JPH02140572A - 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 本発明は圧縮機をエンジンで駆動するヒートポンプ式冷
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 外気を熱源とするヒートポンプ式冷凍装置では、暖房運
転時に室外熱交換器に霜が付着すると暖房能力が低下す
るため、実開昭６０−１１６１６１号公報で提示したよ
うに室外熱交換器にエンジンの排熱水が通る放熱器を一
体に設け、暖房時にエンジンの排熱水の熱で温めて室外
熱交換器の着霜防止を図るようにしたものが試みられて
いる。

（ハ）発明が解決しようとする課題 上記公報で提示の装置では室外熱交換器を外方より温め
る間接加熱方式であるため着霜防止を充分に発揮するこ
とは不可能であり、着霜量が多くなると、四方弁を切換
えて圧縮機の高温吐出冷媒を室外熱交換器に導く除霜運
転を行なわざるを得す、この除霜運転中、暖房運転を中
断しなければならなかった。

本発明はかかる点に鑑み、暖房運転しながら室外熱交換
器を除霜するようにしたヒートポンプ式冷凍装置を提供
するものである。

（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、本発明は高圧液管より分岐
された分岐管路に補助減圧素子とエンジンの排熱回収用
の熱交換器とを順次介在きせてこの分岐管路の他端を圧
縮機の冷媒吸込側に接続し、この分岐管路には暖房運転
及び／又は室外熱交換器の除霜運転時に開く開閉弁を設
ける一方、四方弁から室外熱交換器に至る管路には前記
除霜運転時に圧縮機の吐出冷媒の一部を室外熱交換器へ
導く切換弁を設けるようにしたものである。

（＊）作用 暖房運転中に室外熱交換器に霜が付着すると、圧縮機の
吐出冷媒の一部が三方切換弁を経て室外熱交換器に流入
し除霜する。そしてこの室外熱交換器で凝縮した高圧液
冷媒と室内熱交換器で凝縮した高圧液冷媒とが合流し、
分岐管路の開閉弁、補助減圧素子、エンジンの排熱回収
用の熱交換器を順次径て圧縮機に戻る。かかる運転サイ
クルにより、エンジンの排熱を熱源とした暖房運転を行
ないながら圧縮機の吐出冷媒による直接加熱により室外
熱交換器の除霜が行なわれる。

（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、４Ｃ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７８間配管５Ａ、５
Ｂ、５Ｃ１高圧液管６および液側ユニット間配管６Ａ、
６Ｂ、６Ｃ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、１１Ｂ、ＩＩＣはガス側ユニ
９８間配管５Ａ、５Ｂ。

５Ｃに設けた電磁式のガス側開閉弁、１２Ａ、１２Ｂ、
１２Ｃは室内空気と室内ファン１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ
でそれぞれ強制的に熱交換される室内熱交換器、１４Ａ
、１４Ｂ、１４Ｇは冷房用膨張弁、１５Ａ、１５Ｂ、１
５Ｃは暖房用逆止弁、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃは液側ユ
ニット間配管６Ａ、６Ｂ、６Ｃ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は感温部２０を有する暖房用の膨
張弁からなる減圧素子、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
に配管接続きれている。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、圧縮機８
の始動時に一定時間開く電磁弁２６が装設されている。

２７は暖房運転時に膨張弁１９の感温部２０が取りつけ
られた冷媒管２８の上流側となる管路２９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３０と、室
内ユニット４Ａ、４Ｂ、４Ｃの運転台数により開閉され
る電磁弁３１と、設定圧力以上で開く開閉弁３２と、逆
止弁３３とが設けられている。３４は液管側閉鎖弁１７
とレシーバタンク１Ｂ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接続した第１バイパス
路であり、運転時に開く電磁弁３５、キャピラリーチュ
ーブ３６及び補助蒸発器３７が順次装設されている。

３８は四方弁９及びガス管側閉鎖弁１０の間のガス管５
と暖房用の減圧素子１９及び室外熱交換器２２の間の冷
媒管とを接続した第２バイパス路であり、入口側圧力が
設定圧力以上で開く圧力調整弁３９．４０と逆止弁４１
及び電磁弁４２が設けられている。

