JPH0820148B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、空気調和機などに用いる冷凍サイクル装
置に関する。

（従来の技術） 一般に、空気調和機にあっては、第３図に示す冷凍サ
イクル装置を備え、冷房および暖房運転を可能とするも
のがある。

第３図において、１は圧縮機で、この圧縮機１に四方
弁2,室内熱交換器3,減圧装置たとえば膨張弁4,室外熱交
換器５などを順次連通し、ヒートポンプ式冷凍サイクル
を構成している。そして、室内熱交換器３の近傍に室内
ファン６を配設し、室外熱交換器５の近傍に室外ファン
７を配設している。

すなわち、暖房運転時は四方弁２の切換作動により図
示実線矢印の方向に冷媒を流して暖房サイクルを形成
し、室内熱交換器３を凝縮器、室外熱交換器５を蒸発器
として作用させる。また、冷房運転時は四方弁２の非作
動により図示破線矢印の方向に冷媒を流して冷房サイク
ルを形成し、室外熱交換器５を凝縮器、室内熱交換器３
を蒸発器として作用させる。

ただし、このような冷凍サイクル装置においては、暖
房運転時、起動に際しての暖房能力の立上がりが遅いと
いう欠点がある。

また、暖房運転時、蒸発器として作用する室外熱交換
器５の表面に徐々に霜が付着し、そのままでは暖房能力
の低下を招いてしまう。そこで、定期的または必要に応
じて四方弁２を復帰し、これにより除霜サイクル（冷房
サイクル）を形成し、圧縮機１吐出冷媒（高温冷媒）に
よって室外熱交換器５の除霜を行なうようにしている。
しかしながら、このようないわゆる逆サイクル除霜は暖
房運転を中断するものであり、室内温度の低下が避けら
れないという欠点がある。

これに対処し、たとえば第４図に示すように四方弁２
と室内熱交換器３との連通部に蓄熱体８を設けたものが
ある。これは、通常の暖房運転において圧縮機１の吐出
冷媒の熱を蓄熱体８に蓄えておき、その蓄熱によって起
動に際しての暖房能力の不足分を補うものである。さら
に、逆サイクル除霜時、蓄熱体８の蓄熱を除霜熱として
利用することにより除霜能力を高め、これにより除霜時
間を短縮して暖房効率を高めるものである。

ただし、この場合、起動時における蓄熱体８の放熱量
はわずかであり、暖房能力を十分に補うためには大形の
蓄熱体８が必要となり、装置形状の大形化を招くなど新
たな問題がある。一方、除霜時は蓄熱体８を低温冷媒が
通るため蓄熱体８から多量の熱が放出され、よって除霜
時間を大幅に短縮することができるが、暖房が中断する
ことには換わりがなく、室内温度の低下を完全に避ける
ことはできないのが実情である。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は蒸気のような事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、暖房能力の立上がりを速
めることができ、しかも暖房運転を中断することなく除
霜を行なうことができ、室内温度の低下を抑えて快適性
の大幅な向上を可能とする冷凍サイクル装置を提供する
ことにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 圧縮機，蓄熱器の吸熱部，凝縮器，減圧装置，蒸発器
を順次連通してなる冷凍サイクルと、起動時、前記減圧
装置を経た冷媒を前記蓄熱体の放熱部を通して圧縮機の
吸込側に供給する手段と、前記蒸発器の着霜時、前記蓄
熱体の吸熱部を経て凝縮器に流れる冷媒の一部を前記蒸
発器に供給し、その蒸発器を経た冷媒を凝縮器および減
圧装置を経た冷媒とともに前記蓄熱体の放熱部を通して
圧縮機の吸込側に供給する手段とを具備したことを特徴
とする冷凍サイクル装置。

（作用） 起動時、蓄熱体が蒸発器として作用し、その蓄熱体か
ら放出される多量の熱によって暖房能力の不足分が補わ
れる。一方、除霜に際しても蓄熱体が蒸発器として作用
し、その放熱が除霜と暖房の両方に利用される。

（実施例） 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説
明する。

第１図に示すように、圧縮機11,四方弁12,蓄熱体13の
吸熱用熱交換器13a、室内熱交換器14、減圧装置たとえ
ば膨張弁15、暖房サイクル形成用の逆止弁16、室外熱交
換器17、電磁開閉弁18、暖房サイクル形成用の逆止弁19
などを順次連通する。そして、逆止弁16に対し、冷房
（除霜）サイクル形成用の逆止弁21と減圧装置たとえば
キャピラリチューブ22との直列体を並列に接続する。さ
らに、四方弁12と室外熱交換器17との間に冷房サイクル
形成用の逆止弁23を連通し、これによりヒートポンプ式
冷凍サイクルを構成する。

