JPS6317970Y2

JPS6317970Y2 -

Info

Publication number: JPS6317970Y2
Application number: JP1981050635U
Authority: JP
Priority date: 1981-04-08
Filing date: 1981-04-08
Publication date: 1988-05-20
Also published as: JPS57163561U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は圧縮機の運転効率の向上を図り、省エ
ネルギーを運転を可能にした空気調和機に関す
る。

一般に空気調和機は、圧縮機、室外側熱交換
器、減圧機構（絞り機構とも称す）および室内側
熱交換器などによつて冷媒の循環経路が構成され
ていることは周知である。そして冷房運転と暖房
運転とを選択的に切換えて運転使用できる、いわ
ゆるヒートポンプ式空気調和機にあつては、圧縮
機から送り出された冷媒を４方切換弁によつて流
れ系統を切り換え、その冷房運転時には冷媒を室
外側熱交換器によつて凝縮し、減圧機構で減圧し
たのち、室内側熱交換器で蒸発させ、この蒸発時
に屋内の熱を奪うことから室内の冷房を行うよう
になつている。また暖房運転時には圧縮機から送
り出された冷媒を室内側熱交換器によつて凝縮さ
せ、このとき室内に熱を放出して室内を暖めるよ
うになつており、しかるのち減圧機構で減圧し、
かつ室外側熱交換器で蒸発させるようになつてい
る。

また、冷房専用機においては上記ヒートポンプ
式空気調和機の冷房運転時と同様の運転系統で室
内冷房を行うものである。

ところで、ヒートポンプ式および冷房専用のい
づれの空気調和機においても、その運転中には圧
縮機自身が発熱を伴うものである。すなわち圧縮
機はこの運転中に軸受部分やピストンもしくはロ
ータなどの摩擦により発熱を生じ、また冷媒の圧
縮にもとづく発熱があり、よつてこれらの熱は圧
縮機本体を加熱する。

このような圧縮機本体の発熱は圧縮機本体の表
面から一部分自然放熱されるが、残りは圧縮機本
体の温度上昇を招く。そしてヒートポンプ式空気
調和機の冷房運転時や冷房専用機の場合、圧縮機
本体の温度上昇は圧縮機から送り出されようとす
る冷媒の温度上昇を招き、室外側熱交換器での凝
縮温度が高くなる等の原因により圧縮比が増すた
め圧縮機の運転効率が低下し、圧縮機の消費電力
の増大を招く不具合がある。

またヒートポンプ式空気調和機において、暖房
運転時に圧縮機本体の温度上昇は放熱による熱損
失となるから、この放熱量が暖房能力の損失とな
つている。

本考案はこのような事情にもとづきなされたも
ので、その目的とするところは、圧縮機本体の発
熱をその運転条件に応じて外部に放熱させたり、
もしくは冷媒の加熱に利用するなどの熱伝達を行
えるようにし、圧縮機の運転効率を向上させ、消
費電力の節約を図り、省エネルギー運転を可能に
した空気調和機を提供しようとするものである。

すなわち本考案は圧縮機本体の発熱をヒートパ
イプによつて伝熱させるようにし、このヒートパ
イプの放熱部をたとえば室外の放熱箇所に設ける
ことによつて圧縮機本体の発熱を積極的に外部へ
放出せしめて圧縮機本体の温度上昇を防止した
り、または上記ヒートパイプの放熱部によつて圧
縮機本体の発熱を暖房エネルギーに有効に利用す
る等の使用態様が可能となつて、前述の目的が達
成できる空気調和機を特徴とする。

以下本考案の詳細をヒートポンプ式空気調和機
に適用した実施例について図面にもとづき説明す
る。

図中１は圧縮機であり、この圧縮機１の吐出側
および吸込側は４方切換弁２に接続されている。
４方切換弁２は圧縮機１から圧送された冷媒の流
れ方向を切り換えることにより冷房運転または暖
房運転のいづれかに選択することができるように
なつており、電磁式に切換操作される。４方切換
弁２は室外側熱交換器３に接続されている。室外
側熱交換器３はモータM₁によつて駆動されるフ
アン４を備えている。室外側熱交換器３は減圧機
構としての第１、第２および第３のキヤピラリチ
ユーブ５，６および７に連通されている。なおこ
れら第１ないし第３のキヤピラリチユーブ５，
６，７は直列に接続されている。上記第３のキヤ
ピラリチユーブ７は室内側熱交換器８に接続され
ている。この室内側熱交換器８はモータM₂によ
つて駆動されるフアン９を有している。そしてこ
の室内側熱交換器８は前記４方切換弁２に接続さ
れているものである。

