JPH01142356A

JPH01142356A - 空気調和装置

Info

Publication number: JPH01142356A
Application number: JP62302666A
Authority: JP
Inventors: Katsuaki Yamagishi; 勝明山岸; Koji Kashima; 弘次鹿島
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-11-30
Filing date: 1987-11-30
Publication date: 1989-06-05

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、ヒートポンプユニットと、蓄熱器を用いたブ
ライン回路とを組合わせた空気調和装置に関する。（従来の技術）ヒートポンプは一般にコンプレッサ、四方弁、膨脹弁、
室内および室外熱交換器を基本構成要素とし、四方弁の
切換によって冷房時には冷媒をコンプレッサー室内熱交
換器〜ｒ＃服弁〜室外熱交換器〜コンプレッサの経路で
循環させ、暖房時にはコンプレッサー室外熱交換器〜膨
脹弁〜室内熱交換器〜コンプレッサの経路で循環させる
ものである。一方、このようなヒートポンプを用いて蓄熱器内のブラ
インに蓄熱を行ない、蓄熱エネルギーの利用時にはポン
プを駆動してブラインを室内熱交換器に循環させること
により冷暖房を行なう蓄熱式ヒートポンプが考えられて
いる。この蓄熱式ビートポンプでは、蓄熱利用による冷
暖房時、すなわち放熱運転時にはポンプのみを駆動すれ
ばよいので、コンプレッサを駆動させて蓄熱利用運転を
行なう一般的なヒートポンプに比較して、消費電力が１
７５〜１／１０と少ない。従って、蓄熱利用運転を昼間
の電力ピークロード時に行ない、蓄熱運転を深夜電力を
利用して行なうことにより、１日の電力利用の平準化に
役立つという利点がある。第７図は従来の蓄熱式ヒートポンプを用いた空気調和装
置の構成を示したもので、ヒートポンプユニット１は冷
媒口Ｎ２に設けられたコンプレッサ３、四方弁４、ブラ
イン・冷媒熱交換器゛５の冷媒側熱交換器６、膨脹弁７
および室外熱交換器８を主体として構成され、さらに除
霜運転時に使用される電磁弁９が設けられている。ブラ
イン・冷媒熱交換Ｂ５には水またはブライン等の熱ｉｉ
。が満たされている。ブライン回路１１はブライン・冷媒熱交換器５のブライ
ン側熱交換器１２、蓄熱器１３、ポンプ１４および室外
熱交換器１５を主体として構成され、さらに電磁弁１６
〜２０が設けられている。このような構成の空気調和装置においては、ヒートポン
プユニット１をＩＩＪｊｊ運転し、冷媒側熱交換器６を
凝縮器として、熱＊１０を介してブライン側熱交換器１
２を加熱し、ポンプ１４を駆動してブライン回路１１内
にブラインを循環させることにより、蓄熱ｆｉ１３内に
蓄熱を行なう。そして、暖房立上り′時にはヒートポン
プユニット１をオフとする一方、ポンプ１４を駆動して
蓄熱器１３から流出させた高温のブラインを室内熱交３
Ａ器１５に流すことにより（、立上りを速める。一方、暖房運転時にはヒートポンプユニット１を蓄熱運
転時と同様に運転するとともに、電磁弁１８を開にして
蓄熱器１３をバイパスさせた状態でポンプ１２を駆動し
てブライン回路１１内にブラインを循環させることによ
り、冷媒回路２の熱をブライン・冷媒熱交換器６および
ブライン回路１１を介して室内熱交換器１５に伝える。ところで、ヒートポンプユニット１においては暖房運転
の途中で室外熱交換！！：８に付着した霜を取除く必要
がある。この除霜運転時には電磁弁９を開いてコンプレ
ッサ３からの冷媒のホットガスを室外熱交Ｊ［８に直接
通すため、室内熱交換器１５には冷媒口Ｍ２から熱が伝
達されないことになり、室温が低下してしまう。（発明が解決しようとする問題点）このように従来の蓄熱式ヒートポンプを用いた空気調和
