JPS6020667B2 - ヒ−トポンプ式冷暖房装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はヒートポンプ式冷暖房装置に関するもので、目
的とする処は圧縮機、室内コイル、室外コイルなどの容
量を変えないで暖房能力を大幅に増加することができる
極めて経済的なヒートポンプ式冷暖房装置を提供する点
にある。

一般に比種空気調和装置において、暖房運転時、圧縮機
から吐出する吐出ガスの温度が高いため、この圧縮機か
ら凝縮器として作用する室内コィルに至る迄の吐出ガス
の流通経路における熱損失が大きく、室内コイルの暖房
能力が小さくなる問題が生ずるのである。

この問題は圧縮機にプレク−ラーを接続し、吐出ガスを
外気と熱交換して圧縮機モータを冷却する場合に顕著に
現出するのである。

しかして、従来以上の如くプレクーラーを用いた場合の
前記問題を解決する方法として、第５図如く前記プレク
ーラー３６における吐出ガスの冷却を、蒸発器として作
用するコイル３３又は３４から圧縮機３１へ戻る底圧ガ
ス冷媒により行ない、この底圧ガス冷蝶にて「吐出ガス
から放出する熱回収する如くしたものが提案された（実
関昭４９−６１１０５号公報）。

処がこの方式では、室外コイル３４から流出する底圧冷
煤を高圧ガスの常によって加熱するので低圧圧力が上昇
し、従って外気から汲み上げる熱量が減少することにな
り、暖房能力を充分に増加させることができなかったの
である。

そこで、本発明は以上の問題に鑑み発明したもので、圧
縮機の圧縮機構より吐出される吐出ガスの流通経路に液
冷煤と熱交換させる熱交換器を設け、該熱交換器の液袷
煤側入口に、暖房時凝縮器となる室内コイルの出口から
流出する液袷媒の一部を減圧して導入し、前記流速経路
における吐出ガス冷煤からの放熱により、前記液冷煤を
加熱して蒸発させると共に、前記吐出ガス冷煤を冷却す
る如く成す一方、前記熱効換器の吐出ガス側出口を前記
圧縮機を駆動するモータを内蔵したハウジングの内部空
間に運速させ、このハウジングに前記室内コイルの入口
と蓮適する吐口を開設してハウジング内部へ導入した吐
出ガス冷煤を前記室内コイルへ導出させると共に、前記
熱交換器の液冷煤側出口を、前記圧縮機の圧縮機構にお
ける圧縮工程部分の中間に蓮通し、前記圧縮機の圧縮機
構における圧縮工程途中に吸入させる如くしたことを特
徴とするものである。

即ち本発明は圧縮機から凝縮器として作用するコイルに
至る吐出ガスの流通経路に液冷嬢と熱交換させる熱交換
器を介装して、この熱交換器に暖房時凝縮器となる室内
コイルの出口良Ｄの高圧液管から分流した高圧液袷煤の
一部を導入して、該液袷煤を前言己吐出ガスから放熱す
る熱で蒸発させ、蒸発したガス袴嫌を圧縮機の圧縮機構
における圧縮工程部分の中間に吸入させて、蒸発器とし
て作用する室外コイルの吸熱量を低下させることなく、
室内コイルを通る冷媒循環量を増大して暖房運転時の能
力を向上させる如く成したのである。

以下本発明装置の実施例を図面に基づいて詳記する。第
１図において１‘ま圧縮機、２は四路切換弁、３は冷房
時凝縮器となり暖房時蒸発器となる室外コイル、４は暖
房時作用する膨張機構、６は該膨張機構４を側路するバ
イパス管５に介装する逆止弁、７は冷房時作用する膨脹
機構、９は該膨張機構７を側略するバイパス管８に介装
する逆止弁「１川ま冷房時蒸発器となり暖房時凝縮器と
なる室内コイルで「これら機器は冷煤配管１１により各
々連結されており「冷房運転時には実線矢印の冷蝶を循
環させ、室内コイル１０での蒸発により室内を冷房する
と共に、暖房運転時には点線矢印の如く袷煤を循環させ
ｔ室内コイル１０での凝縮により室内を暖房するのであ
る。

