JPS6026946B2 - ヒ−トポンプ式冷凍装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はヒートポンプ式冷凍装置に関するものであり、
さらに詳しくはヒートポンプ式冷凍装置における高圧の
過上昇を防止するものに関する。

ヒートポンプ式冷凍装置において高圧側冷煤圧力の過上
昇を抑制する手段としては圧縮機から吐出された高圧吐
出ガスの一部をそのまま圧縮機吸入側へバイパスさせる
方法が従来から知られている。しかしながらこの従来の
方法では圧縮機によって吸入・吐出される冷煤量は減少
しないため高圧吐出ガスの圧力及び温度が急速に低下せ
ず、その間に高圧スイッチが作動して圧縮機が停止する
場合が比較的多かった。

このように高圧スイッチの作動によって圧縮機が停止す
る回数が多いとそれだけ圧縮機の起動回数も多くなり、
それに伴って冷凍能力に何ら寄与することのない無駄な
起動電力の消費が多くなるという問題を生じる。本発明
は従釆のヒートポンプ式冷凍装置における上記の如き問
題を改善して高圧側冷煤圧力が過上昇した場合に急速に
その圧力を低下させることができるようにしたヒートポ
ンプ式冷凍装置を提供することを目的としてなされたも
のであって、圧縮機から吐出管，凝縮器として作用する
ことのできる第１の熱交換器，高圧液冷媒管，膨張弁，
蒸発器として作用することのできる第２の熱交換器，及
び吸入管を経て前記圧縮機へ還流する冷媒循環回路を有
し且つ前記吸入管を流通する吸入冷煤の圧力を検出する
とともに該吸入冷煤の温度を感温部材で検出して該吸入
冷媒の過熱度に応じて前記膨張弁の開度を調節する如く
したヒートポンプ式冷凍装置において、前記吐出管から
分岐させた分岐管に前記吐出管から分流せしめられる吐
出ガス冷媒を凝縮させる作用をする第３の熱交換器を接
続し、さらに該第３の熱交換器の出口側に接続される液
冷煤管に前記冷煤循環回路の高圧回路部分の圧力に応じ
て開閉される高圧制御弁とキャピラリーチューブ等の通
路抵抗部村とを直列に接続する一方、前記液冷媒管を流
通して前記吸入管に吸入される液袷媒によって前記感温
部材を冷却する如くしたことを特徴とするものである。

以下、第１図及び第２図に示す冷暖房可逆サイクル式で
しかも多室式の空気調和機用のヒートポンプ式冷凍装置
を第１及び第２の実施例として本発明のヒートポンプ式
冷凍装置を説明すると、第１図及び第２図において、符
号１は圧縮機、２は四路切換弁、５はいくつかの室内側
熱交換器５Ａ，５Ｂ・・を総称してなる第１の熱交換器
、６は受液器、７は暖房運転用膨張弁、８は室外に配層
される第２の熱交換器、９は吸入冷煤の過熱度に応じて
膨張弁７の開度を調節するための感温部材（感温筒）、
１０および１１はそれぞれアキュムレータ、２１は高圧
ガス袷嬢の吐出管、２２は高圧液冷媒管、２３は低圧ガ
ス冷媒の吸入管を示しており、これらの各機器は圧縮機
１から四路切襖弁２、第１熱交換器５、高圧液冷煤管２
２、膨張弁７、第２熱交換器８を経、さらに四路切換弁
２及び吸入管２３を通って圧縮機１へ還流する冷煤循環
回路×を構成している。図示の両実施例では暖房運転時
には室内側の第１の熱交換器５が凝縮器、室外側の第２
の熱交換器８が蒸発器として作用し（冷煤は実線矢印の
方向に流通する）、冷房運転時には第２の熱交換器８が
凝縮器、第１の熱交換器５が蒸発器として作用する（冷
煤は破線矢印の方向に流通する）。

尚、第１図及び第２図において符号３Ａ，３８・・及び
４Ａ，４Ｂ・・は各室内側熱交換器５Ａ，５Ｂ・・を接
続する際に使用される電磁弁、１２及び１３は閉鎖弁、
１４は逆止弁を示している。符号３５．３６，３７及び
３８については後に略述する。又、第１図及び第２図に
おいては冷房運転用の膨張弁は図示を省略している。第
１図及び第２図においては吐出管２１に分岐管２５が接
続されており、該分岐管２５には吐出管２１から分流せ
しめた吐出ガス冷煤を凝縮させる作用をする第３の熱交
換器２６が接続されている。

