JP2705031B2 - 多室式空気調和機 - Google Patents

多室式空気調和機

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JP2705031B2
JP2705031B2 JP1151429A JP15142989A JP2705031B2 JP 2705031 B2 JP2705031 B2 JP 2705031B2 JP 1151429 A JP1151429 A JP 1151429A JP 15142989 A JP15142989 A JP 15142989A JP 2705031 B2 JP2705031 B2 JP 2705031B2
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    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/023Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for using multiple indoor units
    • F25B2313/0231Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for using multiple indoor units with simultaneous cooling and heating

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  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)
  • Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、空気を熱源とする多室式空気調和機におい
て、各室ごとに冷房運転,暖房運転を同時に行うための
冷凍サイクル制御、及び、蓄熱利用のための制御を備え
たヒートポンプ式空気調和機に関する。
従来の技術 従来の複数の室内機を有する多室式空気調和機は、第
2図に示すように、室外機1内に設置された、圧縮機2,
四方弁3,室外側熱交換器4,及び、室外側膨張弁5と、並
列に設置された室内機6内の室内側膨張弁7,及び、室内
側熱交換器8を並列接続した上、環状に順次接続し、ヒ
ートポンプ式冷凍サイクルが構成されている。圧縮機2
は容量可変で、供給電力の周波数を変えることによりそ
の容量を変えることができる。また、四方弁3によって
冷房運転,暖房運転が切り替えられ、冷房運転時は図中
の実線矢印の方向に冷媒が流れて冷房サイクルが形成さ
れ、暖房運転時には図中の破線方向に冷媒が流れて暖房
サイクルが形成される。また、室外側熱交換器4,及び、
室内側熱交換器8には、近接してそれぞれ、室外側送風
機9,及び、室内側送風機10が設置されている。
このような多室式空気調和機において、複数の、例え
ば、3台の室内機6a,6b,6cはそれぞれ個別に運転が可能
であり、室内機6aのみ運転の場合は、他の室内機6b,6c
は室内側膨張弁7b,7cを全閉にすると共に、室内側送風
機10b,10cも停止している。この時、圧縮機2はインバ
ータ等で能力制御を行い、室内機の運転台数に応じた能
力で運転することが可能である。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、前述の従来例では、室内機6の運転モ
ードについては3室とも同じモードに設定されてしま
い、たとえば、冬期においても2室は暖房運転を行い、
1室は冷房運転を行いたいという、暖房と冷房の同時運
転のニーズに対応できないという欠点を有していた。ま
た、使用する電力としては、空調機が主として使用され
る昼間電力であるため、年々電子機器の使用が増加して
いるという社会的見地から見ても、高負荷時刻に消費電
力のピークが極限状態になる可能性があるだけでなく、
夜間電力に比して割高であることより消費電力料金が高
