JPS63161371A - 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】 産業上の利用分野 本発明は吸着熱を熱源の一部に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。

従来の技術 近年、ヒートポンプ式空気調和機はその安全性、快適性
、省エネ性等によシ広く普及するようになったが、反面
空気熱源であるがゆえに暖房運転開始時の立ち上がりの
遅いことや、低外気温下では除霜運転を必要とするとと
などの弱点の克服が大きな課題となってきた。

第４図は従来のヒートポンプ式空気調和機の冷凍サイク
ル図を示したもので、圧縮機１、四方弁２、室内熱交換
器３、減圧装置４、室外熱交換器６を環状に配管で接続
して冷媒回路を構成し、暖房運転時には圧縮機１から吐
出された高温高圧の冷媒は西方弁２、室内熱交換器３、
減圧装置４、室外熱交換器５、四方弁２を経て圧縮機１
に戻り、外気からの熱をくみあげて暖房を行うものであ
る。

一方、近年、吸着・脱着反応熱を利用したいわゆるケミ
カルヒートポンプの研究が進んでおり、第４図に示した
冷凍サイクルと組み合わせて性能向上を図る試みがなさ
れてきている。

第５図は特開昭６０−１６２８０号公報に示されている
従来の冷凍サイクル図である。冷蔵庫１０において、圧
縮機１１、凝縮器１２、減圧機構１３、蒸発器１４から
成る主回路の圧縮機１１の周囲に、吸着剤１５を充てん
した反応容器１６を配設し、副回路凝縮器１７、吸着媒
体（吸着剤に吸着される物質）１ｔ３を貯めるタンク１
９、副回路蒸発器２０を環状に接続した構成とし、吸着
剤１５に吸Ｎ媒体１Ｂを吸着させた時の副回路蒸発器２
０における吸着媒体１８の蒸発熱（吸熱）によって冷却
し、主回路の蒸発器１４による冷却の補助をするもので
ある。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記構成では以下のような問題点があった
。

第４図に示した従来例では、暖房運転時に低外気温にな
ると室外熱交換器５に着霜を生じるので、例えば四方弁
２を切換えて暖房を停止して除霜を行わねばならず、そ
の間室温が低下して快適性を損なっていた。又最近、バ
イパス回路等を付加して四方弁２を切換えずに暖房を続
けながら除霜を行うものも提案され、商品化されている
が、この場合にも除霜時の熱源は圧縮機１の電気入力が
大半であシ、基本的に熱源不足の九め暖房能力も小さく
、まだまだ満足すべきものではなかった。

さらに暖房運転開始時には圧縮機１が冷えきっており、
圧縮機１や接続配管等の熱容量が大きいこと、また冷媒
がこのような低温部分に凝縮してたまり込み、循環しに
くくなることなどにより、温風を吹出すまで、あるいは
部屋が暖まるまでに時間がかかりすぎて利用者に不便を
きたしていた。

これらの問題の解決に向は冷凍サイクル上の工夫がなさ
れてきているがまだまだ十分ではない。

更にケミカルヒートポンプとの組み合せが考えられるが
、第５図に示した従来例ではこれを冷房の補助に使用し
たものであシ、上述した除霜性能や暖房立ち上がシ性能
の改善向上を目的としたものに適用はできない。

本発明は上記問題点に鑑み、除霜運転時や暖房運転開始
時に吸着反応による熱を熱源の一部として利用すること
で、熱源が大巾に不足する時にも安定した暖房の行える
と−［ポンプ式空気調和機を提供するものである。

問題点を解決する九めの手段 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、減圧装置
、室外熱交換器を順次環状に配管接続して冷媒を循環さ
せる冷媒主回路を構成し、前記冷媒と反応して可逆的な
吸熱・発熱を示す吸着剤を充填した反応容器を前記冷媒
主回路の高圧側配管と並列に切換手段を介して設け、さ
らに前記反応容器と低圧側配管の一部とを配管接続する
とともに、前記反応容器を前記冷媒主回路の高圧側と熱
交換可能に配設したものである。

