JP2005226918A - 太陽電池駆動冷媒サイクル装置、給湯器、温蔵庫、冷却貯蔵庫、飲料供給装置及び空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】 更なる環境破壊問題の解決を図り、且つ、電力事情の不安定な地域においても支障無く使用できる冷媒サイクル装置を提供する。
【解決手段】冷媒サイクル装置は、コンプレッサ１０、ガスクーラ１５４、減圧装置、蒸発器１５７等を環状に接続して成り、二酸化炭素を冷媒として用い、高圧側が超臨界圧力となり得る冷媒回路と、太陽電池ＳＤとを備え、太陽電池ＳＤにおいて発電された電力を電動要素１４に印加して運転する、太陽電池ＳＤにおいて発電された電力から周波数制御可能な疑似交流電力を生成して電動要素１４を運転するインバータ１００を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コンプレッサ、ガスクーラ、減圧装置、蒸発器等を環状に接続して成り、二酸化炭素を冷媒として用い、高圧側が超臨界圧力となり得る冷媒回路を備えた冷媒サイクル装置及びそれを用いた給湯器、温蔵庫、冷却貯蔵庫、飲料供給装置及び空気調和機に関するものである。

従来より冷却貯蔵庫や空気調和機に使用される冷媒サイクル装置は、ロータリコンプレッサ（圧縮機）、ガスクーラ、減圧装置（膨張弁やキャピラリチューブ等）及び蒸発器等を順次環状に配管接続して冷媒回路が構成されている。そして、ロータリコンプレッサの回転圧縮要素の吸込ポートから冷媒ガスがシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり、高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経てガスクーラに吐出される。このガスクーラにて冷媒ガスは放熱した後、絞り手段で絞られて蒸発器に供給される。そこで冷媒が蒸発し、そのときに周囲から吸熱することにより冷却作用を発揮するものであった。

ここで、近年では地球環境問題に対処するため、この種の冷媒サイクル装置においても、従来のフロンを用いずに自然冷媒である二酸化炭素（ＣＯ₂）を冷媒として用い、高圧側を超臨界圧力として運転するものが開発されて来ている（例えば、特許文献１参照）。
特公平７−１８６０２号公報

このように、近年では冷媒サイクル装置の冷媒として二酸化炭素を用い、環境問題の解決に寄与する努力をしているものの、コンプレッサを駆動するモータの電源としては依然商用電力に頼っていたため、電力消費に起因する環境破壊は免れない。また、電力事情の悪い地域や国によってはコンプレッサを駆動するための電源を確保できない場合もある。

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、更なる環境破壊問題の解決を図り、且つ、電力事情の不安定な地域においても支障無く使用できる冷媒サイクル装置及びそれを用いた給湯器、温蔵庫、冷却貯蔵庫、飲料供給装置及び空気調和機を提供するものである。

本発明の冷媒サイクル装置は、コンプレッサ、ガスクーラ、減圧装置、蒸発器等を環状に接続して成り、二酸化炭素を冷媒として用い、高圧側が超臨界圧力となり得る冷媒回路と、太陽電池とを備え、太陽電池において発電された電力をコンプレッサ駆動用モータに印加して運転することを特徴とする。

請求項２の発明の冷媒サイクル装置は、上記に加えて太陽電池において発電された電力から周波数制御可能な疑似交流電力を生成してコンプレッサ駆動用モータを運転するインバータを備えたことを特徴とする。

請求項３の発明の冷媒サイクル装置は、上記各発明に加えて蒸発器により冷却される第一蓄熱装置を設け、この第一蓄熱装置を使用して蒸発器により冷却される対象を冷却することを特徴とする。

請求項４の発明の冷媒サイクル装置は、上記各発明に加えてガスクーラにより加熱される第二蓄熱装置を設け、この第二蓄熱装置を使用してガスクーラにより加熱される対象を加熱することを特徴とする。

