JPS63156979A - ヒ−トポンプ式空気調和機 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、冬期暖房運転開始時における圧縮機の信頼性
を確保し、同時に立ち上がり性能全改善したヒートポン
プ式空気調和機に関するものである。

従来の技術 屋外温度が低い冬期の朝などに、空気熱源ヒートポンプ
式空気調和機の暖房運転を開始すると、圧縮機が十分に
冷えきっているため、内部に封入しである冷凍機油に冷
媒が多量に溶解しており、圧縮機起動時に激しいフォー
ミングを起こして多量の冷凍機油が冷媒回路中に出てし
まい、潤滑不良の危険があった。また快適性の面からみ
ても機器が冷えきっているので、これらの熱容量に消費
されたり、循環すべき冷媒が途中で凝縮してしまい、十
分な冷媒循環量が確保できずに数分間は温風を吹き出す
ことができず、利用者に不便をきたしていた。これらを
解決するものとして、途中に液だめを設けた種々の冷凍
サイクルが提案されている。

第２図は、特公昭５５−１１８６２号公報に示された従
来の冷凍サイクル図で、圧縮機１、凝縮器２、液だめ３
、膨張弁４、蒸発器５を順次配管接続し、液だめ３の位
置を圧縮機１よりも低くし、さらに蒸発器５と液だめ３
との間に逆止弁６を備えたバイパス７を設けたものであ
る。運転時には冷媒は圧縮機１、凝縮器２、液だめ３、
膨張弁４、蒸発器５、圧縮機１と循環し、液だめ３は循
環する冷媒の冷媒量を調整している。運転停止になると
、停止直前の圧力差により凝縮器２や液だめ３にあった
多量の高圧冷媒は、膨張弁４を通って蒸発器５へ移動す
るが、その後日射等の熱を受けて蒸発器５の温度が上昇
すると、破線矢印で示すようにバイパス７を通って圧縮
機１よりも低い位置にある液だめ３に移動し、ここで液
冷媒としてためられるので、圧縮機１に戻ることはない
。したがって圧縮機１の再起動も正常に行えるし、又起
動後も液だめ３内の液冷媒ば膨張弁４、蒸発器５を通っ
て圧縮機１に戻ってくるので、多量の液冷媒の戻りもな
い。

第３図は、実公昭５７−２１０００号公報に示された従
来の別の冷凍サイクル図で、圧縮機１１．１Ｊ１ｉ１２
、レシーバ１３、電磁弁１４、減圧装置１５、蒸発器１
６全配管接続して主回路１７を構成し、蒸発器１６の下
方に容器１日ｔ−位置させ、容器１８の一端を開閉弁１
９を介して蒸発器１６の底部２０に連通させ、他端を配
管２１を介して主回路１７に連通させたものである。運
転時には開閉弁１９は閉じたままであシ、冷媒は主回路
１７を循環するので、容器１８内は蒸発器１６を出た後
の低圧ガス状態となっている。圧縮機１１の運転停止と
同時に電磁弁１４を閉じ、開閉弁１９を開くと、蒸発器
１６に存在していた冷媒は重力により容器１８に一旦回
収され、回収後に開閉弁１９を再び閉じ、電磁弁１４は
閉じたままで圧縮機１１を運転して容器１Ｂ内の冷媒を
高圧側、つまり凝縮器１２やレシーバ１３に回収する。

。以上の操作により、運転停止後の冷媒の高圧側への回
収運転時に、蒸発器１６内に冷媒液が存在しないので、
冷媒液の蒸発による蒸発器１６の異常な温度低下がなく
、蒸発器１６が水熱交換器であるチラーユニットでは水
の凍結による蒸発器１６の管破損の事故を防止できる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記構成では以下のような問題点があった
。第２図に示した従来例では、液だめ３は冷媒量調整の
ためのものであって、図示したように液だめ３内は通常
は冷媒の液とガスが共存する飽和状態であり、広く用い
られる過冷却サイクルが組めないこと、又液だめ３が冷
媒液で満たされる過冷却サイクルを組むと、運転停止時
に蒸発器５に存在していた冷媒は、オーバー７０−して
液だめ３に回収することができず、圧縮機１の吸入側に
液としてたまり込み、起動時に危険となる。

さらに冷凍サイクルを可逆にする図示しない四方弁を圧
縮機１の吸入側及び吐出側にまたがるように取り付け、
逆サイクルの運転を行うと、液だめ３は膨張弁４ｔ−通
過後の低圧二相冷媒となり、ここで液化してたまり易く
なって蒸発器２へ十分な液供給ができずに能力が大巾に
低下するので、可逆式のヒートポンプサイクルが組めな
い。

