JPH1019409A

JPH1019409A - 空気調和機

Info

Publication number: JPH1019409A
Application number: JP17044096A
Authority: JP
Inventors: Eiji Kuwabara; 永治桑原; Takao Hoshi; 隆夫星
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 1998-01-23
Anticipated expiration: 2016-06-28
Also published as: JP3558784B2

Abstract

(57)【要約】【課題】２シリンダロータリ式圧縮機を用いるととも
に、バイパス路に蓄熱槽を備えることを前提として、暖
房立上がり時間および除霜完了時間の短縮化を図って、
快適空調を得られる空気調和機を提供する。【解決手段】第１のシリンダ１ａと第２のシリンダ１ｂ
を備えたロータリ式圧縮機で、室外熱交換器５の冷媒導
出部と圧縮機第１のシリンダ吸込み部を第１の吸込み管
Ｐａで連通し、室内熱交換器の冷媒導出部と膨張弁４と
の間からバイパス路Ｓａを分岐接続し、このバイパス路
に、開閉弁６と、減圧機構７および蓄熱槽８に収容され
る吸熱熱交換器９を設け、この蓄熱槽吸熱熱交換器とロ
ータリ式圧縮機の第２のシリンダ吸込み部を第２の吸込
み管Ｐｂで連通し、この第２の吸込み管と第１の吸込み
管を、中途部に逆止弁１３を備えた補助バイパス路Ｓｂ
で連通した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートポンプ式の
冷凍サイクルを構成する圧縮機として２シリンダのロー
タリ式圧縮機を備え、かつ冷凍サイクルに蓄熱槽を備え
たバイパス路を付加し、暖房運転と除霜運転方式を改良
した空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】ヒートポンプ式の冷凍サイクルを備え、
冷暖房運転の切換えを容易にした空気調和機において、
冷凍サイクルを構成する圧縮機として２シリンダのロー
タリ式圧縮機を用いることにより、圧縮効率と熱交換性
能の向上化が図られている。

【０００３】この種の空気調和機は、図１４に示すよう
な、冷凍サイクル構成をなす。すなわち、Ａは第１のシ
リンダａ1 と、第２のシリンダａ2 を有する２シリンダ
のロータリ式圧縮機である。

【０００４】この圧縮機Ａの吐出部には四方弁Ｂと、室
内熱交換器Ｃと、減圧装置としての膨張弁Ｄと、室外熱
交換器Ｅが順次冷媒管Ｐを介して接続され、さらに室外
熱交換器Ｅは上記四方弁Ｂの別のポートを介して圧縮機
Ａの各シリンダａ1 ，ａ2 の吸込み部に連通される。

【０００５】冷房運転と暖房運転との切換えは、上記四
方弁Ｂを切換えることで可能である。特に暖房運転時に
は、室外熱交換器Ｅが外気から吸熱し、この熱を室内熱
交換器Ｃにおいて放熱することにより、暖房作用が行な
われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、外気温が低
い条件下での暖房起動時において、室内温度を短時間で
上昇させるために、暖房安定時よりも大きな能力が要求
されるが、外気からの吸熱だけでは不十分であり、室温
が設定温度に到達するまでに長い時間（約２０分間）か
かってしまう。

【０００７】また、暖房運転時には、室外熱交換器Ｅが
蒸発器の作用をなすため、ドレン水が生成され、かつ外
気温が低いところから、ドレン水が凍結して霜に代わり
易い。この霜が固着したままであれば、当然、熱交換効
率の低下を招くので、適宜タイミングで除霜の必要があ
る。

【０００８】暖房運転から除霜運転に切換えるには、通
常、暖房サイクルから冷房サイクルに切換えて、室外熱
交換器Ｅで冷媒を凝縮させ、この凝縮熱で霜を溶融し除
霜するようになっている。

【０００９】しかしながら、この除霜方式の欠点は、暖
房立上がりと同様、時間がかかることである。そして、
除霜運転の間は、暖房作用が中断されるから、快適空調
が損なわれてしまう。

【００１０】そこで従来から、冷凍サイクルに蓄熱槽を
備えたバイパス路を付加し、除霜時には、冷媒をこのバ
イパス路に導いて蓄熱槽から吸熱し、これを室外熱交換
器Ｅで放熱して除霜する方式が考慮されている。

【００１１】この場合は、上記蓄熱槽を単一の蒸発器と
して使用するので、室外熱交換器と蓄熱槽に対する多く
の部品からなる切換え手段が必要となり、コストに悪影
響を与える。

【００１２】また、蓄熱槽に収容される蓄熱剤として、
蓄熱密度を高めるため、パラフィンなどの蒸発潜熱を利
用しているが、蒸発温度はパラフィンの融点（凝固温
度）である４５°Ｃよりも低くしなければならず、した
がって蒸発温度レベルを高くすることができない。

【００１３】そのため、蒸発温度が低いことによって圧
縮比が大きくなり、当然、圧縮機仕事量も大きくなるの
で、装置全体として電流制限を受ける一般的な空気調和
機の冷凍サイクルでは大能力化し難い。

【００１４】また、除霜時などに熱源としての必要能力
を確保するためには、蓄熱槽へ大量の冷媒を流して多く
の熱量を吸熱する必要があり、このような多くの熱量を
蓄えるために蓄熱槽を大型化しなければならず、空気調
和機として効率が悪い。