請求項５の発明の冷媒サイクル装置は、上記各発明に加えて太陽電池において発電された電力のうち余剰分を熱エネルギーに変換して蓄積する第三蓄熱装置を備え、この第三蓄熱装置に蓄積された熱エネルギーを電力に変換し、コンプレッサ駆動用モータに印加することを特徴とする。

請求項６の発明の冷媒サイクル装置は、上記において第三蓄熱装置の冷却作用にて蒸発器により冷却される対象を冷却することを特徴とする。

請求項７の発明の冷媒サイクル装置は、前記各発明において第三蓄熱装置の加熱作用にてガスクーラにより加熱される対象を加熱することを特徴とする。

請求項８の発明の給湯器は、上記冷媒サイクル装置のガスクーラにより湯を生成することを特徴とする。

請求項９の発明の温蔵庫は、前記冷媒サイクル装置のガスクーラにより庫内を加熱することを特徴とする。

請求項１０の発明の冷却貯蔵庫は、前記冷媒サイクル装置の蒸発器により庫内を冷却することを特徴とする。

請求項１１の発明の飲料供給装置は、前記冷媒サイクル装置のガスクーラにより飲料庫内を加熱し、蒸発器により飲料庫内を冷却することを特徴とする。

請求項１２の発明の空気調和機は、前記冷媒サイクル装置のガスクーラにより室内を暖房し、及び／又は、蒸発器により室内を冷房することを特徴とする。

本発明の冷媒サイクル装置では、コンプレッサ、ガスクーラ、減圧装置、蒸発器等を環状に接続して成り、二酸化炭素を冷媒として用い、高圧側が超臨界圧力となり得る冷媒回路と、太陽電池とを備え、太陽電池において発電された電力をコンプレッサ駆動用モータに印加して運転するので、商用電力を消費すること無く、若しくは、商用電力の消費量を削減しながら、コンプレッサを運転して冷媒回路中に二酸化炭素冷媒を循環させ、冷媒サイクル装置における加熱作用、及び／又は、冷却作用を発揮させることができるようになる。

これにより、二酸化炭素冷媒の使用によるオゾン層破壊問題の解消と電力消費の削減による地球温暖化問題の解決の双方に寄与することができるようになる。特に、二酸化炭素を冷媒として使用する場合には、冷媒回路中の圧力が極めて高くなるが、太陽電池の発電量を制限しておくことで、コンプレッサの過負荷時には自動的にモータを停止させることも可能となる。また、太陽電池を使用してコンプレッサ駆動モータの電力を確保するので、電力事情の不安定な国や地域においても運転可能となり、利便性と使用性に富んだものとなる。

また、請求項２の発明の冷媒サイクル装置では、上記に加えて太陽電池において発電された電力から周波数制御可能な疑似交流電力を生成してコンプレッサ駆動用モータを運転するインバータを備えているので、コンプレッサの能力制御を行い、太陽電池を使用した円滑且つ効率的な運転を実現できるようになる。

また、請求項３の発明の冷媒サイクル装置は、上記各発明に加えて蒸発器により冷却される第一蓄熱装置を設け、この第一蓄熱装置を使用して蒸発器により冷却される対象を冷却するようにしたので、冷媒回路において生じる余剰冷却能力を利用して第一蓄熱装置を冷却しておき、例えば、太陽電池からの電力供給が断たれた場合などに、この第一蓄熱装置によって冷却対象を冷却することができるようになり、冷却作用の安定化と更なるエネルギー効率の改善を図ることが可能となる。

また、請求項４の発明の冷媒サイクル装置は、上記各発明に加えてガスクーラにより加熱される第二蓄熱装置を設け、この第二蓄熱装置を使用してガスクーラにより加熱される対象を加熱するようにしたので、冷媒回路において生じる余剰加熱能力を利用して第二蓄熱装置を加熱しておき、例えば、太陽電池からの電力供給が断たれた場合などに、この第二蓄熱装置によって加熱対象を加熱することができるようになり、加熱作用を安定化と更なるエネルギー効率の改善を図ることが可能となる。

