JPH0452618Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この考案は、受液器により冷却運転時と加温運
転時の必要冷媒量の調整を行うヒートポンプ装置
に関するものである。

【従来の技術】

第３図は従来のヒートポンプ装置の冷媒回路
図、第４図は第３図の冷媒回路に接続された従来
の受液器の縦断面図である。 図において、１は冷媒ガスを吸入し圧縮吐出す
る冷媒圧縮機、２は加温運転或いは冷却運転に応
じて上記冷媒圧縮機１より吐出された冷媒ガスの
流れの向きを変える切換弁である四方弁（以下切
換弁という）、３は加温運転時には凝縮器として、
冷却運転時には蒸発器としての流体を加温或いは
冷却する第１の熱交換器、４は加温運転時に上記
第１の熱交換器で凝縮された液冷媒を受容する受
液器、５は加温運転時に冷媒が通過し冷媒圧力を
減圧する絞り装置（以下加温用キヤピラリチユー
ブという）、６は冷却運転時に冷媒が通過し冷媒
圧力を減圧する減圧装置（以下冷却用キヤピラリ
チユーブという）、７及び８は上記加温用キヤピ
ラリチユーブ５或いは上記冷却用キヤピラリチユ
ーブ６を選択するための逆止弁、９は加温運転時
には蒸発器として、冷却運転時には凝縮器として
非利用側流体の流体から熱を吸収したり或いは放
熱する第２の熱交換器、１０は液冷媒を貯留しガ
ス冷媒を上記冷媒圧縮機１に吸入させるサクシヨ
ンアキユムレータ、１１は、上記冷媒圧縮機１、
切換弁２、第１の熱交換器３、受液器４、逆止弁
７，８、キヤピラリチユーブ５，６、第２の熱交
換器９及びサクシヨンアキユムレータ１０等を順
次接続して冷凍サイクルを形成する冷媒配管であ
る。４１は鋼製等の胴、４２，４３は鋼材等で成
形された下部鏡板及び上部鏡板であり、胴４１に
溶接することにより密閉容器４１２３を構成して
いる。４４は開口端部４４１が上記下部鏡板４２
の底部に位置するよう取付けられ加温運転時に冷
媒が流入する流入管（但し冷却運転時には流出部
となる）、４５は開口端部４５１が上部鏡板４３
の内壁上部に位置するよう取付けられ加温運転時
に冷媒が流出する流出管（但し冷却運転時は流入
部となる）である。 従来のヒートポンプ装置は以上のように構成さ
れており、加温運転時には、冷媒は第３図に示す
ように実線矢印に向きに流れ、上記冷媒圧縮機１
より吐出された高温高圧のガス冷媒は、上記切換
弁２を介して第１の熱交換器３に供給され、空気
或いは水等の利用側に流体に放熱して加温を行う
と同時に液化する。液化された冷媒は上記受液器
４及び逆止弁７を経由して加温用キヤピラリチユ
ーブ５に至り、ここで高温液冷媒は減圧され低温
低圧の気液混合冷媒となり、第２の熱交換器９に
流入し、熱源空気或いは水等の非利用側の流体よ
り吸熱し冷媒は気化し、切換弁２を介してサクシ
ヨンアキユムレータ１０に流入し第２の熱交換器
９において気化しきれずに残つた液冷媒を分離
し、低温のガス冷媒のみが圧縮機１に戻る。ま
た、冷却運転時には、冷媒は破線矢印の向きに流
れ、圧縮機１より吐出された高温高圧のガス冷媒
は、切換弁２を介して第２の熱交換器９に供給さ
れ、空気或いは水等の非利用側の流体により冷却
されて凝縮液化する。この液冷媒は逆止弁８を経
由して冷却用キヤピラリチユーブ６に至り減圧さ
れ低温低圧の気液混合冷媒となり、受液器４を経
由し第１の熱交換器３に流入する。第１の熱交換
器３において空気或いは水等の利用側の流体より
吸熱し冷却作用を行うと同時に、冷媒は気化し切
換弁２及びサクシヨンアキユムレータ１０を介し
て低圧ガス冷媒が圧縮機１に戻る。 上記のように必要に応じて加温運転或いは冷却
運転を行うヒートポンプ装置において、必要とす
る冷媒量は、加温運転時と冷却運転時とでは異な
り、通常は冷却運転時の場合の方が冷媒量を多く
必要とする。従つて加温運転時には冷媒回路内の
余剰冷媒は適正に貯えることが必要であり、この
目的を達するための上記受液器４が使用される。
この目的達成のため、余剰冷媒の回収をサクシヨ
ンアキユムレータ１０で行う方法もあるが、サク
シヨンアキユムレータ１０内の冷媒は低圧の気液
混合冷媒であるため、所定の冷媒回収能力を発揮
するためにはかなりの容積を必要としたり、ま
た、運転条件によつては凝縮器として作用する熱
交換器内に過剰冷媒が滞り充分な冷却能力または
加温能力が発揮できなくなるという可能性がある
ので、近年は一般に受液器４が使用されている。
この受液器４の構成は第４図に示すように、流入
管４４を下部に、流出管４５の開口部を上部鏡板
４３の内壁面上部に位置するように取付けられて
いるので、加温運転時は常に受液器４内には確実
に高圧の液冷媒が満杯の状態で貯えられており余
剰冷媒を効率よく回収している。従来のヒートポ
ンプ装置の受液器４は、以上のように加温運転時
と冷却運転時における必要冷媒量の違いを回収す
るとい機能は充分に果たしているが、流出管４５
の開口部が上部鏡板４３の内壁面上部に位置する
よう取付けられているため、次のような問題点が
あつた。即ち、冷媒圧縮機１が停止している状態
では、受液器４内の冷媒は少量の液冷媒と大半の
ガス冷媒との混合状態で比重の大きい液冷媒は受
液器４の下部に位置している。このような状態よ
り圧縮機１を加温運転を開始した直後には、加温
用キヤピラリチユーブ５に供給される冷媒はガス
状態にあり、その結果として上記加温用キヤピラ
リチユーブ５内の冷媒循環量は極端に少なくな
り、冷凍サイクル全体としては極端に低圧圧力が
低い状態で運転することになる。このような運転
状態は運転開始直後から、第１の熱交換器３即ち
利用側熱交換器内で凝縮された液冷媒が受液器４
内を満し、加温用キヤピラリチユーブ５内に所定
の過冷却度（５〜6deg℃程度）を有した液冷媒
が供給されるまで続く。従つて運転状態によつて
は５〜６分間程度の長時間に亘り、低圧圧力の極
端に低い状態で運転され、この間の加温能力は殆
ど期待できず、従つて省エネルギー性を極めて悪
くするという欠点をもつていた。 一方、冷凍サイクル的には、運転開始直後に
は、冷媒循環量が極端に少なくなるため、冷媒圧
縮機１のモータ巻線の過熱や、冷媒圧縮機１から
冷媒ガスと一緒に吐出された潤滑油が上記冷媒圧
縮機１に戻ることができなくなり、摺動部への給
油不足を来し、潤滑不良現象が起こり、最悪の場
合には冷媒圧縮機１の故障に至るという欠点をも
つていた。 このような、加温運転開始時の一時的な低圧圧
力の極端な低下を解消する方法として、受液器４
内の冷媒の流れの向きを変更する方法、つまり、
高圧液冷媒を受液器４の上部より取入れ、下部よ
り取出す方法が考えられる。しかし、このように
構成した場合でも、加温運転開始時には第１の熱
交換器３即ち利用側の熱交換器より供給される液
冷媒は受液器４内のガス冷媒と混合して、一部ガ
ス冷媒を含んだ状態で加温用キヤピラリチユーブ
５に供給されるため、低圧圧力の低下を防止する
手段としてはあまり効果的とはいえない。また、
この場合の冷却運転時を考えると、冷却用キヤピ
ラリチユーブ６を出た気液混合冷媒は受液器４の
下部より流入し、上部より流出して第１の熱交換
器３即ち利用側の熱交換器に供給されることにな
る。従つて受液器４内には、相当量の液冷媒が滞
り、その結果として冷却運転時の必要冷媒量が増
加することになる。これに伴つて加温運転時の余
剰冷媒量が増加し、受液器４の容積を大きくする
必要が生じ、コスト高になるという欠点をもつて
いる。

