(57)【要約】【課題】部品点数の増加や高コスト化を抑制して、冷凍サイクル装置とその冷凍サイクル装置を用いた衣類乾燥装置の性能を向上させる。【解決手段】圧縮機２、第１熱交換器３、キャピラリーチューブ等の第１細径管４、第２熱交換器６を有し、これらの構成要素がこの順番で環状に接続されることによって形成された主冷媒回路１０と、主冷媒回路１０の第１熱交換器３の冷媒経路途中から分岐し、第１細径管４と第２熱交換器６との間で主冷媒回路１０に合流している少なくとも１つのバイパス回路２０と、バイパス回路２０の経路途中に第２細径管２２とを有する冷凍サイクル装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、第１熱交換器、キャピラリーチューブ等の第１細径管、第２熱交換器を有し、これらの構成要素がこの順番で環状に接続されることによって形成された主冷媒回路と、前記主冷媒回路の前記第１熱交換器の冷媒経路途中から分岐し、前記第１細径管と前記圧縮機との間で前記主冷媒回路に合流している少なくとも１つのバイパス回路と、前記バイパス回路の経路途中に第２細径管とを有する冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記バイパス回路は、前記第１細径管と前記第２熱交換器との間で前記主冷媒回路に合流している請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
請求項１に記載された冷凍サイクル装置と、回転自在に設けられ衣類を収容する回転槽とを備え、前記冷凍サイクル装置の第１熱交換器から前記回転槽へ空気を循環させるための送風装置を有する衣類乾燥装置。
【請求項４】
請求項２に記載された冷凍サイクル装置と、回転自在に設けられ衣類を収容する回転槽とを備え、前記冷凍サイクル装置の第１熱交換器から前記回転槽へ空気を循環させるための送風装置を有する衣類乾燥装置。
【請求項５】
前記第１細径管の出口の冷媒温度を測定する第１温度センサと、前記第２細径管の出口の冷媒温度を測定する第２温度センサとを備え、前記第１温度センサと前記第２温度センサの測定結果に基づいて、前記冷凍サイクル装置の圧縮機の回転数を制御する制御器とを備えた請求項３または４に記載の衣類乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクル装置と、その冷凍サイクル装置を用いた衣類乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
膨張手段にキャピラリーチューブ等の細径管を用いた冷凍サイクルの高効率化を図る手段として、凝縮器と蒸発器の間に細径管を複数本設置し、さらに１つ以上の細径管に並列に設置された電磁弁等の開閉可能な弁を有したバイパス回路を設けて、冷凍サイクル装置の能力変化に合わせて、冷媒を通過させる細径管を選択可能にする技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、図４に示した除湿装置の冷凍サイクル装置が開示されている。この冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１０１、凝縮器１０２、第１キャピラリーチューブ１０３、第２キャピラリーチューブ１０４及び蒸発器１０５が環状に接続された主冷媒回路１１０とを備えている。さらに、凝縮器１０２と第１キャピラリーチューブ１０３の間から分岐し、第１キャピラリーチューブ１０３と第２キャピラリーチューブ１０４との間で主冷媒回路１１０と合流する電磁弁１０６を有するバイパス回路１１１とを有している。このバイパス回路１１１の電磁弁１０６を開きバイパス回路１１１に冷媒を流すことによって、冷媒循環量が大きくなり、冷凍サイクル装置１００の冷凍能力が上がり除湿能力も上がる。また、凝縮器１０２に生じる液冷媒だまりを防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９-１６４８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の除湿装置に用いられる冷凍サイクル装置１００において、冷凍サイクル装置１００の能力変動に合わせて、電磁弁１０６を設置したバイパス回路１１１や電磁弁１０６を制御する制御装置が必要となるため、冷凍サイクル装置１００に使用する部品点数の増加、配置スペースの増加、冷凍サイクル装置の高コスト化などを招く問題点があった。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑み、部品点数の増加や高コスト化を抑制して、冷凍サイクル装置とその冷凍サイクル装置を用いた衣類乾燥装置の性能を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機、第１熱交換器、第１細径管、第２熱交換器を有し、これらの構成要素がこの順番で環状に接続されることによって形成された主冷媒回路と、前記主冷媒回路の前記第１熱交換器の冷媒経路途中から分岐し、前記第１細径管と前記第２熱交換器との間、もしくは前記第１細径管と前記第圧縮機との間で前記主冷媒回路に合流している少なくとも１つのバイパス回路と、前記バイパス回路の経路途中に第２細径管とを有する。
