JPS6387558A - 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、空気調和装置に係わり、特に蓄熱を用いて暖
房能力の向上をはかった空気調和Ｈｆｆｌに、関する。

（従来の技術） 近年、暖房運転時の余剰熱を蓄熱槽に蓄えておき、この
熱を暖房立上がり時や除霜時に用いる方式が開発されて
いる。これは、朝の寒い時に室内温度を速やかに暖める
ために、蓄熱を利用して暖房立上がり時の能力アップを
はかるものである。

さらに、室外熱交換器が約１時間に１回、５分程度の除
雪が必要であり、除雪時の暖房停止等による＠房感の低
下を生じることから、上記蓄熱を利用して連続暖房除霜
を行うものである。

しかしながら、この種の装置にあっては次のような問題
があった。即ち、蓄熱を利用した暖房立上がり運転が終
了した時は、蓄熱槽の蓄熱がなくなっているので、立上
がり運転後に暖房兼蓄熱運転を行う必要がある。この暖
房兼蓄熱運転では、蓄熱槽に熱が溜る分だけ室内熱交換
器における、暖房能力が低下する。そして、立上がり運
転終了時点では圧縮器、その他の冷凍サイクル部品が十
分に暖まっておらず、全体としての暖房能力も低くなっ
ている。このため、立上がり運転後の暖房兼蓄熱運転時
に、室内温度の著しい低下が生じる可能性もあり、快適
な暖房性能は得られない。

（発明が解決しようとする問題点） このように蓄熱を利用した空気調和装置では、暖房立上
がり運転後の暖房兼蓄熱運転時に室内熱交換器における
暖房能力の低下を来たし、快適な暖房性能が得られない
と言う問題があった。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、蓄熱利用の特長を損うことなく、暖房
能力を常に最適に発揮させることができ、特に暖房立上
がり運転後の暖房兼蓄熱運転時における暖房能力の向上
をはかり得る空気調和装置を提供することにある。

［発明の梧成コ （問題点を解決するための手！ｔ） 本発明の骨子は、蓄熱槽を備えた蓄熱熱交換器を並列パ
ス構成とし、暖房兼蓄熱運転時における蓄熱負荷を小さ
くすることにある。

即ち本発明は、圧縮機、四方弁、室内熱交換器。

室外熱交換器、膨脹弁及び蓄熱熱交換器からなる冷凍サ
イクルで構成され、暖房兼蓄熱運転により上記蓄熱熱交
換器に蓄熱し、この熱を利用して暖房立上がり運転及び
除霜運転を行う空気調和装置において、前記蓄熱熱交換
器を、蓄熱材を収容した蓄熱槽と、この蓄熱槽内に並列
的に挿入された複数の熱交換器と、これらの熱交換器に
それぞれ接続された複数の弁とで構成し、ＯＪ房兼蓄熱
運転時に上記弁の開閉を制御し上記熱交換器の少なくと
も一つを選択して用いるようにしたものである。

（作用） 上記構成であれば、蓄熱熱交換器の熱交換器を並列パス
に分割し、暖房立上がり運転後の暖房兼蓄熱運転時にこ
れらを選択的に用いるようにしているので、蓄熱負荷を
小さくすることができる。

このため、立上がり運転後の暖房兼蓄熱運転における暖
房能力の低下を小さくすることが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の一実施例に係わる空気調和装置の概１
８構成を示す冷凍サイクル図である。図中１１は圧１１
機、１２は四方弁、１３は室内熱交換器、１４は室外熱
交換器、１５は第１の膨張弁、１６は第２の膨張弁、２
０は蓄熱熱交換器であり、また３１．〜．３６はそれぞ
れ電磁弁を示している。

