JP2005003251A - 空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】膨張弁の数を減らし、その制御を簡素化し、かつシンプルな構成の空気調和装置を提供することにある。
【解決手段】圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、蓄熱コイル５１、室内側膨張弁２１並びに室内熱交換器３１を冷媒配管で接続し、圧縮機１の駆動により、冷房運転、氷蓄熱運転、氷蓄熱利用冷房運転、及び暖房運転を可能にした空気調和装置において、室外熱交換器３と室内熱交換器３１との間に、少なくとも４つの逆止弁４１〜４４、及びこれら逆止弁の内、２つの逆止弁の組みを連通させるメイン管路４５を有したブリッジ回路４０を接続し、このブリッジ回路４０のメイン管路４５に受液器４６とメイン膨張弁４７とを直列に接続し、冷房運転、氷蓄熱運転、氷蓄熱利用冷房運転、及び暖房運転のいずれの運転中にも、メイン管路４５に接続された受液器４６、メイン膨張弁４７の順に冷媒が流れるようにしたことを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、蓄熱コイル５１、室内側膨張弁２１並びに室内熱交換器３１を冷媒配管で接続し、圧縮機１の駆動により、冷房運転、氷蓄熱運転、氷蓄熱利用冷房運転、及び暖房運転を可能にした空気調和装置において、室外熱交換器３と室内熱交換器３１との間に、少なくとも４つの逆止弁４１〜４４、及びこれら逆止弁の内、２つの逆止弁の組みを連通させるメイン管路４５を有したブリッジ回路４０を接続し、このブリッジ回路４０のメイン管路４５に受液器４６とメイン膨張弁４７とを直列に接続し、冷房運転、氷蓄熱運転、氷蓄熱利用冷房運転、及び暖房運転のいずれの運転中にも、メイン管路４５に接続された受液器４６、メイン膨張弁４７の順に冷媒が流れるようにしたことを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、冷房運転、氷蓄熱運転、氷蓄熱利用冷房運転、暖房運転及び温蓄運転等を可能にした空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、室外側膨張弁、蓄熱コイル、室内側膨張弁並びに室内熱交換器を冷媒配管で接続し、前記圧縮機の駆動により、冷房運転、氷蓄熱運転、氷蓄熱利用冷房運転、及び暖房運転等を可能にした空気調和装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種のものでは、例えば、電気料金が安価な深夜に、氷蓄熱運転を行い、この蓄熱エネルギを利用して、昼間に氷蓄熱利用冷房運転を行い、昼間の冷房効率を向上させている。ところで、従来の構成では、冷房運転を行う場合、室外側膨張弁を開いた状態で、室内側膨張弁の弁開度を絞る制御を行い、これとは反対に、暖房運転を行う場合、室内側膨張弁を開いた状態で、室外側膨張弁の弁開度を絞る制御が実行される。また、氷蓄熱運転を行う場合には、室内膨張弁を閉じ、室外膨張弁を開放し、蓄熱用の膨張弁の開度制御により冷媒の絞り制御が行われる。この氷蓄熱運転によって生成された氷を利用した氷蓄熱利用冷房運転を行う場合には、室内膨張弁で主に冷媒の絞り制御が行われ、その他の膨張弁で冷媒の流量調整が行われる。除霜運転時の熱源の一部として温水が利用されるが、この温水を蓄熱槽に生成する温蓄運転時には、室内膨張弁を閉じ、蓄熱用の膨張弁を開放し、室外膨張弁の開度制御によって冷媒の絞り制御が行われる。これら膨張弁の開閉制御の関係は、図１５に示す通りであるが、いずれの制御であっても、液管内には余剰の液冷媒が滞留し、これを貯留するため、従来、室内外の膨張弁間の液管に受液器が接続されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３７２３２５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の構成では、図１５に示すように、各運転時に各種の膨張弁の弁開度を個別に制御することになり、この場合、室内側膨張弁と室外側膨張弁の２つの膨張弁が必ず必要になる。そうなると、製造コストが嵩むと共に、膨張弁接続のための配管接続やその制御が面倒になる等の問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、いわゆる膨張弁の数を減らし、その制御を簡素化し、かつシンプルな構成の空気調和装置を提供することにある。
【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、蓄熱槽に水没状態で配置される蓄熱コイル、室内側膨張弁並びに室内熱交換器を冷媒配管で接続し、前記圧縮機の駆動により、冷房運転、蓄熱槽に氷を生成させる氷蓄熱運転、及び生成した氷を利用した氷蓄熱利用冷房運転を可能にした空気調和装置において、前記室外熱交換器と前記室内熱交換器との間に、少なくとも４つの逆止弁、及びこれら逆止弁の内、２つの逆止弁の組みを連通させるメイン管路を有したブリッジ回路を接続し、このブリッジ回路のメイン管路に受液器とメイン膨張弁とを直列に接続し、冷房運転、氷蓄熱運転、及び氷蓄熱利用冷房運転のいずれの運転中にも、前記メイン管路に接続された受液器、メイン膨張弁の順に冷媒が流れるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のものにおいて、圧縮機、四方弁、室外熱交換器を室外ユニットに収容し、蓄熱コイル、ブリッジ回路、室内側膨張弁を蓄熱ユニットに収容し、室内熱交換器を室内ユニットに収容し、各ユニット間を冷媒配管で接続したことを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のものにおいて、前記ブリッジ回路の前記受液器の上部から均圧管を導出し、この均圧管を前記メイン膨張弁の下流に接続したことを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項記載のものにおいて、前記蓄熱コイルの一端を、解氷弁を介して受液器とメイン膨張弁間のメイン管路に接続し、前記蓄熱コイルの他端を、蓄熱弁を介してブリッジ回路と室内側膨張弁間に接続したことを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項記載のものにおいて、空気熱源による暖房運転、四方弁の切り換えによって蓄熱槽に温水を生成させる温蓄運転、この温水を利用した除霜運転を可能にしたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付した図面を参照して説明する。
【００１３】
図１において、１００は本実施形態に係る空気調和装置を示し、この空気調和装置１００は、室外ユニット１０と、蓄熱ユニット２０と、室内ユニット３０の３つのユニットを備えて構成されている。室外ユニット１０は、圧縮機１と、四方弁２と、室外熱交換器３と、アキュームレータ４とを備えて構成される。蓄熱ユニット２０は、室外ユニット１０に接続されるブリッジ回路４０を含んで構成される。このブリッジ回路４０は、第１逆止弁４１、第２逆止弁４２、第３逆止弁４３、第４逆止弁４４、並びにこれら逆止弁の内、２つの逆止弁の組み（逆止弁４１と４３、及び逆止弁４２と４４）を連通させるメイン管路４５を含み、このメイン管路４５には、受液器４６及びメイン膨張弁４７が直列に接続されている。また、受液器４６の上部からバイパス管路（均圧管）４８が導出され、このバイパス管路４８には均圧弁４９が接続され、この均圧弁４９はメイン膨張弁４７の下流のメイン管路４５に接続されている。
【００１４】
蓄熱ユニット２０には、蓄熱槽５０が含まれる。この蓄熱槽５０の中には、蓄熱コイル５１が水没状態で配置され、この蓄熱コイル５１の一端は、第１管路５２、二方弁５４を介してガス管６０に接続されている。蓄熱コイル５１の他端は、第２管路５３、蓄熱弁５５を介して液管６１、すなわちブリッジ回路４０と室内側膨張弁２１との間の液管６１に接続されている。
