JPS6321448A

JPS6321448A - 冷凍サイクル

Info

Publication number: JPS6321448A
Application number: JP16345286A
Authority: JP
Inventors: 守田　慶一
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-07-11
Filing date: 1986-07-11
Publication date: 1988-01-29
Anticipated expiration: 2011-06-05
Also published as: JP2504416B2

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）本発明は冷凍サイクルに係り、特に蓄熱器を備えた冷凍
サイクルに関する。

（従来の技術）冷凍１ナイクルに蓄熱器を設け、この蓄熱器に蓄えた熱
を一時的に利用して能力向上を図る試みは従来からなさ
れていた。従来のこの種の冷凍サイクルとして例えば第
４図に示される特公昭４９−２００２３号公報記載のも
のがある。この冷凍サイクルは、冷凍運転時に圧縮Ｑ　
′Ｃ−高温高圧にへった冷媒を蓄熱器２に導き蓄熱して
おき、蒸発器表面の着霜や結氷を融解する除霜運転時に
この蓄熱を利用するように借成したものである。即ち、
冷凍運転時には冷媒は実線矢印で示されるＪ：うに順次
圧縮機１、四方弁３、蓄熱器２、凝縮器４、減圧装置７
、蒸発器８を流れ圧縮機１に環流し、このサイクルの間
に蓄熱３２に高温冷媒からその熱を吸収し蓄熱しておく
一方、除霜運転時には四方弁３を切換えて流路切換えを
図り、冷媒は破線矢印で示されるように順次圧縮機１、
四方弁３、蒸発器８、バイパス管Ｂ、蓄熱器２を流れ圧
縮機１に環流し、このとき蒸発器８を除霜して熱交換さ
れ液化した冷媒は蓄熱器２で熱交換されて気化して圧縮
機１に戻るようになっている。なお、符号２３．２４．
２５は逆止弁である。このように冷凍運転時に高温冷媒
より吸熱して蓄熱する一方、除霜運転時に蒸発器を通過
して除霜後の冷媒に上記蓄熱を放出して加熱するように
したものである。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上述の冷凍サイクルにあっては、蓄熱器
２における蓄熱は除霜改善には利用されていたが、最も
蓄熱器の蓄熱を利用したい冷凍サイクルの利用側熱交換
器（凝縮器）の立上り時には全く利用されていないとい
う問題点がある。

本発明は上記事情に鑑み創案されたもので、その目的と
する処は、冷凍サイクルの利用側熱交換器（凝縮器）の
立上り時に蓄熱器におりる蓄熱を有効に利用することが
できるとともに蒸発器をも利用することができ、又除霜
時にも蓄熱器の蓄熱を有効に利用できる冷凍サイクルを
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）上記問題点を解決するため本発明は、圧縮機、凝縮器、
減圧装置、蒸発器を順次管路で接続してなる冷凍サイク
ルにおいて、上記圧縮−の吐出側と凝縮器との間に蓄熱
器を介装するとともに、バイパス管の一端を上記凝縮器
と減圧装置との間に接続し他端を上記蓄熱器を介して上
記減圧装置と蒸発器との間に接続するように設け、さら
に上記バイパス管を蓄熱器の出口側で分岐して上記圧縮
様の圧縮機構内に接続する分岐管を設けたことを特徴と
するものである。

（作　用）本発明は前記手段により、蓄熱器に蓄熱された熱を利用
する冷凍サイクルの利用側熱交換２ｊｌ（Ｗ縮器〉の立
上り運転時には、圧縮機で加圧された冷媒は蓄熱器を介
して凝縮器を通り、ここで熱交換が行われ、この凝縮器
を経てバイパス管に流入した冷媒は蓄熱器で熱交換され
加熱された後、分岐管を介して圧縮機の圧縮機構に戻さ
れる。このとき、減圧装置をスーパーヒート制御すれば
一部の冷媒は凝縮器から減圧装置を経て蒸発器で熱交換
が行われて吸熱した後圧縮機に環流される。そして、除
霜運転時には圧縮機で加圧された冷媒は蓄熱器を介して
凝縮器を通り、さらにバイパス管に流入して蓄熱器で加
熱された後、蒸発器に導かれ、ここで除霜が行われて圧
縮機に戻る。

