JPH02106670A - 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】 （産業上の利用分野） この発明は蒸発器に付着成長した霜を除く除霜運転機能
を有する冷凍装置に関するものである。

（従来の技術） 上記のような除霜運転機能を有する冷凍装置の従来例と
しては、例えば実開昭６０−１０１７８号公報記載の装
置を挙げることができる。セパレート形空気調和機とし
て構成されたその装置では、圧縮機の吐出配管と吸込配
管とが接続された四路切換弁に、順次、第１ガス管、室
内熱交換器、第１液管、電動膨張弁、第２液管、室外熱
交換器、第２ガス管を接続して冷媒循環回路が構成され
ており、そして上記吐出配管と第２液管とが、デフロス
ト用開閉弁の介設されたバイパス配管で接続されている
。なお上記吸込配管にはアキュームレータが介設されて
いる。

上記装置においては、デフロスト用開閉弁を閉弁し、圧
縮機からの吐出冷媒を室内熱交換器から室外熱交換器へ
と回流させることによって暖房運転を行い、そしてこの
暖房運転時に蒸発器として作用する上記室外熱交換器に
付着成長した霜を除く除霜運転は、上記からデフロスト
用開閉弁を開弁することによって行う。このとき圧縮機
から吐出される冷媒の大部分は、吐出配管からバイパス
配管、第２液管を通して直接室外熱交換器に供給され、
そしてこの室外熱交換器から第２ガス管、吸込配管を経
由して圧縮機に返流される。このように、圧縮機からの
高温吐出冷媒を直接室外熱交換器に供給してこの室外熱
交換器の除霜を行うのである（以下、このような冷媒循
環サイクルでの除霜運転を正サイクルデフロストと言う
）。

（発明が解決しようとする課題） ところで上記の正サイクルデフロストにおいては、除霜
のための熱源となる圧縮機での圧縮仕事量が小さくなっ
て、循環冷媒に対して充分な除霜熱量を付与し得なくな
るという問題がある。それは、圧縮機からの吐出冷媒は
霜の付着した低温の上記室外熱交換器通過時に放熱して
凝縮し、この凝縮液冷媒は上記圧縮機へと返流されるま
での間に再蒸発はなされず、吸込配管に介設されている
アキュームレークでガス冷媒から分離されていくために
、圧縮機を通して循環するガス冷媒量が少なくなり、そ
の結果、圧縮機での圧縮仕事量の低下を生じてしまうの
である。また上記アキュームレータで分離された液冷媒
は、少量ずつ圧縮機に吸入されて、この圧縮機内部で蒸
発することとなるが、この蒸発熱量として上記圧縮機で
の圧縮仕事量が費やされるために、除霜のための熱量は
さらに低下し、このため除霜終了までに長時間を必要と
するという問題を生じている。

この発明は上記に鑑みなされたものであって、その目的
は、上記のような正サイクルデフロストでの除霜運転時
間を従来よりも短縮し得る冷凍装置を提供することにあ
る。

（課題を解決するための手段） そこでこの発明の冷凍装置は、圧縮機１に、吐出側ガス
管４１、凝縮器１５、減圧機構８の介設された液管１０
、蒸発器７、吸込側ガス管４２を順次接続して冷媒循環
回路を構成すると共に、上記液管ＩＯにおける減圧機構
８よりも蒸発器７側と吐出側ガス管４１とを吐出側バイ
パス開閉弁１８の介設された第１バイパス配管１９で接
続して成る冷凍装置であって、さらに上記圧縮機１や吐
出側ガス管４１等の高温部品からの外方放散熱量を蓄熱
する蓄熱槽２Ｉを設ける一方、上記吸込側ガス管４２に
、吸込側開閉弁４を介設すると共にこの吸込側開閉弁４
をバイパスする第２バイパス配管２４を接続し、この第
２バイパス配管２４には、吸込側バイパス開閉弁２３を
介設すると共にこの吸込側バイパス開閉弁２３よりも上
記圧縮機１側に上記蓄熱槽２１との熱交換可能な熱交換
部２５を設け、また上記蒸発器７の除霜運転を、上記吐
出側バイパス開閉弁１８と吸込側バイパス開閉弁２３と
を開弁すると共に吸込側開閉弁４を閉弁して行う除霜運
転制御手段４０を設けている。

