JPH06207759A - 長冷媒配管用気液分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長冷媒配管を用いて冷暖房サイクルを構成し
た場合においても、圧縮機への液戻り現象を防止する。 【構成】 長冷媒配管用気液分離装置１０は室外熱交換
器１８と四方弁１６との間に配置されている。この装置
１０は、冷房運転時には第１の弁４６、第２の弁４８が
開放されると共に第３の弁５６、第４の弁５８が閉塞さ
れ、暖房運転時にはその逆になる。従って、冷房運転時
において除霜すべく暖房運転に切り換えた直後、長冷媒
配管や室外熱交換器１８から凝縮液が逆流してきても、
第１の暖房用配管５０を通って装置本体４０内に凝縮液
が流入して気液分離され、ガス冷媒のみが第２の暖房用
配管５２を通って圧縮機側へ送給されることになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス冷媒と液冷媒とを
分離してガス冷媒のみを圧縮機に吸入させる気液分離装
置に関し、特に長冷媒配管を用いた冷暖房システムに適
用されるのが好ましい長冷媒配管用気液分離装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】圧縮機は液冷媒を圧縮すると故障するこ
とがあるので、これを防ぐために圧縮機の吸入ラインに
気液分離装置を設け、ここで液冷媒とガス冷媒とを分離
してガス冷媒のみが圧縮機に吸入圧縮されるようにして
いる。

【０００３】この種のアキュムレータが特開平４−５５
６６６号公報に開示されており、以下に簡単に説明す
る。

【０００４】図６に示されるように、アキュムレータ１
００は、有底円筒状のボディ下部１０２の開口側端部に
半球面状のボディ上部１０４を被嵌させて、両者の合わ
せ目を溶接することにより中空楕円体とされている。ア
キュムレータ１００のボディ上部１０４には、油戻し管
１０６と接続された供給管１０８、戻り管１１０の他、
端部に成形管１１２が固着されたパイプ１１４が突出さ
れている。また、成形管１１２の側部には、ボディ下部
１０２を貫通するパイプ１１５が突出形成されている。

【０００５】図７には、上述したアキュムレータ１００
を備えた冷凍サイクルが示されている。冷房運転時、圧
縮機１１６から四方弁１１８を経た高温高圧ガスは、室
外熱交換器１２０で凝縮されて凝縮液とされる。この凝
縮液は、逆止弁１２２を経てアキュムレータ１００内の
成形管１１２を通過する。この際、成形管１１２周りの
低温の冷媒１２４によって凝縮液は冷却（サブクール）
される。冷却後、キャピラリチューブ１２６によって膨
張されて室内熱交換器１２８で蒸発し、室内を冷房す
る。その後、四方弁１１８を経てアキュムレータ１００
を通って気液分離された後、ガス冷媒のみが圧縮機１１
６に戻る。なお、暖房運転時には、四方弁１１８の切り
換えにより、冷媒の送給方向が前記場合（実線方向）と
逆（破線方向）となる。

【０００６】上記構成によれば、アキュムレータ１００
内の成形管１１２によって、低温の冷媒１２４と成形管
１１２内を通る凝縮液とを相互に熱交換させるので、ア
キュムレータ１００内の冷媒１２４の加熱、蒸発が促進
される。これにより、圧縮機１１６への液戻りが防止さ
れる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、長冷媒
配管（例えば、１００〔ｍ〕以上）を必要とする冷凍サ
イクルに上記構成を適用した場合、配管長が長い分アキ
ュムレータ１００への液戻り量が多くなる。このため、
上述したアキュムレータ１００では分離しきれず、圧縮
機１１６への液戻り現象が生ずる。

