JPS62293054A - ヒ−トポンプ式空気調和機 - 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】 ３、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による空気調和機
に関するものである。

従来の技術 従来のヒートポンプ式冷凍サイクルによる空気調ｍ機の
一例について図面を参照しながら説明する。

第５図は従来の空気調和機における冷凍サイクル図を示
す。

第５図において１は圧縮機、２は四方弁、３は室内熱交
換器、４は減圧機構、５は室外熱交換器、６はアキュー
ムレータで順次冷媒配管７で環状に接続され冷凍サイク
ルを構成している。８は室内熱交換器用ファン、９は室
外熱交換器用ファンである。

以上のような冷凍サイクルにより構成された空気調和機
について、以下その動作について説明する。今、暖房運
転時を例にとって説明すると、第５図の実線の矢印で示
されるように圧縮機１において断熱圧縮された高温高圧
の冷媒ガスは四方弁２を通って室内熱交換器３へと流入
する。暖房時、室内熱交換器３は凝縮器となっており、
流入した冷媒ガスは周囲室内空気へ熱を放出することに
ょって凝縮液化され、減圧機構４によって断熱膨張して
低温低圧のガス・液二相状態となり室外熱交換器５へと
流入する。この時室外熱交換器５は蒸発器となっている
ため二相状態の冷媒は周囲室外空気から熱を奪って蒸発
気化し低温低圧の冷媒ガスとなりアキュームレータ６に
流入し、再び圧縮機１へと吸入される。このように凝縮
器である室内熱交換器３において、高温高圧の冷媒ガス
と室内空気とを熱交換することによって室内の暖房を行
なうことができる。一方冷房運転時には、第５図の破線
の矢印で示すように四方弁２を切換えて逆循環させて冷
房を行なうものである。

このような空気調和機において、四方弁２は暖房時に通
電型となっているものが多く、従って暖房終了時に運転
停止スイッチを切にすると圧縮機１等の運転が停止する
と同時に、四方弁２も非通電となって切換わってしまう
。このため室内熱交換器３内に存在していた高温高圧の
液冷媒が、低圧となっていたアキュームレータ６に逆流
して瞬時に圧力バランスしてしまう。その結果、冷凍サ
イクル内へ封入した冷媒の多くはアキュームレータ６内
に滞留したままで、また次の暖房開始時まで長時開放ｉ
直されると冷媒配管７を通って圧縮機１内の潤滑油に冷
媒が溶は込んでいく、いわゆる寝込み現象も発生してく
る。このような状態の下で再び暖房運転を開始すると、
封入冷媒の多くは圧縮機１やアキュームレータ６に存在
しているため、冷凍サイクル中を循環する冷媒量が少な
く、従って室内熱交換器３や室外熱交換器５において周
囲空気との熱交換量も少なく立上りが悪くなっている。

また、圧縮機１起動後の激しい罠拌作用によって圧縮機
１内の潤滑油中に溶は込んでいた冷媒が発泡してくる、
いわゆるフォーミング現象が発生し、潤滑油が圧縮機１
外へと突出していく。

さらには、アキュームレータ６内に滞留していた液冷媒
が圧縮機１へ吸入され液圧縮現象を発生したりする。

発明が解決しようとする問題点 以上述べてきたように、従来のヒートポンプ式冷凍サイ
クルによる空気調和機においては、始動初期の冷媒循環
１が少ないため室外周囲空気からの吸熱及び室内周囲空
気への放熱が小さく、また圧縮機仕事量の増加も緩やか
で、その結果高任タイプの圧縮機の場合には発熱量が小
さく圧縮機の温度がなかなか上昇してこない。このよう
に冷凍サイクルが定常状態に達するまでかなりの時間が
かかり、この間十分な暖房能力が得られないことから温
風がなかなか吹き出してこないとか、部屋全体の温度上
昇が遅いとかいった問題点を有していた。さらには、始
動初期におけるフォーミング現象や液圧縮現象が発生す
る等信頼性にも影響を与えるといった問題点を有してい
た。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、暖房始動
時における温風吹出し、及び冷房始動時における冷風吹
出しを早くし、立上り（立下り）の早いヒートポンプ式
空気調和機を提供すると共に信頼性の面での向上も図る
ものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点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、四方弁、室内熱交換器、減圧機構
及び室外熱交換器を順次冷ｌ配管で環状に接続し、前記
室内熱交換器の出口側と前記室外熱交ｅ器の入口側の流
路中に開閉機構を設けると共に、前記圧縮機の吐出側と
前記四方弁の間の流路中に逆止弁を設けて冷凍サイクル
を構成し、運転の停止信号発生時に前記開閉機構は閉動
作を行ない、前記圧縮機は停止信号発生から一定時間運
転した後オフにすると共に、前記四方弁は次の運転開始
信号が発生するまでそのサイクルを維持したまま、運転
を停止させる制御装置を設けたものである。