【０００８】
この構成により、第１熱交換器の冷媒経路途中から分岐し、第１細径管と第２熱交換器との間で主冷媒回路に合流するバイパス回路によって、冷凍サイクル装置の能力を増加さ
せた場合に生じる、第１熱交換器の液冷媒だまりを低減することができる。これにより、冷凍サイクル高圧側の圧力上昇を低減すると同時に、第２熱交換器出口の冷媒の過大な過熱度を低減させることが可能となる。これにより、冷凍回路の性能が向上する。また、冷凍サイクル装置の能力が低い低負荷運転時は、バイパス回路入口側の冷媒が二相状態になるため、バイパス回路には冷媒がほとんど流れない。そのため、低負荷運転時には、主冷媒回路のみに冷媒が循環するため、低負荷運転時の冷凍サイクルに悪影響は与えない。これらのことにより、電磁弁を設置したバイパス回路や、主冷媒回路に電子膨張弁等の開度調整可能な膨張機構を用いることなく、冷凍サイクルの負荷変動に合わせた、効率的な冷凍サイクル運転が可能となり、冷凍サイクル装置の省エネ性能が向上する。そして、部品点数の増加や高コスト化を抑制して、冷凍サイクル装置の性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の冷凍サイクル装置は、第１熱交換器の冷媒経路途中から分岐し、第１細径管以後の主冷媒回路に合流するバイパス回路によって、冷凍サイクル装置の能力を増加させた場合に生じる、第１熱交換器の液冷媒だまりを低減することができ、冷凍回路の性能が向上する。また、電磁弁を設置したバイパス回路や、主冷媒回路に電子膨張弁等の開度調整可能な膨張機構を用いることなく、冷凍サイクルの負荷変動に合わせた、効率的な冷凍サイクル運転が可能となり、冷凍サイクル装置の省エネ性能が向上する。そして、部品点数の増加や高コスト化を抑制して、冷凍サイクル装置の性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態２に係る洗濯乾燥機の構成図
【図３】同洗濯乾燥機の冷凍サイクル装置の構成図
【図４】従来の冷凍サイクル装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第１の発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機、第１熱交換器、キャピラリーチューブ等の第１細径管、第２熱交換器を有し、これらの構成要素がこの順番で環状に接続されることによって形成された主冷媒回路と、前記主冷媒回路の前記第１熱交換器の冷媒経路途中から分岐し、前記第１細径管と前記圧縮機との間で前記主冷媒回路に合流している少なくとも１つのバイパス回路と、前記バイパス回路の経路途中に第２細径管と、を有する。
【００１２】
この構成により、第１熱交換器の冷媒経路途中から分岐し、第１細径管と第２熱交換器との間で主冷媒回路に合流するバイパス回路によって、冷凍サイクル装置の能力を増加させた場合に生じる、第１熱交換器の液冷媒だまりを低減することができる。これにより、冷凍サイクル高圧側の圧力上昇を低減すると同時に、第２熱交換器出口の冷媒の過大な過熱度を低減させることが可能となる。これにより、冷凍回路の性能が向上する。また、冷凍サイクル装置の能力が低い低負荷運転時は、バイパス回路入口側の冷媒が二相状態になるため、バイパス回路には冷媒がほとんど流れない。そのため、低負荷運転時には、主冷媒回路のみに冷媒が循環するため、低負荷運転時の冷凍サイクルに悪影響は与えない。これらのことにより、電磁弁を設置したバイパス回路や、主冷媒回路に電子膨張弁等の開度調整可能な膨張機構を用いることなく、冷凍サイクルの負荷変動に合わせた、効率的な冷凍サイクル運転が可能となり、冷凍サイクル装置の省エネ性能が向上する。そして、部品点数の増加や高コスト化を抑制して、冷凍サイクル装置の性能を向上させることができる。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、前記バイパス回路は、前記第１細径管と前記第２熱交換器との間で前記主冷媒回路に合流している。この構成によれば、循環している全て
