(57)【要約】【課題】除霜時に蓄熱を利用する空気調和機において、蓄熱を必要としない冷房運転時に蓄熱槽の熱を放熱して冷房性能の向上を図る。【解決手段】冷房運転時、ヒートパイプ１６の放熱制御バルブ１７は開状態となっており、内部の作動冷媒は、蓄熱槽１１に配置された部分が加熱されて蒸発し、上部の風路内に配置された放熱部分で凝縮し再び下部の蓄熱槽１１に配置された部分へと戻ってくる。従って、蓄熱槽１１の熱がヒートパイプ１６により放熱され、圧縮機５が冷やされることになる。これにより、圧縮機５のモーター効率が上昇し、運転性能の優れた装置を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と四方弁と室外熱交換器と膨張弁と室外送風機を有する室外機と室内熱交換器を有する室内機を連環して冷媒を循環させ、蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルを構成し、冷暖房を行う空気調和機であって、蓄熱材と除霜運転時に前記蓄熱材と前記冷媒との熱交換を行う蓄熱熱交換器とを内包し、前記圧縮機に接触して互いに熱の移動を行うよう構成された蓄熱槽と、前記圧縮機の吸入口へ前記冷媒を直接流すか前記蓄熱熱交換器を経由させるかの前記冷媒の流れを切替える流路制御弁と、前記蓄熱槽の熱を放熱する蓄熱放出手段を備え、冷房運転時に、前記蓄熱放出手段により前記蓄熱槽の熱を放出することを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記蓄熱放出手段が、前記蓄熱槽内部に設けられた吸熱部と、前記蓄熱槽外部に放熱する放熱部を有し、状態変化を伴いながら内部を移動する第２の冷媒を内包したヒートパイプであることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記蓄熱放出手段の前記放熱部が、前記室外送風機によって吹出される、前記室外熱交換器を通過後の気流中に放熱することを特徴とする請求項２に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記蓄熱放出手段が、前記放熱部に放熱フィンを有することを特徴とする請求項３に記載の空気調和機。
【請求項５】
前記蓄熱放出手段が、放熱の有無を切替える放熱制御手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒を用いて冷凍、ヒートポンプサイクルを構成して冷暖房を行い、圧縮機の熱を蓄熱材に貯めて除霜時に利用する空気調和機において、冷房運転時などにおける運転性能の向上をもたらす技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年はヒートポンプによる暖房が普及してきており、真冬でもエアコンにより暖をとる事例が増加している。ヒートポンプにより暖房を行うと、外気温が低いために蒸発器である室外熱交換器に霜が付着する。付着した霜を取り除くため、室内外の送風機を停止し、四方弁を逆転して冷房時と同様の方向に冷媒を循環させ、室外熱交換器を凝縮器とすることで霜を融かす除霜運転を行う。このとき、室内機から冷風は吹かないものの冷たい空気が落下するコールドドラフトが生じ、暖房感の低下をまねくことがある。
【０００３】
これを解決するため、特許文献１のように圧縮機に接触して熱を得るように蓄熱槽を設け、除霜運転時に蓄熱槽の熱を利用するような装置が発明されている。
【０００４】
また、製品化された発明の最新例では、図２に示すように、室内機１には、室内熱交換器２、室内送風機３が配備されており、室外機４には、圧縮機５、四方弁６、室外熱交換器７、膨張弁８、アキュムレータ９、室外送風機１０、蓄熱槽１１、蓄熱熱交換器１２、流路切替弁１３が配備されている。そして、蓄熱除霜運転になると、四方弁６は暖房運転状態のままで、室外熱交換器７と四方弁６の間に設けられた流路切替弁１３は、全開の膨張弁８を経て室外熱交換器７から流路切替弁１３へ流れてきた冷媒を減圧し、蓄熱熱交換器１２へ送る。その結果、蓄熱除霜運転時にすべての液冷媒が蓄熱熱交換器１２通ることになり液戻りを抑えることができる。