【００１５】
ブリッジ回路４０のメイン管路４５であって、受液器４６とメイン膨張弁４７の間のメイン管路４５には、第３管路６３が接続され、この第３管路６３は、解氷弁５６、逆止弁５７を介して第１管路５２、すなわち二方弁５４と蓄熱コイル５１との間の第１管路５２に接続されている。
【００１６】
上述のブリッジ回路４０には、液管６１を介して、室内側膨張弁２１が接続され、この室内側膨張弁２１には室内ユニット３０の室内熱交換器３１が接続され、この室内熱交換器３１にはガス管６０を介して四方弁２が接続されている。なお、室内側膨張弁２１は蓄熱ユニット２０に含まれる。
【００１７】
次に、本実施形態の動作を説明する。
【００１８】
図１では、一般的な冷房運転（氷蓄熱未利用冷房運転）時の冷媒の流れを太線で示す。圧縮機１で圧縮された冷媒は、四方弁２を介して室外熱交換器３に流入し、ここで凝縮する。この凝縮した冷媒はブリッジ回路４０に入る。このブリッジ回路４０では、第１逆止弁４１を経てメイン管路４５に入り、メイン管路４５に接続された受液器４６を介してメイン膨張弁４７に入る。
【００１９】
そして、メイン膨張弁４７を経た後、第３逆止弁４３を介して液管６１に向かい、ここから、室内側膨張弁２１を経て、室内ユニット３０の室内熱交換器３１に流入する。この室内熱交換器３１では、冷媒が蒸発して、周囲から蒸発潜熱を奪い、室内を冷房する。そして、室内熱交換器３１を経た冷媒は、ガス管６０を通り、四方弁２、アキュームレータ４を経て圧縮機１の吸込管に戻される。
【００２０】
本実施形態では、夜間の安価な電気を使用して氷蓄熱運転が行われる。この氷蓄熱運転では、図２に太線で示すように冷媒が流される。すなわち、圧縮機１で圧縮された冷媒は、四方弁２、室外熱交換器３を通り、ブリッジ回路４０に流入し、このブリッジ回路４０の第１逆止弁４１を経てメイン管路４５に流入する。メイン管路４５に流入した冷媒は、受液器４６、メイン膨張弁４７を経て第３逆止弁４３に至り、ここから液管６１に流入する。この液管６１に流入した冷媒は、蓄熱弁５５、第２管路５３を通り蓄熱コイル５１に流入し、ここで蒸発し蓄熱槽５０内に製氷する。
【００２１】
蓄熱槽５０内に製氷させた冷媒は、第１管路５２、二方弁５４を通りガス管６０に流入し、更に、四方弁２、アキュームレータ４を経て圧縮機１に戻される。
【００２２】
冷房運転には、図１に示す氷蓄熱未利用冷房運転の他に、図２に示す製氷を利用した、氷蓄熱利用冷房運転が含まれる。
【００２３】
この利用冷房運転では、図３に示すように、冷媒制御が行われる。すなわち、圧縮機１で圧縮された冷媒は四方弁２、室外熱交換器３を経て、ブリッジ回路４０に流入し、このブリッジ回路４０の第１逆止弁４１、メイン管路４５、受液器４６を経て、一方は第３管路６３に流入し、他方はそのままメイン管路４５を流れてメイン膨張弁４７に至る。
【００２４】
第３管路６３に流入した冷媒は、解氷弁５６、逆止弁５７を経て蓄熱槽５０内の蓄熱コイル５１に入る。この冷媒は、蓄熱コイル５１内で氷により過冷却され、その後に、第２管路５３を経て蓄熱弁５５を通り液管６１に流入する。また、ブリッジ回路４０の受液器４６を経て、そのままメイン膨張弁４７に流入した冷媒は、第３逆止弁４３を通り液管６１に流入する。
【００２５】
この液管６１では、蓄熱コイル５１を経て過冷却された冷媒と、メイン膨張弁４７を経た冷媒とが合流し、この合流した冷媒は、室内側膨張弁２１を通り、室内ユニット３０の室内熱交換器３１に流入する。この室内熱交換器３１では、冷媒が蒸発し、これにより室内が冷房される。そして、室内熱交換器３１を経た冷媒は、ガス管６０を通り、四方弁２、アキュームレータ４を経て、圧縮機１の吸込管に戻される。
【００２６】
この場合、本実施形態では、冷媒が蓄熱槽５０で過冷却された分だけ、冷房効率を向上させることができる。
【００２７】
上記構成では暖房運転が可能である。この暖房運転では、図４に示すように、冷媒の流れが制御される。
【００２８】
すなわち、圧縮機１に吐出された冷媒は、四方弁２を通りガス管６０に流入し、このガス管６０を経て室内ユニット３０の室内熱交換器３１に流入し、この室内熱交換器３１で凝縮し、これにより、室内が暖房される。この室内熱交換器３１を経た冷媒は、室内側膨張弁２１を通り、液管６１に流入し、更にブリッジ回路４０に流入する。このブリッジ回路４０に入ると、冷媒は、第２逆止弁４２を経てメイン管路４５に流入し、受液器４６、メイン膨張弁４７を経て第４逆止弁４４に至り、この第４逆止弁４４を通過して、室外ユニット１０の室外熱交換器３に流入する。この室外熱交換器３では、冷媒が蒸発し、これによりガス化された冷媒が、四方弁２、アキュームレータ４を経て圧縮機１に戻される。
【００２９】
この暖房運転が、厳冬期等の著しい低外気温の状態下で行われた場合、室外熱交換器３のフィンに着霜する。この室外熱交換器３の着霜を除去するため、除霜運転が行われる。
【００３０】
図５は、空気除霜運転を示す。この除霜運転では、暖房運転を一時的に停止し、四方弁２を冷房位置に切り換え、圧縮機１を駆動する。すると、図５に示すように、圧縮機１で圧縮された冷媒が、四方弁２を経て、室外熱交換器３に直接流入し、ここに直接流入したホットガスにより室外熱交換器３が除霜される。この室外熱交換器３を経た冷媒は、図１に示す冷房運転の場合とほぼ同様の流れを経て圧縮機１に戻される。
【００３１】
図６は、蓄熱槽に温水を生成する温蓄運転を示す。この温蓄運転では、蓄熱槽５０内の水の温度を上昇させる。この温蓄運転では、圧縮機１で圧縮された冷媒が、四方弁２を通り、ガス管６０に流入し、このガス管６０から二方弁５４、第１管路５２を経て、蓄熱コイル５１に流入する。冷媒は、この蓄熱コイル５１で凝縮し、蓄熱槽５０内の水温を上昇させる。この蓄熱コイル５１を経た冷媒は、第２管路５３、蓄熱弁５５を通りブリッジ回路４０に流入し、このブリッジ回路４０に流入した冷媒は、第２逆止弁４２を通りメイン管路４５に入り、受液器４６、メイン膨張弁４７を経て第４逆止弁４４に至る。
【００３２】
そして、第４逆止弁４４を経て室外ユニット１０の室外熱交換器３に至り、ここで蒸発し、ガス化した冷媒が、四方弁２、アキュームレータ４を経て圧縮機１に戻される。
【００３３】
この温蓄運転によって、蓄熱槽５０内に温蓄されたエネルギは、図７に示すように、専ら温水除霜運転に利用される。
【００３４】
すなわち、圧縮機１で圧縮された冷媒は、四方弁２を経て、室外熱交換器３に流入し、この室外熱交換器３で凝縮し、この室外熱交換器３のフィンに付着した霜を除去する。室外熱交換器３を経た冷媒は、ブリッジ回路４０に入り、このブリッジ回路４０の第１逆止弁４１、メイン管路４５、受液器４６、メイン膨張弁４７を経て第３逆止弁４３に至り、ここから蓄熱弁５５、第２管路５３を通り、蓄熱コイル５１に流入する。
【００３５】
この蓄熱コイル５１では、冷媒が、蓄熱槽５０内の温蓄エネルギから熱を奪い、いわゆる冷媒加熱されて第１管路５２を経て二方弁５４に至る。そして、二方弁５４からガス管６０に入り、四方弁２、アキュームレータ４を経て圧縮機１に戻される。
【００３６】
この温水利用による除霜運転では、蓄熱槽５０内で冷媒が加熱されて圧縮機１に戻されるため、除霜運転の効率が向上し、除霜運転を、図５の除霜運転に比べて短時間のうちに終了させることができる。
【００３７】
本実施形態では、図１〜図７に示すように、いかなる運転モードにおいてもブリッジ回路４０のメイン管路４５を通る冷媒は、まず、受液器４６に入り、それを経てからメイン膨張弁４７に至る。従って、冷房運転時、或いは暖房運転時において、弁開度を制御すべき膨張弁は、主にこの一つのメイン膨張弁４７だけである。なお、氷蓄熱利用冷房運転時には、メイン膨張弁４７において、冷媒流量の補助調整が行われる。蓄熱槽５０を有した空気調和装置１００では、その冷凍サイクル内への冷媒充填量は多い。従って、いずれの運転時であっても、メイン膨張弁４７の弁開度を絞ることにより、液管６１内には余剰の液冷媒が滞留する。この余剰の冷媒は、メイン膨張弁４７の上流に位置する受液器４６に貯留される。
