JP2002061980A

JP2002061980A - 圧縮式ヒートポンプ空調装置及びその運転方法

Info

Publication number: JP2002061980A
Application number: JP2000250456A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Okano; 俊也岡野; Yutaka Yoshida; 豊吉田
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 2000-08-22
Filing date: 2000-08-22
Publication date: 2002-02-28

Abstract

(57)【要約】【課題】蓄熱槽を用いることにより、暖房時のＣＯＰの
向上を可能とするエンジン駆動ヒートポンプ式空調装置
及び運転方法を提供する。【解決手段】蓄熱槽加熱運転モードでは、圧縮機３を出
た高温高圧の冷媒ガスは、冷媒回路Ｌ２を経由して室内
熱交換器５に入り、室内空気に熱を与えて凝縮する。さ
らに、膨張弁６を通過して低圧となった冷媒は、室外熱
交換器７においてファン１１により供給される外気から
熱を得て蒸発し、低温低圧のガスとなる。冷媒ガスは、
さらに冷媒回路Ｌ４，弁Ｖ２、冷媒回路Ｌ５、四方弁
４、冷媒回路Ｌ６を経由して圧縮機３に戻る。一方、こ
の間に発生するエンジン排熱は、冷却水回路９を介して
蓄熱槽８に蓄えられる。蓄熱利用運転モードでは、低圧
冷媒は外気から吸熱することなく、冷媒回路Ｌ４，弁Ｖ
１、排熱回収回路１０を経由して蓄熱槽８に至る。ここ
でエンジン排熱を回収して蒸発し、低圧冷媒ガスとなっ
て圧縮機３に戻る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮式ヒートポン
プ空調装置に係り、特に蓄熱槽を備えたエンジン駆動圧
縮式に適した圧縮式ヒートポンプ空調装置及びその運転
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジン駆動圧縮式ヒートポンプ空調装
置は、圧縮機の動力としてガスエンジン等を用いたシス
テムであり、電気駆動タイプと比較して外気温低下時に
エンジン排熱を暖房に利用できるというメリットがあ
る。エンジン排熱の回収方法としては、エンジン排熱を
冷媒液と熱交換させて冷媒液の蒸発を促進する方法が採
られる。

【０００３】図９は、このような従来の排熱回収タイプ
のエンジン駆動圧縮式ヒートポンプ空調装置１００を示
す図である。空調装置１００は、ガスエンジン１１３、
圧縮機１０１、四方弁１０２、室内熱交換器１０３、膨
張弁１０４、室外熱交換器１０５、冷媒加熱熱交換器１
１１、エンジン冷却水回路１１２、及びこれらの装置を
結ぶ冷媒回路Ｌ１０６乃至Ｌ１１０から構成されてい
る。空調装置１００が電気駆動タイプと異なっている点
は、駆動源であるガスエンジン１１３と冷媒加熱熱交換
器１１１を備えていることである。すなわち、エンジン
排熱は冷却水回路１１２を介して冷媒加熱熱交換器１１
１に送られ、冷媒を加熱できるように構成されている。

【０００４】次に、本空調装置１００の暖房サイクルに
ついて説明する。外気温がそれほど低くない時は、エン
ジン排熱は図示しない放熱回路で放熱され、冷却水回路
１１２には送られない。従って、この場合の運転モード
は、一般的なヒートポンプサイクルと同一であるので説
明を省略し、エンジン排熱を利用する外気温低下時の運
転モードについてのみ説明することとする。

【０００５】図９において、室外熱交換器１０５を出た
低圧冷媒は、冷媒回路Ｌ１０７、四方弁１０２を経て、
冷媒回路Ｌ１１０の途中に配設された冷媒加熱熱交換器
１１１に入る。ここで、冷媒ガスは、エンジン冷却水回
路１１２を介して運ばれるエンジン排熱から熱を得て完
全に蒸発することになる。

【０００６】しかし、従来のエンジン駆動ヒートポンプ
式空調装置においては、エンジン排熱は専ら外気温が低
い場合の暖房能力確保に用いられ、効率の向上にはあま
り寄与しない。これは暖房定格相当の条件において、エ
ンジン排熱からの吸熱量を増加させると空気からの吸熱
量が減少するため、全体としてＣＯＰは変化していない
ためである。

