JP2005024144A

JP2005024144A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2005024144A
Application number: JP2003188745A
Authority: JP
Inventors: Mitsukuni Sano; 充邦佐野
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】本発明は、蓄熱ユニットを備えることを前提とし、蓄熱ユニット構造の簡素化を図って、メンテナンス性の向上を得られる空気調和機を提供する。
【解決手段】蓄熱用熱交換器１２を含めた冷凍サイクル回路Ｒを備え、室外ユニットＡと、蓄熱用熱交換器を備えた蓄熱ユニットＢと、室内ユニットＣから構成され、蓄熱ユニットは、上面が開口され内部に蓄熱媒体Ｗが収容される蓄熱槽５と、この蓄熱槽の上面開口部Ｓを開閉自在であり、内部に弁類・電気部品等が収容され、下面に上記蓄熱用熱交換器が突出され、上面に蓄熱用熱交換器と室外ユニットおよび室内ユニットに接続される冷媒管の配管接続部１８が設けられ、蓄熱槽の上面開口部を閉塞することにより蓄熱用熱交換器を蓄熱媒体に浸漬させる蓋箱１７とを具備する。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室内ユニットと、室外ユニットの他に蓄熱ユニットを備えた空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧縮機、四方切換え弁、室外熱交換器、室外側膨張弁、蓄熱用熱交換器、室内側膨張弁および室内熱交換器を冷媒管で連通し、上記圧縮機を駆動することにより通常の冷房運転と暖房運転の他に、蓄熱用熱交換器に対する氷蓄熱運転や、氷蓄熱利用冷房運転他の切換えを可能にした空気調和機が知られている［特許文献１参照］。
【０００３】
この種の空気調和機においては、電気料金が割安な深夜に圧縮機を駆動して蓄熱用熱交換器で蓄熱媒体を製氷化する氷蓄熱運転や、蓄熱媒体を温水化する温蓄運転を行う。昼間になってから氷である蓄熱エネルギを利用して氷蓄熱利用冷房運転を行い、冷房効率の向上を図っている。あるいは、温水である蓄熱エネルギを利用して蓄熱利用暖房運転等を行い、暖房効率の向上を図っている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１４１２６５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の［特許文献１］の技術は、比較的大きな熱交換空間を対象として開発されており、蓄熱ユニット自体が人の身長以上ある大型の空気調和機であって、一般家庭用としては適さない。
一般家庭用の空気調和機として、装置の小型化を図ることの他に、メンテナンス性を考慮する必要がある。室内ユニットと室外ユニットについては現在最も多用されていて、小型化が推進されメンテナンス性の向上が図られている。
【０００６】
ところが、上記蓄熱ユニットは最適な蓄熱量を確保するために、ある程度以上は小型化することができない。そのため、蓄熱ユニットに対するメンテナンス作業が面倒なものとなっている。
【０００７】
