JP2003083629A - 冷媒回路及び熱交換器構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータ制御による能力制御を行っても潤
滑油を圧縮機に戻して焼き付きが生じないようにした冷
媒回路を提供する。 【解決手段】 圧縮機、コンデンサ、絞り機構、エバポ
レータ、四方弁を冷媒配管で接続して閉回路を形成する
冷媒回路であって、正サイクル時にエバポレータとして
機能する第２熱交換器１５を２分割し、一方の大分割部
１５Ａには常に冷媒を正サイクルで流し、かつ、他方の
小分割部１５Ｂを流れる冷媒は、四方弁１２の操作によ
って正サイクルまたは逆サイクルのいずれか一方を選択
できるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば貨物輸送
用のコンテナに装備される海上レフユニット等の冷凍ユ
ニットに適用される冷媒回路及びエバポレータ構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、船舶、トレーラー、トラック
及び鉄道車両の貨車等に積載して輸送するコンテナ（以
下、海上コンテナと呼ぶ）やトラック等の荷台に固定設
置されるコンテナ（以下、陸上コンテナと呼ぶ）のよう
な輸送用コンテナの冷凍ユニット、倉庫等の建家内空間
を冷却する冷凍ユニット、そして空気調和装置に用いら
れる冷凍ユニットなどが知られている。

【０００３】このような冷凍ユニットは、いずれもガス
冷媒を吸入圧縮する圧縮機と、高圧のガス冷媒を凝縮さ
せるコンデンサと、高温高圧の液冷媒を減圧膨張させる
絞り機構と、低温の液冷媒を蒸発させるエバポレータと
を具備し、これらを順次冷媒配管で接続してなる冷凍サ
イクルを冷媒が循環して状態変化を繰り返すように構成
された冷媒回路を備えている。また、冷房運転及び暖房
運転が可能な空気調和装置のように、冷媒の流れ方向を
選択して正サイクル（冷房運転）及び逆サイクル（暖房
運転）を切り換える循環方向切換手段（たとえば四方
弁）を冷媒回路中に設け、冷媒の循環方向を選択切換可
能に構成した冷凍ユニットの冷媒回路もある。

【０００４】ここで、循環方向切換手段を用いて正サイ
クル及び逆サイクルの選択切換が可能に構成された従来
の冷媒回路を図９に示して簡単に説明する。なお、図９
は正サイクルで運転した状態を示しており、図中の符号
Ｃは冷媒回路、１は圧縮機、２は四方弁、３は第１熱交
換器（コンデンサ）、４は絞り機構、５は第２熱交換器
（エバポレータ）、６は冷媒配管である。

【０００５】この冷媒回路Ｃでは、圧縮機１から送出さ
れた高圧のガス冷媒を第１熱交換器３へ導くように、四
方弁２の流路設定がなされている。この正サイクルで
は、第１熱交換器３がコンデンサとして機能し、高圧の
ガス冷媒を空気と熱交換して凝縮させる。こうして第１
熱交換器３をでた高温高圧の液冷媒は、絞り機構４を通
過する過程で減圧膨張して低温の液冷媒となり、エバポ
レータとして機能する第２熱交換器５へ供給される。

【０００６】第２熱交換器で冷媒と熱交換する空気は、
低温の液冷媒が蒸発する際に気化熱を奪われて冷却され
る。この結果、低温の液冷媒は蒸発してガス冷媒とな
り、圧縮機１に吸引されて再度圧縮される。以後、冷媒
は同様の状態変化を繰り返し、冷媒回路Ｃを循環する。
なお、エバポレータとして機能する第２熱交換器５で冷
却された空気は、空気調和装置の冷凍ユニットでは室内
の冷房に利用され、輸送コンテナ用の冷凍ユニットでは
コンテナ内部の冷凍及び冷却に利用される。

【０００７】上述した冷凍回路Ｃはまた、四方弁２を切
換操作することにより、冷媒の循環方向を逆転させた逆
サイクル運転を実施することができる。このような逆サ
イクル運転では、圧縮機１から送出された高圧のガス冷
媒が四方弁２からコンデンサとして機能する第２熱交換
器５へ導かれる。このため、第２熱交換器５で凝縮する
高圧のガス冷媒は空気に放熱して加熱し、高温高圧の液
冷媒となって絞り機構４へ送られる。この液冷媒は、絞
り機構４を通過する過程で減圧膨張して低温の液冷媒と
なり、エバポレータとして機能する第１熱交換器３へ供
給される。

【０００８】第１熱交換器で冷媒と熱交換する空気は低
温の液冷媒が蒸発する際に気化熱を奪われて冷却され、
低温の液冷媒は蒸発してガス冷媒となる。そして、この
ガス冷媒が圧縮機１に吸引されて再度圧縮されるので、
以後、冷媒は同様の状態変化を繰り返し、冷媒回路Ｃを
循環する。なお、エバポレータとして機能する第２熱交
換器５で加熱された空気は、空気調和装置の冷凍ユニッ
トでは室内の暖房に利用され、輸送コンテナ用の冷凍ユ
ニットではコンテナ内部の加熱やデフロストに利用され
る。

