JPH0213765A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

冷凍サイクル装置

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JPH0213765A
JPH0213765A JP63160780A JP16078088A JPH0213765A JP H0213765 A JPH0213765 A JP H0213765A JP 63160780 A JP63160780 A JP 63160780A JP 16078088 A JP16078088 A JP 16078088A JP H0213765 A JPH0213765 A JP H0213765A
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JP
Japan
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stage
heat exchanger
low
heat storage
throttle mechanism
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JP63160780A
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Eiji Kuwabara
永治 桑原
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Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH0213765A publication Critical patent/JPH0213765A/ja
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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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、冷媒を二段圧縮する方式の冷凍サイクル装
置に関する。
（従来の技術） たとえば空気調和機においてはヒートポンプ式の冷凍サ
イクルを備え、冷房および暖房運転を可能とするものが
ある。
しかしながら、このような空気調和機においては冬期の
暖房運転時に外気温が下がると蒸発器つまり室外熱交換
器に霜がイ」着し、それによって熱交換能力が低下し、
ひいては暖房能力が低下する不具合がある。
そこで、室外熱交換器の除霜を定期的に行なう必要があ
り、一般には除霜運転をいわゆる逆サイクル除霜運転に
よって行なっていた。
（発明が解決しようとする課題） ただし、逆サイクル除霜運転を行なうとこの間暖房運転
が中断され、よって除霜運転時の室温低下を招く欠点が
あった。また、逆サイクル除霜運転では室内熱交換器か
ら空気の熱を汲み上げているため吸熱効率が悪く、よっ
て除霜時間が長びく問題があった。
この発明は前記事情に着目してなされたもので、その目
的とするところは、除霜しながら暖房することができ、
また除霜時間を短縮できる冷凍サイクル装置を提供する
ことにある。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 請求項１においては、二段圧縮機、四方弁。
室内熱交換器２高段側絞り機構、気液分離器、低段側絞
り機構および室外熱交換器を順次連通して二段圧縮冷凍
サイクルを形成し、前記気液分離器から二段圧縮機にお
ける高段側シリンダと低段側シリンダとの連通部にかけ
て蓄熱槽を有するインジェクション回路を接続し、前記
二段圧縮機の吐出側から暖房運転時における室外熱交換
器の入口部にかけて開閉弁を有するバイパス回路を接続
し、蓄熱運転時には高段側絞り機構の絞りを通常暖房運
転時よりも強く制御し、除霜運転時にはバイパス回路の
開閉弁を開放するとともに、低段側絞り機構を特徴する 請求項２においては、二段圧縮機、四方弁、室内熱交換
