JP2006029738A - 蓄熱式空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄冷運転時の室内熱交換器の氷結防止が可能で安価な蓄熱式空気調和装置を得る。
【解決手段】 圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、蓄熱熱交換器２１、室内流量制御弁４１ａ，４１ｂ、室内熱交換器４０ａ，４０ｂを順次接続して構成される冷凍サイクルを有し、また、蓄熱槽２１ａと、蓄熱槽２１ａ内の冷媒と蓄熱媒体との熱交換を行う蓄熱熱交換器２１と、冷房又は蓄冷運転時に冷媒を過冷却する過冷却熱交換器４とを備え、過冷却熱交換器４を蓄熱熱交換器２１の一端と室外熱交換器３とを接続する接続配管Ｐ１の途中に設けるとともに、接続配管Ｐ１において過冷却熱交換器４と蓄熱熱交換器２１の一端との間に、過冷却熱交換器４側から順に第１の流量制御弁２２及び第２の流量制御弁２３を接続し、蓄冷運転時に過冷却熱交換器４で過冷却された冷媒を第１の流量制御弁２２で減圧後に第２の流量制御弁２３を介して蓄熱熱交換器２１に流入されるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、蓄熱ユニットを備えた蓄冷熱式空気調和装置に関し、更に詳しくは、室外機（室外ユニット）に、蓄冷熱可能な蓄冷熱媒体を内蔵し蓄冷熱用熱交換器を持つ蓄冷熱槽（蓄熱ユニット）と、室内機とを備え冷暖房を行うことのできる蓄熱式空気調和装置に関するものである。

蓄熱式空気調和装置の従来例として、例えば「圧縮機，室外熱交換器，室外減圧機構，室内熱交換器を順次環状に配管接続され冷凍サイクルを有する蓄冷熱式空気調和装置において、蓄冷熱可能な蓄熱媒体を貯留する蓄冷熱槽と、この蓄冷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１の流量制御弁を介して前記室外減圧機構と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２の流量制御弁を設け、かつ前記蓄冷熱用熱交換器の他端には、第１の開閉弁を介して圧縮機の吸入側に接続する第１の接続配管と、第２の開閉弁を介して圧縮機と室内熱交換器とを接続しているガス冷媒配管に接続する第２の接続配管と、第３の開閉弁を介して前記第２流量制御弁と室内熱交換器との間の液冷媒配管に接続する第３の接続配管とを接続したことを特徴とする蓄冷熱式空気調和装置」がある（特許文献１参照）。

特許登録３２８４５８２号

上記従来技術においては、蓄冷運転時に、第２の流量制御弁を閉じることにより室外機からの高圧液冷媒が室内機側に流れることを阻止するよう制御するようにしている。しかしながら、第２の流量制御弁に漏れがある場合は室内機までの接続配管が高圧となり、室内機の流量制御弁に漏れが生じた場合に吸入圧力まで減圧されるため低温となる。このため、室内熱交換器に周囲空気の水分が氷結してしまい、冷房運転の際に動作しなくなるという問題があった。

また、冷媒量を調整するための液溜めを室外機に設けているため、コストが高くなっている。そして、暖房時には余剰冷媒を液溜めに貯留するため、室外機に設けられた室外流量制御弁を膨張弁として制御する必要がある。このため、液溜めから室内機を接続する接続配管が中間圧力となり、複数の室内機間での配管長差や配置位置の高低差が大きい場合には、室内流量制御弁での差圧が小さくなって適性流量を流すことができなくなり、室内機に能力のアンバランスが発生するという問題があった。

そしてまた、蓄熱運転では、第１の流量制御弁で減圧するようにしているため、起動時などに蓄熱熱交換器の出口冷媒が過冷却液状態とならない場合には第１の流量制御弁出口では二相となるため、室外流量制御弁を全開しているものの圧損が大きくなり低圧が異常に下がり、室外熱交換器への着霜や、冷媒循環量が減少するため正常な運転状態になるまでに長時間かかるという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、蓄冷運転時の室内熱交換器の氷結を防止することのできる安価な蓄熱式空気調和装置を得ることを第１の目的とする。

また、上記第１の目的に加え、暖房運転時の室内機間の能力のアンバランスを解消することのできる蓄熱式空気調和装置を得ることを第２の目的とする。

また、上記第１及び第２の目的に加え、蓄熱運転時の室外熱交換器への着霜防止、正常な運転状態になるまでの時間の長時間化を防止することのできる蓄熱式空気調和装置を得ることを第３の目的とする。