【００１５】加えて、パラフィンは可燃物であるため、
ヒータなどの利用を極力避けるためにサイクルで蓄熱す
ることが望ましく、効率が悪く回路が複雑化する。本発
明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その目的と
するところは、２シリンダロータリ式圧縮機を用いると
ともに、バイパス路に蓄熱槽を備えることを前提とし
て、蓄熱槽に熱量を効率よく蓄熱するとともに、その蓄
熱された熱量を利用し、暖房立上がり時間および除霜完
了時間の短縮化を図って、快適空調を得られる空気調和
機を提供しようとするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を満足するため
の本発明の空気調和機は、請求項１として、圧縮機と、
四方弁と、室内熱交換器と、膨張弁および室外熱交換器
をヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成するように冷媒
管を介して連通する冷凍サイクル回路を備えた空気調和
機において、上記圧縮機は、第１のシリンダと第２のシ
リンダとを備えたロータリ式圧縮機であり、暖房運転時
の蒸発器である室外熱交換器の冷媒導出部と、上記ロー
タリ式圧縮機の第１のシリンダ吸込み部を第１の吸込み
管で連通し、暖房運転時の凝縮器である室内熱交換器の
冷媒導出部と上記膨張弁との間からバイパス路を分岐接
続し、このバイパス路に、開閉弁と、減圧機構および蓄
熱槽に収容される吸熱熱交換器を設け、このバイパス路
の上記蓄熱槽吸熱熱交換器と、上記ロータリ式圧縮機の
第２のシリンダの吸込み部を第２の吸込み管で連通し、
この第２の吸込み管と上記第１の吸込み管を、中途部に
逆止弁を備えた補助バイパス路で連通したことを特徴と
する。

【００１７】請求項２として、請求項１記載の上記蓄熱
槽は、上記ロータリ式圧縮機の吐出部と連通され、この
吐出部から吐出される高温・高圧ガスを導いて、蓄熱槽
に収容される蓄熱媒体に放熱する放熱熱交換器を備えた
ことを特徴とする。

【００１８】請求項３として、請求項１および請求項２
記載の上記蓄熱槽に収容される蓄熱媒体は、水および一
部空気層および／もしくは一部水蒸気層であり、上記蓄
熱槽には、制御手段に接続される加熱手段および水温検
出用のセンサが備えられ、上記制御手段は、水温検出用
センサが検出する水温が大気圧以上の飽和水温となるよ
うに、加熱手段の加熱作用を行なわせる制御をなすこと
を特徴とする。

【００１９】請求項４として、請求項３記載の上記制御
手段は、上記水温検出用センサが検出する水温が設定水
温以下で、かつ上記ロータリ式圧縮機の回転数が所定回
転数以下のとき、加熱手段の加熱作用を行なわせる制御
をなすことを特徴とする。

【００２０】請求項５として、請求項３記載の上記制御
手段は、室温が設定温度以下で、および／もしくは、外
気温が設定温度以下のとき、加熱手段の加熱作用を行な
わせる制御をなすことを特徴とする。

【００２１】請求項６として、請求項３記載の上記制御
手段は、暖房運転時に、室温が設定値以下で、および／
もしくは、外気温が設定値以下のとき、上記バイパス路
の開閉弁を開放する制御をなすことを特徴とする。

【００２２】請求項７として、請求項３記載の上記制御
手段は、暖房運転から除霜運転の切換えを、暖房サイク
ルを継続しつつ、上記バイパス路の開閉弁を開放し、か
つ主回路の膨張弁を全開にする制御をなすことを特徴と
する。

【００２３】請求項８として、請求項１および請求項２
記載の上記ロータリ式圧縮機は、第２のシリンダの排除
容量を、第１のシリンダの排除容量よりも小さく設定し
たことを特徴とする。

【００２４】請求項９として、請求項３記載の上記ロー
タリ式圧縮機の冷媒吸込み側に、第１のシリンダと第２
のシリンダ共通のサクションカップが接続され、このサ
クションカップ内に上記逆止弁が収容されることを特徴
とする。

【００２５】以上のような課題を解決するための手段を
備えることにより、請求項１ないし請求項９記載の空気
調和機によれば、蓄熱槽に熱量を効率よく蓄熱し、その
蓄熱された熱量を利用するとともに高暖房化が得られ、
暖房立上がり時間が短縮するとともに除霜時間が短縮し
て、快適空調をなす。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して説明する。図１に、空気調和機の冷凍サイ
クルを示す。図中１は、互いに同一排出容量の第１のシ
リンダ１ａと、第２のシリンダ１ｂとを備えたロータリ
式圧縮機である。この圧縮機１は、圧縮した冷媒ガスの
吐出部が共用されていて、ここに冷媒管Ｐが接続され
る。

【００２７】この冷媒管Ｐには、四方弁２の第１のポー
トｂ1 と第２のポートｂ2 を介して室内熱交換器３と、
自動電子膨張弁４および室外熱交換器５が順次設けられ
る。そして、室外熱交換器５から上記四方弁２の第３の
ポートｂ3 と、第４のポートｂ4 を介して、上記ロータ
リ式圧縮機１の吸込み部に接続される。これらで、冷凍
サイクルの主回路Ｓが構成される。

