JP3558784B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成する圧縮機として２シリンダのロータリ式圧縮機を備え、かつ冷凍サイクルに蓄熱槽を備えたバイパス路を付加し、暖房運転と除霜運転方式を改良した空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヒートポンプ式の冷凍サイクルを備え、冷暖房運転の切換えを容易にした空気調和機において、冷凍サイクルを構成する圧縮機として２シリンダのロータリ式圧縮機を用いることにより、圧縮効率と熱交換性能の向上化が図られている。
この種の空気調和機は、図１４に示すような、冷凍サイクル構成をなす。すなわち、Ａは第１のシリンダａ１と、第２のシリンダａ２を有する２シリンダのロータリ式圧縮機である。
【０００３】
この圧縮機Ａの吐出部には四方弁Ｂと、室内熱交換器Ｃと、減圧装置としての膨張弁Ｄと、室外熱交換器Ｅが順次冷媒管Ｐを介して接続され、さらに室外熱交換器Ｅは四方弁Ｂの別のポートを介して圧縮機Ａの各シリンダａ１，ａ２の吸込み部に連通される。
冷房運転と暖房運転との切換えは、上記四方弁Ｂを切換えることで可能である。特に暖房運転時には、室外熱交換器Ｅが外気から吸熱し、この熱を室内熱交換器Ｃにおいて放熱することにより、暖房作用が行なわれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、外気温が低い条件下での暖房起動時において、室内温度を短時間で上昇させるために、暖房安定時よりも大きな能力が要求されるが、外気からの吸熱だけでは不十分であり、室温が設定温度に到達するまでに長い時間（約２０分間）かかってしまう。
また、暖房運転時には、室外熱交換器Ｅが蒸発器の作用をなすため、ドレン水が生成され、かつ外気温が低いところから、ドレン水が凍結して霜に代わり易い。この霜が固着したままであれば、当然、熱交換効率の低下を招くので、適宜タイミングで除霜の必要がある。
【０００５】
暖房運転から除霜運転に切換えるには、通常、暖房サイクルから冷房サイクルに切換えて、室外熱交換器Ｅで冷媒を凝縮させ、この凝縮熱で霜を溶融し除霜するようになっている。
しかしながら、この除霜方式の欠点は暖房立上がりと同様、時間がかかることである。そして、除霜運転の間は、暖房作用が中断されるから、快適空調が損なわれてしまう。
【０００６】
そこで従来から、冷凍サイクルに蓄熱槽を備えたバイパス路を付加し、除霜時には、冷媒をこのバイパス路に導いて蓄熱槽から吸熱し、これを室外熱交換器Ｅで放熱して除霜する方式が考慮されている。
この場合は、上記蓄熱槽を単一の蒸発器として使用するので、室外熱交換器と蓄熱槽に対する多くの部品からなる切換え手段が必要となり、コストに悪影響を与える。
【０００７】
また、蓄熱槽に収容される蓄熱剤として、蓄熱密度を高めるため、パラフィンなどの蒸発潜熱を利用しているが、蒸発温度はパラフィンの融点（凝固温度）である４５°Ｃよりも低くしなければならず、したがって蒸発温度レベルを高くすることができない。
そのため、蒸発温度が低いことによって圧縮比が大きくなり、当然、圧縮機仕事量も大きくなるので、装置全体として電流制限を受ける一般的な空気調和機の冷凍サイクルでは大能力化し難い。
【０００８】
また、除霜時などに熱源としての必要能力を確保するためには、蓄熱槽へ大量の冷媒を流して多くの熱量を吸熱する必要があり、このような多くの熱量を蓄えるために蓄熱槽を大型化しなければならず、空気調和機として効率が悪い。
