JPH0642842A - 冷凍サイクル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】コンプレッサからの放熱を有効かつ積極的に利
用して、効率的に除霜を行うと共に、コンプレッサに還
流される冷媒の加熱を容易に可能とし、かつ大きな設置
スペースを必要とせず、小型で簡単な構造の冷凍サイク
ルを提供することを目的とする。 【構成】吸熱用熱交換コイル１０を収容した蓄熱槽１１
をコンプレッサ１のケースを覆うように一体あるいは一
体的に設けてコンプレッサ１と熱交換可能に配設し、暖
房運転における除霜に吸熱用熱交換コイル１０を用い
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は室内を冷暖房する冷凍サ
イクルに係り、特に蓄熱槽を備えたヒートポンプ式冷凍
サイクルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のヒートポンプ式冷凍サイ
クルは、図４に示すように、コンプレッサ３０、四方弁
３１、室外熱交換器３２、膨脹弁３３、室内熱交換器３
４を順次接続して構成され、四方弁３１を切換操作する
ことにより室内を冷暖房するようになっている。

【０００３】そして、この冷凍サイクルの途中には蓄熱
剤を充填した蓄熱槽３５が備えられており、この蓄熱槽
３５内には放熱（蓄熱）用熱交換コイル３６及び吸熱用
熱交換コイル３７が収納されている。この放熱用熱交換
コイル３６が接続された放熱用配管３８はコンプレッサ
３０の吐出側高圧配管３９に並設され、弁４０を閉じる
ことにより吐出冷媒を放熱用熱交換コイル３６に案内
し、吐出冷媒からの放熱により蓄熱が行われる。また、
吸熱用熱交換コイル３７が接続された吸熱用配管４１は
コンプレッサ３０の吸込側低圧配管４２に接続され、弁
４３を閉じることにより戻り冷媒を吸熱用熱交換コイル
３７に案内することで、戻り冷媒が加熱される。

【０００４】そして、このようなヒートポンプ式冷凍サ
イクルにおける除霜運転は、四方弁３１を切換え、コン
プレッサ３０の吐出冷媒を室外熱交換器３２に直接導
く、いわゆる反転除霜によって行われる。そして、この
反転除霜運転時には戻り冷媒を蓄熱槽３５内に案内し、
冷媒を加熱・蒸発させてコンプレッサ３０への液バック
等を防止するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ヒートポンプ式冷凍サイクルでは、蓄熱槽３５が独立し
て設置されており、蓄熱はコンプレッサ３０からの高温
吐出冷媒を弁操作により放熱用熱交換コイル３６に案内
することによって行われている。このため、冷凍サイク
ル内に種々の弁類が配置され、配管が複雑になり、蓄熱
槽３５での蓄熱や冷媒加熱のための放熱の弁類の切換操
作が複雑になると共に、コスト高の要因となった。

【０００６】また、蓄熱槽３５が独立して設置されてい
るため、その設置スペースも大きくなり、小型化を図る
ことが困難であった。しかも、冷凍サイクル中で最も温
度の高いコンプレッサケースの熱はそのまま外部へ放熱
されており、この熱を有効に利用することができなかっ
た。

【０００７】本発明は上記のような問題点を考慮し、コ
ンプレッサからの放熱を有効かつ積極的に利用して、効
率的に除霜を行うと共に、コンプレッサに還流される冷
媒の加熱を容易に可能とし、かつ大きな設置スペースを
必要とせず、小型で簡単な構造の冷凍サイクルを提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明はコンプレッサ、四方弁、室外熱交換器、膨
脹機構及び室内熱交換器を接続して構成された冷凍サイ
クルにおいて、吸熱用熱交換コイルを収容した蓄熱槽を
上記コンプレッサのケースを覆うように一体あるいは一
体的に設けてコンプレッサと熱交換可能に配設し、暖房
運転における除霜に上記吸熱用熱交換コイルを用いるこ
とを特徴としたものである。

