JPH07107471B2 - ヒートポンプ式空気調和機 - Google Patents
ヒートポンプ式空気調和機Info
- Publication number
- JPH07107471B2 JPH07107471B2 JP13877788A JP13877788A JPH07107471B2 JP H07107471 B2 JPH07107471 B2 JP H07107471B2 JP 13877788 A JP13877788 A JP 13877788A JP 13877788 A JP13877788 A JP 13877788A JP H07107471 B2 JPH07107471 B2 JP H07107471B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bypass circuit
- heat storage
- heat
- refrigerant
- heat exchanger
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、蓄熱を利用したヒートポンプ式空気調和機に
関するものである。
関するものである。
従来の技術 従来、冷凍サイクルに蓄熱を利用した例としては冷凍機
において冷凍運転時に圧縮機吐出ガスの熱を蓄熱熱交換
器に蓄熱しておき、除霜運転時に除霜時間の短縮を図る
ものがある（例えば実開昭58−10937号公報）。
において冷凍運転時に圧縮機吐出ガスの熱を蓄熱熱交換
器に蓄熱しておき、除霜運転時に除霜時間の短縮を図る
ものがある（例えば実開昭58−10937号公報）。
以下、図面を参照しながら上記従来の冷凍機について説
明し、またこの冷凍サイクルをヒートポンプ式空気調和
機に適用した例について説明する。
明し、またこの冷凍サイクルをヒートポンプ式空気調和
機に適用した例について説明する。
第５図は、従来の冷凍機の冷凍サイクル図を示すもので
ある。同図において、１は圧縮機、２は四方弁、3aは凝
縮器、４は膨張弁、5aは蒸発器、６は蓄熱器、７は膨張
弁４と蒸発器5aとの間の配管と、四方弁２と凝縮器3aと
の間の配管をバイパスするバイパス回路、８はバイパス
回路７に設けられた逆止弁である。
ある。同図において、１は圧縮機、２は四方弁、3aは凝
縮器、４は膨張弁、5aは蒸発器、６は蓄熱器、７は膨張
弁４と蒸発器5aとの間の配管と、四方弁２と凝縮器3aと
の間の配管をバイパスするバイパス回路、８はバイパス
回路７に設けられた逆止弁である。
この冷凍サイクルにおいて、通常の冷凍運転時には圧縮
機１より吐出された冷媒は、実線の矢印で示すように四
方弁２、蓄熱器６、凝縮器3a、膨張弁４、蒸発器5a、四
方弁２の順で流れ、圧縮機１に吸入される。この過程に
おいて、蓄熱器６は高温の吐出ガスより熱を吸熱し蓄熱
する。
機１より吐出された冷媒は、実線の矢印で示すように四
方弁２、蓄熱器６、凝縮器3a、膨張弁４、蒸発器5a、四
方弁２の順で流れ、圧縮機１に吸入される。この過程に
おいて、蓄熱器６は高温の吐出ガスより熱を吸熱し蓄熱
する。
冷凍運転時には、蒸発器5aに次第に着霜が進行するの
で、除霜指令により除霜運転を行なう。
で、除霜指令により除霜運転を行なう。
除霜運転時には四方弁２を切換え、圧縮機１より吐出さ
れた冷媒は破線の矢印で示すように四方弁２、蒸発器5
a、バイパス回路７、蓄熱器６、四方弁２の順で流れ、
圧縮機１に吸入される。この時、冷凍運転時に蓄熱器６
に蓄えられた熱を冷媒に与えて除霜用熱源として利用で
きるので除霜時間の短縮を図ることができる。
れた冷媒は破線の矢印で示すように四方弁２、蒸発器5
a、バイパス回路７、蓄熱器６、四方弁２の順で流れ、
圧縮機１に吸入される。この時、冷凍運転時に蓄熱器６
に蓄えられた熱を冷媒に与えて除霜用熱源として利用で
きるので除霜時間の短縮を図ることができる。
次に、この冷凍サイクルをヒートポンプ式空気調和機に
適用した例について説明する。
適用した例について説明する。
第６図は、上記ヒートポンプ式空気調和機の冷凍サイク
ル図である。同図において、3bは室内側熱交換器、5bは
室外側熱交換器、９は二方弁である。
ル図である。同図において、3bは室内側熱交換器、5bは
室外側熱交換器、９は二方弁である。
この冷凍サイクルにおいて、冷房運転時には、二方弁９
は閉の状態で、圧縮機１より吐出された冷媒は四方弁
２、室外側熱交換器5b、膨張弁４、室内側熱交換器3b、
蓄熱器６、四方弁２の順で流れ、圧縮機１に吸入され
る。この時、蓄熱器６における吸熱、放熱作用はない。
は閉の状態で、圧縮機１より吐出された冷媒は四方弁
２、室外側熱交換器5b、膨張弁４、室内側熱交換器3b、
蓄熱器６、四方弁２の順で流れ、圧縮機１に吸入され
る。この時、蓄熱器６における吸熱、放熱作用はない。
暖房運転時には、二方弁９は閉の状態で、圧縮機１より
吐出された冷媒は、実線の矢印で示すように、四方弁
２、蓄熱器６、室内側熱交換器3b、膨張弁４、室外側熱
交換器5b、四方弁２の順で流れ、圧縮機１に吸入され
る。この過程において、蓄熱器６は高温の吐出ガスより
熱を吸熱し蓄熱する。
吐出された冷媒は、実線の矢印で示すように、四方弁
２、蓄熱器６、室内側熱交換器3b、膨張弁４、室外側熱
交換器5b、四方弁２の順で流れ、圧縮機１に吸入され
る。この過程において、蓄熱器６は高温の吐出ガスより
熱を吸熱し蓄熱する。
低外気温時に暖房運転を行なうと、室外側熱交換器5bに
次第に着霜が進行するので、除霜指令により除霜運転を
行なう。除霜運転時には、四方弁２を切換え二方弁９を
開とし、圧縮機１より吐出された冷媒は、破線の矢印で
示すように四方弁２、室外側熱交換器5b、バイパス回路
