JPS6354561A - ヒ−トポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は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であｐ、
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は加温運転あるいは冷却運転
に応じて冷媒圧縮機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作動するとともに冷
却運転時には蒸発器として作動し、流体を加温あるいは
冷却する第１の熱交換器、４は加温運転時に第１の熱交
換器３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減圧装置（以
下加温用キャピラリチューブという）、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
用キャピラリチューブという）、７，８は夫々キャピラ
リチューブ５，６を選択するための逆上弁、９は加温運
転時には蒸発器として作動するとともに冷却運転時には
凝縮器として作動し、非利用側流体から吸熱したり放熱
したりする第２の熱交換器、１゜は液冷媒を貯留しガス
冷媒を冷媒圧縮機１に吸入させるサクションアキュムレ
ータ、１１１ｒｌ冷に圧縮機１、切換弁２、第１の熱交
換器３、受液器４、逆止弁７，８、キャピラリチューブ
５，６、第２の熱交換器９およびサクションアキュムレ
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。

又、４１は鋼鉄製の胴、４２．４３は鋼材等で成形され
た下部鏡板および上部鏡板であって胴４１に溶接するこ
とにより密閉容器４１２３　’ｅ構成している。４４は
開口端部４４１が下部鏡板４２の底部に位置するように
取付けられ、加温運転時に冷媒が流入する流入管（ただ
し、冷却運転時には流出部となる。）４５は開口端部４
５１が上部鏡板４３に取付けられ、加温運転時に冷媒が
流出する流出管（ただし、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上記のように構成されておフ
、加温運転時には、冷媒は第３図に示すように実線矢印
の向きに流れ、冷媒圧縮機１よρ吐出された高温高圧の
ガス冷媒は切換弁２を介して第１の熱交換器３に供給さ
れ、空気あるいは水等の利用側の流体に放熱して加温を
行うと同時に液化する。液化された冷媒は受液器４およ
び逆止弁７を介して加温用キャピラリチューブ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、熱源空気あるい
は水等の非利用側の流体より吸熱して冷媒は気化し、切
換弁２を介してサクションアキュムレータ１０に流入し
、第２の熱変換器９において気化しきれずに残った液冷
媒を分離し、低温のガス冷媒のみが圧縮機１に戻る。

又、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、空気あるいは水等
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を介して冷却用キャピラリチューブ６
に至り、減圧されて低温低圧の気液混合冷媒となり、受
液器４を介して第１の熱交換器３に流入する。この第１
の熱交換器３において空気ある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およびサクションアキュムレータ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あるいは冷却運転を
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。従って、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、この目的を達成するため受液器４が使用され
る。又、この余剰冷媒の回収をサクションアキュムレー
タ１０で行う方法もあるが、サクションアキュムレータ
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
、また運転条件によっ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もあり、近年は一般に受
液器４が使用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上記の従来装置において、受液器４は第４図
に示すように流入管４４を下部に、流出管４５を上部に
位置させているので、加温運転時は常に受液器４内に確
実に高圧の液冷媒が満杯の状態で貯えられており、余剰
冷媒を効率良く回収している。しかし、流出管４５の開
口部が上部鏡板４３の上部に位置しているので、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あって比重の
大きい液冷媒は受液器４の下部に位置している。この状
態で圧縮機１の加温運転を開始した直後には、加温用キ
ャピラリチューブ５に供給される冷媒はガス状態にあり
、その結果として加温用キャピラリチューブ５内の冷媒
循環量は極端に少なくなυ、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、加温用キャピラリチューブ５内に所定の過冷却
度（５〜６　ｄｅｆ’ｃ、程度）全肩した液冷媒が供給
されるまで続く。従って、運転状態によっては５〜６分
間程度の長時間にわたり、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、省エネ
ルギー性を極めて悪くするという問題点があった。

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のモーメ巻線
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
動部への給油不足全米して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問題点があ
った。

又、このような加温運転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即ち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
のガス冷凍と混合して、一部ガス冷媒を含んだ状態で加
温用キャピラリチューブ５に供給されるため、低圧圧力
の低下を防止するために効果的とは言えない。又、この
場合の冷却運転時を考えると、冷却用キャピラリチュー
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り、受液器４内には札当量の液
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。これに伴って、加温運転時の余剰
冷媒量が増加し、受液器４の容積を太きくする必要が生
じ、コスト高になるという問題点があった。

さらに、ザクジョンアキュムレータ１０と受液器４は冷
凍サイクル内に機能的に夫々独立して接続されているた
め、部品点数の増大によシコスト高になるという問題点
もあった。

この発明は上記のような問題点を解決するために成され
たものであり、加温運転開始時における低圧圧力の極端
な低下を抑制し、実質的に加温効果が生じない初期の無
効運転時間を短縮するとともに、潤滑不良や液パツクを
防止し、かつ構成簡単で安価な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〕

この発明に係るヒートポンプ装置は、受液益金すクショ
／アキュムレータの周囲に一体に形成するとともに受液
器とサクションアキュムレータの周囲を断熱材で覆い、
かつ受液の第１の熱交換器との冷媒配管の接続部を受液
器の底部に設け、減圧装置との冷媒配管は二つに分岐し
て一方は受液器の下部に接続するとともに他方は毛細管
にして受液器の上部に接続したものである。

〔作　用〕

この発明の受液器は第１の熱交換器側と底部で接続され
ているので、加温運転時に第１の熱交換器からの液冷媒
は底部から速やかに流入し、この液冷媒は受液器の下部
に接続された冷媒配管を介して減圧装置に供給される。