いという欠点を有していた。
そこで、本発明は、夜間電力を利用した蓄熱により暖
房と冷房の同時運転を実現することにより低運転費の空
調機を提供することを目的とするものである。
課題を解決するための手段 上記課題を解決する本発明の技術的手段は、圧縮機,
四方弁,室外側熱交換器,第1膨張弁からなる室外機
と、蓄熱材を充填した第1蓄熱槽内の1次側熱交換器
と、第2膨張弁と、蓄熱材を充填した第2蓄熱槽内の1
次側熱交換器と、切替弁を介した1次側熱交換部と2次
側熱交換部とからなる冷媒熱交換器の1次側熱交換部と
を順次連通して1次側冷凍サイクルを形成すると共に、
第1蓄熱槽内の2次側熱交換器,第1冷媒搬送ポンプ,
室内側熱交換器の出入口に設けた切替弁からなる第1の
2次側冷凍サイクル、及び、第2蓄熱槽内の2次側熱交
換器,第2冷媒搬送ポンプ,前記室内側熱交換器の出入
口に設けた前記切替弁からなる第2の2次側冷凍サイク
ルとを並列に備えた2次側冷凍サイクルを形成し、か
つ、前記冷媒熱交換器の2次側熱交換部が切替弁を介し
て、第1の2次側冷凍サイクル、あるいは、第2の2次
側冷凍サイクルと連通したものである。
作用 この技術的手段による作用は次のようになる。
夜間では圧縮機,四方弁,室外側熱交換器,第1膨張
弁からなる室外機と、蓄熱材を充填した第1蓄熱槽内の
1次側熱交換器と、第2膨張弁と、蓄熱材を充填した第
2蓄熱槽内の1次側熱交換器と、切替弁を介した1次側
熱交換部と2次側熱交換部とからなる冷媒熱交換器の1
次側熱交換部とを順次連通して回路を形成する1次側冷
凍サイクルにおいて、冷媒熱交換器の1次側熱交換部を
使用しない状態で、第1膨張弁、及び、第2膨張弁の制
御により、2台の蓄熱槽内の蓄熱材に蓄冷、または、蓄
熱しておく。
一方、昼間は基本的には1次側冷凍サイクルでの蓄冷
運転、または、蓄熱運転を停止して、第1蓄熱槽内の2
次側熱交換器,第1冷媒搬送ポンプ,室内側熱交換器の
出入口に設けた切替弁からなる第1の2次側冷凍サイク
ル、及び、第2蓄熱槽内の2次側熱交換器,第2冷媒搬
送ポンプ,室内側熱交換器の出入口に設けた切替弁から
なる第2の2次側冷凍サイクルとを並列に形成した2次
側冷凍サイクルの運転を行なう。即ち、複数の室内の負
荷に応じて室内側熱交換器の出入口に設けた切替弁を制
御することによって、室内機と第1蓄熱槽あるいは第2
蓄熱槽と連通して各蓄熱槽内の蓄熱材に蓄えられた蓄
冷、または、蓄熱を冷媒搬送ポンプにて室内側熱交換器
へ搬送して室内空気と熱交換(冷房、または、暖房)す
る。また、昼間運転において、室内負荷が大きく、夜間
運転による蓄冷熱だけでは賄うことができない場合は、
蓄冷、または、蓄熱による2次側冷凍サイクルの運転だ
けでなく、1次側冷凍サイクルでの冷房運転、または暖
房運転も同時に行ない、冷媒熱交換器を介して低温ある
いは、高温になった2次側冷凍サイクル内の冷媒を冷媒
搬送ポンプにて室内負荷が大きい室内機へ搬送して室内
空気と熱交換(冷房、または、暖房)する。
以上の作用により、夜間電力を利用した蓄冷熱により
昼間に暖房と冷房の同時運転を行なえるだけでなく、夜
間の蓄冷熱で賄えない場合の負荷に対しても対応するこ
とが可能になる。
実 施 例 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明を
行うが、従来と同一構成については同一符号を付し、そ
の詳細な説明を省略する。
第1図は本発明の一実施例のヒートポンプ式空気調和
機の冷凍サイクル図である。この実施例のヒートポンプ
式空気調和機は、圧縮機2,四方弁3,室外側熱交換器4,室
外側送風機9,第1膨張弁5とからなる室外機1と、蓄熱
材11を充填した第1蓄熱槽12a内の1次側熱交換器13a
と、切替弁KV1,KV2と、第2膨張弁20と、蓄熱材11を充
填した第2蓄熱槽12b内の1次側熱交換器13bと、切替弁
KV3,KV4と、及び、切替弁KV5,KV6とを介した1次側熱交
換器HE1と2次側熱交換器HE2とからなる冷媒熱交換器17
の1次側熱交換部とを順次連通して回路を形成する1次