７、蓄熱器６、四方弁２の順で流れ、圧縮機１に吸入さ
れる。この時、暖房運転時に蓄熱器６に蓄えられた熱を
冷媒に与えて除霜用熱源として利用できるので、冷凍機
の場合と同様に除霜時間の短縮を図ることができる。
次第に着霜が進行するので、除霜指令により除霜運転を
行なう。除霜運転時には、四方弁２を切換え二方弁９を
開とし、圧縮機１より吐出された冷媒は、破線の矢印で
示すように四方弁２、室外側熱交換器5b、バイパス回路
７、蓄熱器６、四方弁２の順で流れ、圧縮機１に吸入さ
れる。この時、暖房運転時に蓄熱器６に蓄えられた熱を
冷媒に与えて除霜用熱源として利用できるので、冷凍機
の場合と同様に除霜時間の短縮を図ることができる。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来のヒートポンプ式空気調和機で
は以下のような課題があった。
は以下のような課題があった。
すなわち、暖房運転時には一部の熱を蓄熱するのでその
分暖房能力が低下し、また除霜運転時に除霜時間を短縮
することは可能であるが、室内側熱交換器3bには冷媒が
流れないので暖房を行なうことができず、快適性の低下
を招いていた。
分暖房能力が低下し、また除霜運転時に除霜時間を短縮
することは可能であるが、室内側熱交換器3bには冷媒が
流れないので暖房を行なうことができず、快適性の低下
を招いていた。
また、蓄熱器６に蓄えられた熱は、暖房運転の立上り時
等の暖房能力不足時に利用することはできなかった。
等の暖房能力不足時に利用することはできなかった。
本発明は上記課題に鑑み、暖房運転時に暖房能力を低下
させることなく蓄熱材を充填した蓄熱槽に蓄熱し、除霜
運転時にこの熱を利用することで、高い暖房能力を保ち
ながら除霜を行ない、また暖房運転の立上り時にも利用
することで、外気温に左右されず高い暖房能力を発揮す
るとともに快適性の向上を図り、さらに、流路制御手段
による冷媒流路の切換動作の一部を遅延させることで、
運転モードを切換えても冷媒溜りによる冷媒不足の状態
での運転を防ぐことを目的とする。
させることなく蓄熱材を充填した蓄熱槽に蓄熱し、除霜
運転時にこの熱を利用することで、高い暖房能力を保ち
ながら除霜を行ない、また暖房運転の立上り時にも利用
することで、外気温に左右されず高い暖房能力を発揮す
るとともに快適性の向上を図り、さらに、流路制御手段
による冷媒流路の切換動作の一部を遅延させることで、
運転モードを切換えても冷媒溜りによる冷媒不足の状態
での運転を防ぐことを目的とする。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明のヒートポンプ式空気
調和機は、圧縮機、室外側熱交換器、減圧器、室内側熱
交換器を順に配管にて環状に連結して主冷媒回路を構成
し、運転時に高圧側となる前記圧縮機の吐出側から前記
減圧器までの配管の一部をバイパスし蓄熱熱交換器を有
する第１バイパス回路と、前記減圧器若しくは前記減圧
器と前記室外側熱交換器とを結ぶ管路の一部をバイパス
し前記蓄熱熱交換器を有する第２バイパス回路と、前記
室外側熱交換器をバイパスする第３バイパス回路と、一
部の熱を蓄熱しながら暖房を行なう蓄熱暖房運転モード
時に第１バイパス回路を開とするとともに前記第２バイ
パス回路および前記第３バイパス回路を閉とし、蓄熱を
利用した除霜を行なう蓄熱利用除霜運転モード時に前記
第１バイパス回路を閉とするとともに前記第２バイパス
回路および前記第３バイパス回路を開として前記室外側
熱交換器を流れる冷媒の一部を前記第３バイパス回路に
流し、蓄熱を利用した運転開始を行なう蓄熱利用立上り
運転モード時に前記第２バイパス回路および前記第３バ
イパス回路を開として全冷媒を前記第３バイパス回路に
流して前記室外側熱交換器には流さないで、前記運転モ
ードの切換時に冷媒流路の切換動作の一部を遅延させる
流路制御手段を有するものである。
調和機は、圧縮機、室外側熱交換器、減圧器、室内側熱
交換器を順に配管にて環状に連結して主冷媒回路を構成
し、運転時に高圧側となる前記圧縮機の吐出側から前記
減圧器までの配管の一部をバイパスし蓄熱熱交換器を有
する第１バイパス回路と、前記減圧器若しくは前記減圧
器と前記室外側熱交換器とを結ぶ管路の一部をバイパス
し前記蓄熱熱交換器を有する第２バイパス回路と、前記
室外側熱交換器をバイパスする第３バイパス回路と、一
部の熱を蓄熱しながら暖房を行なう蓄熱暖房運転モード
時に第１バイパス回路を開とするとともに前記第２バイ
パス回路および前記第３バイパス回路を閉とし、蓄熱を
利用した除霜を行なう蓄熱利用除霜運転モード時に前記
第１バイパス回路を閉とするとともに前記第２バイパス
回路および前記第３バイパス回路を開として前記室外側
熱交換器を流れる冷媒の一部を前記第３バイパス回路に
流し、蓄熱を利用した運転開始を行なう蓄熱利用立上り
運転モード時に前記第２バイパス回路および前記第３バ
イパス回路を開として全冷媒を前記第３バイパス回路に
流して前記室外側熱交換器には流さないで、前記運転モ
ードの切換時に冷媒流路の切換動作の一部を遅延させる
流路制御手段を有するものである。
作用 本発明は上記手段とすることにより、暖房運転時に蓄熱
した熱を除霜運転時に利用することができ、暖房運転を
継続したまま室外側熱交換器の除霜を行なえる。
した熱を除霜運転時に利用することができ、暖房運転を
継続したまま室外側熱交換器の除霜を行なえる。
また、除霜運転時一部の冷媒を室外側熱交換器からバイ
パスさせることにより、室外側熱交換器での冷媒の圧力
損失を小さくでき、除霜性能を向上させることができ
る。
パスさせることにより、室外側熱交換器での冷媒の圧力
