JP2007198730A - 空調冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】汎用の空調機と、冷凍機等をできるだけ活用して、必要最小限の追加機器にて、空調冷凍装置を開発する。
【解決手段】室外ユニットと室内ユニットとを空調冷媒管でつないで四方弁の操作によって室内を冷房運転と暖房運転とを切り替える空調機と、ショーケースと冷凍ユニットとを冷凍冷媒管でつないで構成され前記ショーケースに収納された商品を保冷する冷凍機とを備える空調冷凍装置において、前記冷凍ユニットの冷媒回路と前記空調機の冷媒回路とは、前記ショーケースの凝縮熱を前記空調機の暖房運転時の冷媒の蒸発熱に利用させる熱交換器を介してつながれており、このショーケースの熱を空調機で回収させることを特徴とするものである。
【選択図】図２０

Description

本発明は、室内を冷暖房する空調機と、ショーケースに収納された商品を保冷する冷凍機と、この空調機並びに冷凍機を蓄熱槽を介して熱的に連結する空調冷凍装置に関し、汎用の空調機や冷凍機を活用して、必要最小限の専用のユニットを用いて、ユーザの設計プランに応じて空調冷凍装置を、随意に実現可能にするものである。

室内を冷暖房する空調機と、ショーケースに収納された商品を保冷する冷凍機と、この空調機並びに冷凍機を蓄熱槽を介して熱的に連結する空調冷凍装置が知られている（例えば特許文献１、２，３参照）。

これらの提案による空調冷凍装置は、空調機側の冷媒回路には四方弁が存在しないものであり、この四方弁の代わりに多数の弁、具体的には、蓄熱式空調冷凍装置として少なくとも８個の三方弁、４個の絞り装置（膨張弁）、６個の逆止弁を必要とし、装置としての冷媒回路が煩雑であり、従来の空調機や冷凍機を単純に組み合わせるという設計思想を流用することができにくかった。
特開平８−２２６６８３号公報 特開平９−３３１３２号公報、 特開平９−４９０６号公報、 特開平９−２１５６６号公報、

このような空調冷凍装置を開発するメーカーとして、できるだけ既存のユニットを用いて新規な設計は必要最小限に留めて、コストを抑えた製品開発を図りたいという課題がある。

そこで、本発明は、上述の趣旨に応えるものであって、室外ユニットと室内ユニットとからなる汎用の空調機と、ショーケースと冷凍ユニットとからなる汎用の冷凍機等をできるだけ活用して、専用のキット等を必要最小限に抑えて、空調冷凍装置を開発することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、室外ユニットと室内ユニットとを空調冷媒管でつないで四方弁の操作によって室内を冷房運転と暖房運転とを切り替える空調機と、ショーケースと冷凍ユニットとを冷凍冷媒管でつないで構成され前記ショーケースに収納された商品を保冷する冷凍機とを備える空調冷凍装置において、前記冷凍ユニットの冷媒回路と前記空調機の冷媒回路とは、前記ショーケースの凝縮熱を前記空調機の暖房運転時の冷媒の蒸発熱に利用させる熱交換器を介してつながれており、このショーケースの熱を空調機で回収させることを特徴とするものである。

本発明によれば、冷凍ユニットの冷媒回路と空調機の冷媒回路とは、ショーケースの凝縮熱を空調機の暖房運転時の冷媒の蒸発熱に利用させる熱交換器を介してつなぐことにより、このショーケースの熱は空調機で回収される。従って、汎用の機器を活用して、専用のキット等を必要最小限に抑えて、空調冷凍装置を開発することができる。

以下、実施形態を図面に基づき説明するが、本発明の実施形態は第２０図に示す第３実施形態の（３−６）である。

先ず、この空調冷凍装置（以下「蓄熱式空調冷凍装置」と言う。）の形態としては、４つある。即ち、第1の形態は、空調機を構成する室外ユニット並びに室内ユニットと、蓄熱ユニットと、冷凍機を構成するショーケース並びに冷凍ユニットとからのもので図１から図７に基づいて説明する。尚、図８から図１１はこの冷凍ユニット内の配置の変形例を示した。

第2の形態は、第1の形態と比較して蓄熱ユニット内の冷媒の制御弁の配置関係をシンプルにしたもので、図１２から図１３に基づいて説明する。

第3の形態は、第1の形態と比較して蓄熱ユニット内の蓄熱槽（空調用蓄熱槽）とは別途の（第２の）蓄熱槽（冷凍用蓄熱槽）を用いたもので、図１４から図２０に基づいて説明する。

第４の形態は、第３の形態と比較して別途の蓄熱槽に冷凍用冷媒配管を組み込んだもので、図２１から図２７に基づいて説明する。

＜第１形態＞図１において、１は空調機で、室外ユニット２と室内ユニット３とを空調冷媒管でつないで構成される。４は室外内両ユニット２，３間に配設された蓄熱ユニットである。５は冷凍機で、保冷される商品を収納したショーケース６と冷凍ユニット７とを冷凍冷媒管８でつないで構成される。

