JPS6338865A - 冷凍サイクル装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数台の利用側熱交換器と一台の非利用側熱
交換器に対して一台の圧縮機を備えてなる冷凍サイクル
装置に関する。

〔従来の技術〕

従来この種の冷凍サイクル装置は、概略第４図に示すよ
うな構成とされていた。これを筒中に説明すると１図中
符号１．２は一台の圧縮機、３は四方切換弁、４は一台
の非利用側熱交換器、５は暖房運転時の膨張機構、６は
冷房運転時の膨張機゛　構、７．８は一台の利用側熱交
換器、９はアキュムレータで、これらは順次冷媒配管で
連結されて冷凍サイクルを構成している。また、ｌＯは
圧縮機１，２のシェル同士を下側部において接続し内部
補機の均等化を図るための均油管、１１．１２は１γＩ
記各圧ｊｉｉ１４ｆ１１．２の吐出側のそれぞれと四方
切換弁３との間に介在された逆上弁、１３．１４は前記
各膨張機構５．６とそれぞれ並列に接続された逆１ヒ弁
、１５　、１．６は前記各利用側熱交換器７．８の冷房
運転時の入口側にそれぞれ接続された電磁開閉弁である
。

ここで、この第４図中実線で示す矢印は冷房運転時およ
びデフロスト運転時の冷媒の流れを、ＩＮ中破線で示す
矢印は暖房運転時の冷媒の流れをそれぞれ示している。

このような構成による従来の冷凍サイクル装置において
、たとえば冷房運転時およびデフロスト運転時には、圧
縮機１．２から吐出された高温。

高圧の冷媒は、それぞれ逆ＩＦ弁１１．１２を通り四方
切換弁３により非利用側熱交換器４に送られ、ここで熱
交換により液化される０次で、この液化された冷媒すな
わち液冷媒は！Ｉ）−弁１３を通り冷房運転時の膨張機
構６で減圧された後、Ｔｌｌ開開閉弁１５１６を介して
利用側熱交換器７．８に送り込まれ、ここで熱交換によ
り再び気化される。そして、この気化された冷媒は四方
切換弁３およびアキュムレータ９を曲り再び圧ｍ機１．
２に吸込まれることで、一台の非利用側熱交換器４と二
台の利用側熱交換器７．８に対して二台の圧縮機１．２
を備えた冷房時の冷凍サイクルが構成され、以後冷媒は
上述した冷凍サイクル経路内を順次液化、気化を綴り返
しながら循環される。

また、暖房運転時には、圧縮機１．２から吐出された高
温、高圧の冷媒は、それぞれ逆止弁１１．１２を通り四
方切換弁３により利用側熱交換器７．８に送られ、ここ
で熱交換により液化される。次で、この液冷媒は、′？
Ｔｆ磁開閉弁開閉弁１５を通り逆止弁１４を経て暖房運
転時の膨張機構５で減圧される。そして、この減圧され
た冷媒は、非利用ｇ４熱交換器４にて熱交換により再び
気化され、四方切換弁３およびアキュムレータ９を通り
町び圧縮機１．２に吸込まれ、これにより暖房時の冷凍
サイクルが構成されるものであった。

さらに、上述した構成による従来の冷凍サイクル装置に
おいて、冷房運転時および暖房運転時に利用側の負荷の
大きさに応じて圧縮機１．２の運転が選択され、また利
用側熱交換器７，８が電磁開閉弁１５．１６の開閉制御
により適宜選択されるものであった。すなわち、一方の
利用側熱交換器７または８のみを選択する場合にはこち
ら側の電磁開閉弁１５または１６を開状態、他方を閉状
態とし、またいずれをも選択する場合には両ＴＷｆｆｌ
開閉弁１５．１６を共に開状態とすればよいものであっ
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上述した従来装置では、運転中に余剰の冷媒
を溜めておく場所が特別には設けられていないため、利
用側における負荷変動に対して常に適正な運転状態を得
ることができないといった問題があった。

