KR20130066477A

KR20130066477A - 냉동 사이클 장치

Info

Publication number: KR20130066477A
Application number: KR1020117025692A
Authority: KR
Inventors: 다카시 스기오; 히로하루 구리스타니; 사토시 도쿠라; 히로카즈 가모다; 노리아키 야마모토
Original assignee: 파나소닉 주식회사
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2011-03-03
Publication date: 2013-06-20
Also published as: JP2012057879A; CN102523754B; JP5238001B2; KR101726008B1; CN102523754A; WO2012032680A1

Abstract

냉동 사이클 장치가 냉매 배관을 거쳐서 접속된 압축기(6), 실내 열교환기(16), 팽창 밸브(12) 및 실외 열교환기(14)와, 압축기(6)에서 발생한 열을 축적하는 축열재(36) 및 축열재(36)에 축적된 열과 냉매 사이에 열교환을 실행하는 축열 열교환기(34)를 갖는 축열 장치(50)를 구비하는 냉동 사이클 장치에 있어서, 축열 장치(50)가 축열재(36)를 보조적으로 가열하는 전기를 이용한 보조 가열 장치(52)를 구비함으로써, 실외 열교환기의 제상 운전을 확실히 실행할 수 있다.

Description

냉동 사이클 장치{REFRIGERATING CYCLE DEVICE}

본 발명은 냉매 배관을 거쳐서 접속된 압축기, 실내 열교환기, 팽창 밸브 및 실외 열교환기와, 압축기에서 발생한 열을 축적하는 축열재 및 축열재에 축적된 열과 냉매 사이에 열교환을 실행하는 축열 열교환기를 갖는 축열 장치를 구비하는 냉동 사이클 장치에 관한 것이다.

종래에, 히트 펌프식 공기 조화기에 의한 난방 운전시, 실외 열교환기에 착상(着霜)된 경우에는, 난방 사이클로부터 냉방 사이클에 사방 밸브를 교체하여 제상(除霜)을 실행하고 있다. 이러한 제상 방식에서는, 실내 팬은 정지하지만, 실내기로부터 냉기가 서서히 방출됨으로써 난방감을 잃게 된다는 결점이 있다.

그래서, 실외기에 마련된 압축기에 축열조를 마련하여, 난방 운전중에 축열조에 축적된 압축기의 폐열을 이용해 제상하도록 한 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

도 6은 이와 같은 제상 방식을 채용한 냉동 사이클 장치의 일 예를 도시하고 있으며, 실외기에 마련된 압축기(100)와 사방 밸브(102)와 실외 열교환기(104)와 캐필러리 튜브(capillary tube; 106)와, 실내기에 마련된 실내 열교환기(108)를 냉매 배관으로 접속시키는 동시에, 캐필러리 튜브(106)를 바이패스하는 제 1 바이패스 회로(110)와, 압축기(100)의 토출측으로부터 사방 밸브(102)를 거쳐서 실내 열교환기(108)에 도달하는 배관에 일단을 접속시키고 캐필러리 튜브(106)로부터 실외 열교환기(104)에 도달하는 배관에 접속시킨 제 2 바이패스 회로(112)가 마련되어 있다. 또한, 제 1 바이패스 회로(110)에는 이방 밸브(114)와 역지 밸브(116)와 축열 열교환기(118)가 마련되고, 제 2 바이패스 회로(112)에는 이방 밸브(120)와 역지 밸브(122)가 마련되어 있다.

또한, 압축기(100)의 주위에는 축열조(124)가 마련되어 있고, 축열조(124)의 내부에는, 축열 열교환기(118)와 열교환하기 위한 잠열 축열재(126)가 충전되어 있다. 압축기(100)의 흡입구에는, 액상 냉매와 기상 냉매를 분리하기 위한 어큐뮬레이터(128)가 마련되어 있다.

이 냉동 사이클에 있어서, 제상 운전시에는 두 개의 이방 밸브(114, 120)가 개방 제어되고, 압축기(100)로부터 토출된 냉매의 일부는 제 2 바이패스 회로(112)로 흐르며, 나머지의 냉매는 사방 밸브(102)와 실내 열교환기(108)로 흐른다. 또한, 실내 열교환기(108)를 흐른 냉매는 난방에 이용된 후, 근소한 냉매가 캐필러리 튜브(106)를 통하여 실외 열교환기(104)로 흐르는 한편, 나머지의 대부분의 냉매는 제 1 바이패스 회로(110)에 유입되고, 이방 밸브(114)를 통하여 축열 열교환기(118)로 흘러 축열재(126)로부터 열을 빼앗아, 역지 밸브(116)를 통한 후, 캐필러리 튜브(106)를 통과한 냉매와 합류하여 실외 열교환기(104)로 흐른다. 그 후, 실외 열교환기(104)의 입구에서 제 2 바이패스 회로(112)를 흘러 온 냉매와 합류하고, 냉매가 갖는 열을 이용하여 제상을 실행하며, 사방 밸브(102)를 통과한 후, 어큐뮬레이터(128)를 통하여 압축기(100)에 흡입된다.

