JPH01219459A - ヒートポンプ式冷却装置 - 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］ 本発明はヒートポンプ式冷却装置に関する。

［従来の技術］ 従来、この種のヒートポンプ式冷却装置としてエンジン
駆動型のものが知られている。ここで、第４図を参照し
て従来のヒートポンプ式冷却装置について説明する。こ
の冷却装置は駆動源としてのエンジン１を有し、このエ
ンジン１により駆動伝達装置２を介して冷媒圧ｆｉｔＲ
３が駆動されて、冷媒が圧縮される。冷媒圧縮機３の吐
出冷奴は四方切換弁４の冷媒吸入口に流入される。四方
切換弁４は、冷却サイクル運転と除霜サイクル運転とを
切換えるためのものである。四方切換弁４の第１の接続
口は、庫外熱交換器５の一方の冷奴口に接続されている
。庫外熱交換器５は、冷却サイクル運転時凝縮器として
働き、除霜サイクル運転時蒸発器として働く、四方切換
弁４の第２の接続口は、庫内熱交換器６の一方の冷媒口
に接続されている。庫内熱交換器６は、冷却サイクル運
転時蒸発器として働き、除霜サイクル運転時凝縮器とし
て働く、庫内熱交換器６は、冷蔵庫や冷凍ショーゲース
等の庫内に設けられている。冷却サイクル運転時、庫外
熱交換器５により凝縮された冷媒は、その他方の冷媒口
から、逆止弁７を介して膨張弁８に流入し、膨張弁８で
膨張された後、庫内熱交換器６の他方の冷媒口に流入さ
れる。一方、除霜サイクル運転時、庫内熱交換器６によ
り凝縮された冷媒は、その他方の冷媒口から、逆止弁９
を介して膨張弁１０で膨張された後、庫外熱交換器５の
他方の冷媒口に流入する。尚、１１は庫外熱交換器５用
のコンデンサファンモータ、１２は庫内熱交換器６用の
クーリングファンモータである。

上述の構成において、冷却サイクル運転時には、エンジ
ン１によって駆動される圧縮［１３より吐出された高温
高圧のガス状冷媒は、図示の実線矢印で示される如く、
四方切換弁４を介し、庫外熱交換器５へ送出される。庫
外熱交換器５は、高温高圧のガス状冷奴を凝縮して高圧
の液状冷媒とする。

この高圧の液状冷媒は、逆止弁７を介し膨張弁８へ導か
れ、ここで断熱膨張されて低圧の液状冷奴となる。この
低圧の液状冷媒は、庫内熱交換器６へ導かれ、ここで蒸
発してガス状冷媒となる。このガス状冷媒は、四方切換
弁４を介し、冷媒圧縮機３に吸入され、ここで圧縮され
て再び高温高圧のガス状冷媒となる。以下、同様の作用
を繰返す。

一方、除霜サイクル運転時には、エンジン１によって駆
動される圧縮Ｒ３より吐出された高温高圧のガス状冷媒
は、図示の破線矢印で示される如く、四方切換弁４を介
し、庫内熱交換器６へ送出される。庫内熱交換器６は、
高温高圧のガス状冷媒を凝縮して高圧の液状冷媒とする
。このとき、庫内熱交換器６の外周についている霜を溶
かし、溶けた霜は庫内熱交換器６の下部に設けられてい
るドレンパン（図示せず）上に水となって溜る。

この溜った水は、ドレンパンにあけられたドレン穴（図
示せず）からドレンホース（図示せず）を介して庫外へ
導かれる。一方、庫内熱交換器６で凝縮された高圧の液
状冷媒は、逆止弁９を介し膨張弁ｌＯへ導かれ、ここで
断熱膨張されて低圧の液状冷媒となる。このとき、逆止
弁９の後に、ドレンパンの除霜のための除霜パイプ（図
示せず）等の除霜装置を接続し、この除霜パイプを介し
て膨張弁１０へ導くようにしても良い、この低圧の液状
冷媒は、庫外熱交換器５へ導かれ、ここで蒸発してガス
状冷媒となる。このガス状冷媒は、四方切換弁４を介し
、冷媒圧縮Ｒ３に吸収され、ここで圧縮されて再び高温
高圧のガス状冷媒となる。