圧縮機１１〜四方弁１２〜電磁弁３１〜室内熱交換器１
３〜電ｔｎ弁３２〜電磁弁３３〜第１の膨張弁１５〜Ｖ
外熱交換器１４からなる流路で通常の冷凍サイクルが構
成されている。蓄熱熱交換器２０は後述する如く蓄熱ｉ
ｆ！！２）及び熱交換器２２等を備えたもので、その一
端は第２の膨張弁１６を介して室内熱交換器１３とｆｉ
　［１弁３２との接続点に接続されると共に、［ｉ弁２
４を介して四方弁１２に接続されている。さらに、蓄熱
熱交換器２０の他端は、電磁弁３２．３３の接続点に接
続されている。また、電磁弁３３と第１の膨張弁１５と
の接続点は、電磁弁３５を介して電磁弁３１と室内熱交
換器１３との接続点に接続されると八に、電磁弁３６を
介して四方弁１２に接続されている。

蓄熱熱交換器２０は、第２図（ａ）（ｂ）に側断面図を
示す如く、パラフィン等の相変化を生じる蓄熱材を収容
した蓄熱槽２）と、この蓄熱槽２）内に並列パスで挿入
された３本の熱交換器２２ａ、２２ｂ、２２ｃと、各熱
交換器２２ａ。

〜、２２Ｃにそれぞれ接続された電Ｉｎ弁２３ａ。

２３ｂ、２３ｃと、各熱交換器２２ａ、　〜。

２２Ｇの冷媒出口側に設けられ熱交換器２２ａ。

〜、２２Ｃ近傍の蓄熱材の温度を検出する温度センサ２
４ａ、２４ｂ、２４ｃとで構成されている。

そして、温度センサ２４ａ、〜、２４Ｃの各検出信号が
制御器２５に供給され、制御器２５により上記検出信号
に応じて電磁弁２３ａ、〜、２３Ｃが選択的に開閉され
るものとなっている。

次に、上記構成された本装置の動作について説明する。

なお、ここでは暖房について説明するが、冷房において
は冷媒の流れが逆になるだけで基本的には変りない。

まず、暖房立上がり時には、電磁弁３１．３３゜３６の
みを開き、圧縮機１１〜四方弁１２〜室内熱交換器１３
〜第２の膨張弁１６〜蓄熱熱交換器２０〜四方弁１２か
らなる流路を形成する。そして、予め蓄熱された状態に
ある蓄熱熱交換器２０の蓄熱槽２）を熱源として、＠房
立上がり運転を行う。このとき、蓄熱熱交換器２０の蓄
熱槽２）の熱は圧縮機１１の低圧側（吸込み側）の冷媒
温度を十分高めることになり、各種の冷凍サイクル部品
が冷えていても、室内熱交換器１３から十分暖かい温風
を吹出すことができる。つまり、立上がり時の暖房能力
を高めることができる。

蓄熱槽２）の熱がなくなった場合には、外気熱源による
暖房運転に切換えるわけであるが、このとぎ蓄熱槽２）
に蓄熱する必要があるので、暖房兼蓄熱運転を行う。即
ち、電磁弁３２．３４゜３５のみを開き、圧縮様１１〜
四方弁１２〜蓄熱熱交換器２０〜室内熱交換器１３〜第
１の膨張弁１５〜室外熱交換器１４〜四方弁１２からな
る流路を形成する。そして、室外熱交換器１４で圧縮機
１１の低圧側の冷媒温度を高め、蓄熱熱交換器２０に蓄
熱しながら室内熱交換器１３により温風を吹出す。

ここで、上記暖房兼蓄熱運転時には、各種冷凍サイクル
部品が完全に暖まってはおらず、さらに蓄熱熱交換器２
０で熱が奪われることになるので、暖房能力は低く室内
熱交換器１３での温風温度が低くなる。そこで本実施例
では、後述する如く蓄熱熱交換器２０の熱交換器２２ａ
、〜、２２Ｃの並列パスによりこれを解消している。

暖房兼蓄熱運転により蓄熱が終了したら、通常の暖房運
転を行う。即ち、電磁弁３１，３２゜３３のみを開き、
圧ｆ１ｔ１１１〜四方弁１２〜室内熱交換器１３〜第１
の膨張弁１５〜室外熱交換器１４〜四方弁１２からなる
流路を形成する。これにより、暖房兼蓄熱運転よりも高
温の温風を吹出すことができ、暖房の快適性を向上させ
ることができる。

