JP2833339B2 - 蓄熱式空気調和装置 - Google Patents

蓄熱式空気調和装置

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JP2833339B2
JP2833339B2 JP4113702A JP11370292A JP2833339B2 JP 2833339 B2 JP2833339 B2 JP 2833339B2 JP 4113702 A JP4113702 A JP 4113702A JP 11370292 A JP11370292 A JP 11370292A JP 2833339 B2 JP2833339 B2 JP 2833339B2
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浩 中田
正美 今西
秀明 田頭
武司 吉田
宏明 浜
守也 宮本
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、昼間電力の平準化対
策のために、蓄熱媒体を内蔵する蓄熱槽を備えた蓄熱式
空気調和装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、図7〜9に示すような蓄熱式
空気調和装置(特願平3−320287号)が提案され
ている。図7において、1は圧縮機、2は凝縮器、3は
第1の減圧機構、4は蒸発器、5はアキュムレータで1
〜5と順次接続され、一般冷房回路を形成している。6
は7の蓄熱槽中に収納されている蓄熱媒体、例えば水で
ある。8は蓄熱媒体と熱交換する蓄冷用熱交換器であ
り、8aの蓄冷用熱交換器入口と蒸発器4の入口との間
には第2の減圧機構19が接続されており、蓄冷用熱交
換器出口8bと蒸発器4の出口との間には冷媒ガスポン
プ18を接続することにより放冷運転回路を形成してい
る。なお、10〜17および20は弁等からなる開閉装
置である。また、9は蓄冷用バイパス回路であり、第1
の減圧機構3の出口と蓄冷用熱交換器入口8aを接続し
ており、圧縮機1、凝縮器2、第1の減圧機構3、蓄冷
用バイパス回路9、蓄冷用熱交換器8およびアキュムレ
ータ5を順次接続して蓄熱運転回路を形成している。
【0003】従来の蓄熱式空気調和装置は上記のように
構成される。そして、夜間に製氷する運転(以降、蓄熱
運転と呼ぶ)を行う際には、開閉装置10,11,12
を閉じ、開閉装置13,14,15,16,20を開
き、冷媒ガスポンプ18を停止したまま、圧縮機1を運
転する。圧縮機1より吐出された高温高圧ガス冷媒は凝
縮器2で放熱し、自身は凝縮,液化し、第1の減圧機構
3で断熱膨張し、低温の液・ガス二相流体となって蓄冷
用熱交換器8に入り、蓄熱媒体から熱を奪い、自身は蒸
発,ガス化してアキュムレータ5を経て、圧縮器1に戻
る。以上のような冷凍サイクルにより、蓄熱媒体6を凍
結させるなどによって低温の熱を蓄える。
【0004】そして、昼間の冷房負荷が所定値以下の場
合、蓄熱運転によって蓄えられた氷を利用して冷房運転
(以降、放冷運転と呼ぶ)を行う。すなわち、図8に示
すように、開閉装置10,14,16,20を閉じ、開
閉装置11,12,15,17を開き、圧縮器1を停止
したまま冷媒ガスポンプ18を運転する。冷媒ガスポン
プ18によって昇圧された低温低圧のガス冷媒は蓄冷用
熱交換器8に入り、蓄熱媒体に熱を与え、自身は凝縮,
液化して第2の減圧機構19によって断熱膨張し、低温
の液・ガス二相流体になって蒸発器4に流れ込みここで
周囲の熱を奪って冷房し、自身は蒸発,ガス化し、再び
冷媒ガスポンプ18に戻る。この放冷運転は、蒸発温度
が凝縮温度よりわずかに低いほぼ同等の圧力で行われ、
圧縮機1の入力に対して約3分の1の入力で冷媒ガスポ
ンプ18が同一の冷媒量を強制循環することができ、圧
縮機1を運転して冷房する際に比べて高いCOPの運転
を達成することができる。
【0005】昼間における冷房負荷が所定値以上の時
は、図9に示すように、開閉装置13,14,20を閉
