JP2000257921A - 氷蓄熱槽を備えた空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 氷蓄熱槽内の氷の冷熱を利用した冷房運転を
良好に実施できるようにすること。 【解決手段】 圧縮機及び熱源側熱交換器を備えた熱源
側ユニットと、氷蓄熱機器を備えた氷蓄熱ユニットと、
利用側熱交換器とを組み合わせて、氷蓄熱運転及び冷房
運転をするようにしたものにおいて、液ポンプと利用側
熱交換器と氷蓄熱槽とを冷媒管で接続して補助冷凍サイ
クルを構成し、この補助冷凍サイクルの利用側熱交換器
と氷蓄熱槽との間にブースタポンプを配設し、冷媒ガス
をブースタポンプで加圧し蓄熱槽に送ることによって、
利用側熱交換器における冷媒蒸発温度を低く保ちつつ、
氷蓄熱槽における冷媒の液化が促進され、液ポンプから
利用側熱交換器へ供給される冷媒量を増大させることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、氷蓄熱槽を備えた
空気調和装置に係り、氷蓄熱ユニットに蓄えられた冷熱
を放熱して放冷冷房運転をする氷蓄熱槽を備えた空気調
和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、図２に示すように、圧縮機１、
熱源側熱交換器２、四方弁３及び膨張弁４を備えた熱源
側ユニット５と、氷蓄熱槽６内に冷媒管７が水没状態で
配設されてこの冷媒管７外周に氷を形成して蓄熱する氷
蓄熱ユニット８と、利用側熱交換器９とを組み合わせて
氷蓄熱運転、放冷冷房運転及び通常冷房運転をする空気
調和装置１０が知られている。

【０００３】氷蓄熱運転は、圧縮機１からのガス冷媒が
熱源側熱交換器２で冷却されて液冷媒となり、その後に
膨張弁４を通り、減圧された後、氷蓄熱槽６内の冷媒管
７に流入して、この氷蓄熱槽６内で氷蓄熱動作をしつつ
蒸発し、ガス冷媒となって圧縮機１へ戻される。

【０００４】放冷冷房運転は、熱源側ユニット５の圧縮
機１を停止させ、氷蓄熱ユニット８に設置されて冷媒を
圧送する液ポンプ又はガスポンプなどの循環ポンプ１１
（図２では液冷媒を圧送する液ポンプ）を稼働させるこ
とによりなされ、氷蓄熱ユニット８における氷蓄熱槽６
で、氷に蓄熱された冷熱によって冷媒管７内の冷媒を冷
却され凝縮した液冷媒が循環ポンプ１１の稼働により利
用側熱交換器９へ圧送され、利用側熱交換器９において
蒸発することにより放冷冷房運転が行われる。

【０００５】通常冷房運転は、氷蓄熱槽６の冷媒管７内
へ流すことなく、圧縮機１から熱源側熱交換器２へ導か
れて液化した冷媒を、利用側熱交換器９へ供給して液冷
媒を蒸発し、この蒸発潜熱により冷房が行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述の放冷
冷房運転では、氷蓄熱槽６の氷の温度は摂氏０度近いと
して扱わざるを得ず、ここで凝縮されて循環ポンプ１１
に送出される冷媒温度はこれより３〜４度Ｃ高い温度と
なるので循環ポンプが液ポンプ１１の場合、利用側熱交
換器９での蒸発温度も高くなり、冷房能力が低下し易
い。特に氷蓄熱ユニット８と利用側熱交換器９との間の
配管長が長く、圧損を生じるときは、放冷冷房運転の使
用範囲が限られ、また、冷媒としてＲ２２の代りにＲ４
０７Ｃを使用したときなどは、凝縮温度と蒸発温度との
温度差をＲ２２以上に大きくとる必要があるために、利
用側熱交換器９の蒸発温度が下がらず、放冷冷房運転の
能力が低下する。このような課題を液ポンプ１１だけで
解消しようとすると、大きな能力の液ポンプ１１を使用
することになり、装置の価格が上がったり、運転の消費
電力が増大したりする。