本発明に係る蓄熱式空気調和装置は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、蓄熱熱交換器、室内流量制御弁、室内熱交換器を順次接続して構成される冷凍サイクルを有する蓄熱式空気調和装置において、蓄冷熱可能な蓄熱媒体を貯溜する蓄熱槽と、蓄熱槽内に配置され、冷媒と蓄熱媒体との熱交換を行うための蓄熱熱交換器と、冷房運転及び蓄冷運転時に冷媒を過冷却する過冷却熱交換器とを備え、過冷却熱交換器を、蓄熱熱交換器の一端と室外熱交換器とを接続する第１の接続配管の途中に設けるとともに、第１の接続配管において過冷却熱交換器と蓄熱熱交換器の一端との間に、過冷却熱交換器側から順に第１の流量制御弁及び第２の流量制御弁を接続し、そして、過冷却熱交換器と第１の流量制御弁との間の第１の接続配管を分岐して第３の流量制御弁及び過冷却熱交換器を介して圧縮機の吸入側に接続する第１のバイパス管を設け、また、蓄熱熱交換器の他端を三分岐し、その一方を第１の開閉弁及び四方弁を介して圧縮機の吸入側に接続する第２の接続配管に接続し、他方を第２の開閉弁を介して圧縮機の吸入側に接続する第３の接続配管に接続し、残り一方を第１の逆止弁及び第３の開閉弁を介して室内流量制御弁に接続する第４の接続配管に接続し、第４の接続配管において第３の開閉弁と第１の逆止弁との間から分岐した第５の接続配管を、第４の開閉弁を介して第１の流量制御弁と第２の流量制御弁との間を接続している第１の接続配管に接続し、その接続点と第４の開閉弁との間から分岐した第６の接続配管を、第２の逆止弁を介して第４の接続配管に接続した構成を有し、蓄冷運転時には、過冷却熱交換器を通過した冷媒の一部が、第３の流量制御弁を通過して減圧された後、再度過冷却熱交換器を通過して圧縮機に戻り、過冷却熱交換器を通過した冷媒の残りが、過冷却熱交換器の通過時に熱交換されて冷却され、第１の流量制御弁で減圧後に第２の流量制御弁を介して蓄熱熱交換器に流入されるようにしたものである。

本発明によれば、蓄冷運転時に、過冷却熱交換器で過冷却された冷媒を第１の流量制御弁で減圧後に第２の流量制御弁を介して蓄熱熱交換器に流入されるようにしたので、第３の開閉弁、第４の開閉弁、室内流量制御弁などに仮に漏れがあった場合でも、第１の流量制御弁から室内熱交換器までの経路が低圧となり、室内流量制御弁での圧力差がなく、室内熱交換器に漏れが溜まることがないため、室内熱交換器の氷結を防止することができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の蓄熱式空気調和装置の構成を示す図である。
蓄熱式空気調和装置は、室外機（室外ユニット）Ａと蓄熱装置（蓄熱ユニット）Ｂと室内機（室内ユニット）Ｃ１，Ｃ２とを備え、これらが接続されて冷凍サイクルを構成している。室外機Ａと蓄熱装置Ｂとは、接続配管Ｐ１（第１の接続配管）、接続配管Ｐ２（第２の接続配管）及び接続配管Ｐ３（第３の接続配管）によりそれぞれ接続され、蓄熱装置Ｂと室内機Ｃ１，Ｃ２とは接続配管Ｐ４（第４の配管）及び接続配管Ｐ７によりそれぞれ接続されている。

室外機Ａは圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、過冷却熱交換器４及び第３の流量制御弁５を備えている。過冷却熱交換器４は、後述の蓄熱熱交換器２１の一端と室外熱交換器３とを接続する接続配管Ｐ１の途中に設けられ、過冷却熱交換器４と蓄熱熱交換器２１の前記一端との間には、過冷却熱交換器４側から順に第１の流量制御弁２２及び第２の流量制御弁２３が接続されている。そして、過冷却熱交換器４と第１の流量制御弁２２との間の接続配管Ｐ１から分岐され、第３の流量制御弁５及び過冷却熱交換器４を介して前記圧縮機１の吸入側に接続する第１のバイパス管Ｐ８が設けられている。また、室外機Ａにおいて過冷却熱交換器４と室外熱交換器３との間の接続配管Ｐ１には第１の温度センサー６が設けられ、第１のバイパス管Ｐ８の過冷却熱交換器４の出入口部分には第２の温度センサー７及び第３の温度センサー８がそれぞれ設けられている。

蓄熱装置Ｂは、蓄冷熱可能な蓄熱媒体を貯溜する蓄熱槽２１ａと、蓄熱槽２１ａ内に配置され、冷媒と蓄熱媒体との熱交換を行うための蓄熱熱交換器２１とを備えている。蓄熱熱交換器２１の一端は、上述したように第２の流量制御弁２３及び第１の流量制御弁２２を介して過冷却熱交換器４に接続する接続配管Ｐ１に接続されている。また、蓄熱熱交換器２１の他端は三分岐され、その一方は第１の開閉弁２４及び前記四方弁２を介して圧縮機１の吸入側に接続する接続配管Ｐ２に接続され、他方は第２の開閉弁２５を介して圧縮機１の吸入側に接続する接続配管Ｐ３に接続され、残り一方は第１の逆止弁２８及び第３の開閉弁２６を介して室内流量制御弁４１ａ，４１ｂに接続する接続配管Ｐ４に接続されている。