作　　用 本発明は上記構成により、吸着媒体を冷媒主回路を循環
する冷媒自身とし、例えば除霜運転時や暖房運転開始時
に冷媒を反応容器に導いて吸着剤と反応させ、発生した
熱を熱源として利用するとともに、吸着剤から吸着媒体
としての冷媒を脱着させる再生時においては、反応容器
を冷媒主回路の高圧側で加熱し、さらに反応容器と低圧
側とを配管で接続したので、除霜時間や暖房立ち上がシ
時間を大巾に短縮でき、また必要に応じて暖房能力を向
上することもでき、一方再生はヒータを使用せずに冷媒
回路の高温側と低温側の温度差をたくみに利用したもの
で合理的な再生を狙ったものである。

実施例 以下本発明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の実施例を表わすヒートポンプ式
空気調和機の冷凍サイクル図で、３１は圧縮機、３２は
四方弁、３３は室内熱交換器、３４は減圧装置として電
磁力で弁開度を制御できる電子膨張弁、３５は室外熱交
換器、３６は冷媒主回路、３７．３Ｂ、４３．４６は開
閉弁、３９゜４４は逆止弁、４０は熱交換器、４１は吸
着剤としてシリカゲル、４２は反応容器、４５は低圧側
に連なる配管である。圧縮機３１、四方弁３２、室内熱
交換器３３、電子膨張弁３４、室外熱交換器３５を順次
環状に配管接続して冷媒主回路３６を構成し、四方弁３
２と室内熱交換器３３とを結ぶ暖房運転時に高圧側とな
る配管の途中に開閉弁３７を設け、この開閉弁３７と並
列になるように開閉弁３Ｂと熱交換器４０と逆止弁３９
とを直列に設け、内部にこの熱交換器４０を配設してシ
リカゲル４１を充てんした反応容器４２を、開閉弁３７
と並列に設けてその途中に開閉弁４３と逆止弁４４とを
備えるとともに、この反応容器４２と電子膨張弁３４か
ら室外熱交換器３５に至る暖房運転時に低圧となる配管
の一部とを配管４５で接続し、その途中に開閉弁４６を
備え、さらに冷媒としてＲ２２を゛冷媒回路に封入した
ものである。

第２図は第１図の開閉弁３７．３Ｂ　、４３　、４６の
動作を表わすタイムチャートを示した図である。

暖房運転時に開閉弁３７は開き、開閉弁３８゜４３．４
６はいづれも閉じており、圧縮機３１から吐出された高
温高圧の冷媒は四方弁３２、開閉弁３７、室内熱交換器
３３、電子膨張弁３４、室外熱交換器３５、四方弁３２
を経て圧縮機３１に戻り暖房サイクルを完結する。図示
しない除霜制御装置によシ室外熱交換器３５への着霜を
検出すると除霜を開始する。

除霜運転時には四方弁３２はそのままの状態を保持し、
電子膨張弁３４は全開状態で、開閉弁３７．３８．４６
は共に閉じ、開閉弁４３は開く。

これによシ圧縮機３１から吐出された冷媒は四方弁３２
、開閉弁４３を経て反応容器４２に流入し、ここで内部
に充填しであるシリカゲ／１／４１に吸着され発熱する
。シリカゲル４１に吸着される冷媒の量には限度があり
、吸着反応にあずからない冷媒はここで発生した熱によ
り自身の温度、エンタルピが高くなり、逆止弁４４を経
て室内熱交換器３３で放熱し暖房を行った後、全開状態
の電子膨張弁３４を経て室外熱交換器３５に流入し、こ
こで放熱して除霜を行った後、四方弁３２を経て圧縮機
３１に戻って除霜サイクルを完結する。このように吸着
による熱を除霜熱源の一部に利用することにより、除霜
しながら暖房運転も継続でき、しかもこの時の暖房能力
を向上することができる。

