JPS6387562A

JPS6387562A - 空気調和装置

Info

Publication number: JPS6387562A
Application number: JP23181286A
Authority: JP
Inventors: 弘次鹿島; 三谷　明男; 志村　政利
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-09-30
Filing date: 1986-09-30
Publication date: 1988-04-18

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、ヒートポンプを用いた空気調和装置に係わり
、特に蓄熱を利用して暖房能力の向上をはかった空気調
和装置に関する。

（従来の技術）周知のようにヒートポンプは、圧Ｎ機、凝縮器、膨脹弁
、ＷＳ発器等を組合わせたもので、冷媒の流路切換だけ
で冷房用及び暖房用として使用できることから、家庭用
の空気調和装置に広く使用されている。

ところで、このようなヒートポンプを用いた空気調和装
置にあっては、［ｌＪ房運転開始時点から）Ｂ凧が吹出
すまでに相当の時間を必要とする。これは、運転開始時
点では圧縮機等の冷凍サイクル部品が冷えていることに
起因する。居住者にとっては、運転開始時点から温風が
吹出すことが望ましく、このような要望を満たすために
、通常は圧縮器のケースに電気ヒータを装着し、運転開
始と同時に電気ヒータを付勢することによって温風が吹
出すまでの時間を短縮する方式が採用されている。

しかし、上記のように電気ヒータを装着する方式は、電
気ヒータでの電力消費が伴うため、省エネルギー化の点
において好ましい方式とは言えない。

そこで、このような不具合を解消するために、最近では
暖房運転時の余剰熱を蓄熱槽に蓄えておき、翌日の運転
開始時にその熱を放出させることによって、温風吹出し
までの時間の短縮化をはかろうとする提案がなされてい
る。

しかしながら、上記のように蓄熱材を設ける方式にあっ
ても次のような問題がある。即ち、この方式を実現する
ためには蓄熱槽に長時間に亙って熱を安定に蓄えること
が前提条件となる。この条件を満たすためには、蓄熱槽
からの放熱損失を抑えるために蓄熱槽を十分な断熱構造
にしなければならない。このため、断熱４１４造に伴う
全体の高価格化及び断熱構造にしたことによって起こる
全体の大形化の面から実用化するのが困難であった。

また、暖房立上がり時には、予め蓄熱された状態にある
蓄熱槽を熱源として立上がり運転を行うが、蓄熱槽の熱
がなくなった場合には外気熱源の暖房運転に切換える。

ここで、室外熱交換器の除霜を蓄熱槽の熱で行うものに
あっては、蓄熱槽に・常に熱を蓄えておく必要がある。

このため、上記立上がり運転が終了したのちに、直ちに
暖房兼蓄熱運転を行う必要がある。しかし、このときに
は圧縮機等の冷凍サイクル部品は十分に暖まっておらず
、さらに通常の暖房運転よりも暖房能力が低いので、室
内熱交換器での温Ｉ！Ｉ温度が低く不快感を与える虞れ
がある。

（発明が解決しようとする問題点）このように従来、蓄熱を利用した空気調和装置にあって
は、蓄熱槽の断熱構造に伴う全体の高価格化及び大形化
を招くと言う欠点があった。さらに、蓄熱を利用した暖
房立上がり後に、除霜のために＠房兼蓄熱運転を行う必
要があり、このときの温風温度が低く不快感を与える虞
れがあった。

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、蓄熱槽を小型化することができ全体の
低価格化及び小型化をはかり１ｑる空気調和装置を提供
することにある。

［ブで明の構成〕（問題点を解決するための手段）本発明の骨子は、蓄熱槽を備えた蓄熱熱交換器を蓄熱時
には高圧側に配置し、放熱時には低圧側に配置すること
により、蓄熱槽の蓄熱温度を有効に利用することにある
。

即ち本発明は、圧縮器、四方弁、室内熱交換器。

室外熱交換器、蓄熱熱交換器、第１及び第２の膨脹弁か
らなる冷凍サイクルで構成された空気調和装置において
、圧縮機〜四方弁〜室内熱交換器〜第１の膨脹弁〜室外
熱交換器で流路を形成した第１の運転モードと、圧縮機
〜四方弁〜蓄熱熱交換器〜室内熱交換器〜第１の膨脹弁
〜室外熱交換器で流路を形成した第２の運転モードと、
圧縮機〜四方弁〜室内熱交換器〜第２の膨脹弁〜蓄熱熱
交換器〜第１の膨脹弁〜室外熱交換器で流路を形成した
第３の運転モードと・、圧縮機〜室内熱交換器〜第２の
膨脹弁〜蓄熱熱交換器で流路を形成した第４の運転モー
ドとを選択して冷暖房運転を行うようにしたものである
。

