JP2002061897A - 蓄熱式空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄冷熱式空気調和装置において、蓄暖熱を暖
房運転に利用することを提供する。 【解決手段】 蓄冷暖可能な蓄熱媒体を貯える蓄熱槽１
１と蓄熱槽１１内に蓄冷熱用熱交換器１０を配置し、こ
の蓄冷熱用熱交換器１０の一端を第２流量制御弁１５を
介して、室内側と接続している液冷媒配管１６に接続
し、この接続点よりも室内熱交換器１７側の液冷媒配管
１６には第３流量制御弁１７を設けて、他端には第１開
閉弁１８を介して、ガス冷媒配管１９に接続されたもの
と第４流量制御弁２０を介して液冷媒配管１６に接続さ
れている。また、室外熱交換器３の液冷媒配管１６と圧
縮機１吸入配管との間に第１流量制御弁２２を介した回
路を設けることにより、蓄暖熱を暖房運転に利用するこ
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、空気を熱源とする
空気調和機にて、夜間電力を利用して蓄熱を行い、その
蓄冷熱を有効利用した蓄冷熱式空気調和機に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】蓄冷熱式空気調和機については、既にさ
まざまな開発がなされており例えば特開平２−２７２２
３７号公報に示されているような蓄冷熱式空気調和機は
蓄冷熱用熱交換器を主に蓄冷を行う事のみに用い冷房運
転を行うときの冷熱源として使用するもので夏季に夜間
電力を用いて、空気調和装置の冷却能力を向上させてい
る。

【０００３】以下、図面を参照しながら従来の蓄冷熱式
空気調和機の一例について説明する。上記従来の空気調
和機は図８に示すように、室外機１２，蓄熱ユニット１
３，及び室内機１４より構成されている。室外機１２で
は圧縮機１，四方弁２，室外熱交換器３，室外流量制御
弁４を順次接続し、蓄熱ユニット１３内には、蓄冷熱用
熱交換器１０を組み込んだ蓄熱槽１１，蓄熱用流量制御
弁９を順次接続されている。以上のような構成で蓄冷熱
式空気調和機についてその動作を説明する。

【０００４】まず、蓄冷熱運転は室外熱交換器３を凝縮
器として、蓄熱槽１１内の蓄冷熱用熱交換器１０を蒸発
器として、主に蓄冷を行う事のみに用い冷房運転を行う
ときの冷熱源として使用し、一方暖房運転時には、室内
熱交換器７を凝縮器として室外熱交換器３を蒸発器とし
て作用せしめている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、暖房運転時の蓄熱槽内の熱は通常暖房運
転時に利用されず、主にデフロスト時等において利用さ
れ省エネルギー性に欠けていた。

【０００６】そこで本発明は上記欠点を鑑み、蓄暖熱を
通常暖房運転に利用し得る蓄冷熱式空気調和機を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【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，四方弁，室外熱交換器，室内流量制御弁，室内
熱交換器を順次環状に配管接続した冷凍サイクルを構成
する空気調和機において、蓄冷熱可能な蓄熱媒体を貯め
る蓄熱槽と、この蓄熱槽の蓄熱媒体と前記冷凍サイクル
の冷媒とを熱交換させるための蓄冷熱用熱交換器とを備
え、この蓄冷熱用熱交換器の一端を第２流量制御弁を介
して、前記室内熱交換器とを接続している液冷媒配管に
接続し、この接続点よりも前記室内熱交換器側の液冷媒
配管には、第３流量制御弁を設け、かつ前記蓄冷熱用熱
交換器の他端を、第１開閉弁を介して、ガス冷媒配管に
接続し、第４流量制御弁を介して、前記蓄冷熱用熱交換
器と第１開閉弁との間と、他端を第３流量制御弁と室内
流量制御弁との間の液冷媒配管とを接続して構成されて
いる。これにより、通常暖房運転時に蓄熱槽内の熱量を
有効に利用できる。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明に加えて、第１流量制御弁を介して液冷媒配管と圧縮
機吸入配管とを接続して構成されている。これにより、
蓄熱槽内の熱量が減少してきた場合に、第１流量制御弁
をコントロールして、室外熱交換器より一部吸熱を行
う。なお、蓄熱槽内の熱量が完全になくなった場合は、
室外熱交換器からのみ吸熱を行う。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態に係る
空気調和装置の全体構成を示し、室外ユニット１２に対
して、複数の室内ユニット１４，１４ａが接続されたい
わゆるマルチ形空気調和装置である。

【００１０】上記室外ユニット１２において、１は圧縮
機、２は四方弁、３は冷房時には凝縮器として、暖房運
転時には蒸発器として、機能する熱源側熱交換器、２２
は暖房運転時に蓄熱利用を行った場合に、液冷媒の一部
を第１流量制御弁で低圧側にバイパスを行う。