【００２８】なお、上記ロータリ式圧縮機１に備えられ
る第１のシリンダ１ａおよび第２のシリンダ１ｂは、そ
れぞれ吸込み部を有しており、上記四方弁２の第４ポー
トｂ4 から延出される冷媒管Ｐは、第１のシリンダ１ａ
の吸込み部に接続される。この冷媒管を、ここでは第１
の吸込み管Ｐａと呼ぶ。

【００２９】一方、この冷凍サイクルの主回路Ｓにはバ
イパス路Ｓａが付加される。なお説明すれば、バイパス
路Ｓａの一端部は、上記室内熱交換器３と電子自動膨張
弁４とを連通する冷媒管Ｐの中途部に接続される。

【００３０】このバイパス路Ｓａには、上記室内熱交換
器３と膨張弁４とを連通する冷媒管Ｐ側から、順次、電
磁開閉弁６と、減圧機構としての膨張弁７および蓄熱槽
８が設けられる。

【００３１】上記蓄熱槽８は、槽内に蓄熱剤Ｗが充填さ
れるとともに、吸熱熱交換器９と、加熱手段としての電
気ヒータ１０および蓄熱剤温検知手段である温度センサ
（水温センサ）１１が配設される。

【００３２】図５に、上記蓄熱槽８の詳細を図示する。
耐圧性（３〜４Kg／cm² ）のある密閉容器である蓄熱槽
８の全外周面には断熱材１２が貼着されて、断熱構造と
なっている。槽内の蓄熱剤Ｗは、水が９分目ほど収容さ
れているとともに水面上の残りの空間部に空気層が形成
される。すなわち、蓄熱剤Ｗは大部分が水であり、残り
一部が空気である。

【００３３】なお、蓄熱槽８への水の充填は、真空にさ
れた蓄熱槽８内に水を９分目ほど充填したあと、蓄熱槽
８を封印するため、上記空気層は水蒸気層であっても、
空気層と水蒸気層であっても、空気層と水蒸気層との混
合層であってもよい。

【００３４】上記吸熱熱交換器９は、熱交換パイプを螺
旋状に曲成していて、その大部分が蓄熱剤Ｗである水内
に浸漬される。上記電気ヒータ１０は、槽の底部近傍に
配置され、水に対する有効加熱を図っている。

【００３５】再び図１に示すように、上記バイパス路Ｓ
ａは、蓄熱槽８の吸熱熱交換器９と連通しており、ここ
に冷媒が導かれ、槽内に収容される蓄熱剤Ｗと熱交換す
るようになっている。

【００３６】そして、上記吸熱熱交換器９から延出され
る冷媒管Ｐは、上記ロータリ式圧縮機１の第２のシリン
ダ１ｂ吸込み部に連通される。この冷媒管をここでは、
第２の吸込み管Ｐｂと呼ぶ。

【００３７】そして、上記第１の吸込み管Ｐａと第２の
吸込み管Ｐｂとは、中途部に逆止弁１３を備えた補助バ
イパス路Ｓｂによって連通される。上記逆止弁１３は、
第１の吸込み管Ｐａ側から第２の吸込み管Ｐｂ側への冷
媒の流れを許容し、第２の吸込み管Ｐｂ側から第１の吸
込み管Ｐｂ側への冷媒の流れを阻止する。

【００３８】このような冷凍サイクルが構成される空気
調和機であり、別途備えられる制御手段としての制御部
１５には、上記ロータリ式圧縮機１と、四方弁２と、電
子自動膨張弁４の他、上記バイパス路Ｓａに設けられる
電磁開閉弁６、膨張弁７および蓄熱槽８内の電気ヒータ
１０、温度センサ１１などが電気的に接続されており、
後述するような制御がなされる。

【００３９】たとえば暖房運転を行なうには、予め、蓄
熱槽８に対する加熱作用をなす。すなわち、制御部１５
は電気ヒータ１０に対して加熱信号を送り、蓄熱剤Ｗを
加熱する。温度センサ１１はこの蓄熱剤Ｗの温度上昇を
検知して、逐一、検知信号を制御部へ送る。

【００４０】上記制御部１５は、この温度センサ１１で
検出される水温が大気圧以上の飽和水温（設定水温：た
とえば１２０°Ｃ）となるように、電気ヒータ１０を通
電制御する。

【００４１】なお、１２０°Ｃは、圧力が0.2MPaの雰囲
気中で水が沸騰する温度であるが、密閉容器である蓄熱
槽８内は蓄熱剤Ｗの温度上昇によって気圧が0.4MPa程度
になるので、上記の設定温度１２０°Ｃでは容器中の水
は沸騰することがなく、蓄熱槽８の安全性は確保され
る。

【００４２】蓄熱剤Ｗの温度が設定温度に到達したこと
を確認できたら、暖房運転を立上げる。このときは、バ
イパス路Ｓａの電磁開閉弁６を開放する。すなわち、同
図に実線矢印に示すように、ロータリ式圧縮機１から吐
出される高温高圧の冷媒ガスは、四方弁２を介して室内
熱交換器３に導かれ、被空調室内へ凝縮熱を放熱して温
度上昇させ、冷媒自体は液化する。

【００４３】この液冷媒は、一部は電子自動膨張弁４を
介して室外熱交換器５に導かれ、蒸発する。そして、四
方弁２を介して第１の吸込み管Ｐａから上記ロータリ式
圧縮機１の第１のシリンダ１ａに吸込まれて圧縮され
る。