【０００７】エンジン排熱を直接暖房に利用するシステ
ムとして、通常の冷媒配管のほかにエンジン冷却水配管
を室内に導いて、排熱を室内空気と熱交換する方式があ
る。しかし、この方式は４管式となるため、配管工事費
用の増大を招き、また、エンジン冷却水配管長が長くな
るに従い搬送動力が増大する等の問題がある。

【０００８】また、従来のエンジン駆動ヒートポンプ式
空調装置においては、空調負荷への対応はエンジン回転
数を制御することにより行うが、回転数が一定値以下に
なると間欠運転となる。このため、冷房負荷が特に小さ
い場合には、エンジンの発停回数が頻繁になり、効率が
低下してしまう。これを防止するため、圧縮機吐出側の
高圧冷媒ガスをバイパス回路に導き、キャピラリーで減
圧して吸入側に戻すことにより、室内側に送る冷媒量を
制御するという方法が採られている。しかし、この方式
では、バイパス回路の冷媒は冷房に有効に用いられない
という問題がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、蓄熱
槽を用いてエンジン排熱を有効に利用して、暖房時のＣ
ＯＰの向上を可能とするエンジン駆動ヒートポンプ式空
調装置及び運転方法を提供するものである。

【００１０】本発明の他の目的は、蓄熱槽を用いて系内
で発生させる冷熱を有効に利用して、冷房時のＣＯＰの
向上を可能とするエンジン駆動ヒートポンプ式空調装置
及び運転方法を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、圧縮機、蓄熱槽、系内で発生する排熱を
蓄熱槽に回収するための排熱回収回路、蓄熱槽内の温熱
を冷媒回路に供給するための温熱供給回路、を備えてお
り、かつ、温熱供給回路の稼動を制御可能に構成して成
ることを特徴とする圧縮式ヒートポンプ空調装置を提供
する（請求項１）。

【００１２】この場合、圧縮機をエンジン駆動のもの
し、エンジン排熱利用のものとすることができる（請求
項２）。

【００１３】これにより、エンジンから発生する排熱を
回収し、有効に利用することが可能となる。エンジン駆
動圧縮式ヒートポンプ空調装置としては、例えばガスエ
ンジンヒートポンプ空調装置を用いることができる。上
記発明において、蓄熱槽の内部に潜熱蓄熱材を備えるこ
とが望ましい（請求項４）。

【００１４】適切な相変化温度を有する潜熱蓄熱材を用
いることにより、融解潜熱が利用でき、蓄熱槽を小型化
できるというメリットがある。

【００１５】本発明は、空気熱源ヒートポンプ運転の際
に生ずるエンジン排熱を蓄熱する蓄熱運転モードと、該
蓄熱運転モード時に蓄えられた温熱を用いて低圧冷媒を
加熱して冷媒の蒸発温度を上げる蓄熱利用運転モード
と、をサイクリックに行うことにより、ＣＯＰを向上さ
せることを特徴とするエンジン駆動圧縮式ヒートポンプ
装置の暖房運転方法を提供する（請求項６）。

【００１６】蓄熱運転モードと蓄熱利用運転モードをサ
イクリックに繰り返すことにより、エンジン排熱を有効
に回収して平均ＣＯＰを向上させることができることを
示したのが図４である。同図は、蓄熱槽加熱モード時と
蓄熱利用運転モード時におけるモリエ線図（圧力−エン
タルピー線図）を示したものである。同図において、サ
イクルＡＢＣＤは、蓄熱槽加熱モードにおける冷媒の状
態を示している。このサイクルは、通常の暖房サイクル
の状態図と同一である。この場合の暖房ＣＯＰは、Ｑ／
ｑで示される。ここに、Ｑは室内熱交換器において冷媒
が凝縮する際に室内空気に与える熱量であり、ｑは圧縮
機動力である。

【００１７】また、サイクルＡ'Ｂ'ＣＤは、蓄熱利用運
転モード時における冷媒の状態を示すものである。適切
な相変化（凝固）温度を持った潜熱蓄熱材を選択するこ
とにより、低圧冷媒の蒸発温度を上昇させることが可能
となる。これにより飽和蒸気圧はＰからＰ'に変化す
る。このため圧縮機動力エネルギーは、ｑ'となり、暖
房ＣＯＰは、Ｑ／ｑ'で示される。ｑ'＜ｑであるからＱ
／ｑ'＞Ｑ／ｑとなり、蓄熱利用運転モード時には通常
の暖房サイクルに比べ、ＣＯＰが向上する。従って、両
モードを交互に繰り返すことにより、従来の暖房サイク
ルよりＣＯＰを向上させることができるのである。

