JP6188932B2 - 冷凍サイクル装置、及びその冷凍サイクル装置を備えた空気調和装置 - Google Patents
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Description
本発明は、蓄熱装置を冷媒回路内に備え、制御装置を冷却する冷凍サイクル装置及びその冷凍サイクル装置を備えた空気調和装置に関するものである。
従来の技術として、冷媒回路内に冷却ジャケットを配置し、制御装置を当該冷却ジャケットに取り付けて制御装置の発熱を処理する冷凍サイクル装置が知られている。
このような冷凍サイクル装置では、例えば冷房運転中に高圧側と低圧側との間に2つの減圧装置を用いて中間圧を設け、この中間圧部分に冷却ジャケットを熱的に接続して中温領域で制御装置の冷却を行っている(例えば引用文献1を参照)。
このような冷凍サイクル装置では、例えば冷房運転中に高圧側と低圧側との間に2つの減圧装置を用いて中間圧を設け、この中間圧部分に冷却ジャケットを熱的に接続して中温領域で制御装置の冷却を行っている(例えば引用文献1を参照)。
しかしながら、このような冷凍サイクル装置では、冷房運転に使用するための冷熱の一部を制御装置の冷却に使用してしまうため、特に夏場の圧縮機の高負荷時などで、制御装置のインバータやパワー素子などの発熱量が大きい時期に蒸発器での冷却能力が減少してしまうという問題があった。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、制御装置からの発熱が大きい場合でも確実に制御装置の冷却を行うとともに、蒸発器の冷却能力を維持することが可能な冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
本発明に係る冷凍サイクル装置は、冷房運転の時に圧縮機、流路切替弁、熱源側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器、の順に冷媒が循環する冷媒回路を構成した冷凍サイクル装置であって、前記冷媒回路の高圧側冷媒配管から分岐する分流部から、蓄熱装置用絞り装置、蓄熱装置、を順に設けて前記高圧側冷媒配管に合流する合流部までの放熱回路を有し、前記蓄熱装置は、通過する冷媒の冷熱を蓄熱する蓄熱運転と、前記蓄熱装置に蓄熱した冷熱を通過する冷媒に放出する放熱運転とを有し、前記放熱回路の前記分流部と前記熱源側熱交換器との間の前記冷媒回路には、稼働時に発熱を伴う制御装置が熱的に接続されるものである。
本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、制御装置の発熱を処理し、過冷却度が減少した、もしくは2相状態となった冷媒を、冷熱を蓄熱した蓄熱装置に流通させ過冷却度を大きくとってから蒸発器に供給するため、制御装置からの発熱が大きい場合でも確実に制御装置の冷却を行うとともに、蒸発器の冷却能力を維持することが可能な冷凍サイクル装置を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
図1は、本実施の形態1に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。
図1は、空気調和装置を例としたものであり、大きく室外ユニット51と、蓄熱槽ユニット52と、室内ユニット53とで構成されている。室外ユニット51と蓄熱槽ユニット52は、液配管14及びガス配管15で接続され、蓄熱槽ユニット52と室内ユニット53は、液配管16で接続され、さらに、室外ユニット51と室内ユニット53はガス配管17で接続されている。
図1は、本実施の形態1に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。
図1は、空気調和装置を例としたものであり、大きく室外ユニット51と、蓄熱槽ユニット52と、室内ユニット53とで構成されている。室外ユニット51と蓄熱槽ユニット52は、液配管14及びガス配管15で接続され、蓄熱槽ユニット52と室内ユニット53は、液配管16で接続され、さらに、室外ユニット51と室内ユニット53はガス配管17で接続されている。