本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、蓄熱ユニットを備えることを前提とし、蓄熱ユニット構造の簡素化を図って、メンテナンス性の向上を得られる空気調和機を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の空気調和機は、圧縮機、四方切換え弁、室外熱交換器、膨張弁、蓄熱用熱交換器、および室内熱交換器を順次、冷媒管を介して連通する冷凍サイクル回路を備え、圧縮機と四方切換え弁および室外熱交換器を収容する室外ユニットと、蓄熱用熱交換器を収容する蓄熱ユニットと、室内熱交換器を収容する室内ユニットから構成され、上記蓄熱ユニットは、上面が開口され内部に蓄熱媒体が充填される蓄熱槽と、この蓄熱槽の上面開口部を開閉自在であり、内部に弁類・電気部品等が収容され、下面に蓄熱用熱交換器が突設され、上面に蓄熱用熱交換器と室外ユニットおよび室内ユニットと連通する冷媒管の配管接続部が設けられ、蓄熱槽の上面開口部を閉塞することにより蓄熱用熱交換器を蓄熱媒体に浸漬させる蓋箱とを具備する。
【０００９】
このような課題を解決する手段を採用することにより、重い蓄熱槽以外を一体化して上方に取出すことができ、取出し方向の作業スペースが確保し易く、蓄熱槽内の洗浄、蓄熱媒体の交換、蓄熱用熱交換器の洗浄などのメンテナンス作業が容易にできるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
図１は、たとえば一般家庭用として用いられる空気調和機の概略構成と、冷凍サイクル回路の構成を説明する図である。
この空気調和機は、冷媒管Ｐを介して連通される室外ユニットＡと、蓄熱ユニットＢおよび室内ユニットＣとから構成される。上記室外ユニットＡは、圧縮機１と、四方切換え弁２と、室外熱交換器３と、主膨張弁４を備えている。
【００１１】
上記蓄熱ユニットＢは、蓄熱槽５と、第１の膨張弁６および第２の膨張弁７と、第１〜第４の開閉弁８〜１１を備えている。上記蓄熱槽５は、内部にたとえば水である蓄熱媒体Ｗが充填されるとともに、この蓄熱媒体Ｗに浸漬される蓄熱用熱交換器１２を備えている。
上記第１の膨張弁６と第２の膨張弁７とを連通する管路の中間部と略十字状に交差する管路があって、上記第１の開閉弁８と第２の開閉弁９が接続される。第１の開閉弁８と第２の開閉弁９を直列に連通する管路と並行して、第３の開閉弁１０と、蓄熱用熱交換器１２および第４の開閉弁１１とが直列に接続される管路を備えている。
【００１２】
上記第４の開閉弁１１は主膨張弁４と第２の開閉弁９とを連通する管路の中途部に接続され、第１の開閉弁８は蓄熱槽１２と第３の開閉弁１０とを連通する管路の中途部に接続される。
すなわち、上記第１の開閉弁８、第２の開閉弁９、蓄熱用熱交換器１２、第４の開閉弁１１および第２の膨張弁７を備えた管路で、略日の字状に形成される回路１３となり、第１の膨張弁６と第３の開閉弁１０とが略日の字状に形成される回路１３から突出する位置にある。上記室内ユニットＣは、室内熱交換器１５を備えている。
【００１３】
上記圧縮機１、四方切換え弁２、室外熱交換器３、主膨張弁４、蓄熱用熱交換器１２、第１、第２の膨張弁６，７および第１〜第４の開閉弁８〜１１、室内熱交換器１２が順次、冷媒管Ｐを介して連通され、これらで冷凍サイクル回路Ｒが構成される。
上記室外ユニットＡおよび室内ユニットＣは、一般家庭用として用いられる通常構成の室外ユニットおよび室内ユニットの形状構造をなしているので、ここでは説明を省略する。
【００１４】
図２は、上記蓄熱ユニットＢの外観構成を示す斜視図である。
すなわち、縦方向と比較して横方向が極く長い矩形状の板体である底板１６上に、上記蓄熱槽５が載設固定される。この蓄熱槽５は、底面が底板１６と一回り小さい矩形状をなし、正面および側面とも矩形状をなす箱体である。蓄熱槽５の上面は開口されていて、蓄熱媒体Ｗが充填されるうえに、上面開口部Ｓは後述する蓋箱１７によって開閉自在に閉塞される。