また、接続配管Ｐ４において第３の開閉弁２６と第１の逆止弁２８との間から分岐した接続配管Ｐ５（第５の接続配管）は、第１の流量制御弁２２と第２の流量制御弁２３との間を接続している接続配管Ｐ１に第４の開閉弁２７を介して接続され、その接続点と第４の開閉弁２７との間から分岐した接続配管Ｐ６（第６の接続配管）は、第２の逆止弁２９を介して接続配管Ｐ４に接続されている。蓄熱装置Ｂにおいて蓄熱熱交換器２１の出入口配管には第４の温度センサー３０と第５の温度センサー３１とが設けられている。

室内機Ｃ１，Ｃ２は、室内熱交換器４０ａ，４０ｂと室内流量制御弁４１ａ，４１ｂとを備えている。室内熱交換器４０ａ，４０ｂの出入口配管には、第６の温度センサー４２ａ，４２ｂと第７の温度センサー４３ａ，４３ｂとが設けられている。

また、蓄熱式空気調和装置には、各種運転動作（冷房運転、蓄冷運転など）に応じた運転を行うための制御プログラムを記憶する記憶部（図示せず）と、記憶部に記憶された制御プログラムに従って上記各種弁の制御や、蓄熱式空気調和装置全体の制御を行う制御手段（図示せず）とを備えている。

次に、このように構成された蓄熱式空気調和装置の運転動作について説明する。運転動作として、冷房関連として冷房、利用冷房、蓄冷の運転があり、暖房関連では暖房、利用暖房、併用暖房、利用デフロストの各運転がある。以下、これらの運転動作について順次説明する。

ここで、表１に冷房関連の制御弁の動作状態をまとめて示す。

＜冷房運転＞
図２は、冷房運転時の冷媒の流れを示す図である。
圧縮機１から吐出された高温高圧ガス冷媒は、四方弁２から室外熱交換器３に流入、冷却され凝縮液化する。そして、この凝縮液化した冷媒は過冷却熱交換器４に流入する。過冷却熱交換器４に流入した冷媒の一部は、適度な開度に制御されて膨張弁として動作する第３の流量制御弁５によって減圧され、再度過冷却熱交換器４に導かれた後、圧縮機１に戻る。ここで、過冷却熱交換器４を通過後、再度過冷却熱交換器４に導かれた前記冷媒は過冷却熱交換器４で蒸発して、過冷却熱交換器４に流入した残りの冷媒と熱交換して第１の流量制御弁２２に向かう冷媒を過冷却状態とする。なお、第３の流量制御弁５は、第２の温度センサー７と第３の温度センサー８とが検知した温度差が所定範囲となるようにその開度が制御されており、流量制御を行っている。

過冷却状態となった液冷媒は、接続配管Ｐ１から第１の流量制御弁２２（全開）、第４の開閉弁２７、第３の開閉弁２６を介して接続配管Ｐ４を通り、室内機Ｃ１，Ｃ２に流入する。そして、室内流量制御弁４１ａ，４１ｂにより低圧まで減圧される。そして低圧となった冷媒は、室内熱交換器４０ａ，４０ｂで室内空気と熱交換して蒸発し、冷房作用を行う。そしてガス状態となった冷媒は、接続配管Ｐ７、Ｐ２を通り四方弁２を介して圧縮機１に吸入される。室内流量制御弁４１ａ，４１ｂは、第６の温度センサー４２ａ，４２ｂと第７の温度センサー４３ａ，４３ｂの検出温度に基づいて検知される冷媒の加熱度が所定範囲となるように流量制御する。

上記のように、過冷却熱交換器４により室外機Ａから流出する冷媒の過冷却度を十分大きくしているため、蓄熱装置Ｂ、室内機Ｃ１，Ｃ２を接続する接続配管Ｐ１、Ｐ４が長い場合や、蓄熱装置Ｂと室内機Ｃ１，Ｃ２との間に高低差がある場合に圧損により圧力が低下しても、冷媒を液状態とすることができ室内流量制御弁４１ａ，４１ｂの制御性を確保することができる。