の冷媒が第２熱交換器を通過するため、冷凍サイクル装置の冷却能力を低下させることなく、冷凍サイクル装置の省エネ性能を向上させることができる。
【００１４】
第３の発明の衣類乾燥装置は、上記第１の発明に記載された冷凍サイクル装置と、回転自在に設けられ衣類を収容する回転槽とを備え、前記冷凍サイクル装置の第１熱交換器から前記回転槽へ空気を循環させるための送風装置を有する。この構成によれば、衣類乾燥装置に搭載された冷凍サイクル装置の省エネ性能が向上することで、衣類乾燥装置の省エネ性能、衣類乾燥速度が向上する。
【００１５】
第４の発明の衣類乾燥装置は、上記第２の発明に記載された冷凍サイクル装置と、回転自在に設けられ衣類を収容する回転槽とを備え、前記冷凍サイクル装置の第１熱交換器から前記回転槽へ空気を循環させるための送風装置を有する。この構成によれば、衣類乾燥装置に搭載された冷凍サイクル装置の省エネ性能が向上することで、衣類乾燥装置の省エネ性能、衣類乾燥速度が向上する。
【００１６】
第５の発明は、第３または第４の発明において、前記第１細径管の出口の冷媒の温度を測定する第１温度センサと、前記第２細径管の出口の冷媒温度を測定する第２温度センサとを備え、前記第１温度センサと前記第２温度センサの測定結果に基づいて、前記冷凍サイクル装置の圧縮機の回転数を制御する制御器とを備えたものである。この構成によれば、第１温度センサと第２温度センサの測定結果に基づいて圧縮機の回転数を調整することで、冷凍サイクル装置の省エネ性能を向上させることができる。
【００１７】
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。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００１８】
（実施の形態１）
図１に、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１を示す。冷凍サイクル装置１は、主冷媒回路１０、バイパス回路２０及び制御器７を備えている。主冷媒回路１０は、圧縮機２、第１熱交換器３、第１細径管４及び第２熱交換器６を有している。主冷媒回路１０は、これらの構成要素がこの順番で環状に接続されることによって形成された冷媒回路である。バイパス回路２０は、第１熱交換器３の経路途中の分岐位置２１で主冷媒回路１０から分岐し、第１細径管４と第２熱交換器６との間の合流位置２４で主冷媒回路１０に合流している冷媒回路である。ここで、第１細径管４は、例えば開度調節が不可能なキャピラリーチューブである。冷凍サイクル装置１の運転中に、冷媒が、主冷媒回路１０及びバイパス回路２０を循環する。冷媒としては、例えば、Ｒ４０７Ｃ等の非共沸混合冷媒、Ｒ４１０Ａ等の擬似共沸混合冷媒、又は単一冷媒を用いることができる。
【００１９】
次に、冷凍サイクル装置１を例に、冷凍サイクル装置１の主冷媒回路１０の冷媒の流れについて説明する。圧縮機２で圧縮された過熱状態の高圧ガス冷媒は、圧縮機２から吐出され、流路１０Ａを流れて第１熱交換器３に流入する。冷媒は第１熱交換器３を流れる際に冷却される。そのため、第１熱交換器３と第１細径管４との間の流路１０Ｂにおいて、冷媒は過冷却状態の高圧液冷媒である。冷媒は、第１細径管４において膨張して低圧状態となり、流路１０Ｃを介して第２熱交換器６へ流入する。冷媒は、第２熱交換器６を流れる際に蒸発して周囲を冷却する。第２熱交換器６から流出した冷媒は、流路１０Ｄを介して圧縮機２に吸入され、圧縮機２において再び圧縮される。このようにして、冷媒が主冷媒回路１０を循環する。
【００２０】
図１に示すように、バイパス回路２０は、第１熱交換器３の冷媒経路途中の分岐位置２１で主冷媒回路１０から分岐している。また、バイパス回路２０は、第１細径管４と第２熱交換器６との間の合流位置２４で主冷媒回路１０と合流している。第１熱交換器３を流
れる冷媒の一部がバイパス回路２０を流れて、第１細径管４と圧縮機２の間で主冷媒回路１０を流れる冷媒と合流する。このバイパス回路２０を第１細径管４と圧縮機２との間で主冷媒回路１０に接続することで、主冷媒回路１０を流れる冷媒量が多くなる。そのため、圧縮機２から第１熱交換器３を流れる冷媒の圧力を低減する。
【００２１】