損失を小さくでき、除霜性能を向上させることができ
る。
また、蓄熱利用立上り運転時に第２バイパス回路および
第３バイパス回路を開いて、室外側熱交換器を流れる冷
媒の全部を第３バイパス回路に流すことにより、蓄熱を
利用して暖房運転の立上りを早めることができる。
第３バイパス回路を開いて、室外側熱交換器を流れる冷
媒の全部を第３バイパス回路に流すことにより、蓄熱を
利用して暖房運転の立上りを早めることができる。
また、蓄熱量検知手段を設け、この信号に基づいて冷媒
流路を切換えることにより、最適な運転を行なうことが
できる。
流路を切換えることにより、最適な運転を行なうことが
できる。
さらに、流路制御手段による冷媒流路の切換動作の一部
を遅延させることで、運転モードを切換えても冷媒溜り
による冷媒不足の状態での運転を防ぐことができる。
を遅延させることで、運転モードを切換えても冷媒溜り
による冷媒不足の状態での運転を防ぐことができる。
実施例 以下、本発明をその一実施例に示す添付図面の第１図〜
第４図を参考に説明する。
第４図を参考に説明する。
第１図は本発明の一実施例におけるヒートポンプ式空気
調和機の冷凍サイクル図、第２図は同ヒートポンプ式空
気調和機の各運転時の冷媒の流れを制御する弁類の動作
状態を示す図である。
調和機の冷凍サイクル図、第２図は同ヒートポンプ式空
気調和機の各運転時の冷媒の流れを制御する弁類の動作
状態を示す図である。
第１図に示すように、主冷媒回路は、能力制御可能な周
波数可変形の圧縮機１、室内側熱交換器３、電動膨脹弁
４、室外側熱交換器５を配管にて環状に連結して構成し
ている。２は圧縮機１の吐出側配管および吸入側配管を
接続し、室内側熱交換器３、電動膨脹弁４、室外側熱交
換器５を流れる冷媒方向を切換える四方弁である。
波数可変形の圧縮機１、室内側熱交換器３、電動膨脹弁
４、室外側熱交換器５を配管にて環状に連結して構成し
ている。２は圧縮機１の吐出側配管および吸入側配管を
接続し、室内側熱交換器３、電動膨脹弁４、室外側熱交
換器５を流れる冷媒方向を切換える四方弁である。
同図において、ａ〜ｊは管路の分岐部に付した記号であ
り、冷媒の流れを説明するのに用いる。また、10〜15は
冷媒の流れを制御する二方弁である。
り、冷媒の流れを説明するのに用いる。また、10〜15は
冷媒の流れを制御する二方弁である。
ここで第１配管▲▼，第２配管▲▼，第３配管
▲▼，第４配管▲▼，第５配管▲▼からな
る管路は、圧縮機１から吐出された冷媒をバイパスする
第１バイパス回路▲▼であり、第６配管▲▼，
第２配管▲▼，第３配管▲▼，第７配管▲
▼からなる管路は電動膨張弁４をバイパスする第２バイ
パス回路▲▼である。また、第１バイパス回路▲
▼と第２バイパス回路▲▼との共通の配管である
第２配管▲▼と第３配管▲▼との途中に蓄熱槽
16内に充填された蓄熱材17と熱交換を行なう蓄熱熱交換
器18が設けられている。第２バイパス回路▲▼を構
成する第６配管▲▼の途中には補助絞り装置19が設
けられている。また、第６配管▲▼，第２配管▲
▼，第３配管▲▼，第４配管▲▼，第８配管
▲▼からなる管路は、室外側熱交換器５をバイパス
する第３バイパス回路▲▼である。さらに、20およ
び21は蓄熱槽16の前後の管路に配設されたサーミスタ等
の温度検知素子であり、22は温度検知素子20,21が検知
する２つの温度の温度差が所定値となると冷媒流路切換
えの信号を発する流路制御回路、23はこの流路制御回路
22の発する信号により、二方弁10〜15の開閉，四方弁２
の切換え等を行なって冷媒流路を切換える流路切換リレ
ーである。
▲▼，第４配管▲▼，第５配管▲▼からな
る管路は、圧縮機１から吐出された冷媒をバイパスする
第１バイパス回路▲▼であり、第６配管▲▼，
第２配管▲▼，第３配管▲▼，第７配管▲
▼からなる管路は電動膨張弁４をバイパスする第２バイ
パス回路▲▼である。また、第１バイパス回路▲
▼と第２バイパス回路▲▼との共通の配管である
第２配管▲▼と第３配管▲▼との途中に蓄熱槽
16内に充填された蓄熱材17と熱交換を行なう蓄熱熱交換
器18が設けられている。第２バイパス回路▲▼を構
成する第６配管▲▼の途中には補助絞り装置19が設
けられている。また、第６配管▲▼，第２配管▲
▼，第３配管▲▼，第４配管▲▼，第８配管
▲▼からなる管路は、室外側熱交換器５をバイパス
する第３バイパス回路▲▼である。さらに、20およ
び21は蓄熱槽16の前後の管路に配設されたサーミスタ等
の温度検知素子であり、22は温度検知素子20,21が検知
する２つの温度の温度差が所定値となると冷媒流路切換
えの信号を発する流路制御回路、23はこの流路制御回路
22の発する信号により、二方弁10〜15の開閉，四方弁２
の切換え等を行なって冷媒流路を切換える流路切換リレ
ーである。
第２図において、○印は弁が開の状態、×印は閉の状態
を示す。また電動膨脹弁４の所定は、圧縮機１に吸入さ
れる冷媒の過熱度等を検知することにより電動膨脹弁４
の弁開度制御を行なうことを示す。
を示す。また電動膨脹弁４の所定は、圧縮機１に吸入さ
れる冷媒の過熱度等を検知することにより電動膨脹弁４
の弁開度制御を行なうことを示す。
このヒートポンプ式空気調和機において、第２図に示す
各運転モードの説明を行なうと、まず冷房モード時には
二方弁10のみ開であり、圧縮機１より吐出された冷媒
は、四方弁2,室外側熱交換器5,電動膨脹弁4,室内側熱交
換器3,四方弁２の順で流れ、圧縮機１に吸入される。
各運転モードの説明を行なうと、まず冷房モード時には
二方弁10のみ開であり、圧縮機１より吐出された冷媒
は、四方弁2,室外側熱交換器5,電動膨脹弁4,室内側熱交
