JP3634467B2 - 冷凍装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、蒸発器として作用して冷媒を蒸発させる二つの熱交換器を有するとともに、これら熱交換器の下方に結氷防止熱交換器を配設した冷凍装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図3は従来の冷凍装置の冷凍サイクル回路の一部を示したもので、冷凍装置の室外ユニットに収納され暖房運転時に蒸発器として作用する室外熱交換器は、上部に位置する第一熱交換器1および下部に位置する第二熱交換器2により構成され、第二熱交換器2の下方には、結氷防止熱交換器3が配設されている。室内ユニットに接続される冷媒管4aは、途中で分岐され、一方の冷媒管4bは、途中第一メカ弁(一方の膨脹弁)5aを介して第二熱交換器2の入口側に接続され、他方の冷媒管4cは、途中第二メカ弁(他方の膨脹弁)5bを介して結氷防止熱交換器3の入口側に接続されている。また、結氷防止熱交換器3の出口側は、冷媒管4dにより第一熱交換器1の入口側に接続され、第一熱交換器1および第二熱交換器2の出口側に接続される冷媒管4eは、合流されて図示しない四方弁を介して圧縮機に接続されている。
【0003】
また、第一熱交換器1の入口側には、第一液温度サーモ6aが配置され、第二熱交換器2の入口側には、第二液温度サーモ6bが配置されている。さらに、第一熱交換器1の出口側には、第一ガス温度サーモ7aが配置され、第二熱交換器2の出口側には、第二ガス温度サーモ7bが配置されている。
【0004】
このような従来の冷凍装置においては、暖房時において、室内ユニットから送られる冷媒の一部は、第一メカ弁5aを介して第二熱交換器2に送られるとともに、その他の冷媒は、第二メカ弁5bを介して結氷防止熱交換器3に送られた後、第一熱交換器1に送られる。この冷媒は、これら各熱交換器1,2において、外部空気と熱交換を行なって蒸発した後、四方弁を介して圧縮機に戻される。
【0005】
この場合において、第一メカ弁5aの制御は、第一液温度サーモ6bおよび第一ガス温度サーモ7bによる検出温度に基づいて行なわれ、第二メカ弁5bの制御は、第二液温度サーモ6aおよび第二ガス温度サーモ7aによる検出温度に基づいて行なわれる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図3に示す冷凍装置においては、第二熱交換器2と、第一熱交換器1および結氷防止熱交換器3とに送られる冷媒の流量を制御するためにそれぞれメカ弁5a,5bおよび温度サーモ6a,6b,7a,7bを設ける必要があり、製造コストが高くなるという問題がある。
【0007】
このような問題を解決するため、発明者らは、図4に示すような、冷凍装置を開発した。すなわち、室内ユニットに接続される冷媒管4aは、途中メカ弁(膨脹弁)5を介して結氷防止熱交換器3の入口側に接続されており、結氷防止熱交換器3の出口側は、冷媒管4bにより第一熱交換器1および第二熱交換器2の入口側に分流器8を介してそれぞれ接続されている。
【0008】
このような冷凍装置においては、暖房時において、室内ユニットから送られる冷媒は、メカ弁5を介して結氷防止熱交換器3に送られた後、第一熱交換器1および第二熱交換器2に送られ、これら各熱交換器において外部空気と熱交換を行なった後、四方弁を介して圧縮機に戻される。
【0009】
しかし、このような冷凍装置では、室内ユニットから送られる冷媒がすべて結氷防止熱交換器3に送られるものであるため、圧力損失が大きくなってしまうという問題がある。このように圧力損失が大きくなると、結氷防止熱交換器3内の平均冷媒温度も上昇し、放熱量も多くなってしまう。
【0010】
そこで、結氷防止熱交換器3のパス数を増加するようにすれば、圧力損失を低減させることができるが、蒸発器として使用する分が減少し、暖房能力の低下を招いてしまうという問題を有している。
【0011】
そこで、さらに、発明者らは、図5に示すような、冷凍装置を開発した。すなわち、室内ユニットに接続される冷媒管4aの中途部にはメカ弁5が配設され、この冷媒管4aは、メカ弁5の下流側で分岐され、一方の冷媒管4bは、途中結氷防止熱交換器3と同等の抵抗となるオリフィス(以下、「抵抗器」という。)9を介して第二熱交換器2の入口側に接続され、他方の冷媒管4cは結氷防止熱交換器3の入口側に接続されている。また、結氷防止熱交換器3の出口側は冷媒管4dにより第二熱交換器2の入口側に接続されている。
【0012】
この冷凍装置においては、暖房時において、室内ユニットから送られメカ弁5を通過した冷媒は、一部がオリフィス9を介して第一熱交換器1に送られるとともに、その他が結氷防止熱交換器3に送られた後、第二熱交換器2に送られるようになっている。そのため、図4に示す冷凍装置と比較して、結氷防止熱交換器3を通過する冷媒の流量が半分となるため、結氷防止熱交換器3の圧力損失を低減させることができ、平均冷媒温度を低下させることができ、放熱量をも減少させることができるものである。