上記第２のキヤピラリチユーブ６にはこれと並
列をなして逆止弁１０が設けられている。また上
記第２のキヤピラリチユーブ６と第３のキヤピラ
リチユーブ７との間には分岐管が設けられてお
り、この分岐管には第４のキヤピラリチユーブ１
１が設けられている。この第４のキヤピラリチユ
ーブ１１は二重管形熱交換器１２の一方の管路１
３を介して圧縮機１の吸入側に接続されている。

しかして上記圧縮機１の外周部位にはヒートパ
イプの集熱部１４が巻回されており、圧縮機１は
このヒートパイプ集熱部１４によつて包囲されて
いる。ヒートパイプはすでに知られている通り、
詳図しないが、密封パイプの内表面にウイツクを
張設し、この密封パイプ内を高度に減圧するとと
もにこの密封パイプ内に熱伝動作動液を注入した
ものである。そしてこのヒートパイプは一端の集
熱部を温度に高い部位に位置させると、パイプ内
の作動液が蒸発されて、この作動液はヒートパイ
プ他端の放熱部において凝縮され、この凝縮によ
り放熱部を加熱して温度の低い外囲雰囲気に熱を
与えるものである。なお凝縮された作動液はウイ
ツクの毛細管作用によつて集熱部に流れ込む。

上記ヒートパイプの放熱部は、本実施例の場合
２箇所に形成されており、その一方の放熱部１５
は前記室外側熱交換器３とフアン４との間に設け
られている。また他方の放熱部１６は、前述した
２重管形熱交換器１２の他方の管路に設けられて
いる。上記ヒートパイプにおける集熱部１４と各
放熱部１５，１６とを結ぶ断熱部１７には３方切
換電磁弁１８が設けられ上記放熱部１５，１６は
この３方切換電磁弁１８の切換作動によつて集熱
部１４に選択的に連通されるようになつている。

そして上記圧縮機１、モータM₁およびM₂、４
方切換弁２、３方切換電磁弁１８は電源１９に対
して第２図のごとく接続されている。２０は運転
用メインスイツチ、２１は冷暖房切換スイツチ、
２２は室外の温度を検知する外温サーモスイツチ
を示す。冷暖房切換スイツチ２１はたとえば常開
スイツチであり、オフ状態では４方切換弁２によ
り冷媒を冷房運転の方向に流し、このスイツチ２
１をオンさせると、４方切換弁２を作動させて冷
媒を暖房運転方向に流す。また外温サーモスイツ
チ２２はたとえば外気温度が所定値以上のときに
オフされていて、３方切換電磁弁１８を介してヒ
ートパイプ集熱部１４を一方の放熱部１５に連通
せしめ、かつ外気温度が所定値未満の場合にはオ
ンされることにより３方切換電磁弁１８を作動せ
しめ、集熱部１４を他方の放熱部１６と連通させ
るようになつている。

このような構成に係る実施例の作用につき説明
する。

まず冷房運転する場合には運転用メインスイツ
チ２０をオン作動させる。この際、冷暖房切換ス
イツチ２１はオフの状態に保たれ、よつて冷媒は
第１図の実線矢印のごとく流れる。またこの場合
には上記冷暖房切換スイツチ２１がオフされてい
るから、外温サーモスイツチ２２のオン、オフに
拘らず３方切換電磁弁１８はヒートパイプ集熱部
１４を第１の放熱部１５に連通せしめている。

そして圧縮機１から送り出された冷媒は４方切
換弁２を経て室外側熱交換器３に送られ、この室
外側熱交換器３によつて凝縮される。この凝縮冷
媒は第１、第２および第３のキヤピラリチユーブ
５，６および７を通る間に減圧されて室内側熱交
換器８に送られる。室内側熱交換器８においては
室内空気の熱を奪つて冷媒が蒸発され、よつて室
内空気を冷やす。この蒸発冷媒は４方切換弁２を
経て圧縮機１に戻される。

そしてこのような冷媒の循環途中において、第
２のキヤピラリチユーブ６を通過して冷媒の一部
は第４のキヤピラリチユーブ１１を経て２重管形
熱交換器１２の一方の管路１３を通つて圧縮機１
へ流れ込む。