【００３８】
上記構成では、従来のように、冷房運転を行う場合、室外側膨張弁を開いた状態で、室内側膨張弁の弁開度を絞る制御を行い、これとは反対に、暖房運転を行う場合、室内側膨張弁を開いた状態で、室外側膨張弁の弁開度を絞る制御、等が不要になり、その結果、従来の構成では、少なくとも２個必要であった膨張弁を、１つのメイン膨張弁４７で構成することが可能になり、膨張弁の個数を削減でき、コストダウンが図られる。なお、氷蓄熱利用冷房運転時は、２つの膨張弁によって減圧、並びに流量調整が行われる。
【００３９】
上記構成では、ブリッジ回路４０の受液器４６の上部から均圧管４８が導出され、この均圧管４８がメイン膨張弁４７の下流に接続される。一般に、空気調和装置１００の運転停止時に、このメイン膨張弁４７を境に、その前後に低圧のガス冷媒領域と高圧の液冷媒領域とが形成される。従来、膨張弁を開放して各領域を均圧したが、これだと、圧縮機１の再起動時に、大量の液冷媒が低圧ガス冷媒領域に流入して、圧縮機１への液バックを起こす。従来、アキュームレータ４の容量は大容量（例えば、７．５リットル）としている。
【００４０】
圧縮機１への液バックを解消するため、上記構成では、空気調和装置１００の運転停止時に、メイン膨張弁４７が閉じられ、均圧管４８の均圧弁４９が開放される。これにより均圧管４８を経て、メイン膨張弁４７の前後の管が連通し、当該メイン膨張弁４７の前後の圧力が均圧される。
【００４１】
この場合、受液器４６の上部にはガス冷媒が滞留するため、均圧管４８の均圧弁４９が開放されたとしても、均圧管４８を経て移動するのはガス冷媒であり、液冷媒の移動はない。この場合、アキュームレータ４の容量は小容量（例えば、２．５リットル）とすることができ、このアキュームレータ４の容量は、いわゆる汎用室外ユニットのものと同じである。
【００４２】
上記構成では、メイン膨張弁４７をブリッジ回路４０に組み込み、このブリッジ回路４０を蓄熱ユニット２０に収容すると共に、この蓄熱ユニット２０には、室内膨張弁２１を収容したため、室外ユニット１０、並びに室内ユニット３０には、膨張弁を収容する必要がない。また、室外ユニット１０内のアキュームレータ４の容量は、上述したように、汎用ユニット同様に小容量（例えば、２．５リットル）である。従って、空気調和装置１００の室外ユニット１０として、膨張弁を内蔵しない従来の汎用室外ユニットを、空気調和装置１００の蓄熱ユニット２０と組み合わせて使用することが可能になる。
【００４３】
図８〜図１４は別の実施形態を示す。図８〜図１４は、それぞれ図１〜図７に対応した冷媒回路図である。図８において、図１に示す実施形態と異なる点は、蓄熱槽５０周辺における配管系にある。
【００４４】
この蓄熱槽５０の中に水没した蓄熱コイル５１は、その一端が、第１管路５２、二方弁５４を介してガス管６０に接続されると共に、同じく第１管路５２、サブクール弁７１、逆止弁７２を介して液管６１に接続される。蓄熱コイル５１の他端は、第２管路５３、蓄熱弁５５を介して液管６１、すなわちブリッジ回路４０と室内側膨張弁２１との間の液管６１に接続されている。ブリッジ回路４０のメイン管路４５であって、受液器４６とメイン膨張弁４７の間のメイン管路４５には、第３管路６３が接続され、この第３管路６３は、解氷弁５６、逆止弁５７を介して、上述した蓄熱コイル５１の他端に接続されている。その他の構成は、図１に示すものとほぼ同じ構成である。
【００４５】
次に、本実施形態の動作を説明する。
【００４６】
図８では、一般的な冷房運転（氷蓄熱未利用冷房運転）時の冷媒の流れを太線で示す。圧縮機１で圧縮された冷媒は、四方弁２を介して室外熱交換器３に流入し、ここで凝縮する。この凝縮した冷媒はブリッジ回路４０に入る。このブリッジ回路４０では、第１逆止弁４１を経てメイン管路４５に入り、メイン管路４５に接続された受液器４６を介してメイン膨張弁４７に入る。
【００４７】
そして、メイン膨張弁４７を経た後、第３逆止弁４３を介して液管６１に向かい、ここから、室内側膨張弁２１を経て、室内ユニット３０の室内熱交換器３１に流入する。この室内熱交換器３１では、冷媒が蒸発して、周囲から蒸発潜熱を奪い、室内を冷房する。そして、室内熱交換器３１を経た冷媒は、ガス管６０を通り、四方弁２、アキュームレータ４を経て圧縮機１の吸込管に戻される。
【００４８】
本実施形態では、夜間の安価な電気を使用して氷蓄熱運転が行われる。この氷蓄熱運転では、図９に太線で示すように冷媒が流される。すなわち、圧縮機１で圧縮された冷媒は、四方弁２、室外熱交換器３を通り、ブリッジ回路４０に流入し、このブリッジ回路４０の第１逆止弁４１を経てメイン管路４５に流入する。メイン管路４５に流入した冷媒は、受液器４６、メイン膨張弁４７を経て第３逆止弁４３に至り、ここから液管６１に流入する。
【００４９】
この液管６１に流入した冷媒は、蓄熱弁５５、第２管路５３を通り蓄熱コイル５１に流入し、ここで蒸発し蓄熱槽５０内に製氷する。この場合、サブクール弁７１は全閉である。この氷蓄熱運転時における蓄熱コイル５１内の冷媒の流れは、矢印Ｘ方向である。
【００５０】
蓄熱槽５０内に製氷させた冷媒は、第１管路５２、二方弁５４を通りガス管６０に流入し、更に、四方弁２、アキュームレータ４を経て圧縮機１に戻される。
【００５１】
冷房運転には、図８に示す氷蓄熱未利用冷房運転の他に、図９に示す製氷を利用した、氷蓄熱利用冷房運転が含まれる。
【００５２】
この利用冷房運転では、図１０に示すように、冷媒制御が行われる。すなわち、圧縮機１で圧縮された冷媒は四方弁２、室外熱交換器３を経て、ブリッジ回路４０に流入し、このブリッジ回路４０の第１逆止弁４１、メイン管路４５、受液器４６を経て、一方は第３管路６３に流入し、他方はそのままメイン管路４５を流れてメイン膨張弁４７に至る。
【００５３】
第３管路６３に流入した冷媒は、解氷弁５６、逆止弁５７を経て蓄熱槽５０内の蓄熱コイル５１に入る。この氷蓄熱利用冷房運転時における蓄熱コイル５１内の冷媒の流れは、矢印Ｘ方向である。
【００５４】
この冷媒は、蓄熱コイル５１内で氷により過冷却され、その後に、第１管路５２、サブクール弁７１、逆止弁７２を通り液管６１に流入する。また、ブリッジ回路４０の受液器４６を経て、そのままメイン膨張弁４７に流入した冷媒は、第３逆止弁４３を通り液管６１に流入する。
【００５５】
この液管６１では、蓄熱コイル５１を経て過冷却された冷媒と、メイン膨張弁４７を経た冷媒とが合流し、この合流した冷媒は、室内側膨張弁２１を通り、室内ユニット３０の室内熱交換器３１に流入する。この室内熱交換器３１では、冷媒が蒸発し、これにより室内が冷房される。そして、室内熱交換器３１を経た冷媒は、ガス管６０を通り、四方弁２、アキュームレータ４を経て、圧縮機１の吸込管に戻される。この氷蓄熱利用冷房運転時には室内側膨張弁２１で冷媒の膨張作用を行わせ、メイン膨張弁４７で冷媒の流れ調整を行う。
【００５６】
この場合、本実施形態では、冷媒が蓄熱槽５０で過冷却された分だけ、冷房効率を向上させることができる。
【００５７】
上記構成では暖房運転が可能である。この暖房運転では、図１１に示すように、冷媒の流れが制御される。
【００５８】
すなわち、圧縮機１に吐出された冷媒は、四方弁２を通りガス管６０に流入し、このガス管６０を経て室内ユニット３０の室内熱交換器３１に流入し、この室内熱交換器３１で凝縮し、これにより、室内が暖房される。この室内熱交換器３１を経た冷媒は、室内側膨張弁２１を通り、液管６１に流入し、更にブリッジ回路４０に流入する。このブリッジ回路４０に入ると、冷媒は、第２逆止弁４２を経てメイン管路４５に流入し、受液器４６、メイン膨張弁４７を経て第４逆止弁４４に至り、この第４逆止弁４４を通過して、室外ユニット１０の室外熱交換器３に流入する。この室外熱交換器３では、冷媒が蒸発し、これによりガス化された冷媒が、四方弁２、アキュームレータ４、サブアキュームレータ５を経て圧縮機１に戻される。
【００５９】
この暖房運転が、厳冬期等の著しい低外気温の状態下で行われた場合、室外熱交換器３のフィンに着霜する。この室外熱交換器３の着霜を除去するため、除霜運転が行われる。