又、第３図に示した別の従来例では、蒸発器１６や圧縮
機１１の吸入側に存在する冷媒を高圧側へ移動回収する
ために、運転停止後もわざわざ圧縮機１１を再運転しな
ければならず、この冷凍サイクルを空気調和機に用いた
ならば、省エネルギに反し、利用者に運転停止後も圧縮
機１１の運転音を意識させ、混乱を与える以外の何もの
でもない。

本発明は上記問題点に鑑み、特に冬期の暖房運転開始時
に問題となる圧縮機内への冷媒の寝込みや、多量の冷媒
液の吸込みを防止し、圧縮機の信頼性を確保すると同時
に、立ち上がり性能も併わせで改善した。冷暖房可能な
と一トポンプ式空気調和機を提供するものである。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するために本発明のヒートポンプ式空
気調和機は、圧縮機、四方弁、室内熱交換器、減圧装置
、室外熱交換器を環状に冷媒配管で連結し、切換え手段
を介して前記減圧装置と並列にバイパス回路を設け、前
記バイパス回路の途中に液レシーバを、前記室外熱交換
器及び前記圧縮機よりも低くなるように設置し、前記液
レシーバと前記室外熱交換器の最下部とを開閉弁を介し
て冷媒配管で連結して冷媒回路を構成したものである。

作　　用 本発明は上記構成により、例えば暖房運転停止中に開閉
弁を開いて、冷媒回路に封入された冷媒を液状態で液レ
シーバに溜め、暖房運転開始時にはこの開閉弁を閉じ、
さらに室内熱交換器を出た冷媒をバイパス回路に流すこ
とにより、運転停止中にこの液レシーバに溜められた液
冷媒を冷媒回路内へ放出する。したがって、冬期の外気
温が低い時でも、運転停止中に低温となる室外熱交換器
や、圧縮機や、圧縮機のアキュムレータに多足の冷媒が
凝縮して溜まることはなく、したがって運転開始時に圧
縮機内のフォーミングによる多量の油流出や、圧縮機の
多量の液吸い込みなどを防止でき、さらには室外熱交換
器の入口側に、溜めておいた多量の液冷媒を運転開始と
同時に放出・供給するので、運転開始直後から素早く室
外熱交換器で吸熱でき、従来見られた低圧の落ち込みも
少なく、また減圧装迩ヲバイパスすることになるので冷
媒循環もよくなるなど、運転開始時における圧縮機の信
頼性や立ち上がり性能を改善するものである。

実施例 以下本発明の一実施例であるヒートポンプ式空気調和機
について図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例であるヒートポンプ式空気調
和機の冷媒回路図を示したものである。

同図で３１は圧縮機、３２は四方弁、３３は室内熱交換
器、３４は減圧装置としてキャピラリ、３５は室外熱交
換器、３６はバイパス回路、３７は液レシーバとしてベ
アチューブ、３８は切換え手段として二方弁、３９は逆
止弁、４０は開閉弁、４１はアキュムレータ、４２は基
板、４３は室外機である。圧縮機３１、四方弁３２、室
内熱交換器３３、キャピラリ３４、室外熱交換器３５を
順次環状に冷媒配管で連結し、キャピラリ３４と並列に
バイパス回路３６を設け、バイパス回路３６の途中に冷
媒配管の裸管であるベアチューブ３７を、その位置が圧
縮機３１やアキュムレータ４１よりも低くなるように、
しかも室外熱交換器３５の下方で、基板４２の上部に沿
わせて引き廻すように配設して設け、バイパス回路３６
にはベアチューブ３７をはさんで途中に二方弁３Ｂと逆
止弁３９を備え、さらに室外熱交換器３５の最下部に相
当する冷媒配管とベアチューブ３７とを開閉弁４０を介
して冷媒配管で連結して冷媒回路を構成したものである
。

暖房運転時には、二方弁３Ｂと開閉弁４０は共に閉じた
ままとし、圧縮機３１から吐出された高温高圧の冷媒は
、四方弁３２ｔ−経て室内熱交換器３３に至り、ここで
放熱して室内を暖房した後キャピラリ３４で減圧され、
室外熱交換器３５で外気より吸熱して蒸発し、四方弁３
２ｔ−経て圧縮機３１の吸入側に戻って冷凍サイクルを
完結する。

