JPS62276370A

JPS62276370A - 冷凍サイクル装置

Info

Publication number: JPS62276370A
Application number: JP11870586A
Authority: JP
Inventors: 浩伊藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-05-23
Filing date: 1986-05-23
Publication date: 1987-12-01

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】３、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、冷媒の一部を圧縮機にバイパスするインジェ
クション回路を有する冷凍サイクル装置に係り、特に暖
房立上がり運転および除霜運転構造の改良に関する。

（従来の技術）スイッチ１つで冷房運転と暖房運転の切換が可能であり
、かつ排ガスの発生がなく衛生的であるとともに安全な
ヒートポンプ式空気調和機が多用される。

この種装置は上述のような利点のある反面、特に暖房運
転時の立上がりが遅いこと、および暖房運転中の除霜に
時間がかかる等の不具合がある。

すなわち、第７図に一点鎖線曲線ａで示すように、暖房
運転開始時においては、圧縮機と熱交換器等の冷凍サイ
クルが冷え切っているため、高圧が低い。したがって、
空外側熱交換器を流れる冷媒の流目が少なく、能力が出
ない。よって、島圧が上がらないという悪ｗ環が生じる
。また、立上がり負荷に対して定常能力が小さい。すな
わち、立上がり時には建物の熱情性（建物の重量Ｘ比熱
）分の大きな熱量が必要であるにも拘らず、上記各状態
の影響で、立上り開始から定常能力Ｑ１に到達する迄の
時間は、Δｔのロスタイムと能力特性が緩やかな勾配に
なり、３０分〜１時間かかるのが普通であった。

また、暖房運転中は室外側熱交換器に霜が付着し熱交換
効率を阻害するので、適宜これを除去する、除霜が必要
である。この除霜時には被熱交換至に冷風を出すことは
できないので、冷凍サイクルの吸熱がなく、除霜熱量が
少ない。したがって、５〜１０分位の時間がかかり、比
較的長く暖房作用が中断されるという不具合がある。

このような暖房立上がりおよび除霜特性を改善するには
、２つの制約条件がある。すなわちその第１は、瞬間的
に大きな熱量を持つこと。その２は、大きな熱量を発揮
する際には、圧縮機の入力が著しく増えないことが絶対
条件である。特に、家庭用として用いられる空気調和機
には、１００Ｖ、２ＯＡ以下が望まれる。

反面、その時のトータル熱ｌは小さくてもよい。

たとえば、１）（Ｐクラスでは１．０ＯＯＫｃａｌ程度
でよい。この熱量を立上がり約２０分で放熱すれば３．
０００Ｋｃａｌ／ｈに相当し、除Ｎ３分で、は２．０Ｏ
ＯＫｃａｌ　／ｈ　に相当１６゜そこで、たとえば第３
図に示すような冷凍サイクル回路が考慮された。図にお
いて、１は圧縮機、２は四方弁、３は室外側熱交換器、
４は減圧装置である毛細管、５は室内側熱交換器であり
、これらは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Ｐを介して連通される。また、室内側熱交換
器５と四方弁２との間には蓄熱槽６が設けられ、冷媒管
Ｐの一部はここに収容される。したがって、暖房作用運
転時には図中矢印に示すように冷媒が循環して、室内側
熱交換器５に暖められた冷媒が導入されることになり、
ある程度の暖房効率の向上を得られる。

しかるにこのような構成によると、冷媒循環量を大きく
することができず、瞬時能力を大きくとれないものであ
った。これは、暖房作用中の圧縮機１の吐出系に蓄熱槽
６が位置することによる。

したがって、第４図のモリエル線図に示すように、Δ１
２を大きくとれない。

また、たとえば第５図に示すような冷凍サイク　、ル回
路も考慮されていて、冷媒の一部を圧縮機１に戻すイン
ジェクション回路７の中途部に、二方弁８と、膨張機構
である毛ｌｌｌ管９および冷媒加熱器１０が設けられる
。なお、基本的な冷凍サイクルは先に説明した第３図の
ものと同一なので、同番号を付して説明を省略する。

したがって５、インジェクション回路７から圧縮機１に
充分に蒸発した冷媒ガスが導入されることになり、先の
ものより暖房効率の向上を図れる。

しかしながら、このような構成ではインジェクション回
路７に設けた毛細管９が圧５ｍ１ｉの入力を増大させる
結果を旧く。すなわち、第６図のモリエル線図に示すΔ
１２が圧縮１１ｆｉ１の入力となり、これを小さくする
ことができない。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、上述したような暖房立上がりおよび除霜に係
る不具合を全て除去して、信頼性および有効性の向上を
得られるれ冷凍サイクル装置を提供しようとするもので
ある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）すなわち本発明は、冷媒の一部を圧縮機にバイパスする
インジェクション回路を有する冷凍サイクルｖｔＨを構
成するものにおいて、上記インジェクション回路の中途
部に蓄熱漕を設け、上記蓄熱槽は専用の加熱源で加熱す
ることを特徴とする冷凍サイクル装置である。

