JPS6036841Y2 - ヒ−トポンプ式冷暖房装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、四路切換弁等の切換えにより冷凍サイクルを
可逆とし、冷暖房可能としたヒートポンプ式冷暖房装置
に関し、特に、暖房運転時における圧縮機の能力をガス
インジェクションにより増大させる一方、冷房運転時に
おける圧縮機の能力を吸入ガスの吸入ポート側へのガス
バイパスにより減少させるようにしたものに関する。

この種のヒートポンプ式冷暖房装置として、例えば第４
図に示すようなものを出願人は先に提案した（特願昭５
５−４１０４４号〔特開昭５６−１３７０５０号〕参照
）。

すなわち、ロータリ圧縮機ａと、四路切換弁すと、室内
熱交換器Ｃと、二分割されたキャピラリチューブよりな
る第１および第２膨張機構ｄｔ−ｃ”と、室外熱交換器
ｅとを備え、これら各機器ａ ’−ｅを冷媒配管ｆで連
結することによりヒートポンプ式冷暖房回路を形威し、
前記四路切換弁すを実線で示す如く冷房サイクルに切換
えて冷媒を圧送することにより室内を冷房し、四路切換
弁すを破線で示す如く暖房サイクルに切換えて冷媒を圧
送することにより室内を暖房するようにしたヒートポン
プ式冷暖房装置において、前記第１膨張機構ｄ１と第２
膨張機構らとの間に気液分離器ｇを介設する一方、前記
圧縮機ａの吸入ポートａ１と吐出ポートａ２との間に設
けた中間ポートａ３に制御弁りを設け、該制御弁りの弁
室ｈ１に、一端が前記圧縮機ａの吸入ポートａ□に開口
するバイパス通路ｉの他端を接続するとともに、該制御
弁りの背圧室ｈ２と前記気液分離器ｇのガス域とを電磁
弁ｊを介設したインジェクション通路にで連通し、冷房
運転時、前記電磁弁ｊの閉作動によりインジェクション
通路ｋを閉じて気液分離器ｇの中間圧力が制御弁りの背
圧室ｈ２に作用するのを停止させることにより、制御弁
りの弁体ｈ３をスプリングｈ４のバネ力によって背圧室
ｈ２側に移動させてバイパス通路ｉを開き、圧縮機ａの
吸入ポートａ工から吸入したガス冷媒の一部を中間ポー
トａ３から該バイパス通路ｉを介して吸入ポートａ１に
バイパスさせ、ガスバイパスを行う一方、暖房運転時、
前記電磁弁ｊの開作動により気液分離器ｇの中間圧力を
制御弁りの背圧診２に作用させることにより、制御弁り
の弁体ｈ３をスプリングｈ４のバネ力に抗して中間ポー
トａ３側に移動させてバイパス通路ｉを閉じ、前記ガス
バイパスを停止させると同時に、前記気液分離器ｇの中
間圧力のガス冷媒を、該弁体ｈ３の中芯に設けた連通孔
曳を介して中間ポートａ３から圧縮機ａにガスインジェ
クションするようにしたものである。

尚、ａ、は圧縮機ａのロータ、ａ５は可動翼、ｌは圧縮
機ａの吸入側に設けたアキュムレータである。

ところで、前記のようなヒートポンプ式冷暖房装置にお
いて、圧縮機ａの吸入ガスの一部を中間ポートａ３から
吸入ポートａ工にバイパスさせる際に必要とする圧縮機
の動力を極力少なくするためには、すなわちバイパス効
率を向上させるためには、圧縮機ａの吸入ガスを低圧縮
状態でバイパスさせることができるよう、中間ポートａ
３の位置を圧縮機ａのシリンダの圧縮行程下流側に選定
することが好ましい。

一方、気液分離器ｇの中間圧力のガス冷媒を中間ポーａ
３から圧縮機ａにガスインジェクションするガス冷媒量
を最大にするためには、すなわちインジェクション効率
を向上させるためには、圧縮機ａの吸入ガスが気液分離
器ｇの中間圧力と等しい圧力になるまでガスインジェク
ションできるよう、中間ポートａ３の位置を前記バイパ
ス効率上杆ましい中間ポート位置よりも圧縮行程上流側
の位置に選定することが好ましい。