この第３の熱交換器２６の出口側に接続されている液冷
媒管２９には該液袷嬢管２９内の圧力、即ち吐出管２１
内の圧力に応じて開閉される高圧制御弁２７とキャピラ
リーチューブからなる通路抵抗部材２８とが介設され、
さらに該液袷煤管２９の管端２９ａは四路切操弁２と圧
縮機１の吸入口との間を後続する吸入管２３に接続され
ている。この場合、第１図に示す第１実施例では液冷煤
管２９と感温部材９とを接触させて両者を直接熱交換さ
せるようにする一方、液冷煤管２９の管端２９ａを感温
部材９の装着位置よりも後流側において吸入管２３に接
続している。

これに対して第２図に示す第２実施例では液冷煤管２９
は感温部材９と直接的に熱交換しないようにする一方、
液冷媒管２９の管端２９ａを感温部材９の装着位層より
も上流側において吸入管２３に接続し、もって吸入管２
３内に吸入される液冷蝶によって感温部材９が間接的に
冷却されるようにしている。

即ち、本発明においては、吐出管２１から分流せしめた
ガス冷煤を第３の熱交換器２６で常時凝縮させておき、
冷煤循環回路×の高圧回路内における冷媒圧力が過上昇
するのに伴って高圧制御弁２７が開くと、第３の熱交換
器２６内の液冷煤がすぐに流通し、直接（第１図）又は
間接（第２図）に感温部材９を冷却し、それによって膨
張弁７を急激に絞って冷媒循環回路Ｘ内の冷煤循環量を
減少させるとともに第２の熱交換器８での吸熱量を減少
させて高圧側袷媒圧力の急速な低下を実現しようとする
ものである。

続いて本発明の要旨とは直後関連はないが、第１図及び
第２図において符号３５ないし３８で示されている各部
材について説明すると、符号３６は冷凍負荷減少時に関
弁する電磁弁で該電磁弁３６が開くと圧縮機１（この実
施例ではロータリー圧縮機）の吐出ガス冷煤の一部はバ
イパス管３５を通って吸入管２３側へバィパスして圧縮
機１の負荷を軽減する作用をする。

又、符号３７は受液器６内の液袷媒をキャピラリーチュ
ーブ３８を介してバイパス管３５内に噴射して吸入冷煤
温度を低下させるための液袷媒管を示している。第３図
及び第４図は第１図の実施例における感温部材９の取付
構造を示している。

第３図及び第４図によれば第３の熱交換器２６に接続さ
れている液冷媒管２９の一部を通路抵抗部材２８の後流
側において感温部材９とほぼ同座となるような大径部２
９ｂとし、該大蓬部２９ｂ（液冷媒によって冷却されて
いる）を感温部材９と接触させた状態で両者を取付金具
３０によって吸入管２３に装着した状態が示されている
。図示の両実施例のヒートポンプ式冷凍装置は次のよう
に作用する。

即ち、暖房運転時においては圧縮機１から吐出されたガ
ス冷媒は四路切換弁２から各室内熱交換器５Ａ，５Ｂへ
至ってそこで凝縮して液冷蝶となり、さらに受液器６で
貯留される。受液器６内の液冷煤は膨張弁７で減圧され
、さらに第２の熱交換器８で蒸発して低圧ガス冷煤とな
り四路切換弁２を通って吸入管２３から圧縮機１内へ吸
入される。このとき膨張弁７は吸入冷煤の圧力と感温部
村９によって検知される吸入冷媒の温度とによってその
開度を調節され、圧縮機１へ吸入されるガス冷煤の過熱
度が所定値（約５℃）になるように第２の熱交換器８に
対する冷媒の供給量を調節する。他方、分岐管２５を通
って第３の熱交換器２６へ分流せしめられた吐出ガス冷
煤は該第３の熱交換器２６で液冷媒とされるが、高圧制
御弁２７が冷煤循環回路×の高圧冷媒回路における圧力
過上昇に伴って開弁すると第３の熱交換器２６内の液冷
煤は通路抵抗部材２８をもつ液冷煤管２９を通って迅速
に吸入管２３内に流入せしめられる。

