JPS6155021B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、加熱（暖房）と冷却（冷房）の要求
を同時に充足するための加熱冷却装置およびその
動作方法に関する。

ビルジングの各部屋または囲い区域を冷房する
ために水等の流体を冷却して各部屋に循環させる
ための手段として一般に冷凍装置が使用されてい
る。そのような冷凍装置は、多くの場合、その凝
縮器において相当量の熱を廃棄する。この廃熱
は、直接、あるいは、凝縮器と冷却塔の間で循環
される冷却流体を介して大気へ放散される。しか
しながら、長時間に亘る場合、この廃熱は相当大
きなエネルギーの損失となるので、近年、この熱
を回収して加熱（暖房）負荷即ち要求の一部を充
足するのに利用することに大きな関心が向けられ
るようになつてきた。

この熱を回収するための１つの一般的な技法
は、ブースタ（増圧）圧縮機を使用して、冷凍装
置の凝縮器を通る冷媒蒸気の一部を吸引して更に
圧縮する方法である。次に、この更に圧縮された
冷媒蒸気を別の熱回収用凝縮器に通す。この熱回
収用凝縮器を通して熱伝達流体を通流させ、該凝
縮器内を通る冷媒蒸気と熱交換させる。それによ
つて、冷媒から熱伝達流体へ熱が伝えられ、該流
体を加熱し、冷媒蒸気を凝縮させる。この加熱さ
れた熱伝達流体は、直ちに加熱負荷を充足するの
に使用してもよく、あるいは爾後の使用のために
貯留しておくこともできる。一方、凝縮した冷媒
は冷却回路へ戻されて引続き使用に供される。

上述のように冷却（冷房）回路と加熱（暖房）
回路の両方を有している冷凍装置の場合、変動す
る加熱および冷却負荷に対応するように加熱回路
および冷却回路の容量を変えることが望ましく、
その操作は、通常、加熱回路および冷却回路を通
る冷媒の流量を変更することによつて行われる。
しかしながら、加熱回路を通る冷媒流量が非常に
低い場合にはいろいろな困難が伴う。詳述すれば
このような状態の場合、ブースタ圧縮機が、それ
を通る冷媒蒸気の温度を相当に上昇させ、冷媒
は、化学的に分解される温度レベルに近づく場合
がある。冷媒の化学的分解が生じると、酸性化合
物が発生し、それによつて冷凍機の構造体を損傷
させることになる。しかし、加熱回路の冷媒蒸気
を防止するに当つては、幾つかの考慮すべき要素
がある。第一に、加熱回路の容量と、冷却回路の
容量とは互いに独立して制御することが好まし
い。例えば、加熱回路内の冷媒蒸気が過度に高い
温度に近づいた場合、冷却回路の容量をその最小
値と最大値との間の中間値とすることができる。
第２に、上述の型式のある種の冷凍機において
は、加熱回路内の冷媒蒸気の異常高温を防止する
ための態様は、そのような異常高温に近づいたと
きの冷却回路の実際の容量に応じて変えることが
できる。更に、先に述べたように、この種の冷凍
機にかかる加熱負荷は、一定でなく、例えば周囲
温度等のいろいろ要素の変動に応じて変化する。
加熱負荷がある特定の値以下に低下した場合は、
冷凍機の加熱回路の加熱作用を停止させ、加熱負
荷を別の態様で充足させることが好ましい。しか
しながら、加熱回路と冷却回路の両方を備えてい
る冷凍機においては、加熱回路の加熱作用が停止
されているときであつても、加熱回路が過熱する
のを防止するために該加熱回路に常時冷媒蒸気の
流れを維持しておく必要がある。加熱回路の加熱
作用が停止されているとき、加熱回路へ供給され
る冷媒蒸気が該回路の通常の供給圧力、即ち、冷
凍機の凝縮器の圧力に実質的に等しい圧力である
場合は、加熱回路内の温度を好適なレベルに保持
するには、該回路を通る冷媒蒸気の質量流路を相
当に高く維持しなければならない。従つて、実際
に有効な仕事がなされないにも拘らず、この冷媒
蒸気を圧縮するためにブースタ圧縮機は相当多量
の動力を消耗する。

ブースタ圧縮機を通る蒸気の質量流量を減少さ
せれば、当然該圧縮機の動力所要量も減少する
が、圧縮機が遠心圧縮機である場合は、それを通
る蒸気の質量流量を単に減少させただけでそれと
同時に圧縮機の前後の圧力差を低下させなけれ
ば、圧縮機をサージ状態に近い状態で作動させる
ことになる。周知のように、遠心圧縮機をサージ
状態またはそれに近い状態で作動させることは、
吐出蒸気の温度が高くなり、機械的振動が生じる
ので望ましくない。加熱回路にかかる加熱負荷が
なくなつたとき、冷媒蒸気が通常の供給圧力より
はるかに低い圧力で供給されたとすると、それと
同時に冷媒蒸気の質量流量即ち重量流量も減少
し、それによつて無駄なエネルギーの消耗を少く
する。更に、圧縮機の前後の圧力差を低下させる
のと同時に圧縮機を通る質量流量を減少させれ
ば、圧縮機がサージ状態またはそれに近い状態で
作動するのを防止することができる。

