JPS60133268A - 冷凍装置 - 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】 （技　術　分　野） 本発明は冷凍装置、詳しくは、圧縮機と、凝縮器となる
第１熱交換器及び蒸発器となる第２熱交換器とを備えた
冷凍装置に関する。

（従　来　技　術） この種冷凍装置において、熱交換器を所望の能力で作用
させるために、凝縮液冷媒の過冷却度と吸入ガスの過熱
度とのうち、−万のみを制御する如（成したものは、実
公昭４６−２６９１４号公報や実開昭５３−１２５６６
１号公報に記載されているように、すでに知られている
。

しかしながら、前記冷凍装置において、凝縮液冷媒の過
冷却度と吸入ガス冷媒の過熱度との両方を同時に制御し
て、冷凍装置全体を効率よ（運転する如く成したものは
、全く提案されていなかった。

（発　明　の　目　的〕 本発明は、吸入ガス冷媒の過熱度と、凝縮液冷媒の過冷
却度とを同時に調整して、冷媒の、蒸発器として作用す
る熱交換器の出入〇＃こおけるエンタルピ差＄よび循環
冷媒量を相互に適正化することにより、消費動力に対す
る能力（ＥＥＲ）が向上できる点に着目して発明したも
ので、目的は、過冷却度調整用の膨張弁と、吸入ガスの
過熱度調整用の膨張弁とを段重すると共に、これら膨張
弁を同時に作用させられるように成して、効率の良い運
転ができるようにする点にある。

（発　明　の　構　成〕 本発明の構成は、圧縮機と、蒸発器となる第１熱交換器
及び凝縮器となる第２熱交換器とを備えた冷凍装置であ
って、前記第１及び第２熱交換器を連結する冷媒液管に
おける前記第２熱交換器側に、凝縮液冷媒の過冷却度を
調整する第１膨張弁を設け、かつ、前記第１熱交換器側
に吸入ガス冷媒の過熱度を調整する第２膨張弁を段重す
て、これら膨張弁を同時に作用させる如く成すと共に、
前記第１膨張弁と前記第２膨張弁との間に、受液器を設
ける一方、この受液器のガス域を、前記第２膨張弁の出
口側に減圧機構をもつガス抜通路を介して連通させて、
前記受液器に前記各膨張弁を通過する冷媒量のアンバラ
ンスを吸収させる如く成したのである。

（実　施　例〕 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図に示したものは、圧縮機（１〕および蒸発器とし
て作用する第１熱交換器（２〕を備える室外ユニット（
Ａ）に、凝縮器として作用する第２熱交換器（６）を備
える室内ユニツ）（Ｂ）を接続して成る、暖房専用の分
離形冷凍装置である。

前記室内ユニツ）（Ａ）に設ける前記機器はそれぞれ冷
媒配管で接続しているのであって、第１図において（４
）は吐出ガス管、（５）は吸入ガス管、（６つは冷媒液
管であり、該液管（６〕に詳しくは後記する過冷却度お
よび過熱度調整用の一対の電気式の第１，２膨張弁（７
）、（８）を介装している。

そして、前記室内ユニットＣＢ）の前記第２熱交換器（
６〕を、一対の連絡管（９〕を介して前記室外ユニツ１
−（Ａ）の吸入ガス管（４）、冷媒液管（６）にそれぞ
れ接続することにより、冷媒回路を形成している。

而して、以上の如く構成する冷凍装置において、 第１に、前記液管（６）に、凝縮液冷媒の過冷却度をｔ
Ａ整する電気式の前記第１膨張弁（７〕と吸入ガス冷媒
の過熱度を制御する電気式の前記第２膨張弁（８〕とを
、第１膨張弁（７〕を第２熱交換器（６〕側にして、換
言すると、第２膨張弁（８〕を第１熱交換器（２）側に
して順次介装するのである。尚、前記第１　、第２膨張
弁（７）、（８）はそれぞれステッパー電動機を備え、
後記する各７２！度検出器からの出力により開度制御す
る如く成している。そして、 ｍ２に、回路中の余剰冷媒を貯溜すると同時に、前記弗
１．第２膨張弁（７，）、　（８）を通過する冷媒量の
アンバランスを吸収すべく、前記液管（６）における、
前記第１．第２膨張弁（７〕、（８）の間に受液器（１
０）を介装し、更に、この受液器（１Ｏ）のガス域を前
記第２膨張弁（８〕の出口側の前記液管（６）に、減圧
機構としてのキャピラリーチューブ（１１〕を介装する
ガス抜通路（１２）を介して接続するのである。