【０００８】本発明は上記事実を考慮し、長冷媒配管を
用いて冷暖房サイクルを構成した場合においても、圧縮
機への液戻り現象を防止することができる長冷媒配管用
気液分離装置を得ることが目的である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る長冷媒配管
用気液分離装置は、圧縮機、冷暖房サイクル切り換え用
の四方弁、室外熱交換器、膨張弁、及び室内熱交換器を
備えると共にこれらの接続に長冷媒配管を用いた冷暖房
システムにおける前記圧縮機と前記室外熱交換器との間
に設けられ、ガス冷媒と液冷媒とを分離する装置本体
と、この装置本体と前記室外熱交換器とを連通し、第１
の弁によって開閉される第１の冷房用配管と、前記装置
本体と前記四方弁とを連通し、第２の弁によって開閉さ
れる第２の冷房用配管と、前記装置本体と前記室外熱交
換器とを連通し、第３の弁によって開閉される第１の暖
房用配管と、前記装置本体と前記四方弁とを連通し、第
４の弁によって開閉される第２の暖房用配管と、を備
え、前記第１の冷房用配管及び前記第２の冷房用配管の
前記装置本体への接続位置を冷房運転時における前記装
置本体内の冷媒液面よりも上方とされた第１の位置に設
定すると共に、前記第１の暖房用配管及び前記第２の暖
房用配管の前記装置本体への接続位置を前記第１の位置
よりも更に所定高さ上方とされた第２の位置に設定し、
かつ、冷房運転時には前記第１の弁及び前記第２の弁を
開放すると共に前記第３の弁及び前記第４の弁を閉塞
し、暖房運転時には前記第１の弁及び前記第２の弁を閉
塞すると共に前記第３の弁及び前記第４の弁を開放する
ことを特徴としている。

【００１０】

【作用】冷房運転時には、第１の弁及び第２の弁が開放
されると共に第３の弁及び第４の弁が閉塞される。この
ため、第１の冷房用配管及び第２の冷房用配管は開放さ
れるので、装置本体と室外熱交換器とが連通されると共
に装置本体と四方弁とが連通される。また、このとき、
第１の暖房用配管及び第２の暖房用配管は閉塞される。

【００１１】この状態（四方弁は冷房サイクルモード）
で、圧縮機が作動される。これにより、圧縮機で吸入圧
縮された高温高圧ガスは、四方弁を経て第２の冷房用配
管を通って装置本体内に流入した後、第１の冷房用配管
を通って室外熱交換器へ送給される。そして、室外熱交
換器では高温高圧ガスが凝縮される。凝縮された冷媒
は、膨張弁で減圧された後室内熱交換器で蒸発される。
これにより、室内熱交換器の周りの空気が冷却される。
このように冷房運転時には、本発明に係る長冷媒配管用
気液分離装置は、高温高圧ガスが通過する配管としての
機能を有する。

【００１２】一方、冷房運転する場合において、霜取り
を行う必要が生じる場合がある。この場合、冷暖房シス
テムを冷房サイクルから一旦暖房サイクルに切り換え
る。この切り換えは、四方弁のモードを切り換えること
により行われる。また、冷房システムから暖房システム
に切り換えられると、第１の弁及び第２の弁が閉塞され
ると共に第３の弁及び第４の弁が開放される。このた
め、第１の暖房用配管及び第２の暖房用配管が開放され
るので、装置本体と室外熱交換器とが連通されると共に
装置本体と四方弁とが連通される。また、このとき、第
１の冷房用配管及び第２の冷房用配管は閉塞される。

【００１３】ここで、冷房サイクルから暖房サイクルに
切り換えると、長冷媒配管内及び凝縮器として作用して
いた室外熱交換器内の凝縮液が、圧縮機側へ逆流してく
る。ところが、この逆流してきた凝縮液は、第１の暖房
用配管を通って装置本体内に流入される。しかも、この
第１の暖房用配管及び第２の暖房用配管の装置本体への
接続位置である第２の位置は、第１の冷房用配管及び第
２の冷房用配管の装置本体への接続位置である第１の位
置よりも更に所定高さ上方に設定されているので、逆流
してきた凝縮液は確実に装置本体内に貯留される。そし
て、装置本体内では液冷媒とガス冷媒とが分離されて、
ガス冷媒のみが第２の暖房用配管を通って四方弁側へ送
られる。従って、本発明によれば、長冷媒配管を用いて
冷暖房サイクルを構成した場合においても、圧縮機はガ
ス冷媒のみを圧縮することになる。

【００１４】

【実施例】以下に、図１〜図５を用いて、本発明の一実
施例について説明する。

【００１５】図１には長冷媒配管用気液分離装置１０が
図示されており、図２及び図３にはこの長冷媒配管用気
液分離装置１０を備えた冷暖房システムとしてのヒート
ポンプシステム１２が示されている。なお、このヒート
ポンプシステム１２は、工場等に適用されるものであ
る。