装置では、＠房運転途中における除霜運転時にヒートポ
ンプユニットの熱を暖房に利用できなくなり、室温が低
下するという問題があった。本発明はこのような問題点を解決し、除霜運転時に室内
空気の温度をほぼ一定に保つことが可能な空気調和装置
を提供することを目的とする。

【発明の構成】

（問題点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、ヒートポンプユニ
ットとブライン回路を組合わせた空気調和装置において
、ヒートポンプユニットを暖房運転して蓄熱器内のブラ
インに蓄熱を行なった後。暖房立上り時に蓄熱器内のブラインの熱を所定の熱量を
残して室内熱交換器から放熱せしめ、ＤＩ房運転途中の
除霜運転時に蓄熱器内のブラインを室内熱交換器に循環
させる１ｌｌｌＩ′ｍ手段を備えたことを特徴とする。（作　用）除霜運転はコンプレッサからの冷媒のホットガスを室外
熱交換器に直接通すことによって行なわれるため、室内
熱交換器に対してヒートポンプユニットからの熱伝達は
ないが、代わって蓄熱器内に残した高温のブラインが室
内熱交換器に循環することにより、室温の低下が防止さ
れる。（実施例）以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。第１図
は本発明の一実施例に係る空気調和＠置の構成を示した
ものである。第１図において、ヒートポンプユニット１は第７図に示
した従来装置と同様に、冷媒回路２に設けられた圧縮機
３、四方弁４、ブライン・冷媒熱交換器５の冷媒側熱交
換器６、膨脹弁７および室外熱交換器８を主体として構
成され、さらに除霜運転時に使用される電磁弁９が設け
られている。ブライン・冷媒熱交換器５には水またはブライン等の熱
媒１０が満たされている。ブライン回路１１はブライン・冷媒熱交換器５のブライ
ン側熱交換器１２、蓄熱器１３、ポンプ１４および室外
熱交換器１５を主体として構成されている。蓄熱器１３には、ここを通るブラインの方向を運転モー
ドによって切換えるための電磁弁２１〜２４が接続され
ている。また、室内熱交換器１５と並列に設けられたブ
ラインのバイパス回路に流量調整弁２５が設置されてい
る。蓄熱器１３にはブラインの残５ｌｆｆｌを検知するため
の複数（ｎ）個の温度センサ２７が設置されている。ま
た、ブライン・冷媒熱交換Ｂ５のブライン側熱交換器１
２の入口と出口および室内熱交換器１５の入口と出口に
も、温度センサ２８，２９゜３０．３１がそれぞれ設置
されている。温度センサ２７〜３１の出力は、制御回路
３５に導かれている。この制御回路３５は圧１機３、四
方弁４、電磁弁９．２１〜２４．２６、ポンプ１４、流
量調整弁２５を制御するものである。次に、第２図〜第６図を参照して本実施例の空気調和装
置の動作を運転モード別に説明する。第２図は各運転モ
ード毎のコンプレッサ３、四方弁４、電磁弁９．２１〜
２４．２６、ポンプ１４、電流量調整弁２５の制御パタ
ーンを示したものである。また、第３図は運転開始から
の動作の流れを示すフローチャートである。ｌ展１Ｎ蓄熱運転ではヒートポンプユニット１を暖房運転、つま
り四方弁４を図の状態（この状態を正とする）にして、
冷媒をコンブレツリ３〜四方弁４〜室外熱交換器８〜＃
、眼弁７〜ブライン・冷媒熱交換器５の冷媒側熱交換器
６〜コンプレツサ３の経路で流し、冷媒側熱交換器６を
凝縮器として動作させることにより、熱媒体１０を介し
てブライン側熱交換器１２を加熱する。そして、ブライ
ン回路１１では電磁弁２１．２４を開、電磁弁２２゜２
３を閏にし、ポンプ１４を駆動してブラインを循環させ
ることにより、蓄熱器１３内に蓄熱を行なう。蓄熱器１
３にはブラインが上方から流れ込み、上部から蓄熱され
てゆく。このとき電磁弁２６は開として、室内熱交換器
１５はブラインによって加熱されないようにする。ここで、この蓄熱運転は第３図のステップＳ１において
