JP2863474B2 - 蓄熱式空気調和機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気を熱源とする
空気調和機において、夜間電力を利用するための蓄熱・
放熱機能、及びその制御機能を備えた蓄熱式空気調和機
に関する。

【０００２】

【従来の技術】蓄熱式空気調和機については、既にさま
ざまな開発がなされており、例えば、特開平３−１４４
２３６号公報に示されているような蓄熱式空気調和機が
ある。

【０００３】その基本的な技術について述べると、図５
に示すように、室外機１は、圧縮機２、第１四方弁３
ａ、熱源側熱交換器４、第１膨張弁５ａ、第１切替弁Ｋ
Ｖ１、第１補助熱交換器７ａと第２補助熱交換器７ｂと
からなる冷媒対冷媒熱交換器ＨＥＸ、蓄熱用熱交換器８
ａと放熱用熱交換器８ｂとからなる蓄熱槽ＳＴＲと蓄熱
材である水９、冷媒の流路を切替える第２切替弁ＫＶ
２、冷媒量調節タンク１１及び冷媒を搬送する冷媒搬送
ポンプＰＭとから構成されている。また、複数の室内機
１３ａ，１３ｂは、利用側熱交換器１４ａ，１４ｂから
構成されている。

【０００４】また、熱源側冷凍サイクルは、圧縮機２、
第１四方弁３ａ、熱源側熱交換器４、第１膨張弁５ａ、
第１切替弁ＫＶ１、冷媒対冷媒熱交換器ＨＥＸの第１補
助熱交換器７ａ、蓄熱槽ＳＴＲの蓄熱用熱交換器８ａと
から構成されている。

【０００５】利用側冷凍サイクルは、冷媒対冷媒熱交換
器ＨＥＸの第２補助熱交換器７ｂと蓄熱槽ＳＴＲの放熱
用熱交換器８ｂ、冷媒の流路を切替える第２切替弁ＫＶ
２、冷媒量調節タンク１１、冷媒を搬送する冷媒搬送ポ
ンプＰＭ、室内機１３ａ，１３ｂとから構成されてい
る。

【０００６】次に、その冷凍サイクルについて説明す
る。この冷凍サイクルは、夜間に温水を作る暖房蓄熱運
転（製氷する冷房製氷運転）と、昼間の暖房運転（冷房
運転）に大きく分けることができる。尚、夜間製氷運転
と昼間の冷房運転については、運転モ−ドのみの説明に
とどめ詳細な説明は割愛する。

【０００７】Ａ）夜間蓄熱運転 熱源側冷凍サイクルにおいて、蓄熱槽ＳＴＲが作用し、
冷媒対冷媒熱交換器ＨＥＸは作用しないように第１切替
弁ＫＶ１を切替える。この時、冷媒搬送ポンプＰＭは停
止しており、利用側サイクルは作用しない。この熱源側
冷凍サイクルの作用について、以下説明する。

【０００８】尚、第１四方弁３ａのモ−ドについては、
圧縮機２の吐出側と熱源側熱交換器４とを、かつ圧縮機
２の吸入側と蓄熱槽ＳＴＲとを連通する場合を冷房モ−
ド、圧縮機２の吐出側と蓄熱槽ＳＴＲとを、かつ圧縮機
２の吸入側と熱源側熱交換器４とを連通する場合を暖房
モ−ドと定義する。

【０００９】また、第１切替弁ＫＶ１については熱源側
冷凍サイクル内にて蓄熱槽ＳＴＲと第１膨張弁５ａとを
連通する設定を第１ＳＴＲ回路、冷媒対冷媒熱交換器Ｈ
ＥＸと第１膨張弁５ａとを連通する設定を第１ＨＥＸ回
路と定義する。

【００１０】Ａ−１）暖房蓄熱運転 第１四方弁３ａを暖房モ−ド、第１膨張弁５ａを所定の
開度、第１切替弁ＫＶ１を第１ＳＴＲ回路とする。この
時、圧縮機２から送られる高温高圧の冷媒は、蓄熱槽Ｓ
ＴＲの蓄熱用熱交換器８ａ内にて凝縮し、蓄熱材である
水９を加熱する。その後、第１膨張弁５ａで減圧されて
液あるいは二相状態となり、熱源側熱交換器４にて蒸発
し、圧縮機２へ戻る。