【0013】
しかしながら、上述した従来の技術において、結氷防止熱交換器3の圧力損失とオリフィス9の圧力損失とのバランスは、常に一定ではなく、運転状態すなわち冷媒状態により異なるものであり、この両者の圧力損失のバランスがわずかでも崩れると、熱交換器の一部が冷媒不足となり、暖房能力が低下してしまい、適正な暖房を行なうことができなくなるという問題を有している。そのため、どのような抵抗をもつオリフィス9を選択するかが、極めて重要となるが、オリフィス9を適正に選択することはできないという問題を有している。
【0014】
本発明は前述した点に鑑みてなされたものであり、メカ弁等を複数使用することなく、圧力損失バランスが多少崩れても適正な暖房を行なうことのできる冷凍装置を提供することを目的とするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため請求項1に記載の発明に係る冷凍装置は、室外ユニット内に蒸発器として作用して冷媒を蒸発させる第一熱交換器および第二熱交換器を備え、これら熱交換器の下方に結氷防止熱交換器を有する冷凍装置において、室内ユニットに接続される冷媒管を膨脹弁を介して前記結氷防止熱交換器の入口側に接続するとともに、この結氷防止熱交換器の出口側を冷媒管を介して前記第一および第二熱交換器の入口側にそれぞれ接続し、第一および第二熱交換器の出口側を冷媒管により圧縮機に接続し、前記冷媒管の膨脹弁と結氷防止熱交換器との間、並びに、結氷防止熱交換器と第一および第二熱交換器との間を接続するバイパス管を設け、このバイパス管の中途部にオリフィスを配設し、前記第一または第二熱交換器の出入口に設けた液温度サーモおよびガス温度サーモによる検出温度に基づいて前記膨張弁を制御することを特徴とするものである。
【0019】
この発明によれば、バイパス管を設けているので、暖房時において、室内ユニットから送られメカ弁を通過した冷媒は、その一部が結氷防止熱交換器に送られ、この結氷防止熱交換器からの冷媒は、メカ弁を通過してバイパス管を介して送られるその他の冷媒と合流して第一熱交換器および第二熱交換器に送られるので、抵抗器と結氷防止熱交換器とのバランスが多少崩れても、第一熱交換器および第二熱交換器に適正に冷媒を供給することができる。
【0020】
請求項2に記載の発明に係る冷凍装置は、請求項1に記載のものにおいて、前記バイパス管の中途部に、冷房時に冷媒の通過を阻止する逆止弁を配設したことを特徴とするものである。この発明によれば、バイパス管の中途部に逆止弁を配設するようにしているので、冷房時に、熱交換器から送られる冷媒がバイパス管を通過することができず、熱交換器から送られる冷媒がすべて結氷防止熱交換器に送られることになり、その結果、結氷防止熱交換器を有効に凝縮器として利用することができるものである。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図1および図2を参照して説明する。
図1において、10は冷凍装置(分離型空気調和機)の室外ユニットを示し、この室外ユニット10の本体11の背面には、上部に位置する第一熱交換器1および下部に位置する第二熱交換器2が配設されている。この第二熱交換器2の下方には、結氷防止熱交換器3が配設され、この結氷防止熱交換器3に凝縮液冷媒の一部を導くことにより、上方の第一および第二熱交換器1,2を除霜した時に流れ落ちてくる氷水が室外機底板部で氷結し、熱交換器を破壊するのを防止するようになっている。また、室外ユニット10の上面には、一対のファン12が回転駆動自在に配設されており、このファン12の回転駆動により、室外ユニット10の背面に形成された空気取入れ口(図示せず)から空気が取り込まれて、第一、第二熱交換器1,2に通風するようになっている。さらに、室外ユニット10の本体11の内部には、圧縮機13、アキュムレータ14等の冷凍サイクルを構成する機器が収納されている。
【0022】
図2は本発明の室外ユニット10部分の冷凍サイクル回路の実施形態を示すもので、室内ユニットに接続される冷媒管4aの中途部には、膨脹弁(以下「メカ弁」という)5が配設されており、この冷媒管4aは、結氷防止熱交換器3の入口側に接続されている。また、この結氷防止熱交換器3の出口側は、途中分岐される冷媒管4bを介して第一熱交換器1および第二熱交換器2の入口側にそれぞれ接続されており、第一熱交換器1および第二熱交換器2の出口側には、冷媒管4cにより図示しない四方弁を介して圧縮機に接続されている。
【0023】
また、本実施形態においては、前記冷媒管4aのメカ弁5および結氷防止熱交換器3の間と、結氷防止熱交換器3および第一および第二熱交換器2の間の冷媒管4bとを接続するバイパス管15が設けられ、このバイパス管15の中途部には、逆止弁16およびオリフィス9(抵抗器)が配設されている。さらに、第二熱交換器2の入口側には、この第二熱交換器2に供給される冷媒の温度を検出する液温度サーモ6が配置され、各熱交換器の出口側には、各熱交換器から送られる冷媒の温度を検出するガス温度サーモ7が配置されている。
