JPH0375460A - ヒートポンプシステム及びその運転制御方法 - 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） この発明は圧縮機からの発熱を蓄熱するデフロスト運転
用の蓄熱装置を備えて戒るヒートポンプシステム及びそ
の運転制御方法に関するものである。

（従来の技術） この種のヒートポンプシステムにおいて、従来から第３
図に示すシステムが知られている（例えば、特開昭６３
−１６９４５７号公報）。このシステムは、圧縮機１、
四路切換弁２、室外熱交換器３、膨張弁（減圧機構）４
、室内熱交換器５を冷媒配管６で順次に接続すると共に
、除霜運転（デフロスト）用の蓄熱装置７を有している
。この蓄熱装置７は、圧縮機１の周囲を蓄熱熱交換器８
で囲み、蓄熱熱交換器８の流出配管９を、上記室外熱交
換器１と膨張弁４との間の冷媒配管６に接続し、蓄熱熱
交換器８の流入配管１０を、膨張弁４より室内熱交換器
５側の冷媒配管６に接続し、上記流出配管９には逆止弁
１１を介装し、流入配管１０には第１開閉弁１２を介装
して構成されている。

この従来システムでは、四路切換弁２を図示の状態に切
り換えた暖房状態では冷媒は図中の破線矢印に沿って暖
房サイクルを循環し、一方四路切換弁２を逆に切り換え
る冷房状態では、冷媒は実線矢印に沿って冷房サイクル
を循環するようになされている。

ところで、上記従来のシステムでは例えば冷房運転時に
逆止弁１１に漏れが生じると、冷媒中に混入している圧
縮機１の潤滑油が上記蓄熱熱交換器８内に入ってしまい
、潤滑油が蓄熱熱交換器８内に滞留し、圧縮機１の潤滑
油が不足してしまうという不具合が生じる。また暖房時
に第１開閉弁１２に漏れが発生した場合にも同様の不具
合が発生する。

そこで、以上の不具合を解決すべく本件出願人は実願平
１−３４８８５号のシステムを開発している。

このシステムは第４図に示すように、蓄熱熱交換器８と
圧縮機１の戻り配管との間に、吸込配管２１を設け、こ
の吸込配管２１の途中にキャピラリチューブ２０を介設
している。

この第４図の従来システムでは、例えば冷房運転中に逆
止弁１１から蓄熱熱交換器８内へと冷媒と共に漏出した
潤滑油を、蓄熱熱交換器８に滞留させてからキャピラリ
チューブ２０によって、圧縮機１の戻り配管へ還流させ
るようにしである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記第４図の従来システムでは冷房運転
時に逆止弁１１から漏れた冷媒に含まれる潤滑油が蓄熱
熱交換器８に滞留した場合、この潤滑油を蓄熱熱交換器
８にいったん滞留させてからキャピラリチューブ２０に
よって、圧縮機１へ還流させる構造であるために、冷房
運転を長時間にわたって継続するような運転状態では、
潤滑油を充分に還流させ得ないという問題が生じる。ま
た上記キャピラリチューブ２０による流路抵抗が原因で
、充分な還流流量が得られないという問題もある。また
キャピラリチューブ２０の抵抗を小さくすると、デフロ
スト運転時にはキャピラリチューブ２０によって冷媒が
バイパスしてしまうために、デフロスト能力が不足する
という問題が生じる。更にオフシーズン等に空気調和機
を長期間にわたって停止し続ける場合にも蓄熱熱交換器
８の回路に冷媒や潤滑油が貯溜してしまい、潤滑油不足
を招くという問題が発生する。

この発明は上記従来の欠点を解消するためになされたも
のであって、その目的は、蓄熱熱交換器内に滞留してい
る冷媒や潤滑油を随時圧縮機側へ還流させることができ
るヒートポンプシステム及びその運転制御方法を提供す
ることにある。