、蓄熱器１３内の温度センサ２７によって測定された温
度■Ｃ１〜ＴＣｎが蓄熱利用最高温度Ｔｈに満たないと
き行なわれる（ステップ８２）。そして、蓄熱器１３内の温度ＴＣ１〜７ｃｎが蓄熱利用
最高温度Ｔｈ以上になるまで蓄熱運転が継続される（ス
テップ８３）。なお、蓄熱器１３内の温度センサ２７は第４図に示すよ
うに鉛直方向にｎｆＡ設置される。今、蓄熱器１３内に
高温のブライン３２と低温のブライン３３とが満たされ
ているものとすれば、高温のブラインは上部に移動する
ことから、高温のブラインと低温のブラインの境界面３
４が形成される。温度センサ２７は、この境界面３４の近傍の温度勾配を
検知できる最低限の間隔で設置されるものとする。次に、第３図のステップＳ３においてＴｃｌ〜Ｔｃｎ≧
Ｔｈになると、ステップＳ４の放熱運転に移行する。１１互玉放熱運転ではヒートポンプユニット１のコンプレッサ３
をオフにすると共に、ブライン回路１１においてポンプ
１４をオン、電磁弁２２．２３゜２６を開、電磁弁２１
．２４を閏にして、蓄熱器１３の上方から流出させた高
温のブラインを室内熱交換器１５に流し、１１房の立上
りを行なう。ここで、本発明では蓄熱器１３内の残湯Ｑ
（高温ブラインの残量）を温度センサ２７によって検知
し、除霜時に必要な数回分の熱量に相当する高温ブライ
ンを残して放熱運転を止める（ステップ８５）。続いて、ステップＳ６においてヒートポンプユニット１
の＠房能力と室内熱交！！に器１５の暖房負荷とを比較
し、暖房負荷の方が大きければステップＳ７に移行して
直房運転を行なう。なお、＠房能力はくポンプ流ｆＭ）　Ｘ　（ブライン比
熱）　Ｘ　Ｉ　Ｔｂ１−Ｔｂ２１により算出され、また
暖房負荷はく室内空気流ｆｆ１）×（空気比熱）×１Ｔ
ａ１−Ｔａ２１により算出される。１厖１上直ｍ運転は直接＠ｍ運転の意味であり、蓄熱器１３内の
熱は用いず、ヒートポンプユニット１を暖房運転し、ブ
ライン回路１１を介して室内熱交換器１５に熱を伝える
。この場合、ポンプ１４をオンにするとともに、電磁弁
２１．２３．２６は間、電磁弁２２．２４は閉としてブ
ラインを蓄熱器１３をバイパスさせてブライン回路１１
内に循環させる。ステップＳ６において室内熱交換器１５の暖房負荷がヒ
ートポンプユニット１のＷＦＭ能力より小さい判定され
たとき、またはｔ記の直房運転の結果ステップＳ８にお
いて＠ｍ負荷がヒートポンプユニット１の暖房能力より
小さくなったと判定されると、ステップＳ９の直房蓄熱
運転に移行する。１災ｌ皇１ｊ直房蓄熱運転は、室内熱交換器１５の［Ｗｍ負荷がヒー
トポンプユニット１の暖房能力よりも小さいためにヒー
トポンプユニット１で余った熱を蓄熱器１３に蓄熱しな
がら行なう暖房運転であり、このときブライン回２ａ１
１においてはポンプ１４をオン、電磁弁２１．２３．２
４．２６は開、電磁弁２２は閉とする。この直胴蓄熱運転において暖房能力が１１店負荷より大
きいとステップ８１０で判定されている状態で、ステッ
プ８１１において蓄熱器１３内の温度ＩＣ１〜Ｔｃｎが
蓄熱利用最高温度Ｔｈ以上になると、ステップＳ４の放
熱運転に戻る。ステップ８１０において暖房能力がＩ！
！房負荷より小さくなると、ステップＳ７の直ｍ運転に
移行する。一方、ステップＳ８において暖房能力が暖房負荷を下回
っている状態で、ステップ８１２において室外熱交換器
８に着霜が生じたと判定されると、ステップ８１３の除
霜運転を行なう。！１１１除霜運転はヒートポンプユニット１の暖房運転時に室外
熱交換３８に付着した霜を取除く運転であり、＠磁弁９
を聞いてコンプレツサ３からの冷媒のホットガスを直接
室外熱交換器８に通す。この時、冷媒側熱交換器６から
７ライン側熱交換器１２には熱が伝えられないため、本
発明ではブライン回路１１において放熱運転時と同様に
電磁弁２２．２３．２６を間、電磁弁２１．２４を閏と
し、ポンプ１４をオンにすることにより、先の放熱運転
時に蓄熱器１３内に残しておいた残湯を１回の除霜時間