また、請求項５の発明の冷媒サイクル装置では、上記各発明に加えて太陽電池において発電された電力のうち余剰分を熱エネルギーに変換して蓄積する第三蓄熱装置を備え、この第三蓄熱装置に蓄積された熱エネルギーを電力に変換し、コンプレッサ駆動用モータに印加するので、日中太陽電池の発電に余剰が生じる場合には、第三蓄熱装置にエネルギーを蓄えておき、これを夜間に使用することが可能となり、より効率的な運転が可能となる。

また、請求項６の発明の冷媒サイクル装置では、上記において第三蓄熱装置の冷却作用にて蒸発器により冷却される対象を冷却するので、太陽電池からの余剰電力から発熱と吸熱を行って熱エネルギーに変換するものでは、吸熱作用を利用して蒸発器の冷却作用を補完することができるようになる。

また、請求項７の発明の冷媒サイクル装置では、前記各発明において第三蓄熱装置の加熱作用にてガスクーラにより加熱される対象を加熱するので、太陽電池からの余剰電力から発熱と吸熱を行って熱エネルギーに変換するものでは、発熱作用を利用してガスクーラの加熱作用を補完することができるようになる。

そして、請求項８の発明の如く上記冷媒サイクル装置のガスクーラを給湯器における湯の生成に利用することにより、また、請求項９の発明の如く上記冷媒サイクル装置のガスクーラを温蔵庫の庫内加熱に利用することにより、また、請求項１０の発明の如く上記冷媒サイクル装置の蒸発器を冷却貯蔵庫の庫内冷却に利用することにより、また、請求項１１の発明の如く上記冷媒サイクル装置のガスクーラと蒸発器を飲料供給装置の庫内加熱及び冷却に利用することにより、更には、請求項１２の発明の如く上記冷媒サイクル装置のガスクーラ及び／又は蒸発器を空気調和機の室内暖房及び／又は室内冷房に使用することにより、エコロジーな給湯器、温蔵庫、冷却貯蔵庫、飲料供給装置又は空気調和機を提供することができるようになる。

次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明の冷媒サイクル装置の一実施例の冷媒回路図、図２は図１の冷媒サイクル装置に使用するコンプレッサの実施例として、第１の回転圧縮要素（第１の圧縮要素）３２及び第２の回転圧縮要素（第２の圧縮要素）３４を備えた内部中間圧型多段（２段）圧縮式のロータリコンプレッサ１０の縦断面図である。

各図において、１０は二酸化炭素（ＣＯ₂）を冷媒として使用する内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサで、このコンプレッサ１０は鋼板からなる円筒状の密閉容器１２と、この密閉容器１２の内部空間の上側に配置収納されたコンプレッサ駆動用モータとしての電動要素１４及びこの電動要素１４の下側に配置され、電動要素１４の回転軸１６により駆動される第１の回転圧縮要素３２（１段目）及び第２の回転圧縮要素３４（２段目）から成る回転圧縮機構部１８にて構成されている。尚、コンプレッサ１０の電動要素１４は所謂磁極集中巻き式のＤＣモータであり、インバータ１００により運転周波数及びトルク制御が行われる。

密閉容器１２は底部をオイル溜めとし、電動要素１４と回転圧縮機構部１８を収納する容器本体１２Ａと、この容器本体１２Ａの上部開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ（蓋体）１２Ｂとで構成され、且つ、このエンドキャップ１２Ｂの上面中心には円形の取付孔１２Ｄが形成されており、この取付孔１２Ｄには電動要素１４に電力を供給するためのターミナル（配線を省略）２０が取り付けられている。

