JPH0534033A - ヒートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は暖房蓄熱運転時の暖房能力の低下
の防止と、暖房立上り時の外風影響を受けない運転を行
うことを目的とした。 【構成】 この発明のヒートポンプ装置は、蓄熱放熱両
用熱交換器７と第１減圧装置４との間に圧縮機１の吸入
側とを接続する冷媒パス１４を設け、この冷媒パス１４
に第２開閉弁１５を設けると共に、暖房立上り運転時に
圧縮機１、四方弁２、室内熱交換器３、第２減圧装置１
０、蓄熱放熱両用熱交換器７、第２開閉弁１５、圧縮機
１の順に冷媒を流すように第２開閉弁１５の開閉を制御
する第２電磁弁制御手段１６を具備したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はヒートポンプ装置、特
に蓄熱槽を備えた冷凍サイクルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８ないし図１１は例えば特開昭６３−
１３５７５３号公報及び特開昭６３−２１４６１号公報
に示されたヒートポンプ式冷媒回路図であり、冷媒回路
内に蓄熱槽５を設け、夜間、蓄熱槽５にたくわえられた
熱を利用して暖房の立上がり時に、この蓄熱槽５より熱
を利用して高暖房能力を出すことができるようになって
いた。

【０００３】図９の矢印の流れは暖房立上り運転を示
し、図１０の矢印の流れは暖房蓄熱運転を示し、図１１
の矢印は除霜運転を示すものである。

【０００４】また、図１２は特開昭６３−２１４６１号
公報に示された従来の除霜機能をもつヒートポンプ式冷
媒回路図であり、複数の冷媒の流れを切り替える電磁弁
を制御することにより、暖房単独運転、暖房除霜運転、
冷房運転に応じた冷媒の流れを得るようになっており、
室内熱交換器３と絞り４との間に蓄熱槽内５を通した蓄
熱用熱交換器７を配設し、室外熱交換器６と圧縮機１と
の間に絞り８と蓄熱槽内５を通した熱源用熱交換器９を
配設したことにより、除霜中でも暖房運転を行うように
なっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のヒートポンプ装
置は以上のように構成されているので、暖房起動時は、
高暖房能力運転終了直後、蓄熱槽の温度は低く暖房能力
が小さくなり、立上り終了後はしばらく暖房能力が低下
する難点がある。また、暖房立上り時は、大量の熱を蓄
熱槽側に奪われて、室外熱交換器入口の冷媒温度が高す
ぎるため、放熱が無駄となり、蓄熱材の温度変化に応じ
て蓄熱槽への放熱能力を一定にコントロールすることが
難かしく、迅速に暖房立上りをさせることができないと
いう問題点があった。

【０００６】この発明の請求項１は上記の様な問題点を
解消するためになされたもので、暖房蓄熱運転時の暖房
能力の低下を防止すると共に、暖房立上り時に外風の影
響を受けずに暖房立上りを行うことを目的とする。

【０００７】また、この発明の請求項２は蓄冷状態から
冷房運転を開始し、室外熱交換器で凝縮させた液冷媒
を、蓄熱材によりさらに冷却させ、冷凍効果を上げるこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項１
のヒートポンプ装置は、蓄熱放熱両用熱交換器と第１減
圧装置との間に圧縮機の吸入側とを接続する冷媒パスを
設け、この冷媒パスに第２開閉弁を設けると共に、暖房
立上り運転時に圧縮機、四方弁、室内熱交換器、第２減
圧装置、蓄熱放熱両用熱交換器、第２開閉弁、圧縮機の
順に冷媒を流すように第２開閉弁の開閉を制御する電磁
弁制御手段を具備したものである。

