JPH04186068A - 空気調和装置 - 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】 【産業上の利用分野】

本発明は、蓄熱熱交換器をもつ蓄熱式圧縮機を備えたヒ
ートポンプ式の空気調和装置に関する。

【従来の技術】

従来、この種の空気調和装置として、例えば第８図に示
すようなものが知られている（特開昭６３−１６９４５
７号公報）。この空気調和装置は、蓄熱熱交換器１２を
外周にもつ蓄熱式圧縮機１１゜四路切換弁＋３．室内熱
交換器１４．膨張弁Ｉ５および室外熱交換器１６を順次
管路１７ａ＝Ｉ７ｒで接続し、ヒートポンプを構成して
いる。また、室内熱交換器１４と膨張弁１５の間の管路
１７ｃを第１電動弁１８を有する第１管路１９で上記蓄
熱熱交換器１２の一端１２ａに接続する一方、この蓄熱
熱交換器１２の他端＋２ｂを第２管路２０により室外熱
交換器１６と膨張弁１５の間の管路１７ｄに接続し、第
２管路２０に蓄熱熱交換器１２から室外熱交換器１６へ
の流れが順方向となる逆止弁２２を設けている。なお、
上記蓄熱熱交換器■２は、圧縮機！１から放出される熱
を得て融解する潜熱蓄熱材（Ｎ　ａ　ＣＨ３ＣＯ０・３
　Ｈｔ　Ｏ）と、第１．第２管路１９．２０および熱交
換器のチューブを介してこの蓄熱材中を貫流する低温の
冷媒液との間で熱交換を行なわせるものである。 そして、通常の暖房運転中は、第１ｉｔ動弁１８を閉じ
て、冷媒を図中の実線矢印の如く管路１７ａ〜Ｉｆｆの
みに循環させ、蓄熱式圧縮機ＩＩの吐出ボートＰ。から
の高温高圧の冷媒ガスを室内熱交換器１４で凝縮させて
潜熱を室内空気に与え、次いで冷媒液を膨張弁１５て減
圧した後、室外熱交換器１６にて外気から熱を奪って蒸
発させて冷媒ガスとし、この冷媒ガスをアキュムレータ
２１を経て蓄熱式圧縮４１１１の吸込ボートＰｉに吸い
込んで断熱圧縮する。また、寒冷期に室外熱交換器１６
が凍結（フロスト）シた場合や暖房運転開始時には、第
１ｉｔ動弁１８を全開し、室内熱交換器１４からの冷媒
液を、図中の１点鎖線矢印の如く圧縮機１１の蓄熱熱交
換器１２に通して高温の冷媒ガスにし、管路１７ｄを経
て室外熱交換器１６に流してデフロストを行ないあるい
は暖房運転開始時の負荷の軽減を図っている。 なお、冷房運転時は、四路切換弁１３を切り換えて冷媒
を図中の破線矢印の如く循環させ、室内熱交換器１４で
冷媒の蒸発により奪った室内の熱を、室外熱交換器１６
における冷媒の凝縮で外気に放出する。