前記電動要素１４は、密閉容器１２の上部空間の内周面に沿って環状に取り付けられたステータ２２と、このステータ２２の内側に若干の間隔を設けて挿入設置されたロータ２４とからなる。このロータ２４は中心を通り鉛直方向に延びる回転軸１６に固定されている。ステータ２２は、ドーナッツ状の電磁鋼板を積層した積層体２６と、この積層体２６の歯部に直巻き（集中巻き）方式により巻装されたステータコイル２８を有している。また、ロータ２４はステータ２２と同様に電磁鋼板の積層体３０で形成され、この積層体３０内に永久磁石ＭＧを挿入して形成されている。

前記第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４との間には中間仕切板３６が挟持されている。即ち、第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４は、中間仕切板３６と、この中間仕切板３６の上下に配置された上シリンダ３８、下シリンダ４０と、この上下シリンダ３８、４０内を、１８０度の位相差を有して回転軸１６に設けられた上下偏心部４２、４４により偏心回転される上下ローラ４６、４８と、この上下ローラ４６、４８に当接して上下シリンダ３８、４０内をそれぞれ低圧室側と高圧室側に区画するベーン５０、５２と、上シリンダ３８の上側の開口面及び下シリンダ４０の下側の開口面を閉塞して回転軸１６の軸受けを兼用する支持部材としての上部支持部材５４及び下部支持部材５６にて構成されている。

一方、上部支持部材５４及び下部支持部材５６には、図示しない吸込ポートにて上下シリンダ３８、４０の内部とそれぞれ連通する吸込通路６０（上側の吸込通路は図示せず）と、一部を凹陥させ、この凹陥部を上部カバー６６、下部カバー６８にて閉塞することにより形成される吐出消音室６２、６４とが設けられている。

尚、吐出消音室６４と密閉容器１２内とは、上下シリンダ３８、４０や中間仕切板３６を貫通する連通路にて連通されており、連通路の上端には中間吐出管１２１が立設され、この中間吐出管１２１から第１の回転圧縮要素３２で圧縮された中間圧の冷媒ガスが密閉容器１２内に吐出される。

そして、冷媒としては地球環境にやさしく、可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である前述した二酸化炭素（ＣＯ₂）が使用され、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、ＰＡＧ（ポリアルキレングリコール）など既存のオイルが使用される。

密閉容器１２の容器本体１２Ａの側面には、上部支持部材５４と下部支持部材５６の吸込通路６０（上側は図示せず）、吐出消音室６２、上部カバー６６の上側（電動要素１４の下端に略対応する位置）に対応する位置に、スリーブ１４１、１４２、１４３及び１４４がそれぞれ溶接固定されている。そして、スリーブ１４１内には上シリンダ３８に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９２の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９２の一端は上シリンダ３８の図示しない吸込通路と連通する。この冷媒導入管９２は後述する中間冷却回路１５０に設けられたガスクーラ１５４を経てスリーブ１４４に至り、他端はスリーブ１４４内に挿入接続されて密閉容器１２内に連通する。

また、スリーブ１４２内には下シリンダ４０に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９４の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９４の一端は下シリンダ４０の吸込通路６０と連通する。また、スリーブ１４３内には冷媒吐出管９６が挿入接続され、この冷媒吐出管９６の一端は吐出消音室６２と連通する。

次に図１において、上述したコンプレッサ１０は図１に示す例えば冷却貯蔵庫（冷蔵庫やショーケース等）の冷媒回路の一部を構成する。即ち、コンプレッサ１０の冷媒吐出管９６はガスクーラ１５４の入口に接続される。そして、このガスクーラ１５４の出口に接続された配管は内部熱交換器１６０を通過する。この内部熱交換器１６０はガスクーラ１５４から出た高圧側の冷媒と蒸発器１５７から出た低圧側の冷媒とを熱交換させるためのものである。

内部熱交換器１６０を通過した配管は絞り手段としての膨張弁１５６に至る。そして、膨張弁１５６の出口は蒸発器１５７の入口に接続され、蒸発器１５７を出た配管は内部熱交換器１６０を経て冷媒導入管９４に接続される。