（作用）上記構成であれば、通常の冷ａ、１房運転を行うことが
できるのは勿論のこと、次のような特徴がある。即ち、
暖房時における第２の運転モード（暖房兼蓄熱運転）で
は蓄熱熱交換器が高圧側に配置され、第４の運転モード
（立上がり運転）では蓄熱熱交換器が低圧側に配置され
ることになる。

つまり、蓄熱の際は高圧側（高温側）から熱を供給され
、放熱の際は低圧側（低温側）に熱を供給することにな
る。従って、蓄熱槽の熱を有効に利用することができ、
蓄熱槽に要求される蓄熱容量を小さくすることができる
。このため、蓄熱槽の小型化及び断熱構造を簡略化する
ことができ、全体の低価格化及び小型化をはかることが
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図は本発明の一実廠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である。図中１１は圧縮機、
１２は四方弁、１３は室内熱交換器、１４は室外熱交換
器、１５は蓄熱熱交換器、１６は第１の膨脹弁、１７は
第２の膨脹弁であり、また２１．〜．２６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２１〜室内熱交換器１
３〜電磁弁２２〜電磁弁２３〜第１の膨脹弁１６〜室外
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１５は、蓄熱槽を（Ｑえたも
のであり、その一端は第２の膨脹弁１７を介して室内熱
交換器１３と電磁弁２２との接続点に接続されると共に
、電磁弁２４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１５の使端は、電磁弁２２゜２３の
接続点に接続されている。また、電磁弁２３と第１の膨
脹弁１６との接続点は、電磁弁２５を介して電磁弁２１
と室内熱交換器１３との接続点に接続されると共に、電
磁弁２６を介して四方弁１２に接続されている。また、
室外熱交換器１４には、この熱交換器１４に付着した霜
の量を検出するための′ｍ開検知センサ２７が設置され
ている。

次に、上記構成された本装置の動作について、第２図を
参照して説明する。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、Ｎ磁弁２１，２３゜２６の
みを開き、第２図（ａ＞に示す如く圧縮機１１〜室内熱
交換器１３〜第２の膨脹弁１７〜蓄熱熱交換器１５〜圧
縮磯１１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１５の蓄熱槽を熱源として
、暖房立上がり運転（第４の運転モード）を行う。この
とき、蓄熱熱交換器１５の蓄熱槽の熱は圧１ｉ！ｔ１１
１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、このとき蓄熱槽に蓄熱す
る必要があるので、暖房兼蓄熱運転（第２の運転モード
）を行う。即ち、電磁弁２２．２４．２５のみを開き、
圧縮機１１〜蓄熱熱交換器１５〜室内熱交換器１３〜第
１の膨脹弁１６〜Ｖ外熱交換器１４〜圧縮機１１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１５に蓄
熱しながら室内熱交換器１３により温風を吹出す。しか
し、このとき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１５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１
屓温度が低くなる。

そこで本実施例では、霜量検知センサ２７を設け、霜量
が少ない場合、即ち直ぐに除霜運転に入る必要がない場
合、暖房立上がり運転後に、＠房兼蓄熱運転ではなく通
常の暖房運転（第１の運転モード）を行う。即ち、ＮＴ
ａ弁２１．２２．２３のみを開き、第２図（Ｃ）に示す
如く圧縮機１１〜室内熱交換器１３〜第１の膨脹弁１６
〜室外熱交換器１４〜圧縮機１１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。

なお、霜量が多く直ぐに除霜運転に入る可能性があると
きには、先の暖房兼蓄熱運転を行う。

一方、室外器１４の除霧を行う場合、Ｎ！１弁２１．２
３のみを開き、第２図（ｄ）に示す如く圧縮機１１〜空
内熱交換器１３〜第２の膨脹弁１７〜蓄熱熱交換器１５
〜第１の膨脹弁１６〜室外熱交換器１４〜圧縮機１１か
らなる流路を形成する。そして、室内熱交換器１３を通
り冷やされた冷媒を蓄熱熱交換器１５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（第３の運転モード）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。