換器3,四方弁２の順で流れ、圧縮機１に吸入される。
暖房モードにおいて、蓄熱を行なわない場合は、二方弁
10〜15の状態は冷房モードの時と同じで四方弁２のみ暖
房サイクル側へ切換える。したがって、圧縮機１より吐
出された冷媒は、四方弁2,室内側熱交換器3,電動膨脹弁
4,室外側熱交換器5,四方弁２の順で流れて圧縮機１に吸
入される。この時、蓄熱槽16に蓄熱は行なわれない。
10〜15の状態は冷房モードの時と同じで四方弁２のみ暖
房サイクル側へ切換える。したがって、圧縮機１より吐
出された冷媒は、四方弁2,室内側熱交換器3,電動膨脹弁
4,室外側熱交換器5,四方弁２の順で流れて圧縮機１に吸
入される。この時、蓄熱槽16に蓄熱は行なわれない。
暖房モードにおいて、蓄熱を行なう場合は二方弁10を閉
とし、二方弁11,12を開として、圧縮機１の周波数を上
昇させて高能力運転を行なう。したがって、圧縮機１よ
り吐出された冷媒は第１バイパス回路▲▼，四方弁
2,室内側熱交換器3,電動膨脹弁4,室外側熱交換器5,四方
弁２の順で流れ、圧縮機１に吸入される。この時、圧縮
機１より吐出された高温，高圧の冷媒の持つ熱の一部は
蓄熱熱交換器18より蓄熱槽16に蓄熱され、残りの熱が室
内側熱交換器３で暖房に用いられる。このとき圧縮機１
を高能力運転することで、暖房能力の低下を防ぐことが
できる。
とし、二方弁11,12を開として、圧縮機１の周波数を上
昇させて高能力運転を行なう。したがって、圧縮機１よ
り吐出された冷媒は第１バイパス回路▲▼，四方弁
2,室内側熱交換器3,電動膨脹弁4,室外側熱交換器5,四方
弁２の順で流れ、圧縮機１に吸入される。この時、圧縮
機１より吐出された高温，高圧の冷媒の持つ熱の一部は
蓄熱熱交換器18より蓄熱槽16に蓄熱され、残りの熱が室
内側熱交換器３で暖房に用いられる。このとき圧縮機１
を高能力運転することで、暖房能力の低下を防ぐことが
できる。
次に蓄熱槽16に十分蓄熱された状態で運転を停止する
と、次回の暖房立上り時にこの熱を利用することが可能
である。蓄熱を利用した立上りモードにおいては、二方
弁10,13,15が開で他は閉の状態である。また、電動膨脹
弁４は全閉の状態である。この時、圧縮機１より吐出さ
れた冷媒は四方弁2,室内側熱交換器3,第２バイパス回路
▲▼，第３バイパス回路▲▼の順で流れ、圧縮
機１に吸入される。したがって、圧縮機１より吐出され
た高温，高圧の冷媒は、室内側熱交換器３で暖房に利用
され、補助絞り装置19で減圧されて低温，低圧となり、
蓄熱熱交換器18より蓄熱槽16に蓄えられた熱を吸熱す
る。そして温度検知素子21,20により蓄熱熱交換器18を
流れる前後の冷媒の温度を検知し、この温度差が所定値
以下となると流路制御回路22が信号を発し、これにより
流路切換リレー23が働いて暖房モードとなるよう二方弁
10〜15を制御する。蓄熱熱交換器18の入口では冷媒は２
相状態であり、蓄熱量が十分である場合には出口は過熱
状態であるので入口と出口の冷媒の温度差は大きいが、
蓄熱量が減少するにつれこの温度差は次第に小さくなる
と共に暖房能力も低下していく。したがって、上述の制
御を行なうことで、蓄熱された熱を使いきってしまって
大幅に暖房能力が低下する前に暖房モードに切換えるこ
とが可能である。
と、次回の暖房立上り時にこの熱を利用することが可能
である。蓄熱を利用した立上りモードにおいては、二方
弁10,13,15が開で他は閉の状態である。また、電動膨脹
弁４は全閉の状態である。この時、圧縮機１より吐出さ
れた冷媒は四方弁2,室内側熱交換器3,第２バイパス回路
▲▼，第３バイパス回路▲▼の順で流れ、圧縮
機１に吸入される。したがって、圧縮機１より吐出され
た高温，高圧の冷媒は、室内側熱交換器３で暖房に利用
され、補助絞り装置19で減圧されて低温，低圧となり、
蓄熱熱交換器18より蓄熱槽16に蓄えられた熱を吸熱す
る。そして温度検知素子21,20により蓄熱熱交換器18を
流れる前後の冷媒の温度を検知し、この温度差が所定値
以下となると流路制御回路22が信号を発し、これにより
流路切換リレー23が働いて暖房モードとなるよう二方弁
10〜15を制御する。蓄熱熱交換器18の入口では冷媒は２
相状態であり、蓄熱量が十分である場合には出口は過熱
状態であるので入口と出口の冷媒の温度差は大きいが、
蓄熱量が減少するにつれこの温度差は次第に小さくなる
と共に暖房能力も低下していく。したがって、上述の制
御を行なうことで、蓄熱された熱を使いきってしまって
大幅に暖房能力が低下する前に暖房モードに切換えるこ
とが可能である。
また、暖房モード時に蓄熱槽16に十分蓄熱された状態で
あると、除霜時に蓄熱を利用することが可能である。除
霜モードにおいては、二方弁10,13,14,15が開で他は閉
の状態である。また電動膨脹弁４は全閉の状態である。
この時、圧縮機１より吐出された冷媒は、四方弁2,室内
側熱交換器3,第２バイパス回路▲▼と流れ、一部の
冷媒は第７配管▲▼を通って室外側熱交換器5,四方
弁2,圧縮機１へと流れ、残りの冷媒は第３バイパス回路
▲▼と流れて圧縮機１に吸入される。そして、温度
検知素子21,20により蓄熱熱交換器18を流れる前後の冷
媒の温度を検知し、この温度差が所定値以下になると流
路制御回路22が信号を発し、これにより流路切換リレー
23が働いて冷房モードとなるよう二方弁10〜15および四
方弁２を制御する。この制御を行なうことで、蓄熱槽16
への蓄熱が不十分の時、あるいは室外側熱交換器５への
着霜量が多く、除霜完了以前に蓄熱された熱を使いきっ
てしまっても、いわゆる逆サイクル除霜を行なって除霜
を完了することができる。
あると、除霜時に蓄熱を利用することが可能である。除
