(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、室内熱交換器、減圧手段、室外熱交換器、および蓄熱手段を備えた冷凍サイクル装置において、
前記圧縮機の吐出冷媒を前記室内熱交換器、減圧手段、室外熱交換器に通して圧縮機に戻し、外気からの吸熱を利用した暖房運転を行なう第１運転手段と、
前記圧縮機の吐出冷媒を前記室内熱交換器、減圧手段、室外熱交換器に通して圧縮機に戻すとともに、室内熱交換器を経た冷媒を分流して前記蓄熱手段に通して圧縮機に戻し、外気からの吸熱とともに蓄熱を利用した暖房運転を行なう第２運転手段と、
前記第２運転手段による暖房運転から前記第１運転手段による暖房運転への移行に際し、前記圧縮機の運転周波数を予め低減する制御手段と、
を具備したことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記第２運転手段による暖房運転から前記第１運転手段による暖房運転への移行に際し、前記電動膨張弁の開度を予め増大する制御手段をさらに具備したことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記圧縮機は複数の圧縮室を有し、
前記第１運転手段による暖房運転時は前記室外熱交換器を経た冷媒を圧縮機の各圧縮室に流入し、前記第２運転手段による暖房運転時は前記蓄熱手段を経た冷媒を圧縮機の各圧縮室の少なくとも一つに流入する構成とした、
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、蓄熱機能を有する冷凍サイクル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷凍サイクル中に蓄熱タンクを設け、例えば夜間電力を利用した蓄熱運転により暖房用の温熱（または冷房用の冷熱）を蓄え、その蓄熱を空調に利用する冷凍サイクル装置がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記の事情を考慮したもので、その目的とするところは、蓄熱を利用する暖房から、外気からの吸熱を利用する暖房への移行に際し、圧縮機の損傷を回避しながら暖房のスムーズな移行が可能な信頼性にすぐれた冷凍サイクル装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明（請求項１）の冷凍サイクル装置は、外気からの吸熱のみ利用する暖房運転の機能を備え、外気からの吸熱と蓄熱を同時に利用する蓄熱利用暖房運転の機能を備え、この蓄熱利用暖房運転から、外気からの吸熱のみ利用する暖房運転への移行に際し、圧縮機の運転周波数を予め低減する。
【０００８】
第２の発明（請求項２）の冷凍サイクル装置は、第１の発明において、蓄熱利用暖房運転から、外気からの吸熱のみ利用する暖房運転への移行に際し、さらに、電動膨張弁の開度を予め増大する。
【０００９】
第３の発明（請求項３）の冷凍サイクル装置は、第１または第２の発明において、圧縮機は複数の圧縮室を有し、外気からの吸熱のみ利用する暖房運転では室外熱交換器を経た冷媒を圧縮機の各圧縮室に流入し、蓄熱利用暖房運転では蓄熱手段を経た冷媒を圧縮機の各圧縮室の少なくとも一つに流入する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の参考例について図面を参照して説明する。
図１において、１は圧縮機で、容量が互いに異なる２つの圧縮室（シリンダ）１ａ，１ｂを有する。１ａの方が大きく、１ｂの方が小さい。
【００１１】
この圧縮機１の吐出口に四方弁２および二方弁３を介して室内熱交換器４が配管接続され、その室内熱交換器４に二方弁５および減圧手段たとえば電動膨張弁６を介して室外熱交換器７が配管接続される。電動膨張弁６は、供給される駆動パルスの数に応じて開度が変化するパルスモータバルブ（ＰＭＶ）である。
【００１２】
