JP5238001B2

JP5238001B2 - 冷凍サイクル装置

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Publication number: JP5238001B2
Application number: JP2010202488A
Authority: JP
Inventors: 孝杉尾; 広治栗須谷; 聡十倉; 廣和加守田; 憲昭山本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2010-09-09
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2030-09-09
Also published as: KR101726008B1; WO2012032680A1; CN102523754A; KR20130066477A; JP2012057879A; CN102523754B

Description

本発明は、冷媒配管を介して接続された圧縮機、室内熱交換器、膨張弁および室外熱交換器と、圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱材および蓄熱材に蓄積された熱と冷媒との間で熱交換を行う蓄熱熱交換器を有する蓄熱装置とを備える冷凍サイクル装置に関する。

従来、ヒートポンプ式空気調和機による暖房運転時、室外熱交換器に着霜した場合には、暖房サイクルから冷房サイクルに四方弁を切り替えて除霜を行っている。この除霜方式では、室内ファンは停止するものの、室内機から冷気が徐々に放出されることから暖房感が失われるという欠点がある。

そこで、室外機に設けられた圧縮機に蓄熱槽を設け、暖房運転中に蓄熱槽に蓄えられた圧縮機の廃熱を利用して除霜するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図６は、このような除霜方式を採用した冷凍サイクル装置の一例を示しており、室外機に設けられた圧縮機１００と四方弁１０２と室外熱交換器１０４とキャピラリチューブ１０６と、室内機に設けられた室内熱交換器１０８とを冷媒配管で接続するとともに、キャピラリチューブ１０６をバイパスする第１バイパス回路１１０と、圧縮機１００の吐出側から四方弁１０２を介して室内熱交換器１０８へ至る配管に一端を接続し他端をキャピラリチューブ１０６から室外熱交換器１０４へ至る配管に接続した第２バイパス回路１１２が設けられている。また、第１バイパス回路１１０には、二方弁１１４と逆止弁１１６と蓄熱熱交換器１１８が設けられ、第２バイパス回路１１２には、二方弁１２０と逆止弁１２２が設けられている。

さらに、圧縮機１００の周囲には蓄熱槽１２４が設けられており、蓄熱槽１２４の内部には、蓄熱熱交換器１１８と熱交換するための潜熱蓄熱材１２６が充填されている。

この冷凍サイクルにおいて、除霜運転時には、二つの二方弁１１４，１２０が開制御され、圧縮機１００から吐出された冷媒の一部は第２バイパス回路１１２へと流れ、残りの冷媒は四方弁１０２と室内熱交換器１０８へと流れる。また、室内熱交換器１０８を流れた冷媒は暖房に利用された後、わずかの冷媒がキャピラリチューブ１０６を通って室外熱交換器１０４へと流れる一方、残りの大部分の冷媒は第１バイパス回路１１０へ流入し、二方弁１１４を通って蓄熱熱交換器１１８へと流れて蓄熱材１２６より熱を奪い、逆止弁１１６を通った後、キャピラリチューブ１０６を通過した冷媒と合流して室外熱交換器１０４へと流れる。その後、室外熱交換器１０４の入口で第２バイパス回路１１２を流れてきた冷媒と合流し、冷媒が持つ熱を利用して除霜を行い、さらに四方弁１０２を通過した後、圧縮機１００に吸入される。

この冷凍サイクル装置においては、第２バイパス回路１１２を設けることで、除霜時に圧縮機１００から吐出されたホットガスを室外熱交換器１０４に導くとともに、室外熱交換器１０４に流入する冷媒の圧力を高く保つことができるので、除霜能力を高めることができ、極めて短時間に除霜を完了することができる。

特開平３−３１６６６号公報

特許文献１に記載の冷凍サイクル装置においては、圧縮機１００から吐出された冷媒と、蓄熱熱交換器１１８を通過する際に蓄熱材１２６に蓄積された熱を奪った冷媒とが、室外熱交換器１０４に供給されることにより、室外熱交換器１０４の除霜運転が行われる。そのため、蓄熱材１２６に十分な熱が蓄積されていないような場合にあっては、室外熱交換器１０４の確実な除霜運転を行うことができない場合が生じ得る。

