JPS6011074A - ヒ−トポンプ式冷凍サイクル - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、冷暖房用空気調和機等に組み込まれるヒー
トポンプ式冷凍サイクルに係シ、特に四方弁を切シ換え
ることなく除籍運転を行ない得るようにしたヒートポン
プ式冷凍サイクルに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に、室内冷暖房用空気調和機は、コンプレッサ、四
方弁、室外側熱交換器、絞、！７機構および室内側熱交
換器を順次接続して閉じた冷凍サイクルを構成しており
、四方弁を切り換えることにより室内を冷暖房するよう
になっている。ところで、暖房運転を継続すると、室外
側熱交換器の熱交換フィンに着霜が生じ、この着霜が次
第に成長して熱交換機能を損なう原因となっている。こ
のだめ、暖房運転中に定期的に除ＩＢ運転が行なわれる
。

除霜運転は、四方弁を切り換えて冷凍サイクルを逆にす
る反転除霜が一般的であシ、このだめの四方弁としてパ
イロット式四方弁が用いられる。

反転除１”６の場合−１反転切換時に冷媒圧力が四方弁
に作用しているので、パイロット式四方弁でないと切換
操作を行なうことができない。したがって、従来の四方
弁は全てパイロット式四方弁が使用されている。しかし
ながら、パイロット式四方弁は耐圧構造が要求され複雑
な構造をなしているため、製造コストが高く、コストア
ップの要因となっている。

ところで、除霜運転時に反転除籍することなく、暖房運
転しながら除霜を行なう方式として、ホットガスバイパ
スデフロスト方式が提案されている。

このホットガスバイパスデフロスト方式は冷凍サイクル
にホットガスバイパス路を接続し、コンプレッサからの
吐出ガスを四方弁および室内側熱交換器をバイパスさせ
て室外側熱交換器に案内するようにしたものであシ、ホ
ットガスバイパス路を通る吐出高温ガス冷媒により除籍
を行なうようにしたものである。

丑だ、最近電子式膨張弁等の可変絞り弁の開発により、
冷媒絞シ度が自由に変えられるようになっただめ、冷凍
サイクルに絞シ機構をバイパスする液バイパス路を接続
しだ液バイパスデフロスト方式も提案されている。

しかしながら、ホットガスバイパスデフロスト方式や液
バイパスデフロスト方式を採用したヒートポンプ式冷凍
サイクルにもパイロット式四方弁が使用されている。こ
のだめ、ホットガスバイパス路や液バイパス路を接続し
て配管構造が複雑となる上に高価なパイロット式四方弁
を使用しているため、冷凍サイクルのコストアップがよ
り一層大きくなる等の問題があった。

〔発明の目的〕

この発明は、」二連した点を考慮し、暖房運転を停止さ
せるととなく、除霜運転をスムーズに行なうことができ
、かつコストダウンを図ることができるヒートポンプ式
冷凍サイクルを提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

上述した目的を達成するため、この発明に係るヒートポ
ンプ式冷凍サイクルは、コンプレッサ。

四方弁、室外側熱交換器、絞シ機榴および室内側熱交換
器を順次接続して閉じだ冷媒循環回路を構成し、この冷
媒循環回路にホットガスバイパス路や液バイパス路等の
デフロスト回路を接続し、このデフロスト回路により、
四方弁を切り換えることなく除霜運転を行なうようにし
たものにおいて、前記四方弁を直動式あるいは手動式と
したものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の好ましい実施例について添付図面を参
照して説明する。

８１図は冷暖房用空気調和機に組み込まれるヒートポン
プ式冷凍サイクル１を示す。この冷凍サイクル１はコン
プレッサ２．四方弁３．室外側熱交換器４．絞シ機構と
しての絞り弁５および室内側熱交換器６を順次接続して
、冷媒を循環させる閉じた冷媒循環回路を構成している
。この冷凍・ナイクル１は四方弁３を冷房側または暖房
側に切シ換えることによシ、冷暖房運転を行ない得るよ
うになっている。

