JPH0452469A - 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、ヒートポンプ式冷凍サイクルの構成機器とし
て蓄熱熱交換器をもつ蓄熱式圧縮機を備え１こ空気調和
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４図に示
すようなものが知られている。この空気調和装置は、蓄
＃１１熱交換器１２を外周にもつ蓄熱式圧縮機ＩＩ、四
路切換弁＋３．室内熱交換器１４減圧装置としての第１
電動弁１５および室外熱交換器１６を順次管路１７ａ＝
Ｉ７ｆで連通し、ヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成
している。また、室内熱交換器１４と第１電動弁１５の
間の管路１７ｃを第２電動弁１８を有する第１管路１９
てＬ記蓄熱熱交換器１２の一端１２ａに連通し、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と第１電動弁１５の間の管路１７ｄに連通
している。なお、上記蓄熱熱交換器１２は、圧縮機１１
から放出される熱を得て溶融する高温の蓄熱材（例えば
融点５８℃）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上記冷凍
サイクルの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２電動弁１８を閉して
、冷媒を図中の実線矢印の如く管路１７ａ〜１７ｆのみ
に循環させ、蓄熱式圧縮機１１の吐出ポート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、低温となった高圧の冷媒液を第１
電動弁１５で減圧１．た後、室外熱交換器１６で蒸発さ
せて外気から熱を得て低温低圧の冷媒ガスとし、アキュ
ムレータ２１を経て蓄熱式圧縮機１１の吸込ポーｈＰｉ
に吸い込む。また、寒冷期に室りを熱交換器１６か凍結
（フロスト）した場合や暖房運転開始時には、第２電動
弁１８を全開し、管路１７ｃからの低温高圧の冷媒液を
、図中の１点鎖線矢印の如く圧縮機１１の蓄熱熱交換器
１２に通して高温にし、管路１７ｄ内の冷媒液に合流さ
せることによって、室外熱交換器Ｉ６のデフロストを行
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、回路切換弁Ｉ３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。

【発明か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は、蓄熱熱交換器１
２の蓄熱材に蓄えられた圧縮機１１の放熱を、室外熱交
換器Ｉ６の凍結時および暖房運転開始時のみに利用する
構造であるため、外気温か４〜５℃以上の凍結が生じな
い季節や暖房運転が長時間続く場合において、蓄熱材に
蓄えられた熱を全く利用Ｗることかできす、蓄熱式圧縮
機１１かその本来の蓄熱の役目を果たさず、その結果空
気調和装置の効率が低下し、省エネルギー効果か低下す
るという欠点かある。 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
ように冷凍サイクルの管路を工夫することによって、装
置の効率を上げ、省エネルギー効果を高めることかでき
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、本発明の空気調和装置は、第
１．２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！１．四路切換弁
