JPH01222168A - ヒートポンプ式冷凍装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明はヒートポンプ式冷凍装置、特に複数の室内を冷
暖房するのに適したヒートポンプ式冷凍装置に関する。

（ロ）従来の技術 複数台の室内ユニットを同時もしくは任意に冷暖房運転
できるヒートポンプ式冷凍装置では、特に暖房サイクル
時に任意の室内ユニットが運転停止すると、冷媒の凝縮
量が減少して高圧側管路の圧力が異常に上昇し、圧縮機
に過負荷を与えるため、保護装置が作動し、暖房が行な
えなくなる等の虞れがある。

このため、暖房運転時に高圧圧力が異常上昇すると冷媒
減圧用の膨張弁を強制的に絞って高圧圧力を低下させる
手段として、特公昭６０−２６９４６号公報や特開昭６
２−２４２７７５号公報が提示されている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 上記の特公昭６０−２６９４６号公報で提示の手段では
膨張弁を強制的に絞るためにこの膨張弁の感温部材を冷
却するための冷媒凝縮用の熱交換器を余分に設ける必要
があると共にこの熱交換器を通して冷房時に圧縮機にイ
ンジェクションされるために液圧縮する虞れがあった。

又、上記の特開昭６２−２４２７７５号公報で提示の手
段では圧縮機から室内側熱交換器、高圧液管を経て膨張
弁に至るまでの圧力損失が大きい場合、圧縮機の吐出冷
媒圧力が高くなっても高圧液管の圧力が余り上昇しない
ので、圧力調整弁が作動せず、従って膨張弁は感温部材
が冷却されないために強制的に絞られないままとなり、
高圧圧力が異常上昇して高圧圧力保護装置が作動してし
まう不具合きを有していた。

本発明はかかる課題を解決したヒートポンプ式冷凍装置
を提供することを目的としたものである。

（ニ）課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明は圧縮機と、室内側
熱交換器と、室外側熱交換器と、この両熱交換器に冷媒
を可逆的に通すための四方弁と、暖房サイクル時に室外
側熱交換器に流入する冷媒を減圧する膨張弁とを備え、
圧縮機に吸入される冷媒の温度を感温部材で検出してこ
の冷媒の過熱度に応じて前記膨張弁の開度を調節するよ
うにしたヒートポンプ式冷凍装置において、暖房運転時
に前記感温部材が取りつけられた冷媒管の上流側となる
管路と高圧液管とに跨がってバイパス管を設けると共に
、このバイパス管には冷媒減圧素子と圧縮機の吐出冷媒
圧力が設定圧力以上で開く開閉弁とを設けるようにした
ものである。

又、本発明は圧縮機と四方弁と室外側熱交換器と膨張弁
とバイパス管とを室外ユニットに内蔵すると共に、室内
側熱交換器を室内ユニットに内蔵した分離型ヒートポン
プ式冷凍装置に適用すれば好ましく、且つ室内ユニット
を複数台設けたマルチタイプに適用すれば更に好ましい
。

更には本発明は圧縮機をエンジンで駆動させるヒートポ
ンプ式冷凍装置に適用した場合、バイパス管の開閉弁を
暖房運転時にのみ開かせるようにすると好ましい。

（＊）作用 上記のように構成されたヒートポンプ式冷凍装置では、
暖房運転時に暖房負荷が減少し、圧縮機の吐出冷媒圧力
が設定圧力以上になると、バイパス管の開閉弁が開くた
め、高圧液管の高圧液冷媒の一部が冷媒減圧素子と開閉
弁を通って低温低圧の液冷媒となり、室外側熱交換器の
出口部に供給される。室外側熱交換器の出口部の冷媒温
度は低温低圧の液冷媒の供給により低下する。そして、
室外側熱交換器の出口部には暖房用膨張弁の感温部が設
けられているため、暖房用膨張弁の弁開度が閉方向に調
整されるので、高圧圧力及び低圧圧力の上昇が抑制され
る。