（実施例）以下、本発明に係る冷凍サイクルの実施例を第１図を参
照して説明する。

第１図は空気調和機の冷凍り゛イクル図を示し、同図に
おいて符号１は圧縮機、２は蓄熱器、４は利用側の熱交
換器（凝縮器）例えば室内熱交換器、７は減圧装置、１
０は熱源側の熱交換器（蒸発器）例えば室外熱交ａ器で
ある。

上記圧縮機１はインジエクシミン型であり、圧縮機１よ
り吐出された冷媒を室内熱交換器４等に導き熱交換させ
た後、その冷媒の一部を圧縮機のシリンダ内へ噴射する
ように構成されている。

また、上記蓄熱器２は、その内部に蓄熱材２Ｂを充填し
たものからなり、本実施例では、例えば蓄熱槽２Ａ内に
パラフィン１１５°　（融点４５℃）が充填されており
、この蓄熱器２は圧縮様１で辻縮されて高温高圧となっ
た冷媒の熱を冷媒配管２Ａより受容して蓄熱しておくも
のであり、冷凍サイクル上高い温度で蓄熱できるもので
ある。

一方、上記室内熱交換器４と室外熱交換器１０との間に
はバイパス管Ｂａが設けられ、このバイパス管Ｂａの一
端は室内熱交換器４と減圧装置７との間に接続され、他
端は蓄熱器２を介して上記減圧装置７と室外熱交換器１
０との間に接続されている。そして、上記バイパス管Ｂ
、には開閉弁５、減圧装置６、冷媒配管２Ｄ及び開閉弁
８が介装されている。

さらに、上記バイパス管Ｂ、は蓄熱器２から出た後に分
岐して圧縮−１の圧１ａ　Ｉ　ＩＭを構成するシリンダ
に接続される分岐管、即ち、イジ↓クション管８ｂを有
し、このイジエクション管Ｂｂには逆止弁１１が介装さ
れている。

なお、上記室内外熱交換器４．８は、それぞれ室内ファ
ン（擬縮器用ファン）１２及び室外ファン（蒸発器用フ
ァン）１３を協えており、蓄熱器２はその内部温度を検
出する蓄熱温度セン（す（たとえば、サーミスタ等）１
５を（ｉ６えている。

次に前述のように構成された本発明に係る空気調和機の
冷凍サイクルの動作について説明する。

先ず、各モードにおける室内ファン１２、室外ファン１
３、開閉弁５．８及び減圧装置７の各状態を表わした次
表にもとずき各動作を説明する。

なお、１Ｆｉｌ閏弁５，８、減圧装置７、室内ファン１
２及び室外）７ン１３は制御装置２０により次表に示す
ように制御され、使用者が図示しない運転選択スイッチ
を蓄熱運転か通常運転かを設定する。又、減圧装置７は
自動温度膨張弁でも良いが、望ましくは特開昭５９−１
７０６５３号公報′に七己載されている電動式膨張弁が
良い。そし′Ｉ滅庄・装置７は温度センサ１７．’１８
により蒸Ｒ温良と圧縮様１の吸込み温度の差が一定にな
るようないわゆるスーパーヒート制御を行なうことがで
きる。

（１）　蓄熱運転使用者が図示しない運転選択スイッチを蓄熱運転に設定
すると、運転モードは、「蓄熱」となる。

即ち圧縮８１１で加圧された冷媒は蓄熱器２を介して空
白熱交換器４、減圧装置７、室外熱交換器１０を経て圧
縮機１に環流される。この循環の間に、蓄熱器２に蓄熱
され、本実施例においては蓄熱温度センサ１５がたとえ
ば５０℃以下になると圧縮１ａ１をＯＮＬ、、５５℃以
上になると圧縮機１をＯＦＦする制御を行なう。