（課題を解決するための手段） そこで第１請求項によるヒートポンプシステムは、室内
熱交換器５、室外熱交換器３、四路切換弁２、減圧機構
４及び圧縮機１を冷媒配管６で接続すると共に、上記圧
縮機１からの発熱を蓄熱するデフロスト運転用の蓄熱熱
交換器８を圧縮機」の周囲に配置し、上記室外熱交換器
３と減圧機構４との間の冷媒配管６と蓄熱熱交換器８と
を接続する流出配管９を設けると共に、上記室内熱交換
器５と減圧機構４との間の冷媒配管６と蓄熱熱交換器８
とを接続する流入配管１０を設け、この流入配管ＩＯに
第１開閉弁１２を介装し、上記流出配管９には蓄熱熱交
換器８から冷媒配管６への一方向にだけ冷媒を流す逆止
弁１１を介装してなるヒートポンプシステムであって、
上記逆止弁１１より蓄熱熱交換器８側の流出配管９と上
記圧縮機ｌの戻り配管３０との間にバイパス配管３１を
設け、このバイパス配管３１に第２開閉弁３３を介設し
ている。

また第２請求項によるヒートポンプシステムの運転制御
方法は、第１請求項記載のヒートポンプシステムにおけ
る冷房時の運転制御方法であって、上記圧縮機１の運転
中には上記第２開閉弁３３を開弁する一方、上記第１開
閉弁１２を間欠的に開弁する。

更に第３請求項によるヒートポンプシステムの運転制御
方法は、第１請求項記載のヒートポンプシステムにおけ
る暖房時の運転制御方法であって、上記圧縮機１のデフ
ロスト時以外の運転中には上記第２開閉弁３３を開弁す
ると共に、圧縮機ｌの起動後所定時間範囲内に上記第１
開閉弁１２を一時的に開弁し、上記デフロスト時には第
１開閉弁１２を開弁すると共に、第２開閉弁３３を閉弁
する。

（作用） 上記第１請求項のヒートポンプシステムにおいては、冷
房又は暖房運転中に蓄熱熱交換器８内に圧縮機１の潤滑
油や冷媒が滞留しても、第２開閉弁３３を開弁しながら
第１開閉弁１２を開弁することによって、流入配管ＩＯ
に作用する冷媒の圧力で、蓄熱熱交換器−８内に滞留し
ている潤滑油や冷媒を、流出配管９から低圧損のバイパ
ス配管３１を通って圧縮機１へと回収し得ることになる
。

また、空気調和機を長期間にわたって停止した後に空気
調和機を運転する場合にも、上記操作を随時行うことに
より、蓄熱熱交換器８に滞留している冷媒や゛潤滑油を
上記と同様に圧縮機１へ回収し得る。

また第２請求項によるヒートポンプシステムの運転制御
方法では、冷房運転時における圧縮機１の運転中には第
２開閉弁３３を開弁し続け、上記バイパス配管３■を開
通させておく。この状態で、流入配管１０の第１開閉弁
１２を間欠的に開弁することによって、流入配管１０か
ら冷媒を蓄熱熱交換器８へ導入し、この冷媒の圧力で蓄
熱熱交換器８内の潤滑油をバイパス配管３１から圧縮機
ｌの戻り配管へ還流させる。この場合、第１開閉弁１２
の開弁は間欠的であるので、室内熱交換器５を通らずに
バイパスする冷媒の量は少量で冷房能力を阻害すること
もない。

更に第３請求項によるヒートポンプシステムの運転制御
方法では、暖房運転中は一定時間毎にデフロスト運転の
必要があるので、通常の運転状態ではこのデフロスト時
に蓄熱熱交換器８内の潤滑油を回収することとする。そ
して空気調和機の運転を開始する際には、蓄熱熱交換器
８内の冷媒や潤滑油を回収するために、第２開閉弁３３
の開弁状態において第１開閉弁１２を一時的に開弁して
、運転停止によって蓄熱熱交換器８に滞留している冷媒
や潤滑油を回収する。