一方、室外器１４の除霜を行う場合、電磁弁３１．３３
のみを開き、圧縮機１１〜四方弁１２〜室内熱交換器１
３〜第２の膨張弁１６〜＠熱熱交換器２０〜第１の膨張
弁１５〜室外熱交換器１４〜四方弁１２からなる流路を
形成する。そして、室内熱交換器１３を通り冷ヤされた
冷媒を蓄熱熱交換器２０で暖めることにより、室外熱交
換器１４に入る冷媒温度を高め、これにより除霜運転を
行う。なお、このときも、室内熱交換器１３からは温風
が吹出し、暖房が行われている。

次に、本発明の特徴とする暖房兼蓄熱運転時における蓄
熱熱交換器２０の作用について、更に詳しく説明する。

まず、暖房立上がり運転後の暖房兼蓄熱運転開始時は、
蓄熱槽２）内の蓄熱材の蓄熱量はゼロの状態である。温
度センサ２４ａ、〜。

２４Ｃは、各々蓄熱を必要とする温度を示している。こ
こで、例えば最も高い温度の列の弁２３ａを開として他
を閏とする制御を行うことにより、実施例のように３列
並列パスであれば、蓄熱負荷は約１／３となる。

例えば、蓄熱熱交換器２０の蓄熱槽２）の蓄熱性能を１
４００ｋｃａ　ｌ　／　ｈとし、サイクル定格暖房能力
を３０００ｋｃａ　ｌ　／　ｈとすると、従来は３００
０−１４００−１６００ｋｃａ　ｌ　／　ｈとなり、暖
房能力が約１／２に低下する。これに対し本実施例では
、蓄熱負荷を１／３としたことにより、３０００−１４
００／　３　＝　２５３０ｋｃａｌ／ｈの暖房能力とな
る。この程度であれば、圧縮様の周波数の増加等、サイ
クルの制御で３０００ｋｃａ　ｌ／ｈの快適＠房も可能
となり、暖房能力低下を改善することができる。そして
、蓄熱が終了したことを温度センサ２２ａで検知して、
電（ｎ弁２３ａを閉として、次に温度の高い列の弁を開
として、蓄熱を順次暖房能力とのバランスを保ちながら
行つでいくことができる。これにより、蓄熱終了時まで
快適な＠房性能が得られる。

また、暖房立上がり運転時には、弁２３ａ、〜。

２３ｃのいずれかを開き蓄熱熱交換器２２ａ、〜。

２２ｃのいずれかを選択して蓄熱利用の［！！房を行う
ことができるが、より立上がり暖房を効果的に行うには
、弁２３ａ、〜、２３ｃを全て開き、熱交換器２２ａ、
〜、２２Ｃの全てを利用することもできる。

かくして本装置によれば、通常の暖房運転、暖房兼蓄熱
運転、除雷運転及び＠房室上がり運転を選択することが
でき、効果的な暖房を行うことができる。そしてこの場
合、蓄熱熱交換器２０の蓄熱Ｐａ２）における蓄熱負荷
を約１／３に小さくできるので、暖房兼蓄熱運転時にお
ける＠房能力の低下を抑制することができる。従って、
暖房兼蓄熱運転時であっても室内熱交換器１３から十分
暖かい温風を吹出すことができ、快適暖房を行うことが
可能となる。

また本実施例では、蓄熱熱交換器２０の蓄熱槽２）に蓄
熱する際には、第３図に示す如く蓄熱熱交換器２０が最
も高圧（高温）部分に配置されることになるので、高い
温度で十分な蓄熱を行うことができる。さらに、蓄熱を
利用した暖房立上がり時には、蓄熱熱交換器２０が低圧
側に配置されることになるので、蓄熱温度が低くても十
分能力の高い暖房を行うことができる。