（作用） 上記の冷凍装置においては、除霜運転時の循環冷媒は、
蒸発器７から第２バイパス配管２４を通して圧縮機１に
返流されることとなり、この際に、上記’７２４２バイ
パス配管２４の熱交換部２５において蓄熱槽２１での蓄
熱熱量が付与される。したがって上記蒸発器７で凝縮し
た液冷媒は、上記熱交換部２５において蒸発し、ガス冷
媒となって圧縮機ｌに返流されることとなるので、圧縮
機ｌ内の循環冷媒量の低下が抑えられ、上記圧縮機１に
おいて循環ガス冷媒に加えられる圧縮仕事量が従来より
も増加すると共に、圧縮機１内部で、液冷媒の蒸発熱量
として費やされる圧縮仕事量が低下する。この結果、除
霜のための熱量が従来よりも大きくなるので、除霜時間
が短縮される。

（実施例） 次にこの発明の冷凍装置の具体的な実施例について、図
面を参照しつつ詳細に説明する。

第１図には、１台の室外ユニットＸに第１〜第４の室内
ユニットＡ−Ｄを接続してマルチ形空気調和機として構
成したこの発明の一実施例における冷凍装置の冷媒回路
図を示している。

上記室外ユニットＸには圧縮機１が内装されており、こ
の圧縮機１の吐出配管２と吸込配管３とはそれぞれ四路
切換弁４に接続され、この四路切換弁４にさらに第１ガ
ス管５と第２ガス管６とが接続されている。上記第１ガ
ス管５には室外熱交換器７が接続されており、この室外
熱交換器７に、第１電動膨張弁８、受液器９が順次介設
された液管１０がさらに接続されている。この液管■０
の先端は、それぞれ第２電動膨張弁１１・・１１の介設
された４本の液支管１２・・１２に分岐されており、ま
た上記第２ガス管６の先端も、上記に対応して、それぞ
れガス支管マフラー１３・・１３の介設された４本のガ
ス支管１４・・１４に分岐されている。そしてこ力、ら
の液支管１２・・１２とガス支管１４・・１４との間に
、第１〜第４室内ユニットＡ−Ｄに内装されている各室
内熱交換器（第１室内ユニッｌ−Ａについてのみ図示す
る）１５が接続されて冷媒循環回路が構成されている。

そして上記冷媒循環回路における吐出配管２には、圧縮
機１側から吐出管マフラー１６と第１開閉弁１７とが順
次介設されると共に、上記吐出管マフラー１６と第１開
閉弁１７との間から、第２開閉弁（吐出側バイパス開閉
弁）１８の介設された第１バイパス配管１９が分岐され
、この第１バイパス配管１９は、上記液管１０における
第１電動膨張弁８よりも室外熱交換器７側に接続されて
いる。

さらに上記装置においては、上記吐出配管２の途中に蓄
熱槽２１が周設されており、圧縮機１からの高温吐出ガ
ス冷媒の流通によって高温温度状態に維持される上記吐
出配管２からの外部放散熱量を、上記蓄熱槽２１内に充
填している蓄熱剤に蓄熱するようになされている。一方
、上記吸込配管３には第１アキユームレータ２２が介設
されているが、この吸込配管３における上記第１アキユ
ームレータ２２よりも四路切換弁４側と、上記第１ガス
管５とが、第３開閉弁（吸込側バイパス開閉弁）２３の
介設された第２バイパス配管２４で接続されており、こ
の第２バイパス配管２４における上記第３開閉弁２３よ
りも第１アキュームレータ２２例の中途部に、上記蓄熱
槽２１内に配設される熱交換部２５が設けられ、上記蓄
熱剤に蓄熱されている熱量がこの熱交換部２５を流通す
る冷媒に付与されるようになされている。