【００１６】〔ヒートポンプシステム１２の構成〕ま
ず、ヒートポンプシステム１２の概略構成について説明
する。図２に示される状態がヒートポンプシステム１２
の冷房運転状態であり、図３に示される状態がヒートポ
ンプシステム１２の暖房運転状態である。

【００１７】図２に示されるように、ヒートポンプシス
テム１２は圧縮機１４を備えている。圧縮機１４は、四
方弁１６を介して室外熱交換器１８と連結されている。
この四方弁１６と室外熱交換器１８とを接続する冷媒管
には、長冷媒配管２０が用いられている。なお、四方弁
１６は制御装置２２と接続されており、その作動が制御
されている。

【００１８】室外熱交換器１８は、別の長冷媒配管２４
によって室内熱交換器２６と連結されている。つまり、
室内側要素と室外側要素との接続に長冷媒配管２０、２
４が用いられている。なお、室内熱交換器２６の近傍位
置には図示しないブロアが配設されている。ブロアは制
御装置２２に接続されており、その作動が制御されてい
る。

【００１９】長冷媒配管２４における室外熱交換器１８
側には膨張弁２８及び受液器３０が配設されており、又
室内熱交換器２６側には膨張弁３２が配設されている。
これらの膨張弁２８、３２には、逆止弁３４、３６が併
設されている。従って、冷房運転時には、室外熱交換器
１８から送給されてきた凝縮液は逆止弁３４を通った
後、膨張弁３２で減圧されて室内熱交換器２６へ入る。
一方、暖房運転時には、室内熱交換器２６から送給され
てきた凝縮液は逆止弁３６を通った後、膨張弁２８で減
圧されて室外熱交換器１８へ入る。

【００２０】また、室内熱交換器２６は、四方弁１６を
介して圧縮機１４と接続されている。さらに、四方弁１
６と圧縮機１４との間には、アキュムレータ３８が配設
されている。

【００２１】〔長冷媒配管用気液分離装置１０の構成〕
さて、上述した長冷媒配管２０の途中（具体的には、四
方弁１６と室外熱交換器１８との間）には、長冷媒配管
用気液分離装置１０が配設されている。

【００２２】図１に示されるように、この長冷媒配管用
気液分離装置１０は、箱体状の装置本体４０を備えてい
る。この装置本体４０の側壁下部には、第１の冷房用配
管４２及び第２の冷房用配管４４の一端部が接続されて
いる。第１の冷房用配管４２の他端部は、室外熱交換器
１８側へ続く長冷媒配管２０Ａに接続されている。ま
た、第２の冷房用配管４４の他端部は、四方弁１６側へ
続く長冷媒配管２０Ｂに接続されている。

【００２３】これらの第１の冷房用配管４２及び第２の
冷房用配管４４の装置本体４０への接続位置は、冷房運
転時における装置本体４０内の冷媒液面よりも上方に設
定されている。なお、この接続位置が、本発明における
第１の位置に相当する。また、冷媒液は冷房サイクルか
ら暖房サイクルに切り換えた直後には多いが、通常の冷
房運転時においては、冷媒が装置本体４０内に液冷媒と
して溜まることは殆ど無いか、若しくは溜まっても微量
である。

【００２４】また、第１の冷房用配管４２の装置本体４
０側には第１の弁４６が設けられている。また、第２の
冷房用配管４４の装置本体４０側には第２の弁４８が設
けられている。これらの第１の弁４６及び第２の弁４８
は制御装置２２に接続されており、その作動つまり開閉
が制御されている。

【００２５】一方、装置本体４０の側壁上部には、第１
の暖房用配管５０の一端部が接続されている。また、装
置本体４０の頂壁には、Ｕ字形に屈曲された第２の暖房
用配管５２の一端部が貫通配置されている。従って、こ
れらの第１の暖房用配管５０及び第２の暖房用配管５２
の装置本体４０への接続位置（より具体的には、開口端
部の位置）は、前述した第１の冷房用配管４２及び第２
の冷房用配管４４の装置本体４０への接続位置よりも、
所定高さ上方となっている。なお、この接続位置が、本
発明における第２の位置に相当する。

