JP2001263848A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 蓄冷熱利用冷房および給湯機能を備えた空気調和装置
で、蓄冷時および冷房時に排熱を給湯に利用する装置に
おいて、すべての運転モードにおいて使用しない熱交換
器の冷媒を回収できる装置である。 【解決手段】圧縮機１、第１四方弁２、第２四方弁３、
熱源側熱交換器６、開閉弁１０、利用側減圧機構１３お
よび利用側熱交換器9が順次接続されてなるメイン通路
に、圧縮機１の吐出側に第３四方弁４を設け、バイパス
回路３１aを介して冷媒と貯湯槽の水を熱交換する貯湯
用熱交換器７を設け、バイパス回路３１bに貯湯制御用
減圧機構１１を設けて、メイン回路３０bに接続され、
圧縮機１の吐出側に第４四方弁５を設け、バイパス回路
３２aを介して蓄熱槽７の蓄熱用熱交換器８に接続さ
れ、バイパス回路３２bに蓄熱制御用減圧機構１２を設
けて、メイン回路３０bに接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蓄熱媒体を貯留し
てなる蓄熱槽と、給湯機能を備えた空気調和装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の空気調和装置としては、特開平６
−２２１７０９号公報に開示されているように、蓄冷熱
利用の冷房および給湯機能を備えた空気調和装置があ
る。この空気調和機は、蓄冷時および冷房時の排熱を給
湯に利用するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の空気調和機
は、例えば、蓄冷運転の場合、使用されない給湯槽熱交
換器及び室外熱交換器に冷媒が流入しないように、弁を
閉じているが、給湯加熱運転や通常の冷房運転が終了後
に蓄冷運転に切換えると、給湯槽熱交換器及び室外熱交
換器内に冷媒が残留したまま弁が閉じられてしまうの
で、蓄冷運転時に冷媒が不足してしまう可能性がある。
この冷媒不足を解消するために、冷媒を多量に封入する
ことが考えられるが、冷媒が多すぎると圧縮機の弁等を
破損してしまうなどの不都合を生じる恐れある。

【０００４】本発明の目的は、使用されなかった熱交換
器内に残留する冷媒を回収することができる冷凍サイク
ルを備えた空気調和機を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、圧縮機と、
冷媒の循環を逆転させるための弁と、熱源側熱交換器
と、絞り装置と、利用側熱交換器とを配管で順次接続し
た冷凍サイクルであって、前記熱源側熱交換器と絞り装
置との間の配管途中に蓄熱用熱交換器と給湯用熱交換器
を設け、この蓄熱用熱交換器と給湯用熱交換器は、前記
圧縮機の吸込み側に接続することによって達成される。

【０００６】また、前記利用側熱交換器を２台設けたこ
とにより達成される。

【０００７】また、前記蓄熱側熱交換器の配管上流側又
は下流側に第１の四方弁若しくは第１の膨張弁を設けた
ことにより達成される。

【０００８】また、前記給湯用熱交換器の配管上流側又
は下流側に第２の四方弁若しくは第２の膨張弁を設けた
ことにより達成される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１乃至
図１２に基づいて説明する。図１乃至図１２は、本発明
を備えた冷凍サイクルの構成図であり、それぞれの運転
モードごとに冷媒の流れが異なるため、各図に運転モー
ドごとの冷媒の流れを示す。