【００６０】
図１２は、空気除霜運転を示す。この除霜運転では、暖房運転を一時的に停止し、四方弁２を冷房位置に切り換え、圧縮機１を駆動する。すると、図１２に示すように、圧縮機１で圧縮された冷媒が、四方弁２を経て、室外熱交換器３に直接流入し、ここに直接流入したホットガスにより室外熱交換器３が除霜される。この室外熱交換器３を経た冷媒は、図８に示す冷房運転の場合とほぼ同様の流れを経て圧縮機１に戻される。
【００６１】
この場合、室内熱交換器３１の送風ファンの運転は停止し、冷媒を蒸発させない。本来の要求は暖房運転であり、除霜運転時に室内に冷風が吹き出されないようにするためである。
【００６２】
図１３は、温蓄運転を示す。この温蓄運転では、蓄熱槽５０内の水の温度を上昇させる。この温蓄運転では、圧縮機１で圧縮された冷媒が、四方弁２を通り、ガス管６０に流入し、このガス管６０から二方弁５４、第１管路５２を経て、蓄熱コイル５１に流入する。冷媒は、この蓄熱コイル５１で凝縮し、蓄熱槽５０内の水温を上昇させる。この蓄熱コイル５１を経た冷媒は、第２管路５３、蓄熱弁５５を通りブリッジ回路４０に流入し、このブリッジ回路４０に流入した冷媒は、第２逆止弁４２を通りメイン管路４５に入り、受液器４６、メイン膨張弁４７を経て第４逆止弁４４に至る。
【００６３】
そして、第４逆止弁４４を経て室外ユニット１０の室外熱交換器３に至り、ここで蒸発し、ガス化した冷媒が、四方弁２、アキュームレータ４を経て圧縮機１に戻される。
【００６４】
この温蓄運転によって、蓄熱槽５０内に温蓄されたエネルギは、図１４に示すように、専ら温水除霜運転に利用される。
【００６５】
すなわち、圧縮機１で圧縮された冷媒は、四方弁２を経て、室外熱交換器３に流入し、この室外熱交換器３で凝縮し、この室外熱交換器３のフィンに付着した霜を除去する。室外熱交換器３を経た冷媒は、ブリッジ回路４０に入り、このブリッジ回路４０の第１逆止弁４１、メイン管路４５、受液器４６、メイン膨張弁４７を経て第３逆止弁４３に至り、ここから蓄熱弁５５、第２管路５３を通り、蓄熱コイル５１に流入する。
【００６６】
この蓄熱コイル５１では、冷媒が、蓄熱槽５０内の温蓄エネルギから熱を奪い、いわゆる冷媒加熱されて第１管路５２を経て二方弁５４に至る。そして、二方弁５４からガス管６０に入り、四方弁２、アキュームレータ４を経て圧縮機１に戻される。
【００６７】
この温水利用による除霜運転では、蓄熱槽５０内で冷媒が加熱されて圧縮機１に戻されるため、除霜運転の効率が向上し、除霜運転を、図１２の除霜運転に比べて短時間のうちに終了させることができる。
【００６８】
本実施形態では、図８〜図１４に示すように、いかなる運転モードにおいてもブリッジ回路４０のメイン管路４５を通る冷媒は、まず、受液器４６に入り、それを経てからメイン膨張弁４７に至る。従って、冷房運転時、或いは暖房運転時において、弁開度を制御すべき膨張弁はこの一つのメイン膨張弁４７である。いずれの運転時であっても、メイン膨張弁４７の弁開度を絞ることにより、液管６１内には余剰の液冷媒が滞留する。この余剰の冷媒は、メイン膨張弁４７の上流に位置する受液器４６に貯留される。
【００６９】
上記構成では、従来のように、冷房運転を行う場合、室外側膨張弁を開いた状態で、室内側膨張弁の弁開度を絞る制御を行い、これとは反対に、暖房運転を行う場合、室内側膨張弁を開いた状態で、室外側膨張弁の弁開度を絞る制御、等が不要になり、その結果、従来の構成では、少なくとも２個必要であった膨張弁を、１つのメイン膨張弁４７で構成することが可能になり、膨張弁の個数を削減でき、コストダウンが図られる。
【００７０】
上記構成では、ブリッジ回路４０の受液器４６の上部から均圧管４８が導出され、この均圧管４８がメイン膨張弁４７の下流に接続される。一般に、空気調和装置１００の運転停止時に、このメイン膨張弁４７を境に、その前後に低圧のガス冷媒領域と高圧の液冷媒領域とが形成される。従来、膨張弁を開放して各領域を均圧したが、これだと、圧縮機１の再起動時に、大量の液冷媒が低圧ガス冷媒領域に流入して、圧縮機１への液バックを起こす。従来、アキュームレータ４の容量は大容量（例えば、７．５リットル）としている。
【００７１】
圧縮機１への液バックを解消するため、上記構成では、空気調和装置１００の運転停止時に、メイン膨張弁４７が閉じられ、均圧管４８の均圧弁４９が開放される。これにより均圧管４８を経て、メイン膨張弁４７の前後の管が連通し、当該メイン膨張弁４７の前後の圧力が均圧される。
【００７２】
この場合、受液器４６の上部にはガス冷媒が滞留するため、均圧管４８の均圧弁４９が開放されたとしても、均圧管４８を経て移動するのはガス冷媒であり、液冷媒の移動はない。この場合、アキュームレータ４の容量は小容量（例えば、２．５リットル）とすることができ、このアキュームレータ４の容量は、いわゆる汎用室外ユニットのものと同じである。
【００７３】
上記構成では、メイン膨張弁４７をブリッジ回路４０に組み込み、このブリッジ回路４０を蓄熱ユニット２０に収容すると共に、この蓄熱ユニット２０には、室内膨張弁２１を収容したため、室外ユニット１０、並びに室内ユニット３０には、膨張弁を収容する必要がない。また、室外ユニット１０内のアキュームレータ４の容量は、上述したように、汎用ユニット同様に小容量（例えば、２．５リットル）である。従って、空気調和装置１００の室外ユニット１０として、膨張弁を内蔵しない従来の汎用室外ユニットを、空気調和装置１００の蓄熱ユニット２０と組み合わせて使用することが可能になる。
【００７４】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、空気調和装置１００を、室外ユニット１０、蓄熱ユニット２０、及び室内ユニット３０の３つのユニットで構成したが、これに限定されるものではなく、室外ユニット１０及び蓄熱ユニット２０を一体化させることは可能である。
【００７５】
【発明の効果】
本発明では、膨張弁の数が減らされ、その制御が簡素化され、かつシンプルな構成の空気調和装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す氷蓄熱未利用冷房運転時の冷媒回路図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す氷蓄熱運転時の冷媒回路図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す氷蓄熱利用冷房運転時の冷媒回路図である。
【図４】本発明の一実施形態を示す暖房運転時の冷媒回路図である。
【図５】本発明の一実施形態を示す空気除霜運転時の冷媒回路図である。
【図６】本発明の一実施形態を示す温蓄運転時の冷媒回路図である。
【図７】本発明の一実施形態を示す温水除霜運転時の冷媒回路図である。
【図８】本発明の他の実施形態を示す氷蓄熱未利用冷房運転時の冷媒回路図である。
【図９】本発明の他の実施形態を示す氷蓄熱運転時の冷媒回路図である。
【図１０】本発明の他の実施形態を示す氷蓄熱利用冷房運転時の冷媒回路図である。
【図１１】本発明の他の実施形態を示す暖房運転時の冷媒回路図である。
【図１２】本発明の他の実施形態を示す空気除霜運転時の冷媒回路図である。
【図１３】本発明の他の実施形態を示す温蓄運転時の冷媒回路図である。
【図１４】本発明の他の実施形態を示す温水除霜運転時の冷媒回路図である。
【図１５】各弁の開閉状態を示す図である。
【符号の説明】
１ 圧縮機
２ 四方弁
３ 室外熱交換器
１０ 室外ユニット
２０ 蓄熱ユニット
３０ 室内ユニット
３１ 室内熱交換器
２１ 室内側膨張弁
４０ ブリッジ回路
４１〜４４ 第１〜第４逆止弁
４５ メイン管路
４６ 受液器
４７ メイン膨張弁
４８ 均圧管（バイパス管路）
４９ 均圧弁
５０ 蓄熱槽
５１ 蓄熱コイル
５４ 二方弁
５５ 蓄熱弁
５６ 解氷弁
６０ ガス管
６１ 液管
７１ サブクール弁