以上のことに鑑みて、本発明の第１の側面は、
ブースタ型熱回収式冷凍機の加熱回路内の冷媒蒸
気の過度の温度上昇を防止することに関する。詳
述すれば、本発明の第１側面は、高圧側と低圧側
を有する冷却回路と、該冷却回路の高圧側から冷
媒蒸気を吸引して圧縮するためのブースタ圧縮機
を含む加熱回路とから成る、加熱需要と冷却需要
の両方を充足させるための装置に関する。この装
置は、また、ブースタ圧縮機から吐出される冷媒
蒸気の温度を感知するための感知器と、該冷媒蒸
気の温度が所定のレベルを越えると該感知器に応
答して加熱回路の加熱作用を停止させる制御器と
を備えている。

本発明の第２の側面は、ブースタ型熱回収式冷
凍機の加熱回路にかかる加熱負荷が所定のレベル
以下に低下したとき加熱回路の加熱作用を停止さ
せることに関する。詳述すれば、本発明の第２側
面は、低圧側と高圧側を有する冷却回路と、加熱
負荷を充足するために該冷却回路の高圧側から冷
媒蒸気を吸引し圧縮するためのブースタ圧縮機を
含む加熱回路とから成る、加熱および冷却需要を
充足させるための装置に関する。本発明によれ
ば、加熱回路にかかる負荷が監視され、加熱回路
にはそれにかかる負荷の変動にかかわりなく、常
時冷媒流が維持される。加熱回路の負荷が所定レ
ベル以下に低下すると、加熱回路の前後の圧力差
が実質的に平衡化され、ブースタ圧縮機の消費電
力を減少させる。更に、好ましい実施態様におい
ては、加熱回路の加熱作用が停止されると、ブー
スタ圧縮機へ送られる冷媒蒸気の圧力が低下さ
れ、加熱回路内の温度を好適なレベルに維持する
のに必要な該熱回路の冷媒蒸気の質量流量を少く
する。

以下に添付図を参照して本発明の好ましい実施
例を説明する。

第１図を参照すると、本発明の原理を組入れた
冷凍機即ち加熱・冷却装置１０の概略図が示され
ている。装置１０は、冷却回路１２と、加熱回路
１４とから成る。冷却回路１２は、例えば２段圧
縮機１８の第１段１６によつて構成した主圧縮機
と、主凝縮器２０と、主膨脹器２２と、蒸発器２
４を含む。加熱回路１４は、例えば２段圧縮機１
８の第２段２６として構成したブースタ（増圧）
圧縮機２６と、熱回収用凝縮器３０と、オリフイ
スの如き補助膨脹器３２を含む。圧縮機１８の第
１段１６を通る冷媒蒸気の流量、従つて冷却回路
１２を通る冷媒蒸気の流量を制御するために入口
案内羽根３４が設けられている。案内羽根３４を
最少流量位置と最大流量位置の間で移動させるた
めに位置調整手段（図示せず）が設けられてい
る。圧縮機１８の第２段２６（即ちブースタ圧縮
機２６）、従つて加熱回路１４を通る冷媒蒸気の
流量を調整するために調整弁３８が設けられてお
り、弁３８を最少流量位置と最大流量位置の間で
移動させるための第１の位置ぎめ手段、例えば可
逆電気モータ４０が設けられている。加熱回路１
４を蒸発器２４のような低圧領域に接続する放出
管４２を設け、この導管を通る冷媒流を調整する
放出管弁４４と、該弁を開放位置と閉鎖位置との
間で移動させるために電気ソレノイド４６のよう
な第２の位置ぎめ手段を設ける。圧縮機１８の第
１段１６および第２段２６を同時に駆動するため
の手段として電気モータ５０が設けられている。

モータ４０および５０およびソレノイド４６の
電気制御回路は、第２図に示されている。第２図
の回路を説明するための便宜上、図の左側に各ラ
インを示すための参照番号１〜１６が付されてい
る。ソレノイド４６は第２図のライン８に示され
ており、モータ４０，５０はそれぞれライン１３
および１６に示されている。ソレノイド４６は、
Ｌ−１，Ｌ−２によつて表わされる第１電源に接
続される。モータ４０および５０は、それぞれ第
２電源Ｌ−３，Ｌ−４および第３電源Ｌ−５，Ｌ
−６に接続する。当業者には明らかなように、第
２図の回路にはいろいろなタイプの電源を使用す
ることができる。好適な電源の組合せの１例をあ
げれば、導線Ｌ−１とＬ−２の間に115Vの交流
電流を供給し、導線Ｌ−３とＬ−４の間に280V
の交流電流を、そして導線Ｌ−５とＬ−６の間に
460Vの交流電流を供給することができる。これ
らの電流の周波数はいずれも60Hzである。

第２図の回路は、多数のリレーコイルと、それ
によつて制御される接点を備えているが、第２図
の右側を参照すると、リレーコイルを有する各ラ
インには、そのコイルによつて制御されるリレー
接点を包含しているラインの参照番号が付されて
いる。また、符号Ｋはリレーコイルを示し、符号
CRはそれによつて制御される接点を示す。例え
ば、ライン１のコイルＫ３は、ライン１および３
の接点CR３を制御し、ライン１１のタイマーリ
レーコイルKT１はライン１２の接点CRT１を制
御する。第２図の各リレー接点は、不作動位置即
ち脱勢位置にあるところが示されている。もちろ
ん、冷凍機１０のための制御装置には、図に示さ
れていないいろいろなスイツチおよびその他の装
置が設けられている。例えば、制御装置には水ポ
ンプスイツチや、多数の表示ランプが設けられて
いる。これらの部品の追加は、慣用の事項である
から、第２図では省略されている。

