JP2004125254A - 蓄熱式空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数が少なく、組立て時間が削減され、信頼性の向上した蓄熱式空気調和機を得る。
【解決手段】室外ユニットと、室内ユニットと、蓄熱ユニットと、が配管で接続された蓄熱式空気調和機において、配管接続口ａとｂが連結されたときｃを封止し、配管接続口ａとｃが連結されたときｂを封止するように流路を切り替える三方弁２０と、蓄熱熱交換器２４と室内膨張装置２７とを連結する配管に配置された二方弁２６と、を有し、配管接続口ａは蓄熱熱交換器２４と接続され、配管接続口ｂは室内熱交換器２８と圧縮機２１とを接続する配管に接続され、配管接続口ｃは二方弁２６と室内膨張装置２７とを接続する配管に接続される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍サイクル中に蓄熱装置を有した空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の蓄熱式空気調和機では、複数の二方弁を用いたもの（特許文献１）、複数の三方弁を用いたもの（特許文献２）、三方弁と複数の電磁弁を用いたもの（特許文献３）が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１―２４８２９５号公報
【特許文献２】
特開昭６１−１２５５５１号公報
【特許文献３】
特開昭６０−１７８２６１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術では、冷媒回路において接続個所が多く、配管の組立て作業が煩雑で、信頼性を低下させる一因となっていた。
【０００５】
本発明の目的は、部品点数が少なく、組立て時間が削減され、信頼性の向上した蓄熱式空気調和機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、圧縮機、室外熱交換器、室外膨張装置、四方弁を有する室外ユニットと、室内熱交換器、室内膨張装置を有する室内ユニットと、蓄熱熱交換器、蓄熱媒体、蓄熱膨張装置を有する蓄熱ユニットと、が配管で接続された蓄熱式空気調和機において、配管接続口ａ、ｂ、ｃを有し、前記配管接続口ａとｂが連結されたときｃを封止し、配管接続口ａとｃが連結されたときｂを封止するように流路を切り替える三方弁と、前記蓄熱熱交換器と前記室内膨張装置とを連結する配管に配置された二方弁と、を有し、前記配管接続口ａは前記蓄熱熱交換器と接続され、前記配管接続口ｂは前記室内熱交換器と前記圧縮機とを接続する配管に接続され、前記配管接続口ｃは前記二方弁と前記室内膨張装置とを接続する配管に接続されるものである。
【０００７】
上記のものにおいて、前記三方弁は、配管接続口ａ、ｂ、ｃを有する弁筐体と、前記流路を切り替える流路切替弁と、該流路切替弁と弁筐体との間に挿入されたバネと、前記弁筐体と前記流路切替弁との間にできる空間室の一方に接続されたパイロット配管と、他方の空間室から前記配管接続口ａへ貫通するように前記流路切替弁に設けられた貫通穴と、を備え、前記パイロット配管の他端は前記室内熱交換器と前記圧縮機とを接続する接続配管に接続されたことが望ましい。
【０００８】
また、上記のものにおいて、前記バネは前記パイロット配管が接続された空間室に設けられたことが望ましい。
さらに、上記のものにおいて、前記流路切替弁は前記パイロット配管が接続された空間室側に磁性物質が取り付けられ、さらに該磁性物質を吸引するように鉄心とコイルとが設けられていることが望ましい。
【０００９】
さらに、上記のものにおいて、前記パイロット配管は前記配管接続口ｂに接続されたことが望ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して実施の形態を説明する。
図１は、一実施の形態の冷凍サイクルを示し、圧縮機２１、室外熱交換器２２、室外膨張装置２３、四方弁３０を有する室外ユニットと、室内熱交換器２８と室内膨張装置２７を有する室内ユニットと、蓄熱熱交換器２４、蓄熱媒体２９、蓄熱膨張装置２５、熱膨張装置２５と室内膨装置２７とを連結する配管の途中に配置される二方弁２６を備えた蓄熱ユニットと、が配管で連結され、冷凍サイクルとされる。