じ、開閉装置10,11,12,15,16,17を開
き、圧縮機1、冷媒ガスポンプ18を両方とも運転さ
せ、一般冷房運転と放冷運転を同時に行った合流運転を
行う。この時、蒸発器4では、一般冷房運転と放冷運転
を行った時にそれぞれ流れる冷媒の合計の冷媒が流れる
ことになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の蓄熱式空気調和
装置は以上のように構成されているので、昼間における
冷房負荷が所定値以上の際には、一般冷房運転と放冷運
転を同時に運転した合流運転を行うことになる。つま
り、負荷の増分を、冷媒ガスポンプ18に比べて入力の
大きい圧縮機1を運転してまかなうために、例えば冷房
装置が多数台設置されているような工場では、入力が制
限容量を越えてしまうという問題点があった。したがっ
て、入力が制限容量を越えないような蓄熱式空気調和装
置による冷房運転を確立することが是非とも必要であっ
た。
【0007】この発明の目的は、昼間における冷房負荷
が所定値以上になった際、安価で確実な方法によって入
力が制限容量を越えないような運転を行える蓄熱式空気
調和装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる蓄熱式
空気調和装置は、蒸発器、並列状態に設けた複数の冷媒
ポンプ、蓄熱槽内の蓄熱媒体と熱交換する蓄冷用熱交換
器、および第2の減圧機構を接続して形成される冷媒ポ
ンプ放冷回路と、圧縮機、凝縮器、第1の減圧機構、第
1の減圧機構の出口と前記蓄冷用熱交換器入口を接続
し、前記第2の減圧機構をバイパスする蓄冷用バイパス
回路および前記冷媒ポンプと並列に設けられたバイパス
回路を順次接続して形成される蓄熱回路とを備え、冷房
負荷の増大に対して、前記冷媒ポンプ放冷回路による蓄
熱利用の放冷運転において、圧縮機を停止した状態で前
記複数の冷媒ポンプの運転台数を増加することにより対
応するものである。
【0009】また、この発明に係わる蓄熱式空気調和装
置は、蒸発器、吐出流量可変の冷媒ポンプ、蓄熱槽内の
蓄熱媒体と熱交換する蓄冷用熱交換器、および第2の減
圧機構を接続して形成される冷媒ポンプ放冷回路と、圧
縮機、凝縮器、第1の減圧機構、第1の減圧機構の出口
と前記蓄冷用熱交換器入口を接続し、前記第2の減圧機
構をバイパスする蓄冷用バイパス回路および前記冷媒ポ
ンプと並列に設けられたバイパス回路を順次接続して形
成される蓄熱回路とを備え、冷房負荷の増大に対して、
前記冷媒ポンプ放冷回路による蓄熱利用の放冷運転にお
いて、圧縮機を停止した状態で前記冷媒ポンプの吐出流
量を増加することにより対応するものである。
【0010】
【作用】この蓄熱式空気調和装置によると、冷媒ポンプ
を複数台設置し、冷媒ポンプの容量制御運転を行なって
冷房負荷をまかなうため、蓄熱式空気調和装置への入力
が小さくて済む。
【0011】また、この蓄熱式空気調和装置によると、
流量制御装置を設けて冷媒ポンプの容量制御運転を行な
って冷房負荷をまかなうため、蓄熱式空気調和装置への
入力が小さくて済む。また、1台の冷媒ポンプにて構成
されているので、冷媒ポンプを複数台並設した場合に比
べて冷媒ポンプの設置面積が少なくて済み、装置全体の
省スペ−スが図れる。
【0012】
【実施例】実施例1. この発明の実施例1を図1ないし図4に基づいて説明す
る。図1において、1は圧縮機、2は凝縮器、3は第1
の減圧機構、4は蒸発器、5はアキュムレータで1〜5
と順次接続され、一般冷房用回路を形成している。6は
7の蓄熱槽中に収納されている蓄熱媒体、例えば水であ
る。8は蓄熱媒体と熱交換する蓄冷用熱交換器であり、
8aの蓄冷用熱交換器入口と、蒸発器4の入口の間には
第2の減圧機構19が接続されており、蓄冷用熱交換器
出口8bと蒸発器4の出口の間には冷媒ガスポンプ2
1,22を接続することにより冷媒ガスポンプ放冷回路
を形成している。なお、この実施例では、冷媒ガスポン
プ21,22を2台設置した例を示している。9は蓄
用バイパス回路であり、第1の減圧機構3の出口と蓄冷