室外熱交換器７は四方弁２およびサクションカップ８を介して圧縮機１の圧縮室１ａ，１ｂにそれぞれ配管接続される。サクションカップ８から圧縮室１ａ，１ｂにつながる両配管には、逆止弁９，１０がそれぞれ設けられる。
【００１３】
ここまでは一般的なヒートポンプ式冷凍サイクルの構成である。
そして、二方弁５と電動膨張弁６との間の配管から、圧縮室１ｂにつながる配管にかけて、蓄熱利用二方弁１１、減圧手段であるキャピラリチューブ１２、蓄熱手段である蓄熱タンク１３の熱交換器１４、およびサクションカップ１５が順次に配管接続される。さらに、サクションカップ１５の流出口から圧縮室１ａにつながる配管にかけて、蓄熱全利用二方弁１６が配管接続される。
【００１４】
一方、制御部２０に、圧縮機１、四方弁２、二方弁３、二方弁５、電動膨張弁６、二方弁１１、二方弁１６、操作部２１、およびタイマ２２が接続される。
制御部２０は、主要な機能手段として、次の［１］〜［４］を備える。
【００１５】
［１］圧縮機１の吐出冷媒を四方弁２、二方弁３、室内熱交換器４、二方弁５、電動膨張弁６、室外熱交換器７、四方弁２、サクションカップ８と流し、一方はそのまま、他方は逆止弁９を通して圧縮機１に戻し、外気からの吸熱のみ利用する通常の暖房運転を行なう第１運転手段。
【００１６】
［２］圧縮機１の吐出冷媒を四方弁２、二方弁３、室内熱交換器４、二方弁５、二方弁１１、キャピラリチューブ１２、蓄熱タンク１３の熱交換器１４、サクションカップ１５（および二方弁１６）に通して圧縮機１に戻し、蓄熱のみ利用する暖房運転を行なう第２運転手段。
【００１７】
［３］圧縮機１の吐出冷媒を四方弁２、二方弁３、室内熱交換器４、二方弁５、電動膨張弁６、室外熱交換器７、四方弁２、サクションカップ８、逆止弁９，１０に通して圧縮機１に戻すとともに、二方弁５を経た冷媒を分流して二方弁１１、キャピラリチューブ１２、蓄熱タンク１３の熱交換器１４、サクションカップ１５に通して圧縮機１に戻し、外気からの吸熱と蓄熱とを同時に利用する暖房運転を行なう第３運転手段。
【００１８】
［４］運転開始に際し、タイマ２２の計時による所定時間ｔ1 だけ第２運転手段による暖房運転（蓄熱のみ利用）を先ず実行し、次にタイマ２２の計時による所定時間ｔ2 だけ第３運転手段による暖房運転（外気＋蓄熱同時利用）を実行し、次に第１運転手段による暖房運転（外気からの吸熱のみ利用）を実行せしめる制御手段。
【００１９】
つぎに、上記の構成の作用を説明する。
暖房運転の開始に際し、蓄熱タンク１３に十分な熱量が蓄えられていることを前提として、蓄熱のみ利用する暖房運転が先ず実行される。すなわち、圧縮機１が起動されるとともに、四方弁２が図１の状態に切換えられ、二方弁３，５が開放される。さらに、電動膨張弁６が全閉されるとともに、二方弁１１，１６が開放される。
【００２０】
圧縮機１の吐出冷媒は四方弁２および二方弁３を通って室内熱交換器４に流れ、その室内熱交換器４を経た冷媒が二方弁５を通りそこから二方弁１１側に流れてその二方弁１１およびキャピラリチューブ１２を通り、蓄熱タンク１３の熱交換器１４に流入する。
【００２１】
蓄熱タンク１３は蓄熱剤（例えば、水等）を収容しており、例えば夜間電力を用いた図示しない電気ヒータ等により、予め、蓄熱剤に暖房用の温熱が蓄えられる。熱交換器１４を流れる冷媒は、この蓄熱（温熱）を奪って蒸発する。
【００２２】
熱交換器１４を経た冷媒は四方弁２、サクションカップ１５を通って圧縮機１の圧縮室１ａへ吸込まれるとともに、サクションカップ１５からの分流が二方弁１６を通って圧縮機１の圧縮室１ｂへ吸込まれる。
【００２３】
こうして、蓄熱タンク１３の蓄熱（温熱）が暖房熱として室内に放出される。とくに、圧縮機１の圧縮室１ａ，１ｂの両方に冷媒が流入するので、熱交換器  １４における冷媒流量が多くなり、蓄熱を最大限に利用する蓄熱全利用の暖房が行なわれる。
【００２４】
運転開始時はこの蓄熱利用のみの暖房運転を行なうことにより、通常の外気からの吸熱による暖房運転を行なう場合に比べ、暖房の立上がりが速くなり、快適性が向上する。