（実施例） 次にこの発明のヒートポンプシステムの具体的な実施例
について、第１図を参照しつつ詳細に説明する。

このシステムは、圧縮機１、四路切換弁２、室外熱交換
器３、膨張弁（減圧機構）４、室内熱交換器５を冷媒配
管６で順次に接続すると共に、除霜運転（デフロスト）
用の蓄熱装置７を有している。この蓄熱装置７は、圧縮
機」の周囲を蓄熱熱交換器８で囲み、蓄熱熱交換器８の
流出配管９を、上記室外熱交換器１と膨張弁４との間の
冷媒配管６に接続する一方、蓄熱熱交換器８の流入配管
１０を、膨張弁４より室内熱交換器５側の冷媒配管６に
接続し、上記流出配管９には逆止弁１１を介装し、流入
配管１０には第１開閉弁１２を介装して構成されている
。

第１図中で、上記流出配管９の逆止弁１１より蓄熱熱交
換器８例の部分と圧縮機１への戻り配管３０との間は、
バイパス配管３１で接続されている。このバイパス配管
３１の途中には、戻り配管３０側から順次に逆止弁３２
、第２開閉弁３３が介設されており、上記バイパス配管
３１を通して蓄熱熱交換器８内に滞留している冷媒や潤
滑油を戻り配管３０へ還流させるようになされている。

上記逆止弁３２は戻り配管３０側から流出配管９への冷
媒の流通や圧力の伝達を阻止するような向きに配置され
ている。

次に上記ヒートポンプシステムの作動状態すなわち運転
制御方法を説明する。まず四路切換弁２を第１図とは逆
に切り換え、かつ第１開閉弁１２を閉弁する冷房運転で
は、圧縮機ｌで圧縮されたガス状の冷媒が、実線矢印に
沿って冷媒配管６を図中右回りに流れ、室外熱交換器３
で凝縮し、膨張弁４で減圧された後、室内熱交換器５で
蒸発する。室内熱交換器５からの冷媒ガスは四路切換弁
２を経て、圧縮機１に還流する。

以上の冷房サイクルにおいて、膨張弁４の上流側には高
圧冷媒が流れており、上記蓄熱装置７の流出配管９にも
圧力が作用する。このとき、もし仮に流出配管９の逆止
弁１１に漏れが発生すると、冷媒が流出配管９を逆流し
て蓄熱熱交換器８内に流れ込んでしまうことになる。と
ころで、冷媒には圧縮機１の潤滑油が含まれており、蓄
熱熱交換器８に冷媒と一緒に流れ込んでしまった潤滑油
は蓄熱熱交換器８内に滞留してしまうことになる。

そこで蓄熱熱交換器８内に滞留した潤滑油を、次のよう
にバイパス配管３１を通じて圧縮機１の戻り配管３０へ
還流させて圧縮機１へと回収し、蓄熱熱交換器８内に潤
滑油が滞留することを防止する。つまり、この冷房運転
時には第２図のタイムチャートに示すように、圧ｍ機１
の運転中には常にバイパス配管３１の第２開閉弁３３を
開弁（ＯＮ）　しておく。なお圧縮機１が停止している
間は、第２開閉弁３３は閉弁する。そしてこの状態で、
上記流入配管１０の第１開閉弁１２を、圧縮機１の起動
直後に一旦開弁すると共に、その後は所定の間隔時間Ｔ
を隔てて間欠的に開弁し、この第１開閉弁１２の開弁時
にだけ流入配管１０から冷媒を上記蓄熱熱交換器８へ導
入する。そうすると、この冷媒の圧力で蓄熱熱交換器８
内に滞留している潤滑油が押し出されて、上記流出配管
９からバイパス配管３１を通り、戻り配管３ｏがら圧縮
機ｌへと回収されることになる。なお、上記間隔時間Ｔ
の間に圧縮機１の停止状態が発生する場合には、時間Ｔ
１と時間Ｔ２とを加算して間隔時間Ｔになるように設定
しである。

またオフシーズン等に空気調和機を長期間にわたって停
止し続けていると、冷媒及び潤滑油が上記蓄熱熱交換器
８内に滞留してしまうことになるが、この場合に冷媒不
足及び潤滑油不足を防止するために、上記したように圧
縮機１を起動した直後には、−旦第１開閉弁１２を開弁
して、蓄熱熱交換器８内の冷媒及び潤滑油を上記と同様
に回収するようになされている。

