JP3837307B2 - 密閉型圧縮機およびそれを用いた冷凍装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉型圧縮機およびそれを用いた冷凍装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、シェルケース内に電動機部とその下部に連結された二段圧縮式の圧縮部とを備え、一段圧縮部から吐出される冷媒をシェルケース内に吐出し、電動機部の下方から導出される吐出管を備え、この吐出管を通じて吐出される冷媒を、二段圧縮部の吸込口に導く構成を備えた密閉型圧縮機が知られている。
【0003】
そして、近年では、この密閉型圧縮機にガスクーラを接続し、このガスクーラに高圧冷媒を流すと共に、このガスクーラに水配管を設け、この水配管を流れる水を昇温させて給湯するヒートポンプ式給湯機が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来のヒートポンプ式給湯機では、起動時に圧縮機温度が低いため、急速炊き上げが困難になるという問題があった。
【0005】
すなわち、密閉型圧縮機において、上記のように、電動機部の下方から冷媒を吐出する構成を採用した場合、起動時の圧縮機の吐出ガス温度が低いため、急速炊き上げが困難になるという問題があった。
【0006】
これに対し、電動機部の上方から冷媒を吐出する構成とした場合、冷媒が、電動機部の熱を吸熱して吐出されるため、起動時であっても、吐出ガス温度が比較的高くなり、急速炊き上げが可能になる。しかし、この場合、負荷が増大して圧縮機温度が上昇したとき、その温度を下げるために、圧縮機の回転数を下げる等の負荷調整が必要になるという問題があった。
【0007】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、圧縮機の吐出ガス温度を簡単な構成で調整可能にした密閉型圧縮機およびそれを用いた冷凍装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、シェルケース内に電動機部とその下部に連結された圧縮部とを備え、この圧縮部から吐出される冷媒をシェルケース内に吐出し、電動機部の上方から導出される第一の吐出管と、電動機部の下方から導出される第二の吐出管とを備え、第一の吐出管と第二の吐出管を下流に選択的に連通させる弁を備えた密閉型圧縮機を備え、起動時や電動機部の発熱の多い場合、第一の吐出管を通じて冷媒を吐出し、それ以外の定常運転時には、第二の吐出管を通じて冷媒を吐出するように、上記弁を制御する手段を備えたことを特徴とする。
【0009】
請求項2記載の発明は、シェルケース内に電動機部とその下部に連結された二段圧縮式の圧縮部とを備え、一段圧縮部から吐出される冷媒をシェルケース内に吐出し、電動機部の上方から導出される第一の吐出管と、電動機部の下方から導出される第二の吐出管とを備え、第一の吐出管と第二の吐出管を二段圧縮部の吸込みポートに選択的に連通させる弁を備えたことを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【0013】
図1は、ヒートポンプ式給湯機の冷媒回路を示す。1は、二段圧縮型ロータリー式の密閉型圧縮機を示す。この密閉型圧縮機1はシェルケース11の内部にステータ12Aとロータ12Bからなる電動機部12と、この電動機部12の下部に連結されて駆動される、一段圧縮部15と二段圧縮部17からなる二段圧縮式の圧縮部13とを有して構成されている。43は温度センサである。
【0014】
一段圧縮部15の吸込みポート15Aから吸い込まれた冷媒は、この圧縮部15で中間圧P1に圧縮された後、吐出ポート15Bから一旦シェルケース11内に吐出され、このシェルケース11内を経た後、ステータ12Aの上方から導出される第一の吐出管21か、或いはステータ12Aの下方から導出される第二の吐出管22のいずれかに連なる管23を通って、二段圧縮部17の吸込みポート17Aに導かれる。この吸込みポート17Aに導かれた中間圧P1の冷媒は、二段圧縮部17で高圧P2に圧縮されて吐出される。
【0015】