以下、同様の作用を繰返す。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、従来のヒートポンプ式冷却装置では、外気温
度が高い場合にエンジン１の回転数が高くなると、冷媒
サイクル運転及び除霜サイクル運転時に、共に冷媒圧１
８１３の吐出カス状冷媒の温度が著しく上昇する。その
なめ、過熱運転となり、冷媒圧縮機３や冷媒圧ｆｆ１ｌ
１３と四方切換弁４とを接続するための冷媒ホース等が
過熱のため破損するという問題点がある。ここで、冷媒
圧縮１１３の吐出ガス状冷媒の温度が上昇する主な原因
は、上述のようにエンジン１の回転数（冷媒圧Ｓ機３の
回転数）の上昇と外気温度の上昇によるが、その他に、
四方切換弁４での吐出ガス状冷媒と吸入ガス状冷媒との
熱交換や、エンジン１に冷媒圧縮機３を取付は金具で取
付けた場合におけるエンジン１の発熱による影響もある
。

また、除霜サイクル運転による庫内熱交換器６の除霜は
、上述したように、庫内熱交換器６へ高温高圧のガス状
冷媒（以下、ホットガスという）を流すことにより、庫
内熱交換器６の外周に付いている霜を溶かすことで行っ
ている。このようなホットガス除霜方法では、庫内熱交
換器６で凝縮された低温の液状冷媒により、逆止弁９の
後ろに設けである庫内熱交換器６のドレンパン用除霜装
置の除霜性能が低下し、ドレンパン上に溜った水がドレ
ンパンの底部やドレンパンにあけられたドレン穴周囲に
氷結するという問題点がある。

それ故に、本発明の目的は、冷媒圧ａｌｌの過熱運転を
防ぎ、冷媒圧縮機や冷媒ポース等の破損を防止すること
ができるヒートポンプ式冷却装置を提供することにある
。

本発明の他の目的は、庫内熱交換器のドレンパン部の除
霜性能を大幅に改善することができるヒートポンプ式冷
却装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明によれば、冷却サイクル運転時にはエンジンによ
って駆動される圧縮機の吐出冷媒が、四方切換弁、庫外
熱交換器、第１の膨張手段、庫内熱交換器、及び前記四
方切換弁を介して前記圧縮機の冷媒吸入口に戻り、除霜
サイクル運転時には前記圧縮機からの吐出冷媒が、前記
四方切換弁、前記四方切換弁、前記庫内熱交換器、第２
の膨張手段、前記庫外熱交換器、及び前記四方切換弁を
介して前記圧縮機の冷媒吸入口に戻るように構成され、
前記庫内交換器から溶けた霜を受けるドレンパンの除霜
のための除霜手段が配設されているヒートポンプ式冷却
装置において、前記圧縮機の吐出冷媒の温度を検出する
ための温度検出手段と、前記庫外熱交換器をバイパスす
る第１のバイパス路と、前記庫内熱交換器をバイパスす
る第２のバイパス路とを有し、前記第１のバイパス路に
は、除霜サイクル運転時に冷奴の通過を許す第１の逆止
弁手段が備えられ、前記第２のバイパス路には制御弁及
び冷却サイクル運転時に冷媒の通過を許す第２の逆止弁
手段が備えられており、さらに前記除霜手段は、第１の
除霜パイプ及び第２の除霜パイプを備え、該第１の除霜
パイプは前記第１及び第２の膨張手段の間に配設され、
前記第２の除霜パイプは前記第２の逆止弁手段をバイパ
スするように配設されており、前記温度検出手段の検出
温度に基づいて前記制御弁の開閉を制御するようにした
ことを特徴とするし−トポンプ式冷却装置が得られる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。なお、第４図と同一の構成要素には同一の符号を付し
説明を省略する。

第１図を参照して、本実施例では、冷媒圧縮機３の冷奴
吐出口側に、吐出冷媒の温度を検出（感知）する為の温
度センサ２１が設けられている。

庫外熱交換器５の冷媒出入口には、庫外熱交換器５をバ
イパスする第１のバイパス路２６が接続されており、庫
内熱交換器６の冷媒出入口には、庫内熱交換器６をバイ
パスする第２のバイパス路２７が接続されている。第１
のバイパス路２６には逆止弁２６ａが備えられており、
第２のバイパス路２７には逆止弁２７ａ及び制御弁（電
磁弁）３１が備えられている。

