JPS62299665A - 冷凍装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） この発明はデフロスト機能を有する冷凍装置に関するも
のである。

（従来の技術） 例えば、セパレートタイプの空気調和機として構成され
た冷凍装置等において、暖房運転時に室外熱交換器に付
着する霜を取除くデフロスト操作は重要な課題の一つで
あるが、このデフロスト操作として一般に採用されてい
る方式は「冷凍−第５５巻第６３２号」　（第４３頁〜
第４６頁）〔昭和５５年６月発行〕にも記載されている
ように、逆サイクル切換のホントガスデフロスト方式（
以下、「逆サイクルデフロスト」という。）である。こ
のサイクルは基本的には冷房サイクルと同じである。た
だし、室内及び室外熱交換器用のファンを停止した状態
で、冷媒を循環させる。この冷媒循環サイクルを通して
、室内熱交換器側で得た熱量を室外熱交換器に転送し、
これに付着した霜を取除こうとするものである。しかし
ながら、この方式によれば、室内熱交換器は冷房運転時
と同様に蒸発器として作用するので、この室内熱交換器
は低温となり、したがって、それまで暖房運転されてい
た室内に低温雰囲気が形成されることから、利用者に不
快感を怒じさせるものとなっていた。そこで上記とは異
なる新たなデフロスト方式を有する装置が現われており
、それらの例が例えば、「エアコン流通人−第６巻２３
号」　（第１９頁〜第２０頁）〔昭和６０年１０月１５
日発行〕に示されており、第４図にその一例の冷媒回路
模式図を示している。同図の装置は、圧縮機３１と四路
切換弁３２とを接続し、この四路切換弁３２の一方の接
続ポートを第１ガス管３３によって室内熱交換器３４に
、また他方の接続ポートを第２ガス管３５によって室外
熱交換器３６に接続すると共に、上記室内熱交換器３４
と室外熱交換器３６とを、減圧機構３７が介設された液
管３８で接続して、冷媒循環回路を構成し、さらにデフ
ロスト用に、電磁弁３９と逆止弁４０とを介設したバイ
パス管４１で、圧縮機３１の吐出ポートと、上記液管３
８とを接続している。上記装置におけるデフロスト運転
は、上記電磁弁３９を開とし、室内及び室外熱交換器の
ファンを停止した状態で圧縮機３１を作動する。このと
き圧縮機３１から吐出する冷媒は、バイパス管４１と液
管３８を通して直接室外熱交換器３６へ流入する。この
ように、圧縮機３１から吐出される高温ガスがバイパス
管４１を通して直接室外熱交換器３６に流入し、そして
圧縮機３１に返流する冷媒サイクル（以下、正サイクル
デフロストと言う。）を通して、圧縮機３１の圧縮仕事
によって冷媒に与えられる熱量を室外熱交換器３６に転
送して除霜しようとするものである。このとき、室内熱
交換器３４側にも暖房運転方向での冷媒流れが生ずるの
で、室内側での温度低下がなく、したがって、室内の居
住性の低下を防止することができるのである。なお第４
図中、４２は圧縮機３１の吸込配管に介設されたアキュ
ームレークであり、また、４３は液化防止用配管である
。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した従来装置においては、室内側の居住性を維持し
得るという利点はあるものの、デフロスト自体に長時間
を要するという問題があった。それは、室外熱交換器に
付着した霜が溶けるために必要な熱量は、上記正サイク
ルデフロスト時の冷媒循環サイクルにおいては圧縮ｆｉ
３１による圧縮仕事により得られるのみであり、このサ
イクル中には減圧機構のような絞り装置がないので、圧
縮機から吐出される冷媒はあまり圧力降下せずに、この
圧縮機に返流されてくる。このことは、圧縮機における
圧縮仕事量が低下していくことを意味し、したがってこ
の圧縮仕事を通じて冷媒が得る熱量は次第に低下してい
（のである。さらに、この正サイクルデフロスト時に室
外熱交換器に流入する冷媒は、熱容量の小さいガス冷媒
であることによって、室外熱交換器に流入したガス冷媒
は、入口側で熱を放出してすぐに温度低下してしまうこ
ととなる。また、入口側で除霜が終了しても冷却フィン
の取り付けられた配管内を出口側へと流通する間に、外
部雰囲気との熱交換が行われ、したがって熱交換器出口
側まで充分な熱９を供給し得る状態になるまでには、配
管途中での放熱量を補ない得る程に入口側温度が高温と
なっていることが必要であり、このことから、前記のよ
うなガス冷媒で、完全に除霜するには長時間のデフロス
ト時間を必要とするのである。さらに、長時間上記のよ
うな正サイクルデフロストを行なうと、前述のようにバ
イパス管に吐出される冷媒温度は、次第に低下してくる
ので、室内熱交換器側に残存していた液冷媒は、上記バ
イパス管からの流入ガスと混合しても、完全には蒸発せ
ずに流通してくることとなり、この未蒸発冷媒が圧縮機
に流入し、したがって圧縮機内の油量が減少し、圧ｔ、
？ｊ　Ｒの焼損を引き起こすこともあった。