そして、この密閉型圧縮機1では、第一の吐出管21と第二の吐出管22の合流位置に三方弁25が設けられ、この三方弁25の制御によって、第一の吐出管21と第二の吐出管22のいずれかが、二段圧縮部17の吸込みポート(下流)17Aに選択的に連通する。
【0016】
この圧縮機1には、実線で示す冷媒配管を介して、ガスクーラ(高圧側熱交換器)3、減圧装置(膨張弁)5、蒸発器(低圧側熱交換器)7が順に接続されている。この冷凍サイクルにはCO2冷媒が使用される。CO2冷媒はオゾン破壊係数が0で、地球温暖化係数が1であるため、環境への負荷が小さく、毒性、可燃性がなく安全で安価である。
【0017】
上記ガスクーラ3は、CO2冷媒が流れる冷媒コイル9と、水が流れる水コイル10とからなり、この水コイル10は水配管を介して図示を省略した貯湯タンクに接続されている。水配管には図示を省略した循環ポンプが接続され、この循環ポンプが駆動されて貯湯タンクの水がガスクーラ3を循環し、ここで加熱されて貯湯タンクに貯湯される。また、41は水量調整弁であり、42は水配管を流れる水の温度検知センサである。
【0018】
この冷凍機ユニットは屋外に設置されており、蒸発器7に付着した霜を除去するための除霜運転が必要になる。
【0019】
この場合の除霜運転は、二系統に区別された除霜手段が司る。一方の除霜手段は、圧縮機1の二段圧縮部17から吐出された高圧P2の冷媒を、破線で示すように、ガスクーラ3および膨張弁5をバイパスするバイパス管33を通じて蒸発器7に供給し、この蒸発器7を加熱する回路である。この場合、バイパス管33に設けられた通常時閉の除霜用電磁弁35が開かれる。また、他方の除霜手段は、三方弁25を経た中間圧P1の冷媒を、破線で示すように、管37を通じて蒸発器7に供給し、この蒸発器7を加熱する回路である。この場合、管37に設けられた通常時閉の除霜用電磁弁39が開かれる。
【0020】
本実施形態では、圧縮機1の起動時、或いは温度センサ43の検知値に従い、電動機部12の発熱が多いとされた場合等、三方弁25が制御されて、第一の吐出管21と管23が連通し、それ以外の定常運転時には、三方弁25が制御されて、第二の吐出管22と管23が連通する。
【0021】
この種のヒートポンプ式給湯機では、起動時の圧縮機1の吐出ガス温度が低いため、一般的に、ガスクーラ3での急速炊き上げが困難になる。
【0022】
本実施形態では、起動時等の出湯温度が低い場合、図2A及び図2Bに示すように、三方弁25が制御され、第一の吐出管21と管23が連通するため、シェルケース11内を通過した中間圧P1の冷媒が、電動機部12の熱を吸熱して吐出されるため、起動時等であっても、高圧P2の吐出ガス温度が比較的高くなり、目標温度(例えば80℃)に到達するまでの急速炊き上げが可能になる。この場合、目標温度に到達すれば、三方弁25が制御され、図2Cに示すように、第二の吐出管22と管23が連通する。これによれば、シェルケース11内の中間圧P1の冷媒が電動機部12を通過しない分だけ、二段圧縮部17の吸込み温度が低くなり、圧縮効率を向上させることができる。
【0023】
一方、ガスクーラ3における負荷が増大し、図3Aに示すように、温度センサ43で検知される圧縮機1の温度が上昇し、上限温度(例えば120℃)に到達した場合、図3Bに示すように、三方弁25が制御され、第一の吐出管21と管23が連通する。この場合、シェルケース11内を通過した中間圧P1の冷媒が、電動機部12の熱を吸熱して吐出されるため、冷媒によって電動機部12が冷却されることになり、圧縮機1の温度が降下する。
【0024】
ただし、圧縮機1の温度が解除温度(例えば100℃)に到達した場合、図3Cに示すように、三方弁25が制御されて、第二の吐出管22と管23とが連通する。これによれば、上述したように、シェルケース11内の中間圧P1の冷媒が電動機部12を通過しない分だけ、二段圧縮部17の吸込み温度が低くなり、圧縮効率を向上させることができる。
【0025】
本実施形態では、圧縮機1の温度を降下させる場合、従来のように、圧縮機1の回転数を下げる等の負荷調整が不要になる。
【0026】
