JPH04177069A - 冷凍サイクル装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は２段圧縮機を備えた冷凍サイクル装置の高効
率化に関するものである。

［従来の技術］ 第７図及び第８図は例えば特開昭６３−１６９４５７号
公報に示された従来の冷凍サイクル装置であり。

図において（１）は圧縮機、（２）は吐出口、（３）は
四方弁、（４）は利用側熱交換器、（３０）は減圧器、
（８）は非利用側熱交換器、（１５）はアキュムレータ
、（３２）は吸入口でありこれらを上記の順に接続して
おり、内部に吸熱用熱交換器（１３）と蓄熱材（１４）
を有する蓄熱槽（ｌＯ）を上記圧縮機（１）の周囲にこ
れと熱交換状態に配設するとともに、上記減圧器（３０
）をバイパスし、除霜運転時に使用される除霜用バイパ
ス回路（１９）を設け、このバイパス回路の途中に流路
切り換え電磁弁（２０）と逆止弁（３１）とを設けてい
る。

次にこの装置の暖房運転時の動作について説明する。

流路切り換え用電磁弁（２０）は閉弁し、圧縮機（１）
で圧縮された高温・高圧のガス冷媒は、四方弁（３）を
経て利用側熱交換器（４）へ導かれ、ここでガス冷媒は
凝縮し液化する。この際凝縮熱を利用側熱交換器（４）
より放出し、暖房運転を行う。その後液冷媒は減圧器（
３０）を通り、低温・低圧の気液二相の冷媒となり、非
利用側熱交換器（８）で蒸発し、ガス冷媒となり、四方
弁（３）を経て圧縮機（１）へ戻る。なおこの運転時に
は圧縮機（１）から放出した熱はこの圧縮機（１）の周
囲に配設した蓄熱槽（１０）内の蓄熱材（１４）に蓄熱
される。

次に冷房運転時の動作について説明する。

流路切り換え用電磁弁（２０）は閉弁し、圧縮機（１）
で圧縮された高温・高圧のガス冷媒は、四方弁（３）を
経て利用側熱交換器（８）へ導かれ、ここでガス冷媒は
凝縮し液化する。この際凝縮熱を利用側熱交換器（８）
より放出しする。その後液冷媒は減圧器（３０）を通り
、低温・低圧の気液二相の冷媒となり、利用側熱交換器
（４）で蒸発しガス冷媒となり、ここで蒸発熱を吸収し
て冷房運転を行い、四方弁（３）を経て圧縮機（１）へ
戻る。

ところで低温・高湿の外気条件のとき暖房運転を行うと
、非利用側熱交換器（８）に霜が付着し、熱交換性能が
著しく悪化するので定期的に除霜運転を行う必要がある
。

次にこの除霜運転時の動作について説明する。

この場合、流路切り換え用電磁弁（２０）は開弁する６
圧縮機（１）で圧縮された高温・高圧ガス冷媒は。

利用側熱交換器（４）でやや熱を放出し気液二相冷媒と
なり電磁弁（２０）を通り除霜用バイパス回路（１９）
へ導かれ、この回路中で減圧され冷媒温度が低下する。

その後蓄熱材（１４）にあらかしめ蓄熱していた熱を吸
収し低圧高温のガス冷媒となり逆止弁（３１）を通り非
利用側熱交換器（８）へ導かれ、この高温のガス冷媒の
熱で非利用側熱交換器（８）に付着した霜を除去し、圧
縮機（１）へ戻る。