なお上記圧縮機１は、インバータ制御による回転数可変
形の第１の圧縮機３１と、回転数一定の第２の圧縮機３
２とを互いに並列に接続してハウジング内に収納してい
る、いわゆるツインバータと呼ばれる複合形の圧縮機で
あり、第１、第２圧縮機３１．３２の各吸込側はそれぞ
れ第２アキユームレータ３３．３３を介して相互に接続
されている。また上記冷媒ＶＩｉ環回路においては、吐
出配管２と吸込配管３とは、第４開閉弁３４の介設され
た第３バイパス配管３５で相互に接続されているが、こ
れは、圧縮機ｌの運転停止後に上記第４開閉弁３４を開
弁することによって冷媒回路内を迅速に均圧化するため
のものである。さらに第１図において、第１室内ユニツ
トＡの接続されている液支管１２を、第５開閉弁３６の
介設された第４バイパス配管３７で上記第１バイパス配
管１９に接続すると共に、上記第１室内ユニッＩ−Ａの
接続されているガス支管１４には、第６開閉弁３８と逆
止弁３９との並列回路が介設されているが、これらは、
例えば未使用時の浴室の更衣室を洗濯後の衣類の乾燥室
とし、上記更衣室内に温風を吹出すための乾燥ユニット
の接続を、上記室内ユニットＡに替えて接続し得る構成
としているものである。この場合に、その他の室内ユニ
ットＢ−Ｄとは異なる冷媒循環制御を乾燥ユニットに対
して行うために、上記の第５、第６開閉弁３６．３８の
開閉操作を行うこととなるが、その詳細は省略し、以下
には上記第１室内ユニッｌ−Ａが接続され、したがって
上記第５開閉弁３６は閉に、また第６開閉弁３８は開に
それぞれ維持し、また上記均圧用の第４開閉弁３４を閉
にして行う暖房運転と除霜運転との冷媒循環制御につい
て説明する。

上記各室内ユニットＡ−Ｄには、図示してはいないが、
それぞれ室内制御装置がさらに設けられており、また室
外ユニットＸには、図のように、除霜運転制御手段とし
ての機能も有する室外制御装置４０が設けられている。

そして室内制御装置側での冷暖切換スイッチを暖房側に
して運転スイッチが利用者によりＯＮ操作された時に、
上記室外制御装置４０によって、四路切換弁４は図中実
線で示す切換位置に、また第１開閉弁１７は開、第２、
第３開閉弁Ｉ８．２３は閉にして圧縮ｓ１が起動され暖
房運転が開始される。これにより圧縮ａ１からの吐出冷
媒は、図中実線矢印で示すように、四路切換弁４、第２
ガス管６を経由して各室内熱交換器１５に供給され、さ
らに液管１０から室外熱交換器７を通過し、第１ガス管
５、四路切換弁４、吸込配管３を経由して圧縮機１に返
流される。この場合、蒸発冷媒の過熱度制御は第１電動
膨張弁８で行われる。また各第２電動膨張弁１１・・１
１では、各室内熱交換器１５への冷媒分配量の制御が行
われるが、これは各室内熱交換器１５出口での凝縮冷媒
温度を同一温度となるように上記各第２電動膨張弁１１
・・１１の開度を制御することによって行う。なお停止
部屋の室内ユニットに対応する第２電動膨張弁１１は所
定の停止開度（圧縮機１への液戻りを防止するため、自
然放熱に見合うだけのわずかな量の冷媒を流し得る開度
）に維持する。

上記の暖房サイクルにおいては、吐出配管２と、この吐
出配管２に四路切換弁４を介して連通ずる第２ガス管６
とで吐出側ガス管４１が、また吸込配管３と、この吸込
配管３に四路切換弁４を介して連通ずる第１ガス管５と
で吸込側ガス管４２が形成され、上記四路切換弁４は、
後述する除霜サイクルでの上記吸込側ガス管４２を通し
ての流路を閉にする吸込側開閉弁の機能を兼用している
。