【００１１】一方各室内ユニット１４，１４ａは同一構
成を有し、６は冷房運転時には減圧機構として機能し、
暖房運転時には冷媒流量を調整する室内流量制御弁、７
は冷房運転時には蒸発器として暖房運転時には凝縮器と
して機能する室内熱交換器である。

【００１２】そして、これらの機器は冷媒配管１６，１
９により冷媒の流通可能に順次接続されていて、室外空
気と熱交換により得た熱を室内空気に放出する主回路で
構成されている。

【００１３】又、装置には上記主回路を流れる冷媒との
熱交換により蓄冷熱，蓄暖熱をし、或いはその蓄冷熱，
蓄暖熱の利用をするための蓄熱ユニット１３が配置され
ている。

【００１４】その蓄熱ユニット１３において、１７は冷
房運転時には冷媒流量を調節し、暖房運転時には冷媒を
減圧する減圧機構として機能する第３流量制御弁、１１
は冷熱，暖熱の蓄熱可能な蓄熱媒体を溜めた蓄熱槽であ
る。

【００１５】１０はその蓄熱槽１１内に配置され水と冷
媒との熱交換を行うための蓄冷熱用熱交換器であって、
その蓄冷熱用熱交換器１０と主回路の上記第３流量制御
弁−室外熱交換器３間の液冷媒配管１６との間には、第
２流量制御弁１５を介して、第１バイパス路２３及び第
４流量制御弁２０を介して第２バイパス回路２４を叉、
第１開閉弁１８を有した配管を蓄冷熱用熱交換器と冷房
運転時に低圧となる配管部に接続されている。

【００１６】ここで装置の各運転モードにおける各弁の
開閉（もしくは開度調節）と冷媒の循環経路について図
２〜図７に基づき説明する。

【００１７】通常冷房運転時においては、図２矢印に示
すように、四方弁２が図中実線のように切り替わり、第
３流量制御弁１７，室内流量制御弁６が開き他の弁はい
ずれも閉じた状態で運転が行なわれ、室外熱交換器３で
凝縮された液冷媒が液冷媒配管１６のみを循環し、各室
内流量制御弁６で減圧され各室内熱交換器７で蒸発して
圧縮機１に戻る。

【００１８】蓄冷熱運転時には、図３矢印に示すよう
に、第２流量制御弁１５，第１開閉弁１８が開き、他の
弁はいずれも閉じた状態で運転が行なわれ、室外熱交換
器３で凝縮された液冷媒が第１バイパス回路２３の第２
流量制御弁１５で減圧され、蓄冷熱用熱交換器１０で蒸
発して圧縮機１に戻るように循環する。その時、蓄冷熱
用熱交換器１０で冷媒との熱交換により、蓄熱媒体たる
水を製氷し蓄える。

【００１９】上記蓄冷熱運転で蓄えた冷熱を利用する蓄
冷熱放熱運転時には、図４矢印に示すように、第２流量
制御弁１５，第４流量制御弁２０，室内流量制御弁６が
開き、他の弁はいずれも閉じた状態で運転が行なわれ、
室外熱交換器３で凝縮された液冷媒が第２流量制御弁１
５を介して、第１バイパス回路２３に流れ蓄冷熱用熱交
換器１０で水（氷）との熱交換により過冷却され第４流
量制御弁２０を介した第２バイパス回路２４を通過して
各室内流量制御弁６で減圧され、各室内熱交換器７で蒸
発した後、圧縮機１に戻るように循環する。

【００２０】次に、通常暖房運転時において図５矢印に
示すように、四方弁２が図中破線側に切り替わり、各室
内流量制御弁６，第３流量制御弁１７が開き、他の弁は
いずれも閉じた状態で運転が行なわれ、吐出ガスが各室
内熱交換器７で凝縮され第３流量制御弁１７で減圧され
て、室外熱交換器３で蒸発した後、圧縮機１に戻るよう
に循環する。

【００２１】蓄暖熱運転時には、図６矢印に示すよう
に、第１開閉弁１８，第２流量制御弁１５が開き、他の
弁はいずれも閉じた状態で運転が行なわれ、吐出ガスが
ガス冷媒配管１９から第１開閉弁１８を介して、蓄冷熱
用熱交換器１０で凝縮された後、第１バイパス回路２３
から第２流量制御弁１５で減圧されて、室外熱交換器３
で蒸発した後、圧縮機１に戻るように循環する。そのと
き、蓄冷熱用熱交換器１０で冷媒との熱交換により蓄熱
槽１１内の水が暖められ暖熱が蓄えられる。

【００２２】蓄暖熱放熱運転は、図７に示す。この場合
各室内流量制御弁６，第４流量制御弁２０，第２流量制
御弁１５は開き、第１開閉弁１８は閉じ、残りの第３流
量制御弁１７，第１流量制御弁２２は圧縮機吸入温度の
検出（図示せず）で開閉し、それぞれの開閉を示す状態
を（表１）に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】例えば圧縮機１の吸入温度Ｔ＜５の場合、
吐出ガスがガス冷媒配管１９から各室内熱交換器７で凝
縮された液冷媒は第２バイパス回路２４を通り、第４流
量制御弁２０で減圧され蓄冷熱用熱交換器１０で蒸発し
て、第１バイパス回路２３を経て、室外熱交換器３で空
気熱源から吸熱して圧縮機１に戻るように循環する。