図示しない除霜制御装置により除霜終了を検出すると、
四方弁３２はもちろんそのままで、開閉弁４３を閉じ、
開閉弁３日を開き暖房運転に復帰する。同時に冷媒を吸
着したシリカゲ／ｌ／４１から冷媒を脱着させる再生を
開閉弁４６を開くことによって開始する。すなわち、圧
縮機３１から吐出された高温の冷媒は四方弁３２、開閉
弁３日、熱交換器４０、逆止弁３９、室内熱交換器３３
、電子膨張弁３４、室外熱交換器３５、四方弁３２を経
て圧縮機３１に戻り、この時熱交換器４０には約７０−
８０　’Ｃの高温の冷媒が流れ、この熱交換器４０によ
ってシリカゲ／ｌ／４１が加熱される。一方、反応容器
４２は開いた開閉弁４６によって室外熱交換器３５の入
口側に連通しており、しかもここは約−５°Ｃ以下の低
温となっている。この温度差によってシリカゲ／１／４
１から冷媒を脱着させ、再生を行うことができ、脱着し
た冷媒は常に室外熱交換器３５の暖房運転時に３ける入
口側に供給される。もちろんこの時に高温の熱は再生の
ために熱交換器４０に一部取られるものの室内熱交換器
３３で暖房を行える。

そして冷媒回路の圧力や温度、あるいは時間などでシリ
カゲル４１の再生が終わったと見なせれば、開閉弁３７
を開き、開閉弁３８．４６をさらに閉じ、元の暖房運転
状態に完全に復帰する。

なお冷房運転は開閉弁３７を開き、開閉弁３Ｂ。

４３．４６はいづれも閉じた状態で四方弁３２を切換え
るだけで従来通りの冷房が行えるので、説明は省略する
。

以上のように本実施例によれば、吸着剤としてシリカゲ
ル４１を充填した反応容器４２を、四方弁３２から室内
熱交換器３３に至る高圧側の配管の一部と並列に置き、
さらに電子膨張弁３４から室外熱交換器３５に至る低圧
側の配管の一部とを配管接続して、除霜運転時に冷媒を
反応容器４２に導き、シリカゲ／ｌ／４１と吸着反応さ
せることにより、除霜中の暖房能力を向上でき、あるい
は特需時間を大巾に短縮できるとともに、この反応容器
４２をこの高圧側配管と熱交換関係に配設したので、冷
媒回路の温度差をうまく利用してシリカゲル４１を再生
でき、しかも繰９返し何回も吸着反応熱を利用できる。

第３図は本発明の第２の実施例を表わすと−トポンプ式
空気調和機の冷凍サイクル図を示したもので、第１図と
異なる点は反応容器４２を、室内熱交換器３３から電子
膨張弁３４に至る高圧配管の一部と熱交換関係に配設し
、さらにこの高圧配管に並列に接続し、室外熱交換器３
５から四方弁３２に至る暖房運転時に低圧となる配管の
一部とを配管４５で接続したもので、高圧配管の一部と
熱交換関係に配設した熱交換器４０には通常運転では常
時冷媒が流れるようになっている。除霜運転時に四方弁
３２はそのままで、電子膨張弁３４を全開状態とし、開
閉弁３８を閉じて開閉弁４３を開くと、圧１７Ｂ機から
吐出された冷媒は四方弁３２、室内熱交換器３３、開閉
弁４３を経て反応容器４２に入り、ここでシリカゲ１ｖ
４１に吸着して発熱し、温度、エンタルピともに高くな
った冷媒は逆止弁４４を経て電子膨張弁３４、室外熱交
換器３５、四方弁３２を経て圧縮機３１に戻シ、第１の
実施例と同様に除霜中の暖房能力を向上でき、あるいは
除霜時間を大巾に短縮することができる。なおシリカゲ
ル４１の再生は暖房運転時に開閉弁４３を閉じ、開閉弁
３８．４８を共に開くと第１の実施例で説明した時と同
様に行える。

なお上記＠１の実施例では除霜運転時に四方弁３２を暖
房サイクルのままとして説明したが、これを切換えて行
ってもよいし、又開閉弁４６０代わりに逆止弁を用いて
もよいし、電子膨張弁３４の代わシにキャピラリ等の減
圧装置でもかまわないし、さらに熱交換器４０を、開閉
弁３７．３８を介して高圧側配管と切換可能に接続した
が、開閉弁３７．３８及び逆止弁３９をすべてやめ、熱
交換器４０には常に冷媒が流れるようにしてもかまわな
い。