（へ）実施例 本発明を図面に基づいて説明すると、第１図において、
１は下部に機械室２を、上部に熱交換器室３を備えた室
外ユニット、４Ａ、４Ｂは室内ユニットで、これらユニ
ットはガス管５、ガス側ユニット間配管５Ａ、５Ｂ、高
圧液管６および液側ユニット間配管６Ａ、６Ｂにて接続
されている。

７はエンジン、８はエンジン７にて駆動される圧縮機、
９は冷媒流路切換用の四方弁、１０はガス管５に設けた
ガス管側閉鎖弁、ＩＩＡ、ＩＩＢはガス側ユニット間配
管５Ａ、５Ｂに設けた電磁式のガス側開閉弁、１２Ａ、
１２Ｂは室内空気と室内ファン１３Ａ、１３Ｂでそれぞ
れ強制的に熱交換される室内側熱交換器、１４Ａ、１４
Ｂは冷房用膨張弁、１５Ａ、１５Ｂは暖房用逆止弁、１
６Ａ、１６Ｂは液側ユニット間配管６Ａ、６Ｂに設けた
電磁式の液側開閉弁、１７は高圧液管６に設けた液管側
閉鎖弁、１８はレシーバタンク、１９は暖房用キャピラ
リーチューブ、２０は暖房用膨張弁、２１は冷房用逆止
弁、２２は室外空気と室外ファン２３で強制的に熱交換
される室外側熱交換器、２４はアキュームレータであり
、これらが環状に配管接続されている。２５は圧縮機８
の吐出口及び吸入口を連絡するホットガスバイパス管で
あり、電磁弁よりなる開閉弁２６が装設されている。

２７は暖房運転時に膨張弁２０の感温部材２８が取りつ
けられた冷媒管２９の上流側となる管路３０と高圧液管
６とに跨がって設けられたバイパス管で、このバイパス
管にはキャピラリーチューブ等の冷媒減圧素子３１と、
圧力検出管３２がガス管５に連結され圧縮機８の吐出冷
媒圧力が設定圧力２３ｋｇ／ｃｍ”以上で開く開閉弁３
３（第２図参２照）と、逆止弁３４とが設けられている
。３５は液管側閉鎖弁１７とレシーバタンク１８との間
の高圧液管６と、アキュームレータ２４の上流側の配管
とを連絡する分岐流路であり、運転時に開く電磁弁３６
、キャピラリーチューブ３７及び補助蒸発器３８が順次
装設されている。

３９は各室内ユニットの運転信号によってガス側開閉弁
１１Ａ、ＩＩＢ、液側開閉弁１６Ａ、１６Ｂの開閉制御
を行なうとともに、室内ユニットの運転台数によってエ
ンジン７の回転数制御を行ない、且つ始動時に一定時間
、ホットガスバイパス弁２５を開く制御装置である。４
ｏは四方弁９及びガス管側閉鎖弁１０の間のガス管５と
暖房用膨張弁２０及び室外側熱交換器２２の間の冷媒管
とを接続する分岐流路であり、入口側圧力が２３ｋｇ／
ｃｍ”ｌｕ上で開く圧力調整弁４１．４２と逆止弁４３
が設けられている。

次に回路動作を説明する。制御装置３９は室内ユニット
の何れかが運転信号を発すると、エンジン７を起動させ
るとともに、開閉弁２５を開にする。このため、圧縮機
８が無負荷状態となり、エンジン７は滑らかに起動する
。そして、エンジン７の起動から一定時間経過すると、
開閉弁２５を閉にし、圧縮機８のアンロード運転を終了
させる。

室内ユニット４Ａ、４Ｂが２台同時に暖房運転する際は
、四方弁９が実線状態になり、かつ、ガス側開閉弁１１
Ａ、ＩＩＢ、液側開閉弁１６Ａ。

１６Ｂが開となる。また、エンジン７が全速（−例とし
て１６６０ｒ、ｐ、ｍ）で圧縮機８を駆動する。圧縮機
８の吐出口８Ａから吐出された高温高圧のガス冷媒は四
方弁９−ガス側開閉弁１１Ａ。

