JPH0426848Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、始動時にポンプダウン運転を行うよ
うにしたヒートポンプ式の冷凍装置に関し、その
中でも特に、対空気形の熱源側熱交換器と対水形
の利用側熱交換器とを有する冷凍装置に関する。

〔従来の技術〕

圧縮機への液戻りを防ぐために、始動時にポン
プダウン運転を行うことは、実公昭57−21003号
公報、特開昭59−138863号公報等に見られる如
く、良く知られた運転技術であり、通常は高圧液
管に介設した電磁弁を始動とともに閉じ、この閉
弁にともなつて低下する低圧圧力が設定値以下に
なつたときに、吸入管に付設した低圧圧力スイツ
チを作動させることにより、上記電磁弁を開放し
てポンプダウン運転を終了するようにしてある。

ところが、特開昭59−138863号公報に見られる
ように、ヒートポンプ式の冷凍装置においてこの
ポンプダウン運転を行う場合、従来は冷却運転と
加熱運転で低圧圧力スイツチの作動圧力を同じ値
（例えば2.5Kg／cm²）に設定していた。そして、対
空気形の熱源側熱交換器と対水形の利用側熱交換
器とを有する冷凍装置では、この設定値はもつぱ
ら冷却運転の立場から設定されており、加熱運転
から見た場合には高すぎる設定となつていた。

〔考案が解決しようとする問題点〕

すなわち、熱源側熱交換器が対空気形でかつ利
用側熱交換器が対水形のいわゆる空冷ヒートポン
プチラーの場合、冷却運転時に利用側熱交換器で
凍結が起こるのを防ぐため、凍結防止サーモを設
けることが多いが、ポンプダウン運転において低
圧が低下しても熱交換器内で循環する水の温度は
急には下らず、したがつてポンプダウン運転中に
はこの凍結防止サーモは機能しないのが通例であ
る。

また、熱交換器内の循環水温がそれほど低下し
なくても、循環しないいわゆる死に水は伝熱管の
温度影響を受けやすく凍結しやすい。対水形の熱
交換器では管板と伝熱管との間に不可避的に水が
侵入することから、ある程度の死に水は避けられ
ず、したがつて利用側熱交換器の冷却運転時の凍
結には十分な配慮が必要とされる。

なお、加熱運転時には対水形の利用側熱交換器
は凝縮器となり、蒸発器となる熱源側熱交換器は
対空気形であることから、凍結の危険はない。

このようなことから、空冷ヒートポンプチラー
における冷却運転時のポンプダウン運転は、低圧
圧力スイツチの動作圧力を高目に設定して早目に
運転を打ち切るようにしてあるのである。

そして凍結の危険のない加熱運転時にも、この
ような高目の設定圧力でポンプダウン運転を行う
ために、ポンプダウン運転が不足し、液戻り防止
効果が不十分になるという問題を生じていた。

本考案はこの問題点を解決し、しかも冷却運転
時のポンプダウン運転において凍結を生じないよ
うに配慮したヒートポンプ式冷凍装置を提供する
ものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案のヒートポンプ式冷凍装置は、その冷媒
回路に対空気形の熱源側熱交換器と、対水形の利
用側熱交換器と、高圧液管に介設され冷却および
加熱運転の各始動時に閉止されてポンプダウン運
転を行わしめる電磁弁とを備える。そして更に、
第１図に実線で示す如く、始動スイツチＡと、始
動スイツチＡの出力する始動信号により前記電磁
弁１０に閉止信号を出力する電磁弁閉止手段Ｂ
と、冷却又は加熱運転を選択しその信号を出力す
る運転選択手段Ｃと、吸入管１１内の低圧圧力を
検出して高低２つの異なる設定圧力Ps₁およびPs₂
で各作動する低圧圧力スイツチD₁およびD₂と、
運転選択手段Ｃの出力する冷却運転信号と高設定
圧力Ps₁で作動する低圧圧力スイツチD₁からの作
動信号との一致により電磁弁１０に閉止解除信号
を出力する冷却時閉止解除手段E₁と、運転選択
手段Ｃの出力する加熱運転信号と低設定圧力Ps₂
で作動する低圧圧力スイツチD₂からの作動信号
との一致により電磁弁１０に閉止解除信号を出力
する加熱時閉止解除手段E₂とを備える。