除霜運転時には、図4Aに示すように、除霜ON信号が出力される。この除霜ON信号は、蒸発温度と外気温度に応じて出力される。除霜OFF信号が出力されている間は、圧縮機1の効率を重視し、図4Cに示すように、三方弁25が制御されて、第二の吐出管22と管23とが連通している。除霜ON信号が出力されると、除霜用電磁弁35,39が開かれると共に、図4Bに示すように、三方弁25が制御され、第一の吐出管21と管23が連通する。これによれば、シェルケース11内を通過した中間圧P1の冷媒が、電動機部12の熱を吸熱して吐出されるため、バイパス管33及び管37を通過して、蒸発器7に供給される冷媒温度が上昇するため、除霜時間Tの短縮が図られる。
【0027】
図5は、別の実施形態を示す。本実施形態では、密閉型圧縮機50が一段圧縮機である。この密閉型圧縮機50はシェルケース51の内部にステータ52Aとロータ52Bからなる電動機部52と、この電動機部52の下部に連結されて駆動される一段圧縮部53とを有して構成されている。
【0028】
一段圧縮部53の吸込みポート53Aから吸い込まれた冷媒は、この圧縮部53で高圧に圧縮された後、吐出ポート53Bから一旦シェルケース51内に吐出され、このシェルケース51内を経た後、ステータ52Aの上方から導出される第一の吐出管55か、或いはステータ52Aの下方から導出される第二の吐出管56のいずれかに連なる管57を通って下流に吐出される。そして、この密閉型圧縮機50では、第一の吐出管55と第二の吐出管56の合流位置に三方弁58が設けられ、この三方弁58の制御によって、第一の吐出管55と第二の吐出管56のいずれかが管57に選択的に連通する。
【0029】
本実施形態においても、図2〜図4に示す三方弁58に関する制御を、略同様に実行可能であり、略同様の効果を得ることができる。
【0030】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものでないことは明らかである。例えば、上記弁は三方弁25,58に限定されず、他の弁であってもよい。
【0031】
【発明の効果】
本発明では、電動機部の上方から導出される第一の吐出管と、電動機部の下方から導出される第二の吐出管とを備え、第一の吐出管と第二の吐出管を下流に選択的に連通させる弁を備えたため、この弁の制御によって、圧縮機の吐出ガス温度を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による冷凍装置の一実施形態を示す冷媒回路図である。
【図2】Aは出湯温度と時間の関係を示す図、Bは第一の吐出管が選択された状態を示す図、Cは第二の吐出管が選択された状態を示す図である。
【図3】Aは圧縮機温度と時間の関係を示す図、Bは第一の吐出管が選択された状態を示す図、Cは第二の吐出管が選択された状態を示す図である。
【図4】Aは除霜信号と時間の関係を示す図、Bは第一の吐出管が選択された状態を示す図、Cは第二の吐出管が選択された状態を示す図である。
【図5】別の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
1 圧縮機
3 ガスクーラ
5 減圧装置
7 蒸発器
11 シェルケース
12 電動機部
13 圧縮部
21 第一の吐出管
22 第二の吐出管
23 管
25 三方弁(弁)
35,39 除霜用電磁弁
P1 中間圧
P2 高圧
Claims (2)
- シェルケース内に電動機部とその下部に連結された圧縮部とを備え、この圧縮部から吐出される冷媒をシェルケース内に吐出し、電動機部の上方から導出される第一の吐出管と、電動機部の下方から導出される第二の吐出管とを備え、第一の吐出管と第二の吐出管を下流に選択的に連通させる弁を備えた密閉型圧縮機を備え、起動時や電動機部の発熱の多い場合、第一の吐出管を通じて冷媒を吐出し、それ以外の定常運転時には、第二の吐出管を通じて冷媒を吐出するように、上記弁を制御する手段を備えたことを特徴とする冷凍装置。
- シェルケース内に電動機部とその下部に連結された二段圧縮式の圧縮部とを備え、一段圧縮部から吐出される冷媒をシェルケース内に吐出し、電動機部の上方から導出される第一の吐出管と、電動機部の下方から導出される第二の吐出管とを備え、第一の吐出管と第二の吐出管を二段圧縮部の吸込みポートに選択的に連通させる弁を備えたことを特徴とする密閉型圧縮機。
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