【０００９】

【作用】このような構成によれば、コンプレッサケース
からの放熱を積極的に利用して蓄熱させることができる
ので、蓄熱槽内に放熱用熱交換コイルを設ける必要がな
くなる。また、蓄熱槽がコンプレッサと熱交換可能に配
設されているので、その分だけ近接した配置構造が可能
となり、設置スペースの有効利用を図ることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図３を参照
して説明する。図１は、本発明に係るヒートポンプ式冷
凍サイクルを示し、この冷凍サイクルは冷暖房用空気調
和機に適用され、コンプレッサ１、四方弁２、室外熱交
換器３、膨脹機構としての膨脹弁（キャピラリーチュー
ブでも良い）４、室内熱交換器５を順次接続して構成さ
れており、閉じた冷媒循環回路６を構成している。一
方、コンプレッサ１の吐出側からホットガスバイパス配
管７が分岐されており、このバイパス配管７は途中に設
けられたバイパス弁８を介して室外熱交換器３と膨脹弁
４との間の冷媒配管６ａに接続され、ホットガスバイパ
ス回路を構成している。また、四方弁２からコンプレッ
サ１の吸込側に至る低圧冷媒配管６ｂに蓄熱用配管９が
並列に接続される。蓄熱用配管９は途中に吸熱用熱交換
コイル１０を備え、この熱交換コイル１０は蓄熱剤が充
填された蓄熱槽１１内に収容される。蓄熱槽１１は、図
２に示すようにコンプレッサ１を外側から覆い、そのコ
ンプレッサケース１ａに一体あるいは一体的に設けられ
る。蓄熱槽１１内に収容される吸熱用熱交換コイル１０
は周方向に延び、その他端側は蓄熱槽３０から出てコン
プレッサ１の吸込側であるサクションカップ１２に接続
される。

【００１１】ところで、低圧側冷媒配管６ｂと蓄熱用配
管９との分岐部には切換用三方弁１３が設けられる。こ
の三方弁１３は図３に示すように構成され、弁ケーシン
グ１４に１つの流入ポート１５と２つの流出ポート１６
ａ、１６ｂが形成される。両流出ポート１６１ａ、６ｂ
は弁体１７により選択的に開口される。弁体１７は弁棒
１８を介してプランジャ１９に一体的に連結され、プラ
ンジャ１９はスプリング２０によりばね付勢され、弁体
１７を一方の弁シート２１側に押圧される。また、上記
プランジャ１９は電磁コイル２２への通電により、スプ
リング２０のばね力に抗して移動され、弁体１７を他方
の弁シート２３側に押し付ける。しかして、切換用三方
弁１３は電磁コイル２２への通電により、弁体１７は流
出ポート１６ａを閉塞し、流入ポート１５は一方の流出
ポート１６ｂに連通され、通電を解除することにより他
方の流出ポート１６ａに連通される。この三方弁１３の
各流出入ポート１５、１６ａ、１６ｂに作用する冷媒圧
力は低圧で、流出入ポートの圧力差はほとんどないた
め、三方弁１３が大口径のものであっても、弁の切換操
作は小さな切換力でスムーズに行うことができる。この
ため、三方弁１３は簡単かつ単純構造の直動弁でよく、
しかも電磁コイル２０も小さなもので足りる。また、三
方弁１３は切換部からの冷媒漏れが少々生じても不都合
がないので、低コストで製造できる。

【００１２】次に、この発明の冷凍サイクルの作用につ
いて説明する。冷房運転時には、四方弁２、三方弁１３
は図１に示す状態でセットされる。しかして、コンプレ
ッサ１から吐出された冷媒は四方弁２を経て室外熱交換
器３に送られ、ここで周囲に放熱して凝縮される。この
凝縮された冷媒は膨脹弁４を通って膨脹作用を受けた
後、室内熱交換器５に案内され、ここで吸熱し、周囲の
空気を冷却する。冷却された空気は冷却風となって室内
に吹出され、室内を冷房する。

【００１３】一方、暖房運転時には、四方弁２を暖房運
転側に切換える。この切換えにより、コンプレッサ１か
ら吐出される高温高圧冷媒は四方弁２を経て室内熱交換
器３に送られ、ここで放熱して周囲の空気を暖める。暖
められた空気は温風となって室内に吹出され、室内を暖
房している。室内を暖房することにより、凝縮された冷
媒は、膨脹弁４を経て室外熱交換器５に送られ、ここで
周囲から熱を奪って蒸発され、蒸発したガス冷媒は四方
弁２から三方弁１３、低圧側冷媒配管６ｂ及びサクショ
ンカップ１２を経てコンプレッサ１内に還流される。

【００１４】ところで、コンプレッサ１の運転時、コン
プレッサケース１ａから放熱される熱は、熱伝導により
蓄熱槽１１内に伝達され、蓄熱槽１１内に時間をかけて
蓄熱される。蓄熱槽１１内の蓄熱は三方弁１３が蓄熱用
配管９側に切換えられない限り、低温低圧の冷媒が蓄熱
槽１１内に流入しないので放熱されない。