【００４４】室内熱交換器３から導出される残りの液冷
媒は、主回路Ｓからバイパス路Ｓａに分流される。すな
わち、電磁開閉弁６と膨張弁７を介して蓄熱槽８の吸熱
熱交換器９に導かれる。ここで、蓄熱槽８内の蓄熱剤Ｗ
から吸熱して蒸発する。

【００４５】上記吸熱熱交換器９から導出される蒸発冷
媒は、第２の吸込み管Ｐｂを介して圧縮機１の第２のシ
リンダ１ｂに吸込まれ圧縮される。この第２のシリンダ
１ｂと、上記第１のシリンダ１ａで圧縮された冷媒ガス
は、一旦、圧縮機内に吐出され、ここで先に述べた経路
を循環する。

【００４６】なお、上記制御部は、室外熱交換器５のＳ
Ｈ（スーパヒート）量が最適になるように電子自動膨張
弁４の開度を調整するとともに、上記吸熱熱交換器９で
のＳＨ量が充分大きな最適量となすよう、バイパス路Ｓ
の膨張弁７の開度調整を行なう。したがって、吸熱熱交
換器９での蒸発圧力は、室外熱交換器５での蒸発圧力よ
りも大になる。

【００４７】このようにして、暖房立上がり運転は、主
回路Ｓの室外熱交換器５が外気から吸熱するとともに、
バイパス路Ｓａの吸熱熱交換器９が蓄熱槽蓄熱剤Ｗから
吸熱するところから、比較的短時間で室温が設定温度に
到達する。

【００４８】この暖房立上がり運転状態を、図１２に、
モリエル線図として表す。線分ｅ−ｆは、室外熱交換器
５の外気からの吸熱であり、線分ｆ−ｂは第１シリンダ
１Ａでの圧縮となる。線分ｄ−ｇは、吸熱熱交換器９の
蓄熱剤Ｗからの吸熱であり、線分ｇ−ａは第２シリンダ
１Ｂでの圧縮となる。

【００４９】凝縮（暖房立上がり）のエンタルピは、こ
れらの和となり、空気側である室外熱交換器５で吸熱す
ることのほか、従来に比べ高い温度に維持されている蓄
熱槽８の蓄熱剤Ｗから吸熱熱交換器９で吸熱することに
より、吸熱熱交換器での冷媒の蒸発温度を従来に比べ高
くするとともに、圧縮比も小さくできるので、圧縮機仕
事量を抑えて効率のよいサイクルを構成でき、暖房能力
が顕著に大となる。

【００５０】室温が設定温度に到達したことを制御部１
５が確認したら、制御部は通常暖房運転に切換える制御
信号を、バイパス路Ｓａの電磁開閉弁６と、膨張弁７お
よび電気ヒータ１０に送る。

【００５１】すなわち、電磁開閉弁６に閉成信号が送ら
れ、電気ヒータ１０に対して断電信号が送られる。な
お、圧縮機１と、四方弁２および電子自動膨張弁４は、
暖房立上がり運転と同一の状態を保持する。

【００５２】図２に、実線矢印で示すように、冷媒はロ
ータリ式圧縮機１−四方弁２−室内熱交換器３−電子自
動膨張弁４−室外熱交換器５−四方弁２と順次送られ、
ここから第１の吸込み管Ｐａから圧縮機１の第１のシリ
ンダ１ａに吸込まれる冷媒と、補助バイパス路Ｓｂの逆
止弁１３を介して第２の吸込み管Ｐｂに導かれ、圧縮機
１の第２のシリンダ１ｂに吸込まれる冷媒に分流され
る。

【００５３】結局、第１，第２のシリンダ１Ａ，１Ｂで
は、これまで通りの圧縮作用が行なわれ、通常の暖房運
転モードとなる。なお、上記蓄熱運転は、暖房運転に先
立って行なわれるばかりでなく、暖房運転中においても
熱放出にともなう温度低下があれば、当然、行なわれ
る。

【００５４】この場合の制御部１５の制御条件として、
電気ヒータ１０に対する通電信号を、設定水温以下で、
圧縮機１の回転数が所定回転数以下（たとえば、最高回
転数の１／４以下：約３０Ｈｚ）のときに送る。

【００５５】これによれば、圧縮機１の入力電流が少な
いときに電気ヒータ１０に通電するため、装置全体とし
ての消費電流が電流制限値を上回ることがなく、効率的
な蓄熱運転が行なえる。

【００５６】あるいは、制御部１５は、室温が設定値
（１０°Ｃ以下）の場合、および／もしくは、外気温が
設定値（５°Ｃ以下）の場合に、電気ヒータ１０に通電
信号を送り蓄熱運転を行なう。

【００５７】これによれば、室温や外気温が低い暖房運
転の高負荷時に、蓄熱を利用しての暖房運転の継続が可
能であり、効率のよい暖房運転が行なえる。また、暖房
運転中に、蓄熱利用運転を行なうことができる。すなわ
ち、制御部１５は、暖房運転時に室温が設定温度以下
（１０°Ｃ以下）の場合、および／もしくは、外気温が
設定値以下（５°Ｃ以下）の場合に、バイパス路Ｓａの
電磁開閉弁６を開放して蓄熱槽８の吸熱熱交換器９に冷
媒を導く制御をなす。吸熱熱交換器９は蓄熱剤Ｗから充
分な量の熱を吸収して、凝縮温度を高く保持し、設定温
度に到達させる。