この発明は、上記した従来の問題点を解消するためにな
されたものであって、その目的は、室内側の居住性を損
なうことなくデフロスト運転を可能とすると共に、デフ
ロスト時間を短縮し得るデフロスト効率の向上した冷凍
装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） そこで、この発明の冷凍装置は、圧縮機１の吐出配管２
と吸込配管３とをそれぞれ四路切換弁４に接続し、この
四路切換弁４の一方の接続ボートに、第１ガス管６、室
内熱交換器７、第１液管８、減圧機構９、第２液管１０
、室外熱交換器１１、第２ガス管１２を順次接続すると
共に、この第２ガス管１２を上記四路切換弁４の他方の
接続ポートに接続して冷媒循環可能に構成して成る冷凍
装置であって、開閉手段１３を介設したバイパス管２０
を上記第１ガス管６と第２液管１０との間に接続し、上
記開閉手段１３の開作動時に、上記圧縮機１からの吐出
ガス冷媒が上記バイパス管２０側から上記室外熱交換器
１１側へ流通して上記圧縮機１に返流する第１デフロス
ト冷媒循環サイクルと、上記室外熱交換器１１側から上
記バイパス管２０側へ流通する第２デフロスト冷媒循環
サイクルとが交互に生ずるべく上記四路切換弁４を切換
作動させる切換手段１４を設けている。

（作用） 上記冷凍装置においては、開閉手段１３を開作動するこ
とによって、四路切換弁４から第１ガス管６、バイパス
管２０、第２液管１０、室外熱交換器１１へと流通し、
さらに第２ガス管１２を通して四路切換弁４へ戻るバイ
パス循環サイクルが形成される。そして四路切換弁４を
切り換えるこ゛とによって、圧縮機１から吐出される高
温ガス冷媒を、バイパス管２０ＩＩＪから室外熱交換器
１１側へ流す第１デフロスト冷媒循環サイクルと、室外
熱交換器１１側からバイパス管２０側へ流す第２デフロ
スト冷媒循環サイクルとを交互に生じさせることが可能
である。そこで、デフロスト操作時に、切換手段１４に
よって上記四路切換弁４を適宜切換作動することにより
、圧縮機１からの高温吐出ガスが室外熱交換器１１に第
２液管１０側から、また第２ガス管１２側からそれぞれ
流入する状態を交互に生じさせることができるので、従
来装置のように入口側で除霜は進むが、出口側での除霜
が進まないということがなくなり、デフロスト効率が向
上するのでデフロスト時間の短縮が図れると共に、室内
側への上記デフロスト操作中の冷媒は減圧機構９でその
流量が制限されるので、室内熱交換器７の温度変化は小
さく、したがってデフロスト操作開始前の温度からの変
化が小さいため、室内側での居住性の低下を抑えること
ができる。

