JP2001021229A - 冷媒循環式熱移動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷媒循環式熱移動装置の冷媒回路に高圧側圧
力の過度上昇の防止や放熱能力と吸熱能力とのバランス
調整等のためにバイパス通路を設けるとともに、冷媒が
バイパス通路を通過する際の騒音の発生を防止する 【解決手段】 冷媒循環式熱移動装置の冷媒回路３０
に、高圧冷媒回路と低圧冷媒回路とを電子膨張弁３４と
並列に連結するバイパス通路３６を設け、このバイパス
通路３６の途中に、減圧弁としての機能を有する開度調
節可能な制御弁３７を設ける。さらに、この制御弁３７
の上流部と下流部との間で熱交換を行わせる熱交換器３
８を設けることにより、バイパス通路３６に流入する高
圧冷媒の放熱、凝縮を行わせるとともに、その熱を低圧
側冷媒に与えるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機から吐出し
た冷媒を凝縮器、絞り、蒸発器を経て圧縮機に戻すよう
に循環させる冷媒回路を備えた冷媒循環式熱移動装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の冷媒循環式熱移動装置に
おいて、上記絞りをバイパスして高圧冷媒回路（圧縮機
から凝縮器を経て絞りに至る回路）と低圧冷媒回路（絞
りから蒸発器を経て圧縮機に至る回路）とを連結するバ
イパス通路を設け、このバイパス通路に流量調節可能な
減圧弁を介設することにより、何らかの原因で高圧冷媒
回路内の圧力が異常に高くなった場合や、急速に負荷を
減少させる場合等に、上記バイパス通路を通して高圧冷
媒回路から高圧冷媒の一部を上記バイパス通路を通して
低圧側にバイパスさせるようにしたものは知られてい
る。

【０００３】例えば、特開平１０−３８４１０号公報に
は、高圧冷媒回路のうちで圧縮機と凝縮器との間の部分
と、低圧冷媒回路のうちで膨張弁と蒸発器との間の部分
とをバイパス通路で連結し、かつ、このバイパス通路に
開閉制御弁を設け、圧力センサにより検出される高圧冷
媒回路の圧力が高いときに上記開閉制御弁を開くように
した装置が示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のこの種の装置で
は、上記バイパス通路を開いて高圧側から低圧側へ冷媒
をバイパスさせるとき、高圧冷媒回路からバイパス通路
に流入する冷媒は高温、高圧のガス状であって、ボリュ
ーム及び流速が大きいため、上記開閉制御弁等からなる
減圧弁を通過するときに大きな気流音を生じ易く、騒音
対策の面で課題が残されていた。

【０００５】本発明はこのような事情に鑑み、バイパス
通路により負荷調節等を効果的に行い得るようにしつ
つ、冷媒がバイパス通路を通過する際の騒音の発生を防
止することができる冷媒循環式熱移動装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧縮機から吐
出した冷媒を凝縮器、絞り、蒸発器を経て圧縮機に戻す
ように循環させる冷媒回路を備えた冷媒循環式熱移動装
置において、圧縮機から凝縮器を経て絞りに至る高圧冷
媒回路と絞りから蒸発器を経て圧縮機に至る低圧冷媒回
路とを上記絞りと並列に連結するバイパス通路と、上記
バイパス通路の途中に設けられた開度調節可能な減圧弁
と、上記バイパス通路における減圧弁の上流部と下流部
との間で熱交換を行わせる熱交換器とを備えたものであ
る。

【０００７】この装置によると、運転状態等に応じて減
圧弁が制御されつつバイパス通路を冷媒が流通する状態
とされた場合に、高圧冷媒回路からバイパス通路に流入
したガス状の高圧冷媒が、上記熱交換機で放熱、凝縮し
て液状もしくは気液２相状態に変化し、これによりボリ
ューム及び流速が減少するため、上記減圧弁を通過する
ときに殆ど音が生じなくなる。

【０００８】この発明において、上記バイパス通路は、
例えば、高圧冷媒回路における凝縮器上流部と、低圧冷
媒回路における蒸発器上流部とを連結するものである。

【０００９】このようにすると、外気温や運転条件等に
より相対的に凝縮器による放熱能力に対して蒸発器によ
る吸熱能力が低くなるというように、上記放熱能力と吸
熱能力とのアンバランスが生じる状況になった場合に、
上記バイパス通路が開かれることにより、放熱能力と吸
熱能力のバランスが適正に調整される。そして、このよ
うな調整機能が発揮されつつ、騒音の発生を抑制する作
用が得られる。

【００１０】また、上記バイパス通路は、高圧冷媒回路
における凝縮器上流部と、低圧冷媒回路における蒸発器
下流部とを連結するものであってもよい。

【００１１】このようにすると、例えば空調装置におい
て要求冷房能力や要求暖房能力が急激に低下した場合、
または冷凍装置において要求冷凍能力が急激に低下した
場合、あるいは何らかの原因で高圧冷媒回路内の圧力が
過度に上昇した場合等に、上記バイパス通路が開かれる
ことにより、負荷が低減されて、要求に応じた冷房能力
等の低下促進あるいは圧力上昇抑制が図られる。そし
て、このような調整機能が発揮されつつ、騒音の発生を
抑制する作用が得られる。

【００１２】また、低圧冷媒回路の蒸発器と圧縮機との
間に第２蒸発器を備えるとともに、上記バイパス通路
は、高圧冷媒回路における凝縮器の出口と絞りの入口と
の間の部分のうちで凝縮器の出口寄りの位置と、低圧冷
媒回路における蒸発器と第２蒸発器との間の位置とを連
結するようにしてもよい。

【００１３】このようにすると、凝縮器による放熱能力
と蒸発器による吸熱能力とのアンバランスが生じるよう
な状況になった場合に、上記バイパス通路が開かれるこ
とにより、放熱能力と吸熱能力のバランスが適正に調整
される。そして、このような調整機能が発揮されつつ、
騒音の発生を抑制する作用が得られる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を用いて説明する。