従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、室外熱交換器の除霜運転を確実に行うことが可能な冷凍サイクル装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の冷凍サイクル装置は、冷媒配管を介して接続された圧縮機、室内熱交換器、膨張弁および室外熱交換器と、圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱材および蓄熱材に蓄積された熱と冷媒との間で熱交換を行う蓄熱熱交換器を有する蓄熱装置とを備える冷凍サイクル装置であって、蓄熱装置に備えられ、蓄熱材を補助的に加熱する電気を用いた補助加熱装置と、蓄熱材に蓄積された熱が蓄熱熱交換器を介して熱交換された冷媒を、室外熱交換器に循環させることで、室外熱交換器の除霜運転を開始させるコントローラと、蓄熱材の温度を検出する蓄熱材温度センサとを備え、コントローラは、蓄熱材温度センサが検出した温度に基づいて、除霜運転を開始する前に補助加熱装置による蓄熱材の加熱を開始させるものである。

また、本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機と、圧縮機に接続された室内熱交換器と、室内熱交換器と接続された膨張弁と、膨張弁と接続された室外熱交換器と、を備え、室外熱交換器と圧縮機とが接続された冷凍サイクル装置であって、圧縮機を囲むように配置され、圧縮機で発生した熱を蓄熱する蓄熱材と、蓄熱材に蓄熱された熱とで熱交換を行う蓄熱熱交換器を有する蓄熱装置をさらに備え、室外熱交換器の除霜運転時には、圧縮機の吐出冷媒が室外熱交換器に導かれるとともに、室内熱交換器を介して蓄熱熱交換器に導かれ、室外熱交換器を通った後の冷媒と、蓄熱熱交換器で蓄熱材と熱交換された冷媒と、が合流して圧縮機の吸入側に導かれ、蓄熱装置は、蓄熱材を補助的に加熱する電気を用いた補助加熱装置をさらに備えたものである。

本発明の冷凍サイクル装置によれば、蓄熱材を補助的に加熱する電気を用いた補助加熱装置を蓄熱装置が備えているため、圧縮機から受け取る廃熱だけでは除霜運転を実施するために必要な蓄熱量が不足するような場合に、補助加熱装置により不足分の熱を蓄熱材に与えることができる。したがって、冷凍サイクル装置において、室外熱交換器の除霜運転を確実に行うことができる。

本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置を備えた空気調和機の構成を示す図図１の空気調和機の通常暖房時の動作及び冷媒の流れを示す模式図図１の空気調和機の除霜・暖房時の動作及び冷媒の流れを示す模式図図１の空気調和機の除霜・暖房運転を開始する手順を示すフローチャート本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置を備えた空気調和機の構成を示す図従来の冷凍サイクル装置の構成を示す模式図

第１の発明は、冷媒配管を介して接続された圧縮機、室内熱交換器、膨張弁および室外熱交換器と、圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱材および蓄熱材に蓄積された熱と冷媒との間で熱交換を行う蓄熱熱交換器を有する蓄熱装置とを備える冷凍サイクル装置であって、蓄熱装置は、蓄熱材を補助的に加熱する電気を用いた補助加熱装置をさらに備えている。

この構成によれば、圧縮機から受け取る廃熱だけでは除霜運転を実施するために必要な蓄熱量が不足するような場合に、補助加熱装置により不足分の熱を蓄熱材に与えることができ、冷凍サイクル装置において、室外熱交換器の除霜運転を確実に行うことができる。

第２の発明は、圧縮機と、圧縮機に接続された室内熱交換器と、室内熱交換器と接続された膨張弁と、膨張弁と接続された室外熱交換器と、を備え、室外熱交換器と圧縮機とが接続された冷凍サイクル装置であって、圧縮機を囲むように配置され、圧縮機で発生した熱を蓄熱する蓄熱材と、蓄熱材に蓄熱された熱とで熱交換を行う蓄熱熱交換器を有する蓄熱装置をさらに備え、室外熱交換器の除霜運転時には、圧縮機の吐出冷媒が室外熱交換器に導かれるとともに、室内熱交換器を介して蓄熱熱交換器に導かれ、室外熱交換器を通った後の冷媒と、蓄熱熱交換器で蓄熱材と熱交換された冷媒と、が合流して圧縮機の吸入側に導かれ、蓄熱装置は、蓄熱材を補助的に加熱する電気を用いた補助加熱装置をさらに備えている。