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、冷房運転、氷蓄熱運転、氷蓄熱利用冷房運転、暖房運転及び温蓄運転等を可能にした空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、室外側膨張弁、蓄熱コイル、室内側膨張弁並びに室内熱交換器を冷媒配管で接続し、前記圧縮機の駆動により、冷房運転、氷蓄熱運転、氷蓄熱利用冷房運転、及び暖房運転等を可能にした空気調和装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種のものでは、例えば、電気料金が安価な深夜に、氷蓄熱運転を行い、この蓄熱エネルギを利用して、昼間に氷蓄熱利用冷房運転を行い、昼間の冷房効率を向上させている。ところで、従来の構成では、冷房運転を行う場合、室外側膨張弁を開いた状態で、室内側膨張弁の弁開度を絞る制御を行い、これとは反対に、暖房運転を行う場合、室内側膨張弁を開いた状態で、室外側膨張弁の弁開度を絞る制御が実行される。また、氷蓄熱運転を行う場合には、室内膨張弁を閉じ、室外膨張弁を開放し、蓄熱用の膨張弁の開度制御により冷媒の絞り制御が行われる。この氷蓄熱運転によって生成された氷を利用した氷蓄熱利用冷房運転を行う場合には、室内膨張弁で主に冷媒の絞り制御が行われ、その他の膨張弁で冷媒の流量調整が行われる。除霜運転時の熱源の一部として温水が利用されるが、この温水を蓄熱槽に生成する温蓄運転時には、室内膨張弁を閉じ、蓄熱用の膨張弁を開放し、室外膨張弁の開度制御によって冷媒の絞り制御が行われる。これら膨張弁の開閉制御の関係は、図１５に示す通りであるが、いずれの制御であっても、液管内には余剰の液冷媒が滞留し、これを貯留するため、従来、室内外の膨張弁間の液管に受液器が接続されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３７２３２５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の構成では、図１５に示すように、各運転時に各種の膨張弁の弁開度を個別に制御することになり、この場合、室内側膨張弁と室外側膨張弁の２つの膨張弁が必ず必要になる。そうなると、製造コストが嵩むと共に、膨張弁接続のための配管接続やその制御が面倒になる等の問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、いわゆる膨張弁の数を減らし、その制御を簡素化し、かつシンプルな構成の空気調和装置を提供することにある。
【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、蓄熱槽に水没状態で配置される蓄熱コイル、室内側膨張弁並びに室内熱交換器を冷媒配管で接続し、前記圧縮機の駆動により、冷房運転、蓄熱槽に氷を生成させる氷蓄熱運転、及び生成した氷を利用した氷蓄熱利用冷房運転を可能にした空気調和装置において、前記室外熱交換器と前記室内熱交換器との間に、少なくとも４つの逆止弁、及びこれら逆止弁の内、２つの逆止弁の組みを連通させるメイン管路を有したブリッジ回路を接続し、このブリッジ回路のメイン管路に受液器とメイン膨張弁とを直列に接続し、冷房運転、氷蓄熱運転、及び氷蓄熱利用冷房運転のいずれの運転中にも、前記メイン管路に接続された受液器、メイン膨張弁の順に冷媒が流れるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のものにおいて、圧縮機、四方弁、室外熱交換器を室外ユニットに収容し、蓄熱コイル、ブリッジ回路、室内側膨張弁を蓄熱ユニットに収容し、室内熱交換器を室内ユニットに収容し、各ユニット間を冷媒配管で接続したことを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のものにおいて、前記ブリッジ回路の前記受液器の上部から均圧管を導出し、この均圧管を前記メイン膨張弁の下流に接続したことを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項記載のものにおいて、前記蓄熱コイルの一端を、解氷弁を介して受液器とメイン膨張弁間のメイン管路に接続し、前記蓄熱コイルの他端を、蓄熱弁を介してブリッジ回路と室内側膨張弁間に接続したことを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項記載のものにおいて、空気熱源による暖房運転、四方弁の切り換えによって蓄熱槽に温水を生成させる温蓄運転、この温水を利用した除霜運転を可能にしたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付した図面を参照して説明する。
【００１３】
図１において、１００は本実施形態に係る空気調和装置を示し、この空気調和装置１００は、室外ユニット１０と、蓄熱ユニット２０と、室内ユニット３０の３つのユニットを備えて構成されている。室外ユニット１０は、圧縮機１と、四方弁２と、室外熱交換器３と、アキュームレータ４とを備えて構成される。蓄熱ユニット２０は、室外ユニット１０に接続されるブリッジ回路４０を含んで構成される。このブリッジ回路４０は、第１逆止弁４１、第２逆止弁４２、第３逆止弁４３、第４逆止弁４４、並びにこれら逆止弁の内、２つの逆止弁の組み（逆止弁４１と４３、及び逆止弁４２と４４）を連通させるメイン管路４５を含み、このメイン管路４５には、受液器４６及びメイン膨張弁４７が直列に接続されている。また、受液器４６の上部からバイパス管路（均圧管）４８が導出され、このバイパス管路４８には均圧弁４９が接続され、この均圧弁４９はメイン膨張弁４７の下流のメイン管路４５に接続されている。
【００１４】
蓄熱ユニット２０には、蓄熱槽５０が含まれる。この蓄熱槽５０の中には、蓄熱コイル５１が水没状態で配置され、この蓄熱コイル５１の一端は、第１管路５２、二方弁５４を介してガス管６０に接続されている。蓄熱コイル５１の他端は、第２管路５３、蓄熱弁５５を介して液管６１、すなわちブリッジ回路４０と室内側膨張弁２１との間の液管６１に接続されている。
【００１５】
ブリッジ回路４０のメイン管路４５であって、受液器４６とメイン膨張弁４７の間のメイン管路４５には、第３管路６３が接続され、この第３管路６３は、解氷弁５６、逆止弁５７を介して第１管路５２、すなわち二方弁５４と蓄熱コイル５１との間の第１管路５２に接続されている。
【００１６】
上述のブリッジ回路４０には、液管６１を介して、室内側膨張弁２１が接続され、この室内側膨張弁２１には室内ユニット３０の室内熱交換器３１が接続され、この室内熱交換器３１にはガス管６０を介して四方弁２が接続されている。なお、室内側膨張弁２１は蓄熱ユニット２０に含まれる。
【００１７】
次に、本実施形態の動作を説明する。
【００１８】
図１では、一般的な冷房運転（氷蓄熱未利用冷房運転）時の冷媒の流れを太線で示す。圧縮機１で圧縮された冷媒は、四方弁２を介して室外熱交換器３に流入し、ここで凝縮する。この凝縮した冷媒はブリッジ回路４０に入る。このブリッジ回路４０では、第１逆止弁４１を経てメイン管路４５に入り、メイン管路４５に接続された受液器４６を介してメイン膨張弁４７に入る。
【００１９】
そして、メイン膨張弁４７を経た後、第３逆止弁４３を介して液管６１に向かい、ここから、室内側膨張弁２１を経て、室内ユニット３０の室内熱交換器３１に流入する。この室内熱交換器３１では、冷媒が蒸発して、周囲から蒸発潜熱を奪い、室内を冷房する。そして、室内熱交換器３１を経た冷媒は、ガス管６０を通り、四方弁２、アキュームレータ４を経て圧縮機１の吸込管に戻される。
【００２０】
本実施形態では、夜間の安価な電気を使用して氷蓄熱運転が行われる。この氷蓄熱運転では、図２に太線で示すように冷媒が流される。すなわち、圧縮機１で圧縮された冷媒は、四方弁２、室外熱交換器３を通り、ブリッジ回路４０に流入し、このブリッジ回路４０の第１逆止弁４１を経てメイン管路４５に流入する。メイン管路４５に流入した冷媒は、受液器４６、メイン膨張弁４７を経て第３逆止弁４３に至り、ここから液管６１に流入する。この液管６１に流入した冷媒は、蓄熱弁５５、第２管路５３を通り蓄熱コイル５１に流入し、ここで蒸発し蓄熱槽５０内に製氷する。