【００１５】図１は、本発明の冷媒循環式熱移動装置の
一例としての空調装置を示しており、この空調装置は、
室外ユニット１ａと、複数の室内ユニット１ｂとで構成
されている。この空調装置には、水冷式ガスエンジン２
（以下、エンジン２と略す）と、このエンジン２により
駆動される圧縮機２０を備えた冷媒回路３０と、上記エ
ンジン２を冷却するための冷却水回路９０とが設けられ
ており、上記冷媒回路３０が室外ユニット１ａと各室内
ユニット１ｂとにわたって配設されるとともに、その冷
媒回路３０中の圧縮機２０とエンジン２及び冷却水回路
９０等が室外ユニット１ａに配設されている。

【００１６】上記エンジン２には吸気管３が接続され、
この吸気管３にはエアクリーナ４、ミキサー５及びスロ
ットル弁６等が配設されている。上記ミキサー５には、
図外の燃料ガス供給源から燃料を導く燃料供給管７が接
続されており、この燃料供給管７に流量制御弁８、電磁
弁９，１０等が介設されている。そして、上記ミキサー
５で燃料ガスと空気とが混合され、スロットル弁６で混
合気量が制御されることによりエンジン２の出力が制御
されるようになっている。

【００１７】また、エンジン２から排気管１１が導出さ
れ、この排気管１１に排ガス熱交換器１２が介設されて
いる。さらに、エンジン２のオイルパンには、オイル供
給管１３を介してオイルタンク１４が接続されており、
上記オイル供給管１３にはオイル供給量を調節するため
の電磁弁１５が設けられている。なお、１６はエンジン
２のオイルパン内のオイル温度を調節するためのヒータ
である。また、１７は排気温度を検出する排気温度セン
サである。

【００１８】上記圧縮機２０は、図示の例では２個の単
位圧縮機２０ａ，２０ｂを有するマルチ型圧縮機からな
り、その各単位圧縮機２０ａ，２０ｂが電磁クラッチ２
１ａ，２１ｂを介してエンジン２の出力軸２２に接続さ
れている。２４，２５は圧縮機温度を検出する圧縮機温
度センサである。

【００１９】上記冷媒回路３０は、圧縮機２０から吐出
される冷媒を凝縮器、絞り、蒸発器を通して圧縮機２０
に戻すように循環させるための閉回路を構成するもので
ある。当実施形態では、冷房時と暖房時とに応じて冷媒
循環経路を切替えるための四方弁３１を備えるととも
に、凝縮器及び蒸発器のうちの一方を構成する室外熱交
換器３２と、他方を構成する室内熱交換器３３と、絞り
を構成する電子膨張弁３４とを備えている。そして、冷
媒回路３０のうちの室外ユニット側回路に四方弁３１及
び室外熱交換器３２が配設される一方、複数の室内ユニ
ット側回路にそれぞれ室内熱交換器３３及び電子膨張弁
３４が配設されている。

【００２０】さらに、上記電子膨張弁３４と並列に、圧
縮機から凝縮器を経て電子膨張弁（絞り）に至る高圧冷
媒回路と電子膨張弁（絞り）から蒸発器を経て圧縮機に
至る低圧冷媒回路とを連結するバイパス通路３６が設け
られ、このバイパス通路３６に、開度調節可能な減圧弁
を構成する制御弁３７が設けられるとともに、制御弁３
７の上流部と下流部との間で熱交換を行わせる熱交換器
３８が設けられている。

【００２１】冷媒回路３０を具体的に説明すると、圧縮
機２０と四方弁３１との間には、圧縮機２０の吐出口と
四方弁３１の第１ポート３１ａとを接続する吐出側ライ
ン４１と、四方弁３１の第２ポート３１ｂと圧縮機２０
の吸込口とを接続する吸込側ライン４２とが配設されて
いる。上記吐出側ライン４１には、高圧冷媒からオイル
を分離するオイルセパレータ４３が設置されており、分
離されたオイルはストレーナ４４及び毛細管４５を経て
吸込側ライン４２の下流部に導かれるようになってい
る。

【００２２】また、上記吸込側ライン４２にはアキュム
レータ４６が介設されている。吸込側ライン４２は、四
方弁３１とアキュムレータ４６の入口とをつなぐ上流側
ライン４２ａと、アキュムレータ４６の気相冷媒の出口
に接続されたライン４２ｂと、このライン４２ｂに毛細
管４７及びこれと並列のＵ字形のライン４２ｄを介して
接続された下流側ライン４２ｃとを有し、下流側ライン
４２ｃが圧縮機２０の吸込口に接続されるとともに、下
流側ライン４２ｃから分岐した通路４２ｅが毛細管４
８、弁４９及びストレーナ５０を介して圧縮機２０に接
続されている。

【００２３】そして、上記アキュムレータ４６で気相冷
媒と液相冷媒とが分離され、気相冷媒がライン４２ｂ、
毛細管４７及びライン４２ｃを経て圧縮機２０に吸入さ
れるようになっている。また、必要に応じアキュムレー
タ４６内の潤滑油を導出し得るように、アキュムレータ
４６の下端部がストレーナ５１及び制御弁５２を有する
通路を介してライン４２ｄに接続されている。

【００２４】アキュムレータ４６の所定高レベル位置と
所定低レベル位置（例えば最低位置）とは液面レベル検
出用通路５３，５４を介してライン４２ｄに接続され、
その各通路５３，５４にそれぞれストレーナ５５，５６
及び毛細管５７，５８が配設されるとともに、各通路５
３，５４に対してヒータ５９，６０及び温度センサ６
１，６２が具備されている。そして、通路５３，５４に
液相冷媒が導出されたときの通路内の温度変化の検出に
よってアキュムレータ内の液面レベル、つまり液相冷媒
の貯留量が検出されるようになっている。

【００２５】アキュムレータ４６にはヒーター６３が具
備されている。また、四方弁３１とアキュムレータ４６
との間のライン４２ａには、エンジン廃熱で冷媒を加熱
する熱交換器６４が設けられている。

