JPH038921Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は電気発熱部品を効率良く冷却しなが
ら、かかる冷却に伴う板熱量をデフロスト熱源と
して有効に回収することが可能なヒートポンプ冷
暖房装置に関する。

（従来の技術） 圧縮機能力制御用、あるいはフアン回転数制御
用としてトランジスタインバータを用いてなるヒ
ートポンプ冷暖房装置の場合、このインバータに
おけるパワートランジスタ、ダイオードモジユー
ル、コンデンサなどは発熱によつて可成りの温度
上昇があるため、寿命、性能の点から当然冷却が
必要であつて、風による強制冷却を行うのが最も
一般的である。

しかし乍ら、この風冷却方式は、冷却のための
構造が複雑になるのと、冷却風中の塵埃が電気部
品の表面に付着し易くて部品の信頼性等の点で
種々問題があるところから、冷暖房装置自体の冷
媒を利用して効率の良い冷却を行わせることが、
近時採用されてきており、例えば実開昭55−1156
号公報などによつて公知とされている。

この冷媒冷却方式は、冷媒回路において冷房暖
房共に高圧液管となる管部分と、逆に低圧ガス管
となる管部分とに亘らせてキヤピラリーチユーブ
と補助クーラとの直列接続になるバイパス回路を
接続して、この補助クーラによつて、前述の電気
発熱部品を冷却する構造となしている。

（考案が解決しようとする問題点） 上記冷媒冷却方式になる冷却構造は、補助クー
ラの冷却性能を左右する減圧機構としてキヤピラ
リーチユーブを用いているので、負荷変動や外気
条件変動に対して冷媒流量を適正に調節すること
が不可能であつてキヤピラリチユーブの抵抗を最
適に設定することが困難であり、さらに暖房時期
に補助クーラの表面温度が露点温度以下に低下す
ることがあつてインバータの充電部に結露が生じ
る問題があつた。

しかも、暖房時期のデフロスト運転時について
は、前記バイパス回路の両端部における高低圧間
の圧力差が小さくなるためキヤピラリチユーブ制
御方式では冷媒流量が少なくなつて冷却の効果が
余り期待できないという問題があり、かかる状況
下にあつては発熱部品からの発熱量をデフロスト
のための熱源として有効に回収せんとする考え方
も生じ得べくもなく、また不可能であつた。

このような問題点に対処して本考案は従来の冷
媒冷却方式になる冷却構造の欠点を解消すること
を技術的課題として案出されたものであつて、補
助クーラの能力を左右する減圧器として膨脹弁を
使用すると共に、該膨脹弁を冷房運転時及び暖房
運転時とデフロスト運転時とでは補助クーラの冷
媒基準温度の設定値が若干の差がつくように弁開
度調節して、デフロスト運転時には結露が生じな
い範囲で冷媒流量を増加する側に調整せしめる如
くなすことにより、負荷条件、外気条件の変動に
対する応答性を高めると共に、冬期の結露防止対
策を万全ならしめ、さらにデフロスト運転時には
発熱部品からの発熱量をデフロスト熱源として有
効に活用する点を本考案は目的とするものであ
る。

（問題点を解決するための手段） しかして本考案は、圧縮機１、四路切換弁２、
熱源側コイル３、暖房用減圧装置４、冷房用減圧
装置５及び利用側コイル６からなる冷媒回路、電
気発熱部品を内装する電気品箱１１を備えたヒー
トポンプ冷暖房装置において、膨脹弁８と補助ク
ーラ９とを直列接続させて有するバイパス回路１
０を、前記冷媒回路の高圧液管と低圧ガス管との
間に亘らせて接続することにより、高圧液冷媒の
一部量を前記膨脹弁８で減圧して前記補助クーラ
９に流通可能となす一方、前記補助クーラ９を前
記電気品箱１１に熱交換可能に添着してなり、さ
らに、前記補助クーラ９の冷媒基準温度が設定値
に保持さえるように前記膨脹弁８の弁開度を調節
し、かつ、デフロスト運転時には補助クーラ９の
冷媒基準温度の設定値を結露が生じない範囲で低
温側に強制変更せしめる膨脹弁制御機構１２を前
記膨脹弁８に付設した構成としたものである。

