JPH0468476B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、より効率的な冷凍システムを構成
し得る冷凍装置用圧縮機に関する。

（従来の技術） 例えばセパレート形空気調和機において、暖房
運転時に室外熱交換器に霜が付着した場合には、
暖房運転を中断して上記霜を除くデフロスト運転
操作が必要となる。このようなデフロスト運転時
における室内側の快適性を維持するために、例え
ば特開昭60−245968号公報には、第６図に示すよ
うな装置が記載されている。同図において、８０
は圧縮機で、これに室外熱交換器８１、減圧装置
８２、室内熱交換器８３、四路切換弁８４、アキ
ユームレータ８５が順次接続されてヒートポンプ
式の冷凍サイクルを構成している。そして室外熱
交換器８１と減圧装置８２とを接続している液管
８６を、絞り８７と開閉弁８８との介設されたバ
イパス配管８９によつて、上記アキユームレータ
８５の入口側へ接続している。なお上記減圧装置
８２は、上記アキユームレータ８５の入口側配管
に付設された感温筒９０での検知温度に応じて自
動開閉する膨張弁で構成されている。

上記構成の装置におけるデフロスト運転は、図
中実線矢印方向に冷媒が循環するように四路切換
弁８４を切換え、また上記開閉弁８８を開作動す
ることによつて行われる。このとき圧縮機８０か
ら室外熱交換器８１、バイパス配管８９を冷媒は
循環する。そして、この冷媒循環時においては、
上記感温筒９０は暖房運転サイクル時よりも高い
温度状態となり、このため上記減圧装置８２は閉
弁状態となつて室内熱交換器８３側への冷媒流れ
は生じない。このことにより、従来室内熱交換器
へも冷媒を循環させて室内側の熱量を室外熱交換
器へと転送することによりデフロストを行つてい
た際の、室内温度の低下による不快感が低減され
ることとなる。そしてデフロストに必要な熱量
は、圧縮機８０における圧縮仕事量に加えて、こ
の圧縮機８０のハウジング９１に周設している蓄
熱材９２によつて与えることとしている。すなわ
ち、それまでの暖房運転時において圧縮機８０の
ハウジング９１から周囲の大気中へと放散されて
いた熱量を、上記蓄熱材９２に蓄熱しておき、デ
フロスト運転時にこの蓄熱熱量を圧縮機８０流通
冷媒に付与することとして、デフロストに必要な
熱量を補うようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のように高温状態で運転される圧縮機から
の大気への放散熱量を活用することによつて、例
えばデフロスト時における快適性の向上を図るこ
とが可能である。しかしながら上記圧縮機のハウ
ジングに蓄熱材を周設した従来構成においては、
蓄熱熱量が冷媒に付与されるのは、圧縮機内部に
おいて圧縮仕事を受けながら、高流速で内部を流
通するガス状態の冷媒であり、このようなガス冷
媒に対し、単位時間当り外部より付与し得る熱量
はそれ程大きなものとすることはできない。した
がつて、上記従来例においても単位時間当りに付
与される熱量はそれ程大きなものとはならないの
で、室外熱交換器８１の除霜に長時間を必要とす
ることとなり、この間、室内側の暖房は停止され
ているため、室温が徐々に低下して快適性が損な
われてくるという問題がある。

この発明は上記従来の問題点に鑑みなされたも
のであつて、その目的は、圧縮機本体からの放熱
熱量を、より効率的に活用することができ、その
ため例えばデフロスト運転時等における空調快適
性をさらに向上し得る冷凍装置用圧縮機を提供す
ることにある。

（問題点を解決するための手段） そこでこの発明の冷凍装置用圧縮機において
は、冷媒配管接続ポート１３，１４を有する熱交
換器５が圧縮機本体ハウジング１に周設されてい
る。