【００２６】上記四方弁３１の第３ポート３１ｃにはラ
イン６５を介して室外熱交換器３２が接続され、さらに
室外熱交換器３２にライン６６が接続されている。この
ライン６６は、熱交換器３８を通り、ストレーナ６７及
び手動弁６８を経てジョイント６９に達している。四方
弁３１の第４ポート３１ｄにはライン７０が接続され、
このライン７０は、ストレーナ７１及び手動弁７２を経
てジョイント７３に達している。

【００２７】一方、各室内ユニット１ｂには、それぞ
れ、室内熱交換器３３と電子膨張弁３４とが直列に接続
された状態で設けられ、室外ユニット側回路のライン７
０にジョイント７３を介して接続されるライン７４に室
内熱交換器３３が接続されるとともに、室外ユニット側
回路のライン６６にジョイント６９を介して接続される
ライン７５に電子膨張弁３４が接続されている。

【００２８】さらに冷媒回路３０には、電子膨張弁３４
と並列に高圧冷媒回路と低圧冷媒回路とを連結するバイ
パス通路３６が設けられ、当実施形態では、室外ユニッ
ト側回路において四方弁３１の第４ポート３１ｄに通じ
るライン７０の途中と、室外熱交換器３２に接続された
ライン６６の途中とを連結するようにバイパス通路３６
が形成されている。つまり、暖房時に高圧冷媒回路にお
ける凝縮器（室内熱交換器３３）上流部と低圧冷媒回路
における蒸発器（室外熱交換器３２）上流部とを連結す
るようにバイパス通路３６が形成されている。

【００２９】このバイパス通路３６の途中に制御弁３７
が設けられ、この制御弁３７は、電子膨張弁と同様の構
造であって、この弁３７を通過する冷媒を膨張、減圧さ
せるようになっており、かつ、全閉状態から無段階に冷
媒流通量の調節が可能となっている。また、当実施形態
では上記バイパス通路３６のうちでライン７０に対する
接続部と制御弁３７との間の部分が熱交換器３８を通る
ように配置されることにより、後に詳述するように暖房
時に、制御弁３７より上流のバイパス通路３６内の高圧
冷媒と、制御弁３７の下流側となるライン６６内の低圧
冷媒との間で熱交換が行われるように構成されている。

【００３０】さらに上記バイパス通路３６には、ストレ
ーナ７６が設けられるとともに、冷媒温度センサ７７が
具備されている。また、ライン６６における熱交換機３
８の上流側及び下流側にも冷媒温度センサ７８，７９が
具備されている。

【００３１】このほかに冷媒回路３０に対して具備され
る各種検出要素として、高圧側圧力センサ８１、低圧側
圧力センサ８２、圧縮機吐出側冷媒温度センサ８３、圧
縮機吸込側冷媒温度センサ８４、外気温センサ８５等が
室外ユニット１ａ側に配設されるとともに、電子膨張弁
３４の上流側及び下流側の冷媒温度センサ８６，８７、
室内温度センサ８８等が室内ユニット１ｂ側に配設され
ている。

【００３２】また、上記冷却水回路９０は、主ウォータ
ポンプ９２、排ガス熱交換器１２、エンジン側ウォータ
ポンプ９３、エンジンウォータジャケット、サーモスタ
ット９４、リニア三方弁９５、ラジエータ９６等が配設
された主冷却水通路９１を備えるとともに、エンジン廃
熱を熱交換器６３に導くための通路９７を有している。
この通路９７は、主冷却水通路９１を循環する冷却水が
エンジンウォータジャケットからラジエータ９６へ向か
う経路の途中で、リニア三方弁９５を介して主冷却水通
路９１から分岐し、熱交換器６４を通ってから、主冷却
水通路９１に合流するように形成されている。

【００３３】上記リニア三方弁９５は、主冷却水通路９
１から通路９７へ冷却水が分流する割合をリニアに変え
ることができるようになっており、エンジン廃熱を受け
取った冷却水が上記リニア三方弁９５に導かれ、リニア
三方弁９５の作動位置に応じた量だけ通路９７を介して
熱交換器６４に導かれることにより、この熱交換器６４
で冷媒回路３０の吸込側ライン４２中の低圧冷媒にエン
ジン廃熱が供給されるようになっている。

【００３４】図２は上記空調装置の制御系を示してい
る。この図に示す制御系は、システム全体の制御を行う
システムＣＰＵ１００と、エンジン２の制御を行うエン
ジンＣＰＵ１０６を有し、これらのＣＰＵ１００、１０
６は互いに関連して制御を行うことができるように電気
的に接続されている。さらにシステムＣＰＵ１００に
は、室内ユニット１ａに設けられた操作部１０１、冷媒
温度センサ８６，８７、室内温度センサ８８、電子膨張
弁３４及び室内ファン１０２が接続されるとともに、室
外ユニットに設けられた高圧側圧力センサ８１、低圧側
圧力センサ８２、外気温度センサ８５、アキュムレータ
液面センサ（温度センサ）６１，６２、圧縮機温度セン
サ２４，２５、冷媒温度センサ７７，７８，７９，８
４、除霜スイッチ１０３、四方弁３１、リニア三方弁９
５、室外ファン１０４及び制御弁３７等が接続されてい
る。また、プログラムや各種データ等を記憶するメモリ
１０５がシステムＣＰＵ１００に接続されている。

【００３５】そして、上記操作部１０１によって運転モ
ード（冷房または暖房）及び設定温度が決定され、その
運転モードに応じて四方弁３１が切換制御されるととも
に、この運転モード及び設定温度と各種センサによる温
度、圧力等の検出値に応じ、上記電子膨張弁３４、室内
ファン１０２、リニア三方弁９５、室外ファン１０４、
制御弁３７等が制御されるようになっている。

