JP2504437B2 - 空調機 - Google Patents

空調機

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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、冷凍サイクルに蓄熱槽を組み込んだ空調機
に係り、特に蓄熱槽に蓄熱するにおいて、圧縮機がブレ
ークダウンなどにより停止するのを防止した空調機に関
するものである。
（従来の技術） 蓄熱式の空調機は、インバータ装置で駆動される能力
可変圧縮機の吐出側に、その吐出冷媒と熱交換する蓄熱
材が封入された蓄熱槽が接続され、その蓄熱槽より室内
熱交換器，減圧装置，室外熱交換器を順に接続して冷凍
サイクルを構成したものである。
この蓄熱式の空調機においては、空調運転を行わない
際に蓄熱槽内の蓄熱材を圧縮機の吐出冷媒で加熱して蓄
熱するようにしている。
すなわち、室内熱交換器の室内ファンを停止した状態
とし、室外熱交換器の室外ファンを駆動し、圧縮機の高
温高圧冷媒を蓄熱槽内で凝縮させて蓄熱するようにして
いる。
このように蓄熱槽に蓄熱したのは、その蓄熱を暖房立
ち上り時の熱源に用いたり、或は除霜運転時の熱源に用
いたりしている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、この蓄熱専用運転時において、能力可
変圧縮機を、通常の暖房空調時と同じようにインバータ
装置での出力周波数範囲で駆動した場合に、蓄熱槽内で
の冷媒の凝縮圧力が急激に上昇し、圧縮機が停止される
問題がある。
特に、蓄熱槽内の蓄熱材としてパラフィンなど潜熱を
利用する蓄熱材が使用されるため、蓄熱運転開始時は、
蓄熱材が固相状態であり、熱伝導率が低く、その熱交換
性能は、室内熱交換器などの空気熱交換性能より低い。
従って吐出冷媒の凝縮が十分になされず、凝縮圧力が急
激に上昇するため、インバータ装置での出力周波数制御
が間に合わなくなり圧縮機のブレークダウンや室内熱交
換器側での凝縮温度センサが作動し、圧縮機を停止させ
る問題がある。
通常圧縮機は、圧縮機保護のため、再起動には数分の
時間が必要となり、このため、蓄熱専用運転時に圧縮機
が思うように稼動せず極めて効率が悪い問題がある。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、蓄熱
槽に蓄熱に行うにおいて、圧縮機がブレーキダウンなど
で停止されることを防止した空調機を提供することを目
的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、上記の目的を達成するために、能力可変圧
縮機，室内熱交換器，減圧装置，室外熱交換器を順次接
続して冷凍サイクルを形成し、上記圧縮機の吐出側に蓄
熱槽内に配置される加熱熱交換器を介し、蓄熱運転時
に、上記冷凍サイクルの高温高圧側冷媒の熱を加熱熱交
換器を介して蓄熱槽へ蓄熱する空調機において、蓄熱運
転時、室内ファンを停止すると共に室外ファンを駆動
し、さらに上記能力可変圧縮機の最大能力を通常の空調
運転時の最大能力より低く制御する手段とを具備したも
のである。
（作用） 上記の構成によれば、通常、例えば能力可変圧縮機を
駆動するインバータ装置の出力周波数範囲30〜120Hzで
暖房を行う場合、蓄熱専用運転時は30〜90Hzの周波数域
で行うことで圧縮機の吐出冷媒の過熱を抑え圧縮機を停
止させることなく蓄熱槽の蓄熱材に蓄熱できるようにし
たものである。
（実施例） 以下本発明の空調機の好適実施例を添付図面に基づい
て説明する。
第１図は本発明の空調機の冷凍サイクルを示し、図に
おいて１はインバータ装置２で駆動される能力可変圧縮
機で、その吐出側に蓄熱槽３が接続される。
この蓄熱槽３より四方弁４の一方のポートを介し、室
内熱交換器5,第１二方弁6,膨張弁などの減圧装置7,室外
熱交換機8,四方弁４の他方のポートを介し、さらに逆止
弁９を介して圧縮機１の吸込側に接続され冷凍サイクル
が構成される。
蓄熱槽３は、圧縮機１からの高温高圧冷媒が流れる加