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、除霜運転及び暖房立上がり運転を選択することが
でき、効果的なりＪ！房を行うことができる。そしてこ
の場合、蓄熱熱交換器１５の蓄熱槽に蓄熱する際には、
前記第２図（ｂ）に示す如く蓄熱熱交換器１５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、前記第２図（ａ＞に示す如く
蓄熱熱交換器１５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（１うこと
ができる。このため、蓄熱熱交換器１５の蓄熱槽の容量
を小さくすることができ、さらにこれに要求される断熱
構造も簡略化することができる。従って、装置全体の小
型化及び低価格化をはかり得る。

また、本実流例では霜量検知センサ２７を設け、室外熱
交換器１４の霜Ｒが多い場合は立上がり運転後の暖房を
暖房兼蓄熱運転とし、霧出が少ない場合には立上がり運
転後の暖房を通常暖房運転に切換えるようにしている。

このため、立上がり運転後であっても、霜量が少ない場
合は、能力の大きい暖房を行うことができ、快適性の向
上をはかることができる。

次に、本発明の他の実茄例について説明する。

第３図はヒートポンプの暖房運転時の性能を表わしたも
ので、横軸に外気温度、縦軸にｃｏｐをとったものであ
る。斜線部は除霜運転による性能低下分を示したもので
、−８［’ｌ〜３［℃］の間で除霜運転が行われている
ことが判る。特に、除霜運転が頻繁に起こる−６［℃］
〜３［℃］の間では除霜用蓄熱熱源が必要となる。

そこで本実施例では、第４図に示す如く室外熱交換器１
４に空気温度を検出する温度センサ２８を設け、一定温
度（例えば−６℃）以下の時には立上がり運転後に通常
の暖房運転を行い、一定温度以上の時には暖房兼蓄熱運
転を行うようにしている。このようにすれば、先の実施
例と同様の効果が得られる。

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。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、蓄熱槽を備えた蓄
熱熱交換器を蓄熱時には高圧側に配置し、放熱時には低
圧側に配置することにより、蓄熱槽の蓄熱温度を有効に
利用するができ、全体構成の小型化及び低価格化をはか
ることができ、その有用性は絶大である。

【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図は上記装置の動作を
説明するためのもので４つの運転モードを示す模式図、
第３図は外気温度とｃｏｐとの関係を示す特性図、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
図である。１１・・・圧縮機、１２・・・四方弁、１３・・・室内
熱交換器、１４・・・室外熱交換器、１５・・・蓄熱熱
交換器、１６・・・第１の膨脹弁、１７・・・第２の膨
脹弁、２１、〜，２６・・・電磁弁、２７・・・霜量検
知センサ、２８・・・温度センサ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）圧縮器、四方弁、室内熱交換器、室外熱交換器、
蓄熱熱交換器、第１及び第２の膨脹弁からなる冷凍サイ
クルで構成され、圧縮機〜四方弁〜室内熱交換器〜第１
の膨脹弁〜室外熱交換器で流路を形成した第１の運転モ
ードと、圧縮機〜四方弁〜蓄熱熱交換器〜室内熱交換器
〜第１の膨脹弁〜室外熱交換器で流路を形成した第２の
運転モードと、圧縮機〜四方弁〜室内熱交換器〜第２の
膨脹弁〜蓄熱熱交換器〜第１の膨脹弁〜室外熱交換器で
流路を形成した第３の運転モードと、圧縮機〜室内熱交
換器〜第２の膨脹弁〜蓄熱熱交換器で流路を形成した第
４の運転モードとを選択して冷暖房運転を行うことを特
徴とする空気調和装置。
（２）前記室外熱交換器に該熱交換器に付着した霜量を
検出する霜量検知センサを設け、暖房立上がり時に前記
第４の運転モードで運転した後、上記霜量検知センサの
検出信号に応じて前記第１の運転モード或いは第２の運
転モードを選択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。
（３）前記室外熱交換器に該熱交換器の周辺空気温度を
検出する温度センサを設け、暖房立上がり時に前記第４
の運転モードで運転した後、上記温度センサの検出信号
に応じて前記第１の運転モード或いは第２の運転モード
を選択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。