さらに第９図は例えば特開昭６３−２４７５７３号公報
に示された従来の２段圧縮機を使用した冷凍サイクル装
置であり、図において（１）は２段圧縮機、（１ｃ）は
低段側圧縮要素、（１ｄ）は高段側圧縮要素であり、モ
ータと連結されて同時に圧縮作用がなされ、圧縮したガ
ス冷媒を同時に吐出管（２ａ）　（２ｂ）にそれぞれ吐
出する。そして上記２段圧縮機（１）の吐出側には、蓄
熱槽（１０）内の放熱用熱交換器（１１）四方弁（３）
、利用側熱交換器（４）、第１流量制御装！（２１）、
非利用側熱交換器（８）、四方弁（３）が、さらにこの
２段圧縮機の吸入側には吸入管（２７ａ）（２７ｂ）が
接続されている。さらに利用側熱交換器（４）と第１流
量制御装置（２１）との間に、電磁弁（２５）、第２流
量制御装置（２２）及び吸熱用熱交換器（１３）を連結
し、低段側圧縮要素（ｌｃ）の吸入側にバイパスされた
配管（２８）を備えており、上記蓄熱槽（１０）内には
蓄熱材（１４）が充填されている。また（２６）は除霜
用の電磁弁、（２９）は除霜用回路で（２３）　（２４
）は逆止弁である。

次に上記第２の従来例の暖房運転時の動作について説明
する。

電磁弁（２５）　（２６）は閉弁し、各圧縮要素（ｌｃ
）　（ｌｄ）で圧縮さ九高温・高圧となったガス冷媒は
、それぞれの吐出管（２ａ）　（２ｂ）から導出され合
流する。そして蓄熱材（１４）に蓄熱が完了していない
場合、過熱ガス冷媒の熱と凝縮熱の一部を蓄熱槽（１０
）の放熱用熱交換器（１１）から蓄熱材（１４）に蓄熱
し、ガス冷媒は蓄熱槽（１０）から四方弁（３）を経て
利用側熱交換器（４）に導かれ、ここでガス冷媒は凝縮
し液化する。これによって、凝縮熱を外気に放出して暖
房運転が行われるが、蓄熱材（１４）の蓄熱が完了して
いない場合は、凝縮熱の一部を蓄熱材（］４）に放出す
るため暖房能力は低下することになる。

その後液冷媒は第１流量制御装置（２１）を通り、低温
・低圧の気液二相となり、非利用側熱交換器（８）から
熱をもらい蒸発し、ガス冷媒となり、四方弁（３）を経
て２段圧縮機（１）の各圧縮要素における吸入管（２７
ａ）　（２７ｂ）に導がれるという動作を繰り返す。

ところで低温・高湿の外気条件で暖房運転を行うとき非
利用側熱交換器（８）には霜が付着し熱交換性能がいち
ぢるしく悪化するので定期的に除霜運転を行う必要があ
る。

次にこの除霜運転時の動作の説明を行う。

圧縮機（１）の低圧側圧縮要素（ｌｃ）で圧縮されるガ
ス冷媒は、これまでと同様、蓄熱材（１４）に蓄熱が完
了していない場合、蓄熱槽（１０）中の放熱用熱交換器
（１１）で当該蓄熱材に放熱してから四方弁（３）を経
て利用側熱交換器（４）に送られ、ここでガス冷媒は凝
縮し、凝縮熱を放出する。すなわち除霜運転中でも暖房
能力は低下するが、暖房運転は継続する。利用側熱交換
器（４）で液冷媒となった冷媒は、第２流量制御装置（
２２）から蓄熱槽（ｌＯ）中の吸熱用熱交換器（１３）
を通り、ここで液冷媒は、あらかじめ蓄熱しである蓄熱
材（１４）から吸熱しガス冷媒となり、その後低段側圧
縮要素（ＩＣ）の吸入管（２７ａ）に導かわる。

一部５２段圧縮機（１）の高圧側圧縮要素（ｌｄ）で圧
縮され吐出したガス冷媒は、除霜回路（２９）に導かれ
そのまま非利用熱交換器（８）内に導びかれて、ガス冷
媒自体の熱を放熱し、これによって付着している霜は除
去されることになる。

［発明が解決しようとする課題］ 以上述べたように第７図及び第８図で示された従来の冷
凍サイクル装置では、圧縮機から放出される熱のみを蓄
熱材に蓄えるだけであるため蓄熱される熱量が少なく、
その結果除霜運転時の暖房能力が十分に確保できないと
いう問題点があった。