【０００９】また、近年においては、圧縮機１の駆動源
としてインバータ制御の電動機を採用し、冷却及び加熱
の能力を広範囲にわたって制御するように構成した冷媒
回路が普及してきている。インバータ制御による能力制
御は、電源の周波数を制御することによって圧縮機１の
回転数を変化させるものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の冷媒回路Ｃにおいては、インバータ制御による能力
制御を行うことで以下に説明するような問題が生じる。
冷媒回路Ｃにおいては、一般的に圧縮機１の摺動部等に
使用される潤滑油が冷媒中に混入されている。このた
め、潤滑油は冷媒と共に冷媒配管６を通って冷媒回路Ｃ
を循環することとなるが、能力制御のために圧縮機１の
回転数を低下させた冷媒の低流量領域では、エバポレー
タとして機能する熱交換器などに潤滑油が溜まり込んで
圧縮機１まで戻らなくなることがある。このような運転
状況では、圧縮機１において潤滑油不足の状態となり、
摺動部において焼き付きを起こすことが懸念される。

【００１１】また、上述した従来の冷媒回路Ｃでは、温
度をほとんど下げることなく湿度を低下させるという除
湿運転ができないという問題も有している。なお、従来
の一般的な空気調和装置において除湿（ドライ）運転と
呼ばれているのは、実質的には空気の温度低下をできる
だけ低く抑えた冷房運転と同様のものである。

【００１２】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、インバータ制御による能力制御を行っても潤滑油
を圧縮機に戻して焼き付きが生じないようにした冷媒回
路を提供することを第１の目的としている。また、第２
の目的は、除湿運転が可能な冷媒回路を提供することに
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下の手段を採用した。請求項１に記載の
冷媒回路は、ガス冷媒を吸入圧縮する圧縮機と、高圧の
ガス冷媒を凝縮させるコンデンサと、高温高圧の液冷媒
を減圧膨張させる絞り機構と、低温の液冷媒を蒸発させ
るエバポレータと、冷媒の流れ方向を選択して正サイク
ル及び逆サイクルを切り換える循環方向切換手段と、こ
れらを接続して閉回路を形成する冷媒配管とを具備して
なる冷媒回路であって、正サイクル時にエバポレータと
して機能する熱交換器を２分割し、一方の熱交換器には
常に冷媒を正サイクルで流し、かつ、他方の熱交換器を
流れる冷媒は、前記循環方向切換手段の操作によって正
サイクルまたは逆サイクルのいずれか一方を選択できる
ように構成したことを特徴とするものである。

【００１４】このような冷媒回路によれば、２分割した
熱交換器のいずれか一方を冷媒が流れないようにするこ
とで、他方の熱交換器流れる冷媒の流速を増すことがで
き、従って、低流量領域で運転する場合であっても、潤
滑油を確実に圧縮機まで戻すことができる。

【００１５】請求項１に記載の冷媒回路においては、２
分割した前記熱交換器毎にそれぞれ電子膨張弁を設ける
ことが好ましく、これにより、少ない部品点数で分割し
た熱交換器の使い分けが可能になる。

【００１６】請求項１または２に記載の冷媒回路におい
ては、正サイクル時にコンデンサとして機能する熱交換
器の下流側で、かつ、２分割した熱交換器にそれぞれ接
続される冷媒配管の分岐点より上流側に、開閉弁を設け
ることが好ましく、これにより、除湿運転が可能とな
る。

【００１７】請求項３に記載の冷媒回路においては、前
記圧縮機の吐出側から、２分割された前記熱交換器のう
ち常に冷媒を正サイクルで流す側の上流に接続される開
閉弁を備えたホットガスバイパス管路を設けることが好
ましく、これにより、ホットガスによる加熱でデフロス
トが可能となる。

【００１８】請求項５に記載の熱交換器構造は、冷媒を
流す多数のパスを備え、該パスを大小数の異なる２つの
グループに分割すると共に、それぞれのグループを異な
る冷媒配管に接続する熱交換器構造であって、少数グル
ープに属している前記パスを分散させて配置したことを
特徴とするものである。

【００１９】このような熱交換器構造によれば、デフロ
ストに使用する冷媒を流すパス数を少なくして、熱交換
器全体の霜を除去することができる。この場合、前記パ
スの分散は、一本の少数グループ側パスと複数本の多数
グループ側パスとを交互に配列するのが好ましい。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る冷媒回路及び
熱交換器構造の一実施形態を、図面に基づいて説明す
る。 ＜第１の実施形態＞最初に、本発明に係る冷媒回路の第
１の実施形態を図１に基づいて説明する。図１は正サイ
クルの運転状態を示しており、図中の符号Ｃ１は冷媒回
路、１１は圧縮機、１２は四方弁、１３は第１熱交換器
（コンデンサ）、１４Ａは第１電子膨張弁、１４Ｂは第
２電子膨張弁、１５は第２熱交換器（エバポレータ）、
１６は冷媒配管である。