【０００７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、氷蓄熱槽６内の氷の冷熱を利用した冷房運転を
良好に行える氷蓄熱槽６を備えた空気調和装置１０を提
供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
圧縮機及び熱源側熱交換器を備えた熱源側ユニットと、
氷蓄熱槽内に氷を形成して蓄熱する機器を備えた氷蓄熱
ユニットと、利用側熱交換器とを組み合わせて、氷蓄熱
運転及び冷房運転をするようにした空気調和装置におい
て、液ポンプと利用側熱交換器と氷蓄熱槽とを冷媒管で
接続して補助冷凍サイクルを構成し、この補助冷凍サイ
クルの利用側熱交換器と氷蓄熱槽との間にブースタポン
プを配設したものである。

【０００９】この発明によれば、補助冷凍サイクルで運
転しているときに、利用側熱交換器から送られてきた冷
媒ガスをブースタポンプで加圧し蓄熱槽に送ることによ
って、利用側熱交換器で気化した冷媒の導出が促進さ
れ、かつ、凝縮圧力も上がり、利用側熱交換器における
冷媒蒸発温度を低く保ちつつ、氷蓄熱槽での冷媒液化を
促進させることができる。また、これによって、氷蓄熱
槽における冷媒の液化が促進され、さらに液ポンプに流
入する冷媒圧力が上がることによって、液ポンプから利
用側熱交換器へ供給される冷媒量を増大させることがで
きる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１１】図１は、本発明に係る氷蓄熱槽６を備えた
空気調和装置１０の一実施の形態を示す構成図である。

【００１２】この図１に示す空気調和装置１０は、熱源
側ユニット５、氷蓄熱ユニット８及び利用側ユニット１
２で構成される。熱源側ユニット５は氷蓄熱ユニット８
介して利用側ユニット１２に冷媒管で接続される。

【００１３】熱源側ユニット５は、圧縮機１、四方弁
３、熱源側熱交換器２及び電動膨張弁４が順次冷媒管１
３に接続されて構成される。また、利用側ユニット１２
は、冷媒管１４に利用側熱交換器９及び電動膨張弁１５
が配設されて構成され、この電動膨張弁１５は、空調負
荷に応じて開度が調整される。

【００１４】氷蓄熱ユニット８は、冷媒管７を内蔵した
氷蓄熱槽６を備えると共に、冷媒管１６には、冷媒管１
７を介して冷媒管７の一端が接続され、この冷媒管１７
に電動膨張弁１８が配設される。また、冷媒管１７には
電動膨張弁１８と冷媒管７の間に、冷媒管１９を介して
逆止弁２０及び液ポンプ１１（循環ポンプ）が配設さ
れ、冷媒管１６の熱源側ユニット５側に接続される。氷
蓄熱槽６内の冷媒管７と利用側熱交換器９との間に配設
された液ポンプ１１は、氷蓄熱槽６内の氷に蓄熱された
冷熱により凝縮された液冷媒を利用側熱交換器９に供給
するものであり、この液ポンプ１１の能力は、従来のこ
の種の冷房装置の液ポンプ１１と同様に液冷媒を蒸発器
に圧送するものであれば良い。逆止弁２０は、氷蓄熱槽
６内の冷媒管７から液ポンプ１１方向へ流れる冷媒の流
れを許容し、逆方向の流れを阻止する弁である。

【００１５】氷蓄熱槽６には水が充満され、冷媒管７が
この氷蓄熱槽６内に水没状態で配設される。この氷蓄熱
槽６内の冷媒管７内には、氷蓄熱運転時に熱源側熱交換
器２から液冷媒が流入して蒸発し、これにより、氷蓄熱
槽６内の冷媒管７の外周に氷が形成される。