【０００５】
圧縮機は液冷媒を大量に吸い込むと液圧縮を起こし信頼性を確保できなくなることがあるため、従来の装置においては、気液分離を行い主に気相の冷媒を吸い込むようアキュムレータを設けている。
【０００６】
アキュムレータに液冷媒が大量に戻るという現象は、除霜運転時はもちろん、起動時、運転を止めたものの、すぐに運転を再開した再起動時や急激な暖房能力上昇時などによく発生する。
【０００７】
また、近年では、トップランナーなど社会的な背景から空気調和機の性能向上が強く要請されており、熱交換器などは年々大きくなり封入冷媒量も増加の傾向にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−１５３８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記従来の空気調和機において、蓄熱槽は冷房運転時に仕事をすることはなく、無用の長物と化している。
【００１０】
従って本発明は、こうした課題を解決し、圧縮機に接触して蓄熱槽を設け、除霜運転時に蓄熱槽の熱を利用する空気調和機において、蓄熱を必要としない冷房運転時に蓄熱槽を
利用して性能の向上を図り、省エネ性に優れる装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルを構成して暖房あるいは冷暖房を行う空気調和機であって、蓄熱材と前記蓄熱材と冷媒との熱交換を行う蓄熱熱交換器とを内包し、圧縮機に接触して互いに熱の移動を行うよう構成された蓄熱槽と、冷媒を前記圧縮機吸入口へ直接送るか前記蓄熱熱交換器を通過させるか否かを切替える流路制御手段と、前記蓄熱槽の熱を放出する蓄熱放出手段を備え、冷房運転時に前記蓄熱放出手段により放熱することで、前記蓄熱槽の温度を下げるものである。
【００１２】
これにより、前記圧縮機が冷却され、前記圧縮機のモーター効率が向上する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の空気調和機は、冷房運転時に、冷房運転時に前記蓄熱放出手段により放熱することで、前記蓄熱槽の温度を下げ、つまりは前記圧縮機を冷却し、前記圧縮機のモーター効率を向上させることができる。従って、蓄熱を必要としない冷房運転時に蓄熱槽を利用して性能の向上を図り、省エネ性に優れる装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１における空気調和機の構成図
【図２】従来の空気調和機の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
第１の発明は、圧縮機と四方弁と室外熱交換器と膨張弁と室外送風機を有する室外機と室内熱交換器を有する室内機を連環して冷媒を循環させ、蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルを構成し、冷暖房を行う空気調和機であって、蓄熱材と前記蓄熱材と前記冷媒との熱交換を行う蓄熱熱交換器とを内包し、圧縮機に接触して互いに熱の移動を行うよう構成された蓄熱槽と、前記圧縮機の吸入口へ前記冷媒を直接流すか前記蓄熱熱交換器を経由させるかの前記冷媒の流れを切替える流路制御弁と、前記蓄熱槽の熱を放出する蓄熱放出手段を備え、冷房運転時に前記蓄熱槽の熱を放出するものである。
【００１６】
これにより、冷房運転時に前記圧縮機の温度を下げることができる。従って、モーターの運転効率を高め、性能の優れた装置を提供することができる。
【００１７】
第２の発明は、第１の発明において、前記蓄熱放出手段が、前記蓄熱槽内部に設けられた吸熱部と、前記蓄熱槽外部に放熱する放熱部を有し、状態変化を伴いながら内部を移動する第２の冷媒を内包したヒートパイプで構成するものである。