【００３６】以上のような当実施形態の空調装置の作用
を、次に説明する。

【００３７】当該空調装置の冷房運転時には、四方弁３
１が図１に破線で示すように、吐出側ライン４１とライ
ン６５とを接続するとともに、吸込側ライン４２とライ
ン７０とを接続する状態に制御される。これにより、圧
縮機２０から吐出される高圧の冷媒は、図１中に破線矢
印で示すように、吐出側ライン４１、四方弁３１、ライ
ン６５、ライン６５、室外熱交換器３２、ライン６６、
ライン７５、電子膨張弁３４、室内熱交換器３３、ライ
ン７４、ライン７０、四方弁３１及び吸込側ライン４２
をこの順に通って圧縮機２０に戻される。

【００３８】従って、室外熱交換器３２が凝縮器となっ
て、ここで放熱が行われるとともに、室内熱交換器３３
が蒸発器となって、ここで吸熱が行われることにより、
室内が冷房される。

【００３９】一方、暖房運転時には、四方弁３１が図１
に実線で示すように、吐出側ライン４１とライン７０と
を接続するとともに、吸込側ライン４２とライン６５と
を接続する状態に制御される。これにより、圧縮機２０
から吐出される高圧の冷媒は、図１中に実線矢印で示す
ように、吐出側ライン４１、四方弁３１、ライン７０、
ライン７４、室内熱交換器３３、電子膨張弁３４、ライ
ン７５、ライン６６、室外熱交換器３２、ライン６５、
四方弁３１及び吸込側ライン４２をこの順に通って圧縮
機２０に戻される。

【００４０】従って、室内熱交換器３３が凝縮器となっ
て、ここで放熱が行われることにより室内の暖房が行わ
れるとともに、室外熱交換器３２が蒸発器となって、こ
こで吸熱が行われる。

【００４１】ところで、上記バイパス通路３６が、暖房
運転時に凝縮器となる室内熱交換器３３の上流と蒸発器
となる室外熱交換器３２の上流とを連結するように形成
されている当実施形態では、暖房運転時で、かつ、相対
的に室内熱交換器３３による放熱能力に対して室外熱交
換器３２による吸熱能力が低くなるというように上記放
熱能力と吸熱能力とのアンバランスが生じる状況になっ
た場合に、上記バイパス通路３６の制御弁３７が開かれ
る。

【００４２】具体的に説明すると、暖房運転中に外気温
度が低く、蒸発器となる室外熱交換機３２に霜がつくよ
うな場合に、制御弁３７が開とされる。そして、圧力セ
ンサ８２による低圧側冷媒圧力の検出もしくは冷媒温度
センサ８４による低圧側冷媒温度の検出または外気温度
センサ８５による外気温度の検出に基づき、これらが低
いほど制御弁３７の開度が大きくされる。これにより、
室内熱交換器３３による放熱能力と室外熱交換器３２に
よる吸熱能力のバランスが適正に調整される。

【００４３】このように制御弁３７が開かれていると
き、蒸発器となる室外熱交換器３２の上流からバイパス
通路３６に流れ込む冷媒は、高温、高圧のガス状であっ
て、ボリューム及び流速が大きいが、熱交換器３８を通
過する際、制御弁３７より下流側の低温の冷媒との熱交
換により放熱、凝縮して気液２相もしくは液状となり、
ボリューム及び流速が減少する。このため、制御弁３７
を通過するときの騒音が充分に低減される。

【００４４】とくに当実施形態では、上記熱交換器３８
において、バイパス通路３６の制御弁３７上流の冷媒
と、バイパス通路３６を経た冷媒に室内熱交換器３３及
び電子膨張弁３４を経た冷媒が合流した低温低圧の冷媒
とが熱交換を行なうようになっているので、熱交換の効
率が高められ、高温冷媒の凝縮とそれによる騒音低減作
用が高められる。

【００４５】また、上記熱交換器３８で高温の冷媒の放
熱、凝縮が行われるとともに、その熱が低圧側の冷媒に
与えらることにより、低温低圧側の冷媒の加熱とそれに
よる蒸発器での蒸発促進に有効利用される。

【００４６】なお、冷房中で冷房対象部屋数が少ない場
合、使用しない部屋の室内熱交換器３３の不図示の空気
ファンを停止させるとともに、電子膨張弁３４を全閉に
することが行われる。この場合、室外熱交換器３２の凝
縮能力と、室内熱交換器３３の吸熱能力がアンバランス
になるのを防ぐため、バイパス通路３６の制御弁３７を
開とし且つ適正な絞りに設定することにより、減圧しつ
つ冷媒を高圧側から低圧側へ電子膨張弁３４及び室内熱
交換器３３を迂回して流すことが行われる。この場合に
は熱交換器３８により、高圧側の冷媒を過冷却状態とし
て効率を向上させることができる。また、凝縮器となる
室外熱交換器３２を経て液化した冷媒を多く含む冷媒の
うち、気相冷媒を熱交換器３８でさらに液化するので、
制御弁３７を通過する冷媒による騒音は確実に防止する
ことができる。バイパス通路３６を通過する液相の冷媒
は熱交換器６４で気化させることができる。

【００４７】本発明の熱移動装置におけるバイパス通路
等の構成は上記実施形態に限定されず、種々変更可能で
あり、以下、各種実施形態を図３〜図９によって説明す
る。なお、図３〜図９は、各種実施形態につき、熱移動
装置の要部の構造を概略的に示している。また、図１に
示すものと同等の部分には同一符号を付している。

【００４８】図３は、図１に示す実施形態（第１実施形
態）の変形例であって、装置全体が圧縮機２０、四方弁
３１、室外熱交換器３２、室内熱交換器３３、電子膨張
弁３４等を備えた冷暖房切換可能な空調装置となってい
る点は図１の第１実施形態と同様である。また、高圧冷
媒回路と低圧冷媒回路とを連結するバイパス通路３６Ａ
を備え、このバイパス通路３６Ａは暖房運転時に凝縮器
となる室内熱交換器３３の上流と蒸発器となる室外熱交
換器３２の上流とを連結するように形成されており、こ
のバイパス通路３６Ａに流量調節可能な制御弁３７Ａが
設けられるとともに、熱交換器３８Ａが設けられている
点も、図１の第１実施形態と同様である。