<室外ユニット51>
室外ユニット51は、圧縮機1と、流路切り替え手段である四方弁2と、室外熱交換器3と、冷媒熱交換器4と、アキュムレータ18と、が冷媒配管にて直列に接続されている。
室外側制御装置6は、液配管14と熱的に接続するよう配置されている。また、冷媒熱交換器4と、室外側制御装置6との間の冷媒配管から分岐し、冷媒を減圧して膨張させる機能を持つ絞り装置5、冷媒熱交換器4を介してアキュムレータ18の流入配管に接続する過冷却回路30を備えている。
室外ユニット51は、蓄熱槽ユニット52と、室内ユニット53との通信によりデータのやりとりが行えるよう通信配線で互いに接続されている。また、室外ユニット51は、高圧側の圧力を検知する高圧圧力センサ21、低圧側の圧力を検知する低圧圧力センサ22を有している。
室外ユニット51は、圧縮機1と、流路切り替え手段である四方弁2と、室外熱交換器3と、冷媒熱交換器4と、アキュムレータ18と、が冷媒配管にて直列に接続されている。
室外側制御装置6は、液配管14と熱的に接続するよう配置されている。また、冷媒熱交換器4と、室外側制御装置6との間の冷媒配管から分岐し、冷媒を減圧して膨張させる機能を持つ絞り装置5、冷媒熱交換器4を介してアキュムレータ18の流入配管に接続する過冷却回路30を備えている。
室外ユニット51は、蓄熱槽ユニット52と、室内ユニット53との通信によりデータのやりとりが行えるよう通信配線で互いに接続されている。また、室外ユニット51は、高圧側の圧力を検知する高圧圧力センサ21、低圧側の圧力を検知する低圧圧力センサ22を有している。
<蓄熱槽ユニット52>
蓄熱槽ユニット52は、液配管14から分流部31aで分岐し、絞り装置7、蓄熱槽8、電磁弁11を介してガス配管15に接続される蓄熱回路31と、蓄熱回路31の蓄熱槽8と電磁弁11との間から分岐して電磁弁10を通り合流部32aで液配管16へ合流する放熱回路32と、液配管14から電磁弁9を介して液配管16へ接続される直結回路33とを有している。
蓄熱槽8には水が封入されている。また、蓄熱槽ユニット52には、蓄熱槽8の水温を検知する温度センサ19と、蓄熱槽8の冷媒出口部の温度を検知する温度センサ20とを有している。
蓄熱槽ユニット52は、液配管14から分流部31aで分岐し、絞り装置7、蓄熱槽8、電磁弁11を介してガス配管15に接続される蓄熱回路31と、蓄熱回路31の蓄熱槽8と電磁弁11との間から分岐して電磁弁10を通り合流部32aで液配管16へ合流する放熱回路32と、液配管14から電磁弁9を介して液配管16へ接続される直結回路33とを有している。
蓄熱槽8には水が封入されている。また、蓄熱槽ユニット52には、蓄熱槽8の水温を検知する温度センサ19と、蓄熱槽8の冷媒出口部の温度を検知する温度センサ20とを有している。
<室内ユニット53>
室内ユニット53は、室内絞り装置12、室内熱交換器13が接続されて構成されている。室内熱交換器13は、凝縮器や蒸発器として機能し、図示省略の送風手段から供給される室内の空気と冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を凝縮液化又は蒸発ガス化するものである。室内ユニット53は、室内熱交換器13の入口冷媒温度を検知する入口温度センサ23と室内熱交換器13の出口冷媒温度を検知する出口温度センサ24とを備えている。
室内ユニット53は、室内絞り装置12、室内熱交換器13が接続されて構成されている。室内熱交換器13は、凝縮器や蒸発器として機能し、図示省略の送風手段から供給される室内の空気と冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を凝縮液化又は蒸発ガス化するものである。室内ユニット53は、室内熱交換器13の入口冷媒温度を検知する入口温度センサ23と室内熱交換器13の出口冷媒温度を検知する出口温度センサ24とを備えている。
次に、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置の制御装置の構成について説明する。