（２）　通常運転使用者が図示しない運転選択スイッチにより通常運転を
設定すると、蓄熱槽２Ａ内の温度により自動的に蓄熱利
用暖房モードあるいは暖房蓄熱モードが選択される。

本実施例では例えば、蓄熱槽２Ａ内の温度が１０℃以上
ある場合は、蓄熱材２Ｂの熱尾を利用して高暖房能力が
出せる「蓄熱利用暖房モード」が開始される。逆に蓄熱
槽２Ａの温度が１０℃以下の場合蓄熱利用の高暖房能力
運転ができないので「暖房蓄熱モード」の運転となる。

まず、最初に蓄熱利用暖房運転に入った場合について説
明する。

（２）−■　蓄熱利用暖房（暖房立上り）モード暖房運転を必要としない時に蓄熱器２に蓄熱しておぎそ
の熱を利用して、暖房立上り時に人ぎな出力で一気に暖
房を行う運転である。

この場合上記表のように原則として減圧装置７を閉じ、
室外ファン１３を０ＦＦＬ、開閉弁５を開き、開閉弁８
を閉じる。すると、冷媒は第１図の実線矢印で示される
ように、圧縮１１１１で加圧された冷媒は蓄熱器２を介
して室内熱交換器４を通り、ここで熱交換が行なわれる
。そして、室内熱交換器４を経て低温になった冷媒は、
バイパス管Ｂａに流入する。上記バイパスＴ２Ｂ、に流
入した冷媒は開閉弁５、減圧装置６を経て蓄熱器２で熱
交換が行われ加熱される。蓄熱器２で加熱された冷媒は
インジェクション管Ｂｂに流入し、逆止弁１１を通って
圧縮機１のシリンダ内へ噴射される。

したがって、バイパス管Ｂａに流入した冷媒は間開弁８
、室外熱交換器１０へ流れないため熱損失、圧力損失等
が改善される（この場合、室外ファン１３はＯＦＦ＞。

なお、減圧装置７を閉としたがスーパーヒート制…１し
て減圧装置７を絞ると（この場合、室外ファン１３　　
ＯＮ）減圧装置７で絞られて低温低圧となった冷媒は、
室外熱交換器１０で吸熱可能状態となって室外熱交換器
１０に導かれ、ここで熱交換が行われて吸熱された後、
圧縮機１の吸込側に環流される。このように、室内熱交
換器４にて熱交換が行われた冷媒は、その大部分はバイ
パス管Ｂ８に流入し、蓄熱器２を介して蓄熱材の放熱で
加熱された後インジェクション管Ｂｂに流入し、圧ｗ６
機１のシリンダに環流づるとともに、その一部は減圧装
置７を通って低温となり、室外熱交換器１０で外気から
吸熱した後圧縮機１の吸込側に環流し、蓄熱器からの放
熱及び外気からの吸熱のための２つの蒸ＲＮ度レベルを
持つことができるので、暖房能力の全体としては２つの
合計となり大きな能力を発揮することが可能となる。

しかして、蓄熱利用暖房運転を続けると、蓄熱材温度が
下がってくる。この場合開閉弁８を聞きバイパス管Ｂａ
に冷媒を流す。次にこれを説明する。即ち、蓄熱器２内
の蓄熱温度センナ１５が蓄熱材の温度を検出し、この検
出温度が所定湯度（例えば１５℃）以下のときに室外フ
ァン１３をＯＮＬ、開閉弁８を開く。すると、室内熱交
換器４を出てバイパス管已　に流入した冷媒は蓄熱器２
を介して開閉弁８を通って室外熱交換３１０に導かれ、
そして、この室外熱交換器１０にて熱交換が行われて吸
熱された後、圧縮機１の吸込側に環流される。