【００１０】本発明の冷凍サイクル構成を図１で説明す
る。

【００１１】図１において、１は、圧縮機である。この
圧縮機は、ロータリ型圧縮機やスクロール型圧縮機等が
使用される。２は、第１の四方弁であり、図中破線、実
線で示すように、弁を切換えて冷媒の流れを切換えるこ
とができる。３は、第２の四方弁、４は、第３の四方
弁、５は、第４の四方弁である。６は、室外側熱交換器
であり、冷房運転時には凝縮器として機能し、暖房運転
時には蒸発器として機能する。１０は、全開又は全閉の
いずれかに動作する第１の電動膨張弁であり、室外側熱
交換器６からの冷媒を制御するものである。７は、冷媒
と貯湯槽２０内の水とを熱交換させるための貯湯用熱交
換器である。１１は、貯湯用熱交換器７への冷媒の流通
を制御するための第２の電動膨張弁である。８は、蓄熱
用熱交換器であり、蓄熱槽２１内の媒体（Ｗ）を冷却又
は加熱するものである。１２は、蓄熱用熱交換器８への
冷媒の流通を制御するための第３の電動膨張弁である。
９（９ａ、９ｂ）は、室内側熱交換器であり、冷房運転
では、蒸発器となり、暖房運転では、凝縮器として機能
する。１３（１３ａ、１３ｂ）は、室内熱交換器９への
冷媒の流通を制御するための第４の電動膨張弁である。

【００１２】ところで、本実施例では、室内熱交換器９
を２台設けた、いわゆるマルチタイプと言われる空気調
和機であり、１台の室外ユニットに複数台の室内ユニッ
トを接続可能な構造となっている。従って、室内熱交換
器が９ａと９ｂに分割されている。これによって、第４
の電動膨張弁も１３ａと１３ｂの２個、接続されてい
る。しかし、本発明は、必ずしもマルチタイプの空気調
和機である必要はなく、１台の室内ユニットでも十分に
同じ効果を奏する。

【００１３】上記圧縮機１、第１の四方弁２、第２の四
方弁３、室外熱交換器６、第１の電動膨張弁１０、第４
の電動膨張弁１３（１３ａ、１３ｂ）及び室内熱交換器
９（９ａ、９ｂ）は、主冷媒配管３０（３０ａ、３０
ｂ、３０ｃ）により順次接続されている。

【００１４】１９は貯湯槽２０内の水を熱交換器７側に
循環させるためのポンプであり、貯湯用熱交換器７と貯
湯槽２０との間に介在されている。貯湯用熱交換器７と
主配管３０との間は、配管３１ｂで接続されている。こ
の配管３１ｂには、第２の電動膨張弁１１が取付けられ
ている。配管３１ａは、貯湯用熱交換器７と第３の四方
弁との間を接続するものである。

【００１５】配管３２ｂは、蓄熱用熱交換器８と主配管
３０ｂとの間を接続するものである。この配管には、第
３の電動膨張弁１２が取付けられている。配管３２ａ
は、蓄熱用熱交換器８と第４の四方弁５とを接続するも
のである。

【００１６】１５は、第１の四方弁２と圧縮機１の吸込
側とを接続する配管に設けられた第１の逆止弁であり、
１６は、第２の四方弁３と圧縮機１の吸込側とを接続す
る配管に設けられた第２の逆止弁である。１７は、第２
の四方弁と圧縮機１の吸込側とを接続する配管３１ｃに
取付けられた第３の逆止弁である。１８は、第４の四方
弁５と圧縮機１の吸込側とを接続する配管３２ｃに取付
けられた第４の逆止弁である。

【００１７】第１乃至第４の四方弁と、第１乃至第４の
電動膨張弁を制御することによって、複数の運転モード
が可能となる。

【００１８】更に詳細に説明すると、貯湯用熱交換器７
を利用する運転モードの時は、第３の四方弁４は、実線
側に切換わり、電動膨張弁１１は、全開に制御される。
貯湯用熱交換器７を利用しない場合は、第３の四方弁４
は破線側に切換わり、電動膨張弁１１は全閉となって貯
湯用熱交換器７は、圧縮機１の吸込み側に接続される。

【００１９】２１は、冷熱および暖熱の蓄熱が可能な蓄
熱媒体である水（Ｗ）を貯留した蓄熱槽である。蓄熱槽
２１内の蓄熱用熱交換器８は、水（Ｗ）との熱交換を行
う。

【００２０】蓄熱用熱交換器８を利用する運転モードの
場合は、第４の四方弁５は、実線側に切換わり、第４の
電動膨張弁１２は全開に制御される。蓄熱用熱交換器８
を利用しない場合は、第４の四方弁５は、破線側に切換
わり、第４の電動膨張弁１２は全閉となり、蓄熱用熱交
換器８は、圧縮機１の吸込み側に接続される。