（作 用） 本考案は、減圧器に電動膨脹弁、温度自動膨脹
弁などの膨脹弁８を用いているので、負荷、外気
の条件が変動した場合に、これに対応して補助ク
ーラ９の冷却能力を調節することが可能であり、
従つて、電子発熱部品の冷やし過ぎや冷却不足な
どの問題は無くなる。

また、補助クーラ９や発熱部近傍で結露するこ
とが無くなり、さらに冬期のデフロスト運転の際
には補助クーラ９の冷却能力を高めることによつ
て発熱部品からの発熱量をデフロスト熱源として
有効に回収することができ、デフロスト運転時間
を短縮し得る。

（実施例） 第１図及び第２図は本考案の各実施例に係る装
置回路図であつて、１は圧縮機、２は四路切換
弁、３は熱源側コイル、４は逆止弁を並列に有す
る暖房用減圧装置、５は逆止弁を並列に有する冷
房用減圧装置、６は利用側コイル、７はアキユム
レータで、これらを可逆冷凍サイクルに順次結合
することによつて公知のヒートポンプ冷媒回路を
形成している。

この冷媒回路において、前記両減圧装置４，５
の出口相互を接続する配管、すなわち、冷房時、
暖房時共に高圧液冷媒が流通する高圧液管と、圧
縮機１の吸入口に接続する配管、すなわち、低圧
ガス管（詳しくはアキユムレータ７の入口側）と
の間に亘らせて、膨脹弁８と補助クーラ９とを直
列に接続して有するバイパス回路１０を側路的に
接続せしめている。

上記膨脹弁８は補助クーラ９に流す低圧冷媒液
を得るための制御器であつて、第１図の例は電動
膨脹弁を、第２図の例は温度自動膨脹弁を夫々使
用している。

かく構成してなる冷暖房装置は、冷房、暖房及
び暖房期のデフロストの各運転時に循環冷媒の一
部量をバイパス回路１０に流通させて、膨脹弁８
で減圧して得た低圧液冷媒を補助クーラ９で蒸発
させて冷却の用に供した後、圧縮機１に戻すよう
に作動する。

その際、補助クーラ９に熱交換可能に添着せし
めて電気品箱１１を配設せしめているが、該電気
品箱１１は伝熱性が良好な金属製の箱体であつ
て、一部が開放して大気に対し箱内を連通せしめ
ていると共に、トランジスタインバータ、各リレ
ー等の圧縮機１、四路切換弁２、各フアンモータ
の運転制御を行う各種電気部品を箱内に一括収納
している。

しかして上記電気品箱１１は、コンデンサ、パ
ワートランジスタ、サイリスタ、抵抗など通電に
よつて発熱し温度が上昇する電気部品を箱内に多
く収納しているので積極的に冷却する必要があ
り、従つて、伝熱性を有する箱の板体の一部を第
３図に示す如く、補助クーラ９の放吸熱面に密着
せしめて、この板体に取り付けた各発熱部品を直
接伝熱的に冷却させるようにしている。

次に第１図及び第２図において、１２は膨脹弁
制御機構であつて、膨脹弁８が第１図に示す電動
膨脹弁である場合には電子式コントローラを駆動
部のモータに関連して設ける一方、膨脹弁８が第
２図に示す感温式自動膨脹弁である場合には、感
温筒１４とキヤピラリチユーブ１５とからなる弁
作動機構を弁本体内のダイアフラムに関連して設
ける。

上記膨脹弁制御機構１２は、電動膨脹弁８の場
合は、補助クーラ９のコイル出口温度又はクーラ
表面の最低温度部分に添着したサーミスタ１３か
らの制御指令を受けて、当該温度が予め設定した
一定値に保持されるように弁の開度を自動調節す
るよう作動し、また、感温自動膨脹弁８の場合
は、従来より周知のことであるが補助クーラ９の
コイル出口部における過熱度が一定に保持される
ように第４図に原理図として示す如く内部均圧方
式によつて弁開度を自動調節するよう作動するも
のである。

しかして、膨脹弁制御機構１２は冷房運転のと
き及び暖房運転のときとデフロスト運転のときと
では、膨脹弁８の弁開度の設定値、すなわち、冷
媒基準温度が自動的に変更されるように形成せし
めていて、後者の場合の方が補助クーラ９に流れ
る冷媒量が増加するようにしている。