第２図のライン５にはプログラムタイマーPT
が概略的に示されている。プログラムタイマー
は、周知であり、一連の操作を順次に制御するの
に使用される。冷凍機１０のプログラムタイマー
PTは、それぞれライン５，６，４および１に配
置されているスイツチPT−１，PT−２，PT−
３、およびPT−４を制御し、これらのスイツチ
をプログラムされた一連の段階を通して作動させ
る。プログラムタイマーは、その順序作動のある
点で脱勢され、次に再付勢されると、それが脱勢
された点から操作を再開する。また、周知のよう
に、プログラムタイマーは、その順序動作の各段
階間で所定の時間作動し、各時間間隔は個々に調
節することができる。

最初、スイツチPT−１，PT−２は第２図に実
線で示される位置にあり、スイツチPT−３は開
放しており、スイツチPT−４は閉成されてい
る。第２図のライン９のサーモスタツトスイツチ
Th.Sは閉成されており、ライン９のリレーコイ
ルＫ１は付勢されている。コイルＫ１が付勢され
ているので、ライン４の接点CR１は閉成され、
ライン１０の接点CR１は開放されている。ライ
ン１０の接点CR１が開放位置に置かれると、後
述するようにライン１１のタイマーリレーコイル
KT１は脱勢され、リレーKT１が脱勢される
と、ライン１２の接点CRT１は閉成される。接
点CRT１が閉成されるので、ライン１２のリレ
ーコイルＫ２が付勢されている。この結果、ライ
ン１３の接点CR−２が閉成され、ライン１２お
よび１４の接点CR２は開放されている。

冷凍機１０の作動を開始するためには、ライン
２の始動スイツチSt.Sを手操作で閉成する。それ
によつて、電流はライン１の閉成されているスイ
ツチRT−４および始動スイツチSt.Sを通り、ラ
イン１およびライン２のリレーコイルＫ３および
KT２を付勢する。コイルKT２は、一定の短か
い時間遅延の後、例えば１分後にライン７の接点
CRT２を閉成する遅延タイマーリレーであり、
その後コイルKT２は、それが付勢されている間
接点CRT２を閉成状態に維持する。一方、コイ
ルＫ３の付勢によりライン１および３の接点CR
３を閉成する。ライン１の閉成接点CR３は、始
動スイツチSt.Sと並列関係にあり、従つて、リレ
ーコイルＫ３およびKT２のための保持電流を供
給するので、始動スイツチを放しても電流は保持
される。ライン３の接点CR３が閉成されると、
電流はスイツチPT−４、ライン４の閉成接点CR
１、ライン３の閉成接点CR３、スイツチPT−
１、およびライン５の常閉接点CRT３を通つて
流れ、プログラムタイマーPTを付勢する。

プログラムタイマーPTが付勢されると、スイ
ツチPT−１が破線で示される位置へ移動する。
それによつて、ライン５のプログラムタイマー
PT、常閉接点CR４およびCRT３のための保持
電流が供給される。次に、スイツチPT−２が破
線で示される位置へ移動し、油ポンプリレーコイ
ルO.P.を付勢し、それによつて圧縮機モータ５
０のための給油ポンプ（図示せず）を始動させ
る。圧縮機モータ５０内の潤滑油の圧力を適当な
レベルにまで上昇させることができる短かい時間
遅延後、プログラムタイマーPTはスイツチPT−
４を開放し、次いでスイツチPT−３を閉成して
圧縮機モータ５０を始動する。スイツチPT−４
が開放された状態では、圧縮機モータ５０を始動
させる過程は、ライン２の安全スイツチSab.Sが
閉成されているときにのみ継続される。安全スイ
ツチSab.Sは、例えば圧縮機モータ５０内の潤滑
油の圧力が低い等の望ましくない状態が生じたと
きモータ５０の作動を阻込または停止させる複数
の安全スイツチを代表して示されたものである。
その他の安全スイツチも、当該技術分野において
周知であり、冷凍機１０に容易に組入れることが
できる。

安全スイツチSab.Sは、それによつて感知され
るパラメータがすべて許容しうる範囲内にある限
り、閉成されたままである。電流は、安全スイツ
チSab.S、ライン４の閉成接点CR３、およびス
イツチPT−３を通つて流れ、ライン３のリレー
コイルＫ４を付勢する。リレーコイルＫ４が付勢
されると、ライン３およびライン１６のリレー接
点CR４が閉成され、ライン５の接点CR４は開放
される。ライン３の接点CR４は、スイツチPT−
３と並列関係にあり、リレーコイルＫ４に保持電
流を供給するので、スイツチPT−３は開放させ
ておくことができる。ライン５の接点CR４はプ
ログラムタイマーPTと直列関係にあり接点CR４
が開放すると、プログラムタイマーは脱勢され
る。ライン１６の接点CR４は圧縮機モータ５０
と直列関係にあるので、接点CR４が閉成される
と、圧縮機モータ５０が作動される。実際の実施
においては、コイルＫ４の付勢に応答してモータ
始動機（図示せず）が作動され、それによつて圧
縮機モータ５０を始動させるようにすることがで
きる。かくして、圧縮機モータ５０が始動され、
冷凍機１０が作動状態に置かれ、プログラムタイ
マーPTは脱勢される。スイツチPT−３が閉成し
ても、安全スイツチSab.Sが開放されると、コイ
ルＫ４は付勢されず、安全スイツチが閉成される
までモータ５０は始動されない。同様に、モータ
５０が作動しているとき安全スイツチSab.Sが開
放されると、コイルＫ４が脱勢され、ライン１６
の接点CR４が開され、モータ５０は、安全スイ
ツチが再び閉成されるまで、不作動にされる。