【００２６】この「所定高さ上方」の意味について、以
下更に説明する。図１に示される液面レベル５４は、冷
房サイクルから暖房サイクルに切り換えた直後に、長冷
媒配管用気液分離装置１０内に流入するであろう凝縮液
全量の液面レベルである。そして、第１の暖房用配管５
０及び第２の暖房用配管５２の装置本体４０への接続位
置は、この液面レベル５４よりも高い位置に設定されて
いる。つまり、「所定高さ上方」とは、冷房サイクルか
ら暖房サイクルに切り換えた直後に長冷媒配管用気液分
離装置１０内に流入するであろう凝縮液の見込み量の液
面レベルよりも上方という意味である。

【００２７】また、第１の暖房用配管５０の装置本体４
０側には、第３の弁５６が設けられている。さらに、第
２の暖房用配管５２の装置本体４０側には、第４の弁５
８が設けられている。これらの第３の弁５６及び第４の
弁５８は制御装置２２に接続されており、その作動つま
り開閉が制御されている。

【００２８】また、装置本体４０の頂壁下面には、装置
本体４０の下方へ向けて邪魔板６０が固着されている。
この邪魔板６０は、第１の暖房用配管５０の一端部の冷
媒吐出方向側に垂直に位置している。また、邪魔板６０
の下側には、複数枚の整流板６２が固着されている。こ
の整流板６２は、多孔性の板材で製作されている。一
方、第２の暖房用配管５２の一端部（屈曲下端部）の下
側には、漏斗状のサイクロン６４が配設されている。サ
イクロン６４の下端部には弁６４Ａが設けられており、
又上端部には導入口６４Ｂが設けられている。

【００２９】次に、補器類の構成について順次説明す
る。 〔ガスパージャの構成〕上述した長冷媒配管用気液分離
装置１０の装置本体４０の頂壁には、排気管６６が取り
付けられている。この排気管６６の途中には、制御装置
２２によって開閉される不凝縮ガス自動弁６８が設けら
れている。この不凝縮ガス自動弁６８の開閉操作は、圧
縮機１４と四方弁１６との間に配設された圧力検出セン
サ７０（図２参照）による検出値に基づいて行われる。

【００３０】すなわち、圧力検出センサ７０による検出
値が、ある一定時間以上高くなり続けた場合（＝圧縮機
１４による高温高圧ガスの吐出圧力が高くなり続けた場
合）には、不凝縮ガス自動弁６８が開放され、所定圧力
以下になったら不凝縮ガス自動弁６８が閉塞されるよう
に制御装置２２によって制御されている。

【００３１】〔冷媒液の自動補給及び自動抜取機構の構
成〕長冷媒配管２４には、受液器３０と膨張弁３２との
間に温度検出センサ７２が設けられている。この温度検
出センサ７２は冷媒液の温度を検出して、例えば冷媒温
度が４０°Ｃ程度ならば冷媒液抜取り開始を意味する信
号を制御装置２２に出力し、冷媒温度が５４°Ｃ程度な
らば良好を意味する信号を制御装置２２に出力し、冷媒
温度が６５°Ｃ程度ならば冷媒液補給開始を意味する信
号を制御装置２２に出力するようになっている。

【００３２】さらに、長冷媒配管用気液分離装置１０に
は、装置本体４０に隣接して冷媒液補給タンク７４が設
けられている。この冷媒液補給タンク７４の内部には、
補給用の冷媒液が貯留されている。また、冷媒液補給タ
ンク７４の下端部には、冷媒液補給管７６の一端が接続
されている。冷媒液補給管７６の他端は、装置本体４０
の側壁に接続されている。この冷媒液補給管７６の途中
には一対のバルブ７８、８０が設けられており、更にこ
れらのバルブ７８、８０の間には正逆転可能なポンプモ
ータ８２が配設されている。ポンプモータ８２及びバル
ブ７８、８０は制御装置２２に接続されており、その作
動が制御されている。なお、制御方式は冷媒液の温度差
により冷媒の抜取速度、補給速度を決定する方式が好ま
しく、例えばＰＩ、ＰＩＤ制御方式が好ましい。

【００３３】〔油分等の回収機構の構成〕長冷媒配管用
気液分離装置１０の側壁には、その底壁近傍位置に返油
管８４の一端が接続されている。返油管８４の装置本体
４０側には、返油管８４を開閉する自動バルブ８６が配
設されている。この返油管８４の他端部は圧縮機１４の
図示しないクランクケースに接続されており、更に中間
部には潤滑油タンク８８が配設されている（図２参
照）。なお、自動バルブ８６は、図示しない自動タイマ
によって定期的に開放するようにしてもよいし、手動で
必要に応じて開放するようにしてもよい。

