JPH0638013B2 - ヒートポンプ式冷却装置 - Google Patents

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却装置に関する。

［従来の技術］ 従来、この種のヒートポンプ式冷却装置としてエンジン
駆動型のものが知られている。ここで、第３図を参照し
て、従来のヒートポンプ式冷却装置について説明する。
この冷却装置は駆動源としてのエンジン１を有し、この
エンジン１により駆動伝達装置２を介して冷媒圧縮機３
が駆動されて、冷媒が圧縮される。冷媒圧縮機３からの
吐出冷媒は四方切換弁４の冷媒吸入口に流入される。こ
の四方切換弁４は、冷却サイクル運転と除霜サイクル運
転とを切換えるためのものである。四方切換弁４の第１
の接続口は、庫外熱交換器５の一方の冷媒口に接続され
ている。庫外熱交換器５は、冷却サイクル運転時凝縮器
として働き、除霜サイクル運転時蒸発器として働く。四
方切換弁４の第２の接続口は、庫内熱交換器６の一方の
冷媒口に接続されている。庫内熱交換器６は、冷却サイ
クル運転時蒸発器として働き、除霜サイクル運転時凝縮
器として働く。庫内熱交換器６は、冷蔵庫や冷凍ショー
ケース等の庫内に設けられている。冷却サイクル運転
時、庫外熱交換器５により凝縮された冷媒は、その他の
冷媒口から、第１の逆止弁７を介して第１の膨脹弁８に
流入され、第１の膨脹弁８で膨脹された後、庫内熱交換
器６の他方の冷媒口に流入する。一方、除霜サイクル運
転時、庫内熱交換器６により凝縮された冷媒は、その他
の冷媒口から、第２の逆止弁９を介して第２の膨脹弁１
０で膨脹された後、庫外熱交換器５の他方の冷媒口に流
入する。尚、１１は庫外熱交換器５用のコンデンサファ
ンモータ、１２は庫内熱交換器６用のクーリングファン
モータである。

上述の構成において、冷却サイクル運転時には、エンジ
ン１によって駆動される圧縮機３より吐出された高温高
圧のガス状冷媒は、図示の実線矢印で示される如く、四
方切換弁４を介し、庫外熱交換器５へ送出される。庫外
熱交換器５は、高温高圧のガス状冷媒を凝縮して高圧の
液状冷媒とする。この高圧の液状冷媒は、第１の逆止弁
７を介し第１の膨脹弁８へ導かれ、ここで断熱膨脹され
て低圧の液状冷媒となる。この低圧の液状冷媒は、庫内
熱交換器６へ導かれ、ここで蒸発してガス状冷媒とな
る。このガス状冷媒は、四方切換弁４を介し、冷媒圧縮
機３に吸入され、ここで圧縮されて上記高温高圧のガス
状冷媒となる。以下、再び同じ作用を繰返す。

一方、除霜サイクル運転時には、エンジン１によって駆
動される圧縮機３より吐出された高温高圧のガス状冷媒
は、図示の破線矢印で示される如く、四方切換弁４を介
し、庫内熱交換器６へ送出される。庫内熱交換器６は、
高温高圧のガス状冷媒を凝縮して高圧の液状冷媒とす
る。このとき、庫内熱交換器６の外周についている霜を
溶かし、溶けた霜は庫内熱交換器６の下部に設けられて
いるドレンパン（図示せず）上に水となって溜る。この
溜った水は、ドレンパンにあけられたドレン穴（図示せ
ず）からドレンホース（図示せず）を介して庫外へ導か
れる。一方、庫内熱交換器６で凝縮された高圧の液状冷
媒は、第２の逆止弁９を介し第２の膨脹弁１０へ導か
れ、ここで断熱膨脹されて低圧の液状冷媒となる。この
際、第２の逆止弁９の後に、ドレンパンの除霜のための
除霜パイプ（図示せず）等の除霜装置を接続し、この除
霜パイプを介して第２の膨脹弁１０へ導くようにしても
良い。この低圧の液状冷媒は、庫外熱交換器５へ導か
れ、ここで蒸発してガス状冷媒となる。このガス状冷媒
は、四方切換弁４を介し、冷媒圧縮機３に吸収され、こ
こで圧縮されて上記高温高圧のガス状冷媒となる。以
下、再び同じ作用を繰返す。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、このような構成の従来のヒートポンプ式冷却
装置では、外気温度が高い場合にエンジン１の回転数が
高くなると、冷媒サイクル運転及び除霜サイクル運転時
に、共に冷媒圧縮機３の吐出ガス状冷媒の温度が著しく
上昇する。そのため、過熱運転となり、冷媒圧縮機３や
冷媒圧縮機３と四方切換弁４とを接続するための冷媒ホ
ース等が過熱により破損するという問題点がある。ここ
で、冷媒圧縮機３の吐出ガス状冷媒の温度が上昇する主
な原因は、上述のようにエンジン１の回転数（冷媒圧縮
機３の回転数）の上昇と外気温度の上昇によるが、その
他に、四方切換弁４での吐出ガス状冷媒と吸入ガス状冷
媒との熱交換や、エンジン１に冷媒圧縮機３を取付け金
具で取付けた場合におけるエンジン１の発熱による影響
もある。