加えて、パラフィンは可燃物であるため、ヒータなどの利用を極力避けるためにサイクルで蓄熱することが望ましく、効率が悪く回路が複雑化する。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、２シリンダロータリ式圧縮機を用いるとともに、バイパス路に蓄熱槽を備えることを前提として、蓄熱槽に熱量を効率よく蓄熱するとともに、その蓄熱された熱量を利用し、暖房立上がり時間および除霜完了時間の短縮化を図って、快適空調を得られる空気調和機を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を満足するための本発明の空気調和機は、圧縮機と、四方弁と、室内熱交換器と、膨張弁および室外熱交換器をヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成するように冷媒管を介して連通する冷凍サイクル回路を備えた空気調和機において、
上記圧縮機は、第１のシリンダと第２のシリンダとを備えたロータリ式圧縮機であり、暖房運転時の蒸発器である室外熱交換器の冷媒導出部と、上記ロータリ式圧縮機の第１のシリンダ吸込み部を第１の吸込み管で連通し、暖房運転時の凝縮器である室内熱交換器の冷媒導出部と上記膨張弁との間からバイパス路を分岐接続し、このバイパス路に、開閉弁と、減圧機構および蓄熱槽に収容される吸熱熱交換器を設け、このバイパス路の上記蓄熱槽吸熱熱交換器と、上記ロータリ式圧縮機の第２のシリンダの吸込み部を第２の吸込み管で連通し、この第２の吸込み管と上記第１の吸込み管を、中途部に逆止弁を備えた補助バイパス路で連通し、上記蓄熱槽に収容される蓄熱媒体は、水および一部空気層および／もしくは一部水蒸気層であり、上記蓄熱槽には、制御手段に接続される加熱手段および水温検出用のセンサが備えられ、上記制御手段は、水温検出用センサが検出する水温が大気圧以上の飽和水温となるように、加熱手段の加熱作用を行なわせる制御をなす。
さらに本発明は、上述したヒートポンプ式の冷凍サイクル回路を備えた空気調和機において、第１のシリンダと第２のシリンダとを備えたロータリ式圧縮機を備え、第２のシリンダの排除容量を第１のシリンダの排除容量よりも小さく設定し、暖房運転時の蒸発器である室外熱交換器の冷媒導出部と第１のシリンダ吸込み部を第１の吸込み管で連通し、暖房運転時の凝縮器である室内熱交換器の冷媒導出部と膨張弁との間から分岐接続するバイパス路に開閉弁と減圧機構および蓄熱槽に収容される吸熱熱交換器を設け、この吸熱熱交換器と第２のシリンダの吸込み部を第２の吸込み管で連通し、第２の吸込み管と第１の吸込み管を中途部に逆止弁を備えた補助バイパス路で連通した。
以上のような課題を解決するための手段を備えることにより、蓄熱槽に熱量を効率よく蓄熱し、その蓄熱された熱量を利用するとともに高暖房化が得られ、暖房立上がり時間が短縮するとともに除霜時間が短縮して、快適空調をなす。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１に、空気調和機の冷凍サイクルを示す。図中１は、互いに同一排出容量の第１のシリンダ１ａと、第２のシリンダ１ｂとを備えたロータリ式圧縮機である。この圧縮機１は、圧縮した冷媒ガスの吐出部が共用されていて、ここに冷媒管Ｐが接続される。
【００１２】
この冷媒管Ｐには、四方弁２の第１のポートｂ１と第２のポートｂ２を介して室内熱交換器３と、自動電子膨張弁４および室外熱交換器５が順次設けられる。そして、室外熱交換器５から四方弁２の第３のポートｂ３と、第４のポートｂ４を介して、ロータリ式圧縮機１の吸込み部に接続される。これらで、冷凍サイクルの主回路Ｓが構成される。
なお、上記ロータリ式圧縮機１に備えられる第１のシリンダ１ａおよび第２のシリンダ１ｂは、それぞれ吸込み部を有しており、上記四方弁２の第４ポートｂ４から延出される冷媒管Ｐは、第１のシリンダ１ａの吸込み部に接続される。この冷媒管を、ここでは第１の吸込み管Ｐａと呼ぶ。