作　　用 本発明は上記構成によって、暖房（冷房）運転終了時に
開閉機構を閉にすると同時に圧縮機を一定時間運転した
後オフし、また四方弁は暖房（冷房）運転を維持させた
まま運転停止することにより、封入冷媒の大半を暖房時
には開閉機構と逆比弁によって室内熱交換器に貯留した
まま、次の暖房運転を開始することができる。その結果
、暖房始動時において室内熱交換器から室外熱交換器へ
と多くの冷媒が循環し、室外熱交換器における吸熱量の
増大につながる。また、室外熱交換器における冷媒不足
現象が緩和されるため低圧の落ち込みが小さく、従って
密度の大きい冷媒ガスを圧縮機が吸入することになり圧
縮機における圧縮吐出量も大きくなり仕事量も大となる
。このように、室外熱交換器における吸熱量の増大と、
圧縮機における仕事量の増大によって、室内熱交換器に
おける放熱量が大となり暖房能力の増大につながり、立
上りの早い空気調和機となる。一方、大半の冷媒が始動
前において室内熱交換器に存在しているため、圧縮機内
の潤滑油への寝込み現象が緩和されると共に、アキュー
ムレータ内にもあまり冷媒が存在しないために、始動後
におけるフォーミング現象や液圧縮現象が従来に比べて
緩和され信頼性の面でも向上する。

実施例 以下本発明の一実施例のヒートポンプ式空気調和機につ
いて、図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の第１の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を示すものである。第１図に
おいて、１は圧縮機、１１は逆止弁、２は四方弁、３は
室内熱交換器、１０は開閉機構の一例である電磁開閉弁
、４は減圧機構、５は室外熱交換器、６はアキュームレ
ータで順次冷媒配Ｗ７で環状に接続し冷凍サイクルを構
成している。８は室内熱交換器用ファン、９は室外熱交
換器用ファンである。

第２図は本発明の第１の実施例における制御回路である
。第２図において、２０は電源、２１は運転スイッチ、
２２と２７はそれぞれ四方弁２用のリレーとコイル、２
３と２８はそれぞれ電磁開閉弁１０用のリレーとコイル
、２６と３１はそれぞれ圧縮機１用のリレーと駆動用モ
ータ、３２は各種リレー等の開閉制御やタイマーを組み
込んだ制御装置である。

以上のように構成されたヒートポンプ式空気調和機につ
いて、以下第３図のタイムチャートを用いてその動作を
暖房時を例にとって説明する。

暖房運転時では、圧縮機１において断熱圧縮された高温
高圧の冷媒ガスは逆止弁１１及び四方弁２を通って、暖
房時に凝縮器となる室内熱交換器３に流入し、周囲室内
空気との熱交換により凝縮熱を放出して凝縮液化する。

そして、電磁開閉弁１ｏを通って減圧機構４により断熱
膨張した後、低温低圧の気液二相状態となって暖房時に
蒸発器となる室外熱交換器５へと流入する。そこで、周
囲室外空気との熱交換により蒸発熱を吸収して蒸発気化
し、アキュームレータ６を通過して再び圧縮機１へと吸
入される。こうして、室内熱交換器３から冷媒の凝縮熱
が温風となって吹出し、暖房能力を発生させ室内空気を
昇温させるものである。

今、暖房運転を終了させるために運転停止ボタンが押さ
れると（第３図においてて１の時）運転停止信号が発生
し、これを制御装置３２が検知して下記の動作を行なう
。運転停止信号発生と同時に制御回路３２は、リレー２
３を間接点とし電磁開閉弁１０用のコイル２８を非通電
として、それまで開状態であった流路を閉状態とする。