側冷凍サイクルを備え、かつ、第1蓄熱槽13a内の2次
側熱交換器14aと、第1冷媒搬送ポンプ15aと、室内側熱
交換器8a,8b,8cと、それらの出入口に2個ずつ計6個設
けた三方弁Va1,Va2,Vb1,Vb2,Vc1,Vc2とからなる第1の
2次側冷凍サイクル、及び、第2蓄熱槽12b内の2次側
熱交換器14bと、第2冷媒搬送ポンプ15bと、室内側熱交
換器8a,8b,8cと、三方弁Va1,Va2,Vb1,Vb2,Vc1,Vc2とか
らなる第2の2次側冷凍サイクルとを並例に備えた2次
側冷凍サイクル、かつ、冷媒熱交換器17の2次側熱交換
部HE2が三方弁V1,V3を介して第1の2次側冷凍サイク
ル、あるいは、三方弁V2,V4を介して第2の2次側冷凍
サイクルと連通したものである。
次に、この一実施例の構成における作用を説明する。
まず、夜間蓄熱・蓄冷運転(1次側冷凍サイクル)に
ついて説明する。予め、翌日の冷房負荷と暖房負荷の概
略の比率を推定し、室外機、及び、蓄熱槽の運転モード
を決定する。すなわち、 [1](室内機の総冷房負荷)≧ (室内機の総暖房負荷)=0の場合、 室外機:冷房モード、かつ、蓄熱槽:冷房モードに設定
し、 [2](室内機の総冷房負荷)≧ (室内機の総暖房負荷)>0の場合、 室外機:冷房モード、かつ、蓄熱槽:冷暖混成モードに
設定する。
逆に、 [3](室内機の総暖房負荷)> (室内機の総冷房負荷)=0の場合、 室外機:暖房モード、かつ、蓄熱槽:暖房モードに設定
し、 [4](室内機の総暖房負荷)> (室内機の総冷房負荷)>0の場合、 室外機:暖房モード、かつ、蓄熱槽:冷暖混成モードに
設定する。
上記運転モードいづれの場合についても、蓄熱槽12a,
12bが作用し、冷媒熱交換器17は作用しないように二方
弁KV1:閉,KV2:開,KV3:閉,KV4:開,KV5:開,KV6:閉に設定
し、2次側冷凍サイクル内の冷媒搬送ポンプ15a,15bは
停止している。上記運転モードそれぞれの室外機1、蓄
熱槽12a,12b、及び、冷媒熱交換器17の作用について以
下説明していく。
[1]室外機:冷房モード/蓄熱槽:冷房モードの場合 四方弁3:冷房モード,第1膨張弁5:所定の開度,第2
膨張弁20:全開とする。この時、圧縮機2から送られる
高温高圧の冷媒は、室外側熱交換器4にて凝縮し、第1
膨張弁5で減圧されて液あるいは二相状態となり、第1
蓄熱槽12a内の1次側熱交換器13a,第2蓄熱槽内12bの1
次側熱交換器13bの管内にて蒸発して蓄熱材11から吸熱
した後(蓄冷運転)、室外機1へ戻る。
[2]室外機:冷房モード/蓄熱槽:冷暖混成モードの
場合 (第1蓄熱槽12a:蓄熱,第2蓄熱槽12b:蓄冷) 四方弁3:冷房モード,第1膨張弁5:全開,第2膨張弁
20:所定の開度とする。この時、圧縮機2から送られる
高温高圧の冷媒は、室外側熱交換器4、及び、第1蓄熱
槽12a内の1次側熱交換器13aの管内にて凝縮して蓄熱材
11へ放熱し(蓄熱運転)、第2膨張弁20で減圧されて液
あるいは二相状態となり、第2蓄熱槽12b内の1次側熱
交換器13bの管内にて蒸発して蓄熱材11から吸熱した後
(蓄冷運転)、室外機1へ戻る。
[3]室外機:暖房モード/蓄熱槽:暖房モード 四方弁3:暖房モード,第1膨張弁5:所定の開度,第2
膨張弁20:全開とする。この時、圧縮機2から送られる
高温高圧の冷媒は、第2蓄熱槽内12bの1次側熱交換器1
3b,第1蓄熱槽12a内の1次側熱交換器13aの管内にて凝
縮して蓄熱材11へ放熱した後(蓄熱運転)、第1膨張弁
5で減圧されて液あるいは二相状態となり、室外側熱交
換器4の管内にて蒸発して圧縮機2へ戻る。
[4]室外機:暖房モード/蓄熱槽:冷暖混成モード (第1蓄熱槽12a:蓄冷,第2蓄熱槽12b:蓄熱) 四方弁3:暖房モード,第1膨張弁5:全開,第2膨張弁
20:所定の開度とする。この時、圧縮機2から送られる
高温高圧の冷媒は、第2蓄熱槽内12bの1次側熱交換器1
3bの管内にて凝縮して蓄熱材11へ放熱した後(蓄熱運
転)、第1膨張弁5で減圧されて液あるいは二相状態と