しかるに、前記従来のものでは、１つの中間ポートａ３
のみによりガスバイパス用とガスインジェクション用と
を共用しているため、バイパス効率およびインジェクシ
ョン効率を共に高くすることができず、互いの妥協点に
留まり、その結果、冷房運転時におけるエネルギー消費
効率の向上を十分に図り得ないとともに、暖房運転時に
おける暖房能力の増大化を十分に図り得ないという欠点
があった。

そこで、本考案は斯かる点に鑑みてなされたもので、前
記のようなヒートポンプ式冷暖房装置において、圧縮機
のシリンダの圧縮行程下流側にバイパスポートを、圧縮
機のシリンダの該バイパスポートよりも圧縮行程上流側
にインジェクションポートをそれぞれ別個に設け、暖房
運転時には該インジェクションポートから中間圧力のガ
ス冷媒を圧縮機にガスインジェクションする一方、冷房
運転時には圧縮機の吸入ガスの一部を前記バイパスポー
トから圧縮機の吸入ポートにバイパスさせるようにする
ことにより、暖房運転時におけるインジェクション効率
と冷房運転時におけるバイパス効率とを共に高くして、
暖房能力の増大化並びに、冷房運転時におけるエネルギ
ー消費効率の向上化を図り得るようにしたヒートポンプ
式冷暖房装置を提供せんとするものである。

すなわち、本考案は、圧縮機と、四路切換弁と、室内熱
交換器と、二分割された第１および第２膨張機構と、室
外熱交換器とを備えたヒートポンプ式冷暖房装置におい
て、前記圧縮機のシリンダの圧縮行程下流側に設けられ
たバイパスポートと、該バイパスポートと前記圧縮機の
吸入ポートとを連通ずるバイパス通路と、前記圧縮機の
シリンダの前記バイパスポートよりも圧縮行程上流側に
設けられたインジェクションポートと、前記第１および
第２膨張機構の間に介設された気液分離器と、一端が該
気液分離器のガス域に接続され他端が前記インジェクシ
ョンポートおよびバイパス通路に接続されたインジェク
ション通路と、該インジェクション通路と前記バイパス
通路との接続部に介設され前記気液分離器の中間圧力の
作用時に前記バイパス通路を閉じ、非作用時に開く制御
弁とを備え、暖房運転時には該制御弁に気液分離器の中
間圧力を作用せしめて前記バイパス通路を閉じるととも
に、該中間圧力のガス冷媒を前記インジェクションポー
トから圧縮機にガスインジェクションする一方、冷房運
転時には前記制御弁への中間圧力の非作用により前記圧
縮機の吸入ガスの一部を前記バイパス通路を介して前記
圧縮機の吸入ポートにバイパスさせるようにしたことを
特徴とするものである。

以下、本考案を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本考案の第１実施例であるヒートポンプ式冷暖
房装置Ａを示し、１はロータリ圧縮機であって、該圧縮
機１には四路切換弁２、室内熱交換器３、二分割された
キャピラリチューブよりなる第１および第２膨張機構４
ａ、４ｂおよび室外熱交換器５が冷媒配管６によってそ
れぞれ接続されてヒートポンプ式冷暖房回路が形成され
ており、前記四路切換弁２を図中実線で示す冷房サイク
ルに切換えて冷媒を吐出ポート１ａから圧送することに
より室内を冷房する一方、四路切換弁２を図中破線で示
す暖房サイクルに切換えて冷媒を圧送することにより室
内を暖房するように構成されている。

また、前記圧縮機１のシリンダ１ｂの圧縮行程下流側に
はバイパスポート７が設けられ、該バイパスポート７と
前記圧縮機１の吸入ポート１ｃとはバイパス通路８で連
通されている。

さらに、前記圧縮機１のシリンダ１ｂの前記バイパスポ
ート７よりも圧縮行程上流側にはインジェクションポー
ト９が設けられているとともに、前記第１膨張機構４ａ
と第２膨張機構４ｂとの間には気液分離器１０が介設さ
れ、該気液分離器１０のガス域と前記インジェクション
ポート９とはインジェクション通路１１を介して連通さ
れ、該インジェクション通路１１には、暖房運転時に開
く電磁弁１２が介設されている。

さらに、前記インジェクション通路１１の他端（インジ
ェクションポート９側）は分岐されて前記バイパス通路
８の途中に接続され、該接続部には制御弁１３が介設さ
れている。

