JPS6321449A - 冷凍サイクル - 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）゛ 本発明は冷凍サイクルに係り、特に蓄熱器を幅えた冷凍
サイクルに関する。

（従来の技術） 冷凍サ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。従来のこの秤の冷凍サイクルとして例えば第６
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、冷凍運転時に圧縮例で高
温高圧になった冷媒を蓄熱器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
を利用するように構成したものである。即ち、冷凍運転
時には冷媒は実線矢印で示されるように順次圧縮別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器２
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を流れ圧縮医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Ｚ）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。

また、蓄熱時に圧縮機１から蓄熱器２に至るまでの管路
Ａは高圧となり、冷媒はバイパス管Ｂに流入する。即ち
、蓄熱時に逆止弁２３から管路Ａの分岐点に至るまでの
バイパス管Ｂが液溜りになるという問題点がある。

本発明は上記事情に鑑み０１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ける蓄熱を有効に利用すること
ができるとともに各管路の液溜りを解消することができ
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
に上記蓄熱器内に蓄熱温度センサを設け、この蓄熱温度
センサの検出値にもとずき蒸発器用ファンをＯＮ・ＯＦ
Ｆ制御するようにし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器（凝縮器）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、蒸発器を介して圧縮機に環流し、冷媒の蒸発
温度を高くし、圧縮機の吸込圧力が高くなり冷媒の循環
昂が増大するため、凝縮器で大きな出力で暖房を行うこ
とができる。また、蓄熱温度センサにより検出した蓄熱
器における温度が高い場合には、蒸発器用ファンを０Ｆ
ＦＬ、て蒸発器での放熱を防止し、逆に低い場合には、
蒸発器用ファンをＯＮＬ。

て蒸発器で吸熱を行い利用側熱交換器（凝縮器）の立上
り時における蓄熱利用運転時の放熱損失を防止するもの
である。

（実施例） 以下、本発明に係る冷凍サイクルの実施例を第１図及び
第２図を参照して説明する。

第１図は空気調和機の冷凍サイクル図を示し、同図にお
いて符＠１は圧縮機、２は蓄熱器、４は利用側の熱交換
Ｂ（凝Ｎ器）例えば室内熱交換器、７は減圧装置、８は
熱源側の熱交換器（蒸発器）例えば室外熱交換器である
。

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で圧縮されて高温高圧となった冷奴
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。

また、上記室内熱交換器４と室外熱交換器８との間には
バイパス管Ｂが設けられ、このバイパス管の一端は室内
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１ｉｓ８との
間に接続されている。そして、上記バイパス管Ｂにはｌ
７ｉｌ閉弁５、減圧装置６及び冷媒配管２Ｄが介装され
ている。

また、上記室内外熱交換器４．８は、それぞれ室内ファ
ン（凝ｗＪ器用）７ン）１２及び室外ファン（黒光器用
ファン）１３を備えており、蓄熱器２はその内部温度を
検出する蓄熱温度センサ（たとえば、サーミスタ等）１
０を備えている。そして、蓄熱温度センサ１０の検出値
に基づいて上記室外ファン１３がＯＮ、０ＦＦｔ制御さ
れるようになっている。

次に前述のように層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及び減圧装置ａ７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、開閉弁５、減圧装
置７、室内ファン１２及び室外ファン１３は制御装Ｂ２
０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１、減圧装置７は自＃Ｊ温度膨張弁でも良いが、望
ましくは特開昭５９−１７０６５３号公報に記載されて
いる電動式膨張弁が良い。そして減圧装置７は温度セン
サ１７．１８により蒸発温度と圧縮機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！ｊ１１で加圧された冷媒は蓄熱器２を介して
室内熱交換器４、減圧装置７、室外熱交換器８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１０がたとえ
ば５０℃以下になると圧縮１ｆｉ１をＯＮし、５５℃以
上になると圧縮様１をＯＦＦする！１１６１１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Ｍ２Ａ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の熱最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
！２Ａの温度が１０’Ｃ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に蓄熱しておきそ
の熱を利用して、暖房立上り時に大きな出力で一気に暖
房を行う運転である。即ち、圧縮機１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
交換が行われる。そして、室内熱交換器４を経て液化し
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室
外熱交換器８を介して圧縮機１にＥＭ流する。ここで、
蓄熱材２Ｂの温度が高いため、冷媒はここで蒸発する。