第３の発明は、第１または第２の発明の冷凍サイクル装置において、蓄熱装置は、液体を蓄熱材として収容する蓄熱槽をさらに備えるようにしたので、金属等に対して比熱の大きな液体を用いて除霜運転に必要な量の熱を蓄積して、確実な除霜運転を行うことができる。

第４の発明は、第１または第２の発明の冷凍サイクル装置の蓄熱装置において、蓄熱材として金属材料が用いられるようにしたので、液体を蓄熱材として用いた場合に液体の加熱により生じる沸騰などの現象が発生することがなく、また、金属が有する耐温特性を利用して大きな温度差を用いた熱の蓄積が可能となり、装置の小型化が図れる。

第５の発明は、第１から第４のいずれか１つの発明の冷凍サイクル装置において、前記蓄熱材に蓄積された熱が前記蓄熱熱交換器を介して熱交換された冷媒を、前記室外熱交換器に循環させることで、前記室外熱交換器の除霜運転を開始させるコントローラと、前記蓄熱材の温度を検出する蓄熱材温度センサとをさらに備え、前記コントローラは、前記蓄熱材温度センサが検出した温度に基づいて、前記除霜運転を開始する前に前記補助加熱装置による前記蓄熱材の加熱を開始させている。

この構成によれば、除霜運転が必要な場合に、蓄熱材温度センサにより検出された蓄熱材の温度により除霜運転のための蓄熱量の不足の有無をコントローラが判断して、補助加熱装置の加熱運転を必要に応じて行うことができ、除霜運転のための蓄熱材の効率的な加熱を行える。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置を備えた空気調和機の構成を示しており、空気調和機は、冷媒配管で互いに接続された室外機２と室内機４とで構成されている。

図１に示されるように、室外機２の内部には、圧縮機６と四方弁８とストレーナ１０と膨張弁１２と室外熱交換器１４とが設けられ、室内機４の内部には、室内熱交換器１６が設けられ、これらは冷媒配管を介して互いに接続されることで冷凍サイクルを構成している。

さらに詳述すると、圧縮機６と室内熱交換器１６は、四方弁８が設けられた第１配管１８を介して接続され、室内熱交換器１６と膨張弁１２は、ストレーナ１０が設けられた第２配管２０を介して接続されている。また、膨張弁１２と室外熱交換器１４は第３配管２２を介して接続され、室外熱交換器１４と圧縮機６は第４配管２４を介して接続されている。

第４配管２４の中間部には四方弁８が配置されており、圧縮機６の冷媒吸入側における第４配管２４には、液相冷媒と気相冷媒を分離するためのアキュームレータ２６が設けられている。また、圧縮機６と第３配管２２は、第５配管２８を介して接続されており、第５配管２８には第１電磁弁３０が設けられている。

圧縮機６の周囲には蓄熱槽３２が設けられ、蓄熱槽３２の内部には、蓄熱熱交換器３４が設けられるとともに、蓄熱熱交換器３４と熱交換するための蓄熱材（例えば、液体が用いられ、一例としてエチレングリコール水溶液が用いられている。）３６が充填されており、蓄熱槽３２と蓄熱熱交換器３４と蓄熱材３６とで蓄熱装置５０を構成している。

さらに、蓄熱装置５０は、蓄熱材３６を加熱するための補助加熱装置として電気ヒータ５２を備えている。電気ヒータ５２は、蓄熱槽３２に収容されている蓄熱材３６に浸積されるように、蓄熱槽３２の内部に配置されている。後述するように、この電気ヒータ５２は、蓄熱材３６に蓄積されている熱量が、除霜運転に必要な蓄熱量に不足している分を補うための補助的な加熱装置であり、冷凍サイクル装置の設置・運転環境（例えば、寒冷地設置等）などを考慮して蓄熱量の不足分を補えるように電気ヒータ５２の容量を設定すれば良い。また、蓄熱槽３２には、蓄熱材３６の温度を検出する蓄熱材温度センサ４６が設けられている。

また、第２配管２０と蓄熱熱交換器３４は第６配管３８を介して接続され、蓄熱熱交換器３４と第４配管２４は第７配管４０を介して接続されており、第６配管３８には第２電磁弁４２が設けられている。