このように５つからのユニットで構成されているが、いずれのユニットもほとんど既存の製品を利用できる点に大きな特徴がある。

室外ユニット２において、９は圧縮機、１０は冷房と暖房とで冷媒の流れを反転させる四方弁、１１は室外熱交換器である、室内ユニット３において、１２は室内熱交換器、１３は冷媒制御弁である。尚、この室内ユニットは３つの室内熱交換器１２を内蔵しているように示したがこれに限定されるものではなく、いわゆるマルチ型の複数の室内ユニットであっても良いことは言うまでもない。

蓄熱ユニット４において、１４は蓄熱材として水を用いた蓄熱槽で水放熱器１５が内蔵されており、冷熱として氷が生成され、温熱として温水が生成される。

１６は空調冷媒管で、室外ユニット２からの冷媒配管１７と室内ユニット３からの冷媒配管１８と蓄熱槽１４からの冷媒配管とから構成されている。

２０、２１、２２は冷媒の流れを止める遮断弁、２３、２４は冷媒の流れる量を調整する冷媒制御弁である。これら遮断弁並びに冷媒制御弁の開閉状態は図２以下の夫々の運転状態の中で説明する。

ショーケース６において、２５は冷却器（蒸発器）で、その入口には冷媒の流れる量を調整する冷媒制御弁２６が配置されている。尚、このショーケース６は３つの冷却器２５を内蔵しているように示したがこれに限定されるものではなく、複数台のショーケースであっても良いことは言うまでもない。

冷凍ユニット７において、２７は圧縮機、２８は水冷式熱交換器、２９は空冷式凝縮器である。この水冷式熱交換器２８には、ポンプ３０を介して蓄熱槽１４からの温（冷）水が流れ込み、圧縮機２７からの吐出された冷媒と熱交換を行わせるものである。

このような構成を備えた蓄熱式空調冷凍装置において、（１−１）：夏期夜間に、空調（冷房）運転を停止し蓄熱槽１４に氷蓄熱を行いつつ、冷凍機５による運転を行う場合は図２の太線並びに矢印で示すように冷媒を流す。即ち、空調機１において、室外ユニット２の圧縮機９から吐出された冷媒は、四方弁１０→室外熱交換器１１→冷媒制御弁２４→蓄熱槽１４内の水放熱器１５→開放状態の遮断弁２０→四方弁１０→圧縮機９にと戻るように繰り返して循環する。これによって、水放熱器１５は蒸発器として作用し、蓄熱槽１４内に氷が生成される。一方、冷凍機５において、冷凍ユニット７の圧縮機２７から吐出された冷媒は、図２の太線矢印で示すよう水冷式熱交換器２８→空冷式凝縮器２９ →ショーケース６内の各冷媒制御弁２６→冷却器２５→圧縮機２７にと戻るように繰り返して循環する。これによって、冷却器２５は蒸発器として作用し、ショーケース６内の商品の保冷を行う。尚、冷凍ユニット７の圧縮機２７から吐出された冷媒は、水冷式熱交換器２８に流れ込むものの、この熱交換器には水が流れ込まないため、実質的にこの水冷の熱交換器は作用していない。

（１−２）：上述した（１−１）の運転によって、蓄熱槽１４に氷蓄熱が行えたら、この蓄熱を利用して空調機１においては冷房運転を行う。又、中間期においてこの冷房運転では蓄熱が使い切らない場合はこの蓄熱を使って冷凍機５の運転を行う。この場合は図３の太線並びに矢印で示すように冷媒を流す。即ち、空調機１において、室外ユニット２の圧縮機９から吐出された冷媒は、四方弁１０→室外熱交換器１１→開放状態の遮断弁２１→蓄熱槽１４内の水放熱器１５→室内ユニット３ の冷媒制御弁１３→室内熱交換器１２→蓄熱ユニット４の冷媒制御弁２３→四方弁１０→圧縮機９にと戻るように繰り返して循環する。尚、冷媒制御弁２４の開度調整によって、室外熱交換器１１からの冷媒は、開放状態の遮断弁２１並びに蓄熱槽１４内の水放熱器１５をバイパスして直接室内ユニット３の冷媒制御弁１３に流れ込むようにしてもよい。これによって、室外熱交換器１１並びに水放熱器１５は凝縮器として作用し、室内熱交換器１２は蒸発器として作用し冷房運転が行える。

一方、冷凍機５における冷媒の流れは上記（１−１）の場合と同一なのでその説明は省略する。ここで、中間期などで冷房負荷が少なく上述した蓄熱による冷房では、蓄熱（氷）が使い切らないと予想される場合は、ポンプ３０を運転させて太破線並びに矢印のように蓄熱槽１４内の冷水を水冷熱交換器２８へ導いて、水冷熱交換器２８を凝縮器として作用させる。これによって、冷凍機５の省エネルギー化を促進することができる。

