JPS6354565A - ヒ−トポンプシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はヒートポンプシステムに関するものであって
、特にデフロスト機能の改善されたヒートポンプシステ
ムに関するものである。

（従来の技術） デフロスト機能を有するヒートポンプシステムの従来例
としては、例えば実開昭６０−１０１７８号公報を挙げ
ることができる。この装置について、第３図に基づいて
説明すると、図において、５１は圧縮機を示しており、
その吐出配管５２と吸込配管５３とは、四路切換弁５４
に接続されている。四路切換弁５４の一方の接続ポート
には、第１ガス管５５、室内熱交換器５６、第１液管５
７、電動膨張弁５８、第２液管５９、室外熱交換器６０
、第２ガス管６１がそれぞれ接続されると共に、この第
２ガス管６１が上記四路切換弁５４の他方の接続ポート
に接続され冷媒循環回路が構成されている。また上記圧
縮機５１の吐出配管５２と第２液管５９との間にはバイ
パス配管６２が接続されており、バイパス配管６２には
電磁開閉弁６３が介設されている。なお６４はアキュー
ムレータである。

上記した装置においては、電磁開閉弁６３を閉弁すると
共に、圧縮機１から吐出された冷媒を、室内熱交換器５
６から室外熱交換器６０へと回流させることによって暖
房運転を行なう。一方デフロスト時には、電磁開閉弁６
３を開弁すると共に、電動膨張弁５８を小開度にし、圧
縮機１から吐出された高温ガス冷媒の多くを室外熱交換
器６０へ供給してデフロストを行なう一方、室内側にお
いてもファンを駆動し、暖房状態を維持するような運転
が行なわれている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで」二記した従来のヒートポンプシステムにおい
ては、デフロストに比較的長い時間を必要とするという
欠点がある。それは室外熱交換器６０に付着した霜を溶
かすための熱源は、上記方式のデフロストにおいては、
圧縮機１への入力だけであり、しかも上記のようなデフ
ロスト運転中は高圧圧力が低下することから、圧縮機５
Ｉへの入力も小さくなっているためである。また上記の
結果、圧縮機５１からの吐出ガス温度も次第に低下して
いく訳であり、このことも上記デフロスト運転の長びく
原因となり、さらにはデフロスト終了後の暖房復帰時の
立上がりに長い時間を要する原因となっている。

この発明は上記した従来の欠点を解決するためになされ
たものであって、その目的は、デフロスト運転時間と、
復帰時の立上がり時間とを短縮することの可能なヒート
ポンプシステムを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） そこでこの発明のヒートポンプシステムにおいては、圧
縮ｔａｌの吐出側から第１ガス管６、凝縮器７、第１液
管８、膨張機構９、第２液管ＩＯ１蒸発器１１、第２ガ
ス管１２を順次接続すると共に、上記第２ガス管１２を
圧縮機１の吸込側に接続して冷媒循環回路を構成し、さ
らに圧縮１ａｌの吐出側を上記第２液管１０に連通させ
るバイパス管１３を設けると共に、このバイパス管１３
に開閉手段１４を介設して成るヒートポンプシステムで
あって、さらに第１及び第２ポート１７．１８を有する
レリース弁１６の上記第１ポート１７を圧縮機１の吐出
側に、また上記第２ポート１８を上記圧縮機１のシリン
ダ内に開口するシリンダポートにそれぞれ接続し、上記
レリース弁１６の弁本体】９内には上記第１、第２ポー
ト１７．１８を連通する流路２０を穿設すると共に、上
記流路２０内に弁座２１を設け、さらに上記弁座２Ｉに
接離し得る弁体２２を摺動自在に配置し、また上記弁体
２２より第１ポート１７側に、冷媒の温度に応じて伸縮
変形する形状記憶合金ばね２５を配置し、上記形状記憶
合金ばね２５は、上記第１ポート１７の近傍を高温ガス
冷媒が流れるときにば上記弁体２２を閉弁方向に付勢し
、それ以外のときには該ばね２５の変形によって弁体２
２が上記弁座２１より離反して開弁すべく構成しである
。