また各室内熱交換器１５が凝縮器、室外熱交換器７が蒸
発器、第１電動膨張弁８が減圧機構としてそれぞれ機能
する。

なお冷房運転は、上記から四路切換弁４を図中破線で示
す切換位置に切換え、図中破線矢印で示すように、圧縮
機１からの吐出冷媒を、凝縮器となる室外熱交換器７か
ら蒸発器となる各室内熱交換器１５・・１５へと回流さ
せることによって行う。このとき、第１電動膨張弁８は
全開にし、各第２電動膨張弁１１・・１１で冷媒の過熱
度制御を行う。なお冷房停止部屋の室内ユニットに対応
する第２電動膨張弁１１は全開にする。

上記の暖房運転の継続中に、室外熱交換器７に付着成長
した霜が増加してきた場合、例えば上記室外熱交換器７
の温度が上記の着霜量と共に低下することから、室外熱
交換器７の温度を検出し、その検出温度が基準温度以下
となったときにデフロスト信号が発生されるようになさ
れており、このデフロスト信号に応じて、上記室外制御
装置４０は、第２図に示しているような各開閉弁１７．
１８．２３、及び四路切換弁４の開閉制御と、各電動膨
張弁８．１１の開度制御とを行うようになされている。

すなわち上記デフロスト信号の発生と略同時に第２開閉
弁１８と第３開閉弁２３とをそれぞれ開弁し、その後、
幾分遅れて第１開閉弁１７を閉弁すると共に、四路切換
弁４を第１図中破線で示す切換位置に切換え、また第１
、第２電動膨張弁８．１１をそれぞれ全開にするのであ
る。

これにより、圧縮機１から吐出される冷媒は、第１図の
一点鎖線矢印で示しているように、第１バイパス配管１
９を通して直接室外熱交換器７に供給される。そして室
外熱交換器７を通過した冷媒は、第１ガス管５から第２
バイパス配管２４を通して圧縮機１に返流される。

上記の除霜運転時の冷媒循環サイクルにおいては、霜の
付着した低温の室外熱交換器７に放熱することにより凝
縮した液冷媒は、第２バイパス配管２４を通して圧縮機
ｌに返流される際に、上記第２バイパス配管２４の熱交
換部２５において蓄熱槽２１での蓄熱熱量が付与される
。これにより、この熱交換部２５において蒸発し、ガス
冷媒となって圧縮機１に返流されることとなる。このた
め、循環冷媒から各アキュームレータ２２．３３で分離
、貯溜される液冷媒を生じなくなり、圧縮機１を通過す
る循環冷媒量の低下が抑えられるので、圧縮機１では従
来よりも大きな圧縮仕事が行われることとなる。また圧
縮機１内部で液冷媒の蒸発熱量として費やされる圧縮仕
事量が低下することともなり、この結果、圧縮機１から
吐出されるガス冷媒に対して、充分な除霜のための熱量
を保有した状態で冷媒循環サイクルが維持されることと
なるので、除霜終了までに必要とする除霜運転時間が従
来よりも短縮される。また上記のように、圧縮８！！■
への液戻りが生じない運転となることによって、圧縮機
１における液圧縮が防止され、これにより信頼性の向上
した装置ともなっている。

さらに上記においては、除霜運転の開始時に、室内側は
四路切換弁４を介して吸込配管３に連通することとなり
、この結果、それまでの暖房運転時に各室内側に供給さ
れていた冷媒の回収がなされ、これにより、除霜サイク
ルでより多くの循環冷媒量が確保し得ると共に、除霜運
転開始時における室内側での冷媒保有熱量が除霜熱量と
して活用されることとなるので、さらに除霜時間の短縮
を図り得るものともなっている。

上記の除霜運転の継続によって室外熱交換器７に付着し
ていた霜が除かれ、その後、室外熱交換器７の温度が上
昇してその検出温度が所定のデフロスト終了温度を超え
た時にデフロスト信号が停止され、これにより、室外制
御装置４０によって、第２図に示すような切換えがなさ
れて、暖房運転が再開される。すなわち上記デフロスト
信号の停止と略同時にまず四路切換弁４の切換えと第１
、第２電動膨張弁８．１１の開弁操作が行われ、次いで
第１開閉弁１７を開弁じた後、第２、第３開閉弁１８．
２３の閉弁操作を行う。このように暖房サイクルと除霜
サイクルとの切換時には、室内側での急激な圧力変化を
抑えるように答弁を順次切換えることによって、室内側
での切換音を極力小さくして利用者に不快感を生じさせ
ないようにしている。