이 냉동 사이클 장치에 있어서는, 제 2 바이패스 회로(112)를 마련함으로써, 제상시에 압축기(100)로부터 토출된 핫 가스를 실외 열교환기(104)로 인도하는 동시에, 실외 열교환기(104)에 유입되는 냉매의 압력을 높게 유지할 수 있으므로, 제상 능력을 높일 수 있어, 극히 단시간에 제상을 완료시킬 수 있다.

일본 특허 공개 제 1991-31666 호 공보

특허문헌 1에 기재된 냉동 사이클 장치에 있어서는, 압축기(100)로부터 토출된 냉매와, 축열 열교환기(118)를 통과할 때에 축열재(126)에 축적된 열을 빼앗은 냉매가 실외 열교환기(104)에 공급됨으로써, 실외 열교환기(104)의 제상 운전을 실행한다. 그 때문에, 축열재(126)에 충분한 열이 축적되어 있지 않은 것과 같은 경우에 있어서는, 실외 열교환기(104)의 확실한 제상 운전을 실행할 수 없는 경우가 생길 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기 문제를 해결하는 것이며, 실외 열교환기의 제상 운전을 확실히 실행하는 것이 가능한 냉동 사이클 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 냉동 사이클 장치는 냉매 배관을 거쳐서 접속된 압축기, 실내 열교환기, 팽창 밸브 및 실외 열교환기와, 압축기에서 발생한 열을 축적하는 축열재 및 축열재에 축적된 열과 냉매 사이에 열교환을 실행하는 축열 열교환기를 갖는 축열 장치를 구비하는 냉동 사이클 장치에 있어서, 축열 장치는 축열재를 보조적으로 가열하는 전기를 이용한 보조 가열 장치를 더 구비한 것이다.

또한, 본 발명의 냉동 사이클 장치는 압축기와, 압축기에 접속된 실내 열교환기와, 실내 열교환기와 접속된 팽창 밸브와, 팽창 밸브와 접속된 실외 열교환기를 구비하며, 실외 열교환기와 압축기가 접속된 냉동 사이클 장치에 있어서, 압축기를 둘러싸도록 배치되어, 압축기에서 발생한 열을 축열하는 축열재와, 축열재에 축열된 열로 열교환을 실행하는 축열 열교환기를 갖는 축열 장치를 더 구비하고, 실외 열교환기의 제상 운전시에는, 압축기의 토출 냉매가 실외 열교환기로 인도되는 동시에 실내 열교환기를 거쳐서 축열 열교환기로 인도되어, 실외 열교환기를 통한 후의 냉매와, 축열 열교환기에서 축열재와 열교환된 냉매가 합류하여 압축기의 흡입측으로 인도되며, 축열 장치는 축열재를 보조적으로 가열하는 전기를 이용한 보조 가열 장치를 더 구비한 것이다.

본 발명의 냉동 사이클 장치에 의하면, 축열재를 보조적으로 가열하는 전기를 이용한 보조 가열 장치를 축열 장치가 구비되어 있기 때문에, 압축기로부터 수취하는 폐열만으로는 제상 운전을 실시하기 위해서 필요한 축열량이 부족한 경우에, 보조 가열 장치에 의해 부족분의 열을 축열재에 부여할 수 있다. 따라서, 냉동 사이클 장치에 있어서, 실외 열교환기의 제상 운전을 확실히 실행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 냉동 사이클 장치를 구비한 공기 조화기의 구성을 도시하는 도면,
도 2는 도 1의 공기 조화기의 통상 난방시의 동작 및 냉매의 흐름을 도시하는 모식도,
도 3은 도 1의 공기 조화기의 제상·난방시의 동작 및 냉매의 흐름을 도시하는 모식도,
도 4는 도 1의 공기 조화기의 제상·난방 운전을 개시하는 순서를 나타내는 흐름도,
도 5는 본 발명의 실시형태 2에 따른 냉동 사이클 장치를 구비한 공기 조화기의 구성을 도시하는 도면,
도 6은 종래의 냉동 사이클 장치의 구성을 도시하는 모식도.

제 1 발명은, 냉매 배관을 거쳐서 접속된 압축기, 실내 열교환기, 팽창 밸브 및 실외 열교환기와, 압축기에서 발생한 열을 축적하는 축열재 및 축열재에 축적된 열과 냉매 사이에 열교환을 실행하는 축열 열교환기를 갖는 축열 장치를 구비하는 냉동 사이클 장치에 있어서, 축열 장치는 축열재를 보조적으로 가열하는 전기를 이용한 보조 가열 장치를 더 구비하고 있다.

본 구성에 의하면, 압축기로부터 수취하는 폐열만으로는 제상 운전을 실시하기 위해서 필요한 축열량이 부족한 경우에, 보조 가열 장치에 의해 부족분의 열을 축열재에 부여할 수 있어, 냉동 사이클 장치에서 실외 열교환기의 제상 운전을 확실히 실행할 수 있다.