＜蓄冷運転＞
図３は、蓄冷運転時の冷媒の流れを示す図である。以下、蓄熱槽２１ａ内部に溜められた水を冷却、冷水や氷を蓄氷する蓄冷運転の動作を図３を参照しながら説明する。
蓄冷運転時において、圧縮機１から第１の流量制御弁２２までの冷媒の流れは冷房運転時と同じであり、圧縮機１から吐出された高温高圧ガス冷媒は、四方弁２から室外熱交換器３、過冷却熱交換器４を通過し、過冷却された液となる。第３の流量制御弁５は第２の温度センサー７と第３の温度センサー８とが検知した温度差が所定範囲となるように流量制御する。過冷却熱交換器４で過冷却された液冷媒は、接続配管Ｐ１から、適度な開度に制御されて膨張弁として動作する第１の流量制御弁２２に流入し低圧まで減圧された後、第２の流量制御弁２３（全開）を介して蓄熱熱交換器２１に流入する。そして、ここで熱交換して蓄冷作用を行ってガス状態となり、ガス状態となった冷媒の一部は、第１の開閉弁２４及び四方弁２を通り、蓄熱熱交換器２１から出て第２の開閉弁２５を通ってきた冷媒と合流して圧縮機１に吸入される。なお、第１の流量制御弁２２は、蓄熱熱交換器２１の出入口配管に設けられた第４の温度センサー３０と第５の温度センサー３１とが検知した温度に基づいて検知される加熱度が所定範囲となるようにその開度が制御されており、流量制御を行っている。

第３の流量制御弁５は、上述したように第２の温度センサー７と第３の温度センサー８との検知した温度差が所定範囲となるように流量制御しているが、室外熱交換器３の出口に設けられた第１の温度センサー６と、圧縮機１の高圧側の圧力を検出する高圧センサー（図示せず）とにより検知される室外熱交換器３出口冷媒の過冷却度が所定範囲外となった場合は、過冷却度に基づく制御に切り替え、過冷却度が所定範囲内となるように流量制御する。なお、この第３の流量制御弁５の開度制御は、図示しない制御手段によって行われる。

このように、過冷却熱交換器４で過冷却された冷媒を第１の流量制御弁２２で減圧後に第２の流量制御弁２３を介して蓄熱熱交換器２１に流入されるようにしたので、第３の開閉弁２６、第４の開閉弁２７、室内流量制御弁４１ａ，４１ｂで仮に漏れがあった場合でも、第１の流量制御弁２２から室内熱交換器４０ａ，４０ｂまでの経路が低圧となり、室内流量制御弁４１ａ，４１ｂでの圧力差がなく、室内熱交換器４０ａ，４０ｂに漏れが溜まることがないため、室内熱交換器４０ａ，４０ｂが氷結するのを防止することができる。

また、蓄熱熱交換器２１の出口冷媒が第１の開閉弁２４側と第２の開閉弁２５側の２つの流路を通り圧縮機１に吸入される構成としたので、冷媒の圧力損失を小さくすることができ、運転効率を高めることができる。

また、蓄熱熱交換器２１に向かう冷媒を過冷却熱交換器４で過冷却してから蓄熱熱交換器２１に流入するようにしたので、蓄熱熱交換器２１の圧力損失を小さくすることができる。

また、室外熱交換器３出口冷媒の過冷却度を検知するようにして、過冷却度が所定範囲外となった場合は、過冷却度が所定範囲内となるように第３の流量制御弁５を制御するようにしたので、室外熱交換器３の過冷却度が過度に大きくなることがない。このため、液溜めを設けなくても、高圧を適正にすることができるなどにより、効率の高い運転が可能となる。また、液溜めが不要となるため安価に構成できる。

＜利用冷房＞
図４は、利用冷房運転時の冷媒の流れを示す図である。以下、蓄冷運転時に蓄熱槽２１ａ内部に溜められた冷水及び氷の冷熱を室外機Ａ出口冷媒の冷却に利用する利用冷房運転の動作を図４を参照しながら説明する。
圧縮機１から吐出された高温高圧ガス冷媒は、四方弁２を介して室外熱交換器３に流入し、冷却されて凝縮液化する。そして、この凝縮液化した冷媒は過冷却熱交換器４に流入するが、第３の流量制御弁５は全閉状態とされるため冷却されずに過冷却熱交換器４を通過し、接続配管Ｐ１から蓄熱装置Ｂに流入して、第１の流量制御弁２２（全開）、第２の流量制御弁２３（中間開度）を通って蓄熱熱交換器２１に流入する。この蓄熱熱交換器２１で蓄熱槽２１ａ内の蓄冷熱体と熱交換され、過冷却度状態まで冷却される。そして、更にこの冷媒は第１の逆止弁２８、第３の開閉弁２６を通り室内流量制御弁４１ａ，４１ｂで低圧まで減圧され、室内熱交換器４０ａ，４０ｂで室内空気と熱交換して蒸発し、冷房作用を行う。そして、ガス状態となった冷媒は、接続配管Ｐ７、Ｐ２から圧縮機１に吸入される。室内流量制御弁４１ａ，４１ｂは冷房運転と同様に制御される。

このように、蓄熱槽２１ａに溜められた冷熱を利用して冷媒を過冷却度状態としているため効率の高い冷房運転が行える。なお、本例では、第１の流量制御弁２２を全開とし、第２の流量制御弁２３を中間開度に設定するようにしているが、逆にしてもよい。