【００５８】一方、外気温が低下して、室外熱交換器５
に付着する霜が厚くなると熱交換効率が低下する。この
とき制御部１５は、除霜運転に切換える制御をなす。図
３に示すように、制御部１５はバイパス回路Ｓａの電磁
開閉弁６を開放制御し、主回路Ｓの電子自動膨張弁４に
対して全開信号を送る。すなわち、蓄熱利用運転をもっ
て、除霜運転となす。

【００５９】この除霜運転では、冷媒は実線矢印に示す
ように導かれる。すなわち、冷媒は暖房立上がり運転と
同一の状態で導かれるが、上記電子自動膨張弁４は全開
状態になっているので、室内熱交換器３から導出される
液冷媒は、電子自動膨張弁４をそのまま導通して室外熱
交換器５に導かれ、ここでも凝縮熱を放出する。したが
って、室外熱交換器５に付着する霜は、凝縮熱を吸収し
て早急に溶融し、除去される。

【００６０】バイパス回路Ｓａを導かれる冷媒は、膨張
弁７で減圧されたあと蓄熱槽８で吸熱熱交換器１０に導
きかれ、ここで蓄熱剤Ｗから吸熱する。冷媒は蒸発して
第２のシリンダ１ｂに吸込まれ、圧縮される。

【００６１】すなわち、特に第２のシリンダ１ｂに導か
れる冷媒は、蓄熱剤Ｗから吸熱するところから、室外熱
交換器５で外気から吸熱する以上に高温である。結局、
室外熱交換器５により高温の冷媒を導き、多量の凝縮熱
を放出して、比較的短時間で除霜を完了させ得る。

【００６２】そして、除霜と暖房の熱量をほとんどを蓄
熱槽８の蓄熱剤Ｗから吸熱するので、暖房運転を中断せ
ず、継続したまま除霜運転を行なえる。換言すれば、除
霜運転を気付かれることなく開始し、かつ終了するの
で、快適空調が保持される。

【００６３】図１３に、この除霜運転時のモリエル線図
を示す。線分ｈ−ｊで暖房が行なわれる。線分ｋ−ｌで
室外熱交換器５に対する除霜をなし、線分ｌ−ｉで第１
シリンダ１ａの圧縮がなされる。線分ｍ−ｎで蓄熱槽８
での吸熱がなされ、線分ｎ−ｏで第２のシリンダ１ｂの
圧縮がなされる。すなわち、充分な除霜用のエンタルピ
を得る。

【００６４】除霜運転中の暖房運転が不要である場合に
は、図４に示すような制御である、一般的なリバース除
霜制御を行なうとよい。すなわち、四方弁２を暖房運転
モードから冷房運転モードに切換える。それ以外の制御
は不要である。

【００６５】ロータリ式圧縮機１から吐出される高温冷
媒は、直接、室外熱交換器５に導かれ、ここで凝縮熱を
放出して付着した霜を早急に溶融除去する。室外熱交換
器５から導出された液冷媒は、電子自動膨張弁４で減圧
されたあと、一部は室内熱交換器３に導かれて蒸発し、
四方弁２を介して圧縮機１の第１のシリンダ１ａに吸込
まれる。

【００６６】残りの冷媒は主回路Ｓからバイパス路Ｓａ
に導かれ、蓄熱槽８において吸熱熱交換器９が蓄熱剤Ｗ
から吸熱する。そして、第２のシリンダ１ｂで圧縮され
る。ここでも蓄熱剤Ｗから吸熱して高い蒸発温度を保持
でき、除霜時間のより短縮化を得られる。

【００６７】なお、上記実施の形態では、ロータリ式圧
縮機１における第１のシリンダ１ａの排除容積と、第２
のシリンダ１ｂの排除容積を同一としたが、これに限定
されるものではない。

【００６８】図６に示すように、第２のシリンダ１ｂ1
の排除容積を，第１のシリンダ１ａ1 の排除容積よりも
小とした、ロータリ式圧縮機１Ａであってもよい。すな
わち、図１のように圧縮機１における第１のシリンダ１
ａと第２のシリンダ１ｂとの排除容積を同一とした場
合、バイパス路Ｓａを流れる冷媒の蒸発温度および圧力
が高く設定されるので、室外熱交換器５に比べバイパス
路Ｓａにより多くの冷媒が流入することになる。

【００６９】すると、室外熱交換器５が有効に利用され
なくなるとともに、蓄熱槽８の蓄熱剤Ｗの熱量が必要以
上に多く消費されることになり、蓄熱利用時間が短縮さ
れ、蓄熱利用の効率が低下することもある。

【００７０】なおこの場合、上記膨張弁７を絞ることに
よってバイパス路Ｓａに流入する冷媒量を制限すること
も可能であるが、膨張弁７を絞ることは冷媒の蒸発温度
および圧力を低下させることになるので、上述した実施
の態様で説明した効果を充分に利用できないことにな
る。

【００７１】そこで、上記蓄熱槽８の吸熱熱交換器９に
連通する第２のシリンダ１ｂ1 の排除容積を、室外熱交
換器５に連通する第１のシリンダ１ａ1 の排除容積より
も小とする。