（１−３）：上記（１−２）による蓄熱を利用しない（或いは蓄熱を使い切った）で冷房運転と冷凍運転を行う場合は図４の太線並びに矢印で示すように冷媒を流す。即ち、空調機１において、室外ユニット２の圧縮機９から吐出された冷媒は、四方弁１０→室外熱交換器１１→蓄熱ユニット４の冷媒制御弁２４→室内ユニット３の冷媒制御弁１３→室内熱交換器１２→蓄熱ユニット４の冷媒制御弁２３→四方弁１０→圧縮機９にと戻るように繰り返して循環する。これによって、室内熱交換器１２は蒸発器として作用し冷房運転が行える。一方、冷凍機５における冷媒の流れは上記(1-1)の場合と同一なのでその説明は省略する。

（１−４）：冬期夜間に、空調（暖房）運転を停止し蓄熱槽１４に温水を蓄熱を行いつつ、冷凍機５による運転を行う場合は図５の太線並びに矢印で示すように冷媒を流す。即ち、空調機１において、室外ユニット２の圧縮機９から吐出された冷媒は、四方弁１０→開放状態の遮断弁２０→蓄熱槽１４内の水放熱器１５→冷媒制御弁２４→室外熱交換器１１→四方弁１０→圧縮機９にと戻るように繰り返して循環する。これによって、水放熱器１５は凝縮器として作用し、蓄熱槽１４内に温水が生成される。一方、冷凍機５において、冷凍ユニット７の圧縮機２７から吐出された冷媒は、図５の太線矢印で示すよう水冷式熱交換器２８→空冷式凝縮器２９→ショーケース６の各冷媒制御弁２６→冷却器２５→圧縮機２７にと戻るように繰り返して循環する。又、ポンプ３０は運転されている。

これによって、冷却器２５は蒸発器として作用し、ショーケース６内の商品の保冷を行う。水冷式熱交換器２８は凝縮器として作用し、ポンプ３０の運転によって前述の空調機１の水放熱器１５と同様に蓄熱槽１４内に温水を生成させる。尚、冷凍ユニット７の圧縮機２７から吐出された冷媒は、水冷式熱交換器２８と空冷熱交換器２９とに直列に流れるものの、水冷熱交換器２８にて凝縮作用が行われるため、実質的にこの空冷熱交換器２９は作用していない。

即ち、この温水蓄熱においては、空調機１の温水蓄熱運転と冷凍機５の運転との２つの凝縮熱を利用して効率的に温水蓄熱がすばやく行われる。但し、蓄熱槽１４内の温水の温度が所定値に達し、十分な蓄熱が確保された場合は、空調機１の温水蓄熱運転を停止すると共に、ポンプ３０の運転を停止して空冷熱交換器２９で凝縮作用を行い、冷凍運転を継続する。

（１−５）：上述した（１−４）の運転によって、蓄熱槽１４に温水蓄熱が行えたら、この蓄熱を利用して空調機１においては暖房運転を行う。この場合は図６の太線並びに矢印で示すように冷媒を流す。即ち、空調機１において、室外ユニット２の圧縮機９から吐出された冷媒は、四方弁１０→冷媒制御弁２３→室内熱交換器１２→冷媒制御弁１３→蓄熱槽１４内の水放熱器１５→開放状態の遮断弁２１→室外熱交換器１１→四方弁１０→圧縮機９にと戻るように繰り返して循環する。尚、蓄熱槽１４内の温水の温度が低下してこの水放熱器１５では十分な凝縮能力が得られない場合は、冷媒制御弁２４の開度を開きぎみに調整して、室内ユニット３から蓄熱ユニット４に流れ込んだ冷媒を、蓄熱槽１４内の水放熱器１５並びに開放状態の遮断弁２１をバイパスして直接室外熱交換器１１に流れ込むようにしてもよい。この運転によって、室内熱交換器１２は凝縮器として作用し、水放熱器１５並びに室外熱交換器１１は蒸発器として作用し暖房運転が行える。

一方、冷凍機５における冷媒の流れは上記（１−４）の場合と同一なのでその説明は省略するが、水冷式熱交換器２８の凝縮作用で生成された温水は。ポンプ３０の運転によって蓄熱槽１４に送られる。このため、冷凍機５のいわゆる廃熱を利用して蓄熱槽１４内の温水の温度低下を防止しているので、空調機１の熱源としてこの冷凍機５の廃熱を利用して省エネルギー効果を促進している。

（１−６）：蓄熱槽１４に暖房運転に必要な熱量が蓄熱されていない場合は、蓄熱を利用しない暖房運転を行う。この場合は図７の太線並びに矢印で示すように冷媒を流す。即ち、空調機１において、室外ユニット２の圧縮機９から吐出された冷媒は、四方弁１０→冷媒制御弁２３→室内熱交換器１２→冷媒制御弁１３→冷媒制御弁２４→室外熱交換器１１→四方弁１０→圧縮機９にと戻るように繰り返して循環する。この運転によって、室内熱交換器１２は凝縮器として作用し、室外熱交換器１１は蒸発器として作用し暖房運転が行える。即ち、蓄熱槽１４の水放熱器１５には冷媒が流れ込まないようにしている。