第４図は本発明の他の実施例の概略構成を示す冷凍サイ
クル図である。なお、第１図と同一部分には同一符号を
付して、その詳しい説明は省略する。

この実施例が先に説明した実施例と異なる点は、暖房兼
蓄熱運転時に、蓄熱熱交換器２０に通す冷媒の一部を蓄
熱熱交換器２０をバイパスして室内熱交換器２３に通す
ことにある。即ち、蓄熱熱交換器２０！構成する蓄熱槽
２）内には蓄熱量を検知する１又は複数の温度センサ２
４が設けられており、制御器２５により上記温度センサ
２４の検出信号に応じて前記第２の岐脹弁１６の開度を
調節するものとなっている。

上記構成であれば、暖房立上がり後の暖房蓄熱運転時に
は、冷媒の一部が電磁弁３４から蓄熱熱交換器２０を経
て蓄熱効果を発揮して電磁弁３２を経て室内熱交換器１
３に流れ、その他の冷媒は電磁弁３４から第２の膨張弁
１６を経て直接室内熱交換器１３に流れ込み暖房に寄与
する。つまり、第５図に示す暖房兼蓄熱運転モードにお
いて、蓄熱熱交換器２０を通るべき冷媒の一部が第２の
膨張弁１６をバイパスして直接室内熱交換器１３に流れ
込むことになる。

従ってこの場合、第２の膨張弁１６の開度を蓄熱熱交換
器２０への冷媒流量が１／６となるようにすれば、先の
実施例と同様に蓄熱槽２）での蓄熱量は３０００ｘ　１
　／　６−５００　ｋｃａｌ／　ｈ　、室内熱交換器１
３での暖房能力は３０００−５００　＝　２５００ｋｃ
ａｌ／　ｈとなり、先の実施例と同様な快適暖房が可能
となる。

なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施
することができる。例えば、前記温度センサの位置は蓄
熱材側に限らず、冷媒側にしてもよい。また、蓄熱熱交
換器を構成する並列バスの熱交換器の数は３本に何等限
定されるものではなく、２本以上であればよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、暖房立上がり運転
後の暖房兼蓄熱運転時において蓄熱負荷を小さくするこ
とができるので、暖房兼蓄熱運転時の暖房能力低下を抑
えることができ、快適暖房の実現が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる空気調和装置の概略
構成を示す冷凍サイクル図、第２図は上記装置に用いた
蓄熱熱交換器の構成を具体的に示す断面図、第３図は上
記装置の暖房兼蓄熱運転モードを示す模式図、第４図は
本発明の他の実施例の概略構成を示す冷凍サイクル図、
第５図は上記能の実施例の暖房兼蓄熱運転モードを示す
模式％式％ 換器、１４・・・室外熱交換器、１５・・・・・・第１
の膨張弁、１６・・・第２の膨張弁、２０・・・蓄熱熱
交換器、２）・・・蓄熱櫓、２２ａ、〜、２２ｃ・・・
熱交換器、２３ａ、〜、２３ｃ・・・電磁弁、２４ａ、
〜。 ２４ｃ・・・温度センサ、２５・・・制御器、３１．〜
。 ３６・・・電磁弁。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 簗　１　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機、四方弁、室内熱交換器、室外熱交換器、
   膨脹弁及び蓄熱熱交換器からなる冷凍サイクルで構成さ
   れ、暖房兼蓄熱運転により上記蓄熱熱交換器に蓄熱し、
   この熱を利用して暖房立上がり運転及び除霜運転を行う
   空気調和装置において、前記蓄熱熱交換器は、蓄熱材を
   収容した蓄熱槽と、この蓄熱槽内に並列的に挿入された
   複数の熱交換器と、これらの熱交換器にそれぞれ接続さ
   れた複数の弁とからなり、暖房兼蓄熱運転時に上記弁の
   開閉を制御し上記熱交換器の少なくとも一つを選択して
   用いることを特徴とする空気調和装置。
2. （２）前記蓄熱材は、相変化を生じる蓄熱材であること
   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）前記蓄熱熱交換器を構成する各熱交換器毎に、前
   記蓄熱材の相変化完了を検知する温度センサを設け、こ
   れらの温度センサの信号の基づいて前記弁の開閉を制御
   す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。