【発明が解決しようとする課題】

ところが、上記従来の空気調和装置の第１管路１９．蓄
熱熱交換器１２．第２管路２０からなる蓄熱回収管路は
、デフロスト時に条虫の冷媒を流す必要があるため膨張
弁１５に比して管路抵抗が極めて小さい。そのため、暖
房運転時に第１電動弁１８を開くと、室内熱交換器１４
からの冷媒液の全てが、膨張弁１５を迂回して上記蓄熱
回収管路を流れて蓄熱で蒸発し、高温の冷媒ガスとなっ
て室外熱交換器１６に入る。従って、回収した熱が逆に
外気に放出され、室内熱交換器１４の冷媒圧力が低下し
て、暖房能力が低下してしまい、蓄熱熱交換器１２の蓄
熱を有効に利用することができないという欠点がある。 そこで、本発明の目的は、凍結時および暖房運転開始時
以外にも蓄熱式圧縮機に蓄えられた熱を有効利用できる
ように冷媒回路を工夫することによって、外気温に関係
なく蓄熱を用いた一層の高温風を得ることができ、装置
の暖房性能と効率を上げ、省エネルギ効果を高めること
ができる空気調和装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】 上記目的を達成するため、本発明の第１の空気調和装置
は、第１図に例示するように、蓄熱材を有する蓄熱熱交
換器１２を外周に備えた蓄熱式の圧縮機１１．四路切換
弁１３．室内熱交換器＋４゜膨張弁１５および室外熱交
換器！６を順次管路１７ａ＝１７ｆで接続し、上記膨張
弁１５の室内熱交換器１４側の管路１７ｃを第１電動弁
１８を有する第１管路１９で上記蓄熱熱交換器の一端１
２ａに接続する一方、この蓄熱熱交換器の他端＋２ｂを
第２管路２０で上記膨張弁１５の室外熱交換器Ｉ６側の
管路１７ｄに接続し、上記第２管路２０に蓄熱熱交換器
１２から室外熱交換器１６への流れが順方向となる逆止
弁２２を設けてなるヒートポンプ式のものにおいて、上
記第１管路１９に第１電動弁Ｉ８と並列に抵抗Ｉおよび
第２電動弁２を接続するとともに、上記第１電動弁１８
の閉鎖時に上記第２電動弁２の開放により、上記逆止弁
２２を経る暖房能力増強のための冷媒流が発生しうるよ
うに上記抵抗１の値を設定したことを特徴とする。 また、本発明の第２の空気調和装置は、第７図に例示す
るように、蓄熱材を有する蓄熱熱交換器１２を外周に備
えた蓄熱式の圧縮機１１．四路切換弁＋３．室内熱交換
器１４．膨張弁１５および室外熱交換器１６を順次管路
１７ａ＝１７ｆで接続し、上記膨張弁１５の室内熱交換
器１４側の管路１７Ｃを第１電動弁１８を有する第１管
路１９で上記蓄熱熱交換器の一端１２ａに接続する一方
、この蓄熱熱交換器の他端１２ｂを第２管路２０で上記
膨張弁１５の室外熱交換器１６側の管路１７ｄに接続し
、上記第２管路２０に蓄熱熱交換器１２から室外熱交換
器１６への流れが順方向となる逆止弁２２を設けてなる
ヒートポンプ式のものにおいて、上記電動弁１８か大開
度のとき上記逆止弁２２を経るデフロストのための冷媒
流を発生させる一方、上記電動弁１８が小開度のとき上
記逆止弁２２を経る暖房能力増強のための冷媒流を発生
させる抵抗１゛を上記電動弁１８と直列に接続したこと
を特徴とする。