に室内熱交換器１５で放熱される熱量に相当する分だＧ
）蓄熱ＷＡ１３の上方から流出させて室内熱交換器１５
に流す。これによって、除霜運転時のｖｆＡ低下が防止
される。ここで、流量調整弁２５は第５図に示すようにステップ
８２１において室内熱交換器１５の吹出し温度Ｔａ２が
通常暖房空気ｒｊＡ度７８Ｏより高温の場合は、ステッ
プ８２２に移行して開く方向に制紳され、またＴａ２が
ＴａＯより低温の場合は閉じる方向に制御される。これ
により室内温度はほぼ一定に保たれる。尚、流量調整弁２５は他の運転モードにおいても第５図
に示すように制Ｗされ、室温を一定に保つ馳きをする。但し、蓄熱運転時はａｍ調整弁２５を全開にすることが
望ましい。第６図は本発明の詳細な説明するための図であり、横軸
に蓄熱運転開始からの経過時間をとり、縦軸に室温■、
蓄熱ｆｆ１Ｑおよび敢ｆｉ量Ｑ’をとっている。同図に
おいて、蓄Ｆａｆｆｌは放熱量の総和に等しいから、次
の関係がある。（蓄熱器）＝（立上り時の放熱量）＋（除霜時の故Ｍ５
１の総和）また、室温Ｔはａｍ運転の立上り時に急激に上昇し、そ
の後一定に保たれ、除霜時にも一定に保たれる。第６図
の破線は従来例の室温変化を示したもので、暖房立上り
時および除霜時に室温の変動が認められる。 ■発明の５Ｆ＋宋１本発明によれば、ヒートポンプユニットを暖房運転して
ブライン回路の蓄熱器に蓄熱を行なった後、暖房立上り
時に蓄熱器に所定の熱量を残して室内熱交換器から放熱
させ、除霜運転時に蓄熱器内のブラインを室内熱交換器
に循環させることによって、除′Ｂ運転時における室温
の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る空気調和装置の構成図
、第２図は同実施例の各運転モード毎の制御パターンを
示す図、第３図は同実施例の運転開始時からの動作の流
れを示すフローチャート、第４図は同実施例における蓄
熱器および温度センサの詳細を示す図、第５図は同実施
例における流量調整弁の制御の様子を示すフローチャー
ト、第６図は本発明の詳細な説明するための図、第７図
は従来の空気調和装置の構成図である。１・・・ヒートポンプユニット、２・・・冷媒回路、３
・・・コンプレッサ、４・・・四方弁、５・・・ブライ
ン・冷媒熱交換器、６・・・冷媒側熱交換器、７・・・
ｉ磁弁、８・・・室外熱交換器、９・・・Ｎ磁片、１０
・・・熱媒、１１・・・ブライン回路、１２・・・ブラ
イン側熱交換器、１３・・・蓄熱器、１４・・・ポンプ
、１５・・・室内熱交換器、２１〜２４・・・電磁弁、
２５・・・流量調整弁、２６・・・電磁弁、２７〜３１
温度センサ、３２・・・高温のブライン、３３・・・低
温のブライン、３４・・・境界面、３５・・・制御回路
。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第３図第４図第５図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）コンプレッサ、四方弁、ブライン・冷媒熱交換器
の冷媒側熱交換器、膨脹弁および室外熱交換器を基本構
成要素とするヒートポンプユニットと、前記ブライン・冷媒熱交換器のブライン側熱交換器、蓄
熱器、ポンプおよび室内熱交換器を基本構成要素とする
ブライン回路と、前記ヒートポンプユニットを暖房運転して前記蓄熱器内
のブラインに蓄熱を行なった後、暖房立上り時に蓄熱器
内のブラインの熱を所定の熱量を残して前記室内熱交換
器から放熱せしめ、暖房運転途中の除霜運転時に前記蓄
熱器内のブラインを前記室内熱交換器に循環させる制御
手段を備えたことを特徴とする空気調和装置。
（２）制御手段は暖房立上り時に蓄熱器内の高温ブライ
ンの残量を検知し、除霜運転時に室内熱交換器で消費さ
れる熱量に相当する高温ブラインを残すことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の空気調和装置。