図2は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置における制御装置のブロック図である。
室外ユニット51は、室外側制御装置6を有している。蓄熱槽ユニット52は、蓄熱槽ユニット制御装置101を有している。そして、室内ユニット53は、室内側制御装置102を有している。
本実施の形態では、これら各制御装置を通信線で接続しており、信号通信を行うことができる。そして、室外側制御装置6は、計時を行うためのタイマ(図示せず)を有している。
図2は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置における制御装置のブロック図である。
室外ユニット51は、室外側制御装置6を有している。蓄熱槽ユニット52は、蓄熱槽ユニット制御装置101を有している。そして、室内ユニット53は、室内側制御装置102を有している。
本実施の形態では、これら各制御装置を通信線で接続しており、信号通信を行うことができる。そして、室外側制御装置6は、計時を行うためのタイマ(図示せず)を有している。
室外側制御装置6には、高圧圧力センサ21から圧力Pdの信号及び低圧圧力センサ22から圧力Psの信号が入力される。
蓄熱槽ユニット制御装置101には、温度センサ19、20の検知温度T19,T20が入力され、室外側制御装置6に送信される。
また、室内側制御装置102には、温度センサ23、24からそれぞれ温度T23、T24の信号が入力される。
蓄熱槽ユニット制御装置101には、温度センサ19、20の検知温度T19,T20が入力され、室外側制御装置6に送信される。
また、室内側制御装置102には、温度センサ23、24からそれぞれ温度T23、T24の信号が入力される。
室外側制御装置6は、入力したこれらのデータに基づいて、圧縮機1の運転周波数、室外熱交換器3の熱交換容量、並びに絞り装置5の開度を演算する。そして、演算結果に基づいて、室外ユニット51の圧縮機1の運転周波数と室外熱交換器3の熱交換容量を図示しない室外ファンの回転数により制御する。
また、室外側制御装置6からの信号に基づいて、蓄熱槽ユニット制御装置101は絞り装置7の開度LEV7を制御する。
室内側制御装置102は、温度T23、T24に基づいて、室内絞り装置12の開度を演算し、室内絞り装置12の開度LEV12を制御する。
次に、冷凍サイクル装置の運転モードについて説明する。
まず、蓄熱運転の場合の冷媒の動作について説明する。
<蓄熱運転>
図3は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置の蓄熱運転時における冷媒の流れを示した冷媒回路図である。
圧縮機1を駆動すると、高温、高圧のガス冷媒が圧縮機1から吐出され、四方弁2を介し室外熱交換器3へ流入し、室外熱交換器3で室外空気と熱交換し、凝縮、液化する。
室外熱交換器3から流出した冷媒の一部は、液配管14から過冷却回路30に分流されて絞り装置5で減圧され、液配管14の冷媒と冷媒熱交換器4で熱交換し、液配管14内の液冷媒を過冷却して圧縮機1に吸引される。一方、過冷却度が増加した液冷媒は、液配管14に取り付けられた室外側制御装置6の発熱を吸収し、蓄熱槽ユニット52へ流入する。
まず、蓄熱運転の場合の冷媒の動作について説明する。
<蓄熱運転>
図3は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置の蓄熱運転時における冷媒の流れを示した冷媒回路図である。
圧縮機1を駆動すると、高温、高圧のガス冷媒が圧縮機1から吐出され、四方弁2を介し室外熱交換器3へ流入し、室外熱交換器3で室外空気と熱交換し、凝縮、液化する。
室外熱交換器3から流出した冷媒の一部は、液配管14から過冷却回路30に分流されて絞り装置5で減圧され、液配管14の冷媒と冷媒熱交換器4で熱交換し、液配管14内の液冷媒を過冷却して圧縮機1に吸引される。一方、過冷却度が増加した液冷媒は、液配管14に取り付けられた室外側制御装置6の発熱を吸収し、蓄熱槽ユニット52へ流入する。
