JPH065571Y2 - ヒートポンプ式冷却装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はヒートポンプ式冷却装置に関する。

［従来の技術］ 従来、この種のヒートポンプ式冷却装置としてエンジン
駆動型のものが知られている。ここで、第３図を参照し
て、従来のヒートポンプ式冷却装置について説明する。
この冷却装置は駆動源としてのエンジン１を有し、この
エンジン１により駆動伝達装置２を介して冷媒圧縮機３
が駆動されて、冷媒が圧縮される。冷媒圧縮機３からの
吐出冷媒は四方切換弁４の冷媒吸入口に流入される。こ
の四方切換弁４は、冷却サイクル運転と除霜サイクル運
転とを切換えるためのものである。四方切換弁４の第１
の接続口は、庫外熱交換器５の一方の冷媒口に接続され
ている。庫外熱交換器５は、冷却サイクル運転時、凝縮
器として働き、除霜サイクル運転時蒸発器として働く。
四方切換弁４の第２の接続口は、庫内熱交換器６の一方
の冷媒口に接続されている。庫内熱交換器６は、冷却サ
イクル運転時蒸発器として働き、除霜サイクル運転時凝
縮器として働く。庫内熱交換器６は、冷蔵庫や冷凍ショ
ーケース等の庫内に設けられている。冷却サイクル運転
時、庫外熱交換器５により凝縮された冷媒は、その他方
の冷媒口から、第１の逆止弁７を介して第１の膨脹弁８
に流入され、第１の膨脹弁８で膨脹された後、庫内熱交
換器６の他方の冷媒口に流入する。一方、除霜サイクル
運転時、庫内熱交換器６により凝縮された冷媒は、その
他の冷媒口から、第２の逆止弁９を介して第２の膨脹弁
１０で膨張された後、庫外熱交換器５の他方の冷媒口に
流入する。尚、１１は庫外熱交換器５用のコンデンサフ
ァンモータ、１２は庫内熱交換器６用のクーリングファ
ンモータである。

上述の構成において、冷却サイクル運転時には、エンジ
ン１によって駆動される圧縮機３より吐出された高温高
圧のガス状冷媒は、図示の実線矢印で示される如く、四
方切換弁４を介し、庫外熱交換器５へ送出される。庫外
熱交換器５は、高温高圧のガス状冷媒を凝縮して高圧の
液状冷媒とする。この高圧の液状冷媒は、第１の逆止弁
７を介し第１の膨脹弁８へ導かれ、ここで断熱膨張され
て低圧の液状冷媒となる。この低圧の液状冷媒は、庫内
熱交換器６へ導かれ、ここで蒸発してガス状冷媒とな
る。このガス状冷媒は、四方切換弁４を介し、冷媒圧縮
機３に吸入され、ここで圧縮されて上記高温高圧のガス
状冷媒となる。以下、再び同じ作用を繰返す。

一方、除霜サイクル運転時には、エンジン１によって駆
動される圧縮機３より吐出された高温高圧のガス状冷媒
は、図示の破線矢印で示される如く、四方切換弁４を介
し、庫内熱交換器６へ送出される。庫内熱交換器６は、
高温高圧のガス状冷媒を凝縮して高圧の液状冷媒とす
る。このとき、庫内熱交換器６の外周についている霜を
溶かし、溶けた霜は庫内熱交換器６の下部に設けられて
いるドレンパン（図示せず）上に水となって溜る。この
溜った水は、ドレンパンにあけられたドレン穴（図示せ
ず）からドレンホース（図示せず）を介して庫外へ導か
れる。一方、庫内熱交換器６で凝縮された高圧の液状冷
媒は、第２の逆止弁９を介し第２の膨脹弁１０へ導か
れ、ここで断熱膨張されて低圧の液状冷媒となる。この
際、第２の逆止弁９の後に、ドレンパンの除霜のための
除霜パイプ（図示せず）等の除霜装置を接続し、この除
霜パイプを介して第２の膨脹弁１０へ導くようにしても
良い。この低圧の液状冷媒は、庫外熱交換器５へ導か
れ、ここで蒸発してガス状冷媒となる。このガス状冷媒
は、四方切換弁４を介し、冷媒圧縮機３に吸収され、こ
こで圧縮されて上記高温高圧のガス状冷媒となる。以
下、再び同じ作用を繰返す。