器、高段側絞り機構、気液分離器、低段側絞り機構およ
び室外熱交換器を順次連通して二段圧縮冷凍サイクルを
形成し、前記気液分離器から二段圧縮機における高段側
シリンダと低段側シリンダとの連通部にかけて蓄熱槽を
有するインジェクション回路を接続し、蓄熱運転時には
高段側絞り機構の絞りを通常暖房運転時よりも強く制御
し、除霜運転時には低段側絞り機構を特徴する請求項３
においては、二段圧縮機、四方弁、室内熱交換器、高段
側絞り機構、気液分離器、低段側絞り機構および室外熱
交換器を順次連通して二段圧縮冷凍サイクルを形成し、
前記気液分離器から二段圧縮機における高段側シリンダ
と低段側シリンダとの連通部にかけて蓄熱槽を有するイ
ンジェクション回路を接続し、蓄熱運転時には高段側絞
り機構の絞りを通常暖房運転時よりも強く制御し、除霜
運転時には四方弁を反転するとともに、高段側絞り機構
を全閉する。
（作用） 請求項１．２．３においては、蓄熱運転時に高段側絞り
機構の絞りが通常暖房運転時よりも強く制御されるため
、二段圧縮機における低段側シリンダの吐出冷媒の一部
がインジェクション回路を流れ、その熱が蓄熱槽に蓄え
られる。
そして請求項１においては、除霜運転時にバイパス回路
の開閉弁が開放されるとともに、低段側絞り機構が全閉
されるため、二段圧縮機の吐出冷媒の一部がバイパス回
路を流れて室外熱交換器に流入し、残りの吐出冷媒が室
内熱交換器を通ってインジェクション回路を流れ、蓄熱
槽の熱を奪う。
したがって、蓄熱槽の熱が室外熱交換器の除霜に使われ
るとともに、室内の暖房に使われる。
また請求項２においては、除霜運転時に低段側絞り機構
が全開されるため、低段側シリンダの吐出冷媒の一部が
インジェクション回路に流れて蓄熱槽の熱を奪ったのち
、気液分離器で高段側シリンダ、室内熱交換器を流れて
きた残りの吐出冷媒と合流し、室外熱交換器に流入する
。したがって、蓄熱槽の熱が室外熱交換器の除霜に使わ
れるとともに、室内の暖房に使われる。
さらに請求項３においては、除霜運転時に四方弁が反転
されるとともに、高段側絞り機構が全閉されるため、高
段側シリンダの吐出冷媒が室外熱交換器に流入したのち
、インジェクション回路を流れて蓄熱槽の熱を奪う。し
たがって、蓄熱槽の熱が室外熱交換器の除霜に使われる
。
（実施例） 以下、この発明の第１の実施例について第１図および第
２図を参照して説明する。
第１図に示すように、２ステージコンプレツサ１、四方
弁２．室内熱交換器３．高段側電動膨張弁４．気液分離
器５．低段側電動膨張弁６．室外熱交換器７．前記四方
弁２を順次連通し、ヒートポンプ式の二段圧縮冷凍サイ
クルを構成している。
また、気液分離器５からコンプレッサ１における高段側
シリンダ１ａと低段側シリンダ１ｂとの連通部にかけて
インジェクション管８が接続されており、その中途部に
蓄熱槽９が設けられている。
さらに、コンプレッサ１の吐出側から暖房運転時におけ
る室外熱交換器７の入口部にかけてバイパス管１０が接
続されており、その中途部に電磁弁１１およびキャピラ
リチューブ１２が設けられている。
そして、１３は空気調和機全般にわたる制御を行なうコ
ントローラで、マイクロコンピュータおよびその周辺回
路からなり、外部に運転操作部１４、室外熱交換器７に
取付けられた熱交温度センサ１５が接続されている。
つぎに、前記構成においてその動作を説明する。
まず、運転操作部１４で暖房運転を設定するとともに、
所望の室内温度を設定し、かつ運転開始操作を行なう。
すると、コントローラ１３はコンプレッサ１を起動する
とともに、四方弁２を切換作動（図示の状態）し、さら
にバイパス管１０の電磁弁１１を閉成する。コンプレッ
サ１の吐出冷媒は第２図に実線矢印で示すように四方弁
２を通って室内熱交換器３に流入し、ここで熱を放出し
て液化したのち、高段側電動膨張弁４に流れて中間圧に
減圧され、さらに気液分離器５に流れて液冷媒とガス冷
媒とに分離される。液冷媒は低段側電動膨張弁６に流れ
て中間圧から低圧に減圧されてから室外熱交換器７に流
入し、ここで室外空気から熱を汲み上げて気化したのち
