JP2016125805A - 蓄熱式空気調和機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】制御部は、冷媒が室内熱交換器で蒸発し室内が冷房される運転中St2において、受信部に電力使用の抑制要請を示す第1信号St3が受信されると、蓄熱媒体が冷媒から吸熱し且つ冷媒が室内熱交換器で蒸発する利用冷房運転St4を実行させ、冷媒が室内熱交換器で蒸発し室内が冷房される運転中において、受信部に電力使用の促進要請を示す第2信号St5が受信されると、冷媒が蓄熱媒体から吸熱し且つ冷媒が室内熱交換器で蒸発する冷房蓄冷運転St6を実行させる。
【選択図】図8
Description
<概要>
本実施形態に係る蓄熱式空気調和機(10)は、後述する蓄熱タンク(62)に冷熱を蓄えたり、蓄えた冷熱を利用して室内を冷房したりすることができるシステムである。更に、蓄熱式空気調和機(10)は、蓄熱タンク(62)に冷熱を蓄えながらも室内の冷房を行うことができる。
冷媒回路(11)には冷媒が充填されており、冷媒が循環することによって冷凍サイクルが行われる。図1に示すように、冷媒回路(11)は、主として、圧縮機(21)、室外熱交換器(22)、室外膨張弁(23)、室外側過冷却熱交換器(24)、第1開閉弁(25)、蓄熱側過冷却熱交換器(29)、室内膨張弁(26)、室内熱交換器(27)及び四方切換弁(28)により構成されている。このうち、圧縮機(21)、室外熱交換器(22)、室外膨張弁(23)、室外側過冷却熱交換器(24)及び四方切換弁(28)は、室外ユニット(20a)に設けられ、室内膨張弁(26)及び室内熱交換器(27)は、室内ユニット(20b)に設けられている。第1開閉弁(25)及び蓄熱側過冷却熱交換器(29)は、蓄熱ユニット(50)に設けられている。
図1に示すように、冷媒回路(11)は、バイパス流路(31)を含む。バイパス流路(31)は、室内熱交換器(27)に並列に接続されており、内部を冷媒が通過する。具体的に、バイパス流路(31)の一端は、室外側過冷却熱交換器(24)と第1開閉弁(25)との間の配管(14b)に接続されている。バイパス流路(31)の他端は、室内熱交換器(27)と四方切換弁(28)の第4ポートとの間の配管(16)に接続されている。バイパス流路(31)は、主として、予熱用熱交換器(36)及び蓄熱用熱交換器(37)、蓄熱用膨張弁(38)、及び第2〜第3開閉弁(39,40)を有する。
図1に示すように、冷媒回路(11)は、第1分岐流路(35)を更に含む。第1分岐流路(35)の一端は、バイパス流路(31)における配管(33,34)の接続ポイントに接続され、第1分岐流路(35)の他端は、配管(14c)に接続されている。第1分岐流路(35)は、主として、第4開閉弁(41)及び逆止弁(41a)を有する。第4開閉弁(41)及び逆止弁(41a)は、互いに直列に接続されている。逆止弁(41a)は、配管(33)側から配管(14c)側への冷媒の流れのみを許容する。
図1に示すように、冷媒回路(11)は、第2分岐流路(42)を更に含む。第2分岐流路(42)の一端は、バイパス流路(31)における配管(33,34)の接続ポイント、つまりはバイパス流路(31)と第1分岐流路(35)との接続ポイントに接続されている。第2分岐流路(42)の他端は、配管(16)に接続されている。第2分岐流路(42)は、主として、蒸発圧力調整弁(43)を有する。蒸発圧力調整弁(43)は、蓄熱用熱交換器(37)における冷媒の蒸発圧力を調整するための弁であって、例えば膨張弁で構成されている。