【００３４】〔過熱度、過冷却度の自動調整機構の構
成〕上述した膨張弁３２は、過熱度を常に１５°Ｃに又
過冷却度を８°Ｃに維持する機能を有している。

【００３５】すなわち、室内熱交換器２６の冷房サイク
ル時における出口側ラインには温度検出センサ９０が配
設されており、この温度検出センサ９０によって室内熱
交換器２６の出口側温度が検出されている。なお、検出
値は、電気信号に変換されて制御装置２２に出力されて
いる。制御装置２２では、この検出値に基づいて設定過
熱度１５°Ｃとのギャップを演算すると共にギャップが
ある場合にはこれをキャンセルする膨張弁３２の開閉量
を演算し、膨張弁３２を開閉している。

【００３６】また、前述した温度検出センサ７２の近傍
には別の温度検出センサ９２が配設されており、この温
度検出センサ９２によって凝縮液の温度が検出されてい
る。なお、検出値は、電気信号に変換されて制御装置２
２に出力されている。制御装置２２では、この検出値に
基づいて設定過冷却度８°Ｃとのギャップを演算すると
共にギャップがある場合にはこれをキャンセルする膨張
弁３２の開閉量を演算し、膨張弁３２を開閉している。

【００３７】以下に、本実施例の作用を説明する。夏季
等において、ヒートポンプシステム１２を冷房システム
として用いる場合には、図２に示される冷媒サイクルと
する。すなわち、まず、四方弁１６が図示のモードとさ
れる。次いで、長冷媒配管用気液分離装置１０の第１の
冷房用配管４２の第１の弁４６及び第２の冷房用配管４
４の第２の弁４８が開放状態とされ、第１の暖房用配管
５０の第３の弁５６及び第２の暖房用配管５２の第４の
弁５８が閉塞状態とされる。その後、圧縮機１４及び図
示しないブロアが作動される。

【００３８】これにより、圧縮機１４によって冷媒は吸
入圧縮されて高温高圧ガスとされ、四方弁１６を経由し
て第２の冷房用配管４４から長冷媒配管用気液分離装置
１０の装置本体４０内に流入される。そして、第１の冷
房用配管４２から吐出され、室外熱交換器１８へと送給
される。

【００３９】室外熱交換器１８では、高温高圧ガスは外
気と熱交換することで自身は凝縮されて凝縮液とされ
る。この際、室外熱交換器１８は放熱作用をするが、そ
の熱は室外へ放出される。

【００４０】室外熱交換器１８で凝縮された凝縮液は、
逆止弁３４を通って一旦受液器３０に貯留された後、長
冷媒配管２４を通って室内熱交換器２６へ向かう際に膨
張弁３２で減圧される。そして、減圧された冷媒は室内
熱交換器２６で蒸発して四方弁１６へと送給される。こ
の際、室内熱交換器２６は吸熱器として作用するので、
その周りの空気が冷却される。この冷却された空気は、
ブロアによって室内へ送給される。これにより室内が冷
房される。

【００４１】四方弁１６を通ったガス冷媒は、アキュム
レータ３８を通過する際、ガス冷媒内に保有していた液
滴冷媒が分離される。そして、液滴冷媒を含まないガス
冷媒のみが、圧縮機１４によって吸気される。これによ
り、一連の冷房サイクルの一工程が終了する。

【００４２】ところで、冷房運転時において、室内熱交
換器２６の除霜（デフロスト）を行う場合には、一旦冷
房サイクルから暖房サイクルに切り換えられる。この切
り換え操作は、制御装置２２によって四方弁１６のモー
ドが図２図示モードから図３図示モードに切り換えられ
ることによって行われる。四方弁１６の切り換え後、圧
縮機１４を作動させると、冷媒の送給サイクルが逆にな
る。すなわち、圧縮機１４で吸入圧縮された高温高圧ガ
スは、四方弁１６を経由して室内熱交換器２６を通る際
に凝縮されて凝縮液とされる。凝縮液は、逆止弁３６を
通り、長冷媒配管２４を通って受液器３０を経由した
後、膨張弁２８で減圧されて室外熱交換器１８で蒸発す
る。その後、長冷媒配管用気液分離装置１０を通って四
方弁１６を経由した後、アキュムレータ３８を通って圧
縮機１４に戻ることになる。

