(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シェルケース内に電動機部とその下部に連結された圧縮部とを備え、この圧縮部から吐出される冷媒をシェルケース内に吐出し、電動機部の上方から導出される第一の吐出管と、電動機部の下方から導出される第二の吐出管とを備え、第一の吐出管と第二の吐出管を下流に選択的に連通させる弁を備えた密閉型圧縮機を備え、起動時や電動機部の発熱の多い場合、第一の吐出管を通じて冷媒を吐出し、それ以外の定常運転時には、第二の吐出管を通じて冷媒を吐出するように、上記弁を制御する手段を備えたことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
シェルケース内に電動機部とその下部に連結された二段圧縮式の圧縮部とを備え、一段圧縮部から吐出される冷媒をシェルケース内に吐出し、電動機部の上方から導出される第一の吐出管と、電動機部の下方から導出される第二の吐出管とを備え、第一の吐出管と第二の吐出管を二段圧縮部の吸込みポートに選択的に連通させる弁を備えたことを特徴とする密閉型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉型圧縮機およびそれを用いた冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、シェルケース内に電動機部とその下部に連結された二段圧縮式の圧縮部とを備え、一段圧縮部から吐出される冷媒をシェルケース内に吐出し、電動機部の下方から導出される吐出管を備え、この吐出管を通じて吐出される冷媒を、二段圧縮部の吸込口に導く構成を備えた密閉型圧縮機が知られている。
【０００３】
そして、近年では、この密閉型圧縮機にガスクーラを接続し、このガスクーラに高圧冷媒を流すと共に、このガスクーラに水配管を設け、この水配管を流れる水を昇温させて給湯するヒートポンプ式給湯機が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のヒートポンプ式給湯機では、起動時に圧縮機温度が低いため、急速炊き上げが困難になるという問題があった。
【０００５】
すなわち、密閉型圧縮機において、上記のように、電動機部の下方から冷媒を吐出する構成を採用した場合、起動時の圧縮機の吐出ガス温度が低いため、急速炊き上げが困難になるという問題があった。
【０００６】
これに対し、電動機部の上方から冷媒を吐出する構成とした場合、冷媒が、電動機部の熱を吸熱して吐出されるため、起動時であっても、吐出ガス温度が比較的高くなり、急速炊き上げが可能になる。しかし、この場合、負荷が増大して圧縮機温度が上昇したとき、その温度を下げるために、圧縮機の回転数を下げる等の負荷調整が必要になるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、圧縮機の吐出ガス温度を簡単な構成で調整可能にした密閉型圧縮機およびそれを用いた冷凍装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、シェルケース内に電動機部とその下部に連結された圧縮部とを備え、この圧縮部から吐出される冷媒をシェルケース内に吐出し、電動機部の上方から導出される第一の吐出管と、電動機部の下方から導出される第二の吐出管とを備え、第一の吐出管と第二の吐出管を下流に選択的に連通させる弁を備えた密閉型圧縮機を備え、起動時や電動機部の発熱の多い場合、第一の吐出管を通じて冷媒を吐出し、それ以外の定常運転時には、第二の吐出管を通じて冷媒を吐出するように、上記弁を制御する手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、シェルケース内に電動機部とその下部に連結された二段圧縮式の圧縮部とを備え、一段圧縮部から吐出される冷媒をシェルケース内に吐出し、電動機部の上方から導出される第一の吐出管と、電動機部の下方から導出される第二の吐出管とを備え、第一の吐出管と第二の吐出管を二段圧縮部の吸込みポートに選択的に連通させる弁を備えたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、ヒートポンプ式給湯機の冷媒回路を示す。１は、二段圧縮型ロータリー式の密閉型圧縮機を示す。この密閉型圧縮機１はシェルケース１１の内部にステータ１２Ａとロータ１２Ｂからなる電動機部１２と、この電動機部１２の下部に連結されて駆動される、一段圧縮部１５と二段圧縮部１７からなる二段圧縮式の圧縮部１３とを有して構成されている。４３は温度センサである。