【００１５】次に除霜運転を行う場合には、四方弁２を
暖房運転側にセットしたままで、三方弁１３を蓄熱用配
管９を選択するように切換え、バイパス弁８を開く。こ
れにより、コンプレッサ１からの高温高圧冷媒はホット
ガスバイパス回路７を経て室外熱交換器３に直接案内さ
れ、ここで放熱し、室外熱交換器３のフィンに付着した
霜を取り除く。室外熱交換器３を除霜することにより、
凝縮された低温低圧の冷媒は室外熱交換器３を出て、三
方弁１３を経て蓄熱槽１１内に案内され、吸熱用熱交換
コイル１０を通る間に吸熱作用を受けて蒸発し、ガス冷
媒となり、このガス冷媒がサクションカップ１２を経て
コンプレッサ１に還流される。従って、室外熱交換器３
に付着した霜を急速に除霜することができる。その際、
バイパス弁８の弁開度を調節することにより、ホットガ
スバイパス回路７を流れる冷媒流量を調節することがで
き、コンプレッサ１からの高温高圧吐出冷媒の一部をホ
ットガスバイパス回路７に流し、残りを四方弁２を介し
て室内熱交換器５に案内することにより、暖房運転を継
続させながら、除霜運転を行うことができ、暖房運転を
連続的に行うことができる。

【００１６】このようにこの発明の実施例によれば、吸
熱用熱交換コイルを収容した蓄熱槽を上記コンプレッサ
のケースを覆うように一体あるいは一体的に設けてコン
プレッサと熱交換可能に配設し、暖房運転における除霜
に上記吸熱用熱交換コイルを用いたことにより、コンプ
レッサケースからの放熱を積極的に利用して除霜用の熱
源として蓄熱させることができるので、蓄熱槽内に放熱
用熱交換コイルを設ける必要がなく、その分だけ蓄熱槽
を簡素化することができる。また、蓄熱槽は、コンプレ
ッサと熱交換可能に配設されているので、その分だけ近
接した配置構造が可能となり、設置スペースの有効利用
を図ることができ、大きなスペースを必要とせず、小型
化を図ることができる。さらに、蓄熱槽でコンプレッサ
ケースを覆い、両者を一体化したので、スペースを有効
利用することに加えてコンプレッサからの騒音を蓄熱槽
で吸収することができ、コンプレッサの防音効果を向上
させることができる。

【００１７】なお、この発明の実施例の説明において
は、低圧冷媒配管と蓄熱用配管との分岐部に三方弁を備
えた例について説明したが、各配管に通常の開閉弁を備
えるようにしても良い。また、除霜運転はホットガスバ
イパス回路７を利用した例について説明したが、この代
りに四方弁を切換えることによる反転除霜の場合にも、
同様にして適用することができる。

【００１８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、以下のよ
うな効果を奏する。 （１）吸熱用熱交換コイルを収容した蓄熱槽を上記コン
プレッサのケースを覆うように一体あるいは一体的に設
けてコンプレッサと熱交換可能に配設し、暖房運転にお
ける除霜に上記吸熱用熱交換コイルを用いたことによ
り、コンプレッサケースからの放熱を積極的に利用して
除霜用の熱源として蓄熱させることができるので、蓄熱
槽内に放熱用熱交換コイルを設ける必要がなく、その分
だけ蓄熱槽を簡素化することができる。 （２）蓄熱槽は、コンプレッサと熱交換可能に配設され
ているので、その分だけ近接した配置構造が可能とな
り、設置スペースの有効利用を図ることができ、大きな
スペースを必要とせず、小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る冷凍サイクルの一実施例を示す図
である。

【図２】本発明に係る冷凍サイクルに組込まれるコンプ
レッサと蓄熱槽との配置関係を示す簡略図である。

【図３】本発明に係る冷凍サイクルに組込まれる切換用
三方弁の弁構造を示す断面図である。

【図４】従来のヒートポンプ式冷凍サイクルを示す図で
ある。

【符号の説明】

１…コンプレッサ、２…四方弁、３…室外熱交換器、４
…膨脹機構、５…室内熱交換器、６ｂ…低圧側冷媒配
管、９…蓄熱用配管、１０…吸熱用熱交換コイル、１１
…蓄熱槽

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンプレッサ、四方弁、室外熱交換
   器、膨脹機構及び室内熱交換器を接続して構成された冷
   凍サイクルにおいて、吸熱用熱交換コイルを収容した蓄
   熱槽を上記コンプレッサのケースを覆うように一体ある
   いは一体的に設けてコンプレッサと熱交換可能に配設
   し、暖房運転における除霜に上記吸熱用熱交換コイルを
   用いることを特徴とする冷凍サイクル。
2. 【請求項２】 蓄熱槽に収納される吸熱用熱交換コイ
   ルは、蓄熱槽内を周方向に延びるように延設された請求
   項１に記載の冷凍サイクル。