〔作用〕

本考案の冷凍装置においては、始動と同時に電
磁弁閉止手段Ｂからの信号により、電磁弁１０が
閉止される。そして冷却運転時は低圧圧力スイツ
チD₁から冷却時閉止解除手段E₁に作動信号が発
信されることによりPs₁なる低圧圧力で、また加
熱運転時は低圧圧力スイツチD₂から加熱時閉止
解除手段E₂に作動信号が発信されることにより
Ps₂なる低圧圧力でそれぞれ独立的に電磁弁１０
の閉止が解除される。そしてPs₂はPs₁よりも低く
設定され、加熱運転時の方が冷却運転時よりも高
いポンプダウン効果が得られるようにしてあるの
で、冷却運転時に対水形の利用側熱交換器におい
て凍結が生じるのを防ぎつつ加熱運転時のポンプ
ダウン効果を高めることができる。なお、加熱運
転時には前述したように対空気形の熱源側熱交換
器が蒸発器となるので、ポンプダウン効果を高め
ても凍結の危険はない。

〔実施例〕

第１図〜第４図は本考案を実施した冷凍装置
（空冷ヒートポンプチラー）の一例についてその
構成を示したものである。なお、この実施例は冷
却運転時、加熱運転時のそれぞれにおいてポンプ
ダウン効果を高めるため、上述した電磁弁１０の
閉止・閉止解除機構の他に、第１図に破線で示さ
れる電磁弁１０の再閉止機構を持つものとなつて
いる。

この再閉止機構の基本構成を第１図により説明
しておくと、始動スイツチＡからの始動信号が限
時手段Ｆに入力する。一方、低圧圧力スイツチ
D₁およびD₂からは低圧圧力がそれぞれ設定圧力
Ps₁′（＞Ps₁）およびPs₂′（＜Ps₂）まで上昇した
ときに再作動信号を冷却時再閉止手段G₁および
加熱時閉止手段G₂に各出力する。そして、限時
手段Ｆは始動からの経過時間を計測し、計測時間
が設定時間（例えば３分間）を超えるまで信号を
出力し続け、冷却時再閉止手段G₁は、限時手段
Ｆから信号を入力中に運転選択手段Ｃからの冷却
運転信号と低圧圧力スイツチD₁からの再作動信
号とが一致したときに電磁弁１０に再閉止信号を
出力する。また加熱時再閉止手段G₂は、限時手
段Ｆから信号を入力中に運転選択手段Ｃからの加
熱運転信号と低圧圧力スイツチD₂からの再作動
信号とが一致したときに電磁弁１０に再閉止信号
を出力する。

こうすることにより低圧圧力の変化に応じて始
動時の一定時間に限つてポンプダウン運転が再開
され、ポンプダウン効果が高められるのである。
しかも、この再ポンプダウン運転は冷却運転時と
加熱運転時とで別々の設定圧力Ps₁′，Ps₂′に基づ
いて行われるため、当初の目的を達成する上で何
ら障害になるものではない。

以下、この実施例の詳細を第２図〜第４図によ
り説明する。

まず、第２図により冷媒回路を説明すると、１
は圧縮機、２は四方切換弁、３は対空気形の熱源
側熱交換器、４ａ〜４ｄは一方向弁、５は受液
器、６ａは冷却用膨張弁、６ｂは加熱用膨張弁、
７は対水形の利用側熱交換器、８はアキユムレー
タを示し、冷却運転時には実線矢示方向に冷媒が
循環して利用側熱交換器７を蒸発器として利用さ
せ、加熱運転時には破線矢示方向に冷媒が循環し
て利用側熱交換器７を凝縮器として作用させる周
知のヒートポンプ式冷媒回路を構成している。そ
して、この冷媒回路の受液器５下流の高圧液管９
には電磁弁１０が介設され、また圧縮機１の吸入
管１１には電磁弁１０の開閉を行うための低圧圧
力スイツチD₁、およびD₂がそれぞれ設けられて
いる。低圧圧力スイツチD₁およびD₂のうち、D₁
は冷却運転用、D₂は加熱運転用であり、いづれ
も所定のデイフアレンシヤルをもつて作動するよ
うになつている。

すなわち、冷却運転用の低圧圧力スイツチD₁
は吸入管１１内の低圧圧力が設定圧力Ps₁に低下
したときに作動して、電磁弁１０の閉止を解除す
るための作動信号を出力し、また上記低圧圧力が
設定圧力Ps₁′（＞Ps₁）まで上昇したときには再
作動を行つて、電磁弁１０を再閉止するための再
作動信号を出力するのである。設定圧力Ps₁およ
びPs₁′のうち、閉止解除用の設定圧力Ps₁は、冷
却運転時に対水形の利用側熱交換器７（第２図）
が凍結するのを防止する意味から、従来どおりの
高目の圧力（例えば2.5Kg／cm²）に設定され、再
閉止用の設定圧力Ps₁′についてはPs₁＋１Kg／cm²
程度（例え3.5Kg／cm²）に設定される。