第１図を参照して冷凍機１０の作動を説明する
と、圧縮機１８の第１段１６は、圧縮された高温
の冷媒蒸気を導管５２を介して主凝縮器２０内へ
吐出する。冷媒は、主凝縮器内を通り、その際、
該凝縮器内に配置された熱交換コイル５４内を循
環する外部の熱交換媒体、例えば水に対して熱を
放出して凝縮する。かくして凝縮した冷媒は、主
膨脹器２２を通り、圧力および温度を低下せしめ
られる。かくして、膨脹した冷媒は、蒸発器２４
を通り、その際、該蒸発器内に配置された熱交換
コイル５６内を通る外部からの熱交換媒体、例え
ば水から熱を吸収して蒸発し、一方の熱伝達媒体
を冷却させる。この冷却した熱伝達媒体は、冷却
負荷を充足するのに使用することができる。一
方、蒸発した冷媒は、蒸発器２４から導管５８を
通つて圧縮機１８の第１段１８内へ吸引される。

先に述べたように、圧縮機１８の第１段１６
は、冷却回路１２を高圧側６０と低圧側６２とに
分離しており、冷却回路の高圧側から圧縮機１８
の第２段即ちブースタ圧縮機２６へ冷媒蒸気を導
くためのブースタ導入管６４が設けられている。
第１図の実施例においては、導入管６４は、主凝
縮器２０に接続されており、該凝縮器を通る冷媒
蒸気の一部を圧縮機の第２段２６へ導く。別法と
して、導管６４は、吐出導管５２に直接接続して
もよい。圧縮機１８の第２段２６は、そこへ導入
されてくる冷媒蒸気を更に圧縮してその温度およ
び圧力を更に上昇させる。この更に圧縮された蒸
気は、導管６６内へ吐出され、熱回収用凝縮器３
０へ送られる。冷媒蒸気は、凝縮器３０内におい
て該凝縮器内に配置された熱交換コイル７０内を
通る熱伝達流体、例えば水に対して熱交換関係を
なして通され、該熱伝達流体を加熱し、冷媒蒸気
は凝縮する。この加熱された熱伝達流体は、加熱
負荷を充足するのに使用することができる。熱回
収用凝縮器３０内で凝縮した冷媒は、例えばオリ
フイス３２のような補助膨脹器および冷媒導管７
２，７４を含む戻し手段を通つて冷却回路１２へ
戻される。詳述すれば、熱回収用凝縮器３０から
の凝縮した冷媒は、導管７２を経てオリフイス３
２を通り、それによつて圧力および温度を低下せ
しめられて導管７４を通つて冷却回路１２の主膨
脹器２２へ戻され、冷却回路内での使用に供され
る。

案内羽根３４は、冷却回路１２にかかる負荷の
変動を表わす幾つかの要素のうちの任意の１つま
たは複数の要素に応答して制御されるようにし、
それによつて冷却回路の容量を変更するように構
成することができる。例えば、案内羽根３４は、
蒸発器２４の熱交換コイル５６から流出してくる
流体の温度に応答して制御されるようにすること
ができる。その場合、冷却（冷房）負荷が増大ま
たは減少すると、それに対応して羽根３４は、最
少冷媒蒸気流量位置と最大冷媒蒸気流量位置との
間で移動し、圧縮機１８の第１段１６、従つて冷
却回路１２を通る冷媒蒸気流量を増大または減少
させる。同様にして、加熱回路１４にかかる負荷
の変動を表わす任意の１つまたは複数の要素に応
答して調整弁３８が制御されるようにし、それに
よつて加熱回路の容量を変えるようにすることが
できる。例えば、弁３８は、熱回収用凝縮器３０
の熱交換コイル７０から排出される流体の温度に
応答して制御されるようにすることができる。そ
の場合、加熱負荷が増大すると、第２図のライン
１３の常開スイツチ７６が閉成されてモータ４０
を作動させ、弁３８を最大冷媒蒸気流量位置の方
へ移動させ、それによつて圧縮機１８の第２段２
６、従つて加熱回路１４を通る冷媒蒸気流量を増
大させる。反対に、加熱負荷が減少すると、第２
図のライン１５の常開スイツチ７８が閉成されて
モータ４０を作動させ、弁３８をその最少流量位
置の方へ移動させ、それによつて加熱回路１４を
通る冷媒蒸気の流量を減少させる。スイツチ７６
および７８は、機械的スイツチであつてもよく、
あるいはソリツドステートの電子素子であつても
よい。

このように、弁３８の制御により、冷凍機１０
にかかる加熱負荷が減少すると、加熱回路１４を
通る冷媒蒸気流量も減少する。かくして、ブース
タ圧縮機２６を通る冷媒蒸気の流量が減少するに
つれて、該圧縮機から吐出される冷媒蒸気の温度
は上昇する。先に述べたように、ブースタ圧縮機
２６を通る冷媒蒸気の流量が非常に低い場合は、
それから吐出される蒸気の温度が、冷媒が冷凍機
１０の構造を損傷するような成分に化学的に分解
する温度レベルに近づく場合がある。このことに
鑑みて、本発明の冷凍機１０は、ブースタ圧縮機
２６を通る冷媒蒸気の温度が所定の値を越える
と、加熱回路１４の加熱作用を停止させ、該回路
内の冷媒の温度を低下させるように構成されてい
る。