そして、図１においてＳＤは本発明で使用する太陽電池である。この太陽電池ＳＤは単結晶シリコン、多結晶シリコン、或いは、アモルファスシリコンからモジュールが構成された半導体素子であり、入射する光エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。そして、この太陽電池ＳＤで発電された電力（ＤＣ）は、前述したインバータ１００に入力され、所定周波数の三相疑似交流電圧に変換されてコンプレッサ１０の電動要素１４に印加されることになる。

この太陽電池ＳＤからインバータ１００に至る電力ラインには更に蓄熱装置（第三蓄熱装置）１７０が分岐して接続されている。この蓄熱装置１７０は、例えばペルチェ素子（熱電素子）を使用して電気エネルギーを熱エネルギーに変換し、更には、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する。１７４は蓄熱槽であり、蓄熱装置１７０によって変換された熱エネルギーを湯及び氷によって蓄積するものである。

他方、１７６は蒸発器１５７からの冷却作用によって冷却される位置に配置された蓄熱装置（第一蓄熱装置）である。この蓄熱装置１７６は氷蓄熱用の水槽或いは蓄冷剤などから構成されており、蒸発器１５７から生じる余剰冷却能力で冷却され、氷として或いは蓄冷剤の温度低下によって所謂冷熱を蓄積する。また、１７７はガスクーラ１５４の放熱によって加熱される位置に配置された蓄熱装置（第二蓄熱装置）である。この蓄熱装置１７７は貯湯用の水槽或いは蓄熱剤などから構成されており、ガスクーラ１５４から生じる余剰加熱能力、或いは、廃熱で冷却され、湯として或いは蓄熱剤の温度上昇によって熱量を蓄積する。

以上の構成で次に本発明の冷媒サイクル装置の動作を説明する。尚、前記太陽電池ＳＤは家屋や店舗等の建物の屋根に設置されているものとする。日中太陽電池ＳＤに太陽光が入射すると、太陽電池ＳＤを構成するモジュールにおいて発電が行われる。この電力（ＤＣ）はインバータ１００によって所定周波数の三相疑似交流電流に変換され、ターミナル２０及び図示されない配線を介してコンプレッサ１０の電動要素１４のステータコイル２８に通電される。

これにより、電動要素１４は起動し、ロータ２４が回転し始め、回転軸１６と一体に設けた上下偏心部４２、４４に嵌合された上下ローラ４６、４８が上下シリンダ３８、４０内を偏心回転する。そして、冷媒導入管９４及び下部支持部材５６に形成された吸込通路６０を経由して図示しない吸込ポートからシリンダ４０の低圧室側に吸入された低圧（通常運転状態で４ＭＰａ程）の冷媒ガスは、ローラ４８とベーン５２の動作により圧縮されて中間圧（通常運転状態で８ＭＰａ程）となり下シリンダ４０の高圧室側より図示しない連通路を経て中間吐出管１２１から密閉容器１２内に吐出される。これによって、密閉容器１２内は中間圧となる。

そして、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスは冷媒導入管９２に入り、スリーブ１４４から出て中間冷却回路１５０に流入する。そして、この中間冷却回路１５０に流入した冷媒ガスがガスクーラ１５４を通過する過程で空冷方式により放熱する。このように、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された中間圧の冷媒ガスを中間冷却回路１５０を通過させることで、ガスクーラ１５４にて効果的に冷却することができるので、密閉容器１２内の温度上昇を抑え、第２の回転圧縮要素３４における圧縮効率も向上させることができるようになる。ガスクーラ１５４にて冷却された中間圧の冷媒ガスは上部支持部材５４に形成された図示しない吸込通路を経由して、図示しない吸込ポートから第２の回転圧縮要素３４の上シリンダ３８の低圧室側に吸入される。