（作用） 上記ヒートポンプシステムの通常の運転状態においては
、レリース弁１６の第１ポート１７の近傍を高温ガス冷
媒が流れることから、弁体２２は形状記憶合金ばね２５
にて閉弁方向に付勢され、しかもレリース弁１６の第１
ポート１７と第２ポート１８間に大きな圧力差の存する
ことから、レリース弁１６は閉弁状態に維持され、冷媒
は、凝縮器７、膨張機構９、蒸発器１１を経由する回路
を循環する。

一方、開閉手段１４を開状態にし、圧縮機１から吐出さ
れた高温ガス冷媒をバイパス管１３から蒸発器１１へと
回流させるデフロスト運転時には、レリース弁１６の第
１ポート１７近傍のガス冷媒の圧力及び温度が低下し、
形状記憶合金ばね２５の変形、及び第１ポート１７と第
２ボーＩ・１８との間の圧力差の減少によってレリース
弁１６が開弁する。この結果、吐出ガス冷媒が圧縮機１
のシリンダポート内へインジェクションされ、これによ
り圧縮機１への入力が増加すると共に、高圧圧力と吐出
ガス温度とが上昇し、デフロスト性能が向上することに
なる。

（実施例） 次にこの発明のヒートポンプシステムの空気調和機での
実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

第１図において、１は圧縮機を示しており、その吐出配
管２と吸込配管３とは、四路切換弁４に接続されている
。なお５はアキュームレータである。また四路切換弁４
の一方の接続ポートには、第１ガス管６、室内熱交換器
７、第１液管８、膨張機構としてのギヤピラリ−チュー
ブ９、第２液管１０、室外熱交換器１１、第２ガス管１
２が順次接続されると共に、第２ガス管１２が上記四路
切換弁４の他方の接続ポートに接続され、冷媒循環回路
が構成されている。上記室内熱交換器７は、暖房運転時
には凝縮器、冷房運転時には蒸発器としてそれぞれ機能
し、一方上記室外熱交換器１１は、暖房運転時には蒸発
器、冷房運転時には凝縮器としてそれぞれ機能するもの
である。そして上記圧縮機１の吐出配管２と第２液管１
０との間には、バイパス管１３が接続されており、この
バイパス管１３に、開閉手段としての電磁開閉弁１４が
介設されている。また上記圧縮機１のシリンダ内に開口
するシリンダポートば、レリース通路１５を介して上記
第１ガス管６に接続されており、このレリース通路１５
には円筒形状のレリース弁１６が介設されている。この
レリース弁１６は、第２図に示すように、上記第１ガス
管６側に位置する第１ポート１７と、シリンダポート側
に位置する第２ポート１８とを有するものであって、両
ボ―ト１７．１８は、弁本体１９に穿設された流路２０
にて互いに連通している。この流路２０内の上記第２ポ
ート１８側には弁座２１が形成されており、さらにこの
流路２０内には、上記弁本体１９の軸心上に弁体２２が
摺動自在に配置されている。この弁体２２は、第２ポー
ト１８側の端部の位置に、上記弁座２１に接離して第２
ポート１８と上記流路２０とを連通、遮断する弁部２３
を有し、また第１ポート１７側の端部の位置に、拡径部
２４を有するものである。そしてこの拡径部２４の第１
ポート１７側端面と、第１ポート１７側の内壁面との間
には、コイル状に形成された形状記憶合金ばね２５が配
置され、一方上記拡径部２４の第２ポート１８側端面と
、第２ポート１８側の内壁面との間には、バイアスばね
２６が配置されている。上記形状記憶合金ばね２５は、
例えば約７０℃に形状変態点を有するものであって、変
態点以上の温度に加熱された際には伸長した第１形態と
なり、一方上記よりも低い温度では縮小した第２形態と
なるものである。すなわち上記レリース弁１６において
は、形状記憶合金ばね２５が加熱されて伸長した際に、
弁体２２をバイアスばね２６の力に抗して第２ポート１
８側へと移動させ、弁部２３を弁座２１に当接させて閉
弁状態とし、一方形状記憶合金ばね２５が変態点温度よ
りも低い縮小状態では、弁体２２をバイアスばね２６の
力でもって第１ポート１７側へと移動させ、弁座２１か
ら弁部２３を離反させて開弁状態とするのである。