【００１３】
一方、この冷凍サイクルの主回路Ｓにはバイパス路Ｓａが付加される。なお説明すれば、バイパス路Ｓａの一端部は、上記室内熱交換器３と電子自動膨張弁４とを連通する冷媒管Ｐの中途部に接続される。
このバイパス路Ｓａには、上記室内熱交換器３と膨張弁４とを連通する冷媒管Ｐ側から、順次、電磁開閉弁６と、減圧機構としての膨張弁７および蓄熱槽８が設けられる。
上記蓄熱槽８は、槽内に蓄熱剤Ｗが充填されるとともに、吸熱熱交換器９と、加熱手段としての電気ヒータ１０および蓄熱剤温検知手段である温度センサ（水温センサ）１１が配設される。
【００１４】
図５に、上記蓄熱槽８の詳細を図示する。耐圧性（３〜４Kg／cm２）のある密閉容器である蓄熱槽８の全外周面には断熱材１２が貼着されて、断熱構造となっている。槽内の蓄熱剤Ｗは、水が９分目ほど収容されているとともに水面上の残りの空間部に空気層が形成される。すなわち、蓄熱剤Ｗは大部分が水であり、残り一部が空気である。
なお、蓄熱槽８への水の充填は、真空にされた蓄熱槽８内に水を９分目ほど充填したあと、蓄熱槽８を封印するため、上記空気層は水蒸気層であっても、空気層と水蒸気層であっても、空気層と水蒸気層との混合層であってもよい。
【００１５】
上記吸熱熱交換器９は、熱交換パイプを螺旋状に曲成していて、その大部分が蓄熱剤Ｗである水内に浸漬される。上記電気ヒータ１０は、槽の底部近傍に配置され、水に対する有効加熱を図っている。
再び図１に示すように、上記バイパス路Ｓａは、蓄熱槽８の吸熱熱交換器９と連通しており、ここに冷媒が導かれ槽内に収容される蓄熱剤Ｗと熱交換するようになっている。
【００１６】
そして、上記吸熱熱交換器９から延出される冷媒管Ｐは、上記ロータリ式圧縮機１の第２のシリンダ１ｂ吸込み部に連通される。この冷媒管をここでは、第２の吸込み管Ｐｂと呼ぶ。
上記第１の吸込み管Ｐａと第２の吸込み管Ｐｂとは、中途部に逆止弁１３を備えた補助バイパス路Ｓｂによって連通される。上記逆止弁１３は、第１の吸込み管Ｐａ側から第２の吸込み管Ｐｂ側への冷媒の流れを許容し、第２の吸込み管Ｐｂ側から第１の吸込み管Ｐｂ側への冷媒の流れを阻止する。
【００１７】
このような冷凍サイクルが構成される空気調和機であり、別途備えられる制御手段としての制御部１５には、上記ロータリ式圧縮機１、四方弁２、電子自動膨張弁４の他、上記バイパス路Ｓａに設けられる電磁開閉弁６、膨張弁７および蓄熱槽８内の電気ヒータ１０、温度センサ１１などが電気的に接続されており、後述するような制御がなされる。
たとえば暖房運転を行なうには、予め、蓄熱槽８に対する加熱作用をなす。すなわち、制御部１５は電気ヒータ１０に対して加熱信号を送り、蓄熱剤Ｗを加熱する。温度センサ１１はこの蓄熱剤Ｗの温度上昇を検知して、逐一、検知信号を制御部へ送る。
【００１８】
上記制御部１５は、この温度センサ１１で検出される水温が大気圧以上の飽和水温（設定水温：たとえば１２０°Ｃ）となるように、電気ヒータ１０を通電制御する。
なお、１２０°Ｃは、圧力が０．２ＭＰａの雰囲気中で水が沸騰する温度であるが、密閉容器である蓄熱槽８内は蓄熱剤Ｗの温度上昇によって気圧が０．４ＭＰａ程度になるので、上記の設定温度１２０°Ｃでは容器中の水は沸騰することがなく、蓄熱槽８の安全性は確保される。
【００１９】
蓄熱剤Ｗの温度が設定温度に到達したことを確認できたら、暖房運転を立上げる。このときは、バイパス路Ｓａの電磁開閉弁６を開放する。すなわち、同図に実線矢印に示すように、ロータリ式圧縮機１から吐出される高温高圧の冷媒ガスは、四方弁２を介して室内熱交換器３に導かれ、被空調室内へ凝縮熱を放熱して温度上昇させ、冷媒自体は液化する。