バイパス回路２０は、第２細径管２２を含んでいる。第２細径管２２は、例えば開度調節が不可能なキャピラリーチューブである。バイパス回路２０の一端は第１熱交換器３の冷媒回路途中に接続され、バイパス回路２０の他端は、第１細径管４と圧縮機２の間で主冷媒回路１０に接続されていればよい。また、分岐位置２１の位置を変えて複数設け、バイパス回路２０を複数設けてもよい。バイパス回路２０がこのように構成されていると、冷媒の特性上、第１熱交換器３の分岐位置２１で、第１熱交換器３を流れる際に冷却された冷媒の過冷却温度が大きい液冷媒の場合には、バイパス回路２０へ冷媒がスムーズに流れる。その結果、第１熱交換器３液冷媒だまりを防ぐことができる。その結果、圧縮機２から第１細径管４を流れる冷媒の圧力を低減することができる。
【００２２】
さらに、第１熱交換器３の分岐位置２１で、第１熱交換器３を流れる際に冷却された冷媒が二相状態、もしくは、過冷却度の低い状態の場合には、バイパス回路２０へごく微量の冷媒のみが流れる。その結果、例えば電子膨張弁等の開度調節可能な弁を用いることなく、第１熱交換器３の分岐位置２１での冷媒の状態によって、主冷媒回路１０を流れる冷媒流量が自然に調節され、冷凍サイクル装置１の省エネ性能の向上を図ることができる。
【００２３】
一般的に、第１熱交換器３と第２熱交換器６との間に、例えばキャピラリーチューブによる膨張装置を使用した場合、冷凍サイクル装置の能力変化に応じた膨張装置の開度調節ができないため、冷凍サイクル装置１の能力変化、例えば、圧縮機回転数増加に伴って、冷凍サイクル高圧側の圧力が上昇することで、第１熱交換器３を流れる冷媒の過冷却温度が大きくなり、冷凍サイクルの性能が低下する。
【００２４】
本実施の形態１によれば、第１熱交換器３の分岐位置２１での冷媒の状態によって、主冷媒回路１０とバイパス回路２０を流れる冷媒流量が変化する。従って、冷凍サイクル装置の能力を大きく変化させる場合に、特に有効である。
【００２５】
また、第２熱交換器６での冷却能力を低下させずに、冷凍サイクル装置１の省エネ性能を向上させるためには、バイパス回路２０の出口が、第１細径管４と第２熱交換器６の間で主冷媒回路と合流していることが望ましい。
【００２６】
さらに、冷凍サイクル装置１は、第１細径管４と合流位置２４の間の流路途中に第１温度センサ５と、第２細径管２２と合流位置２４の間に第２温度センサ２３を備え、それぞれ細径管において膨張して低圧状態となった冷媒の温度を測定する。
【００２７】
第１温度センサ５と第２温度センサ２３により測定した温度差が大きい場合は、第２細径管２２に冷媒が流れていないため、圧縮機２の回転数を増加させることが可能となる。前記温度差が小さい場合には、第２細径管２２へ冷媒が流れているため、圧縮機２の回転数は増加させない。このようにして、第１温度センサと第２温度センサの測定結果に基づいて圧縮機の回転数を調整することで、冷凍サイクル装置の省エネ性能を向上させることができる。
【００２８】
これらの構成により、第１熱交換器の冷媒経路途中から分岐し、第１細径管と第２熱交換器との間で主冷媒回路に合流するバイパス回路によって、冷凍サイクル装置の能力を増加させた場合に生じる、第１熱交換器の液冷媒だまりを低減することができる。これにより、冷凍サイクル高圧側の圧力上昇を低減すると同時に、第２熱交換器出口の冷媒の過大
な過熱度を低減させることが可能となる。これにより、冷凍回路の性能が向上する。また、冷凍サイクル装置の能力が低い低負荷運転時は、バイパス回路入口側の冷媒が二相状態になるため、バイパス回路には冷媒がほとんど流れない。そのため、低負荷運転時には、主冷媒回路のみに冷媒が循環するため、低負荷運転時の冷凍サイクルに悪影響は与えない。これらのことにより、電磁弁を設置したバイパス回路や、主冷媒回路に電子膨張弁等の開度調整可能な膨張機構を用いることなく、冷凍サイクルの負荷変動に合わせた、効率的な冷凍サイクル運転が可能となり、冷凍サイクル装置の省エネ性能が向上する。そして、部品点数の増加や高コスト化を抑制して、冷凍サイクル装置の性能を向上させることができる。
【００２９】
（実施の形態２）
図２、図３を参照しつつ、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置を搭載した洗濯乾燥機について説明する。なお、冷凍サイクル装置１は、以下で特に説明する部分を除き、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１と同様に構成されている。また、洗濯乾燥機を用いて説明するが、洗濯乾燥機は衣類乾燥装置に含まれる。
【００３０】
図２において、衣類を収容する回転槽３１は、筐体３２内に揺動自在に支持された水槽３３内に回転自在に配設されている。水槽３３の背面には、回転槽３１の回転軸を前上がりに傾斜して回転させる駆動モータ３６が取り付けられており、駆動モータ３６の駆動により回転槽３１が回転し、回転槽３１内に投入された衣類の撹拌たたき洗い、および乾燥動作などを行なう。
