JPH0914803A - セパレート形ヒートポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧縮機への液バックを生じることなく、短時
間にホットガスデフロスト運転を終了させることを可能
としたセパレート形ヒートポンプを提供する。 【構成】 圧縮機１１の吐出側の冷媒循環流路の部分に
第６開閉弁４１を設けるとともに、第１膨張弁１６の出
側にて分岐し、逆止弁４２を経て凝縮器１４に至る流路
と、この流路の内の逆止弁４２の反凝縮器側，凝縮器側
の部分を第７開閉弁４４を経て通じさせるバイパス流路
４５とを設けて、上記冷媒循環流路にて冷媒を循環させ
る暖房単独運転時に空気熱交換器１７の出側に設けた温
度検出器２１による検出温度が設定下限温度に達する
と、冷媒を圧縮機１１を通さずに凝縮器１４と空気熱交
換器１７との間で一定時間循環させるホットガスデフロ
スト運転の第１の状態を続けた後、ホットガス流路２０
を使用する第２の状態を続けて、その後に暖房単独運転
状態に戻らせることを可能に形成してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大型ビル空調設備とし
て好適なセパレート形ヒートポンプに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、図４に示すセパレート形ヒートポ
ンプが公知である。この図４では、暖房単独運転時の状
態を示しており、油冷式の圧縮機１１、例えば油冷式ス
クリュ圧縮機、油分離回収器１２、第１開閉弁１３、凝
縮器１４、第２開閉弁１５，第１膨張弁１６、空気熱交
換器１７及び第３開閉弁１８を含む冷媒循環流路が形成
されている。また、凝縮器１４の入側の冷媒循環流路の
部分にて分岐し、第１流量調節弁１９を経て、第１膨張
弁１６の出側の冷媒循環流路の部分にて合流するホット
ガス流路２０が設けられている。通常の暖房単独運転時
には、この第１流量調節弁１９は全閉状態にあり、この
ホットガス流路２０は閉じられている。そして、圧縮機
１１にて、油注入を受けつつ冷媒ガスが圧縮され、温度
上昇した冷媒ガスが油ととも油分離回収器１２に吐出さ
れ、ここで冷媒ガスが油と分離されて凝縮器１４に送ら
れ、ここで暖房に供される温水が作り出される。この凝
縮器１４を出た冷媒は、第１膨張弁１６等を経て、周知
の通りの作用を繰り返すようになっている。

【０００３】空気熱交換器１７の出側の冷媒循環流路の
部分には温度検出器２１，圧力検出器２２が設けてあ
り、この温度検出器２１，圧力検出器２２からの温度，
圧力信号を過熱度コントローラ２３に入力し、この過熱
度コントローラ２３により第１膨張弁１６の開度を調節
して、上記出側の過熱度が一定範囲内に保たれるように
形成されている。また、温度検出器２１による検出温度
が第１設定温度になると、第１流量調節弁１９が全開
し、第１設定温度よりも高い第２設定温度になると第１
流量調節弁１９が全閉するようになっている。ここで、
第１設定温度は、空気熱交換器１７での着霜が進行して
いる状態にあると考えられる温度で、第２設定温度は、
この空気熱交換器１７での着霜が解消したと考えられる
温度である。

【０００４】そして、上記着霜が進行すると、空気熱交
換器１７での冷媒の蒸発量が減少し、場合により高低差
が１００ｍ以上にもなることがある空気熱交換器１７ま
での連絡管である冷媒循環流路の部分に冷媒液が溜まっ
てくる。上記検出温度が第１設定温度まで降下すると、
着霜状態を検出したことになり、第１流量調節弁１９を
開いて、油分離回収器１２を出た高温の冷媒ガス、即ち
ホットガスを直接、空気熱交換器１７に送り込み、空気
熱交換器１２での冷媒の蒸発を促進するホットガスデフ
ロスト運転を行わせるようになっている。そして、検出
温度が第２設定温度に達すると着霜が解消したとして第
１流量調節弁１９を閉じて、ホットガスデフロスト運転
を停止して、通常の暖房単独運転に移行するようになっ
ている。

