JP2008069988A - 冷媒回路装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒の追加充填等の現地サービスが可能となる内部中間圧２段圧縮機を用いた冷媒回路装置を提供することを目的とする。
【解決手段】密閉容器１ａ内に低段側圧縮部１１と、高段側圧縮部１２とを有し、低段側圧縮部１１の吐出側が密閉容器１ａ内に連通し、この中間圧の密閉容器１ａ内から中間圧接続管６を介して高段側圧縮部１２の吸入側に連通する内部中間圧２段圧縮機１を用いて冷凍サイクルを構成する冷媒回路を少なくとも筐体内に収納した冷媒回路装置において、中間圧接続管６に一端が接続する第１のサービス用配管７ａと、冷媒回路の高圧側または低圧側に一端が接続する第２のサービス用配管７ｂと、第１のサービス用配管７ａの他端が接続する第１のサービスポートと、第２のサービス用配管７ｂの他端が接続する第２のサービスポートとを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、内部中間圧２段圧縮機を用いた冷媒回路装置に関する。

近年、冷媒による地球環境破壊が問題視され、ＨＦＣ冷媒（ＨＦＣ１３４ａ、ＨＦＣ１２５、ＨＦＣ３２、ＨＦＣ１４３ａ等、及びこれらの混合冷媒）などの代替フロンやＣＯ２、アンモニア、ＨＣ冷媒（ハイドロカーボン：イソブタン、プロパン、エタン等）などの自然冷媒が使用され始めている。

代替フロンや自然冷媒を用いたヒートポンプ式給湯機などの冷媒回路装置に適用する圧縮機、とりわけＣＯ２冷媒用圧縮機では、作動圧力が高くなることから内部中間圧２段圧縮機が適用されているものがある。この場合の冷媒回路構成としては、低段側圧縮部から吐出された中間圧力のガス冷媒を内部中間圧２段圧縮機の密閉容器内に放出し、この密閉容器内に放出された中間圧力のガス冷媒を密閉容器外に設けられる外部配管により高段側圧縮部の吸入口に導くようなものが開発されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１９３９７４号公報

現在、内部中間圧２段圧縮機を用いた冷媒回路装置では、冷媒回路系の現地サービス（例えば、冷媒充填等）は実施されていない。内部中間圧２段圧縮機を用いた冷媒回路装置の一例であるヒートポンプ式給湯機においては、冷媒回路は室外ユニットで完結しており、工場内で真空や冷媒充填が完了していて、設置場所で真空や冷媒充填を行うことはない。従って、サービスポートの類は冷媒回路に設けられておらず、冷媒追加充填等の装置設置場所での現地サービスは行われていない。室外ユニットが故障した場合は、室外ユニット毎交換する形となっている。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、冷媒の追加充填等の現地サービスが可能となるとともに、冷媒回路の機能拡張サービスの取付も可能な冷媒回路装置を提供することを目的とする。

この発明に係る冷媒回路装置は、密閉容器内に低段側圧縮部と、高段側圧縮部とを有し、低段側圧縮部の吐出側が密閉容器内に連通し、この中間圧の密閉容器内から中間圧接続管を介して高段側圧縮部の吸入側に連通する内部中間圧２段圧縮機を用いて冷凍サイクルを構成する冷媒回路を少なくとも筐体内に収納した冷媒回路装置において、中間圧接続管に一端が接続する第１のサービス用配管と、冷媒回路の高圧側または低圧側に一端が接続する第２のサービス用配管と、第１のサービス用配管の他端が接続する第１のサービスポートと、前記第２のサービス用配管の他端が接続する第２のサービスポートとを備えたことを特徴とする。

この発明に係る冷媒回路装置は、上記構成により、冷媒の追加充填等の現地サービスが可能となる。

実施の形態１．
図１乃至図２は実施の形態１を示す図で、図１はヒートポンプ式給湯機の給湯室外ユニット２０の構成を示す回路構成図、図２は給湯室外ユニット２０の外観図（ａ）、パネル３０の正面図（ｂ）である。

内部中間圧２段圧縮機を用いた冷媒回路装置として、ヒートポンプ式給湯機を例に説明する。ヒートポンプ式給湯の他には、清涼飲料水などの自動販売機にも内部中間圧２段圧縮機を用いた冷媒回路装置が使用されている。ヒートポンプ式給湯機の冷媒には、自然冷媒のＣＯ２、アンモニア、ＨＣ冷媒、ＨＦＣ冷媒（ＨＦＣ１３４ａ、ＨＦＣ１２５、ＨＦＣ３２、ＨＦＣ１４３ａ等、及びこれらの混合冷媒）などが使用される。