【００１８】上記において、前記蓄熱利用運転モード時
には室外熱交換器ファンを停止することが望ましい（請
求項７）。

【００１９】ファンを稼動させないことにより空気から
吸熱せず、蓄熱槽内に蓄えられた排熱をより有効に利用
できることとなる。また、ファン動力が不要となるた
め、動力費の低減に寄与する。

【００２０】本発明は、上記装置において、さらに、装
置内で発生させる冷熱の少なくとも一部を前記蓄熱槽に
蓄えるための蓄冷熱回路と、蓄熱槽内の冷熱を冷媒回路
に供給するための冷熱供給回路と、を備え、かつ、蓄冷
熱回路の稼動を制御可能に構成して成ることを特徴とす
る圧縮式ヒートポンプ空調装置を提供する（請求項
３）。

【００２１】このような構成により、冷房時の負荷が小
さい場合に蓄熱槽内に冷熱を蓄冷し、冷房負荷が大きく
なった時に、これを冷媒回路に供給することができる。
これにより、冷房負荷が小さい場合の駆動源のエンジン
発停回数を少なくすることができ、ＣＯＰ向上に寄与す
る。

【００２２】また、潜熱蓄熱材の相変化温度が、暖房運
転時の温熱と冷房運転時の冷熱を共に蓄えることができ
る温度であることが望ましい（請求項５）。このような
潜熱蓄熱材を採用することにより、暖冷房時の蓄熱槽を
共用化でき、蓄熱槽の小型化にさらに寄与する。

【００２３】本発明は、系内で発生させる冷熱の少なく
とも一部を蓄冷熱する蓄冷熱運転モードと、蓄冷熱運転
モード時に蓄えられた冷熱を冷媒回路に供給して、冷媒
の過冷却度を増加させる冷熱利用運転モードと、をサイ
クリックに行うことによりＣＯＰを向上させることを特
徴とするエンジン駆動圧縮式ヒートポンプ装置の冷房運
転方法を提供する（請求項８）。

【００２４】上記において、前記蓄冷熱運転モードと前
記冷熱利用運転モードとを冷房負荷に応じて適宜選択す
ることが望ましい（請求項９）。

【００２５】図８は、上述の冷熱利用運転モード時のモ
リエ線図を示したものである。同図には、比較のために
通常の冷凍サイクルをも示している。サイクルＡＢＣ'
Ｄ'は蓄冷熱利用モード運転における冷媒の状態を示し
ている。ＡＢは圧縮工程、ＢＣは室外熱交換器（凝縮
器）における凝縮工程、ＣＣ'は蓄熱槽１３の冷熱によ
る過冷却工程、Ｄ'Ａは室内熱交換器における蒸発工程
である。一方、一般の冷凍サイクルでは蓄熱槽における
過冷却工程がないため、冷媒はＡＢＣＤのように変化す
る。

【００２６】同図において、冷熱利用運転モード時の冷
房ＣＯＰは、Ｑ'／ｑで示される。ここに、Ｑ'は室内熱
交換器において、冷媒蒸発の際の室内空気からの吸熱量
であり、ｑは圧縮機動力である。これに対し一般の冷凍
サイクルでは、室内熱交換器における吸熱量はＱである
から、ＣＯＰは、Ｑ／ｑとなる。図８から明らかなよう
にＱ'＞ＱであるからＱ'／ｑ＞Ｑ／ｑ、すなわち、冷
熱利用運転モードにより、平均のサイクルＣＯＰが向上
することになる。

【００２７】過冷却度の増大は、冷凍サイクルの理論Ｃ
ＯＰを向上させることは上記説明で明らかであるが、さ
らに冷媒循環量を減少させることができ、冷媒循環系の
圧力損失低減につながるため、エネルギー消費量のさら
なる低減が可能となる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。なお、以下の各図において同
一の部分については同一の番号を付し、重複説明を省略
する。