【００２１】この冷媒回路Ｃ１では、圧縮機１１がガス
冷媒を吸引して圧縮し、高圧のガス冷媒として送出す
る。圧縮機１１には、たとえばインバータ制御の電動機
によって駆動されるスクロール圧縮機などが使用され
る。圧縮機１１から送出された高圧のガス冷媒は、四方
弁１２によって流路が切り換えられる。すなわち、高圧
のガス冷媒を第１熱交換器１３に送出する正サイクル
（図１における反時計廻り）の運転と、高圧のガス冷媒
を第２熱交換器１５に送出する逆サイクル（図１におけ
る時計廻り）の運転とが、四方弁１２の操作により選択
切換される。図示の正サイクルでは、高圧のガス冷媒が
冷媒配管１６を通って第１熱交換器１３へ導かれ、同第
１熱交換器はガス冷媒を凝縮させるコンデンサとして機
能する。

【００２２】第１熱交換器１３で凝縮されることによ
り、高圧のガス冷媒は高温高圧の液冷媒となり、凝縮す
る際に放熱して空気を加熱する。第１熱交換器１３の下
流側では、冷媒配管１６が分岐点Ｐ１において二つに分
岐している。一方の冷媒配管１６ａは、途中に絞り機構
として機能する第１電子膨張弁１４Ａが設けられ、後述
する第２熱交換器１５の大分割部１５Ａに接続されてい
る。他方の冷媒分岐配管１６ｂは、途中に絞り機構とし
て機能する第２電子膨張弁１４Ｂが設けられ、後述する
第２熱交換器１５の小分割部１５Ｂに接続されている。

【００２３】第１電子膨張弁１４Ａ及び第２電子膨張弁
１４Ｂは、第１熱交換器１３から供給された高温高圧の
液冷媒を減圧膨張させて低温の液冷媒とし、下流に設け
られた第２熱交換器１５へ供給する。なお、第１及び第
２電子膨張弁１４Ａ，１４Ｂは、いずれも全閉位置から
の開度調整によって冷媒流量を制御する機能を有してお
り、従って、絞り機構としての機能に加えて、冷媒配管
１６ａ及び冷媒分岐配管１６ｂにおける開閉弁の機能、
すなわち全閉とすることで冷媒の流れを止める流路選択
機能を果たすこともできる。

【００２４】正サイクルにおいてエバポレータとして機
能する第２熱交換器１５は、冷媒が通過するパス数が多
い大分割部１５Ａと、パス数が少ない小分割部１５Ｂと
に２分割されている。一方の大分割部１５Ａは、第１電
子膨張弁１４Ａが設けられた冷媒配管１６ａに接続さ
れ、他方の小分割部１５Ｂは、第２電子膨張弁１４Ｂが
設けられた冷媒分岐は移管１６ｂに接続されている。第
２熱交換器１５に供給された低温の液冷媒は、空気と熱
交換することで蒸発してガス冷媒となる。この時、空気
から気化熱を奪うため、空気は冷却されることとなる。

【００２５】第２熱交換器１５で蒸発したガス冷媒のう
ち、大分割部１５Ａで蒸発したものは冷媒配管１６ａ、
冷媒分岐配管１６ｂとの合流点Ｐ２及び冷媒配管１６を
通って圧縮機１１に吸い込まれる。また、小分割部１５
Ｂで蒸発したガス冷媒は、冷媒分割配管１６ｂ、四方弁
１２、冷媒配管１６ａとの合流点Ｐ２及び冷媒配管１６
を通って、大分割部１５Ａと同様に圧縮機１１に吸い込
まれる。こうして圧縮機１１に吸い込まれたガス冷媒
は、再度圧縮されて冷媒配管１６に送出されるので、以
後は上述したのと同様の状態変化を繰り返し、冷媒回路
Ｃ１を循環する。なお、上述した冷媒回路Ｃ１には、必
要に応じてアキュムレータ、レシーバ及びオイルセパレ
ータなど公知の機器が適所に設置されている。

【００２６】このような構成の冷媒回路とすれば、正サ
イクル運転時において、第１電子膨張弁１４Ａまたは第
２電子膨張弁１４Ｂのいずれか一方を閉とすれば、これ
に対応する大分割部１５Ａまたは小分割部１５Ｂのいず
れか一方に冷媒が流れなくなって休止状態となる。この
ため、圧縮機１１の能力制御を実施して冷媒流量が低下
した運転状態でも、エバポレータとして機能する第２熱
交換器１５の容量は両方を使用する場合よりも小さくな
っているので、その分冷媒の流速を上昇させることがで
きる。すなわち、冷媒回路の冷却能力を抑制するため、
たとえばインバータ制御によって圧縮機１１の回転数を
低下させた場合であっても、エバポレータとして機能す
る熱交換器の容量が減少するので、換言すれば、実際に
冷媒が流れて熱交換するパス数が減少するので、冷媒の
流速が上昇して潤滑油の残留を防止することができる。

【００２７】また、エバポレータとして機能する第２熱
交換器１５の蒸発能力は、第１電子膨張弁１４Ａ及び第
２電子膨張弁１４Ｂの全閉操作によって可変となるの
で、これを圧縮機１１側の容量制御と併用することによ
って、広範囲にわたる容量制御（冷却能力の制御）を効
率よく実施することが可能になる。