霜モードにおいては、二方弁10,13,14,15が開で他は閉
の状態である。また電動膨脹弁４は全閉の状態である。
この時、圧縮機１より吐出された冷媒は、四方弁2,室内
側熱交換器3,第２バイパス回路▲▼と流れ、一部の
冷媒は第７配管▲▼を通って室外側熱交換器5,四方
弁2,圧縮機１へと流れ、残りの冷媒は第３バイパス回路
▲▼と流れて圧縮機１に吸入される。そして、温度
検知素子21,20により蓄熱熱交換器18を流れる前後の冷
媒の温度を検知し、この温度差が所定値以下になると流
路制御回路22が信号を発し、これにより流路切換リレー
23が働いて冷房モードとなるよう二方弁10〜15および四
方弁２を制御する。この制御を行なうことで、蓄熱槽16
への蓄熱が不十分の時、あるいは室外側熱交換器５への
着霜量が多く、除霜完了以前に蓄熱された熱を使いきっ
てしまっても、いわゆる逆サイクル除霜を行なって除霜
を完了することができる。
この冷凍サイクルにおいて、蓄熱利用の立上りモード時
は室外側熱交換器５にて外気より吸熱するのではなく、
蓄熱槽16に蓄えられた熱を蓄熱熱交換器18にて吸熱する
ため外気温に影響されることなく安定した吸熱が可能で
ある。また、蓄熱材17として融点の高い潜熱蓄熱材（例
えば、酢酸ナトリウム３水塩；融点58℃）を用いて低温
の冷媒と熱交換させることで、通常の暖房運転時より大
きな熱交換量を得ることができる。したがって、蓄熱を
利用することで低外気温時の立上り時でも大きな暖房能
力を得ることができる。
は室外側熱交換器５にて外気より吸熱するのではなく、
蓄熱槽16に蓄えられた熱を蓄熱熱交換器18にて吸熱する
ため外気温に影響されることなく安定した吸熱が可能で
ある。また、蓄熱材17として融点の高い潜熱蓄熱材（例
えば、酢酸ナトリウム３水塩；融点58℃）を用いて低温
の冷媒と熱交換させることで、通常の暖房運転時より大
きな熱交換量を得ることができる。したがって、蓄熱を
利用することで低外気温時の立上り時でも大きな暖房能
力を得ることができる。
第３図は、蓄熱利用の除霜モード時の冷凍サイクリをモ
リエル線図上に示した図である。同図に示すように、暖
房に利用された冷媒は、蓄熱熱交換器18にて蓄熱槽16よ
り吸熱し、一部の冷媒は第７配管▲▼を経由して室
外側熱交換器５へ流れて除霜に利用され、残りの冷媒は
室外側熱交換器５をバイパスして第３バイパス回路▲
▼を流れ、その後合流して圧縮機１に吸入される。し
たがって、暖房を継続しながら除霜可能であり、かつ第
３バイパス回路▲▼に一部の冷媒を流すことで、圧
縮機１に吸入される直前の冷媒のエンタルピを高めるこ
とができ、圧縮機１の信頼性を確保できる。
リエル線図上に示した図である。同図に示すように、暖
房に利用された冷媒は、蓄熱熱交換器18にて蓄熱槽16よ
り吸熱し、一部の冷媒は第７配管▲▼を経由して室
外側熱交換器５へ流れて除霜に利用され、残りの冷媒は
室外側熱交換器５をバイパスして第３バイパス回路▲
▼を流れ、その後合流して圧縮機１に吸入される。し
たがって、暖房を継続しながら除霜可能であり、かつ第
３バイパス回路▲▼に一部の冷媒を流すことで、圧
縮機１に吸入される直前の冷媒のエンタルピを高めるこ
とができ、圧縮機１の信頼性を確保できる。
このように、一部の冷媒を第３バイパス回路▲▼に
流すことで室外側熱交換器５内での冷媒の圧力損失を小
さくすることができ、したがって除霜性能を向上させる
ことができる。
流すことで室外側熱交換器５内での冷媒の圧力損失を小
さくすることができ、したがって除霜性能を向上させる
ことができる。
この理由を式を用いて説明すると、まず室外側熱交換器
５にて、冷媒より霜に与えられる熱量ＱはＱ＝Ｋ・Ao・
ΔＴであらわされる（Ｋ…熱通過率、Ao…管外側伝熱面
積、ΔＴ…冷媒と霜との平均温度差）。ここで、 である（αｏ…管外側熱伝達率、αｉ…管内側熱伝達
率、rm…熱抵抗、Ai…管内側伝熱面積）。室外側熱交換
器５に流入する冷媒は、実際は過熱ガスであるが、ここ
では室外側熱交換器５を流れる冷媒は全て２相状態であ
ると考える。したがって、室外側熱交換器５の入口での
冷媒圧力をP1、出口での冷媒圧力をP2とすると、それぞ
れの飽和温度T1,T2が冷媒温度となる。したがって また、P2＝P1−ΔＰである（ΔＰ…室外側熱交換器５内
での冷媒の圧力損失）。
５にて、冷媒より霜に与えられる熱量ＱはＱ＝Ｋ・Ao・
ΔＴであらわされる（Ｋ…熱通過率、Ao…管外側伝熱面
積、ΔＴ…冷媒と霜との平均温度差）。ここで、 である（αｏ…管外側熱伝達率、αｉ…管内側熱伝達
率、rm…熱抵抗、Ai…管内側伝熱面積）。室外側熱交換
器５に流入する冷媒は、実際は過熱ガスであるが、ここ
では室外側熱交換器５を流れる冷媒は全て２相状態であ
ると考える。したがって、室外側熱交換器５の入口での
冷媒圧力をP1、出口での冷媒圧力をP2とすると、それぞ
れの飽和温度T1,T2が冷媒温度となる。したがって また、P2＝P1−ΔＰである（ΔＰ…室外側熱交換器５内
での冷媒の圧力損失）。
ここで、ΔＰ∝Gr Aおよびαｉ∝Gr Bであることは公知で
ある（Gr…室外側熱交換器５内を流れる冷媒の循環量、
A,B…定数）。
ある（Gr…室外側熱交換器５内を流れる冷媒の循環量、
A,B…定数）。
以上の式に、本発明に関する実験結果を一部用いて第３
バイパス回路▲▼に冷媒を流さない場合と全循環量
の50％をながした場合について、概略の計算を行なう。
バイパス回路▲▼に冷媒を流さない場合と全循環量
の50％をながした場合について、概略の計算を行なう。
まず、バイパスを行なわない場合、 αｏ＝200kcal/m2h℃、rm＝０、 αｉ＝1400kcal/m2h℃、Ao＝12m2、 Ai＝0.85m2を代入してＫ＝63.6kcal/m2h℃が得られる。