図１により、先ずヒートポンプ式給湯機の給湯室外ユニット２０（冷媒回路装置の一例）の冷凍サイクルを形成する冷媒回路の構成を説明する。内部中間圧２段圧縮機１は、密閉容器１ａの内部に、低段側圧縮部１１と高段側圧縮部１２とを収納している。低段側圧縮部１１は、吸入側が冷媒回路の低圧に接続し、吐出側は密閉容器１ａの内部に連通する。圧縮機構はローリングピストンを使用する回転式であるが、回転式圧縮機は良く知られたものであるので、説明は省略する。

密閉容器１ａの内部は、低段側圧縮部１１の吐出側と連通するので、中間圧となる。中間圧の密閉容器１ａの内部空間から、中間圧接続管６を介して高段側圧縮部１２の吸入側に接続する。高段側圧縮部１２も、圧縮機構は、低段側圧縮部１１と同様、回転式である。

密閉容器１ａの内部は、低段側圧縮部１１の吐出側と連通するので、中間圧となる。従って、冷媒回路の低圧側と密閉容器１ａの内部との間には、低段側圧縮部１１が存在するため、例えば、冷媒回路の低圧側から、密閉容器１ａの内部を真空引きする場合、低段側圧縮部１１が抵抗となる。冷媒回路の高圧側から、密閉容器１ａの内部を真空引きする場合も、高段側圧縮部１２が抵抗になる。

高段側圧縮部１２の吐出側は、高圧側熱交換器２に接続する。高圧側熱交換器２は、高圧側圧力が超臨界に達するＣＯ２を冷媒として使用する場合はガスクーラ、代替フロンを冷媒として使用する場合は凝縮器として動作する。

高圧側熱交換器２は膨張弁３に接続する。膨張弁３において、冷媒は減圧されて気液二相冷媒となる。

さらに、膨張弁３は、低圧側熱交換器４に接続する。低圧側熱交換器４は、通常蒸発器として動作する。

低圧側熱交換器４は、液冷媒を貯留するアキュムレータ５に接続する。アキュムレータ５から、内部中間圧２段圧縮機１の低段側圧縮部１１の吸入側に戻る。

既に述べたように、密閉容器１ａの内部は、低段側圧縮部１１の吐出側と連通するので、中間圧となる。この中間圧の密閉容器１ａの内部に連通する中間圧接続管６に第１のサービス用配管７ａを取り付け、第１のサービス用配管７ａを後述するパネル３０の第１のサービスポート４０ａに接続する。

冷媒回路の真空引きなどは、冷媒回路の高圧側又は低圧側から行う。ここでは、冷媒回路の高圧側に第２のサービス用配管７ｂを取り付け、第２のサービス用配管７ｂを後述するパネル３０の第２のサービスポート４０ｂに接続する。冷媒回路の低圧側に第２のサービス用配管７ｂを取り付けてもよい。膨張弁３を開いて、高圧側又は低圧側の一方から真空引きなどを行えば、内部中間圧２段圧縮機１以外の全体の冷媒回路の真空引きを行うことができる。

第２のサービス用配管７ｂからは、内部中間圧２段圧縮機１の密閉容器１ａの内部の真空引きは、低段側圧縮部１１及び高段側圧縮部１２が抵抗になりできない。従って、中間圧接続管６に接続する第１のサービス用配管７ａにより内部中間圧２段圧縮機１の密閉容器１ａ内部の真空引きを行うものである。

高圧側熱交換器２においては、図示しない給湯用タンクからの水が冷媒に対し対向流となるように流れ、水が高温の冷媒と熱交換して加熱される。

図２に示すように、ヒートポンプ式給湯機の給湯室外ユニット２０は、図１に示した冷媒回路などが筐体２０ａ内に収納される。筐体２０ａ内の構成は、本実施の形態では言及しない。

筐体２０ａの側面に、パネル３０が設けられる。このパネル３０に、第１のサービス用配管７ａに接続する第１のサービスポート４０ａ、第２のサービス用配管７ｂに接続する第２のサービスポート４０ｂが設けられる。これらの第１のサービスポート４０ａ、第２のサービスポート４０ｂは、高圧に耐える管継ぎ手で構成する。管継ぎ手には、例えば、スウェイジロック（登録商標）を使用する。