用熱交換器入口8aを接続しており、圧縮機1、凝縮器
2、第1の減圧機構3、蓄冷用バイパス回路9、蓄冷用
熱交換器8およびアキュムレータ5を順次接続して蓄熱
回路を形成している。
【0013】図2は主として深夜電力時間帯の運転とな
る蓄熱運転時の動作を示しており、開閉装置10,1
1,12を閉じ、開閉装置13,14,15,16,2
0を開き、冷媒ガスポンプ21,22を停止したまま、
圧縮機1を運転させる。圧縮機1より吐出された高温高
圧のガス冷媒は凝縮器2で放熱し、自身は凝縮,液化
し、第1の減圧機構3で断熱膨脹し、低温の液・ガス二
相流体となって蓄冷用熱交換器8に入り、蓄熱媒体から
熱を奪い、自身は蒸発,ガス化してアキュムレータ5を
経て、圧縮機1に戻る。以上の冷凍サイクルにより、蓄
熱媒体6を凍結させるなどにより低温の熱を蓄える。
【0014】また、上記蓄熱運転終了後、蓄熱利用によ
り放冷運転を行う場合には、図3に示すように開閉装置
10,14,16,20を閉じ、開閉装置11,12,
15,17を開き、圧縮機1は停止したまま冷媒ガスポ
ンプ21のみを運転させる。冷媒ガスポンプ21によっ
て昇圧された低温,低圧のガス冷媒は、蓄冷用熱交換器
8に入り、蓄熱媒体6に熱を与え、自身は凝縮,液化
し、第2の減圧機構19によって断熱膨脹し、低温の液
・ガス二相流体となって、蒸発器4に流れ込み、ここで
周囲より熱を奪って冷房し、自身は蒸発,ガス化して冷
媒ガスポンプ21に戻る。この放冷運転は、蒸発温度が
凝縮温度よりわずかに低いほぼ同等の圧力で行われ、圧
縮機1の入力に比べて大幅に小さい入力で冷媒ガスポン
プ21が同一の冷媒量を強制循環することができ、圧縮
機1を運転して冷房する際に比べて高いC.O.Pの運
転を達成することができる。
【0015】ここで昼間の冷房負荷が所定値以上になっ
た場合、冷媒ガスポンプ22を運転して冷房負荷の増分
をまかなうようにする。すなわち、2台の冷媒ガスポン
プ21,22によって放冷運転を行う。そして、再び冷
房負荷が所定値以下になったときには、冷媒ガスポンプ
22の運転を停止し、再び冷媒ガスポンプ21のみを運
転させるようにする。
【0016】上記に述べた昼間の冷房負荷と蓄冷運転負
荷そして冷媒ガスポンプの運転との関係についての例を
図4に示す。図中Q3は蓄冷運転負荷、Q2は放冷運転
負荷つまり冷媒ガスポンプ1台のみでまかなう負荷であ
り、Q1−Q2は冷房負荷増分で冷媒ガスポンプ2台目
でまかなう負荷である。
【0017】実施例2.この発明の実施例2を図5およ
び図6に基づいて説明する。なお図1ないし図3に示し
た実施例1と同一部分は、同一符号を付してその説明を
省略する。図5において、24は例えばインバータのよ
うな流量制御装置であり、冷媒ガスポンプ23と連動し
て、冷媒ガスポンプ23の吐出流量を可変できるような
構成になっている。
【0018】蓄熱運転時の動作については実施例1と同
様であるため説明を省略することにする。蓄熱運転終了
後、冷房運転する際には、冷媒ガスポンプ23を運転さ
せて実施例1と同様な動作を行う(図6)。そして、冷
房負荷の変動に応じて流量制御装置24を駆動すること
によって冷媒ガスポンプ23の吐出流量を変化させ、容
量制御運転を行う。すなわち、冷房負荷が小さい時には
流量制御装置24によって冷媒ガスポンプ23の吐出流
量を抑制し、冷房負荷が大きい時には流量制御装置24
によって冷媒ガスポンプ23の吐出流量を多くする。
【0019】
【発明の効果】以上のように、この発明における蓄熱式
空気調和装置によれば、冷房負荷の増大に対して、冷媒
ポンプ放冷回路による蓄熱利用の放冷運転において、圧
縮機を停止した状態で複数の冷媒ポンプの運転台数を増
加することにより対応するものであるので、冷房負荷が
増加しても蓄熱利用の冷房運転により小さな電力入力で
冷房負荷に対応できる、という効果が得られる。
【0020】また、冷房負荷の増大に対して、冷媒ポン
プ放冷回路による蓄熱利用の放冷運転において、圧縮機
を停止した状態で冷媒ポンプの吐出流量を増加すること
により対応するものであるので、冷房負荷が増加しても