この液冷媒は、一部は電子自動膨張弁４を介して室外熱交換器５に導かれ、蒸発する。そして、四方弁２を介して第１の吸込み管Ｐａから上記ロータリ式圧縮機１の第１のシリンダ１ａに吸込まれて圧縮される。
【００２０】
室内熱交換器３から導出される残りの液冷媒は、主回路Ｓからバイパス路Ｓａに分流される。すなわち、電磁開閉弁６と膨張弁７を介して蓄熱槽８の吸熱熱交換器９に導かれる。ここで、蓄熱槽８内の蓄熱剤Ｗから吸熱して蒸発する。
上記吸熱熱交換器９から導出される蒸発冷媒は、第２の吸込み管Ｐｂを介して圧縮機１の第２のシリンダ１ｂに吸込まれ圧縮される。この第２のシリンダ１ｂと、上記第１のシリンダ１ａで圧縮された冷媒ガスは、一旦、圧縮機内に吐出され、ここで先に述べた経路を循環する。
【００２１】
なお、上記制御部は、室外熱交換器５のＳＨ（スーパヒート）量が最適になるように電子自動膨張弁４の開度を調整するとともに、上記吸熱熱交換器９でのＳＨ量が充分大きな最適量となすよう、バイパス路Ｓの膨張弁７の開度調整を行なう。したがって、吸熱熱交換器９での蒸発圧力は、室外熱交換器５での蒸発圧力よりも大になる。
このようにして、暖房立上がり運転は、主回路Ｓの室外熱交換器５が外気から吸熱するとともに、バイパス路Ｓａの吸熱熱交換器９が蓄熱槽蓄熱剤Ｗから吸熱するところから、比較的短時間で室温が設定温度に到達する。
【００２２】
この暖房立上がり運転状態を、図１２に、モリエル線図として表す。線分ｅ−ｆは、室外熱交換器５の外気からの吸熱であり、線分ｆ−ｂは第１シリンダ１Ａでの圧縮となる。線分ｄ−ｇは、吸熱熱交換器９の蓄熱剤Ｗからの吸熱であり、線分ｇ−ａは第２シリンダ１Ｂでの圧縮となる。
凝縮（暖房立上がり）のエンタルピは、これらの和となり、空気側である室外熱交換器５で吸熱することのほか、従来に比べ高い温度に維持されている蓄熱槽８の蓄熱剤Ｗから吸熱熱交換器９で吸熱することにより、吸熱熱交換器での冷媒の蒸発温度を従来に比べ高くするとともに、圧縮比も小さくできるので、圧縮機仕事量を抑えて効率のよいサイクルを構成でき、暖房能力が顕著に大となる。
【００２３】
室温が設定温度に到達したことを制御部１５が確認したら、制御部は通常暖房運転に切換える制御信号を、バイパス路Ｓａの電磁開閉弁６と、膨張弁７および電気ヒータ１０に送る。
すなわち、電磁開閉弁６に閉成信号が送られ、電気ヒータ１０に対して断電信号が送られる。なお、圧縮機１と、四方弁２および電子自動膨張弁４は、暖房立上がり運転と同一の状態を保持する。
【００２４】
図２に、実線矢印で示すように、冷媒はロータリ式圧縮機１−四方弁２−室内熱交換器３−電子自動膨張弁４−室外熱交換器５−四方弁２と順次送られ、ここから第１の吸込み管Ｐａから圧縮機１の第１のシリンダ１ａに吸込まれる冷媒と、補助バイパス路Ｓｂの逆止弁１３を介して第２の吸込み管Ｐｂに導かれ、圧縮機１の第２のシリンダ１ｂに吸込まれる冷媒に分流される。
【００２５】
結局、第１，第２のシリンダ１Ａ，１Ｂでは、これまで通りの圧縮作用が行なわれ、通常の暖房運転モードとなる。
なお、上記蓄熱運転は、暖房運転に先立って行なわれるばかりでなく、暖房運転中においても熱放出にともなう温度低下があれば、当然、行なわれる。
この場合の制御部１５の制御条件として、電気ヒータ１０に対する通電信号を、設定水温以下で、圧縮機１の回転数が所定回転数以下（たとえば、最高回転数の１／４以下：約３０Ｈｚ）のときに送る。
【００２６】
これによれば、圧縮機１の入力電流が少ないときに電気ヒータ１０に通電するため、装置全体としての消費電流が電流制限値を上回ることがなく、効率的な蓄熱運転が行なえる。
あるいは、制御部１５は、室温が設定値（１０°Ｃ以下）の場合、および／もしくは、外気温が設定値（５°Ｃ以下）の場合に、電気ヒータ１０に通電信号を送り蓄熱運転を行なう。
これによれば、室温や外気温が低い暖房運転の高負荷時に、蓄熱を利用しての暖房運転の継続が可能であり、効率のよい暖房運転が行なえる。