室内機４の内部には、室内熱交換器１６に加えて、送風ファン（図示せず）と上下羽根（図示せず）と左右羽根（図示せず）とが設けられており、室内熱交換器１６は、送風ファンにより室内機４の内部に吸込まれた室内空気と、室内熱交換器１６の内部を流れる冷媒との熱交換を行い、暖房時には熱交換により暖められた空気を室内に吹き出す一方、冷房時には熱交換により冷却された空気を室内に吹き出す。上下羽根は、室内機４から吹き出される空気の方向を必要に応じて上下に変更し、左右羽根は、室内機４から吹き出される空気の方向を必要に応じて左右に変更する。

圧縮機６、送風ファン、上下羽根、左右羽根、四方弁８、膨張弁１２、電磁弁３０，４２等はコントローラ４８（例えばマイコン）に電気的に接続され、圧縮機６、送風ファン、上下羽根、左右羽根、四方弁８、膨張弁１２の運転あるいは動作は、コントローラ４８からの制御信号に基づいて制御されるとともに、二つの電磁弁３０、４２はコントローラ４８からの制御信号に基づいて開閉される。さらに、蓄熱材温度センサ４６により検出された蓄熱材３６の温度は、コントローラ４８に入力可能とされているとともに、電気ヒータ５２はコントローラ４８に電気的に接続され、電気ヒータ５２の運転あるいは動作は、コントローラ４８からの制御信号に基づいて制御される。

上記構成の本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置において、各部品の相互の接続関係と機能について暖房運転時を例にとり冷媒の流れとともに説明する。

圧縮機６の吐出口から吐出された冷媒は、第１配管１８を通って四方弁８から室内熱交換器１６へと至る。室内熱交換器１６で室内空気と熱交換して凝縮した冷媒は、室内熱交換器１６を出て第２配管２０を通り、膨張弁１２への異物侵入を防止するストレーナ１０を通って、膨張弁１２に至る。膨張弁１２で減圧した冷媒は、第３配管２２を通って室外熱交換器１４に至り、室外熱交換器１４で室外空気と熱交換して蒸発した冷媒は、第４配管２４と四方弁８とアキュームレータ２６を通って圧縮機６の吸入口へと戻る。

また、第１配管１８の圧縮機６吐出口と四方弁８の間から分岐した第５配管２８は、第１電磁弁３０を介して第３配管２２の膨張弁１２と室外熱交換器１４の間に合流している。

さらに、内部に蓄熱材３６と蓄熱熱交換器３４を収納した蓄熱槽３２は、圧縮機６に接して取り囲むように配置され、圧縮機６で発生した熱を蓄熱材３６に蓄積し、第２配管２０から室内熱交換器１６とストレーナ１０の間で分岐した第６配管３８は、第２電磁弁４２を経て蓄熱熱交換器３４の入口へと至り、蓄熱熱交換器３４の出口から出た第７配管４０は、第４配管２４における四方弁８とアキュームレータ２６の間に合流する。

なお、図１では、ストレーナ１０を、第２配管２０における第６配管３８との分流部分と膨張弁１２の間に配置したが、第２配管２０における室内熱交換器１６と第６配管３８との分流部分の間に配置しても、膨張弁１２への異物侵入を防止するという機能は保持することができる。

ただし、ストレーナ１０には圧力損失があり、前者の配置にした方が、第２配管２０における第６配管３８との分流部分において、冷媒が第６配管３８側に流れやすくなり、第６配管３８から蓄熱熱交換器３４を通って第７配管４０に至るバイパス配管系の循環量が増加する。その結果、蓄熱材３６の温度が高く蓄熱熱交換器３４の熱交換能力が非常に大きい場合においても、蓄熱熱交換器３４の循環量が多いため、蓄熱熱交換器３４の後半部で過熱度が高くなって熱交換できなくなる現象が起こりにくくなり、蓄熱熱交換器３４の熱交換量が十分発揮されて、除霜能力も十分に発揮されるという利点がある。

次に、図１に示される空気調和機の通常暖房時の動作及び冷媒の流れを模式的に示す図２を参照しながら通常暖房時の動作を説明する。

通常暖房運転時、第１電磁弁３０と第２電磁弁４２は閉制御されており、上述したように圧縮機６の吐出口から吐出された冷媒は、第１配管１８を通って四方弁８から室内熱交換器１６に至る。室内熱交換器１６で室内空気と熱交換して凝縮した冷媒は、室内熱交換器１６を出て、第２配管２０を通り膨張弁１２に至り、膨張弁１２で減圧した冷媒は、第３配管２２を通って室外熱交換器１４に至る。室外熱交換器１４で室外空気と熱交換して蒸発した冷媒は、第４配管２４を通って四方弁８から圧縮機６の吸入口へと戻る。