【作用】

第１の空気調和装置において、寒冷期に室外熱交換器１
６が凍結した場合または暖房運転開始時には、第１’ｌ
ｆ動弁１８を開放かつ第２電動弁２を閉鎖し、室内熱交
換器１４側の管路１７ｃからの冷媒液を、蓄熱熱交換器
１２に通して蓄熱で蒸発させ、高温の冷媒ガスにして室
外熱交換器１６および圧縮機１１に送って、従来と同様
にデフロストや暖房開始時の負荷の軽減を行なう。 一方、凍結のない暖房運転中に高温風が必要な場合は、
第１電動弁１８を閉鎖かつ第２電動弁２を開放し、上記
管路１７ｃからの冷媒液を、蓄熱熱交換器に通して高温
の冷媒ガスにする。第２電動弁２に直列な抵抗ｌの値は
、この状態で逆止弁２２を経る暖房能力増強のための冷
媒流が発生するように設定されているので、抵抗ｌより
上流側の室内熱交換器１４の冷媒圧力は殆んど低下せず
、暖房能力が維持される一方、高温になった冷媒ガスは
、室外熱交換器Ｉ６を通って圧縮機１１に流入し、その
負荷を軽減する。つまり、圧縮機１１は、同一回転数で
もより高温高圧の冷媒ガスを室内熱交換器１４に吐出し
、室内では外気温に左右されず一層の高温風が得られ、
蓄熱回収によって空気調和装置の効率が上がり、省エネ
ルギ効果が向上する。 第２の空気調和装置において、寒冷期に室外熱交換器１
６が凍結した場合または暖房運転開始時には、第１Ｔｖ
Ｌ動弁Ｉ８を大開度にして、室内熱交換器１４と膨張弁
１５の間の管路１７ｃからの冷媒液を、第１管路１９の
抵抗Ｉ゛および電動弁１８を経て圧縮機１１の蓄熱熱交
換器１２に通して、蓄熱で蒸発させ、高温の冷媒ガスに
する。電動弁１８が大開度なので、抵抗１゛より上流側
の室内熱交換器１４の冷媒圧力が低下して、本来の暖房
能力は低下するが、蒸発した高温の冷媒ガスは、逆止弁
２２を経て室外熱交換器１６に流入してデフロストを行
ない、あるいは圧縮機１１に流入して暖房運転開始時の
負荷の軽減を行なう。 一方、外気温が高くて凍結が生じない季節の暖房運転中
に高温風が必要な場合は、電動弁１８を小開度にして、
上記管路１７ｃからの冷媒液を同様に蓄熱熱交換器１２
に通して、蓄熱で蒸発させ、高温の冷媒ガスにする。電
動弁１８が小開度なので、抵抗１゛より上流側の室内熱
交換器１４の冷媒圧力はさほど低下せず、暖房能力が維
持されるとともに、蒸発した高温の冷媒ガスは、室外熱
交換器１６を経て圧縮機ＩＩに流入して、暖房運転中の
圧縮機Ｉｔの負荷を軽減し、暖房能力を増強する。つま
り、上述と同様に室内で一層の高温風が得られ、装置の
効率が上がり、省エネルギ効果が向上する。