更に上記冷房運転状態で空気調和機の運転を停止した際
に、上記四路切換弁２が暖房運転位置に自然復帰してし
まうような構成の四路切換弁２を使用する場合には、室
外熱交換器３からの高圧冷媒がバイパス配管３工を介し
て第２開閉弁３３に逆圧として作用し、異音の発生や潤
滑油の蓄熱熱交換器８への浸入を招くおそれがあるが、
上記バイパス配管３１の逆止弁３２で、上記のような異
音の発生や潤滑油の蓄熱熱交換器８への浸入を防止して
いる。

一方第１図の状態に上記四路切換弁２を切り換える暖房
運転では、圧縮機１からの高圧ガス冷媒が破線矢印に沿
って冷媒配管６を流れ、室内熱交換器５で凝縮した冷媒
は、上記膨張弁４を通過して減圧された後に、室外熱交
換器３で蒸発し、再び四路切換弁２を通過して圧縮機ｌ
へ還流する。

そして上記第１開閉弁１２に漏れが存在する場合には、
冷媒の一部が流入配管１０を通って蓄熱熱交換器８内に
滞留し、冷媒に含まれている圧縮機ｌの潤滑油が冷房時
と同様に滞留する。

以上の暖房サイクルを継続すると、圧縮機１からの発熱
が上記蓄熱熱交換器８に蓄積され、蓄熱装置７にデフロ
スト運転用の熱量が蓄えられることになる。このデフロ
スト運転は上記室外熱交換器３に着霜が発生した時に行
われるもので、圧縮機ｌの運転を続けながら、上記膨張
弁４を閉弁し、流入配管１０の第１開閉弁１２を開弁操
作すると共に、第２開閉弁３３を閉弁しておく。この状
態では、室内熱交換器５を出た冷媒は流入配管１０を通
って上記蓄熱熱交換器８に流れ込み、上記蓄熱されたデ
フロスト運転用の熱を吸収して加熱された後に、流出配
管９から逆止弁１１を経て、室外熱交換器３近傍の冷媒
配管６に戻り、室外熱交換器３に流れ込み、上記着霜を
除去する。このデフロスト運転中に蓄熱熱交換器８内に
滞留している潤滑油が回収されることになる。そして、
この暖房運転状態でもオフシーズン等に空気調和機を長
期間にわたって停止し続けていると、冷媒や潤滑油が上
記蓄熱熱交換器８内に滞留してしまうことになるが、こ
れによる冷媒不足や潤滑油不足を防止するために、第２
図に示すように、上記圧縮機１の運転開始直後に第２開
閉弁１２を一時的に開弁（第２開閉弁３３は開弁状態）
して冷媒や潤滑油を回収する。

上記したようにこの実施例においては、もし仮に、逆止
弁１１や第１開閉弁１２に漏れが発生して蓄熱熱交換器
８内に冷媒や潤滑油が滞留してしまった場合でも、低圧
損のバイパス配管３１を通じて戻り配管３０から上記潤
滑油を圧縮機１へと回収することが可能になり、冷媒や
潤滑油が不足するおそれがなくなる。しかも、上記冷媒
や潤滑油の回収は第２開閉弁３３を開弁しておき、第１
開閉弁１２を開弁するだけで行える訳で、空気調和機の
運転モードとは関係なく、適宜に回収作業を行うことが
可能である。

以上この発明の具体的な実施例について説明したが、こ
の発明は上記実施例に限定されるものではなく、この発
明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。