【０００９】また、この発明の請求項２のヒートポンプ
装置は、暖房冷房共用の融点１０℃〜２０℃の蓄熱材を
用い、第１減圧装置をバイパスするように並列に第３開
閉弁と第２逆止弁とを設けると共に、上記第２減圧装置
をバイパスするように並列に第４開閉弁及び第３逆止弁
を設け、蓄冷運転時に上記圧縮機、四方弁、室外熱交換
器、第１減圧装置、蓄熱放熱両用熱交換器、第４開閉
弁、第３逆止弁、室内熱交換器、四方弁、圧縮機の順に
冷媒を流し、冷房運転時に上記圧縮機、四方弁、室外熱
交換器、第３開閉弁、第２逆止弁、蓄熱放熱両用熱交換
器、第２減圧装置、室内熱交換器、四方弁、圧縮機の順
に冷媒を流すように第３開閉弁及び第４開閉弁の開閉を
制御する電磁弁制御手段を具備したものである。

【００１０】

【作用】この発明における請求項１のヒートポンプ装置
は、暖房立上り運転時に第２開閉弁を制御する電磁弁制
御手段により、第２開閉弁は開となり、第１開閉弁を制
御する電磁弁制御手段により、第１開閉弁は閉となり、
圧縮機、四方弁、室内熱交換器、第２減圧装置、蓄熱放
熱両用熱交換器、第２開閉弁、圧縮機の順に冷媒が流れ
る。

【００１１】また、この発明における請求項２のヒート
ポンプ装置は、蓄冷運転時に第４開閉弁を制御する電磁
弁制御手段により、第４開閉弁は開となり、第３開閉弁
を制御する電磁弁制御手段により、第３開閉弁は開とな
り、第１開閉弁を制御する電磁弁制御手段により、第１
開閉弁は閉となり、第２開閉弁を制御する電磁弁制御手
段により、第２開閉弁は閉となり、上記圧縮機、四方
弁、室外熱交換器、第１減圧装置、蓄熱放熱両用熱交換
器、第４開閉弁、第３逆止弁、室内熱交換器、四方弁、
圧縮機の順に冷媒は流れ、また冷房運転時に第３開閉弁
を制御する電磁弁制御手段により、第３開閉弁は開とな
り、第４開閉弁を制御する電磁弁制御手段により、第４
開閉弁は閉となり、第１開閉弁を制御する電磁弁制御手
段により、第１開閉弁は閉となり、第２開閉弁を制御す
る電磁弁制御手段により、第２開閉弁は閉となり、上記
圧縮機、四方弁、室外熱交換器、第３開閉弁、第２逆止
弁、蓄熱放熱両用熱交換器、第２減圧装置、室内熱交換
器、四方弁、圧縮機の順に冷媒は流れる。

【００１２】

【実施例】

実施例１． 以下、この発明の一実施例を図について説明する。図１
はこの発明の一実施例のヒートポンプ装置の冷媒系を中
心とする全体構成である。図１において、圧縮機１、四
方弁２、室内熱交換器３、第１減圧装置４、室外熱交換
器６の基本構成に対して、室内熱交換器３と第１減圧装
置４間に第２減圧装置１０と蓄熱材５ａを充填した蓄熱
槽５に内蔵された蓄熱放熱両用熱交換器７とを設け、ま
た上記第１減圧装置をバイパスするように並列に第１開
閉弁１１と第１逆止弁１２を配置する。また１３は第１
開閉弁１１の開閉を制御する第１電磁弁制御手段、１４
は冷媒パスで、蓄熱放熱両用熱交換器７と第１減圧装置
４との間に圧縮機１の吸入側とを接続し、第２開閉弁１
５を設けると共に、第２開閉弁１５を制御する第２電磁
弁制御手段１６を設け、暖房立上り運転時、第１開閉弁
１１を制御する第１電磁弁制御手段１３により、第１開
閉弁１１は閉のままとし、さらに第２電磁弁制御手段１
６により第２開閉弁１５を開とする。

【００１３】次に動作について説明する。まず図２を用
いて暖房蓄熱運転での動作について説明する。第１開閉
弁１１を制御する第１電磁弁制御手段１３により、第１
開閉弁１１は閉のままで圧縮機１から突出された高温高
圧の冷媒ガスを室内熱交換器３に導入し、室内空気と熱
交換（暖房）して凝縮液化する。そして、この液冷媒
を、第２減圧装置１０によって、圧力を高圧から中間圧
まで減圧したのちに、蓄熱放熱両用熱交換器７に導入
し、蓄熱材５ａと熱交換し、蓄熱材５ａに蓄熱する。こ
のとき中間圧は、その圧力における飽和温度が蓄熱材５
ａの相変化温度Ｔｓより高くなるように設定される。