なり、第1蓄熱槽12a内の1次側熱交換器13aの管内にて
蒸発して第1蓄熱槽12a内の蓄熱材11から吸熱した後
(蓄冷運転)、室外機1へ戻る。
次に、昼間運転について、特に、昼間運転において冷
媒熱交換器を含まない2次側冷凍サイクルを使用する場
合、即ち、昼間運転の負荷が夜間運転による蓄冷熱によ
り賄うことができる場合(ケースA)について説明す
る。室内機の運転モードとしては、(I)冷房モードの
み,(II)暖房モードのみ,(III)冷暖混成モードの
3つに分けられる。これらについて以下説明する。但
し、予め予測された比率にてほぼ冷房、及び、暖房運転
が行なわれるとする。また、2次側冷凍サイクルにおい
て冷媒熱交換器17の2次側熱交換部HE2へは三方弁V1,V
2,V3,V4にて冷媒が流入しないように設定されている。
尚、三方弁V1,V2,V3,V4の設定については、2次側冷
凍サイクルにおいて冷媒熱交換器17の2次側熱交換部HE
2へ冷媒が流入する設定を正モード,冷媒が流入しない
設定を負モードと定義する。また、三方弁Va1,Va2,Vb1,
Vb2,Vc1,Vc2の設定については、室内側熱交換器8a,8b,8
cそれぞれが第1蓄熱槽12aと連通する設定を第1モー
ド,第2蓄熱槽と連通する設定を第2モードと定義し、
以下の上記定義に基づいて説明していく。
(I)室内機:冷房モードのみ この場合、第1蓄熱槽12a,第2蓄熱槽12b共に、蓄冷
されており、第1蓄熱槽を使用して冷房運転を行なう室
内機を6aと6b、第2蓄熱槽を使用して冷房運転を行なう
室内機を6cとする。従って、三方弁Va1,Va2,Vb1,Vb2:第
1モード,Vc1,Vc2:第2モードとする。
この状態で、第1の2次側冷凍サイクル内の冷媒は、
第1冷媒搬送ポンプ15aにて、第1蓄熱槽12a内の2次側
熱交換器14aに送られ、2次側熱交換器14aを介して、蓄
冷された蓄熱材11と熱交換(放熱)して低温冷媒とな
り、室内側熱交換器8a,8bに送られ、そこで室内空気と
熱交換(吸熱)して室内空気を冷却すると共に、冷媒自
身は高温冷媒となって第1蓄熱槽12aに戻る。また、第
2の2次側冷凍サイクル内の冷媒は、第2冷媒搬送ポン
プ15bにて、第2蓄熱槽12b内の2次側熱交換器14bに送
られ、2次側熱交換器14bを介して、蓄冷された蓄熱材1
1と熱交換(放熱)して低温冷媒となり、室内側熱交換
器8cに送られ、そこで室内空気と熱交換(吸熱)して室
内空気を冷却すると共に、冷媒自身は高温冷媒となって
第2蓄熱槽12bに戻る。このようにして、室内機での冷
房運転が行なわれる。
(II)室内機:暖房モードのみ この場合、第1蓄熱槽12a,第2蓄熱槽12b共に、蓄熱
されており、第1蓄熱槽を使用して暖房運転を行なう室
内機を6aと6b、第2蓄熱槽を使用して暖房運転を行なう
室内機を6cとする。従って、三方弁Va1,Va2,Vb1,Vb2:第
1モード,Vc1,Vc2:第2モードとする。
この状態で、第1の2次側冷凍サイクル内の冷媒は、
第1冷媒搬送ポンプ15aにて、第1蓄熱槽12a内の2次側
熱交換器14aに送られ、2次側熱交換器14aを介して蓄熱
された蓄熱材11と熱交換(吸熱)して高温冷媒となり、
室内側熱交換器8a,8bに送られ、そこで室内空気と熱交
換(放熱)して室内空気を加熱すると共に、冷媒自身は
低温冷媒となって第1蓄熱槽12aに戻る。また、第2の
2次側冷媒サイクル内の冷媒は、第2冷媒搬送ポンプ15
bにて、第1蓄熱槽12b内の2次側熱交換器14bに送ら
れ、2次側熱交換器14bを介して蓄熱された蓄熱材11と
熱交換(吸熱)して高温冷媒となり、室内側熱交換器8c
に送られ、そこで室内空気と熱交換(放熱)して室内空
気を加熱すると共に、冷媒自身は低温冷媒となって第2
蓄熱槽12bに戻る。このようにして、室内機での暖房運
転が行なわれる。
(III)冷暖混成モード まず、第1蓄熱槽12a:蓄冷,第2蓄熱槽12b:蓄熱の場
合について述べる。第1蓄熱槽を使用して冷房運転を行
なう室内機を6aと6b、第2蓄熱槽を使用して暖房運転を
行なう室内機を6cとする。従って、三方弁Va1,Va2,Vb1,