蓄熱槽ユニット52へ流入した冷媒は、蓄熱回路31の絞り装置7で減圧、膨張され蓄熱槽8へ流入する。減圧された低圧の冷媒は、蓄熱槽8内の水と熱交換して蒸発、気化し、電磁弁11、アキュムレータ18を介して圧縮機1に吸引される。
蓄熱槽8内の水は、低圧の冷媒と熱交換し、氷に状態変化する。このとき、蓄熱槽ユニット52では、電磁弁9、電磁弁10は閉であり、電磁弁11は開の状態となっている。
蓄熱槽8内の水は、低圧の冷媒と熱交換し、氷に状態変化する。このとき、蓄熱槽ユニット52では、電磁弁9、電磁弁10は閉であり、電磁弁11は開の状態となっている。
次に冷房放熱運転の冷媒の動作について説明する。
<冷房放熱運転>
図4は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置の冷房放熱運転時における冷媒の流れを示した冷媒回路図である。
室外ユニット51から蓄熱槽ユニット52へ流入した液冷媒は、絞り装置7で中間圧となり、蓄熱槽8で氷と熱交換して冷却され過冷却度が増加する。蓄熱槽8を流出した冷媒は、放熱回路32の電磁弁10を介し、室内ユニット53へと流入する。蓄熱槽ユニット52では、電磁弁9、電磁弁11は閉となり、電磁弁10は開の状態となっている。
<冷房放熱運転>
図4は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置の冷房放熱運転時における冷媒の流れを示した冷媒回路図である。
室外ユニット51から蓄熱槽ユニット52へ流入した液冷媒は、絞り装置7で中間圧となり、蓄熱槽8で氷と熱交換して冷却され過冷却度が増加する。蓄熱槽8を流出した冷媒は、放熱回路32の電磁弁10を介し、室内ユニット53へと流入する。蓄熱槽ユニット52では、電磁弁9、電磁弁11は閉となり、電磁弁10は開の状態となっている。
なお、蓄熱槽8の氷が融解し水温が上昇して冷媒を冷却できない場合や、室外側制御装置6の発熱量が小さく、室内熱交換器13での冷却能力の低下が小さい場合は、絞り装置7、電磁弁10を閉とし、直結回路33の電磁弁9を開として、冷媒を室外ユニット51から電磁弁9を介して室内ユニット53へ流入させる。
室内ユニット53に流入した冷媒は、室内絞り装置12で低圧に絞られ、室内熱交換器13で室内空気と熱交換し、蒸発、気化して冷房を行う。室内熱交換器13を流出したガス冷媒は、ガス配管17を導通し、四方弁2、アキュムレータ18を介して圧縮機1に吸引される。
次に、本実施の形態の各運転モードの制御フローについて説明する。
図5は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置の蓄熱運転時の制御フローチャートである。
蓄熱運転は、基本的に夜間等の空調負荷の無い時間帯に実施されるものである。
図5は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置の蓄熱運転時の制御フローチャートである。
蓄熱運転は、基本的に夜間等の空調負荷の無い時間帯に実施されるものである。
はじめに、STEP1では、室内での空調負荷がなく圧縮機1が停止している。
STEP2では、温度センサ19にて蓄熱槽8の水温が所定の温度T1以上か否かを確認する。
所定の温度T1以下であれば、蓄熱槽8が蓄熱されていると判断し、蓄熱運転は行わない。
所定の温度T1以上であればSTEP3へ移行し、蓄熱運転を開始し経過時間のカウントを開始する。STEP4に進んで蓄熱運転時の圧縮機1を設定された回転周波数F1となるように運転する。
また、絞り装置7を蓄熱槽8の冷媒出口側の温度センサ20が所定の検出値となるよう開度LEV7を設定し、電磁弁9、10を閉、電磁弁11を開とする。
STEP2では、温度センサ19にて蓄熱槽8の水温が所定の温度T1以上か否かを確認する。
所定の温度T1以下であれば、蓄熱槽8が蓄熱されていると判断し、蓄熱運転は行わない。
所定の温度T1以上であればSTEP3へ移行し、蓄熱運転を開始し経過時間のカウントを開始する。STEP4に進んで蓄熱運転時の圧縮機1を設定された回転周波数F1となるように運転する。