、四方弁２を通ってコンプレッサ１の吸込側に吸込まれ
る。一方、気液分離器５で液冷媒と分離されたガス冷媒
はインジェクション管８を通ってコンプレッサ１におけ
る高段側シリンダ１ａの吸込側に吸込まれる。
このとき、低段側電動膨張弁６はサクションガスのスー
パーヒート制御が行なわれ、高段側電動膨張弁４は最適
中間圧となるよう制御される。また、蓄熱槽９は中間圧
に対する飽和温度となっている。
このように室内熱交換器３が凝縮器、室外熱交換器７が
蒸発器として作用し、室外空気を熱源とする暖房運転が
開始される。
ところで、冬期において暖房運転を継続すると、室外熱
交換器７の表面に霜が付着するようになる。
そこで、コントローラ１３は熱交温度センサ１５によっ
て室外熱交換器７の温度を定期的に検知しており、その
検知温度が所定値以下となれば高段側電動膨張弁４の絞
りを通常暖房運転時よりも所定開度強く制御する。する
と、−点鎖線矢印で示すように高段側電動膨張弁４を経
た液冷媒の中間圧が通常暖房運転時よりも下がり、それ
によってコンプレッサ１における高段側シリンダ１ａの
吸込冷媒の比体積が大きくなり、ガス冷媒の吸込量が少
なくなる。その結果、低段側シリンダ１ｂの吐出冷媒の
全てが高段側シリンダ１ａに吸込まれずに、その一部が
インジェクション管８を流れ、その熱を蓄熱槽９に供給
したのち、気液分離器５に流入する。つまり、インジェ
クション管８に流れた低段側シリンダ１ｂの吐出冷媒の
熱が蓄熱槽９に蓄えられる。
コントローラ１３にはたとえばタイマ回路が内蔵されて
おり、蓄熱運転の開始から所定時間経過すると、コント
ローラ１３はバイパス管１０の電磁弁１１を開放すると
ともに、低段側電動膨張弁６を全閉する。すると、破線
矢印で示すようにコンプレッサ１の吐出冷媒の一部がバ
イパス管１０を流れて室外熱交換器７に流入し、ここで
熱を放出して液化したのち、コンプレッサ１の吸込側に
吸込まれる。一方、コンプレッサ１の残りの吐出冷媒は
四方弁２を通って室内熱交換器３に流入し、ここで熱を
放出して液化したのち、高段側電動膨張弁４．気液分離
器５を通ってインジェクション管８の蓄熱槽９に流入す
る。この蓄熱槽９を経た液冷媒はここで熱を奪って気化
し、低段側シリンダ１ｂの吐出冷媒と合流して高段側シ
リンダ１ａに吸込まれる。このとき、高段側電動膨張弁
４は蓄熱槽９出口のスーパーヒートが一定になるよう制
御される。
このように蓄熱槽９に蓄えられている熱が室外熱交換器
７の除霜に使われるとともに、室内の暖房に使われる。
また、コントローラ１３は除霜によって熱交温度センサ
１５の検知温度が所定値以上になると、電磁弁１１を閉
成するとともに、低段側電動膨張弁６を全開し、通常の
暖房運転に復帰する。
ちなみに、冷房運転については四方弁２の非作動によっ
て冷媒を四方弁２．室外熱交換器７．低段側電動膨張弁
６．気液分離器５．高段側電動膨張弁４．室内熱交換器
３．四方弁２の順に流し、室外熱交換器７を凝縮器、室
内熱交換器３を蒸発器として作用させて冷房サイクルを
形成する。
第３図および第４図はこの発明の第２の実施例を示し、
第１の実施例と同一構成部分には同一符号を付して説明
する。
第３図に示すように、２ステージコンプレツサ１、四方
弁２．室内熱交換器３．高段側電子膨張弁（メカトロ弁
）２１．気液分離器５．低段側電子膨張弁（メカトロ弁
）２２．室外熱交換器７゜前記四方弁２を順次連通し、
二段圧縮冷凍サイクルを構成している。また、気液分離
器５から高段側シリンダ１ａと低段側シリンダ１ｂとの
連通部にかけて接続されるインジェクション管８に蓄熱
槽９が設けられている。さらに、コンプレッサ１の吐出
側冷媒配管に吐出冷媒温度センサ２３、吐出冷媒圧力セ
ンサ２４が、コンプレッサｌの吸込側冷媒配管に吸込冷
媒温度センサ２５、吸込冷媒圧力センサ２６が、室外熱
交換器７に熱交温度センサ１５がそれぞれ取付けられて
いる。
そして、コントローラ１３の外部に運転操作部１４、吐
出冷媒温度センサ２３、吐出冷媒圧力センサ２４、吸込
冷媒温度センサ２５、吸込冷媒圧力センサ２６、熱交温
度センサ１５が接続されている。