【００２１】
蓄熱槽５０内に製氷させた冷媒は、第１管路５２、二方弁５４を通りガス管６０に流入し、更に、四方弁２、アキュームレータ４を経て圧縮機１に戻される。
【００２２】
冷房運転には、図１に示す氷蓄熱未利用冷房運転の他に、図２に示す製氷を利用した、氷蓄熱利用冷房運転が含まれる。
【００２３】
この利用冷房運転では、図３に示すように、冷媒制御が行われる。すなわち、圧縮機１で圧縮された冷媒は四方弁２、室外熱交換器３を経て、ブリッジ回路４０に流入し、このブリッジ回路４０の第１逆止弁４１、メイン管路４５、受液器４６を経て、一方は第３管路６３に流入し、他方はそのままメイン管路４５を流れてメイン膨張弁４７に至る。
【００２４】
第３管路６３に流入した冷媒は、解氷弁５６、逆止弁５７を経て蓄熱槽５０内の蓄熱コイル５１に入る。この冷媒は、蓄熱コイル５１内で氷により過冷却され、その後に、第２管路５３を経て蓄熱弁５５を通り液管６１に流入する。また、ブリッジ回路４０の受液器４６を経て、そのままメイン膨張弁４７に流入した冷媒は、第３逆止弁４３を通り液管６１に流入する。
【００２５】
この液管６１では、蓄熱コイル５１を経て過冷却された冷媒と、メイン膨張弁４７を経た冷媒とが合流し、この合流した冷媒は、室内側膨張弁２１を通り、室内ユニット３０の室内熱交換器３１に流入する。この室内熱交換器３１では、冷媒が蒸発し、これにより室内が冷房される。そして、室内熱交換器３１を経た冷媒は、ガス管６０を通り、四方弁２、アキュームレータ４を経て、圧縮機１の吸込管に戻される。
【００２６】
この場合、本実施形態では、冷媒が蓄熱槽５０で過冷却された分だけ、冷房効率を向上させることができる。
【００２７】
上記構成では暖房運転が可能である。この暖房運転では、図４に示すように、冷媒の流れが制御される。
【００２８】
すなわち、圧縮機１に吐出された冷媒は、四方弁２を通りガス管６０に流入し、このガス管６０を経て室内ユニット３０の室内熱交換器３１に流入し、この室内熱交換器３１で凝縮し、これにより、室内が暖房される。この室内熱交換器３１を経た冷媒は、室内側膨張弁２１を通り、液管６１に流入し、更にブリッジ回路４０に流入する。このブリッジ回路４０に入ると、冷媒は、第２逆止弁４２を経てメイン管路４５に流入し、受液器４６、メイン膨張弁４７を経て第４逆止弁４４に至り、この第４逆止弁４４を通過して、室外ユニット１０の室外熱交換器３に流入する。この室外熱交換器３では、冷媒が蒸発し、これによりガス化された冷媒が、四方弁２、アキュームレータ４を経て圧縮機１に戻される。
【００２９】
この暖房運転が、厳冬期等の著しい低外気温の状態下で行われた場合、室外熱交換器３のフィンに着霜する。この室外熱交換器３の着霜を除去するため、除霜運転が行われる。
【００３０】
図５は、空気除霜運転を示す。この除霜運転では、暖房運転を一時的に停止し、四方弁２を冷房位置に切り換え、圧縮機１を駆動する。すると、図５に示すように、圧縮機１で圧縮された冷媒が、四方弁２を経て、室外熱交換器３に直接流入し、ここに直接流入したホットガスにより室外熱交換器３が除霜される。この室外熱交換器３を経た冷媒は、図１に示す冷房運転の場合とほぼ同様の流れを経て圧縮機１に戻される。
【００３１】
図６は、蓄熱槽に温水を生成する温蓄運転を示す。この温蓄運転では、蓄熱槽５０内の水の温度を上昇させる。この温蓄運転では、圧縮機１で圧縮された冷媒が、四方弁２を通り、ガス管６０に流入し、このガス管６０から二方弁５４、第１管路５２を経て、蓄熱コイル５１に流入する。冷媒は、この蓄熱コイル５１で凝縮し、蓄熱槽５０内の水温を上昇させる。この蓄熱コイル５１を経た冷媒は、第２管路５３、蓄熱弁５５を通りブリッジ回路４０に流入し、このブリッジ回路４０に流入した冷媒は、第２逆止弁４２を通りメイン管路４５に入り、受液器４６、メイン膨張弁４７を経て第４逆止弁４４に至る。
【００３２】
そして、第４逆止弁４４を経て室外ユニット１０の室外熱交換器３に至り、ここで蒸発し、ガス化した冷媒が、四方弁２、アキュームレータ４を経て圧縮機１に戻される。
【００３３】
この温蓄運転によって、蓄熱槽５０内に温蓄されたエネルギは、図７に示すように、専ら温水除霜運転に利用される。
【００３４】
すなわち、圧縮機１で圧縮された冷媒は、四方弁２を経て、室外熱交換器３に流入し、この室外熱交換器３で凝縮し、この室外熱交換器３のフィンに付着した霜を除去する。室外熱交換器３を経た冷媒は、ブリッジ回路４０に入り、このブリッジ回路４０の第１逆止弁４１、メイン管路４５、受液器４６、メイン膨張弁４７を経て第３逆止弁４３に至り、ここから蓄熱弁５５、第２管路５３を通り、蓄熱コイル５１に流入する。
【００３５】
この蓄熱コイル５１では、冷媒が、蓄熱槽５０内の温蓄エネルギから熱を奪い、いわゆる冷媒加熱されて第１管路５２を経て二方弁５４に至る。そして、二方弁５４からガス管６０に入り、四方弁２、アキュームレータ４を経て圧縮機１に戻される。
【００３６】
この温水利用による除霜運転では、蓄熱槽５０内で冷媒が加熱されて圧縮機１に戻されるため、除霜運転の効率が向上し、除霜運転を、図５の除霜運転に比べて短時間のうちに終了させることができる。
【００３７】
本実施形態では、図１〜図７に示すように、いかなる運転モードにおいてもブリッジ回路４０のメイン管路４５を通る冷媒は、まず、受液器４６に入り、それを経てからメイン膨張弁４７に至る。従って、冷房運転時、或いは暖房運転時において、弁開度を制御すべき膨張弁は、主にこの一つのメイン膨張弁４７だけである。なお、氷蓄熱利用冷房運転時には、メイン膨張弁４７において、冷媒流量の補助調整が行われる。蓄熱槽５０を有した空気調和装置１００では、その冷凍サイクル内への冷媒充填量は多い。従って、いずれの運転時であっても、メイン膨張弁４７の弁開度を絞ることにより、液管６１内には余剰の液冷媒が滞留する。この余剰の冷媒は、メイン膨張弁４７の上流に位置する受液器４６に貯留される。
【００３８】
上記構成では、従来のように、冷房運転を行う場合、室外側膨張弁を開いた状態で、室内側膨張弁の弁開度を絞る制御を行い、これとは反対に、暖房運転を行う場合、室内側膨張弁を開いた状態で、室外側膨張弁の弁開度を絞る制御、等が不要になり、その結果、従来の構成では、少なくとも２個必要であった膨張弁を、１つのメイン膨張弁４７で構成することが可能になり、膨張弁の個数を削減でき、コストダウンが図られる。なお、氷蓄熱利用冷房運転時は、２つの膨張弁によって減圧、並びに流量調整が行われる。
【００３９】
上記構成では、ブリッジ回路４０の受液器４６の上部から均圧管４８が導出され、この均圧管４８がメイン膨張弁４７の下流に接続される。一般に、空気調和装置１００の運転停止時に、このメイン膨張弁４７を境に、その前後に低圧のガス冷媒領域と高圧の液冷媒領域とが形成される。従来、膨張弁を開放して各領域を均圧したが、これだと、圧縮機１の再起動時に、大量の液冷媒が低圧ガス冷媒領域に流入して、圧縮機１への液バックを起こす。従来、アキュームレータ４の容量は大容量（例えば、７．５リットル）としている。
【００４０】
圧縮機１への液バックを解消するため、上記構成では、空気調和装置１００の運転停止時に、メイン膨張弁４７が閉じられ、均圧管４８の均圧弁４９が開放される。これにより均圧管４８を経て、メイン膨張弁４７の前後の管が連通し、当該メイン膨張弁４７の前後の圧力が均圧される。
【００４１】
この場合、受液器４６の上部にはガス冷媒が滞留するため、均圧管４８の均圧弁４９が開放されたとしても、均圧管４８を経て移動するのはガス冷媒であり、液冷媒の移動はない。この場合、アキュームレータ４の容量は小容量（例えば、２．５リットル）とすることができ、このアキュームレータ４の容量は、いわゆる汎用室外ユニットのものと同じである。
【００４２】