【００２７】
また、暖房運転中に、蓄熱利用運転を行なうことができる。すなわち、制御部１５は、暖房運転時に室温が設定温度以下（１０°Ｃ以下）の場合、および／もしくは、外気温が設定値以下（５°Ｃ以下）の場合に、バイパス路Ｓａの電磁開閉弁６を開放して蓄熱槽８の吸熱熱交換器９に冷媒を導く制御をなす。吸熱熱交換器９は蓄熱剤Ｗから充分な量の熱を吸収して、凝縮温度を高く保持し、設定温度に到達させる。
一方、外気温が低下して、室外熱交換器５に付着する霜が厚くなると熱交換効率が低下する。このとき制御部１５は、除霜運転に切換える制御をなす。
【００２８】
図３に示すように、制御部１５はバイパス回路Ｓａの電磁開閉弁６を開放制御し、主回路Ｓの電子自動膨張弁４に対して全開信号を送る。すなわち、蓄熱利用運転をもって、除霜運転となす。
この除霜運転では、冷媒は実線矢印に示すように導かれる。冷媒は暖房立上がり運転と同一の状態で導かれるが、上記電子自動膨張弁４は全開状態になっているので、室内熱交換器３から導出される液冷媒は、電子自動膨張弁４をそのまま導通して室外熱交換器５に導かれ、ここでも凝縮熱を放出する。したがって、室外熱交換器５に付着する霜は、凝縮熱を吸収して早急に溶融し、除去される。
【００２９】
バイパス回路Ｓａを導かれる冷媒は、膨張弁７で減圧されたあと蓄熱槽８で吸熱熱交換器１０に導きかれ、ここで蓄熱剤Ｗから吸熱する。冷媒は蒸発して第２のシリンダ１ｂに吸込まれ、圧縮される。
すなわち、特に第２のシリンダ１ｂに導かれる冷媒は、蓄熱剤Ｗから吸熱するところから、室外熱交換器５で外気から吸熱する以上に高温である。結局、室外熱交換器５により高温の冷媒を導き、多量の凝縮熱を放出して、比較的短時間で除霜を完了させ得る。
【００３０】
そして、除霜と暖房の熱量をほとんどを蓄熱槽８の蓄熱剤Ｗから吸熱するので、暖房運転を中断せず、継続したまま除霜運転を行なえる。換言すれば、除霜運転を気付かれることなく開始し、かつ終了するので、快適空調が保持される。
図１３に、この除霜運転時のモリエル線図を示す。線分ｈ−ｊで暖房が行なわれる。線分ｋ−ｌで室外熱交換器５に対する除霜をなし、線分ｌ−ｉで第１シリンダ１ａの圧縮がなされる。線分ｍ−ｎで蓄熱槽８での吸熱がなされ、線分ｎ−ｏで第２のシリンダ１ｂの圧縮がなされて、充分な除霜用のエンタルピを得る。
【００３１】
除霜運転中の暖房運転が不要である場合には、図４に示すような制御である、一般的なリバース除霜制御を行なうとよい。このとき、四方弁２を暖房運転モードから冷房運転モードに切換える。それ以外の制御は不要である。
ロータリ式圧縮機１から吐出される高温冷媒は、直接、室外熱交換器５に導かれ、ここで凝縮熱を放出して付着した霜を早急に溶融除去する。室外熱交換器５から導出された液冷媒は、電子自動膨張弁４で減圧されたあと、一部は室内熱交換器３に導かれて蒸発し、四方弁２を介して圧縮機１の第１のシリンダ１ａに吸込まれる。
【００３２】
残りの冷媒は主回路Ｓからバイパス路Ｓａに導かれ、蓄熱槽８において吸熱熱交換器９が蓄熱剤Ｗから吸熱する。そして、第２のシリンダ１ｂで圧縮される。ここでも蓄熱剤Ｗから吸熱して高い蒸発温度を保持でき、除霜時間のより短縮化を得られる。
なお、上記実施の形態では、ロータリ式圧縮機１における第１のシリンダ１ａの排除容積と、第２のシリンダ１ｂの排除容積を同一としたが、これに限定されるものではない。図６に示すように、第２のシリンダ１ｂ1 の排除容積を，第１のシリンダ１ａ1 の排除容積よりも小とした、ロータリ式圧縮機１Ａであってもよい。すなわち、図１のように圧縮機１における第１のシリンダ１ａと第２のシリンダ１ｂとの排除容積を同一とした場合、バイパス路Ｓａを流れる冷媒の蒸発温度および圧力が高く設定されるので、室外熱交換器５に比べバイパス路Ｓａにより多くの冷媒が流入することになる。