１３．室内熱交換器１４．減圧装置１５および室外熱交
換器１６を順次管路１７ａ＝１７ｆで連通し、ヒートポ
ンプ式の冷凍サイクルを構成してなるものにおいて、上
記室内熱交換器１４と減圧装置１５の間の管路１７ｃを
電動弁１８を有する第１管路１９で上記蓄熱熱交換器１
２の一端１２ａに連通し、上記室外熱交換器１６と減圧
装置１５の間の管路１７ｄを第１電磁弁を有する第２管
路２０で上記蓄熱熱交換器１２の他端１２ｂに連通する
とともに、第１電磁弁ｌより蓄熱熱交換器１２側の上記
第２管路２０を第２電磁弁２を有する第３管路３て上記
圧縮機１１の吸込ポートＰ１に連通したことを特徴とす
る。 また、上記空気調和装置に、さらに、外気温度Ｔａを検
出する外気温度センサ９と、上記蓄熱材の温度Ｔｂを検
出する蓄熱材温度センサｌＯと、暖房運転時に上記蓄熱
材温度センサＩＯによる検出温度か所定温度１３以上で
あるか否かを判断する蓄熱判定手段５と、上記外気温度
センサ９による検出温度Ｔａかフロストの生じない一定
温度Ｔ以上であるか否かを判断する無凍結判定手段５と
、この無凍結判定手段５が肯と判断したとき、上記室外
熱交換器１６がフロスト状態にあるか否かを判断する凍
結判定手段５と、上記蓄熱判定手段５が肯と判断し、か
つ上記無凍結判定手段５が肯と判断したとき、上記第１
電磁弁１を全開に、上記第２電磁弁２を開に、上記電動
弁１８を小開度に夫々制御して、蓄熱熱交換器１２に冷
媒液を通して蓄熱材て気化させつつ圧縮機ＩＩの吸込ポ
ートＰｉへ導く蓄熱回収制御手段５と、上記蓄熱判定手
段５が肯と判断し、かつ上記凍結判定手段５か肯と判断
したとき、上記電動弁１８および第１電磁弁１を全開に
、上記第２電磁弁２を全開に夫々制御して、蓄熱熱交換
器１２を貫流する冷媒液を蓄熱材で加熱しつつ室外熱交
換器１６へ導くデフロスト制御手段５を備えてもよい。

【作用】

寒冷期に室外熱交換器１６が凍結した場合および暖房運
転開始時には、電動弁Ｉ８および第１電磁弁１を全開か
つ第２電磁弁２を全開にし、室内熱交換器１４と減圧装
置１５の間の管路１７ｃから分流する低温高圧の冷媒液
を、第１管路１９を経て圧縮機１１の蓄熱熱交換器１２
に通して高温にし、第２管路２０を経て室外熱交換器Ｉ
６へ向かう管路１７ｄ内の冷媒液に合流させる。これに
より、室外熱交換器１６のデフロストが行なわれ、ある
いは暖房運転開始時の負荷の軽減か図られる。 一方、外気温か高くて凍結が生しない季節および長時間
に亙ろ暖房運転中においては、第１電磁弁ｌを全開に、
第２電磁弁２を全開に、電動弁１８を小開度に夫々して
、上記管路１７ｃから分流する冷媒液を第１管路１９を
経て圧縮機ＩＩの蓄熱熱交換器１２に通して気化させ、
第２管路２０゜第３管路３を経て圧縮機１１の吸込ポー
トＰ１に導く。これにより、暖房時に冷媒液の一部が、
室外熱交換器Ｉ６を経ることなく、圧縮機１１の放熱に
よって気化されて圧縮機１１に吸い込まれるので、上記
放熱が有効に用いられて空気調和装置の効率が上昇し、
省エネルギー効果か向上する。 なお、上記空気調和装置に、さらに、外気温度センサ９
．蓄熱材温度センサ１０．蓄熱判定手段５無凍結判定手
段５．凍結判定手段５．蓄熱回収制御手段５．デフロス
ト制御手段５を備えれば、デフロスト制御手段５は、蓄
熱判定手段５が肯つまり蓄熱状態と判断し、かつ凍結判
定手段５が肯つまり凍結（フロスト）状態と判断したと
き、電動弁１８および第１電磁弁Ｉを全開かつ第２電磁
弁２を全開に夫々制御する。また、蓄熱回収制御手段５
は、蓄熱判定手段５が肯と判断し、かつ無凍結判定手段
５が肯つまりフロストが生じ得ないと判断したとき、第
