JPS62186177A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はヒートポンプを使用した空気調和装置に係り、
特にケミカル蓄熱剤と反応媒体との反応による熱を利用
して暖房運転開始時の立上り特性を改善し、さらにはそ
れに加えて除霜時間を短縮できる空気調和装置に関する
。

（従来の技術） ヒートポンプを使用した空気調和装置においては、暖房
運転開始時における立上り時間、すなわち室内温度が所
定の温度に達するまでの所要時間を短縮することが一つ
の課題となっている。暖房運転開始時の立上り時間は空
気調和装置の設置条件、室内の環境等により影響され、
複雑な要因によって左右されるが、基本的にはヒートポ
ンプの冷凍サイクルの構成要素が定常状態に達するまで
の時間と考えられる。

この立上り時間の短縮を図るため、従来より■電気ヒー
タによる補助加熱を行なう、■インバータを用いてコン
プレッサの回転数を増大させる、 等の方法が実施されている。■の方法はＣＯＰが下がり
、また十分な加熱能力が得られないため、■の方法が多
く用いられるようになっているが、この方法で立上り時
間を十分に短縮しようとするとコンプレッサの回転数を
非常に高くしなければならず、コンプレッサの信頼性、
耐久性の点で問題がある。

そこで、と−ｉ・ポンプの冷凍サイクルの一部にパラフ
ィンのような潜熱蓄熱材をを使用した蓄熱槽を設けた空
気調和装置が提案されている。すなわち、例えば第３図
に示すように蓄熱用熱交換器３７と放熱用熱交換器３８
を備えた潜熱蓄熱槽３６を冷凍サイクル内に設け、暖房
定常運転時は四方弁３２を切換えるとともに、バルブ４
０゜４１を「閉」、バルブ３９．４２を「開」として、
コンプレッサ３１〜蓄熱用熱交換器３７〜四方弁３２〜
室内熱交換器３３〜膨張弁３４〜室外熱交換器３５〜四
方弁３２〜コンプレツサ３１の冷凍サイクルを形成し、
その間に蓄熱槽３６で蓄熱を行なう。そして、次の暖房
運転開始時にバルブ４０．４１を「開」、バルブ３９．
４２を［閉ｊとして、蓄熱槽３６の熱を放熱用熱交換器
３８を介してヒートポンプの低圧側流路に供給すること
により、立上り時間を短縮する。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、第３図に示したような潜熱蓄熱材を用い
て暖房開始時の立上り時間を短縮した空気調和装置では
、運転停止時の蓄熱槽３６からのヒートリークが大きい
という問題がある。ヒートリークを小さくするため蓄熱
槽３６の断熱を良好にしようとすると、蓄熱槽３６の大
型化を招く。

また、ヒートリークを補うために蓄熱槽３６を電気ヒー
タで常時加熱・保温することは、省エネルギーの観点か
ら好ましくない。

本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされた
もので、一旦蓄熱した熱を暖房運転開始時に効率よく利
用でき、装置の小型化と省エネルギーを図りつつ暖房運
転開始時の立上り時間を効果的に短縮できる空気調和装
置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するため、蓄熱手段としてケミ
カル蓄熱剤を使用し、運転停止時または定常暖房運転時
にケミカル蓄熱剤を加熱し再生することにより、ケミカ
ル蓄熱剤から反応媒体を分離し反応媒体貯留槽に移動さ
せて凝縮させておき、暖房運転開始時または暖房運転開
始時と除霜運転時に反応媒体を蒸発させてケミカル蓄熱
剤と反応媒体とを反応させ、その反応により生じた熱を
放熱用熱交換器を介してヒートポンプの低圧側流路に供
給することによって、暖房運転開始時の立上り時間を短
縮し、さらには除霜運転に要する時間を短縮するように
したものである。

（作用） 本発明においては、ヒートロスが非常に少なく、必要な
とき直ちに熱供給ができるというケミカル蓄熱剤の特質
により、長時間運転が停止していた場合であっても、一
度蓄熱剤に蓄熱された熱がヒートリークにより失われる
ことなく暖房運転開始時、さらには除霜運転時にも効果
的に利用され、短時間で室内温度を所定の温度まで上昇
させ、また除霜を短時間で達成する。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。第１図
は本発明の一実施例に係る空気調和装置の冷凍サイクル
構成図である。

第１図において、コンプレッサ１．四方弁２゜室内熱交
換器３．膨張弁４および至外熱交換器５はヒートポンプ
の基本構成要素であり、これに本発明に基づくケミカル
蓄熱剤を利用したケミカル蓄熱装置が付加されている。