【０００５】なお、図４に示すヒートポンプでは、油分
離回収器１２の出側の冷媒循環流路の部分から分岐し
て、第４開閉弁３１を経て空気熱交換器１７と第３開閉
弁１８との間の冷媒循環流路に合流する流路、及び凝縮
器１４の出側の冷媒循環流路の部分から分岐して、第５
開閉弁３２、第２膨張弁３３，蒸発器３４及び第２流量
調節弁３５を経て、第３開閉弁１８と圧縮機１１との間
の冷媒循環流路の部分に合流する流路が設けらている
が、暖房単独運転時にはこれらの流路は閉じられてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般的に、ヒートポン
プの場合、ホットガスデフロスト運転の開始、及び停止
を温度検出器２１による検出温度のみに基づいて行って
いる。この場合、上記連絡管内に冷媒液が溜まり、この
状態の下でホットガスデフロスト運転を開始すると、ホ
ットガス流路からの冷媒ガスにより、連絡管内の冷媒液
が圧縮機１１側へ押し出され、圧縮機１１への液バッ
ク、及びこれに伴う圧縮機１１の破損事故が発生すると
いう問題が生じる。

【０００７】斯る問題の発生を避けるため、ホットガス
を間欠的に流す必要があり、このために、ホットガスデ
フロスト運転用のインチングタイマの調整が必要となる
が、空気熱交換器１７でのホットガスによる加熱を有効
に行い、安定したホットガスデフロスト運転を行えるよ
うになるまでには１〜２年要するという問題がある。本
発明は、斯る従来の問題点を課題としてなされたもの
で、圧縮機への液バックを生じることなく、また無駄な
インチング運転をすることなく、短時間にホットガスデ
フロスト運転を終了させることを可能としたセパレート
形ヒートポンプを提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、少なくとも圧縮機，凝縮器，膨張弁，空
気熱交換器を含む冷媒循環流路と上記凝縮器の入側の上
記冷媒循環流路の部分にて分岐し、流量調節弁を経て、
上記膨張弁の出側の上記冷媒循環流路の部分にて合流す
るホットガス流路と、上記空気熱交換器の上記冷媒循環
流路の部分に冷媒の温度を検出する温度検出器とを備え
たセパレート形ヒートポンプにおいて、上記圧縮機から
上記分岐する箇所に至るまでの上記冷媒循環流路の部分
に開閉弁を介在させるとともに、上記膨張弁の出側で上
記合流する箇所に至るまでの上記冷媒循環流路の部分か
ら分岐し、逆止弁を経由して上記凝縮器に至る流路と、こ
の流路の内の上記逆止弁の反凝縮器側の部分と凝縮器側
の部分とを開閉弁を経由して通じさせるバイパス流路と
を設けて、上記冷媒循環流路にて冷媒を循環させる暖房
単独運転時に上記温度検出器による検出温度が設定下限
温度に達すると、冷媒を上記圧縮機を通さずに上記凝縮
器と上記空気熱交換器との間で一定時間だけ循環させる
ホットガスデフロスト運転の第１の状態を続けた後、冷
媒を上記冷媒循環流路及び上記ホットガス流路にて循環
させるホットガスデフロスト運転の第２の状態を一定時
間が経過するか上記温度検出器による検出温度が設定上
限温度に達するまで続けて、その後に暖房単独運転状態
に戻らせることを可能に形成した。

【０００９】

【作用】上記発明のように構成することにより、暖房単
独運転時に着霜状態が生じてホットガスデフロスト運転
を行っても、圧縮機を作動させるホットガスデフロスト
運転の第２の状態に移行する前に空気熱交換器までの系
内に残存する冷媒液がすべて凝縮器内に回収されるよう
になる。

【００１０】

【実施例】次に、本発明の一実施例を図面にしたがって
説明する。図１〜３は、本発明に係るセパレート形ヒー
トポンプを示し、図４に示すセパレート形ヒートポンプ
と互いに共通する部分については、同一番号を付して説
明を省略する。本実施例では、油分離回収器１２の出側
で分岐部に至るまでの冷媒流路の部分に第６開閉弁４１
を介在させるとともに、空気熱交換器１７と第１膨張弁
１６との間の冷媒流路から分岐して、図１〜３において
上から下に向かう方向の冷媒の流れのみを許容する逆止
弁４２を経由して凝縮器１４に至る流路４３と、第７開
閉弁４４を介して逆止弁４２の両側に通じるバイパス流
路４５とが設けてある。そして、空気熱交換器１７の出
側に冷媒温度検出可能に設けた温度検出器２１からの信
号に基づき、以下に述べるように圧縮機１１の起動，停
止、第１膨張弁１６，第６開閉弁４１，第７開閉弁４４
等の開閉が行われるように形成してある。