１１Ｂ−室内側熱交換器１２Ａ、１２Ｂ−暖房用逆止弁
１５Ａ、１５Ｂ−液側開閉弁１６Ａ、１６Ｂ−レシーバ
タンク１８−暖房用のキャピラリーチューブ１９、膨張
弁２〇−室外側熱交換器２２−四方弁９−アキュームレ
ータ２４を順次弁して圧縮機８の吸入口８Ｂに帰還され
る。かかる運転により、室内側熱交換器１２Ａ、１２Ｂ
では冷媒凝縮作用が行なわれ、室内ユニット４Ａ、４Ｂ
のある各室内はそれぞれ暖房される。一方、冷媒が蒸発
される室外側熱交換器２２はこの暖房熱源を外気から汲
みとっている。

そして、この暖房運転により室内温度が上昇し、室温サ
ーモがオフするか、もしくは手動スイッチがオフされ、
例えば室内ユニット４Ａの室内ファン１３Ａが止まって
１台のみ暖房運転が停止すると、室内側熱交換器１２Ａ
で冷媒凝縮が行なわれなくなる。このとき、制御袋ｆ２
ｔ３９は運転停止中の室内ユニット４Ａのガス側開閉弁
１１Ａおよび液側開閉弁１６Ａとを閉じるとともに、エ
ンジン７の回転数を１０００ｒ、ｐ、ｍに下げ、圧縮機
８の圧縮容量を低減する。

この暖房運転制御は逆に他の室内ユニット４Ｂが運転停
止した場合についても同様である。

上述した容量制御に拘らず、暖房運転中は暖房負荷の変
動に伴って高圧圧力が上昇することがある。ガス管５の
高圧圧力が２３ｋｇ／ｃｍ″以上になると、圧力調整弁
４１．４２が開となり、ガス管５のガス冷媒の一部を暖
房用膨張弁２０と室外側熱交換器２２との間の冷媒管に
逃がす。また、ガス管５の高圧圧力が２３ｋｇ／ｃｍ”
を超えると、圧力調整弁４０、開閉弁３３はスプリング
４４を第２図に示す状態に押し下げて弁４５が開となり
、高圧液管６の高圧液冷媒の一部が冷媒減圧素子３１、
開閉弁３３の３３Ａ→３３Ｂ及び逆止弁３４を通って室
外側熱交換器２２の出口部３０へと流れる。

このとき、バイパス管２７を通って室外側熱交換器２２
に供給される液冷媒は低温低圧となるため、室外側熱交
換器２２の出口部３ｏの冷媒温度が低下する。そして、
室外側熱交換器２２の出口部３０には暖房用膨張弁２０
の感温部材２８が取つけられているので、暖房用膨張弁
２ｏは弁開度が閉方向に調整される。このように、圧縮
機８の吐出冷媒圧力が上昇すると、バイパス管２７を通
って冷媒が流れるとともに、暖房用膨張弁２゜が閉方向
に動作し、ユニット間配管５Ａ、５Ｂ。

６Ａ、６Ｂの長さに関係なく高圧圧力及び低圧圧力の上
昇が抑制きれる。

一方、冷房運転時は四方弁９を破線状態に切換え、エン
ジン７を高速（１６６０ｒ、ｐ、ｍ）運転させると、圧
縮機８−四方弁９−室外側熱交換器２２−冷房用逆止弁
２１−レシーバタンク１８−液側開閉弁１６Ａ、１６Ｂ
−冷房用膨張弁１４Ａ。

１４Ｂ−室内側熱交換器１２Ａ、１２Ｂ−ガス側開閉弁
１１Ａ、１１Ｂ−四方弁９−アキュームレータ２４−圧
縮機８の順に冷媒が循環し、室内側熱交換器１２Ａ、１
２Ｂでの冷媒蒸発作用により各室内は冷房される。

そして、例えば、室内ユニット４Ａの１台のみが冷房運
転を停止すると、液側開閉弁１６Ａおよびガス側開閉弁
１１Ａを閉じるとともに、エンジン７が低速（１０００
ｒ、ｐ、ｍ）運転を行ない、１台運転に適した冷媒循環
量で冷房運転が行なわれる。