【００２１】上記の第１から第４の四方弁２、３、４、
５及び第１から第４の電動膨張弁１０、１１、１２、１
３の開度制御によって、各運転モードに応じて冷媒の循
環切換を行う。

【００２２】ここで、この空気調和機の各運転モードに
おける回路構成ならびに冷媒の循環動作について説明す
る。

【００２３】まず、通常の冷房運転を図１に示す。

【００２４】図１において、冷媒は、矢印のように循環
する。第１の四方弁２は実線の如く、第２の四方弁３も
実線の如く、第３の四方弁４は、貯湯用熱交換器７を使
用しないので破線の如く、第４の四方弁５は、蓄熱用熱
交換器を使用しないのでも破線の如く切換わる。第１の
電動膨張弁１０を開に、第２の電動膨張弁１１と第３の
電動膨張弁１２は閉に、第３の電動膨張弁１３を開に制
御された状態で運転される。この状態で運転されると、
冷媒は主配管３０a、３０ｂ、３０ｃのみを順に流れ、
室外熱交換器６で凝縮し、第４の電動膨張弁１３で減圧
された後、室内熱交換器５で蒸発して圧縮機１に戻る。
この時、使用しない貯湯用熱交換器７と蓄熱用熱交換器
８は、それぞれ圧縮機１の吸込み側に接続され、貯湯用
熱交換器７と蓄熱用熱交換器８に残っていた冷媒は、圧
縮機１内に回収される。

【００２５】図２において、蓄冷熱運転を説明する。冷
媒は、矢印のように流れる。第１の四方弁２は、実線の
如く、第２の四方弁３も実線の如く切換えられる。第３
の四方弁４は破線の如く、第４の四方弁５も破線の如く
切換えられる。一方、第１の電動膨張弁１０を開に、第
２の電動膨張弁１１及びお第４の電動膨張弁１３は閉
に、第３の電動膨張弁１２は、蓄熱用熱交換器８を使用
するので開に制御された状態で運転される。この状態で
運転されると、冷媒は、室外熱交換器６で凝縮し、第３
の電動膨張弁１２で減圧されると蓄熱用熱交換器８が蒸
発器となり、冷媒は、圧縮機１に戻る。この時、蓄熱槽
２１内では、冷媒が水（Ｗ）と熱交換して氷を生成し、
冷熱を貯えることが出来る。この運転モードでは、使用
されない貯湯用熱交換器７と室内熱交換器９は、それぞ
れ圧縮機１の吸込み側に接続されるので、貯湯用熱交換
器７と室内熱交換器９に残留している冷媒が圧縮機１な
いに回収される。

【００２６】図３において、通常冷房運転と蓄冷熱運転
とを同時に行う冷房蓄冷熱運転を説明する。冷媒は、矢
印のように流れる。第１の四方弁２を実線の如く、第２
の四方弁３も実線の如く、第３の四方弁４を破線の如
く、第４の四方弁５も破線の如く切換える。一方、第１
の電動膨張弁１０を開に、第２の電動膨張弁１１は閉
に、第３と第４の電動膨張弁１２、１３は開に制御した
状態で運転する。この状態で運転されると、冷媒は、室
外熱交換器６で凝縮し、電動膨張弁１２で減圧された
後、蓄熱用熱交換器８が蒸発器となり、冷媒は、圧縮機
１に戻る経路と、第４の電動膨張弁１３で減圧された
後、室内熱交換器９が蒸発器となり、冷媒は、圧縮機１
に戻る経路が形成される。

【００２７】蓄熱槽２１での冷媒は、水（Ｗ）と熱交換
して氷を生成し、冷熱を貯えるとともに、室内熱交換器
９は、蒸発器となり、室内の空気を冷却する。この時、
使用しない貯湯用熱交換器７は、圧縮機１の吸込み側に
接続されているいので、貯湯用熱交換器７内に残留して
いる冷媒は、圧縮機１内に回収される。