また、圧縮機６で発生した熱は、圧縮機６の外壁から蓄熱槽３２の外壁を介して蓄熱槽３２の内部に収容された蓄熱材３６に蓄積される。

次に、図１に示される空気調和機の除霜・暖房時の動作及び冷媒の流れを示す模式的に示す図３を参照しながら除霜・暖房時の動作を説明する。図中、実線矢印は暖房に供する冷媒の流れを示しており、破線矢印は除霜に供する冷媒の流れを示している。

上述した通常暖房運転中に室外熱交換器１４に着霜し、着霜した霜が成長すると、室外熱交換器１４の通風抵抗が増加して風量が減少し、室外熱交換器１４内の蒸発温度が低下する。本発明に係る空気調和機には、図３に示されるように、室外熱交換器１４の配管温度を検出する温度センサ４４が設けられており、非着霜時に比べて、蒸発温度が低下したことを温度センサ４４で検出すると、通常暖房運転から除霜・暖房運転への指示がコントローラ４８から出力される。

通常暖房運転から除霜・暖房運転に移行すると、第１電磁弁３０と第２電磁弁４２は開制御され、上述した通常暖房運転時の冷媒の流れに加え、圧縮機６の吐出口から出た気相冷媒の一部は第５配管２８と第１電磁弁３０を通り、第３配管２２を通る冷媒に合流して、室外熱交換器１４を加熱し、凝縮して液相化した後、第４配管２４を通って四方弁８とアキュームレータ２６を介して圧縮機６の吸入口へと戻る。

また、第２配管２０における室内熱交換器１６とストレーナ１０の間で分流した液相冷媒の一部は、第６配管３８と第２電磁弁４２を経て、蓄熱熱交換器３４で蓄熱材３６から吸熱し蒸発、気相化して、第７配管４０を通って第４配管２４を通る冷媒に合流し、アキュームレータ２６から圧縮機６の吸入口へと戻る。

アキュームレータ２６に戻る冷媒には、室外熱交換器１４から戻ってくる液相冷媒が含まれているが、これに蓄熱熱交換器３４から戻ってくる高温の気相冷媒を混合することで、液相冷媒の蒸発が促され、アキュームレータ２６を通過して液相冷媒が圧縮機６に戻ることがなくなり、圧縮機６の信頼性の向上を図ることができる。

除霜・暖房開始時に霜の付着により氷点下となった室外熱交換器１４の温度は、圧縮機６の吐出口から出た気相冷媒によって加熱されて、零度付近で霜が融解し、霜の融解が終わると、室外熱交換器１４の温度は再び上昇し始める。この室外熱交換器１４の温度上昇を温度センサ４４で検出すると、除霜が完了したと判断し、除霜・暖房運転から通常暖房運転への指示がコントローラ４８から出力される。

次に、除霜・暖房運転を開始する際における電気ヒータ５２による蓄熱材３６の補助的な加熱運転について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図４のフローチャートにおけるそれぞれのステップは、冷凍サイクル装置の各構成部がコントローラ４８により制御されて動作することにより実施される。

まず、図４のフローチャートのステップＳ１において、室外熱交換器１４の除霜運転（除霜・暖房運転）を実施する必要があるかどうかが、コントローラ４８により判断される。具体的には、室外熱交換器１４の配管温度（蒸発温度）が温度センサ４４により検出されて、この検出温度が予め設定された所定温度より低下した場合に、コントローラ４８が除霜・暖房運転の実施が必要と判断する。

ステップＳ１において、除霜・暖房運転の実施が必要と判断された場合には、ステップＳ２において、蓄熱装置５０の蓄熱材３６の蓄熱量が、除霜運転を行うための必要な熱量に不足していいないかどうかが、コントローラ４８により判断される。具体的には、蓄熱材３６の温度が蓄熱材温度センサ４６により検出されて、この検出温度に基づいて、蓄熱材３６に蓄積されている熱量（蓄熱量）がコントローラ４８により算出される。また、コントローラ４８では、除霜運転の実施に必要な熱量の情報が記憶されており、蓄熱量と除霜運転の実施に必要な熱量とが比較されて、不足する熱量が算出されるとともに、不足する熱量を補うための蓄熱材３６の加熱温度が設定される。