P1＝6.0kg/cm2abs、 P2＝5.1kg/cm2absより、T1＝5.24℃ T2＝0.74℃、Tf≒０℃（除霜中はほぼ０℃を保つ）よ
り、ΔＴ＝2.7℃となる。
P1＝6.0kg/cm2abs、 P2＝5.1kg/cm2absより、T1＝5.24℃ T2＝0.74℃、Tf≒０℃（除霜中はほぼ０℃を保つ）よ
り、ΔＴ＝2.7℃となる。
したがってＱ＝2060kcal/hとなる。着霜量が1.5kgの場
合、−10℃の霜を０℃の水にするのに必要な熱量FQは、
FQ＝127.5kcalであるので除霜時間Tdは、 となる。
合、−10℃の霜を０℃の水にするのに必要な熱量FQは、
FQ＝127.5kcalであるので除霜時間Tdは、 となる。
一方バイパスを行なう場合、Ａ＝1.75、Ｂ＝0.5とする
と、αｉ＝990となるのでＫ＝49.6となる。また、ΔＰ
＝0.27となり、P1はバイパスをしない場合と同じである
なら、T1＝5.24、T2＝3.77となり、ΔＴ＝4.51である。
したがってＱ＝2684となり、Td＝2.85分となり、バイパ
スをしない場合より１分近く除霜時間を短縮できる。
と、αｉ＝990となるのでＫ＝49.6となる。また、ΔＰ
＝0.27となり、P1はバイパスをしない場合と同じである
なら、T1＝5.24、T2＝3.77となり、ΔＴ＝4.51である。
したがってＱ＝2684となり、Td＝2.85分となり、バイパ
スをしない場合より１分近く除霜時間を短縮できる。
ここで第４図は、バイパス流量割合と除霜時間との関係
を計算した結果を示す図である。このようにバイパス量
が80％を超えると、バイパスしない時より除霜時間が長
くなってしまう。したがって、バイパス量が最適となる
ように（図では約30〜60％）第３バイパス回路▲▼
上に補助絞りを設けてもよい。
を計算した結果を示す図である。このようにバイパス量
が80％を超えると、バイパスしない時より除霜時間が長
くなってしまう。したがって、バイパス量が最適となる
ように（図では約30〜60％）第３バイパス回路▲▼
上に補助絞りを設けてもよい。
次に、運転モードの切換時の二方弁の制御について説明
する。まず暖房モードで蓄熱を行う場合から蓄熱を行わ
ない場合への切換は、流路制御回路22が切換信号を発す
ると、流路制御リレー23により二方弁10を開、二方弁11
を閉とし、所定時間経過後二方弁12を閉とする。これに
より、第１バイパス回路▲▼への冷媒溜りを防ぐこ
とができる。さらに、冷媒溜り防止をより確実にするた
めに、さらに、冷媒溜り防止をより確実にするために、
二方弁12を閉とすると同時に二方弁15を開として第１バ
イパス回路▲▼に溜った冷媒を第８配管▲▼を
介して圧縮機１の吸入側へ戻すことも可能である。二方
弁15は所定時間、開の状態を保持して再び閉とする。
する。まず暖房モードで蓄熱を行う場合から蓄熱を行わ
ない場合への切換は、流路制御回路22が切換信号を発す
ると、流路制御リレー23により二方弁10を開、二方弁11
を閉とし、所定時間経過後二方弁12を閉とする。これに
より、第１バイパス回路▲▼への冷媒溜りを防ぐこ
とができる。さらに、冷媒溜り防止をより確実にするた
めに、さらに、冷媒溜り防止をより確実にするために、
二方弁12を閉とすると同時に二方弁15を開として第１バ
イパス回路▲▼に溜った冷媒を第８配管▲▼を
介して圧縮機１の吸入側へ戻すことも可能である。二方
弁15は所定時間、開の状態を保持して再び閉とする。
蓄熱利用の立上りモードから暖房モードへの切換は、流
路制御回路22が切換信号を発すると、流路制御リレー23
により二方弁13を閉とするとともに電動膨脹弁４を所定
開度まで開き、所定時間経過後二方弁15を閉とする。こ
れにより、第２バイパス回路▲▼および第３バイパ
ス回路▲▼への冷媒溜りを防ぐことができる。
路制御回路22が切換信号を発すると、流路制御リレー23
により二方弁13を閉とするとともに電動膨脹弁４を所定
開度まで開き、所定時間経過後二方弁15を閉とする。こ
れにより、第２バイパス回路▲▼および第３バイパ
ス回路▲▼への冷媒溜りを防ぐことができる。
また、除霜モードから暖房モードへの切換時においても
同様に、まず二方弁13閉とするとともに電動膨脹弁４を
所定開度まで開き、所定時間経過後二方弁14,15を閉と
する。
同様に、まず二方弁13閉とするとともに電動膨脹弁４を
所定開度まで開き、所定時間経過後二方弁14,15を閉と
する。
このように、流路制御手段による冷媒流路の切換動作の
一部を遅延させることで、運転モードを切換えても冷媒
溜りによる冷媒不足の状態での運転を防ぐことができ
る。
一部を遅延させることで、運転モードを切換えても冷媒
溜りによる冷媒不足の状態での運転を防ぐことができ
る。
なお、本実施例においては、冷媒流路の切換は二方弁を
用いたが、これに限定されるものではなく、三方弁等他
の手段を用いてもよい。また、絞り装置としては電動膨
脹弁４を用いて説明したが、キャピラリと二方弁の組合
せ等、他の手段を用いてもよい。
用いたが、これに限定されるものではなく、三方弁等他
の手段を用いてもよい。また、絞り装置としては電動膨
脹弁４を用いて説明したが、キャピラリと二方弁の組合
せ等、他の手段を用いてもよい。
また、第２バイパス回路▲▼は、電動膨脹弁４をバ
イパスさせたが、電動膨脹弁４と室外側熱交換器５との
間の管路をバイパスしてもよい。
イパスさせたが、電動膨脹弁４と室外側熱交換器５との
間の管路をバイパスしてもよい。
また、本実施例においては、第３バイパス回路▲▼
は第１バイパス回路▲▼および第２バイパス回路▲