第２の回転圧縮要素３４の上シリンダ３８の低圧室側に吸入された冷媒ガスは、ローラ４６とベーン５０の動作により２段目の圧縮が行われて高温高圧（通常運転状態で１２ＭＰａ程）の冷媒ガスとなり、高圧室側から図示しない吐出ポートを通り上部支持部材５４に形成された吐出消音室６２を経て冷媒吐出管９６より外部に吐出される。このとき、冷媒は適切な超臨界圧力まで圧縮されており、この冷媒吐出管９６から吐出された冷媒ガスはガスクーラ１５４に流入する。

ガスクーラ１５４に流入した冷媒ガスは空冷方式により放熱した後、内部熱交換器１６０を通過する。冷媒はそこで低圧側の冷媒に熱を奪われて更に冷却される。これにより、冷媒の過冷却度が大きくなるという効果によって、蒸発器１５７における冷媒の冷却能力が向上する。また、蓄熱装置１７７はガスクーラ１５４からの放熱で加熱され、熱量を蓄える。

内部熱交換器１６０で冷却された高圧側の冷媒ガスは膨張弁１５６に至る。尚、膨張弁１５６の入口では冷媒ガスはまだ気体の状態である。冷媒は膨張弁１５６における圧力低下により、気体／液体の二相混合体とされ、その状態で蒸発器１５７内に流入する。そこで冷媒は蒸発し、空気から吸熱することにより冷却作用を発揮し、冷却貯蔵庫の庫内を冷却する。また、蓄熱装置１７６は蒸発器１５７からの冷却作用で冷却され、所謂冷熱を蓄える。

その後、冷媒は蒸発器１５７から流出して、内部熱交換器１６０を通過する。そこで前記高圧側の冷媒から熱を奪い、加熱作用を受ける。このように、蒸発器１５７で蒸発して低温となり、蒸発器１５７を出た冷媒は完全に気体の状態ではなく液体が混在した状態となる場合もあるが、内部熱交換器１６０を通過させて高圧側の冷媒と熱交換させることで、冷媒は過熱度がとれて完全に気体となる。これにより、低圧側にアキュムレータを設けること無く、コンプレッサ１０に液冷媒が吸い込まれる液バックを確実に防止し、コンプレッサ１０が液圧縮にて損傷を受ける不都合を回避することができるようになる。

尚、内部熱交換器１６０で加熱された冷媒は、冷媒導入管９４からコンプレッサ１０の第１の回転圧縮要素３２内に吸い込まれるサイクルを繰り返す。また、ガスクーラ１５４及び蒸発器１５７には通風用のファンが設けられるが、これも太陽電池ＳＤから給電されるＤＣモータにて駆動される。

インバータ１００は前述の如く太陽電池ＳＤを構成するモジュールにおいて発電された電力（ＤＣ）を所定周波数の三相疑似交流電流に変換してコンプレッサ１０の電動要素１４を運転するものであるが、電動要素１４に流れる電流は最大の負荷において太陽電池ＳＤの最適動作点における最適動作電流よりも十分低い値に設定されている。これによって、通常の負荷状態におけるコンプレッサ１０の動作を保証する。

また、太陽電池ＳＤからの電力に余剰が生じる場合、蓄熱装置１７０は太陽電池ＳＤからの余剰電力（インバータ１００に印加された残りの電力）をペルチェ素子に印加し、このペルチェ素子の放熱側で蓄熱槽１７４の湯槽内の水を加熱して湯を生成すると共に、吸熱側では別途設けられた氷槽内の水を冷却して氷を生成する。これによって、太陽電池ＳＤの余剰電力を熱エネルギーに変換して蓄積する。

そして、例えば夜間などに太陽電池ＳＤにおける発電が停止すると、蓄熱装置１７０は蓄熱槽１７４の湯の熱と氷の冷熱を利用してペルチェ素子によって今度は電力（ＤＣ）を生成し、インバータ１００に印加する。インバータ１００はこの蓄熱装置１７０からの電力から前述同様に三相疑似交流電流を生成してコンプレッサ１０の電動要素１４に印加して駆動する。これにより、太陽電池ＳＤにおける発電が停止する夜間においてもコンプレッサ１０を駆動できる。