【００１８】
これにより、前記第２の冷媒を、ポンプなどを使用せずに循環させることができる。従って、装置をコンパクトに構成でき、効率的に運転することができる。
【００１９】
第３の発明は、第２の発明において、前記蓄熱放出手段の前記放熱部が、前記室外送風機によって吹出される、前記室外熱交換器を通過後の気流中に放熱するものである。
【００２０】
これにより、前記室外熱交換器の放熱に影響を及ぼさず、放熱することができる。従って、優れた性能を有する装置を実現することができる。
【００２１】
第４の発明は、第３の発明において、前記蓄熱放出手段が、前記放熱部に放熱フィンを有するものである。
【００２２】
これにより、前記放熱部の放熱能力を向上させることができる。従って、優れた性能を有する装置を実現することができる。
【００２３】
第５の発明は、第３の発明において、前記蓄熱放出手段が、放熱の有無を制御する放熱制御手段を備えるものである。
【００２４】
これにより、放熱の有無を有効に制御して、蓄熱、放熱の効率的な運用を行うことができる。従って、暖房時の蓄熱利用に悪影響を及ぼすことなく性能の優れた装置を提供することができる。
【００２５】
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。
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における空気調和機の構成図を示すものである。
【００２６】
図１に示すように、第１の実施の形態における空気調和機では、室内機１には、室内熱交換器２、室内送風機３が配備されており、室外機４には、圧縮機５、四方弁６、室外熱交換器７、膨張弁８、アキュムレータ９、室外送風機１０、蓄熱材１５と蓄熱熱交換器１２を内包し圧縮機５と接している蓄熱槽１１、流路制御弁１４が配備されている。
【００２７】
アキュムレータ９は、円筒形の胴体を持った容器に冷媒を導入し、冷媒の流速を遅くするとともに重力の効果により、液冷媒を容器の下部に溜め、上部の気相の冷媒を選択的に吸い込み圧縮機５などへ送る冷媒出口管が設けられている。サイクル中に吐出されて戻ってきた冷凍機油を圧縮機へ戻すため、冷媒出口管の下部には小穴が設けられており、気相の冷媒に混ぜられて圧縮機へ送られる。このとき、液冷媒が溜まっていれば液冷媒も少量ずつ圧縮機５へ送られる。
【００２８】
蓄熱材１５としては、例えばパラフィン系の材料や、塩化カルシウム水和物、硫酸ナトリウム水和物、酢酸ナトリウム水和物などの水和物、水系の顕熱蓄熱材など様々な物が考えられるが、安価で、広い温度レンジにおいて蓄熱量が確保でき、腐食等の問題も発生しにくい水系の顕熱蓄熱材が用い易い。
【００２９】
さらに、蓄熱放手段として、第２の冷媒である作動冷媒が封入されたヒートパイプ１６が、蓄熱槽１１から室外熱交換器７と室外送風機１０の間の風路内にかけて配備されている。
【００３０】
ヒートパイプ１６の一端側は蓄熱槽１１に熱的に接続された吸熱部１９が、他端側には放熱部２０が設けられており、略中央部には内部の作動冷媒の動きを制御する放熱制御バルブ１７が設けられている。
【００３１】
放熱部２０は室外熱交換器７と室外送風機１０の間の風路内に配置されている。そして、放熱部２０には、空気への放熱を促進するため放熱フィン１８が、設けられている。
【００３２】
通常の冷房運転時や、暖房運転時には、流路制御弁１４は図１の実線で示すように、四方弁６とアキュムレータ９を接続する状態である。蓄熱除霜運転になると、四方弁６は暖房運転状態（圧縮機５の吐出口と室内熱交換器２とを接続するとともに、室外熱交換器７と流路制御弁１４とを接続した状態）のままで、室外熱交換器７と四方弁６の間に設けられた流路制御弁１４は、全開の膨張弁８を経て室外熱交換器７から流路制御弁１４へ流れてきた冷媒を減圧し、蓄熱熱交換器１２へ送る。その後、蓄熱熱交換器１２で冷媒は蒸発しつつ、アキュムレータ９へ流れる。その結果、蓄熱除霜運転時にすべての液冷媒が蓄熱