一方、上記冷凍サイクル１にはホットガスノ（イパス回
路８が接続される。ホットガスノくイノくス回路８はコ
ンプレッサ２の吐出側配管から分岐され、途中に配設さ
れた二方弁９を介して室外側熱交換器４と膨張弁５との
間に接続され、除霜運転時に上記二方弁９を開き、コン
プレッサ２からの高温吐出ガス冷媒をホットガスバイノ
くス路８内に案内するようになっている。

まだ、冷暖房運転を切シ換える四方弁３は、第２図およ
び第３図に示すように直動式テコ拡大型四方弁である。

この四方弁３は、筒状弁ケーシング１０の下部開口で榎
うように弁シート１１が一体的に装着され、内部に密閉
チャンバ１２が形成される。

弁ケーシング１０にはコンプレッサ２からの吐出管１３
が接続され、この吐出管１３により密閉チャンバ１２内
に高温高圧の吐出冷媒が案内されるようになっている。

上記弁シート１１には３つの弁ボート１４ａ〜１４ｃが
ほぼ２等辺三角形の各角部に形成される。このうち、三
角形頂部に形成される第１弁ポー）　１４　ａ　Ｉ／Ｃ
はコンプレッサ２への吸込管１５が接続され、残シの第
２および第３弁ポート１４ｂ　、１４ｃには、室外ａｌ
ｌおよび室内側熱交換器４，６に接続される冷媒配管１
６　、１７がそれぞれ設けられる。

また、密閉チャンバ１２には弁体としてのスライダ加が
収答され、このスライダ加は弁シート１１上で支持ピン
２１回シに回動自在に配設される。スライダ肋は弁シー
ト１１側に開口する連通チャンバ２２が形成される。こ
の連通チャンバηは平断面が長円形あるいは矩形をなし
、第１弁ポー）１４ａを第２および第３弁ポー）１４ｂ
、１４ｃに選択的に連通させ、コンプレッサ２への冷媒
戻シ流路を形成している。

上記スライダ２０は駆動機構別のプランジャ５と、上記
支持ビン２１から偏位した位置でビン結合される。プラ
ンジャ５は弁ケーシング１ｏの側壁に取付けられたプラ
ンジャチューブ２６内を摺動自在に支持され、常時はス
プリング２７のばね力により抑圧され、スライダ肋が第
１弁ポー）１４ａと第３弁ボー）１４ｃとを連通ずる暖
房位置（第２図に１点鎖線で示す位置）側にセットされ
る。まだ、プランジャチューブかには電磁コイル路が装
着されておシ、このコイル路への通電により、スプリン
グｎのばね力に抗してスライダ２０を支持ビン２１回９
に回動させ、第１弁ポート１４ａを第２弁ボート１４ｂ
へ連通させるようになっている（汗２図に実線で示す。

）。

次に、この発明の作用について説明する。

空気調和機の冷暖房運転は、ヒートポンプ式冷凍サイク
ル１０四方弁３を切り換えることにより行なわれ、冷房
運転時には実線矢印Ａで示すように冷媒が流れ、暖房運
転時には破線矢印Ｂで示すように流れる。この暖房運転
の継続によシ室外側熱交換器４の図示しない熱交換フィ
ンに着鰯が生じることがある。熱交換フィンに着いた届
は暖房運転の継続により次第に成長し、との普ま放置す
ると熱交換機能が損われることがある。

この熱交換機能が損われるのを防止するため、暖房運転
時に定期的に除霜運転が行なわれる。除霜運転はホット
ガスバイパス路８内にコンブレツサ２からの高温高圧ガ
ス冷媒を吐出することにより行なわれ、このとき、二方
弁９は開かれる。ホットガスバイパス路８を案内された
吐出ガス冷媒は、室外側熱交換器４に導かれ、ここで放
熱する。

この放熱により着霜が次第に解かされて、除霜される。

しかして、とのヒートポンプ式冷凍サイクル１にホット
ガスバイパス路８を設けることによシ、反転除霜を行な
う必要が々いので、除霜時の四方弁３の切換操作が不要
になる。したがって、四方弁３は冷暖房の切換え運転だ
けでよく、従来のような高価で複雑なパイロット式四方
弁は不要となる。

