JPH03105167A - ヒートポンプ式冷凍サイクルおよびその運転方法 - 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、ヒートポンプ式冷凍サイクルおよびその運転
方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の冷凍サイクルにおいては、凝縮器と蒸発器を接続
する管略中に弁を設け、圧細機停止時に閉略して凝縮器
から蒸発器への高温高圧の液冷媒の流入を防止して熱損
失を抑制していた。また、圧縮機の冷媒吐出口と吸入口
とをバイパス回路で連通し、該バイパス回路に設けた弁
を圧縮機停止時に開路することにより、前記冷媒吐出口
と吸入口との間の圧力差を平滑化して圧縮機の起動トル
クを低く抑える構造となっていた。

なお、この種の装置として関連するものには例えば特公
昭６１−４０１４号公報が挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、冷凍サイクルの冷暖運転時における熱
損失の低減および圧縮機起動時における起動トルクの低
減を目的としたものであって、ヒートポンプ式冷凍サイ
クルにおける除霜に関しては配慮されていない。すなわ
ち、ヒートポンプ式冷凍サイクルにあっては、暖房運転
時に室外の温度が低下すると、冷凍サイクル全体の温度
が低下し室外熱交換器（蒸発器）に霜が付着し発達する
。

そこで、一定時間運転した後、サイクルを逆に運転し高
温高圧の冷媒を室外熱交換器に供給して霜を溶かす除霜
運転を行なう必要があった。ところが、該除霜運転中は
暖房能力が零となり、総合的に暖房能力が低下するとい
う問題があった。また、前述のように室外熱交換器と室
内熱交換器の閲に弁を設け圧縮機停止時に閉路する構造
にあっては、室内熱交換器の高温高圧冷媒が室外熱交換
器に流入し、除霜が行なわれる可能性もなく、必ず除霜
運転を行なわなければならなかった。

本発明の目的とするところは、暖房運転時における室外
熱交換器への着霜を防止し得るヒートポンプ式冷凍サイ
クルおよびその運転方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、ヒートポンプ式冷凍サイク
ルを構成する膨脹機構に対して並列にバイパス管路を設
け，核バイパス管路の流路開閉を行なう開閉手段を設け
たものである。

また、上記目的を達成するために、圧縮機の吐出側管路
と室外熱交換器の膨脹機構側管路とを連通するバイパス
管路を設け、該バイパス管路の流路開閉を行なう開閉手
段を設けたものである。

さらに、上記目的を達成するために、１ｌ！房運転時に
、圧縮機の吐出側配管路の冷媒を．ｕＬ圧縮機の運転状
態に連動させその停止時に室外熱交換器に供給すること
を特徴としたものである。

〔作　　用〕

膨脹機構に対して並列に設けたパイバス管路を、圧縮機
作動状態には閉路しておき、暖房運転時に該圧縮機が停
止した際に開路して、膨脹機構よりも冷媒流路の上流側
にある冷媒を下流側にバイパスして流すことにより、高
温高圧の冷媒を室外熱交換器に供給する。この動作によ
って、室外熱交換器の温度を一時的に上昇させ、該室外
熱交換器へのＭｊ１を防止することができる。

また、圧縮機の吐出側管路と室外熱交換器の膨脹機構側
管路とを連通するバイパス管路を、暖房運転時の圧縮機
停止後に開路すれば、高温高圧の冷媒が室外熱交換器に
流れるため、該室外熱交換器の温度を一時的に上昇させ
ることができる。したがって、暖房運転時のＩ１霜を防
止できる。なお、圧縮の吐出側管路の冷媒は、室内熱交
換器よりも上流側であるため、その温度が高く室外熱交
換器の温度を上昇させるのに有利である。

さらに、ヒートポンプ冷凍サイクルの暖房運伝時に、圧
縮機の停止に連動させて、該圧縮機の吐出側管路の冷媒
を自動的に室外熱交換器への高温高圧冷媒の供給が行な
えるため、該室外熱交換器への１ｆ霜を防止できる。

〔実　施　例〕

以下、本発明による一実施例および他の実施例を図によ
って説明する。

弟１図は本発明によるヒートポンプ式冷凍サイクルの一
実施例を示している。同図において、ｌは圧細機、２は
該圧縮機ｌの吐出側管路に接続された四方切換弁で冷房
および暖房運転を切換えるためのものである。３は室内
熱交換器で、管路の一方を前記四方切換弁２に接続し、
他方を膨脹機構である膨張弁４に接続している。６は室
外熱交換器で、一方の管路な膨張弁４を介して室内熱交
換器３に接続し、他方を前記四方切換弁２に接続してい
る。７は四方切換弁２に接続された圧縮機ｌの吸入側管
路に配置されたアキュムレータである。５ａは前記四方
切換弁２と室内熱交換器３とを接続する管路と、！＃偵
弁４と室外熱交換器６とを接続する管路とを連通するよ
うに設けられたバイパス管路である。すなわち、該バイ
パス管路５ａはＩｌｌｌｌ＆弁４に並列に設けられてい
る。５ｂは該バイパス管路５ａに設けられた開閉弁で、
該管路の開閉を行なう開閉手段である。該開閉弁５ｂの
操作は、暖房運転時に圧Ｉｌｉｌ機１が停止した状態で
手動により行なってもよいが、該圧縮槻１が停止して短
時間の内に閉路する方が効果が大きいため、通常は圧縮
機ｌの制御回路に接続され、該制御回路によって行なわ
れる。すなわち、開閉弁５ｂは圧縮機１の停止動作に連
動して開路される。