（作用） 上記構成の冷凍装置用圧縮機においては、圧縮
機本体ハウジング１から外部に放出されようとす
る熱量は、この本体ハウジング１に周設されてい
る熱交換器５によつて、この熱交換器５内部を流
通する冷媒に付与される。したがつてこの熱交換
器５の冷媒配管接続ポート１３，１４を、例えば
この熱交換器５を流通する冷媒が、液状態で流通
することとなる箇所、さらには蒸発潜熱を得て液
からガスへと相変化するような流通条件となる箇
所に接続することによつて、従来装置におけるガ
ス冷媒状態に対する熱量の付与に比べて単位時間
当りの付与熱量の増大した熱交換が可能となる。
この結果、例えば暖房運転時におけるデフロスト
操作時においては、冷媒が単位時間に得る熱量が
増加することによつて、デフロスト時間の短縮
や、室温低下を抑えたデフロスト運転が可能とな
り、このため空調快適性の向上を図ることが可能
となる。

（実施例） 次にこの発明の冷凍装置用圧縮機の具体的な実
施例について、図面を参照しつつ詳細に説明す
る。

第１図にはこの発明の一実施例における冷凍装
置用圧縮機Ａの構成を示す斜視図を示しており、
円筒側壁部を有すると共に密閉容器として構成さ
れた圧縮機本体ハウジング１は、その上端部に冷
媒吐出配管２が、また下部側には、半径方向外方
に延び、さらに上記本体ハウジング１の軸心と平
行に上方へと延びる冷媒吸込配管３がそれぞれ接
続されており、この冷媒吸込配管３の垂直部には
アキユームレータ４が介設されている。そして上
記本体ハウジング１の円筒側壁部には、アルミニ
ウム合金押出板から構成された熱交換器５が周設
されている。この熱交換器５は、内部に、断面角
形の流路６が互いに平行に多数形成されている平
板を、断面略Ω字状に曲げ加工することによつて
構成されているものであつて、上記本体ハウジン
グ１の側壁部の略全周を囲撓する断面円弧状部７
と、この円弧状部７の両端部において半径方向外
方にそれぞれ平行に延びる平面部８，９と、これ
らの平面部８，９の各端面を塞ぐように管部材を
上下に配設してろう付けしたマニホールド管１
０，１１とから構成されている。そしてその一方
のマニホールド管１０の内部は、その略中央部を
仕切板１２で上下に区画されており、その上部
側、及び下部側に冷媒配管接続ポート１３，１４
がそれぞれ接続されている。したがつて、図のよ
うに、例えば下側の冷媒配管接続ポート１４から
冷媒が流入される場合には、マニホールド管１０
の内部仕切板１２より下側の空間部に開口する平
面部８における角形流路６に冷媒は流入し、さら
に円弧状部７を略一周して他方の平面部９から、
マニホールド管１１に流入する。次いでこのマニ
ホールド管１１において、下側から上部側へと流
れて、再び平面部９、円弧状部７を上記とは逆方
向に流通して平面部８、マニホールド管１０、上
側の冷媒配管流出ポート１３から流出する。

上記熱交換器５の円弧状部７の内周面は、上記
本体ハウジング１の側壁部に密着状態で取付けら
れており、さらに上記熱交換器５の円弧状部７の
外周面には、これに密着させて、その外周を囲う
ようにリング状に形成された蓄熱槽２０を設けて
いる。この蓄熱槽２０は内部に、例えば塩化カル
シウム六水塩等より成る蓄熱材２１を充填した容
器と、さらにその外周面に、輻射放熱を抑えるた
めのアルミ箔２２を貼設することにより構成され
ている。そしてさらにその外周を、グラスウール
とゴムとより成る防音材２３で囲撓し、この防音
材２３によつて、防音と共に、防振及び断熱が行
われるようになされている。