【００２９】図１は、本発明に係る本発明に係るエンジ
ン駆動ヒートポンプ式空調装置の一実施の形態を示す図
面である。本空調装置１は、駆動用エンジン２、圧縮機
３、四方弁４、室内熱交換器５、電子膨張弁６、室外熱
交換器７、蓄熱槽８、エンジン冷却水回路９、排熱回収
回路１０、切り替え弁Ｖ１、Ｖ２、及びこれら各装置を
結ぶ冷媒回路Ｌ１乃至Ｌ６を備えている。蓄熱槽８の内
部には潜熱蓄熱材１３が充填されており、駆動用エンジ
ン２の排熱の一部がエンジン冷却水回路９を介して蓄熱
されるように構成されている。潜熱蓄熱材１３の相変化
温度（融解温度）は約２７℃である。このような潜熱蓄
熱材の例として三菱化成（株）製、商品名ＳＴＬ−２７
（主成分塩化カルシウム６水塩、単位蓄熱容量１７８Ｍ
Ｊ／ｍ３）を用いることができる。また、蓄熱槽８の内
部には熱交換器１４が配設されており、蓄熱槽に蓄えら
れたエンジン排熱を、排熱回収回路１０を介して冷媒に
与えるように構成されている。

【００３０】なお、本空調装置１では、室内熱交換器５
を除いて一体としてパッケージ化されているが、膨張弁
６を室内熱交換器内に持つ構成としてもよい。次に、本
空調装置の暖房サイクルについて説明する。まず、蓄熱
槽加熱運転モードについて説明する。図２は、本空調装
置１の蓄熱槽加熱モードにおける作動を示している。本
モードは、通常のヒートポンプサイクルであり、外気を
熱源としてこれを室内空気に与えるものである。本モー
ド運転中に圧縮機の駆動用エンジンから出される排熱
は、蓄熱槽８内の潜熱蓄熱材１３に蓄熱される。

【００３１】同図において、弁Ｖ１は閉、弁Ｖ２は開、
ファン１１はＯＮとなっている。圧縮機３を出た高温高
圧の冷媒ガスは、冷媒回路Ｌ２を経由して室内熱交換器
５に入り、室内空気に熱を与えて凝縮する。さらに、膨
張弁６を通過して低圧となった冷媒は、室外熱交換器７
においてファン１１により供給される外気から熱を得て
蒸発し、低温低圧のガスとなる。冷媒ガスは、さらに冷
媒回路Ｌ４，弁Ｖ２、冷媒回路Ｌ５、四方弁４、冷媒回
路Ｌ６を経由して圧縮機３に戻る。

【００３２】一方、この間に発生するエンジン排熱は、
冷却水回路９を介して蓄熱槽８に蓄えられる。冷却水温
度は７０乃至９０℃前後であるため、蓄熱槽８内の潜熱
蓄熱材１３は相変化し、エンジン排熱は潜熱分を含んで
潜熱蓄熱材１３に蓄えられる。このため、より効率的な
蓄熱が可能となる。

【００３３】次に、蓄熱利用運転モードについて説明す
る。図３は、本空調装置１の蓄熱利用運転モード時の作
動を示す図である。この運転モードでは、上述の蓄熱槽
加熱運転モードの間に蓄熱槽８に蓄熱されたエンジン排
熱を熱源として、ヒートポンプサイクルが形成されるこ
とになる。同図において、弁Ｖ１は開、弁Ｖ２は閉、フ
ァン１１はＯＦＦである。冷媒の作動は、室外熱交換器
５に入るまでは蓄熱槽加熱運転モードと同一であるので
省略する。室外熱交換器５において、ファン１１がＯＦ
Ｆであるので、低圧冷媒は外気から吸熱することなく、
冷媒回路Ｌ４，弁Ｖ１、排熱回収回路１０を経由して蓄
熱槽８に至る。そして、ここでエンジン排熱を回収して
蒸発し、低圧冷媒ガスとなって圧縮機３に戻る。この場
合、潜熱蓄熱材１３の凝固温度が約２７℃であるので、
熱交換器１４から出る冷媒ガスの温度は２０℃前後とな
る。

【００３４】以上、説明した２つの運転モードをサイク
リックに行うことにより、エンジン排熱を有効に回収し
て平均ＣＯＰを向上させることができる。

【００３５】運転モードの切り替えタイミングは、例え
ば冷媒の圧力又は温度を監視することにより判断するこ
とができる。

【００３６】まず、冷媒の圧力監視による場合について
は、図１乃至３において、蓄熱槽８内に設けられた図示
しない温度センサ、及び冷媒低圧系統Ｌ６に設けた図示
しない圧力センサ（以下、低圧センサという。）の検出
値に基づいて運転モードの切り替えを行う。