また、除霜サイクル運転による庫内熱交換器６の除霜
は、上述したように、庫内熱交換器６へ高温高圧のガス
状冷媒（以下、ホットガスという）を流すことにより、
庫内熱交換器６の外周に付いている霜を溶かすことで行
っている。このようなホットガス除霜方法では、庫内熱
交換器６で凝縮された低圧の液状冷媒により、第２の逆
止弁９の後ろに設けてある庫内熱交換器６のドレンパン
用除霜装置の除霜性能が低下し、ドレンパン上に溜った
水がドレンパンの底部やドレンパンにあけられたドレン
穴周囲に氷結するという問題点がある。

それ故に、本発明の目的は、冷媒圧縮機の過熱運転を防
ぎ、冷媒圧縮機や冷媒ホース等の破損を防止することが
できるヒートポンプ式冷却装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、庫内熱交換器のドレンパン部の除
霜性能を大幅に改善することができるヒートポンプ式冷
却装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明によれば、冷却サイクル運転時にはエンジンによ
って駆動される圧縮機の吐出冷媒が、四方切換弁庫外熱
交換器、第１の膨脹手段、庫内熱交換器、及び前記四方
切換弁を介して前記圧縮機の冷媒吸入口に戻り、除霜サ
イクル運転時には前記圧縮機の吐出冷媒が、前記四方切
換弁、前記庫内熱交換器、第２の膨脹手段、前記庫外熱
交換器、及び前記四方切換弁を介して前記圧縮機の冷媒
吸入口に戻るように構成され、前記庫内熱交換器から溶
けた霜を受けるドレンパンの除霜のための除霜パイプが
備えられたヒートポンプ式冷却装置において、前記圧縮
機の吐出冷媒の温度を検出するための温度検出手段と、
前記庫外熱交換器をバイパスする第１のバイパス路と、
前記庫内熱交換器をバイパスする第２のバイパス路とを
有し、前記第１のバイパス路には前記除霜サイクル運転
時に冷媒の通過を許す逆止弁が備えられるとともに第３
の膨脹手段が備えられ、前記第２のバイパス路には制御
弁が備えられ、前記除霜パイプはその一端が前記第１の
膨脹手段に接続されるとともに他端が前記第２の膨脹手
段に接続され、さらに前記除霜パイプの前記他端は前記
除霜サイクル運転時において冷媒の入側路となる前記第
１のバイパス路の一端に接続されており、前記温度検出
手段で検出された検出温度に基づいて前記制御弁を開閉
制御するようにしたことを特徴とするヒートポンプ式冷
却装置が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。なお、従来例と同一の構成要素については、同一符
号を付し説明を省略する。

第１図を参照して、本実施例では、冷媒圧縮機３の冷媒
吐出口側に、吐出冷媒の温度を検出（感知）する為の温
度センサ２２が設けられている。庫外熱交換器５に並列
に第１のバイパス路２６が配置され、この第１のバイパ
ス路２６の一端は庫外熱交換器５の一端に、その他端は
逆止弁７及び膨脹弁１０に接続されている。一方、庫内
熱交換器６の冷媒出入口には、庫内熱交換器６をバイパ
スする第２のバイパス路２７が接続されている。第１の
バイパス路２６には逆止弁３１及びキャビラリー４１が
備えられており、第２のバイパス路２７には制御弁（電
磁弁）３２が設けられている。

膨脹弁８及び逆止弁９はドレンパン５１内に配設された
除霜パイプ５２の一端に接続され、除霜パイプの他端は
それぞれ逆止弁３１、逆止弁７、及び膨脹弁１０に接続
されている。

温度センサ２２は、制御用コード３７により、クーリン
グファン１２と電磁弁３２に接続されている。温度セン
サ２２は、冷媒サイクル運転時にクーリングモータ１２
がオンになった時、動作状態になり、冷媒圧縮機３の吐
出冷媒の温度が予め設定された設定温度を超えると制御
信号として開制御信号を電磁弁３２に送出し、冷媒圧縮
機３の吐出冷媒の温度が予め設定された設定温度以下に
なった時、制御信号として閉制御信号を電磁弁３２に送
出する。電磁弁３２は、開制御信号を受けると開き、閉
制御信号を受けると閉じる。

