。この絞り装置４０を出た
冷媒は、第２熱交換器３０（蒸発器）に送り込まれる。
その後、第２熱交換器３０を出た冷媒は、四方弁５０に
より、圧縮機２０に送り込まれ、圧縮機２０により圧縮
された冷媒は、再び四方弁５０により、第１熱交換器１
０に送られることになる。

【００１０】このときの暖房サイクルの冷媒の状態変化
については、図４で説明したＰ−ｈ線図において、冷房
サイクルと同様にｈ１→ｈ２→ｈ３→ｈ４→ｈ１のサイ
クルを経ることになり、第１熱交換器１０（凝縮器）に
おいて熱を放出することにより暖房運転を行なうことに
なる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ここで、上述したよう
なヒートポンプにおいて、工場の出荷時には、施工時に
おける配管長さの変化に適応するために、許容範囲内に
おける最大量の冷媒が回路内に封入されている。しか
し、ヒートポンプの取付け完了時においては、配管の長
さは個々に異なるため、必ずしも冷媒の封入量がサイク
ル上最適な量になっているとは限らなかった。

【００１２】また、冷房運転時または暖房運転時におい
ても、冷房運転時においては、圧縮機出口での異常高温
を回避するために、暖房運転時よりも、サイクル内の冷
媒量を多くすることが好ましく、暖房運転時において
は、暖房能力を増加させるために、冷房運転時よりもシ
ステム内の冷媒量を減少させることが好ましいとされて
いる。

【００１３】したがって、この発明の目的は、ヒートポ
ンプ内の冷媒封入量を変化させることで、ヒートポンプ
の取付け状態および運転状態に合せて、最適なサイクル
を実現させることのできるヒートポンプを提供すること
にある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明に基づいたヒー
トポンプにおいては、各々の内部を冷媒が流れる第１熱
交換器、四方弁、圧縮機、第２熱交換器および絞り装置
が所定の管路によって連結され、上記四方弁を切換える
ことにより冷房サイクルと暖房サイクルとが実現可能な
ヒートポンプであって、上記圧縮機から送り出される上
記冷媒の一部を蓄え、上記冷房サイクルまたは上記暖房
サイクルにおいて循環する上記冷媒の量を調整するため
の冷媒回収装置を有している。

【００１５】これにより、ヒートポンプの取付け後にお
ける配管長さに応じた最適な量の冷媒を回路内に封入
し、不要な冷媒を冷媒回収装置に蓄えておくことが可能
となる。

【００１６】また好ましくは、上記冷媒回収装置は、冷
媒を蓄えるための冷媒回収器と、上記圧縮機から送り出
された上記冷媒を上記冷媒回収器に導くための冷媒回収
管路と、上記冷媒回収管路の開閉を行なうための第１バ
ルブとを有している。

【００１７】これにより、第１バルブを開放することに
よって、回路内における冷媒を一部回収して、システム
内の冷媒量を減少させることが可能になる。その結果、
暖房サイクル時における暖房能力を増加させることが可
能となる。

【００１８】また、上記ヒートポンプにおいて、さらに
好ましくは、上記冷媒回収器は、蓄えた冷媒を圧縮機へ
送り込むための冷媒戻し管路と、この冷媒戻し管路の開
閉を行なうための第２バルブとをさらに有している。こ
れにより、第２バルブを開放することにより、冷媒回収
器内に蓄えられた冷媒が再びサイクル内に封入されるた
め、冷房サイクル時におけるサイクル内の冷媒量を増加
させて、冷房サイクル運転時におけるコンプレッサ出口
での異常高温を回避することが可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明に基づいた実施の
形態におけるヒートポンプの構造およびその作用につい
て、図を参照して説明する。

【００２０】まず、図１を参照して、本実施の形態にお
けるヒートポンプの構造について説明する。なお、ヒー
トポンプを構成する第１熱交換器１０、圧縮機２０、第
２熱交換器３０、絞り装置４０および四方弁の機能およ
び冷房サイクル時および暖房サイクル時における作用
は、図３で説明した従来技術と同じであるためここでの
説明は省略し、本実施の形態における特徴部分である冷
媒回収装置１００の構成について説明する。

【００２１】この冷媒回収装置１００は、圧縮機２０の
出口から突出される高温高圧の冷媒を回収するための冷
媒回収管路６３を有し、この冷媒回収管路６３には、回
収した冷媒を一時的に蓄えるための回収器６０が設けら
れている。また、この冷媒回収管路には、この冷媒回収
管路の開閉を制御するための第１バルブ６１が設けられ
ている。

【００２２】また、この冷媒回収装置１００には、回収
器６０で回収された冷媒を再び圧縮機２０の入口側へ戻
すための冷媒戻し管路６４が設けられており、この冷媒
戻し管路６４には、この冷媒戻し管路の開閉を制御する
ための第２バルブ６２が設けられている。

【００２３】したがって、上記構成よりなるヒートポン
プを取り付けが完了した後に、管路の長さに最適な冷媒
量を算出し、管路内の不必要な冷媒を回収器６０に回収
することによって、ヒートポンプの能力を向上させるこ
とが可能となる。