【考案が解決しようとする問題点】 以上のように、従来のヒートポンプ装置では、
受液器４での余剰冷媒回収効率を高めるため、加
温運転時の受液器４への流入管４４を下部に、流
出管４５を上部に位置しているため、圧縮機１の
加温運転開始後の無効運転時間（実質上、能力発
揮できない時間）が長期化するとか、低圧圧力の
低下による冷却循環量不足に伴う圧縮機１のモー
タ巻線の過熱、潤滑不良現象を誘発するなどの問
題点があつた。 この考案は、かかる問題点を解消するためにな
されたもので、加温運転開始時のおける低圧圧力
の極端な低下を極力抑えて、実質的に加温効果の
でない初期無効運転時間を短縮したヒートポンプ
装置を得ることを目的とする。

【問題点を解決するための手段】

この考案に係るヒートポンプ装置では、冷却運
転時と加温運転時との必要冷媒量の差を回収する
ための受液器の加温運転時の流出管の開口部を２
ヵ所設け、第１の流出管開口部は受液器底面に近
い下部とし、第２の流出管開口部は受液器最上面
とし、第２の流出管を毛細管にて構成し、第１の
流出管に合流させるようにしたものである。

【作用】

この考案においては、第１の流出管開口部を受
液器底面に近い下部に設けたので、加温開始直後
はスムーズに液冷媒を加温用キヤピラリーに供給
できるため、極端な低圧圧力の低下を抑制し、初
期無効運転時間を短縮することができる。