しかしてこのような冷房運転中に、圧縮機１の
発熱はヒートパイプ集熱部１４によつて集められ
る。そしてヒートパイプ１４の放熱部１５は室外
側熱交換器３とフアン４との間に介装されている
から、フアン４の回転にもとづき冷却される。つ
まりヒートパイプ１４の放熱部１５から放出され
る熱は室外に放出される。

したがつて圧縮機１の発熱は積極的にヒートパ
イプ集熱部１４によつて奪い取られ、このヒート
パイプに集めた熱は強制的に室外へ放出されるた
め、圧縮機本体は積極的に冷やされることになる
ので温度上昇が防止される。この結果、圧縮機１
の運転効率が向上し、消費電力も少なくなるので
省エネルギー運転が可能になる。

ついで暖房運転する場合について説明する。

暖房運転しようとするときには、運転用メイン
スイツチ２０をオンするとともに冷暖房切換スイ
ツチ２１もオンする。この冷暖房切換スイツチ２
１のオン作動にもとづき４方切換弁２が作動され
て冷媒の流れを第１図破線矢印方向へ切り換え
る。

したがつて圧縮機１から吐出された冷媒は４方
切換弁２を経て室内側熱交換器８へ送られる。こ
の室内側熱交換器８においては冷媒の熱を室内空
気に伝えて室内空気を暖め、冷媒自身は凝縮され
る。そして凝縮冷媒は第３、第２および第１のキ
ヤピラリチユーブ７，６および５を介して室外側
熱交換器３に送られる。室外側熱交換器３は冷媒
を蒸発させ、この蒸発冷媒は４方切換弁２を経て
圧縮機１へ戻される。

また、第３のキヤピラリチユーブ７を通過した
冷媒はその一部が第４のキヤピラリチユーブ１１
を経て二重管形熱交換器１２の一方の管路１３を
通過して圧縮機１へ戻される。

ところで外気温度が所定値以上の場合、つまり
外気温度が室内の暖房設定温度と大差ない場合に
は、外温サーモスイツチ２２はオフ作動されてい
るので３方切換電磁弁１８は、前述した冷房運転
と同じ状態である。すなわちヒートパイプ集熱部
１４は第１の放熱部１５に連通されている。この
ため圧縮機１の発熱は第１の放熱部１５を介して
外気に放熱されるから、圧縮機１は積極的に冷や
され、運転効率が向上される。

一方、外気温度が所定値未満のとき、つまり外
気温度が低いので室内温度を外気温度に比べて上
昇させたい場合には外温サーモスイツチ２２が自
動的にオンされる。このため３方切換電磁弁１８
が切換作動されてヒートパイプ集熱部１４を第２
の放熱部１６、すなわち二重管形熱交換器１２の
他方の管路に連通させる。このため、圧縮機２の
放熱はヒートパイプを通じて二重管形熱交換器１
２に伝達される。したがつてこの二重管形熱交換
器１２の一方の管路１３を通過している冷媒は上
記熱によつて暖められる。

この結果、圧縮機１に戻される冷媒の一部が温
度上昇されることになり、運転性能の向上を可能
にする。このことについて第３図のモリエル線図
にもとづき説明する。

上記のごとき暖房運転時においては、室内側熱
交換器９によつて凝縮された高圧P₅の液冷媒の
一部は、第３および第４のキヤピラリチユーブ７
および１１を通過する過程で中間圧P₆の液冷媒
となつて（ｄ→ｅ）、二重管形熱交換器１２によ
り加熱されることにより蒸発されてガス状冷媒に
かわり（ｅ→ｂ）、このガス状冷媒が室外側熱交
換器３を経て圧縮機１に戻されたガス（ｄ→ｆ→
a₂）とともに圧縮機１で加圧されることになる。
しかしながら、本実施例のようなヒートパイプお
よび二重管形熱交換器を使用しない場合には、圧
縮機１の加圧状態は破線のごとくなり、圧縮機１
の吸込劣媒はa₁に示されるように飽和領域内に存
在し、蒸発しきれない液冷媒と蒸発したガス冷媒
が混在されるため、液冷媒成分が圧縮機１内に吸
込まれることによつて減圧縮運転となつたり、過
度に冷却されるなどにより運転性能が良くない。