２０は、パイロット配管４を有する三方弁であり、を蓄熱ユニット内に配置され、三方弁２０の配管接続口ａは蓄熱熱交換器２４と接続され、配管接続ｂは熱交換器２８と圧縮機２１との接続配管５の途中に接続され、配管接続口ｃは二方弁２６と室内膨張装置２８とを接続する配管途中と接続されている。
【００１１】
図２は、三方弁２０の内部構造を示し、弁筐体１に、流体を流すための３つの配管接続口ａ、ｂ、ｃが接続され、３つの配管接続口ａとｂまたはａとｃを連結するとともに配管接続口ａとｂを連結したとき配管接続口ｃを封止し配管接続口ａとｃを連結したとき流路ｂを封止する流路切替弁２が設けられている。また、流路切替弁２と弁筐体１との間にはバネ３ａが挿入されて、弁筐体１と流路切替弁２との間にできる空間Ｂ室８に冷凍サイクルの流体圧力を印加するためのパイロット配管４が接続されている。
【００１２】
三方弁２０は、図１のように蓄熱ユニットに配置され、パイロット配管４の反弁側は、室内熱交換器２８と圧縮機２１との接続配管５の途中に接続され、空間Ｂ室に対し反対側となる流路切替弁２と弁筐体１との間にできる空間Ａ室７側の流路切替弁２には、に貫通穴が設けられている。さらに、流路切替弁２には、冷媒の漏れを防ぐために弁シート６が取りつけられている。
【００１３】
冷房蓄運転時の冷凍サイクルについて、各部の動作を説明する。
圧縮機２１より吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁３０を通り室外熱交換器２２で熱交換され液冷媒として凝縮し、さらに蓄熱膨張装置２５にて減圧され蓄熱熱交換器２４にて蒸発し、蓄熱媒体に蓄冷される。このとき、三方弁２０の空間Ａ室７は低圧圧力ＰＡとなり、空間Ｂ室８はハ゜イロット配管４を通じて低圧圧力ＰＢとなり、あるいは、若干ＰＡ＞ＰＢでその圧力差は、０．０１ＭＰａ以下の圧力となる。ＰＡとＰＢの差圧により流路切替弁２を移動させようとす力が発生するが、バネ力Ｆｓおよび流路切替弁２の摩擦力ＦμｓによりＰＡ＞ＰＢとなる場合であっても、圧力差（ＰＡ―ＰＢ）で発生する力Ｆｐ≦Ｆｓ＋Ｆμｓとなり、流路切替弁２は移動しない。すなわち、配管接続口ａとｂとが連結され、配管接続口ｃ封止されている状態を維持する。なお、あらかじめ若干ＰＡ＞ＰＢとなっても流路切替弁２が移動しないようなバネ乗数のバネ（３ａ、３ｂ）を選定している。以上により、蓄熱熱交換器２４にて蒸発した冷媒は、三方弁２０の配管接続口ａに入り配管接続口ｂより出て室外ユニットに配置された四方弁３０を通り、圧縮機２１に吸入される。二方弁２６は、閉じた状態である。
【００１４】
次に蓄冷した熱を利用した冷房時の冷凍サイクルについて説明する。
圧縮機２１より吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁３０を通り、室外熱交換器２２で熱交換し、液冷媒として凝縮し、蓄熱膨張装置２）を通り、蓄熱熱交換器２４にて蓄冷された蓄熱媒体２）で過冷却される。このとき、三方弁２０の空間Ａ室７は高圧圧力ＰＡとなり、空間Ｂ室８はハ゜イロット配管４を通じて圧縮機吸入側の圧力より若干高い低圧圧力ＰＢで、若干ＰＡ＞ＰＢとなり、ＰＡ＞ＰＢとなる場合は、その圧力差（ＰＡ―ＰＢ）で発生する力Ｆｐ＝（ＰＡ―ＰＢ）・Ａ（Ａは、流路切替弁２が流体圧力を受ける面積）が発生し、流路切替弁２の移動する力となる。一方、力Ｆｐにより、バネ３ａが収縮あるいは伸びることにより力Ｆｓ＝Ｋ・Ｘ（Ｋは、バネ定数、Ｘはバネが伸縮するときのストローク）が発生する。
【００１５】
また、流路切替弁２が移動始める直前に弁筐体１と流路切替弁２との間に摩擦力Ｆμｓが発生し、流路切替弁２が移動中は弁筐体１と流路切替弁２との間に摩擦力Ｆμｄが発生する。よって、空間Ａ室７の圧力ＰＡが空間Ｂ室８の圧力ＰＢに対して、ＰＡ＞ＰＢとなることによって流路切替弁２は、流路切替弁２に発生する力　Ｆｐ＞Ｆｓ＋Ｆμｓとなるとき、流路切替弁２は配管接続口ａとｂが連結されて配管接続口ｃを封止している状態より空間Ｂ室８の方向に移動し始め、Ｆｐ＞Ｆｓ＋Ｆμｄとなるとき移動が継続し、最終的に流路切替弁２が配管接続口ａとｃが連結されて流路ｂを封止する状態になるまで移動する。そして、流路切替弁２は空間Ｂ室８側の壁面に当たることにより停止する。流路切替弁２が移動し始めて停止するまでの動作は、一瞬の内に完了する。
【００１６】