該制御弁１３は、弁体１４を摺動自在に配設する弁室１
５がバイパス通路８に形成され、且つ背圧室１６が該イ
ンジェクション通路１１に連通ずるように配置されてい
るとともに、前記弁体１４は、常時は弁室１５に配設し
たスプリング１７によって背圧室１６側に付勢されてお
り、前記気液分離器１０の中間圧力が背圧室１６に作用
した時には、その中間圧力によって該弁体１４をスプリ
ング１７のバネ力に抗してバイパスポート７側に移動さ
せて、バイパス通路８を閉じるよう閉作動する一方、前
記中間圧力の非作用時には、弁体１４をスプリング１７
のバネ力によって背圧室１６側に移動させてバイパス通
路８を開くよう開作動するように構成されている。

よって、暖房運転時には、電磁弁１２の開作動により気
液分離器１０の中間圧力をインジェクション通路１１を
介して制御弁１３の背圧室１６に作用せしめることによ
り、該制御弁１３を閉作動させて前記バイパス通路８を
閉じるとともに、該気液分離器１０の中間圧力のガス冷
媒をインジェクションポート９から圧縮機１にガスイン
ジェクションする一方、冷房運転時には、電磁弁１２の
閉作動によりインジェクション通路１１を閉じて気液分
離器１０の中間圧力が制御弁１３の背圧室１６に作用す
るのを停止させることにより、該制御弁１３を開作動さ
せてバイパス通路８を開き、圧縮機１の吸入ガスの一部
をバイパスポート７から該バイパス通路８を介して圧縮
機１の吸入ポート１ｃにバイパスさせるように構成され
ている。

尚、１ｄは圧縮機１のロータ、１ｅは可動翼、１８は圧
縮機１の吸入側に設けたアキュムレータである。

したがって、前記実施例においては、第１図中破線で示
すサイクルの暖房運転時には、電磁弁１２の開作動によ
って気液分離器１０の中間圧力がインジェクション通路
１１を介して制御弁１３の背圧室１６に作用して制御弁
１３が閉作動することにより、バイパス通路８が閉じら
れ、ガスバイパスが停止されるとともに、前記気液分離
器１０からの中間圧力のガス冷媒がインジェクションポ
ート９から圧縮機１にガスインジェクションされること
になる。

その際、前記インジェクションポート９が、圧縮機１の
シリンダ１ｂのバイパスポート７よりも圧縮行程上流側
に設けられていることにより、圧縮機１が吸入行程を繰
返す毎に、その吸入ガスが前気液分離器１０の中間圧力
と等しい圧力に圧縮されるまでの間ガスインジェクショ
ンすることができるので、インジェクション効率を高め
ることができ、よって暖房運転時における暖房能力を著
しく増大させることができる。

一方、第１図中実線で示すサイクルの冷房運転時には、
電磁弁１２の閉作動によってインジェクション通路１１
が閉じられ、気液分離器１０の中間圧力が制御弁１３の
背圧室１６に作用するのが停止されて、制御弁１３が開
作動することにより、バイパス通路８が開かれ、それに
伴い圧縮機１の吸入ガスの一部がバイパスポート７から
該バイパス通路８を介して圧縮機１の吸入ポート１ｃに
バイパスされることになる。

その際、前記バイパスポート７が、圧縮機１のシリンダ
１ｂの圧縮行程下流側に設けられていることにより、圧
縮機１の吸入ガスを低圧縮状態で吸入ポート１Ｃにバイ
パスさせることができるので、ガスバイパスを効率良く
行うことができ、よって、冷房運転時におけるエネルギ
ー消費効率を著しく高めることができる。

第２図は本考案の第２実施例を示し、冷房運転時、圧縮
機１の吸入ガスの一部をバイパスポート７からバイパス
通路８を介して吸入ポートＩＣにバイパスさせることに
加えてインジェクションポート９からも吸入ガスをバイ
パスさせるようにして、その分、バイパス効率をより高
めるようにしたものである。

尚、前記第１実施例と同一の部分については同一の符号
を付してその説明を省略する。

すなわち、第２図において、制御弁１３の弁室１５にバ
イパス通路８を開口するとともに、該制御弁１３の背圧
室１６をインジェクション通路１１に形威し、冷房運転
時、該制御弁１３の背圧室１６への中間圧力の非作用に
よって該制御弁１３の弁体１４が図中実線で示す如く背
圧室１６側に移動した時に、該弁体１４により、バイパ
スポート７とバイパス通路８とを連通させると共にイン
ジェクション通路１１を閉じてガスインジェクションを
停止し、且つ、該弁体１４の頭部２０よりも圧縮機１側
のインジェクション通路１１ａとバイパス通路８とを連
通させて、圧縮機１の吸入ガスの一部をさらにインジェ
クションポート９からも前記インジェクション通路１１
ａおよびバイパス通路８を介して圧縮機１の吸入ポート
１ｃにバイパスさせるようにしたものである。