【００２８】図４において、蓄冷熱運転時の排熱を貯湯
に利用する蓄冷熱貯湯運転を説明する。冷媒は、矢印に
示すように流れる。第１の四方弁２を実線の如く、第２
四方弁３を破線の如く、第３四方弁４を実線の如く、第
４四方弁５を破線の如く切換える。一方、第１の電動膨
張弁１０と第４の電動膨張弁１３を閉に、第２の電動膨
張弁１１は開に、第３の電動膨張弁１２は開に制御する
状態で運転される。この運転によって、冷媒は、貯湯用
熱交換器７が凝縮器となり、第３の電動膨張弁１２で減
圧された後、蓄熱用熱交換器８が蒸発器となって圧縮機
１に冷媒が戻る。

【００２９】蓄熱槽２１内では、冷媒は水（Ｗ）と熱交
換して氷を生成し、冷熱を貯える。この時使用しない熱
交換器である、室外熱交換器６と室内熱交換器９は圧縮
機の吸込み側に接続されているいのっで、室外熱交換器
６と室内熱交換器９内に残留していた冷媒は、圧縮機１
内に回収される。

【００３０】図５において、蓄冷熱運転による蓄冷熱を
利用する蓄冷熱利用冷房運転を説明する。冷媒は、矢印
に示すように流れる。第１の四方弁２を実線の如く、第
２の四方弁３を破線の如く、第３の四方弁４を破線の如
く、第４の四方弁５を実線の如く切換える。一方、第１
の電動膨張弁１０と第２の電動膨張弁１１を閉に、第３
の電動膨張弁１２は開に、第４の電動膨張弁１３は開に
制御する状態で運転する。この運転によって冷媒は、蓄
熱用熱交換器８が凝縮器となり、第４の電動膨張弁１３
で減圧された後、室内熱交換器９が蒸発器となって冷媒
は、圧縮機１に戻る。この時使用しない室外熱交換器６
と貯湯用熱交換器７は圧縮機の吸込み側に接続されてい
るので、室外熱交換器６と貯湯用熱交換器７内に残留し
ていた冷媒は、圧縮機１内に回収される。

【００３１】図６において、冷房運転時の排熱を貯湯に
利用する冷房貯湯運転時を説明する。冷媒は、矢印に示
すように流れる。第１の四方弁２を実線の如く、第２の
四方弁３を破線の如く、第３の四方弁４を実線の如く、
第４の四方弁５を破線の如く切換える。一方、第１の電
動膨張弁１０と第３の電動膨張弁１２を閉に、第２の電
動膨張弁１１は開に、第４の電動膨張弁１３は開に制御
する状態で運転する。この運転により、冷媒は、貯湯用
熱交換器７で凝縮し、電動膨張弁１３で減圧された後、
室内熱交換器９で蒸発して圧縮機１に戻る。この時使用
しない室外熱交換器６と蓄熱用熱交換器８は圧縮機の吸
込み側に接続されているので、室外熱交換器６と蓄熱用
熱交換器８に残っていた冷媒は、圧縮機１内に回収され
る。

【００３２】図７において、貯湯のみを単独で行う貯湯
運転を説明する。冷媒は、矢印に示すように流れる。第
１の四方弁２を実線の如く、第２の四方弁３を破線の如
く、第３の四方弁４を実線の如く、第４の四方弁５を破
線の如く切換える。一方、第３の電動膨張弁１２と第４
の電動膨張弁１３を閉に、第１の電動膨張弁１０は開
に、第２の電動膨張弁１１は開に制御する状態で運転さ
れる。この運転によって冷媒は、貯湯用熱交換器７で凝
縮し、電動膨張弁１１で減圧された後、室外熱交換器６
で蒸発して圧縮機１に戻る。この時使用しない蓄熱用熱
交換器８と室内熱交換器９は圧縮機の吸込み側に接続さ
れ、蓄熱用熱交換器８と室内熱交換器９内に残留してい
た冷媒は、圧縮機１内に回収される。