【0024】
尚、図2においては、メカ弁5の下流で分岐してから、オリフィス9の入口および結氷防止熱交換器3の入口に至るまでの管は「第一の冷媒管」とし、オリフィス9の出口および結氷防止熱交換器3の出口から、第一熱交換器1および第二熱交換器2に至までの管は「第二の冷媒管」とする。
【0025】
次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態においては、暖房時において、室内ユニットから送られメカ弁5を通過した冷媒は、その一部が結氷防止熱交換器3に送られ、この結氷防止熱交換器3からの冷媒は、メカ弁5を通過してバイパス管15を介して送られるその他の冷媒と合流して第一熱交換器1および第二熱交換器2に送られる。そして、この冷媒は、これら各熱交換器1,2において、外部空気と熱交換を行なった後、四方弁を介して圧縮機に戻される。
【0026】
この場合に、本実施形態においては、結氷防止熱交換器3から送られる冷媒と、オリフィス9を介してバイパス管15により送られる冷媒とを合流させた後に、第一熱交換器1および第二熱交換器2に送るようにしているので、オリフィス9と結氷防止熱交換器3との圧力損失のバランスが多少崩れても、第一熱交換器1および第二熱交換器2に適正に冷媒を供給することができる。
【0027】
また、冷房時においては、圧縮機から四方弁を介して第一熱交換器1および第二熱交換器2に送られる冷媒は、外部空気と熱交換した後、結氷防止熱交換器3に送られ、メカ弁5を介して室内ユニットに送られる。この場合に、本実施形態においては、バイパス管15の中途部に逆止弁16を配設しているので、冷房時に、熱交換器から送られる冷媒がバイパス管15を通過することができず、熱交換器から送られる冷媒がすべて結氷防止熱交換器3に送られることになり、その結果、結氷防止熱交換器3を有効に凝縮器として利用することができる。
【0028】
したがって、本実施形態においては、バイパス管15を設けたことにより、オリフィス9と結氷防止熱交換器3との圧力損失のバランスが多少崩れても、第一熱交換器1および第二熱交換器2に適正に冷媒を供給することができるので、運転状態すなわち冷媒状態が変化した場合であっても、暖房能力が低下してしまうことがなく、適正な暖房を行なうことができる。
また、メカ弁5を複数設ける必要がないので、部品点数の低減を図ることができ、これにより安価に製造することができる。
【0029】
【発明の効果】
以上述べたように本発明に係る冷凍装置は、抵抗器と結氷防止熱交換器との圧力損失のバランスが多少崩れても、蒸発器として作用している第一熱交換器および第二熱交換器に適正に冷媒を供給することができるので、運転状態が変化した場合であっても、暖房能力が低下してしまうことがなく、適正な暖房を行なうことができる。また、メカ弁を複数設ける必要がないので、部品数の低減を図ることができ、安価に製造することができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る冷凍装置の室外ユニットの実施の一形態を示す斜視図である。
【図2】本発明に係る冷凍装置の冷凍サイクルの実施の一形態を示す回路図である。
【図3】従来の冷凍装置の冷凍サイクルを示す回路図である。
【図4】従来の他の冷凍装置の冷凍サイクルを示す回路図である。
【図5】従来の他の冷凍装置の冷凍サイクルを示す回路図である。
【符号の説明】
1 第一熱交換器
2 第二熱交換器
3 結氷防止熱交換器
4 冷媒管
5 メカ弁
9 オリフィス
10 室外ユニット
15 バイパス管
16 逆止弁
Claims (2)
- 室外ユニット内に蒸発器として作用して冷媒を蒸発させる第一熱交換器および第二熱交換器を備え、これら熱交換器の下方に結氷防止熱交換器を有する冷凍装置において、
室内ユニットに接続される冷媒管を膨脹弁を介して前記結氷防止熱交換器の入口側に接続するとともに、この結氷防止熱交換器の出口側を冷媒管を介して前記第一および第二熱交換器の入口側にそれぞれ接続し、第一および第二熱交換器の出口側を冷媒管により圧縮機に接続し、前記冷媒管の膨脹弁と結氷防止熱交換器との間、並びに、結氷防止熱交換器と第一および第二熱交換器との間を接続するバイパス管を設け、このバイパス管の中途部にオリフィスを配設し、前記第一または第二熱交換器の出入口に設けた液温度サーモおよびガス温度サーモによる検出温度に基づいて前記膨張弁を制御することを特徴とする冷凍装置。 - 前記バイパス管の中途部に、冷房時に冷媒の通過を阻止する逆止弁を配設したことを特徴とする請求項1に記載の冷凍装置。
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