▼と管路の一部を共有しているがこれに限定される
ものではなく、室外側熱交換器５をバイパスする管路で
あれば他の位置に設けてもよい。
は第１バイパス回路▲▼および第２バイパス回路▲
▼と管路の一部を共有しているがこれに限定される
ものではなく、室外側熱交換器５をバイパスする管路で
あれば他の位置に設けてもよい。
さらに、第１バイパス回路▲▼は圧縮機１と四方弁
２との間の管路をバイパスしたが、暖房運転時に高圧側
となる他の位置をバイパスしてもよい。
２との間の管路をバイパスしたが、暖房運転時に高圧側
となる他の位置をバイパスしてもよい。
また、本実施例においては、除霜モードおよび立上りモ
ード時において蓄熱量検知手段により冷媒流路を切換え
たがこれに限定されるものではなく、暖房モード時で蓄
熱を行なう時、蓄熱量検知手段により蓄熱槽への蓄熱完
了を検知して冷媒流路を暖房運転のみに切換える等の他
の制御にも利用可能である。蓄熱量検知手段としても１
個若しくは複数個の温度検知素子を蓄熱槽へ配設する等
の他の手段を用いてもよい。
ード時において蓄熱量検知手段により冷媒流路を切換え
たがこれに限定されるものではなく、暖房モード時で蓄
熱を行なう時、蓄熱量検知手段により蓄熱槽への蓄熱完
了を検知して冷媒流路を暖房運転のみに切換える等の他
の制御にも利用可能である。蓄熱量検知手段としても１
個若しくは複数個の温度検知素子を蓄熱槽へ配設する等
の他の手段を用いてもよい。
また、圧縮機の能力可変手段も周波数可変形に限定され
るものでない。
るものでない。
発明の効果 以上のように本発明のヒートポンプ式空気調和機は、暖
房運転時に蓄熱槽に蓄熱し、除霜運転時にこの熱を利用
することで高い暖房能力を保ちながら除霜可能である。
また、暖房運転の立上り時にも蓄熱された熱を利用し
て、外気温に左右されず高い暖房能力を発揮することが
できる。さらに、流路制御手段による冷媒流路の切換動
作の一部を遅延させることで、運転モードを切換えても
冷媒溜りによる冷媒不足の状態での運転を防ぐことが可
能である。
房運転時に蓄熱槽に蓄熱し、除霜運転時にこの熱を利用
することで高い暖房能力を保ちながら除霜可能である。
また、暖房運転の立上り時にも蓄熱された熱を利用し
て、外気温に左右されず高い暖房能力を発揮することが
できる。さらに、流路制御手段による冷媒流路の切換動
作の一部を遅延させることで、運転モードを切換えても
冷媒溜りによる冷媒不足の状態での運転を防ぐことが可
能である。
第１図は本発明の一実施例におけるヒートポンプ式空気
調和機の冷凍サイクル図、第２図は同ヒートポンプ式空
気調和機の各運転時の弁類の動作状態を示す図、第３図
は同ヒートポンプ式空気調和機の蓄熱利用の除霜モード
時の冷凍サイクルをモリエル線図上に示した図、第４図
は同ヒートポンプ式空気調和機の特性図、第５図は従来
の蓄熱利用冷凍機の一例における冷凍サイクル、第６図
は従来の蓄熱利用ヒートポンプ式空気調和機の冷凍サイ
クル図である。 １……圧縮機、２……四方弁、３……室内側熱交換器、
４……電動膨脹弁（減圧器）、５……室外側熱交換器、
10〜15……二方弁（流路制御手段）、16……蓄熱槽、17
……蓄熱材、18……蓄熱熱交換器、19……補助絞り装置
（補助減圧器）、▲▼……第１バイパス回路、▲
▼……第２バイパス回路、▲▼……第３バイパス
回路。
調和機の冷凍サイクル図、第２図は同ヒートポンプ式空
気調和機の各運転時の弁類の動作状態を示す図、第３図
は同ヒートポンプ式空気調和機の蓄熱利用の除霜モード
時の冷凍サイクルをモリエル線図上に示した図、第４図
は同ヒートポンプ式空気調和機の特性図、第５図は従来
の蓄熱利用冷凍機の一例における冷凍サイクル、第６図
は従来の蓄熱利用ヒートポンプ式空気調和機の冷凍サイ
クル図である。 １……圧縮機、２……四方弁、３……室内側熱交換器、
４……電動膨脹弁（減圧器）、５……室外側熱交換器、
10〜15……二方弁（流路制御手段）、16……蓄熱槽、17
……蓄熱材、18……蓄熱熱交換器、19……補助絞り装置
（補助減圧器）、▲▼……第１バイパス回路、▲
▼……第２バイパス回路、▲▼……第３バイパス
回路。
Claims (5)
- 【請求項１】圧縮機、室外側熱交換器、減圧器、室内側
熱交換器を順に配管にて環状に連結して主冷媒回路を構
成し、運転時に高圧側となる前記圧縮機の吐出側から前
記減圧器までの配管の一部をバイパスし蓄熱熱交換器を
有する第１バイパス回路と、前記減圧器若しくは前記減
圧器と前記室外側熱交換器とを結ぶ管路の一部をバイパ
スし前記蓄熱熱交換器を有する第２バイパス回路と、前
記室外側熱交換器をバイパスする第３バイパス回路と、
一部の熱を蓄熱しながら暖房を行なう蓄熱暖房運転モー
ド時に第１バイパス回路を開とするとともに前記第２バ
イパス回路および前記第３バイパス回路を閉とし、蓄熱
を利用した除霜を行なう蓄熱利用除霜運転モード時に前
記第１バイパス回路を閉とするとともに前記第２バイパ
ス回路および前記第３バイパス回路を開として前記室外
側熱交換器を流れる冷媒の一部を前記第３バイパス回路
に流し、蓄熱を利用した運転開始を行なう蓄熱利用立上
り運転モード時に前記第２バイパス回路および前記第３
バイパス回路を開として全冷媒を前記第３バイパス回路
に流して前記室外側熱交換器には流さないで、前記運転
モードの切換時に冷媒流路の切換動作の一部を遅延させ
る流路制御手段を有するヒートポンプ式空気調和機。 - 【請求項２】蓄熱暖房運転モードから蓄熱をしない通常
暖房運転モードへの切換時にまず第１バイパス回路の冷
媒流入側の流路を遮断し、所定時間経過後に冷媒流出側
の流路を遮断する請求項１に記載のヒートポンプ式空気
調和機。 - 【請求項３】蓄熱利用除霜運転モードから蓄熱暖房運転