図示していないが、実際には、蓄熱槽５の外表面には断熱材が取付けられ、さらにこの断熱材が筐体で覆われる。したがって、蓄熱槽５は断熱構造となっていて、外気の影響を極めて受け難い。
【００１５】
図３は、蓄熱槽５と蓋箱１７を分解して示す斜視図である。
上記蓋箱１７の下面から、複数列の蛇行状に形成される熱交換パイプからなる上記蓄熱用熱交換器１２が下方に突出して設けられている。蓋箱１７の平面面積に対する蓄熱用熱交換器１２の平面総面積は一回り小さい。上記蓄熱槽５の上面開口部Ｓの面積は、蓋箱１７の平面面積よりも小であるが、蓄熱用熱交換器１２の平面総面積よりも大である。
【００１６】
このことから、蓋箱１７に取付けた蓄熱用熱交換器１２を蓄熱槽５の上面開口部Ｓから槽５内へ挿入でき、蓄熱用熱交換器１２は槽５内に充填された蓄熱媒体Ｗに浸漬する。しかも、蓄熱槽５の上面開口部Ｓを蓋箱１７が完全に閉塞するように設計されている。
上記蓋箱１７は所定厚さで、かつ平面視で矩形状をなす、内部が中空の箱体である。この蓋箱１７内には、上記第１、第２の膨張弁６，７と、上記第１〜第４の開閉弁８〜１１およびこれら弁類を接続する管路が一体となって収容されている。さらに、室外ユニットＡ内の圧縮機１等の電動部品と、室内ユニットＣの送風機等の電動部品とを接続する電気配線を中継するための電気部品が収容されている。
【００１７】
これら弁類６，７，８〜１１と上記蓄熱用熱交換器１２とは、先に図１で説明した配管構成で接続される。そして、蓋箱１７の上面には複数（４本）の配管接続部１８が設けられる。
【００１８】
上記配管接続部１８は、蓋箱１７内において第１の膨張弁６、第２の開閉弁９、第３の開閉弁１０および第４の開閉弁１１のそれぞれと接続され、かつ室外ユニットＡもしくは室内ユニットＣと連通する冷媒管Ｐを接続するためのものである。
図４は、蓋箱１７上面の各配管接続部１８に冷媒管Ｐが接続された状態を示す斜視図である。各配管接続部１８自体は垂直方向に向けて取付けられていて、各配管接続部１８における接続口ｔは全て上面に開口している。
【００１９】
したがって、蓄熱槽５の上面開口部Ｓを蓋箱１７が閉塞した状態で、配管接続部１８の接続口ｔが上面に開口しているから、室外ユニットＡおよび室内ユニットＣから延出される冷媒管Ｐの先端を垂直に立て、上部から下方に向けて移動し上記接続口ｔに挿入し接続する。
このようにして構成される空気調和機であり、後述する各種の運転が可能である。
【００２０】
１．冷房運転。
圧縮機１で圧縮された冷媒は、以下の順に導かれ循環する。圧縮機１−四方切換え弁２−室外熱交換器３−主膨張弁４（絞り作用をなす）−第２の開閉弁９−第１の膨張弁６（全開）−室内熱交換器１５−四方切換え弁２−圧縮機１。
通常の冷房運転であるので、冷媒は蓄熱用熱交換器１２には導かれない。室内熱交換器１５において冷媒は蒸発し、室内空気から蒸発潜熱を奪って低温下させ冷房作用をなす。
【００２１】
２．製氷運転。
夜間の深夜電力を利用して運転する。圧縮機１で圧縮された冷媒は、以下の順に導かれ循環する。圧縮機１−四方切換え弁２−室外熱交換器３−主膨張弁４（絞り作用を行う）−第４の開閉弁１１−蓄熱用熱交換器１２−第３の開閉弁１０−四方切換え弁２−圧縮機１。
蓄熱槽５内の蓄熱媒体（水）Ｗは蓄熱用熱交換器１２によって冷却され冷凍化する。氷が作られることとなり、ほぼ完全氷結したら運転を終了する。上記室内熱交換器１５には全く冷媒が導かれない。
【００２２】
３．解氷冷房運転。
