JPS6055743B2 - ヒ−トポンプ式空気調和機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はヒートポンプ式空気調和機、詳しくは、冷房サ
イクル用の感温膨張弁の感温筒を、冷房サイクル時に吸
入ガスが流通し暖房サイクル時に吐出ガスが流通するガ
ス管に設けたヒートポンプ式空気調和機に関する。

一般にヒートポンプ式空気調和機においては、冷房サイ
クル用及び暖房サイクル用膨張機構が用いられると共に
、膨張機構としては感温膨張弁が多用されており、感温
筒内に封入した冷媒の飽和ガスに相当する圧力で弁開度
を制御している。

即ち運転時使用状態にある冷房又は暖房サイクル用感温
膨張弁の開度を感温筒により検出する低圧ガス冷媒の過
熱度の大きさに応じて制御し、詳しくは感温筒の検出温
度が高くて過熱度が大きい程開度を大きくする如く制御
して負荷の大きさ如何に拘わらず過熱度を適正な一定値
に保ち、蒸発作用を成す熱交換器の能力を常に十分発揮
できるように成している。

所が、従来暖房サイクル時又は冷房サイクル時不使用状
態に置かれた冷房又は暖房サイクル用感温膨張弁の感温
筒は、吐出ガスにより高温度例えば冷媒としてフロン２
２を使用したものでは１８に９１ｃＦ１１ｌ２０℃迄常
時過熱されているため、例えば暖房サイクル中熱源側熱
交換器がフロストして冷凍サイクルを冷房サイクルに切
換える場合、冷房サイクル用の前記感温膨張弁が使用状
態となつても、該膨張弁の感温筒はこの高温度から設定
の過熱度例えば低圧圧力４に９ｌｃ♯ｆ飽和温度０℃で
所定の過熱度５℃に到達する迄に長時間（を）例えば２
暗を要することゝなるのである。

即ち、運転の切換え後この長時間（を）においては、該
感温筒は正常な値よりも大きな過熱信号を発する状態と
なるため、感温膨張弁の弁開度が過大に開放され、該長
時間（を）に亘つて液バックが続くことゝなる問題があ
つた。

しカルて本発明は以上の問題を解消すべく発明したもの
で、冷房サイクル用の感温膨張弁４の感温筒１２を、冷
房サイクル時に吸入ガスが流通し、暖房サイクル時に吐
出ガスが流通するガス管に設けたヒートポンプ式空気調
和機において、冷媒回路の高圧液管２１から暖房サイク
ル時に吸入ガスが流通するガス管に分岐管２２を設け、
該分岐管２２に減圧機構２３を介装すると共に、該分岐
管２２を流れる冷媒と前記感温筒１２内の冷媒とを熱交
換可能と成して、暖房サイクル時前記分岐管２２を流れ
る冷媒により前記感温筒１２を冷却すべく成して、暖房
サイクルから冷房サイクルに切換えた時、前記感温筒１
２の温度を短時間で確実に設定温度迄低下させることが
でき、前記感温膨張弁４に対する過熱度信号が過大とな
る時間を十分短かくすることができて、上記運転サイク
ルの切換時に生ずる液バックが続く時間を十分に小さく
し得る如く成したのである。

以下本発明を、実施例を示す図面に基づいて詳記する。

図面において、１は圧縮機、２は四路切換弁、３は暖房
サイクル時凝縮器となり冷房サイクル時蒸発器となる利
用側熱交換器、４は冷房サイクル時作用する感温膨張弁
、５は該膨張弁４を側路するバイパス管６に介装した逆
止弁、７は暖房サイクル時作用する感温膨張弁、８は該
膨張弁７を側路するバイパス管９に介装した逆止弁、１
０は暖房サイクル時蒸発器となり冷房サイクル時凝縮器
となる熱源側熱交換器で、これら各機器は冷媒配管１１
により接続され冷凍サイクルを形成している。かくして
、前記四路切換弁２を破線の如く切換位置させることに
より、破線矢印て示す冷房サイクルが形成でき、また、
前記切換弁２を実線の如く切換位置させることにより、
実線矢印で示す暖．房サイクルが形成できるようにして
いる。

１２，１３は前記感温膨張弁４及び７の感温筒で、１２
，１３内には冷媒配管１１を流れる冷媒と同種の冷媒例
えばフロン２２が液状で封入されている。

尚、１４，１５は前記感温筒１２，１３と．前記感温膨
張弁４，７とを接続する細管、１６，１１は、ガス管１
８，１８と前記感温膨張弁４，７とを接続する均圧管で
ある。前記感温膨張弁４，７は、ダイヤフラム１９に：
切られた前記感温筒１２，１３から導かれるガ・ス冷媒
の圧力（Ｐ１）と、均圧管１６，１７から導かれるガス
冷媒の圧力（Ｐ２）との圧力差（ΔＰ）により、前記ガ
ス管１８内を流れる低圧ガス冷媒の過熱度を検出するよ
うに成し、かつ該圧力差（ΔＰ）が適正な設定値（Ｋ）
になる様にばね２０により荷重を与える如く成したもの
であり、定常運転時負荷が如何に変動しても、これら両
圧力（Ｐ１）（Ｐ２）は該圧力差（ΔＰ）を常に設定値
（Ｋ）を保ちながら負荷に応じて変化し、蒸発作用を成
す熱交換器３，１０への冷媒の供給量を変えてガス管１
８内を流れる低圧ガス冷媒の過熱度を設定値に維持する
よう作動するのである。