【００３３】
すると、室外熱交換器５が有効に利用されなくなるとともに、蓄熱槽８の蓄熱剤Ｗの熱量が必要以上に多く消費されることになり、蓄熱利用時間が短縮され、蓄熱利用の効率が低下することもある。
なおこの場合、上記膨張弁７を絞ることによってバイパス路Ｓａに流入する冷媒量を制限することも可能であるが、膨張弁７を絞ることは冷媒の蒸発温度および圧力を低下させることになるので、上述した実施の態様で説明した効果を充分に利用できないことになる。
【００３４】
そこで、上記蓄熱槽８の吸熱熱交換器９に連通する第２のシリンダ１ｂ１の排除容積を、室外熱交換器５に連通する第１のシリンダ１ａ１の排除容積よりも小とする。
これによれば、バイパス路Ｓａを流れる冷媒は、蒸発温度および圧力が高いままで、密度の濃い冷媒となっているので、第２のシリンダ１ｂ１の排除容積が小さくても冷媒循環量は多く、実質的に排除容積の大きな第１のシリンダ１ａ１と同等の冷媒循環量を得ることができ、吸熱熱交換器９と室外熱交換器５とに流れる冷媒の流量がバランスし、室外熱交換器５を有効に利用するとともに、蓄熱利用時間を延長させ、電気ヒータ１０のランニングコストを抑制して、蓄熱利用の効率が低下させないようにすることができる。
【００３５】
また、上記実施の形態では、第１の吸込み管１ａと、第２の吸込み管１ｂを補助バイパス路Ｓｂで連通し、この補助バイパス路の中途部に逆止弁１３を設けたが、これに限定されるものではない。
図７に示すように、第１のシリンダ１ａと、第２のシリンダ１ｂとに接続される各吸込み管Ｐａ，Ｐｂを単体のサクションカップ２０に接続してもよい。そして、第１の吸込み管Ｐａ端部には逆止弁１３が設けられる。
【００３６】
本来、サクションカップは、圧縮機の吸込み部に接続される配管途中に設けられていて、圧縮機に吸込まれる直前の蒸発冷媒を導入し、ここで気液分離をなすとともに整圧し、かつ消音機能を有するものである。
これまで説明した実施の態様では図示を省略したが、第１，第２の吸込み管Ｐａ，Ｐｂそれぞれに専用のサクションカップを備えても、各サクションカップの大きさは、図７の共通化サクションカップ２０のおよそ２／３程度であり、さらにこれらサクションカップの吸込み側に上記補助バイパス路Ｓｂを備え、中途部に逆止弁１３を設ける必要があり、圧縮機１の周囲の配管スペースを大きくとらなければならない。
【００３７】
図７の実施の形態では、サクションカップ２０を共通化し、かつこの内部に逆止弁１３を収容することにより、コンパクト化を図れる。そして、ロー付け箇所が低減して、製造性の向上を図れる。
なお、蓄熱槽８の吸熱熱交換器９に接続される第２の吸込み管Ｐｂは、補助サクションカップ２１を設ける。
また、各上記実施の形態では、蓄熱槽８に収容する熱交換器として吸熱熱交換器９のみを収容したが、これに限定されるものではなく、図８および図９に示すような蓄熱槽８Ａであってもよい。
上記蓄熱槽８Ａとして、電気ヒータ１０、温度センサ１１および蓄熱剤Ｗは同一であり、さらに蓄熱剤Ｗに浸漬される後述する吸熱熱交換器９Ａおよび放熱熱交換器３０を備えている。
【００３８】
すなわち、これら吸熱熱交換器９Ａおよび放熱熱交換器３０とも同一の形態をなす熱交換器であるが、熱交換容量として、吸熱熱交換器９Ａは放熱熱交換器３０よりも遥かに大きな熱交換容量を有する。
上記吸熱熱交換器９Ａは、第２のシリンダ１ｂに第２の吸込み管Ｐｂを介して連通することは、この実施の形態でも同様である。（同図では、作図上の理由から、第１，第２のシリンダ１ａ，１ｂの位置が、これまで説明した実施の形態とは左右逆になっているが、実質的に同一である。以下同じ）