［考案が解決しようとする問題点］ ところで、このような構成の従来のヒートポンプ式冷却
装置では、外気温度が高い場合にエンジン１の回転数が
高くなると、冷媒サイクル運転及び除霜サイクル運転時
に、共に冷媒圧縮機３の吐出ガス状冷媒の温度が著しく
上昇する。そのため、過熱運転となり、冷媒圧縮機３や
冷媒圧縮機３と四方切換弁４とを接続するための冷媒ホ
ース等が過熱により破損するという問題点がある。ここ
で、冷媒圧縮機３の吐出ガス状冷媒の温度が上昇する主
な原因は、上述のようにエンジン１の回転数（冷媒圧縮
機３の回転数）の上昇と外気温度の上昇によるが、その
他に、四方切換弁４での吐出ガス状冷媒と吸入ガス状冷
媒との熱交換や、エンジン１に冷媒圧縮機３を取付け金
具で取付けた場合におけるエンジン１の発熱による影響
もある。

また、除霜サイクル運転による庫内熱交換器６の除霜
は、上述したように、庫内熱交換器６へ高温高圧のガス
状冷媒（以下、ホットガスという）を流すことにより、
庫内熱交換器６の外周に付いている霜を溶かすことで行
っている。このようなホットガス除霜方法では、庫内熱
交換器６で凝縮された低圧の液状冷媒により、第２の逆
止弁９の後に設けてある庫内熱交換器６のドレンパン用
除霜装置の除霜性能が低下し、ドレンパン上に溜った水
がドレンパンの底部やドレンパンにあけられたドレン穴
周囲に氷結するという問題点がある。

それ故に、本考案の目的は、冷媒圧縮機の過熱運転を防
ぎ、冷媒圧縮機や冷媒ホース等の破損を防止することが
できるヒートポンプ式冷却装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案によれば、冷却サイクル運転の際エンジンによっ
て駆動される圧縮機からの吐出冷媒が、四方切換弁、庫
外熱交換器、除霜手段、第１の膨張手段、庫内熱交換
器、及び前記四方切換弁を介して前記圧縮機の冷媒吸入
口に戻り、除霜サイクル運転の際前記圧縮機からの吐出
冷媒が、前記四方切換弁、前記庫内熱交換器、前記除霜
手段、第２の膨張手段、前記庫外熱交換器、及び前記庫
外熱交換器、及び前記四方切換弁を介して前記圧縮機の
冷媒吸入口に戻るように構成され、前記除霜手段によっ
て前記庫内熱交換器のドレインパンを除霜するようにし
たヒートポンプ式冷却装置において、前記圧縮機の吐出
冷媒温度を検出するための温度検出手段と、前記庫外熱
交換器をバイパスする第１のバイパス路と、前記庫内熱
交換器をバイパスする第２のバイパス路とを有し、前記
第１のバイパス路には第１の制御弁及び第３の膨張手段
が備えられ、前記第２のバイパス路には第２の制御弁の
みが備えられており、前記冷却サイクル運転の際前記温
度検出手段で検出された検出温度に基づいて前記第２の
制御弁が開閉制御され、前記除霜サイクルの際前記温度
検出手段で検出された検出温度に基づいて前記第１の制
御弁が開閉制御されるようにしたことを特徴とするヒー
トポンプ式冷却装置が得られる。

［実施例］ 以下、本考案の実施例について図面を参照して説明す
る。なお、従来例と同一の構成要素については、同一符
号を付し説明を省略する。

第１図を参照して、本実施例では、冷媒圧縮機３の冷媒
吐出口側に、吐出冷媒の温度を検出（感知）する為の第
１及び第２の温度センサ２２が設けられている。第１の
バイパス路２６ａにより、庫外熱交換器５、逆止弁７、
及び膨脹弁１０がバイパスされている。また、第２のバ
イパス路２７ａにより庫内熱交換器６、逆止弁９、及び
膨脹弁８がバイパスされている。第１のバイパス路２６
ａには、第１の電磁弁３１とキャピラリー４１が設けら
れ、第２のバイパス路２７ａには、第２の電磁弁３２が
設けられている。膨脹弁８及び逆止弁９はドレンパン５
１内に配設された除霜パイプの一端に接続され、除霜パ
イプ５２の他端はそれぞれ電磁弁３１、逆止弁７、及び
膨脹弁１０に接続されている。そして、この除霜パイプ
５２によりドレンパンの除霜が防止される。