以上より、蓄熱熱交換器２４にて過冷却した冷媒は、三方弁２０の配管接続口ａに入り配管接続口ｃより出て室内膨張装置２７にて減圧され室内熱交換器２８にて蒸発し、四方弁３０を通り圧縮機２１に吸入される。二方弁２６は、閉じた状態である。
【００１７】
次に、蓄冷を利用しない通常冷房運転時の冷凍サイクルを説明する。
圧縮機２１より吐出された高温高圧のガス冷媒は、室外熱交換器２２で熱交換し液冷媒に凝縮し、二方弁２６は開状態としているので二方弁２６を通り、室内膨張装置２７で減圧され室内熱交換器２８にて蒸発し、四方弁３を通り圧縮機２１に吸入される。三方弁２０の接続配管口ｃには、高圧圧力が掛かるが流路切替弁２により弁筐体１に高圧冷媒が流入しないように封止されている。三方弁２０の空間Ａ室７は三方弁２０の配管接続口ｂの圧力と等しく低圧圧力ＰＡで、ハ゜イロット配管４を通じて空間Ｂ室８は低圧圧力ＰＢとなり、ＰＡ＝ＰＢと等しい圧力となる。よって、流路切替弁２は移動せず、配管接続口ａとｂとが連結されて配管接続口ｃを封止している状態態のままとなる。蓄熱膨張装置２５は完全に閉じられた状態である。ただし、蓄熱熱交換器２４に溜まった冷凍機油を回収するために間欠的に蓄熱膨張装置２５を開く動作を行う。
【００１８】
次に暖房蓄熱運転時の冷凍サイクルを説明する。
圧縮機２１より吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁３０を通り蓄熱熱交換器２４側に流れてくる。三方弁２０の空間Ａ室７は、配管接続口ｂの圧力と等しく高圧圧力ＰＡで、ハ゜イロット配管４を通じて空間Ｂ室８は高圧圧力ＰＢで、ＰＡ＝ＰＢと等しい圧力となる。よって流路切替弁２は移動しない。すなわち、配管接続口ａとｂとが連結されて配管接続口ｃを封止している状態のままである。よって、高温高圧のガス冷媒は三方弁２０の接続配管口ｂから入り接続配管口ａより出て、蓄熱熱交換器２４で凝縮し、蓄熱媒体２９で蓄暖し室外膨張装置２３で減圧し、室外熱交換器２２で蒸発し四方弁３０を通り圧縮機２１に吸入される。
【００１９】
室内膨張装置２７は完全に閉じられた状態であり、室内熱交換器２８に溜まった冷凍機油を回収するために間欠的に室内膨張装置２７を開くことがある。二方弁２６は冷媒の液封を防止するために、開いた状態としておく。二方弁が開いた状態では、三方弁２０の接続配管ｃに高圧がかかるが流路切替弁２により、封止されているので、三方弁２０の弁筐体１には蓄熱熱交換器２４で凝縮した液冷媒が流入することはない。
【００２０】
次に蓄熱を利用した除霜運転時の冷凍サイクルについて説明する。
圧縮機２１より吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁３０を通り室外熱交換器２２で熱交換され液冷媒として凝縮され、蓄熱膨張装置２５にて減圧され蓄熱熱交換器（２４）にて蓄暖された蓄熱媒体２９と熱交換して蒸発する。
【００２１】
三方弁２０の空間Ａ室７は低圧圧力ＰＡとなり、ハ゜イロット配管４を通じて空間Ｂ室８は低圧圧力ＰＢとなり、ＰＡ＝ＰＢあるいは、若干ＰＡ＞ＰＢとなる。その圧力差は、０．０１ＭＰａ以下の圧力であり、この差圧により流路切替弁２を移動させようとす力Ｆｓが発生するが、バネ力Ｆｓおよび流路切替弁２の摩擦力ＦμｓによりＰＡ＞ＰＢとなる場合であっても、圧力差（ＰＡ―ＰＢ）で発生する力Ｆｐ≦Ｆｓ＋Ｆμｓとなり、流路切替弁２は移動しない。したがって、蓄熱熱交換器２４にて蒸発した冷媒は、三方弁２０の配管接続口ａに入り配管接続口ｂより出て室外ユニットに配置された四方弁３０を通り圧縮機２１に吸入される。またこのとき、二方弁２６は、閉じた状態である。
【００２２】
次に暖房運転時の冷凍サイクルについて説明する。
圧縮機２１より吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁３０を通り室内熱交換器２８で凝縮し、室内膨張装置２７、二方弁２６を通り、室外膨張装置２３で減圧され、室外熱交換器２２にて蒸発し四方弁３０を通り圧縮機２１に吸入される。三方弁２０の空間Ａ室７は、配管接続口ｂの圧力と等しく高圧圧力ＰＡで、空間Ｂ室８は高圧圧力ＰＢで、ＰＡ＝ＰＢと等しい圧力となり、流路切替弁２は移動しない。また、蓄熱膨張装置２５は完全に閉じられた状態であり、蓄熱熱交換器２５に溜まった冷凍機油を回収するために間欠的に開かれる。三方弁２０の接続配管ｃに高圧がかかるが、流路切替弁２により、封止されているので、三方弁２０の弁筐体１には蓄熱熱交換器２４で凝縮した液冷媒が流入してくることはない。
【００２３】
図３は、三方弁２０の他の実施の形態を示し、図１におけるバネ３ａを空間Ｂ側８にバネ３ｂとして設けたものである。流体を流さない状態では、配管接続口ａ、ｂ、ｃのうち、流路切替弁２により配管接続口ａとｂが連結されて配管接続口ｃを封止されている状態になるようにバネ３ｂが設定されている。
【００２４】
図４は、さらに他の実施の形態を示し、流路切替弁２が、配管接続口ａとｂが連結されて配管接続口ｃを封止している状態から空間Ｂ室８の方向に移動し始める補助力として、三方弁の空間Ｂ室８側の流路切替弁２に磁性物質９を取付、それを吸引するための鉄心１０とコイル１１とが設けられており、配線１２を介して通電することによりコイル１１に電流が流れ、磁界が形成されて鉄心１０が磁化され、磁性物質９が取りつけられた流路切替弁２が鉄心側に引き寄せられる。これにより、より確実な流路切替弁２の移動が可能となる。
【００２５】
図５は、さらに他の実施の形態を示し、弁筐体１と流路切替弁２との間にできる空間Ｂ室８に接続されたパイロット配管４の他端を弁筐体１の配管接続口ｂの配管途中に接続したものであり、図１の三方弁２０と同一の作動が得られる。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、部品点数が少なく、組立て時間が削減され、信頼性の向上した蓄熱式空気調和機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による蓄熱式空気調和機の冷凍サイクル系統図。
【図２】一実施の形態に使用する三方弁の内部構造を示す断面図。
【図３】他の実施の形態による三方弁の内部構造を示す断面図。
【図４】さらに、他の実施の形態による三方弁の内部構造を示す断面図。
【図５】さらに、他の実施の形態による三方弁の内部構造を示す断面図。
【符号の説明】
１…弁筐体、２…流路切替弁、３ａ、３ｂ…バネ、４…パイロット配管、７…Ａ室、８…Ｂ室、ａ，ｂ，ｃ…配管接続口、９…磁性物質、１０…コイル、１１…鉄芯、２０…三方弁、２１…圧縮機、２２…室外熱交換器、２３…室外膨張装置、２４…蓄熱熱交換器、２５…蓄熱膨張装置、２６…二方弁、２７…室内膨張装置、２８…室内熱交換器、２９…蓄熱媒体、３０…四方弁。

Claims (5)

1. 圧縮機、室外熱交換器、室外膨張装置、四方弁を有する室外ユニットと、室内熱交換器、室内膨張装置を有する室内ユニットと、蓄熱熱交換器、蓄熱媒体、蓄熱膨張装置を有する蓄熱ユニットと、が配管で接続された蓄熱式空気調和機において、
   配管接続口ａ、ｂ、ｃを有し、前記配管接続口ａとｂが連結されたときｃを封止し、配管接続口ａとｃが連結されたときｂを封止するように流路を切り替える三方弁と、
   前記蓄熱熱交換器と前記室内膨張装置とを連結する配管に配置された二方弁と、
   を有し、前記配管接続口ａは前記蓄熱熱交換器と接続され、前記配管接続口ｂは前記室内熱交換器と前記圧縮機とを接続する配管に接続され、前記配管接続口ｃは前記二方弁と前記室内膨張装置とを接続する配管に接続されることを特徴とする蓄熱式空気調和機。
2. 請求項１に記載のものにおいて、前記三方弁は、配管接続口ａ、ｂ、ｃを有する弁筐体と、前記流路を切り替える流路切替弁と、該流路切替弁と弁筐体との間に挿入されたバネと、前記弁筐体と前記流路切替弁との間にできる空間室の一方に接続されたパイロット配管と、他方の空間室から前記配管接続口ａへ貫通するように前記流路切替弁に設けられた貫通穴と、を備え、前記パイロット配管の他端は前記室内熱交換器と前記圧縮機とを接続する接続配管に接続されたことを特徴とする蓄熱式空気調和機。
3. 請求項２に記載のものにおいて、前記バネは前記パイロット配管が接続された空間室に設けられたことを特徴とする蓄熱式空気調和機。
4. 請求項３に記載のものにおいて、前記流路切替弁は前記パイロット配管が接続された空間室側に磁性物質が取り付けられ、さらに該磁性物質を吸引するように鉄心とコイルとが設けられていることを特徴とする蓄熱式空気調和機。
5. 請求項３に記載のものにおいて、前記パイロット配管は前記配管接続口ｂに接続されたことを特徴とする蓄熱式空気調和機。

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