また第９図に示された従来の冷凍サイクル装置では、圧
縮機から吐出されたガス冷媒が、まず蓄熱槽に送られて
放熱するため、蓄熱完了までは暖房運転に利用される熱
量が少なくなり、暖房能力が十分に確保できないという
問題点があった。

この発明は、暖房運転時および除霜運転時に、暖房能力
を十分に確保でき高効率運転を行うことができる冷凍サ
イクル装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明の第１の発明における冷凍サイクル装置は、２
段圧縮機の低段側圧縮要素の吐出口と高段側圧縮要素の
吸入口とを接続する配管の途中に。

蓄熱槽内に設けた放熱用熱交換器を設けるとともに、こ
の蓄熱槽内には除霜運転時に循環冷媒を通す吸熱用熱交
換器を蓄熱材とともに収納させている。

またこの発明の第２の発明における冷凍サイクル装置は
、上記のように放熱用と吸熱用の熱交換器を内蔵させた
蓄熱槽を２段圧縮機の回りに、これと熱交換状態に配設
させている。

［作　用］ この発明の第１の発明の冷凍サイクル装置では、２段圧
縮機における低段側圧縮要素の吐出口から出る中圧、高
温のガス冷媒の熱の一部が、蓄熱槽内に設けた放熱用熱
交換器によって内部の蓄熱材に蓄積され、蓄積された熱
は除霜時に蓄熱槽内に設けた吸熱用熱交換器に吸収され
て除霜に利用される。

またこの発明の第２の発明の冷凍サイクル装置では、上
記の作用に２段圧縮機から放出される熱が相乗的に加え
られる。

［実施例］ 以下この発明の第１の発明の一実施例について説明する
。

すなわち第１図において（１）は２段圧縮機、（１ａ）
は低段側圧縮要素、（１ｂ）は高段側圧縮要素、（２）
はその吐出口、（３）は四方弁、（４）は利用側熱交換
器、（５）は第１流量制御装置、（６）は第２流量制御
装置、（７）は気液分離器、（８）は非利用側熱交換器
。

（９）は上記低段側圧縮要素（１ａ）の吐出口、（１０
）は蓄熱槽、（１１）は上記吐出口（９）と高段側圧縮
要素の吸入口（１２）との間に設けられた蓄熱槽（ｌＯ
）内の放熱用熱交換器、（１３）はこの放熱用熱交換器
に蓄熱材（１４）を介して対設された上記蓄熱槽内の吸
熱用熱交換器、（１５）は低段側圧縮要素（ｌａ）の吸
入管（１６）に接続された四方弁（３）からのアキュム
レータ、（１７）は逆止弁、（１８）と電磁弁（１９）
とを介して気液分離器（７）の内頂部を高段側圧縮要素
（ｌｂ）の吸入口（１２）に連通させるガス導入管、　
（２０）は上記吸熱用熱交換器（１３）を電磁弁（２１
）を介して第２流量制御装置（６）にバイパスさせる除
霜用バイパス管、−′□ である。

次にこの発明の第１の発明のものの動作について説明す
る。

はじめに、第２図に示した暖房運転では、電磁弁（２１
）は閉弁、電磁弁（１９）は開弁している。低段側圧縮
要素（１ａ）から吐出された中圧の過熱ガス冷媒は、蓄
熱槽（１０）内の放熱用熱交換器（１１）へ導かれ、蓄
熱材（１４）が蓄熱が完了してない場合、ここで一部過
熱ガス冷媒の熱を放出し、また蓄熱が完了している場合
は放熱せずに気液分離器（７）のガス導入管（１７）か
らの飽和温度のガス冷媒と合流し、高段側圧縮要素（１
ｂ）内に導入される。

上記高段側圧縮要素（ｉｂ）内に導入されたガス冷媒は
、高圧・高温の過熱ガス冷媒となり吐出口（２）より吐
出する。その後、西方弁（３）を経て利用側熱交換器（
４）を通り、ここでガス冷媒は液化しその凝縮熱を放出
し暖房が行なわれる。