更に、本実施例においては、室外ユニット（Ａ〕内にお
いて、凝縮液冷媒の過冷却度と吸入ガス冷媒の過熱度と
の両方を検出できるように下記の如（構成している。即
ち、 第１に、前記吐出ガス管（４〕と吸入ガス管（５〕とを
、凝縮器として作用する検出用熱交換器（１６）とキャ
ピラリーチューブ（１４）とを順次介装する検出回路（
１５）により接続して、該回路（１５）における前記熱
交換器（１６）で吐出ガス冷媒が吐出ガス圧力と同圧で
凝縮し、更に、この凝縮した液冷媒が前記キャピラリー
チューブ（１４〕の出口側で今度は吸入ガス圧力と同圧
で蒸発する如く成す一方、 第２に、前記検出用熱交換器（１６〕の出口側に、吐出
ガス冷媒の圧力相当飽和温度を検出する第１温度検出器
（１６〕を設けると同時に、前記液管（６〕における前
記第１膨張弁（７〕の第２熱交換器（６つ側に、凝縮液
冷媒の温度を検出する第２温度検出器（１７）を設け、
これら温度検出器（１６）、（１７）の検知温度により
、凝縮液冷媒の過冷却度が検出できるように成し、又部
６に、前記キャピラリーチューブ（１４〕の出口側に、
吸入ガス冷媒の圧力相当飽和温度を検出する第６温度検
出器（１８）を設けると共に、前記吸入ガス管（５）に
吸入ガス温度を検出する第４温度検出器（１９）を設け
、これら温度検出器（１８）、（１９）の検知温度から
吸入ガス冷媒の過熱度を検出できるように成している。

そして、前記第１．第２温度検出器（１６〕・（１７〕
と前記第１膨張弁（７〕とを、また、前記第６．第４温
度検出器（１８）、（１９）と、前記第２膨張弁（８〕
とをそれぞれ制御器（Ｋ）を介して信号送信用の配線で
接続し、前記各膨張弁（７）、（８）を前記第１．第２
、または第６、第４温度検出器（１６）、（１７）また
は（１８）、（１９）の出力により制御するように成し
ている。尚、前記制御器は、前記各温度検出器（１６）
、（１７）または（１８）、（１９）からの出力を入力
して、各温度差を算出することにより、過冷却度、過熱
度を検出して出力する如く成している。

次に、以上の如く構成する冷凍装置の運転に伴なう作用
を説明する。

圧縮機〔１〕を駆動させると、冷媒は、圧縮機（１）−
第２熱交換器（６〕−第１膨張弁（７）−′受液器（１
０〕−第２膨張弁（８〕−第１熱交換器（２〕−アキュ
ムレータ（２０）−″圧縮機（１〕と循環して、前記第
２熱交換器（６〕において吐出ガスが凝縮することによ
り、暖房作用を生じるのであり、また、この凝縮した液
冷媒は前記第１膨張弁（７〕で中間圧に減圧され、前記
受液器（１Ｏ〕を通って更に、第２膨張弁（８）で減圧
されて低圧となり、前記第１熱交換器（６）で蒸発する
のである。

これと同時に、圧縮機（１〕から吐出される吐出ガス冷
媒の一部が前記検出回路（１５〕に流入し、前・記構出
用熱交換器（１６）において吐出ガス圧力と同圧圧力で
凝縮して面圧液冷媒となり、更に、前記キャピラリーチ
ューブ（１４）で減圧されて、今度は吸入ガス圧力と同
圧圧力となって蒸発し、前記吸入ガス管（５）に還流す
るのである。

そして、前記第１．第２温度検出器（１６〕、（１７）
がそれぞれ吐出ガス冷媒の圧力相当飽和温度、第２熱交
換器（６）の出口側の凝縮液冷媒の温度を検知し、これ
ら検知温度を基に前記第１膨張弁（７）の開度制御が成
され、前記凝縮液冷媒の過冷却度が設定過冷却度に制御
されるのである。