上記構成では、メイン膨張弁４７をブリッジ回路４０に組み込み、このブリッジ回路４０を蓄熱ユニット２０に収容すると共に、この蓄熱ユニット２０には、室内膨張弁２１を収容したため、室外ユニット１０、並びに室内ユニット３０には、膨張弁を収容する必要がない。また、室外ユニット１０内のアキュームレータ４の容量は、上述したように、汎用ユニット同様に小容量（例えば、２．５リットル）である。従って、空気調和装置１００の室外ユニット１０として、膨張弁を内蔵しない従来の汎用室外ユニットを、空気調和装置１００の蓄熱ユニット２０と組み合わせて使用することが可能になる。
【００４３】
図８〜図１４は別の実施形態を示す。図８〜図１４は、それぞれ図１〜図７に対応した冷媒回路図である。図８において、図１に示す実施形態と異なる点は、蓄熱槽５０周辺における配管系にある。
【００４４】
この蓄熱槽５０の中に水没した蓄熱コイル５１は、その一端が、第１管路５２、二方弁５４を介してガス管６０に接続されると共に、同じく第１管路５２、サブクール弁７１、逆止弁７２を介して液管６１に接続される。蓄熱コイル５１の他端は、第２管路５３、蓄熱弁５５を介して液管６１、すなわちブリッジ回路４０と室内側膨張弁２１との間の液管６１に接続されている。ブリッジ回路４０のメイン管路４５であって、受液器４６とメイン膨張弁４７の間のメイン管路４５には、第３管路６３が接続され、この第３管路６３は、解氷弁５６、逆止弁５７を介して、上述した蓄熱コイル５１の他端に接続されている。その他の構成は、図１に示すものとほぼ同じ構成である。
【００４５】
次に、本実施形態の動作を説明する。
【００４６】
図８では、一般的な冷房運転（氷蓄熱未利用冷房運転）時の冷媒の流れを太線で示す。圧縮機１で圧縮された冷媒は、四方弁２を介して室外熱交換器３に流入し、ここで凝縮する。この凝縮した冷媒はブリッジ回路４０に入る。このブリッジ回路４０では、第１逆止弁４１を経てメイン管路４５に入り、メイン管路４５に接続された受液器４６を介してメイン膨張弁４７に入る。
【００４７】
そして、メイン膨張弁４７を経た後、第３逆止弁４３を介して液管６１に向かい、ここから、室内側膨張弁２１を経て、室内ユニット３０の室内熱交換器３１に流入する。この室内熱交換器３１では、冷媒が蒸発して、周囲から蒸発潜熱を奪い、室内を冷房する。そして、室内熱交換器３１を経た冷媒は、ガス管６０を通り、四方弁２、アキュームレータ４を経て圧縮機１の吸込管に戻される。
【００４８】
本実施形態では、夜間の安価な電気を使用して氷蓄熱運転が行われる。この氷蓄熱運転では、図９に太線で示すように冷媒が流される。すなわち、圧縮機１で圧縮された冷媒は、四方弁２、室外熱交換器３を通り、ブリッジ回路４０に流入し、このブリッジ回路４０の第１逆止弁４１を経てメイン管路４５に流入する。メイン管路４５に流入した冷媒は、受液器４６、メイン膨張弁４７を経て第３逆止弁４３に至り、ここから液管６１に流入する。
【００４９】
この液管６１に流入した冷媒は、蓄熱弁５５、第２管路５３を通り蓄熱コイル５１に流入し、ここで蒸発し蓄熱槽５０内に製氷する。この場合、サブクール弁７１は全閉である。この氷蓄熱運転時における蓄熱コイル５１内の冷媒の流れは、矢印Ｘ方向である。
【００５０】
蓄熱槽５０内に製氷させた冷媒は、第１管路５２、二方弁５４を通りガス管６０に流入し、更に、四方弁２、アキュームレータ４を経て圧縮機１に戻される。
【００５１】
冷房運転には、図８に示す氷蓄熱未利用冷房運転の他に、図９に示す製氷を利用した、氷蓄熱利用冷房運転が含まれる。
【００５２】
この利用冷房運転では、図１０に示すように、冷媒制御が行われる。すなわち、圧縮機１で圧縮された冷媒は四方弁２、室外熱交換器３を経て、ブリッジ回路４０に流入し、このブリッジ回路４０の第１逆止弁４１、メイン管路４５、受液器４６を経て、一方は第３管路６３に流入し、他方はそのままメイン管路４５を流れてメイン膨張弁４７に至る。
【００５３】
第３管路６３に流入した冷媒は、解氷弁５６、逆止弁５７を経て蓄熱槽５０内の蓄熱コイル５１に入る。この氷蓄熱利用冷房運転時における蓄熱コイル５１内の冷媒の流れは、矢印Ｘ方向である。
【００５４】
この冷媒は、蓄熱コイル５１内で氷により過冷却され、その後に、第１管路５２、サブクール弁７１、逆止弁７２を通り液管６１に流入する。また、ブリッジ回路４０の受液器４６を経て、そのままメイン膨張弁４７に流入した冷媒は、第３逆止弁４３を通り液管６１に流入する。
【００５５】
この液管６１では、蓄熱コイル５１を経て過冷却された冷媒と、メイン膨張弁４７を経た冷媒とが合流し、この合流した冷媒は、室内側膨張弁２１を通り、室内ユニット３０の室内熱交換器３１に流入する。この室内熱交換器３１では、冷媒が蒸発し、これにより室内が冷房される。そして、室内熱交換器３１を経た冷媒は、ガス管６０を通り、四方弁２、アキュームレータ４を経て、圧縮機１の吸込管に戻される。この氷蓄熱利用冷房運転時には室内側膨張弁２１で冷媒の膨張作用を行わせ、メイン膨張弁４７で冷媒の流れ調整を行う。
【００５６】
この場合、本実施形態では、冷媒が蓄熱槽５０で過冷却された分だけ、冷房効率を向上させることができる。
【００５７】
上記構成では暖房運転が可能である。この暖房運転では、図１１に示すように、冷媒の流れが制御される。
【００５８】
すなわち、圧縮機１に吐出された冷媒は、四方弁２を通りガス管６０に流入し、このガス管６０を経て室内ユニット３０の室内熱交換器３１に流入し、この室内熱交換器３１で凝縮し、これにより、室内が暖房される。この室内熱交換器３１を経た冷媒は、室内側膨張弁２１を通り、液管６１に流入し、更にブリッジ回路４０に流入する。このブリッジ回路４０に入ると、冷媒は、第２逆止弁４２を経てメイン管路４５に流入し、受液器４６、メイン膨張弁４７を経て第４逆止弁４４に至り、この第４逆止弁４４を通過して、室外ユニット１０の室外熱交換器３に流入する。この室外熱交換器３では、冷媒が蒸発し、これによりガス化された冷媒が、四方弁２、アキュームレータ４、サブアキュームレータ５を経て圧縮機１に戻される。
【００５９】
この暖房運転が、厳冬期等の著しい低外気温の状態下で行われた場合、室外熱交換器３のフィンに着霜する。この室外熱交換器３の着霜を除去するため、除霜運転が行われる。
【００６０】
図１２は、空気除霜運転を示す。この除霜運転では、暖房運転を一時的に停止し、四方弁２を冷房位置に切り換え、圧縮機１を駆動する。すると、図１２に示すように、圧縮機１で圧縮された冷媒が、四方弁２を経て、室外熱交換器３に直接流入し、ここに直接流入したホットガスにより室外熱交換器３が除霜される。この室外熱交換器３を経た冷媒は、図８に示す冷房運転の場合とほぼ同様の流れを経て圧縮機１に戻される。
【００６１】
この場合、室内熱交換器３１の送風ファンの運転は停止し、冷媒を蒸発させない。本来の要求は暖房運転であり、除霜運転時に室内に冷風が吹き出されないようにするためである。
【００６２】
図１３は、温蓄運転を示す。この温蓄運転では、蓄熱槽５０内の水の温度を上昇させる。この温蓄運転では、圧縮機１で圧縮された冷媒が、四方弁２を通り、ガス管６０に流入し、このガス管６０から二方弁５４、第１管路５２を経て、蓄熱コイル５１に流入する。冷媒は、この蓄熱コイル５１で凝縮し、蓄熱槽５０内の水温を上昇させる。この蓄熱コイル５１を経た冷媒は、第２管路５３、蓄熱弁５５を通りブリッジ回路４０に流入し、このブリッジ回路４０に流入した冷媒は、第２逆止弁４２を通りメイン管路４５に入り、受液器４６、メイン膨張弁４７を経て第４逆止弁４４に至る。
【００６３】
そして、第４逆止弁４４を経て室外ユニット１０の室外熱交換器３に至り、ここで蒸発し、ガス化した冷媒が、四方弁２、アキュームレータ４を経て圧縮機１に戻される。
【００６４】
この温蓄運転によって、蓄熱槽５０内に温蓄されたエネルギは、図１４に示すように、専ら温水除霜運転に利用される。
【００６５】
すなわち、圧縮機１で圧縮された冷媒は、四方弁２を経て、室外熱交換器３に流入し、この室外熱交換器３で凝縮し、この室外熱交換器３のフィンに付着した霜を除去する。室外熱交換器３を経た冷媒は、ブリッジ回路４０に入り、このブリッジ回路４０の第１逆止弁４１、メイン管路４５、受液器４６、メイン膨張弁４７を経て第３逆止弁４３に至り、ここから蓄熱弁５５、第２管路５３を通り、蓄熱コイル５１に流入する。