【００２８】次に、図１の冷媒回路Ｃ１を加熱運転の状
態にした例を図２に示す。この加熱運転では、圧縮機１
１から送出された高圧のガス冷媒が、四方弁１２から冷
媒分岐配管１６ｂを通って第２熱交換器１５の小分割部
１５Ｂに導かれる。この時、小分割部１５Ｂは高圧のガ
ス冷媒を凝縮するコンデンサとして機能し、放熱によっ
て空気を加熱する。小分割部１５Ｂで凝縮した高温高圧
の液冷媒は、冷媒分岐配管１６ｂに設けられた第２電子
膨張弁１４Ｂによって減圧膨張し、低温の液冷媒とな
る。この液冷媒は、冷媒分岐配管１６ｂから分岐点Ｐ１
を経て冷媒配管１６に流れ込む。この時、冷媒配管１６
ａに設けられた第１電子膨張弁は全閉とされ、従って、
液冷媒の全量が第１熱交換器１３に供給される。

【００２９】この場合の第１熱交換器１３はエバポレー
タとして機能するため、第１熱交換器１３に導かれた低
温の液冷媒は、空気と熱交換して蒸発する。そして、第
１熱交換器１３で蒸発したガス冷媒は、冷媒配管１６、
四方弁１２、冷媒分岐配管１６ｂ及び冷媒配管１６を通
って圧縮機１１に吸引され、再度圧縮されて冷媒回路Ｃ
１を循環する。この結果、第２熱交換器１５において
は、小分割部１５Ｂの作用によって空気を加熱する運転
が可能となる。また、このような加熱運転は、小分割部
１５Ｂのみの加熱となるため、特に、輸送コンテナなど
に装備される冷凍ユニットにおいてデフロスト運転用と
して使用するのに適している。

【００３０】このように、本発明の冷媒回路Ｃ１は、正
サイクル時にエバポレータとして機能する第２熱交換器
１５を大分割部１５Ａ及び小分割部１５Ｂに２分割し、
一方の熱交換器である大分割部１５Ａには常に冷媒を正
サイクルで流し、かつ、他方の熱交換器である小分割部
１５Ｂを流れる冷媒は、循環方向切換手段の四方弁１２
を操作することによって、正サイクルまたは逆サイクル
のいずれか一方を選択できるように構成してある。そし
て、２分割した第２熱交換器と第１熱交換器１３との間
を接続する冷媒配管１６ａ及び冷媒分岐配管１６ｂに
は、それぞれに開閉弁としての電磁弁及び絞り機構を設
ける構成としてもよい。しかし、両方の機能を兼ね備え
た電子膨張弁を採用することで、部品点数やコストの削
減が可能になる。

【００３１】ところで、上述した冷媒回路Ｃ１におい
て、第２熱交換器１５として使用される好適な熱交換器
構造を図３及び図４に基づいて説明する。本発明におけ
る熱交換器構造の第１実施例を示す図３において、図中
の符号２０熱交換器、２１は大分割部、２２は小分割
部、２３ａ，２３ｂは冷媒を流す多数のパス、２４ａ，
２４ｂ，２５ａ，２５ｂはヘッダーを示している。な
お、図中において、上記符号と共に（）内に記載した符
号は、図１及び図２における第２熱交換器及び冷媒配管
に対応する部分である。

【００３２】この熱交換器２０は、冷媒を流す多数のパ
ス２３ａ，２３ｂを備えている。各パス２３ａ，２３ｂ
は並列に配置され、大小数の異なる２つのグループに分
割されている。一方は多数の大分割部２１であり、各パ
ス２３ａの両端部がヘッダー２４ａ，２４ｂに連結され
ている。他方は少数の小分割部２２であり、各パス２３
ｂの両端部がヘッダー２５ａ，２５ｂに連結されてい
る。図示の例では、合計１７本のパス２３ａ，２３ｂが
並列に配置され、１３本のパス２３ａが大分割部２１を
形成し、４本のパス２３ｂが小分割部２２を形成してい
る。そして、大分割部２１及び小分割部２２はそれぞれ
異なる冷媒配管に接続され、独立した使用が可能に構成
されている。具体的に説明すると、大分割部２１が冷媒
回路Ｃ１の冷媒配管１６ａに接続され、小分割部１６ｂ
が冷媒回路Ｃ１の冷媒分岐配管１６ｂに接続されてい
る。

【００３３】上述した大分割部２１及び小分割部２２に
属するパス２３ａ，２３ｂの配置については、少数グル
ープである小分割部２２に属しているパス２３ｂを分散
させて配置する。すなわち、上述した全パス数が１７本
の例では、４本のパス２３ｂがいずれも隣接することが
ないように分散して配置されている。より好ましい配置
は、図示したように、たとえば１本の小分割部２２側
（少数グループ側）に属するパス２３ｂと、隣接する２
〜３本の大分割部２１側（多数グループ側）に軸するパ
ス２３ａとが交互に配列されたものである。すなわち、
全パス数に対して、少数側のパス２３Ｂを一本ずつ、で
きるだけ均等なピッチで分配するのが好ましい。