斯くの如く構成した空気調和機において、冷媒Ｌ回路に
おける膨張弁４と逆止弁５の合流点と膨張弁７と逆止弁
８の合流点との間の高圧液管２１から、暖房サイクル時
に吸入ガスが流通するガス管、第１図の実施例ては圧縮
機１と四路切換弁２の吸入側との間のガス管に、第一分
岐管２２を設け、該第一分岐管２２にキャピラリチュー
ブなどの減圧機構２３を介装すると共に、減圧機構２３
の出口配管を前記感温筒１２に添設し、ガス管１８、感
温筒１２及び第一分岐管２２内の冷媒を熱交換可能とし
たのてある。こうして、暖房サイクル時、前記第一分岐
管２２を流れる冷媒により、前記感温筒１２を冷却すべ
く成したのである。

又一方、前記高圧液管２１から、前記圧縮機１と四路切
換弁２の吸入側との間のガス管に、第二分岐管２４を設
け、該第二分岐管２４にキャピラリチューブなどの減圧
機構２５を介装すると共に、該減圧機構２５の出口配管
を感温筒１３に添設し該第二分岐管２４、ガス管１８、
感温筒１３及び第二分岐管２４内の冷媒を熱交換可能と
したのである。

こうして、冷房サイクル時、第二分岐管２４を流れる冷
媒により、前記感温筒１３を冷却すべく成したのである
。

次に本発明の作用について説明する。

暖房サイクル時には、圧縮機１から吐出した例えば１２
０℃、１８ｋ９１ｃｒｉのような高温高圧のガス冷媒が
、前記感温筒１２を加熱した後、利用側熱交換器３にお
いて凝縮熱を放出して例えば４０′Ｃの高圧液冷媒とな
り、暖房サイクル用感温膨張弁７及び熱源側熱交換器１
０を経て圧縮機１に戻る如く環流すると共に、高圧液冷
媒が前記第一分岐管２２に分流し、前記減圧機構２３に
より減圧されて、例えば３Ｃ）Ｃの状態で前記感温筒１
２を常時冷却する如く成した後、圧縮機１に返戻してい
る。

従つて、前記冷房サイクル用感温膨張弁４の感温筒１２
内の冷媒は、高温の１２０℃の吐出ガスによつて加熱さ
れる一方、第一分岐管２２を通る３０℃の低温の冷媒に
よつて冷却されるので、両者により結局前記感温筒１２
内の冷媒温度は常時約７０℃に抑制されるのである。尚
この時、細管１４は７０℃に相当する圧力（Ｐ１）に減
圧されているのに対し、均圧管１６内の圧力（Ｐ２）は
高圧の１８ｋｇＩｃＩｔの吐出ガスに見合う高圧力であ
るため、これら両圧力（Ｐ１）と（Ｐ２）との間の圧力
差（ΔＰ）は前記設定値（Ｋ）より十分に小さくなつて
いて、この冷房サイクル用感温膨張弁４は常時確実に全
閉して不使用状態となつているのである。斯くの如くの
暖房サイクル中、四路切換弁２を切換動作して冷媒の流
通方向を変えて冷房サイクルに切換えると、前記均圧管
１６を接続したガス管１８内の冷媒が圧縮機１内に急速
に吸引され、第３図に示す如く短時間で、例えば５秒間
で１８ｋｇ１ｃＩの高圧状態から定常の例えば４ｋ９１
ａ１の低圧状態に減圧するので、冷房サイクル用感温膨
張弁４の均圧管１６内の圧力（Ｐ２）も同様に５秒間の
短時間で定常値に達する。

これに対し運転の切換時、感温筒１２を設けた部分のガ
ス管１８内の冷媒温度は、第３図破線の如く１２０℃の
高温から例えば５℃の低温の定常値に達する迄に２＠間
のような長時間を要するが、細管１４内の圧力は、前記
感温筒１２が運転の切換前第一分岐管２２により常時冷
却されているので、運転の切換時均圧管１６の圧力降下
と較べてもさほど劣らず急速に、即ち２鰍の長時間の約
半分の短時間で定常値に達するのである。

即ち、この感温膨張弁４は、運転の切換時感温筒１２と
均圧管１６の圧力（Ｐ１）（Ｐ２）の圧力差（ΔＰ）が
前記設定値（Ｋ）より過大となつて、弁開度が過大とな
る時間を大幅に短縮できるのであり、従つて液バックが
継続する時間を従来に較べて十分短縮できるのである。

一方、以上の説明とは逆に冷房サイクル、即ち冷房運転
またはデフロスト運転を行なつている状態から四路切換
弁２を切換動作して暖房サイクルに切換える場合も、基
本的には同様な作用を成すのである。即ち、斯くの如く
暖房サイクルに切換えると、前記均圧管１７を接続した
ガス管１８内の冷媒が圧縮機１内に急速に吸引され、高
圧状態から定常の低圧状態にごく短時間で減圧するので
、暖房サイクル用感温膨張弁７の均圧管１７内の圧力（
Ｐ２）も同様に短時間で定常値に達するのである。