【００７２】これによれば、バイパス路Ｓａを流れる冷
媒は、蒸発温度および圧力が高いままで、密度の濃い冷
媒となっているので、第２のシリンダ１ｂ1 の排除容積
が小さくても冷媒循環量は多く、実質的に排除容積の大
きな第１のシリンダ１ａ1 と同等の冷媒循環量を得るこ
とができ、吸熱熱交換器９と室外熱交換器５とに流れる
冷媒の流量がバランスし、室外熱交換器５を有効に利用
するとともに、蓄熱利用時間を延長させ、電気ヒータ１
０のランニングコストを抑制して、蓄熱利用の効率が低
下させないようにすることができる。

【００７３】また、上記実施の形態では、第１の吸込み
管１ａと、第２の吸込み管１ｂを補助バイパス路Ｓｂで
連通し、この補助バイパス路の中途部に逆止弁１３を設
けたが、これに限定されるものではない。

【００７４】図７に示すように、第１のシリンダ１ａ
と、第２のシリンダ１ｂとに接続される各吸込み管Ｐ
ａ，Ｐｂを単体のサクションカップ２０に接続してもよ
い。そして、第１の吸込み管Ｐａ端部には逆止弁１３が
設けられる。

【００７５】本来、サクションカップは、圧縮機の吸込
み部に接続される配管途中に設けられていて、圧縮機に
吸込まれる直前の蒸発冷媒を導入し、ここで気液分離を
なすとともに整圧し、かつ消音機能を有するものであ
る。

【００７６】これまで説明した実施の態様では図示を省
略したが、第１，第２の吸込み管Ｐａ，Ｐｂそれぞれに
専用のサクションカップを備えても、各サクションカッ
プの大きさは、図７の共通化サクションカップ２０のお
よそ２／３程度であり、さらにこれらサクションカップ
の吸込み側に上記補助バイパス路Ｓｂを備え、中途部に
逆止弁１３を設ける必要があり、圧縮機１の周囲の配管
スペースを大きくとらなければならない。

【００７７】図７の実施の形態では、サクションカップ
２０を共通化し、かつこの内部に逆止弁１３を収容する
ことにより、コンパクト化を図れる。そして、ロー付け
箇所が低減して、製造性の向上を図れる。

【００７８】なお、蓄熱槽８の吸熱熱交換器９に接続さ
れる第２の吸込み管Ｐｂは、補助サクションカップ２１
を設ける。また、各上記実施の形態では、蓄熱槽８に収
容する熱交換器として吸熱熱交換器９のみを収容した
が、これに限定されるものではなく、図８および図９に
示すような蓄熱槽８Ａであってもよい。

【００７９】上記蓄熱槽８Ａとして、電気ヒータ１０、
温度センサ１１および蓄熱剤Ｗは同一であり、さらに蓄
熱剤Ｗに浸漬される後述する吸熱熱交換器９Ａおよび放
熱熱交換器３０を備えている。

【００８０】すなわち、これら吸熱熱交換器９Ａおよび
放熱熱交換器３０とも同一の形態をなす熱交換器である
が、熱交換容量として、吸熱熱交換器９Ａは放熱熱交換
器３０よりも遥かに大きな熱交換容量を有する。

【００８１】上記吸熱熱交換器９Ａは、第２のシリンダ
１ｂに第２の吸込み管Ｐｂを介して連通することは、こ
の実施の形態でも同様である。（同図では、作図上の理
由から、第１，第２のシリンダ１ａ，１ｂの位置が、こ
れまで説明した実施の形態とは左右逆になっているが、
実質的に同一である。以下同じ）一方、上記放熱熱交換
器３０の一端部は、上記ロータリ式圧縮機１の吐出部と
連通される。他端部は、上記四方弁２の第１のポートｂ
1 に連通される。すなわち、ロータリ式式圧縮機１の吐
出部と、四方弁２との間に上記放熱熱交換器３０が設け
られることになる。

【００８２】この場合の上記電気ヒータ１０も、水温セ
ンサ１１が水温を検知し、ここでは図示しない制御部１
５が大気圧以上の飽和水温となるように通電制御する。
さらにまた、蓄熱槽８Ａの水温が設定水温以下で、かつ
上記ロータリ式圧縮機１の回転数が所定回転数以下のと
きも通電される。

【００８３】そして、いずれの運転モードでも、ロータ
リ式圧縮機１から吐出される冷媒ガスは、はじめに蓄熱
槽８Ａの放熱熱交換器３０に導かれ、ここで蓄熱剤Ｗで
ある水に放熱する。

【００８４】暖房立上がり運転や、通常暖房運転、蓄熱
利用の暖房運転、蓄熱利用の除霜運転および冷房モード
での除霜運転など、全て先に説明した冷凍サイクルと同
一であるので、ここではその説明を省略する。

【００８５】上記蓄熱槽８Ａの水温は、電気ヒータ１０
の発熱と、放熱熱交換器３０の放熱によって早急に上昇
する。そして、所定水温に到達した状態では、吸熱熱交
換器９Ａによる蓄熱剤Ｗからの吸熱作用があっても、そ
の熱は放熱熱交換器３０が補充することになり、蓄熱剤
温度の低下の影響が少ない。したがって、電気ヒータ１
０に通電する時間が少なくてすみ、ランニングコスト低
減に寄与する。