【００１４】
一段圧縮部１５の吸込みポート１５Ａから吸い込まれた冷媒は、この圧縮部１５で中間圧Ｐ１に圧縮された後、吐出ポート１５Ｂから一旦シェルケース１１内に吐出され、このシェルケース１１内を経た後、ステータ１２Ａの上方から導出される第一の吐出管２１か、或いはステータ１２Ａの下方から導出される第二の吐出管２２のいずれかに連なる管２３を通って、二段圧縮部１７の吸込みポート１７Ａに導かれる。この吸込みポート１７Ａに導かれた中間圧Ｐ１の冷媒は、二段圧縮部１７で高圧Ｐ２に圧縮されて吐出される。
【００１５】
そして、この密閉型圧縮機１では、第一の吐出管２１と第二の吐出管２２の合流位置に三方弁２５が設けられ、この三方弁２５の制御によって、第一の吐出管２１と第二の吐出管２２のいずれかが、二段圧縮部１７の吸込みポート（下流）１７Ａに選択的に連通する。
【００１６】
この圧縮機１には、実線で示す冷媒配管を介して、ガスクーラ（高圧側熱交換器）３、減圧装置（膨張弁）５、蒸発器（低圧側熱交換器）７が順に接続されている。この冷凍サイクルにはＣＯ2冷媒が使用される。ＣＯ2冷媒はオゾン破壊係数が０で、地球温暖化係数が１であるため、環境への負荷が小さく、毒性、可燃性がなく安全で安価である。
【００１７】
上記ガスクーラ３は、ＣＯ2冷媒が流れる冷媒コイル９と、水が流れる水コイル１０とからなり、この水コイル１０は水配管を介して図示を省略した貯湯タンクに接続されている。水配管には図示を省略した循環ポンプが接続され、この循環ポンプが駆動されて貯湯タンクの水がガスクーラ３を循環し、ここで加熱されて貯湯タンクに貯湯される。また、４１は水量調整弁であり、４２は水配管を流れる水の温度検知センサである。
【００１８】
この冷凍機ユニットは屋外に設置されており、蒸発器７に付着した霜を除去するための除霜運転が必要になる。
【００１９】
この場合の除霜運転は、二系統に区別された除霜手段が司る。一方の除霜手段は、圧縮機１の二段圧縮部１７から吐出された高圧Ｐ２の冷媒を、破線で示すように、ガスクーラ３および膨張弁５をバイパスするバイパス管３３を通じて蒸発器７に供給し、この蒸発器７を加熱する回路である。この場合、バイパス管３３に設けられた通常時閉の除霜用電磁弁３５が開かれる。また、他方の除霜手段は、三方弁２５を経た中間圧Ｐ１の冷媒を、破線で示すように、管３７を通じて蒸発器７に供給し、この蒸発器７を加熱する回路である。この場合、管３７に設けられた通常時閉の除霜用電磁弁３９が開かれる。
【００２０】
本実施形態では、圧縮機１の起動時、或いは温度センサ４３の検知値に従い、電動機部１２の発熱が多いとされた場合等、三方弁２５が制御されて、第一の吐出管２１と管２３が連通し、それ以外の定常運転時には、三方弁２５が制御されて、第二の吐出管２２と管２３が連通する。
【００２１】
この種のヒートポンプ式給湯機では、起動時の圧縮機１の吐出ガス温度が低いため、一般的に、ガスクーラ３での急速炊き上げが困難になる。
【００２２】
本実施形態では、起動時等の出湯温度が低い場合、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、三方弁２５が制御され、第一の吐出管２１と管２３が連通するため、シェルケース１１内を通過した中間圧Ｐ１の冷媒が、電動機部１２の熱を吸熱して吐出されるため、起動時等であっても、高圧Ｐ２の吐出ガス温度が比較的高くなり、目標温度（例えば８０℃）に到達するまでの急速炊き上げが可能になる。この場合、目標温度に到達すれば、三方弁２５が制御され、図２Ｃに示すように、第二の吐出管２２と管２３が連通する。これによれば、シェルケース１１内の中間圧Ｐ１の冷媒が電動機部１２を通過しない分だけ、二段圧縮部１７の吸込み温度が低くなり、圧縮効率を向上させることができる。
【００２３】
一方、ガスクーラ３における負荷が増大し、図３Ａに示すように、温度センサ４３で検知される圧縮機１の温度が上昇し、上限温度（例えば１２０℃）に到達した場合、図３Ｂに示すように、三方弁２５が制御され、第一の吐出管２１と管２３が連通する。この場合、シェルケース１１内を通過した中間圧Ｐ１の冷媒が、電動機部１２の熱を吸熱して吐出されるため、冷媒によって電動機部１２が冷却されることになり、圧縮機１の温度が降下する。