【００２５】
一方、暖房運転の開始と同時にタイマ２２が作動しており、タイマ２２の計時が所定時間ｔ1 に達すると、外気からの給熱と蓄熱を同時利用する暖房運転が実行される。すなわち、四方弁２、二方弁３，５、二方弁１１は同じ状態のまま、電動膨張弁６が所定の開度に制御され、かつ二方弁１６が閉成される。
【００２６】
圧縮機１の吐出冷媒は四方弁２および二方弁３を通って室内熱交換器４に流れ、その室内熱交換器４を経た冷媒の一部が二方弁５および電動膨張弁６を通って室外熱交換器７に流れる。そして、室外熱交換器７を経た冷媒が四方弁２、サクションカップ８、および逆止弁９，１０を通り、圧縮機１に吸込まれる。室外熱交換器７を流れる冷媒は外気から熱を吸い上げて蒸発する。
【００２７】
さらに、室内熱交換器４を経た残りの冷媒が二方弁１１側に分流してその二方弁１１およびキャピラリチューブ１２を通り、蓄熱タンク１３の熱交換器１４に流入する。そして、熱交換器１４を経た冷媒が四方弁２およびサクションカップ１５を通り、圧縮機１の圧縮室１ａへ吸込まれる。熱交換器１４を流れる冷媒は、蓄熱剤から熱を奪って蒸発する。
【００２８】
この場合、二方弁１６が閉成しているので、サクションカップ１５を経た冷媒は圧縮室１ａへ流入するのみで圧縮室１ｂへは流入しない。よって、熱交換器  １４における冷媒流量はあまり多くなく、蓄熱の利用率が低く設定される。
【００２９】
このように、運転開始から所定時間が経過した後は、蓄熱を節約して利用する暖房に移行し、同時に、外気からの吸熱を利用した暖房を行なうことにより、暖房能力を十分に得ることができる。
【００３０】
しかる後、タイマ２２の計時によってさらに所定時間ｔ2 が経過すると、蓄熱タンク１３での蓄熱量が無くなるとともに、暖房の立上がりがほぼ完了したとの判断の下に、外気からの給熱のみ利用する通常の暖房運転が実行される。すなわち、四方弁２、二方弁３，５、電動膨張弁６、二方弁１６は同じ状態のまま、二方弁１１が閉成される。
【００３１】
圧縮機１の吐出冷媒は四方弁２および二方弁３を通って室内熱交換器４に流れ、その室内熱交換器４を経た冷媒が二方弁５および電動膨張弁６を通って室外熱交換器７に流れる。そして、室外熱交換器７を経た冷媒が四方弁２、サクションカップ８、および逆止弁９，１０を通り、圧縮機１に吸込まれる。室外熱交換器７を流れる冷媒は外気から熱を吸い上げて蒸発する。
【００３２】
外気からの給熱のみ利用する暖房運転は、蓄熱利用の場合のように時間的制限を何ら受けることなく、継続できる。
このように、蓄熱のみ利用する暖房から始めて、次に外気からの吸熱と蓄熱を同時利用する暖房へと移行し、さらに外気からの吸熱のみ利用する暖房へと移行することにより、蓄熱を利用する暖房の特長および外気からの吸熱を利用する暖房の特長をそれぞれ活かした最適な暖房を行なうことができる。
運転モードと電動膨張弁６および二方弁１１，１６の動作との関係を下記表１に示す。
【００３３】
【表１】
0003806224.tif 000002
【００３４】
次に、この発明の第１実施例について説明する。なお、図面において参考例と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図２に示すように、蓄熱タンク１３に蓄熱温度センサ３０が設けられる。この蓄熱温度センサ３０は、蓄熱タンク１３内の蓄熱剤（例えば、水等）の温度Ｔw を検知する。
【００３５】
さらに、インバータ回路４０が設けられる。このインバータ回路４０は、商用交流電源４１の電圧を制御部２０からの指令に応じた周波数の電圧に変換し出力する。この出力が圧縮機１のモータ（圧縮機モータ）に駆動電力として供給される。圧縮機モータは、インバータ回路４０の出力周波数に応じて回転速度が変化する。この回転速度変化に伴い、圧縮機１の能力が変化する。
【００３６】
逆止弁１０、二方弁１６、およびタイマ２２は設けていない。