【００３４】このような構成の熱交換器２０とすれば、
上述した冷媒回路Ｃ１の第２熱交換器１５として採用し
た場合、特にデフロスト運転を効果的に実施することが
可能になる。すなわち、小分割部２２（１５Ｂ）を構成
するパス２３ｂが熱交換器２０の全体にわたって配置さ
れた構成のため、加熱に使用されパス数が少なくても全
体をほぼ均等に加熱して除霜することができる。

【００３５】続いて、本発明に係る熱交換器の第２実施
例を図４に示して説明する。図４において、図中の符号
２０Ａは熱交換器、２１Ａは大分割部、２２Ｂは小分割
部、２３ａ，２３ｂは冷媒を流す多数のパス、２４ａ，
２４ｂ，２５ａ，２５ｂはヘッダーを示している。この
第２実施例では、上述した第１実施例とは異なり、大分
割部２１Ａと小分割部２２Ａとが完全に分離している。
すなわち、大分割部２１Ａを形成するパス２３ａ（図示
の例では１３本）と、小分割部２２Ａを形成するパス２
３ｂ（図示の例では４本）とは、一箇所の隣接部を除い
て完全に分離されている。

【００３６】このような構成の熱交換器２０Ａは、デフ
ロスト運転には不向きである反面、後述する除湿運転に
は適している。すなわち、大分割部２１Ａは冷却部とな
り、また、小分割部２１Ｂは加熱部となるので、加熱部
に隣接する領域では加熱の影響を受けて十分な除湿効果
が得られないものの、隣接する部分から遠い領域で効果
的に除湿を行うことができる。なお、加熱と同時に冷却
して除湿することで、温度低下が非常に少ない除湿運転
が可能になる。

【００３７】なお、上述した第１実施例及び第２実施例
では、合計１７本のパス２３ａ，２３ｂを１３本と４本
とに分割した熱交換器２０，２０Ａを図示して説明した
が、いずれの実施例においてもこれに限定されることは
なく、パスの合計数や分割数については適宜選択可能な
ことはいうまでもない。

【００３８】＜第２の実施形態＞続いて、本発明に係る
冷媒回路の第２の実施形態を図５に基づいて説明する。
図５は正サイクルの運転状態を示しており、図中の符号
Ｃ２は冷媒回路、１１は圧縮機、１２は四方弁、１３は
第１熱交換器（コンデンサ）、１４Ａは第１電子膨張
弁、１４Ｂは第２電子膨張弁、１５は第２熱交換器（エ
バポレータ）、１６は冷媒配管、１７は電磁弁である。
この実施形態では、上述した冷媒回路Ｃ１（第１の実施
形態）に加えて、開閉弁として電磁弁１７が設けられて
いる。この電磁弁１７は、冷媒が反時計廻りに循環する
正サイクル時（図５参照）にコンデンサとして機能する
第１熱交換器１３の下流側で、かつ、２分割した第２熱
交換器１５にそれぞれ接続されている冷媒配管１６ａ，
１６ｂの分岐点Ｐ１より上流側となる冷媒配管１６に設
けられている。

【００３９】この電磁弁１７は、通常の正サイクル運転
（冷却運転）時及び逆サイクル運転（加熱・デフロスト
運転）時においては開とされる。従って、実質的には電
磁弁１７がない第１の実施形態と同様の冷媒回路構成と
なり、冷媒の流れや各構成機器の作用についても同様と
なるので、ここではその詳細な説明を省略する。

【００４０】さて、以下では上述した電磁弁１７を設け
たことによる特有の作用効果、すなわち電磁弁１７を閉
とした場合の作用効果を図６に基づいて説明する。冷媒
回路Ｃ２では、逆サイクル運転時に電磁弁１７を閉とし
て除湿運転を実施することができる。この除湿運転で
は、圧縮機１１で圧縮された高圧のガス冷媒が四方弁１
２及び冷媒分岐配管１６ｂを通り、第２熱交換器１５の
小分割部１５Ｂに供給される。この小分割部１５Ｂはコ
ンデンサとして機能するので、高圧のガス冷媒を空気と
熱交換して凝縮させる。この時、冷媒から放熱して空気
を加熱することとなる。

【００４１】小分割部１５Ｂで凝縮した高温高圧の液冷
媒は、第２電子膨張弁１４Ｂを通過することによって減
圧膨張し、低温の液冷媒となる。この液冷媒は、冷媒分
岐配管１６ｂから分岐点Ｐ１に導かれるが、電磁弁１７
が閉となっているため、全量が第１電子膨張弁１４Ａ及
び冷媒配管１６ａを通って第２熱交換器１５の大分割部
１５Ａに供給される。この場合の大分割部１５Ａはエバ
ポレータとして機能するので、低温の液冷媒は空気と熱
交換して蒸発し、気化熱を奪うことで空気を冷却する。
なお、この場合の第１電子膨張弁１４Ａについては、最
大開度として冷媒の減圧膨張に関与しないようにしても
よいし、あるいは、第２電子膨張弁１４Ｂ側を最大開度
として第１電子膨張弁１４Ａで液冷媒を減圧膨張させた
り、両方の電子膨張弁１４Ａ，１４Ｂを併用することも
可能である。