４３は高圧液管６より分岐された分岐管路で、暖房運転
及び除霜運転時に開閉される電磁開閉弁４４と、感温部
４５を有する補助暖房用の膨張弁からなる補助減圧素子
４６と、エンジン７の排熱回収用の熱交換器４７とを順
次介在させてこの分岐管路４３の他端が圧縮機８の冷媒
吸込側、例えば四方弁９とアキュームレータ２４との間
に接続されている。

４８は四方弁９から室外熱交換器２２に至る管路４９に
設けられ、除霜運転時に圧縮ｆａ８の吐出冷媒の一部を
管路５０より室外熱交換器２２に導く三方切換弁である
。

５１はエンジン７の冷却水管路であり、循環ポンプ５２
からの冷却水はエンジン７の冷却部５３を流れて温度上
昇した後に排熱回収用の熱交換器４７を流れ、この熱交
換器４７の出口側水温が５０″Ｃ以下の時は三方弁５４
を経て循環ポンプ５２に戻る一方、逆に５０℃を超えた
時は暖房時に開く電磁弁５５を経て第１放熱器５６へ、
冷房時に開←電磁弁５７を経て第２放熱器５８へ流れた
後に三方弁５４を経て循環ポンプ５２に戻るようになっ
ている。

５９は暖房時に外気温度が設定温度以下に低下すると、
これを温度センサー６０で検出して電磁開閉弁４４を開
き、又、室外熱交換器２２の配管温度を温度センサー６
１で検出して外気温度との温度差が設定値以下に下がる
と１磁開閉弁４４を開状態に保持すると共に三方切換弁
４８を破線状態に切換え、又、冷房時に圧縮機８の吸込
冷媒圧力が設定圧力以下に低下するとこれを圧力センサ
ー６２で検出して電磁開閉弁４４を開く制御手段である
。

次に動作を説明する。

室内ユニット４Ａ、４Ｂ、４Ｃが３合同時に暖房運転す
る際は、四方弁９及び三方切換弁４８が実線状態になり
、かつ、ガス側開閉弁１１Ａ、ＩＩＢ、ＩＩＣ，液側開
閉弁１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃが開となる。また、エンジ
ン７が全速で圧縮機８を駆動する。圧縮機８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１１
Ａ、ＩＩＢ、ｌＩＣ−室内熱交換器１２Ａ、１２Ｂ、１
２Ｃ−暖房用逆止弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ−液側開閉
弁１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ−レシーバタンク１８−暖房
用の減圧素子１９−室外熱交換器２２−三方切換弁４８
−四方弁９−アキュームレータ２４を順次介して圧縮機
８に帰還される。かかる運転により、室内熱交換器１２
Ａ、１２Ｂ、１２Ｃでは冷媒凝縮作用が行なわれ、室内
ユニット４Ａ、４Ｂ、４Ｃ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熱交換器２２はこ
の暖房熱源を外気から汲みとっている。

かかる暖房運転時、外気温度が設定温度以下に低下する
とこれを温度センサー６０で検出して制御手段５９から
発せられる信号により’ｒｔ磁開開開閉弁４４き、高圧
液管６からの高圧液冷媒の一部が分岐管路４３に導かれ
、補助減圧素子４６と排熱回収用の熱交換器４７を経て
圧縮機８に戻る補助暖房運転が開始される。この補助暖
房運転によりエンジン７の排熱水が保有する熱を排熱回
収用の熱交換器４７で直接冷媒によって回収して熱交換
器４７で冷媒が蒸発きれ、室外熱交換器２２で外気から
汲みとる暖房熱源と熱交換器４７でエンジン排熱水から
汲みとる補助暖房熱源とで暖房運転が続行され、外気温
度の低下により暖房能力が低下することはない。

かかる暖房運転中に室外熱交換器２２に霜が付着すると
この着霜を温度センサー６０．６１の差温で検出して三
方切換弁４８が制御手段５９から発せられる信号で破線
状態に切換わり、圧縮機８の吐出冷媒の一部が管路５０
、三方切換弁４８、管路４９を順次経て室外熱交換器２
２へ流れ、高温吐出冷媒でこの室外熱交換器２２は除霜
される。そして、この室外熱交換器２２で凝縮した液冷
媒は逆止弁２１を経た後、室内熱交換器１２Ａ、１２Ｂ
、１２Ｃで凝縮した液冷媒と合流し、分岐管路４３の電
磁開閉弁４４、補助減圧素子４６、排熱回収用の熱交換
器４７、アキュームレータ２４を順次経て圧縮機８に戻
る。