このような構成において、その暖房運転時の動作状況に
ついて説明する。圧縮機１から吐出された高温烏圧のガ
ス冷媒は、四方切換弁２を通って凝縮器として作用する
室内熱交換器３に供給される。そして、該室内熱交換器
３内で冷媒は空気または水と熱交換し液化する。このよ
うにして液化された冷媒は、室内熱交換器３から膨偵弁
４に送られ、該膨張弁４を通過する過程で減圧され断熱
膨張する。そして、一部が気化して気液混合冷媒となり
、室外熱交換器６に送られ、該室外熱交換ｆｉｉｉ６で
空気または水と熱交換して気化しながら熱の汲み上げ作
用を行なう。前記冷媒は室外熱交換器６から四方切換弁
２の別の回路を通ってサクシ璽ンアキュムレータ７に送
られ、ここで気液分離されてガス冷媒のみが圧縮器ｌに
吸込まれる。このようにして、冷媒は冷凍サイクル内を
循環する。

このような暖房運転状態において、室外熱交換器６に供
給される空気の温度すなわち外気温度が低下すると、圧
縮機ｌから吐出される冷媒の温度が低下し、冷媒サイク
ル全体の温度が低下する。

したがって、室外熱交換器６で冷媒が気化するために多
くの熱量を必要とし、このままの状態で運転を断続する
と、前配室外熱交換ｆｉ６に肴霜が始まる。このように
室外熱交換器６にｔ霜が始まった時点で、通常は除霜運
転を行っている。ところが、本実施例では、圧縮ｆｆｌ
ｌを停止させ、該圧縮１＆ｌの停止動作に連動させて前
記バイパス管路５ａの開閉弁５ｂを開路する。これによ
り、室内熱交換器３の四方切換弁２側の高温高圧冷媒が
室外熱交換器６の膨張弁４側の管路に供給され、該冷媒
が室外熱交換器６に流れ込み、該室外熱交換器６の温度
を上昇させる。したがって、室外熱交換器６に付着して
いる霜を解かし、除去することができる。

なお、室外熱交換器６内の冷媒は熱交換によって凝縮し
，液冷媒となる。そして、開閉弁５ｂを閉路して圧縮機
１を再起させる場合、室外熱交換器６内は低圧となり、
前記液冷媒が四方切換弁４を介してアキ，ムレータ７に
送られる。このサキエムレータ７によって気液分離が行
なわれるため、圧縮機１への液冷媒戻りによる悪影響を
与えることはない。

ところで、鉄道車両は軌道の給電設備が各セクシ璽ンに
区別されており、該セクシ冒ン間を車両が通過した際に
給電が一時的（２００諷ｓｅｃ　以下）に停止する。こ
のことに起因して車両用空調装置においては、圧縮機が
一旦停止し、該圧縮保護のため２０〜（ｉＱｓｅｃ経過
に起動する構成となっている。したがって、前記一実施
例の冷凍サイクルを鉄道車両用の空調装置として用いれ
ば、車両がセクシ璽ン間を通過する毎に前述の除霜動作
が行なわれるため、特別な除霜運転を行なう必要がない
。また、除霜運転を行なう場合でも、高温高圧の冷媒が
室外熱交換器６にあらかじめ供給され、該室外熱交換器
６の温度を上昇させるため、除霜運転時間を短縮するこ
とができる。

さらに、一般的に用いられる空ｌ１装置に前記一実施例
の冷凍サイクルを用いる場合には、除霜運転に伴って圧
縮機を停止させ、前記バイパス管路の開閉弁を開路させ
ることで、除霜運転の短縮が図れる。

なお、本一実施例において冷房運転を行なう場合には、
前記バイパス管略５ａの開閉井５ｂは圧縮機１の動作状
況に無関係に閉路する。

次に、第２図に示した他の実施例について説明する。同
図において、前記一実施例と同一符号は同一部材を示す
ものである。本実施例の前記一実施例との相違点は、バ
イパス管路５Ｃの設置位置である。すなわち、該バイパ
ス管路５Ｇは案内熱交換器３の膨張弁４側の管路と室外
熱交換器６の膨張弁４側の管路な連通ずるように設けら
れている。すなわち、暖房運転時における室内熱交換器
３の冷媒吐出側と室外熱交換器６の冷媒流入側とを連通
して設置されている。なお、バイパス管路５Ｃに設けら
れている開閉弁５ｄは、前記一実施例の開閉弁５ｂと同
様な動作および機能を有するものである。