【００２４】ここで、図２に示すように、冷房運転時に
おける冷凍サイクルのＰ−ｈ線図のエンタルピーの変化
をｈ１→ｈ２→ｈ３→ｈ４→ｈ１とした場合、暖房運転
時においては、暖房能力を増加させるため、システム内
の冷媒の封入量を回収器６０により回収し、全体の冷媒
量が減少する。その結果、圧縮機２０内における冷媒の
断熱圧縮に基づくエンタルピーの変化を、ｈ１′→ｈ
２′とすることが可能となり、暖房サイクル時における
エンタルピーの全体の変化を、ｈ１′→ｈ２′→ｈ３→
ｈ４→ｈ１′とすることが可能となる。

【００２５】また、暖房運転時から冷房運転時へと切換
える場合には、回収器６０により回収された冷媒を、第
２バルブ６２を開放し冷媒戻し管路６４を通じて回路内
に冷媒を戻すことで、システム内の冷媒量が増加する。
その結果、エンタルピーの変化をｈ１→ｈ２→ｈ３→ｈ
４→ｈ１に戻すことができ、冷房運転時におけるコンプ
レッサ出口での異常高温を回避することが可能となる。

【００２６】以上、上述した実施の形態におけるヒート
ポンプにおいては、システム内における冷媒封入量を取
付け状態および運転状態に合せて変化させることが可能
となるため、常に最適な状態でシステムの運転を行なう
ことが可能となる。

【００２７】また、圧縮機２０出口における冷媒の突出
圧力と温度とを検出することによって、運転状況に合せ
て、システム内の冷媒量を適宜最適な量に調整すること
で、さらに効率のよい運転を行なうことも可能となる。

【００２８】以上、今回開示した実施の形態はすべての
点で例示であって制限的なものではないと考えられるべ
きである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許
請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意
味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図
される。

【００２９】

【発明の効果】この発明に基づいたヒートポンプによれ
ば、圧縮機から送り出される冷媒の一部を蓄え、冷房サ
イクルまたは上記暖房サイクルにおいて循環する上記冷
媒の量を調整するための冷媒回収装置を有している。こ
れにより、ヒートポンプの取付け後における配管長さに
応じた最適な量の冷媒を回路内に封入し、不要な冷媒を
冷媒回収装置に蓄えておくことが可能となる。

【００３０】また好ましくは、上記冷媒回収装置は、冷
媒を蓄えるための冷媒回収器と、上記圧縮機から送り出
された上記冷媒を上記冷媒回収器に導くための冷媒回収
管路と、上記冷媒回収管路の開閉を行なうための第１バ
ルブとを有している。これにより、第１バルブを開放す
ることによって、回路内における冷媒を一部回収して、
システム内の冷媒量を減少させることが可能になる。そ
の結果、暖房サイクル時における暖房能力を増加させる
ことが可能となる。

【００３１】また、上記ヒートポンプにおいて、さらに
好ましくは、上記冷媒回収器は、蓄えた冷媒を圧縮機へ
送り込むための冷媒戻し管路と、この冷媒戻し管路の開
閉を行なうための第２バルブとをさらに有している。こ
れにより、第２バルブを開放することにより、冷媒回収
器内に蓄えられた冷媒が再びサイクル内に封入されるた
め、冷房サイクル時におけるサイクル内の冷媒量を増加
させて、冷房サイクル運転時におけるコンプレッサ出口
での異常高温を回避することが可能となる。

【００３２】その結果、サイクル内における冷媒封入量
を取付け状態および運転状態に合せて変化させることが
可能となるため、常に最適な状態で冷房および暖房サイ
クルの運転を行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に基づく実施の形態におけるヒートポ
ンプの構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示すヒートポンプのＰ−ｈ線図である。

【図３】従来技術におけるヒートポンプの構成を示すブ
ロック図である。

【図４】図３に示すヒートポンプのＰ−ｈ線図である。

【符号の説明】

１０ 第１熱交換器 ２０ 圧縮機 ３０ 第２熱交換器 ４０ 絞り装置 ５０ 四方弁 ６０ 回収器 ６１ 第１バルブ ６２ 第２バルブ ６３ 冷媒回収管路 ６４ 冷媒戻し管路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮村 幸雄 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各々の内部を冷媒が流れる、第１熱交換
   器、四方弁、圧縮機、第２熱交換器および絞り装置が所
   定の管路によって連結され、前記四方弁を切換えること
   により冷房サイクルと暖房サイクルとが実現可能なヒー
   トポンプであって、 前記圧縮機から送り出される前記冷媒の一部を蓄え、前
   記冷房サイクルまたは前記暖房サイクル内において循環
   する前記冷媒の量を調整するための冷媒回収装置を有す
   る、ヒートポンプ。
2. 【請求項２】 前記冷媒回収装置は、 前記冷媒を蓄えるための冷媒回収器と、 前記圧縮機から送り出された前記冷媒を前記冷媒回収器
   に導くための冷媒回収管路と、 前記冷媒回収管路の開閉を行なうための第１バルブと、
   を有する、請求項１に記載のヒートポンプ。
3. 【請求項３】 前記冷媒回収器は、蓄えた前記冷媒を圧
   縮機へ戻すための冷媒戻し管路と、 前記冷媒戻し管路の開閉を行なうための第２バルブと、
   をさらに有する、請求項２に記載のヒートポンプ。