リレー４５ｂが四方切換弁４、冷媒圧縮１１３のクラッ
チ及び温度センサ２１に接続されており、さらにリレー
４５ｃには温度センサ２１が接続されている。このリレ
ー４５ｃは、リレー４５ｂと電磁弁３１とに接続されて
いる。

庫内熱交換器６からの溶けた霜を受けるドレンパン５１
には第１の除霜パイプ５１ａ及び第２の除霜パイプ５１
ｂが配設されている。第１の除霜パイプ５１ａは膨張弁
８と膨張弁１０との間に配設され、膨張弁８及び１０、
逆止弁９及び７に接続されている。また第２の除霜パイ
プ５１ｂは逆止弁２７ａをバイパスするように配設され
ている。

即ち、第２の除霜パイプ５１ｂは逆止弁５１ｂの入口側
及び出口側に接続されている。

ここで、第２歯も参照して、上述の実施例の動作につい
て説明する。

冷却サイクル時、まずクーリングファンモータ及びコン
デンサファンモータがオンとなる。冷媒圧縮Ｒ３のクラ
ッチがオンとなると、温度センサ２１回路に電接がかか
る。一方、四方切換弁４５ｂはオフ状態にあると、リレ
ー４５ｂのコイルには電流が流れず、この際、リレー４
５ｂはオフ状態となっている。エンジン回転数の変動や
外気温度の変化により冷媒圧縮Ｒ３の吐出冷媒温度が予
め設定された温度を超えると、温度センサ２１がオンと
なって、リレー４５ｃのコイルに電流が流れ、これによ
ってリレー４５ｃはオン状態となる。この結果、温度セ
ンサ２１と電磁弁３１が連結されて、電磁弁３１は開状
態となる。これにより、庫内熱交換器６の入口側と出口
側との圧力差に応じた量の冷媒が電磁弁３１及び逆止弁
２７ａを通り、即ち、バイパス路２７ａを通って、冷媒
圧縮Ｒ３の吸入側に供給する。その結果、冷媒圧縮機３
の吐出冷媒温度を下げることができる。

冷媒圧縮４１！１３の吐出冷媒温度が設定温度よりも下
がると、温度センサ２１はオフ状態となって、温度セン
サ２１と電磁弁３１との連結が断たれる。

その結果、電磁弁３１は閉となり、バイパス路２７が遮
断される。これによって、冷媒圧ｆ１ｆｉ３の吐出冷媒
温度が上昇する。このようにして、温度センサ２１で冷
媒圧縮１１１３の吐出冷媒温度を検知して、電磁弁３２
を開閉制御し、エンジン１の回転数や外気温度の変化に
応じて、庫内熱交換器６をバイパスさせて冷媒゛を通す
ことによって、冷媒圧縮機３の吐出冷媒温度を設定温度
に保つことができる。

除霜サイクルの際には、クーリングファンモータがオフ
とされ、四方切換弁４がオン状態となる。

四方切換弁４のオンによりリレー４５ｂのコイルに電流
が流れ、この結果、リレー４５ｂはオン状態となってい
る。

除霜サイクルでは、通常、庫内熱交換器６を通過した冷
媒は、第１の除霜パイプ５１ａ等を通って戸外熱交換器
５に流入するとともにバイパス路２６を通過する。この
際、エンジン１の回転数や外気温度の変化により冷媒圧
ＩＩａｌ１３の吐出冷媒温度が設定温度よりも下がると
、温度センサ２１がオフ状態となる。その結果、リレー
４５ｃはオフとなり、温度センサ２１と電磁弁３１とが
連結されて、電磁弁３１は開となる。従って、庫内熱交
換器６の入口側と出口側との圧力差に応じた量の冷媒が
第２の除霜パイ１５１ｂ及び第１の除霜パイプ５１ａを
通って流れることになり、即ち、ドレンパン５１を加熱
した冷媒が冷媒圧縮機３の吸入側に供給される。これに
より、冷奴圧１８１３の吐出冷媒温度が上昇する。