蓄熱利用の冷房運転により小さな電力入力で冷房負荷に
対応できるとともに、冷媒ポンプを複数台並設した場合
に比べて冷媒ポンプの設置面積が少なくてすみ、装置全
体の省スペースが図れる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1による蓄熱式空気調和装置
の冷媒配管系統図である。
【図2】この発明の実施例1による蓄冷運転時の動作を
示す回路図である。
【図3】この発明の実施例1による冷房運転時の動作を
示す回路図である。
【図4】この発明の実施例1による蓄冷運転・冷房運転
時の負荷と冷媒ガスポンプの運転との関係を示したグラ
フである。
【図5】この発明の実施例2による蓄熱式空気調和装置
の冷媒配管系統図である。
【図6】この発明の実施例2による冷房運転時の動作を
示す回路図である。
【図7】従来例の蓄熱式空気調和装置の冷媒配管系統図
である。
【図8】従来例の冷房運転時の動作を示す回路図であ
る。
【図9】従来例の冷房負荷が所定値以上になった場合に
おける冷房運転時の動作を示す回路図である。
【符号の説明】
1 圧縮機 2 凝縮器 3 第1の減圧機構 4 蒸発器 5 アキュムレータ 7 蓄熱槽 8 蓄冷用熱交換器 9 蓄冷用バイパス回路 10,11,12,13,14,15,16,17,2
0 開閉装置 19 第2の減圧機構 21,22 冷媒ガスポンプ 24 流量制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 武司 和歌山市手平6丁目5番66号 三菱電機 株式会社 和歌山製作所内 (72)発明者 浜 宏明 和歌山市手平6丁目5番66号 三菱電機 株式会社 和歌山製作所内 (72)発明者 宮本 守也 和歌山市手平6丁目5番66号 三菱電機 株式会社 和歌山製作所内 (72)発明者 森本 修 和歌山市手平6丁目5番66号 三菱電機 株式会社 和歌山製作所内 (56)参考文献 特開 平3−191260(JP,A) 特開 昭61−83834(JP,A) 実開 昭63−134293(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F24F 5/00 102

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蒸発器、並列状態に設けた複数の冷媒ポ
    ンプ、蓄熱槽内の蓄熱媒体と熱交換する蓄冷用熱交換
    器、および第2の減圧機構を接続して形成される冷媒ポ
    ンプ放冷回路と、圧縮機、凝縮器、第1の減圧機構、第
    1の減圧機構の出口と前記蓄冷用熱交換器入口を接続
    し、前記第2の減圧機構をバイパスする蓄冷用バイパス
    回路および前記冷媒ポンプと並列に設けられたバイパス
    回路を順次接続して形成される蓄熱回路とを備え、冷房
    負荷の増大に対して、前記冷媒ポンプ放冷回路による蓄
    熱利用の放冷運転において、圧縮機を停止した状態で前
    記複数の冷媒ポンプの運転台数を増加することにより対
    応することを特徴とする蓄熱式空気調和装置。
  2. 【請求項2】 蒸発器、吐出流量可変の冷媒ポンプ、蓄
    熱槽内の蓄熱媒体と熱交換する蓄冷用熱交換器、および
    第2の減圧機構を接続して形成される冷媒ポンプ放冷回
    路と、圧縮機、凝縮器、第1の減圧機構、第1の減圧機
    構の出口と前記蓄冷用熱交換器入口を接続し、前記第2
    の減圧機構をバイパスする蓄冷用バイパス回路および前
    記冷媒ポンプと並列に設けられたバイパス回路を順次接
    続して形成される蓄熱回路とを備え、冷房負荷の増大に
    対して、前記冷媒ポンプ放冷回路による蓄熱利用の放冷
    運転において、圧縮機を停止した状態で前記冷媒ポンプ
    の吐出流量を増加することにより対応することを特徴と
    する蓄熱式空気調和装置。
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