【実施例】

以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明する。 第１図は本発明の第２の空気調和装置の一例を示してお
り、この装置は、第８図で述へた従来の装置の第１管路
１９に第１電動弁１８と並列に抵抗たるキャピラリチュ
ーブ１および第２電動弁２を接続するととしに、蓄熱熱
交換器１２に溜る圧縮機の潤滑油を吸い込むためのキャ
ピラリチューブ３によって、逆止弁２２より上流側の第
２管路２０を圧縮機１１の吸込ボートＰｉに連通してな
り、第８図と同じ部材には同一番号を付している。 上記キャピラリチューブ１の抵抗値は、暖房運転中の第
１Ｗ動弁１８の閉鎖時に第２電動弁２の開放により、逆
止弁２２を経る暖房能力増強のための冷媒ガス流が発生
するように設定されている。 第２図は、第１図の空気調和装置の第２電動弁２等を制
御する制御回路のブロック図である。この制御回路は、
外気温度を検出する外気温度センサ６と、蓄熱熱交換器
１２内の蓄熱材の温度を検出する蓄熱材温度センサ７（
第１図参照）と、暖房運転時に高温風の吹き出しを指令
するための高温風スイッチ８と、これらのセンサおよび
スイッチからの検出信号や指令信号に基づいて、第２電
動弁２の開閉および室外熱交換器１６の室外ファン９の
オン・オフを制御するマイクロコンピュータ１０で構成
される。 上記マイクロコンピュータ１０は、第６図のフローチャ
ートに示すように、暖房運転時に高温風スイッチ８がオ
ンされたか否かを判断しく第６図のＳｌ）、オンと判断
したとき、外気温度センサ６と蓄熱材温度センサ７の検
出信号に基づき、外気温度が凍結の虞れのない温度（例
えば、２℃以上。第５図参照）か否かおよび蓄熱材温度
が熱回収可能な温度（例えば、６０°Ｃ以上）か否かを
判別しく第６図の８２）、いずれも肯と判別したとき予
め与えられたプログラムによって蓄熱回収時間ｔを算出
する（第６図の９３）。算出される蓄熱回収時間ｔは、
外気温度が高いほど室外熱交換器１６を通る熱回収冷媒
の外気への放熱が少なくなるので、第５図に示すように
外気温度に比例して長くなるとともに、蓄熱材が高温な
ほど多くの熱を回収できるので、蓄熱材温度に比例して
長くなる。 次に、マイクロコンピュータＩＯは、算出した蓄熱回収
時間ｔの間だけ第３図（ａ）に示すように連続的あるい
は第３図（ｂ）に示すように間欠的（を−ΣＬｉ）に、
第２電動弁２を開放し、かつ室外ファン９を停止させて
、蓄熱回収の制御を行なうようになっている（第６図の
６４）。 上記構成の空気調和装置は、次のように動作する。 いま、寒冷期に室外熱交換器１６が凍結した場合または
暖房運転開始時には、図示しない制御部が、第８図の従
来例で述べたように、第１電動弁１８を開放する。この
とき、膨張弁１５は自動的に閉鎖し、第２電動弁２はマ
イクロコンピュータＩＯにより閉鎖されているので、室
内熱交換器１４側の冷媒液は、第１管路１９から第１電
動弁１８を通って蓄熱熱交換器１２に入って蓄熱で蒸発
し、高温の冷媒ガスとなって第２管路２０を経て室外熱
交換器１６および圧縮機１１に流れ、デフロストや暖房
開始時の負荷軽減を行なう。 一方、凍結の虞れのない暖房運転中に高温風スイッチ８
が押されると、上記制御部は、圧縮機ｌｌを一定時間ｔ
ｃ（例えば、２０分）だけ高速回転させ、これにより高
温風吹出し状態となって、室内温風温度が第４図に示す
ように６０℃まで上昇する。また、マイクロコンピュー
タ１０は、第６図のステップＳ１で高温風スイッチ８が