第１の温度センサ２１は、第１の制御用コード３６によ
り、四方切換弁４と第１の電磁弁３１に接続されてい
る。第１の温度センサ２１は、四方切換弁４により除霜
サイクル運転に切換えられた時、動作状態になり、冷媒
圧縮機３の吐出冷媒の温度が予め設定された第１の設定
温度以上になった時、制御信号として第１の開制御信号
を第１の電磁弁３１に送出し、冷媒圧縮機３の吐出冷媒
の温度が予め設定された第１の設定温度以下になった
時、制御信号として第１の閉制御信号を第１の電磁弁３
１に送出する。第１の電磁弁３１は、第１の開制御信号
を受けると開き１に閉制御信号を受けると閉じる。

また、第２の温度センサ２２は、第２の制御用コード３
７により、クーリングファンモータ１２と第２の電磁弁
３２に接続されている。第２の温度センサ２２は、冷媒
サイクル運転時にクーリングファンモータ１２がオンに
なった時、動作状態になり、冷媒圧縮機３の吐出冷媒の
温度が予め設定された第２の設定温度以上になった時、
制御信号として第２の開制御信号を第２の電磁弁３２に
送出し、冷媒圧縮機３の吐出冷媒の温度が予め設定され
た第２の設定温度以下になった時、制御信号として第２
の閉制御信号を第２の電磁弁３２に送出する。第２の電
磁弁３２は、第２の開制御信号を受けると開き、第２の
閉制御信号を受けると閉じる。

次に、上述の実施例の動作について第２図も参照して説
明する。

冷却サイクル運転時、クーリングファンモータ１２がオ
ン状態になると、第２の温度センサ２２が通電されて動
作状態となる。一方、四方切換弁４はオフ状態のままで
あるので、第１の温度センサ２１には通電されず、非動
作状態になっている。従って、冷却サイクル運転時は、
第２の温度センサ２２により第２の電磁弁３２が開閉制
御される。通常、冷却サイクル運転時では、冷却に必要
な冷媒量を第１の膨脹弁８で断熱膨張させた冷媒を庫内
熱交換器６に供給している。しかしながら、エンジン１
（冷媒圧縮機３）の回転数が上昇したり、外気温度が高
くなると、冷媒圧縮機３の吐出冷媒の温度が第２の設定
温度より高くなる。このとき、第２の温度センサ２２は
開制御信号を第２の電磁弁３２に送出し第２の電磁弁３
２を開ける。これにより、庫内熱交換器６で吸熱しない
低い温度のガス状冷媒が四方切換弁４を介して冷媒圧縮
機３の吸入口に供給され、冷媒圧縮機３の吐出冷媒の温
度を下げることができる。これにより、冷媒圧縮機３の
吐出冷媒の温度が徐々に低くなる。冷媒圧縮機３の吐出
冷媒の温度が第２の設定温度より低くなると、第２の温
度センサ２２は第２の閉制御信号を第２の電磁弁３２に
送出し第２の電磁弁３２を閉じる。これにより、庫内熱
交換器６で吸熱した高い温度のガス状冷媒のみが四方切
換弁４を介して冷媒圧縮機３の吸収口に供給され、冷媒
圧縮機３の吐出冷媒の温度を上げることができる。この
ように、冷却サイクル運転時は、第２の温度センサ２２
で冷媒圧縮機３の吐出冷媒の温度を感知し、第２の電磁
弁３２を開閉制御することにより、エンジン１の回転数
や外気温度に応じたガス状冷媒を冷媒圧縮機３の吸入口
に供給して、冷媒圧縮機３の吐出冷媒の温度を常に第２
の設定温度付近になるように制御することができる。

