JP2000035249A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＨＣ系の新冷媒を用いた冷凍装置で、配管等
にピンホールが存在しても、そこから大気が冷凍回路内
に侵入しないようにする。 【解決手段】 室外熱交換器１２における低圧側の圧力
を検出する圧力検出器１９と、圧縮機１２における高圧
側と室外熱交換器１２における低圧側とを連結するホッ
トガスバイパス管１８と、このホットガスバイパス管１
８の途中に設けられた開閉弁１６と、圧力検出器１９か
らの信号に基づき、室外熱交換器１２における低圧側の
圧力が所定値に達したと判断した場合には、開閉弁１６
を開く制御部２０とを設けて、室外熱交換器１２におけ
る低圧側の圧力低下によりピンホールから大気が侵入す
るのを抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、新冷媒（可燃性冷
媒）を用いた冷凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷凍装置としてはエアコン等の空
気調和機や冷蔵庫等が周知である。

【０００３】以下、本明細書では冷凍装置として空気調
和機を例に説明する。空気調和機は、図２に示すよう
に、冷媒を圧縮する圧縮機２１、冷媒と外気との熱交換
を行う室外熱交換器２２、冷媒と室内空気との熱交換を
行う室内熱交換器２４、冷媒を減圧又は絞る減圧装置２
３、冷媒の循環方向を切換える四方弁２５等を有して、
冷暖房が行われている。

【０００４】そして、冷房を行うときは、圧縮機２１で
圧縮されて高温高圧になった冷媒を室外熱交換器２２に
供給して外気と熱交換させることにより凝縮させる。そ
の後、冷媒は減圧装置２３により減圧又は絞られて液化
され、室内熱交換器２４に供給される。

【０００５】室内熱交換器２４には室内空気が送風され
ているので、冷媒がこの空気と熱交換して蒸発熱を奪う
ことにより蒸発する。蒸発熱が奪われることにより室内
空気の温度は下がり、これにより室内が冷房される。こ
のように室内空気と熱交換した冷媒は、圧縮機２１に戻
り冷凍サイクルを１巡する。

【０００６】一方、暖房を行うときは、圧縮機２１で圧
縮されて高温高圧になった冷媒を室内熱交換器２４に供
給する。室内熱交換器２４には、室内空気が送風されて
いるので、冷媒と室内空気との熱交換が行われ、冷媒は
凝縮し室内空気は暖められる。これにより、室内が暖房
される。その後、冷媒は減圧装置２３で減圧又は絞られ
て室外熱交換器２２に供給される。室外熱交換器２２に
は外気が送風されているので、冷媒はこの外気から蒸発
熱を奪うことにより蒸発して圧縮機２１に戻りヒートポ
ンプサイクルが１巡する。

【０００７】なお、暖房運転を行っているときは、冷媒
が室外熱交換器２２で蒸発するため、この室外熱交換器
２２が冷えて霜等が付着し、冷媒と外気との熱交換効率
を低下させる場合がある。

【０００８】そこで、室外熱交換器２２の温度等を計測
して着霜状態を検出し、着霜した場合には、開閉弁２６
を開弁して圧縮機２１の高圧側と室外熱交換器２２の低
圧側とに接続されたホットガスバイパス管２８を介して
圧縮機２１からの暖かい冷媒を室内熱交換器２４に流す
ことにより除霜を行っている。

【０００９】これらの冷凍装置に用いられている冷媒
は、Ｒ−２２等の塩素を含むいわゆる特定フロンガスが
用いられている。

【００１０】しかし、この特定のフロンガスがオゾン層
破壊の原因となることが判明し、特定フロンガスが規制
対象となった。このため特定フロンガスに代わるいわゆ
る新冷媒の検討がされているが、これには現在、例え
ば、ＨＦＣ３２やＨＦＣ１２５等がある。

【００１１】また、これらを混合した混合冷媒として、
ＨＦＣ３２／１３４ａやＨＦＣ３２／１２５等が考えら
れている。

【００１２】ところが、これらの冷媒（ＨＦＣ３２、Ｈ
ＦＣ１２５等）の地球温暖化係数は改善されいないの
で、近年は温暖化係数の小さな自然冷媒（ＨＣ２９０
等）の採用が検討されている。このＨＣ２９０（プロパ
ン）等の自然冷媒は、強燃性であり、取扱いには十分注
意する必要がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、暖房運
転時において室外熱交換器２２に供給される冷媒は液化
しており、この室外熱交換器２２と減圧装置２３とを接
続する配管の圧力（室外熱交換器２２の低圧側の圧力）
が低くなる場合がある。