このため、減圧装置にガス冷媒が供給された場合の低圧
圧力の極端な低下が抑制される。又、受液器内のガス冷
媒はその上部に接続された毛細管金倉して少量づつ放出
されるので、減圧装置に悪影響を与えることなく、受液
器の余剰冷媒の回収機能は確保される。又、サクション
アキュムレータの周囲に受液器を設け、これらの周囲を
断熱材で覆ったので、受液器内の高温の冷媒によりアキ
ュムレータ内の低温の冷媒が暖められてアキュムレータ
内に溜まったわずかの液冷媒が蒸発して圧縮機への液冷
媒のパックが防止され、構成も簡単になる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面とともに説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示すヒートポンプ装置の冷媒
回路図、第２図はその一部であるサクションアキュムレ
ータおよび受液器部分の拡大図である。１６は二重管式
にサクションアキュムレータ１０の周囲に形成された受
液器であり、その胴１６ａの下部寄りには第１の流出管
１６ｂの一端１６ｃが接続される。１６ｅは胴１６ａの
上部近くに一端１６ｆが接続された第２の流出管であり
、内径が比較的小さい。各流出管１６ｂ。

１６ｅの他端は接手４９で接続され、配管１１を介して
逆止弁７および冷却用キャピラリチューブ６に接続され
る。又、受液器１６の底部１６ｄには流入管１６ｇの一
端が接続され、流入管１６ｇの他端は第１の熱交換器３
に接続される。さらに、サクションアキュムレータ１０
および受液器１６の周囲はウレタン樹脂等の発泡材から
成る断熱材１５により覆う。

上記構成において、加温運転開始時には、第１の熱交換
器３で凝縮された液冷媒は流入管１６ｇを介して速やか
に受液器１６内に流入し、比較的短時間のうちに液面は
第１の流出管１６ｂの一端１６Ｃの高さに達する。この
ため、第１の流出管１６ｂ”を介して液冷媒が加温用キ
ャピラリチューブ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１６ｅは毛細管で構成し、受液器１
６内にガス冷媒が存在する間は接手４９の部分の圧力と
受液器１６内の圧力が均圧しないように選定しているの
で、運転開始後の所定時間は受液器１６内圧力〉接手４
９部圧力 の関係が成立し、第２の流出管１６ｅｔ介して受液器１
６内のガス冷媒は放出され、受液器１６内は最終的に液
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１６ｅｋ介して放出され
るガス冷媒量は第１の流出管１６ｂ’ｅ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、加温用キャピ
ラリチューブ５での冷媒通過量に対し悪影響を及ぼすも
のではない。従って、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ことができす るので、比較的スムーズに加温効果を発揮する。

さらに、サクションアキュムレータ１０の周囲に受液器
１６を一体的に配置しその周囲を断熱材１５により覆っ
たので、加温時に受液器１６が高温高圧の液冷媒で満杯
となり、この冷媒がアキュムレータ１０内の冷媒と熱変
換することにより、アキュムレータ１０内に流入する低
温・低圧の液とガスの冷媒を蒸発させて圧縮機１ヘガス
冷媒として送ることができ、万一の液パツクも防止する
ことができ、著しく冷凍サイクルの信頼性を向上するこ
とができるとともに、構成も簡単安価にすることができ
る。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、受液器における第１の
熱交換器との接続部を底部に設け、減圧装置との接続部
は二つに分けて一方は下部に他方は毛細管にして上部に
接続したので、加温運転時に減圧装置に多量のガス冷媒
が供給されて低圧圧力の極端な低下が生じることはなく
、実質的に加温効果が生じ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。又、この場合
、冷媒流量が確保されるので潤滑不良も生じない。

もちろん、受液器の余剰冷媒回収能力も確保される。又
、アキュムレータの周囲に受液器を一体に構成し、さら
にその周囲を断熱材で覆ったので、加温運転時に受液器
内の高温の冷媒によシアキュムレータ内の低温の冷媒が
効果的に加熱され、圧縮機への液冷媒のもどりが防止さ
れ、信頼性の高い装置が得られ、かつ構成簡単で安価な
装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るヒートポンプ装置の冷媒回路図
、第２図はこの発明に係るアキュムレータおよび受液器
の断面図、第３図および第４図は夫々従来装置の冷媒回
路図および受液器断面図である。 １・−・冷媒圧縮機、２・・・切換弁、３・・・第１の
熱変換器、５，６・・・減圧装置、９・・・第２の熱交
換器、１０・・・サクションアキュムレータ、１１・・
・冷媒配管、１５−・・断熱材、１６−・・受液器、１
６ｂ、１６ｅ・・・流出管、１６ｇ・・・流入管。 尚、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷媒ガスを吸入し圧縮吐出する冷媒圧縮機、冷媒
   圧縮機の吸入側と接続されたサクシヨンアキユムレータ
   、切換弁を介して加温運転時に冷媒圧縮機の吐出側と接
   続されるとともに冷却運転時にサクシヨンアキユムレー
   タと接続され、利用側流体との熱交換を行う第１の熱交
   換器、切換弁を介して加温運転時にサクシヨンアキユム
   レータと接続されるとともに冷却運転時に冷媒圧縮機の
   吐出側と接続され、非利用側流体との熱交換を行う第２
   の熱交換器、第１の熱交換器に接続され、余剰冷媒を回
   収する受液器、受液器と第２の熱交換器との間に接続さ
   れ、冷媒の減圧を行う減圧装置を備え、かつ受液器をサ
   クシヨンアキユムレータの周囲に一体に形成するととも
   に受液器とサクシヨンアキユムレータの周囲を断熱材で
   覆い、受液器における第１の熱交換器と接続する冷媒配
   管を受液器の底部に接続し、減圧装置と接続する冷媒配
   管は二つに分岐して一方は受液器の下部に接続するとと
   もに他方は毛細管にして受液器の上部に接続したことを
   特徴とするヒートポンプ装置。