尚、暖房運転または冷房運転中は開閉弁３６が開となり
、高圧液管６の冷媒の一部が分岐流路３５を通ってアキ
ュームレータ２４へと流れる。分岐流路３５にはキルピ
ラリ−チューブ３７及び補助蒸発器３Ｂが設けられてい
るため、機械室２内部が冷却される。また、開閉弁３６
は運転停止中に閑となるので、高圧液管６の冷媒がアキ
ュームレータ２４に溜まり込む心配がない。

（ト）発明の効果 本発明は以上、説明したように構成されているので、次
に記載する効果を奏する。

■請求項１のヒートポンプ式冷凍装置においては、暖房
運転時に高圧圧力が異常上昇すると冷媒減圧用の膨張弁
を強制的に絞って高圧圧力を低下させる手段として、圧
縮機の吐出冷媒圧力が設定圧力以上になると開く開閉弁
をバイパス管に設けたので、圧縮機から室内側熱交換器
、高圧液管を経て膨張弁に至るまでの圧力損失が大きい
場合でも高圧液管の液冷媒の一部がバイパス管の冷媒減
圧素子を通って低温低圧の液冷媒となり膨張弁の弁開度
が閉方向に調整されるため、高圧圧力の上昇を確実に防
止することができる。しかも、膨張弁の感温部材を冷却
するための専用の熱交換器を設ける必要がないため製造
コストを安くすることができる。

■請求項２のヒートポンプ式冷凍装置においては、室外
ユニットと室内ユニットとを接読するユニット間配管が
長いために圧力損失が大きくても上記■の効果を確実に
発揮し、更には室内ユニットの暖房運転台数により負荷
が大きく変動して高圧圧力が異常上昇する請求項３のヒ
ートポンプ式冷凍装置においては上記■の効果を一層高
めることかできる。

■請求項４のヒートポンプ式冷凍装置においては、エン
ジン駆動式圧縮機であるためにモータ駆動式圧縮機のよ
うに巻線温度が上昇することはないので冷房時に高圧液
冷媒の一部がバイパス管を流れないようにしており、リ
キッドインジェクションによる液圧縮を防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すヒートポンプ式冷凍装置
の冷媒回路図、第２図はとのヒートポンプ式冷凍装置に
用いる開閉弁の断面図である。 １・・・室外：１−ニット、　　４Ａ、４Ｂ・・・室内
ユニット、　　６・・・高圧液管、　　７・・・エンジ
ン、　８・・・圧縮機、　　９・・・四方弁、　１２Ａ
、１２Ｂ・・・室内側熱交換器、　２０・・・暖房用膨
張弁、　２２・・・室外側熱交換器、　２７・・・バイ
パス管、　２８・・・感温部材、　　３１・・・冷媒減
圧素子、　３３・・・開閉弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧縮機と、室内側熱交換器と、室外側熱交換器と、
   この両熱交換器に冷媒を可逆的に通すための四方弁と、
   暖房サイクル時に室外側熱交換器に流入する冷媒を減圧
   する膨張弁とを備え、圧縮機に吸入される冷媒の温度を
   感温部材で検出してこの冷媒の過熱度に応じて前記膨張
   弁の開度を調節するようにしたヒートポンプ式冷凍装置
   において、暖房運転時に前記感温部材が取りつけられた
   冷媒管の上流側となる管路と高圧液管とに跨がってバイ
   パス管を設けると共に、このバイパス管には冷媒減圧素
   子と圧縮機の吐出冷媒圧力が設定圧力以上で開く開閉弁
   とを設けたことを特徴とするヒートポンプ式冷凍装置。 ２、圧縮機と四方弁と室外側熱交換器と膨張弁とバイパ
   ス管とを室外ユニットに内蔵すると共に、室内側熱交換
   器を室内ユニットに内蔵した請求項１に記載のヒートポ
   ンプ式冷凍装置。 ３、室内ユニットを複数台設けた請求項２に記載のヒー
   トポンプ式冷凍装置。 ４、圧縮機をエンジンで駆動させると共に開閉弁を暖房
   運転時にのみ開かせるようにした請求項１に記載のヒー
   トポンプ式冷凍装置。