上記構成の冷凍装置用圧縮機Ａにおいては、圧
縮機作動時に本体ハウジング１が高温状態とな
り、この本体ハウジング１から外部に放熱されよ
うとする熱量は、まず熱交換器５に伝熱し、この
内部を低温の冷媒が流通する場合には、この冷媒
に上記熱量が付与されることとなる。また冷媒の
流通がなく、或いは冷媒流通状態においてもその
加熱に必要な熱量を超える過剰の熱量が本体ハウ
ジング１から生じている場合には、上記熱交換器
５から蓄熱材２１に熱量は伝達され、例えば塩化
カルシウム六水塩の固体−液体の相変化に必要な
潜熱に変換されて蓄熱される。そして上記熱交換
器５において低温の冷媒が流通するとき、或いは
流通量が増加して、熱交換器温度が低下するよう
な場合には、上記蓄熱材２１で蓄熱されていた熱
量が熱交換器５側へと流れ、これにより流通冷媒
に熱量が付与される。なお圧縮機停止時において
も、この圧縮機を回転作動するための三相誘導コ
イルのうちの二相に通電するような通電制御を行
うことにより、圧縮機を回転作動させることな
く、上記通電電流により発熱させることも可能で
あり、この発生熱量を上記蓄熱材２１を蓄熱して
おくことも可能である。また蓄熱材２１に近接し
てヒータを配設する構成とすることもできる。

次に上記のような冷凍装置用圧縮機Ａを使用し
た冷媒回路の具体的な応用実施例について説明す
る。

第２図には第１の応用例を示しており、同図の
ように圧縮機Ａの吐出配管２と、アキユームレー
タ４の介設された吸込配管３とは四路切換弁３０
に接続されている。そしてこの四路切換弁３０
に、第１ガス管３１、室内熱交換器３２、第１液
管３３、キヤピラリチユーブより成る減圧機構３
４、第２液管３５、室外熱交換器３６、第２ガス
管３７を順次接続することによつて、冷媒循環回
路を構成している。さらにこの第１応用例の冷媒
回路においては、上記圧縮機Ａの本体ハウジング
に周設されている熱交換器５の一方の冷媒配管接
続ポート１４を第１バイパス管３８によつて上記
第２液管３５に、また他方の冷媒配管接続ポート
１３を第２バイパス管３９によつて上記吸込配管
３の、アキユームレータ４の入口側にそれぞれ接
続している。上記第１バイパス管３８には開閉弁
４０が、また第２バイパス管３９にはキヤピラリ
チユーブよりなる絞り４１がそれぞれ介設されて
いる。

上記構成の冷媒回路においては上記開閉弁４０
を閉止状態として、図中実線矢印方向に冷媒が循
環するように四路切換弁３０を切換えて運転する
ときに暖房運転が、また図中破線矢印方向に冷媒
が循環するように四路切換弁３０を切換えること
により暖房運転がそれぞれ行われる。そして暖房
運転中において室外熱交換器３６に着霜を生じて
デフロスト操作が必要となつた場合には、上記四
路切換弁３０は上記暖房運転の切換位置のまま
で、上記開閉弁４０を開弁する。これにより、図
中実線矢印方向の暖房サイクルでの冷媒循環と共
に、第２液管３５で分岐して熱交換器５を流通し
た後、吸込配管３に返流されるバイパス流れが生
じることとなる。すなわち圧縮機Ａから吐出され
た高温・高圧ガス冷媒は室内熱交換器３２で放熱
して凝縮し、高温高圧の液冷媒となる。したがつ
てこの室内熱交換器３２側では、デフロスト操作
時にも暖房運転が継続される。そして減圧機構３
４通過時に低温低圧の液冷媒となつた後に分流し
て一方は室外熱交換器３６を、他方は熱交換器５
をそれぞれ流通して圧縮機Ａに返流される。暖房
運転時に単独で蒸発器として作用していた室外熱
交換器３６において、例えば蒸発圧力３Kg／cm²、
蒸発温度−10℃の蒸発条件で冷媒流通が生じてい
た場合に、上記のように熱交換器５側において新
たに蒸発潜熱が多量に付与されることによつて、
圧力４Kg／cm²、温度は０℃を超えるような蒸発条
件に変化する。この際の室外熱交換器３６におい
ては、流通冷媒温度の方が、周囲に付着した霜の
温度よりも高くなり、このため流通液冷媒の温度
低下、或いは気液混合相の液の割合が増加して凝
縮潜熱を放出する状態となりながら、室外熱交換
器３６を流通する。この液冷媒の温度低下に伴う
顕熱、或いは凝縮潜熱によつてデフロストが行わ
れることとなる。室外熱交換器３６から返流され
る液冷媒は、熱交換器５側を流通時に蒸発したガ
ス冷媒と吸込配管３、或いはアキユームレータ４
で混合される際に熱量を奪つて蒸発し、又は圧縮
機Ａ内部における圧縮仕事を受けてガス化してそ
の吐出配管２から吐出される。このように、室外
熱交換器３６をバイパスさせて熱交換器５により
高い温度での蒸発条件とすることによつて、室外
熱交換器３６において冷媒からの放熱が生ずるよ
うにすることができ、このため、室内熱交換器３
７に高温冷媒を流通させながら、すなわち暖房運
転を継続しながら、室外熱交換器３６のデフロス
ト操作が可能となる。なお上記絞り４１は、デフ
ロスト操作時に上記蒸発条件が得られるように、
室外熱交換器３６側の流通抵抗、及び熱交換器５
における加熱能力等から適当な流量抵抗値を有す
るものとして構成している。