第１および２図に示された好ましい実施例にお
いては、この加熱作用停止手段は、サーモスタツ
トスイツチTh.Sと放出管４２を含む。サーモス
タツトスイツチTh.Sは、圧縮機１８の第２段か
ら吐出される冷媒蒸気に対して伝熱関係をなすよ
うに配置する。例えば、スイツチTh.Sは導管６
６に装着することができる。スイツチTh.Sは、
第２図のライン９にリレーコイルＫ１と直列に接
続されており、先に述べたように、常閉スイツチ
である。スイツチTh.Sは、ブースタ圧縮機２６
から吐出される冷媒蒸気の温度が所定値を越える
と、開放する。その結果、第２図から明らかなよ
うに、リレーコイルＫ１が脱勢されてライン４の
接点を開放し、ライン１１のタイマーリレーKT
１に関連するライン１０の接点CR１を閉成す
る。タイマーリレーKT１は、遅延オフ型ソリツ
ドステートタイマーであり、ライン１０の接点
CR１が閉成されると付勢状態に電気的にロツク
され、ライン１０の接点CR１が閉成されている
間付勢されており、かつ、接点CR１が開放され
た後所定の時間だけ付勢されたままに保持され
る。ライン１１のタイマーリレーKT１が作動さ
れると、ライン１２の接点CRT１が開放されて
リレーコイルＫ２を不作動にする。その結果、ラ
イン１３の接点CR２を開放し、ライン８および
１４の接点CR２を閉成する。ライン１３の接点
CR２が開放位置にあるときは、モータ４０は、
スイツチ７６が閉成しても作動されず、弁３８を
開放方向（最大流量位置の方向）へ移動させるこ
とはない。ライン１４の接点CR２が閉成位置に
あるときは、スイツチ７８をバイパスしてモータ
４０を付勢し、弁３８をその最少流量位置の方へ
移動させ、加熱回路１４を通る冷媒流量を減少さ
せる。それと同時に、ライン８の接点CR２が閉
成すると、放出弁用ソレノイド４６が作動され
る。

再び第１図を参照して説明すると、ソレノイド
４６の作動により放出管弁４４が開放され、導管
４２を通して冷媒を通流させる。かくして、加熱
回路１４は、冷却回路１２の低圧側６２に連通せ
しめられる。第１図の実施例では、放出管４２の
一端は導管７２に接続され、他端は蒸発器２４に
接続される。あるいは別法として、当業者には明
らかなように、放出管４２の一端を熱回収用凝縮
器３０または吐出管６６に接続し、他端を吸入管
５８に接続してもよい。蒸発器２４内の圧力は熱
回収用凝縮器３０およびそれに通じている吐出管
６６内の圧力より低いので、加熱回路１４を冷却
回路の蒸発器２４に連通させると、凝縮器３０お
よび導管６６内の圧力が低下する。従つて、ブー
スタ圧縮機２６がそこを通る冷媒に与えなければ
ならない圧力増大の量が比較的小さくてすむの
で、該圧縮機によつて圧縮される際に生じる冷媒
の温度上昇も小さくなる。このようにして、ブー
スタ圧縮機２６から吐出される冷媒蒸気の温度が
低く抑えられ、冷媒の化学分解を起させて機械を
損傷させるような高温に達することが防止され
る。

ブースタ圧縮機２６から吐出される蒸気の温度
が所定値以下に低下すると、サーモスタツトスイ
ツチTh.S.が閉成してコイルＫ１を再び付勢し、
それによつてライン１０の接点CR１を開放させ
る。しかし、ライン１１のタイマーリレーKT１
は、所定時間動作し終えるまで付勢されたままに
留まる。この時間遅延により、加熱回路１４が再
作動されたとき該回路にかけられる加熱負荷を増
大させることができ、加熱作用が再開されたとき
加熱回路１４を通る少くとも適当量の冷媒蒸気流
が確保されるようにする。タイマーKT１が自動
的に不作動になると、ライン１２の接点CRT１
が閉成され、コイルＫ２が付勢される。かくし
て、放出管弁４４がライン８の接点CR２および
ソレノイド４６の作用により閉鎖され、モータ４
０の制御は、ライン１３の接点CR２が閉成さ
れ、ライン１４の接点CR２が開放されたことに
よりスイツチ７６および７８に戻される。

先に述べたように、加熱回路１４内の冷媒蒸気
の温度が過度のレベルに近づいたのに対する冷凍
機１０の最も望ましい完全な応答は、冷却回路１
２の作動状態によつて違つてくる。詳述すれば、
蒸気温度が過度のレベルに接近したことにより加
熱回路１４の作用が停止されたとき、冷却回路１
２に対する負荷が比較的高い場合は、冷却回路の
作動が加熱回路の作用によつて影響されることな
く継続されることが好ましい。反対に、加熱回路
１４の作用が停止されたとき冷却回路１２に対す
る負荷が比較的低い場合は、冷却回路の作動も同
時に停止されることが好ましい。さもないと、冷
却回路を通る冷媒によつて放出されるすべての熱
が主凝縮器２０を介して放出されることになるか
らである。従つて、後にこの熱を熱回収用凝縮器
３０を介して回収することができるようになるま
で一時的に冷却回路の作動を停止することが好ま
しい。