そして、冷媒の蒸発温度は高くなるため圧！１１の吸込
圧力も高くなり冷媒の循環量が増大するため、室内熱交
換器４において大きな出力で一気に暖房を行うことがで
きる。このとき、蓄熱器２を出た冷媒の温度が室外熱交
換器８の周囲外気より高い場合には、室外熱交換器８に
８いて外気吸熱をしないで逆に外気放熱して暖房能力が
低下する恐れがある。そこで、第３図に示されるように
蓄熱槽２Ａ温度を蓄熱４度センサ１０により検出して室
外ファン１３をＯＮ・ＯＦＦ制御し、室外熱交換器８に
おける強ｉ１１対流による放熱を避け、自然対流による
放熱のみとし、放熱を最小限に押さえる。

すなりも、第２図において蓄熱センサ温度をＴＨＣとし
、室外熱交換器８における放熱１１１始渇度を初期設定
温度としてＴ。とする。ここで、Ｔ。

はたとえば１５℃とする。運転開始されると、ＴｌＩＣ
とＴ。とを比較する（ステップ■）。そして、ＴＨＣ≧
Ｔｏであれば室外ファン１３を○ＦＦＬ（ステップ■）
、ＴＨｃ＜Ｔｏであれば室外ファン１３をＯＮする（ス
テップ■）。

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サ温度（Ｔ、、。）と設
定値（Ｔｐ）との比較において行い、ここで、Ｔｐ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、畳下
になると後述する「暖房蓄熱運転モードＪ　　（（２）
−■）に自動的に切換ねる。

（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暖房・蓄熱モ
ードにおいては、圧縮！ｇ１１で加圧された冷媒は蓄熱
器２を介して室内熱交換器４、減圧装置７、室外熱交換
器８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８に霜がつ
く。このため除霜運転を行う必要がある。

なお、「蓄熱モード」と「暖房・蓄熱モード」との切換
えは次表のように室ｍ（ＴｌＮ）と室内サーモスタット
の設定値（ＴＳ）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Ｔ　　＞Ｔ１−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２Ａの
温度が１０℃以上であれば番数に除霜運転モードについ
て説明する。

（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８の暖房側入口部に設けられた温
度センサ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’Ｃ）以上のとき除霜が終了
し前記した暖房蓄熱運転となる。

除霜モードの冷媒経路は、開閉弁５が開となるため、蓄
熱利用暖房モードと同一となり、圧縮線１、蓄熱器２、
室内熱交換器４、開開弁５、減圧装置６、室外熱交換器
８、圧縮線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、除霜時には暖房をＭ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曙の冷凍
サイクルについて説明したが第３図に示すように暖・冷
房可能なヒートポンプ式空気調和機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、バイパス管Ｂに逆止弁１１を設け、さらに蓄
熱器２と室内熱交換器４どの間に四方弁３を介装するこ
とにより、冷房サイクルが可能となる。第３図に示ず実
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、室外熱交換器８、減圧装置７
、室内熱交換器４を経て圧縮ｄ１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
を開としたが間開弁５を開としてバイパス管Ｂ内の冷媒
を戻してもよい。

以上の説明した第１図及び第３図に図示した実施例では
、減圧装置７は特開ＩＫ（５９−１７０６５３号公報に
記載されている電動式膨張弁としたが、減圧装置７を自
動湿度膨張弁として開開弁２１を、第４図（ａ）に図示
するように溝成すれば減圧装置７へ流入する冷媒を完全
に遮断できる。すなわち、第４図（ａ）では減圧装置７
の直上流側に開閉弁２１を設け、開閉弁５が開放したと
きには開閉弁２１を閉塞する。なお、望ましくは完全に
遮断する方が良いが、自動温度膨張弁　２２を第４図（
ｂ）のように構成し減圧装置７　（２２）を一部通過さ
せてもよい。

〔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
、圧縮橢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ＩＩｉ！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するため蒸発温度が高くなり圧縮
はの吸込圧力が高くなり、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。

また、本発明によれば、バイパス管は蒸発器と減圧装置
との間の低圧側に接続されているため、バイパス管内の
液溜りを防止できる。

さらに、本発明によれば、予め設定した蓄熱温度レベル
により、蒸発器用ファンをＯＮ・ＯＦＦ制御するため、
蓄熱利用運転時の放熱損失を防止できる。

【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図は同冷凍サイクルのフローチャートを示す図、
第３図は本発明の他の実施例を示す図、第４図（ａ）、
（ｂ）は本発明の変形例を示す図、第５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・・・室外熱交換器、１０・・・温度センサ
、１２・・・室内ファン、１３・・・室外ファン。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第１図 第２目 第３図 （０）　　　　　　　　　　（ｂ） 第丑目

Claims (1)

【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、さらに上記蓄熱器内に蓄熱温度センサを
   設け、この蓄熱温度センサの検出値にもとずき蒸発器用
   ファンをＯＮ・ＯＦＦ制御するようにしたことを特徴と
   する冷凍サイクル。