次に上記空気調和機の作動状態について説明する。まず
暖房運転時には、圧縮機１から吐出された冷媒は、四路
切換弁４から第１ガス管６を経由して室内熱交換器７内
で凝縮し、次いで第１液管８、キャピラリーチューブ９
、第２液管１０を経て室外熱交換器１１内で蒸発し、第
２ガス管１２から圧縮機１へと返流されることになる。

この場合、起動直後の状態では、第１ガス管６内のガス
冷媒の温度が低く、形状記憶合金ばね２５は縮小した第
２形態に在ってレリース弁】６は開弁状態となっている
。したがってこのとき、第１ガス管６からレリース通路
１５を経由して圧縮機１のシリンダポートへと至るレリ
ース回路が形成されてガスインジェクションが行なわれ
、このことによって圧縮機１の仕事量が増大して圧縮機
１への入力が増加し、この結果、定常運転温度に達する
までの立上り時間が短縮されることになる。そして所定
時間が経過して第１ガス管６内を高温ガス冷媒が流れる
ようになり、上記形状記憶合金ばね２５の温度が上昇し
、該ばね２５が伸長した第１形態に変化すると、レリー
ス弁１６は閉弁状態となってレリース通路１５が遮断さ
れ、圧縮機１から吐出された全ての高温ガス冷媒が室内
熱交換器７へと供給されることになる。なお上記のよう
にレリース弁１６が閉弁状態となった場合には、第１ポ
ート１７側が高圧に、また第２ポート１８側が低圧にそ
れぞれなることから、弁体２２に対しては閉弁方向の差
圧が作用することになるので、高温ガス冷媒の流れがな
くなることによって形状記憶合金ばね２５の温度が低下
し、該ばね２５が縮小することがあっても、レリース弁
１６の閉弁状態は上記差圧によって維持されることにな
る。

そして室外熱交換器１】に着霜が生じ、デフロスト運転
を行なう必要が生じたときには、電磁開閉弁１４を開弁
し、圧縮機１から吐出された高温ガス冷媒の大部分を、
バイパス管１３から室外熱交換器１１へとバイパスさせ
ることによって除霜を行なう。このようなデフロスト運
転を行なった場合、高低圧差が著しく減少するため、上
記弁体２２に作用する差圧も大幅に減少し、またこれと
同時に吐出ガス温度が低下することから、上記レリース
弁１６はバイアスばね２６の力でもって開弁し、この結
果、第１ガス管６からレリース通路１５を経て圧縮機１
のシリンダポートへと至るレリース回路が形成されるこ
とになる。このため圧縮機１から吐出されたガス冷媒の
一部が、上記レリース通路１５から圧縮機１のシリンダ
ポートへとインジェクションされることになる訳である
が、この結果、圧縮機１への入力が増大することになる
。このように圧縮機１への入力が増大することは、高圧
を上昇させると共に、吐出ガス温度を」二昇させる効果
があり、そのためデフロスト運転中の高圧低下、吐出温
低下を緩和し、従来よりも短い時間でデフロストを終了
し得ることになる。また上記デフロストが終了すると、
電磁開閉弁１４を閉弁して暖房運転に復帰する訳である
が、この復帰時の吐出ガス温度が、上記のような理由か
ら、従来よりも高くなっていることと、復帰直後には上
記同様にインジェクションの行なわれていることとから
、暖房運転への復帰後、定常運転状態に達するまでの立
上り時間は従来よりも短縮されることになる。