【００４３】ここで、冷房運転状態から暖房運転状態に
切り換えた直後、長冷媒配管２４内及び室外熱交換器１
８内に溜まっていた凝縮液が、逆流して長冷媒配管２０
を通って圧縮機１４へ流入しようとする。この際、主と
して冷媒管が長冷媒配管２０と長いことに起因して、凝
縮液の逆流量も多い。

【００４４】ところが、冷房システムから暖房システム
への切り換え操作によって、長冷媒配管用気液分離装置
１０の第１の冷房用配管４２の第１の弁４６及び第２の
冷房用配管４４の第２の弁４８が閉塞されると共に、第
１の暖房用配管５０の第３の弁５６及び第２の暖房用配
管５２の第４の弁５８が開放される。このため、逆流し
てきた凝縮液は、第１の暖房用配管５０から装置本体４
０内へ流入される。そして、この凝縮液は、第１の暖房
用配管５０からそのまま吐出されるが、邪魔板６０によ
ってその吐出方向が下向きに変更される。なお、この邪
魔板６０は、第１の暖房用配管５０から吐出される凝縮
液が飛散するのを防止する役目をも果たしている。邪魔
板６０に当たった凝縮液は、整流板６２上を流下する際
にその大半が整流板６２の多孔（図示省略）より落下し
て装置本体４０内の底部に貯留される。そして、更に導
入口６４Ｂから導入されたガス冷媒及び液滴冷媒の混合
状態の冷媒が、サイクロン６４による遠心分離操作によ
ってガス冷媒と液滴冷媒とに分離される。分離された液
滴冷媒は開放状態の弁６４Ａから落下される。一方、液
滴冷媒が除去されたガス冷媒は、第２の暖房用配管５２
から四方弁１６側へ送給される。なお、四方弁１６へ送
給されたガス冷媒は、アキュムレータ３８を通る際に補
助的に再度気液分離操作が行われた後、圧縮機１４に吸
入される。

【００４５】次に、補器類の作用について簡単に説明す
る。 〔ガスパージャの作用〕一般に、長冷媒配管を用いる
と、空気等の不凝縮ガスが配管内に混入し易く、混入し
た不凝縮ガスは配管内部にたまってしまう。この不凝縮
ガスが混入すると、冷房運転時においては室外熱交換器
１８（凝縮器）での熱交換の効率が低下する。また、圧
縮機１４での吐出圧力が異常に高くなるので、消費動力
が増して空調効率が低下する等の不具合が生じる。

【００４６】しかしながら、本実施例によれば、高圧側
（圧縮機１４）の吐出圧力が圧力検出センサ７０によっ
て常時検出され、この検出値が一定時間以上高くなり続
けたら、制御装置２２によって自動的に不凝縮ガス自動
弁６８が開放される。これにより、長冷媒配管用気液分
離装置１０の装置本体４０内の上部空間にたまった不凝
縮ガスが、排気管６６から排出される。

【００４７】なお、圧力検出センサ７０による検出値が
所定値以下になったら、制御装置２２によって自動的に
不凝縮ガス自動弁６８が閉塞される。

【００４８】〔冷媒液の自動補給及び自動抜取機構の作
用〕一般に、冷媒液の液量が設定量よりも少なくなる
と、ガス化が起こり易くなるが、膨張弁に入る前に冷媒
液がガス化してしまうと制御に支障を来す。逆に、冷媒
液の液量が多過ぎると、過冷却度が大きくなり過ぎるの
で空調効率の悪化を来す。

【００４９】しかしながら、本実施例によれば、冷媒液
の液量が自動補給又は自動抜取される。すなわち、温度
検出センサ７２による検出温度が例えば４０°Ｃ程度と
低ければ、冷媒液の液量が多いので、制御装置２２によ
ってバルブ７８、８０が開放されると共にポンプモータ
８２が正転駆動される。このため、装置本体４０内の冷
媒液が汲み上げられて冷媒液補給タンク７４内に流入さ
れる。逆に、温度検出センサ７２による検出温度が例え
ば６５°Ｃ程度と高ければ、冷媒液の液量が少ないの
で、制御装置２２によってバルブ７８、８０が開放され
ると共にポンプモータ８２が逆転駆動される。このた
め、冷媒液補給タンク７４内の冷媒液（補充液）が、装
置本体４０内へ流入されて補給される。