제 2 발명은, 압축기와, 압축기에 접속된 실내 열교환기와, 실내 열교환기와 접속된 팽창 밸브와, 팽창 밸브와 접속된 실외 열교환기를 구비하고, 실외 열교환기와 압축기가 접속된 냉동 사이클 장치에 있어서, 압축기를 둘러싸도록 배치되어, 압축기에서 발생한 열을 축열하는 축열재와, 축열재에 축열된 열로 열교환을 실행하는 축열 열교환기를 갖는 축열 장치를 더 구비하며, 실외 열교환기의 제상 운전시에는 압축기의 토출 냉매가 실외 열교환기로 인도되는 동시에, 실내 열교환기를 거쳐서 축열 열교환기로 인도되고, 실외 열교환기를 통한 후의 냉매와, 축열 열교환기에서 축열재와 열교환된 냉매가 합류하여 압축기의 흡입측으로 인도되며, 축열 장치는 축열재를 보조적으로 가열하는 전기를 이용한 보조 가열 장치를 더 구비하고 있다.

본 구성에 의하면, 압축기로부터 수취하는 폐열만으로는 제상 운전을 실시하기 위해서 필요한 축열량이 부족한 경우에, 보조 가열 장치에 의해 부족분의 열을 축열재에 부여할 수 있어, 냉동 사이클 장치에 있어서, 실외 열교환기의 제상 운전을 확실히 실시할 수 있다.

제 3 발명은, 제 1 또는 제 2 발명의 냉동 사이클 장치에 있어서, 축열 장치는 액체를 축열재로서 수용하는 축열조를 더 구비하도록 했으므로, 금속 등에 대해서 비열이 큰 액체를 이용하고 제상 운전에 필요한 양의 열을 축적하여, 확실한 제상 운전을 실행할 수 있다.

제 4 발명은, 제 1 또는 제 2 발명의 냉동 사이클 장치의 축열 장치에 있어서, 축열재로서 금속 재료를 이용하도록 했으므로, 액체를 축열재로서 이용했을 경우에 액체의 가열에 의해 생기는 비등 등의 현상이 발생하는 일이 없으며, 또한 금속이 갖는 내온 특성을 이용하여 큰 온도차를 이용한 열의 축적이 가능해져, 장치의 소형화를 도모할 수 있다.

제 5 발명은 제 1 내지 제 4 발명중 어느 하나의 발명의 냉동 사이클 장치에 있어서, 상기 축열재에 축적된 열이 상기 축열 열교환기를 거쳐서 열교환된 냉매를 상기 실외 열교환기에 순환시킴으로써, 상기 실외 열교환기의 제상 운전을 개시시키는 컨트롤러와, 상기 축열재의 온도를 검출하는 축열재 온도 센서를 더 구비하고, 상기 컨트롤러는 상기 축열재 온도 센서가 검출한 온도에 근거하여, 상기 제상 운전을 개시하기 전에 상기 보조 가열 장치에 의한 상기 축열재의 가열을 개시시키고 있다.

본 구성에 의하면, 제상 운전이 필요한 경우에, 축열재 온도 센서에 의해 검출된 축열재의 온도에 의해 제상 운전을 위한 축열량의 부족의 유무를 컨트롤러가 판단하고, 보조 가열 장치의 가열 운전을 필요에 따라서 실행할 수 있어, 제상 운전을 위한 축열재의 효율적인 가열을 실행할 수 있다.

본 발명의 설명을 계속하기 전에, 첨부 도면에 있어서 동일한 부품에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여하고 있다. 이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

[실시형태 1]

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 냉동 사이클 장치를 구비한 공기 조화기의 구성을 도시하고 있으며, 공기 조화기는 냉매 배관으로 서로 접속된 실외기(2)와 실내기(4)로 구성되어 있다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 실외기(2)의 내부에는, 압축기(6)와 사방 밸브(8)와 스트레이너(strainer; 10)와 팽창 밸브(12)와 실외 열교환기(14)가 마련되고, 실내기(4)의 내부에는 실내 열교환기(16)가 마련되며, 이들은 냉매 배관을 거쳐서 서로 접속됨으로써 냉동 사이클을 구성하고 있다.

또한 상세하게 설명하면, 압축기(6)와 실내 열교환기(16)는 사방 밸브(8)가 마련된 제 1 배관(18)을 거쳐서 접속되고, 실내 열교환기(16)와 팽창 밸브(12)는 스트레이너(10)가 마련된 제 2 배관(20)을 거쳐서 접속되어 있다. 또한, 팽창 밸브(12)와 실외 열교환기(14)는 제 3 배관(22)을 거쳐서 접속되며, 실외 열교환기(14)와 압축기(6)는 제 4 배관(24)을 거쳐서 접속되어 있다.