Vb2:第1モード,Vc1,Vc2:第2モードとする。
この状態で、第1の2次側冷凍サイクル内の冷媒は、
第1冷媒搬送ポンプ15aにて、第1蓄熱槽12a内の2次側
熱交換器14aに送られ、2次側熱交換器14aを介して蓄冷
された蓄熱材11と熱交換(放熱)して低温冷媒となり、
室内側熱交換器8a,8bに送られ、そこで室内空気と熱交
換(吸熱)して室内空気を冷却すると共に、冷媒自身は
高温冷媒となって第1蓄熱槽12aに戻る。一方、第2の
2次側冷凍サイクル内の冷媒は、第2冷媒搬送ポンプ15
bにて、第2蓄熱槽12b内の2次側熱交換器14bに送ら
れ、2次側熱交換器14bを介して蓄熱された蓄熱材と熱
交換(吸熱)して高温冷媒となり、室内側熱交換器8cに
送られ、そこで室内空気と熱交換(放熱)して室内空気
を加熱すると共に、冷媒自身は低温冷媒となって第2蓄
熱槽12bに戻る。このようにして、第1の2次側冷凍サ
イクルにて冷房運転,第2の2次側冷凍サイクルにて暖
房運転が行なわれる。
逆に、第1蓄熱槽12a:蓄熱,第2蓄熱槽12b:蓄冷の場
合については、第1蓄熱槽を使用して暖房運転,第2蓄
熱槽を使用して冷房運転を行なうが、暖房運転,冷房運
転の作用としては上記と同様である。
一方、昼間運転において冷媒熱交換器17を使用した冷
凍サイクルにて運転する場合、即ち、昼間運転の負荷が
大きく、夜間運転による蓄冷熱だけでは賄うことができ
ない場合(ケースB)について説明する。この場合も、
基本的にはケースAと同様であるが、異なる点は、冷媒
熱交換器17を使用した1次側冷凍サイクル運転、及び、
冷媒熱交換器17を使用した2次側冷凍サイクル運転を行
なうことである。即ち、1次側冷凍サイクルにおいて冷
媒熱交換器17の1次側熱交換部HE1へ冷媒が流入するよ
うに、かつ、第1蓄熱槽12a,第2蓄熱槽12bの1次側熱
交換器13a,13bへは冷媒が流入しないように、二方弁KV
1:開,KV2:閉,KV3:開,KV4:閉,KV5:閉,KV6:開に設定す
る。
(I)室内機:冷房モードのみ(第1の2次側冷凍サイ
クルの室内冷房負荷が大きい場合) この場合、1次側冷凍サイクル:冷房モード、即ち、
四方弁3:冷房モードとし、第1膨張弁5:所定の開度,第
2膨張弁20:全開に設定する。また、第1蓄熱槽を使用
して冷房運転を行なう室内機を6aと6b、第2蓄熱槽を使
用して冷房運転を行なう室内機を6cとする。従って、三
方弁Va1,Va2,Vb1,Vb2:第1モード,Vc1,Vc2:第2モード
とする。
この時、圧縮機2から送られる高温高圧の冷媒は、室
外側熱交換器4にて凝縮し、第1膨張弁5で減圧されて
液あるいは二相状態となり、冷媒熱交換器17の1次側熱
交換部HE1の管内にて蒸発して2次側熱交換部HE2の管内
冷媒と熱交換した後、室外機1へ戻る。一方、2次側冷
凍サイクルについては、第1蓄熱槽12a,第2蓄熱槽12b
共に、蓄冷されており、第1の2次側冷凍サイクルの室
内冷房負荷が大きいため、冷媒熱交換器17の2次側熱交
換部HE2が第1の2次側冷凍サイクル内で作用するよう
に三方弁V1,V3:正モード,V2,V4:負モードに設定する。
この状態で、第1の2次側冷凍サイクル内の冷媒は、
第1冷媒搬送ポンプ15aにて、第1蓄熱槽内の2次側熱
交換器14a、及び、冷媒熱交換器の2次側熱交換部HE2に
送られ、各々にて熱交換(放熱)して低温冷媒となり、
室内側熱交換器6a,6bに送られ、そこで室内空気と熱交
換(吸熱)して室内空気を冷却すると共に、冷媒自身は
高温冷媒となって第1蓄熱槽12a、及び、冷媒熱交換器1
7に戻る。また、第2の2次側冷凍サイクルについて
は、冷媒が第2冷媒搬送ポンプ15bにて、第2蓄熱槽内
の2次側熱交換器14bに送られ、2次側熱交換器14bを介
して蓄冷された蓄熱材11と熱交換(放熱)して低温冷媒
となり、室内側熱交換器6cに送られ、そこで室内空気と
熱交換(吸熱)して室内空気を冷却すると共に、冷媒自
身は高温冷媒となって第2蓄熱槽12bに戻る。このよう
にして、第1の2次側冷凍サイクルの室内負荷が大きい