オンと判断し、ステップＳ２に進んで温度センサ６．７
の検出温度が凍結の虞れなく、かつ熱回収可能と判別し
たとき、ステップＳ３に進む。そして、ステップＳ３で
、外気温度と蓄熱材温度に応じて蓄熱回収時間ｔを算出
し、ステップＳ４でこの時間ｔの間だけ例えば３回間欠
的に（第３図（ｂ）参照）第２電動弁２を開放し、かつ
室外ファン９を停止させる。 すると、室内熱交換器１４側の冷媒液は、膨張弁Ｉ５が
自動的に閉鎖し、第１電動弁１８が閉鎖されているので
、キャピラリチューブ１．第２電動弁２を通って蓄熱熱
交換器１２に入り、蓄熱で蒸発し、高温の冷媒ガスにな
る。ここで、キャピラリデユープ１の抵抗値は、この状
態で逆止弁２２を経る暖房能力増強のための冷媒流が生
じるように設定されているので、キャピラリチューブ１
より上流側の室内熱交換器１４の冷媒圧力は殆んど低下
せず、暖房能力が維持される一方、高温になった冷媒ガ
スは、室外ファン９の止った室外熱交換器１６を外気に
さほどの放熱しせず通過し、次いで圧縮機１１に流入し
てその負荷を軽減する。 つまり、圧縮機１１は、高温の冷媒ガスを吸込むことで
同一回転数でも一層高温高圧の冷媒ガスを室内熱交換器
１４に吐出し、第４図中の６５℃の３つのピークに示す
ように、室内では外気温に左右されず一層の高温風が得
られ、蓄熱回収によって空気調和装置の効率が上がり、
省エネルギ効果が向上するのである。 第７図は本発明の第１の空気調和装置の一例を示す冷媒
回路図である。この空気調和装置は、第８図で述べた従
来の装置の第１電動弁１８の上流側の第１管路１９に、
抵抗たるキャピラリチューブ１″を設け、第２管路２０
とアキュムレータ２１の上流側の管路１７ｆを第１図と
同様に潤滑油吸込用のキャピラリチューブ３で連通した
意思外は、第８図の装置と同じである。 上記キャピラリチューブ１°の抵抗値は、暖房運転中に
第１電動弁１８が大開度のとき、逆止弁２２を経るデフ
ロストのための冷媒流が発生する一方、第１電動弁１８
が小開度のとき、逆止弁２２を経る暖房能力増強のため
の冷媒流が発生ずるように設定されている。そして、第
２図と同様のマイクロコンピュータが、第６図のステラ
７’Ｓｌ〜Ｓ３と同様の処理で蓄熱回収時間ｔを算出し
、この時間ｔの間だけ第１Ｎ動弁Ｉ８を小開度に制御し
、かつ室外ファン９を停止させる一方、デフロスト要求
信号に基づき、第１電動弁１８を大開度に制御するよう
になっている。 従って、この空気調和装置によれば、フロスト時には、
第１ｍ動弁１８を大開度にして、室内熱交換器１４側の
冷媒液を第１管路１９から蓄熱熱交換器１２に通して、
高温の冷媒ガスとし、これを室外熱交換器１６．圧縮機
１１に送ってデフロストや起動時の負荷の軽減を行なう
一方、暖房運転中に高温風スイッチ８が押されると、第
１電動弁１８を小開度にして、キャピラリチューブＩ。 にて室内熱交換器１４の冷媒圧力を殆んど低下させずに
暖房能力を維持しつつ、蓄熱熱交換器１２の蓄熱で蒸発
させた高温の冷媒ガスを、室外熱交換器１６を通って圧
縮機１１に送って、外気温に左右されぬ一層の高温風の
獲得と、装置の効率および省エネルギ効果の向上を図る
ことができる。 上記実施例では、蓄熱回収時に室外ファン９を停止させ
ているので、外気への熱放出が抑えられ、−層の高温風
が得られるという利点がある。 なお、上記実施例では、第１管路１９の上流側にキャピ
ラリチューブ１またはｌ゛を、下流側に第２電動弁２ま
たは第１電動弁１８を設けたが、キャピラリデユープを
下流側に電動弁を上流側に設けることもてきる。