熱交換器１２通ることになり液戻りを抑えることができる。
【００３３】
ここで、アキュムレータ９については、あってもなくても発明の本質には関係がなく、アキュムレータ９への液戻りが減るということは、圧縮機５への液戻りが減るということと本質的には同義である。
【００３４】
図１を用い、冷房運転時の動作について説明する。室外機４の圧縮機５を出た高温高圧のガス冷媒は、四方弁６から室外熱交換器７に至り、凝縮して液冷媒となる。膨張弁８で減圧されて二相となり、室内機１の室内熱交換器２で蒸発した後、四方弁６から流路制御弁１４を経てアキュムレータ９に導かれ、圧縮機５の吸入口へ戻る。
【００３５】
このとき、ヒートパイプ１６の放熱制御バルブ１７は開状態となっており、内部の作動冷媒は、蓄熱槽１１に配置された吸熱部１９で加熱されて蒸発し、上部の風路内に配置された放熱部２０で凝縮し再び下部の蓄熱槽１１に配置された部分へと戻ってくる。
【００３６】
従って、蓄熱槽１１の熱がヒートパイプ１６により放熱され、圧縮機５が冷やされることになる。圧縮機５が冷やされると、圧縮機５のモーター効率が上昇し、運転性能の優れた装置を提供することができる。
【００３７】
さらに、ヒートパイプ１６は、温度差さえあれば封入された作動冷媒が自然と循環するため、ポンプなどが不要で、装置をコンパクトに構成できるうえに、動力も必要ないので効率的な運転を行うことができる。
【００３８】
さらに、ヒートパイプ１６の放熱は室外熱交換器７を通過した後の空気中になされるので、冷凍サイクルなどへの悪影響がなく、安定して優れた性能を有する装置を実現することができる。
【００３９】
さらに、ヒートパイプ１６の放熱部２０には放熱フィン１８が設けられているので、放熱性能が大幅に向上し、コンパクトで優れた性能を有する装置を実現することができる。
【００４０】
次に、暖房運転時の動作について説明する。暖房運転時は、四方弁６が反転し、圧縮機５から出た高温高圧のガス冷媒は、四方弁６から室内機１の室内熱交換器２へ至り、凝縮し液冷媒となる。室外機４へ戻ると、膨張弁８で減圧膨張して室外熱交換器７で蒸発し、四方弁６からアキュムレータ９、圧縮機５の吸入口へと戻る。圧縮機５の熱は蓄熱材１５へと伝わり、ヒートパイプ１６の作動冷媒が移動すると熱は空気へ捨てられてしまう。暖房時は、圧縮機５の熱は暖房能力へと転化されるうえ、蓄熱槽１１は除霜運転時のために熱を貯めておく必要がある。従って、余計な放熱を避けるために、放熱制御バルブ１７を閉状態とし、作動冷媒の動きを止める。
【００４１】
従って、放熱の有無を有効に制御して、蓄熱、放熱の効率的な運用を行い、暖房時の蓄熱利用に悪影響を及ぼすことなく暖房、除霜の性能に優れた装置を提供できる。
【００４２】
なおここで、使用する冷媒について特に触れてはいないが、種類を問わず本発明は有効に機能する。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、本発明にかかる空気調和機は、装置を大型化することなく、圧縮機への液戻りを抑え、高い信頼性をもって使用することができる空気調和機を提供するもので、空気調和機だけに止まらず、セパレート型のショーケース、冷蔵庫などに広く適用することができ、効果をもたらすものである。
【符号の説明】
【００４４】
１  室内機
２  室内熱交換器
３  室内送風機
４  室外機
５  圧縮機
６  四方弁
７  室外熱交換器
８  膨張弁
９  アキュムレータ
１０  室外送風機
１１  蓄熱槽
１２  蓄熱熱交換器
１４  流路制御弁
１５  蓄熱材
１６  ヒートパイプ
１７  放熱制御バルブ
１８  放熱フィン
１９  吸熱部
２０  放熱部
【図１】
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【図２】
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