【００１１】次に、暖房単独運転状態からホットガスデ
フロスト運転状態に移行した場合の制御について説明す
る。暖房単独運転状態の場合、図１に示すように第１流
量調節弁１９，第４開閉弁３１，第５開閉弁３２及び第
２流量調節弁３５は閉じられている。温度検出器２１に
よる検出温度が予め定めた設定下限温度、例えば−１０
℃以下になると暖房単独運転状態から図２，３に示すホ
ットガスデフロスト運転状態に移行して、ホットガスデ
フロスト制御が開始する。まず、圧縮機１１を停止さ
せ、停止完了後、第３開閉弁１８を閉じ、第４開閉弁３
１及び第７開閉弁４４を徐々に開き、第６開閉弁４１を
閉じる。これで、図２に示すホットガスデフロスト運転
の第１の状態となる。なお、空気熱交換器１７のファン
は作動状態にある。

【００１２】ここで、第４開閉弁３１及び第７開閉弁４
４を徐々に開くのは、空気熱交換器１７内に冷媒液が溜
まっている可能性があり、第４開閉弁３１及び第７開閉
弁４４を急激に開くことにより空気熱交換器１７内に溜
っていた冷媒液が圧縮機１１の吸込側に接続している連
絡配管へ押し出され、暖房運転が再開された時にそれが
圧縮機に流入するのを防止するためである。また、第４
開閉弁３１及び第７開閉弁４４を徐々に開くために、図
示されていないが、温度検出器２１と第４開閉弁３１，
第７開閉弁４４のそれぞれとの間にタイマが介在させて
ある。さらに、第６開閉弁４１を閉じることにより油分
離回収器１２内の油に溶け込んだ冷媒のフォーミング現
象の発生が防止される。

【００１３】このホットガスデフロスト運転の第１の状
態を設定時間、例えば５分間だけ続けて、その後、第３
開閉弁１８を開き、第４開閉弁３１及び第７開閉弁４４
を閉じ、第６開閉弁４１を開く。この弁の開閉切換が完
了すると圧縮機１１を起動させる。圧縮機１１が容量調
節可能な場合は容量１００％の運転状態にする。続い
て、第１流量調節弁１９を開くとともに空気熱交換器１
７のファンを停止させて、図３に示すホットガスデフロ
スト運転の第２の状態にする。そして、この第２の状態
を開始した後、設定時間、例えば１０分経過するか、温
度検出器２１の検出温度が設定上限温度、例えば１０℃
に達するか、いずれかの条件が満たされると第１流量調
節弁１９を閉じて第２の状態を終了する。その後、図１
に示す上述したホットガスデフロスト運転状態に戻る。

【００１４】このように、ホットガスデフロスト運転の
第１の状態によって空気熱交換器１７に高圧ガスを通す
ことにより、発生した霜が落ち易くなっているため、ホ
ットガスデフロスト運転を短時間で終了できるようにな
っている。また、圧縮機１１につながる連絡配管内に冷
媒液は残らないため、圧縮機１１への液バックを生じる
ことなく、圧縮機１１の破損事故は防止されるようにな
っている。このため、暖房単独運転時に着霜状態が生じ
てホットガスデフロスト運転を行っても、圧縮機１１を
作動させるホットガスデフロスト運転の第２の状態に移
行する前に空気熱交換器１７までの系内に残存する冷媒
液がすべて凝縮器１４内に回収されるようになり、この
結果、圧縮機１１への液バックを生じることなく、また
無駄なインチング運転をすることなく、短時間にホット
ガスデフロスト運転を終了させ得るようになっている。