제 4 배관(24)의 중간부에는 사방 밸브(8)가 배치되어 있고, 압축기(6)의 냉매 흡입측에 있어서 제 4 배관(24)에는 액상 냉매와 기상 냉매를 분리하기 위한 어큐뮬레이터(26)가 마련되어 있다. 또한, 압축기(6)와 제 3 배관(22)은 제 5 배관(28)을 거쳐서 접속되어 있으며, 제 5 배관(28)에는 제 1 전자 밸브(30)가 마련되어 있다.

압축기(6)의 주위에는 축열조(32)가 마련되고, 축열조(32)의 내부에는 축열 열교환기(34)가 마련되는 동시에, 축열 열교환기(34)와 열교환하기 위한 축열재(예를 들어, 액체가 이용되며, 일 예로서 에틸렌 글리콜 수용액이 이용되고 있음)(36)가 충전되어 있으며, 축열조(32)와 축열 열교환기(34)와 축열재(36)로 축열 장치(50)를 구성하고 있다.

또한, 축열 장치(50)는 축열재(36)를 가열하기 위한 보조 가열 장치로서 전기 히터(52)를 구비하고 있다. 전기 히터(52)는 축열조(32)에 수용되어 있는 축열재(36)에 침적되도록, 축열조(32)의 내부에 배치되어 있다. 후술하는 바와 같이, 이 전기 히터(52)는, 축열재(36)에 축적되어 있는 열량이 제상 운전에 필요한 축열량에 부족분을 보충하기 위한 보조적인 가열 장치로서, 냉동 사이클 장치의 설치·운전 환경(예를 들면, 한랭지 설치 등) 등을 고려하여 축열량의 부족분을 보충할 수 있도록 전기 히터(52)의 용량을 설정하면 좋다. 또한, 축열조(32)에는 축열재(36)의 온도를 검출하는 축열재 온도 센서(46)가 마련되어 있다.

또한, 제 2 배관(20)과 축열 열교환기(34)는 제 6 배관(38)을 거쳐서 접속되고, 축열 열교환기(34)와 제 4 배관(24)은 제 7 배관(40)을 거쳐서 접속되어 있으며, 제 6 배관(38)에는 제 2 전자 밸브(42)가 마련되어 있다.

실내기(4)의 내부에는 실내 열교환기(16)에 부가하여, 송풍 팬(도시하지 않음)과 상하 블레이드(도시하지 않음)와 좌우 블레이드(도시하지 않음)가 마련되어 있고, 실내 열교환기(16)는 송풍 팬에 의해 실내기(4)의 내부로 흡입된 실내 공기와, 실내 열교환기(16)의 내부를 흐르는 냉매의 열교환을 실행하고, 난방시에는 열교환에 의해 데워진 공기를 실내로 취출하는 한편, 냉방시에는 열교환에 의해 냉각된 공기를 실내로 취출한다. 상하 블레이드는 실내기(4)로부터 취출되는 공기의 방향을 필요에 따라서 상하로 변경하고, 좌우 블레이드는 실내기(4)로부터 취출되는 공기의 방향을 필요에 따라서 좌우로 변경한다.

압축기(6), 송풍 팬, 상하 블레이드, 좌우 블레이드, 사방 밸브(8), 팽창 밸브(12), 전자 밸브(30, 42) 등은 컨트롤러(48)(예를 들면 마이크로 컴퓨터)에 전기적으로 접속되어 압축기(6), 송풍 팬, 상하 블레이드, 좌우 블레이드, 사방 밸브(8), 팽창 밸브(12)의 운전 또는 동작은 컨트롤러(48)로부터의 제어 신호에 근거하여 제어되는 동시에, 두 개의 전자 밸브(30, 42)는 컨트롤러(48)로부터의 제어 신호에 근거하여 개폐된다. 또한, 축열재 온도 센서(46)에 의해 검출된 축열재(36)의 온도는 컨트롤러(48)에 입력 가능하게 되어 있는 동시에, 전기 히터(52)는 컨트롤러(48)에 전기적으로 접속되며, 전기 히터(52)의 운전 또는 동작은 컨트롤러(48)로부터의 제어 신호에 근거하여 제어된다.

상기 구성의 본 실시형태 1에 따른 냉동 사이클 장치에 있어서, 각 부품의 상호의 접속 관계와 기능에 대해 난방 운전시를 예를 들어 냉매의 흐름과 동시에 설명한다.

압축기(6)의 토출구로부터 토출된 냉매는 제 1 배관(18)을 통하여 사방 밸브(8)로부터 실내 열교환기(16)에 도달한다. 실내 열교환기(16)에서 실내 공기와 열교환하여 응축된 냉매는 실내 열교환기(16)를 나와 제 2 배관(20)을 통과하고, 팽창 밸브(12)에의 이물 침입을 방지하는 스트레이너(10)를 통해서, 팽창 밸브(12)에 도달한다. 팽창 밸브(12)에서 감압된 냉매는 제 3 배관(22)을 통하여 실외 열교환기(14)에 도달하고, 실외 열교환기(14)와 실외 공기와 열교환하여 증발된 냉매는 제 4 배관(24)과 사방 밸브(8)와 어큐뮬레이터(26)를 통과하여 압축기(6)의 흡입구로 되돌아온다.