このような構成において、開閉弁５ｄは前紀一実施例と
同様に圧細１！ｌ１の停止動作に対応してバイパス管路
５Ｃを開路する。このことにより、室内熱交換器３内の
気液混合冷媒が室外熱交換器６に供給される。そして、
該気液混合冷媒によって室外熱交換器６の温度を上げ、
除霜を行なう。

このような構成によれば、バイパス管路５Ｃの開閉弁５
ｄを開路した際に気液混合冷媒が室外熱交換器６に供給
されるため、前記一実施例よりも室外熱交換器６に供給
される冷媒の密度が高いため、短時間に多麓の冷媒を送
り込むことができ、該室外熱交換器６の昇温を行なうに
当って有利である。

なお、前紀以外の効果については、前記一実施例と同様
である。

次に、第３図に示したさらに別の実施例について説明す
る。同図において、前紀一実施例と同一符号は同一部材
を示すものである。本実施例は前記一実施例および他の
実飾例のバイパス管路を両方をまとめて構或したもので
ある。すなわち、バイパス管路５ｅは室内熱交換器３の
四方切換弁２側および膨張弁４側の各管路と、室外熱交
換器６の膨張弁４側の管路とを連通ずるように設けられ
ている。該バイパス管路５ｅに設けられている開閉弁５
ｆは前記一実施例の開閉弁５ｂと同様な動作および機能
を有するものである。

このような構成において、開閉弁５ｆは前記一実施例と
同様に圧縮機ｌの停止動作に対応してバイパス管路５Ｃ
を開路する。このことにより、膨張弁４よりも上流側の
高温高圧の冷媒が室外熱交換器６に流れる。該冷媒によ
って室外熱交換器６の温度を上げ、除霜を行なう。

二のような構成によれば、膨張弁４に並設したバイパス
管路５ｅによって室外熱交換器６に高温高圧の冷媒を短
＃間に供給し、該室外熱交換Ｈ６の湿度上昇を短時間に
行なえる。

なお、前記以外の効果については、前記一実施例および
他の実施例と同様である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ＩＩ！！運転時に
おける室外熱交換器へのＳ箱を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

弟１図は本発明による冷凍サイクルの一実施例を示す冷
媒配管図、第２図は本発明による冷凍サイクルの他の実
施例を示す冷媒配管図、第３図は本発明によるさらに別
の実施例を示す冷媒配管図である。 ■・・・・・・圧縮機、２・・・・・・四方切換弁、３
・・・・・・室内熱交換器、４・・・・・・膨張弁、５
ａ・・・・・・バイパス管路、オ ｌ 図 Ｚ ４ ３ 図 κ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧縮式、車内熱交換器、室外熱交換器、四方切換弁
   および膨脹機構より成るヒートポンプ式冷凍サイクルに
   おいて、前記膨張機構に対して並列にバイパス管路を設
   け、該バイパス管路の流路開閉を行なう開閉手段を設け
   たことを特徴とするヒートポンプ式冷凍サイクル。 ２、請求項１記載のヒートポンプ式冷凍サイクルにおい
   て、前記開閉手段は、圧縮機の運転状態に連動するもの
   であって、暖房運転状態で圧縮機が停止した際にその流
   路を開路するものとしたことを特徴とするヒートポンプ
   式冷凍サイクル。 ３、請求項１記載のヒートポンプ式冷凍サイクルにおい
   て、前記バイパス管路を、四方切換弁と室内熱交換器と
   の連結流路と、膨張機構と室外熱交換器との連結流路と
   を連通するように設置したことを特徴とするヒートポン
   プ式冷凍サイクル。 ４、請求項１記載のヒートポンプ式冷凍サイクルにおい
   て、前記バイパス管路を、室内熱交換器と膨張機構との
   連結流路と、膨張機構と室外熱交換器との連結流路とを
   連通するように設置したことを特徴とするヒートポンプ
   式冷凍サイクル。 ５、請求項１記載のヒートポンプ式冷凍サイクルにおい
   て、前記バイパス管路を、四方切換弁と室内熱交換器お
   よび室内熱交換器と膨張機構との連結流路と、膨張機構
   と室外熱交換器との連結流路とを連通するように設置し
   たことを特徴とするヒートポンプ式冷凍サイクル。 ６、圧縮機、室内熱交換器、室外熱交換器、四方切換弁
   および膨張機構より成るヒートポンプ式冷凍サイクルに
   おいて、圧縮機の吐出側管路と室外熱交換器の膨張機構
   側管路とを連通するバイパス管路を設け、該バイパス管
   路の流路開閉を行なう開閉手段を設けたことを特徴とす
   るヒートポンプ式冷凍サイクル。 ７、圧縮機、室内熱交換器、室外熱交換器、四方切換弁
   および膨張機構より成るヒートポンプ式冷凍サイクルの
   運転方法において、暖房運転時に、圧縮機の吐出側配管
   路の冷媒を、該圧縮機の停止動作に連動させて室外熱交
   換器に供給することを特徴としたヒートポンプ式冷凍サ
   イクルの運転方法。