以上のことに鑑みて、冷凍機１０に対する冷却
負荷を感知するための感知手段を設ける。第１図
に示された好ましい実施例においては、この感知
手段は、案内羽根３４の位置を検出するための案
内羽根スイツチG.V.S.から成る。スイツチG.V.S
は、冷却回路にかかる負荷が所定値以下になると
開放し、案内羽根３４が、冷却回路１２の負荷が
所定値に等しくなつたことを表わす位置にまで移
動されると閉成され、冷却回路の負荷が所定値ま
たはそれ以上である限り閉成されたままに留ま
る。第２図を参照して説明すると、案内弁スイツ
チG.V.S.は、ライン３に配置されている。サーモ
スタツトスイツチTh.S.が開放しているとき案内
羽根スイツチG.V.S.が閉成されていると、ライン
４の接点CR１が開放されていても、電流がライ
ン３のリレーコイルＫ４および案内羽根スイツチ
G.V.S.を通つて依然として流れているので、冷却
回路１２は作動し続ける。コイルＫ４は付勢され
たままに保持されているので、ライン１６の接点
CR４は閉成されたままであり、圧縮機モータ５
０は電源に接続されたままに保持される。かくし
て、冷凍機１０は、「加熱および冷却」作動態様
から「冷却のみ」の作動態様に変換される。

しかしながら、サーモスタツトスイツチTh.S.
が開放しているとき案内羽根スイツチG.V.S.が開
放されると、冷却回路１２の作動を含めて、冷凍
機の作動が一時的に停止される。詳述すると、ラ
イン４の接点CR１が、ライン９のサーモスタツ
トスイツチTh.S.が開放したことに応答して開放
され、それと同時に案内羽根スイツチG.V.S.が開
放されると、ライン３のリレーコイルＫ４が電源
から切断され脱勢される。その結果、ライン５の
接点CR４が閉成され、ライン３および１６の接
点CR４が開放される。ライン１６の接点CR４の
開放により圧縮機モータ５０が電源から切られ
る。それによつて圧縮機１８が不作動にされ、冷
凍機１０の作動が停止される。それと同時に、ラ
イン５の接点CR４の閉成によりプログラムタイ
マーPTが付勢される。プログラムタイマーPT
は、その順序制御を続け、スイツチPT−３を開
放して、後に圧縮機モータ５０を再始動させるよ
うにスイツチPT−３をリセツトする。次いで、
スイツチPT−４が閉成されて、安全スイツチ
Sab.Sが開放されるようなことがあつても、リレ
ーコイルＫ３およびKT２を付勢状態に維持す
る。次に、スイツチPT−２が第２図に実線で示
される位置へ移動され、給油ポンプO.P.を不作
動にし、ライン７の閉成接点CRT２を介してリ
レータイマーKT３を付勢する。その結果、ライ
ン５の接点CRT３が開放されてプログラムタイ
マーPTを不作動にする。

タイマーKT３は、圧縮機モータ３０、従つて
冷凍機１０を所定の時間だけ不作動状態に維持
し、モータ５０および冷凍機が過度に頻繁にオ
ン・オフされるのを防止する。冷凍機１０の再始
動を遅延させることは、また、冷凍機が再始動さ
れたときに冷凍機にかけられる加熱負荷および冷
却負荷を増大させておくことを可能にする。この
ようにして、冷凍機１０およびモータ５０は、再
始動されたとき比較的高い、効率的な容量で作動
することができる。タイマーKT３がその作動を
終えると、ライン５の接点CRT３が閉成されて
プログラムタイマーPTを付勢し、プログラムタ
イマーPTがその制御操作を続ける。詳述すれ
ば、プログラムタイマーPTは、スイツチPT−１
を第２図に実線で示される位置へ移動させる。こ
れは、プログラムタイマーPTの制御順序の最後
の段階であり、この段階を終えると、プログラム
タイマーは、その制御順序を再び開始する。即
ち、スイツチPT−１，PT−２を第２図に破線で
示される位置へ戻す。ライン７のタイマーリレー
KT３は「インターバルタイマー」であり、一旦
作動を終了すると、再作動させるためにはその前
に一旦電源から切らなければならない。従つて、
タイマーKT３は、自動的にその作動を終えた時
点で電源に接続されており、スイツチPT−２が
実線位置にあつたとしても、作動終了後すぐには
再始動しない。次に、安全スイツチSab.S.が閉成
されていない限り圧縮機モータ５０が再始動され
ないようにするためにスイツチPT−４が開放位
置へ移動し、次いで、スイツチPT−３が閉成さ
れる。タイマーKT３の休止時間はライン１１の
タイマーKT１の休止時間より長することが好ま
しい。従つて、スイツチPT−３がタイマーKT３
の作動が終了した結果として閉成されると、ライ
ン４の接点CR１が閉成され、スイツチPT−３の
閉成により先に説明したように圧縮機モータ５０
を始動させる。

当業者には明らかなように、弁３８および４４
は、それぞれ電気モータ４０および電気ソレノイ
ド４６以外の手段によつて操作することもでき
る。例えば、弁３８，４４を位置ぎめするための
手段として液圧または空気圧装置を使用すること
ができる。更に、ブースタ圧縮機２６から吐出さ
れる蒸気の温度も、サーモスタツトスイツチ以外
の手段、例えば感温球によつて感知することがで
きる。また、加熱回路１４の加熱作用は、上述し
た態様以外のいろいろな態様によつて停止させる
ことができる。例えば、主圧縮機１６とブースタ
圧縮機２６を別々の駆動手段によつて駆動するよ
うにした冷凍機の場合、ブースタ圧縮機の駆動手
段を不作動にすることによつて回路１４の加熱作
動を停止させることができる。