또한, 제 1 배관(18)의 압축기(6)의 토출구와 사방 밸브(8)의 사이로부터 분기된 제 5 배관(28)은 제 1 전자 밸브(30)를 거쳐서 제 3 배관(22)의 팽창 밸브(12)와 실외 열교환기(14) 사이에 합류하고 있다.

또한, 내부에 축열재(36)와 축열 열교환기(34)를 수납한 축열조(32)는 압축기(6)에 접하여 둘러싸도록 배치되어, 압축기(6)에서 발생한 열을 축열재(36)에 축적하고, 제 2 배관(20)으로부터 실내 열교환기(16)와 스트레이너(10) 사이에서 분기된 제 6 배관(38)은 제 2 전자 밸브(42)를 거쳐서 축열 열교환기(34)의 입구에 도달하며, 축열 열교환기(34)의 출구로부터 나온 제 7 배관(40)은 제 4 배관(24)에서의 사방 밸브(8)와 어큐뮬레이터(26)의 사이에 합류한다.

또한, 도 1에서는 스트레이너(10)를 제 2 배관(20)에서의 제 6 배관(38)과의 분류 부분과 팽창 밸브(12) 사이에 배치했지만, 제 2 배관(20)에 있어서 실내 열교환기(16)와 제 6 배관(38)의 분류 부분의 사이에 배치해도, 팽창 밸브(12)로의 이물 침입을 방지한다는 기능은 보지할 수 있다.

단, 스트레이너(10)에는 압력 손실이 있고, 전자(前者)의 배치로 하는 것이 제 2 배관(20)에서의 제 6 배관(38)과의 분류 부분에 있어서, 냉매가 제 6 배관(38)측으로 흐르기 쉬워져, 제 6 배관(38)으로부터 축열 열교환기(34)를 통하여 제 7 배관(40)에 이르는 바이패스 배관계의 순환량이 증가한다. 그 결과, 축열재(36)의 온도가 높고 축열 열교환기(34)의 열교환 능력이 매우 큰 경우에 있어서도, 축열 열교환기(34)의 순환량이 많기 때문에, 축열 열교환기(34)의 후반부에서 과열도가 높아져 열교환할 수 없게 되는 현상이 일어나기 어려워지며, 축열 열교환기(34)의 열교환량이 충분히 발휘되어, 제상 능력도 충분히 발휘된다는 이점이 있다.

다음에, 도 1에 도시하는 공기 조화기의 통상 난방시의 동작 및 냉매의 흐름을 모식적으로 도시하는 도 2를 참조하면서 통상 난방시의 동작을 설명한다.

통상 난방 운전시, 제 1 전자 밸브(30)와 제 2 전자 밸브(42)는 폐쇄 제어되어 있고, 상술한 바와 같이 압축기(6)의 토출구로부터 토출된 냉매는 제 1 배관(18)을 통하여 사방 밸브(8)로부터 실내 열교환기(16)에 도달한다. 실내 열교환기(16)에서 실내 공기와 열교환하여 응축된 냉매는 실내 열교환기(16)를 빠져 나와, 제 2 배관(20)을 통하여 팽창 밸브(12)에 도달하고, 팽창 밸브(12)에서 감압된 냉매는 제 3 배관(22)을 통하여 실외 열교환기(14)에 도달한다. 실외 열교환기(14)에서 실외 공기와 열교환하여 증발된 냉매는 제 4 배관(24)을 통하여 사방 밸브(8)로부터 압축기(6)의 흡입구로 되돌아온다.

또한, 압축기(6)에서 발생한 열은 압축기(6)의 외벽으로부터 축열조(32)의 외벽을 거쳐서 축열조(32)의 내부에 수용된 축열재(36)에 축적된다.

다음에, 도 1에 도시하는 공기 조화기의 제상·난방시의 동작 및 냉매의 흐름을 모식적으로 도시하는 도 3을 참조하면서 제상·난방시의 동작을 설명한다. 도면중, 실선 화살표는 난방에 제공하는 냉매의 흐름을 나타내고 있고, 파선 화살표는 제상에 제공하는 냉매의 흐름을 나타내고 있다.

상술한 통상 난방 운전중에 실외 열교환기(14)에 착상되어, 착상된 서리가 성장하면, 실외 열교환기(14)의 통풍 저항이 증가하여 풍량이 감소하고, 실외 열교환기(14)내의 증발 온도가 저하된다. 본 발명에 관한 공기 조화기에는, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 실외 열교환기(14)의 배관 온도를 검출하는 온도 센서(44)가 마련되어 있으며, 비착상시에 비하여, 증발 온도가 저하된 것을 온도 센서(44)에서 검출하면, 통상 난방 운전으로부터 제상·난방 운전에의 지시가 컨트롤러(48)로부터 출력된다.