一方、感温筒１３内の圧力（Ｐ１）は、感温筒１３が運
転の切換前第二分岐管２３により常時冷却されているの
で、運転の切換時前記均圧管１７の圧力降下と較べても
さほど劣ることなく短時間で定常値に達するのである。
即ちこの暖房サイクル用膨張弁７は、運転の切換時感温
筒１３、均圧管１７内の圧力（Ｐ１）（Ｐ２）の圧力差
（ΔＰ）が、前記設定値（Ｋ）より過大となつて弁開度
が過大となる時間を大幅に短縮できるのであり、従つて
、液バックが継続する時間を従来に較べて十分に短縮で
きるのである。

尚、以上の説明では、両分岐管２２，２４は何れも圧縮
機１と四路切換弁２の吸入側との間のガス管に接続した
が、第４図の如く分岐管２２は暖房時低圧となり冷房時
高圧となるガス管１８に、又分岐管２４は暖房時高圧と
なり冷房時低圧となるガス管１８に、それぞれガス管１
８側から高圧液管２１への冷媒の流れを阻止する逆止弁
２６，２７を介して接続するように成してもよい。又以
上の説明では、両分岐管２２，２４をもとに設けたが、
分岐管２２のみ設けて、暖房サイクルから冷房サイクル
に切換えた時のみ液バックの継続時間を短縮する如く成
してもよい。又以上の説明では、冷房サイクル用及び暖
房サイクル用膨張機構として共に感温膨張弁を用いるｌ
如くしたが、冷房用のみ感温膨張弁を用いるようにした
場合にも適用できる。

以上の如く、本発明は、冷房サイクル用の感温膨張弁４
の感温筒１２を、冷房サイクル時に吸入ガスが流通し暖
房サイクル時に吐出ガスが流通す門るガス管に設けたヒ
ートポンプ式空気調和機において、冷媒回路の高圧液管
２１から暖房サイクル時に吸入ガスが流通するガス管に
分岐管２２を設け、該分岐管２２に減圧機構２３を介装
すると共に、該分岐管２２を流れる冷媒と前記感温筒１
２フ内の冷媒とを熱交換可能と成したから、冷房サイク
ル用の前記感温膨張弁４の前記感温筒１２が、暖房サイ
クル時に吐出ガスが流通するガス管に設けられているた
めに、この感温筒１２が暖房サイクル時に吐出ガスによ
り加熱されるけれども、これと同時に、前記感温筒１２
は、高圧液管から分岐した分岐管２２を流れる低温の冷
媒によつて常時冷却されるので、暖房サイクル時におけ
る前記感温筒１２の温度上昇を従来に比して抑制でき、
前記感温筒１２は、著しく高い温度となることがないの
である。

従つて、暖房サイクルから冷房サイクルへの切換時、冷
房サイクル用の前記感温膨張弁４の感温筒１２の温度を
短時間で確実に定常の設定温度に低下させることができ
、前記感温膨張弁４に対する過熱度信号が過大となる時
間を十分短かくすることができて、上記運転サイクルの
切換時に生ずる液バックが継続する時間を十分に小さく
できるのであつて、この結果、圧縮機の故障をきわめて
少なくすることができると共に、アキユウムレータを小
さくすることができるという顕著な効果を奏するのであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す冷媒配管系統図、第２図
は感温膨張弁の断面説明図、第３図はその作動説明図、
第４図は他の実施例を示す冷媒配管系統図である。 １・・・・・・圧縮機、２・・・・・・四路切換弁、３
・・・・・・利用側熱交換器、４・・・・・・冷房サイ
クル用の感温膨張弁、５，８・・・・・・逆止弁、７・
・・・・・暖房サイクル用の膨張機構、１０・・・・・
・熱源側熱交換器、１２・・・・・・感温筒、２１・・
・・・・高圧液管、２２・・・・・・分岐管、２３・・
・・・・減圧機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧縮機１、四路切換弁２、利用側熱交換器３、冷房
   サイクル用の感温膨張弁４と逆止弁５との並列回路、暖
   房サイクル用の膨張機構７と逆止弁８との並列回路、熱
   源側熱交換器１０を備え、前記四路切換弁２の切換によ
   り冷房サイクルと暖房サイクルとに切換え運転可能とし
   た冷媒回路を形成し、前記感温膨張弁４の感温筒１２を
   、冷房サイクル時に吸入ガスが流通し暖房サイクル時に
   吐出ガスが流通するガス管に設けたヒートポンプ式空気
   調和機において、前記冷媒回路の高圧液管２１から暖房
   サイクル時に吸入ガスが流通するガス管に分岐管２２を
   設け、該分岐管２２に減圧機構２３を介装すると共に、
   該分岐管２２を流れる冷媒と前記感温筒１２内の冷媒と
   を熱交換可能と成したことを特徴とするヒートポンプ式
   空気調和機。