制御部２０は、次の［１］〜［４］の機能手段を備える。
［１］圧縮機１の吐出冷媒を四方弁２、二方弁３、室内熱交換器４、二方弁５、電動膨張弁６、室内熱交換器７、四方弁２、サクションカップ８と流し、一方はそのまま、他方は逆止弁９を通して圧縮機１に戻し、外気からの吸熱のみ利用する通常の暖房運転を行なう第１運転手段。
【００３７】
［２］圧縮機１の吐出冷媒を四方弁２、二方弁３、室内熱交換器４、二方弁５、電動膨張弁６、室内熱交換器７、四方弁２、サクションカップ８と流し、一方はそのまま、他方は逆止弁９を通して圧縮機１に戻すとともに、二方弁５を経た冷媒を分流して二方弁１１、キャピラリチューブ１２、蓄熱タンク１３の熱交換器１４、サクションカップ１５に通して圧縮機１に戻し、外気からの吸熱と蓄熱とを同時に利用する蓄熱利用暖房運転を行なう第２運転手段。
【００３８】
［３］運転開始に際し、第２運転手段による暖房運転（蓄熱利用）を先ず実行し、その後、蓄熱温度センサ３０の検知温度Ｔｗが設定値Ｔｗ2 まで低下したとき、第１運転手段による暖房運転（外気からの吸熱のみ利用）を実行せしめる制御手段。
【００３９】
［４］第２運転手段による暖房運転（蓄熱利用）から第１運転手段による暖房運転（外気からの吸熱のみ利用）への移行に際し、圧縮機１の運転周波数（インバータ回路４０の出力周波数）Ｆを予め低減する制御手段。具体的な低減のタイミングは、蓄熱温度センサ３０の検知温度Ｔｗが設定値Ｔｗ3 （＞Ｔｗ2 ）まで低下したときである。
【００４０】
つぎに、上記の構成の作用を図３を参照しながら説明する。
暖房運転の開始に際し、蓄熱利用暖房運転が先ず実行され、蓄熱タンク１３の蓄熱（温熱）が暖房熱として室内に放出される。
【００４１】
運転開始時はこの蓄熱利用暖房運転を行なうことにより、通常の外気からの吸熱による暖房運転を行なう場合に比べ、暖房の立上がりが速くなり、快適性が向上する。
【００４２】
一方、蓄熱タンク１３の蓄熱温度Ｔｗが蓄熱温度センサ３０により検知されており、その検知温度Ｔｗが設定値Ｔｗ2 まで低下すると、蓄熱タンク１３での蓄熱量が無くなるとともに、暖房の立上がりがほぼ完了したとの判断の下に、外気からの給熱のみ利用する通常の暖房運転が実行される。
【００４３】
外気からの給熱のみ利用する暖房運転は、蓄熱利用の場合のように時間的制限を何ら受けることなく、継続できる。
このように、蓄熱を利用する暖房から初め、蓄熱温度Ｔｗが設定値Ｔｗ2 まで低下したところで外気からの吸熱のみ利用する暖房へと移行することにより、蓄熱を利用した暖房の特長および外気からの吸熱を利用した通常の暖房の特長をそれぞれ活かした最適な暖房を行なうことができる。
【００４４】
ところで、蓄熱を利用する暖房から、外気からの吸熱のみ利用する暖房への移行に際しては、二方弁１１の閉成に伴い、冷凍サイクル中の冷媒の流量や圧力が急激に変動し、それが圧縮機１にかかる負荷の急激な増大となって現れる。こうなると、圧縮機１内の潤滑油にフォーミング（発泡）現象が生じ、圧縮機１の摺動部の潤滑性が損なわれる虞がある。
【００４５】
そこで、蓄熱温度センサ３０の検知温度Ｔｗが設定値Ｔｗ3 （＞Ｔｗ2 ）まで低下したとき、圧縮機１の運転周波数Ｆ（Hz）が所定値だけ低減される。このタイミングは、外気からの吸熱のみ利用する暖房への移行前である。
【００４６】
このように、蓄熱を利用する暖房から、外気からの吸熱のみ利用する暖房への移行に際し、圧縮機１の運転周波数Ｆ（Hz）を予め低減することにより、冷凍サイクル中の冷媒の流量や圧力の急激な変動が極力防止される。これにより、圧縮機１にかかる負荷の急激な増大が防止され、圧縮機１内の潤滑油にフォーミング（発泡）現象が生じる事態を避けることができる。ひいては、圧縮機１内の良好な潤滑性を維持して圧縮機１の損傷を回避することができ、信頼性の向上が図れる。
【００４７】
そして、検知温度Ｔｗがさらに低下して設定値Ｔｗ1 （＜Ｔｗ2 ）に至ると、運転周波数Ｆ（Hz）の低減が解除され、運転周波数Ｆが通常値に復帰される。このタイミングは、外気からの吸熱のみ利用する暖房への移行後である。