【００４２】大分割部１５Ａで蒸発したガス冷媒は、冷
媒配管１６ａ、合流点Ｐ２及び冷媒配管１６を通って圧
縮機１１に吸引され、再度圧縮された後に同様の回路を
循環して状態変化を繰り返す。なお、電磁弁１７が閉じ
ているため、合流点Ｐ２で冷媒分岐配管１６ｂから合流
する冷媒はない。

【００４３】このような冷媒の循環により、２分割され
た第２熱交換器１５においては、一方の小分割部１５Ｂ
がコンデンサとして機能するため空気を加熱し、他方の
大分割部１５Ａがエバポレータとして機能するため空気
を冷却する。このため、大分割部１５Ａで冷却された空
気は温度の低下によって水分が凝縮するので除湿され
る。しかし、冷却・除湿された空気は同時に小分割部１
５Ｂによる加熱も受けるので、ほとんど温度低下のない
除湿空気を提供する除湿運転が可能になる。

【００４４】＜第３の実施形態＞最後に、本発明に係る
冷媒回路の第３の実施形態を図７に基づいて説明する。
図７は正サイクルの運転状態を示しており、図中の符号
Ｃ３は冷媒回路、１１は圧縮機、１２は四方弁、１３は
第１熱交換器（コンデンサ）、１４Ａは第１電子膨張
弁、１４Ｂは第２電子膨張弁、１５は第２熱交換器（エ
バポレータ）、１６は冷媒配管、１７は電磁弁、１８は
ホットガスバイパス管路、１９は電磁弁である。

【００４５】この実施形態では、上述した冷媒回路Ｃ２
（第２の実施形態）に加えて、開閉弁として電磁弁１９
を設けたホットガスバイパス管路１８を備えている。こ
のホットガスバイパス管路１８は、圧縮機１１の吐出側
に接続された冷媒配管１６の分岐点Ｐ３から分岐して、
第１電子膨張弁１４Ａと大分割部１５Ａとの間の冷媒配
管１６ａに位置する合流点Ｐ４に合流するよう接続され
ている。

【００４６】ホットガスバイパス管路１８の電磁弁１９
は、通常の正サイクル運転（冷却運転）時及び逆サイク
ル運転（加熱・デフロスト運転）時においては閉とされ
る。従って、電磁弁１９が閉の状態とすれば、実質的に
はホットガスバイパス管路１８及び電磁弁１９がない第
２の実施形態と同様の冷媒回路構成となり、冷媒の流れ
や各構成機器の作用についても同様となるので、ここで
はその詳細な説明を省略する。

【００４７】さて、以下では上述したホットガスバイパ
ス管路１８及び電磁弁１９を設けたことによる特有の作
用効果、すなわち電磁弁１９を開としてホットガスを使
用する場合の作用効果を図８に基づいて説明する。この
ホットガスバイパス管路１８は、逆サイクル運転時に電
磁弁１９を開くことにより、圧縮機１１で圧縮した高温
高圧のガス冷媒の一部を直接第２熱交換器１５の大分割
部１５Ａに供給するものである。

【００４８】この時、第１電子膨張弁１４Ａを閉じてお
くことにより、分岐点Ｐ３で分岐した高圧のガス冷媒は
四方弁１２から小分割部１５Ｂに供給される。すなわ
ち、第２熱交換器１５には、大分割部１５Ａ及び小分割
部１５Ｂ共に高圧のガス冷媒が供給され、放熱により加
熱して熱交換器全体を除霜することができる。従って、
冷媒の流れが常時正サイクルとなる大分割部１５Ａにお
いても、ホットガスの加熱によるデフロスト運転を実施
することができる。そして、大分割部１５Ａで加熱した
ホットガスは温度が低下したガス冷媒となり、冷媒配管
１６ａを通って合流点Ｐ２に至る。一方、小分割部１５
Ｂで凝縮した高温高圧の液冷媒は第２電子膨張弁１４Ｂ
で減圧膨張し、低温の液冷媒が第１熱交換器１３に供給
されて蒸発する。こうしてガス冷媒となった後、冷媒配
管１６、四方弁１２及び冷媒分岐配管１６ｂを通って合
流点Ｐ２に至る。

【００４９】この結果、大分割部１５Ａ及び小分割部１
５Ｂから流れてきたガス冷媒は共に合流点Ｐ２で合流
し、冷媒配管１６を通って圧縮機１１に吸い込まれて再
度圧縮され、以後同様に冷媒回路Ｃ３を循環する。

【００５０】また、この冷媒回路Ｃ３において正サイク
ル運転を行うよう四方弁１２を操作し、第１電子膨張弁
１４Ａ、第２電子膨張弁１４Ｂ及び電磁弁１７を閉じる
と、圧縮機１１から送出されるホットガスは、電磁弁１
９が開のホットガスバイパス管路１８を通って直接大分
割部１５Ａに供給されるので、ホットガスの加熱による
デフロスト運転を実施することもできる。