【００１４】このような場合に配管の接続部分等にピン
ホールが存在すると、このピンホールから大気が侵入し
て、新冷媒と混じり爆発する危険性がある。

【００１５】無論、配管接続施工が完了した段階では、
ピンホール等の検査を行うが、ピンホールの検出には物
理的限界があるため、非常に小さなピンホールは検出さ
れない場合が多い。

【００１６】従って、空気調和機を長時間使用している
と、徐々に大気が冷凍回路内に侵入して、所定の混合比
率になると圧縮機２１内等における電気的火花により発
火して爆発するおそれがある。

【００１７】そこで、本発明はピンホール等の大気が侵
入する部分が存在しても冷凍回路内に大気が侵入するの
を防ぎ、爆発の危険性を回避できる冷凍回路を提供する
ことを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１にかかる発明は、冷媒を圧縮する圧縮機
と、冷媒を凝縮させる凝縮器と、冷媒を減圧又は絞る減
圧装置と、冷媒を蒸発させる蒸発器とが配管により順次
接続された冷凍回路を有する冷凍装置において、蒸発器
における低圧側の圧力が所定圧になったときに、これを
検出して圧縮機から吐出される冷媒をバイパスさせるこ
とにより、蒸発器における低圧側の圧力が所定圧力以下
にならないようにする圧力調整手段を有して、新冷媒を
用いた冷凍装置であって、ピンホール等の大気が侵入す
る部分が存在する場合にも、冷凍回路内に大気が侵入す
るのを防ぎ、爆発の危険性を回避できる用にしたことを
特徴とする。

【００１９】請求項２にかかる発明は、圧力調整手段
が、蒸発器における低圧側の圧力を検出する圧力検出器
と、圧縮機における高圧側と蒸発器における低圧側とを
連結するホットガスバイパス管と、このホットガスバイ
パス管の途中に設けられた開閉弁と、圧力検出器からの
信号に基づき、蒸発器における低圧側の圧力が所定値に
達したと判断した場合には、開閉弁を開く制御部とを備
えることを特徴とする。

【００２０】請求項３にかかる発明は、制御装置が、開
閉弁を制御する際には、蒸発器における低圧側の圧力が
所定範囲になるように、所定時間だけ開弁させることを
特徴とする。

【００２１】請求項４にかかる発明は、冷凍回路がヒー
トポンプ回路をなし、ホットガスバイパス管及び開閉弁
が、蒸発器の除霜に用いられるホットガスバイパス管び
開閉弁であることを特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図を参照し
て説明する。図１は、本実施の形態にかかる空気調和機
を例にした冷凍装置の回路図である。

【００２３】この冷凍装置は、冷媒を圧縮する圧縮機１
１、冷媒と室内空気との熱交換を行う室内熱交換器１
４、冷媒を減圧又は絞る減圧装置１３、冷媒と外気との
熱交換を行う室外熱交換器１２、冷媒の循環路を切換え
る四方弁１５、圧縮機１１の高圧側と室外熱交換器１２
の低圧側とを接続するホットガスバイパス管１８、この
ホットガスバイパス管１８の途中に設けられた開閉弁１
６、室外熱交換器１２の低圧側の圧力をを検出する圧力
検出器１９、この圧力検出器１９からの信号に基づき開
閉弁１６を制御する制御部２０等を有し、これらが配管
により接続されている。

【００２４】なお、冷媒としては、先に述べたＨＦＣ３
２／１３４ａ等の新冷媒が用いられている。

【００２５】そして、冷房運転時は、冷媒が圧縮機１
１、室外熱交換器１２、減圧装置１３、室内熱交換器１
４を順次循環して冷凍サイクルを形成するように四方弁
１５を切換え（実線矢印）、暖房運転時には冷媒が圧縮
機１１、室内熱交換器１４、減圧装置１３、室外熱交換
器１２を順次循環してヒートポンプサイクルを形成する
ように四方弁１５を切換える（点線矢印）。