同様に加熱運転用の低圧圧力スイツチD₂も設
定圧力Ps₂およびPs₂′（＜Ps₂）に対してそれぞれ
作動および再作動を行い、作動時に電磁弁１０閉
止解除用の作動信号を、再作動時に電磁弁１０再
閉止用の再作動信号をそれぞれ出力するようにな
つているが、その設定圧力Ps₂およびPs₂′につい
ては、ポンプダウン効果を高める観点から、前記
した冷却運転用の低圧圧力スイツチD₁の設定圧
力Ps₁およびPs₁′よりも低く設定される。ただし、
極端に低くすると、圧縮比が大きくなつて圧縮機
からの吐出ガス温度が上がり、また、吸入ガスの
過熱度が高くなつたり冷媒循環量が減少して圧縮
機モータの冷却不足を生じる等の弊害を招くの
で、閉止解除用のPs₂については、例えば１Kg／
cm²程度に設定するのがよく、再閉止用のPs₂′につ
いてもPs₂＋１Kg／cm²程度（例えば２Kg／cm²）に
設定される。

次に、第３図により制御回路を説明すると、こ
の制御回路はマイクロコンピユーター１２を用い
たものであつて、その入力ポート１３には始動ス
イツチＡから始動信号をON信号で入力する。同
様に運転選択手段Ｂとしての切換スイツチから冷
却運転信号と加熱運転信号とがそれぞれON信号
とOFF信号とで入力し、さらに低圧圧力スイツ
チD₁およびD₂の双方から作動信号と再作動信号
がON信号とOFF信号とで入力する。マイクロコ
ンピユーター１２は周知の構造のものであつて、
マルチプレクサ１４，RAM１５，ROM１６お
よびCPU１７等からなる。マルチプレクサ１４
はCPU１７からの指示にしたがつて、上記各種
入力信号の中から必要なデータを選択してCPU
１７に送る。CPUは、マルチプレクサ１４から
送られるデータと、ROM１６に記憶されている
プログラムを基に、RAM１５との間でデータ授
受を行いながら演算処理を行い、演算処理された
データを出力ポート１８に出力する。出力ポート
１８から出力されるON，OFF信号は増幅器１９
等を介して電磁弁１０（厳密にはその電磁コイ
ル）に開閉指令信号として出力される。

第４図は上記ROM１６に記憶されているプロ
グラムのフローチヤートである。図中の〜は
フローチヤートの各ステツプを示し、ステツプ
〜は電磁弁閉止手段Ｂ、ステツプ〜は冷却
時閉止解除手段E₁、ステツプ〜は加熱時閉
止解除手段E₂に対応する。また、ステツプは
限時手段Ｆ、ステツプ〜は冷却時再閉止手段
G₁、ステツプ〜は加熱時再閉止手段G₂に対
応する。

第４図により、この実施例の作用の説明を行う
と、運転選択手段Ｃにおいて冷却運転を選択し、
この状態で始動スイツチＡを作動させることによ
り、電磁弁閉止手段Ｂから電磁弁１０に閉止信号
が出力されて電磁弁１０が閉止され、ポンプダウ
ン運転が開始される（ステツプ〜）。同時に、
始動スイツチＡから限時手段Ｆに信号が出力され
て、限時手段Ｆが信号を出力し始める（ステツプ
）。

ポンプダウン運転の進行に伴つて低圧圧力が低
下し、これが低圧圧力スイツチD₁の設定圧力Ps₁
（例えば2.5Kg／cm²）以下になると、冷却用閉止解
除手段E₁は、運転選択手段Ｃから冷却運転信号
を入力していることを確認した上で、電磁弁１０
に閉止解除信号を出力する（ステツプ〜）。
すなわち、冷却運転にあつては、低圧圧力がPs₁
まで低下した時点でポンプダウン運転を打ち切
る。このPs₁は前述したとおり利用側熱交換器７
での凍結を防止する観点から高目の設定とされて
おり、したがつてポンプダウン運転によつて凍結
が生じることは避けられる。

ポンプダウン運転が停止された時点で、限時手
段Ｆが信号を出力していなければ、すなわち始動
開始からの経過時間が限時手段Ｆの設定時間（例
えば３分間）を経過していれば、ポンプダウン運
転は終了し、正規の冷却運転に移行する（ステツ
プおよび〓）。

この時点で限時手段Ｆから信号が出力されてい
るときは、冷却時再閉止手段G₁が、低圧圧力ス
イツチD₁′からの再作動信号を入力したときに限
つて電磁弁１０に再閉止信号を出力し、ポンプダ
ウン運転を再開する（ステツプ〜）。すなわ
ち、ポンプダウン運転が一旦停止されても、限時
手段Ｆの設定時間（例えば３分間）内であれば、
ポンプダウン条件成立〔低圧圧力≧Ps₁′（例えば
3.5Kg／cm²）〕のときにポンプダウン運転を再開
し、一層確実な液バツク防止効果を得るのであ
る。この再運転は１回目のポンプダウン運転と同
様、低圧圧力がPs₁まで低下した時に、冷却時閉
止解除手段E₁からの信号出力により停止される
（ステツプ〜）。