また、絞り装置7を蓄熱槽8の冷媒出口側の温度センサ20が所定の検出値となるよう開度LEV7を設定し、電磁弁9、10を閉、電磁弁11を開とする。
次に、STEP5では、蓄熱運転による圧縮機1の運転開始からの運転時間が所定の時間t1を経過したか否かを判断する。所定の時間t1が経過していれば、STEP6へ移行し、蓄熱運転を終了し圧縮機1を停止する。所定の時間t1が経過していなければ、STEP4に戻り、蓄熱運転を継続する。
なお、STEP5にて蓄熱運転開始からの経過時間により蓄熱運転の終了を判断したが、蓄熱槽8内の温度を温度センサ19で計測し、所定温度以下に低下した時点で蓄熱運転を終了させてもよい。
なお、STEP5にて蓄熱運転開始からの経過時間により蓄熱運転の終了を判断したが、蓄熱槽8内の温度を温度センサ19で計測し、所定温度以下に低下した時点で蓄熱運転を終了させてもよい。
次に、冷房運転時の制御フローについて説明する。
図6は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置の冷房運転時の制御フローチャートである。STEP1では、冷房運転が開始され、圧縮機1は設定された回転周波数F2で運転される。
図6は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置の冷房運転時の制御フローチャートである。STEP1では、冷房運転が開始され、圧縮機1は設定された回転周波数F2で運転される。
STEP2では、温度センサ19で蓄熱槽8内の水温を検知し、所定の温度T2以上であれば蓄熱量が不足していると判断し、STEP6へ移行して電磁弁9を開、電磁弁10を閉、絞り装置7の開度を閉とし、蓄熱槽8に冷媒を流通させずに冷房運転を行う。所定の温度T2未満であれば、STEP3へと移行する。
STEP3では、室外側制御装置6の発熱量を演算する。発熱量は、高圧圧力センサ21で検知される圧力Pd、圧縮機1の回転周波数F2によって演算され、その数値は試験などであらかじめ求めておく。発熱量が所定の発熱量Q未満の場合は、STEP6へ移行し、電磁弁9を開、電磁弁10、11、絞り装置7を閉として蓄熱槽8に冷媒を流通させずに冷房運転を行う。発熱量が所定の発熱量Q以上の場合は、STEP4へ移行する。
STEP4では電磁弁9、11を閉、電磁弁10を開、絞り装置7の開度を所定の開度LEV7に設定し、蓄熱槽8に冷媒を流通させ、冷房放熱運転を実施する。蓄熱槽8が放熱することで通過する冷媒を冷却し、過冷却度を増加させる。
STEP5では、冷房運転を開始してから所定の時間t2が経過しているか否かを検知し、経過していれば、STEP2へ戻り、蓄熱槽8の蓄熱量を検知する。所定の時間t2が経過していなければ、所定の時間t2が経過するまで、当該運転時間を検知する。
実施の形態1に係る冷凍サイクル装置は、以上の構成、動作をすることにより、夜間に蓄熱槽ユニット52に蓄熱した冷熱を昼間に利用することで、冷房運転時に室外側制御装置6が発生した熱を処理するため、冷房能力の低下を防止することができる。また、室外側制御装置6の発熱量が小さい場合は、蓄熱を使用しないため、蓄熱量が無駄に減少することを抑制することができる。
なお、実施の形態1では、蓄熱槽8に封入される蓄熱媒体として水を採用した例を示したが、水よりも凝固点の高い蓄熱媒体を採用することができる。このような蓄熱媒体としては、例えばパラフィンやポリエチレングリコールなどで融点が0℃よりも大きいものが好適である。融点が0℃以上の潜熱蓄熱材を用いることで、空調運転中に蓄熱槽8内へも冷媒を流し、比較的高い温度で蓄熱をすることができるため、低圧側の圧力の低下を抑えて空調運転と同時に蓄熱運転を実施することができる。
そのため、蓄熱運転のためだけに圧縮機を駆動することがなく、圧縮機の駆動時間や発停回数を抑えることで消費電力の削減をすることができる。
そのため、蓄熱運転のためだけに圧縮機を駆動することがなく、圧縮機の駆動時間や発停回数を抑えることで消費電力の削減をすることができる。
実施の形態2.