たとえば冷房運転時において圧縮機１．２および利用側
熱交換器７，８の両方が共に選択されるような冷房負荷
が大きい場合に、この冷凍サイクル装置がＪ切な運転状
態をｔｅｌるために必要な冷媒量と、暖房運転時におい
てたとえば圧縮機１．２および利用側熱交換器７，８の
いずれか一方のみがそれぞれ選択されるような暖房負荷
が小さい場合に適１■―な運転状態を得るために必要な
冷媒量とでは、大きな差が生じるものである。ここで１
両利用側熱交換器７．８での熱交換容量が同じであると
すると、前述した冷房負荷が大きい場合の適正冷媒はと
、暖房負荷が小さい場合の適正冷媒縫とでは、後者が前
者の約３０％程度と充分に小さいものである。

したがって、冷凍サイクル装置に充填する冷媒量を、暖
房負荷の最小な場合に適正な運転状態を得るために必要
な冷媒量を合せると、冷房負荷が最大の場合に冷媒不足
の運転状ｆ島となり、圧縮機１．２が過熱運転されるこ
とで圧縮機寿命を著しく縮められてしまう。また、冷房
負荷が最大の場合に最適な運転状態を得るために必要な
冷媒を充填すると、暖房負荷が最小の場合に冷媒余剰の
運転状態となり、圧縮機１．２に吸入される冷媒に液状
態のものが混じる液バツク運転となり、この場合にも圧
縮機１．りの故障の原因となるものであった。

さらに、この種の冷凍サイクル装置では、その停止中に
圧縮ａ１．ｚ内に冷媒が寝込み、起動時に急激な液バツ
ク運転に至るのを防ぐため、圧縮機１，２の底部に伝熱
器を巻付けて付、ｉｑする等の対策が講じられている。

しかし、このような冷凍サイクル装置には多贋の冷媒が
封入されているため、アキュムレータ９側に冷媒が移動
しである「ｔ度は溜められるものの、上述したと同様に
起動時においてアキ、ムレータ９から多縫の液冷媒が圧
縮機１．２内に流入し液バック側転となり、この場合に
も圧縮機１．２の故障の原因となる等といった問題があ
った。

したがって、従来の冷凍サイクル装置では、上述した説
明からも明らかな通り、利用側の負荷の変動に対して常
に適ＩＥな運転状態を得ることができないばかりでなく
、起動時の圧縮ｍｌ、２の故障に対する信頼性について
種々の問題を生じてしまうものであった。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、利用側
の負荷変動に対して冷凍サイクル内で冷媒を溜めたりあ
るいは供給することができ、常に適正な冷媒量で最適な
運転状態が得られ、しかも液バツク運転などによる圧縮
機の故障に対する信頼性を向ヒさせることも可ス彪とな
る冷凍サイクル装置を得ることを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る冷凍サイクル装置は、余剰冷媒量の回収手
段として、アキュムレータに対し上部がオーバー７０−
管で、底部が電ｌ荘開閉弁を有する供給管で接続される
液溜を並列して設けるとともに、この液溜に高圧側であ
る膨張機構入口側から電磁開閉弁を介して冷媒が流入す
る流入管を接続させて設け、かつ圧縮機と７キユムレー
タとの底部にそれぞれ伝熱器を付設したものである。

〔作ｎ１〕 本発明によれば、装置の休止中や運転停止中に、圧縮機
やアキュムレータの底部に設けられた伝熱器の働きで、
その内部に溜まった液冷媒を蒸発させ、これを低温度側
の液溜に移動させて溜めるように作用させ得るもので、
これにより装置起動時等において問題とされる液冷媒を
圧縮機やアキュムレータに溜めずに、余剰冷媒として全
て液溜に溜めてサイクル内の冷媒量を制御し得るもので
あり、さらに装置運転時において冷凍サイクル内の冷媒
が余剰の場合には流入管を通して液溜に冷媒を溜めるよ
うにし、一方冷媒が不足している場合には供給管を通し
て冷凍サイクル側に必要とされる冷媒量を適切に供給し
得るものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳細に説明
する。

第１図は本発明に係る冷凍サイクル装置の一実施例を示
すものであり、これらの図において前述した第４図と同
一または相当する部分には同一番号を付してその説明は
省略する。

