JPH0428983B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は室内を冷暖房する冷凍サイクルに係
り、特に蓄熱槽を備えたヒートポンプ式冷凍サイ
クルに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、この種のヒートポンプ式冷凍サイクル
は、第１図に示すように、コンプレツサ１、四方
弁２、室外熱交換器３、膨脹弁４、室内熱交換器
５を順次接続して構成され、四方弁２を切換操作
することにより室内を冷暖房するようになつてい
る。

一方、冷凍サイクルは途中に蓄熱剤と充填した
蓄熱槽６が備えられている。この蓄熱槽内には放
熱（蓄熱）用熱交換コイル７および吸熱用熱交換
コイル８が収容される。放熱用熱交換コイル７を
備えた放熱用配管９はコンプレツサ１の吐出側高
圧配管１０の並設される。そして、弁１１を閉じ
ることにより吐出冷媒を放熱用熱交換コイル７に
案内し、吐出冷媒からの放熱により蓄熱される。
また、吸熱用熱交換コイル８を備えた吸熱用配管
１２はコンプレツサ１の吸込側低圧配管１３に接
続される。しかして、弁１４を閉じることにより
戻り冷媒を吸熱用熱交換コイル８に案内し、これ
を加熱している。

しかして、従来のヒートポンプ式冷凍サイクル
での除霜運転は、四方弁２を切換え、反転除霜す
ることにより行なわれる。しかし、この反転除霜
運転時には、コンプレツサ１へ還流される冷媒を
加熱し、蒸発させるため、戻り冷媒を蓄熱槽６内
に案内し、この蓄熱槽６内を通る間に吸熱して、
加熱される。

しかしながら、上記ヒートポンプ式冷凍サイク
ルでは、蓄熱槽６が独立して設置され、その蓄熱
はコンプレツサ１からの高温吐出冷媒を弁操作に
より放熱用熱交換コイル７に案内することによつ
て行なわれる。このため、蓄熱槽６での蓄熱や冷
媒加熱のための放熱の切換操作が面倒で、複雑に
なつたり、冷凍サイクル内に種々の弁類が配置さ
れるため配管が複雑でコスト高の要因となつた
り、また、蓄熱槽６が独立しているため、設置ス
ペースも大きくなり、小型化を図ることが困難で
あつた。しかも、コンプレツサの運転によるコン
プレツサケースからの放熱による熱はそのまま外
部へ放出され、有効に利用することができなかつ
た。

〔発明の目的〕

この本発明は上述した点を考慮し、コンプレツ
サからの放熱を有効かつ積極的に利用して、コン
プレツサに還流される冷媒の加熱を可能にし、か
つ大きな設置スペースを必要とせず、小型で簡単
な構造の冷凍サイクルを提供することを目的とす
る。

この発明の他の目的は、コンプレツサからの騒
音を低減させるとともに、除霜運転を効率よく行
ない得るようにした冷凍サイクルを提供すること
を目的とする。

〔発明の概要〕

上述した目的を達成するために、この発明に係
る冷凍サイクルは、コンプレツサ、四方弁、室外
熱交換器、膨脹機構および室内熱交換器を接続し
て構成されたものにおいて、上記四方弁からコン
プレツサ吸込側に至る低圧側冷媒配管に、吸熱用
熱交換コイルを備えた蓄熱用配管を並列にかつ切
換可能に接続し、上記熱交換コイルを収容した蓄
熱槽をコンプレツサと熱交換可能に配設したもの
である。

〔発明の実施例〕

以下、この発明に係る冷凍サイクルの好ましい
実施例について添付図面を参照して説明する。

第２図は、この発明に係るヒートポンプ式冷凍
サイクルを示し、この冷凍サイクルは冷暖房用空
気調和機に適用され、コンプレツサ２０、四方弁
２１、室外熱交換器２２、膨脹機構としての膨脹
弁（キヤピラリチユーブでもよい。）２３、室内
熱交換器２４を順次接続して構成されており、閉
じた冷媒循環回路２５を形成している。

一方、コンプレツサ２０の吐出側からホツトガ
スバイパス配管２６が分岐されており、このバイ
パス配管２６は途中に設けられたバイパス弁２７
を介して室外熱交換器２２と膨脹弁２３との間の
冷媒配管２５ａに接続され、ホツトガスバイパス
回路を構成している。