【００４８】
このように、移行後は運転周波数Ｆを通常値に復帰させることにより、暖房能力不足を生じることなく、外気からの吸熱のみ利用する暖房へのスムーズな移行が可能となり、快適性が向上する。
【００４９】
次に、この発明の第２実施例について説明する。
制御部２０は、第１実施例の［１］〜［４］の機能手段に加え、次の［５］の機能手段を有する。
【００５０】
［５］第２運転手段による暖房運転（蓄熱利用）から第１運転手段による暖房運転（外気からの吸熱のみ利用）への移行に際し、電動膨張弁６の開度Ｐを予め増大する制御手段。具体的な低減のタイミングは、蓄熱温度センサ３０の検知温度Ｔｗが設定値Ｔｗ3 （＞Ｔｗ2 ）まで低下したときである。
【００５１】
他の構成は第１実施例と同じである。
作用を説明する。
図４に示すように、蓄熱温度センサ３０の検知温度Ｔｗが設定値Ｔｗ3 （＞Ｔｗ2 ）まで低下したとき、圧縮機１の運転周波数Ｆ（Hz）が所定値だけ低減され、同時に、電動膨張弁６の開度がそれまでの制御開度Ｐ1 から所定開度Ｐ2 （＞Ｐ1 ）へ増大される。
【００５２】
このように、蓄熱を利用する暖房から、外気からの吸熱のみ利用する暖房への移行に際しては、圧縮機１の運転周波数Ｆ（Hz）を予め低減することにより、前記したように圧縮機１の損傷を回避でき、信頼性の向上が図れる。
【００５３】
しかも、運転周波数Ｆの低減と同時に電動膨張弁６の開度を増大するので、運転周波数Ｆの低減にかかわらず、室外熱交換器７への冷媒流量が増えて外気からの吸熱量が十分な状態に維持される。よって、暖房能力不足を生じない。
【００５４】
そして、検知温度Ｔw がさらに低下して設定値Ｔw1（＜Ｔw2）に至ると、運転周波数Ｆ（Hz）の低減が解除され、運転周波数Ｆが通常値に復帰される。これにより、外気からの吸熱のみ利用する暖房へのスムーズな移行が可能となる。
【００５５】
なお、第１および第２実施例では、蓄熱タンク１３の熱交換器１４を経た冷媒を圧縮機１の圧縮室１ａのみに流入する構成としたが、参考例と同じ冷凍サイクルとして圧縮室１ａ，１ｂの両方に流入する構成としてもよい。要は、圧縮室１ａ，１ｂの少なくとも一つに流入させればよい。
【００５６】
また、第１および第２実施例では、蓄熱を利用する暖房から外気からの吸熱のみ利用する暖房への移行での運転周波数Ｆと電動膨張弁６の開度を制御する構成としたが、参考例での第１〜第３の各運転手段が移行する際の運転周波数Ｆと電動膨張弁６の開度を制御としてもよい。
その他、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。
【００５８】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、蓄熱を利用する暖房運転から、外気からの吸熱のみ利用する暖房運転への移行に際し、圧縮機の運転周波数を予め低減する構成としたので、圧縮機の損傷を回避しながら暖房のスムーズな移行が可能な信頼性にすぐれた冷凍サイクル装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例の構成を示す図。
【図２】  第１実施例および第２実施例の構成を示す図。
【図３】  第１実施例の作用を説明するための図。
【図４】  第２実施例の作用を説明するための図。
【符号の説明】
１…圧縮機
１ａ，１ｂ…圧縮室
２…四方弁
３，５…二方弁
４…室内熱交換器
６…電動膨張弁
７…室外熱交換器
１１…蓄熱利用二方弁
１３…蓄熱タンク
１４…熱交換器
１６…蓄熱全利用二方弁
２０…制御部
２２…タイマ
３０…蓄熱温度センサ
４０…インバータ回路
【図１】
0003806224.tif 000003
【図２】
0003806224.tif 000004
【図３】
0003806224.tif 000005
【図４】
0003806224.tif 000006