【００１４】次に中間圧の冷媒を第１減圧装置４によっ
て低圧まで減圧し、室外熱交換器６で外気と熱交換して
ガス化させたのち、四方弁２を経由して圧縮機１に吸入
される。このように、冷媒を循環して暖房を行いながら
蓄熱槽５内の蓄熱材５ａに蓄熱する。

【００１５】次に除霜暖房運転の動作について、図３を
用いて説明する。除霜暖房運転では、第１開閉弁１１を
制御する第１電磁弁制御手段１３により、第１開閉弁１
１を開にする。そして圧縮機１から吐出された高温高圧
の冷媒ガスを室内熱交換器３に導入し、室内空気と熱交
換（暖房）して凝縮液化する。そして、この液冷媒を第
２減圧装置１０によって、圧力を高圧から低圧まで減圧
したのちに、蓄熱放熱両用熱交換器７に導入し、蓄熱材
５ａと熱交換し、蓄熱材５ａより熱を奪い、冷媒はガス
化する。そして第１開閉弁１１、第１逆止弁１２を通
り、室外熱交換器６に導入し、室外ファン（図示されて
いない）は停止させて熱交換（除霜）を行い、室外熱交
換器６で熱交換された冷媒は四方弁２を経由して圧縮機
１に吸入される。

【００１６】さらに外気温の低い暖房の立上り時は、第
２開閉弁１５を制御する第２電磁弁制御手段１６により
第２開閉弁１５を開とし、第１開閉弁１１を制御する第
１電磁弁制御手段１３により第１開閉弁１１を閉とす
る。そして室内熱交換器３にて凝縮した液冷媒を第２減
圧装置１０によって高圧から低圧に減圧し、次に蓄熱放
熱両用熱交換器７に導入され、蓄熱材５ａと熱交換して
冷媒をガス化させ、冷媒パス１４へと流れ、第２開閉弁
１５を経て圧縮機１に吸入される。

【００１７】実施例２． 図５、図６はこの発明の実施例２を示すヒートポンプ装
置で、図において、蓄熱槽５に充填する蓄熱材５ａに暖
房冷房共用の融点１０℃〜２０℃の蓄熱材（例えば、ヘ
キサデカン融点１６℃）を用い、第１減圧装置４をバイ
パスするように並列に第３開閉弁１７と第２逆止弁１８
とを設け、また、第３開閉弁１７を制御する第３電磁弁
制御手段１９を備え、上記第２減圧装置１０をバイパス
するように第２減圧装置１０と並列に第４開閉弁２０と
第３逆止弁２１とを設け、さらに第４開閉弁２０を制御
する第４電磁弁制御手段２２を備える。

【００１８】次に動作について説明する。図５を用いて
蓄冷運転について説明する。第４電磁弁制御手段２２に
より、第４開閉弁２０は開となる。その他の開閉弁１
１、１５、１７は第１、第２、第３の各電磁弁制御手段
１３、１６、１９により閉のままである。そして圧縮機
１から突出された高温高圧の冷媒ガスを室外熱交換器６
に導入し、外気と熱交換して凝縮液化する。そしてこの
液冷媒を第１減圧装置４によって、圧力を高圧から低圧
まで減圧したのちに、蓄熱放熱両用熱交換器７に導入
し、熱交換し、蓄熱材５ａを放熱させる。そして第４開
閉弁１７、第３逆止弁１８を経由して、室内熱交換器３
を通過して四方弁２を経由して圧縮機１に吸入される。
このとき蓄冷される。