一方、冷凍機５における冷媒の流れは上記（１−５）の場合と同一なのでその説明は省略するが、水冷式熱交換器２８の凝縮作用で生成された温水は。ポンプ３０の運転によって蓄熱槽１４に送られる。このため、冷凍機５のいわゆる廃熱を利用して蓄熱槽１４内に温水を生成して、できるだけ上記（１−５）の蓄熱による暖房運転を行うようにして、省エネルギー効果を促進している。

又、空調機１の運転を停止し且つ冷凍機５を運転させるときは、ポンプ３０を運転させることにより、冷凍ユニット７の水熱交換器２５で加熱された水を蓄熱槽１４へ導くことができ、空調機１の暖房運転時の熱源として利用することができる。

冷凍ユニット７としては、図１から図７で示したように圧縮機２７の吐出側から水冷熱交換器２８と空冷熱交換器２９とを直列に接続し、且つこの水冷熱交換器２８つながるポンプ３０をこの冷凍ユニット７とは別置きにしたが、図８で示すようにポンプ３０を冷凍ユニット４０に内蔵させても良い。又、図９で示すようにポンプ３０と水冷の熱交換器２８とを一つのユニット４１として冷凍ユニット４２とは別に設けても良い。

又、図示しないが冷凍ユニット７内の圧縮機２７を分離させて、この冷凍ユニットとは別体のユニットを構成するようにしても良い。

更に、図１０で示すように水冷の熱交換器２８と空冷熱交換器２９との直列接続関係を反対にして、圧縮機９の吐出側に空冷熱交換器２９を配置し、水冷熱交換器２８を空冷熱交換器２９の出口側に配置し、且つ水冷熱交換器２８とこの水冷熱交換器２８につながるポンプ３０とを一つのユニット４３として冷凍機ユニット４４とは別に設けても良い。又、図１１で示すように、水冷熱交換器２８とポンプ３０とを冷凍ユニット４５に内蔵させても良い。

＜第２形態＞第2形態は、第1形態と比較して蓄熱ユニット内の冷媒の制御弁の配置関係をシンプルにしたもので、図１２において、第１の形態と同一部品には同一符号を記してその説明は省略する。

第1形態との相違点は、遮断弁２２が配置された配管を省略したこと、冷媒制御弁２３を廃止したこと、である。これによって。蓄熱ユニット４内の弁の数量を削減してこの蓄熱ユニット４のコストアップをできるだけ抑えるようにしている。

＜第３形態＞第３形態は、第１の形態と比較して蓄熱ユニットと冷凍機ユニットとの間にもう一つの蓄熱槽（冷凍用蓄熱槽）を配置させたもので、第１の形態よりも冷凍機の廃熱を有効に活用することを目的としたものである。

図１４において、５０空調用蓄熱槽で、第１の形態の蓄熱槽１４に相当する。

５１は冷凍用蓄熱槽（第２の蓄熱槽）で、一端側は第１ポンプ３０を介して空調用蓄熱槽５０に水配管５２でつながれている。又、他端側は第２ポンプ５３を介して冷凍ユニット７の水冷熱交換器２８に水配管５４でつながれている。したがって、空調用蓄熱槽５０において冷熱は氷蓄熱となり、温熱は温水蓄熱となる。一方、冷凍用蓄熱槽５１において、冷熱は冷水蓄熱となり、温熱は温水蓄熱となる。尚、その他の構成機器は第１の形態と同一であるので、同一符号を記してその説明は省略する。

（３−１）：空調（冷房）運転を停止し空調用蓄熱槽に氷蓄熱を行いつつ、冷凍機による運転を行う場合は図１５の太線並びに矢印で示すように冷媒を流す。即ち、空調機１において、室外ユニット２の圧縮機９から吐出された冷媒は、四方弁１０→室外熱交換器１１→冷媒制御弁２４→空調用蓄熱槽５０内の水放熱器１５→開放状態の遮断弁２０→四方弁１０→圧縮機９にと戻るように繰り返して循環する。これによって、水放熱器１５は蒸発器として作用し、蓄熱槽５０内に氷が生成される。ここで、中間期は第１ポンプ３０を運転させて空調用蓄熱槽５０の冷熱を、水配管５２を介して冷凍機用蓄熱槽５１に送り込み冷水を蓄冷する。一方、冷凍機５において、冷凍ユニット７の圧縮機２７から吐出された冷媒は、図１５の太線矢印で示すよう水冷式熱交換器２８→空冷式凝縮器２９→ショーケース６内の各冷媒制御弁２６→冷却器２５→圧縮機２７にと戻るように繰り返して循環する。これによって、冷却器２５は蒸発器として作用し、ショーケース６内の商品の保冷を行う。尚、冷凍ユニット７の圧縮機２７から吐出された冷媒は、水冷式熱交換器２８に流れ込むものの、この熱交換器には水が流れ込まないため、実質的にこの水冷熱交換器２８は作用していない。