蓄熱回路(61)には蓄熱媒体が充填されており、蓄熱媒体を循環させて冷熱を蓄熱する蓄冷サイクル等が行われる。蓄熱回路(61)は、主として、蓄熱タンク(62)及び循環ポンプ(63)の他に、上述した予熱用熱交換器(36)及び蓄熱用熱交換器(37)の各蓄熱側通路(36b,37b)によって構成されている。
蓄熱式空気調和機(10)の運転種類としては、単純冷房運転、単純暖房運転、蓄冷運転、利用冷房運転、及び冷房蓄冷運転が挙げられる。コントローラ(100)は、これらの各運転が行われるように、冷媒回路(11)及び蓄熱回路(61)における各種機器を制御する。
図2に示されるように、単純冷房運転では、冷媒回路(11)は、室外熱交換器(22)が凝縮器となり室内熱交換器(27)が蒸発器となる冷房サイクルを行う。バイパス流路(31)及び第1分岐流路(35)には冷媒は流入せず、蓄熱回路(61)は蓄熱媒体を循環させない。具体的に、バイパス流路(31)では、蓄熱用膨張弁(38)の開度は全閉状態に設定され、バイパス流路(31)及び第1分岐流路(35)の開閉弁(39,41)は閉状態に設定される。但し、バイパス流路(31)の開閉弁(40)は、蓄熱用熱交換器(37)の冷媒側通路(37a)に冷媒が溜まることを防ぐため、開状態に設定される。蓄熱回路(61)では、循環ポンプ(63)は停止する。
図3に示されるように、単純暖房運転では、冷媒回路(11)は、室内熱交換器(27)が凝縮器となり室外熱交換器(22)が蒸発器となる暖房サイクルを行う。単純冷房運転と同様、バイパス流路(31)及び第1分岐流路(35)には冷媒は流れず、蓄熱回路(61)は蓄熱媒体を循環させない。
図4に示すように、蓄冷運転では、室外熱交換器(22)及び予熱用熱交換器(36)の冷媒側通路(36a)にて凝縮及び冷却された冷媒が、蓄熱用熱交換器(37)の冷媒側通路(37a)にて蒸発することで、蓄熱側通路(37b)内の蓄熱媒体が冷却されて蓄熱タンク(62)に貯留される。冷媒回路(11)では、冷媒がバイパス流路(31)に流れるが、第1分岐流路(35)には流れない。蓄熱回路(61)は、蓄熱用熱交換器(37)にて冷却された蓄熱媒体が蓄熱タンク(62)に貯留するように蓄熱媒体を循環する蓄冷サイクルを行う。
図5に示すように、利用冷房運転では、蓄熱タンク(62)に蓄えられた冷熱と冷媒回路(11)の冷凍サイクルによって得られる冷熱とを用いて室内の冷房が行われる。つまり、室外熱交換器(22)にて凝縮及び冷却された冷媒が、更に予熱用熱交換器(36)及び蓄熱用熱交換器(37)にて蓄熱媒体から冷熱を得た後に室内熱交換器(27)にて蒸発することで、室内空気が冷却される。蓄熱回路(61)は、蓄熱タンク(62)から流出した蓄熱媒体が予熱用熱交換器(36)及び蓄熱用熱交換器(37)を順に通過して蓄熱タンク(62)に再度流入するように蓄熱媒体を循環させる。
図6に示すように、冷房蓄冷運転では、冷媒回路(11)においては室外熱交換器(22)で凝縮された冷媒が室内熱交換器(27)で蒸発するように冷媒が循環する冷房サイクルが行われる。特に、冷媒回路(11)では、冷媒の一部がバイパス流路(31)へも流れる。そして、冷房蓄冷運転では、蓄熱回路(61)においては蓄熱媒体が蓄熱用熱交換器(37)にて冷媒により冷却され蓄熱タンク(62)に貯留される蓄冷サイクルが行われる。つまり、冷房サイクルと蓄冷サイクルとが同時に行われる。
室内熱交換器(27)が蒸発器となる冷房運転中には、電力使用の要請に関する信号に応じて蓄熱式空気調和機(10)の運転を切り換える。この切り換えの制御について図8を参照しながら説明する。