１電磁弁１を全開に、第２電磁弁２を開に、電動弁１８
を小開度に夫々制御する。従って、自動的に上述と同様
の経路で冷媒液が流れ、自動的に凍結時にデフロストが
行なわれ、凍結しない季節または長時間に亙る暖房運転
中に空気調和装置の効率が上昇し、省エネルギー効果が
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図の空気調和装置は、第４図で述べた従来の装置の
第２管路２０に第１電磁弁ｌを設けるとともに、この第
１電磁弁ｌより蓄熱熱交換器１２側の第２管路２０を、
第２電磁弁２を有する第３管路３によりアキュムレータ
２１の上流側の管路１７ｆに連通してなり、第４図と同
じ部材には同一番号を付している。 第２図は、第１図の空気調和装置の電磁弁等を制御する
制御回路のブロック図である。この制御回路は、後述す
る各手段としてのマイクロコンピュータ５に、インバー
タ制御回路６を介して圧縮機１１を、電動弁制御回路７
を介して第１．第２電動弁１５．１　Ｆ３を、電磁弁制
御回路８を介して上記第１．第２電磁弁１．２を夫々接
続するとともに、外気温度を検出する外気温度センサ９
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１０（第１図参照）を接続して構成される
。 上記マイクロコンピュータ５は、第３図のフローチャー
トに示すように、暖房運転時のみに（第３図のＳｌ）、
第２電動弁１８を閉じて蓄熱材への蓄熱に必要な一定の
蓄熱時間ｔ１の計時を始め（第３図のＳ２）、計時が終
了すると（第３図の９３）蓄熱材温度センサ１０の検出
温度Ｔｂが、蓄熱材の融点（例えば５８℃）よりも高い
一定温度Ｔ３（例えば６０°Ｃ）以上か否かを判断しく
蓄熱判定手段。 第３図のＳ４）、肯と判断すれば、十分蓄熱されたとし
て次の処理（第３図の８５以下）に移る一方、否と判断
すれば再度蓄熱時間ｔ、を計時して蓄熱を行なわせる（
第３図の５２）。 次に、マイクロコンピュータ５は、外気温度センサ９の
検出温度Ｔａか、フロストの生じない一定温度Ｔ１（例
えば５℃）以上か否かを判断しく無凍結判定手段、第３
図のＳ５）、肯と判断すれば、デフロスト制御が不要と
して蓄熱回収制御（蓄熱回収制御手段、第３図のＳ６）
に移る一方、否と判断すれば、例えば外気温度センサ９
の検出温度Ｔａが一定温度Ｔ。（例えば０６Ｃ）以下か
否かでデフロスト条件成立の有無を判断する（凍結判定
手段、第３図のＳ８）。そして、デフロスト条件成立な
ら、デフロスト制御（デフロスト制御手段、第３図のＳ
９）に、不成立なら、上記蓄熱回収制御に夫々移行する
。 上記蓄熱回収制御手段は、第１電磁弁ｌを全開に、第２
電磁弁２を開に、第２電動弁１８を小開度に夫々制御し
て、管路１７ｃから分流する低温高圧の冷媒液を、第１
管路１９から蓄熱熱交換器１２に通して蓄熱材に蓄えら
れた熱で気化させ、第２管路２０．第３管路３．アキュ
ムレータ２１を経て圧縮機ＩＩの吸込ポートＰ１に導く
。そして、冷媒液に熱が奪われて蓄熱材温度センサＩＯ
の検出温度Ｔｂが、蓄熱材の融点よりも低い一定温度Ｔ
１（例えば５０℃）以下になると（第３図の９７）、も
はや蓄熱材から熱が得られないとして最初の蓄熱ステッ
プ（第３図のＳ２）に戻る。 一方、上記デフロスト制御手段は、第２電動弁１８およ
び第１電磁弁ｌを全開に、第２電磁弁２を全開に夫々制
御して、管路１７ｃから分流する低温高圧の冷媒液を、
第１管路１９から蓄熱熱交換器１２に通して蓄熱材に蓄
えられた熱で加熱し、高温の冷媒液を第２管路２０を経
て室外熱交換器１６へ向かう管路１７ｄ内の冷媒液に合
流させる。 そして、上述と同様に蓄熱材が授熱で凝固し、その温度