一方、除霜サイクル運転時、クーリングファンモータ１
２がオフ状態になると、第２の温度センサ２２への通電
が停止し、第２の温度センサ２２は非動作状態となる。

逆に、四方切換弁４はオン状態となり、第１の温度セン
サ２１は通電され、動作状態になる。従って、除霜サイ
クル運転時は、第１の温度センサ２１により第１の電磁
弁３１が開閉制御される。通常、除霜サイクル運転時で
は、庫内熱交換器６の除霜に必要な冷媒量を第２の膨脹
弁１０で断熱膨張させた冷媒を庫外熱交換器５に供給し
ている。しかしながら、エンジン１（冷媒圧縮機３）の
回転数が上昇したり、外気温度が高くなると、冷媒圧縮
機３の吐出冷媒の温度が第１の設定温度より高くなる。
このとき、第１の温度センサ２１は第１の開制御信号を
第１の電磁弁３１に送出し第１の電磁弁３１を開ける。
これにより、冷却の一部がキャピラリー４１を通る。従
って、庫外熱交換器５で吸熱しない低い温度のガス状冷
媒が四方切換弁４を介して冷媒圧縮機３の吸入口に供給
され、冷媒圧縮機３の吐出冷媒の温度を下げることがで
きる。これにより、冷媒圧縮機３の吐出冷媒の温度が徐
々に低くなる。冷媒圧縮機３の吐出冷媒の温度が第１の
設定温度より低くなると、第１の温度センサ２１は第１
の閉制御信号を第１の電磁弁３１に送出し第１の電磁弁
３１を閉じる。これにより、庫外熱交換器５で吸熱した
高い温度のガス状冷媒が四方切換弁４を介して冷媒圧縮
機３の吸収口に供給され、冷媒圧縮機３の吐出冷媒の温
度を上げることができる。このように、除霜サイクル運
転時は、第１の温度センサ２１で冷媒圧縮機３の吐出冷
媒の温度を感知し、第１の電磁弁３１を開閉制御するこ
とにより、エンジン１の回転数や外気温度に応じたガス
状冷媒を冷媒圧縮機３の吸入口に供給して、冷媒圧縮機
３の吐出冷媒温度を常に第１の設定温度付近になるよう
に制御することができる。

なお、このヒートポンプ式冷却装置はエンジン駆動型で
あるから、一般に冷蔵車に用いられる。

［考案の効果］ 以上の説明で明らかなように、本考案によれば、圧縮機
の吐出冷媒の温度を検出し、この検出温度に基づいて、
庫内熱交換器及び庫外熱交換器をバイパスするバイパス
路に設けた電磁弁を開閉制御しているので、圧縮機や冷
媒ホース等の破損を防止することができ、また、庫内熱
交換器側の除霜性能の向上を計ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す図、第２図は第１図を
説明するための図、第３図は従来例を示す図である。 １…エンジン、２…駆動力伝達装置、３…冷媒圧縮機、
４…四方切換弁、５…庫外熱交換器、６…庫内熱交換
器、７，９…逆止弁、８，１０…膨脹弁、２１，２２…
温度センサ、３１，３２…電磁弁、４１…キャピラリ
ー。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】冷却サイクル運転の際エンジンによって駆
   動される圧縮機からの吐出冷媒が、四方切換弁、庫外熱
   交換器、除霜手段、第１の膨張手段、庫内熱交換器、及
   び前記四方切換弁を介して前記圧縮機の冷媒吸入口に戻
   り、除霜サイクル運転の際前記圧縮機からの吐出冷媒
   が、前記四方切換弁、前記庫内熱交換器、前記除霜手
   段、第２の膨張手段、前記庫外熱交換器、及び前記庫外
   熱交換器、及び前記四方切換弁を介して前記圧縮機の冷
   媒吸入口に戻るように構成され、前記除霜手段によって
   前記庫内熱交換器のドレインパンを除霜するようにした
   ヒートポンプ式冷却装置において、前記圧縮機の吐出冷
   媒温度を検出するための温度検出手段と、前記庫外熱交
   換器をバイパスする第１のバイパス路と、前記庫内熱交
   換器をバイパスする第２のバイパス路とを有し、前記第
   １のバイパス路には第１の制御弁及び第３の膨張手段が
   備えられ、前記第２のバイパス路には第２の制御弁のみ
   が備えられており、前記冷却サイクル運転の際前記温度
   検出手段で検出された検出温度に基づいて前記第２の制
   御弁が開閉制御され、前記除霜サイクルの際前記温度検
   出手段で検出された検出温度に基づいて前記第１の制御
   弁が開閉制御されるようにしたことを特徴とするヒート
   ポンプ式冷却装置。