このように、室外熱交換器２２は圧縮機８の高温吐出冷
媒の一部で除霜されると共に吐出冷媒の残りが室内熱交
換器１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃで凝縮して暖房運転が継続
され、この除霜熱源と暖房熱源は熱交換器４７で熱回収
されるエンジン７の排熱水でまかなわれる。

一方、冷房運転時は四方弁９を破線状態に切換えると共
に三方切換弁４８を実線状態に設定してエンジン７を高
速運転させると、圧縮機８−四方弁９−三方切換弁４８
−室外熱交換器２２−冷房用逆止弁２１−レシーバタン
ク１８−液側開閉弁１６Ａ、。Ｌ’６Ｂ、１６Ｃ−冷房
用膨張弁１４Ａ。

１４Ｂ、１４Ｃ−室内熱交換器１２Ａ、１２Ｂ。

１２Ｃ−ガス側開閉弁１１Ａ、ＩＩＢ、ｌＩＣ−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、室内熱交換器１２Ａ、１２Ｂ。

１２Ｃでの冷媒蒸発作用により各室内は冷房される。

かかる冷房運転時、室内ユニット４Ａ、４Ｂ。

４Ｃの運転台数が減って冷房負荷が少なくなり圧縮機８
の吸込冷媒圧力が設定圧力以下に低下するとこれを圧力
センサー６２で検出して制御手段５９から発せられる信
号により電磁開閉弁４４が開き、高圧液管６からの高圧
液冷媒の一部が分岐管路４３に導かれ、補助減圧素子４
６と排熱回収用の熱交換器４７を経て圧縮機８に戻るよ
うになり、熱交換器４７で冷媒がエンジン排熱水により
蒸発されて低圧圧力が上昇するため例えば単独冷房運転
している室内ユニット４Ａの室内熱交換器１２Ａが凍結
することはない。

尚、上記実施例において、制御手段５９０入力信号とし
て暖房時には外気温度を検出するようにしたが、この代
わりに圧縮機８の吐出冷媒圧力もしくは吸込冷媒圧力を
検出しても良い。

又、三方切換弁４８の管路５ｏを四方弁９とガス管側閉
鎖弁ｌＯとの間に接続したが、この代わりに圧縮機８と
四方弁９との間の吐出管路に接続しても良い。

（ト）発明の効果 本発明によれば、除霜用熱源及び暖房用熱源としてエン
ジンの排熱回収用の熱交換器で回収される排熱水を活用
したので、暖房時に室外熱交換器の除霜を圧縮機の吐出
冷媒の一部で行ないながら吐出冷媒の残りを室内熱交換
器に流して暖房運転を継続することができる。

しかも、暖房運転を外気温度の低い冬期厳寒時に行なう
際には高圧液冷媒の一部をエンジンの排熱回収用の熱交
換器と熱交換させることにより、外気の他にエンジン排
熱水からも暖房用熱源として汲みとることができ、低外
気温時における暖房能力の低下を防止することができる
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すヒートポンプ式冷凍装置の
冷媒回路図である。 ６・・・高圧液管、　７・・・エンジン、　８・・・圧
縮機、　　９・Ｉ！１１方弁、　１２Ａ、１２Ｂ、１２
Ｃ・・・室内熱交換器、　　１９・・・減圧素子、　２
２・・・室外熱交換器、　　４３・・・分岐管路、　４
４・・・開閉弁、４６・・・補助減圧素子、　４７・・
・排熱回収用の熱交換器、　　４８・・・切換弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンで駆動される圧縮機を室内熱交換器、減
   圧素子、室外熱交換器の冷媒管路と四方弁を介して接続
   したヒートポンプ式冷凍装置において、この冷媒管路の
   高圧液管より分岐された分岐管路に補助減圧素子とエン
   ジンの排熱回収用の熱交換器とを順次介在させてこの分
   岐管路の他端を圧縮機の冷媒吸込側に接続し、この分岐
   管路には暖房運転時及び／又は室外熱交換器の除霜運転
   時に開く開閉弁を設ける一方、四方弁から室外熱交換器
   に至る管路には前記除霜運転時に圧縮機の吐出冷媒の一
   部を室外熱交換器へ導く切換弁を設けたことを特徴とす
   るヒートポンプ式冷凍装置。