図7は、実施の形態2に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。
図7は、空気調和装置を例としたものであり、大きく室外ユニット51と、室内ユニット53とで構成されている。室外ユニット51と室内ユニット53とは、液配管14、16とガス配管17とで接続されている。液配管14から分流部32bで分岐し、絞り装置7、蓄熱槽8、電磁弁10を介して再び合流部32aにて液配管14に接続される放熱回路32と、液配管14から電磁弁9を介して液配管16へ接続される直結回路33とを有している。
図7は、実施の形態2に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。
図7は、空気調和装置を例としたものであり、大きく室外ユニット51と、室内ユニット53とで構成されている。室外ユニット51と室内ユニット53とは、液配管14、16とガス配管17とで接続されている。液配管14から分流部32bで分岐し、絞り装置7、蓄熱槽8、電磁弁10を介して再び合流部32aにて液配管14に接続される放熱回路32と、液配管14から電磁弁9を介して液配管16へ接続される直結回路33とを有している。
実施の形態1との主な相違点は、アキュムレータ18を囲うように蓄熱材26が充填された蓄熱槽8が設置されている点である。
蓄熱槽8とアキュムレータ18は密着して熱的に接続されており、熱交換が可能な構成となっている。
その他の冷媒回路の構成は実施の形態1と共通のため説明を省略する。
蓄熱槽8とアキュムレータ18は密着して熱的に接続されており、熱交換が可能な構成となっている。
その他の冷媒回路の構成は実施の形態1と共通のため説明を省略する。
次に、本実施の形態の冷房蓄熱運転時の冷媒の流れについて説明する。
<冷房蓄熱運転>
図8は、実施の形態2に係る冷凍サイクル装置の冷房蓄熱運転時における冷媒の流れを示した冷媒回路図である。
圧縮機1を駆動すると、高温、高圧のガス冷媒が圧縮機1から吐出され、四方弁2を介し室外熱交換器3へ流入し、室外熱交換器3で室外空気と熱交換し、凝縮、液化する。
室外熱交換器3から流出した冷媒の一部は、液配管14から過冷却回路30に分流されて絞り装置5で減圧され、液配管14の冷媒と冷媒熱交換器4で熱交換し、液配管14内の液冷媒を過冷却して圧縮機1に吸引される。一方、過冷却度が増加した液冷媒は、液配管14に取り付けられた室外側制御装置6の発熱を吸収し、直結回路33の電磁弁9を通って室内ユニット53へ流入する。
<冷房蓄熱運転>
図8は、実施の形態2に係る冷凍サイクル装置の冷房蓄熱運転時における冷媒の流れを示した冷媒回路図である。
圧縮機1を駆動すると、高温、高圧のガス冷媒が圧縮機1から吐出され、四方弁2を介し室外熱交換器3へ流入し、室外熱交換器3で室外空気と熱交換し、凝縮、液化する。
室外熱交換器3から流出した冷媒の一部は、液配管14から過冷却回路30に分流されて絞り装置5で減圧され、液配管14の冷媒と冷媒熱交換器4で熱交換し、液配管14内の液冷媒を過冷却して圧縮機1に吸引される。一方、過冷却度が増加した液冷媒は、液配管14に取り付けられた室外側制御装置6の発熱を吸収し、直結回路33の電磁弁9を通って室内ユニット53へ流入する。
室内ユニット53へ流入した冷媒は、室内絞り装置12で低圧に絞られ、室内熱交換器13で室内空気と熱交換して蒸発、気化し、冷房を行う。室内熱交換器13を流出したガス冷媒はガス配管17を導通し、四方弁2、アキュムレータ18を介して圧縮機1に吸引される。
アキュムレータ18には低圧、低温の冷媒が流通しており、アキュムレータ18の表面の温度は冷房運転中でも低い状態になっている。蓄熱槽8はアキュムレータ18と熱的に接続されているため、低温の冷媒の冷熱により蓄熱材26が蓄熱される。