このように冷媒量を調節するには、膨脹弁制御
機構１２で設定した補助クーラ９の冷媒基準温度
がデフロスト運転時では暖房運転時及び冷房運転
時に比して若干下るようにすればよく、さらに、
この低下した温度が補助クーラ９の表面に結露を
生じることのない温度範囲に規定させておくこと
が必要である。

このように温度設定値を自動的に変更するため
には電子式コントローラからなる膨脹弁制御機構
１２の場合は、前記サーミスタ１３と組合わせた
基準抵抗、すなわち、ブリツジ抵抗回路において
サーミスタ１３と対向する抵抗を増減制御するよ
うに回路構成すればよく、一方、感温筒１４とキ
ヤピラリチユーブ１５とからなる膨脹弁制御機構
１２の場合は、感温筒１４にヒータを巻着してお
いて、デフロスト運転の際にこのヒータに通電す
ることにより、見掛け上の過熱度を与えるように
すれば実質的に設定過熱度が下げられたことにな
つて、いずれの場合も所期通りの冷媒基準温度強
制変更が自動的に成される。

次に上記膨脹弁制御機構１２による前記バイパ
ス回路１０の作動態様を電子式コントローラの場
合を例示し、第５図にもとづいて以下説明する。

冬期の暖房運転において、冷暖房装置を暖房サ
イクルで運転開始させるイが、この場合膨脹弁８
を全閉させておく。

次いで、補助クーラ９の温度ｔを検出ロして、
初期設定温度T₁に比し高いか低いかをチエツク
ハし、低ければ所定の検出周期を待つてニ、再び
温度検出ロを行わせる。

一方、前記温度ｔが初期設定温度T₁よりも高
いと膨脹弁８を設定した規定の開度まで開弁する
ホ。

この場合の初期設定温度T₁は電気品箱１１が
左程温度上昇していなくて強制冷却を必要としな
い温度上限値、例えば冷房時では40℃暖房時では
30℃程度が適当である。

また、膨脹弁８の初期開度は半開程度が適当で
ある。

このようにして膨脹弁８を開弁ホ後、デフロス
ト運転中か否かを判別ヘして暖房運転中であれ
ば、膨脹弁制御機構１２の冷媒基準温度の設定値
を上限値（T₂＝21℃ａ）、下限値（T₃＝19℃ｂ）
にセツトトし、一方、デフロスト運転中であれば
前記設定値を上限値（T₂＝２℃ｃ）、下限値（T₃
＝０℃ｄ）にセツトチする。

このセツトト又はチが成された後に、再び温度
検出ロを行つて、補助クーラ９の温度が異常過熱
温度T₄になつていないかどうかをまず検出リし
て、ｔ≧T₄であると膨脹弁８が作動不良で異常
であると判断して冷暖房装置の運転を停止せしめ
る。

一方、ｔ＜T₄であつて正常運転状態であると、
膨脹弁制御機構１２を作動させて補助クーラ９の
温度ｔを設定値の上限値T₂と比較しル、かつ下
限値T₃と比較しヲて、ｔ≧T₂であると膨脹弁８
の開度を所定ステツプ開度だけ増加せしめワ、一
方ｔ≦T₃であると所定ステツプ開度だけ減少せ
しめるカ。尚、T₃＜ｔ＜T₂の場合には温度検出
ロを再度行う。

かくして、補助クーラ９の温度が暖房運転中で
は19〜21℃の範囲に収まるように膨脹弁８の開度
を制御し、一方、デフロスト運転中では０〜２℃
の範囲に収まるように同じく開度制御を行う。

この開度制御を所定周期（数分）の待機ヨ後、
再びデフロスト運転中か否かの判別ヘからの一連
の動作の繰り返しとして行うことによつて自動
的、連続的に電気品箱１１の冷却が成される。