場合でも負荷に対応した冷房運転を行なうことができ
る。
(II)室内機:暖房モードのみ(第1の2次側冷凍サイ
クルの室内暖房負荷が大きい場合) この場合、1次側冷凍サイクル:暖房モードで、四方
弁:暖房モード,第1膨張弁:所定の開度,第2膨張
弁:全開とする。また、第1蓄熱槽を使用して暖房運転
を行なう室内機を6aと6b、第2蓄熱槽を使用して暖房運
転を行なう室内機を6cとする。従って、三方弁Va1,Va2,
Vb1,Vb2:第1モード,Vc1,Vc2:第2モードとする。
この時、圧縮機2から送られる高温高圧の冷媒は、冷
媒熱交換器17の1次側熱交換部HE1の管内にて凝縮して
2次側熱交換部HE2の管内冷媒と熱交換した後、第1膨
張弁5で減圧されて液あるいは二相状態となり、室外側
熱交換器4にて蒸発して、圧縮機2へ戻る。
一方、2次側冷凍サイクルについては、第1蓄熱槽12
a,第2蓄熱槽12b共に、蓄熱されており、第1の2次側
冷凍サイクルの室内暖房負荷が大きいため冷媒熱交換器
17の2次側熱交換部HE2は第1の2次側冷凍サイクル内
で作用するように三方弁V1,V3:正モード,V2,V4:負モー
ドに設定する。この状態で、第1の2次側冷凍サイクル
内の冷媒は、第1冷媒搬送ポンプ15aにて、第1蓄熱槽1
2a内の2次側熱交換器14a、及び、冷媒熱交換器17の2
次側熱交換部HE2に送られ、各々にて熱交換(吸熱)し
て高温冷媒となり、室内側熱交換器6a,6bに送られ、そ
こで室内空気と熱交換(放熱)して室内空気を加熱する
と共に、冷媒自身は低温冷媒となって第1蓄熱槽12a、
及び、冷媒熱交換器17に戻る、また、第2の2次側冷凍
サイクルについては、冷媒が第2冷媒搬送ポンプ15bに
て、第2蓄熱槽12b内の2次側熱交換器14bに送られ、2
次側熱交換器14bを介して蓄熱された蓄熱材11と熱交換
(吸熱)して高温冷媒となり、室内側熱交換器6cに送ら
れ、そこで室内空気と熱交換(放熱)して室内空気を加
熱すると共に、冷媒自身は低温冷媒となって第2蓄熱槽
12bに戻る。このようにして、第1の2次側冷凍サイク
ルの室内負荷が大きい場合でも負荷に対応した暖房運転
を行なうことができる。
(III)冷暖混成モード III−1)室内負荷が冷暖共存しており、かつ、昼間の
冷房負荷が大きく蓄熱槽による蓄冷では賄えない場合に
ついて述べる。この場合、2次側冷凍サイクルは2台の
蓄熱槽の蓄冷熱により、冷房,暖房運転を行なうと共
に、負荷の大きい冷房については、1次側冷凍サイクル
にて蓄熱槽を介さず、冷媒熱交換器を介した冷房運転を
行なうことにより対応する。
第1蓄熱槽12a:蓄冷,第2蓄熱槽12b:蓄熱の場合、即
ち、第1の2次側冷凍サイクル:冷房運転(室内機6aと
6b),第2の2次側冷凍サイクル(室内機6c):暖房運
転で、かつ、第1の2次側冷凍サイクルの室内冷房負荷
が大きく、第1蓄熱槽12aを使用して冷房運転を行なう
室内機を6aと6b、第2蓄熱槽12bを使用して暖房運転を
行なう室内機を6cとする。従って、三方弁Va1,Va2,Vb1,
Vb2:第1モード,Vc1,Vc2:第2モードとする。
この場合、1次側冷凍サイクル:冷房モード、即ち、
四方弁3:冷房モードとし、第1膨張弁5:所定の開度,第
2膨張弁20:全開に設定する。冷媒熱交換器17の2次側
熱交換部HE2が第1の2次側冷凍サイクル内で作用する
ように三方弁V1,V3:正モード,V2,V4:負モードに設定す
る。
この時、圧縮機2から送られる高温高圧の冷媒は、室
外側熱交換器4にて凝縮し、第1膨張弁5で減圧されて
液あるいは二相状態となり、冷媒熱交換器17の1次側熱
交換部HE1の管内にて蒸発して2次側熱交換部HE2の管内
冷媒と熱交換した後、室外機1へ戻る。
一方、2次側冷凍サイクルについては、第1蓄熱槽12
a:蓄冷,第2蓄熱槽12b:蓄熱であり、この状態で、第1
の2次側冷凍サイクル内の冷媒は、第1冷媒搬送ポンプ
15aにて、第1蓄熱槽12a内の2次側熱交換器14a、及
び、冷媒熱交換器17の2次側熱交換部HE2に送られ、各