【００４９】ただし、上記熱交換器３８Ａは、制御弁３
７Ａ上流部と、バイパス通路３６Ａ中の制御弁３７下流
部（室内熱交換器３３及び膨張弁３４を経た冷媒と合流
する前の部分）との間で熱交換を行わせるように構成さ
れている。

【００５０】この変形例によっても、制御弁３７Ａが上
記第１実施形態の場合と同様に制御されることにより、
暖房運転時において外気温度が低い場合等にも室内熱交
換器３３による放熱能力と室外熱交換器３２による吸熱
能力のバランスが適正に調整されるとともに、バイパス
通路３６Ａを冷媒が通路するときの騒音が充分に低減さ
れることとなる。

【００５１】図４は本発明の第２実施形態を示し、この
実施形態では、空調装置において、高圧冷媒回路と低圧
冷媒回路とを連結するバイパス通路３６Ｂが、冷房運転
時に凝縮器となる室外熱交換器３２の上流と蒸発器とな
る室内熱交換器３３の上流とを連結するように形成され
ている。

【００５２】すなわち、圧縮機２０、四方弁３１、室外
熱交換器３２、室内熱交換器３３、電子膨張弁３４等を
備えた冷暖房切換可能な空調装置の全体構成は第１実施
形態と同様であるが、四方弁３１と室外熱交換器３２と
の間のラインにバイパス通路３６Ｂの上流端が接続され
るとともに、電子膨張弁３４と室内熱交換器３３との間
のラインにバイパス通路３６Ｂの下流端が接続されてい
る。そして、このバイパス通路３６Ｂに、流量調節可能
な制御弁３７Ｂと、この制御弁３７Ｂの上流部と下流部
との間で熱交換を行わせる熱交換器３８Ｂとが設けられ
ている。

【００５３】なお、この実施形態のような通路構成とす
る場合に、電子膨張弁３４が室内側ユニット１ｂにある
とバイパス通路３６Ｂを室外ユニット１ａと室内ユニッ
ト１ｂとにわたって配設しなければならなくなるので、
図示のように上記電子膨張弁３４を室外ユニット１ａに
設けることにより、バイパス通路３６Ｂを室外ユニット
１ａ内に配置できるようにしておくことが好ましい。

【００５４】この実施形態によると、圧縮機２０から吐
出された冷媒が図４中の実線矢印のように四方弁３１、
室外熱交換器３２、電子膨張弁３４、室内熱交換器３３
をこの順に通って圧縮機２０に戻るように循環する冷房
時において、相対的に室外熱交換器３２（凝縮器）によ
る放熱能力に対して室内熱交換器３３（蒸発器）による
吸熱能力が低くなるというようなアンバランスが生じる
状況になった場合に、上記バイパス通路３６Ｂの制御弁
３７Ｂが開かれる。例えば、冷房中に室外熱交換器３２
と熱交換する外気温度が低い場合や、室内熱交換器３３
の複数台分の吸熱能力に見合うような放熱能力の高い室
外熱交換器３２を備え、かつ、少数台の室内ユニット１
ｂのみ冷房運転されるような場合に上記制御弁３７Ｂが
開かれる。

【００５５】そして、低圧側冷媒圧力もしくは低圧側冷
媒温度または外気温度の検出に基づき、これらが低いほ
ど制御弁３７Ｂの開度が大きくされることにより、室外
熱交換器３２による放熱能力と室内熱交換器３３による
吸熱能力のバランスが適正に調整される。

【００５６】このように制御弁３７Ｂが開かれている状
態において、バイパス通路３６Ｂに流れ込む高温、高圧
の冷媒が熱交換器３８Ｂを通過する際に放熱、凝縮して
ボリューム及び流速が減少することにより、制御弁３７
Ｂを通過するときの騒音が充分に低減されるとともに、
上記熱交換器３８Ｂで高圧側の冷媒から放出された熱が
低圧側の冷媒の加熱に利用される等の作用は、他の実施
形態と同様である。

【００５７】図5は本発明の第3実施形態を示し、この実
施形態では、冷凍機（冷蔵庫を含む）において、高圧冷
媒回路と低圧冷媒回路とを連結するバイパス通路３６Ｃ
が、凝縮器１３２の上流と蒸発器１３３との上流とを連
結するように形成されている。

【００５８】すなわち、冷凍機もしくは冷蔵庫の冷媒回
路３０は、圧縮機２０の吐出口に通じる吐出側ライン１
４１に接続された凝縮器１３２と、圧縮機２０の吸込口
に通じる吸込側ライン１４２に接続された蒸発器１３３
と、これら凝縮器１３２と蒸発器１３３との間に介設さ
れた電子膨張弁１３４とを備え、圧縮機２０から吐出さ
れた冷媒が吐出側ライン１４１、凝縮器１３２、電子膨
張弁１３４及び蒸発器１３３及び吸込側ライン１４２を
この順に通って圧縮機２０に戻るように循環する構成と
なっている。

【００５９】また、バイパス通路３６Ｃは、圧縮機２０
から凝縮器１３２に至るまで吐出側ライン１４１の途中
と、電子膨張弁１３４から蒸発器１３３に至るまでのラ
インの途中とを連結するように形成されている。このバ
イパス通路３６Ｃに、流量調節可能な制御弁３７Ｃと、
この制御弁３７Ｃの上流部と下流部との間で熱交換を行
わせる熱交換器３８Ｃとが設けられている。

【００６０】この実施形態によると、相対的に凝縮器１
３２による放熱能力に対して蒸発器１３３による吸熱能
力が低くなるようなアンバランスが生じる状況になった
場合、例えば冷凍庫（冷蔵庫）内の熱容量が小さくなる
ことにより凝縮器１３２の放熱能力とアンバランスが生
じた場合に、バイパス通路３６Ｃの制御弁３７Ｃが開か
れる。また、冷凍庫（冷蔵庫）内の熱交換器の霜取り操
作時に、運転が継続されつつ、バイパス通路３６Ｃの制
御弁３７Ｃが開かれる。