つぎに、前記構成においてその動作を説明する。
暖房運転および蓄熱運転時の冷媒の流れは前記第１の実
施例と同じであるため、前者を第４図に実線矢印で、後
者を一点鎖線矢印で示し、説明を省略する。ただし、高
段側電子膨張弁２１は吐出冷媒温度センサ２３および吐
出冷媒圧力センサ２４の検知信号によって冷媒のスーパ
ーヒートが一定になるよう開度が制御され、これにより
高段側電子膨張弁２１を経た冷媒は最適中間圧まで減圧
され、インジェクション管８よりコンプレッサ１にガス
冷媒および液冷媒がインジェクションされる。また、低
段側電子膨張弁２２も同様に吸込冷媒温度センサ２５お
よび吸込冷媒圧力センサ２６の検知信号によって冷媒の
スーパーヒートが一定になるよう開度が制御されている
。
かくして、蓄熱運転の開始から所定時間経過すると、コ
ントローラ１３は低段側電子膨張弁２２を全開する。す
ると、第４図に破線矢印で示すように低段側シリンダ１
ｂの吐出冷媒の一部がインジェクション管８に流れ、残
りの吐出冷媒が高段側シリンダ１ａに吸込まれて圧縮さ
れる。インジェクション管８に流れた一部の吐出冷媒は
蓄熱槽９に蓄えられている熱を奪って完全に気化したの
ち、気液分離器５に流入する。一方、高段側シリンダ１
ａに吸込まれた残りの吐出冷媒は四方弁２を通って室内
熱交換器３に流入し、ここで熱を放出して液化したのち
、高段側電子膨張弁２１を通って気液分離器５に流入す
る。そして、この気液分離器５でインジェクション管８
を経たガス冷媒と合流して気液混合冷媒となり、低段側
電子膨張弁２２を通って室外熱交換器７に流入し、ここ
で熱を放出しである程度液化したのち、コンプレッサ１
の吸込側に吸込まれる。
このような冷凍サイクルにおいても蓄熱槽９に蓄えられ
ている熱が室外熱交換器７の除霜に使われるとともに、
室内の暖房に使われる。
第５図および第６図はこの発明の第３の実施例を示し、
第１および第２の実施例と同一構成部分には同一符号を
付して説明する。
第５図に示すように、２ステージコンプレツサ１、四方
弁２．室内熱交換器３．高段側電子膨張弁（メカトロ弁
）２１．気液分離器５．低段側電子膨張弁（メカトロ弁
）２２．室外熱交換器７゜前記四方弁２を順次連通し、
二段圧縮冷凍サイクルを構成している。また、気液分離
器５から高段側シリンダ１ａと低段側シリンダ１ｂとの
連通部にかけて接続されるインジェクション管８に蓄熱
槽９が設けられている。さらに、コンプレッサ１の吐出
側冷媒配管に吐出冷媒温度センサ２３、吐出冷媒圧力セ
ンサ２４が、コンプレッサ１の吸込側冷媒配管に吸込冷
媒温度センサ２５、吸込冷媒圧力センサ２６が、暖房運
転時における蓄熱槽９の入口側インジェクション管８に
蓄熱温度センサ３１がそれぞれ取付けられている。
そして、コントローラ１３の外部に運転操作部１４、吐
出冷媒温度センサ２３、吐出冷媒圧力センサ２４、吸込
冷媒温度センサ２５、吸込冷媒圧力センサ２６、蓄熱温
度センサ３１が接続されている。
つぎに、前記構成においてその動作を説明する。
暖房運転および蓄熱運転時の冷媒の流れは前記第２の実
施例と同じであるため、前者を第６図に実線矢印で、後
者を一点鎖線矢印で示し、説明を省略する。
かくして、蓄熱運転の開始から所定時間経過すると、コ
ントローラ１３は四方弁２を反転して冷房運転状態にす
るとともに、高段側電子膨張弁２１を全閉する。すると
、第６図に破線矢印で示すように高段側シリンダ１ａの
吐出冷媒が四方弁２を通って室外熱交換器７に流入し、
ここで熱を放出して液化したのち、低段側電子膨張弁２
２を通って気液分離器５に流入する。さらにインジェク
ション管８に流れ、蓄熱槽９に蓄えられている熱を奪っ
て気化したのち、高段側シリンダ１ａの吸込側に吸込ま
れる。このとき、低段側シリンダ１ｂは高段側電子膨張
弁２１が全閉されているため除霜運転中は空回り状態と
なるが、特に問題はない。
このように蓄熱槽９に蓄えられている熱が室外熱交換器
７の除霜に使われる。
なお、前記第３の実施例において、第７図に示すように
吐出管で蓄熱槽を加熱し、インジェクション管で吸熱す
る方式の冷凍サイクルでも、除霜運転時の電子膨張弁の