従って暖房再起勤時および立上り運転時、急激な高圧上
昇に対しても迅速に対応できる。この場合、第１図に示
す第１の実施例においては液冷媒管２９によって直接感
温部材９が冷却され、それによって膨張弁７の関度が急
速に減少せしめられて圧縮機１への袷煤吸入量、延し、
ては冷媒循環回路Ｘの冷媒循環量が低減せしめられ、そ
れに低圧並びに高圧冷嫌回路の圧力及び温度が低下せし
められる。しかも感温部村９を冷却した液冷煤は、感温
部材９の後流側の吸入管２３内にィンジェクションされ
るので、このィンジェクションされた液冷煤により圧縮
機モータが冷却され、モータコィル温度の上昇が防止さ
れる。さらにこの液冷媒のィンジェクションは高圧上昇
時の必要なときのみになされ、通常暖房時にはなされな
いので通常暖房時の能力低下がない点で有利となる。こ
れに対して第２図に示す第２の実施例においては液冷媒
管２９を通る液袷嬢を感温部材９の装着位置よりも上流
側において吸入管２３内に流入せしめることにより感温
部材９を冷却し、それによって前記第１実施例の場合と
同様に膨張弁７を急速に絞る作用をするものである。尚
、図示の実施例においては第３の熱交換器２６の容量は
第２の熱交換器８の２正分の１程度とされている。次に
冷房運転の場合について説明すると、冷房運転時には第
２の熱交換器８が凝縮器となり、第１の熱交換器５が蒸
発器として作用する。この場合は、暖房用膨張弁７は作
動しないため、第３の熱交換器２６で作られる液冷煤は
高圧制御弁２７の関弁に際して単に吸入管２３内へ１」
キッドィンジエクションされるにとどまる。次に第１図
に示す第１実施例のヒートポンプ式冷凍装置と、第１図
に示されている第３の熱交換器２６を有しない従来例の
ヒートポンプ式冷凍装置とを実際に運転比較した結果を
第１表に示す。

第 １表続いて本発明のヒートポンプ式冷凍装置の効果
を列記すると次の通りである。

【１’冷煤循環回路における高圧袷煤回路の圧力が過上
昇すると、第３の熱交換器において予め凝縮せしめられ
ていた液冷煤が吸入管内に吸入されるので高圧圧力及び
吐出温度が急速に低下し、運転許容範囲が拡大される。

■ 高圧圧力の過上昇時に第３の熱交換器で予め生成せ
しめた液冷媒で感温部材を冷却して膨張弁を迅速に絞り
、もって急速に袷煤循環量を減少せしめてなるべく高圧
スイッチが作動しないようにしているので高圧スイッチ
の作動による圧縮機の発樟回数が少なくなって無駄な電
力消費（圧縮機の起動電力）が減少する。即ち、８・Ｅ
ＥＲ（年間総運転エネルギー効率比）が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明の実施例にかかるヒ
ートポンプ式冷凍装置の袷媒回路図、第３図は第１図の
実施例における感温部材装着部の構造説明図、第４図は
第３図のＷ−Ｗ断面図を示している。 １・・…・圧縮機、２・・・・・・四路切換弁、５・・
・・・・第１の熱交換器、７・・・・・・膨張弁、８・
・・・・・第２の熱交換器、９・・・・・・感温部材、
２１・・・・・・吐出管、２２・・・・・・高圧液冷媒
管、２３・・・・・・吸入管、２５・・・・・・分岐管
、２６・・・・・・第３の熱交換器、２７・・・・・・
高圧制御弁、２８・・…・通路抵抗部材、２９・・・・
・・液冷媒管。 第３図第４図 図 職 図 Ｎ 縦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧縮機１から吐出管２１、凝縮器として作用するこ
   とのできる第１の熱交換器５、高圧液冷媒管２２、膨張
   弁７、蒸発器として作用することのできる第２の熱交換
   器８及び吸入管２３を経て前記圧縮機１へ還流する冷媒
   循環回路Ｘを有し、前記吸入管２３を流通する吸入冷媒
   の圧力を検出するとともに該吸入冷媒の温度を感温部材
   ９で検出して該吸入冷媒の過熱度に応じて前記膨張弁７
   の開度を調節する如くしたヒートポンプ式冷凍装置であ
   つて、前記吐出管２１から分岐させた分岐管２５に前記
   吐出管２１から分流せしめられる吐出ガス冷媒を凝縮さ
   せる作用をする第３の熱交換器２６を接続し、さらに該
   第３の熱交換器２６の出口側に接続される液冷媒管２９
   に前記冷媒循環回路Ｘの高圧回路部分の圧力に応じて開
   閉される高圧制御弁２７とキヤピラリーチユーブ等の通
   路抵抗部材２８とを介設する一方、前記液冷媒管２９を
   流通して前記吸入管２３に吸入される液冷媒によつて前
   記感温部材９を冷却する如くしたことを特徴とするヒー
   トポンプ式冷凍装置。 ２ 通路抵抗部材２８の介設位置より下流側における液
   冷媒管２９を感温部材９と接触させることによつて該感
   温部材９を直接冷却する如くした特許請求の範囲第１項
   記載のヒートポンプ式冷凍装置。 ３ 液冷媒管２９を感温部材９の装着位置より上流側位
   置において吸入管２３に接続し、該吸入管２３内に吸入
   された液冷媒によつて前記感温部材９を冷却する如くし
   た特許請求の範囲第１項記載のヒートポンプ式冷凍装置
   。