（実施例） 次に、この発明の冷凍装置の具体的な実施例について、
図面を参照しつつ詳細に説明する。

第１図はこの発明の冷凍装置を空気調和機として構成し
た装置の冷媒回路図である。この装置は室外ユニットＸ
と室内ユニットＹとから構成されており、室外ユニット
Ｘ内に設けられた圧縮機１の吐出配管２と吸込配管３と
はそれぞれ四路切換弁４に接続されている。また上記吸
込配管３にはアキュームレータ５が介設されている。そ
して、上記四路切換弁４の一方の接続ボートに、第１ガ
ス管６、室内ユニフｌ−Ｙ内に設けられている室内熱交
換器７、第１液管８、キャピラリチューブより成る減圧
機構９、第２？＆管１０、室外熱交換器１１、第２ガス
管１２が順次接続され、そしてこの第２ガス管１２が上
記四路切換弁４の多方の接続ポートに接続されて冷媒循
環回路を形成している。さらに上記第１ガス管６と第２
液管１０とはバイパス管２０によって接続されると共に
、このバイパス管２０にはこのバイパス管２０の管路の
開閉手段となるデフロスト用電磁弁１３が介設されてい
る。この電磁弁１３は、これが開成時には、両方向の冷
媒流れをそれぞれ許容する可逆形式の電磁弁である。さ
らに、上記装置においては、上記四路切換弁４のデフロ
スト運転時の切換作動をするために、切換手段となる切
換制御装置１４が設けられており、この切換制御装置１
４は、第１タイマ１５と第２タイマ１６とを内蔵してい
る。

そして、運転制御装置（図示してはいない）からデフロ
スト開始信号が発生されたときには、まず第１タイマ１
５が計時を開始し、設定時間に達したときには四路切換
弁４を、後述する逆サイクル位置に切換えると共に、第
２タイマ１６の計時が開始される。この第２タイマ１６
の計時値がその設定時間に達したときには、四路切換弁
４を、後述する正サイクル位置に切換えると共に、第１
タイマ１５による計時が再び開始される。このように、
第１タイマ１５と第２タイマ１６とは交互に計時動作を
行い、それらの設定時間到達毎に、上記四路切換弁４の
切換位置を正、又は逆サイクル位置に切換作動するので
ある。そして、上記運転制御装置からデフロスト停止措
令を受けるまで上記切換作動を継続するように、上記切
換制御装置は動作するように成されている。

ここで、上記四路切換弁４の正、及び逆サイクル位置に
ついて説明する。正サイクル位置とは圧縮機１の吐出配
管２と第１ガス管６、及び吸込配管３と第２ガス管１２
とをそれぞれ連通ずる位置であり、この装置の暖房運転
時の切換位置と同一である。一方、逆サイクル位置とは
圧縮機１の吐出配管２と第２ガス管１２、及び吸込配管
３と第１ガス管６とをそれぞれ連通する位置であって、
この装置の冷房運転時の切換位置と同一である。

