(57)【要約】【課題】信頼性低下や消費電力量の増大させることなく、除霜運転時間の短縮を図ることができる冷凍サイクル装置を提供すること。【解決手段】圧縮機１、放熱器２、第１減圧機構３、蒸発器４、第２減圧機構５を順に環状に接続し冷媒が循環する冷凍サイクルを備え、除霜運転時において、前記蒸発器４を循環する冷媒の圧力の方が、前記圧縮機１に吸入される冷媒の圧力よりも高くなるように、前記第１減圧機構３及び前記第２減圧機構５の開度を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置で、除霜運転時において、蒸発器４を循環する冷媒の圧力を圧縮機１に吸入される冷媒の圧力よりも高くすることで、蒸発器を循環する冷媒の温度を高くでき、除霜運転時間を短縮できるという効果を奏する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、放熱器、第１減圧機構、蒸発器、第２減圧機構を順に環状に接続し冷媒が循環する冷凍サイクルを備え、除霜運転時において、前記蒸発器を循環する冷媒の圧力の方が、前記圧縮機に吸入される冷媒の圧力よりも高くなるように、前記第１減圧機構及び前記第２減圧機構の開度を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
第１減圧機構は、除霜運転時において、減圧量を最小とすることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
第２減圧機構は、除霜運転時において、循環する冷媒を減圧することを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
除霜運転が終了すると、まず、第２減圧機構の開度を全開にして減圧量を最小とし、その後、第１減圧機構の開度を所定の開度に設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
除霜運転時、蒸発器に流入する冷媒の圧力が超臨界圧となることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
冷媒として、二酸化炭素を用いることを特徴とする請求項５に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧側において超臨界となり得る物質を冷媒として用いる冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の冷凍サイクル装置は、図３に示すようなヒートポンプ給湯機搭載の冷凍サイクル装置などとして代表的に利用される。
【０００３】
図３において、５１は圧縮機、５２は放熱器、５３は膨張弁、５４は蒸発器であり、これらはこの順で環状に構成され、冷媒回路５５を形成している。
【０００４】
以上のように、構成された冷凍サイクル装置について、以下に除霜運転時の動作を説明する。
【０００５】
圧縮機５１から吐出された高温高圧の冷媒は、放熱器５２を通過して膨張弁５３に供給される。膨張弁５３に供給された冷媒は、減圧された後に蒸発器５４に供給されて、冷媒の有する熱エネルギを用いて、蒸発器５４に付着した霜を融解させて除去する。その後、霜の融解に熱エネルギを消費した冷媒は、圧縮機５１へ吸入される。
【０００６】
ところで、除霜運転中は加熱もしくは冷却運転を行うことができないため、早期に除霜運転を完了することが実使用性の改善のために必要であるが、冷媒循環量を増加して除霜運転時間の短縮を図ると、圧縮機１に吸入される冷媒の液密度が増加し、液圧縮による負荷が増加して圧縮機の信頼性低下を招くという課題を有していた。
【０００７】
このような課題を解決する冷凍サイクル装置として、以下の冷凍サイクルが公知である（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００７−３３３３４０号公報
【特許文献２】特開２００７−３３３３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載のヒートポンプ給湯機は、除霜運転が必要であると判断すると、ヒーポン往き管中に設けられた補助タンクに温水を貯めて、貯めた温水を用いて除霜運転を行うため、除霜運転用の温水を生成するために消費電力量が増大するとともに、補助タンクに貯める温水を生成する間は、本来の加熱能力が低下するもしくは加熱運転を行うことができないという課題を有していた。