【００５１】以上説明したように、本発明の冷媒回路に
よれば、正サイクル時にエバポレータとして機能する第
２熱交換器１５を２分割し、一方の大分割部１５Ａとな
る熱交換器には常に冷媒を正サイクルで流し、かつ、他
方の小分割部１５Ｂとなる熱交換器を流れる冷媒は、四
方弁１２の操作によって正サイクルまたは逆サイクルの
いずれか一方を選択できるように構成したため、たとえ
ばインバータ制御による冷媒の低流量領域でも、２分割
したいずれか一方の熱交換器（大分割部１５Ａまたは小
分割部１５Ｂ）を冷媒が流れないようにすることで、他
方の熱交換器を流れる冷媒の流速を増すことができるの
で、冷媒と共に循環する潤滑油を確実に圧縮機１１まで
戻すことができる。従って、圧縮機１１の潤滑油不足に
より、焼き付き等の不具合が生じるのを防止することが
できる。

【００５２】なお、上述した各冷媒回路において、２分
割した熱交換器の大分割部１５Ａ及び小分割部１５Ｂ毎
にそれぞれ電子膨張弁１４Ａ，１４Ｂを設けることによ
り、別部品の電磁弁及び絞り機構を採用する場合と比較
して、少ない部品点数で分割した二つの熱交換器（大分
割部１５Ａ及び小分割部１５Ｂ）を選択して使い分ける
ことが可能になる。

【００５３】また、冷媒配管１６に電磁弁１７を設けた
ことにより、この電磁弁１７を閉じて温度低下の少ない
除湿運転を実施することができ、電磁弁１９を備えたホ
ットガスバイパス管路１８を設けたことにより、ホット
ガスによる加熱でデフロスト運転が可能となる。

【００５４】そして、上述した冷媒回路の第２熱交換器
１５に適した熱交換器構造として、冷媒を流す多数のパ
ス２３ａ，２３ｂを備え、これらのパス２３ａ，２３ｂ
を大小数の異なる２つのグループ（大分割部２１及び小
分割部２２）に分割すると共に、それぞれのグループを
異なる冷媒配管（冷媒配管１６ａ，冷媒分岐配管１６
ｂ）に接続し、少数グループ（小分割部２２）に属して
いるパス２３ｂを分散させて配置した構造を採用すれ
ば、デフロストに使用する冷媒を流すパス２３ｂの数を
少なくして、熱交換器２０全体の霜を効率よく除去する
ことができる。この場合、一本の少数グループ（小分割
部２２）側のパス２３ｂと、複数本を並べた多数グルー
プ（大分割部２１）側のパス２３ａとを交互に配列する
と、特に効率よくデフロストすることが可能になる。

【００５５】上述した各実施形態の冷媒回路は、船舶、
トレーラー、トラック及び鉄道車両の貨車等に積載して
輸送する海上コンテナやトラック等の荷台に固定設置さ
れる陸上コンテナのような輸送用コンテナの冷凍ユニッ
ト、倉庫等の建家内空間を冷却する冷凍ユニット、そし
て空気調和装置に用いられる冷凍ユニットなど、循環方
向切換手段（四方弁１２）を備えている冷媒回路に広く
適用可能である。なお、本発明の構成は上述した各実施
形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲内において適宜変更することができる。

【００５６】

【発明の効果】上述した本発明の冷媒回路によれば、以
下の効果を奏する。 （１）正サイクル時にエバポレータとして機能する熱交
換器を２分割し、一方の熱交換器には常に冷媒を正サイ
クルで流し、かつ、他方の熱交換器を流れる冷媒は、循
環方向切換手段の操作によって正サイクルまたは逆サイ
クルのいずれか一方を選択できるように冷媒回路を構成
したので、たとえばインバータ制御による冷媒の低流量
領域でも、２分割したいずれか一方の熱交換器を冷媒が
流れないようにすることで、他方の熱交換器を流れる冷
媒の流速を増すことができる。従って、従来のように低
流速時に冷媒と共に循環する潤滑油が熱交換器内に溜ま
るようなことはなくなり、潤滑油を確実に圧縮機まで戻
すことによって、圧縮機の潤滑油不足を原因とする焼き
付き等の不具合を防止し、信頼性や耐久性を向上させる
という顕著な効果を奏する。

【００５７】（２）２分割した熱交換器毎にそれぞれ電
子膨張弁を設けた冷媒回路とすることにより、別部品の
電磁弁及び絞り機構を採用する場合と比較して、少ない
部品点数で分割した二つの熱交換器を選択して使い分け
ることが可能になる。従って、部品点数及びコストの低
減に大きな効果を奏する。

【００５８】（３）冷媒配管の分岐点Ｐ１と第１熱交換
器との間に開閉弁を設けた冷媒回路としたので、この開
閉弁を閉じることによって、温度低下の少ない除湿運転
が可能になる。 （４）開閉弁を備えたホットガスバイパス管路を設けた
冷媒回路とすることにより、ホットガスを有効に利用し
た加熱によってデフロスト運転を実施することが可能と
なる。