【実施例】

以下この考案のヒートポンプ装置の一実施例を
図について説明する。 第１図はこの考案の一実施例を示すヒートポン
プ装置の冷媒回路図、第２図は第１図の冷媒回路
に接続された受液器及び周辺部を含む縦断面図で
ある。 図において、１〜１１及び４１〜４４等の同一
符号は第３図、第４図に示す従来の装置と同一又
は相当部分を示す。４７は胴４１の下部に接続さ
れる第１の流出管であり、開口部４７１は下部鏡
板４２に近い胴４１の下部に設けられる。４８は
上部鏡板４３に開口部４８１を有する第２の流出
管であり、内径に比較的小さい、例えば、1.2〜
1.5m／ｍ程度の毛細管のより構成される。，４９
は第１の流出管４７と第２の流出管４８を合流さ
せるための接手である。 以上、第２図に示す受液器を備えたヒートポン
プ装置において、加温運転開始時には、第１の熱
交換器３にて凝縮された液冷媒は速やかに流入管
４４を介して受液器４内に流入し、比較的短時間
のうちに液面は第１の流出管開口部４７１に達す
るので、第１の流出管４７を介して液冷媒が加温
用キヤピラリチユーブ５に供給されるので、ガス
冷媒が供給された場合に発生する低圧圧力の極端
な低下を抑制できる。一方、第２の流出管４８は
毛細管で構成し、受液器４内にガス冷媒が存在す
る間は、接手４９部圧力と受液器４内の圧力が均
圧しないよう選定しているので、運転開始後の所
定時間は（受液器４内圧力〉接手４９部圧力）の
関係が成立するため、流出管４８を介して受液器
４内のガス冷媒は受液器４より放出され、最終的
に液冷媒で満杯となり、余剰冷媒の回収という機
能も充分に発揮する。なお、第２の流出管４８を
介して放出されるガス冷媒量は第１の流出管４７
を介して流出する液冷媒量に比して極めて微量で
あるため、加温用キヤピラリチユーブ５での冷媒
通過量に対し悪影響を及ぼすものではない。従つ
て、従来装置に見られた加温運転開始時の極端な
低圧圧力の低下を抑えるできるので、比較的スム
ーズに加温効果を発揮する。

【考案の効果】

この考案によれば、加温運転時において、冷媒
を流入させる底部開口部と、冷媒を流出させる上
部開口部及び上部底部に近い側面開口部とを受液
器に設けると共に、上記側面開口部に第１の流出
管の一端を接続し、上記上部開口部に毛細管から
成る第２の流出管の一端を接続し、上記第１及び
第２の流出管の他端から流出する冷媒を接手によ
り合流させて第２の熱交換器に送るように構成し
たので、加温運転開始時における低圧圧力の極端
な低下を抑えて、実質的に加温効果のできない初
期無効運転時間を短縮して省エネルギー化を図る
ことができる。 即ち、受液器の底部に近い位置にある側面開口
部に第１の流出管を接続しているため、圧縮機の
始動直後から側面開口部の高さまで冷媒が溜まる
までの間は低圧側に冷媒が供給されないので、圧
縮機は低負荷運転となり、始動が容易となる。ま
た、低負荷運転時間は、側面開口部の高さにより
調整することができ、この高さは初期無効運転時
間との兼合いにより決定することができる。更
に、加温運転開始時において冷媒循環量が極端に
少なくなる状態を抑えることができるため、冷媒
圧縮機内部が充分に冷却されないために起こるモ
ータ巻線の過熱や冷媒圧縮機への冷媒戻りが悪い
ために起こる摺動部の潤滑不良現象などは生じな
く、従つて、上記のような現象に起因する冷媒圧
縮機の故障が起こる危惧はなく、信頼性の高いヒ
ートポンプ装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示すヒートポン
プ装置の冷媒回路図、第２図は上記冷媒回路に使
用される受液器及び周辺部の縦断面図、第３図及
び第４図はそれぞれ従来のヒートポンプ装置の冷
媒回路図及び受液器の縦断面図である。 １……冷媒圧縮機、２……切換弁としての四方
弁、３……第１の熱交換器、４……受液器、９…
…第２の熱交換器、４１２３……密閉容器、４４
……加温運転時によつて冷媒が流入する流入管、
４７及び４８……それぞれ、加温運転時に冷媒が
流出する第１の流出管及び第２の流出管である。
なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 冷媒ガスを吸入し圧縮吐出する冷媒圧縮機と、
   切換弁を介して上記冷媒圧縮機から供給された冷
   媒と利用側流体とを熱交換させる第１の熱交換器
   と、上記切換弁を介して上記冷媒圧縮機から供給
   された冷媒と非利用側流体とを熱交換させる第２
   の熱交換器と、上記第１の熱交換器と上記第２の
   熱交換器との間に配される受液器とを有するヒー
   トポンプ装置において、加温運転時に上記第１の
   熱交換器から供給される冷媒を流入させるための
   上記受液器の底部に設けられて底部開口部と、加
   温運転時に冷媒を流出させるための上記受液器の
   上部に設けられた上部開口部と、加温運転時に冷
   媒を流出させるための上記受液器の上記底部に近
   い側面に設けられた側面開口部と、上記側面開口
   部に一端が接続された第１の流出管と、上記上部
   開口部に一端が接続された毛細管から成る第２の
   流出管と、上記第１及び第２の流出管の各他端か
   ら流出する冷媒を合流させて上記第２の熱交換器
   に供給する接手とを備えたヒートポンプ装置。