これに対して本実施例を採用すると、圧縮機本
体１の放熱によつて吸込冷媒の一部を加熱するの
で、この加熱された冷媒が蒸発されて圧縮機１に
吸込まれ、このガス冷媒は圧縮機本体１の過度の
冷却を防止して延いては室外側熱交換器３から吸
い込まれる冷媒を飽和領域外a₂にして蒸発させる
ことになる。このため圧縮機１からの吐出ガス温
度をT₂分だけ上昇させることになり、よつて圧
縮機１の運転効率を向上させる。このため暖房能
力が増大することになる。

したがつて上記実施例によると、冷房運転およ
び暖房運転中の外気温度の高い場合には、圧縮機
の発熱をヒートパイプを介して積極的に外気へ放
出させて圧縮機の過度の温度上昇を防止するので
圧縮機の運転効率が向上し、また暖房運転におけ
る外気温度の低い場合には圧縮機の放熱を冷媒の
一部に伝えて冷媒を加熱し、やはり運転効率の向
上が可能になる。よつて省エネルギー運転を実現
することができる。

しかもヒートパイプは内部の作動液の熱伝達作
用によつて高温部分から低温部分に熱伝達するも
のであるため、格別な熱伝達駆動源を必要としな
い。このため、何ら格別なエネルギーを使用しな
いから省エネルギー効果が良好となる。

なお、ヒートパイプ集熱部１４によつて圧縮機
本体を包囲すれば、圧縮機から発せられる騒音の
外部への伝達も防止できる利点もある。

なお、上記実施例においては、第２の放熱部１
６を二重管形熱交換器１２の他方の管路に連通さ
せて圧縮機１に戻される冷媒を加熱させるように
したが、たとえば第２の放熱部は室内側熱交換器
８の近傍に付設して暖房時における圧縮機の放熱
を室内暖房用熱の一部として使用するなどの実施
態様も可能である。

また上記実施例はヒートポンプ式空気調和機に
ついて説明したが、本発明はこれに限らず、冷房
専用機にも実施することができ、この場合は上記
ヒートポンプ式空気調和機における冷房運転時と
同様な効果を奏するものである。

以上詳述した通り本考案によれば、圧縮機本体
をヒートパイプの集熱部で囲むことにより圧縮機
本体の発熱をヒートパイプに伝え、この熱をヒー
トパイプの放熱部を介して放熱させるようにした
から、このヒートパイプ放熱部をたとえば外気に
放熱させるように設置すれば、圧縮機を良好に冷
却することができて圧縮機の運転効率の向上が可
能となる。また、たとえば暖房運転などのときに
は圧縮機からの放熱をヒートパイプ放熱部を介し
て暖房用のエネルギーとして利用できるので、圧
縮機の発熱を有効に活用することができる。しか
もヒートパイプは外部に格別な駆動手段を必要と
しなく、エネルギーの消費がない。このようなこ
とから空気調和機の省エネルギー運転が可能にな
るなどの利用を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示し、第１図はヒー
トポンプ式空気調和機の冷媒循環経路を示す図、
第２図はその電気回路図、第３図はモリエル線図
である。１……圧縮機、３……室外側熱交換器、５〜
７，１１……キヤピラリチユーブ（減圧機構）、
８……室内側熱交換器、１４……ヒートパイプ集
熱部、１５，１６……ヒートパイプ放熱部。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

圧縮機、室外側熱交換器、減圧機構及び室内側
熱交換器により冷媒の循環経路を形成し、かつ液
冷媒の一部を前記圧縮機に導入して該圧縮機を冷
却する冷却回路を形成した空気調和機において、
前記圧縮機の本体をヒートパイプの集熱部で囲
み、かつ該ヒートパイプを３方切換電磁弁を介し
て前記室外側熱交換器及び前記冷却回路に介装さ
れた熱交換器に夫々接続し、更に冷暖房切換スイ
ツチに直列に接続され、冷房運転時、前記３方切
換電磁弁を前記室外側熱交換器側に切換えると共
に暖房運転の外気温度が所定値以上の時に前記３
方切換電磁弁を前記室外側熱交換器側に切換え、
暖房運転での外気温度が所定値未満の時に前記３
方切換電磁弁を前記冷却回路の熱交換器側に切換
える外温サーモスイツチを設けたことを特徴とす
る空気調和機。