製氷運転で作られた氷を利用する冷房運転である。圧縮機１で圧縮された冷媒は、以下の順に導かれ循環する。圧縮機１−四方切換え弁２−室外熱交換器３−主膨張弁４（全開）−第４の開閉弁１１−蓄熱用熱交換器１２−第１の開閉弁８−第１の膨張弁６（絞り作用を行う）−室内熱交換器１５−四方切換え弁２−圧縮機１。
上記室外熱交換器３で凝縮液化した冷媒が全開の主膨張弁４を介して蓄熱用熱交換器１２に導かれ、氷結化した蓄熱媒体Ｗによってさらに冷却されて過冷却状態になる。そのあと第１の膨張弁６によって絞られてから室内熱交換器１５に導かれるので、通常の冷房運転と比較して冷房能力の増大化を得られる。
【００２３】
４．製氷＆冷房運転。
夕方もしくは夜間になって冷房負荷が低下した状態では、蓄熱槽５内の蓄熱媒体Ｗに対する製氷運転と、通常の冷房運転とを並行して行う。圧縮機１で圧縮された冷媒は、以下の順に導かれ循環する。
圧縮機１−四方切換え弁２−室外熱交換器３−主膨張弁４（全開）−第２の開閉弁９−ここで２方向に分流される。一方は、第１の膨張弁６（絞り作用を行う）−室内熱交換器１５−。他方は、第２の膨張弁７（絞り作用を行う）−蓄熱用熱交換器１２−第３の開閉弁１０−。分流された冷媒はこのあと合流し、−四方切換え弁２−圧縮機１。
すなわち、冷媒は蓄熱用熱交換器１２と室内熱交換器１５とに分流して導かれ、それぞれで蒸発する。蓄熱用熱交換器１２による製氷運転と、室内熱交換器１５による冷房運転が同時になされる。
【００２４】
この他、四方切換え弁２を暖房運転に切換えたうえで、主膨張弁４および第１、第２の膨張弁６，７の絞り制御と、第１〜第４の開閉弁８〜１１の開閉制御をなすことにより、５．暖房運転、６．湯沸し運転、７．暖房立上がり運転、８．湯沸し＆暖房運転、９．除霜運転の切換えが可能である。
【００２５】
なお、上述の構成を採用することにより、特に蓄熱ユニットＢを構成する蓄熱槽５、蓄熱媒体Ｗおよび蓄熱用熱交換器１２に対するメンテナンス作業が後述するように向上化する。
上記蓄熱ユニットＢは、上面開口部Ｓを備え内部に蓄熱媒体Ｗを充填する蓄熱槽５と、この蓄熱槽５の上面開口部Ｓを開閉自在とする蓋箱１７内部に弁類・電気部品等を収容し、下面に蓄熱媒体Ｗに浸漬する蓄熱用熱交換器１２を突設し、上面に蓄熱用熱交換器１２と室外ユニットＡおよび室内ユニットＣに連通する冷媒管Ｐの配管接続部１８とから構成される。
【００２６】
上記蓄熱ユニットＢを構成する部材で、蓄熱媒体Ｗを収容する蓄熱槽５が最も重量がある。残りの蓄熱ユニットＢを構成する部材の全てが蓋箱１７に一体に取付けられていて、蓋箱１７を持ち上げることで全て蓄熱槽５から取外せる。
重い蓄熱槽５以外を一体で上方に取出すことができ、また取出し方向は作業スペースが確保し易い蓄熱槽５上方部位である。したがって、たとえば蓄熱槽５内の洗浄、蓄熱媒体Ｗの交換、蓄熱用熱交換器１２の洗浄などのメンテナンス作業が容易にできるようになる。
【００２７】
また、蓋箱１７上面に各配管接続部１８を垂直方向に向けて取付け、各配管接続部１８における接続口ｔを全て上面に開口している。したがって、室外ユニットＡおよび室内ユニットＣから延出される冷媒管Ｐの先端を垂直に立て、上方から接続口ｔに挿入できる。冷媒管Ｐの配管接続部１８に対する接続作業が容易化して、作業性の向上を図れる。
【００２８】
図５は、蓄熱槽５の据付け例を示す斜視図である。
この場合、蓄熱槽５を家屋外部の地中に埋設する。蓄熱槽５の上面開口部Ｓは地表面Ｇからある程度突出し、蓄熱用熱交換器１２を備えた蓋箱１７を着脱するのに何らの支障もない。
すなわち、温度変化の少ない地中に蓄熱槽５と蓄熱媒体Ｗおよび蓄熱用熱交換器１２が収容されることになり、これら構成部品での無駄な放熱もしくは吸熱を抑制できるため、蓄熱効率の向上を得られる。単純に蓄熱槽５を地中に埋設するだけの簡単な構成で、蓄熱槽５の断熱構造が得られ、装置コストの低減を図れるとともに住宅の外観を損なうこともない。