蓄熱タンク(62)の定格の蓄熱容量(設計蓄熱容量)は、定格の冷房能力での利用冷房運転の運転時間T1に基づいて定められる。具体的に、蓄熱タンク(62)の定格蓄熱容量C1は、定格の冷房能力で利用冷房運転が行われるとした場合に、この利用冷房運転が運転時間T1として1時間以上継続できる蓄熱容量であることが好ましい。ここで、定格の冷房能力は、予め設計された室内の定格の空調負荷を処理できるのに要する冷房能力であるといえる。
本実施形態では、例えば図7に示すように、午後12時において「電力使用の抑制要請」があったときに、第1信号を受信した蓄熱式空気調和機(10)が
利用冷房運転を行う。これにより、「電力使用の抑制要請」に対して速やかに対応できる。
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。実施形態は、蓄熱媒体を貯留する貯留部が1台の蓄熱タンク(62)で構成される。しかし、貯留部は、2台又はそれ以上の複数の蓄熱タンクで構成されてもよい。例えば貯留部を2台の蓄熱タンクで構成するとする。この場合、例えば第1の蓄熱タンクの定格の蓄熱容量を上記C1とし、第2の蓄熱タンクの蓄熱容量をC1、又は2×C1、又はC2としてもよい。この場合、貯留部は、第1貯留タンクに対し、第2貯留タンクを増設可能な構成であるのがよい。また、2台以上の蓄熱タンクを採用する場合、複数の蓄熱タンクの蓄熱容量(サイズ)は必ずしも同じでなくてもよい。
11 冷媒回路
22 室外熱交換器(熱源側熱交換器)
23 室内熱交換器(利用側熱交換器)
37 蓄熱用熱交換器
61 蓄熱回路
62 蓄熱タンク
63 循環ポンプ
100 コントローラ
101 受信部
Claims (4)
- 蓄熱媒体が貯留される蓄熱タンク(62)が接続される蓄熱回路(61)と、
冷媒が蒸発することで室内を冷房する室内熱交換器(27)が接続される冷媒回路(11)と、
信号が受信される受信部(101)と、
上記受信部(101)に受信された信号に基づいて上記蓄熱回路(61)及び冷媒回路(11)を制御することで、運転を切り換える制御部(100)とを備え、
上記制御部(100)は、
上記冷媒が上記室内熱交換器(27)で蒸発し室内が冷房される運転中において、上記受信部(101)に電力使用の抑制要請を示す第1信号が受信されると、上記蓄熱媒体が上記冷媒から吸熱し且つ該冷媒が室内熱交換器(27)で蒸発する利用冷房運転を実行させ、
上記室内熱交換器(27)が蒸発器となり室内が冷房される上記運転中において、上記受信部(101)に電力使用の促進要請を示す第2信号が受信されると、上記冷媒が上記蓄熱媒体から吸熱し且つ該冷媒が室内熱交換器(27)で蒸発する冷房蓄冷運転を実行させる
ことを特徴とする蓄熱式空気調和機。 - 請求項1において、
上記蓄熱タンク(62)の定格の蓄熱容量は、定格の冷房能力での上記利用冷房運転を、所定時間継続するのに必要な蓄熱容量よりも大きい
ことを特徴とする蓄熱式空気調和機。 - 請求項2において、
上記所定時間は、1時間であることを特徴とする蓄熱式空気調和機。 - 請求項1乃至3のいずれか1つにおいて、
上記冷媒が上記室内熱交換器(27)で蒸発し室内が冷房される運転は、上記冷媒が室内熱交換器(27)で蒸発し且つ蓄熱媒体を循環させない単純冷房運転である
ことを特徴とする蓄熱式空気調和機。
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