JPS63233263A - 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 本発明は蓄熱材を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 従来の蓄熱材を利用したヒートポンプ式空気調和機の一
例について図面を参照しながら説明する。

第３図は従来のし−トポンプ式空気調和機の冷凍サイク
ルを示す。

第３図において、３０は圧縮機、３１は四方弁、３２は
室内熱交換器、３３および３６は膨張機構、３８は室外
熱交換器、３９は電磁弁で順次冷媒配管４７で環状に接
続され主冷凍サイクルを構成している。４４は蓄熱槽で
中に水熱交換器４３および加熱用ヒーター４２が内蔵さ
れており、蓄熱槽４４人口には膨張機構４１、レジ−／
（−４０を配置し三方弁３５に接続され、一方蓄熱槽４
４出口は圧縮機３０の吸入側に接続され蓄熱サイクルを
構成している。４５は室内機用送風機、４６は室外機用
送風機である。

上記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、暖房立上り時の動作について説明する。今、
暖房運転に先がけて蓄熱槽４４内の水を予め加熱用ヒー
ター４２により加熱して水熱交換器４３内の冷媒を高温
のガス冷媒にしておく。この状態で暖房運転を開始する
と電磁弁３９は閉じられて圧縮機３０の運転により、高
温のカス冷媒を吸入し、高温高圧のガス冷媒が吐出され
室内熱交換器３２に入り凝縮潜熱を放出して室内を暖房
し高圧ガス冷媒となり、逆１１−弁３４を介し三方弁３
５により切換えられ、レシーバ４０に入る。レシーバ４
０から膨張機構４１を通ってガス冷媒となり蓄熱槽４４
に入る。ここで水熱交換器４３により温水から吸熱し、
高温低圧ガス冷媒となり再び圧縮機３ｏに吸入され暖房
室Ｉ−り運転が行なわれる。立」二り運転が終了すると
、電磁弁３９は開放に、三方弁３５は主冷凍サイクル側
に切換えられて、室内熱交換器３２で凝縮潜熱を放出し
た冷媒は、逆止弁３４、三方弁３５を通り膨張機構３６
を通過して低温低圧のガス液二相状態となり、室外熱交
換器３８で蒸発潜熱を室外空気から吸熱して低圧ガス冷
媒となり、電磁弁３９、四方弁３１を通過して再び圧縮
機３０に吸入される。

このようなヒートポンプ式空気調和機においては、蓄熱
槽４４内の水に蓄熱するのに加熱用ヒーター４２を用い
ているためにその電気入力が必要である。また冷凍サイ
クルを長時間停止させてお（と、運転中高温であった圧
縮機３０の温度が次第に降１ζしていき、室外空気温度
と同程度まで低下し、それと共に圧縮機３０内の潤滑油
に冷媒が溶解していく、いわゆる寝込み現象が発生して
くる。このような状態下で暖房運転を開始すると、断熱
圧縮された冷媒が冷えた圧縮機３０内部で凝縮するため
室内熱交換器３２へ流出する冷媒が少なくなり、室内熱
交換器３２の圧力がなかなか上昇しない。さらに、室内
熱交換器３２の圧力が上昇しないために室内熱交換器３
２において冷媒が凝縮せず膨張機構４１の入口において
気液二相状態であり、このため膨張機構４１の抵抗が大
きく室内熱交換器３２から蓄熱槽４４へ移動する冷媒量
も少なくなる。そのため、蓄熱槽４４からの吸熱が始動
初期において十分発揮されない。また、圧縮機３０起動
後の激しい撹拌作用によって圧縮機３０内の潤滑油中に
溶解して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３０外へと吐出していく
。さらには、アキュームレータ内に滞留していた液冷媒
が圧縮機３ｏへ吸入され液圧縮現象も発生したりする。

発明が解決しようとする問題点 以」−述べてきたように、従来の蓄熱を利用したヒート
ポンプ式空気調和機においては、運転停止時にヒーター
によって蓄熱槽を加熱する必要があり、また圧縮機の温
度が降下するため寝込み現象が発生し、この状態下で始
動すると圧縮機内部に吐出ガスが凝縮すること等から冷
媒循環量が少なくなり、その結果蓄熱槽からの吸熱効果
が十分発揮されず、冷凍サイクルの立」ニリが遅くなる
といった問題点を有していた。さらには、フォーミング
現象や液圧縮が発生する等、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、暖房室］
ユリ性能、及び期間エネルギー効率を向−Ｉ−させると
共に、信頼性の面での向上をも図るものである。