その後制御回路３２内に組み込まれたタイマーによって
一定時間経過するまで圧縮機１は運転し続け、時間終了
（第３図においてτ２の時）と共に圧縮機１用リレー２
６が開接点となり、圧縮機１の運転が停止する。同時に
運転スイッチ２１も開接点となり暖房運転がすべて停止
する。但しこの時、四方弁２用のリレー２２だけは閉接
点を維持し続けるよう制御回路３２によって制御されて
おり、その結果、四方弁２には通電されたままで暖房サ
イクルを維持し続けることになる。その後、数時間経過
した後再び暖房運転を開始するために、運転停止ボタン
が押されると（第３図においてτ３の時）運転スイッチ
２１が閉接点となると同時に、圧縮機１用リレー２６や
電磁開閉弁１０用リレー２３等が閉接点となって、電１
Ｂ　：３Ｆ］閉弁１０に通電され流路が開となって圧縮
機１等の運転が始まり暖房運転が再開される。

以上のように本実施例によれば、暖房運転終了時に電磁
開閉弁１０により流路を閉としてから一定時間経過後に
、圧縮機１等の運転を停止する。

また、この時四方弁２は暖房サイクルを維持したままで
あるから、封入冷媒の大半は電磁開閉弁１０と逆止弁１
１によって凝縮器である室内熱交換器３に貯留されたま
ま保持されている。その結果、暖房運転再開時に室内熱
交換器３から減圧機構４を通って室外熱交換器５への冷
媒循環量が多く、従って室外熱交換器での吸熱量が増大
する。

同時に、室外熱交換器５での冷媒不足が緩和されるため
低圧の落ち込みが小さく、圧縮機１での仕事量も増大す
る。このように、吸熱量も仕事量も増大するため放熱量
も増大し、暖房能力の早期立上りが可能となる。

また、本発明の第２の実施例を第４図に示す。

開閉機構と減圧機構の替わりに全閉可能型の電動膨張弁
１２を設けたものである。このように、流路を全閉でき
かつ減圧機構の役目も兼ね備えたものであれば、本発明
の効果は十分に引き出すことが可能であり何ら差しつか
えはない。

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（冷房）終了時に凝縮器である室内（室外）熱交換器
内に冷媒を貯留し、次の暖房（冷房）開始時までその状
態を維持したまま運転を再開すると、凝縮器から蒸発器
である室外（室内）熱交換器への冷媒循環量が多く、蒸
発器における吸熱量が増大する。また、それに伴って圧
縮機での仕事量も増大するため、凝縮器での放熱量が増
大し、この結果早期に冷凍サイクルが定常に達するため
温風（冷風）の吹出しが♀く、従って立上り（立下り）
の早い空気調和機を提供することが可能となる。また、
封入冷媒の大半が開閉典構と逆止弁とによって室内（室
外）熱交換器に存在しているため、圧縮機内のオイルへ
の寝込み量が小さく始動後のフォーミング現象が緩和さ
れると共に、アキュームレータにも冷媒があまり滞留し
ていないために液圧縮現象も緩和される等信頼性の面に
おいても優れた効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の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図は第１図の制御回
路図、第３図は第１の実施例におけるタイムチャート図
、第４図は本発明の第２の実施例における冷凍サイクル
図、第５図は従来の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・・
・・・・室内熱交換器、４・・・・・・減圧機構、５・
・・・・・室外熱交換器、７・・・・・・冷媒配管、１
０・・・・・・開閉機構、１１・・・・・・逆止弁、３
２・・・・・・制御装置。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はか１名第２
図　　　　　　３２−制胛衰１ 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機、四方弁、室内熱交換器、減圧機構及び室外熱交
   換器を順次冷媒配管で環状に接続し、前記室内熱交換器
   の出口側と前記室外熱交換器の入口側の間の流路中に開
   閉機構を設けると共に、前記圧縮機の吐出側と前記四方
   弁の間の流路中に逆止弁を設けて冷凍サイクルを構成し
   、運転の停止信号発生時に前記開閉機構は閉動作を行な
   い、前記圧縮機は停止信号発生から一定時間運転した後
   オフにすると共に、前記四方弁は次の運転開始信号が発
   生するまでそのサイクルを維持したまま、運転を停止さ
   せる制御装置を設けたヒートポンプ式空気調和機。