次に、ヒートパイプ式冷凍サイクル１に組み込まれる四
方弁の第１変形例について説明する。

第１変形例に示された四方弁３Ａは、直動式ロータリ型
四方弁である。この四方弁３Ａは第４図に示すように構
成され、弁ケーシングＩＯＡと弁シー）ＩＩＡとにより
内部に密閉チャンバ１２Ａが形成される。弁ケーシング
ＩＯＡの側壁にはコンプレッサ２からの吐出管１３が接
続され、上記密閉チャンバ１２Ａ内に高温・高圧の吐出
冷媒が案内されるようになっている。

一方、前記弁シート］ＩＡには３つの弁ポート３０ａ　
、−３ｏｂ　ｌ　３０ｃが配設され、このうち、弁シー
ト１１Ａの中央に設けられた第１弁ポート３０ａにはコ
ンプレッサ２の吸込管１５が接続される。また、第２弁
ポート３０ｂおよび第３弁ボート３０ｃは、第５図に示
すように、第１弁ポート３０ａを中心とした同一円周上
に配設され、室外側および室内側熱交換器４．６に接続
された冷媒配管１６　、１’／がそれぞれ設けられる。

また、密閉チャンバ１２内に弁体としてのロータリ型ス
ライダ２０Ａが配設され、このスライダ２０Ａは弁シー
）１１Ａ上に回動自在に設置される。スライダ２０Ａは
弁シート１１Ａ側に開口する連通チャンバ２２Ａを有し
、この連通チャンバ２２Ａは第１弁ポ　。

−）３０ａを第２および鎮３弁ポー）３０ｂ、３０ｃに
選択的に連通させるようになっている。

さらに、弁ケーシングＩＯＡの頂部には駆動機構２４Ａ
のプランジャチューブ２６Ａが設けられている。

プランジャチューブ２６Ａは外部に電磁コイル２８Ａが
装着される一方、チューブ内部にはプランジャ２５Ａが
摺動自在に支持される。このプランジャ２５Ａば、スプ
リング２７Ａにより常時下方にばね付勢される一方、第
４図において下端に保合突起３１を有し、この保合突起
３１がスライダ２０Ａ頂部の係合溝３２と例えば軸方向
に摺動自在にかつ周方向に回シ止めされるように係合せ
しめられる。保合突起３１　ｉｔ、　第１弁ボー）　３
０　ａの軸線上に位置するように設けられる。また、プ
ランジャ２！５Ａの外周面にはラチェツト溝３３が形成
される。このラチェツト溝３３はプランジャチューブ２
６Ａに固定されたガイドピンあに係合し、この保合によ
りプランジャ５Ａの回動が案内される。

しかして、電磁コイル２８Ａに通電すると、その励磁作
用によシスプリング２７Ａのばね力に抗してプランジャ
２５Ａを上動させる。この上動の際、プランジャ２５Ａ
のラチェツト溝３３はガイドビン３４に案内され、プラ
ンジャ２５Ａばその軸線回りに所定量回動し、との回動
に追従してスライダ２０Ａも回動し、弁ボートの位置が
切り換えられる。その際、プランジャ２５Ａのラチェツ
ト溝３３の形状を種々変形することにより、スライダ２
０Ａの回動量を種々調節できる。

第６図および第７図はこの発明のヒートポンプ式冷凍サ
イクルに組み込まれる四方弁の第２変形例を示すもので
ある。

この第２変形例に示された四方弁３Ｂは手動式四方弁で
あり、磁石３６の移動操作によシ西方弁３Ｂの切換えを
行ない得るようにしだものである。

この四方弁３Ｂは弁シートＩＩＢに三つの弁ボート３７
　ａ　＋　３７　ｂ　）　３７　ｃを直線上に一列配設
し、中央の第１弁ポー）　３７　ａにコンプレッサ２の
吸込管１５を接続し、残りの第２および第３弁ポー）３
７ｂ。

３７ｃに冷媒配管１６　、１７をそれぞれ接続したもの
である。各冷媒配管１６　、１７は室外側および室内側
熱交換器４，６に個別に接続される。

そして、弁ケーシングＩＯＢと弁シート１１Ｂとで形成
される密閉チャンバ１２Ｂ内には弁体としてのスライダ
２０Ｂが収容される。スライダ２０Ｂは弁シー）ＩＩＢ
上に配設され、かつ弁シートＩＩＢ側に向って開口する
連通チャンバ２２Ｂを有する。連通チャンバ２２Ｂは隣
接する２つの弁ボートを連通される長さに形成される。