が上記一定温度Ｔ、以下になると（第３図の９１０）、
もはや蓄熱材から熱が得られないとして最初の蓄熱ステ
ップ（第３図の５２）に戻る。 上記構成の空気調和装置は、次のように動作すいま、寒
冷期の暖房運転中に外気温度ＴａがＴ。 以下になって、室外熱交換器１６が凍結したとする。マ
イクロコンピュータ５は、第２電動弁１８を閉じて蓄熱
時間ｔ１単位で通常の暖房運転をしており、圧縮機１１
の放熱を蓄熱熱交換器１２内の蓄熱材に蓄え（第３図の
９２．Ｓ３）、蓄熱材の温度Ｔｂがその融点より高い１
３以上になると（第３図のＳ４）、外気温度ＴａがＴ、
未／ｒ４（第３図のＳ５）かつＴ。以下でデフロスト条
件成立（第３図のＳ８）と判断して、上述のデフロスト
制御（第３図の８９）を行なう。これにより、蓄熱熱交
換器１２の蓄熱材に蓄えられた熱は、総て管路＋７ｃか
ら分流する冷媒液の加熱昇温に用いられ、高温となった
冷媒液が、管路１７ｄを経て室外熱交換器１６に送られ
、室外熱交換器１６のデフロストがなされる。 一方、外気温度ＴａがＴ、以上で凍結が生じない季節に
、暖房運転を行なう場合、マイクロコンビｊ。 り５は、上述と同様に七〇時間単位の通常運転で蓄熱に
より蓄熱材の温度ＴｂがＴ３以上になると（第３図の５
４）、外気温度ＴａかＴ１以上（第３図の８５）と判断
して、上述の蓄熱回収制御（第３図の８６）を行なう。 これにより、蓄熱熱交換器１２の蓄熱材に蓄えられた熱
は、総て管路１７ｃから分流する冷媒液の気化に用いら
れ、気化した冷媒カスが、第３管路３を経て圧縮機１１
の吸込ポートＰｉに吸い込まれ、その分だけ圧縮機１１
の負荷が軽減される。つまり、圧縮機１１の回転数を蓄
熱回収制御前と同じにすれば、室内熱交換器Ｉ４による
暖房能力か増加し、暖房能力を蓄熱回収制御前と同しに
するなら、圧縮機１１の回転数が減少して、圧縮機１１
の放熱の有効利用により空気調和装置の効率が上昇し、
省エネルギー効果が向上する。 このように、本発明では、第２管路２０に第１電磁弁１
を設け、この第１電磁弁１より蓄熱熱交換器１２側の第
２管路２０を、第２電磁弁２を有する第３管路３で圧縮
機１１の吸込ポートＰ１に連通したので、凍結の生じな
い季節の暖房運転においても、蓄熱式圧縮機ｍｌに蓄え
られた熱を有効利用できて、空気調和装置の効率を上げ
、省エネルギー効果を高めうるのである。 なお、上記実施例では、外気温度センサ９．蓄熱材温度
センサ１０およびこれらの検出信号に基づいて第２電動
弁１８と第１．第２電磁弁１．２を適宜制御するマイク
ロコンピュータ５をさらに備えているので、各弁をマニ
ュアル操作せずとも自動的にデフロスト制御および蓄熱
回収制御ができるという利点がある。

【発明の効果】

以上の説明で明らかなように、本発明の空気調和装置は
、蓄熱熱交換器をもつ圧縮機、四路切換弁、室内熱交換
器、減圧装置、室外熱交換器を順次管路で連通してヒー
トポンプ式の冷凍サイクルを構成したものにおいて、室
内熱交換器と減圧装置の間の管路を電動弁を有する第１
管路で蓄熱熱交換器の一端に連通し、室外熱交換器と減
圧装置の間の管路を第１電磁弁を有する第２管路で蓄熱
熱交換器の他端に連通ずるとともに、第１電磁弁より蓄
熱熱交換器側の第２管路を第２電磁弁を何する第３管路
で圧縮機の吸込ポートに連通しているので、蓄熱熱交換
器に蓄えられｆコ圧縮機の放熱を寒冷期に室外熱交換器
のデフロストに利用できるのみならず、上記蓄えられた
熱で、凍結の生しない季節の暖房運転時に冷媒液の一部
を気化させて圧縮機に吸い込ませ、放熱の有効利用によ
り空気調和機の効率を上げ、省エネルギー効果を高める
ことができる。 また、上記空気調和装置に、さらに外気温度センサ、蓄