なお、室内熱交換器７には室内ファン１７が、また室外
熱交換器１１には室外ファン１８がそれぞれ付設されて
いる。

以上のように構成された装置の作動状態について次に説
明する。まず暖房運転時には、電磁弁１３を閉とし、室
内ファン１７及び室外ファン１８を共にＯＮ作動し、四
路切換弁４を前記正サイクル位置にして圧縮機１を駆動
する。このとき、第１図実線矢印方向に冷媒は循環し、
室内熱交換器７は凝縮器として機能し、外部に放熱する
。この放熱によって室内暖房が行われるのである。一方
、室外熱交換器１１は蒸発器として機能し、外部より熱
を吸収する。このとき冷媒蒸発熱を多量に外部より奪う
ので、室外熱交換器１１は外気温より低くなり、したが
って外気温度が低いときに暖房運転を継続すると外気中
の水分が結露し、さらにこれが霜となって室外熱交換器
１１に付着してくるのである。この着霜量が増大してく
ると、室外熱交換器１１の蒸発器としての機能が低下し
、上記暖房運転サイクルが正常に機能し得なくなるので
、例えば、室外熱交換器１１における冷媒の蒸発温度の
低下等の検出により、暖房運転を停止してデフロスト運
転に移行する。このとき上記装置においては、運転制御
装置（図示してはいない）によって室内ファン１７と室
外ファン１８とが停止すると共に、電磁弁１３が開作動
される。そして上記運転制御装置からデフロスト開始信
号を受けて、前記切換制御装置１４の作動が開始し、第
１タイマ１５の計時がスタートする。そしてこの第１タ
イマ１５の計時値が設定値に達する迄は、圧縮機１から
吐出される高温ガス冷媒は、第１図の破線矢印方向の第
１デフロスト冷媒循環サイクルを循環する。すなわち、
圧縮機１の吐出配管２から吐出される高温ガス冷媒は四
路切換弁４を通して第１ガス管６に供給され、この第１
ガス管６からバイパス管２０にバイパスされて、第２液
管１０を通して室外熱交換器１１に流入する。そして、
ここで除霜のために熱量を外部成敗して低温ガス冷媒と
なり、第２ガス管１２、四路切換弁４、吸込配管３を通
して、圧縮機ｌに返流されるのである。上記の室外熱交
換器１１での除霜は、従来装置と同様に、この時の室外
熱交換器１１への流入側、つまり、第２液管ＩＯ側から
進行する。またこのとき第１ガス管６から室内熱交換器
７を経由する管路も形成されているが、この管路には減
圧機構９が介在しており、したがって上記第１デフロス
ト冷媒循環サイクルに比べて管路内抵抗が大きいので、
第１ガス管６においては大部分の冷媒は上記バイパス管
２０に向かうバイパス流となるのである。しかしながら
、一部は室内熱交換器７にも循環するので、室内熱交換
器７が低温になるようなことはなく、室内の快適性が損
なわれることはない。

以上のように、第１デフロスト冷媒循環サイクルを継続
して、室外熱交換器１１の主として第２液管１０側の除
霜が進んでいる間に、第１タイマ１５での計時値が設定
時間に達すると、四路切換弁４は、前述したように、切
換制御装置によって逆サイクル位置へと切換られる。こ
の状態においては、第１図一点鎖線で記した矢印方向に
、圧縮機１の吐出配管２から吐出される高温ガス冷媒は
、四路切換弁４を通して第２ガス管１２に供給され、そ
して室外熱交換器１１に流入する。そこで除霜のための
熱を与えて第２液管１０へと流出し、さらにバイパス管
２０、第１ガス管６、四路切換弁４、吸込配管３を介し
て圧ｗｉ機ｌに返流される第２デフロスト冷媒循環サイ
クルを循環する。上記の流通方向では、圧縮機１から吐
出される高温ガス冷媒は室外熱交換器１１へは前記とは
逆に第２ガス管１２側から流入するのである。したがっ
て、このサイクルにおいては、室外熱交換器１１の第２
ガス管１２側から除霜されることとなる。なおこのとき
、室外熱交換器１１から第２液管１０に流出した低温ガ
ス冷媒は、前記と同様に減圧機構９の作用によって大部
分はバイパス管２０をバイパスして第１ガス管６へ流れ
、したがって室内熱交換器７側へは殆ど循環せず、従来
の逆サイクルデフロスト装置のような室内熱交換器７の
温度低下を生ずることはな（、室内の快適性を損ねるこ
とはない。

上記の第２デフロスト冷媒循環サイクルを継続すること
によって、室外熱交換器１１の第２ガス管１２側を主に
した除霜が行なわれ、これが、切換制御装置１４の第２
タイマ１６の計時値が設定値に達するまで続けられる。

そして第２タイマ１６で設定値に達すると、再び四路切
換弁４が切換えられて第１デフロスト冷媒循環サイクル
に移行すると共に、第１タイマ１５による計時が開始さ
れるのである。