【発明の効果】

以上の説明で明らかなように、本発明のヒートポンプ式
の空気調和装置は、蓄熱熱交換器をもつ圧縮機、四路切
換弁、室内熱交換器、膨張弁、室外熱交換器を順次管路
で接続し、膨張弁の室内熱交換器側の管路を第１ＩＸ動
弁を有する第１管路で蓄熱熱交換器の一端に接続する一
方、この蓄熱熱交換器の他端を順方向の逆止弁を有する
第２管路で膨張弁の室外熱交換器側の管路に接続したも
のにおいて、第１管路に第１ｍ動弁と並列に抵抗および
第２電動弁を接続するとともに、第１ＴＬ動弁の閉鎖時
に第２電動弁の開放により、逆止弁を経る暖房能力増強
のための冷媒流が発生しうるように上記抵抗の値を設定
しているので、蓄熱熱交換器に蓄えられた放熱を寒冷期
の室外熱交換器のデフロストに利用できるのみならず、
上記抵抗にて室内熱交換器の冷媒圧力を低下させずに暖
房能力を維持しつつ、蓄熱で蒸発させた高温の冷媒ガス
を室外熱交換器を通って圧縮機に送って、外気温に左右
されぬ一層の高温風の獲得と、装置の効率および省エネ
ルギ効果の向上を図ることができる。 また、上記抵抗および第２電動弁を省略し、第１管路に
第り電動弁と直列に抵抗を設け、この抵抗の値を、第１
ｉ動弁が大開度のとき逆止弁を経るデフロストのための
冷媒流が発生する一方、第１電動弁が小開度のとき逆止
弁を経る暖房能力増強のための冷媒流が発生しうるよう
に設定しても、上述と同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の空気調和装置の一実施例を示す
冷媒回路図、第２図は第１図の空気調和装置の制御回路
を示すブロック図、第３図は上記制御回路による制御例
を示すタイムチャート、第４図は上記実施例による高温
風吹出しを示す図、第５図は上記実施例による外気温度
と蓄熱回収時間の関係を示す図、第６図は上記制御回路
の制御動作を示すフローチャート、第７図は本発明の第
２の空気調和装置の一実施例を示す冷媒回路図、第８図
は従来の空気調和装置の冷媒回路図である。 １．１’・・キャピラリチューブ、２・・第２電動弁、
６・・・外気温度センサ、７・・蓄熱材温度センサ、８
・・・高温風スイッチ、 ＩＯ・・・マイクロコンピュータ、１１・・・圧縮機、
１２・・・蓄熱熱交換器、１３・・四路切換弁、１４・
・・室内熱交換器、Ｉ５・・・膨張弁、１６・・・室外
熱交換器、１７ａ〜１７ｆ・・管路、１８・・・第１電
動弁、１９・・・第１管路、２０・・・第２管路、２２
・・・逆止弁。 特許出願人ダイキン工業株式会社 代　理　人　弁理士　青　山　　葆　はか１名第２図 第３図 第４図 第５図 ２　　　　　７　外気温度（°Ｃ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）蓄熱材を有する蓄熱熱交換器（１２）を外周に備
   えた蓄熱式の圧縮機（１１）、四路切換弁（１３）、室
   内熱交換器（１４）、膨張弁（１５）および室外熱交換
   器（１６）を順次管路（１７ａ〜１７ｆ）で接続し、上
   記膨張弁（１５）の室内熱交換器（１４）側の管路（１
   ７ｃ）を第１電動弁（１８）を有する第１管路（１９）
   で上記蓄熱熱交換器の一端（１２ａ）に接続する一方、
   この蓄熱熱交換器の他端（１２ｂ）を第２管路（２０）
   で上記膨張弁（１５）の室外熱交換器（１６）側の管路
   （１７ｄ）に接続し、上記第２管路（２０）に蓄熱熱交
   換器（１２）から室外熱交換器（１６）への流れが順方
   向となる逆止弁（２２）を設けてなるヒートポンプ式の
   空気調和装置において、 上記第１管路（１９）に第１電動弁（１８）と並列に抵
   抗（１）および第２電動弁（２）を接続するとともに、
   上記第１電動弁（１８）の閉鎖時に上記第２電動弁（２
   ）の開放により、上記逆止弁（２２）を経る暖房能力増
   強のための冷媒流が発生しうるように上記抵抗（１）の
   値を設定したことを特徴とする空気調和装置。
2. （２）蓄熱材を有する蓄熱熱交換器（１２）を外周に備
   えた蓄熱式の圧縮機（１１）、四路切換弁（１３）、室
   内熱交換器（１４）、膨張弁（１５）および室外熱交換
   器（１６）を順次管路（１７ａ〜１７ｆ）で接続し、上
   記膨張弁（１５）の室内熱交換器（１４）側の管路（１
   ７ｃ）を第１電動弁（１８）を有する第１管路（１９）
   で上記蓄熱熱交換器の一端（１２ａ）に接続する一方、
   この蓄熱熱交換器の他端（１２ｂ）を第２管路（２０）
   で上記膨張弁（１５）の室外熱交換器（１６）側の管路
   （１７ｄ）に接続し、上記第２管路（２０）に蓄熱熱交
   換器（１２）から室外熱交換器（１６）への流れが順方
   向となる逆止弁（２２）を設けてなるヒートポンプ式の
   空気調和装置において、 上記電動弁（１８）が大開度のとき上記逆止弁（２２）
   を経るデフロストのための冷媒流を発生させる一方、上
   記電動弁（１８）が小開度のとき上記逆止弁（２２）を
   経る暖房能力増強のための冷媒流を発生させる抵抗（１
   ′）を、上記電動弁（１８）と直列に接続したことを特
   徴とする空気調和装置。