【００３７】具体的には、蓄熱槽８内の温度が設計され
た蓄熱温度（例えば２７℃）に達していない場合は、
「蓄熱槽加熱運転モード」により運転継続し、蓄熱槽８
内の温度が設計された蓄熱温度（例えば２７℃）に達し
たら、蓄熱が完了したものとみなし、「蓄熱利用運転モ
ード」に切り替える。

【００３８】「蓄熱利用運転モード」に切り替えた後
は、低圧センサの検出圧力（＝冷媒の蒸発圧力）で切り
替えタイミングを判断する。すなわち、蓄熱槽８内での
冷媒の蒸発が進むにつれ蓄熱量が減少する。このため、
次第に冷媒の吸熱量が滅少し蒸発圧力が低下する。この
圧力が設計された蒸発温度（例えば２０℃）での飽和圧
力（例えば０．９ＭＰａ、フロンＲ２２の鴇含）を下回
るようになったら、蓄熱量不足と判断し、再び「蓄熱槽
加熱運転モード」へと切り替える。

【００３９】次に冷媒温度監視による場合について説明
する。上述の冷媒圧力監視との相違は、冷媒低圧系統の
圧力を監視するのではなく、冷媒低圧系統に図示しない
冷媒温度センサを設けて温度を監視、運転モードの切り
替えを行う点である。蓄熱槽温度検知については同様で
ある。

【００４０】具体的には、蓄熱槽８内温度が設計された
蓄熱温度（例えば２７℃）に達していない場合は、「蓄
熱槽加熱運転モード」を継続し、蓄熱槽８内温度が設計
された蓄熱温度（例えば２７℃）に達したら、蓄熱槽へ
の蓄熱が完了したものとみなし、「蓄熱利用運転モー
ド」に切り替える。

【００４１】「蓄熱利用運転モード」切り替え後は、冷
媒温度センサの検出温度（＝冷媒の蒸発温度）で切り替
えタイミングを判断する。すなわち、蓄熱槽８内での冷
媒の蒸発が進むにつれ、蓄熱量が減少する。このため、
次第に冷媒の熱量が減少し蒸発温度が低下する。この温
度が設計された蒸発温度（例えば２０℃）を下回るよう
になったら、蓄熱量不足と判断し、再び「蓄熱槽加熱運
転モード」へと切り替える。

【００４２】図５は、本発明の他の実施形態を示す図で
ある。本実施形態に係るエンジン駆動ヒートポンプ式空
調装置２０の構成が上述の実施形態と異なる点は、上述
の実施形態に係る空調装置の構成に加えて蓄冷熱回路２
１、蓄熱槽１３に熱交換器２３を備えている点である。
さらに、蓄冷熱回路２１に電子膨張弁２２、切替弁Ｖ
５、冷熱供給回路２５に切替弁Ｖ４、冷媒回路Ｌ３に切
替弁Ｖ３が配設されている。その他の構成については上
述の実施形態と同一である。潜熱蓄熱材についても上述
の実施形態と同一のものを用いている。次に、本空調装
置２０の暖房サイクル、冷房サイクルの作動について説
明する。暖房サイクルについては、図５において弁Ｖ３
開、弁Ｖ４、Ｖ５閉とすることにより上述の実施形態と
同一の作動を行うことができる。蓄熱槽加熱運転モード
と蓄熱利用運転モードをサイクリックに繰り返すことに
より平均ＣＯＰ向上させることができる点についても同
様である。

【００４３】次に、本空調装置２０の冷房サイクルにつ
いて説明する。まず、蓄冷熱運転モードについて説明す
る。この運転モードは、冷房負荷が比較的小さい場合に
用いられるモードである。図６は、本空調装置２０の定
格運転時の蓄冷熱モード時における作動を示している。
同図において、弁Ｖ１、Ｖ４は閉、弁Ｖ２、Ｖ３は開と
なっている。また、電子膨張弁６、２２の開度は、その
時点の冷房負荷に対応して調整されている。