（３−２）：上述した（３−１）の運転によって、空調用蓄熱槽５０に氷蓄熱が行えたら、この蓄熱を利用して空調機１においては冷房運転を行う。又、中間期においてこの冷房運転では蓄熱が使い切らない場合はこの蓄熱を使って冷凍機５の運転を行う。この場合は図１６の太線並びに矢印で示すように冷媒を流す。即ち、空調機１において、室外ユニット２の圧縮機９から吐出された冷媒は、四方弁１０→室外熱交換器１１→開放状態の遮断弁２１→空調用蓄熱槽５０内の水放熱器１５→室内ユニット３の冷媒制御弁１３→室内熱交換器１２→蓄熱ユニット４の冷媒制御弁２３→四方弁１０→圧縮機９にと戻るように繰り返して循環する。尚、冷媒制御弁２４の開度調整によって、室外熱交換器１１からの冷媒は、開放状態の遮断弁２１並びに蓄熱槽５０内の水放熱器１５をバイパスして直接室内ユニット３の冷媒制御弁１３に流れ込むようにしてもよい。これによって、室外熱交換器１１並びに水放熱器１５は凝縮器として作用し、室内熱交換器１２は蒸発器として作用し冷房運転が行える。

一方、冷凍機５における冷媒の流れは上記（３−１）の場合と同一なのでその説明は省略する。ここで、中間期などで冷房負荷が少なく上述した蓄熱による冷房では、蓄熱（氷）が使い切らないと予想される場合は、第１並びに第２のポンプ３０，３１を運転させて太破線矢印のように空調用蓄熱槽５０内の冷水を冷凍用蓄熱槽５１に、冷凍用蓄熱槽５１の冷水を水冷の熱交換器２８へと順次導いて、水冷の熱交換器２８を凝縮器として作用させる。これによって、冷凍機５の省エネルギー化を促進することができる。

（３−３）：上記（３−２）による蓄熱を利用しない（或いは蓄熱を使い切った状態）で冷房運転と冷凍運転を行う場合は図１７の太線並びに矢印で示すように冷媒を流す。即ち、空調機１において、室外ユニット２の圧縮機９から吐出された冷媒は、四方弁１０→室外熱交換器１１→蓄熱ユニット４の冷媒制御弁２４→室内ユニット３の冷媒制御弁１３→室内熱交換器１２→蓄熱ユニット４の冷媒制御弁２３→四方弁１０→圧縮機９にと戻るように繰り返して循環する。これによって、室内熱交換器１２は蒸発器として作用し冷房運転が行える。一方、冷凍機５における冷媒の流れは上記(3-1)の場合と同一なのでその説明は省略する。

（３−４）：冬期夜間に、空調（暖房）運転を停止し蓄熱槽に温水を蓄熱を行いつつ、冷凍機５による運転を行う場合は図１８の太線並びに矢印で示すように冷媒を流す。即ち、空調機１において、室外ユニット２の圧縮機９から吐出された冷媒は、四方弁１０→開放状態の遮断弁２０→空調用蓄熱槽５０内の水放熱器１５→冷媒制御弁２４→室外熱交換器１１→四方弁１０→圧縮機９にと戻るように繰り返して循環する。これによって、水放熱器１５は凝縮器として作用し、蓄熱槽５０内に温水が生成される。一方、冷凍機５において、冷凍ユニット７の圧縮機２７から吐出された冷媒は、図１８の太線矢印で示すよう水冷式熱交換器２８→空冷式凝縮器２９→ショーケース６内の各冷媒制御弁２６→冷却器２５→圧縮機２７にと戻るように繰り返して循環する。又、ポンプ５３は運転されている。

これによって、冷却器２５は蒸発器として作用し、ショーケース６内の商品の保冷を行う。水冷式熱交換器２８は凝縮器として作用し、ポンプ５３の運転によって空調機１の水放熱器１５と同様に蓄熱槽５１内に温水を生成させる。尚、冷凍ユニット７の圧縮機２７から吐出された冷媒は、水冷式熱交換器２８と空冷熱交換器２９とに直列に流れるものの、水冷熱交換器２８にて凝縮作用が行われるため、実質的にこの空冷の熱交換器２９は作用していない。