々にて熱交換(放熱)して低温冷媒となり、室内側熱交
換器6a,6bに送られ、そこで室内空気と熱交換(吸熱)
して室内空気を冷却すると共に、冷媒自身は高温冷媒と
なって第1蓄熱槽12a、及び、冷媒熱交換器17に戻る。
一方、第2の2次側冷凍サイクル内の冷媒は、第2冷媒
搬送ポンプ15bにて、第2蓄熱槽12b内の2次側熱交換器
14bに送られ、2次側熱交換器14bを介して蓄熱された蓄
熱材11と熱交換(吸熱)して高温冷媒となり、室内側熱
交換器6cに送られ、そこで室内空気と熱交換(放熱)し
て室内空気を加熱すると共に、冷媒自身は低温冷媒とな
って第2蓄熱槽12bに戻る。このようにして、第1の2
次側冷凍サイクルの室内冷房負荷が大きい場合でも負荷
に対応した冷房運転が行なえ、同時に、第2の2次側冷
凍サイクルにては暖房運転が行なわれる。
III−2)室内負荷が冷暖共存しており、かつ、昼間の
暖房負荷が大きく蓄熱槽による蓄熱では賄えない場合に
ついて述べる。この場合、2次側冷凍サイクルは2台の
蓄熱槽の夜間運転による蓄冷熱により、冷房,暖房運転
を行なうと共に、昼間の負荷の大きい暖房については、
1次側冷凍サイクルにて蓄熱槽を介さず、冷媒熱交換器
を介した暖房運転を行なうことにより対応する。
例えば、第1蓄熱槽12a:蓄冷,第2蓄熱槽12b:蓄熱の
場合で、即ち、第1の2次側冷凍サイクル(室内機6
a):冷房運転,第2の2次側冷凍サイクル(室内機6b
と6c):暖房運転で、かつ、第2の2次側冷凍サイクル
の室内暖房負荷が大きく、第1蓄熱槽12aを使用して冷
房運転を行なう室内機を6a、第2蓄熱槽12bを使用して
暖房運転を行なう室内機を6bと6cとする。従って、三方
弁Va1,Va2:第1モード、Vb1,Vb2,Vc1,Vc2:第2モードと
する。
この場合、1次側冷凍サイクル:暖房モード、即ち、
四方弁3:暖房モードとし、第1膨張弁5:所定の開度,第
2膨張弁20:全開で、冷媒熱交換器17の1次側熱交換部H
E1へ冷媒が流入するように、かつ、第1蓄熱槽12a,第2
蓄熱槽12bの1次側熱交換器13a,13bへは冷媒が流入しな
いように二方弁KV1:開,KV2:閉,KV3:開,KV4:閉,KV5:閉,K
V6:開に設定する。また、冷媒熱交換器17の2次側熱交
換部HE2が第2の2次側冷凍サイクル内で作用するよう
に三方弁V1,V3:負モード、V2,V4:正モードに設定する。
この時、圧縮機2から送られる高温高圧の冷媒は、冷
媒熱交換器17にて1次側熱交換部HE1の管内にて凝縮し
て2次側熱交換部HE2の管内冷媒と熱交換し、第1膨張
弁5で減圧されて液あるいは二相状態となり、室外側熱
交換器4にて蒸発した後、圧縮機2へ戻る。
この状態で、第1の2次側冷凍サイクル内の冷媒は、
第1冷媒搬送ポンプ15aにて、第1蓄熱槽12a内の2次側
熱交換器14aを介して蓄冷された蓄熱材11と熱交換(放
熱)して低温冷媒となり、室内機6aに送られ、そこで室
内空気と熱交換(吸熱)して室内空気を冷却すると共
に、冷媒自身は高温冷媒となって第1蓄熱槽12aに戻
る。
一方、第2の2次側冷凍サイクル内の冷媒は、第2冷
媒搬送ポンプ15bにて、第2蓄熱槽12b内の2次側熱交換
器14b、及び、冷媒熱交換器17の2次側熱交換HE2に送ら
れ、各々にて熱交換(吸熱)して高温冷媒となり、室内
機6b,6cに送られ、そこで室内空気と熱交換(放熱)し
て室内空気を加熱すると共に、冷媒自身は低温冷媒とな
って第2蓄熱槽12b、及び、冷媒熱交換器17に戻る。こ
のようにして、第2の2次側冷凍サイクルの室内暖房負
荷が大きい場合でも負荷に対応した暖房運転が行なえ、
同時に、第1の2次側冷凍サイクルにては冷房運転が行
なわれる。
なお、第1蓄熱槽:蓄熱,第2蓄熱槽:蓄冷の場合に
ついては、第1の2次側冷凍サイクルにて暖房運転,第
2の2次側冷凍サイクルにて冷房運転を行なうが、暖房
運転,冷房運転の作用としては上記と同様である。
以上のように、圧縮機,四方弁,室外側熱交換器,第
1膨張弁からなる室外機と、蓄熱材を充填した第1蓄熱
槽内の1次側熱交換器と、第2膨張弁と、蓄熱材を充填