一方、上記放熱熱交換器３０の一端部は、ロータリ式圧縮機１の吐出部と連通される。他端部は、上記四方弁２の第１のポートｂ１に連通される。すなわち、ロータリ式式圧縮機１の吐出部と、四方弁２との間に上記放熱熱交換器３０が設けられることになる。
この場合の上記電気ヒータ１０も、水温センサ１１が水温を検知し、ここでは図示しない制御部１５が大気圧以上の飽和水温となるように通電制御する。さらにまた、蓄熱槽８Ａの水温が設定水温以下で、かつ上記ロータリ式圧縮機１の回転数が所定回転数以下のときも通電される。
そして、いずれの運転モードでも、ロータリ式圧縮機１から吐出される冷媒ガスは、はじめに蓄熱槽８Ａの放熱熱交換器３０に導かれ、ここで蓄熱剤Ｗである水に放熱する。
【００３９】
暖房立上がり運転や、通常暖房運転、蓄熱利用の暖房運転、蓄熱利用の除霜運転および冷房モードでの除霜運転など、全て先に説明した冷凍サイクルと同一であるので、ここではその説明を省略する。
上記蓄熱槽８Ａの水温は、電気ヒータ１０の発熱と、放熱熱交換器３０の放熱によって早急に上昇する。そして、所定水温に到達した状態では、吸熱熱交換器９Ａによる蓄熱剤Ｗからの吸熱作用があっても、その熱は放熱熱交換器３０が補充することになり、蓄熱剤温度の低下の影響が少ない。したがって、電気ヒータ１０に通電する時間が少なくてすみ、ランニングコスト低減に寄与する。
【００４０】
図１０に示すように、蓄熱槽８Ａに吸熱熱交換器９Ａと放熱熱交換器３０を備えることを前提として、ロータリ式圧縮機１Ａは、第２のシリンダ１ｂ１の排除容積を、第１のシリンダ１ａ１の排除容積よりも小としてもよい。
すなわち、第１のシリンダ１ａ１は四方弁２を介して室外熱交換器５に連通しており、蓄熱槽８Ａの吸熱熱交換器９Ａに連通する第２のシリンダ１ｂ１よりも大きな圧縮仕事をなす。
【００４１】
換言すれば、室外熱交換器５で充分な吸熱を行なわせ、蓄熱槽８Ａでの吸熱を抑え気味にできる。蓄熱槽８Ａの蓄熱剤Ｗは熱を奪われることがさらに少なくなって、電気ヒータ１０のランニングコストを抑制できる。
図１１に示すように、第１のシリンダ１ａと、第２のシリンダ１ｂとに接続される各吸込み管Ｐａ，Ｐｂを単体のサクションカップ２０に接続し、サクションカップ２０内の第１の吸込み管Ｐａ端部に逆止弁１３を設けてもよい。
【００４２】
したがって、サクションカップ２０を共通化してコンパクト化を図るとともに、この内部に逆止弁１３を収容することにより、ロー付け箇所が低減して、製造性の向上を図れる。
さらに、蓄熱槽８の吸熱熱交換器９に接続される第２の吸込み管Ｐｂは、補助サクションカップ２１を設ける。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、特に、外気温の低い条件下での暖房立上がり運転時および通常暖房運転時において、外気からの吸熱に加えて蓄熱槽からの吸熱があり、冷媒を高い蒸発温度に保持できるので、短時間の立上がりが可能となり、高い暖房能力を得られる。そして、除霜運転も同様に、蓄熱槽からの吸熱があるところから、短時間で除霜が完了し、快適空調を保持できる。
さらに、制御手段による効率のよい温度制御をなすとともに、蓄熱槽からの吸熱による第２のシリンダの圧縮仕事を第１のシリンダの圧縮仕事よりも抑制して、第１および第２のシリンダによる冷媒循環量をほぼ同等とすることができ、蓄熱槽からの吸熱を抑え気味 にして、高い暖房能力が継続して得られるなどの効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す、空気調和機の冷凍サイクルと電気回路図。
【図２】同実施の形態の、通常暖房運転時の冷凍サイクル図。
【図３】同実施の形態の、蓄熱利用の除霜運転時の冷凍サイクル図。
【図４】同実施の形態の、運転モードを変更しての除霜運転時の冷凍サイクル図。