【００３１】
筐体３２の前部には、回転槽３１の開口端側に対向させて扉体４５が設けられており、使用者は、扉体４５を開くことで、回転槽３１に対して洗濯物（衣類）を出し入れすることができる。また、水槽３３の上部には、給水弁４３が設けられた給水管４４が接続され、水槽３３の最下部には、排水弁４１が設けられた排水管４２が接続されている。水槽３３の下方には、水槽３３を支えるとともに、脱水時等の回転槽３１内の衣類の偏りなどで発生する水槽３３の振動を減衰させるダンパ３４が設けられている。このダンパ３４には、支持する水槽３３内の衣類などによる重量変化で、ダンパ３４の軸が上下に変位する変位量を検知して衣類の量を検知する布量検知部（図示せず）が取り付けられている。
【００３２】
乾燥工程において衣類を乾燥させるために、水槽３３および回転槽３１内の乾燥用空気を送風装置の送風用ファン３５によって循環させる風路３７が構成されている。風路３７には、冷凍サイクル装置１の２つの熱交換器が組み込まれている。回転槽３１内で洗濯物から水分を奪って多湿状態となった乾燥用空気は、水槽３３の側面上部に設けられた排出口４６を通って、冷凍サイクル装置１の第２熱交換器６で冷却及び除湿される。第２熱交換器６で冷却及び除湿された乾燥用空気は、冷凍サイクル装置１の第１熱交換器３で加熱される。加熱された乾燥用空気は、風路３７の途中に配置された送風用ファン３５から吹出し口３８を通過して、再び回転槽３１内に吹出す。
【００３３】
また、回転槽３１に流入する乾燥用空気の温度を検知するサーミスタ等の流入温度検知部３９を備えており、流入温度検知部３９は、風路３７の吹出口３８近傍または第１熱交換器３近傍に設けられている。送風用ファンモータ４０は、乾燥中に働く送風用ファン３５を回転駆動する。また、送風用ファンモータ４０は、例えば、インバータ等の制御器によって回転速度などの回転動作が制御されている。
【００３４】
以上のように構成された洗濯乾燥機について、以下その作用を説明する。乾燥用空気の温度上昇や、洗濯乾燥機の冷却能力（除湿能力）の増加によって、冷凍サイクル高圧側の圧力及び温度が上昇すると、第１熱交換器３に液化した冷媒だまりが生じ易くなり、これにより冷凍サイクル装置のエネルギー効率が低下する。この時、第１熱交換器３の分岐位
置２１に液冷媒が達すると、バイパス回路２０を利用して第１熱交換器３の液冷媒たまりを低減することができる。そして、乾燥用空気の温度が上昇するのに伴い、冷凍サイクル高圧側の圧力上昇を低減すると同時に、第２熱交換器６の出口の冷媒の過大な過熱度を低減させることが可能となる。これにより、冷凍回路の性能が向上する。
【００３５】
さらに、乾燥が進行して、冷凍サイクル装置の能力が低い低負荷運転時は、バイパス回路入口側の冷媒が二相状態になるため、バイパス回路には冷媒がほとんど流れない。そのため、低負荷運転時には、主冷媒回路のみに冷媒が循環するため、低負荷運転時の冷凍サイクルに悪影響は与えない。これらのことにより、電磁弁を設置したバイパス回路や、主冷媒回路に電子膨張弁等の開度調整可能な膨張機構を用いることなく、冷凍サイクルの負荷変動に合わせた、効率的な冷凍サイクル運転が可能となり、冷凍サイクル装置の省エネ性能が向上する。
【００３６】
これらの構成により、衣類を乾燥する工程において、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置と同様の効果により、冷凍サイクル装置の性能が向上し、洗濯乾燥機の乾燥工程のエネルギー効率及び乾燥速度の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明に係る冷凍サイクル装置は、給湯器、温水暖房装置、冷凍機器及び空調機器、洗濯乾燥機及び衣類乾燥装置、又は、その他の用途の冷凍サイクル装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  冷凍サイクル装置
２  圧縮機
３  第１熱交換器
４  第１細径管
５  第１温度センサ
６  第２熱交換器
７  制御器
１０  主冷媒回路
２０  バイパス回路
２１  分岐位置
２２  第２細径管
２３  第２温度センサ
２４  合流位置
３１  回転槽
３５  送風用ファン
【図１】
2015017773.tif 000003
【図２】
2015017773.tif 000004
【図３】
2015017773.tif 000005
【図４】
2015017773.tif 000006