JPS6321447A

JPS6321447A - 冷凍サイクル

Info

Publication number: JPS6321447A
Application number: JP61163451A
Authority: JP
Inventors: 守田　慶一
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-07-11
Filing date: 1986-07-11
Publication date: 1988-01-29
Anticipated expiration: 2011-01-10
Also published as: KR890002619A; KR920009306B1; JPH081339B2

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）本発明は冷凍ザイクルに係り、特に蓄熱器を備えた冷凍
サイクルに関する。（従来の技術）冷凍ザイクルに蓄熱器を設り、この幻熱器に蓄えた熱を
一時的に利用して能力向上を図る試み

【よ従来からなさ
れていた。従来のこの種の冷凍ｔナイクルとして例えば
第７図に示される特公昭４つ一２００２３号公報記載の
ものがある。この冷凍サイクル番よ、冷凍運転時に圧縮
機でｉ！！！ｉ濡高圧になった冷媒を蓄熱２Ｓ２に導き
蓄熱しておき、蒸発器表面の４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
。即ら、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１ｉ！ｔｆｉ１、四方弁３、蓄熱器２、凝縮器
４、減圧装置７、蒸発器８を流れ圧縮線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
順次圧稲償１、四方弁３、蒸発器８、バイパス管Ｂ、蓄
熱器２を流れ圧縮機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１ナイクルの利用側熱交
換器（凄縮］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８１１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８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創案されたもので、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１ナ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ｄ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゛を一端を上記凝縮
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
らに上記バイパス管を蓄熱器の出口側で分岐して上記圧
縮機の吸込側に接続する分岐管を設けたことを特徴とす
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、圧縮機吸込
側の温度を高めることにより、凝縮器で大ぎな出力で暖
房を行うことができる。また、立上り運転時に蓄熱器か
ら出た冷媒を蒸発器を通さずに分岐口より直接に圧縮別
に戻すことにより蒸発器での放熱を防止できる。（実滴例）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図は空気調和標の冷凍サイクル図を示し、同図にお
いて符号１は圧縮機、２は蓄熱器、４は利用側の熱交換
器（凝縮器）例えば室内熱交１１Ａ５．７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、例えば務熱栖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は圧縮機１で圧縮されて高温高圧となった冷媒
の熱を冷媒配管２Ａより受容して蓄熱しておくわのであ
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Ｂ８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を介して上ニー減圧装置７と室内熱交換器８との
間に接続されているつそして、上記バイパス管Ｂａには
開閉弁５．減圧装置６及び冷媒配０２Ｄが介装されてい
る。さらに、上記バイパス管Ｂ８は蓄熱器２から出た後に分
岐して圧縮機１の吸込側に接続される分岐管Ｂ、を有し
、この分岐管Ｂ、には間■】弁９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（凝縮器用ファン）１２及び室外ファン（蒸発器用フ
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＋Ｊ（たとえば、ザーミスタ等）１
０を備えている。次に前述のように構成された本発明に係る空気調和はの
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５．９及び減圧装置７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５，９、減圧装置７、室内ファン１２及び
室外ファン１３はｉｔ、ＩＪ御装置２０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、減圧装置７
は自動湿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
発温度と圧縮分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ｌ１１１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℃以下になると圧縮機１をＯＮし、５５℃以上に
なると１［縮機１をＯＦ　Ｆ　する制御を行なう。（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、蓄熱槽２Ａ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の熱量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
槽２ＡのｒＭ度が１０℃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＠
房を行う運転である。上記表のように開閉弁５及び分岐
管Ｂ、に設けられた開閉弁９を開き、原則として減圧装
置７を閉じ室外ファン１３をＯＦ　Ｆ　すると、第１図
の実線矢印で示される冷凍サイクルが遂行され、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
加熱された冷媒は分岐管Ｂｂに流入し開閉弁９を通って
圧縮！１１に環流する。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縮機１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において大ぎな
出力で一気に暖房を行うことができる。叩も、この場合には室内熱交換器４と室外熱交換器８と
の間を接続するバイパスＴａ　Ｂ　ａに分岐管Ｂ、を設
け、この分岐管Ｂ、を圧縮分１吸込側に接続したため、
暖房立上り時にお【プる蓄熱利用暖房モードにおいて室
外熱交換器８にお【ノる放熱ロスを防止することができ