【００５０】〔油分等の回収機構の作用〕長冷媒配管２
０、２４を用いた場合のように冷媒配管距離が長い場合
には、油がヒートポンプシステム１２の系内を循環して
戻ってくるまでに圧縮機１４のクランクケース内の油が
無くなるおそれがある。

【００５１】しかしながら、本実施例によれば、 長冷
媒配管用気液分離装置１０の装置本体４０内の底部側に
重力沈降した油分が、自動バルブ８６の開閉操作によっ
て必要に応じて返油管８４を介して圧縮機１４のクラン
クケース内に戻される。従って、圧縮機１４のクランク
ケース内の油が無くなるおそれはない。なお、この際、
油分の成分分析を行った上で圧縮機１４のクランクケー
ス内に戻すのが好ましい。

【００５２】〔過熱度、過冷却度の自動調整機構の作
用〕図４には、長冷媒配管サイクルのモリエル線図が、
理論サイクル、標準サイクルのモリエル線図との比較に
おいて示されている。これから判るように、長冷媒配管
サイクルでは、１５°Ｃの過熱度をとる必要がある。こ
のため、例えば室内熱交換器２６（蒸発器）の出口側温
度を０°Ｃ程度にする必要があるが、負荷変動等により
室内熱交換器２６の出口側温度が０°Ｃから変動するこ
とがある。

【００５３】しかしながら、本実施例によれば、室内熱
交換器２６の出口側温度が温度検出センサ９０によって
常に検出されているので、その検出値が例えば５°Ｃな
らば制御装置２２によって膨張弁３２が開放される。こ
れにより、室内熱交換器２６へ送給される冷媒量が増加
するので、出口側温度が下がる。なお、この操作は、出
口側温度が０°Ｃに達するまで行われる。逆に、室内熱
交換器２６の出口側温度が−５°Ｃの場合には、制御装
置２２によって膨張弁３２が０°Ｃに達するまで徐々に
閉塞される。従って、常に過熱度は１５°Ｃに維持され
る。

【００５４】なお、この際の制御方法としては、前記同
様ＰＩ、ＰＩＤ制御方式が考えられる。例えば、図５に
示されるように、室内熱交換器２６の出口側温度が５°
Ｃの場合には、膨張弁３２を毎分８°／minの開速度で
開放し、出口側温度が１０°Ｃの場合には、膨張弁３２
を毎分１６°／minの開速度で開放すればよい。

【００５５】また、図４のモリエル線図から判るよう
に、長冷媒配管サイクルでは膨張弁３２の前で凝縮液が
ガス化するのを防止するため過冷却度が８°Ｃ必要であ
るが、負荷変動等により過冷却度が８°Ｃから変動する
ことがある。

【００５６】しかしながら、本実施例によれば、温度検
出センサ９２によって検出された凝縮液温度に基づい
て、制御装置２２で過冷却度が演算され、８°Ｃに維持
されていない場合には８°Ｃになるように膨張弁３２が
開閉される。

【００５７】このように本実施例では、長冷媒配管２
０、２４を用いて構成したヒートポンプシステム１２に
おいて、室外熱交換器１８と四方弁１６との間に、冷房
サイクルから暖房サイクルに変更された際に逆流する凝
縮液が圧縮機１４側へ流入するのを阻止する長冷媒配管
用気液分離装置１０を設けたので、圧縮機１４への液戻
り現象が生じるのを防止することができる。このため、
圧縮機１４が液圧縮して故障するのを未然に防止するこ
とができる。

【００５８】逆にみると、長冷媒配管用気液分離装置１
０を設けたことにより、長冷媒配管２０、２４を用いて
ヒートポンプシステム１２を構成することが可能となる
ので、室外熱交換器１８を屋根上等の危険な場所に設置
する必要がなくなり、室外熱交換器１８の配置の自由度
を高めることができる。例えば、長冷媒配管２０、２４
を用いることにより、片道１００〔ｍ〕〜１４０〔ｍ〕
の配管が可能となるので、室外熱交換器１８を工場建物
の隣等に設置することも可能になる。これにより、室外
熱交換器１８の設置作業が容易かつ安全になると共に保
守点検作業も容易かつ安全になる。従って、室外熱交換
器１８の設置のためのコストを削減することができると
いう観点からイニシャルコストの低減化を図ることがで
き、保守点検のためのコストを削減することができると
いう観点からランニングコストの低減化を図ることがで
きる。