통상 난방 운전으로부터 제상·난방 운전으로 이행하면, 제 1 전자 밸브(30)와 제 2 전자 밸브(42)는 개방 제어되고, 상술한 통상 난방 운전시의 냉매의 흐름에 부가하여, 압축기(6)의 토출구로부터 나온 기상 냉매의 일부는 제 5 배관(28)과 제 1 전자 밸브(30)를 통하여, 제 3 배관(22)을 통하는 냉매에 합류하고, 실외 열교환기(14)를 가열하여, 응축해 액상화한 후, 제 4 배관(24)을 통하여 사방 밸브(8)와 어큐뮬레이터(26)를 거쳐서 압축기(6)의 흡입구로 되돌아온다.

또한, 제 2 배관(20)에 있어서 실내 열교환기(16)와 스트레이너(10) 사이에 분류된 액상 냉매의 일부는, 제 6 배관(38)과 제 2 전자 밸브(42)를 지나, 축열 열교환기(34)에서 축열재(36)로부터 흡열하여 증발, 기상화되고, 제 7 배관(40)을 통하여 제 4 배관(24)을 통하는 냉매에 합류하여, 어큐뮬레이터(26)로부터 압축기(6)의 흡입구로 되돌아온다.

어큐뮬레이터(26)로 되돌아오는 냉매에는, 실외 열교환기(14)로부터 되돌아오는 액상 냉매가 포함되어 있지만, 이것에 축열 열교환기(34)로부터 되돌아오는 고온의 기상 냉매를 혼합함으로써, 액상 냉매의 증발이 촉진되어, 어큐뮬레이터(26)를 통과하여 액상 냉매가 압축기(6)로 되돌아오는 일이 없어져, 압축기(6)의 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다.

제상·난방 개시시에 서리의 부착에 의해 영하가 된 실외 열교환기(14)의 온도는 압축기(6)의 토출구로부터 나온 기상 냉매에 의해서 가열되고, 영도 부근에서 서리가 융해되며, 서리의 융해가 끝나면, 실외 열교환기(14)의 온도는 다시 상승하기 시작한다. 이 실외 열교환기(14)의 온도 상승을 온도 센서(44)에서 검출하면, 제상이 완료했다고 판단하여, 제상·난방 운전으로부터 통상 난방 운전에의 지시가 컨트롤러(48)로부터 출력된다.

다음에, 제상·난방 운전을 개시할 때에 있어서 전기 히터(52)에 의한 축열재(36)의 보조적인 가열 운전에 대해서, 도 4에 도시하는 흐름도를 이용하여 설명한다. 또한, 도 4의 흐름도에 있어서 각각의 스텝은 냉동 사이클 장치의 각 구성부가 컨트롤러(48)에 의해 제어되어 동작됨으로써 실시된다.

우선, 도 4의 흐름도의 스텝(S1)에 있어서, 실외 열교환기(14)의 제상 운전(제상·난방 운전)을 실시할 필요가 있는지 아닌지가 컨트롤러(48)에 의해 판단된다. 구체적으로는, 실외 열교환기(14)의 배관 온도(증발 온도)가 온도 센서(44)에 의해 검출되어, 이 검출 온도가 미리 설정된 소정 온도 보다 저하되었을 경우에, 컨트롤러(48)가 제상·난방 운전의 실시가 필요하다고 판단한다.

스텝(S1)에 있어서, 제상·난방 운전의 실시가 필요하다고 판단되었을 경우에는 스텝(S2)에 있어서, 축열 장치(50)의 축열재(36)의 축열량이 제상 운전을 실행하기 위한 필요한 열량에 부족한지 아닌지가 컨트롤러(48)에 의해 판단된다. 구체적으로는, 축열재(36)의 온도가 축열재 온도 센서(46)에 의해 검출되고, 이 검출 온도에 근거하여, 축열재(36)에 축적되어 있는 열량(축열량)이 컨트롤러(48)에 의해 산출된다. 또한, 컨트롤러(48)에서는, 제상 운전의 실시에 필요한 열량의 정보가 기억되어 있으며, 축열량과 제상 운전의 실시에 필요한 열량이 비교되어, 부족한 열량이 산출되는 동시에, 부족한 열량을 보충하기 위한 축열재(36)의 가열 온도가 설정된다.

또한, 컨트롤러(48)에서는 이와 같이 열량을 산출하는 경우에 대신하여, 검출된 축열재(36)의 온도를 제상 운전을 실행하기 위해서 필요한 열량을 확보할 수 있는 미리 설정된 온도와 비교함으로써, 축열재(36)의 가열 온도를 결정하도록 해도 좋다.