スライダ２０Ｊ３は駆動機ｎ’ｊ冴Ｂに連結される。具
体的には接続ロッドあの先端にスライダ２０Ｂが連結さ
れ、上記接続ロッドあの他端には磁性体３９が取付けら
れる。磁性体３９は弁ケーシングＩＯＢの側壁に取付け
られたシリンダチューブ２６Ｂ内にスライド自在に収容
される。上記シリンダチューブ２６Ｂの外側にはリング
状あるいは筒状磁石３６がスライド自在に設けられ、こ
の磁石３６を利用者がスライドさせることにより、磁性
体３９が追従してスライドし、スライダ２０Ｂを摺動さ
せることができる。このスライダ２０Ｂの摺動により第
１弁ボート３７ａに連通する第２および第３弁ポー）　
３７ｂ　、３７Ｃが切９換えられる。

なお、この発明の詳細な説明においては、ホットガスバ
イパス路を備えたヒートポンプ式冷凍サイクルに直動式
あるいは手動式四方弁を組み込んだ例について説明した
が、第８図に示すように液バイパス路４０を備えたヒー
トポンプ式冷凍サイクルに上記直動式あるいは手動式四
方弁を組み込むようにしてもよい。この場合、液バイパ
ス路４０は冷凍サイクルＩＡの膨張弁５をバイパスする
ように接続される。直動式または手動式四方弁を使用し
た場合には、パイロット式四方弁に較べ、四方弁製造コ
ストが約半分から晃程度となり、大幅なコストダウンを
図ることができる。

第８図に示す冷凍サイクルＩＡにおいて、除霜運転は、
液バイパス路４０に設けられた二方弁４１を開くか、ま
たは膨張弁５を全開にすることによシ行なわれる。この
場合には、膨張弁として、電子式膨張弁や温度式自動膨
張弁のように全開機能を有する可変式膨張弁が用いられ
る。

また、一般的に使用されている反転除用式の冷凍サイク
ルに、第２図乃至第７図に示す直動式または手動式四方
弁を用いてもよい。この場合には、パイロット式四方弁
を用いた場合と異なり、除鰯運転時にコンプレツツの運
転を停止させ、この運転停止状だ１で四方弁を切換え操
作することが必要である。

〔発明の効果〕

以上に述べたようにこの発明に係るヒートポンプ式冷凍
サイクルにおいては、ホットガスバイパス路や液バイパ
ス路等を備え、除１゛イ運転時に冷凍サイクルを反転さ
せない冷凍サイクルの四方弁に直動式あるいは手動式四
方弁を用いたから、従来のように複雑かつ高価なパイロ
ット式四方弁が不要となり、製造コストが安価である。

また、との直動式または手動式四方弁を用いた場合でも
、暖房運転時に、暖房運転を停止させることなく除１′
［ｉ運転を行なうことができ、暖房運転効率が向上する
等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るヒートポンプ式冷凍サイクルの
一実施例を示す図、第２図は上記冷凍サイクルに組み込
まれる直動式テコ拡大型四方弁を示す平面図、第３図は
第２図の■−■線に沿う断面図、第４図は、四方弁の第
１変形例を示すもので、上記冷凍サイクルに組み込まれ
る直動式ロータリ型四方弁を示す断面図、第５図は上記
直動式ロータリ型四方弁の弁体と弁ボートとの関係を示
す平面図、第６図は四方弁の第２変形例を示すもので手
動式磁石型四方弁の断面図、第７図は上記手動式磁石型
四方弁の一部を省略して示す平面図、第８図は液バイパ
ス路を備えだヒートポンプ式冷凍サイクルを示す図であ
る。 １、ＩＡ・・・冷凍サイクル、２°°°コンプレツサ、
３．３Ａ、３Ｂ・・・四方弁、４・・・室外側熱交換器
、５−膨張弁、６・・・室内側熱交換器、８・・・ホッ
トガスバイパス路、１０　、　ＩＯＡ　、　ＩＯＢ・・
・弁ケーシング、１１　、　ＩＩＡ　、　ＩＩＢ・・・
弁シート、１２　、１２Ａ　、　１２Ｂ・・・密閉チャ
ンバ、１４　ａ　ｅ　１４　ｂ　＊　１４　ｃ　＊　３
０　ａ　＋　３０　ｂ　＊３０ｃ　、３７ａ　、３７ｂ
　ｌ＋３’７ｅ”’弁ボート、２０．２ＯＡ。 ２０Ｂ・・・スライダ（弁体）、２２　、２２Ａ　、　
２２Ｂ・・・連通チャンバ、冴、　２４Ａ　、　２４Ｂ
・・・駆動機構、２５．Ｚ’５Ａ。 ２５Ｂ・・・チューブ、２８，２８Ａ・・・電磁コイル
、３６・・・磁石、３９・・・磁性体０ 出願人代理人　波　多　野　久