また上記構成の冷媒回路においては、例えば暖
房運転開始時において即暖性を与えるように蓄熱
材２１に蓄熱された熱量を活用することもでき
る。すなわち、前記したように運転開始前に予め
ヒータ通電により蓄熱材２１に蓄熱しておき、或
いは前回運転時の蓄熱量を利用して、運転開始時
において、開閉弁４０を開弁することにより熱交
換器５において冷媒が加熱され、この加熱熱量を
室内に転送することによつて、運転開始当初の冷
媒サイクルが安定状態へと立上る迄においても、
温風の吹出しが可能となり即暖性が向上される。

第３図には上記冷凍装置用圧縮機Ａを組み込ん
だ第２の応用例における冷媒回路図を示してい
る。同図において、第２図に示した第１応用例と
同一の機能部品については、同一番号を付して説
明を省略する。この第２応用例の冷媒回路におい
ては、熱交換器５の一方の冷媒配管接続ポート１
４を、開閉弁４７と絞り４８との介設された第３
バイパス管４５によつて、第１液管３３に接続す
ると共に、他方の冷媒配管接続ポート１３を、第
４バイパス管４６によつて吸込配管３に接続して
いる。さらに吐出配管２と第２液管３５とを、開
閉弁４９と絞り５０との介設された第５バイパス
管５１によつて接続している。

上記構成の第２応用例の冷媒回路においては、
デフロスト操作は、四路切換弁３０を暖房運転サ
イクルのままにして、開閉弁４７を開弁する。こ
のとき開閉弁４９を閉弁状態としておけば、前記
第１応用例と略同様の冷媒循環サイクルが得ら
れ、前記と同様に室外熱交換器３６における蒸発
温度の上昇によつて、この室外熱交換器３６を流
通する冷媒により外部放熱を生じさせるようにす
ることができ、この結果室内側の暖房運転と同時
に室外熱交換器３６におけるデフロスト操作が可
能となる。そしてこの回路においては、熱交換器
５と室外熱交換器３６との並列接続構成におい
て、絞り４８と減圧機構３４とも互いに同等の位
置に介設されているので、それらの流量抵抗比に
応じて熱交換器５側と室外熱交換器３６側とを分
流して流れる冷媒の分流比を容易に設定でき、こ
のため上記のようなデフロスト時のデフロスト能
力と暖房能力との相対的な能力比調整を、上記絞
り４８の流量抵抗値の調整によつて容易に決定す
ることができる。上記開閉弁４９はデフロスト熱
量が不足する際に開弁する。これにより吐出配管
２から室内熱交換器３２へと流通していた高温ガ
ス冷媒が、一部室外熱交換器３６へと直接供給さ
れることとなるので、デフロスト熱量が増加し、
デフロスト時間の短縮を図ることができる。

第４図に示されている第３応用例の冷媒回路に
おいては、熱交換器５の一方の冷媒配管接続ポー
ト１４を、開閉弁５５と絞り５６との介設された
第６バイパス管５７によつて、第１液管３３に接
続すると共に、他方の冷媒配管接続ポート１３を
第７バイパス管５８によつて第２液管３５に接続
している。上記開閉弁５５を開弁した状態におい
ては、室内熱交換器３２を流通時に放熱し凝縮し
た液冷媒は、第１液管３３から一部熱交換器５側
へと分流し、ここで加熱されて第２液管３５へと
流入する。これにより室外熱交換器３６の入口に
おいては、通常の暖房運転時よりも温度の高い液
冷媒、いわば温熱状態の液冷媒が流通することと
なり、低温の霜に熱量を放熱しながら流通するこ
ととなつて、デフロストが行われる。