【００６６】
この蓄熱コイル５１では、冷媒が、蓄熱槽５０内の温蓄エネルギから熱を奪い、いわゆる冷媒加熱されて第１管路５２を経て二方弁５４に至る。そして、二方弁５４からガス管６０に入り、四方弁２、アキュームレータ４を経て圧縮機１に戻される。
【００６７】
この温水利用による除霜運転では、蓄熱槽５０内で冷媒が加熱されて圧縮機１に戻されるため、除霜運転の効率が向上し、除霜運転を、図１２の除霜運転に比べて短時間のうちに終了させることができる。
【００６８】
本実施形態では、図８〜図１４に示すように、いかなる運転モードにおいてもブリッジ回路４０のメイン管路４５を通る冷媒は、まず、受液器４６に入り、それを経てからメイン膨張弁４７に至る。従って、冷房運転時、或いは暖房運転時において、弁開度を制御すべき膨張弁はこの一つのメイン膨張弁４７である。いずれの運転時であっても、メイン膨張弁４７の弁開度を絞ることにより、液管６１内には余剰の液冷媒が滞留する。この余剰の冷媒は、メイン膨張弁４７の上流に位置する受液器４６に貯留される。
【００６９】
上記構成では、従来のように、冷房運転を行う場合、室外側膨張弁を開いた状態で、室内側膨張弁の弁開度を絞る制御を行い、これとは反対に、暖房運転を行う場合、室内側膨張弁を開いた状態で、室外側膨張弁の弁開度を絞る制御、等が不要になり、その結果、従来の構成では、少なくとも２個必要であった膨張弁を、１つのメイン膨張弁４７で構成することが可能になり、膨張弁の個数を削減でき、コストダウンが図られる。
【００７０】
上記構成では、ブリッジ回路４０の受液器４６の上部から均圧管４８が導出され、この均圧管４８がメイン膨張弁４７の下流に接続される。一般に、空気調和装置１００の運転停止時に、このメイン膨張弁４７を境に、その前後に低圧のガス冷媒領域と高圧の液冷媒領域とが形成される。従来、膨張弁を開放して各領域を均圧したが、これだと、圧縮機１の再起動時に、大量の液冷媒が低圧ガス冷媒領域に流入して、圧縮機１への液バックを起こす。従来、アキュームレータ４の容量は大容量（例えば、７．５リットル）としている。
【００７１】
圧縮機１への液バックを解消するため、上記構成では、空気調和装置１００の運転停止時に、メイン膨張弁４７が閉じられ、均圧管４８の均圧弁４９が開放される。これにより均圧管４８を経て、メイン膨張弁４７の前後の管が連通し、当該メイン膨張弁４７の前後の圧力が均圧される。
【００７２】
この場合、受液器４６の上部にはガス冷媒が滞留するため、均圧管４８の均圧弁４９が開放されたとしても、均圧管４８を経て移動するのはガス冷媒であり、液冷媒の移動はない。この場合、アキュームレータ４の容量は小容量（例えば、２．５リットル）とすることができ、このアキュームレータ４の容量は、いわゆる汎用室外ユニットのものと同じである。
【００７３】
上記構成では、メイン膨張弁４７をブリッジ回路４０に組み込み、このブリッジ回路４０を蓄熱ユニット２０に収容すると共に、この蓄熱ユニット２０には、室内膨張弁２１を収容したため、室外ユニット１０、並びに室内ユニット３０には、膨張弁を収容する必要がない。また、室外ユニット１０内のアキュームレータ４の容量は、上述したように、汎用ユニット同様に小容量（例えば、２．５リットル）である。従って、空気調和装置１００の室外ユニット１０として、膨張弁を内蔵しない従来の汎用室外ユニットを、空気調和装置１００の蓄熱ユニット２０と組み合わせて使用することが可能になる。
【００７４】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、空気調和装置１００を、室外ユニット１０、蓄熱ユニット２０、及び室内ユニット３０の３つのユニットで構成したが、これに限定されるものではなく、室外ユニット１０及び蓄熱ユニット２０を一体化させることは可能である。
【００７５】
【発明の効果】
本発明では、膨張弁の数が減らされ、その制御が簡素化され、かつシンプルな構成の空気調和装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す氷蓄熱未利用冷房運転時の冷媒回路図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す氷蓄熱運転時の冷媒回路図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す氷蓄熱利用冷房運転時の冷媒回路図である。
【図４】本発明の一実施形態を示す暖房運転時の冷媒回路図である。
【図５】本発明の一実施形態を示す空気除霜運転時の冷媒回路図である。
【図６】本発明の一実施形態を示す温蓄運転時の冷媒回路図である。
【図７】本発明の一実施形態を示す温水除霜運転時の冷媒回路図である。
【図８】本発明の他の実施形態を示す氷蓄熱未利用冷房運転時の冷媒回路図である。
【図９】本発明の他の実施形態を示す氷蓄熱運転時の冷媒回路図である。
【図１０】本発明の他の実施形態を示す氷蓄熱利用冷房運転時の冷媒回路図である。
【図１１】本発明の他の実施形態を示す暖房運転時の冷媒回路図である。
【図１２】本発明の他の実施形態を示す空気除霜運転時の冷媒回路図である。
【図１３】本発明の他の実施形態を示す温蓄運転時の冷媒回路図である。
【図１４】本発明の他の実施形態を示す温水除霜運転時の冷媒回路図である。
【図１５】各弁の開閉状態を示す図である。
【符号の説明】
１ 圧縮機
２ 四方弁
３ 室外熱交換器
１０ 室外ユニット
２０ 蓄熱ユニット
３０ 室内ユニット
３１ 室内熱交換器
２１ 室内側膨張弁
４０ ブリッジ回路
４１〜４４ 第１〜第４逆止弁
４５ メイン管路
４６ 受液器
４７ メイン膨張弁
４８ 均圧管（バイパス管路）
４９ 均圧弁
５０ 蓄熱槽
５１ 蓄熱コイル
５４ 二方弁
５５ 蓄熱弁
５６ 解氷弁
６０ ガス管
６１ 液管
７１ サブクール弁
Claims (5)
- 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、蓄熱槽に水没状態で配置される蓄熱コイル、室内側膨張弁並びに室内熱交換器を冷媒配管で接続し、前記圧縮機の駆動により、冷房運転、蓄熱槽に氷を生成させる氷蓄熱運転、及び生成した氷を利用した氷蓄熱利用冷房運転を可能にした空気調和装置において、前記室外熱交換器と前記室内熱交換器との間に、少なくとも４つの逆止弁、及びこれら逆止弁の内、２つの逆止弁の組みを連通させるメイン管路を有したブリッジ回路を接続し、このブリッジ回路のメイン管路に受液器とメイン膨張弁とを直列に接続し、冷房運転、氷蓄熱運転、及び氷蓄熱利用冷房運転のいずれの運転中にも、前記メイン管路に接続された受液器、メイン膨張弁の順に冷媒が流れるようにしたことを特徴とする空気調和装置。
- 圧縮機、四方弁、室外熱交換器を室外ユニットに収容し、蓄熱コイル、ブリッジ回路、室内側膨張弁を蓄熱ユニットに収容し、室内熱交換器を室内ユニットに収容し、各ユニット間を冷媒配管で接続したことを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
- 前記ブリッジ回路の前記受液器の上部から均圧管を導出し、この均圧管を前記メイン膨張弁の下流に接続したことを特徴とする請求項１又は２記載の空気調和装置。
- 前記蓄熱コイルの一端を、解氷弁を介して受液器とメイン膨張弁間のメイン管路に接続し、前記蓄熱コイルの他端を、蓄熱弁を介してブリッジ回路と室内側膨張弁間に接続したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の空気調和装置。
- 空気熱源による暖房運転、四方弁の切り換えによって蓄熱槽に温水を生成させる温蓄運転、この温水を利用した除霜運転を可能にしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の空気調和装置。
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