そして、上記蓄熱装置１７０の氷蓄熱にも余剰が生じる場合には、ペルチェ素子の吸熱側にて庫内を冷却する構成とすることで、蒸発器１５７による冷却作用を補完することもできる。

このように太陽電池ＳＤによって発電された電力でコンプレッサ１０を駆動することで、電力事情の不安定な国や地域においてもコンプレッサ１０を駆動して冷却貯蔵庫の庫内を冷却することができるようになる。また、電力事情に拘わらず、商用電力と併用することで、商用電力の消費量を無くし、或いは、削減することができるようになり、この点においても地球環境問題に寄与できるようになる。

ここで、蓄熱装置１７０による蓄熱量が少なかった場合には、蓄熱装置１７０からの電力は枯渇することになるが、実施例では蓄熱装置１７０からの電力が所定の下限値に達した時点でコンプレッサ１０の運転を停止し、蒸発器１５７のファンのみ運転する。このファンによる通風は蓄熱装置１７６を通過する構成とすることで、今度は蓄熱装置１７６からの冷却作用によって庫内は冷却されるようになる。このように蓄熱装置１７６を設けておくことにより、例えば夜間などの太陽電池ＳＤの発電が停止し、且つ、蓄熱装置１７０からの電力供給も枯渇する状況下においても庫内を冷却できるようになり、冷却作用の安定化と更なるエネルギー効率の改善を図ることができるようになる。

尚、上述の実施例では太陽電池ＳＤの動作特性における最適動作点よりも十分低い範囲でコンプレッサ１０の電動要素１４を運転するように設定したが、それに限らず、太陽電池ＳＤの最適動作点とコンプレッサ１０の通常負荷の動作電流を略同一としておけば、コンプレッサ１０が過負荷に陥った場合には、太陽電池ＳＤの電力では賄い切れなくなる。これによって、過負荷時には自動的に電動要素１４が運転不能に陥る構成とし、過負荷保護を実現する設計とすることも可能となる。

更に、上記実施例では冷却貯蔵庫の庫内冷却に本発明の冷媒サイクル装置を適用したが、それに限らず、ガスクーラ１５４にて水を加熱し湯を生成する給湯器に適用しても良い。また、この場合には蓄熱装置１７０のペルチェ素子の放熱側で水の加熱を補完してもよい。更に、この場合にも蓄熱装置１７７で給湯器を加熱すれば、夜間でも安定的に給湯を行えるようになる。

また、上記ガスクーラ１５４にて庫内を加熱する温蔵庫にも本発明は適用可能である。この場合にも蓄熱装置１７０のペルチェ素子の放熱側で庫内加熱の補完を行ってもよい。更に、この場合にも蓄熱装置１７７で庫内を加熱すれば、夜間でも安定的に加温を行えるようになる。

また、本発明の冷媒サイクル装置を、ホット／コールドの飲料を手動で、或いは、自動で販売・提供する飲料供給装置に適用することもできる。この場合には、上記ガスクーラ１５４にてホット用の飲料庫内を加熱し、蒸発器１５７にてコールド用の飲料庫内を冷却することになる。特に、飲料供給装置が屋外に設置されるものである場合には、当該飲料供給装置の天井に太陽電池ＳＤを設置すればよい。そして、この場合にも蓄熱装置１７０のペルチェ素子の放熱側でホット用の飲料庫内の加熱を補完し、吸熱側でコールド用の飲料庫内の冷却を補完することが可能である。更に、この場合にも蓄熱装置１７６でコールド用の飲料庫内を冷却し、蓄熱装置１７７でホット用の飲料庫内を加熱すれば、夜間でも安定的に冷却／加温を行えるようになる。