パネル３０には、水回路の水配管取り出し口５０も設けられる。尚、水配管取り出し口５０のみを有するパネルを、パネル３０の他に設けてもよい。この場合、二つのパネルは接近している方がよい。

以上のように、内部中間圧２段圧縮機１の密閉容器１ａの内部に連通する第１のサービスポート４０ａおよび内部中間圧２段圧縮機１以外の冷媒回路に連通する第２のサービスポート４０ｂが、給湯室外ユニット２０のパネル３０に設けられているので、必要に応じて第１のサービスポート４０ａおよび第２のサービスポート４０ｂを用いて、真空引き、冷媒充填等の現地サービスが可能になる。

実施の形態２．
図３乃至図４は実施の形態２を示す図で、図３は冷媒循環型給湯室外ユニット２５及びその外部における冷媒回路と水回路の回路構成図、図４は冷媒循環型給湯室外ユニット２５の筐体に設けられるパネル３５の正面図である。

図３に示す例は、冷媒循環型給湯室外ユニット２５（冷媒回路装置の一例）には、高圧側熱交換器２以外の冷媒回路のみが設けられる。換言すれば、高圧側熱交換器２を冷媒循環型給湯室外ユニット２５の外部に設ける。例えば、寒冷地においては、給湯用タンクと給湯室外ユニットを接続する水回路が凍結する可能性があり、凍結防止のために沸き上げ運転以外でも水の循環や加熱を行う必要があるので、高圧側熱交換器２を給湯用タンク内に設け、給湯用タンクと給湯室外ユニットを冷媒配管で接続することが考えられる。その場合には、給湯機の構成は、例えば、上記図３のようになる。

冷媒回路および水回路の構成は、実施の形態１と同様であるので、異なる点のみを述べる。図３に示すように、低段側圧縮部１１の吐出側の中間圧接続管６に第１の開閉弁６１ａを有する低段側吐出取り出し配管６１を設け、これを冷媒循環型給湯室外ユニット２５の筐体のパネル３５の拡張機能接続ポート７０（図４参照）に接続する。

また、高段側圧縮部１２の吸入側の中間圧接続管６に第２の開閉弁６２ａを有する高段側吐出取り出し配管６２を設け、これを冷媒循環型給湯室外ユニット２５の筐体のパネル３５の拡張機能接続ポート７０（図４参照）に接続する。

そして、低段側吐出取り出し配管６１と高段側吐出取り出し配管６２との間の中間圧接続管６に第３の開閉弁６ａを設ける。

図４に示すパネル３５には、二つの高圧側熱交換器接続口８０と、二つの拡張機能接続ポート７０が設けられる。パネル３５に拡張機能接続ポート７０を設け、別のパネルに高圧側熱交換器接続口８０を設けてもよい。この場合、パネル３５と別のパネルは接近している方がよい。

図３に示すように、低段側吐出取り出し配管６１と高段側吐出取り出し配管６２との間には、二つの拡張機能接続ポート７０を介して、拡張機能６０が選択的に接続される。

拡張機能６０を動作させる場合は、図示しない制御装置が、第３の開閉弁６ａを閉じ、第１の開閉弁６１ａ及び第２の開閉弁６２ａを開いて、拡張機能６０に中間圧の冷媒を供給して拡張機能６０を動作させる。拡張機能６０を動作させない場合は、第３の開閉弁６ａを開き、第１の開閉弁６１ａ及び第２の開閉弁６２ａを閉じる。

拡張機能６０の例としては、以下のものがある。
（１）追い炊き用の水−冷媒熱交換器
（２）床暖房用の水−冷媒熱交換器
（３）中間冷却の外部回路（空気調和機に適用の場合）、冷媒回路装置が空気調和機の場合であり、中間圧の冷媒ガスを外部回路で冷却することにより、圧縮に要する入力を低減して効率を向上させるものである。

以上のように、追い炊き用の水−冷媒熱交換器、床暖房用の水−冷媒熱交換器、中間冷却の外部回路などの拡張機能６０を冷媒循環型給湯室外ユニット２５に外付け回路として取り付け可能になり、冷媒循環型給湯室外ユニット２５の機能の拡張性を高めることができる。