加熱運転の場合は、運転選択手段Ｃにおいて加
熱運転を選択した状態で、始動スイツチＡが作動
することにより電磁弁閉止手段Ｂからの信号によ
り電磁弁１０が閉止され、ポンプダウン運転が開
始される（ステツプ〜）。そして、低圧圧力
が低圧圧力スイツチD₂の設定圧力Ps₂（例えば1.0
Kg／cm²）まで低下した時に、加熱時閉止解除手段
E₂が低圧圧力スイツチD₂からの作動信号を受け
て電磁弁１０に閉止解除指令を出力し、ポンプダ
ウン運転を停止する（ステツプ〜）。低圧圧
力スイツチD₂の設定圧力Ps₂は、低圧圧力スイツ
チD₁の設定圧力Ps₁と異なり、ポンプダウン効果
優先で低目に設定されているので、冷却運転時の
ときよりも高いポンプダウン効果が得られる。

ポンプダウン運転が停止された後も、始動から
の経過時間が限時手段Ｆの設定時間（例えば３分
間）内であれば、冷却運転のときと同様、ポンプ
ダウン条件成立〔低圧圧力≧Ps₂′（例えば2.0
Kg／cm²）〕により加熱時再閉止手段G₂′が低圧圧
力スイツチD₂′から再作動信号を受けて、電磁弁
１０に再閉止信号を出力し、ポンプダウン運転が
再開される（ステツプ〜）。この再運転も低
圧圧力がPs₂に低下するまで続けられるので（ス
テツプ〜）、冷却運転のときよりも高いポン
プダウン効果が得られる。

なお、低圧圧力スイツチは、以上の説明では冷
却運転時と加熱運転時とでそれぞれ独立した低圧
圧力スイツチを使用するようにしているが、両運
転を通じて一つの圧力検出機構で低圧圧力の検出
を行い、この検出圧力をマイクロコンピユータ内
で複数の設定値と比較させて、冷却運転時と加熱
運転時とで別々の作動信号（または作動信号及び
再作動信号）を出力させるようにしてもよい。

〔考案の効果〕

以上の説明から明らかなように、本考案のヒー
トポンプ式冷凍装置は、冷却運転時には高目の低
圧圧力設定値Ps₁で、また加熱運転時には低目の
低圧圧力設定値Ps₂でそれぞれ独立的にポンプダ
ウン運転を停止するようにしてあるので、冷却運
転時にあつては凍結防止が可能なポンプダウン運
転が実施され、また凍結の危険のない加熱運転時
にあつては、液戻り防止効果を優先させた十分な
ポンプダウン運転が実施され、このような合理的
なポンプダウン運転により、冷却運転時における
凍結防止効果の向上と、加熱運転時における液戻
り防止効果の向上とを同時達成するものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１〜第４図は本考案を実施した冷凍装置の一
例を図示したもので、第１図は基本構成を示すブ
ロツク図、第２図は冷媒回路図、第３図は制御回
路図、第４図は同回路中のマイクロコンピユータ
の動作パターンを示すフローチヤートである。 図中、１……圧縮機、３……熱源側熱交換器、
７……利用側熱交換器、９……高圧液管、１０…
…電磁弁、Ａ……始動スイツチ、Ｂ……電磁弁閉
止手段、D₁，D₂……低圧圧力スイツチ、E₁……
冷却時閉止解除手段、E₂……加熱時閉止解除手
段。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 冷媒回路に対空気形の熱源側熱交換器３と、対
   水形の利用側熱交換器７と、高圧液管９に介設さ
   れ冷却および加熱運転の各始動時に閉止されてポ
   ンプダウン運転を行わしめる電磁弁１０とを備え
   たヒートポンプ式冷凍装置において、始動スイツ
   チＡと、始動スイツチＡの出力する始動信号によ
   り電磁弁１０に閉止信号を出力する電磁弁閉止手
   段Ｂと、冷却又は加熱運転を選択しその信号を出
   力する運転選択手段Ｃと、吸入管１１内の低圧圧
   力を検出して高低２つの異なる設定圧力PSs₁お
   よびPs₂で各作動する低圧圧力スイツチD₁および
   D₂と、運転選択手段Ｃの出力する冷却運転信号
   と高設定圧力Ps₁で作動する低圧圧力スイツチD₁
   からの作動信号との一致により電磁弁１０に閉止
   解除信号を出力する冷却時閉止解除手段E₁と、
   運転選択手段Ｃの出力する加熱運転信号と低設定
   圧力Ps₂で作動する低圧圧力スイツチD₂からの作
   動信号との一致により電磁弁１０に閉止解除信号
   を出力する加熱時閉止解除手段E₂とが具備され
   ていることを特徴とする冷凍装置。