次に暖房関連の運転、暖房、利用暖房、併用暖房、利用デフロストの各運転について説明する。
表２に、暖房関連の制御弁の動作状態をまとめて示す。

＜暖房運転＞
図５は、暖房運転時の冷媒の流れを示す図である。
圧縮機１から吐出された高温高圧ガス冷媒は、四方弁２を介して接続配管Ｐ２及び接続配管Ｐ７を通り室内熱交換器４０ａ，４０ｂに流入し、室内空気と熱交換して凝縮液化し、暖房作用を行う。そして、この冷媒液は室内流量制御弁４１ａ，４１ｂにより低圧まで減圧された後、分岐し、一方は第３の開閉弁２６及び第４の開閉弁２７を通過し、他方は第２の逆止弁２９を通過して第３の開閉弁２６及び第４の開閉弁２７を通過した冷媒と合流した後、全開状態の第１の流量制御弁２２を通過する。第１の流量制御弁２２を通過した冷媒は、過冷却熱交換器４に流入するが、第３の流量制御弁５は全閉状態とされるため、冷却されることなくそのまま過冷却熱交換器４を通過し、室外熱交換器３に流入する。そして、室外熱交換器３で蒸発してガス状態となり圧縮機１に吸入される。室内流量制御弁４１ａ，４１ｂは第６の温度センサー４２ａ，４２ｂ、第７の温度センサー４３ａ，４３ｂの検出温度に基づいて検知される冷媒の過冷却度が所定範囲となるように流量制御する。

したがって、室内流量制御弁４１ａ，４１ｂの出口側は低圧となっているため室内流量制御弁４１ａ，４１ｂの出入口の差圧が大きく、複数室内機Ｃ１，Ｃ２間での配管長差や高低差が大きい場合にも適性流量を流すことができ複数室内機Ｃ１，Ｃ２それぞれの能力にアンバランスが発生するのを防止できる。

＜蓄熱運転＞
図６は、蓄熱運転時の冷媒の流れを示す図である。以下、蓄熱槽２１ａに溜められた水を加熱、温水として蓄熱する蓄熱運転の動作を図６を参照しながら説明する。
圧縮機１から吐出された高温高圧ガス冷媒は、四方弁２を介して接続配管Ｐ２から第１の開閉弁２４を通り蓄熱熱交換器２１に流入し、蓄熱媒体（水）と熱交換して凝縮液化し、蓄熱作用を行う。そして、この液冷媒は全開状態の第２の流量制御弁２３を通り、第１の流量制御弁２２で低圧に減圧され室外熱交換器３に流入し、外気と熱交換してガス状態となり圧縮機１に吸入される。第１の流量制御弁２２は、第４の温度センサー３０と圧縮機１の高圧側の圧力を検出する高圧センサー（図示せず）の検出結果に基づいて検知される冷媒の過冷却度が所定範囲内となるように流量制御する。

このように、第１の流量制御弁２２で流量制御するようにしたので、第２の流量制御弁２３を流れる冷媒が液状態となり、第２の流量制御弁２３での圧力損失が小さいので、第１の流量制御弁２２の出口側の圧力が異常に下がり冷媒の温度が下がるといった事態を防止できる。よって、室外熱交換器３に着霜するのを防止することができ、また、冷媒循環量が減少して立ち上がりに長時間を要するといった不都合も防止することができる。

また、冷媒の過冷却度が所定範囲内となるように第１の流量制御弁２２で流量制御するようにしているので、蓄熱熱交換器２１の能力が高い状態で運転することができる。

なお、室内流量制御弁４１ａ，４１ｂは全閉状態としているが、一定時間毎に開き、ガス側接続配管Ｐ７、室内熱交換器４０ａ，４０ｂに溜まり込んだ冷媒を室外機Ａ側に回収するようにしても良い。

＜利用暖房＞
図７は、利用暖房時の冷媒の流れを示す図である。以下、蓄熱槽２１ａに溜められた温水及び水から吸熱する利用暖房運転を図７を参照しながら説明する。
圧縮機１から吐出された高温高圧ガス冷媒は、四方弁２を介して接続配管Ｐ２及び接続配管Ｐ７を通り室内熱交換器４０ａ，４０ｂに流入し、室内空気と熱交換して凝縮液化し、暖房作用を行う。そして、この冷媒液は室内流量制御弁４１ａ，４１ｂにより低圧まで減圧された後、分岐し、一方は第３の開閉弁２６及び第４の開閉弁２７を通過し、他方は第２の逆止弁２９を通過して第３の開閉弁２６及び第４の開閉弁２７を通過した冷媒と合流した後、全開状態の第２の流量制御弁２３を介して蓄熱熱交換器２１に流入する。そして、ここで温水より吸熱して蒸発し、ガス状態となって第２の開閉弁２５を介して接続配管Ｐ３から圧縮機１に戻る。なお、室内流量制御弁４１ａ，４１ｂは、上記の暖房運転と同様に制御される。