モード若しくは通常暖房運転モードへの切換時の第２バ
イパス回路の制御は、まず前記第２バイパス回路の冷媒
流入側の流路を遮断し、所定時間経過後に冷媒流出側の
流路を遮断する請求項１または請求項２に記載のヒート
ポンプ式空気調和機。 - 【請求項４】蓄熱利用立上り運転モードから蓄熱暖房運
転モード若しくは通常暖房運転モードへの切換時の第２
バイパス回路の制御は、まず前記第２バイパス回路の冷
媒流入側の流路を遮断し、所定時間経過後に冷媒流出側
の流路を遮断する請求項１から請求項３までのいずれか
に記載のヒートポンプ式空気調和機。 - 【請求項５】内部に蓄熱材を充填し、蓄熱熱交換器と熱
交換的に接続した蓄熱槽と、前記蓄熱槽の蓄熱量を検出
する蓄熱量検出手段とを設け、流路制御手段は前記蓄熱
量検知手段の信号に基づいて冷媒流路を切換える請求項
１から請求項４までのいずれかに記載のヒートポンプ式
空気調和機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13877788A JPH07107471B2 (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | ヒートポンプ式空気調和機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13877788A JPH07107471B2 (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | ヒートポンプ式空気調和機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01306782A JPH01306782A (ja) | 1989-12-11 |
| JPH07107471B2 true JPH07107471B2 (ja) | 1995-11-15 |
Family
ID=15229956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13877788A Expired - Fee Related JPH07107471B2 (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | ヒートポンプ式空気調和機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07107471B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015114051A (ja) * | 2013-12-11 | 2015-06-22 | 株式会社東芝 | 空気調和システム |
| CN109974327B (zh) * | 2019-04-18 | 2024-02-27 | 天津商业大学 | 一种热气旁通联合相变蓄热不停机融霜的空气源热泵系统 |
-
1988
- 1988-06-06 JP JP13877788A patent/JPH07107471B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01306782A (ja) | 1989-12-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102523754B (zh) | 制冷循环装置 | |
| EP0676602A1 (en) | Operation control device for air conditioning equipment | |
| JPH0226155B2 (ja) | ||
| JP2008082589A (ja) | 空気調和装置 | |
| JP3341404B2 (ja) | 空気調和装置の運転制御装置 | |
| JP4304832B2 (ja) | 空気調和装置 | |
| JP4622901B2 (ja) | 空気調和装置 | |
| JPH04270876A (ja) | ヒートポンプ式空気調和機の除霜制御装置 | |
| JPH01118080A (ja) | ヒートポンプ式空気調和機 | |
| JPS63169457A (ja) | ヒ−トポンプ式空気調和機 | |
| JP5287820B2 (ja) | 空気調和機 | |
| JP2011158144A (ja) | 冷凍装置 | |
| JP5287821B2 (ja) | 空気調和機 | |
| JPH07107471B2 (ja) | ヒートポンプ式空気調和機 | |
| JP2012037130A (ja) | 冷凍サイクル装置 | |
| JP2504416B2 (ja) | 冷凍サイクル | |
| JP2523534B2 (ja) | 空気調和機 | |
| JP2012077938A (ja) | 冷凍サイクル装置 | |
| JPH07107470B2 (ja) | ヒートポンプ式空気調和機 | |
| JP7459907B2 (ja) | 二元冷凍サイクル装置及び二元冷凍サイクル装置の制御方法 | |
| JPS63148063A (ja) | ヒ−トポンプ式空気調和機の除霜制御装置 | |
| JPH05322389A (ja) | 空気調和装置 | |
| JPS62237260A (ja) | ヒ−トポンプ式空気調和機の除霜制御方法 | |
| JP2842471B2 (ja) | 蓄熱式空気調和機 | |
| JP6052316B2 (ja) | 冷凍装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |