(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、室内熱交換器、電動膨張弁、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、電動膨張弁、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室内熱交換器と電動膨張弁との間の配管から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運転手段と、
この運転手段による暖房開始時、前記電動膨張弁の開度を初期開度から徐々に増大する制御手段と、
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】
前記制御手段は、電動膨張弁の開度をタイマの計時に従い初期開度から徐々に増大する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】
前記制御手段は、電動膨張弁の開度を、前記蓄熱手段の温度変化または蓄熱手段を経た冷媒の温度変化に従い、初期開度から徐々に増大する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４】
圧縮機、室内熱交換器、電動膨張弁、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、電動膨張弁、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、電動膨張弁、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、
前記電動膨張弁の初期開度を前記第１運転手段による暖房開始の場合と前記第２運転手段による暖房開始の場合とで、第１運転手段による暖房開始の場合は室内熱交換器からの冷媒全てが電動膨張弁を通過する量に対応する開度とし、第２運転手段による暖房開始の場合は室内熱交換器からの冷媒が前記蓄熱手段に送られるよう冷媒の一部が電動膨張弁を通過する量に対応する開度となるよう、異ならせる制御手段と、
を具備したことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記制御手段は、電動膨張弁の初期開度をさらに外気温度に応じて異ならせることを特徴とする請求項４記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記制御手段は、第２運転手段による暖房時、電動膨張弁の初期開度を前記蓄熱手段の温度に応じて異ならせることを特徴とする請求項４記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記制御手段は、電動膨張弁の初期開度をさらに外気温度に応じて異ならせ、かつ第２運転手段による暖房時の電動膨張弁の初期開度を前記蓄熱手段の温度に応じて異ならせることを特徴とする請求項４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により暖房用の温熱を蓄え、その蓄熱を空調に利用する冷凍サイクル装置がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
蓄熱機能を有する冷凍サイクル装置の場合、蓄熱の利用量を適切に調節できることが望まれる。
調節の仕方として、蓄熱タンクへの冷媒流路に流量調整弁を設けることが考えられるが、流量調整弁の採用はコストの上昇を招くという問題がある。
【０００４】
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、蓄熱の利用量をコストの上昇を招くことなく適切に調節できる冷凍サイクル装置を提供することにある。
【０００５】
【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、圧縮機、室内熱交換器、電動膨張弁、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であって、圧縮機の吐出冷媒を室内熱交換器、電動膨張弁、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室内熱交換器と電動膨張弁との間の配管から分流して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運転手段を備え、この運転手段による暖房開始時、電動膨張弁の開度を初期開度から徐々に増大する。
【０００６】
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、制御手段は、電動膨張弁の開度をタイマの計時に従い初期開度から徐々に増大する。
第３の発明（請求項３）の冷凍サイクル装置は、第１の発明において、制御手段は、電動膨張弁の開度を、蓄熱手段の温度変化または蓄熱手段を経た冷媒の温度変化に従い、初期開度から徐々に増大する。
【０００７】
第４の発明（請求項４）の冷凍サイクル装置は、圧縮機、室内熱交換器、電動膨張弁、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であって、圧縮機の吐出冷媒を室内熱交換器、電動膨張弁、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、圧縮機の吐出冷媒を室内熱交換器、電動膨張弁、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運転手段とを備え、電動膨張弁の初期開度を第１運転手段による暖房開始の場合と第２運転手段による暖房開始の場合とで、第１運転手段による暖房開始の場合は室内熱交換器からの冷媒全てが電動膨張弁を通過する量に対応する開度とし、第２運転手段による暖房開始の場合は室内熱交換器からの冷媒が蓄熱手段に送られるよう冷媒の一部が電動膨張弁を通過する量に対応する開度となるよう、異ならせる。
【０００８】
第５の発明（請求項５）の冷凍サイクル装置は、第４の発明において、制御手段は、電動膨張弁の初期開度をさらに外気温度に応じて異ならせる。
第６の発明（請求項６）の冷凍サイクル装置は、第４の発明において、制御手段は、第２運転手段による暖房時、電動膨張弁の初期開度を蓄熱手段の温度に応じて異ならせる。
【０００９】
第７の発明（請求項７）の冷凍サイクル装置は、第４の発明において、制御手段は、電動膨張弁の初期開度をさらに外気温度に応じて異ならせ、かつ第２運転手段による暖房時の電動膨張弁の初期開度を蓄熱手段の温度に応じて異ならせる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の第１実施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につながる両配管には、逆止弁１０が設けられる。
【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１ａ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。
【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、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］〜［３］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、室内熱交換器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、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、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２運転手段。
【００１７】
［３］第２運転手段による暖房開始時、電動膨張弁６の開度を初期開度から徐々に増大する制御手段。
つぎに、上記の構成の作用を説明する。
【００１８】
上記の第２運転手段によって、外気からの吸熱と蓄熱を同時利用する暖房運転によって暖房が開始される。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が所定の初期開度に設定されるとともに、二方弁１１が開放される。
【００１９】
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を通って室内熱交換器７に流れる。そして、室内熱交換器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。
【００２０】
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。
【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。
【００２３】
この場合、蓄熱タンク１３を経た冷媒はサクションカップ１５から圧縮室１ａへ流入するのみで圧縮室１ｂへは流入しない。圧縮室１ａ，１ｂの両方に流入する場合に比べ、熱交換器１４での冷媒流量が少なくなり、蓄熱の利用率が抑制される。
【００２４】
こうして、外気からの吸熱および蓄熱を同時に利用することにより、立上がりの早い暖房を行なうことができる。
ところで、運転開始と同時にタイマ２２が作動している。このタイマ２２の計時がＴ1 未満のうちは電動膨張弁６の開度は初期開度Ｐ1 であるが、タイマ２２の計時がＴ1 以上、Ｔ2 未満の期間では、電動膨張弁６の開度がＰ2 （＞Ｐ1 ）に設定される。タイマ２２の計時がＴ2 以上、Ｔ3 未満の期間では、電動膨張弁６の開度がＰ3 （＞Ｐ2 ）に設定される。タイマ２２の計時がＴ3 以上では、電動膨張弁６の開度がＰ4 （＞Ｐ3 ）に設定される。
時間経過と電動膨張弁６の開度との関係を表１に示す。
【００２５】
【表１】
0003792833.tif 000002
【００２６】
電動膨張弁６の開度が増えるに従い、室内熱交換器４から室外熱交換器７へ流れる冷媒の量が多くなっていき、その分、蓄熱タンク１３の熱交換器１４に分流する冷媒の量が少なくなる。
【００２７】
すなわち、暖房開始時のように多くの暖房熱量が要求される状況では、蓄熱タンク１３の熱交換器１４に流れる冷媒量を少なくせずに蓄熱を存分に利用し、その後、暖房が進んで要求暖房熱量が少なくなるのに伴い、熱交換器１４に流れる冷媒量を徐々に減少させて蓄熱の利用量を減らすようにしている。
【００２８】
したがって、蓄熱の利用量を適切に調節することができる。とくに、冷凍サイクルのもともとの構成部品である電動膨張弁６を用いた調節であるから、蓄熱タンク１３への冷媒流路に新たに流量調整弁を設ける必要はなく、よってコストの上昇を避けることができる。
【００２９】
しかる後、タイマ２２の計時に基づき、暖房開始からの時間経過が所定時間に達すると、暖房の立上がりがほぼ完了したとの判断の下に、上記第１運転手段によって、外気からの吸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。
【００３０】
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を通って室内熱交換器７に流れる。そして、室内熱交換器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。
運転モードと電動膨張弁６および二方弁１１の動作との関係を表２に示す。電動膨張弁６の開度については、初期開度を含めて所定開度としている。
【００３１】
【表２】
0003792833.tif 000003
【００３２】
ところで、外気からの吸熱と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、蓄熱タンク１３の熱交換器１４における冷媒の蒸発圧力が一挙に外気側蒸発圧力まで変化して、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心配がある。ただし、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、上記のように、電動膨張弁６の開度が増大して蓄熱タンク１３の熱交換器１４に流れる冷媒の量が少なく設定される状況にあるので、熱交換器１４における蒸発圧力の急激な変化を避けることができ、圧縮機１にかかる負荷の急激な増大を回避することができる。
【００３３】
なお、上記実施例では、タイマ２２の計時に従って電動膨張弁６の開度を初期開度から徐々に増大するようにしたが、タイマ２２の計時に代えて蓄熱タンク  １３の温度を用いてもよい。
【００３４】
すなわち、図１に示すように、蓄熱タンク１３に蓄熱温度センサ３０を設け、それを制御部２０に接続する。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】
制御部２０は、電動膨張弁６の開度を、蓄熱温度センサ３０の検知温度の変化に従い、初期開度から徐々に増大する。
たとえば、蓄熱温度センサ３０の検知温度Ｔw がＴw3以上の場合は電動膨張弁６の開度は初期開度Ｐ1 に設定され、検知温度Ｔw がＴw3未満、Ｔw2以上の場合は、電動膨張弁６の開度がＰ2 （＞Ｐ1 ）に設定される。検知温度Ｔw がＴw2未満、Ｔw1以上の場合は、電動膨張弁６の開度がＰ3 （＞Ｐ2 ）に設定される。検知温度Ｔw がＴw1未満の場合は、電動膨張弁６の開度がＰ4 （＞Ｐ3 ）に設定される。
蓄熱温度センサ３０の検知温度Ｔw と電動膨張弁６の開度との関係を表３に示す。
【００３６】
【表３】
0003792833.tif 000004
【００３７】
この場合も、暖房開始時のように多くの暖房熱量が要求される状況では、蓄熱タンク１３の熱交換器１４に流れる冷媒量を少なくせずに蓄熱を存分に利用し、その後、暖房が進んで要求暖房熱量が少なくなるのに伴い、熱交換器１４に流れる冷媒量を徐々に減少させて蓄熱の利用量を減らすことになり、蓄熱の利用量を適切に調節することができる。
【００３８】
なお、蓄熱温度センサ３０で蓄熱タンク１３内の蓄熱剤の温度Ｔw を検知したが、蓄熱タンク１３を経た冷媒の温度を検知してその検知温度の変化に従って電動膨張弁６の開度を徐々に増大するようにしてもよい。
【００３９】
次に、この発明の第２実施例について説明する。
制御部２０の機能手段として、第１実施例の［３］に代わり次の［４］が採用される。
【００４０】
［４］電動膨張弁６の初期開度を、外気からの吸熱と蓄熱を同時利用する暖房運転によって暖房を開始する場合と、外気からの吸熱のみ利用する通常の暖房運転によって暖房を開始する場合とで、異ならせる制御手段。
その他の構成は第１実施例と同じである。
運転モードと電動膨張弁６および二方弁１１の動作との関係を表４に示す。
【００４１】
【表４】
0003792833.tif 000005
【００４２】
すなわち、蓄熱の利用量を適切に調節する観点から、外気からの吸熱と蓄熱を同時利用する暖房運転によって暖房を開始する場合は電動膨張弁６の初期開度としてＹを設定し、外気からの吸熱のみ利用する通常の暖房運転によって暖房を開始する場合は初期開度としてＸを設定するようにしている。暖房開始から所定時間後は、電動膨張弁６の開度は例えば室外熱交換器７での冷媒過熱度などに応じて適宜に制御される。
【００４３】
なお、電動膨張弁６の初期開度については、暖房開始時の運転モードだけに限らず、さらに外気温度に応じて異ならせるようにしてもよい。これも蓄熱の利用量を適切に調節することにつながる。
【００４４】
すなわち、図１に示すように、外気温度センサ２３を設け、それを制御部２０に接続する。外気温度センサ２３は、外気温度Ｔo を検知する。
制御部２０は、電動膨張弁６の初期開度を、暖房開始時の運転モードに応じて、さらに外気温度センサ２３の検知温度Ｔo に応じて、異ならせる。
【００４５】
たとえば、外気からの吸熱と蓄熱を同時利用する暖房開始の場合、外気温度センサ２３の検知温度Ｔo がＴo1未満のとき電動膨張弁６の初期開度がＹ1 に設定され、検知温度Ｔo がＴo1以上、Ｔo2未満では、初期開度がＹ2 （＞Ｙ1 ）に設定される。検知温度Ｔo がＴo2以上、Ｔo3未満では、初期開度がＹ3 （＞Ｙ2 ）に設定される。検知温度Ｔo がＴo3以上では、初期開度がＹ4 （＞Ｙ3 ）に設定される。
【００４６】
外気温度Ｔo が低いほど初期開度を小さくして蓄熱の利用量を多くするようにしている。
外気からの吸熱のみ利用する暖房開始の場合には、外気温度センサ２３の検知温度Ｔo がＴo1未満のとき電動膨張弁６の初期開度がＸ1 に設定され、検知温度Ｔo がＴo1以上、Ｔ02未満の範囲では、初期開度がＸ2 （＞Ｘ1 ）に設定される。検知温度Ｔo がＴo2以上、Ｔ03未満の範囲では、初期開度がＸ3 （＞Ｘ2 ）に設定される。検知温度Ｔo がＴo3以上では、初期開度がＸ4 （＞Ｘ3 ）に設定される。
【００４７】
外気温度Ｔo が低いほど初期開度を小さくして、迅速に通常制御時の制御開度へ移行できるようにしている。
運転モードと、外気温度Ｔo と、初期開度との関係を表５に示す。
【００４８】
【表５】
0003792833.tif 000006
【００４９】
ここまでは、電動膨張弁６の初期開度を、暖房開始時の運転モードおよび外気温度Ｔo に応じて異ならせる場合について説明したが、暖房開始時の運転モードおよび蓄熱温度センサ３０の検知温度Ｔw に応じて異ならせる構成としてもよく、あるいは、暖房開始時の運転モードに応じて、かつ外気温度Ｔo に応じて、かつ蓄熱温度センサ３０の検知温度Ｔw に応じて異ならせる構成としてもよい。
その他、この発明は上記各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。
【００５０】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、外気からの吸熱とともに蓄熱を利用する暖房運転によって暖房を開始する場合、電動膨張弁の開度を初期開度から徐々に増大する構成としたので、あるいは、電動膨張弁６の初期開度を外気からの吸熱と蓄熱を同時利用する暖房運転によって暖房を開始する場合と外気からの吸熱のみ利用する通常の暖房運転によって暖房を開始する場合とで異ならせる構成としたので、蓄熱の利用量をコストの上昇を招くことなく適切に調節できる冷凍サイクル装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】各実施例の構成を示す図。
【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
２０…制御部
２２…タイマ
２３…外気温度センサ
３０…蓄熱温度センサ
【図１】
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