その後液冷媒は、第１流量制御装置（５）により中圧ま
で減圧され気液二相の冷媒となり気液分離器（７）に入
る。ここでガスと液とに分離し液冷媒のみを第２流量制
御装置（６）に流し、低圧まで減圧する。ここで気液二
相の冷媒となり、非利用側熱交換器（８）で蒸発しガス
冷媒となり、その後四方弁を通り低圧側圧縮要素（１ａ
）内に戻る。

次に第３図に示した冷房運転でも電磁弁（２１）は閉弁
し、電磁弁（１９）は開弁状態にある。

高段側圧縮要素（１ｂ）より吐出された高圧の過熱ガス
冷媒は、四方弁（３）を経て非利用側熱交換器（８）へ
導かれ、ここで凝縮し液冷媒となる。

なお、この運転でも暖房運転時と同様に、蓄熱材（１４
）が蓄熱完了していない場合は、上記高段側圧縮要素（
１ａ）から吐出された過熱ガス冷媒の熱の一部を蓄熱材
（１４）に放熱することになる６その後液冷媒は、第２
流量制御装置（６）により中圧まで減圧され、気液二相
の冷媒となり、気液分離器（７）へ入る。ここで気体と
液体の冷媒に分離した後、液冷媒のみが第１流量制御装
置（５）へ流され、低圧まで減圧し気液二相の液冷媒と
なる。

その後、利用側熱交換器（４）を通り、ここで外気の熱
を吸収し蒸発して冷房運転が行われることとなる。

その後は、低圧のガス冷媒は四方弁（３）を経て、低段
側圧縮要素（１ａ）内に吸入される。

ところで非利用側熱交換器（８）を外気が低温・高温条
件にあるとき暖房運転を行うと、これに霜が付着し、熱
交換性能が著しく低下する。そのため、一定時間ごとに
除霜運転を行わなければならない。

次に上記除霜運転時の動作を第４図によって説明する。

すなわちこの運転では、電磁弁（２１）は開弁、電磁弁
（１９）は閉弁、第２流量制御装置（６）は全開状態に
ある。

低段側圧縮要素（１ａ）から吐出された中圧の過熱ガス
冷媒は、蓄熱槽（１０）の放熱用熱交換器（１１）を通
り、高段側圧縮要素（比）へ吸入される。ここで圧縮さ
れた高圧の過熱ガス冷媒は、四方弁（３）を通り、利用
側熱交換器（４）に導入され、ここでガス冷媒は凝縮し
、凝縮熱を外気に放出する。すなわち除霜運転中でも暖
房運転が継続される。その後、第１流量制御装置（５）
により低圧まで減圧されたのち、気液二相の冷媒は除霜
用バイパス管（２０）を通り、途中蓄熱槽（１０）内の
吸熱用熱交換器（１３）により、あらかじめ蓄熱してい
る蓄熱材（１４）から熱を吸収し、気液二相冷媒は蒸発
する。その後、非利用熱交換器（８）を通り、ここでガ
ス冷媒自体のもつ熱で、当該非利用側交換器（８）に付
着している霜を除去し、その後四方弁（３）、アキュム
レータ（１５）を通り低段側圧縮要素（１ａ）に吸入さ
れる。

次にこの発明の第２の発明になる冷凍サイクル装置につ
いて説明する。

すなわち第５図はその冷媒回路図で、第１図のものと同
一個所には同一符号を付してその重複説明は省略す−る
ことにするが、この発明の第２の発明になる冷凍サイク
ル装置では、吸熱用熱交換器（１３）を収納させた蓄熱
槽（１０）内に、蓄熱材（１４）を介して低段側圧縮要
素（１ａ）の吐出口（９）と高段側圧縮要素（１ｂ）の
吸入口（１２）とを連通させた放熱用熱交換器（１１）
を収納させ、この蓄熱槽（１ｏ）を２段圧縮機（１）の
回りに、これと熱交換状態に配設させている点に特徴が
あり、このように構成することにより第６図で示すよう
に２段圧縮機（１）の外表面から放出される熱を、その
外側の蓄熱槽（ｌＯ）内の蓄熱材（１４）に効率的に吸
収させることができ、この熱と放熱用熱交換器（１１）
によって貯えられた熱とを除霜運転に際し吸熱用熱交換
器（１３）を介して効率的に使用できることになる。そ
の他の構成、作用は第１図のものと同様になっている。