【００８６】図１０に示すように、蓄熱槽８Ａに吸熱熱
交換器９Ａと放熱熱交換器３０を備えることを前提とし
て、ロータリ式圧縮機１Ａは、第２のシリンダ１ｂ1 の
排除容積を、第１のシリンダ１ａ1 の排除容積よりも小
としてもよい。

【００８７】すなわち、第１のシリンダ１ａ1 は四方弁
２を介して室外熱交換器５に連通しており、蓄熱槽８Ａ
の吸熱熱交換器９Ａに連通する第２のシリンダ１ｂ1 よ
りも大きな圧縮仕事をなす。

【００８８】換言すれば、室外熱交換器５で充分な吸熱
を行なわせ、蓄熱槽８Ａでの吸熱を抑え気味にできる。
蓄熱槽８Ａの蓄熱剤Ｗは熱を奪われることがさらに少な
くなって、電気ヒータ１０のランニングコストを抑制で
きる。

【００８９】図１１に示すように、第１のシリンダ１ａ
と、第２のシリンダ１ｂとに接続される各吸込み管Ｐ
ａ，Ｐｂを単体のサクションカップ２０に接続し、サク
ションカップ２０内の第１の吸込み管Ｐａ端部に逆止弁
１３を設けてもよい。

【００９０】したがって、サクションカップ２０を共通
化してコンパクト化を図るとともに、この内部に逆止弁
１３を収容することにより、ロー付け箇所が低減して、
製造性の向上を図れる。さらに、蓄熱槽８の吸熱熱交換
器９に接続される第２の吸込み管Ｐｂは、補助サクショ
ンカップ２１を設ける。

【００９１】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明で
は、２シリンダのロータリ式圧縮機を備え、室外熱交換
器の冷媒導出部と第１のシリンダ吸込み部を第１の吸込
み管で連通し、室内熱交換器の冷媒導出部と膨張弁との
間からバイパス路を分岐接続し、このバイパス路に、開
閉弁と、減圧機構および蓄熱槽に収容される吸熱熱交換
器を設け、この熱交換器と第２のシリンダ吸込み部を第
２の吸込み管で連通し、この第２の吸込み管と第１の吸
込み管を、中途部に逆止弁を備えた補助バイパス路で連
通した。

【００９２】したがって、特に、外気温の低い条件下で
の暖房立上がり運転時および通常暖房運転時において、
外気からの吸熱に加えて蓄熱槽からの吸熱があり、冷媒
を高い蒸発温度の保持できるので、短時間の立上がりが
可能となり、高い暖房能力を得られる。そして、除霜運
転も同様に、蓄熱槽からの吸熱があるところから、短時
間で除霜が完了し、快適空調を保持できるなどの効果を
奏する。

【００９３】請求項２の発明では、蓄熱槽は、ロータリ
式圧縮機の吐出部と連通され、この吐出部から吐出され
る高温・高圧ガスを導いて、蓄熱槽に収容される蓄熱媒
体に放熱する放熱熱交換器を備えた。

【００９４】したがって、蓄熱槽からの吸熱を抑え、加
熱手段の加熱ランニングコストの低減を得られる。請求
項３の発明では、蓄熱槽に収容される蓄熱媒体は、水お
よび一部空気層および／もしくは一部水蒸気層であり、
蓄熱槽には制御手段に接続される加熱手段および水温検
出用のセンサが備えられ、制御手段は、蓄熱剤水温が大
気圧以上の飽和水温となるよう加熱手段を加熱する。

【００９５】請求項４の発明では、制御手段は、水温検
出用センサが検出する水温が設定水温以下で、かつロー
タリ式圧縮機の回転数が所定回転数以下のとき加熱手段
を加熱する。

【００９６】請求項５の発明では、制御手段は、室温が
設定温度以下で、および／もしくは、外気温が設定温度
以下のとき、加熱手段を加熱する。請求項６の発明で
は、制御手段は、暖房運転時に、室温が設定値以下で、
および／もしくは、外気温が設定値以下のとき、バイパ
ス路の開閉弁を開放する。

【００９７】したがって、請求項３ないし請求項６の発
明によれば、制御手段による効率のよい温度制御をな
す。請求項７の発明では、制御手段は、暖房運転から除
霜運転の切換えを、暖房サイクルを継続し、バイパス路
の開閉弁を開放し、かつ主回路の膨張弁を全開にする。

【００９８】したがって、暖房サイクルを継続しつつ除
霜が可能であり、快適空調の向上を図れる。請求項８の
発明では、第２のシリンダの排除容量を、第１のシリン
ダの排除容量よりも小さく設定したロータリ式圧縮機を
備えた。

【００９９】したがって、蓄熱槽からの吸熱による第２
のシリンダの圧縮仕事を、第１のシリンダの圧縮仕事よ
りも抑制できるとともに、第１および第２のシリンダに
よる冷媒循環量をほぼ同等とすることができ、蓄熱槽か
らの吸熱を抑え気味にして、高い暖房能力が継続して得
られる。、蓄熱槽からの吸熱を抑え気味にして高い暖房
能力を得られる。

【０１００】請求項９の発明では、ロータリ式圧縮機の
冷媒吸込み側に、第１のシリンダと第２のシリンダ共通
のサクションカップを接続し、このサクションカップ内
に逆止弁を収容する。したがって、サクションカップに
よる占有スペースの低減を図るとともに、ロー付け作業
などの作業手間が軽減して、製造コストの低減を得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す、空気調和機の冷凍
サイクルと電気回路図。