さて、本発明によれば、余剰冷媒量の回収手段として、
冷凍サイクル装置の低圧側に液溜２０を、アキュムレー
タ９と並列して設けたところに特徴を有している。

これを詳述すると、この液溜２０は、その底部が７キユ
ムレータ９の底部よりも高位置にあるようにして並設し
て設置され、またその上端部には、装置高圧側としての
前記膨張機構５．６ｆｆｌの冷媒配管から電磁開閉弁２
１および毛細管２２を介して冷媒が流入する流入管２３
が接続され、さらに前記アキュムレータ９との間は上部
がオーバフロー管２４により、また底部が電磁開閉弁２
５を有する供給管２６により接続されている。さらに、
二台の圧縮４ｉ１１，２と７キユムレータ９との底部に
は、それぞれ伝熱器２７ａ、２７ｂ；２８が巻付けられ
て付設されている。

また、図中３０は非利用側熱交換器４に取付けられ冷房
時には凝縮温度を、暖房時には蒸発温度を検出する温度
素子、３１は冷房時における膨張機構６の入口側冷媒温
度を検出する温度素子である。さらに、３２．３３は利
用側熱交換器７，８に取付けられ冷房時にＩよ蒸発温度
、暖房時には凝縮温度を検出する温度素子で、また３４
は暖房時におビする膨張機構５の入口側冷媒温度を検出
する温度素子、３５はアキュムレータ９の入口側冷媒温
度を検出する温度素子である。

さらに、３６は前記温度素子３０〜３５により検出した
温度により冷房運転時の膨張機構６における過冷却度、
暖房運転時における膨張ａ構５における過冷却度、アキ
ュムレータ９入口側における過熱度を演算するための演
算手段、３７はこの演算手段３６で演算した過冷却度、
過熱度に応じて前記液溜２０への流入管２３および供給
管２６上の゛心弁開閉弁２１．２５を制御する弁制御手
段である。

次に、以−にのａ成を有する冷凍サイクル装置の動作を
、第２図および第３図を参照して説明する。ここで、第
２図は前記弁制御手段３７による電磁開閉弁２１．２５
の制御動作のフローチャートを示す図、第３図は冷凍サ
イクル装置の過冷却度、過熱度を判定する判定動作説明
図である。

まず、冷房、暖房運転の体１Ｆ中あるいは運転停止Ｆ−
，中において、冷凍サイクルが停止トしているときには
、第２図から明らかな通り、伝熱器２７ａ。

２７ｂ：２Ｂに通電されるとともに電磁開閉弁２５が閉
状態となるため、圧縮機１，２内が加熱されて溜まって
いた液冷媒が蒸発し、アキュムレータ９側に冷媒配管を
介して送られる。また、これと同時にアキュムレータ９
内も加熱されるため、圧縮機１．２からの冷奴と７キユ
ムレータ９内に溜められている冷媒は蒸発し、このアキ
ュムレータ９と液溜２０を連通しているオーバーフロー
管２４を通して冷奴は全て液溜２０側に送られて溜めら
れる。このとき、この液溜２０底部側に接続されている
供給管２６における電磁開閉弁２５は閉状態とされてい
る。

そして、この状態で冷凍サイクルの運転が開始されると
、前記伝熱器２７ａ、２７ｂ；２８は非通電状態となり
、引続いて以下に説明するような制御が行なわれる。

たとえば冷房運転時において、圧縮機１．２および利用
側熱交換器７．８の両方が選択されるような冷房負荷が
大きい場合には適正な運転状態が（すられるような冷媒
驕が冷凍サイクル内に充填されているとする。この状態
において、冷房運転が、１−述した圧縮機１．２および
利用側熱交換器７．８の両方が選択されるような冷房負
荷が大きい場合から圧縮機１．２および利用側熱交換器
７．８のうちのそれぞれから片方だけが選択されるよう
な冷房負荷が小さい場合に変化すると、この冷凍サイク
ル装置の運転状態は冷媒過剰の状態となる。このような
状態となると、ｔｔＩ記温度素子３２．３３および３５
によって検出され演算装置３６で演算されるアキュムレ
ータ９の入口側での過熱度ＳＨＩは小さくなり、一方温
度素子３０゜３１によって検出され演算手段３６で演算
される冷房運転時の膨張機構６の入口側における過冷却
度ＳＣは大きくなる。すなわち、この冷凍サイクル装置
の運転状態は、第３図に示したような冷媒過剰の運転状
態の領域Ａに入ることとなる。