即ち、空調用蓄熱槽５０には空調機１による蓄熱運転によって温水が、冷凍用蓄熱槽５１には冷凍機５の運転による廃熱によって温水が各々蓄熱される。

（３−５）：上述した（３−４）の運転によって、空調用蓄熱槽５０及び／又は冷凍用蓄熱槽５１に温水蓄熱が行えたら、この蓄熱を利用して空調機１においては暖房運転を行う。この場合は図１９の太線並びに矢印で示すように冷媒を流す。即ち、空調機１において、室外ユニット２の圧縮機９から吐出された冷媒は、四方弁１０→冷媒制御弁２３→室内熱交換器１２→冷媒制御弁１３→空調用蓄熱槽５０内の水放熱器１５→開放状態の遮断弁２１→室外熱交換器１１→四方弁１０→圧縮機９にと戻るように繰り返して循環する。尚、空調用蓄熱槽５０内の温水の温度が低下してこの水熱交換器１５では十分な凝縮能力が得られない場合は、冷媒制御弁２４の開度を開きぎみに調整して、室内ユニット３から蓄熱ユニット４に流れ込んだ冷媒を、蓄熱槽５０内の水放熱器１５並びに開放状態の遮断弁２１をバイパスして直接室外熱交換器１１に流れ込むようにしてもよい。この運転によって、室内熱交換器１２は凝縮器として作用し、水放熱器１５並びに室外熱交換器１１は蒸発器として作用し暖房運転が行える。

一方、冷凍機５における冷媒の流れは上記（３−４）の場合と同一なのでその説明は省略するが、水冷式熱交換器２８の凝縮作用で生成された温水は、第２ポンプ５３の運転によって冷凍用蓄熱槽５１に送られる。そして冷凍用蓄熱槽５１の温水は第1ポンプ３０の運転によって空調用蓄熱槽５０に送られる。このため、冷凍機５のいわゆる廃熱を利用して空調用蓄熱槽５０内の温水の温度低下を防止しているので、空調機１の熱源としてこの冷凍機５の廃熱を利用して省エネルギー効果を促進している。

（３−６）：空調用蓄熱槽５０及び／又は冷凍用蓄熱槽５１に暖房運転に必要な熱量が蓄熱されていない場合は、蓄熱を利用しない暖房運転を行う。この場合は図２０の太線並びに矢印で示すように冷媒を流す。即ち、空調機１において、室外ユニット２の圧縮機９から吐出された冷媒は、四方弁１０→冷媒制御弁１３→室内熱交換器１２→冷媒制御弁２４→室外熱交換器１１→四方弁１０→圧縮機９にと戻るように繰り返して循環する。この運転によって、室内熱交換器１２は凝縮器として作用し、室外熱交換器１１は蒸発器として作用し暖房運転が行える。即ち、蓄熱槽５０の水放熱器１５には冷媒が流れ込まないようにしている。

一方、冷凍機５における冷媒の流れは上記（３−５）の場合と同一なのでその説明は省略するが、水冷式熱交換器２８の凝縮作用で生成された温水は、第2ポンプ５３の運転によって冷凍用蓄熱槽５１に送られる。このため、冷凍機５のいわゆる廃熱を利用して冷凍用蓄熱槽５１内に温水を生成して、できるだけ上記(3-5)の蓄熱による暖房運転を行うようにして、省エネルギー効果を促進している。この点が本願発明のポイントである。

＜第４形態＞第４形態は、第３の形態と比較して冷凍ユニット７内の水冷式熱交換器を省いて、その代わりにこの冷凍ユニット７の圧縮機２７からの吐出配管を冷凍用蓄熱槽５１内に配置させたもので、第３の形態よりも第2ポンプの消費電力を低下させることができる。

図２１において、６０は冷凍ユニット７の圧縮機２９からの冷媒吐出配管で、冷凍機ユニットから延出して水放熱器１１につながれている。このように蓄熱槽６０に水放熱器を配置させる構造は、空調用蓄熱槽５０と同一構造であるので、設計並びに設置に当たってはこの冷凍用蓄熱槽５１は空調用蓄熱槽５０を流用することができ、コストダウンを促進できる。尚、その他の構成機器は第３の形態と同一であるので、同一符号を記してその説明は省略する。

（４−１）：空調（冷房）運転を停止し空調用蓄熱槽５０に氷蓄熱を行いつつ、冷凍機５による運転を行う場合は図２２の太線並びに矢印で示すように冷媒を流す。即ち、空調機１において、室外ユニット２の圧縮機９から吐出された冷媒は、四方弁１０→室外熱交換器１１→冷媒制御弁２４→空調用蓄熱槽５０内の水放熱器１５→開放状態の遮断弁２０→四方弁１０→圧縮機９にと戻るように繰り返して循環する。これによって、水放熱器１５は蒸発器として作用し、蓄熱槽５０内に氷が生成される。一方、冷凍機５において、冷凍ユニット７の圧縮機２７から吐出された冷媒は、図２２の太線矢印で示すよう冷凍用蓄熱槽５１の水放熱器６１→空冷式凝縮器２９→ショーケース６内の各冷媒制御弁２６→冷却器２５→圧縮機２７にと戻るように繰り返して循環する。これによって、冷却は蒸発器として作用し、ショーケース６内の商品の保冷を行う。尚、冷凍用蓄熱槽５１の水放熱器６１からの冷媒は凝縮器２９に流れ込むものの、水放熱器６１で凝縮作用が行われているため、実質的にこの空冷熱交換器は作用していない。この運転によって、空調用蓄熱槽５０には氷蓄熱が行われ、冷凍用蓄熱槽５１は温水蓄熱が行われる。