【０００９】
一方、特許文献２に記載のヒートポンプ給湯機は、除霜運転が必要であると判断すると、圧縮機から吐出される冷媒の圧力や温度を上昇させることによりヒートポンプサイクルに保有する熱量を増加させるため、ヒートポンプサイクルを最適な動作点で動作させることができず効率低下を招くとともに、圧縮機内部の部品が温度上昇してしまう課題を有していた。
【００１０】
本発明は上記の問題点を解決するもので、信頼性低下や消費電力量の増大させることなく、除霜運転時間の短縮を図ることができる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明は、圧縮機、放熱器、第１減圧機構、蒸発器、第２減圧機構を順に環状に接続し冷媒が循環する冷凍サイクルを備え、除霜運転時において、前記蒸発器を循環する冷媒の圧力の方が、前記圧縮機に吸入される冷媒の圧力よりも高くなるように、前記第１減圧機構及び前記第２減圧機構の開度を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置で、除霜運転時において、蒸発器を循環する冷媒の圧力を圧縮機に吸入される冷媒の圧力よりも高くすることで、蒸発器を循環する冷媒の温度を高くでき、除霜運転時間を短縮できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、信頼性低下や消費電力量の増大させることなく、除霜運転時間の短縮を図ることができる冷凍サイクル装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１の発明は、圧縮機、放熱器、第１減圧機構、蒸発器、第２減圧機構を順に環状に接続し冷媒が循環する冷凍サイクルを備え、除霜運転時において、前記蒸発器を循環する冷媒の圧力の方が、前記圧縮機に吸入される冷媒の圧力よりも高くなるように、前記第１減圧機構及び前記第２減圧機構の開度を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置で、除霜運転時において、蒸発器を循環する冷媒の圧力を圧縮機に吸入される冷媒の圧力よりも高くすることで、蒸発器を循環する冷媒の温度を高くでき、除霜運転時間を短縮できるという効果を奏する。
【００１４】
第２の発明は、第１減圧機構は、除霜運転時において、減圧量を最小とすることを特徴とするもので、蒸発器を循環する冷媒の温度を高くして、圧縮機より吐出された冷媒の温度を高く維持したまま蒸発器に供給し、除霜運転時間を短縮できるという効果を奏する。
【００１５】
第３の発明は、第２減圧機構は、除霜運転時において、循環する冷媒を減圧することを特徴とするもので、蒸発器を循環する冷媒の圧力を中間圧にし、冷媒の温度を高くすることによって、除霜運転時間を短縮できるという効果を奏する。
【００１６】
第４の発明は、除霜運転が終了すると、まず、第２減圧機構の開度を全開にして減圧量を最小とし、その後、第１減圧機構の開度を所定の開度に設定することを特徴とするもので、除霜運転終了後に、急激に圧縮機より吐出された冷媒の圧力上昇を防止でき、冷凍サイクル構成部品の信頼性を確保できる。
【００１７】
第５の発明は、除霜運転時、蒸発器に流入する冷媒の圧力が超臨界圧となることを特徴とするもので、圧縮機から吐出される冷媒の温度が高く、蒸発器を循環する冷媒の温度も高くなり、除霜運転時間を短縮できるという効果を奏する。また、超臨界圧の冷媒の圧力は温度に依存しないので、蒸発器を除霜するのに効率が良い。
【００１８】
第６の発明は、冷媒として、二酸化炭素を用いることを特徴とするもので、圧縮機から吐出される冷媒の温度が高く、蒸発器を循環する冷媒の温度も高くなり、除霜運転時間を短縮できるという効果を奏する。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態における冷凍サイクル装置について図面を参照しながら述べる。なお、実施の形態はヒートポンプ給湯機搭載の冷凍サイクル装置を一例として用いて説明するが、本発明の実施の形態はヒートポンプ給湯機に限定されるものでなく、空気調和機などであってもよい。