【００１５】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によれば、少なくとも圧縮機，凝縮器，膨張弁，空気熱
交換器を含む冷媒循環流路と上記凝縮器の入側の上記冷
媒循環流路の部分にて分岐し、流量調節弁を経て、上記
膨張弁の出側の上記冷媒循環流路の部分にて合流するホ
ットガス流路と、上記空気熱交換器の上記冷媒循環流路
の部分に冷媒の温度を検出する温度検出器とを備えたセ
パレート形ヒートポンプにおいて、上記圧縮機から上記
分岐する箇所に至るまでの上記冷媒循環流路の部分に開
閉弁を介在させるとともに、上記膨張弁の出側で上記合
流する箇所に至るまでの上記冷媒循環流路の部分から分
岐し、逆止弁を経由して上記凝縮器に至る流路と、この流
路の内の上記逆止弁の反凝縮器側の部分と凝縮器側の部
分とを開閉弁を経由して通じさせるバイパス流路とを設
けて、上記冷媒循環流路にて冷媒を循環させる暖房単独
運転時に上記温度検出器による検出温度が設定下限温度
に達すると、冷媒を上記圧縮機を通さずに上記凝縮器と
上記空気熱交換器との間で一定時間だけ循環させるホッ
トガスデフロスト運転の第１の状態を続けた後、冷媒を
上記冷媒循環流路及び上記ホットガス流路にて循環させ
るホットガスデフロスト運転の第２の状態を一定時間が
経過するか上記温度検出器による検出温度が設定上限温
度に達するまで続けて、その後に暖房単独運転状態に戻
らせることを可能に形成してある。

【００１６】このため、暖房単独運転時に着霜状態が生
じてホットガスデフロスト運転を行っても、圧縮機を作
動させるホットガスデフロスト運転の第２の状態に移行
する前に空気熱交換器までの系内に残存する冷媒液がす
べて凝縮器内に回収されるようになり、この結果、圧縮
機への液バックを生じることなく、また無駄なインチン
グ運転をすることなく、短時間にホットガスデフロスト
運転を終了させることが可能になるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るセパレート形ヒートポンプの暖
房単独運転時の状態を示す図である。

【図２】 本発明に係るセパレート形ヒートポンプのホ
ットガスデフロスト運転の第１の状態を示す図である。

【図３】 本発明に係るセパレート形ヒートポンプのホ
ットガスデフロスト運転の第２の状態を示す図である。

【図４】 従来のセパレート形ヒートポンプの暖房単独
運転時の状態を示す図である。

【符号の説明】

１１ 圧縮機 １２ 油分離回収器 １３ 第１開閉弁 １４ 凝縮器 １５ 第２開閉弁 １６ 第１膨張弁 １７ 空気熱交換器 １８ 第３開閉弁 １９ 第１流量調節弁 ２０ ホットガス流路 ２１ 温度検出器 ２２ 圧力検出器 ３１ 第４開閉弁 ３２ 第５開閉弁 ３３ 第２膨張弁 ３４ 蒸発器 ３５ 第２流量調節弁 ４１ 第６開閉弁 ４２ 逆止弁 ４３ 流路 ４４ 第７開閉弁 ４５ バイパス流路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも圧縮機，凝縮器，膨張弁，空
   気熱交換器を含む冷媒循環流路と上記凝縮器の入側の上
   記冷媒循環流路の部分にて分岐し、流量調節弁を経て、
   上記膨張弁の出側の上記冷媒循環流路の部分にて合流す
   るホットガス流路と、上記空気熱交換器の上記冷媒循環
   流路の部分に冷媒の温度を検出する温度検出器とを備え
   たセパレート形ヒートポンプにおいて、上記圧縮機から
   上記分岐する箇所に至るまでの上記冷媒循環流路の部分
   に開閉弁を介在させるとともに、上記膨張弁の出側で上
   記合流する箇所に至るまでの上記冷媒循環流路の部分か
   ら分岐し、逆止弁を経由して上記凝縮器に至る流路と、こ
   の流路の内の上記逆止弁の反凝縮器側の部分と凝縮器側
   の部分とを開閉弁を経由して通じさせるバイパス流路と
   を設けて、上記冷媒循環流路にて冷媒を循環させる暖房
   単独運転時に上記温度検出器による検出温度が設定下限
   温度に達すると、冷媒を上記圧縮機を通さずに上記凝縮
   器と上記空気熱交換器との間で一定時間だけ循環させる
   ホットガスデフロスト運転の第１の状態を続けた後、冷
   媒を上記冷媒循環流路及び上記ホットガス流路にて循環
   させるホットガスデフロスト運転の第２の状態を一定時
   間が経過するか上記温度検出器による検出温度が設定上
   限温度に達するまで続けて、その後に暖房単独運転状態
   に戻らせることを可能に形成したことを特徴とするセパ
   レート形ヒートポンプ。