＜併用暖房＞
図８は、併用暖房時の冷媒の流れを示す図である。以下、温水温度が低下して吸入飽和温度が外気温度を下回った場合に蓄熱槽２１ａ内の水と外気の両方から吸熱して暖房運転する併用暖房運転を図８を参照しながら説明する。
圧縮機１から吐出された高温高圧ガス冷媒は、四方弁２を介して接続配管Ｐ２及び接続配管Ｐ７を通り室内熱交換器４０ａ，４０ｂに流入し、室内空気と熱交換して凝縮液化し、暖房作用を行う。そして、この冷媒液は、室内流量制御弁４１ａ，４１ｂにより低圧まで減圧された後、分岐し、一方は第３の開閉弁２６及び第４の開閉弁２７を通過し、他方は第２の逆止弁２９通過して第３の開閉弁２６及び第４の開閉弁２７を通過した冷媒と合流する。その後、一部の冷媒は第２の流量制御弁２３から蓄熱熱交換器２１に流入し、蓄熱媒体と熱交換してガス状態となり、第２の開閉弁２５から接続配管Ｐ３を通り圧縮機１に吸入される。一方、残りの冷媒は第１の流量制御弁２２を通過し、室外熱交換器３で外気と熱交換してガス状態となり四方弁２を通過し、接続配管Ｐ３からの冷媒と合流して圧縮機１に吸入される。第２の流量制御弁２３は全開状態のままとし、第１の流量制御弁２２は所定開度開いた状態とする。第２の流量制御弁２３は予め決められた開度に固定する。これはハンチングを防止するためである。なお、逆に第１の流量制御弁２２を所定開度とし、第２の流量制御弁２３を全開にしてもよい。

＜利用デフロスト＞
図９は、利用デフロスト運転時の冷媒の流れを示す図である。以下、蓄熱槽２１ａから吸熱して室外熱交換器３に付着した霜を融解する利用デフロスト運転の動作を、図９を参照しながら説明する。
圧縮機１から吐出された高温高圧ガス冷媒は、四方弁２を介して室外熱交換器３に流入し、ここで霜を加熱してデフロストする。霜と熱交換し凝縮した冷媒は、第１の流量制御弁２２、第２の流量制御弁２３を通り蓄熱熱交換器２１に流入して熱交換しガス状態となり第２の開閉弁２５から接続配管Ｐ３を通り圧縮機１に吸入される。
デフロスト運転の入切は、例えば第１の温度センサー６とタイマーによるカウント時間とに基づいて行い、具体的には例えばデフロスト入条件は、第１の温度センサー６の温度が所定温度より低下し、かつ、その時間をタイマーによりカウントして所定時間を越えた場合とし、デフロスト切条件は、第１の温度センサー６の温度が所定温度以上となった場合とする。

実施の形態２．
図１０は、本発明の実施の形態２の蓄熱式空気調和装置の構成を示す図である。図１０において、図１と同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。
圧縮機５０はインジェクションポートを設けた圧縮機で、インジェクションポートには、第２の開閉弁２５の蓄熱熱交換器２１側から分岐し、中途に第５の開閉弁５２が設けられたインジェクション配管５１が接続されている。インジェクションポートは圧縮機５０の圧縮室の中間圧力（吸入と吐出圧力の間の圧力）部分に設けられている。

次に運転動作について説明するが、実施の形態２の動作は基本的には実施の形態１と同様であり、ここでは実施の形態１と異なる併用暖房運転時の動作についてのみ説明する。なお、併用暖房運転以外の運転では第５の開閉弁５２は閉じられている。

ここで、表３に、実施の形態２における併用暖房運転における制御弁の動作を示す。

＜併用暖房運転＞
図１０には、暖房運転時の冷媒の流れが示されている。
圧縮機５０から吐出された高温高圧ガス冷媒は、室内熱交換器４０ａ，４０ｂに流入し、室内空気と熱交換して凝縮液化し、暖房作用を行う。そして、この冷媒液は、室内流量制御弁４１ａ，４１ｂにより中間圧まで減圧された後、分岐し、一方は第３の開閉弁２６及び第４の開閉弁２７を通過し、他方は第２の逆止弁２９通過して第３の開閉弁２６及び第４の開閉弁２７を通過した冷媒と合流する。その後、一部の冷媒は第２の流量制御弁２３から蓄熱熱交換器２１に流入し、蓄熱媒体と熱交換して第５の開閉弁５２及びインジェクション配管５１を通り圧縮機５０の圧縮室の中間圧部分に流入する。一方、残りの冷媒は第１の流量制御弁２２で低圧まで圧力が低下され、室外熱交換器３で外気と熱交換してガス状態となり四方弁２を介して圧縮機５０に吸入される。第２の流量制御弁２３は圧縮機５０の吐出温度が所定以下となるよう制御される。また、第１の流量制御弁２２は所定開度開いた状態とする。