した第2蓄熱槽内の1次側熱交換器と、切替弁を介した
1次側熱交換部と2次側熱交換部とからなる冷媒熱交換
器の1次側熱交換部とを順次連通して1次側冷凍サイク
ルを形成すると共に、第1蓄熱槽内の2次側熱交換器,
第1冷媒搬送ポンプ,室内側熱交換器の出入口に設けた
切替弁からなる第1の2次側冷凍サイクル、及び、第2
蓄熱槽内の2次側熱交換器,第2冷媒搬送ポンプ,室内
側熱交換器の出入口に設けた前記切替弁からなる第2の
2次側冷凍サイクルとを並列に備えた2次側冷凍サイク
ルを形成し、かつ、冷媒熱交換器の2次側熱交換部が切
替弁を介して、第1の2次側冷凍サイクル、あるいは、
第2の2次側冷凍サイクルと連通して、上記のように制
御することにより、夜間電力を利用した蓄冷熱により昼
間に暖房と冷房の同時運転を行なえるだけでなく、夜間
の蓄冷熱で賄えない場合の負荷に対しても対応すること
が可能になる。
発明の効果 以上のように本発明は、圧縮機,四方弁,室外側熱交
換器,第1膨張弁からなる室外機と、蓄熱材を充填した
第1蓄熱槽内の1次側熱交換器と、第2膨張弁と、蓄熱
材を充填した第2蓄熱槽内の1次側熱交換器と、切替弁
を介した1次側熱交換部と2次側熱交換部とからなる冷
媒熱交換器の1次側熱交換部とを順次連通して1次側冷
凍サイクルを形成すると共に、第1蓄熱槽内の2次側熱
交換器,第1冷媒搬送ポンプ,室内側熱交換器の出入口
に設けた切替弁からなる第1の2次側冷凍サイクル、及
び、第2蓄熱槽内の2次側熱交換器,第2冷媒搬送ポン
プ,室内側熱交換器の出入口に設けた前記切替弁からな
る第2の2次側冷凍サイクルとを並列に備えた2次側冷
凍サイクルを形成し、かつ、冷媒熱交換器の2次側熱交
換部が切替弁を介して、第1の2次側冷凍サイクル、あ
るいは、第2の2次側冷凍サイクルと連通することによ
り、夜間電力を利用した蓄熱により暖房と冷房の同時運
転を実現でき、低運転費の空調機を提供することが可能
になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例によるヒートポンプ式空気調
和機の冷凍システム図、第2図は従来例を示すヒートポ
ンプ式空気調和機の冷凍システム図である。 1……室外機、2……圧縮機、3……四方弁、4……室
外側熱交換器、5……第1膨張弁、8a〜8c……室内側熱
交換器、11……蓄熱材、12a,12b……蓄熱槽、13a,13b…
…蓄熱槽の1次側熱交換器、14a,14b……蓄熱槽の2次
側熱交換器、15a,15b……冷媒搬送ポンプ、17……冷媒
熱交換器、20……第2膨張弁、KV1〜KV6……二方弁、V1
〜V4……三方弁、Va1,Va2,Vb1,Vb2,Vc1,Vc2……三方
弁、HE1……冷媒熱交換器の1次側熱交換部、HE2……冷
媒熱交換器の2次側熱交換部。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧縮機,四方弁,室外側熱交換器,第1膨
    張弁からなる室外機と、蓄熱材を充填した第1蓄熱槽内
    の1次側熱交換器と、第2膨張弁と、蓄熱材を充填した
    第2蓄熱槽内の1次側熱交換器と、切替弁を介した1次
    側熱交換部と2次側熱交換部とからなる冷媒熱交換器の
    1次側熱交換部とを順次連通して1次側冷凍サイクルを
    形成するとともに、第1蓄熱槽内の2次側熱交換器,第
    1冷媒搬送ポンプ,室内側熱交換器の出入口に設けた切
    替弁からなる第1の2次側冷凍サイクル、及び、第2蓄
    熱槽内の2次側熱交換器,第2冷媒搬送ポンプ,前記室
    内側熱交換器の出入口に設けた前記切替弁からなる第2
    の2次側冷凍サイクルとを並列に備えた2次側冷凍サイ
    クルを形成し、かつ、前記冷媒熱交換器の2次側熱交換
    部が切替弁を介して、第1の2次側冷凍サイクル、ある
    いは、第2の2次側冷凍サイクルと連通する多室式空気
    調和機。
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