【００５９】また、本実施例では、上述した種々の補器
類を設けたことにより、不凝縮ガスの撤去、冷媒液の自
動補給、抜取、油分等の回収、過冷却度、過熱度の制御
等を行うことができる。従って、長冷媒配管２０、２４
を用いてヒートポンプシステム１２を構成した場合にお
いても、空調能力を充分に発揮することができ、設計性
能の９０％程度を確保することができる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る長冷媒
配管用気液分離装置は、運転状態によって開閉が制御さ
れる第１の冷房用配管、第２の冷房用配管及び第１の暖
房用配管及び第２の暖房用配管を装置本体に設け、第１
の暖房用配管及び第２の暖房用配管の装置本体への接続
位置を第１の冷房用配管及び第２の冷房用配管の装置本
体への接続位置である第１の位置よりも更に所定高さ上
方とされた第２の位置に設定したので、長冷媒配管を用
いて冷暖房サイクルを構成した場合においても、圧縮機
への液戻り現象を防止することができ、圧縮機が液圧縮
することによって故障するのを未然に防止することがで
きるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る長冷媒配管用気液分離
装置を示す構成図である。

【図２】図１の長冷媒配管用気液分離装置を備えたヒー
トポンプシステムの構成を示す構成図である。

【図３】図２と同様の構成図である。

【図４】図２、図３に示される本実施例に係るヒートポ
ンプシステムのモリエル線図である。

【図５】過熱度の制御方法を示すグラフである。

【図６】従来例に係るアキュムレータを示す概略断面図
である。

【図７】図６のアキュムレータを備えた冷凍サイクルを
示す構成図である。

【符号の説明】

１０ 長冷媒配管用気液分離装置 １２ ヒートポンプシステム（冷暖房システム） １４ 圧縮機 １６ 四方弁 １８ 室外熱交換器 ２０ 長冷媒配管 ２２ 制御装置 ２４ 長冷媒配管 ２６ 室内熱交換器 ２８ 膨張弁 ３２ 膨張弁 ４０ 装置本体 ４２ 第１の冷房用配管 ４４ 第２の冷房用配管 ４６ 第１の弁 ４８ 第２の弁 ５０ 第１の暖房用配管 ５２ 第２の暖房用配管 ５６ 第３の弁 ５８ 第４の弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、冷暖房サイクル切り換え用の四
   方弁、室外熱交換器、膨張弁、及び室内熱交換器を備え
   ると共にこれらの接続に長冷媒配管を用いた冷暖房シス
   テムにおける前記圧縮機と前記室外熱交換器との間に設
   けられ、 ガス冷媒と液冷媒とを分離する装置本体と、 この装置本体と前記室外熱交換器とを連通し、第１の弁
   によって開閉される第１の冷房用配管と、 前記装置本体と前記四方弁とを連通し、第２の弁によっ
   て開閉される第２の冷房用配管と、 前記装置本体と前記室外熱交換器とを連通し、第３の弁
   によって開閉される第１の暖房用配管と、 前記装置本体と前記四方弁とを連通し、第４の弁によっ
   て開閉される第２の暖房用配管と、 を備え、 前記第１の冷房用配管及び前記第２の冷房用配管の前記
   装置本体への接続位置を冷房運転時における前記装置本
   体内の冷媒液面よりも上方とされた第１の位置に設定す
   ると共に、前記第１の暖房用配管及び前記第２の暖房用
   配管の前記装置本体への接続位置を前記第１の位置より
   も更に所定高さ上方とされた第２の位置に設定し、 かつ、冷房運転時には前記第１の弁及び前記第２の弁を
   開放すると共に前記第３の弁及び前記第４の弁を閉塞
   し、 暖房運転時には前記第１の弁及び前記第２の弁を閉塞す
   ると共に前記第３の弁及び前記第４の弁を開放すること
   を特徴とする長冷媒配管用気液分離装置。