このように、蓄熱熱交換器２１で蒸発した冷媒を中間圧で圧縮機５０に吸入するようにしたため、圧縮機５０から吐出される冷媒循環量が増加し、暖房能力の高い運転が可能となる。

なお、上記実施の形態２では、第２の開閉弁２５及び第５の開閉弁５２を蓄熱装置Ｂ内に設けているが、室外機Ａ内に設けてもよい。この場合、図１０において第２の開閉弁２５の蓄熱熱交換器２１側から分岐させていたインジェクション配管５１を、第２の開閉弁２５の蓄熱熱交換器２１と反対側で且つ室外機Ａの内部に位置する部分から分岐させ、中途に第５の開閉弁５２を設けて圧縮機５０のインジェクションポートに接続する。このように接続することにより、室外ユニットＡと蓄熱装置Ｂとの接続配管をＰ１，Ｐ２，Ｐ３の３本とすることができ工事性をよくすることができる。

実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３の蓄熱式空気調和機の構成を示す図である。図１１において、図１と同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。
実施の形態３においては、第１の流量制御弁２２及び第２の流量制御弁２３に並列に、第６の開閉弁６０を有する第２のバイパス管Ｐ９を接続するようにしたものである。

次に運転動作について説明するが、実施の形態３の動作は基本的には実施の形態１と同様であり、ここでは実施の形態１と異なる利用冷房運転持の動作についてのみ説明する。
なお、上記以外の運転で第６の開閉弁６０は閉じられている。

圧縮機１から吐出された高温高圧ガス冷媒は、四方弁２から室外熱交換器３に流入し、冷却されて凝縮液化する。そして、この凝縮液化した冷媒は過冷却熱交換器４に流入するが、第３の流量制御弁５は全閉状態とされるため冷却されずに過冷却熱交換器４を通過しする。ここで、第１の流量制御弁２２及び第２の流量制御弁２３は全閉状態、第６の開閉弁６０は開状態となっているため、過冷却熱交換器４を通過した冷媒は、第１の流量制御弁２２及び第２の流量制御弁２３の冷媒通路は通過せずに第２のバイパス管Ｐ９側を通り、蓄熱熱交換器２１に流入する。そして、蓄熱槽２１ａ内の蓄冷熱体と熱交換され、過冷却状態まで冷却される。そして、更にこの冷媒は第１の逆止弁２８、第３の開閉弁２６を通り室内流量制御弁４１ａ、４１ｂで低圧まで減圧され、室内熱交換器４０ａ，４０ｂで室内空気と熱交換して蒸発し、冷房作用を行う。そして、ガス状態となった冷媒は、接続配管Ｐ７、Ｐ２から圧縮機１に吸入される。室内流量制御弁４１ａ，４１ｂは冷房運転と同様に制御される。

このように運転することにより、第６の開閉弁６０を有する第２のバイパス配管Ｐ９を冷媒が通過するため、バイパスさせずに第１の流量調整弁２２と第２の流量調整弁２３を通過させた場合に比べて圧力損失を低減でき、熱交換器２１での熱交換量を増やすことが可能となり、効率の高い冷房運転が行える。

また、利用冷房運転時に室外熱交換器３出口冷媒状態と蓄熱熱交換器２１入口冷媒状態が気液二相状態になるように冷媒量を調整しておくと、室外熱交換器３での熱交換量を減らすことができるので高圧圧力を減らすことができる。その結果、圧縮機１の消費電力量が減り、効率の高い冷房運転が行える。

また、利用冷房運転時に室外熱交換器Ｂ出口冷媒状態を蓄熱熱交換器２１入口冷媒状態が液状態のときよりも蓄冷運転時の蓄冷量を多く設定しておくと、夜間への移行率が高まり安価な深夜電力を有効に使うことができるのでランニングコストの安い運転が可能となる。

本発明の実施の形態１の蓄熱式空気調和装置の構成を示す図である。 冷房運転時の冷媒の流れを示す図である。 蓄冷運転時の冷媒の流れを示す図である。 利用冷房運転時の冷媒の流れを示す図である。 暖房運転時の冷媒の流れを示す図である。 蓄熱運転時の冷媒の流れを示す図である。 利用暖房運転時の冷媒の流れを示す図である。 併用暖房時の冷媒の流れを示す図である。 利用デフロスト運転時の冷媒の流れを示す図である。 本発明の実施の形態２の蓄熱式空気調和装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態３の蓄熱式空気調和装置の構成を示す図である。