このケミカル蓄熱装置は例えばシリカゲル、ゼオライト
等のケミカル蓄熱剤６を充填した蓄熱剤充填槽７と、こ
の蓄熱剤充填槽７丙に設けられた加熱手段としての電気
ヒータ８と、蓄熱剤充填槽７にバルブ９を介して密閉配
管１０により接続され、ケミカル蓄熱剤６と反応する反
応媒体１１を貯留する、フィン１２を有した反応媒体貯
留槽１３と、蓄熱剤充填槽７内に設けられた放熱用熱交
換器１４とにより構成され、さらに放熱用熱交換器１４
とヒートポンプの冷凍サイクルとの接続を制御するため
のバルブ１５．１６が設けられている。

次に、本装置の作用を冷凍サイクルの運転モード別に説
明する。

１玉」〕Ｕ１ 暖房運転を停止後、電気ヒータ８に通電を行ない、蓄熱
剤充填ＷＩ７内のケミカル蓄熱剤６および反応媒体１１
を加熱してケミカル蓄熱剤６を再生する。このときケミ
カル蓄熱剤６と分離される反応媒体１１は、バルブ９を
「開」にすると蒸気圧差によって密閉配管１０を通り反
応媒体貯留槽１３へと移動し、フィン１２を介して外気
等により冷却されて凝縮され、貯留槽１３内に貯えられ
る。ケミカル蓄熱剤６の再生が完了したら、電気ヒータ
８の通電を停止するとともに、バルブ９を「閉」にして
蓄熱剤充填槽７と反応媒体貯留槽１３とを分離する。

熱エネルギーの形で蓄熱を行なう潜熱蓄熱材を使用した
従来の装置では、潜熱蓄熱材のヒートリークが大きいた
め、長時間運転を停止した後では暖房開始時の立上りを
早くすることが難しく、また断熱構造を十分にすること
による蓄熱槽の大型化や、蓄熱材の保温のための電気ヒ
ータによる消費電力の増大という問題があったが、本発
明ではケミカル蓄熱剤６のヒートロスが小さいため、数
日間というような長時間にわたり運転を止めた後でも立
上り時間を短（することができ、また蓄熱剤充填槽７の
断熱構造が簡単でよく、電気ヒータ８の通電もケミカル
蓄熱剤６を再生する間だけでよいので、消費電力は僅か
で済む。

暖房運転開始時 コンプレッサ１のオンと同時に、反応媒体貯留槽１３内
の反応媒体１１をフィン１２を介して外気等により加熱
し蒸発させる。この状態でバルブ９を「開」にすると、
反応媒体貯留槽１３内の反応媒体１１が蒸気圧差により
蓄熱剤充填槽７へ移動し、該充填槽７内のケミカル蓄熱
剤６と反応して発熱する。このときバルブ１５は「開」
、バルブ１６は「閉」となっており、冷媒はコンプレッ
サ１の吐出側〜四方弁２〜至内熱交換器３〜膨張弁４〜
室外熱交換器５〜四方弁２〜バルブ１５〜放熱用熱交換
器１４〜コンプレッサ１の吸入側の経路で流れる。この
過程でケミカル蓄熱剤６と反応媒体１１との反応による
熱が放熱用熱交換器１４からヒートポンプの低圧側流路
（コンプレッサ１の吸入側）に供給され、それにより暖
房開始の立上り時間が短縮されることになる。

険」し１１」し 通常の逆サイクル除霜、すなわち暖房運転時とは逆にコ
ンプレッサ１の吐出側〜四方弁２〜室外熱交換器５〜膨
張弁４〜室内熱交換器３〜四方弁２〜コンプレッサ１の
吸入側の経路で冷媒を流すことによって除霜を行なうが
、本実施例では除霜時間短縮のため、この除霜に際して
もケミカル蓄熱装置の熱を利用する。すなわち、暖房運
転開始時と同様にバルブ９を「開」にしてケミカル蓄熱
剤６と反応媒体１１とを反応させ、その反応による熱を
放熱用熱交換器１４からバルブ１５を介してヒートポン
プの低圧側流路へ供給する。

冷房運転時 バルブ１６をｒＲＪ　、バルブ１５を「閉」とし、ケミ
カル蓄熱装置とヒートポンプとを分離した状態で通常の
冷房運転を行なう。すなわち、冷媒はコンプレッサ１の
吐出側〜四方弁２〜空外熱交換器５〜膨張弁４〜室内熱
交換器３〜四方弁２〜バルブ１６〜コンプレッサ１の吸
入側の経路で流れる。

第２図は本発明の他の実施例を示すもので、ケミカル蓄
熱剤６の加熱手段としてコンプレッサ１の吐出ガスを利
用した例である。すなわち、蓄熱剤充填槽７内に蓄熱用
熱交換器２１を設け、バルブ２２．２３により蓄熱用熱
交換器２１に適宜コンプレッサ１からの吐出ガスを通す
構成となっている。以下、運転モード別にその作用を説
明する。