以上のように、第１タイマ１５の設定時間（ＴＩ）、及
び第２タイマ１６の設定時間（Ｔ２）の各設定時間毎に
、第２、図のデフロストタイムチャート図に示すように
、デフロスト操作を第１デフロスト冷媒循環サイクルと
第２デフロスト冷媒循環サイクルとを交互に切換えなが
ら実行していくのである。そして、このデフロスト操作
は、運転制御装置からのデフロスト停止指令を上記切換
制御装置１４が受けるまで継続される。

第３図には、上記デフロスト操作時の室外熱交換器ｌｌ
内部を流通する冷媒温度と、室外熱交換器ｌｌ内での位
置との関係を模式的に示しており、第３図（ａ）はデフ
ロスト開始後の第１デフロスト冷媒循環サイクル時の温
度状態であり、同図（ｂｌは第１タイマ１５における設
定時間（Ｔ２）経過後に第２デフロスト冷媒ｊ盾環サイ
クルに切換ねった１麦の温度状態である。同図（′ｂ）
のように、室外熱交換器１１に流入する冷媒ガス温度は
、前述したように、圧縮機１によって冷媒に与え得る圧
縮仕事量が時間経過と共に次第に低下して（るために、
次第に高温を維持できなくなり、したがって、できるだ
け外部放熱を抑え、除霜のために利用される熱交換効率
を高める必要があるが、上記実施例においては、第３図
（ａ）において、室外熱交換器１１の一方の配管接続（
Ｊｌｌｌ（Ａ）から冷媒を流入する状態を継続してＡ　
（ＩＩＩＪを主に除霜していく。そしてこのままの状態
をさらに継続したままにしておくと、Ａ側から流入する
冷媒の熱量は除霜終了部分の内部配管を通して外部放熱
するので除霜に寄与せず、デフロスト効率の低下となる
が、ここで同図（′ｂ）のように流通方向を切換えるこ
とによって、まだ着霜状態にある室外熱交換器１１の他
方の配管接続側ＣＢ）から流入させ、このことにより、
次第に低下していく冷媒の熱量を効果的に除霜のために
利用し得ることとなるのである。

以上の説明のように、上記実施例においては、圧縮Ｉａ
ｌからの高温吐出ガス冷媒を室外熱交換器１１へ直接供
給して除霜を行なうに際し、この室外熱交換器１１への
上記高温吐出ガス冷媒の流入方向を切換え、両側から交
互に除霜を行なおうとするものであり、上記圧縮機１か
らの高温吐出ガス冷媒の有する熱量が除霜のために効率
的に利用されることとなるので、除霜効率が向上すると
共に、デフロスト時間の短縮が図れるのである。この結
果、従来の正サイクルデフロスト装置において、圧縮機
の長時間運転で生じていた未蒸発冷媒の流入、さらに油
面の低下による焼損等のトラブルについては、上記実施
例では、従来の正サイクル方向と、この方向とは逆の方
向のデフロスト冷媒循環とを交互に行なうことによって
、上記未蒸発冷媒の流入が低減されると共に、デフロス
ト時間も短縮されるので、上記トラブルを回避できる。

また、減圧機構９と室内熱交換器７との配管経路とは並
列に、殆ど流体抵抗を有しないバイパス管２０を接続し
ているので、デフロスト操作中の冷媒は上記バイパス管
２０を通して大部分流れ、室内熱交換器７側へ流れる冷
媒量はわずかとなるので、停止中の室内熱交換器７への
デフロスト操作の影響は抑えられ、したがって室内での
不快感を引き起こすようなこともなく、また、暖房再開
時の立上りも迅速に行い得ることとなる。また従来の逆
サイクルデフロスト方式の装置においては、暖房運転中
、四路切換弁に圧縮機から吐出する高圧冷媒流路と圧縮
機へ返流する低圧冷媒流路とが形成されている状態で、
逆サイクルデフロストに移行するための上記四路切換弁
の切換えを行なう必要があるため、この切換時、高圧冷
媒が低圧冷媒と混合する際大きな衝撃音を発するが、上
記実施例においては、最初の第１デフロスト冷媒循環サ
イクルにおいては、暖房運転時の状態のままで、四路切
換弁４を切換えることなくデフロス）ｔｆｆｉ作に移行
されると共に、以降の四路切換弁４の切換時には、前述
のように、デフロスト冷媒循環サイクル時にはこの管路
内に大きな流通抵抗体が介在しないので、圧縮機ｌの吐
出側と吸込側での圧力差は小さくなり、したがってこの
差圧状態での四路切換弁４の切換作動時には、上記のよ
うな大きな衝撃音を伴うことなく、デフロスト操作が可
能である。