【００４４】圧縮機３を出た高温高圧の冷媒ガスは、冷
媒回路Ｌ５、弁Ｖ２、冷媒回路Ｌ４を経て室外熱交換器
７に至り、ここで外気と熱交換して凝縮する。凝縮した
冷媒液のうち、冷房負荷に対応する冷媒は、弁Ｖ３、冷
媒回路Ｌ３を経て、電子膨張弁６を通過して低圧とな
る。さらに、室内熱交換器５において室内空気と熱交換
して蒸発し、冷媒ガスとなって分岐２６に至る。一方、
一部の冷媒は分岐２７から蓄冷熱回路２１に流入する。
そして、膨張弁２２を通過後、低圧となって蓄熱槽１３
において熱交換器２３を介して潜熱蓄熱材１３から熱を
奪い、自らは蒸発して冷媒ガスとなる。このときの潜熱
蓄熱材１３の温度は約２７℃である。冷媒は、さらに分
岐２４、弁Ｖ５を経て分岐２６に至る。分岐２７で２つ
の経路に分岐した冷媒液は、分岐２６において冷媒ガス
として合流し、さらに冷媒回路Ｌ２、四方弁４、冷媒回
路Ｌ６を経由して圧縮機３に還流する。上述のサイクル
を通じて、本空調装置２０の冷房能力の一部は潜熱蓄熱
材の冷却に使われ、蓄熱槽１３に蓄冷熱されることにな
る。

【００４５】次に、冷熱利用運転モードについて図７を
参照して説明する。本モードは、蓄冷熱モード時に潜熱
蓄熱材１３に蓄えられた冷熱を冷媒回路に供給するサイ
クルである。同図において、弁Ｖ１、Ｖ３、Ｖ５は閉、
弁Ｖ２、Ｖ４は開である。また、電子膨張弁６の開度は
全開である。

【００４６】圧縮機３を出た高温高圧の冷媒ガスは、冷
媒回路Ｌ５、弁Ｖ２、冷媒回路Ｌ４を経て室外熱交換器
７において外気と熱交換して凝縮して液体となる。液冷
媒は、全量が分岐２７から蓄冷熱回路２１に流入し、潜
熱蓄熱材１３から冷熱を奪い過冷却状態となる。過冷却
冷媒は、Ｖ４、分岐２８、冷媒回路Ｌ３を経て膨張弁６
に導かれる。膨張弁６で低圧となった冷媒は、室内熱交
換器５で室内空気の熱を奪って自らは蒸発する。この場
合、過冷却度が大きいため、通常の冷凍サイクルと比較
して冷凍効果が増大する。冷媒ガスは、さらに冷媒回路
Ｌ２、四方弁４を経由して圧縮機３に還流する。

【００４７】なお、上述の各実施形態においては、駆動
源としてエンジンを用いた例を示したが、これに限ら
ず、電気等を駆動源とするものであってもよい。また、
排熱としてエンジン排熱を示したが、これに限るもので
はなく、系内で生じる他の排熱を利用することもでき
る。

【００４８】潜熱蓄熱材についても、塩化カルシウム６
水塩を主成分とするものに限らず、暖房・冷房時の負荷
に適した物性を有する蓄熱材を用いることができる。

【００４９】

【実施例】表１は、本発明に係る蓄熱槽を備えた空調装
置を定格及び部分負荷で冷房運転した場合の結果を示し
たものである。使用した空調機は、２０馬力相当ＧＨＰ
（ガスエンジンヒートポンプ室外機、冷房能力５６．０
ｋＷ）である。また、潜熱蓄熱材として上述のＳＴＬ−
２７を用いた。運転条件は、空調機定格能力に対して８
０％負荷（４４．８ｋＷ）で１時間、次に１００％負荷
（５６．０ｋＷ）で１時間運転を行った。この場合、８
０％負荷運転時には、２０％負荷分は蓄熱槽に蓄冷熱さ
れ、１００％負荷運転時には、蓄熱槽の冷熱は冷媒の過
冷却に用いられている。各負荷時及び合計のガス消費
量、蓄冷熱量、各負荷時及び平均ＣＯＰを表１に示す。
比較のため、表２に上記空調機を蓄熱槽への蓄冷熱を行
わず、表１と同一負荷条件で運転した場合の結果を示
す。両者を比較すると、本発明に係る空調装置では平均
ＣＯＰが１．０８であるのに対して、従来の空調装置で
は平均ＣＯＰは１．００である。すなわち、ＣＯＰが約
８％向上していることが分かる。

【００５０】

【表１】

【００５１】

【表２】

【００５２】

【発明の効果】暖房サイクルにおいては、空気熱源によ
る蓄熱槽加熱運転モードと蓄熱利用運転モードを交互に
繰り返すことにより、平均ＣＯＰ向上が可能となる。ま
た、平均ＣＯＰは、両モードの運転比率のみにより定ま
り、蓄熱槽の大きさには関係しない。従って、蓄熱槽の
コンパクト化が可能となり、機器のコストダウンにも寄
与する。