なお、上記インジェクション回路は、蓄熱槽と直列に第
１の開閉弁を有し、上記減圧装置はこれと並列に第２の
開閉弁を有することを特徴とする。

（作用）このようにして冷凍サイクルを構成することにより、暖
房運転の開始とともに高圧が直ちに上り、冷凍サイクル
の立も上りが早くなる。また、同時に第２の開閉弁を開
放操作することにより、除霜時間の大幅短縮化を得る。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図は、冷凍サイクルを示す。すなわち、図中１は圧
縮機、２は四方弁、３は室外側熱交換器、４は減圧装置
であるたとえば毛Ｉｉａ管、５は室内側熱交換器であり
、これらは順次冷媒管Ｐを介して連通される。７はイン
ジェクション回路であり、これは一端部が上記毛細管４
と室内側熱交換器５を連通する冷媒管Ｐから分岐し、他
端部が圧縮機１の圧縮室（図示しない）に連通するバイ
パス管１１からなる。このバイパス管１１には、第１の
開閉弁１２と蓄熱槽１３とが直列に設けられる。上記蓄
熱槽１３に近接して加熱源である電気ヒータ１４が設け
ら札る。なお蓄熱槽１３には、蓄熱材としてパラフィン
が内在している。

また上記毛細☆４と並行にバイパス管１５が接続され、
この中途部に第２の開閉弁１６が設けられる。なお、上
記バイパス管１５には減圧装置を設けなかったが、必ず
しも限定されるものではなく、設けてもよいこと勿論で
ある。上記圧縮機１の駆ａｘ源回路としては、インバー
タ回路１７が接続される。

しかして、暖房運転の開始前から電気ヒータ１４に通電
して蓄熱槽１３を加熱する。換言すれば、電気ヒータ１
４による蓄熱は、圧縮Ｒ１の停止時および圧縮様入力が
少ない時に行う。（Ｎ気ヒータ１４への通電は、第１の
開閉弁１２が開放されているときは原則として行わない
が、圧縮機１の入力が少なくて許容電流以下であるとき
には′Ｒ気上ヒータ１４通電してもよい。）これは冷凍
サイクル装置を家庭で使用する場合、電流が許容値以上
流れることを防止するためである。圧縮機１の起動とと
もに図中矢印に示す方向に冷媒が導かれ、所定の冷凍サ
イクルが構成される。第１の開閉弁１２は開放され、第
２の開閉弁１６は閉じておく。インジェクション回路７
を介して冷媒の一部が導かれる。立上がり迄に、蓄熱槽
１３に蓄熱された熱量で蓄熱槽１３を流通する冷媒を加
熱する。したがって、第２図のモリエル線図に示すよう
に、その能力はＧｉｘΔｉ４で表わされることになり、
極めて大である。その反面、圧縮機１の入力増加分はＧ
ｉＸΔｉ３分で表わすように小さくてすむ。

このようにして、起動直後にこの熱量分が室内側熱交換
器５に送られるため、高圧圧力は急激に上昇して毛細管
４を介して流れる冷媒の流量増大を図れる。すなわち第
７図に実線曲＠ｂで示すように、起動直後に定常能力Ｑ
１に到達し、さらにこれに上記Ｇ×Δｉ３の能力がプラ
スされて定常能力Ｑ１の能力を直ちに越え、はるかに大
きい能力Ｑ２に到達する。その後徐々に定常能力Ｑ１に
戻り、安定した冷凍サイクルを構成する。実験によると
、字部が設定温度までに上昇するのに、従来の６０分か
ら１５分に短縮することが確認された。

また、圧［１１駆動用のインバータ回路１７を同時に使
用すれば、蓄熱使用時の熱回収時間がさらに短縮され、
結局、瞬時能力が大きくなって効果の向上化をｉｑられ
る。

なお、蓄熱１１１３に対する蓄熱には、トータル熱量は
少なくてよいので、構造が簡単で信頼性とコスト制御値
が浸れる加熱源としての電気ヒータ１４が最も適してい
る。また蓄熱は、暖房立上がりと除霜時のみに使用する
ので、電気ヒータ１４のみでもトータル効率が下がるこ
とはない。

暖房作用中に室外側熱交換器３に付着した霜を除去する
には、第１の開閉弁１２および第２の開閉弁１６を開放
し、暖房しながら除霜を行う。冷媒は毛細管４をバイパ
スして導かれ、蓄熱槽１３の熱を圧縮１１１に利用する
ことができる。なお、蓄熱槽１３への蓄熱は、たとえば
暖房運転中、圧Ｍ機１の入力が少ないとき電気ヒータ１
４へ通電し蓄熱する。除霜熱量は１００〜２００Ｋｃａ
ｌでよいから、極めて短い時間に除霜が完了する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明においては、比較的小さい容
量の蓄熱量でヒートポンプ式空気調和機の課題であった
暖房立上がりと除霜時間の問題を効率よく、かつ信頼性
高く、低コストで解決できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すヒートポンプ式空気調
和殿の冷凍サイクル構成図、第２図はそのモリエル線図
、第３図は本発明の従来例を示すヒートポンプ式空気調
和礪の冷凍サイクル構成図、第４図はそのモリエル線図
、第５図はさらに異なる従来例を示すヒートポンプ式空
気調和確の冷凍サイクル構成図、第６図はそのモリエル
線図、第７図は暖房立上がり時の時間と能力特性図であ
る。１７・・・インバータ回路、７・・・インジェクション
回路、１４・・・加熱Ｒ（電気ヒータ）、１３・・・蓄
熱槽、１２・・・第１の開閉弁、４・・・減圧装置（毛細管）、１６・・・第２の開閉弁
。出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦第３図を第４図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）冷媒の一部を圧縮機にバイパスするインジェクシ
ョン回路を有する冷凍サイクル装置において、上記イン
ジェクション回路の中途部に専用の加熱源で加熱される
蓄熱槽を設けたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
（２）上記インジェクション回路は、蓄熱槽と直列に第
１の開閉弁を有し、上記冷凍サイクルの減圧装置はこれ
と並列に第２の開閉弁を有することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の冷凍サイクル装置。