【００６１】このように制御弁３７Ｃが開かれている状
態において、高圧側からバイパス通路３６Ｃに流れ込む
冷媒が熱交換器３８Ｃを通過する際に放熱、凝縮するこ
とにより制御弁通過時の騒音が低減されるとともに、上
記熱交換器３８Ｃで高圧側の冷媒から放出された熱が低
圧側の冷媒の加熱に利用される等の作用は、他の実施形
態と同様である。

【００６２】なお、図５中に実線で示す冷媒回路では、
サブクール制御（高圧側の膨張弁近傍の冷媒温度を飽和
液温度よりも低い温度に引き下げるように電子膨張弁の
開度を調節する制御）に適応するように、蒸発器１３３
と圧縮機２０との間の吸込側ライン１４２の途中にアキ
ュムレータ４６を介設しているが、スーパーヒート制御
（圧縮機吸込部の冷媒温度を飽和蒸気温度よりも高い温
度にまで上昇させるように電子膨張弁の開度を調節する
制御）に適応するように、同図に二点鎖線で示すように
凝縮器１３２と電子膨張弁１３４との間のラインにレシ
ーバー１５０を介設してもよい。

【００６３】図６は本発明の第４実施形態を示し、この
実施形態では、空調装置において、高圧冷媒回路と低圧
冷媒回路とを連結するバイパス通路３６Ｄが、冷房時、
暖房時のいずれにおいても凝縮器の上流と蒸発器の下流
とを連結するように形成されている。

【００６４】すなわち、圧縮機２０、四方弁３１、室外
熱交換器３２、室内熱交換器３３、電子膨張弁３４等を
備えた冷暖房切換可能な空調装置の全体構成は第１，第
２実施形態と同様であるが、圧縮機２０から四方弁３１
に至るまでの吐出側ライン４１の途中にバイパス通路３
６Ｄの上流端が接続されるとともに、四方弁３１から圧
縮機２０に至るまでの吸込側ライン４２の途中（望まし
くは吸込側ライン４２中のアキュムレータ４６の上流）
にバイパス通路３６Ｄの下流端が接続されている。そし
て、このバイパス通路３６Ｄに、流量調節可能な制御弁
３７Ｄと、この制御弁３７Ｄの上流部と下流部との間で
熱交換を行わせる熱交換器３８Ｄとが設けられている。

【００６５】この実施形態によると、冷房または暖房の
運転中に要求冷房能力または要求暖房能力が急激に低下
した場合や、何らかの原因で高圧側圧力が所定値以上に
上昇した場合等に、圧縮機回転数を低下させるようなエ
ンジン等の制御に加え、上記バイパス通路３６Ｄの制御
弁３７Ｄが開かれるにより、要求に応じた冷房能力また
は暖房能力の調整あるいは高圧側圧力の異常上昇の防止
が応答性良く行われる。すなわち、圧縮機回転数を低下
させるようなエンジン等の制御だけでも負荷及び高圧側
圧力が低減されるが、これに加えてバイパス通路３６Ｄ
が開かれることで負荷及び高圧側圧力の低減が促進さ
れ、応答性が高められる。

【００６６】このように制御弁３７Ｄが開かれている状
態において、高圧側からバイパス通路３６Ｄに流れ込む
冷媒が熱交換器３８Ｄを通過する際に放熱、凝縮するこ
とにより制御弁通過時の騒音が低減されるとともに、上
記熱交換器３８Ｄで高圧側の冷媒から放出された熱が低
圧側の冷媒の加熱に利用される等の作用は、他の実施形
態と同様である。

【００６７】図７は本発明の第５実施形態を示し、この
実施形態では、冷凍機（冷蔵庫を含む）において、高圧
冷媒回路と低圧冷媒回路とを連結するバイパス通路３６
Ｅが、凝縮器１３２の上流と蒸発器１３３の下流とを連
結するように形成されている。

【００６８】すなわち、圧縮機２０、吐出側ライン１４
１、凝縮器１３２、電子膨張弁１３４、蒸発器１３３、
吸込側ライン１４２等を備えた冷凍機の全体構成は第３
実施形態と同様であるが、圧縮機２０から凝縮器１３２
に至るまでの吐出側ライン１４１の途中にバイパス通路
３６Ｅの上流端が接続されるとともに、蒸発器１３３か
ら圧縮機２０に至るまでの吸込側ライン４２の途中にバ
イパス通路３６Ｅの下流端が接続されている。そして、
このバイパス通路３６Ｅに、流量調節可能な制御弁３７
Ｅと、この制御弁３７Ｅの上流部と下流部との間で熱交
換を行わせる熱交換器３８Ｅとが設けられている。

【００６９】この実施形態によると、要求冷凍能力が急
激に低下した場合や、何らかの原因で高圧側圧力が所定
値以上に上昇した場合等に、圧縮機回転数を低下させる
ようなエンジン等の制御に加え、上記バイパス通路３６
Ｅの制御弁３７Ｅが開かれるにより、要求に応じた冷凍
能力の調整あるいは高圧側圧力の異常上昇の防止が応答
性良く行われる。

【００７０】このように制御弁３７Ｅが開かれている状
態において、高圧側からバイパス通路３６Ｅに流れ込む
冷媒が熱交換器３８Ｅを通過する際に放熱、凝縮するこ
とにより制御弁通過時の騒音が低減されるとともに、上
記熱交換器３８Ｅで高圧側の冷媒から放出された熱が低
圧側の冷媒の加熱に利用される等の作用は、他の実施形
態と同様である。