例えば上記実施例においては、バイパス配管３１に逆止
弁３２を介設しているが、逆止弁３２は必須ではなく、
逆止弁３２を省略して実施することもできる。すなわち
上記実施例においては、冷房運転停止時に四路切換弁２
が暖房位置に自然復帰する構成のものであり、その際に
第２開閉弁３３に逆圧が作用することによって異音発生
等の不具合が発生するのを防止するため上記のように逆
止弁３２を介設している訳であるから、冷房運転が停止
して四路切換弁２が自然復帰した後、一定の時間が経過
した後、つまり四路切換弁２の復帰後、バイパス配管３
１が均圧した後で第２開閉弁３３を閉弁するようにすれ
ば、上記逆止弁３２の介設を省略し得ることになるので
ある。なお暖房運転が停止した際に四路切換弁２が冷房
位置に自然復帰する構成のものでは、暖房運転停止後、
一定時間が経過した後で上記第２開閉弁３３を閉弁する
構成にしておけばよい。また、冷房時及び暖房時に圧縮
機１の起動直後に冷媒や潤滑油の回収作業を行う場合に
限らず、圧縮機１の起動後の所定の時間範囲内に冷媒や
潤滑油の回収を行うようにしてもよい。

（発明の効果） 上記したように、上記第１請求項のヒートポンプシステ
ムにおいては、蓄熱熱交換器内に圧縮機の潤滑油や冷媒
が滞留しても、第２開閉弁を開弁しながら第１開閉弁を
開弁することによって流入配管からの冷媒の圧力で蓄熱
熱交換器内に滞留している冷媒や潤滑油を、流出配管か
ら低圧損のバイパス配管を通って圧縮機へ能率よく回収
することかでンる。

また、空気調和機を長期間にわたって停止した後に空気
調和機を運転する場合にも、上記操作を随時行うことに
より、蓄熱熱交換器に滞留している冷媒又は潤滑油を上
記と同様に圧縮機へ回収できる。

また第２請求項によるヒートポンプシステムの運転制御
方法では、冷房運転時に第２開閉弁が開弁している間の
第１開閉弁の間欠的な開弁によって、蓄熱熱交換器内の
潤滑油を強制的に還流させることができ、しかも第１開
閉弁の開弁は間欠的であるので、室内熱交換器を通らず
にバイパスする冷媒の量は少量で冷房能力を阻害するこ
とも防止できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、室内熱交換器（５）、室外熱交換器（３）、四路切
   換弁（２）、減圧機構（４）及び圧縮機（１）を冷媒配
   管（６）で接続すると共に、上記圧縮機（１）からの発
   熱を蓄熱するデフロスト運転用の蓄熱熱交換器（８）を
   圧縮機（１）の周囲に配置し、上記室外熱交換器（３）
   と減圧機構（４）との間の冷媒配管（６）と蓄熱熱交換
   器（８）とを接続する流出配管（９）を設けると共に、
   上記室内熱交換器（５）と減圧機構（４）との間の冷媒
   配管（６）と蓄熱熱交換器（８）とを接続する流入配管
   （１０）を設け、この流入配管（１０）に第１開閉弁（
   １２）を介装し、上記流出配管（９）には蓄熱熱交換器
   （８）から冷媒配管（６）への一方向にだけ冷媒を流す
   逆止弁（１１）を介装してなるヒートポンプシステムで
   あって、上記逆止弁（１１）より蓄熱熱交換器（８）側
   の流出配管（９）と上記圧縮機（１）の戻り配管（３０
   ）との間にバイパス配管（３１）を設け、このバイパス
   配管（３１）に第２開閉弁（３３）を介設したことを特
   徴とするヒートポンプシステム。２、第１請求項記載の
   ヒートポンプシステムにおける冷房時の運転制御方法で
   あって、上記圧縮機（１）の運転中には上記第２開閉弁
   （３３）を開弁する一方、上記第１開閉弁（１２）を間
   欠的に開弁することを特徴とするヒートポンプシステム
   の運転制御方法。 ３、第１請求項記載のヒートポンプシステムにおける暖
   房時の運転制御方法であって、上記圧縮機（１）のデフ
   ロスト時以外の運転中には上記第２開閉弁（３３）を開
   弁すると共に、圧縮機（１）の起動後所定時間範囲内に
   上記第１開閉弁（１２）を一時的に開弁し、上記デフロ
   スト時には第１開閉弁（１２）を開弁すると共に、第２
   開閉弁（３３）を閉弁することを特徴とするヒートポン
   プシステムの運転制御方法。