第５図に示す第４応用例での冷媒回路において
は、上記第３応用例の冷媒回路に、さらに開閉弁
５５と絞り５６との間を、絞り５９の介設された
第８バイパス管６０によつて吸込配管３に接続し
ている。これにより、上記第３実施例と同様の作
用を、開閉弁５５を開弁して行う際に、第７バイ
パス管５７からさらに分流して一部が直接吸込配
管３に返流されることとなり、これにより吸込圧
力の上昇、すなわち蒸発圧力条件の上昇が生じる
こととなるので、室外熱交換器３６を流通する液
冷媒のガスへの相変化が抑制され、温熱液冷媒か
ら霜への熱量の付与方向が保証されたデフロスト
が行われる。

以上の説明のように、上記実施例における冷凍
装置用圧縮機Ａにおいては、圧縮機本体ハウジン
グ１に周設された熱交換器５を有しているので、
作動時に高温運転状態となる上記本体ハウジング
１から、周囲の大気へ放散されることとなつてい
た熱量を、上記熱交換器５によつて、流通冷媒を
加熱するように有効に活用することができる。こ
のため上記各応用例のように、特に上記熱交換器
５を流通する冷媒が液状態、さらには相変化を生
ずることとなる条件に調整したバイパス回路に、
上記熱交換器５を介設することによつて、流通冷
媒への本体ケーシング１から付与される単位時間
当りの熱量をより多くすることができるので、例
えばセパレート形空気調和機におけるデフロスト
運転時に、室内側においても暖房能力がそれ程低
下することのない暖房運転が継続されるような冷
媒循環とすることができ、この結果空調快適性が
向上される。また上記実施例のように熱交換器５
の周囲にさらに蓄熱槽２０を配設し、本体ハウジ
ング１からの放熱熱量を蓄熱し得る構成とするこ
とによつて、さらに放熱熱量の有効活用が可能と
なり、上記暖房−デフロスト同時運転能力の向上
や、或いは暖房運転始動時の即暖性の向上が可能
となる。

なお上記実施例においては、熱交換器５をアル
ミニウム押出材で構成した例を示したが、例えば
銅パイプをコイル状にして本体ハウジング１に巻
装すると共に隙間を銀ペースト等の高熱伝導率接
着剤で充填する等の、その他の構成とすることも
可能である。また上記実施例において示した蓄熱
材としては、塩化カルシウム六水塩の他にも、パ
ラフインや金属粉を混入させたブチルゴム等で構
成することもできる。また上記においては、この
発明の冷凍装置用圧縮機を空気調和機に応用した
例について説明したが、その他の冷凍装置に適用
することも勿論可能である。

（発明の効果） 上記のようにこの発明の冷凍装置用圧縮機にお
いては、熱交換器を圧縮機本体ハウジングに周設
することによつて、これを用いた冷媒循環回路に
おいて上記本体ハウジングからの外部への放熱熱
量を循環冷媒を加熱するために、より有効に活用
することが可能となるので、例えばセパレート形
空気調和機においてデフロストと暖房とを同時運
転構成とすること等が可能となり、空調快適性を
向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例における冷凍装置
用圧縮機の構成を示す部分断面を有する斜視図、
第２〜第５図は、それぞれ第１図の装置を応用し
た空気調和機の冷媒回路図、第６図は従来の空気
調和機の冷媒回路図である。 Ａ……冷凍装置用圧縮機、１……本体ハウジン
グ、５……熱交換器、１３，１４……冷媒配管接
続ポート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 冷凍装置用の圧縮機Ａであつて、冷媒配管接
   続ポート１３，１４を有する熱交換器５がさらに
   圧縮機本体ハウジング１に周設されていることを
   特徴とする冷凍装置用圧縮機。