【００２０】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１における冷凍サイクルの構成について述べる。構成図を図１に示す。
【００２１】
図１において、１は圧縮機、２は放熱器、３は第１膨張弁、４は蒸発器、５は第２膨張弁であり、６はこれらが環状に連結されて構成される冷媒回路である。一方、１１は貯湯タンク、１２は積層ポンプ、１３は三方弁、１４は給湯混合弁であり、１６は貯湯タンク１１の底部から積層ポンプ１２、放熱器２、三方弁１３を経て貯湯タンク１１の塔頂へ還流する給湯回路１６である。
【００２２】
本実施の形態における冷凍サイクル装置（ここでは、ヒートポンプ給湯機に搭載の冷凍サイクル装置）は上記冷媒回路７と給湯回路１６から構成される。また、２１は吐出温度検知手段であり、３１は第１膨張弁開度制御装置、３２は第２膨張弁開度制御装置である。
【００２３】
次に、上記のように構成された冷凍サイクル装置の動作および作用について述べる。
【００２４】
加熱運転中は、圧縮機１により高温高圧に昇温昇圧された超臨界状態の冷媒は、放熱器２にて給湯回路１６を循環する水と熱交換して冷却された後、第１膨張弁３において減圧される。減圧された冷媒は蒸発器４にて外気と熱交換して加熱された後に、第２膨張弁５を経て圧縮機１に吸入される。
【００２５】
このとき、第１膨張弁３の開度は、吐出温度検知手段２１にて検知された吐出温度に基づいて第１膨張弁開度制御装置３１によって決定される。なお、第２膨張弁５においては冷媒を減圧しない。
【００２６】
除霜運転を開始すると、まず、第１膨張弁開度制御装置３１は第１膨張弁３の開度を全開にして減圧量を最小とするように動作する。続いて第２膨張弁開度制御装置３２は第２膨張弁５の開度を予め定められた開度に設定し、蒸発器から供給される冷媒を減圧する。
【００２７】
除霜運転が終了すると、まず、第２膨張弁開度制御装置３２は第２膨張弁５の開度を全開にして減圧量を最小とし、続いて第１膨張弁開度制御装置３１は第１膨張弁３の開度を予め定められた開度に設定して段階的に減圧する。
【００２８】
上記のように第１膨張弁３と第２膨張弁５を操作することにより、除霜運転中において、液圧縮による負荷を増大させることなく、蒸発器入口の冷媒温度を高くすることができ、蒸発器４に付着した霜を短時間で融解させることができる。
【００２９】
このようにすることによって、冷凍サイクル装置の効率や信頼性を損なうことなく、除霜運転時間を短縮できるように冷凍サイクル装置に作用する。
【００３０】
本実施の形態によれば、上記の構成により、蒸発器の上流側と下流側にそれぞれ第１膨張弁と第２膨張弁を設け、除霜運転中に第１膨張弁における減圧量を最小とし、第２膨張弁において循環する冷媒を減圧することによって、蒸発器を循環する冷媒の温度を圧縮機に吸入される冷媒の温度よりも高くすることができ、蒸発器を循環する冷媒の温度を高くしながらも液圧縮による負荷を低減して、除霜運転時間を短縮しながらも冷凍サイクル装置の高い信頼性を保つことができるという効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の冷凍サイクル装置は、高い信頼性を維持しながらも除霜運転時間を短縮できるという効果を有し、ヒートポンプ給湯機搭載の冷凍サイクル装置や空気調和機搭載の冷凍
サイクル装置など、高圧側において超臨界状態となり得る冷媒を用いる冷凍サイクル装置一般に対して有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１における冷凍サイクル装置の構成図
【図２】同第１膨張弁および第２膨張弁の開度を決定するフローチャート
【図３】従来の冷凍サイクル装置の構成図
【符号の説明】
【００３３】
１  圧縮機
２  放熱器
３  第１膨張弁
４  蒸発器
５  第２膨張弁
６  冷媒回路
１１  貯湯タンク
１２  積層ポンプ
１３  三方弁
１４  給湯混合弁
２１  吐出温度検知手段
３１  第１膨張弁開度制御装置
３２  第２膨張弁開度制御装置
４１  ヒートポンプユニット
４２  貯湯ユニット
【図１】
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【図２】
2010078284.tif 000004
【図３】
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