【００２６】これにより、冷房運転時には、圧縮機１１
で圧縮されて高温高圧になった冷媒は、室外熱交換器１
２に供給されて外気と熱交換する。

【００２７】このとき室外熱交換器１２は凝縮器として
作用し、そのときの熱交換により冷媒は凝縮する。

【００２８】そして、減圧装置１３に供給されて減圧又
は絞られることにより液化される。液化した冷媒は、室
内熱交換器１４に供給されて室内空気と熱交換する。

【００２９】このときの、室内熱交換器１４は蒸発器と
して作用し、そのときの熱交換により冷媒は蒸発する。

【００３０】このとき冷媒は、蒸発熱を室内空気から奪
うので、この室内空気の温度が下がり、室内を冷房する
ことができる。

【００３１】その後、冷媒は圧縮機１１に戻り、冷凍サ
イクルを一巡する。

【００３２】一方、暖房を行うときは、圧縮機１１で圧
縮されて高温高圧になった冷媒を室内熱交換器１４に供
給する。

【００３３】このときの、室内熱交換器１４は凝縮器と
して作用し、冷媒は室内空気と熱交換して、そのときの
凝縮熱を室内空気に与えて、暖房が化行われる。

【００３４】凝縮した冷媒は、減圧装置１３で減圧又は
絞られて室外熱交換器１２に供給される。

【００３５】このときの室外熱交換器１２は、蒸発器と
して作用し、外気から蒸発熱を奪って蒸発する。そし
て、圧縮機１１に戻りヒートポンプサイクルを１巡す
る。また、室外熱交換器１２の除霜運転は以下のように
行われる。即ち、圧力検出器１９は室外熱交換器１２の
圧力を検出している。この圧力は、室外熱交換器１２の
温度に換算することができる。

【００３６】これは減圧装置１３から室外熱交換器１２
に供給される冷媒が、正常に室外熱交換器１２で蒸発す
ると、蒸発に応じて圧力が上昇すると共に、蒸発熱が外
気に奪われるので温度が下がる。

【００３７】ところが、室外熱交換器１２の表面に霜や
氷が付着すると、これらが断熱材のように作用するた
め、冷媒と外気との熱交換が妨げられてしまう。このこ
とは、冷媒の蒸発量が少なくなることを意味するので、
圧力上昇が小さくなると共に温度も上昇する。

【００３８】そこで、制御部２０は、室外熱交換器１２
の圧力から着霜したか否かを判断して、着霜したと判断
した場合は、開閉弁１６を開弁するように制御する。

【００３９】これにより、圧縮機１１から吐出された高
温高圧の冷媒は、室外熱交換器１２の低圧側に供給され
て、この室外熱交換器１２が暖められることにより除霜
が行われる。

【００４０】ところで、室外熱交換器１２が着霜状態に
該当しない場合でも、室外熱交換器１２の低圧側の圧力
が大気に比べて低くなる場合がある。例えば、室外熱交
換器１２に霜がついたが、除霜運転するほどでない場合
がこれに該当する。

【００４１】この場合は、上述したように除霜運転が行
われないが、室外熱交換器１２の低圧側の圧力が大気に
比べて低くなっているので、配管の接続部等にピンホー
ルが存在すると、そこから大気が侵入してしまう。

【００４２】そこで、制御部２０は、室外熱交換器１２
の低圧側の圧力が予め設定された値になると、所定時間
だけ開閉弁１６を開弁するように制御する。これによ
り、室外熱交換器１２における低圧側の圧力が高められ
て、大気が冷凍回路内に侵入するのを防ぐことが可能に
なる。以下、この時の運転モードを圧力調整運転と記載
する。

【００４３】この圧力調整運転を行う際の室外熱交換器
１２の低圧側圧力としては、１．５ａｔｇに設定するこ
とができる。

【００４４】また、開閉弁１６を開閉している時間は、
着霜していないときの室外熱交換器１２における低圧側
の通常圧力が、３〜４ａｔｇであることから、ほんの少
しだけ圧力を上昇すればよく、約１０秒程度が好まし
い。

【００４５】なお、圧力調整運転と除霜運転とは、圧力
検出器１９からの信号に基づき制御部２０がホットガス
バイパス管１８及び開閉弁１６等を制御する点で、従来
商品化されている構成と同様であるが、上述したように
圧力調整運転は、運転条件及び運転時間が特徴的に異な
っている。