스텝(S2)에 있어서, 축열재(36)의 축열량이 부족하다고 판단되었을 경우에는, 스텝(S3)에서 전기 히터(52)에 의한 축열재(36)의 가열 운전을 한다. 이 가열 운전의 실시 중에, 축열재 온도 센서(46)에 의해 축열재(36)의 온도가 검출되어, 컨트롤러(48)에서 설정된 가열 온도(설정 온도)에 도달할 때까지, 전기 히터(52)에 의한 가열 운전이 계속된다[스텝(S4)].

그후, 스텝(S4)에서 축열재(36)의 온도가 설정 온도에 도달했던 것이 확인되면, 스텝(S5)에서 제상·난방 운전이 개시되어, 축열재(36)에 축적된 열이 이용되면서 압축기(6)의 토출구로부터 토출되는 기상 냉매에 의해 실외 열교환기(14)의 제상을 실행한다. 또한, 제상·난방 운전을 개시할 때에는, 가열 히터(52)는 정지되지만, 더욱 축열재(36)의 가열이 필요한 경우에는 가열 히터(52)를 운전해도 좋다.

또한, 스텝(S2)에 있어서, 제상 운전을 실행하기 위해서 필요한 열량이 축열재(36)에 축적되어 있다고 판단되었을 경우에는, 전기 히터(52)의 가열 운전을 실행하는 일 없이 스텝(S5)의 제상·난방 운전을 실행한다.

이와 같이 실시형태 1의 냉동 사이클 장치에 의하면, 축열재(36)를 보조적으로 가열하는 전기 히터(52)를 축열 장치(50)가 구비되어 있기 때문에, 압축기(6)로부터 받는 폐열만으로는 제상 운전을 실시하기 위해서 필요한 축열량이 부족한 경우에, 전기 히터(52)의 운전에 의해 부족분의 열을 축열재(36)에 부여할 수 있다. 따라서, 냉동 사이클 장치에 대하여, 실외 열교환기의 제상 운전을 확실히 실행할 수 있다.

또한, 이와 같은 전기 히터(52)에 의한 축열재(36)의 가열 운전은 제상 운전을 개시하기 직전에 축열재(36)의 축열량의 부족의 유무를 컨트롤러(48)가 판단하여, 부족한 경우에만 실행된다. 따라서, 에너지의 효율적인 이용을 도모할 수 있다.

[실시형태 2]

도 5는 본 발명의 실시형태 2에 따른 냉동 사이클 장치를 구비한 공기 조화기의 구성을 도시하고 있다. 이하에 실시형태 1과의 차이점에 대해서만 설명한다. 또한, 도 5에서는 컨트롤러(48)의 도시를 생략하고 있다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 실시형태 2에 따른 냉동 사이클 장치에서는 축열 장치(150)의 축열재(136)로서 금속 재료(예를 들면, 알루미늄)가 이용되고 있고, 이 금속 재료의 축열재(136)를 가열하는 전기 히터(52)가 구비되어 있다.

예를 들면, 실시형태 1과 같이, 축열재(36)로서 액체가 이용되는 경우에는 전기 히터(52)의 근방의 액체가 가열에 의해 비등하는 경우가 있어, 비등에 의해 축열재(36)가 증발하여 수용량이 감소될 가능성이 있다. 이것에 대하여, 실시형태 2와 같이, 축열재(136)로서 금속 재료를 이용하는 것에 의해, 액체의 비등이라는 문제가 생길 일은 없다.

또한, 알루미늄 등의 금속 재료에서는, 그 비열이 물 등의 액체에 비하여 작지만, 금속 재료가 갖는 내온 특성에 의해 전기 히터(52)에 의한 가열 온도를 조금 높게 설정하는 것이 가능하다. 그 때문에, 축열재(136)의 온도 차이를 크게 설정할 수 있으며, 이것에 의해 필요한 축열량을 확보할 수 있다. 또한, 이와 같이 온도 차이를 크게 설정함으로써, 축열재(136)의 크기를 소형화할 수도 있다. 또한, 축열재(136)로서 금속 재료를 이용했을 경우에는, 축열조가 불필요해지는 것으로부터도, 더욱 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 본 발명은 상술한 실시형태로 한정되는 것이 아니고, 이하와 같이 그 외 여러 가지의 모양으로 실시할 수 있다.

예를 들면, 축열재(36)로서 액체를 수용하는 축열조(32)는 전기 히터(52)의 가열에 의한 액체의 증발에 의해 액체의 수용량이 저감되는 것을 억제하기 때문에, 밀폐성이 높은 것을 이용하는 것이 바람직하다. 축열조(32)의 형성 재료로서는 수지 재료 및 금속 재료를 생각할 수 있지만, 밀폐성의 확보라고 하는 관점에서는 금속 재료를 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 전기 히터(52)는 축열재(36, 136)를 직접적 또는 간접적으로 가열할 수 있는 배치이면 좋고, 예를 들면 전기 히터(52)에 의해 축열조(32)를 가열하여, 간접적으로 축열재(36)를 가열하도록 해도 좋다.

보조 가열 장치로서는, 전기 히터 이외의 전기를 이용한 가열 장치를 채용해도 좋고, 예를 들면 전자 유도를 이용한 가열 장치를 채용해도 좋다.