問題点を解決するだめの手段 」二部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、第１減
圧器および室外熱交換器を順次冷媒配管で環状に接続し
た主回路と、前記第１減圧器の中間圧部分より分岐し、
蓄熱槽、第２減圧器を接続して油泥室外熱交換器出口側
と前記圧縮機人１」側との管路に合流するバイパス回路
とから冷凍サイクルを形成し、前記蓄熱槽を前記圧縮機
と熱交換的に配設し、かつ蓄熱槽を蓄熱材および蓄熱熱
交換器より構成すると共に、前記バイパス回路に開閉手
段を設けたものである。

作　　用 本発明はに記構酸によって、暖房安定時に圧縮機と熱交
換的に配設された蓄熱槽に熱を蓄え、この熱を運転停止
時における圧縮機の温度維持に利用すると共に、暖房始
動時には中間圧における吸熱源として利用し、本来の室
外熱交換器からの吸熱と合わせて吸熱能力を増大さぜ、
暖房室−１ユリ特性を良好にするものである。

実施例 以下本発明の−・実施例のし−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
空気調和機の冷凍ザイクルを示すものである。第１図に
おいて、１は圧縮機、２は四方弁、３は室内熱交換器、
４は第１減圧器、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で環状に接続して主回路１０を構
成している。１１は第１減圧器４の中間圧部分より分岐
し室外熱交換器５をバイパスし蓄熱槽１２、第２減圧器
１６を接続したバイパス回路で、電磁弁１５への通電動
作により管路が開状態となり主回路１０と連通ずるもの
である。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。ここで、蓄熱槽１２は圧縮機１と熱伝
導による熱交換が可能なように圧縮機１の周囲に接触さ
せ環状に配設している。また蓄熱槽１２の内部には相変
化を利用して少量で多くの熱の授受が可能なようにンＬ
ｉ熱利用方式の蓄熱材１４が充填されると共に、蓄わえ
られた熱を利用するための蓄熱熱交換器１３が設けられ
ている。

以１−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１ζ第２図のタイツ、チャー１・を用いてそ
の動作を説明する。

暖房定常時では、圧縮機１において断熱圧縮された高温
商用の冷媒ガスは四方弁２を通って室内熱交換器３へ流
入し、周囲室内空気との熱交換により凝縮熱を放出して
液化する。液化した高圧冷媒は第１減圧器４で断熱膨張
し低温低圧の気液二相状態となって室外熱交換器５へ流
入し、周囲室外空気から吸熱してガス状態となりアキュ
ームレータ６を経て再び圧縮機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。この時、バイパス回路１１は電磁弁１５によっ
て閉ざされ冷媒は流れないようになっているが、バイパ
ス回路１１に設けられた蓄熱槽１２が圧縮機１の周囲に
熱交換可能なように接触して配設されているため、圧縮
機１からの熱伝導によって蓄熱槽１２内の蓄熱材１４に
熱を蓄えることができる。

今、暖房運転が停止されると（第２図におけるＴ１の時
）、従来ては曲線Ｂで示すように圧縮機１の温度が降下
していたが、圧縮機１の周囲に蓄熱槽１２が配設されて
いるため曲線Ａに示すように温度降下が緩やかであり、
蓄熱材１４の融点（θ１）付近において長時間圧縮機１
の温度を維持することができる。こうして暖房運転停止
後、数時間経過して再び暖房運転が開始されると（Ｔ２
の時）、電磁弁１５への通電がなされバイパス回路１１
の流路が連通する。その後、圧縮機１が起動し断熱圧縮
された冷媒は、圧縮機１内部で凝縮することなく四方弁
２を通って室内熱交換器３へと流出する。そして、凝縮
液化した冷媒は第１減圧器４で断熱膨張し中間圧になっ
た後、一部の冷媒はバイパス回路１１へ分岐し蓄熱槽１
２内の蓄熱熱交換器１３に入り、蓄熱材１４より吸熱し
て蒸発気化した後、第２減圧器１６で減圧され主回路１
０と合流する。一方、バイパス回路１１側へ流れなかっ
た残りの冷媒は、第１減圧器４てさら１　。