【図２】同実施の形態の、通常暖房運転時の冷凍サイク
ル図。

【図３】同実施の形態の、蓄熱利用の除霜運転時の冷凍
サイクル図。

【図４】同実施の形態の、運転モードを変更しての除霜
運転時の冷凍サイクル図。

【図５】同実施の形態の、蓄熱槽の概略の縦断面図。

【図６】他の実施の形態の、異なる構造の圧縮機を備え
た冷凍サイクル図。

【図７】さらに他の実施の形態の、異なる構成の冷凍サ
イクル図。

【図８】さらに他の実施の形態の、異なる構成の冷凍サ
イクル図。

【図９】同実施の形態の、蓄熱槽の概略の縦断面図。

【図１０】他の実施の形態の、異なる構造の圧縮機を備
えた冷凍サイクル図。

【図１１】さらに他の実施の形態の、異なる構成の冷凍
サイクル図。

【図１２】暖房運転時のモリエル線図。

【図１３】除霜運転時のモリエル線図。

【図１４】従来の、冷凍サイクル図。

【符号の説明】

１，１Ａ…ロータリ式圧縮機、２…四方弁、３…室内熱
交換器、４…電子自動膨張弁、５…室外熱交換器、Ｐ…
冷媒管、Ｓ…主回路、１ａ，１ａ1 …第１のシリンダ、
１ｂ，１ｂ1 …第２のシリンダ、Ｐａ…第１の吸込み
管、Ｓａ…バイパス路、６…電磁開閉弁、７…減圧機構
（膨張弁）、８，８Ａ…蓄熱槽、９，９Ａ…吸熱熱交換
器、１３…逆止弁、Ｓｂ…補助バイパス路、３０…放熱
熱交換器、１０…加熱手段（電気ヒータ）、１１…水温
検出用センサ、２０…サクションカップ、２１…補助サ
クションカップ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機と、四方弁と、室内熱交換器と、膨
張弁および室外熱交換器をヒートポンプ式の冷凍サイク
ルを構成するように冷媒管を介して連通する冷凍サイク
ル回路を備えた空気調和機において、上記圧縮機は、第１のシリンダと第２のシリンダとを備
えたロータリ式圧縮機であり、暖房運転時の蒸発器である室外熱交換器の冷媒導出部
と、上記ロータリ式圧縮機の第１のシリンダ吸込み部を
第１の吸込み管で連通し、暖房運転時の凝縮器である室内熱交換器の冷媒導出部と
上記膨張弁との間からバイパス路を分岐接続し、このバイパス路に、開閉弁と、減圧機構および蓄熱槽に
収容される吸熱熱交換器を設け、このバイパス路の上記蓄熱槽吸熱熱交換器と、上記ロー
タリ式圧縮機の第２のシリンダの吸込み部を第２の吸込
み管で連通し、この第２の吸込み管と上記第１の吸込み管を、中途部に
逆止弁を備えた補助バイパス路で連通したことを特徴と
する空気調和機。
【請求項２】請求項１記載の上記蓄熱槽は、上記ロータ
リ式圧縮機の吐出部と連通され、この吐出部から吐出さ
れる高温・高圧ガスを導いて、蓄熱槽に収容される蓄熱
媒体に放熱する放熱熱交換器を備えたことを特徴とする
空気調和機。
【請求項３】請求項１および請求項２記載の上記蓄熱槽
に収容される蓄熱媒体は、水および一部空気層および／
もしくは一部水蒸気層であり、上記蓄熱槽には、制御手段に接続される加熱手段および
水温検出用のセンサが備えられ、上記制御手段は、水温検出用センサが検出する水温が大
気圧以上の飽和水温となるように、上記加熱手段の加熱
作用を行なわせる制御をなすことを特徴とする空気調和
機。
【請求項４】請求項３記載の上記制御手段は、水温検出
用センサが検出する水温が設定水温以下で、かつ上記ロ
ータリ式圧縮機の回転数が所定回転数以下のとき、上記
加熱手段の加熱作用を行なわせる制御をなすことを特徴
とする空気調和機。
【請求項５】請求項３記載の上記制御手段は、室温が設
定温度以下で、および／もしくは、外気温が設定温度以
下のとき、上記加熱手段の加熱作用を行なわせる制御を
なすことを特徴とする空気調和機。
【請求項６】請求項３記載の上記制御手段は、暖房運転
時に、室温が設定値以下で、および／もしくは、外気温
が設定値以下のとき、上記バイパス路の開閉弁を開放す
る制御をなすことを特徴とする空気調和機。
【請求項７】請求項３記載の上記制御手段は、暖房運転
から除霜運転の切換えを、暖房サイクルを継続しつつ、
上記バイパス路の開閉弁を開放し、かつ主回路の膨張弁
を全開にする制御をなすことを特徴とする空気調和機。
【請求項８】請求項１および請求項２記載の上記ロータ
リ式圧縮機は、第２のシリンダの排除容量を、第１のシ
リンダの排除容量よりも小さく設定したことを特徴とす
る空気調和機。
【請求項９】請求項３記載の上記ロータリ式圧縮機の冷
媒吸込み側に、第１のシリンダと第２のシリンダ共通の
サクションカップが接続され、このサクションカップ内
に上記逆止弁が収容されることを特徴とする空気調和
機。