【００７１】図８は本発明の第６実施形態を示し、この
実施形態では、空調装置において、低圧冷媒回路の蒸発
器と圧縮機との間に第２蒸発器１６０が設けられるとと
もに、高圧冷媒回路と低圧冷媒回路とを連結するバイパ
ス通路３６Ｆが、冷房時において凝縮器の下流と、蒸発
器と第２蒸発器との間の位置とを連結するように形成さ
れている。

【００７２】すなわち、圧縮機２０、四方弁３１、室外
熱交換器３２、室内熱交換器３３、電子膨張弁３４等を
備えた冷暖房切換可能な空調装置の全体構成は第１，第
２，第４実施形態と略同様であるが、四方弁３１と圧縮
機２０との間の吸込側ラインの途中に、第２蒸発器１６
０が介設されている。この第２蒸発器１６０は冷媒と外
気との間で熱交換を行うものであってもよいが、蒸発作
用を高めるべくヒーターを用いてもよく、あるいは、圧
縮機２０を水冷式エンジンで駆動する場合にエンジン廃
熱を回収するエンジン冷却水で冷媒を加熱するようにし
たものでもよい。

【００７３】また、バイパス通路３６Ｆの上流端は室外
熱交換器３２から電子膨張弁３４に至るまでのラインの
途中に接続され、一方、バイパス通路３６Ｆの下流端
は、冷房時に蒸発器となる室内熱交換器３３と第２蒸発
器１６０との間の位置に接続され、例えば実線のように
室内熱交換器３３から四方弁３１に至るまでのラインの
途中に接続されるか、あるいは二点鎖線のように四方弁
３１から第２蒸発器１６０に至るまでのラインの途中に
接続されている。

【００７４】上記バイパス通路３６Ｆの上流端の接続位
置は、室外ユニット側回路内において室外熱交換器３２
に近い位置、つまり高圧冷媒回路における凝縮器（冷房
時において室外熱交換器３２）の出口と電子膨張弁３４
の入口との間の部分において凝縮器出口寄りの位置とさ
れている。

【００７５】そして、このバイパス通路３６Ｆに、流量
調節可能な制御弁３７Ｆと、この制御弁３６Ｆの上流部
と下流部との間で熱交換を行わせる熱交換器３８Ｆとが
設けられている。

【００７６】この実施形態によると、圧縮機２０から吐
出された冷媒が図８中の実線矢印のように四方弁３１、
室外熱交換器３２、膨張弁３４、室内熱交換器３３をこ
の順に通って圧縮機２０に戻るように循環する冷房時に
おいて、室外熱交換器３２（凝縮器）による放熱能力と
室内熱交換器３３（蒸発器）による吸熱能力とのバラン
スを調整する必要が生じた場合に上記バイパス通路３６
Ｆが開かれる。例えば、冷房中に室外熱交換器３２と熱
交換する外気温度が低い場合や、室内熱交換器の複数台
分の吸熱能力に見合うような放熱能力の高い室外熱交換
器３２を備え、かつ、少数台の室内ユニットのみ冷房運
転されるような場合にバイパス通路３６Ｆが開かれる。

【００７７】そして、低圧側冷媒圧力もしくは低圧側冷
媒温度または外気温度の検出に基づき、これらが低いほ
ど制御弁３７Ｆの開度が大きくされることにより、室外
熱交換器３２による放熱能力と室内熱交換器３３による
吸熱能力のバランスが適正に調整される。

【００７８】また、上記のようにバイパス通路３６Ｆの
上流端が冷房時に凝縮器となる室外熱交換器３２と電子
膨張弁３４との間に接続される場合でも、電子膨張弁３
４が室内ユニット１ｂ側に設けられるとともにバイパス
通路３６Ｆが室外ユニット１ａ側に設けられる場合に、
高圧冷媒回路におけるバイパス通路上流端接続位置は室
外熱交換器３２の出口に近く、この位置から電子膨張弁
３４までの距離が長くなるので、冷房時に室外熱交換器
３２を経た高圧冷媒のうちの液冷媒は電子膨張弁３４の
近くに溜り、バイパス通路上流端接続位置付近では冷媒
がガス状となり易い。

【００７９】このため、バイパス通路の上流端が凝縮器
の下流に接続される構成でも、バイパス通路が開かれた
ときに、高温、高圧のガス状の冷媒がバイパス通路に流
入して、これがそのまま制御弁を通過すると騒音が生じ
るが、バイパス通路３６Ｆに設けられた熱交換器３８Ｆ
で放熱、凝縮が行われることにより、騒音が低減される
こととなる。

【００８０】また、上記熱交換器３８Ｆで高圧側の冷媒
から放出された熱が低圧側の冷媒に与えられ、さらに低
圧側の冷媒が第２蒸発器１６０を通過することにより、
低圧冷媒の蒸発、気化が充分に行われることとなる。

【００８１】図９は本発明の第７実施形態を示し、この
実施形態では、冷凍機（冷蔵庫を含む）において、低圧
冷媒回路の蒸発器１３３と圧縮機２０との間に第２蒸発
器１６０が設けられるとともに、バイパス通路３６Ｇ
が、高圧冷媒回路における凝縮器１３２の下流と、低圧
冷媒回路における蒸発器１３３と第２蒸発器１６０との
間の位置とを連結するように形成されている。

【００８２】すなわち、圧縮機２０、吐出側ライン１４
１、凝縮器１３２、電子膨張弁１３４、蒸発器１３３、
吸込側ライン１４２等を備えた冷凍機の全体構成は第３
実施形態と略同様であるが、蒸発器１３３と圧縮機２０
との間の吸込側ライン１４２の途中に、第２蒸発器１６
０が介設されている。また、バイパス通路３６Ｇの上流
端は、高圧冷媒回路における凝縮器１３２の出口と電子
膨張弁１３４との間の部分うちで凝縮器１３２の出口寄
りの位置に接続され、一方、バイパス通路３６Ｇの下流
端は、蒸発器１３３と第２蒸発器１６０との間の位置に
接続されている。

【００８３】そして、上記バイパス通路３６Ｇに、流量
調節可能な制御弁３７Ｇと、この制御弁３７Ｇの上流部
と下流部との間で熱交換を行わせる熱交換器３８Ｇとが
設けられている。