冷房蓄熱運転では、電磁弁9は開であり、絞り装置7及び電磁弁10は閉の状態となっている。
冷房蓄熱運転では、電磁弁9は開であり、絞り装置7及び電磁弁10は閉の状態となっている。
次に、冷房放熱運転時の冷媒の流れについて説明する。
<冷房放熱運転>
図9は、実施の形態2に係る冷凍サイクル装置の冷房放熱運転時における冷媒の流れを示した冷媒回路図である。
圧縮機1を駆動すると、高温、高圧のガス冷媒が圧縮機1から吐出され、四方弁2を介し室外熱交換器3へ流入し、室外熱交換器3で室外空気と熱交換し、凝縮、液化する。
室外熱交換器3から流出した冷媒の一部は、液配管14から過冷却回路30に分流されて絞り装置5で減圧され、液配管14の冷媒と冷媒熱交換器4で熱交換し、液配管14内の液冷媒を過冷却して圧縮機1に吸引される。一方、過冷却度が増加した液冷媒は、液配管14に取り付けられた室外側制御装置6の発熱を吸収する。この冷媒は、電磁弁9は閉止されているため、放熱回路32に流入し、絞り装置7を介して蓄熱槽8に至る。蓄熱槽8を通過する際、蓄熱槽8内部の蓄熱材26と熱交換を行い冷却される。冷却された冷媒は電磁弁10を介して、室内ユニット53に流入する。
<冷房放熱運転>
図9は、実施の形態2に係る冷凍サイクル装置の冷房放熱運転時における冷媒の流れを示した冷媒回路図である。
圧縮機1を駆動すると、高温、高圧のガス冷媒が圧縮機1から吐出され、四方弁2を介し室外熱交換器3へ流入し、室外熱交換器3で室外空気と熱交換し、凝縮、液化する。
室外熱交換器3から流出した冷媒の一部は、液配管14から過冷却回路30に分流されて絞り装置5で減圧され、液配管14の冷媒と冷媒熱交換器4で熱交換し、液配管14内の液冷媒を過冷却して圧縮機1に吸引される。一方、過冷却度が増加した液冷媒は、液配管14に取り付けられた室外側制御装置6の発熱を吸収する。この冷媒は、電磁弁9は閉止されているため、放熱回路32に流入し、絞り装置7を介して蓄熱槽8に至る。蓄熱槽8を通過する際、蓄熱槽8内部の蓄熱材26と熱交換を行い冷却される。冷却された冷媒は電磁弁10を介して、室内ユニット53に流入する。
室内ユニット53に流入した冷媒は、室内絞り装置12で低圧に絞られ、室内熱交換器13で室内空気と熱交換し、蒸発、気化して冷房を行う。室内熱交換器13を流出したガス冷媒は、ガス配管17を導通し、四方弁2、アキュムレータ18を介して圧縮機1に吸引される。冷房放熱運転では、電磁弁9は閉となり、絞り装置7及び電磁弁10は開の状態となっている。
アキュムレータ18には、低温、低圧の冷媒が流入するため、冷房放熱運転時も蓄熱材26には冷熱が供給され、放熱と蓄熱とを同時に行うことができる。
実施の形態2に係る冷凍サイクル装置は、以上の構成、動作により、蓄熱槽8に蓄熱した冷熱を利用することで、冷房運転時に室外側制御装置6が発生した熱を処理するため、冷房能力の低下を防止することができる。また、冷房放熱運転中も冷熱が蓄熱槽8に供給されるため、蓄熱量を補いながら冷房放熱運転ができるようになり、蓄熱量の減少を抑制することができる。また、蓄熱運転のためだけに圧縮機を駆動することがなく、圧縮機の駆動時間や発停回数を抑えることで消費電力の削減をすることができる。
なお、本実施の形態2でも、実施の形態1に係る蓄熱運転の制御フロー及び冷房運転の制御フローを採用することが可能である。
なお、本実施の形態2でも、実施の形態1に係る蓄熱運転の制御フロー及び冷房運転の制御フローを採用することが可能である。
また、冷媒回路に採用する冷媒は特に限定されることはなく、例えば二酸化炭素や炭化水素、ヘリウムのような自然冷媒から、R410A、R32、R407C、R404A、HFO1234yfなどの冷媒を使用することが可能である。