制御および四方弁の制御は同様に行なわれる。第７図に
破線矢印で除霜運転時の冷媒の流れを示す。その他、前
記各実施例では空気調和機への適用について述べたが、
温水器などにも同様に適用可能である等、要旨を逸脱し
ない範囲で種々変形実施可能である。
［発明の効果コ 以上述べたように請求項１．２によれば、蓄熱槽に蓄え
られた熱を室外熱交換器の除霜に利用できると同時に、
室内の暖房に利用でき、よって室外熱交換器を除霜しな
がら暖房も行なうことができる。また、請求項３によれ
ば、蓄熱槽９に蓄えられている熱が室外熱交換器７の除
霜に利用できるから、吸熱効率を向上でき、よって除霜
時間を短縮することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の第１の実施例を示す冷凍サイクルの
構成図、第２図は同じく冷媒の流れを示す図、第３図は
第２の実施例を示す冷凍サイクルの構成図、第４図は同
じく冷媒の流れを示す図、第５図は第３の実施例を示す
冷凍サイクルの構成図、第６図は同じく冷媒の流れを示
す図、第７図は第３の実施例の変形例である。 １・・・２ステージコンプレツサ、１ａ・・・高段側シ
リンダ、１ｂ・・・低段側シリンダ、２・・・四方弁、
３・・・室内熱交換器、４・・・高段側電動膨張弁、５
・・・気液分離器°、６・・・低段側電動膨張弁、７・
・・室外熱交換器、８・・・インジェクション管、９・
・・蓄熱槽、１０・・・バイパス管、１１・・・電磁弁
。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ２５１５　　　第６図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）　二段圧縮機，四方弁，室内熱交換器，高段側絞
    り機構，気液分離器，低段側絞り機構および室外熱交換
    器を順次連通して二段圧縮冷凍サイクルを形成し、前記
    気液分離器から二段圧縮機における高段側シリンダと低
    段側シリンダとの連通部にかけて蓄熱槽を有するインジ
    ェクション回路を接続し、前記二段圧縮機の吐出側から
    暖房運転時における室外熱交換器の入口部にかけて開閉
    弁を有するバイパス回路を接続し、蓄熱運転時には高段
    側絞り機構の絞りを通常暖房運転時よりも強く制御し、
    除霜運転時にはバイパス回路の開閉弁を開放するととも
    に、低段側絞り機構を全閉することを特徴とする冷凍サ
    イクル装置。
  2. （２）　二段圧縮機，四方弁，室内熱交換器，高段側絞
    り機構，気液分離器，低段側絞り機構および室外熱交換
    器を順次連通して二段圧縮冷凍サイクルを形成し、前記
    気液分離器から二段圧縮機における高段側シリンダと低
    段側シリンダとの連通部にかけて蓄熱槽を有するインジ
    ェクション回路を接続し、蓄熱運転時には高段側絞り機
    構の絞りを通常暖房運転時よりも強く制御し、除霜運転
    時には低段側絞り機構を全開することを特徴とする冷凍
    サイクル装置。
  3. （３）　二段圧縮機，四方弁，室内熱交換器，高段側絞
    り機構，気液分離器，低段側絞り機構および室外熱交換
    器を順次連通して二段圧縮冷凍サイクルを形成し、前記
    気液分離器から二段圧縮機における高段側シリンダと低
    段側シリンダとの連通部にかけて蓄熱槽を有するインジ
    ェクション回路を接続し、蓄熱運転時には高段側絞り機
    構の絞りを通常暖房運転時よりも強く制御し、除霜運転
    時には四方弁を反転するとともに、高段側絞り機構を全
    閉することを特徴とする冷凍サイクル装置。
JP63160780A 1988-06-30 1988-06-30 冷凍サイクル装置 Pending JPH0213765A (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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