以上、この発明の具体的な実施例についての説明を行っ
たが、上記実施例はこの発明を限定するものではなくこ
の発明の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば蓄熱
槽２１を圧縮機１に周設する構成とすることも可能であ
り、また上記においては複数の室内ユニッ１−Ａ−Ｄを
接続したマルチ形空気調和機を例に挙げて説明したが、
１台の室内ユニットを接続した空気調和機においても上
記同様に実施可能であり、また上記では冷暖可能な空気
調和機の例を示しているが、暖房運転のみが可能な空気
調和機においても実施可能である。この場合には、四路
切換弁４に替えて２ボートの開閉弁を吸込側ガス管に介
設する構成となる。さらに空気調和機以外の冷凍装置に
おいてもこの発明を適用して構成することができる。

（発明の効果） 」１記のようにこの発明の冷凍装置においては、除霜運
転時に蒸発器で凝縮する液冷媒は、蓄熱槽での蓄熱熱量
が付与されて蒸発した後、圧縮機に返流される。したが
って上記圧縮機内の循環冷媒量の低下が抑えられ、上記
圧縮機において循環ガス冷媒に加えられる圧縮仕事量が
従来よりも増加すると共に、圧縮機内部で、液冷媒の蒸
発熱量として費やされる圧縮仕事量が低下するので、除
霜のための熱量が従来よりも大きくなり、除霜運転時間
が短縮される。

【図面の簡単な説明】

第１図はマルチ形空気調和機として構成したこの発明の
一実施例における冷凍装置の冷媒回路図、第２図は上記
空気調和機における除霜運転への切換制御のタイムチャ
ートである。 １・・・圧縮機、４・・・四路切換弁（吸込側開閉弁）
、７・・・室外熱交換器（蒸発器）、８・・・第１電動
膨張弁（減圧機構）、１０・・・液管、１５・・・室内
熱交換器（凝縮器）、１８・・・第２開閉弁（吐出側バ
イパス開閉弁）、１９・・・第１バイパス配管、２１・
・・蓄熱槽、２３・・・第３開閉弁（吸込側バイパス開
閉弁）、２４・・・第２バイパス配管、２５・・・熱交
換部、４０・・・室外制御装置（除霜運転制御手段）、
４１・・・吐出側ガス管、４２・・・吸込側ガス管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、圧縮機（１）に、吐出側ガス管（４１）、凝縮器（
   １５）、減圧機構（８）の介設された液管（１０）、蒸
   発器（７）、吸込側ガス管（４２）を順次接続して冷媒
   循環回路を構成すると共に、上記液管（１０）における
   減圧機構（８）よりも蒸発器（７）側と吐出側ガス管（
   ４１）とを吐出側バイパス開閉弁（１８）の介設された
   第１バイパス配管（１９）で接続して成る冷凍装置であ
   って、さらに上記圧縮機（１）や吐出側ガス管（４１）
   等の高温部品からの外方放散熱量を蓄熱する蓄熱槽（２
   １）を設ける一方、上記吸込側ガス管（４２）に、吸込
   側開閉弁（４）を介設すると共にこの吸込側開閉弁（４
   ）をバイパスする第２バイパス配管（２４）を接続し、
   この第２バイパス配管（２４）には、吸込側バイパス開
   閉弁（２３）を介設すると共にこの吸込側バイパス開閉
   弁（２３）よりも上記圧縮機（１）側に上記蓄熱槽（２
   １）との熱交換可能な熱交換部（２５）を設け、また上
   記蒸発器（７）の除霜運転を、上記吐出側バイパス開閉
   弁（１８）と吸込側バイパス開閉弁（２３）とを開弁す
   ると共に吸込側開閉弁（４）を閉弁して行う除霜運転制
   御手段（４０）を設けていることを特徴とする冷凍装置
   。