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コンプレッサ、四方弁、室外側熱交換器、絞シ機借
   および室内側熱交換器を順次接続して閉じた冷媒循環回
   路を構成し、この冷媒循環回路にホントガスバイパス路
   や液バイパス路等のデフロスト回路を接続し、このデフ
   ロスト回路によシ、四方弁を切り換えることなく除霜運
   転を行なうようにしたヒートポンプ式冷凍サイクルにお
   いて、前記四方弁を直動式あるいは手動式としたことを
   特徴とするヒートポンプ式冷凍サイクル。 ２、四方弁は、直動式てこ拡大型四方弁である特許請求
   の範囲第１項に記載のヒートポンプ式冷凍サイクル。 ３、直動式てこ拡大型四方弁は、コンプレッサ吐出管を
   接続した弁ケーシングと３つの弁ポートを形成した弁シ
   ートとによシ密閉チャンバを形成し、この密閉チャンバ
   に収容された弁体を弁シート上でスライド自在に支持し
   、上記弁体は弁シート側に開口する連通チャンバを有す
   るとともに、上記弁体は駆動機構に連結され、この駆動
   機構によシ、連通チャンバはコンプレッサ吸込管を接続
   した第１弁ポートを残シの２つの弁ポートに選択的に連
   通させるようにした特許請求の範囲第２項に記載のヒー
   トポンプ式冷凍サイクル。 ４、四方弁は直動式ロータリ型四方弁である特許請求の
   範囲第１項に記載のヒートポンプ式冷凍サイクル。 ５、直動式ロータリ型四方弁は、コンプレッサ吐出管を
   接続した弁ケーシングと３つの弁ボートを形成した弁シ
   ートとにより密閉チャンバを形成し、との否閉チャンバ
   に収容される弁体を弁シート上で回動自在に支持し、上
   記弁体はｒＬＡ動機構に連結されて弁シート側に開口す
   る連通チャン・バを有し、また、前記弁シートは、コン
   ブレツサ吸込管を接続した第１弁ポートを中心とする同
   一円周上に残シの２つの弁ポートを形成してなり、前記
   駆動機栂により、連通チャンバは第１弁ポートを残の弁
   ボートに選択的に連通させるようにした特許請求の範囲
   第４項に記載のヒートポンプ式冷凍サイクル。 ６、四方弁は手動式磁石型四方弁である特許請求の範囲
   第１項に記載のヒートポンプ式冷凍サイクル。 ７、手動式磁石型四方弁は、コンプレッサ吐出管を接続
   した弁ケーシングと３つの弁ボートを形成した弁シート
   とにより密閉チャンバを形成し、この密閉チャンバに収
   容される弁体を弁シート上に摺動自在に支持し、上記弁
   体は弁シート側に開口する連通チャンバ全有するととも
   に上記弁体には磁性体が連結され、この磁性体を磁石で
   移動させることにより、弁シートに形成されるコンプレ
   ッサ接続用第１弁ポートを残りの２つの弁ボートに連通
   チャンバで選択的に連通させた特許請求の範囲第６項に
   記載のヒートポンプ式冷凍サイクル。