【００１６】冷媒管７の他端には、ブースタポンプ２１
及び第２開閉弁２２が接続され冷媒管２３を介して、冷
媒管２４の利用側ユニット１２側に接続される。冷媒管
２４には第１開閉弁２５が熱源側ユニット５側に配設さ
れる。ブースタポンプ２１は多段式のターボブロア等排
除容積の大きいものを用いブロアの段数や枚数あるいは
駆動回転数を調整して、例えば、氷蓄熱槽６に入る冷媒
ガスの圧力を約１キログラム／平方センチメートル程度
増大する位の低い加圧能力のガス圧縮機１となるように
調整して使用される。

【００１７】液ポンプ１１は空気調和装置１０の放冷冷
房運転時にのみ稼働され、液ポンプ１１からの冷媒を利
用側熱交換器９に圧送するように構成される。

【００１８】次に、空気調和装置１０の氷蓄熱運転、放
冷冷房運転、通常冷房運転を説明する。

【００１９】［Ａ］氷蓄熱運転 空気調和装置１０の氷蓄熱運転は、例えば、夜間１０時
から翌朝８時までの電力料金の安い時間帯に、熱源側熱
交換器２からの液冷媒を氷蓄熱槽６の冷媒管７内へ供給
し、氷蓄熱槽６内に氷を作る運転である。

【００２０】この場合には、電動膨張弁１５が閉止さ
れ、第１開閉弁２５、第２開閉弁２２及び電動膨張弁１
８が開放操作される。

【００２１】この状態で、熱源側ユニット５の圧縮機１
が稼働されると、この圧縮機１から吐出されたガス冷媒
は、熱源側熱交換器２にて凝縮され、電動膨張弁４及び
１８を経て減圧され、氷蓄熱槽６の冷媒管７内へ流入す
る。この冷媒管７内に流入した冷媒は蒸発して、冷媒管
７の外周に氷を付着するようにして次第に氷を形成す
る。その後、氷蓄熱槽６の冷媒管７内のガス冷媒はブー
スタポンプ２１、第２開閉弁２２及び第１開閉弁２５を
経て四方弁３へ至り、圧縮機１に戻される。

【００２２】［Ｂ］放冷冷房運転 空気調和装置１０の放冷冷房運転は、例えば、気温が上
昇する昼間の時間帯に行われる。氷蓄熱槽６に挿通され
た冷媒管７内で氷により液化された液冷媒を、利用側熱
交換器９へ供給し、ここで気化されることにより、利用
側熱交換器９の周りの空気等を冷却するようにして行わ
れる冷房である。

【００２３】この場合には、第１開閉弁２５、電動膨張
弁４及び１８が閉止され、電動膨張弁１５及び第２開閉
弁２２が開放操作される。また、熱源側ユニット５の圧
縮機１は、停止状態にある。

【００２４】この状態で、液ポンプ１１が稼働される
と、液ポンプ１１は吐出された液冷媒を、冷媒管１９、
冷媒管１６及び電動膨張弁１５を経て利用側熱交換器９
内へ供給し、ここで気化した冷媒ガスを再び氷蓄熱槽６
へ戻すように働く。このようにして利用側熱交換器９に
循環し気化させることにより、液冷媒の顕熱（氷の冷熱
による放冷）と冷媒の蒸発潜熱とにより室内を冷房する
ことができる。

【００２５】利用側熱交換器９にて蒸発したガス冷媒
は、第２開閉弁２２、ブースタポンプ２１及び冷媒管２
３を経て氷蓄熱槽６の冷媒管７内へ流入し、氷蓄熱槽６
内の氷により冷却されて凝縮し再び液冷媒となり、液ポ
ンプ１１により循環される。

【００２６】［Ｃ］通常冷房運転 空気調和装置１０の通常冷房運転は、氷蓄熱槽６内の氷
に蓄熱された冷熱を利用しないで実施される冷房運転で
あり、電動膨張弁１８及び第２開閉弁２２が閉止され、
第１開閉弁２５並びに電動膨張弁４及び１５が開放操作
される。