【００２４】
ただし、圧縮機１の温度が解除温度（例えば１００℃）に到達した場合、図３Ｃに示すように、三方弁２５が制御されて、第二の吐出管２２と管２３とが連通する。これによれば、上述したように、シェルケース１１内の中間圧Ｐ１の冷媒が電動機部１２を通過しない分だけ、二段圧縮部１７の吸込み温度が低くなり、圧縮効率を向上させることができる。
【００２５】
本実施形態では、圧縮機１の温度を降下させる場合、従来のように、圧縮機１の回転数を下げる等の負荷調整が不要になる。
【００２６】
除霜運転時には、図４Ａに示すように、除霜ＯＮ信号が出力される。この除霜ＯＮ信号は、蒸発温度と外気温度に応じて出力される。除霜ＯＦＦ信号が出力されている間は、圧縮機１の効率を重視し、図４Ｃに示すように、三方弁２５が制御されて、第二の吐出管２２と管２３とが連通している。除霜ＯＮ信号が出力されると、除霜用電磁弁３５，３９が開かれると共に、図４Ｂに示すように、三方弁２５が制御され、第一の吐出管２１と管２３が連通する。これによれば、シェルケース１１内を通過した中間圧Ｐ１の冷媒が、電動機部１２の熱を吸熱して吐出されるため、バイパス管３３及び管３７を通過して、蒸発器７に供給される冷媒温度が上昇するため、除霜時間Ｔの短縮が図られる。
【００２７】
図５は、別の実施形態を示す。本実施形態では、密閉型圧縮機５０が一段圧縮機である。この密閉型圧縮機５０はシェルケース５１の内部にステータ５２Ａとロータ５２Ｂからなる電動機部５２と、この電動機部５２の下部に連結されて駆動される一段圧縮部５３とを有して構成されている。
【００２８】
一段圧縮部５３の吸込みポート５３Ａから吸い込まれた冷媒は、この圧縮部５３で高圧に圧縮された後、吐出ポート５３Ｂから一旦シェルケース５１内に吐出され、このシェルケース５１内を経た後、ステータ５２Ａの上方から導出される第一の吐出管５５か、或いはステータ５２Ａの下方から導出される第二の吐出管５６のいずれかに連なる管５７を通って下流に吐出される。そして、この密閉型圧縮機５０では、第一の吐出管５５と第二の吐出管５６の合流位置に三方弁５８が設けられ、この三方弁５８の制御によって、第一の吐出管５５と第二の吐出管５６のいずれかが管５７に選択的に連通する。
【００２９】
本実施形態においても、図２〜図４に示す三方弁５８に関する制御を、略同様に実行可能であり、略同様の効果を得ることができる。
【００３０】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものでないことは明らかである。例えば、上記弁は三方弁２５，５８に限定されず、他の弁であってもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明では、電動機部の上方から導出される第一の吐出管と、電動機部の下方から導出される第二の吐出管とを備え、第一の吐出管と第二の吐出管を下流に選択的に連通させる弁を備えたため、この弁の制御によって、圧縮機の吐出ガス温度を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による冷凍装置の一実施形態を示す冷媒回路図である。
【図２】Ａは出湯温度と時間の関係を示す図、Ｂは第一の吐出管が選択された状態を示す図、Ｃは第二の吐出管が選択された状態を示す図である。
【図３】Ａは圧縮機温度と時間の関係を示す図、Ｂは第一の吐出管が選択された状態を示す図、Ｃは第二の吐出管が選択された状態を示す図である。
【図４】Ａは除霜信号と時間の関係を示す図、Ｂは第一の吐出管が選択された状態を示す図、Ｃは第二の吐出管が選択された状態を示す図である。
【図５】別の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１  圧縮機
３  ガスクーラ
５  減圧装置
７  蒸発器
１１  シェルケース
１２  電動機部
１３  圧縮部
２１  第一の吐出管
２２  第二の吐出管
２３  管
２５  三方弁（弁）
３５，３９  除霜用電磁弁
Ｐ１  中間圧
Ｐ２  高圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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