ｆ＊９ｍ　　−１ バルブ１６．２２を「開」、バルブ１５．２３を「閉」
とし、コンプレッサ１の吐出側〜バルブ２２〜蓄熱用熱
交換器２１〜四方弁２〜室内熱交換器３〜膨張弁４〜至
外熱交換器５〜四方弁２〜バルブ１６〜コンプレッサ１
の吸入側の経路で冷媒を流す。この過程においてコンプ
レッサ１の吐出ガスの熱により蓄熱用熱交換器２１を介
してケミカル蓄熱剤６が加熱され、再生される。このと
き分離される反応媒体１１は、先と同様にバルブ９、密
閉配管１０を通して反応媒体貯留槽１３に移動し、外気
等により凝縮される。ケミカル蓄熱剤６の再生が終了し
たら、バルブ９を「閉」としケミカル蓄熱剤６と反応媒
体１１とを分離しておく。また、バルブ２３を「開」、
バルブ２２を「閉」にして蓄熱用熱交換器２１への冷媒
をバイパスさせる。

吸１」Ｌ１皿ｊ１Ｌ バルブ１５．２３を「開」、バルブ１６．２２を「閉」
とし、冷媒をコンプレッサ１の吐出側〜バルブ２３〜四
方弁２〜室内熱交換器３〜膨張弁４〜至外熱交換器５〜
四方弁２〜バルブ１５〜放熱用熱交換器１４〜コンプレ
ッサ１の吸入側の経路で流す。そして、先の実施例と同
様にコンプレッサ１のオンと同時に、外気等で反応媒体
貯留槽１３内の反応媒体１１を加熱して蒸発させ、バル
ブ９を「開」にしてケミカル蓄熱剤６と反応させ発熱を
生じさせる。この反応による熱を放熱用熱交換器１６を
通してヒートポンプの低圧側流路に供給し、立上りを速
くする。

バルブ１５．２３を「開」、バルブ１６．２２を「開」
とし、先の実施例における除霜運転時と同様の運転を行
なう。

冷房運転時 バルブ１６．２３を「開」、バルブ１５．２２を「閉」
とし、蓄熱装置とヒートポンプとを分離した状態で通常
の冷房運転を行なう。

この第２図の実施例によれば、Ｃ０Ｐ４２〜３のヒート
ポンプのサイクルでケミカル蓄熱剤の加熱・再生を行な
うので、ＣＯＰが高々１である電気ヒータをケミカル蓄
熱剤の加熱手段に用いる第１図の実施例と比較して、よ
り省エネルギー効果が期待できる。

［発明の効果］ 本発明によれば、蓄熱剤としてヒートロスが極めて小さ
く、また必要な時にすぐ熱供給ができるという特質を持
つケミカル蓄熱剤を使用することにより、運転停止時ま
たは定常暖房運転時に蓄熱した熱を暖房運転開始時に効
率よく利用して、省エネルギーを図りながら暖房運転開
始時の立上り時間を効果的に短縮することができ、また
必要に応じてこの熱を除霜運転時にも利用することで、
除霜時間を短縮することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る空気調和装置の冷凍サ
イクル構成図、第２図は本発明の他の実施例に係る空気
調和装置の冷凍サイクル構成図、第３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・・・コンプレッサ、２・・・四方弁、３・・・室内
熱交換器、４・・・膨張弁、５・・・全停熱交換器、６
・・・ケミカル蓄熱剤、７・・・蓄熱剤充填槽、８・・
・電気ヒータ、９・・・バルブ、１０・・・密閉配管、
１１・・・反応媒体、１２・・・フィン、１３・・・反
応媒体貯留槽、１４・・・放熱用熱交換器、１５．１６
・・・バルブ、２１・・・蓄熱用熱交換器、２２．２３
・・・バルブ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ヒートポンプを使用した空気調和装置において、
   ケミカル蓄熱剤を充填した蓄熱剤充填槽と、この蓄熱剤
   充填槽に設けられた加熱手段と、前記蓄熱剤充填槽内の
   熱を外部に取出すための放熱用熱交換器と、前記蓄熱剤
   充填槽にバルブを介して接続され反応媒体を凝縮および
   蒸発させる手段を有した反応媒体貯留槽とを備え、運転
   停止時または定常暖房運転時に前記加熱手段によって前
   記蓄熱剤充填槽内の前記ケミカル蓄熱剤および前記反応
   媒体を加熱することにより前記反応媒体を分離し前記反
   応媒体貯留槽に移動させて凝縮させ、暖房運転開始時ま
   たは暖房運転開始時と除霜運転時に前記反応媒体貯留槽
   内の反応媒体を蒸発させて前記ケミカル蓄熱剤と前記反
   応媒体とを反応させ、その反応により生じた熱を前記放
   熱用熱交換器を介して前記ヒートポンプの低圧側流路に
   供給することを特徴とする空気調和装置。
2. （２）前記加熱手段は電気ヒータであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の空気調和装置。
3. （３）前記加熱手段は前記ヒートポンプにおけるコンプ
   レッサの吐出ガスの流路を前記蓄熱剤充填槽内に通すこ
   とにより、該吐出ガスを熱源として用いるものであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の空気調和装
   置。