なお、コントローラ４８では、このように熱量を算出するような場合に代えて、検出された蓄熱材３６の温度を、除霜運転を行うために必要な熱量が確保できる予め設定された温度と比較することにより、蓄熱材３６の加熱温度を決定するようにしても良い。

ステップＳ２において、蓄熱材３６の蓄熱量が不足していると判断された場合には、ステップＳ３にて電気ヒータ５２による蓄熱材３６の加熱運転が行われる。この加熱運転の実施中に、蓄熱材温度センサ４６により蓄熱材３６の温度が検出され、コントローラ４８にて設定された加熱温度に到達するまで、電気ヒータ５２による加熱運転が継続される（ステップＳ４）。

その後、ステップＳ４にて、蓄熱材３６の温度が設定温度に到達したことが確認されると、ステップＳ５にて除霜・暖房運転が開始され、蓄熱材３６に蓄積された熱が利用されながら圧縮機６の吐出口から吐出される気相冷媒により室外熱交換器１４の除霜が行われる。なお、除霜・暖房運転を開始する際には、加熱ヒータ５２は停止されるが、さらなる蓄熱材３６の加熱が必要な場合には加熱ヒータ５２を運転しても良い。

なお、ステップＳ２において、除霜運転を行うために必要な熱量が蓄熱材３６に蓄積されていると判断された場合には、電気ヒータ５２の加熱運転を行うことなく、ステップＳ５の除霜・暖房運転が行われる。

このように実施の形態１の冷凍サイクル装置によれば、蓄熱材３６を補助的に加熱する電気ヒータ５２を蓄熱装置５０が備えているため、圧縮機６から受け取る廃熱だけでは除霜運転を実施するために必要な蓄熱量が不足するような場合に、電気ヒータ５２の運転により不足分の熱を蓄熱材３６に与えることができる。したがって、冷凍サイクル装置において、室外熱交換器の除霜運転を確実に行うことができる。

また、このような電気ヒータ５２による蓄熱材３６の加熱運転は、除霜運転を開始する直前に蓄熱材３６の蓄熱量の不足の有無をコントローラ４８が判断して、不足している場合のみに行われる。したがって、エネルギの効率的な利用を図ることができる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置を備えた空気調和機の構成を示している。以下に実施の形態１との相違点についてのみ説明する。なお、図５では、コントローラ４８の図示を省略している。

図５に示すように、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置では、蓄熱装置１５０の蓄熱材１３６として金属材料（例えば、アルミニウム）が用いられており、この金属材料の蓄熱材１３６を加熱する電気ヒータ５２が備えられている。

例えば、実施の形態１のように、蓄熱材３６として液体が用いられるような場合には、電気ヒータ５２の近傍の液体が加熱により沸騰する場合があり、沸騰により蓄熱材３６が蒸発して収容量が減少する可能性がある。これに対して、実施の形態２のように、蓄熱材１３６として金属材料を用いることにより、液体の沸騰という問題が生じることはない。

また、アルミニウムなどの金属材料では、その比熱が水などの液体に比して小さいが、金属材料が有する耐温特性により電気ヒータ５２による加熱温度を高めに設定することが可能である。そのため、蓄熱材１３６の温度差を大きく設定することができ、これにより必要な蓄熱量を確保することができる。また、このように温度差を大きく設定することで、蓄熱材１３６の大きさを小型化することもできる。さらに、蓄熱材１３６として金属材料を用いた場合には、蓄熱槽が不要となることからも、さらなる小型化を図ることができる。

なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、以下のようにその他種々の態様で実施できる。

例えば、蓄熱材３６として液体を収容する蓄熱槽３２は、電気ヒータ５２の加熱による液体の蒸発により液体の収容量が低減することを抑制するために、密閉性の高いものを用いることが好ましい。蓄熱槽３２の形成材料としては、樹脂材料および金属材料が考えられるが、密閉性の確保という観点からは金属材料を用いることが好ましい。

また、電気ヒータ５２は、蓄熱材３６、１３６を直接的あるいは間接的に加熱できるような配置であれば良く、例えば、電気ヒータ５２により蓄熱槽３２を加熱して、間接的に蓄熱材３６を加熱するようにしても良い。