【００２７】この状態で、圧縮機１が稼働されると、こ
の圧縮機１から吐出されたガス冷媒は、熱源側熱交換器
２にて凝縮され、電動膨張弁４、冷媒管１３、１６及び
電動膨張弁１５を経て利用側熱交換器９へ流入し、この
利用側熱交換器９にて蒸発して、蒸発潜熱により室内を
冷房した後、冷媒管１４、２４、第１開閉弁２５及び四
方弁３を経て圧縮機１へ戻される。

【００２８】この放冷冷房運転において、氷蓄熱槽６の
冷媒管７の上流側に配設されるブースタポンプ２１は、
氷蓄熱槽６の冷媒管７に気化冷媒を１キログラム／平方
センチメートル程度加圧して送出するものであるが、利
用側熱交換器９における蒸発温度を低くし、かつ、凝縮
圧力温度を高くして、氷蓄熱槽６での冷媒液化を促進さ
せるものである。従って、従来と同様な液ポンプ１１を
使用しながら、液冷媒量が増し、氷蓄熱槽６、液ポンプ
１１、利用側熱交換器９と循環する冷媒量を増大させ放
冷冷媒能力を高くすることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、放冷冷房運転において、
氷蓄熱槽から利用側熱交換器への管路には液ポンプを使
用しつつ、利用側熱交換器と氷蓄熱槽の冷媒管＊との間
にブースタポンプを配設し氷蓄熱槽の冷媒管＊に流入す
る冷媒の圧力を上昇させることにより、利用側熱交換器
における冷媒蒸発温度を低く保ちつつ、凝縮温度を高く
し、氷蓄熱槽での冷媒液化が促進させることができ、か
つ、液ポンプから利用側熱交換器へ送られる液冷媒の量
を増やすことができるので、冷媒による冷熱搬送量が増
大し、冷房効率を向上させた放冷運転が可能になる。ま
た、蒸発器の出入口や氷蓄熱槽内の冷媒管*の出入口の
温度差を大きく取ることができるので、氷蓄熱ユニット
と利用側熱交換器との間の配管長が長い場合、あるい
は、冷媒Ｒ２２の代りに冷媒Ｒ４０７Ｃを用いる場合で
も、短い配管長や従来のＲ２２冷媒の場合の放冷冷房と
同様な冷房運転が可能になる。このように本発明の空気
調和装置は、氷蓄熱を用いた同様な放冷冷房、冷媒循環
補助サイクルの構成のものと比較して、簡易なブースタ
ポンプを増設しただけであるが、より少ない電力消費で
効率を大幅に増大して氷蓄熱槽内の氷の冷熱を利用した
放冷冷房運転を行うことができる上に配管長や使用冷媒
の制約を緩和して、この種の空気調和装置の適用範囲を
広げることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る氷蓄熱槽を備えた空気調和装置の
一実施の形態を示す構成図である。

【図２】従来の氷蓄熱槽を備えた空気調和装置を示す構
成図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 熱源側熱交換器 ５ 熱源側ユニット ６ 氷蓄熱槽 ８ 氷蓄熱ユニット ９ 利用側熱交換器 １０ 空気調和装置 １１ 液ポンプ（循環ポンプ） ２１ ブースタポンプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機及び熱源側熱交換器を備えた熱源
   側ユニットと、氷蓄熱槽内に氷を形成して蓄熱する機器
   を備えた氷蓄熱ユニットと、利用側熱交換器とを組み合
   わせて、氷蓄熱運転及び冷房運転をするようにした空気
   調和装置において、 液ポンプと利用側熱交換器と氷蓄熱槽とを冷媒管で接続
   して補助冷凍サイクルを構成し、この補助冷凍サイクル
   の利用側熱交換器と氷蓄熱槽との間にブースタポンプを
   配設したことを特徴とする氷蓄熱槽を備えた空気調和装
   置。