【００３３】図８において、通常の暖房運転について説
明する。冷媒は、矢印に示すように流れる。第１の四方
弁２を破線の如く、第２の四方弁３を破線の如く、第３
の四方弁４を破線の如く、第４の四方弁５を破線の如く
切換える。一方、第２の電動膨張弁１１と第３の電動膨
張弁１２を閉に、第１の電動膨張弁１０は開に、第４の
電動膨張弁１３は開に制御する状態で運転される。この
運転により、冷媒は、室内熱交換器９で凝縮し、電動膨
張弁１３で減圧された後、室外熱交換器６で蒸発して圧
縮機１に戻る。この時使用しない貯湯用熱交換器７と蓄
熱用熱交換器８は、圧縮機の吸込み側に接続されている
ので、貯湯用熱交換器７と蓄熱用熱交換器８内に残留し
ていた冷媒は、圧縮機１内に回収される。

【００３４】図９において、蓄暖熱運転を説明する。冷
媒は、矢印に示すように、第１の四方弁２を実線の如
く、第２の四方弁３を破線の如く、第３の四方弁４を破
線の如く、第４の四方弁５を実線の如く切換える。一
方、第２の電動膨張弁１１と第４の電動膨張弁１３を閉
に、第１の電動膨張弁１０は開に、第３の電動膨張弁１
２は開に制御する状態で運転される。この運転により、
冷媒は、蓄熱用熱交換器８で凝縮し、電動膨張弁１２で
減圧された後、室外熱交換器６で蒸発して圧縮機１に戻
る。そして、蓄熱槽２１で冷媒は水（Ｗ）と熱交換して
温水となり、暖熱を蓄える。この時、使用しない貯湯用
熱交換器７と室内熱交換器９は圧縮機の吸込み側に接続
されているので、貯湯用熱交換器７と室内熱交換器９内
に残留していた冷媒は、圧縮機１内に回収される。

【００３５】図１０において、蓄暖熱運転による蓄暖熱
を利用して暖房運転を行う蓄暖熱利用暖房運転を説明す
る。冷媒は、矢印に示すように流れる。第１の四方弁２
を破線の如く、第２の四方弁３を破線の如く、第３の四
方弁４を破線の如く、第４の四方弁５を破線の如く切換
える。一方、第１の電動膨張弁１０と第２の電動膨張弁
１１を閉に、第３の電動膨張弁１２は開に、第４の電動
膨張弁１３は開に制御する状態で運転される。この運転
によって冷媒は、室内熱交換器９で凝縮し、電動膨張弁
１３で減圧された後、蓄熱用熱交換器８で蒸発して圧縮
機１に戻る。この時、使用しない貯湯用熱交換器７と室
外熱交換器６は、圧縮機の吸込み側に接続されているの
で、貯湯用熱交換器７と室外熱交換器６内に残留してい
た冷媒は、圧縮機１内に回収される。

【００３６】図１１において、上記蓄暖熱運転による蓄
暖熱を利用してデフロスト運転を行う蓄暖熱利用デフロ
スト運転を説明する。冷媒は、矢印に示すように、第１
の四方弁２を実線の如く、第２の四方弁３を実線の如
く、第３の四方弁４を破線の如く、第４の四方弁５を実
線の如く切換える。一方、第２の電動膨張弁１１と第４
の電動膨張弁１３を閉に、第１の電動膨張弁１０と第３
の電動膨張弁１２は開の状態で運転される。この運転に
よって冷媒は、室外熱交換器６で凝縮し、室外熱交換器
６に付着した霜を溶かし、蓄熱用熱交換器８で蒸発して
圧縮機１に戻る。この時、使用しない熱交換器である、
貯湯用熱交換器７と室内熱交換器９は圧縮機の吸込み側
に接続されているので、貯湯用熱交換器７と室内熱交換
器９内に残留していた冷媒は、圧縮機１内に回収され
る。