また、四方弁２１からコンプレツサ２０の吸込
側に至る低圧側冷媒配管２５ｂに蓄熱用配管２８
が並列に接続される。蓄熱用配管２８は途中に吸
熱用熱交換コイル２９を備え、この熱交換コイル
２９は蓄熱剤が充填された蓄熱槽３０内に収容さ
れる。蓄熱槽３０は、第３図に示すようにコンプ
レツサ２０を外側から覆い、そのコンプレツサケ
ース２０ａに一体あるいは一体的に設けられる。
蓄熱槽３０内に収容される吸熱用熱交換コイル２
９は周方向に延び、その他端側は蓄熱槽３０から
出てコンプレツサ２０のサクシヨンカツプ３１に
接続される。

ところで、前記低圧側冷媒配管２５ｂと蓄熱用
配管２８との分岐部には切換用三方弁３３が設け
られる。この三方弁３３は第４図に示すように構
成され、弁ケーシング３４に１つの流入ポート３
５と２つの流出ポート３６ａ，３６ｂが形成され
る。両流出ポート３６ａ，３６ｂは弁体３７によ
り選択的に開口される。弁体３７は弁棒３８を介
してプランジヤ３９に一体的に連結され、プラン
ジヤ３９はスプリング４０によりばね付勢され、
弁体３７を一方の弁シート４１側に押圧される。
また、上記プランジヤ３９は電磁コイル４２への
通電により、スプリング４０のばね力に抗して移
動され、弁体３７を他方の弁シート４３側に押し
付ける。

しかして、切換用三方弁３３は電磁コイル４２
への通電により、弁体３７は弁シート３６ａを閉
塞し、流入ポート３５は一方の流出ポート３６ｂ
に連通され、通電を解除することにより他方の流
出ポート３６ａに連通される。この三方弁３３の
切換の際、三方弁３３の各流出入ポート３５，３
６ａ，３６ｂに作用する冷媒圧力は低圧で、流出
入ポートの圧力差はほとんどないため、三方弁３
３が大口径のものであつても、弁の切換操作は小
さな切換力でスムーズに行なうことができる。こ
のため、三方弁３３は簡単かつ単純構造の直動弁
でよく、しかも電磁コイル４０も小さなもので足
りる。また、三方弁３３は切換部からの冷媒洩れ
が少々生じても不都合がないので、低コストで製
造できる。

次に、この発明の冷凍サイクルの作用について
述べる。

冷房運転時には、四方弁２１、三方弁３３は第
２図に示す状態でセツトされる。しかして、コン
プレツサ２０から吐出された冷媒は四方弁２１を
経て室外熱交換器２２に送られ、ここで周囲に放
熱して凝縮される。この凝縮冷媒は膨脹弁２３を
通つて膨脹作用を受けた後、室内熱交換器２４に
案内され、ここで吸熱し、周囲の空気を冷却す
る。冷却された空気は冷却風となつて室内に吹き
出され、室内を冷房する。

一方、暖房運転時には、四方弁２１を暖房運転
側に切り換える。この切換により、コンプレツサ
２０から吐出される高温高圧冷媒は四方弁２１を
経て室内熱交換器２４に送られ、ここで放熱して
周囲の空気を暖める。暖められた空気は温風とな
つて室内に吹き出され、室内を暖房している。

室内を暖房することにより、凝縮された冷媒
は、膨脹弁２３を経て室外熱交換器２２に送ら
れ、ここで周囲から熱を奪つて蒸発され、蒸発し
たガス冷媒は四方弁２１から三方弁３３、低圧側
冷媒配管２５ｂおよびサクシヨンカツプ３１を経
てコンプレツサ２０内に還流される。

ところで、コンプレツサ２０の運転時、コンプ
レツサケース２０ａから放熱される熱は、熱伝導
により蓄熱槽３０内に伝達され、蓄熱槽３０内に
時間をかけて蓄熱される。蓄熱槽３０内の蓄熱は
三方弁３３が蓄熱用配管２８側に切り換えられな
い限り、放熱されない。

次に、除霜運転を行なう場合には、四方弁２１
を暖房運転側にセツトしたままで、三方弁３３を
蓄熱用配管２８を選択するように切換え、バイパ
ス弁２７を開く。

これにより、コンプレツサ２０からの高温高圧
冷媒はホツトガスバイパス回路２６を経て室外熱
交換器２２に直接案内され、ここで放熱し、室外
熱交換器２２のフインに付着した霜を取り除く。
室外熱交換器２２を除霜することにより、凝縮さ
れた冷媒は四方弁２１、三方弁３３を経て蓄熱槽
３０内に案内され、吸熱用熱交換コイル２９を通
る間に吸熱作用を受けて蒸発し、ガス冷媒とな
り、このガス冷媒がサクシヨンカツプ３１を経て
コンプレツサ２０に還流される。したがつて、室
外熱交換器２２に付着した霜を急速に除霜するこ
とができる。