このとき、ベアチューブ３７は逆止弁３９を介して室外
熱交換器３５の入口側と連通しておシ、しかも逆止弁３
９の向きからしてその内部で低圧の冷媒が液化して溜ま
り込むことはなく、循環する冷媒の過不足が起こらない
ので冷凍サイクルに影響を及ぼすことはない。次に図示
しない制御装置により運転停止信号が入力され、圧縮機
３１が停止すると、二方弁３Ｂ及び開閉弁４０を共に開
く。

この操作によシ圧縮機３１〜四方弁３２〜室内熱交換器
３３〜キャピラリ３４までの高圧側に存在していた多量
の冷媒が、二方弁３８及びバイパス回路３６を通って低
圧側であったベアチューブ３７に移動する。また室外熱
交換器３５に存在していた冷媒は重力により開閉弁４０
を経てベアチューブ３７に移動する。ベアチューブ３７
に回収した冷媒の量を検知するか、又は所定時間経過し
て回収できたと判断すれば、二方弁３８及び開閉弁４０
を共に閉じる。この２つの弁を閉じるのは弁への通電等
による無駄な消費電力の削減が目的であり、共に開いた
状態であってもベアチューブ３７に溜まった液冷媒は、
その重力位置関係からして室外熱交換器３５や圧縮機３
１の吸入側へ逆流することはない。

このようにして運転停止中に冷媒回路中の冷媒をベアチ
ューブ３７に溜めておき、図示しない制御装置により運
転開始信号が与えられると、圧縮機３１は起動し、同時
に二方弁３Ｂは開く。これによシベアチューブ３７に溜
まっていた多量の液冷媒は逆止弁３９を通って室外熱交
換器３５の入口側に供給され、室外熱交換器３５で外気
より吸熱した後低圧ガス状態となり、冷媒配管を通って
四方弁３２、アキュムレータ４１から圧縮機３１に吸入
され、ここで圧縮された冷媒は圧力、温度ともに上昇し
て圧縮機３１から吐出され、四方弁３２、室内熱交換器
３３へと流れ、二方弁３日が開いているため、キャピラ
リ３４よシも抵抗の小さなバイパス回路３６を通って、
再びベアチューブ３７から逆止弁３９へと、ちょうどキ
ャピラリ３４をバ、イバスするように循環して流れるこ
とになる。ベアチューブ３７内の冷媒量を検知するか、
又は所定時間経過するなどしてベアチューブ３７内に溜
まっていた液冷媒がなくなれば、二方弁３日を閉じるこ
とにより、キャピラリ３４で循環する冷媒が減圧され、
通常の暖房サイクルを形成する。

なお冷房運転時には四方弁３２を切換え、二方弁３Ｂと
開閉弁４０を共に閉じると、ベアチューブ３７に冷媒が
溜まり込むことはなく、従来と同じ冷房が行える。

以上のように本実施例によれば、キャピラリ３４と並列
にバイパス回路３６を設け、バイパス回路３６の途中に
、液レシーバとして機能するベアチューブ３７を、室外
熱交換器３５及び圧縮機３１よりも低い位置になるよう
に設け、さらに室外熱交換器３５の最下部とベアチュー
ブ３７とを開閉弁４０を介して連結し、運転停止時にこ
のベアチューブ３７に液冷媒を溜め、運転開始時にはし
ばらくの間キャピラリ３４へは冷媒を流さずに、バイパ
ス回路３６へ流すようにしたので、外気温が低い冬期の
運転開始時に圧縮機３１や室外熱交換器３５には液冷媒
はなく、フォーミングによる油流出や液パツクの危険も
ないので、圧縮機３１を安全に起動できるし、また室外
熱交換器３５の入口側にベアチューブ３７内の液冷媒を
供給し続け、同時にキャピラリ３４をバイパスして冷媒
を循環させるので、従来見られた冷媒不足による低圧の
落ち込みも少なくなり、立ち上がり性能を向上できる。

なお本実施例では暖房運転停止時から開始時にかけての
制御及び動作について説明したが、低外気温下の着霜及
び除霜を繰り返す暖房運転中においても、例えば時々二
方弁３Ｂを開いてバイパス回路３６に冷媒を流すように
してやれば、高温高圧の冷媒が基板４２上に引き廻され
たベアチューブ３７を通って、逆止弁３９を経て室外熱
交換器３５に流れるので、除霜終了後のドレン水が基板
４２上に凍結成長するのを防止することもできる。