すなわち、暖房運転時は四方弁12の切換作動により図
示実線矢印の方向に冷媒を流して暖房サイクルを形成
し、室内熱交換器14を凝縮器、室外熱交換器17を蒸発器
として作用させる。また、冷房運転時は四方弁12の復帰
により図示二点鎖線矢印の方向に冷媒を流して冷房サイ
クルを形成し、室外熱交換器17を凝縮器、室内熱交換器
14を蒸発器として作用させる。

また、膨張弁15と逆止弁16との連通部を電磁開閉弁3
1,逆止弁32,蓄熱体13の放熱用熱交換器13bを介して四方
弁12に連通する。さらに、蓄熱体13の吸熱用熱交換器13
aと室内熱交換器14との連通部を電磁開閉弁41および逆
止弁42を介して室外熱交換器17と開閉弁18との連通部に
連通する。なお、蓄熱体13は、吸熱部である吸熱用熱交
換器13aおよび放熱部である放熱用熱交換器13bの周りに
蓄熱材たとえばパラフィンを装填したものである。

そして、室内熱交換器14の近傍に室内ファン51、室外
熱交換器17の近傍に室外ファン52を配設する。

第２図は制御回路である。

60は制御部で、マイクロコンピュータおよびその周辺
回路などからなり、外部に運転操作部61、室内温度セン
サ62、熱交温度センサ63、蓄熱温度センサ64、ファン駆
動回路65、四方弁駆動回路66、ファン駆動回路67、圧縮
機駆動回路68、弁駆動回路69を接続している。

運転操作部61は、各種運転条件を入力するためのもの
である。室内温度センサ62は、室内温度を検知するもの
である。熱交温度センサ63は、室外熱交換器17の温度を
検知するものである。蓄熱温度センサ64は、蓄熱体13の
温度を検知するものである。ファン駆動回路65は、室内
ファンモータ51Mを駆動するものである。四方弁駆動回
路66は、四方弁12を駆動するものである。ファン駆動回
路67は、室外ファンモータ52Mを駆動するものである。
圧縮機駆動回路68は、圧縮機モータ11Mを駆動するもの
である。弁駆動回路69は、電磁開閉弁18,31,41をそれぞ
れ駆動するものである。

つぎに、上記のような構成において下記表を参照しな
がら作用を説明する。

運転操作部61で暖房運転を設定するとともに、所望の
室内温度を設定し、かつ運転開始操作を行なう。する
と、制御部60は、四方弁12を切換作動するとともに、開
閉弁31を開放し、圧縮機11,室内ファン51,室外ファン52
をそれぞれ起動する。こうして、圧縮機11が起動する
と、第１図に一点鎖線矢印で示すように、圧縮機１の吐
出冷媒が四方弁12,蓄熱体13の吸熱用熱交換機13a,室内
熱交換機14,膨張弁15,開閉弁31,逆止弁32,蓄熱体13の放
熱用熱交換器13b,四方弁12を通して循環する。このと
き、放熱用熱交換器13bを流れる冷媒は、蓄熱体13に蓄
えられている熱を多量に奪って気化する。そして、室内
熱交換器14を流れる冷媒は、室内に熱を放出して液化す
る。つまり、放熱用熱交換器13bが蒸発器として作用
し、さらに室内熱交換器14が凝縮器として作用し、暖房
運転の開始となる。

しかして、制御部60は、蓄熱温度センサ64によって蓄
熱体13の温度を検知しており、その検知温度が所定値以
上になると（蓄熱を使い切ると）、開閉弁31を閉成し、
開閉弁18を開放する。すると、第１図に実線矢印で示す
ように、圧縮機１の吐出冷媒が四方弁12,蓄熱体13の吸
熱用熱交換器13a,室内熱交換器14,膨張弁15,逆止弁16,
室外熱交換器17,開閉弁18,逆止弁19を通して循環する。
つまり、室内熱交換器14が凝縮器として作用するととも
に、室外熱交換器17が蒸発器として作用し、通常の暖房
運転に移行する。このとき、吸熱用熱交換器13aを流れ
る高温冷媒の熱がその吸熱用熱交換器13aを介して蓄熱
体13に移行し、蓄えられる。

しかして、この暖房運転時、制御部60は定期的に室内
ファン51の運転を停止し、これにより室内熱交換器14の
凝縮作用を中断し、外熱交換器17の汲上げ熱のほとんど
全てを蓄熱体13に蓄える。