【図５】同実施の形態の、蓄熱槽の概略の縦断面図。
【図６】他の実施の形態の、異なる構造の圧縮機を備えた冷凍サイクル図。
【図７】さらに他の実施の形態の、異なる構成の冷凍サイクル図。
【図８】さらに他の実施の形態の、異なる構成の冷凍サイクル図。
【図９】同実施の形態の、蓄熱槽の概略の縦断面図。
【図１０】他の実施の形態の、異なる構造の圧縮機を備えた冷凍サイクル図。
【図１１】さらに他の実施の形態の、異なる構成の冷凍サイクル図。
【図１２】暖房運転時のモリエル線図。
【図１３】除霜運転時のモリエル線図。
【図１４】従来の、冷凍サイクル図。
【符号の説明】
１，１Ａ…ロータリ式圧縮機、２…四方弁、３…室内熱交換器、４…電子自動膨張弁、５…室外熱交換器、Ｐ…冷媒管、Ｓ…主回路、１ａ，１ａ１…第１のシリンダ、１ｂ，１ｂ１…第２のシリンダ、Ｐａ…第１の吸込み管、Ｓａ…バイパス路、６…電磁開閉弁、７…減圧機構（膨張弁）、８，８Ａ…蓄熱槽、９，９Ａ…吸熱熱交換器、１３…逆止弁、Ｓｂ…補助バイパス路、３０…放熱熱交換器、１０…加熱手段（電気ヒータ）、１１…水温検出用センサ、２０…サクションカップ、２１…補助サクションカップ。

Claims (2)

1. 圧縮機と、四方弁と、室内熱交換器と、膨張弁および室外熱交換器をヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成するように冷媒管を介して連通する冷凍サイクル回路を備えた空気調和機において、
   上記圧縮機は、第１のシリンダと第２のシリンダとを備えたロータリ式圧縮機であり、暖房運転時の蒸発器である室外熱交換器の冷媒導出部と、上記ロータリ式圧縮機の第１のシリンダ吸込み部を第１の吸込み管で連通し、
   暖房運転時の凝縮器である室内熱交換器の冷媒導出部と上記膨張弁との間からバイパス路を分岐接続し、このバイパス路に、開閉弁と、減圧機構および蓄熱槽に収容される吸熱熱交換器を設け、
   このバイパス路の上記蓄熱槽吸熱熱交換器と、上記ロータリ式圧縮機の第２のシリンダの吸込み部を第２の吸込み管で連通し、この第２の吸込み管と上記第１の吸込み管を、中途部に逆止弁を備えた補助バイパス路で連通し、
   上記蓄熱槽に収容される蓄熱媒体は、水および一部空気層および／もしくは一部水蒸気層であり、上記蓄熱槽には、制御手段に接続される加熱手段および水温検出用のセンサが備えられ、
   上記制御手段は、水温検出用センサが検出する水温が大気圧以上の飽和水温となるように、上記加熱手段の加熱作用を行なわせる制御をなすことを特徴とする空気調和機。
2. 圧縮機と、四方弁と、室内熱交換器と、膨張弁および室外熱交換器をヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成するように冷媒管を介して連通する冷凍サイクル回路を備えた空気調和機において、
   上記圧縮機は、第１のシリンダと第２のシリンダとを備えたロータリ式圧縮機であり、上記第２のシリンダの排除容量を上記第１のシリンダの排除容量よりも小さく設定し、暖房運転時の蒸発器である室外熱交換器の冷媒導出部と、上記ロータリ式圧縮機の第１のシリンダ吸込み部を第１の吸込み管で連通し、暖房運転時の凝縮器である室内熱交換器の冷媒導出部と上記膨張弁との間からバイパス路を分岐接続し、このバイパス路に、開閉弁と、減圧機構および蓄熱槽に収容される吸熱熱交換器を設け、このバイパス路の上記蓄熱槽吸熱熱交換器と、上記ロータリ式圧縮機の第２のシリンダの吸込み部を第２の吸込み管で連通し、この第２の吸込み管と上記第１の吸込み管を、中途部に逆止弁を備えた補助バイパス路で連通したことを特徴とする空気調和機。

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