そこで、このような場合には、適正な運転状態である領
域Ｃになるように、弁制御手段３７は第２図に示した通
り、導入管２３側の電磁開閉弁？■を開状態とし、他方
供給Ｗ２Ｂ側の電磁開閉弁２５を閉状態とする制御を行
なう、そして、このような制御により液溜２０には、高
圧側である膨張機構６の入口側から電磁開閉弁２１１毛
１細管２２を経て流入管２３より冷媒が流入する。−力
、アキュムレータ９に通じる供給管２６の°ポ磁開閉弁
２５は閉状態であるため、液溜２０からアキュムレータ
９には冷奴は供給されず、冷凍サイクルＪＡ６２の余剰
な冷媒は、液′ｆｉＲ２０に対し順次溜められてい〈、
そして、このようにして冷凍サイクル内の冷媒賃が制御
されると、温度素子３２゜３３および３５によって得ら
れるアキュムレータ９の入口側における過熱度ＳＨＩは
大きくなり、一方温度素子３０．３１によって得られる
膨張機構６の入口側における過冷却度ＳＣは小さくなり
、第３図に示す領域Ｃの適正な運転状態に入り、これに
より第２図に示したように、弁制御手段３７は電磁開閉
弁２１および電磁開閉弁２５を共に閉状態とする。

また、これとは逆に冷房負荷が小さい場合から大きい場
合へと変化すると、冷凍サイクル装置は冷媒不足の運転
状態となり、この状態では温度素子３２，３３．３５に
よって検出されて演算されるアキュムレータ９の入口側
の！ｊＩ熱度ＳＨＩは大きくなり、温度素子３２．３３
によって検出されて演算される膨張機構６の入口側にお
ける過冷却度ＳＣは小さくなる。すなわち、第３図にお
いて領域Ｂに運転状態は入る。そこで、適正なボ転状態
である領域Ｃとするために、弁制御手段３７は、第２図
に示されるように、ｉｌｔ磁開開開閉弁２１状態とし、
電磁開閉弁２５を開状態とする。そして、この制御によ
って液溜２０に溜まっていた冷媒は供給管２６により電
磁開閉弁２５を通り、この液溜２０の底部よりも底部の
位置が低く設置されているアキュムレータ９側に供給さ
れる。一方、電磁開閉弁２１が閉状態であるために、高
圧側から電磁開閉弁２１．毛細管２２、筺入管２３を通
っては冷媒は流入しない。このようにして液溜２０から
アキュムレータ９への冷媒を供給することで冷凍サイク
ル内の冷媒４腎が制御されると、温度素子３２，３３．
３５によって得られるアキュムレータ９の入口側の過熱
度ＳＨＩは小さくなり、また温度素子３０．３１によっ
て得られる１膨張機構６の入口側では過冷却度ＳＣは大
きくなる。すなわち、第３図に示す領域Ｃの適正な運転
状態に入り、これにより弁制御手段３７は第２図に示さ
れる通り、電磁開閉弁２１および電磁開閉弁２５を共に
閉状態とする。

また、暖房運転時にも、冷房運転時と同様に第２図に示
したフローチャートに従って冷凍サイクル内の冷媒量を
適宜制御する。

たとえば暖房運転時において温度素子３０゜３５で検出
されＭ算手段３６によって演算されたアキュムレータ９
の入口側の過熱度ＳＨＩが小さく、温度素子３２，３３
；３４によって検出され演算手段３６によって演算され
た暖房運転時の膨張機構５の入口側における過冷却度Ｓ
Ｃが大きく、運転状態が第３図に示す領域Ａの冷媒が過
剰な運転状態の場合には、第２図のフローチャートに従
い弁制御手段３７は′７ｒＬ磁開閉弁２１を開状態とし
、′を弁開閉弁２５を閉状態とする。これにより、液溜
２０には高圧側の膨張機ａ５の入口側から電磁開閉弁２
１．毛細管２２を経て流入管２３により冷媒が流入する
。一方、アキュムレータ９側に通じる供給管２６の′ｉ
ｔ磁開開開閉弁２５状態にあるため、液溜２０からアキ
ュムレータ９には冷媒が供給されず、冷凍サイクル装置
の余剰な冷媒は液溜２０に溜められていく。このように
して冷媒量が制御されると、温度素子３０．３５で得ら
れるアキュムレータ９の入口側の過熱度ＳＨＩは大きく
なり、温度素子３２．３３．３４で得られる膨張機構５
の入口側の過冷却度ＳＣは小さくなる。すなわち、第３
図に示す領域Ｃの適正な運転状態に入り、第２図に示す
フローチャートに従い、弁制御手段３７は電磁開閉弁２
１．２５を共に閉状態とする。