符号の説明

１ 圧縮機、２ 四方弁、３ 室外熱交換器、４ 過冷却熱交換器、５ 第３の流量制御弁、２１ 蓄熱熱交換器、２１ａ 蓄熱槽、２２ 第１の流量制御弁、２３ 第２の流量制御弁、２４ 第１の開閉弁、２５ 第２の開閉弁、２６ 第３の開閉弁、２７ 第４の開閉弁、２８ 第１の逆止弁、２９ 第２の逆止弁、４０ａ，４０ｂ 室内熱交換器、４１ａ，４１ｂ 室内流量制御弁、４２ａ，４２ｂ 第６の温度センサー、４３ａ，４３ｂ 第７の温度センサー、５０ 圧縮機、５１ インジェクション配管、５２ 第５の開閉弁、６０ 第６の開閉弁、Ａ 室外機、Ｂ 蓄熱装置、Ｃ１，Ｃ２ 室内機、Ｐ１〜Ｐ７ 接続配管、Ｐ８ 第１のバイパス管、Ｐ９ 第２のバイパス管。

Claims (9)

1. 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、蓄熱熱交換器、室内流量制御弁、室内熱交換器を順次接続して構成される冷凍サイクルを有する蓄熱式空気調和装置において、
   蓄冷熱可能な蓄熱媒体を貯溜する蓄熱槽と、蓄熱槽内に配置され、冷媒と蓄熱媒体との熱交換を行うための蓄熱熱交換器と、冷房運転及び蓄冷運転時に冷媒を過冷却する過冷却熱交換器とを備え、
   該過冷却熱交換器を、前記蓄熱熱交換器の一端と前記室外熱交換器とを接続する第１の接続配管の途中に設けるとともに、前記第１の接続配管において過冷却熱交換器と前記蓄熱熱交換器の前記一端との間に、過冷却熱交換器側から順に第１の流量制御弁及び第２の流量制御弁を接続し、そして、前記過冷却熱交換器と前記第１の流量制御弁との間の前記第１の接続配管を分岐して第３の流量制御弁及び過冷却熱交換器を介して前記圧縮機の吸入側に接続する第１のバイパス管を設け、また、前記蓄熱熱交換器の他端を三分岐し、その一方を第１の開閉弁及び前記四方弁を介して前記圧縮機の吸入側に接続する第２の接続配管に接続し、他方を第２の開閉弁を介して前記圧縮機の吸入側に接続する第３の接続配管に接続し、残り一方を第１の逆止弁及び第３の開閉弁を介して前記室内流量制御弁に接続する第４の接続配管に接続し、前記第４の接続配管において前記第３の開閉弁と前記第１の逆止弁との間から分岐した第５の接続配管を、第４の開閉弁を介して前記第１の流量制御弁と第２の流量制御弁との間を接続している前記第１の接続配管に接続し、その接続点と前記第４の開閉弁との間から分岐した第６の接続配管を、第２の逆止弁を介して前記第４の接続配管に接続した構成を有し、
   蓄冷運転時には、前記過冷却熱交換器を通過した冷媒の一部が、第３の流量制御弁を通過して減圧された後、再度過冷却熱交換器を通過して前記圧縮機に戻り、前記過冷却熱交換器を通過した冷媒の残りが、過冷却熱交換器の通過時に熱交換されて冷却され、前記第１の流量制御弁で減圧後に第２の流量制御弁を介して前記蓄熱熱交換器に流入されるようにしたことを特徴とする蓄熱式空気調和装置。
2. 蓄冷運転時に、前記蓄熱熱交換器から流出する冷媒が前記第１の開閉弁側と前記第２の開閉弁側の２つの流路を通り前記圧縮機に吸入するようにしたことを特徴とする請求項１記載の蓄熱式空気調和装置。
3. 蓄冷運転時に前記室外熱交換器出口冷媒の過冷却度が所定範囲となるように前記第３の流量制御弁を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の蓄熱式空気調和装置。
4. 蓄熱運転時に前記第１の流量制御弁で減圧するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の蓄熱式空気調和装置。
5. 暖房運転時に、前記室内流量制御弁で減圧するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の蓄熱式空気調和装置。
6. 圧縮機の中間圧部分に、吸入口とは別にインジェクションポートを設け、該インジェクションポートに、前記第３の接続配管において第２の開閉弁の蓄熱熱交換器側から分岐し、中途に第５の開閉弁が設けられたインジェクション配管を接続したことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の蓄熱式空気調和装置。
7. 第１の流量制御弁及び第２の流量制御弁に並列に第６の開閉弁を有する第２のバイパス管を接続し、利用冷房運転時、前記第１の流量制御弁及び前記第２の流量制御弁の冷媒通路には冷媒を流さず、前記第２のバイパス管に流して前記蓄熱熱交換器に流入するようにしたことを特徴とする請求項１記載の蓄熱式空気調和装置。
8. 冷房運転時に前記室外熱交換器出口冷媒状態と蓄熱熱交換器入口冷媒状態が気液二相状態となるように冷媒量を調整しておくことを特徴とする請求項７記載の蓄熱式空気調和装置。
9. 冷房運転時よりも蓄冷運転時の蓄冷量を多く設定することを特徴とする請求項７又は請求項８記載の蓄熱式空気調和装置。
   

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