【００３７】図１２において、貯湯運転と通常暖房運転
を同時に行う暖房貯湯運転を説明する。冷媒は、矢印に
示すように流れる。第１の四方弁２を破線の如く、第２
の四方弁３を破線の如く、第３の四方弁４を実線の如
く、第４の四方弁５を破線の如く切換える。一方、第１
と第２と第３の電動膨張弁１０、１１、１３を開に、第
３の電動膨張弁１２を開に制御する状態で運転される。
この運転によって冷媒は、室内熱交換器９と貯湯用熱交
換器７で凝縮し、室外用熱交換器６で蒸発して圧縮機１
に戻る。この時、使用しない蓄熱用熱交換器８は、圧縮
機の吸込み側に接続されているので、蓄熱用熱交換器８
内に残留していた冷媒は、圧縮機１内に回収される。

【００３８】このように、本実施例によれば、各運転モ
ードで使用しない熱交換器はすべて圧縮機の吸込み側に
接続されているので、使用していない熱交換器内に残留
していた冷媒は、圧縮機の吸込み側に回収され、各運転
モードで冷媒不足となるようなことはない。また、余分
な冷媒を封入する必要も無く、圧縮機の負荷が軽くなる
ので圧縮機の故障が発生しにくくなる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、熱交換器の冷媒を回収
することができる冷凍サイクルを備えた空気調和機を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を備えた空気調和機の冷凍サイクル構成
図であり、通常冷房運転の冷媒循環経路を示す。

【図２】本発明の冷凍サイクルで蓄冷熱運転を行った場
合の冷媒循環経路を説明する図。

【図３】本発明の冷房蓄冷熱同時運転を行った場合の冷
媒循環経路を説明する図。

【図４】本発明の冷凍サイクルで蓄冷熱貯湯運転を行っ
た場合の冷媒循環経路を説明する図。

【図５】本発明の冷凍サイクルで蓄冷熱利用冷房運転を
行った場合の冷媒循環経路を説明する図。

【図６】本発明の冷凍サイクルで冷房貯湯運転を行った
場合の冷媒循環経路を説明する図。

【図７】本発明の冷凍サイクルで貯湯運転を行った場合
の冷媒循環経路を説明する図。

【図８】本発明の冷凍サイクルで通常暖房運転を行った
場合の冷媒循環経路を説明する図。

【図９】本発明の冷凍サイクルで蓄暖熱運転を行った場
合の冷媒循環経路を説明する図。

【図１０】本発明の冷凍サイクルで蓄暖熱利用暖房運転
を行った場合の冷媒循環経路を説明する図。

【図１１】本発明の冷凍サイクルで蓄暖熱利用デフロス
ト運転を行った場合の冷媒循環経路を説明する図。

【図１２】本発明の冷凍サイクルで暖房貯湯運転を行っ
た場合の冷媒循環経路を説明する図。

【符号の説明】

１…圧縮機、２…第１の四方弁、３…第２の四方弁、４
…第３の四方弁、５…第４の四方弁、６…熱源側熱交換
器、７…貯湯用熱交換器、８…蓄熱用熱交換器、９…利
用側熱交換器、１０…第１の電動膨張弁、１１…第２の
電動膨張弁、１２…第３の電動膨張弁、１３…第４の電
動膨張弁、１９…ポンプ、２０…貯湯槽、２１…蓄熱
槽、１５、１６、１７、１８…逆止弁。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機と、冷媒の循環を逆転させるための
   弁と、熱源側熱交換器と、絞り装置と、利用側熱交換器
   とを配管で順次接続した冷凍サイクルであって、前記熱
   源側熱交換器と絞り装置との間の配管途中に蓄熱用熱交
   換器と給湯用熱交換器を設け、この蓄熱用熱交換器と給
   湯用熱交換器は、前記圧縮機の吸込み側に接続されてな
   る空気調和機。
2. 【請求項２】前記利用側熱交換器を２台設けた請求項１
   記載の空気調和機。
3. 【請求項３】前記蓄熱側熱交換器の配管上流側又は下流
   側に第１の四方弁若しくは第１の膨張弁を設けた請求項
   １記載の空気調和機。
4. 【請求項４】前記給湯用熱交換器の配管上流側又は下流
   側に第２の四方弁若しくは第２の膨張弁を設けた請求１
   記載の空気調和機。