1 圧縮機、2 四方弁、3 室外熱交換器、4 冷媒熱交換器、5 絞り装置、6 室外側制御装置、7 絞り装置、8 蓄熱槽、9 電磁弁、10 電磁弁、11 電磁弁、12 室内絞り装置、13 室内熱交換器、14 液配管、15 ガス配管、16 液配管、17 ガス配管、18 アキュムレータ、19 温度センサ、20 温度センサ、21 高圧圧力センサ、22 低圧圧力センサ、23 入口温度センサ、24 出口温度センサ、26 蓄熱材、30 過冷却回路、31 蓄熱回路、31a 分流部、32 放熱回路、32a 合流部、32b 分流部、33 直結回路、51 室外ユニット、52 蓄熱槽ユニット、53 室内ユニット、101 蓄熱槽ユニット制御装置、102 室内側制御装置。
Claims (9)
- 冷房運転の時に圧縮機、流路切替弁、熱源側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器、の順に冷媒が循環する冷媒回路を構成した冷凍サイクル装置であって、
前記冷媒回路の高圧側冷媒配管から分岐する分流部から、蓄熱装置用絞り装置、蓄熱装置、を順に設けて前記高圧側冷媒配管に合流する合流部までの放熱回路を有し、
前記蓄熱装置は、通過する冷媒の冷熱を蓄熱する蓄熱運転と、前記蓄熱装置に蓄熱した冷熱を通過する冷媒に放出する放熱運転とのいずれかの運転に供され、
前記放熱回路の前記分流部と前記熱源側熱交換器との間の前記冷媒回路には、稼働時に発熱を伴う制御装置が熱的に接続される冷凍サイクル装置。 - 前記制御装置と前記熱源側熱交換器との間の前記冷媒回路から分岐し、過冷却用絞り装置、冷媒熱交換器を順に設け、前記圧縮機の吸入側に接続される過冷却回路を有し、
前記制御装置と前記熱源側熱交換器との間の前記冷媒回路には、前記冷媒熱交換器が配置されて、前記高圧側冷媒配管内の冷媒を冷却する請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記蓄熱装置から前記冷媒回路における前記圧縮機の吸入側に接続される蓄熱回路を有し、
前記蓄熱装置の蓄熱運転では、前記蓄熱回路に冷媒が流れ、前記蓄熱装置の放熱運転では、前記放熱回路に冷媒が流れる流路切り替え手段を備えた請求項1または2に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記冷媒回路における前記圧縮機の吸入側にはアキュームレータが設けられ、前記蓄熱装置は前記アキュームレータに熱的に接続される請求項1または2に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記制御装置は、前記蓄熱装置の蓄熱材の温度が第1規定値以下で、かつ、前記制御装置の発熱量が第2既定値以上のときに前記放熱運転を行う請求項1〜4のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記制御装置は、前記蓄熱装置の蓄熱材の温度が第1規定値以上で、かつ、前記制御装置の発熱量が第2既定値未満のときに前記冷媒回路のみに冷媒が循環する冷房運転を行う請求項1〜5のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記蓄熱装置に封入された蓄熱材は水である請求項1〜6のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記蓄熱装置に封入された蓄熱材は0℃より高い融点を有する潜熱蓄熱材である請求項1〜6のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置を備えた空気調和装置。
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