しかして、蓄熱利用暖房モードと暖房・蓄熱モードとの
切換えは次表のように蓄熱センナ１５の温度（ＴＨｏ）
と設定値（Ｔｐ）との比較において行い、ここで、ＴＩ
）はたとえば１０℃とする。蓄熱利用暖房運転を続ける
と蓄熱槽２Ａの温度が低下し、たとえば２Ａの温度がＴ
ｐ以下になると後述する「暖房蓄熱運転モードＪ（（２
）−■）に（２）−■　暖房・蓄熱モード暖房を継続するとともにその間に蓄熱するＨＪ房・蓄熱
モードにおいては、圧縮ｉｉで加圧された冷媒は蓄熱器
２を介して室内熱交換器４、減圧装ｒ！１７、室外熱交
１９！器１０を経て圧縮機１に環流される。このように
暖房運転を続けると、外気温が低い場合室外熱交換器１
０１．：霜がつ（。このため除霜運転を行う必要がある
。

なお、「蓄熱モード」と「＠房・蓄熱モード」との切換
えは次表のように室１（Ｔ、Ｎ）と室内サーモスタット
の設定値（Ｔ、）との比較により自動的に行ってもよい
。

その場合、前述した（１）の蓄熱運転に入るが蓄熱運転
中Ｔ８〉Ｔ１Ｎａ′）場合は暖房蓄熱運転に入る。その
際さらに立上りをよくする必要がある場合には蓄熱槽２
Ａ１７）温度が１０℃以上であれば蓄熱利用運転に入っ
てもよい。

次に除霜運転モードについて説明づる。

（２）−〇　除霜モード室外熱交換器の除霜を行うモードにおいては、暖の蓄熱
運転中、室外熱交換器１０の暖房側入口部に設けられた
温度センチ１６の検出値が設定値（例えば−１５℃）以
下の場合に除霜が開始される。なお、この場合、先に行
った除霜から所定時間（例えば４０分）経過しているこ
とも除霜開始条件となる。そして、温度センサ１６の検
出値が設定値（たとえば１０℃）以上のとき除霜が終了
し前記した一房蓄熱運転となる。

除霜モードの冷媒経路は、開閉弁５．８が開となり減圧
装置７が閉となるため、第１図の破線矢印で示されるよ
うに、圧縮機１、蓄熱器２、室内熱交換器４、開閉弁５
、減圧装置６、室外熱交換器１０、圧縮機１のループと
なり、蓄熱器２の蓄熱を除霜に有効に利用する。そして
、除霜時には暖ＤＩを継続しながら除霜を行うことがで
きる。

第１図に示した実施例では暖房専用の空気調和機の冷凍
１ナイクルについて説明したが第２図に示すように暖・
冷房可能なヒートポンプ式空気調和四の冷凍サイクルに
も本発明は適用可能である。

即ち、室内熱交換器４の近傍に温度センサ３１゜３２を
設け、又、バイパスｇｌＢａに逆止弁９を設け、さらに
蓄熱器２と室内熱交換器４との間に四方弁３を介装する
ことにより、冷房（）“イクルが可能となる。第２図に
示す実施例では、冷房モード以外は前述した実施例と同
様なサイクルとなるため、「冷房モード」のみ説明する
。

冷房モードにおいては、圧縮機１で加圧された冷媒は蓄
熱器２を介して四方弁３、空外熱交換器１０、減圧装置
７、室内熱交換器４を経て圧縮機１に環流される。この
冷房運転の間にも蓄熱器２で蓄熱される。なお、開閉弁
５を開としたが開閉弁５を間としてバイパス管Ｂａ内の
冷媒を戻してもよい。