実施の形態１を示す図で、ヒートポンプ式給湯機の給湯室外ユニット２０の構成を示す回路構成図である。 実施の形態１を示す図で、給湯室外ユニット２０の外観図（ａ）、パネル３０の正面図（ｂ）である。 実施の形態２を示す図で、冷媒循環型給湯室外ユニット２５及びその外部における冷媒回路と水回路の回路構成図である。 実施の形態２を示す図で、冷媒循環型給湯室外ユニット２５の筐体に設けられるパネル３５の正面図である。

符号の説明

１ 内部中間圧２段圧縮機、１ａ 密閉容器、２ 高圧側熱交換器、３ 膨張弁、４ 低圧側熱交換器、５ アキュムレータ、６ 中間圧接続管、６ａ 第３の開閉弁、７ａ 第１のサービス用配管、７ｂ 第２のサービス用配管、１１ 低段側圧縮部、１２ 高段側圧縮部、２０ 給湯室外ユニット、２０ａ 筐体、２５ 冷媒循環型給湯室外ユニット、３０ パネル、３５ パネル、４０ａ 第１のサービスポート、４０ｂ 第２のサービスポート、５０ 水配管取り出し口、６１ 低段側吐出取り出し配管、６１ａ 第１の開閉弁、６２ 高段側吐出取り出し配管、６２ａ 第２の開閉弁、７０ 拡張機能接続ポート、８０ 高圧側熱交換器接続口。

Claims (5)

1. 密閉容器内に低段側圧縮部と、高段側圧縮部とを有し、前記低段側圧縮部の吐出側が前記密閉容器内に連通し、この中間圧の前記密閉容器内から中間圧接続管を介して前記高段側圧縮部の吸入側に連通する内部中間圧２段圧縮機を用いて冷凍サイクルを構成する冷媒回路を少なくとも筐体内に収納した冷媒回路装置において、
   前記中間圧接続管に一端が接続する第１のサービス用配管と、
   前記冷媒回路の高圧側または低圧側に一端が接続する第２のサービス用配管と、
   前記第１のサービス用配管の他端が接続する第１のサービスポートと、
   前記第２のサービス用配管の他端が接続する第２のサービスポートとを備えたことを特徴とする冷媒回路装置。
2. 前記冷媒回路の高圧側に、水と冷媒とが熱交換を行う高圧側熱交換器を有するヒートポンプ式給湯機であることを特徴とする請求項１記載の冷媒回路装置。
3. 前記筐体は水配管取り出し口を設けたパネルを有し、このパネルに、前記第１のサービスポートと前記第２のサービスポートとを取り付けたことを特徴とする請求項２記載の冷媒回路装置。
4. 密閉容器内に低段側圧縮部と、高段側圧縮部とを有し、前記低段側圧縮部の吐出側が前記密閉容器内に連通し、この中間圧の前記密閉容器内から中間圧接続管を介して前記高段側圧縮部の吸入側に連通する内部中間圧２段圧縮機を用いて冷凍サイクルを構成する、高圧側熱交換器を除く冷媒回路を少なくとも筐体内に収納した冷媒回路装置において、
   前記中間圧接続管の前記低段側圧縮部の吐出側に接続する低段側吐出取り出し配管と、
   この低段側吐出取り出し配管に設けられた第１の開閉弁と、
   前記中間圧接続管の前記高段側圧縮部の吸入側に接続する高段側吸入取り出し配管と、
   この高段側吐出取り出し配管に設けられた第２の開閉弁と、
   前記低段側吐出取り出し配管と、前記高段側吸入取り出し配管との間に設けられた第３の開閉弁と、
   前記低段側吐出取り出し配管と、前記高段側吸入取り出し配管とが接続する拡張機能接続ポートと、
   前記拡張機能接続ポートに選択的に接続可能な拡張機能とを備え、
   前記拡張機能を動作させる場合は、前記第３の開閉弁を閉じ、前記第１の開閉弁及び前記第２の開閉弁を開き、
   前記拡張機能を動作させない場合は、前記第３の開閉弁を開き、前記第１の開閉弁及び前記第２の開閉弁を閉じることを特徴とする冷媒回路装置。
5. 前記筐体は高圧側熱交換器接続口を設けたパネルを有し、このパネルに、前記拡張機能接続ポートを設けたことを特徴とする請求項４記載の冷媒回路装置。

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