축열재를 보조적으로 가열하여 부족한 축열량을 보충한다는 본 발명의 냉동 사이클 장치는, 도 1에 도시하는 냉동 사이클에만 한정되지 않고, 축열 장치를 이용하여 제상 운전을 실행하는 그 외 여러 가지 냉동 사이클을 이용한 장치에도 적용할 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시하는 종래의 냉동 사이클 장치에 대하여 축열재를 보조적으로 가열한다는 본 발명의 구성을 적용해도 좋다.

또한, 냉매 배관을 직접 가열하는 히터를 설치하여, 냉매를 가열함으로써, 축열재의 축열량의 부족을 보충하도록 할 수도 있다. 또한, 이와 같은 냉매의 보조적인 가열은 축열재의 가열과 병용할 수도 있다.

또한, 상기 여러 가지 실시형태 중 임의의 실시형태를 적절히 조합함으로써, 각각의 갖는 효과를 발휘하도록 할 수 있다.

본 발명은 첨부 도면을 참조하면서 바람직한 실시형태에 관련하여 충분히 기재되어 있지만, 본 기술의 숙련된 사람들에게 있어서는 여러 가지의 변형이나 수정은 명백하다. 그와 같은 변형이나 수정은, 첨부한 청구의 범위에 의한 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 한에서, 그 중에 포함된다고 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 냉동 사이클 장치는, 축열재에 축적된 열의 부족을 보조적으로 보충할 수 있기 때문에, 제상 운전을 확실히 실행할 수 있으므로, 공기 조화기, 냉장고, 급탕기, 히트 펌프식 세탁기 등에 유용하다.

2 : 실외기 4 : 실내기
6 : 압축기 8 : 사방 밸브
10 : 스트레이너 12 : 팽창 밸브
14 : 실외 열교환기 16 실내 열교환기
18 : 제 1 배관 20 : 제 2 배관
22 : 제 3 배관 24 : 제 4 배관
26 : 어큐뮬레이터 28 : 제 5 배관
30 : 제 1 전자 밸브 32 : 축열조
34 : 축열 열교환기 36, 136 : 축열재
38 : 제 6 배관 40 : 제 7 배관
42 : 제 2 전자 밸브 44 : 온도 센서
46 축열재 온도 센서 48 : 컨트롤러
50, 150 : 축열 장치 52 : 전기 히터

Claims

냉매 배관을 거쳐서 접속된 압축기, 실내 열교환기, 팽창 밸브 및 실외 열교환기와, 상기 압축기에서 발생한 열을 축적하는 축열재 및 상기 축열재에 축적된 열과 냉매 사이에 열교환을 실행하는 축열 열교환기를 갖는 축열 장치를 구비하는 냉동 사이클 장치에 있어서,
상기 축열 장치는 상기 축열재를 보조적으로 가열하는 전기를 이용한 보조 가열 장치를 더 구비하는
냉동 사이클 장치.
압축기와, 상기 압축기에 접속된 실내 열교환기와, 상기 실내 열교환기와 접속된 팽창 밸브와, 상기 팽창 밸브와 접속된 실외 열교환기를 구비하고, 상기 실외 열교환기와 상기 압축기가 접속된 냉동 사이클 장치에 있어서,
상기 압축기를 둘러싸도록 배치되어, 상기 압축기에서 발생한 열을 축열시키는 축열재와, 상기 축열재에 축열된 열로 열교환을 실행하는 축열 열교환기를 갖는 축열 장치를 더 구비하고,
상기 실외 열교환기의 제상 운전시에는, 상기 압축기의 토출 냉매가 상기 실외 열교환기로 인도되는 동시에, 상기 실내 열교환기를 거쳐서 상기 축열 열교환기로 인도되고, 상기 실외 열교환기를 통한 후의 냉매와, 상기 축열 열교환기에서 상기 축열재와 열교환된 냉매가 합류해 상기 압축기의 흡입측으로 인도되며,
상기 축열 장치는 상기 축열재를 보조적으로 가열하는 전기를 이용한 보조 가열 장치를 더 구비하는
냉동 사이클 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 축열 장치는 액체를 상기 축열재로서 수용하는 축열조를 더 구비하는
냉동 사이클 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 축열 장치에 있어서, 상기 축열재로서 금속 재료가 이용되는
냉동 사이클 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 축열재에 축적된 열이 상기 축열 열교환기를 거쳐서 열교환된 냉매를 상기 실외 열교환기에 순환시킴으로써, 상기 실외 열교환기의 제상 운전을 개시시키는 컨트롤러와,
상기 축열재의 온도를 검출하는 축열재 온도 센서를 더 구비하고,
상기 컨트롤러는 상기 축열재 온도 센서가 검출한 온도에 근거하여, 상기 제상 운전을 개시하기 전에 상기 보조 가열 장치에 의한 상기 축열재의 가열을 개시시키는
냉동 사이클 장치.