熱材温度センサ、蓄熱判定手段、無凍結判定手段、凍結
判定手段、蓄熱回収制御手段、デフロスト制御手段を備
えれば、これらの手段により自動的に上述と同様の動作
を行なわせて同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の空気調和装置の一実施例を示す冷凍サ
イクル構成図、第２図は上記実施例の制御回路のブロッ
ク図、第３図は第２図のマイクロコンピュータの処理の
流れを示すフローチャート、第４図は従来の空気調和装
置の冷凍サイクル構成図である。 １・・・第１電磁弁、２・・・第２電磁弁、３・第３管
路、５・・・マイクロコンピュータ、９・・外気温度セ
ンサ、ＩＯ・・・蓄熱材温度センサ、ＩＩ・圧縮機、１
２・・・蓄熱熱交換器、１３　四路切換弁、１４・・・
室内熱交換器、ｌ訃・・第１電動弁、１６・・室外熱交
換器、１７ａ〜１７ｆ・・・管路、１８・・第２電動弁
、ＩＯ・・第１管路、２０・・第２管路、Ｐｉ・・吸込
ポート。 特許出願人ダイキン工業株式会社 代理人　弁理士　前出　葆　ほか　ｌ　名第３図

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）、減圧装置（１５）および室外熱交
   換器（１６）を順次管路（１７ａ〜１７ｆ）で連通し、
   ヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成してなる空気調和
   装置において、 上記室内熱交換器（１４）と減圧装置（１５）の間の管
   路（１７ｃ）を電動弁（１８）を有する第１管路（１９
   ）で上記蓄熱熱交換器（１２）の一端（１２ａ）に連通
   し、上記室外熱交換器（１６）と減圧装置（１５）の間
   の管路（１７ｄ）を第１電磁弁（１）を有する第２管路
   （２０）で上記蓄熱熱交換器（１２）の他端（１２ｂ）
   に連通するとともに第１電磁弁（１）より蓄熱熱交換器
   （１２）側の上記第２管路（２０）を第２電磁弁（２）
   を有する第３管路（３）で上記圧縮機（１１）の吸込ポ
   ート（Ｐｉ）に連通したことを特徴とする空気調和装置
   。
2. （２）請求項１に記載の空気調和装置において、外気温
   度（Ｔａ）を検出する外気温度センサ（９）と、上記蓄
   熱材の温度（Ｔｂ）を検出する蓄熱材温度センサ（１０
   ）と、暖房運転時に上記蓄熱材温度センサ（１０）によ
   る検出温度が所定温度（Ｔ＿３）以上であるか否かを判
   断する蓄熱判定手段（５）と、上記外気温度センサ（９
   ）による検出温度（Ｔａ）がフロストの生じない一定温
   度（Ｔ＿１）以上であるか否かを判断する無凍結判定手
   段（５）と、この無凍結判定手段（５）が肯と判断した
   とき、上記室外熱交換器（１６）がフロスト状態にある
   か否かを判断する凍結判定手段（５）と、上記蓄熱判定
   手段（５）が肯と判断し、かつ上記無凍結判定手段（５
   ）が肯と判断したとき、上記第１電磁弁（１）を全閉に
   、上記第２電磁弁（２）を開に、上記電動弁（１８）を
   小開度に夫々制御して、蓄熱熱交換器（１２）に冷媒液
   を通して蓄熱材で気化させつつ圧縮機（１１）の吸込ポ
   ート（Ｐｉ）へ導く蓄熱回収制御手段（５）と、上記蓄
   熱判定手段（５）が肯と判断し、かつ上記凍結判定手段
   （５）が肯と判断したとき、上記電動弁（１８）および
   第１電磁弁（１）を全開に、上記第２電磁弁（２）を全
   閉に夫々制御して、蓄熱熱交換器（１２）を貫流する冷
   媒液を蓄熱材で加熱しつつ室外熱交換器（１６）へ導く
   デフロスト制御手段（５）を備えた空気調和装置。