［発明の効果］ この発明になる冷凍サイクル装置は以上のように、２段
圧縮機における低段側圧縮要素の吐出口と高段側圧縮要
素の吸入口とを連通ずるように放熱用熱交換器を設ける
とともに、この放熱用熱交換器及びこれに蓄熱材を介し
た吸熱用熱交換器を共に蓄熱槽内に設置しているので、
第１０図に示すように蓄熱材に蓄熱を行っているときの
暖房能力の低下がほとんどなく、迅速に蓄熱材に十分熱
を蓄積させることができる。特にこの発明の第２の発明
になる冷凍サイクル装置では、２段圧縮機から放出され
る熱をも効果的に蓄熱材に吸収蓄積させることができ、
その有効利用と上記放熱用熱交換器による蓄熱作用とに
より除霜運転の高効率化を図ることができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の発明になる冷凍サイクル装置
の一実施例を示す冷媒回路図、第２図、第３図及び第４
図はそれぞわ暖房運転、冷房運転及び除霜運転時の冷媒
の流れを示す図、第５図はこの発明の第２の発明になる
冷凍サイクル装置の一実施例を示す冷媒回路図、第６図
は第５図の部分拡大断面図、第７図及び第８図は従来の
冷凍サイクル装置を示す冷媒回路図及びその部分拡大断
面図、第９図は第２の従来の冷凍サイクル装置を示す冷
媒回路図、第１０図は各冷凍サイクル装置における蓄熱
完了までの平均暖房能力とＣ０Ｐ（成績係数）の関係を
示す図である。 な却図中（１）は２段圧縮機、（１ａ）は低段側圧縮要
素、（ｌｂ）は高段側圧縮要素、（３）は四方弁、（４
）は利用側熱交換器、（５）は第１流量制御装置、（６
）は第２流量制御装置、（７）は気液分離器、（８）は
非利用側熱交換器、（９）は吐出口、　（１０）は蓄熱
槽、（１１）は放熱用熱交換器、（１２）は吸入口、（
１３）は吸熱用熱交換器、（１４）は蓄熱材、（１７）
はガス導入管である。 その他図中同−符号は同一または相当部分を示すものと
する。 −で＝＝−〕

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高段圧縮要素と低段圧縮要素とからなる２段圧縮
   機、四方弁、利用側熱交換器、第１流量制御装置、気液
   分離器、第２流量制御装置、非利用側熱交換器及び上記
   四方弁とを上記の順に接続するとともに、上記気液分離
   器からガス冷媒を上記高段側圧縮要素の吸入口にバイパ
   スするガス導入管を備えたものにおいて、上記低段側圧
   縮要素の吐出口と高段側圧縮要素の吸入口とを蓄熱材を
   充填させた蓄熱槽内の放熱用熱交換器で連通させるとと
   もに、上記非利用熱交換器の除霜運転時にその循環冷媒
   を通す吸熱用熱交換器を、上記蓄熱材を介して上記蓄熱
   槽内に収納させたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. （２）吸熱用熱交換器を収納させた蓄熱槽内に、蓄熱材
   を介して低段側圧縮要素の吐出口と高段側圧縮要素の吸
   入口とを連通させた放熱用熱交換器を収納させ、この蓄
   熱槽を２段圧縮機の回りにこれと熱交換状態に配設した
   特許請求の範囲第１項記載の冷凍サイクル装置。