【００５９】（５）冷媒を流す多数のパスを備え、これ
らのパスを大小数の異なる２つのグループに分割すると
共に、それぞれのグループを異なる冷媒配管に接続し、
少数グループに属しているパスを分散させて配置した熱
交換器構造を採用すれば、デフロストに使用する冷媒を
流すパスの数を少なくして、熱交換器全体の霜を効率よ
く除去することができる。この場合、一本の少数グルー
プ側のパスと、複数本を並べた多数グループ側のパスと
を交互に配列すると、特に効率よくデフロストすること
ができる。このような構成の熱交換器は、上述した本発
明の冷媒回路において、２分割する熱交換器に特に適し
たものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の冷媒回路に係る第１の実施形態を示
す構成図であり、正サイクルの状態を示している。

【図２】 図１の冷媒回路を逆サイクルにした加熱運転
・デフロスト運転の状態を示す構成図である。

【図３】 本発明に係る熱交換器構造の第１実施例を示
す構成図である。

【図４】 本発明に係る熱交換器構造の第２実施例を示
す構成図である。

【図５】 本発明の冷媒回路に係る第２の実施形態を示
す構成図であり、正サイクルの状態を示している。

【図６】 図５に示す冷媒回路で除湿運転をした状態を
示す構成図である。

【図７】 本発明の冷媒回路に係る第３の実施形態を示
す構成図であり、正サイクルの状態を示している。

【図８】 図７に示す冷媒回路で、逆サイクルのデフロ
スト運転をした状態を示す構成図である。

【図９】 従来の冷媒回路を示す構成図であり、正サイ
クルの状態を示している。

【符号の説明】 １１ 圧縮機 １２ 四方弁（循環方向切換手段） １３ 第１熱交換器 １４Ａ 第１電子膨張弁（絞り機構） １４Ｂ 第２電子膨張弁（絞り機構） １５ 第２熱交換器 １５Ａ 大分割部 １５Ｂ 小分割部 １６，１６ａ 冷媒配管 １６ｂ 冷媒分岐配管 １７ 電磁弁（開閉弁） １８ ホットガスバイパス管路 １９ 電磁弁（開閉弁） ２０，２０Ａ 熱交換器 ２１，２１Ａ 大分割部 ２２，２２Ａ 小分割部 ２３ａ，２３ｂ パス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２５Ｂ 29/00 ４１１ Ｆ２５Ｂ 29/00 ４１１Ｚ 47/02 ５４０ 47/02 ５４０Ｃ (72)発明者 伊東 政美 愛知県西春日井郡西枇杷島町旭町３丁目１ 番地 三菱重工業株式会社冷熱事業本部内 (72)発明者 田中 孝史 愛知県西春日井郡西枇杷島町旭町３丁目１ 番地 三菱重工業株式会社冷熱事業本部内 (72)発明者 赤澤 公雄 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 Ｆターム(参考） 3L092 AA03 AA08 AA14 BA05 BA13 BA14 BA23 BA27

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス冷媒を吸入圧縮する圧縮機と、高
   圧のガス冷媒を凝縮させるコンデンサと、高温高圧の液
   冷媒を減圧膨張させる絞り機構と、低温の液冷媒を蒸発
   させるエバポレータと、冷媒の流れ方向を選択して正サ
   イクル及び逆サイクルを切り換える循環方向切換手段
   と、これらを接続して閉回路を形成する冷媒配管とを具
   備してなる冷媒回路であって、 正サイクル時にエバポレータとして機能する熱交換器を
   ２分割し、一方の熱交換器には常に冷媒を正サイクルで
   流し、かつ、他方の熱交換器を流れる冷媒は、前記循環
   方向切換手段の操作によって正サイクルまたは逆サイク
   ルのいずれか一方を選択できるように構成したことを特
   徴とする冷媒回路。
2. 【請求項２】 ２分割した前記熱交換器毎にそれぞれ
   電子膨張弁を設けたことを特徴とする請求項１記載の冷
   媒回路。
3. 【請求項３】 正サイクル時にコンデンサとして機能
   する熱交換器の下流側で、かつ、２分割した熱交換器に
   それぞれ接続される冷媒配管の分岐点より上流側に、開
   閉弁を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の
   冷媒回路。
4. 【請求項４】 前記圧縮機の吐出側から、２分割され
   た前記熱交換器のうち常に冷媒を正サイクルで流す側の
   上流に接続される開閉弁を備えたホットガスバイパス管
   路を設けたことを特徴とする請求項３記載の冷媒回路。
5. 【請求項５】 冷媒を流す多数のパスを備え、該パス
   を大小数の異なる２つのグループに分割すると共に、そ
   れぞれのグループを異なる冷媒配管に接続する熱交換器
   構造であって、 少数グループに属している前記パスを分散させて配置し
   たことを特徴とする熱交換器構造。
6. 【請求項６】 前記パスの分散は、一本の少数グルー
   プ側パスと複数本の多数グループ側パスとが交互に配列
   されていることを特徴とする請求項５記載の熱交換器。