またベアチューブ３７の容積を、冷媒回路に封入する冷
媒封入量の液化時容積の（１７２〜１）倍とすれば、運
転停止時に大半の冷媒をベアチューブ３７に溜めること
ができ、さらに圧縮機３１の起動時における信頼性は高
まる。

さらに本実施例では切換え手段として二方弁３Ｂを用い
て説明したが、これに代わって二方弁等でもよいし、又
減圧装置としてのキャピラリ３４の代わりに種々の膨張
弁でもよいし、さらには液レシーバとしてベアチューブ
３７の代わりに容器でも構わない。

発明の詳細 な説明してきたように本発明によるヒートポンプ式空気
調和機は、圧縮機、四方弁、室内熱交換器、減圧装置、
室外熱交換器を環状に冷媒配管で連結し、切換え手段を
介して前記減圧装置と並列にバイパス回路を設け、前記
バイパス回路の途中に液レシーバを、前記室外熱交換器
及び前記圧縮機よりも低くなるように設置し、前記液レ
シーバと前記室外熱交換器の最下部とを開閉弁を介して
冷媒配管で連結して冷媒回路を構成したので、例えば暖
房運転停止中に開閉弁を開いて、冷媒回路に封入された
冷媒を液状態で液レシーバに溜め暖房運転開始時にはこ
の開閉弁を閉じ、さらに室内熱交換器を出た冷媒をバイ
パス回路に流すことにより、冬期の外気温が低い時でも
、運転停止中に低温となる室外熱交換器や、圧縮機や、
圧縮機のアキュムレータに多量の冷媒が凝縮して溜まる
ことはなく、したがって運転開始時に圧縮機内の７オー
ミングによる多量の油流出や、圧縮機の多量の液吸い込
みなどを防止でき、さらには室外熱交換器の入口側に、
溜めておいた多量の液冷媒を運転開始と同時に放出・供
給するので、運転開始直後から素早く室外熱交換器で吸
熱でき、従来見られた低圧の落ち込みも少なく、また減
圧装置をバイパスすることになるので冷媒循環もよくな
るなど、運転開始時における圧縮機の信頼性や立ち上が
り性能を改善できる優れた効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるヒートポンプ式空気調
和機の冷媒回路図、第２図は従来例を示・　　す冷凍サ
イクル図、第３図は別の従来例を示す冷凍サイクル図で
ある。 ３１・・・・・・圧縮機、３２・・・・・・四方弁、３
３・・・・・・室内熱交換器、３４・・・・・・キャピ
ラリ（減圧装置）、３５・・・・・・室外熱交換器、３
６・・・・・・バイパス回路、３７・・・・・ベアチュ
ーブ（液レシーバ）、３８・・・・・・二方弁（切換え
手段）、４０・・・・・・開閉弁。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名３１
−　圧Ｓ機・ η−四方弁 ３３＝１円熱’；ｃ　ｆｔ’　轟 舅−キ〒ピラリ（ＪＫ圧貨１） ３５−室外醜交ｐＡ６ あ−バイパス回路 １−へア＋コーラ（鷹レシーバ） ３８−　　二方弁（切換え４一段） −〜開閉弁 ＠ｌｌ１１ 第２図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機、四方弁、室内熱交換器、減圧装置、室外
   熱交換器を環状に冷媒配管で連結し、切換え手段を介し
   て前記減圧装置と並列にバイパス回路を設け、前記バイ
   パス回路の途中に液レシーバを、前記室外熱交換器及び
   前記圧縮機よりも低くなるように設置し、前記液レシー
   バと前記室外熱交換器の最下部とを開閉弁を介して冷媒
   配管で連結して冷媒回路を構成したヒートポンプ式空気
   調和機。
2. （２）運転停止中に、少なくとも開閉弁は一定時間以上
   用いて液レシーバに冷媒を溜め、運転開始時に前記開閉
   弁は閉じたままで、切換え手段を介してバイパス回路に
   冷媒を流し、前記液レシーバから冷媒を放出するように
   した特許請求の範囲第１項記載のヒートポンプ式空気調
   和機。
3. （３）液レシーバをベアチューブで構成し、さらに室外
   熱交換器の下部に引き廻した特許請求の範囲第１項記載
   のヒートポンプ式空気調和機。
4. （４）暖房運転中、必要に応じて冷媒をベアチューブに
   流すようにした特許請求の範囲第３項記載のヒートポン
   プ式空気調和機。
5. （５）液レシーバの容積を、冷媒封入量の液化時容積の
   （１／２〜１）倍とした特許請求の範囲第１項記載のヒ
   ートポンプ式空気調和機。