また、温度素子３０．３５で検出されて演算されたアキ
ュムレータ９の入口側の過熱度ＳＨＩが犬きく、温度素
子３２，３３．３４によって検出されて演算された膨張
機構５の入口側の過冷却度ＳＣが小さく、運転状態が第
３図に示す領域Ｂの冷媒不足である場合には、第２図に
示されるフローチャートに従い、弁制御手段３７は電磁
開閉弁２１を閉状態とし、電磁開閉弁２５を開状態とす
る。これによって、液溜２０に溜まっていた冷媒は供給
管２６により電磁開閉弁２５を通って液溜２０の底部か
らその底部の位置が低いアキュムレータ９側に供給され
る。一方、７１ｆ　ｍ開閉弁２１が閉状態にあるため、
高圧側から流入管２３を通っての冷媒の流入はない。こ
のようにして液溜２０からアキュムレータ９側に冷媒を
供給することで冷凍サイクル内の冷媒量が制御されると
、温ＪＩＣＦｉ’　３０　、３　！ｌｊで得られるアキ
ュムレータ９の入口側での過熱１ｆｆＳＨＩは小さくな
り、温度素子３２．３３；３４で得られる膨張機構５の
入口側での過冷却度ＳＣは大きくなる。すなわち、第３
図に示す領域Ｃの適正な運転状態に入り、第２図に示す
フローチャートに従い、弁制御手段３７は電磁開閉弁２
１．２５を共に開状態とする。

なお、本発明は上述した実施例構造に限定されず、冷凍
サイクル装置各部の形状、構造等を、必要に応じて適宜
変形、変更することは自由である。

〔発明の効果〕

以ヒ説明したように、本発明に係る冷凍サイクル装置に
よれば、余剰冷媒にの回収手段として液溜を装置の低圧
側に設けるとともに、この液溜をアキュムレータに連通
させて設け、かっこのアキュムレータおよびこれに連通
されている圧縮機の底部に伝熱器を付設し、これら伝熱
器や前記液溜の装置低圧側およびアキュムレータに対す
る連通状態を適宜制御するようにしたので、運転停止中
や休止中に圧縮機やアキュムレータに溜まる液冷媒を全
て液溜に溜め、起動時において圧縮機に生じる液パツク
運転による故障をなくすことができ、さらに利用側の負
荷変動に対応して常に適！Ｅな運転状態が得られる等の
種々優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る冷凍サイクル装置の一実施例を示
す概略系統図、第２図はその動作を説明するためのフロ
ーチャートを示す図、第３図は冷凍サイクル装置内での
過冷却度、過熱度により運転状態をｒ１定する判定動作
の説明図、第４図は従来例を示す概略系統図である。 １．２・・・・圧縮機、３・・・・四方切換弁、４・・
・・非利用側熱交換器、５．６・・・・膨張機構、７．
８・・・・利用側熱交換器、９・・・・アキュムレータ
、２０・・・・液溜、２１．２５・・・・電磁開閉弁、
２３・・・・ｔｐＬ　人Ｔ、２４・・・・オーバーフロ
ー管、２６・・・・供給管、２７ａ、２７ｂ；２８・・
・・伝熱器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機、四方切換弁、非利用側熱交換器、膨張機構、利
   用側熱交換器およびアキュムレータを冷媒配管で順次接
   続してなる冷凍サイクル装置において、前記アキュムレ
   ータに対し上部がオーバーフロー管により、底部が電磁
   開閉弁を有する供給管により接続されている液溜を並列
   して設け、かつこの液溜の上端部を電磁開閉弁を有する
   流入管により前記膨張機構の入口側に接続するとともに
   、前記圧縮機およびアキュムレータの底部に伝熱器を付
   設したことを特徴とする冷凍サイクル装置。