更に、本発明の冷媒サイクル装置を、室内や自動車の車室内空調用の空気調和機に適用することもできる。この場合には、上記ガスクーラ１５４にて室内の暖房を行い、蒸発器１５７にて冷房を行うことになる。特に、自動車の場合には当該自動車のルーフ部分などに太陽電池ＳＤを設置すればよい。そして、この場合にも蓄熱装置１７０のペルチェ素子の放熱側で室内暖房を補完し、吸熱側で冷房を補完することが可能である。更に、この場合にも蓄熱装置１７６で室内を冷房し、蓄熱装置１７７で室内を暖房すれば、夜間でも安定的に空調を行えるようになる。

更にまた、実施例ではコンプレッサ１０は内部中間圧型の多段（２段）圧縮式ロータリコンプレッサを用いて説明したが、本発明に使用可能なコンプレッサ１０はこれに限定されるものではない。

本発明の冷媒サイクル装置の冷媒回路図である。 本発明の冷媒サイクル装置に使用する実施例の内部中間圧多段圧縮式ロータリコンプレッサの縦断面図である。

符号の説明

１０ コンプレッサ
１２ 密閉容器
１４ 電動要素
１６ 回転軸
１８ 回転圧縮機構部
３２ 第１の回転圧縮要素
３４ 第２の回転圧縮要素
３８、４０ シリンダ
１００ インバータ
１５０ 中間冷却回路
１５４ ガスクーラ
１５６ 膨張弁
１５７ 蒸発器
１６０ 内部熱交換器
１７０、１７６、１７７ 蓄熱装置
１７４ 蓄熱槽
ＳＤ 太陽電池

Claims (12)

1. コンプレッサ、ガスクーラ、減圧装置、蒸発器等を環状に接続して成り、二酸化炭素を冷媒として用い、高圧側が超臨界圧力となり得る冷媒回路と、太陽電池とを備え、
   該太陽電池において発電された電力を前記コンプレッサ駆動用モータに印加して運転することを特徴とする冷媒サイクル装置。
2. 前記太陽電池において発電された電力から周波数制御可能な疑似交流電力を生成して前記コンプレッサ駆動用モータを運転するインバータを備えたことを特徴とする請求項１の冷媒サイクル装置。
3. 前記蒸発器により冷却される第一蓄熱装置を設け、この第一蓄熱装置を使用して前記蒸発器により冷却される対象を冷却することを特徴とする請求項１又は請求項２の冷媒サイクル装置。
4. 前記ガスクーラにより加熱される第二蓄熱装置を設け、この第二蓄熱装置を使用して前記ガスクーラにより加熱される対象を加熱することを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の冷媒サイクル装置。
5. 前記太陽電池において発電された電力のうち余剰分を熱エネルギーに変換して蓄積する第三蓄熱装置を備え、この第三蓄熱装置に蓄積された熱エネルギーを電力に変換し、前記コンプレッサ駆動用モータに印加することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４の冷媒サイクル装置。
6. 前記第三蓄熱装置の冷却作用にて前記蒸発器により冷却される対象を冷却することを特徴とする請求項５の冷媒サイクル装置。
7. 前記第三蓄熱装置の加熱作用にて前記ガスクーラにより加熱される対象を加熱することを特徴とする請求項５又は請求項６の冷媒サイクル装置。
8. 前記ガスクーラにより湯を生成することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６又は請求項７の冷媒サイクル装置を用いた給湯器。
9. 前記ガスクーラにより庫内を加熱することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６又は請求項７の冷媒サイクル装置を用いた温蔵庫。
10. 前記蒸発器により庫内を冷却することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６又は請求項７の冷媒サイクル装置を用いた冷却貯蔵庫。
11. 前記ガスクーラにより飲料庫内を加熱し、前記蒸発器により飲料庫内を冷却することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６又は請求項７の冷媒サイクル装置を用いた飲料供給装置。
12. 前記ガスクーラにより室内を暖房し、及び／又は、前記蒸発器により室内を冷房することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６又は請求項７の冷媒サイクル装置を用いた空気調和機。

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