また、暖房運転が進むと、室外熱交換器17の表面に徐
々に霜が付着するようになる。しかして、制御部60は熱
交温度センサ63によって室外熱交換器17の温度を定期的
に検知しており、室外熱交換器17の温度が所定値以下と
なれば開閉弁31,41をそれぞれ開放する。開閉弁31,41が
開放すると、第１図に破線矢印で示すように、圧縮機11
の吐出冷媒が四方弁12,蓄熱体13の吸熱用熱交換器13a,
室内熱交換器14,膨張弁15を通して流れ、さらに吸熱用
熱交換器13aを経た冷媒の一部が開閉弁41,逆止弁42,室
外熱交換器17,逆止弁21,キャピラリチューブ22を通して
流れ、そのキャピラリチューブ22を経た冷媒は膨張弁15
を経た冷媒と共に開閉弁31,逆止弁32,放熱用熱交換器13
b,四方弁12を通って圧縮機11に吸込まれる。このとき、
放熱用熱交換器13bを流れる冷媒は、蓄熱体13に蓄えら
れている熱を多量に奪って気化する。そして、室内熱交
換器14を流れる冷媒は室内に熱を放出して液化し、室外
熱交換器17を流れる冷媒はその室外熱交換器17に付着し
ている霜に熱を与えて液化する。つまり、蓄熱体13に蓄
えられている熱によって暖房および室外熱交換器17の除
霜が行なわれる。なお、この除霜時、制御部60は除霜効
率を高めるべく室外ファン52の運転をオフする。

このように、暖房運転の起動に際して蓄熱体13を蒸発
器として作用させることにより、その蓄熱体13から多量
の熱を放出させることができ、暖房能力の不足分を十分
に補うことができる。つまり、蓄熱体13を大形化するこ
となく、暖房能力の立上がりを速めることができる。ま
た、室外熱交換器17の除霜に際しては同じく蓄熱体13を
蒸発器として作用させ、その蓄熱体13の放熱を除霜と暖
房の両方に利用することにより、室内温度の低下を招く
ことなく室外熱交換器17の適切な除霜を行なうことがで
きる。すなわち、快適性の大幅な向上が図れる。

なお、蓄熱体13から室内熱交換器14（凝縮器）および
室外熱交換器17（蒸発器）へ供給されるのはガス冷媒で
あり、そのガス冷媒が室内熱交換器14および室外熱交換
器17でそれぞれ熱を放出して凝縮し、液冷媒となる。そ
して、室外熱交換器17を経た液冷媒と、室内熱交換器14
および膨張弁15を経た液冷媒とが、共に蓄熱体13の放熱
用熱交換器13bを通って気化す。このガス冷媒が圧縮機1
1に吸込まれる。したがって、圧縮機11に液冷媒が吸込
まれることはなく、液圧縮によるロックや“かじり”が
未然に防止されて圧縮機11の損傷を生じない。

ところで、冷房運転に際しては、制御部60は、四方弁
12を非作動状態とし、かつ全ての開閉弁を閉成し、圧縮
機11,室内ファン51,室外ファン52を起動する。この場
合、第１図に二点鎖線矢印で示すように、圧縮機１の吐
出冷媒が四方弁12,逆止め弁23,室外熱交換器17,逆止弁2
1,キャピラリチューブ22,膨張弁15,室内熱交換器14,蓄
熱体13の吸熱用熱交換器13a,四方弁12を通して循環す
る。つまり、室外熱交換器17が凝縮器として作用し、室
内熱交換器14が蒸発器として作用する。

なお、上記実施例では空気調和機への適用について説
明したが、温水器などにも同様に適用可能である。その
他、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、
要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。

［発明の効果］ 圧縮機，蓄熱器の吸熱部，凝縮器，減圧装置，蒸発器
を順次連通してなる冷凍サイクルと、起動時、前記減圧
装置を経た冷媒を前記蓄熱体の放熱部を通して圧縮機の
吸込側に供給する手段と、前記蒸発器の着霜時、前記蓄
熱体の吸熱部を経て凝縮器に流れる冷媒の一部を前記蒸
発器に供給し、その蒸発器を経た冷媒を凝縮器および減
圧装置を経た冷媒とともに前記蓄熱体の放熱部を通して
圧縮機の吸込側に供給する手段とを設けたので、暖房能
力の立上がりを速めることができ、しかも暖房運転を中
断することなく除霜を行なうことができ、室内温度の低
下を抑えて快適性の大幅な向上を可能とする冷凍サイク
ル装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例における冷凍サイクルの構
成を示す図、第２図は同実施例における制御回路の構成
を示す図、第３図および第４図はそれぞれ従来における
冷凍サイクル装置の構成を示す図である。 11……圧縮機、13……蓄熱体、13a……吸熱用熱交換器
（吸熱部）、13b……放熱用熱交換器（放熱部）、14…
…室内熱交換器、15……膨張弁（減圧装置）、17……室
外熱交換器、６……制御部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機，蓄熱器の吸熱部，凝縮器，減圧装
   置，蒸発器を順次連通してなる冷凍サイクルと、起動
   時、前記減圧装置を経た冷媒を前記蓄熱体の放熱部を通
   して圧縮機の吸込側に供給する手段と、前記蒸発器の着
   霜時、前記蓄熱体の吸熱部を経て凝縮器に流れる冷媒の
   一部を前記蒸発器に供給し、その蒸発器を経た冷媒を凝
   縮器および減圧装置を経た冷媒とともに前記蓄熱体の放
   熱部を通して圧縮機の吸込側に供給する手段とを具備し
   たことを特徴とする冷凍サイクル装置。