また、同様にして第６．第４温度検出器（１８）、Ｃ，
１９）がそれぞれ吸入ガス冷媒の圧力相当飽和温度、吸
入ガス温度を検知し、これら検知温度を基に、前記第２
膨張弁（８）の開度制御が成され、前記吸入ガス冷媒の
過熱度が設定過熱度に保持されるのである。

而して、以上の如く、２個の第１．第２膨張弁（７）、
（８）を同時に作用させるためには、前記第１．第２膨
張弁（７）、（８）間に、該各膨張弁（７）、（８）を
通過する冷媒量のアンバランスを吸収可能に成す必要が
あるが、この機能を前記受液器（１０）とガス抜通路（
１２）とが果しているのである。

即ち、前記した如く、前記受液器（１０〕内は中間圧と
なっており、しかも前記ガス抜通路（１２）を介してガ
ス域を低圧配管に連通しているから、前記第１．第２膨
張弁（７）、（８）を通過する冷媒量にアンバランスが
生じた場合、例えば、 ■　第１膨張弁（７〕を通過する冷媒量が第２膨張弁（
８〕を通過する冷媒量よりも多くなった場合には、これ
ら通過冷媒量の差分は前記受液器（１Ｏ）により吸収さ
れるのであり、また、■　逆に、第１ＰＪＩ張弁（７）
に対し、第２膨張弁（８〕の通過冷媒量の方が多くなっ
た場合には、これら通過冷媒量の差分は前記受液器（１
０〕内の液冷媒により補填されるのであって、Ｗｒ　＜
　＋、−ｃ、前記通過冷媒量のアンバランスハ常に前記
受液器（１ｏ〕により吸入できるのである。従って、前
記第１．第２膨張弁（７１，（８）の開度をそれぞれ独
立に調ｍ丈ることにより、各別に通過冷媒量を制御でき
、この結果、凝縮液冷媒の過冷却度と吸入ガス冷媒の過
熱度とを同時に所望の設定値に制御できるのである。

尚、本実施例においては、前記した如（、室外ユニット
（Ａ）に前記検出回路（１５）を設−す、吐出ガス冷媒
の圧力相当飽和温度（凝縮温度〕を検出できるようにし
たから、換言すると吐出ガス冷媒の凝縮温度を検出する
ために、前記第２熱交換器（２）の入口側、即ち、室内
ユニッ１−（Ｂつに温度検出器を設けなくてよいから、
前記第１〜第４温度検出器（１６）〜（１９）をすべて
室外ユニット（Ａ）内に設けることができるのであり、
従って、前記第１．第２膨張弁（７）　、　（８〕と前
記第１．第２および第６．第４温度検出器（１６）、（
１７）および（１８，ｌ、（１９）とを接続する配線を
、室外・室内ユニット（、Ａ　）　。

（Ｂ）間のわたり配線とすることな（、すべて室外ユニ
ツ）（Ａ）内に配設でき、この結果、配線作業も容易に
行なえるのである。

また、前記ガス抜通路（１２）の設は方は前記したもの
に限ることなく、第１図点線（イ〕で示すように、一端
を前記受液器（１０〕のガス域に接続すると共に、他端
を前記吸入ガス管（５）に接続してもよい。

次に、本発明の第２実施例を第２図に基づいて説明する
。

第２図に示したものは、ｈ　１台の室外ユニット（Ａ）
に、３台の室内ユニット（Ｂ）＋（Ｃ）ｔ（Ｄ）を並列
に接続すると共に、給湯ユニット（Ｅ）を接続し、冷房
・暖房運転以外に冷房・給湯運転、給湯運転を行なえる
ようにした分離形の冷凍装置である。

そして、前記暖房運転時に、凝縮液冷媒の過冷却度と吸
入ガス冷媒の過熱度とを同時に制御できるようにしてい
る。

以下、各運転を行なうための主回路を説明した後に、前
記検出回路の構成を説明する。

室外ユニット（Ａ）において、（１つは圧縮機、（２〕
は第１熱交換器、（８）は暖房運転時、給湯運転時に作
用する吸入ガス冷媒の過熱度調整用の電気式の第２膨張
弁、（７）は各室内ユニット（Ｂ）、（Ｃ）Ｉ（Ｄ）に
対応して設ける第１膨張弁で、暖房運転時に過冷却度調
整用の弁として作用し、冷房および冷房・給湯運転時に
は過熱度調整弁として機能するものである。また、（１
０）は余剰冷媒を貯溜する受液器で、第１実施例と同様
に暖房運転時には前記第１．第２膨張弁（７）、（８）
の各通過冷媒量のアンバランスを吸収できるように、該
受液器（１０〕のガス域を暖房時の低圧配管に、キャビ
ラリーチューフ（１１〕をもつガス抜通路（１２〕を介
して接続している。尚、（３２）は逆止弁である。

また、（ｓｖ、）、（ＳＶ、）はそれぞれ前記各運転を
行なうために冷媒回路を切換えるための四路切換弁、（
２１）は冷房運転時にのみ冷媒の流れを許す逆止弁、（
２２）は同じく給湯および給湯・冷房運転時のみ流れを
許す逆止弁、（２３〕はデフロスト運転時のみ開放する
開閉弁、（６１）も開閉弁である。

一方、（４）は室内ユニットＣＢ）、（Ｃ）、（Ｄ〕に
設ける各第２熱交換器、（３０）は前記給湯ユニツ）（
Ｅ）に設ける給湯用熱交換器である。尚、その他事２図
に示した符号で、第１実施例第１図に示したものと同符
号のものは、それぞれ第１実施例と同一の構成を示すも
のである。

而して、第１表に示す如く、前記四路切換弁（Ｓ■＋）
ｔ（Ｓｖｊを切換操作し、また各開閉弁（２６）を開閉
操作し、更に、前記各第１膨張弁（７〕および第２膨張
弁（８）を過熱度制御（以下、ＳＨと表示する〕弁とし
て作用させるか、過冷却制御（ＰＪ、下、ＳＣと表示す
る〕弁として作用させるかによって、前記４通りの運転
が行なえる第１表 しいる、） 尚、四路切換弁（Ｓｖｌ）、（Ｓｖ、）は通電（ＯＨ）
により第２図点線側配管を連通し、非通電（ＯＦＦ）に
より第２図実線側配管を連通ずるものである。

又、各開閉弁（２６）は通電（ＯＮ）門形のものである
。

又、第２図において、実線矢印（ハ〕は冷房運転時の冷
媒回路を、点線矢印に）は冷房・給湯運転、一点鎖線矢
印（ホ）は給湯運転を、二点鎖線矢印（へ〕は暖房運転
時の冷媒回路を示すものである。

次に、第１．第２膨張弁（７）、（８）の制御手段につ
いて説明する。

第１に、前記実施例と同様に、一端を吐出ガス管（４〕
に、また、他端を吸入ガス管（５）に接続し、かつ、検
出用熱交換器（１３）、キャピラリーチューブ（１４〕
を順次介装する検出回路（１５〕を設け、 第２１こ、暖房運転時に、第２熱交換器（６〕の出口側
の凝縮液冷媒の過冷却度を検出すべく、前記検出用熱交
換器（１６）の出口側と、前記各第１膨張弁（７）の室
内ユニット（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）側とにそれぞれ吐出
ガス冷媒の圧力相当飽和温度、凝縮液冷媒温度を検知す
る第１．第２温度検出器（１６）、（１７）を設け、ま
た、第６に、暖房および給湯運転時、吸入ガスの過熱度
を検出すべ（、前記キャピラリーチューブ（１４）の出
口側と吸入ガス管（５）とにそれぞれ吸入ガス冷媒の圧
力相当飽和温度、吸入ガス冷媒温度を検知する第６．第
４温度検出器（１８）、（１９）を設け、更に、 第４に、冷房および冷房給湯運転時に各室内ユニットＣ
Ｂ）、ＣＧ）、（Ｄ）毎に吸入ガス冷媒の過熱度を検出
すべく、前記第６温度検出器（１８）を利用する他に、
冷房、冷房給湯運転時、吸入ガス通路となる各ガス側支
管（２４）に吸入ガス冷媒温度を検知する各第５温度検
出器（２５）を段重す、そして、 第５に、第１膨張弁（７）に、第１．第２および第６．
第５Ｉ７！度検出器（１６）、（１７）および（１８）
、（２５）を選択的に作用可能に制御器（図示せず）を
介して接続し、また、第２膨張弁（８）に、第６．第４
温度検出器（１Ｂ）。