補助加熱装置としては、電気ヒータ以外の電気を用いた加熱装置を採用しても良く、例えば、電磁誘導を用いた加熱装置を採用しても良い。

蓄熱材を補助的に加熱して不足する蓄熱量を補うという本発明の冷凍サイクル装置は、図１に示すような冷凍サイクルのみに限られず、蓄熱装置を用いて除霜運転を行うその他様々な冷凍サイクルを用いた装置にも適用できる。例えば、図６に示す従来の冷凍サイクル装置に対して、蓄熱材を補助的に加熱するという本発明の構成を適用しても良い。

また、冷媒配管を直接加熱するようなヒータを設置して、冷媒を加熱することで、蓄熱材の蓄熱量の不足を補うようにすることもできる。また、このような冷媒の補助的な加熱は、蓄熱材の加熱と併用することもできる。

なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、蓄熱材に蓄積された熱の不足を補助的に補うことができるため、除霜運転を確実に行うことができるので、空気調和機、冷蔵庫、給湯器、ヒートポンプ式洗濯機等に有用である。

２室外機、４室内機、６圧縮機、８四方弁、１０ストレーナ、
１２膨張弁、１４室外熱交換器、１６室内熱交換器、１８第１配管、
２０第２配管、２２第３配管、２４第４配管、２６アキュームレータ、
２８第５配管、３０第１電磁弁、３２蓄熱槽、３４蓄熱熱交換器、
３６，１３６蓄熱材、３８第６配管、４０第７配管、４２第２電磁弁、
４４温度センサ、４６蓄熱材温度センサ、４８コントローラ、５０，１５０蓄熱装置、５２電気ヒータ。

Claims

冷媒配管を介して接続された圧縮機、室内熱交換器、膨張弁および室外熱交換器と、前記圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱材および前記蓄熱材に蓄積された熱と冷媒との間で熱交換を行う蓄熱熱交換器を有する蓄熱装置とを備える冷凍サイクル装置であって、
前記蓄熱装置に備えられ、前記蓄熱材を補助的に加熱する電気を用いた補助加熱装置と、
前記蓄熱材に蓄積された熱が前記蓄熱熱交換器を介して熱交換された冷媒を、前記室外熱交換器に循環させることで、前記室外熱交換器の除霜運転を開始させるコントローラと、
前記蓄熱材の温度を検出する蓄熱材温度センサとを備え、
前記コントローラは、前記蓄熱材温度センサが検出した温度に基づいて、前記除霜運転を開始する前に前記補助加熱装置による前記蓄熱材の加熱を開始させる、冷凍サイクル装置。
圧縮機と、前記圧縮機に接続された室内熱交換器と、前記室内熱交換器と接続された膨張弁と、前記膨張弁と接続された室外熱交換器と、を備え、前記室外熱交換器と前記圧縮機とが接続された冷凍サイクル装置であって、
前記圧縮機を囲むように配置され、前記圧縮機で発生した熱を蓄熱する蓄熱材と、前記蓄熱材に蓄熱された熱とで熱交換を行う蓄熱熱交換器を有する蓄熱装置をさらに備え、
前記室外熱交換器の除霜運転時には、前記圧縮機の吐出冷媒が前記室外熱交換器に導かれるとともに、前記室内熱交換器を介して前記蓄熱熱交換器に導かれ、前記室外熱交換器を通った後の冷媒と、前記蓄熱熱交換器で前記蓄熱材と熱交換された冷媒と、が合流して前記圧縮機の吸入側に導かれ、
前記蓄熱装置は、前記蓄熱材を補助的に加熱する電気を用いた補助加熱装置をさらに備える、冷凍サイクル装置。
前記蓄熱装置は、液体を前記蓄熱材として収容する蓄熱槽をさらに備える、請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
前記蓄熱装置において、前記蓄熱材として金属材料が用いられる、請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
前記蓄熱材に蓄積された熱が前記蓄熱熱交換器を介して熱交換された冷媒を、前記室外熱交換器に循環させることで、前記室外熱交換器の除霜運転を開始させるコントローラと、
前記蓄熱材の温度を検出する蓄熱材温度センサとをさらに備え、
前記コントローラは、前記蓄熱材温度センサが検出した温度に基づいて、前記除霜運転を開始する前に前記補助加熱装置による前記蓄熱材の加熱を開始させる、請求項２に記載の冷凍サイクル装置。