に断熱膨張し低圧になった後、室外熱交換器５にて室外
周囲空気より吸熱し蒸発気化して、アザニームレータ６
を経て再び圧縮機１へと吸入される。

この時、圧縮機１内部での冷媒の凝縮がないことや、吸
熱源となる蓄熱材１２の温度レベルが高いことなどによ
り、冷媒循環量が増え蓄熱槽１２における吸熱能力も増
大し、さらには室外熱交換器５における外気吸熱能力も
付加される。ここで、蓄熱材１４からの吸熱作用が行な
われ続けていると、蓄熱材１４の融点（θ１）における
潜熱変化を終えて顕熱変化に移行し始め、蓄熱材１４の
温度が低下してくるので、この時になると電磁弁１５を
非通電として（Ｔ３の時）、主回路１０とバイパス回路
１１の並列流れから主回路１０のみへの流路に切替え、
室外熱交換器５における外気吸熱へ移行させる。

以」−のように本実施例によれば、蓄熱槽１２に蓄熱す
るのに電気ヒーター、あるいは蓄熱のための特別な冷媒
回路や制御を設けることなく圧縮機１からの熱を利用し
て容易に蓄熱槽１２内に熱を蓄わえることができる。そ
して、この熱を運転停止時にあっては圧縮機１の高温維
持に利用し、また暖房始動時にあっては室外熱交換器５
と共に吸熱源として利用できる。こうして、始動時の冷
媒循環量を増大させ蓄熱槽１２と室外熱交換器５からの
吸熱によって、放熱能力が増大し立」−り特性が良くな
る。

発明の効果 以」二のように本発明のヒートポンプ式空気調和機は、
室外熱交換器をバイパスするバイパス回路［１月こ、圧
縮機と熱交換的に配設された蓄熱槽を接続し、この蓄熱
槽を蓄熱材と蓄熱熱交換器とから構成したもので、この
蓄熱槽を用いて暖房停止時に圧縮機温度を高温に維持し
、始動時に室外熱交換器と共に吸熱源とすることによっ
て、暖房始動時早期に冷凍サイクルが安定に達するため
、暖房立」−りがかなり早く、しかもヒーターを用いて
いないために期間エネルギ効率の高いヒートポンプ式空
気調和機を提供することができる。また、圧縮機が高温
に維持されているために潤滑油への寝込み現象が緩和さ
れると共に、アキュームレータも圧縮機からの熱伝導に
よって温度が高くなっているため液冷媒が滞留すること
かないために、始動後の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、信頼性の而でも大きく向上す
る等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
空気調和機の冷凍ザイクル図、第２図は第１の実施例に
おけるタイムチャー１・図、第３図は従来例におけるヒ
ートポンプ式空気調和機の冷凍サイクル図である。 １・・・・・・圧縮機、２・・・・・・四方弁、３・・
・・・・室内熱交換器、４・・・・・・第１減圧器、５
・・・・・・室外熱交換器、７・・・・・・冷媒配管、
１０・・・・・・主回路、１１・・・・・・バイパス回
路、１２・・・・・・蓄熱槽、１３・・・・・・蓄熱熱
交換器、１４・・・・・・蓄熱材、１５・・・・・・電
磁弁（開閉手段）１６・・・・・・第２減圧器。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名／−
−−圧縮機 ２−四ｙｆ＊ ３−　電　内　ｐ　交換　器 ４−　窮ｌ、爪圧器 ５−　冨　外　然　交　換　恭 ７−冷媒配管 １０−−一　五　ｒ３　　賂 １１−　バイパス回路 １２−蓄Ｐｐｉ １３−　　冨ＰＰ交換呑 １４−　　蓄Ｐ−せ １５−　　電磁弁（開閉手段） 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機、四方弁、室内熱交換器、第１減圧器および室外
   熱交換器を順次冷媒配管で環状に接続した主回路と、前
   記第１減圧器の中間圧部分より分岐し、蓄熱槽、第２減
   圧器を接続して前記室外熱交換器出口側と前記圧縮機入
   口側との管路に合流するバイパス回路とから冷凍サイク
   ルを形成し、前記蓄熱槽を前記圧縮機と熱交換的に配設
   し、かつ蓄熱槽を蓄熱材および蓄熱熱交換器より構成す
   ると共に、前記バイパス回路に開閉手段を設けたヒート
   ポンプ式空気調和機。