また、第３図は本考案の第３実施例を示し前記第１実施
例の構成に加えて、インジェクション通路１１のインジ
ェクションポート９にチェック弁１９を配設して、ガス
インジェクションを行わない時の圧縮機１の容積効率の
低下を防止するようにしたものである。

なお、ガスインジェクションは、チェック弁１９を圧縮
機１側へ移動させることにより、該チェック弁１９の連
通路２１，２２を介して行われる。

尚、前記第１ないし第３実施例では、電磁弁１２の開閉
動作によるインジェクション通路１１の開閉により、制
御弁１３の背圧室１６への中間圧力の作用を制御して、
制御弁１３を開閉制御するようにしたが、その他、気液
分離器１０の中間圧力を圧力制御して、暖房運転時には
高圧のガス冷媒が、冷房運転時には低圧のガス冷媒が発
生するようにすることにより、制御弁１３を開閉制御す
るようにしてもよいのは勿論である。

以上説明したように、本考案によれば、圧縮機の吸入ガ
スの一部が低圧縮状態でバイパスされる位置にバイパス
ポートを設ける一方、圧縮機の吸入ガスが気液分離器の
中間圧力と等しい圧力に圧縮されるまでの間ガスインジ
ェクションすることのできる位置にインジェクションポ
ートを設ケて、冷房運転時、圧縮機の吸入ガスの一部を
前記バイパスポートから圧縮機の吸入ポートにバイパス
させるとともに、暖房運転時、気液分離器の中間圧力の
ガス冷媒を前記インジェクションポートから圧縮機にガ
スインジェクションするようにしたので、暖房運転時の
暖房能力の増大化および冷房運転時のエネルギー消費効
率の向上化を図ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本考案の実施例を示し、第１図は
第１実施例を示す冷媒配管系統図、第２図は第２実施例
を示す要部説明書、第３図は第３実施例を示す要部説明
図、第４図は従来例を示す冷媒配管系統図である。 １・・・・・・圧縮機、１ｂ・・・・・・シリンダ、１
ｃ・・・・・・吸入ポート、２・・・・・・四路切換弁
、３・・・・・・室内熱交換器、４ａ・・・・・・第１
膨張機構、４ｂ・・・・・・第２膨張機構、５・・・・
・・室外熱交換器、７・・・・・・バイパスポート、８
・・・・・・バイパス通路、９・・・・・・インジェク
ションポート、１０・・・・・・気液分離器、１１．ｌ
ｌａ・・・・・・インジェクション通路、１３・・・・
・・制御弁。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 圧縮機１と、四路切換弁２と、室内熱交換器３と、二分
   割された第１および第２膨張機構４ａ。 ４ｂと、室外熱交換器５とを備えたヒートポンプ式冷暖
   房装置において、前記圧縮機１のシリンダ１ｂの圧縮行
   程下流側に設けられたバイパスポート７と、該バイパス
   ポート７と前記圧縮機１の吸入ポー）１ｃとを連通ずる
   バイパス通路８と、前記圧縮機１のシリンダ１ｂの前記
   バイパスポート７よりも圧縮行程上流側に設けられたイ
   ンジェクションポート９と、前記第１および第２膨張機
   構４ａ、４ｂの間に介設された気液分離器１０と、一端
   が該気液分離器１０のガス域に接続され他端が前記イン
   ジェクションポート９およびバイパス通路８に接続され
   たインジェクション通路１１と、該インジェクション通
   路１１と前記バイパス通路８との接続部に介設され前記
   気液分離器１０の中間圧力の作用時に前記バイパス通路
   ８を閉じ、非作用時に開く制御弁１３とを備え、暖房運
   転時には該制御弁１３に気液分離器１０の中間圧力を作
   用せしめて前記バイパス通路８を閉じるとともに、該中
   間圧力のガス冷媒を前記インジェクションポート９から
   圧縮機１にガスインジェクションポートする一方、冷房
   運転時には前記制御弁１３への中間圧力の非作用により
   前記圧縮機１の吸入ガスの一部を前記バイパス通路８を
   介して前記圧縮機１の吸入ポート１ｃにバイパスさせる
   ようにしたことを特徴とするヒートポンプ式冷暖房装置
   。