（４−２）：上述した(4-1)の運転によって、空調用蓄熱槽５０に氷蓄熱が行えたら、この蓄熱を利用して空調機１においては冷房運転を行う。この場合は図２３の太線並びに矢印で示すように冷媒を流す。即ち、空調機１において、室外ユニット２の圧縮機９から吐出された冷媒は、四方弁１０→室外熱交換器１１→開放状態の遮断弁２４→空調用蓄熱槽５０内の水放熱器１５→室内ユニット３の冷媒制御弁１３→室内熱交換器１２→冷媒制御弁２３→四方弁１０→圧縮機９にと戻るように繰り返して循環する。尚、冷媒制御弁２４の開度調整によって、室外熱交換器１１からの冷媒は、開放状態の遮断弁２１並びに蓄熱槽５０内の水放熱器１５ をバイパスして直接室内ユニット３の冷媒制御弁１３に流れ込むようにしてもよい。これによって、室外熱交換器１１並びに水放熱器１５は凝縮器として作用し、室内熱交換器１２は蒸発器として作用し冷房運転が行える。

一方、冷凍機５における冷媒の流れは上記（４−１）の場合と同一なのでその説明は省略する。

（４−３）：上記（４−２）による蓄熱を利用しない（或いは蓄熱を使い切った）で冷房運転と冷凍運転を行う場合は図２４の太線並びに矢印で示すように冷媒を流す。即ち、空調機１において、室外ユニット２の圧縮機９から吐出された冷媒は、四方弁１０→室外熱交換器１１→蓄熱ユニット４の冷媒制御弁２４→室内ユニット３の冷媒制御弁１３→室内熱交換器１２→蓄熱ユニット４の冷媒制御弁２３→四方弁１０→圧縮機９にと戻るように繰り返して循環する。これによって、室内熱交換器１２は蒸発器として作用し冷房運転が行える。一方、冷凍機５における冷媒の流れは上記（４−１）の場合と同一なのでその説明は省略する。

（４−４）：冬期夜間に、空調（暖房）運転を停止し蓄熱槽に温水を蓄熱を行いつつ、冷凍機による運転を行う場合は図２５の太線並びに矢印で示すように冷媒を流す。即ち、空調機１において、室外ユニット２の圧縮機９から吐出された冷媒は、四方弁１０→開放状態の遮断弁２０→空調用蓄熱槽５０内の水放熱器１５→冷媒制御弁２４→室外熱交換器１１→四方弁１０→圧縮機９にと戻るように繰り返して循環する。これによって、水放熱器１５は凝縮器として作用し、蓄熱槽５０内に温水が生成される。一方、冷凍機５において、冷凍ユニット７の圧縮機２７から吐出された冷媒は、図２５の太線矢印で示すよう冷凍用蓄熱槽５１の熱交換器６１→空冷式凝縮器２９→ショーケース６内の各冷媒制御弁２０→冷却器２５→圧縮機２７にと戻るように繰り返して循環する。又、ポンプ３０は運転されている。

これによって、冷却器２５は蒸発器として作用し、ショーケース内の商品の保冷を行う。熱交換器６１は凝縮器として作用し、蓄熱槽５０内に温水を生成させる。尚、ポンプ３０の運転によって、冷凍用蓄熱槽５１内の温水は、空調用蓄熱槽５０に導かれるので、いずれの蓄熱槽５０，５１にも略均等に温水の蓄熱が行える。

（４−５）：上述した（４−４）の運転によって、空調用蓄熱槽５０及び／又は冷凍用蓄熱槽５１に温水蓄熱が行えたら、この蓄熱を利用して空調機１においては暖房運転を行う。この場合は図２６の太線並びに矢印で示すように冷媒を流す。即ち、空調機１において、室外ユニット２の圧縮機９から吐出された冷媒は、四方弁１０→冷媒制御弁２３→室内熱交換器１２→冷媒制御弁１３→空調用蓄熱槽５０内の水放熱器１５→開放状態の遮断弁２１→室外熱交換器１１→四方弁１０→圧縮機９にと戻るように繰り返して循環する。尚、蓄熱槽５０内の温水の温度が低下してこの水熱交換器では十分な凝縮能力が得られない場合は、冷媒制御弁２４の開度を開きぎみに調整して、室内ユニット３から蓄熱ユニット４に流れ込んだ冷媒を、直接室外熱交換器１１に流れ込むようにしてもよい。この運転によって、室内熱交換器１２は凝縮器として作用し、水放熱器１５並びに室外熱交換器１１ は蒸発器として作用し暖房運転が行える。