次に、上述の実施例の動作について第２図も参照して説
明する。

冷却サイクル運転時、クーリングファン１２がオン状態
になると、温度センサ２２は通電されて動作状態とな
る。一方、四方切換弁４はオフ状態である。通常、冷却
サイクル運転時では、冷却に必要な冷媒量を第１の膨脹
弁８で断熱膨脹させた冷媒を庫内熱交換器６に供給して
いる。しかしながら、エンジン１（冷媒圧縮機３）の回
転数が上昇したり、外気温度が高くなると、冷媒圧縮機
３の吐出冷媒の温度が設定温度より高くなる。このと
き、温度センサ２２は開制御信号を電磁弁３２に送出
し、電磁弁３２を開ける。これにより、庫内熱交換器６
で吸熱しない低い温度のガス状冷媒が四方切換弁４を介
して冷媒圧縮機３の吸入口に供給され、冷媒圧縮機３の
吐出冷媒の温度を下げることができる。これにより、冷
媒圧縮機３の吐出冷媒の温度が徐々に低くなる。冷媒圧
縮機３の吐出冷媒の温度が設定温度より低くなると、温
度センサ２２は閉制御信号を電磁弁３２に送出し電磁弁
３２を閉じる。これにより、庫内熱交換器６で吸熱した
高い温度のガス状冷媒のみが四方切換弁４を介して冷媒
圧縮機３の吸収口に供給され、冷媒圧縮機３の吐出冷媒
の温度を上げることができる。このように、冷却サイク
ル運転時は、温度センサ２２で冷媒圧縮機３の吐出冷媒
の温度を感知し、電磁弁３２を開閉制御することによ
り、エンジン１の回転数や外気温度に応じたガス状冷媒
を冷媒圧縮機３の吸入口に供給して、冷媒圧縮機３の吐
出冷媒の温度を常に設定温度付近になるように制御する
ことができる。

一方、除霜サイクル運転時、クーリングファン１２がオ
フ状態になると、温度センサ２２への通電が停止し、温
度センサ２２は非動作状態となり、電磁弁３２は閉の状
態となる。一方、四方切換弁４はオン状態となる。庫内
熱交換器６、膨脹弁８、除霜パイプ５２を介して流れる
冷媒は、その一部が逆止弁３１、及びキャビラリ４１を
通って流れ、これにより、庫外熱交換器５で吸熱しない
低い温度のガス状冷媒が四方切換弁４を介して冷媒圧縮
機３の吸入口に供給される。第１のバイパス路２６をバ
イパスする冷媒量はエンジン１の回転数や外気温度の変
化による庫外熱交換器５の入口端と出口端との圧力差に
応じて変化するから、冷媒圧縮機３の吐出冷媒温度をほ
ぼ設定温度に制御することができる。

なお、このヒートポンプ式冷却装置はエンジン駆動型で
あるから、一般に冷蔵庫に用いられる。

［発明の効果］ 以上の説明で明らかなように、本発明によれば、冷却サ
イクルの際には、圧縮機の吐出冷媒の温度を検出し、こ
の検出温度に基づいて、庫内熱交換器をバイパスするバ
イパス路に設けた電磁弁を開閉制御しているので、圧縮
機や冷媒ホース等の破損を防止することができる。ま
た、除霜サイクル運転時には、庫内熱交換器をバイパス
するバイパス路を介してドレンパン用除霜パイプにホッ
トガスを供給できるようにしているので、庫内熱交換器
側の除霜性能の向上を計ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例を示す図、第２図は第１
図を説明するための図、第３図は従来例を示す図であ
る。 １……エンジン、２……駆動伝達装置、３……冷媒圧縮
機、４……四方切換弁、５……庫外熱交換器、６……庫
内熱交換器、７，９……逆止弁、８，１０……膨脹弁、
２２……温度センサ、３１……逆止弁、３２……電磁
弁、５２……除霜パイプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷却サイクル運転時にはエンジンによって
   駆動される圧縮機の吐出冷媒が、四方切換弁庫外熱交換
   器、第１の膨脹手段、庫内熱交換器、及び前記四方切換
   弁を介して前記圧縮機の冷媒吸入口に戻り、除霜サイク
   ル運転時には前記圧縮機の吐出冷媒が、前記四方切換
   弁、前記庫内熱交換器、第２の膨脹手段、前記庫外熱交
   換器、及び前記四方切換弁を介して前記圧縮機の冷媒吸
   入口に戻るように構成され、前記庫内熱交換器から溶け
   た霜を受けるドレンパンの除霜のための除霜パイプが備
   えられたヒートポンプ式冷却装置において、前記圧縮機
   の吐出冷媒の温度を検出するための温度検出手段と、前
   記庫外熱交換器をバイパスする第１のバイパス路と、前
   記庫内熱交換器をバイパスする第２のバイパス路とを有
   し、前記第１のバイパス路には前記除霜サイクル運転時
   に冷媒の通過を許す逆止弁が備えられるとともに第３の
   膨脹手段が備えられ、前記第２のバイパス路には制御弁
   が備えられ、前記除霜パイプはその一端が前記第１の膨
   脹手段に接続されるとともに他端が前記第２の膨脹手段
   に接続され、さらに前記除霜パイプの前記他端は前記除
   霜サイクル運転時において冷媒の入側端となる前記第１
   のバイパス路の一端に接続されており、前記温度検出手
   段で検出された検出温度に基づいて前記制御弁を開閉制
   御するようにしたことを特徴とするヒートポンプ式冷却
   装置。