【００２９】
図６は、さらに異なる蓄熱槽５の据付け例を示す斜視図である。
家屋を建築する際に予めコンクリート材を流し込んで作られる、いわゆる布基礎Ｎに一体に蓄熱槽５を埋設する突部Ｎａが設けられる。上記布基礎Ｎ上には土台を形成する横木が載設され、上記突部Ｎａの蓄熱槽５には蓋箱１７が取付けられる。
すなわち、蓄熱槽５の収容部位を布基礎Ｎに兼用化させることとなり、蓄熱ユニットＢの外観部品や蓄熱槽５の補強部品が不要となるとともに、蓄熱槽５に対する断熱構造が不要となり、コストの低減化を得られる。
【００３０】
図７（ａ）（ｂ）は、室外ユニットＡと蓄熱ユニットＢの据付け例を示す一部省略した概略の斜視図である。
室外ユニットＡと蓄熱ユニットＢを、縦横高さとも同一サイズの筐体とすることにより、図示しないラックに互いのユニットＡ，Ｂを上下に並べて配置したり、左右に並べて配置することが可能である。
【００３１】
ラックの構成自体がごく簡素な構成のものですむことは勿論のこと、蓄熱ユニットＢの据付けにあたって、既存の室外ユニット用のラックをそのまま使用できる。そして、室外ユニットＡの筐体をそのまま蓄熱ユニットＢの筐体として流用することもできる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、蓄熱ユニットを備えることを前提とし、蓄熱ユニット構造の簡素化を図って、メンテナンス性の向上を得られる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における、空気調和機の冷凍サイクル構成図。
【図２】同実施の形態に係る、蓄熱ユニットの外観斜視図。
【図３】同実施の形態に係る、蓄熱ユニットの分解した斜視図。
【図４】同実施の形態に係る、蓄熱ユニットの蓋箱と配管を接続した配管接続部の斜視図。
【図５】他の実施の形態に係る、蓄熱ユニットの据付け例を説明する図。
【図６】さらに他の実施の形態に係る、蓄熱ユニットの据付け例を説明する図。
【図７】さらに他の実施の形態に係る、室外ユニットと蓄熱ユニットの据付け例を説明する図。
【符号の説明】
１…圧縮機、２…四方切換え弁、３…室外熱交換器、４…主膨張弁、１２…蓄熱用熱交換器、１５…室内熱交換器、Ｐ…冷媒管、Ｒ…冷凍サイクル回路、Ａ…室外ユニット、Ｗ…蓄熱媒体、５…蓄熱槽、Ｂ…蓄熱ユニット、Ｃ…室内ユニット、１８…配管接続部、１７…蓋箱、ｔ…接続口。

Claims

圧縮機、四方切換え弁、室外熱交換器、膨張弁、蓄熱用熱交換器、および室内熱交換器を順次、冷媒管を介して連通する冷凍サイクル回路を備え、
上記圧縮機と四方切換え弁および室外熱交換器を収容する室外ユニットと、上記蓄熱用熱交換器を収容する蓄熱ユニットと、上記室内熱交換器を収容する室内ユニットから構成される空気調和機であり、
上記蓄熱ユニットは、
上面が開口され、内部に蓄熱媒体が充填される蓄熱槽と、
この蓄熱槽の上面開口部を開閉自在であり、内部に弁類・電気部品等が収容され、下面に上記蓄熱用熱交換器が突設され、上面に蓄熱用熱交換器と上記室外ユニットおよび上記室内ユニットと連通する冷媒管の配管接続部が設けられ、上記蓄熱槽の上面開口部を閉塞することにより蓄熱用熱交換器を蓄熱媒体に浸漬させる蓋箱とを具備することを特徴とする空気調和機。
上記蓋箱の上面に備えられる配管接続部は垂直方向に向けて設けられ、この配管接続部に備えられる接続口は上面に開口することを特徴とする請求項１記載の空気調和機。