一方、冷凍機５における冷媒の流れは上記（４−４）の場合と同一なのでその説明は省略するが、水冷式の熱交換器６１の凝縮作用で生成された温水は、ポンプ３０ の運転によって空調用蓄熱槽５０に送られる。このため、冷凍機５のいわゆる廃熱を利用して空調用蓄熱槽５０内の温水の温度低下を防止しているので、空調機１の熱源としてこの冷凍機５の廃熱を利用して省エネルギー効果を促進している。

（４−６）：空調用蓄熱槽５０ 及び／又は冷凍用蓄熱槽５１に暖房運転に必要な熱量が蓄熱されていない場合は、蓄熱を利用しない暖房運転を行う。この場合は図２７の太線並びに矢印で示すように冷媒を流す。即ち、空調機１において、室外ユニット２の圧縮機９から吐出された冷媒は、四方弁１０→冷媒制御弁２３→室内熱交換器１２→冷媒制御弁１３→冷媒制御弁２４→室外熱交換器１１→四方弁１０→圧縮機９にと戻るように繰り返して循環する。この運転によって、室内熱交換器１２は凝縮器として作用し、室外熱交換器１１は蒸発器として作用し暖房運転が行える。即ち、空調用蓄熱槽５０の水放熱器１５には冷媒が流れ込まないようにしている。

一方、冷凍機５における冷媒の流れは上記（４−５）の場合と同一なのでその説明は省略するが、冷凍機５のいわゆる廃熱は、冷凍用蓄熱槽５１内に温水として生成されるので、ポンプ３０を運転させることによって冷凍用蓄熱槽５１内の温水を空調用蓄熱槽５０に導いて、空調用蓄熱槽の温水を熱源として活用する（室内ユニット３からの冷媒を空調用蓄熱槽５０に導く）ことによって、できるだけ上記（４−５） の蓄熱による暖房運転を行うようにして、省エネルギー効果を促進している

本発明の空気調和装置が可能な様々なシステムの冷媒回路図である。 本発明の第１形態の夏の夜の運転状態を示す冷媒回路である。 本発明の第１形態の夏の昼の運転状態を示す冷媒回路である 本発明の第１形態の冬の夜の運転状態を示す冷媒回路である。 本発明の第１形態の冬の昼の運転状態を示す冷媒回路である。 本発明の第１形態の冬の昼の運転状態を示す冷媒回路である。 本発明の第１形態の冬の夜の運転状態を示す冷媒回路である 本発明の第１形態の第１の変形例の要部を示す冷媒回路である。 本発明の第１形態の第２の変形例の要部を示す冷媒回路である。 本発明の第１形態の第３の変形例の要部を示す冷媒回路である。 本発明の第１形態の第４の変形例の要部を示す冷媒回路である。 本発明の第２形態を示す冷媒回路である。 本発明の第２形態の運転状態を示す冷媒回路である。 本発明の第３形態の運転状態を示す冷媒回路である。 本発明の第３形態の蓄熱運転状態を示す冷媒回路である。 本発明の第３形態の蓄熱・冷房運転状態を示す冷媒回路である 本発明の第３形態の冷房運転状態を示す冷媒回路である。 本発明の第３形態の蓄熱運転状態を示す冷媒回路である。 本発明の第３形態の蓄熱・暖房運転状態を示す冷媒回路である。 本発明の第３形態の暖房運転状態を示す冷媒回路である 本発明の第４形態を示す冷媒回路である。 本発明の第４形態の蓄熱運転状態を示す冷媒回路である。 本発明の第４形態の蓄熱・冷房運転状態を示す冷媒回路である。 本発明の第４形態の暖房運転状態を示す冷媒回路である 本発明の第４形態の蓄熱運転状態を示す冷媒回路である。 本発明の第４形態の蓄熱・暖房運転状態を示す冷媒回路である。 本発明の第４形態の暖房運転状態を示す冷媒回路である。

符号の説明

１ 空調機
２ 室外ユニット
３ 室内ユニット
５ 冷凍機
６ ショーケース
７ 冷凍ユニット
８ 冷凍冷媒管
１０ 四方弁
１５ 水放熱器（熱交換器）
１６ 空調冷媒管
５０ 空調用蓄熱槽（熱交換器）
５１ 冷凍用蓄熱槽（熱交換器

Claims (1)

1. 室外ユニットと室内ユニットとを空調冷媒管でつないで四方弁の操作によって室内を冷房運転と暖房運転とを切り替える空調機と、ショーケースと冷凍ユニットとを冷凍冷媒管でつないで構成され前記ショーケースに収納された商品を保冷する冷凍機とを備える空調冷凍装置において、前記冷凍ユニットの冷媒回路と前記空調機の冷媒回路とは、前記ショーケースの凝縮熱を前記空調機の暖房運転時の冷媒の蒸発熱に利用させる熱交換器を介してつながれており、このショーケースの熱を空調機で回収させることを特徴とする空調冷凍装置。

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