上述したように、冷凍機１０は、加熱回路１４
内の冷媒蒸気の温度が望ましくない高いレベルに
近づくと、該回路の加熱作動を停止させ、この蒸
気温度が実際に望ましくないレベルに達するのを
防止する。先に述べたように、他の理由から回路
１４の加熱作動を停止させることが望ましい場合
がある。例えば、加熱回路の負荷が一定のレベル
以下に低下した場合、加熱回路の加熱作動を停止
させる必要がある。図示の好ましい実施例におい
ては、圧縮機１８の第２段２６は第１段１６に直
接連結されているので、第１段が作動していると
きは、加熱回路１４の加熱作用が停止されてい
る、いないに拘らず、必ず第２段２６も作動して
いる。従つて、加熱回路１４の加熱作動が停止さ
れたとき第２段２６を通る冷媒流を停止させたと
すれば、加熱回路および圧縮機１８の第２段２６
の温度が異常に高いレベルに達するおそれがあ
る。従つて、第２段２６および加熱回路１４には
それにかかる加熱負荷の有無に関係なく、少くと
も最少限の冷媒流を維持する必要がある。

第２段２６を通してのこの最少限の冷媒蒸気流
を第１段１６からの吐出圧で供給するとすれば、
第２段２６および加熱回路１４内の温度を所定の
最大限度以下に維持するには相当大きな質量流量
の冷媒蒸気流が必要とされる。しかも、第２段２
６は、何ら有効な仕事をするわけでもないのにそ
れを通る冷媒蒸気を圧縮することのために相当量
の動力を消費することになる。最少限の流量の蒸
気流を比較的低い圧力源から第２段２６へ供給す
るようにすれば、蒸気の所要質量流量を少くする
ことができ、同時に、無駄な動力の消費を減らす
ことができる。更に、第２段２６の吐出側の圧力
を低下させることによつて加熱回路１４の加熱作
用を停止させれば、第２段２６の動力消費を更に
減少させ、第２段の所要揚程を最低限にすること
ができる。

第３図を参照すると、本発明の冷凍機１０の変
型実施例が示されている。この冷凍機は、回路１
４にかかる加熱負荷が所定のレベル以下に低下し
たとき回路１４の加熱作用を停止させ、それと同
時に、回路１４を通しての圧力差を低くし、ブー
スタ圧縮機２６へ通常の供給圧力よりはるかに低
い圧力で冷媒蒸気を供給するように構成したもの
である。

第３図の実施例の各構成要素のうち第１図の実
施例の構成要素と同様な要素は、第１図に使用さ
れたのと同じ参照番号で示されている。第３図の
実施例の冷凍機は、第１図のものには設けられて
いない幾つかの要素、即ち、温度感知器８２と、
発信線８４と、スイツチ８６と、電線Ｌ−７，Ｌ
−８を有している。更に、この実施例では、弁３
８および４４は、それぞれ位置ぎめ手段８８およ
び９０によつて制御する。位置ぎめ手段８８，９
０は、電線Ｌ−７，Ｌ−８に接続した電気ソレノ
イドであることが好ましい。

温度感知器８２は、熱回収用凝縮器３０から流
出する熱伝達流体の温度を感知する。その感知さ
れた温度が所定値以下に低下し、加熱回路１４の
負荷が所定レベル以下に低下したことを示すと、
感知器８２は信号を発する。この信号は、線８４
を介してスイツチ８６へ送られ、スイツチ８６を
閉成する。その結果、位置ぎめ手段８８，９０が
作動され、それぞれ弁３８を実質的に閉鎖し、弁
４４を開放する。弁３８がその実質的に閉鎖した
位置に置かれると、導管６４を通してブースタ圧
縮機２６の吸入側へ流れる冷媒の流量を最少限に
する。弁４４が開放されると、流れ制限装置２
２，３２を迂回して導管４２を通るバイパス流路
が設定される。かくして、熱回収用凝縮器３０が
直接凝縮器２４に連通され、その結果として、凝
縮器３０内の圧力は凝縮器２４の圧力にまで低下
する。従つて、流れを起させるのにブースタ圧縮
機２６が創生しなければならない圧力を実質的に
低くすることができる。更に、弁３８の実質的な
閉鎖により、導管６４を通つてブースタ圧縮機２
６の吸入側へ送られる冷媒蒸気の圧力が実質的に
低下し、それによつて、ブースタ圧縮機の温度を
好ましい最大限度以下に維持するのに必要な冷媒
蒸気の質量流量の所要量を最少限にする。

ブースタ圧縮機２６の吐出側を凝縮器３０の圧
力とほぼ等しい圧力に置き、ブースタ圧縮機の吸
入側を通る冷媒蒸気の圧力を相当に低下させるこ
とによつて、該圧縮機の所要揚程が最少限にされ
るとともに、冷凍機に対する加熱負荷が停止され
たとき、ブースタ圧縮機の温度を所望の作動点以
下に維持するのに必要とされる冷媒の質量流量が
少くされ、動力の無駄な消耗を減少させる。実際
上、ブースタ圧縮機２６の前後の圧力差は、実質
的に平衡化され、冷凍機１０内のほぼ最低レベル
にまで低下される。

上述のように弁３８を通して最少限の流量の冷
媒流を通すことができるようにする代りに、弁４
４が開放されたとき弁３８が完全に閉鎖されよる
うにすることもできる。この場合、導管５８と、
導管６４の弁３８より下流の部位とを連通させる
ために逆止弁９４を備えた導管９２を設ける。弁
３８が完全に閉鎖されると、該弁より下流の導管
６４内の圧力が低下し、それによつて逆止弁９４
が開放されて導管５８からブースタ圧縮機２６の
吸入側へ冷媒が流れるのを許容する。逆止弁９４
が開放された状態では、ブースタ圧縮機２６は、
それを安全な作動温度に維持するのに必要な冷媒
流を受取る。第１圧縮機段１６の吸入側圧力とほ
ぼ等しい圧力で導管９２を通つて流れる冷媒流
は、所要の低圧の冷媒蒸気をブースタ圧縮機２６
の吸入口へ供給する。更に、導管９２を通して送
給される蒸気の温度は、冷凍機１０内のほぼ最低
レベルの温度であるから、ブースタ圧縮機２６の
作動温度は相当に低下される。