熱熱交換器10と、室内熱交換器５を通って凝縮された冷
媒が通る吸熱熱交換器11とを有すると共に槽３内にパラ
フィンなど融点が40〜50℃前後の蓄熱材12が封入されて
形成される。
室内熱交換器５には横流ファンなどの室内ファン13が
設けられ、室外熱交換器８にはプロペンファンなどの室
外ファン14が設けられる。
室内熱交換器５と第１二方弁６間には室内熱交換器５
からの凝縮冷媒を蓄熱槽３の吸熱熱交換器11へ流す蓄熱
利用ライン15が接続され、そのライン15に第２二方弁16
が接続される。また吸熱熱交換器11には蓄熱利用ライン
15からの冷媒を圧縮機１の吸込側に戻す戻しライン17が
接続されると共に第３二方弁18が接続される。
戻しライン17には、そのライン17を流れる冷媒を室外
熱交換器８に流す除霜ライン19が接続されると共にその
ライン19に第４二方弁20が接続される。
インバータ装置２は、空調負荷（例えば設定温度と室
温の差）に応じて出力周波数が例えば30〜120Hzの三相
交流を圧縮機１に出力し、圧縮機１を空調負荷に応じた
圧縮能力となるよう制御するもので、第３図に示すよう
に通常暖房或は後述する暖房蓄熱運転時の周波数運転域
が30〜120Hzとなるよう、また蓄熱専用運転時の運転域
が30〜90Hzとなるよう、すなわち蓄熱専用運転時はその
最大能力が通常の空調運転時の最大能力より低くなるよ
う圧縮機１を駆動する。
次に本実施例の作用を説明する。
先ず、通常暖房時，蓄熱暖房時及び蓄熱専用運転時
は、第１〜４二方弁6,16.18,20は第２図に示したように
開閉される。
通常暖房時は、圧縮機１からの高温高圧冷媒は蓄熱槽
３の加熱熱交換器10をそのまま通り、四方弁４の一方の
ポートを介して室内熱交換器５に流れ、そこで、室内フ
ァン13で吸込み送風される室内空気との熱交換により凝
縮し、第１二方弁６を介し減圧装置７で減圧されたの
ち、室外熱交換器８に流れ、そこで室外ファン14で送風
された外気と熱交換して蒸発され四方弁４の他方のポー
ト及び逆止弁９を介して圧縮機１に戻る。
この暖房時には蓄熱槽３内の蓄熱材には蓄熱された状
態にあり、圧縮機１から吐出された高温高圧冷媒は、そ
のまま凝縮せずに室内熱交換器５側に流れる。
また暖房蓄熱運転の場合にも冷媒の流れは通常暖房時
と同じであるが、蓄熱槽３内の蓄熱材12が未だ充分に蓄
熱されていない状態にあり、圧縮機１からの高温高圧冷
媒の熱の一部で蓄熱材12を加熱したのち室内熱交換器５
に流れることとなる。
この通常暖房及び暖房蓄熱運転時のインバータ装置２
の出力周波数域は30〜120Hzの範囲で運転される。すな
わち、空調負荷が大きい時（設定温度に対して室温が低
い時）は最大周波数値である120Hzで運転され、その後
空調負荷が小さくなったならば順次段階的に30Hzまで落
されて運転される。
次に蓄熱専用運転の場合を説明する。
先ず蓄熱専用運転を行う際には室内ファン13は停止さ
せ、室外ファン14が駆動された状態にされ、第１〜４二
方弁6,16,18,20は通常暖房及び暖房蓄熱運転と同様に開
閉される。
この状態で圧縮機１からの高温高圧冷媒は蓄熱槽３の
加熱熱交換器10を流れ、そこで蓄熱材12と熱交換により
凝縮し、その凝縮液が、室内熱交換器５をそのまま流
れ、第１二方弁６を介して減圧装置７で減圧され、室外
熱交換器８で蒸発され、四方弁４及び逆止弁９を介して
圧縮機１に戻る。このように圧縮機１からの高温高圧冷
媒が蓄熱槽３内の蓄熱材12と熱交換することで蓄熱材12
が加熱され、蓄熱されることとなる。
蓄熱専用運転開始時においては蓄熱材12は固相状態に
あり、その熱伝導率が低く、かつその蓄熱開始時の温度
と蓄熱温度（約50℃）との温度差が大きいためインバー
タ装置２の出力周波数値が最大値となるよう圧縮機１を
駆動する。この際、第３図に示すように蓄熱専用運転時
のインバータ装置２の運転周波数域は30〜90Hzで最大周
波数値が90Hzとなるため、従来のように最大周波数120H
zで運転するのに比べて凝縮圧力が急激に上昇すること
はなくなり、このため、蓄熱槽３の加熱熱交換器10での