【００５３】また、蓄冷熱回路を備えた空調装置にあっ
ては、冷房負荷の小さい場合に蓄熱槽冷却分を負荷とし
て上乗せすることにより、間欠運転することなく安定し
た運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施形態に係る圧縮式ヒートポンプ
式空調装置を示す図である。

【図２】本発明に係る空調装置の蓄熱槽加熱運転モード
を示す図である。

【図３】本発明に係る空調装置の蓄熱利用運転モードを
示す図である。

【図４】蓄熱槽加熱モードと蓄熱利用運転モードにおけ
るモリエ線図を示す図である。

【図５】本発明の他の実施形態を示す図である。

【図６】本発明に係る空調装置の蓄冷熱運転モードを示
す図である。

【図７】本発明に係る空調装置の冷熱利用運転モードを
示す図である。

【図８】蓄冷熱運転モードと冷熱利用運転モードにおけ
るモリエ線図を示す図である。

【図９】従来のエンジン駆動圧縮式ヒートポンプ式空調
装置を示す図である。

【符号の説明】

１、２０……エンジン駆動ヒートポンプ式空調装置、２
……駆動用エンジン、３……圧縮機、４……四方弁、５
……室内熱交換器、６、２２……電子膨張弁、７……室
外熱交換器、８……蓄熱槽、９……エンジン冷却水回
路、１０……排熱回収回路、１３……潜熱蓄熱材、２１
……蓄冷熱回路、２５……冷熱供給回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機と、蓄熱槽と、系内で発生する排熱
を前記蓄熱槽に回収するための排熱回収回路と、前記蓄
熱槽内に回収された温熱を冷媒回路に供給するための温
熱供給回路と、を備え、かつ、前記温熱供給回路の稼動
を制御可能に構成して成ることを特徴とする圧縮式ヒー
トポンプ空調装置。
【請求項２】請求項１において、前記圧縮機がエンジン
駆動であり、かつ、前記排熱がエンジン排熱であること
を特徴とする圧縮式ヒートポンプ空調装置。
【請求項３】請求項１又は２において、さらに、系内で
発生させる冷熱の少なくとも一部を前記蓄熱槽に蓄える
ための蓄冷熱回路と、前記蓄熱槽内の冷熱を冷媒回路に
供給するための冷熱供給回路と、を備え、かつ、前記蓄
冷熱回路及び前記冷熱供給回路の稼動を制御可能に構成
して成ることを特徴とする圧縮式ヒートポンプ空調装
置。
【請求項４】前記蓄熱槽は、内部に潜熱蓄熱材を備えた
ことを特徴とする請求項１又は３に記載の圧縮式ヒート
ポンプ空調装置
【請求項５】前記潜熱蓄熱材は、暖房運転時の温熱と冷
房運転時の冷熱を冷媒回路に供給可能な相変化温度を有
するものである請求項４に記載の圧縮式ヒートポンプ空
調装置
【請求項６】圧縮機駆動に伴い発生するエンジン排熱を
蓄熱する蓄熱運転モードと、該蓄熱運転モード時に蓄え
られた温熱を用いて低圧冷媒を加熱して冷媒の蒸発温度
を上げる蓄熱利用運転モードと、をサイクリックに行う
ことにより、ＣＯＰを向上させることを特徴とするエン
ジン駆動圧縮式ヒートポンプ装置の暖房運転方法。
【請求項７】請求項６において、さらに前記蓄熱利用運
転モード時には室外熱交換器ファンを停止させることを
特徴とするエンジン駆動圧縮式ヒートポンプ装置の暖房
運転方法。
【請求項８】系内で発生させる冷熱の少なくとも一部を
蓄冷熱する蓄冷熱運転モードと、該蓄冷熱運転モード時
に蓄えられた冷熱を冷媒回路に供給して、冷媒の過冷却
度を増加させる冷熱利用運転モードと、をサイクリック
に行うことによりＣＯＰを向上させることを特徴とする
エンジン駆動圧縮式ヒートポンプ装置の冷房運転方法。
【請求項９】請求項８において、前記蓄冷熱運転モード
と前記冷熱利用運転モードとを、冷房負荷に応じて適宜
選択することを特徴とするエンジン駆動圧縮式ヒートポ
ンプ装置の冷房運転方法。