しかして前記圧縮機１は「回転式圧縮機を用いるのであ
って、既知の通り、密閉状のハウジングｌａ内の下部に
圧縮機構ｌｂ又は上部に該機構ｌｂを駆動するモータｌ
ｃが設けられているのであり、このモーターｃを駆動す
ることにより低圧のガス袷煤を吸入して圧縮し、前記ハ
ウジングｌａ内を通して上部に設けた吐出口ｌｄから高
圧ガスを吐出するのである。

即ち、前記圧縮機構ｌｂは第２図及び第３図に示す如く
シリンダ２１とフロントヘッド２２及びリヤへッド２３
とによりシリンダ室ａを形成し、このシリンダ室ａ内に
べーン２４を備えたロータ２５を回転自由に内装して、
ロータ２５のシリンダナ内壁への接触により形成する固
定シール部２６とべーン２４により形成する可動シール
部とにより前記シリンダ室ａを画成して、吸入ボート２
７から底圧ガス襟媒を吸入し、吸入したガス冷煤を圧縮
して吐出ボート２８から吐出する如く構成０するのであ
って、以上の如く構成する圧縮機１のフロントヘッド２
２に中間圧縮機ボート２９を設けて「該ボート２９を前
記吸入ボート２７と吐出ボート２８との中間位置で前記
ロー夕２５側に関口させると共に、このロータ２５に前
記中間圧縮タ機ボート２９と蓮通可能で、かつシリンダ
室ａに開□する導入ボート３６を設け、前記可動シール
部が吸入ポ…ト２７を通過して吐出ボート２８側へ移行
するとき、前記導入ボート３０と圧縮行程中のシリンダ
室ａとを蓮通させ、更に該導入ポーｏト３Ｑを中間圧縮
機ボート２９に蓮通させ、即ち圧縮行程における初期に
蓮通させるのであり、また可動シｍル部が固定シール部
２６を通過する以前「即ち圧縮工程における終期に至る
前に前記連通を遮断する如く成し、圧縮工程の途中に中
間圧夕とした袷媒を吸入させるのである。

尚、前記導入ボート３川ま、ロート２５の回転により所
定時間前記中間圧ボート２９と蓮通させるためのガイド
横３０ａと、このガイド機３０ａと運通し、シリング室
ａに閉口する噴射孔３８と０から成るもので、ロータ２
５の回転時べーン２４８０ち可動シール部が如何なる位
置にあっても吸入ボート２７と中間圧ボート２９とが運
通しないようにするのである。

そしてこの圧縮機１には配管１２を介して液冷３５煤と
熱交換する熱交換器、即ちプレク叫ラー１３が設けられ
、前記モータｌｃを冷却する如く成している。

このプレクーラ−１３は、コイル状の放熱管１３ａから
成り、この放熱管１３ａの入口に前記酉己４０管１２の
内、前記吐出ボート２８から延びる配管１２を接続し、
出口には圧縮機１内のモータ部空間へ接続する配管１２
を接続して、前記放熱管１３ａに高圧ガス冷媒を導いて
放熱させ「冷却した冷煤を圧縮機１内のモータ部空間に
戻して「前記モーターｃの冷却を行なうのである。

しかして第１図に示したものは、以上の如く構成した冷
煤回路において、前記袷煤配管１１における高圧液管１
１ａから前記圧縮機１の中間圧ボート２９導入管１５を
分岐し、この導入管１５に前記放熱管ｌａを内装する前
誌密閉ケーシング１４を介装し、該ケーシング１４以上
に液袷煤の一部を流して、該液冷嬢と前記高圧ガスとを
熱交換させ、この高圧ガスからの放熱を液袷媒にて回収
する如くしたのである。

即ち前記ケーシング１４の液冷煤側入口に、暖房時凝縮
器となる室内コイル１０の出口側から延びる前記液管１
１ａから分岐した導入管１５を接続して、前記室内コイ
ル１０から流出する高圧液冷煤の一部を減圧して導入し
、ガス液冷媒を吐出ガスから放熱する熱で蒸発させて中
間圧力のガス袷煤と成して圧縮機１の前記圧縮機構ｌｂ
における中間圧ボート２９に吸入させて、蒸発器として
作用する室外コイル３での吸熱量を低下することなく、
前記室内コイル１０を通る袷煤循環量を増大して暖房運
転時の能力を向上させる如く成したのである。