【００４６】従って、冷暖房が可能な空気調和機であっ
て、除霜運転が可能な場合は、圧力調整運転するときの
条件を制御部２０に記憶させるだけで対応することが可
能になる。

【００４７】また、上記説明では冷凍装置としてエアコ
ン等の空気調和機を例に説明した。このとき冷房運転
は、一般に暑い夏場等に用いられ、かつ長時間連続運転
されることがないので、室内熱交換器１４が蒸発器とし
て作用しても着霜等を考慮する必要がない。このことか
ら、冷房運転時における除霜運転は行われないのが普通
である。

【００４８】しかし、通年して冷凍サイクルが運転され
る冷凍装置（例えば、除霜運転モードが設けられていな
い冷蔵庫等）においては、夏場であっても蒸発器に霜や
氷が付着する場合がある。

【００４９】従って、冷房サイクルであってもピンホー
ルが存在すると大気が配管内に侵入する事態が起りうる
ので、このような冷凍装置においても、圧力調整運転が
可能なようにすることが好ましい。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように請求項１にかかる発
明はによれば、凝縮器における低圧側の圧力が所定圧力
になったときに、これを検出して圧縮機から吐出される
冷媒をバイパスさせて圧力調整するようにしたので、大
気が冷凍回路内に侵入するのを抑制することが可能にな
り、冷媒が爆発する危険を回避できる。

【００５１】請求項２にかかる発明によれば、圧力検出
器、ホットガスバイパス管、開閉弁、制御部により圧力
調整手段を構成したので、大気が冷凍回路内に侵入する
のを抑制することが可能になり、冷媒が爆発する危険を
回避できる。

【００５２】請求項３にかかる発明によれば、圧力調整
手段を所定時間だけ動作させるようにしたので、例えば
暖房運転時であっても、この暖房運転が中断される時間
が短くなって、暖房能力等の低下を抑制することが可能
になる。

【００５３】請求項４にかかる発明によれば、冷凍回路
がヒートポンプ回路をなし、ホットガスバイパス管及び
開閉弁が、蒸発器の除霜に用いられるホットガスバイパ
ス管び開閉弁であるので、安価に圧力調整手段を構成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷凍装置の回路図である。

【図２】従来の冷凍装置の回路図である。

【符号の説明】

１１ 圧縮機 １２ 室外熱交換器 １３ 減圧装置 １４ 室内熱交換機 １５ 四方弁 １６ 開閉弁 １８ ホットガスバイパス管 １９ 圧力検出器 ２０ 制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 浩二 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 (72)発明者 星 嘉奈子 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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を凝縮さ
   せる凝縮器と、冷媒を減圧又は絞る減圧装置と、冷媒を
   蒸発させる蒸発器とが配管により順次接続された冷凍回
   路を有する冷凍装置において、 前記蒸発器における低圧側の圧力が所定圧になったとき
   に、これを検出して前記圧縮機から吐出される冷媒をバ
   イパスさせることにより、前記蒸発器における低圧側の
   圧力が所定圧力以下にならないようにする圧力調整手段
   を有することを特徴とする冷凍装置。
2. 【請求項２】 前記圧力調整手段が、前記蒸発器におけ
   る低圧側の圧力を検出する圧力検出器と、 前記圧縮機における高圧側と前記蒸発器における低圧側
   とを連結するホットガスバイパス管と、 このホットガスバイパス管の途中に設けられた開閉弁
   と、 前記圧力検出器からの信号に基づき、前記蒸発器におけ
   る低圧側の圧力が所定値に達したと判断した場合には、
   前記開閉弁を開く制御部とを備えることを特徴とする請
   求項１記載の冷凍装置。
3. 【請求項３】 前記制御装置が、前記開閉弁を制御する
   際には、前記蒸発器における低圧側の圧力が所定範囲に
   なるように、所定時間だけ開弁させることを特徴とする
   請求項２記載の冷凍装置。
4. 【請求項４】 前記冷凍回路がヒートポンプ回路をな
   し、前記ホットガスバイパス管及び開閉弁が、前記蒸発
   器の除霜に用いられるホットガスバイパス管び開閉弁で
   あることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載
   の冷凍装置。