放熱量は固相状態の蓄熱材12を加熱するに最適な熱量と
なり、圧縮機１がブレーキダウンしたり、凝縮圧力，温
度が急激に上昇して圧縮機１が停止されることが防止さ
れる。
蓄熱専用開始後、第４図に示すようにインバータ装置
２の出力周波数は蓄熱材12の温度上昇と共に下げられ、
蓄熱材12の温度が蓄熱設定温度に達したならば圧縮機１
が停止され、その後放熱などで蓄熱材12の温度が低下し
たならば蓄熱設定温度を保つべく、圧縮機１が駆動され
る。
尚暖房開始時の立ち上がり運転時は第１二方弁６及び
第４二方弁20を閉じ、第２二方弁16及び第３二方弁18を
開とし、圧縮機１で未だ充分に高温高圧となっていない
冷媒を蓄熱槽３の加熱熱交換器10を通し室内熱交換器５
に流し、そこで凝縮させたのち、蓄熱利用ライン15の第
２の二方弁16を通し、吸熱熱交換器11を通して蓄熱材12
と熱交換させて蒸発させ、戻しライン17の第３二方弁18
を介して圧縮機１に戻すことで蓄熱槽３の蓄熱を循環冷
媒の加熱に用い、暖房立ち上り運転を良好にする。
また通常暖房時に室外熱交換器８が着霜し、除霜運転
を行う場合には第１二方弁６と第３二方弁18を閉じ、第
２二方弁16と第４二方弁20を開き、室内熱交換器５で凝
縮した冷媒を第２二方弁16を通し、蓄熱槽３を通したの
ち、除霜ライン19より第４二方弁20を介して室外熱交換
器８に流したのち圧縮機１に戻して室外熱交換器８の除
霜を行う。
冷房運転を行う場合には第１〜第４二方弁6,16,18,20
は暖房運転と同様に開閉しておき、四方弁４を図示の点
線で示したポートを接続するよう切換え、圧縮機１の吐
出冷媒を暖房時と逆サイクルに室外熱交換器８側に流せ
ばよい。
尚上述の実施例においては蓄熱槽２を室内熱交換器４
と直列に接続する例を示したが、蓄熱槽２は冷凍サイク
ル内で蓄熱できる位置（圧縮機１の吐出側と減圧装置７
間）であればどこに接続してもよく、例えば蓄熱運転時
の吐出冷媒を室内熱交換器４を通さずに蓄熱槽２から直
接減圧装置に導くようになし、蓄熱利用時には蓄熱槽へ
吐出冷媒が流れず直接室内熱交換器４に流れ、その凝縮
冷媒を蓄熱槽へ流すよう蓄熱利用回路を構成するように
してもよい。
［発明の効果］ 以上説明してきたように本発明によれば次のごとき優
れた効果を発揮する。
（１）圧縮機の吐出側に吐出冷媒の熱を蓄熱する蓄熱槽
を設け、蓄熱専用運転時、インバータ装置の出力周波数
を通常の空調時より低い周波数値で圧縮機を駆動するよ
うにしたので、圧縮機がグレークダウンなどで停止する
ことがなくなり、蓄熱が良好にできる。
（２）ブレークダウンによる圧縮機の停止がなくなるた
め、圧縮機の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す冷凍サイクル図、第２
図は本発明において各運転モードにおける二方弁等の開
閉を説明する図、第３図は本発明において通常の空調運
転と蓄熱専用運転時のインバータ装置の運転周波数を説
明する図、第４図は本発明において蓄熱温度と周波数制
御の関係を示す図である。 図中、１は能力可変圧縮機、２はインバータ装置、３は
蓄熱槽、５は室内熱交換器、７は減圧装置、８は室外熱
交換器、13は室内ファン、14は室外ファンである。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】能力可変圧縮機，室内熱交換器，減圧装
    置，室外熱交換器を順次接続して冷凍サイクルを形成
    し、上記圧縮機の吐出側に蓄熱槽内に配置される加熱熱
    交換器を介設し、蓄熱運転時に、上記冷凍サイクルの高
    温高圧側冷媒の熱を加熱熱交換器を介して蓄熱槽へ蓄熱
    する空調機において、蓄熱運転時、室内ファンを停止す
    ると共に室外ファンを駆動し、さらに上記能力可変圧縮
    機の最大能力を通常の空調運転時の最大能力より低く制
    御する手段とを具備することを特徴とする空調機。
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