上記の如く構成したヒートポンプ式冷暖房装置において
、該装置を暖房運転した時の動作を第４図に示したモリ
ェル線図により説明する。

しかして、この線図において、前記圧縮機１の圧縮機構
ｌｂにより最も高温度に圧縮された点ｋの状態にあるガ
ス冷煤は、前記プレクーラ−１３の放熱管１３ａ内に導
かれて、前記室内コイルｉｏから流出する液冷煤によっ
て冷却され、点その状態となった後、再び前記圧縮機１
に返戻され「前記モータｌｃ内を通り加熱されて点ｍの
状態となり、しかる後前記吐出口ｌｄから吐出し、前記
袷媒酌管１１における高圧ガス管１１ｂを通って前記室
内コィルー川こ至る迄の間、こはガス管１１ｂから外気
に僅かに放熱し、点ｎの状態となって、室内コイル１０
‘こ流入するのである。

そして、この点ｎの状態のガス冷媒は室内コイル１０に
おいて点ｏ迄冷却されて凝縮液化し、この冷却状態で前
記ケーシング１４及び膨脹横４へそれぞれ分流し、この
ケーシング１４へ流入した液冷煤は該ケーシング１４に
内袋した放熱管１３ａを通る高温の吐出ガスにより加熱
されてｐから縞珍，を通って所定の中間圧のガス袷煤と
なって前記中間圧ボート２９に流入し、又一方膨脹機構
４へ流入した液冷煤点ｑ迄減圧膨脹せしめられた後前記
室外コイル３に流入し蒸発して所定の低圧状態貝０ち点
ｓの状態となり、前記圧縮機１の吸入ボート２７に吸入
されるのである。即ち第１図に示した冷暖房装置を暖房
運転する時は、圧縮機１により最も高温度に圧縮された
点ｋの状態にあるガス冷媒がプレクーラー１３によりそ
の状態まで冷却される際放熱する熱量を、導入管１５に
分流した液冷煤を蒸発させることにより回収する。

而してプレクーラー１３で気化したガスは圧縮機１の中
間圧力ボート２９に流入させるので、圧縮機１の吸入ボ
ート２７から吸入する冷煤量（この冷媒量が通常冷凍サ
イクルにおける冷煤循環量である）に前記プレクーラー
１３から流入した冷嫌量をプラスした冷媒量が圧縮機１
から吐出されることになる。従って蒸発器として作用す
る室外コイル３の冷煤循環量は低下せず「その外気から
の吸熱量も低下しない。また、前記室内コイル１０を通
る冷煤循環量は通常冷凍サイクルのものに比し、プレク
ーラー１３へ流れる分だけ増大するので、暖房運転時の
能力を向上させることができる。従って本発明によれば
、暖房時圧縮機１から室内コイル１川こ至るまでの吐出
ガスの流通経路における損失熱量が小さく、しかも外気
から汲み上げる熱量が減少することがないので、圧縮機
１、室内コイル１０、室外コイル３などを変えないで大
幅に暖房能力を増加できると共に単位暖房能力当たりの
消費電力を少なくすることができるのである。

尚、以上の実施例はプレクーラ−１３を装備した場合で
あって、このプルクーラー１３での放熱を導入管１５に
分流した冷煤により回収したものであるが、これと同様
に圧縮機１の吐出口ｌｄから室内コイル１０‘こ至る高
圧ガス管１１ｂを前記ケーシング１４と同様のもので包
囲して該ケ−シング１４と前記吐出管１１ｂ周囲との間
に液袷煤通路を形成し、更にこの液冷媒通路の出入口に
前記導入管１５を接続しともよい。