【００２５】また、蓄熱槽１１内の水温が高い場合にお
いては、圧縮機１の吸入温度Ｔ＞５の場合、吐出ガスが
ガス冷媒配管１９から各室内熱交換器７で凝縮された液
冷媒は、一部第２バイパス回路２４を通り第４流量制御
弁２０で減圧され蓄冷熱用熱交換器１０で蒸発して、第
１バイパス回路２３を通過する。残りの液冷媒は第３流
量制御弁１７を通過して、第１バイパス回路２３を通過
した冷媒と合流して第１流量制御弁２２でわずかに減圧
され吸入温度を下げ圧縮機１にもどる。

【００２６】以上のような構成により、圧縮機１の吸入
温度の検出で第３流量制御弁１７，第１流量制御弁２２
を（表１）の如く動作させることにより、蓄熱槽１１の
暖熱利用および室外熱交換器３からの吸熱を有効に利用
できる。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明
は、蓄冷暖可能な蓄熱媒体を貯える蓄熱槽と前記蓄熱槽
内に蓄冷熱用熱交換器を配置し、この蓄冷熱用熱交換器
の一端を第２流量制御弁を介して、室内熱交換器とを接
続している液冷媒配管に接続し、この接続点よりも室内
熱交換器側の液冷媒配管には、第３流量制御弁を設け、
かつ前記蓄冷熱用熱交換器の他端には、第１開閉弁を介
して、ガス冷媒配管に接続され、前記蓄冷熱用熱交換器
と液冷媒配管との間に第４流量制御弁を介して、一端を
第２流量制御弁と第１開閉弁との間に、他端を第３流量
制御弁と室内流量制御弁との間に接続することにより、
蓄暖熱放熱運転時には、圧縮機吸入温度の検出により、
第３流量制御弁が動作することにより、圧縮機の過熱を
防止すると共に蓄熱槽内の熱量を徐々に放出することが
可能である。

【００２８】また、第１流量制御弁も圧縮機吸入温度の
検出により、動作させることにより、蓄熱槽内の水温を
低くまで、取り出せ、残りを室外熱交換器で空気熱源に
よる吸熱で補充させる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における冷凍サイクル図

【図２】同実施の形態における冷房運転モードの冷媒回
路図

【図３】同実施の形態における蓄冷熱運転モードの冷媒
回路図

【図４】同実施の形態における蓄冷熱放熱運転モードの
冷媒回路図

【図５】同実施の形態における暖房運転モードの冷媒回
路図

【図６】同実施の形態における蓄暖熱運転モードの冷媒
回路図

【図７】同実施の形態における蓄暖熱放熱運転モードの
冷媒回路図

【図８】従来の一実施例における冷凍サイクル図

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 四方弁 ３ 室外熱交換器 ６ 室内流量制御弁 ７ 室内熱交換器 １０ 蓄冷熱用熱交換器 １１ 蓄熱槽 １５ 第２流量制御弁 １６ 液冷媒配管 １７ 第３流量制御弁 １８ 第１開閉弁 １９ ガス冷媒配管 ２０ 第４流量制御弁 ２１ 圧縮機吸入配管 ２２ 第１流量制御弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岸野 正裕 大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号 松下冷機株式会社内 Ｆターム(参考） 3L054 BG08 BH02 BH05 BH07 3L092 TA11 UA04 UA31 VA02 VA07 WA03 WA04 WA13 WA22 WA25

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機，四方弁，室外熱交換器，室内流
   量制御弁，室内熱交換器を順次環状に配管接続した冷凍
   サイクルを構成する空気調和機において、蓄冷熱可能な
   蓄熱媒体を貯める蓄熱槽と、この蓄熱槽の蓄熱媒体と前
   記冷凍サイクルの冷媒とを熱交換させるための蓄冷熱用
   熱交換器とを備え、この蓄冷熱用熱交換器の一端を第２
   流量制御弁を介して、前記室内熱交換器とを接続してい
   る液冷媒配管に接続し、この接続点よりも前記室内熱交
   換器側の液冷媒配管には、第３流量制御弁を設け、かつ
   前記蓄冷熱用熱交換器の他端を、第１開閉弁を介して、
   ガス冷媒配管に接続し、第４流量制御弁を介して、前記
   蓄冷熱用熱交換器と第１開閉弁との間と、第３流量制御
   弁と室内流量制御弁との間の液冷媒配管とを接続したこ
   とを特徴とする蓄冷熱式空気調和機。
2. 【請求項２】 第１流量制御弁を介して液冷媒配管と圧
   縮機吸入配管とを接続したことを特徴とする請求項１記
   載の蓄冷熱式空気調和機。