【００１９】次に図６を用いて冷房運転について説明す
る。第３電磁弁制御手段１９の制御により、第３開閉弁
１７は開となる。その他の開閉弁１１、１５、２２は第
１、第２、第４の各電磁弁制御手段１３、１６、２２に
より閉のままである。そして室外熱交換器６にて凝縮液
化した冷媒を第３開閉弁１５、第２逆止弁１８を経由し
て、蓄熱放熱両用熱交換器７に導入し、熱交換し、液冷
媒をさらに冷却させる。過冷却液冷媒となる。このとき
蓄熱材５ａに蓄熱される。そして第２減圧装置１０によ
って、圧力を高圧から低圧まで減圧したのちに、室内熱
交換器に導入し、室内空気と熱交換（冷房）して冷媒を
蒸発ガス化させ、四方弁２を経由して圧縮機１に吸入さ
れる。

【００２０】以上のように過冷却運転させることで冷凍
効果、すなわちエンタルピ差を増やし、また蓄熱放熱両
用熱交換器での冷却で凝縮能力が増え、高圧ダウン傾向
となり、立上り時の電力ピークを抑え、かつ、省エネル
ギー運転可能となる。また、蓄冷運転を深夜の安い電力
を使ってやれば、さらに省エネとなる。

【００２１】実施例３． また図７に示すように第２減圧装置１０と蓄熱放熱両用
熱交換器７との間に圧縮機１の吸入側とを接続する冷媒
パス２３を設け、その冷媒パス２３に第５開閉弁２４を
設けて、さらに第５開閉弁２４を制御する第５電磁弁制
御手段２５を備える。

【００２２】以上の構成において、蓄冷運転時、第１開
閉弁１１、第２開閉弁１５、第３開閉弁１７、第４開閉
弁２０をそれぞれ制御する第１、第２、第３、第４の各
電磁弁制御手段１３、１６、１９、２２により閉のまま
とし、第５開閉弁２４を制御する第５電磁弁制御手段２
５により、第５開閉弁２４を開とする。そして、図５と
同様に蓄熱材５ａを放熱させ冷媒は蒸発ガス化させた
後、冷媒パス２３に導かれ、第５の開閉弁２４を経由し
て圧縮機１に吸入される。

【００２３】この場合、全て蓄熱槽への蓄冷に専念で
き、ムダなエネルギーロスを省ける。室内熱交換器３に
導いた場合は、室内ファン（図示されていない）を停止
したとしても、さらに冷媒の蒸発を進み、吸入の温度が
上昇し、さらに吐出温度も上昇する。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１によ
れば、蓄熱放熱両用熱交換器と第１減圧装置との間に圧
縮機の吸入側とを接続する冷媒パスを設け、この冷媒パ
スに第２開閉弁を設けると共に、暖房立上り運転時に圧
縮機、四方弁、室内熱交換器、第２減圧装置、蓄熱放熱
両用熱交換器、第２開閉弁、圧縮機の順に冷媒を流すよ
うに第２開閉弁の開閉を制御する電磁弁制御手段により
構成したので、暖房立上り時に外風の影響を受けずに速
やかな暖房立上りを行うことができる効果を有する。

【００２５】また、この発明の請求項２によれば、第１
減圧装置をバイパスするように並列に第３開閉弁と第２
逆止弁とを設けると共に、上記第２減圧装置をバイパス
するように並列に第４開閉弁及び第３逆止弁を設け、蓄
冷運転時に上記圧縮機、四方弁、室外熱交換器、第１減
圧装置、蓄熱放熱両用熱交換器、第４開閉弁、第３逆止
弁、室内熱交換器、四方弁、圧縮機の順に冷媒を流し、
冷房運転時に圧縮機、四方弁、室外熱交換器、第３開閉
弁、第２逆止弁、蓄熱放熱両用熱交換器、第２減圧装
置、室内熱交換器、四方弁、圧縮機の順に冷媒を流すよ
うに第３開閉弁及び第４開閉弁の開閉を制御する電磁弁
制御手段より構成したので、たとえば、夜間深夜電力を
使用して蓄冷しておけば電気代を安くでき、この蓄冷状
態から冷房運転を開始すると、室外熱交換器で凝縮させ
た液冷媒をこの蓄熱材により、さらに冷却させること
で、高圧を下げ、冷凍効果を上げることになり、消費電
力ダウン、冷房能力アップという高効率の運転を可能に
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による実施例１のヒートポンプ装置を
示す冷媒回路図である。