斯くすれば、前記ガス管１１ｂから放熱をも回収でき暖
房能力をより一層増大できる。尚、以上説明した実施例
はべーン形圧縮機であるが、ローリングピストン形圧縮
機などの他の圧縮機についても適用できる。以上の如く
本発明は吐出ガスの流通経路に液冷煤と熱交換させる熱
交換器を設け「該熱交換器の液冷媒側入口に、暖房時凝
縮器となる室内コイルの出口から流出する液冷煤の一部
を導入して「前記流路経路における吐出ガスからの放熱
により、前記液冷煤を加熱して蒸発させる如く成すと共
に、この熱交換器の液冷煤側出口を、圧縮機の圧縮機構
における圧縮工程部分の中間に蓮通し「前記熱交換記で
蒸発した袷蝶を「前記圧縮機の圧縮機構における圧縮工
程途中に吸入させる如くしたので〜暖房時圧縮機から室
内コイルに至るまでの吐出ガス流通経路に於ける暖房能
力の損失熱量が小さくなると共に〜暖房時室外コイルに
おける外気からの熱量を十分に汲み上げることができる
ので、圧縮機「室内コイル、室外コイルなどを変えない
で大幅に暖房能力を増加することができる。従って単位
暖房能力当りの消費電力を少なくするとができるのであ
る。その上、前記した如く前記熱交換器で蒸発したガス
冷嬢を前記圧縮機構の圧縮工程途中に吸入させる如く成
したから「前記蒸発したガス冷蝶をト前記圧縮機と室内
コイルとの間の冷媒配管にェゼク夕を設けて前記袷嬢配
管を流れる吐出ガス冷嬢に合流させる如く成した場合に
比し前記ェゼク夕の流通低坑分だけ前記袷媒酌管の流通
低坑を小さくでき「 この結果このェゼクタを用いる場
合に比し前記吐出ガス袷煤が前記室内コイルに至るまで
の圧力損失が小さく「従って前記室内コイルに至る吐出
ガス袷煤の温度も高温に保持できるのであって「 この
ことにより前記室内コイルの容量も小さくできるのであ
る。

また、本発明は前記室内コイル出口例の液冷煤を用いて
圧縮機構から吐出される吐出ガス袷煤を為却し、この冷
却と同時に前記液袷煤を蒸発させて中間圧のガス冷煤に
し〜 このガス冷煤を前記圧縮機構の圧縮工程途中に吸
入させるようにしたから、この中間圧冷媒のィンジェク
ションにより暖簾能力のアップが計れながら、しかも中
間圧の液冷嬢をィンジェクションさせたものでないから
「圧縮機構において液圧縮等の問題も生じることなく、
かつ、前記ハウジング内に熱交換器から還流される吐出
ガス袷煤は冷却されているから、前記モータが焼損する
こともないのであって、圧縮機の耐久性をも向上できる
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す袷媒配管系統図へ第２図
は圧縮機の要部のみを示す概略断面図、第３図は同じく
圧縮機の菱部のみの概略平面図「第噂図はモリヱル線図
「第陣図は従来例を示す稔媒酌管系統図である。 富岬・・・圧縮機「 重ａ……ハウジング、亀ｂ……圧
縮機構、富ｃ…岬モータ〜 亀ｄ…・・・吐出口、軍舵
…・・室内コイルへ 亀官めも軍２……流通経略「雷蓬
…熱交換器。 第４図 第５図 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機の圧縮機構より吐出される吐出ガス冷媒の流通
   経路に液冷媒と熱交換させる熱交換器を設け、該熱交換
   器の液冷媒側入口に、暖房時凝縮器となる室内コイルの
   出口から流出する液冷媒の一部を減圧して導入し、前記
   流通経路における吐出ガス冷媒からの放熱により、前記
   液冷媒を加熱して蒸発させると共に前記吐出ガス冷媒を
   冷却する如く成す一方、前記熱交換器の吐出ガス冷媒側
   出口を前記圧縮機を駆動するモータを内蔵したハウジン
   グの内部空間に連通させ、このハウジングに前記室内コ
   イルの入口と連通する吐出口を開設して前記ハウジング
   内部へ導入した吐出ガス冷媒を前記室内コイルへ導出さ
   せると共に、前記熱交換器の液冷媒側出口を前記圧縮機
   の圧縮機構における圧縮工程部分の中間に連通し、前記
   熱交換器で蒸発したガス冷媒を、前記圧縮機の圧縮機構
   における圧縮工程途中に吸入させる如くしたことを特徴
   とするヒートポンプ式冷暖房装置。