【００８４】また、図９中に実線で示すように第２蒸発
器１６０の下流にアキュムレータ４６が設けられるか、
あるいは、同図中に二点鎖線で示すように電子膨張弁１
３４の上流にレシーバー１５０が設けられている。

【００８５】この実施形態によると、凝縮器１３２によ
る放熱能力と蒸発器１３３による吸熱能力とのバランス
を調整する必要が生じた場合、例えば冷凍庫（冷蔵庫）
内の熱容量が小さくなることにより凝縮器１３２の放熱
能力とのアンバランスが生じた場合に、上記バイパス通
路３６Ｇの制御弁３７Ｇが開かれることにより、放熱能
力と吸熱能力のバランスが適正に調整される。

【００８６】また、当実施形態でも、バイパス通路３６
Ｇの上流端が高圧冷媒回路における凝縮器１３２の出口
と電子膨張弁１３４との間の部分うちで凝縮器１３２の
出口寄りの位置に接続され、このバイパス通路上流端接
続部分の付近は凝縮器下流であっても冷媒がガス状とな
り易いので、バイパス通路３６Ｇの制御弁３７Ｇが開い
た状態ではガス状の高圧冷媒がバイパス通路３６Ｇに流
入するが、バイパス通路３６Ｇに設けられた熱交換器３
８Ｇで放熱、凝縮が行われることにより、騒音が低減さ
れるとともに、その熱が低圧冷媒に与えられることとな
る。

【００８７】なお、上記各実施形態において、圧縮機２
０を駆動する駆動源は、図示のエンジン２に限らず、電
動モータ等であってもよい。

【００８８】また、各実施形態の冷媒回路において、凝
縮器と蒸発器との間で冷媒の膨張を行わせる絞りとして
は、図示の電子膨張弁３４，１３４の替わりに毛細管を
用いるようにしてもよい。

【００８９】

【発明の効果】以上のように本発明は、冷媒循環式熱移
動装置において、高圧冷媒回路と低圧冷媒回路とを絞り
と並列に連結するバイパス通路を設け、このバイパス通
路の途中に開度調節可能な減圧弁を備えるとともに、こ
の減圧弁の上流部と下流部との間で熱交換を行わせる熱
交換器を備えている。このため、高圧冷媒回路内の圧力
上昇の抑制や放熱能力と吸熱能力のバランスの調整が要
求されるような場合等に上記バイパス通路を開くことに
よって高圧冷媒回路の冷媒の一部を低圧冷媒回路にバイ
パスさせることができ、しかもこの際、高圧冷媒回路か
らバイパス通路に流入した高圧冷媒を上記熱交換機で凝
縮させることにより、高圧冷媒が減圧弁を通過するとき
の騒音を充分に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷媒循環式熱移動装置の第１実施形態
を示す回路構成図である。

【図２】第１実施形態の装置の制御系を示すブロック図
である。

【図３】第１実施形態の装置の変形例を示す冷媒回路主
要部の概略回路構成図である。

【図４】本発明の装置の第２実施形態を示す冷媒回路主
要部の概略回路構成図である。

【図５】本発明の装置の第３実施形態を示す冷媒回路主
要部の概略回路構成図である。

【図６】本発明の装置の第４実施形態を示す冷媒回路主
要部の概略回路構成図である。

【図７】本発明の装置の第５実施形態を示す冷媒回路主
要部の概略回路構成図である。

【図８】本発明の装置の第６実施形態を示す冷媒回路主
要部の概略回路構成図である。

【図９】本発明の装置の第７実施形態を示す冷媒回路主
要部の概略回路構成図である。

【符号の説明】

１ａ 室外ユニット １ｂ 室内ユニット ２ エンジン ２０ 圧縮機 ３０ 冷媒回路 ３２ 室外熱交換器 ３３ 室内熱交換器 ３４ 電子膨張弁 ３６，３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ，３６Ｅ，３６
Ｆ，３６Ｇ バイパス通路 ３７，３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃ，３７Ｄ，３７Ｅ，３７
Ｆ，３７Ｇ 制御弁（減圧弁） ３８，３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄ，３８Ｅ，３８
Ｆ，３８Ｇ 熱交換器 １３２ 凝縮器 １３３ 蒸発器 １６０ 第２蒸発器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機から吐出した冷媒を凝縮器、絞
   り、蒸発器を経て圧縮機に戻すように循環させる冷媒回
   路を備えた冷媒循環式熱移動装置において、 圧縮機から凝縮器を経て絞りに至る高圧冷媒回路と絞り
   から蒸発器を経て圧縮機に至る低圧冷媒回路とを上記絞
   りと並列に連結するバイパス通路と、 上記バイパス通路の途中に設けられた開度調節可能な減
   圧弁と、 上記バイパス通路における減圧弁の上流部と下流部との
   間で熱交換を行わせる熱交換器とを備えたことを特徴と
   する冷媒循環式熱移動装置。
2. 【請求項２】 上記バイパス通路は、高圧冷媒回路にお
   ける凝縮器上流部と、低圧冷媒回路における蒸発器上流
   部とを連結するものであることを特徴とする請求項1記
   載の冷媒循環式熱移動装置。
3. 【請求項３】 上記バイパス通路は、高圧冷媒回路にお
   ける凝縮器上流部と、低圧冷媒回路における蒸発器下流
   部とを連結するものであることを特徴とする請求項1記
   載の冷媒循環式熱移動装置。
4. 【請求項４】 低圧冷媒回路の蒸発器と圧縮機との間に
   第２蒸発器を備えるとともに、上記バイパス通路は、高
   圧冷媒回路における凝縮器の出口と絞りの入口との間の
   部分のうちで凝縮器の出口寄りの位置と、低圧冷媒回路
   における蒸発器と第２蒸発器との間の位置とを連結する
   ものであることを特徴とする請求項1記載の冷媒循環式
   熱移動装置。