なお、上記実施例の説明においては室外熱交換器１１内
部の管路には言及しなかったが、内部で複数に並列に分
岐され、入口と出口間の長さが短く構成された室外熱交
換器であれば、上記流通方向を切換えるデフロスト操作
によって、さらにデフロスト時間は短縮されることとな
る。

（発明の効果） 以上の説明のように、この発明の冷凍装置においては、
圧縮機からの高温吐出ガス冷媒を直接室外熱交換器へ供
給して除霜を行なうに際し、この室外熱交換器への上記
高温ガス冷媒の流入方向を交互に切換えて循環させるも
のであり、このことによって上記高温ガス冷媒の有する
熱量が除霜のために効果的に利用されることとなり、除
霜効率の向上と共に、デフロスト時間の短縮を図ること
ができる。また、このデフロスト操作中、冷媒は殆どバ
イパス管を通って流れ、したがって、このデフロスト循
環中の冷媒による室内熱交換器側への影響は小さく、室
内側の居住性を損なうことなく、上記デフロスト運転を
実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の冷凍装置を、空気調和機として構成
した実施例における冷媒回路図であり、第２図はデフロ
スト運転時のタイムチャート図であり、第３図は室外熱
交換器を流通する冷媒温度状態を示すグラフであり、第
４図は従来装置の冷媒回路模式図である。 １・・・圧縮機、２・・・吐出配管、３・・・吸込配管
、４・・・四路切換弁、６・・・第１ガス管、７・・・
室内熱交換器、８・・・第１液管、９・・・減圧機構、
１０・・・第２液管、１１・・・室外熱交換器、１２・
・・第２ガス管、１３・・・電磁弁（開閉手段）、１４
・・・切換制御装置（切換手段）、２０・・・バイパス
管。 特許出願人　　　　　　　ダイキン工業株式会社代理人
　　　　　西　森　正　博１−ｆ゛”′！ １．１ 腰　　　−Ｊ 第１図 第２図 第３図 （ａ、）（ｂ） 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、圧縮機（１）の吐出配管（２）と吸込配管（３）と
   をそれぞれ四路切換弁（４）に接続し、この四路切換弁
   （４）の一方の接続ポートに、第１ガス管（６）、室内
   熱交換器（７）、第１液管（８）、減圧機構（９）、第
   ２液管（１０）、室外熱交換器（１１）、第２ガス管（
   １２）を順次接続すると共に、この第２ガス管（１２）
   を上記四路切換弁（４）の他方の接続ポートに接続して
   冷媒循環可能に構成して成る冷凍装置であって、開閉手
   段（１３）を介設したバイパス管（２０）を上記第１ガ
   ス管（６）と第２液管（１０）との間に接続し、上記開
   閉手段（１３）の開作動時に、上記圧縮機（１）からの
   吐出ガス冷媒が上記バイパス管（２０）側から上記室外
   熱交換器（１１）側へ流通して上記圧縮機（１）に返流
   する第１デフロスト冷媒循環サイクルと、上記室外熱交
   換器（１１）側から上記バイパス管（２０）側へ流通す
   る第２デフロスト冷媒循環サイクルとが交互に生ずるべ
   く上記四路切換弁（４）を切換作動させる切換手段（１
   ４）を設けたことを特徴とする冷凍装置。