一方、冷房運転時には、四路切換弁４を切換えるが、圧
縮機１から吐出された冷媒ば、四路切換弁４から第２ガ
ス管１２を経由して室外熱交換器１１内で凝縮し、次い
で第２液管１０、キャピラリーチューブ９、第１液管８
を経て室内熱交換器７内で蒸発し、第１ガス管６から圧
縮機１へと返流されることになる。この場合、第１ガス
管６内は低温、低圧のガス冷媒が流れることから、形状
記憶合金ばね２５は縮小した第２形態となり、レリース
弁１６が開弁状態となっている。そうすると、圧縮機１
内の圧縮途中のガス冷媒が、一部シリンダに開口してい
るシリンダポートから、レリース通路１５を介して第１
ガス管６へとバイパスされ、圧縮機１における圧縮比が
低下することになる。この結果、冷房運転時の冷媒循環
量は、暖房時よりも低下することになり、冷房運転能力
と暖房運転能力とをバランスさせることが可能となる。

なお上記では、冷・暖房運転能力 機を例にして説明したが、暖房専用空調機等、他の構成
のヒートポンプシステムにおいても上記同様に実施可能
である。

（発明の効果） この発明のヒートポンプシステムにおいては、デフロス
ト運転時に、圧縮機からの吐出ガス冷媒を圧縮機のシリ
ンダポートへとインジェクションさせ、圧縮機への入力
を増加させるようにしであるので、デフロスト性能が向
上し、デフロスト時間を短縮することが可能になると共
に、さらにデフロスト終了時の吐出ガス温度が従来より
も上昇すること等によって、デフロスト終了後、定常運
転状態に至るまでの間の立上り時間を短縮することも可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のヒートポンプシステムの一例を示す
冷媒回路図、第２図は上記において用いるレリース弁の
一例の説明図、第３図は従来例の回路図である。 １・・・圧縮機、６・・・第１ガス管、７・・・室内熱
交換器（凝縮器）、８・・・第１液管、９・・・キャピ
ラリーチューブ（膨張機構）、１０・・・第２液管、１
１・・・室外熱交換器（蒸発器）、１２・・・第２ガス
管、１３・・・バイパス管、１４・・・電磁開閉弁（開
閉手段）、１５・・・レリース通路、１６・・・レリー
ス弁、１７・・・第１ポート、１８・・・第２ボーＩ・
、１９・・・弁本体、２０・・・流路、２１・・・弁座
、２２・・・・弁体、２３・・・弁部、２５・・・形状
記憶合金ばね。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、圧縮機（１）の吐出側から第１ガス管（６）、凝縮
   器（７）、第１液管（８）、膨張機構（９）、第２液管
   （１０）、蒸発器（１１）、第２ガス管（１２）を順次
   接続すると共に、上記第２ガス管（１２）を圧縮機（１
   ）の吸込側に接続して冷媒循環回路を構成し、さらに圧
   縮機（１）の吐出側を上記第２液管（１０）に連通させ
   るバイパス管（１３）を設けると共に、このバイパス管
   （１３）に開閉手段（１４）を介設して成るヒートポン
   プシステムであって、さらに第１及び第２ポート（１７
   ）（１８）を有するレリース弁（１６）の上記第１ポー
   ト（１７）を圧縮機（１）の吐出側に、また上記第２ポ
   ート（１８）を上記圧縮機（１）のシリンダ内に開口す
   るシリンダポートにそれぞれ接続し、上記レリース弁（
   １６）の弁本体（１９）内には上記第１、第２ポート（
   １７）（１８）を連通する流路（２０）を穿設すると共
   に、上記流路（２０）内に弁座（２１）を設け、さらに
   上記弁座（２１）に接離し得る弁体（２２）を摺動自在
   に配置し、また上記弁体（２２）より第１ポート（１７
   ）側に、冷媒の温度に応じて伸縮変形する形状記憶合金
   ばね（２５）を配置し、上記形状記憶合金ばね（２５）
   は、上記第１ポート（１７）の近傍を高温ガス冷媒が流
   れるときには上記弁体（２２）を閉弁方向に付勢し、そ
   れ以外のときには該ばね（２５）の変形によって弁体（
   ２２）が上記弁座（２１）より離反して開弁すべく構成
   したことを特徴とするヒートポンプシステム。