るとともに圧力損失をも回避できる。上述の実施例では、減圧装置７を閉じたが、減圧装置７
をスーパーヒート制御し冷媒を一部室外熱交換器８へ流
しくその場合室外ファンをＯＮ＞、外気から吸熱しても
よい。又、暖房立上りモードにおいて開閉弁９を常時開
放したが、蓄熱器２内に設けた蓄熱温度センサ１ｏの検
出値に基づき開閉弁９を間・開制御してもよい。即ら、
蓄熱器２の蓄熱温度センサ１０が１５℃以下の場合には
、開閉弁９を閉じ、室外熱交換器８に冷媒を流すように
制御するものである。すなわち、第２図において蓄熱レンリ°１ｏ温度をＴＨ
Ｃとし、市外熱交換器８における放熱開始温度を初期設
定温度としてＴ。とする。ここで、Ｔｏは例えば１５℃
とする。運転開始されると、Ｔ＋＋ＣとＴ。とを比較す
る（ステップ■）。そして、Ｔ１．Ｉｏ≧Ｔｏであれば
開閉弁９を開き（ステップ■）’ＩＩｃ＜Ｔ。であれば
開閉弁９を閉じる（ステップ■）。なお、この場合、室
外ファン１３は開閉弁９が開くときは同時に０ＦＦＬ、
、開閉弁９が閉じるときはＯＮとする制御を行う（減圧
装置７に冷媒を流し、スーパーヒート制御した場合は室
外ファン１３　　ＯＮ）。なお、上述の暖房立上り時の
モリエル線図は第３図に示され、第３図に〜りるＡ、Ｂ
、Ｃ，Ｅは第１図における各部所Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｅに対応したものである。しかして、蓄熱利用暖房モードと暖房・蓄熱Ｕ−ドとの
切換えは次表のように蓄熱センサ１０温１１（丁□。）
と設定値＜ＴＩ）’）との比較において行い、ここで、
Ｔｐはたとえば１０’Ｃ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Ｔｐ以下になると後述する「暖房蓄熱運転モードＪ（
（２）−〇）に自（２）−■　ｌ！１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、減圧装置７、市外熱交換器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、外気温か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・蓄熱せ一ドＪとの切換
えは次表のように室温（ＴＸＮ）と室内ナーモスタット
の設定値（Ｔ、）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＞Ｔ１Ｎａ′）場合は暖房蓄熱運転に入る。その際
さらに立上りをよくづる必要がある場合には岳熱槽２Ａ
の温度が１０℃以上であれば蓄熱利用運転に入ってもよ
い。次に除霜運転モードについて説明覆る。（２）−■　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、暖房蓄熱
運転中、市外熱交換器８の暖房側入口部に設けられた温
度センサー６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［（たとえば１０℃）以上のとき除雪が終了し
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、第
１図の破線矢印で示されるように、圧縮機１、蓄熱器２
、室内熱交換器４、開閉弁５、減圧装置６、市外熱交換
器８、圧縮機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ｍを継続しながら除霜を行うこと
ができる。なお、上述の除霜時のモリエル線図は第４図
に示され、第４図にＪ３（」るΔ、Ｂ。Ｃ，Ｄ、Ｅは第１図にＪ３りる各部所△、Ｂ、Ｃ。Ｄ、Ｅに対応したちのである。第１図に示した実施例では暖房専用の空気調和様の冷凍
サイクルについで説明したが第５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ｂ
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との間に四方弁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
す実施例では、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を経て圧縮覇１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
，９は閉としたが開閉弁５，９の少くとも一方を開とし
てバイパス管Ｂ、の中の冷媒を戻してもよい。以上の説明した第１図及び第５図に図示した実施例では
、減圧装置７は特開昭５９−１７０６５３号公報に記載
されている電動式８脹弁としたが、減圧装置７を自動温
度膨張弁として開閉弁２１を、第６図（ａ）に図示する
ように構成ザれば減圧装置７へ流入する冷媒を完全に遮
断できる。すなわち、第６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Ｊ３、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６図（ｂ）
のように構成し減圧装置７（２２）を一部通過ざＶても
よい。〔充用の効果〕以上、実施例の説明から明らかなように本発明によれば
、圧縮機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）の立上り時に凝縮器を経て液化した
冷媒をバイパス管を介して蓄熱器に導き、ここで？：Ｓ
温の蓄熱材と熱交換するため蒸発温度が高くなり圧縮機
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、本発明によれば上記バイパス管を蓄熱器の出口
側で分岐して圧縮機の吸込側に接続する分岐管を設けた
ため、蓄熱利用運転時には冷媒を凝縮器より蓄熱器を介
して熱交換を行った後に直接に圧縮機に戻すことができ
、蒸発器からの放熱損失を防止できるとともに蒸発器に
Ｊ３ける圧力損失を回避できる。また、除霜時には冷媒
を凝縮器より蓄熱器を介して熱交換を行った後に蒸発器
に導くことができ、暖房サイクルのまま除霜が行え、連
続暖房が可能となる。

【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図は同冷凍サイクルの蓄熱利用暖房時のモリエル線
図、第４図は同冷凍サイクルの除霜時のモリエル線図、
第５図は本発明の他の実施例を示す図；第６図（ａ）、
（ｂ）は本発明の変形例を示ず図、第７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・・・四り弁、４
・・・室内熱交換器、５・・・開閉弁、６，７・・・減
圧装置、８・・・室外熱交換器、９・・・開閉弁、１ｏ
・・・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目ｉ（１ンタノｋＬ°）　　　　　　　　　　　　　　ｉ
（ユング４ｔ°）第３目　　　　　　、第４図

Claims

【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、さらに上記バイパス管を蓄熱器の出口
側で分岐して上記圧縮機の吸込側に接続する分岐管を設
けたことを特徴とする冷凍サイクル。２、上記分岐管には開閉弁を設け、この開閉弁を開閉す
ることにより、冷媒を上記蓄熱器から蒸発器を介して圧
縮機の吸込側に導く系路と蓄熱器から直接に圧縮機の吸
込側に導く系路とに切換えるようにしたことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の冷凍サイクル。