冷媒圧縮機３の吐出冷媒温度が設定温度よりも上がると
、温度センサ２１がオン状態となる。その結果リレー４
５ｃはオンとなり、電磁弁３１は閉となる。従って、第
２の除霜パイ１５１ｂが遮断され、冷媒圧縮機３の吐出
冷媒温度は下がる。

このようにして、温度センサ２１で冷媒圧縮機３の吐出
冷媒温度を検知して、電磁弁３２を開閉制御し、エンジ
ン１の回転数等に応じて、冷媒を第２の除霜パイプに流
ずようにしたから、冷媒圧Ｓ機３の吐出冷媒温度を設定
温度に保つことができる。

第３図には、第１のバイパス路２６と第１の除霜チュー
ブ５１ａの一端とをキャピラリチューブ６１で接続した
例を示す、なお、他の構成は第１図と同様である。

この実施例では、除霜サイクルの際、冷媒の一部がキャ
ピラリチューブ６１を通って流れるから、第１のバイパ
ス路２６を流れる冷媒の量が第１図の場合よりも多くな
る。冷却サイクル及び除霜サイクルにおける動作は第１
図と同様であるので説明を省略する。

［発明の効果］ 以上の説明で明らかなように、本発明によれば、圧縮機
の吐出冷媒の温度を検出し、この検出温度に基づいて、
庫内熱交換器をバイパスするバイパス路に設けた電磁弁
を開閉制御しているので、圧縮機の吐出冷媒温度をほぼ
所定値に制御できるから圧ｌａ機や冷媒ホース等の破損
を防止することができる。また、除霜サイクル運転時に
、庫内熱交換器をバイパスするバイパス路に設けた電磁
弁を開閉制御して、ドレンパン用除霜パイプに庫内熱交
換器を介さずにホットガスを供給できるようにしている
ので、庫内熱交換器側の除霜性能の向上を計ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるし−トポンプ式冷却装置の一実繕
例を示す図、第２図は第１図の回路の動作を説明するた
めの図、第３図は本発明によるヒートポンプ式冷却装五
の他の実施例を示す図、第４図は従来のヒートポンプ式
冷却装置を示す図である。 １・・・エンジン、２・・・駆動伝達装置、３・・・冷
媒圧縮機、４・・・四方切換弁、５・・・庫外熱交換器
、６・・・庫内熱交換器、７，９・・・逆止弁、８．１
０・・・膨張弁、１１・・・コンデンサファン、１２・
・・クーリングファン、２１・・・温度検出センサ、２
６・・・第１のバイパス路、２７・・・第２のバイパス
路、３１・・・電磁弁。 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、冷却サイクル運転時にはエンジンによつて駆動され
   る圧縮機の吐出冷媒が、四方切換弁、庫外熱交換器、第
   １の膨張手段、庫内熱交換器、及び前記四方切換弁を介
   して前記圧縮機の冷媒吸入口に戻り、除霜サイクル運転
   時には前記圧縮機からの吐出冷媒が、前記四方切換弁、
   前記四方切換弁、前記庫内熱交換器、第２の膨張手段、
   前記庫外熱交換器、及び前記四方切換弁を介して前記圧
   縮機の冷媒吸入口に戻るように構成され、前記庫内交換
   器から溶けた霜を受けるドレンパンの除霜のための除霜
   手段が配設されているヒートポンプ式冷却装置において
   、前記圧縮機の吐出冷媒の温度を検出するための温度検
   出手段と、前記庫外熱交換器をバイパスする第１のバイ
   パス路と、前記庫内熱交換器をバイパスする第２のバイ
   パス路とを有し、前記第１のバイパス路には、除霜サイ
   クル運転時に冷媒の通過を許す第１の逆止弁手段が備え
   られ、前記第２のバイパス路には制御弁及び冷却サイク
   ル運転時に冷媒の通過を許す第２の逆止弁手段が備えら
   れており、さらに前記除霜手段は、第１の除霜パイプ及
   び第２の除霜パイプを備え、該第１の除霜パイプは前記
   第１及び第２の膨張手段の間に配設され、前記第２の除
   霜パイプは前記第２の逆止弁手段をバイパスするように
   配設されており、前記温度検出手段の検出温度に基づい
   て前記制御弁の開閉を制御するようにしたことを特徴と
   するヒートポンプ式冷却装置。