（１９）を制御器（図示せず）を介して接続するのであ
る。

斯くして、暖房運転時、第１膨張弁（７）を第１．第２
１品ｊ隻検出器（１６）、（１７）の出力を基に、また
、第２膨張弁（８）を第６．第４温度検出器（１８）、
（１９）の出力を基に作用さ入ガス冷媒の過熱度制御と
が同時に行なえるのである。又、この時、前記第１．第
２膨張弁（７）、（８）を通過する冷媒ｔのアンバラン
スは前記受液器（１Ｏ）により吸収できるのである。

また、冷房、冷房・給湯運転時には、前記第６、第５温
度検出器（１８）、（２５）の出力を基に前記第１膨張
弁（７）が、各室内ユニット（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）毎
に吸入ガス冷媒の過熱度を所望の値に制御する如（作用
する。

更に、給湯運転時には、前記第６．第４温度検出器（１
８）、（１９）の出力を基に、前記第２膨張弁（８）が
吸入ガス冷媒の過熱度を制御する如く作用する。

尚、本実施例においては、前記検出回路（１５）の入口
側と吸入ガス管（５）とを接続し、かつ、電気式の制御
弁（２６）を介装するホットガスバイパス管（２７）を
設けており、前記制御弁（２６）に、前記第１．第６温
度検出器（１６）、（１８）を接続し、暖房・給湯運転
時、前記第４　ｑＲＩＩ′Ｆ　ｂＱ−１４Ｂリ　／１　
人　）　／７ＮＩ４４　ゴ７　ん　、Ｍ：　Ｌｒ　ｔｈ
イＴ　ｔ、Ｊ　４ｉ１１　ａ＋　ゴム（２６）の開度制
御を行なうことにより、高圧制御を、また、冷房、冷房
・給湯運転時に、前記第３温度検出器（１８）の出力を
基に開度制御を行なうことにより、低圧制御が行なえる
ようにしている。

また、上記実施例に＃いては、前記各膨張弁（７）、（
８）および制御弁（２６）はステッパー電動機を備える
ものを用いたが、これ以外に、特公昭（５５−１４３３
６２）号公報に記載されている様な熱電形の電気式膨張
弁や、特開昭５６−１３５２号公報に記載されているソ
レノイドを用いた電気式膨張弁（流量調整弁）を用いて
もよい。

（発　明　の　効　果） 以上の如く、本発明は、前記第１及び第２熱交換器（２
）、（３）を連結する冷媒液管（６）をこおける前記第
２熱交換器（６）側に、凝縮液冷媒の過冷却度を調整す
る第１膨張弁（７）を設け、かつ、前記第１熱交換器（
２）側に、吸入ガス冷媒の過熱度を調整する第２膨張弁
（８）を設けると共に、前記第１膨張弁（７）と前記第
２膨張弁（８）との間に、受液器（１Ｏ）を設ける一方
、この受液器（１０）のガス域を、前記ｉ２ｙｇ張弁（
８）の出口側に減圧機構（１１）をもつガス抜通路（１
２）を介して連通させたから、凝縮液冷媒の過冷却度制
御と吸入ガス冷媒の過熱度とを同時に制御でき、この結
果、装置全体を、効率良（運転できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す冷媒回路図、第２図
は同じ（第２実施例を示す冷媒回路図である。 （１）・・・圧縮機 （２）・・・第１熱交換器 （３）・・・第２熱交換器 （６）・・・冷媒液管 （７）・・・第１膨張弁 （８）・・−第２膨張弁 （１０）・・・受液器 （１１）・・・キャピラリーチューブ（減圧機構）（１
２）・・・ガス抜通路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機（１）と、蒸発器となる第１熱交換器（２
   〕及び凝縮器となる第２熱交換器（３〕とを備えた冷凍
   装置であって、前記第１及び第２熱交換器（２）、（６
   ）を連結する冷媒液管（６）における前記第２熱交換器
   （６〕側に、凝縮液冷媒の過冷却度を調整する第１膨張
   弁（７〕を設け、かつ、前記第１熱交換器（２）側に、
   吸入ガス冷媒の過熱度を調整する第２膨張弁（８）を設
   シすると共に、前記第１膨張弁（７）と前記第２膨張弁
   （８）との間に、受液器（１０〕を設けるー万、この受
   液器（１０）のガス域を、前記第２膨張弁（８〕の出口
   側に減圧機構（１１〕をもつガス抜通路（１２〕を介し
   て連通させたことを特徴とする冷凍装置。