また上記第１、第２の実施例で、反応容器４２の低圧側
への配管接続位置として、暖房運転時に低圧となる電子
膨張弁３４から室外熱交換器３５、四方弁３２、圧縮機
３１の吸入側に至る配管の一部ならどこでもかまわない
。

さらにまた上記第１の実施例で、暖房運転開始時にも除
霜運転時と同じ開閉弁の操作をすることで、反応容器４
２で発生した吸着熱を熱源の一部に利用でき、第２の実
施例でも第３図で逆止弁４４を開閉弁とし、暖房運転開
始時に、開閉弁４３゜４６を共に開くことで吸着熱を発
生させてこれを熱源の一部に利用し、同時に室外熱交換
器３５をバイパスすることになるので、暖房立ち上がり
性能を大巾に改善向上することもできる。

以上の実施例においては吸着剤としてシリカゲルを用い
て説明したが、その他、ゼオライトや活性炭等でもよい
し、また吸着媒体としての冷媒はＲ２２以外にＲ１１や
Ｒ１２などのフレオンでもかまわないのであって、主に
再生過程の再生率が最良になる条件によって組合せを選
択すればよい。

発明の詳細 な説明してきたように、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、減圧装置、室
外熱交換器を順次環状に配管接続して冷媒を循環させる
冷媒主回路を構成し、前記冷媒と反応して可逆的な吸熱
・発熱を示す吸着剤を充填した反応容器を前記冷媒主回
路の高圧側配管と並列に切換手段を介して設け、さらに
前記反応容器と低圧側配管の一部とを配管接続するとと
もに、前記反応容器を前記冷媒主回路の高圧側と熱交換
可能に配設したので、吸着媒体を冷媒主回路を循環する
冷媒自身とし、例えば除霜運転時や暖房運転開始時に冷
媒を反応容器に導いて吸着剤と反応させ、発生した熱を
熱源として利用するとともに、吸着剤から吸着媒体とし
ての冷媒を脱着させる再生時においては、反応容器を冷
媒主回路の高圧側で加熱し、さらに反応容器と低圧側と
を配管で接続したので、除雪時間や暖房立ち上がり時間
を大巾に短縮でき、また必要に応じて暖房、　　能力を
向上することもでき、一方再生はヒータを使用せずに冷
媒回路の高温側と低温側の温度差をたくみに利用したも
ので合理的な再生を狙った実用的効果の優れたものであ
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第１の実施例を表わすヒートポンプ式
空気調和機の冷凍サイクル図、第２図はｇｔＳ１図の開
閉弁の動作を表わすタイムチャート、第３図は第２の実
施例を表わすヒートポンプ式空気調和綴の冷凍サイクル
図、第４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、第５図は従来の別の冷凍サイクル図である。 ３１・・・・・・圧縮機、３２・・・・・・四方弁、３
３・・・・・・室内熱交換器、３４・・・・・・電子膨
張弁（減圧装置）、３５・・・・・室外熱交換器、３６
・・・・・・冷媒主回路、４１・・・・・・シリカゲル
（吸着剤）、４２・・・・・・反応容器。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名３１
−圧ｍ据 ３、）−ｗ方弁 ３３−ｉ内熱！２換酪 舅−電子膨張弁（ン威圧１ｆｃｌ） ３５−１外熱交換器 ３６−　　涛喋支＠路 ４１−：／リガケル（畷着削〕 ４２−反犬容器 第１図 第２図 第　４　図 第５図 だ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機、四方弁、室内熱交換器、減圧装置、室外熱交換
   器を順次環状に配管接続して冷媒を循環させる冷媒主回
   路を構成し、前記冷媒と反応して可逆的な吸熱・発熱を
   示す吸着剤を充填した反応容器を前記冷媒主回路の高圧
   側配管と並列に切換手段を介して設け、さらに前記反応
   容器と低圧側配管の一部とを配管接続するとともに、前
   記反応容器を前記冷媒主回路の高圧側と熱交換可能に配
   設したヒートポンプ式空気調和機。