その際、バイパス弁２７の弁開度を調節するこ
とにより、ホツトガスバイパス回路２６を流れる
冷媒流量を調節することができ、コンプレツサ２
０からの高温高圧吐出冷媒の一部をホツトガスバ
イパス回路２６に流し、残りを四方弁２１を介し
て室内熱交換器２４に案内することにより、暖房
運転を継続させながら、除霜運転を行なうことが
でき、暖房運転を連続的に行なうことができる。

なお、この発明の一実施例の説明においては、
低圧側冷媒配管と蓄熱用配管との分岐部に三方弁
を備えた例について説明したが、各配管に通常の
開閉弁を備えるようにしてもよい。

また、除霜運転はホツトガスバイパス回路２６
を利用した例について説明したが、この代りに、
四方弁を切換えることによる反転除霜の場合に
も、同様にして適用することができる。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、この発明に係る冷凍サイ
クルにおいては、四方弁からコンプレツサ吸込側
に至る低圧側冷媒配管に、吸熱用熱交換コイルを
備えた蓄熱用配管を並列にかつ切換可能に接続
し、上記熱交換コイルを収容した蓄熱槽をコンプ
レツサと熱交換可能に配設したから、コンプレツ
サケースからの放熱を積極的に利用して蓄熱槽内
を蓄熱させることができるので、蓄熱槽内に放熱
用熱交換コイルを設ける必要がなく、その分だけ
蓄熱槽内を簡素化することができる。また、蓄熱
槽はコンプレツサと熱交換可能に配設されている
ので、その分だけ近接した配置構造となり、設置
スペースの有効利用を図ることができるので、大
きな設置スペースを必要とせず、小型化を図るこ
とができる。

また、蓄熱槽でコンプレツサケースを覆い、両
者を一体化した場合には、スペースをより一層有
効的に利用を図ることができるとともに、コンプ
レツサからの騒音を蓄熱槽で吸収することがで
き、コンプレツサの防音効果を向上させることが
できる。

さらに、コンプレツサからの高温高圧の吐出冷
媒で蓄熱槽内を蓄熱する必要がないため、吐出冷
媒を冷暖房用等に有効的に利用できるとともに、
冷凍サイクルのサイクル構造が簡素化される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のヒートポンプ式冷凍サイクルを
示す図、第２図はこの発明に係る冷凍サイクルの
一実施例を示す図、第３図は上記冷凍サイクルに
組み込まれるコンプレツサと蓄熱槽との配置関係
を示す簡略図、第４図は上記冷凍サイクルに組み
込まれる切換用三方弁の弁構造を示す断面図であ
る。 ２０……コンプレツサ、２０ａ……コンプレツ
サケース、２１……四方弁、２２……室外熱交換
器、２４……室内熱交換器、２５ｂ……低圧側冷
媒配管、２８……蓄熱用配管、２９……吸熱用熱
交換コイル、３０……蓄熱槽、３３……切換用三
方弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コンプレツサ、四方弁、室外熱交換器、膨脹
   機構および室内熱交換器を接続して構成された冷
   凍サイクルにおいて、上記四方弁からコンプレツ
   サ吸込側に至る低圧側冷媒配管に、吸熱用熱交換
   コイルを備えた蓄熱用配管を並列にかつ切換可能
   に接続し、上記熱交換コイルを収容した蓄熱槽を
   コンプレツサと熱交換可能に配設したことを特徴
   とする冷凍サイクル。 ２ 蓄熱槽はコンプレツサケースを覆うように一
   体あるいは一体的に設けられ、この蓄熱槽内に、
   コンプレツサケースからの放熱による熱伝導によ
   り蓄熱するように構成された特許請求の範囲第１
   項に記載の冷凍サイクル。 ３ 蓄熱槽に収納される吸熱用熱交換コイルは、
   蓄熱槽内を周方向に延びるように延設された特許
   請求の範囲第２項に記載の冷凍サイクル。 ４ 低圧側冷媒配管と蓄熱用配管との分岐部には
   切換用三方弁が設けられ、この三方弁の切換操作
   により低圧側冷媒配管および蓄熱用配管が択一的
   に選択される特許請求の範囲第１項に記載の冷凍
   サイクル。 ５ コンプレツサの吐出側にはホツトガスバイパ
   ス配管が分岐されており、このバイパス配管は途
   中にバイパス弁を備え、その先端は室外側熱交換
   器と膨脹機構との間に接続された特許請求の範囲
   第１項に記載の冷凍サイクル。