次に、本発明の他の実施例を第３図を参照して説明する
。

第１図に示す実施例と第３図に示す実施例との構成上の
相違は、圧縮機のみであり、第３図に示す実施例では２
ステ一ジ型圧縮機を用いた。

第３図に示す２ステージ型圧１ｉｉ１１は、その圧ｍ別
構は２つの圧縮部１ａ、ｌｂを管路１Ｃで接続して構成
され、即ら１つのケース内に冷媒を加圧する２つの圧縮
部１ａ、１ｂが内蔵され、圧縮機１の吸込側より圧縮機
構に導入された冷媒は圧縮部１ａ、ｌｂにより２段圧縮
されるようになっている。そして、バイパスＩＢ、より
分岐した分岐管Ｂ、は上記圧縮機溝内の管路１Ｃに接続
され、室内熱交換器４を出てバイパス管Ｂａに流入した
冷媒は分岐管Ｂ、を介して２段目の圧縮部１ｂにより加
圧されて吐出される。

第３図に示す実施例の動作は第１図の実施例の動作と同
様であり、実線矢印で暖房立上り時の冷媒の流れを破線
矢印で除霜時の冷媒の流れを示す。

（発明の効果）以上実施例の説明から明らかなように本発明によれば、
圧縮機により加圧された高温の冷媒を蓄熱器で熱交換し
てこの蓄熱器に蓄熱しておき、冷凍サイクルの利用側熱
交換器（凝縮器）の立上り時に凝縮器を経て液化した冷
媒をバイパス管を介して蓄熱器に導き、ここで高温の蓄
熱材と熱交換を行い冷媒を加熱して分岐管を介して圧縮
様の圧縮機構に戻すことにより、冷凍サイクルの利用側
熱交換器（凝縮器）の立上り時に単位時間当り大きな出
力を発揮できる。なお、減圧装置をスーパーヒート制御
すれば、凝縮器を出た冷媒の一部は減圧装置を介して蒸
発器で外気から吸熱して圧縮機の吸込側に戻すことがで
き、これにより外気からも吸熱し、かつ蓄熱器から放熱
できるため全体として大きな暖房能力を得ることができ
る。そして、除霜時には蓄熱器の蓄熱を利用して暖房サ
イクルのまま除霜が行える。

また、本発明によれば冷凍サイクルの利用側熱交換器（
凝縮器）の立上り時において蓄熱器の蓄熱温度が高いレ
ベルにあるときは凝縮器を出た冷媒を蓄熱器に導き、こ
こで高効率放熱で熱交換をした後に圧縮部の圧縮芸構に
戻す一方、蓄熱温度が低いレベルになったときに蓄熱ム
で熱交換をした後に蒸発器に導き、ここで吸熱の熱交換
を行うようにでき、蓄熱器の利用温度範囲が拡大できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る冷凍サイクルの一実施例を示す図
、第２図は本発明の他の実施例を示す図、第３図は本発
明の更に他の実施例を示す図、第４図は従来の冷凍サイ
クルを示す図である。１・・・圧縮機、２・・・蓄熱器、３・・・四方弁、４
・・・室内熱交換器、５・・・開閉弁、６，７・・・減
圧装置、８・・・開閉弁、９，１１・・・逆止弁、１０
・・・ｖ外熱交換器。

Claims

【特許請求の範囲】１、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を順次管路で接
続してなる冷凍サイクルにおいて、上記圧縮機の吐出側
と凝縮器との間に蓄熱器を介装するとともに、バイパス
管の一端を上記凝縮器と減圧装置との間に接続し他端を
上記蓄熱器を介して上記減圧装置と蒸発器との間に接続
するように設け、さらに上記バイパス管を蓄熱器の出口
側で分岐して上記圧縮機の圧縮機構内に接続する分岐管
を設けたことを特徴とする冷凍サイクル。２、上記バイパス管には開閉弁を設け、この開閉弁を開
閉することにより冷媒を蓄熱器から蒸発器を介して圧縮
機の吸込側に導く系路と蓄熱器から直接に圧縮機の圧縮
機構に導く系路とに切換えるようにしたことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の冷凍サイクル。