なお、冷房時、暖房時、デフロスト時における
冷却の諸条件を列挙すると下記の通りである。

まず冷房運転時は外気条件が温度34℃、相対湿
度65％として27℃以上で結露を生じないので、電
気品箱１１内の最高温度が60〜70℃になるように
制御するには補助クーラ９の表面温度を30℃程度
に保持させればよく、一方、暖房運転時は外気条
件が温度10℃、相対湿度50％として０℃以上で結
露を生じないので電気品箱１１内の最高温度が40
〜50℃になるように制御するには、補助クーラ９
の表面温度を約20℃に保持させればよい。

この暖房運転の場合は20℃以下に低下しても結
露は生じないが、デフロスト運転時の熱源として
電気品箱１１内の熱量をある程度確保する必要
上、20℃程度に温度保持させているのである。

次にデフロスト運転の場合は、電気品箱１１内
の最高温部が35℃程度になるようにするには、補
助クーラ９の表面温度を約０℃に保持させればよ
くて、これでデフロスト熱源を有効に取り出し得
ると共に結露が生じないように維持させ得る。

ところで、感温自動膨脹弁８を使用した場合で
は、暖房運転時の静止過熱度が20℃程度に保持さ
れるようにするには、従来のＲ−22用、Ｒ−12用
として製作される安価な膨脹弁を、その封入ガス
をＲ−112，Ｒ−114等の圧力の低い作動媒体に代
替するだけで、そのまま大きい値の過熱度制御を
なす膨脹弁として使用できる。また、弁棒に作用
するバネの圧力を変えることによつても同様に大
きい値の過熱度を持つ膨脹弁を得ることができ
る。

尚、第１，２図においては減圧装置４，５とし
て膨脹弁を用いた例を示したが、これに替えてキ
ヤピラリーチユーブを用いても良いのは勿論であ
り、また、電気発熱部品を他の電気部品とは別体
の電気品箱１１に内装させて、該電気品箱１１を
集中的に冷却制御するようにしても良い。

（考案の効果） 本考案は以上述べたように、電気品箱１１を冷
媒回路における一部冷媒が流通される補助クーラ
９によつて冷却させており、しかもこの補助クー
ラ９の能力を膨脹弁８によつて制御しているの
で、効率の良い冷却を必要なときだけ過不足の無
い状態で合理的に行い得る。

さらに補助クーラ９及び電気品箱１１の表面に
結露が生じないように冷却運転させることによつ
て電気部品の絶縁低下を防止し、信頼性の向上を
果す効果を奏する。

また、デフロスト運転時は補助クーラ９に流れ
る冷媒量を増大させているので電気品箱１１内で
発生した熱量をデフロスト熱源として有効に利用
でき、デフロスト時間の短縮が果される。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本考案の各実施例に係る冷
暖房装置回路図、第３図は前記各実施例における
補助クーラ及び電気品箱の斜視図、第４図は第２
図に示す冷暖房装置の膨脹弁の略示構造図、第５
図は第１図々示冷暖房装置の膨脹弁制御機構の作
動態様を示すフロー線図である。 １……圧縮機、２……四路切換弁、３……熱源
側コイル、４……暖房用減圧装置、５……冷房用
減圧装置、６……利用側コイル、８……膨脹弁、
９……補助クーラ、１０……バイパス回路、１１
……電気品箱、１２……膨脹弁制御機構。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 圧縮機１、四路切換弁２、熱源側コイル３、暖
   房用減圧装置４、冷房用減圧装置５及び利用側コ
   イル６からなる冷媒回路、並びに電気発熱部品を
   内装する電気品箱１１を備えたヒートポンプ冷暖
   房装置において、膨脹弁８と補助クーラ９とを直
   列接続させて有するバイパス回路１０を、前記冷
   媒回路の高圧液管と低圧ガス管との間に亘らせて
   接続することにより、高圧液冷媒の一部量を前記
   膨脹弁８で減圧して前記補助クーラ９に流通可能
   となす一方、前記補助クーラ９を前記電気品箱１
   １に熱交換可能に添着してなり、さらに、前記補
   助クーラ９の冷媒基準温度が設定値に保持される
   ように前記膨脹弁８の弁開度を調節し、かつ、デ
   フロスト運転時には補助クーラ９の冷媒基準温度
   の設定値を結露が生じない範囲で低温側に強制変
   更せしめる膨脹弁制御機構１２を前記膨脹弁８に
   付設したことを特徴とするヒートポンプ冷暖房装
   置。