以上、本発明を好ましい実施例に関連して説明
したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、本発明の精神および範囲内においていろいろ
な変型が可能であることは当業者には明らかであ
ろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は加熱回路内の蒸気温度が過度に上昇す
るのを防止するように構成した本発明の蒸気圧縮
式熱回収型冷凍機の概略図、第２図は第１図の冷
凍機の電気制御回路の概略図、第３図は加熱負荷
が所定レベル以下に低下したとき加熱作用を停止
させるように構成した熱回収型冷凍機の概略図で
ある。 図中、１０は冷凍機、１２は冷却回路、１４は
加熱回路、１６は圧縮機１８の第１段、２０は主
凝縮器、２４は蒸発器、２６はブースタ圧縮機す
なわち圧縮機１８の第２段、３０は熱回収用凝縮
器、３２は補助膨脹器、３４は入口案内羽根、３
８は弁、４０は位置ぎめ手段、４２は放出管、
Th.S.はサーモスタツトスイツチ、４４は放出管
弁、４６はソレノイド、５０はモータ、６０は高
圧側、６２は低圧側、６４はブースタ導入管、７
２，７４は導管、G.V.S.は案内羽根スイツチ、Ｌ
−１，Ｌ−２，Ｌ−３，Ｌ−４，Ｌ−５，Ｌ−６
は電源、Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４はリレーコイ
ル、CR１，CR２，CR３，CR４は接点、８２は
温度感知器、８４は発信線、８６はスイツチ、９
０は位置ぎめ手段、９２は導管、９４は逆止弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高圧側６０と低圧側６２を含む、冷却要求を
   充足するための冷却回路１２と、該冷却回路の高
   圧側６０から冷媒蒸気を吸入し圧縮するためのブ
   ースタ圧縮機２６を含みかつ加熱要求を充足する
   ための加熱回路１４と、戻り導管７２，７４と補
   助膨張器３２を含み該加熱回路から冷却回路へ冷
   媒を戻すための戻し機構７２，７４，３２とから
   成る加熱要求および冷却要求を充足するための加
   熱・冷却装置１０において、 (イ) 前記ブースタ圧縮機から吐出される冷媒蒸気
   の温度を感知するための温度感知器Th.S.と、 (ロ) ブースタ圧縮機２６を介して前記蒸気の流れ
   を制御する弁手段３８と、 (ハ) 前記温度感知器に応答して前記弁手段を制御
   し前記ブースタ圧縮機２６から吐出される蒸気
   の温度が所定の温度を越えた際に前記加熱回路
   １４を介して蒸気の流量を低減させる第１の位
   置ぎめ装置４０と、 (ニ) 前記加熱回路１４からの冷媒を前記冷却回路
   １２の低圧側６２へ伝達する放出管４２と、 (ホ) 前記放出管を介して冷媒の流れを制御する放
   出管弁４４と、および (ヘ) 前記温度感知器Th.S.に応答して前記ブース
   タ圧縮機から吐出される蒸気の温度が所定の温
   度を越えた際に前記放出管弁４４を開く第２の
   位置ぎめ装置４６と、 を備えていることを特徴とする上記加熱冷却装
   置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   該装置は更に前記冷却回路１２への要求を感知す
   るものであつて案内羽根３４の位置を検出する案
   内羽根スイツチG.V.Sを有する感知装置、および
   前記冷却回路の冷却作用を停止させるように働く
   接点手段CR４とを備え、前記感知装置によつて
   感知された冷却要求が所定の負荷以下でありかつ
   前記ブースタ圧縮機から吐出される蒸気の温度が
   前記温度感知器Th.S.で感知した所定の温度を越
   えた際に前記冷却回路の冷却作用を一時的に停止
   させることを特徴とする上記加熱冷却装置。 ３ 高圧側６０と低圧側６２を含み冷却要求を充
   足するための冷却回路１２と、加熱要求を充足す
   るための加熱回路１４とを有する加熱冷却装置の
   動作を制御する方法であつて、かつ前記冷却回路
   の高圧側６０へ前記加熱回路１４を介して冷媒蒸
   気を通す段階と、前記加熱回路を通る前記冷媒蒸
   気を圧縮する段階と、および前記加熱回路を介し
   て通る冷媒からの熱を第１の熱伝達流量へ伝達加
   熱負荷を充足させる伝達段階とを有する方法にお
   いて、(イ)加熱負荷の状態によつて前記加熱回路を
   通る蒸気流量を増大または低減させる段階と、か
   つ(ロ)前記加熱回路１４を通る冷媒の温度が所定の
   温度を越えたか越えないかにしたがつて前記加熱
   回路から前記冷却回路１２の低圧側６２への前記
   蒸気の吐出を調整し前記加熱回路内の圧力を増大
   または低下させる段階を備えたことを特徴とする
   上記動作方法。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の方法において、
   (ハ)前記加熱負荷が所定レベル以下に低下した際
   に、前記加熱回路１４と前記冷却回路の低圧側６
   ２を連絡して両回路の間の圧力をほぼ等しくし、
   かつ(ニ)前記加熱回路１４を通る冷媒蒸気の圧力を
   同時に低下させる段階とを備え、よつて加熱負荷
   と無関係に前記加熱回路１４を通る冷媒を最小限
   に維持することを特徴とする上記動作方法。