【図２】この発明の実施例１の暖房蓄熱運転時の冷媒の
流れを示す冷媒回路図である。

【図３】この発明の実施例１の除霜暖房運転時の冷媒の
流れを示す冷媒回路図である。

【図４】この発明の実施例１の暖房立上り運転時の冷媒
の流れを示す冷媒回路図である。

【図５】この発明による実施例２の蓄冷運転時の冷媒の
流れを示す冷媒回路図である。

【図６】この発明の実施例２の冷房運転時の冷媒の流れ
を示す冷媒回路図である。

【図７】この発明の実施例３の蓄冷運転時の冷媒の流れ
を示す冷媒回路図である。

【図８】従来のヒートポンプ装置を示す冷媒回路図であ
る。

【図９】従来の暖房立上り運転時の冷媒の流れを示す冷
媒回路図である。

【図１０】従来の暖房蓄熱運転時の冷媒の流れを示す冷
媒回路図である。

【図１１】従来の除霜暖房運転時の冷媒の流れを示す冷
媒回路図である。

【図１２】従来の第２のヒートポンプ装置を示す冷媒回
路図である。

【符号の説明】

４ 第１減圧装置 ５ 蓄熱槽 ７ 蓄熱放熱両用熱交換器 １０ 第２減圧装置 １４ 冷媒パス １５ 第２開閉弁 １６ 第２電磁弁制御手段 １７ 第３開閉弁 １８ 第２逆止弁 １９ 第３電磁弁制御手段 ２０ 第４開閉弁 ２２ 第４電磁弁制御手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、四方弁、室内熱交換器、第１減
   圧装置及び室外熱交換器を順次接続し、上記室内熱交換
   器と減圧装置との間に第２減圧装置と蓄熱材を充填した
   蓄熱槽に内蔵された蓄熱放熱両用熱交換器とを設け、上
   記第１減圧装置をバイパスするように並列に第１開閉弁
   と第１逆止弁とを設け、暖房蓄熱運転時に上記圧縮機、
   四方弁、室内熱交換器、第２減圧装置、蓄熱放熱両用熱
   交換器、第１減圧装置、室外熱交換器、四方弁、圧縮機
   の順、暖房除霜運転時に上記圧縮機、四方弁、室内熱交
   換器、第２減圧装置、蓄熱放熱両用熱交換器、第１開閉
   弁、第１逆止弁、室外熱交換器、四方弁、圧縮機の順に
   冷媒を流すように第１電磁弁の開閉を制御する電磁弁制
   御手段を具備したヒートポンプ装置において、上記蓄熱
   放熱両用熱交換器と第１減圧装置との間に圧縮機の吸入
   側とを接続する冷媒パスを設け、この冷媒パスに第２開
   閉弁を設けると共に、暖房立上り運転時に圧縮機、四方
   弁、室内熱交換器、第２減圧装置、蓄熱放熱両用熱交換
   器、第２開閉弁、圧縮機の順に冷媒を流すように第２開
   閉弁の開閉を制御する第２電磁弁制御手段を具備したこ
   とを特徴とするヒートポンプ装置。
2. 【請求項２】 上記第１減圧装置をバイパスするように
   並列に第３開閉弁と第２逆止弁とを設けると共に、上記
   第２減圧装置をバイパスするように並列に第４開閉弁及
   び第３逆止弁を設け、蓄冷運転時に上記圧縮機、四方
   弁、室外熱交換器、第１減圧装置、蓄熱放熱両用熱交換
   器、第４開閉弁、第３逆止弁、室内熱交換器、四方弁、
   圧縮機の順に冷媒を流し、冷房運転時に上記圧縮機、四
   方弁、室外熱交換器、第３開閉弁、第２逆止弁、蓄熱放
   熱両用熱交換器、第２減圧装置、室内熱交換器、四方
   弁、圧縮機の順に冷媒を流すように第３開閉弁及び第４
   開閉弁の開閉を制御する第３、第４電磁弁制御手段を具
   備したことを特徴とするヒートポンプ装置。