【００１１】この様な作用により、蓄熱槽ＳＴＲ内の水
が温水となり、蓄熱されていく。 Ｂ）昼間運転 昼間時の暖房運転は、圧縮機２と熱源側熱交換器４と冷
媒対冷媒熱交換器ＨＥＸと冷媒搬送ポンプＰＭと利用側
熱交換器１４ａ，１４ｂを作用させる通常暖房運転と、
通常暖房運転に蓄熱槽ＳＴＲを加えた併用暖房運転とに
分けることができる。

【００１２】これらの運転パタ−ンは、室内負荷や夜間
蓄熱運転で蓄熱槽ＳＴＲ内に蓄えられた蓄熱量の大きさ
に応じて使い分ける。例えば、早朝など室内負荷が大き
い時には併用暖房運転を行うことにより負荷に対応で
き、室内負荷が小さい場合や蓄熱槽ＳＴＲ内の蓄熱量か
無くなった場合に、通常暖房運転へ切り替える。

【００１３】これらの運転パタ−ンにおける冷凍サイク
ルの作用について、以下説明する。また、第２切替弁Ｋ
Ｖ２については利用側冷凍サイクル内にて冷媒対冷媒熱
交換器ＨＥＸと利用側熱交換器１４ａ，１４ｂとを連通
する設定を第２ＨＥＸ回路、冷媒対冷媒熱交換器ＨＥＸ
と蓄熱槽ＨＥＸと利用側熱交換器１４ａ，１４ｂとを連
通する設定を第２（ＨＥＸ＋ＳＴＲ）回路と定義する。

【００１４】Ｂ−１）通常暖房運転 熱源側冷凍サイクルは、第１四方弁３ａを暖房モ−ド、
第１膨張弁５ａを所定の開度、第１切替弁ＫＶ１を第１
ＨＥＸ回路とする。この時、圧縮機２から送られる高温
高圧の冷媒は、冷媒対冷媒熱交換器ＨＥＸの第１補助熱
交換器７ａにて凝縮し、第１膨張弁５ａで減圧されて液
あるいは二相状態となり、熱源側熱交換器４にて蒸発
し、圧縮機２へ戻る。

【００１５】利用側冷凍サイクルは、第２切替弁ＫＶ２
を第２ＨＥＸ回路とする。冷媒量調節タンク１１から液
または二相冷媒が、冷媒搬送ポンプＰＭによって冷媒対
冷媒熱交換器ＨＥＸの第２補助熱交換器７ｂに搬送され
る。ここで冷媒対冷媒熱交換器ＨＥＸの第１補助熱交換
器７ａにより加熱されることで蒸発してガス冷媒となり
第２切替弁ＫＶ２へ向かう。

【００１６】第２切替弁ＫＶ２から流出したガス冷媒
は、利用側熱交換器１４ａ，１４ｂへ送られる。この
時、室内空気へ放熱凝縮することで暖房を行う。

【００１７】凝縮した液冷媒は冷媒量調節タンク１１に
再び送られる。この様なサイクルにより暖房運転を行
う。

【００１８】Ｂ−２）併用暖房運転 Ｂ−１の通常暖房運転に蓄熱槽ＳＴＲの放熱用熱交換器
８ｂを加えた運転である。

【００１９】熱源側冷凍サイクルは、Ｂ−１の通常暖房
運転時と同じであるので省略し、利用側冷凍サイクルに
ついて説明する。

【００２０】利用側冷凍サイクルは、第２切替弁ＫＶ２
を第２（ＨＥＸ＋ＳＴＲ）回路とする。冷媒量調節タン
ク１１から液または二相冷媒が、冷媒搬送ポンプＰＭに
よって冷媒対冷媒熱交換器ＨＥＸの第２補助熱交換器７
ｂに搬送される。ここで冷媒対冷媒熱交換器ＨＥＸの第
１補助熱交換器７ａにより加熱されることで蒸発してガ
ス冷媒となり第２切替弁ＫＶ２へ流入する。第２切替弁
ＫＶ２の弁開度は、蓄熱槽ＳＴＲと冷媒対冷媒熱交換器
ＨＥＸの能力に合わせて調整されている。第２切替弁Ｋ
Ｖ２から流出したガス冷媒は、利用側熱交換器１４ａ，
１４ｂへ送られる。

【００２１】この時、室内空気から放熱凝縮して暖房を
行う。凝縮した液冷媒は冷媒量調節タンク１１に再び送
られる。この様なサイクルにより暖房運転を行う。

【００２２】この場合、室内への暖房能力は、熱源側冷
凍サイクルの能力と、蓄熱槽ＳＴＲの放熱用熱交換器８
ｂでの放熱能力との和となり、暖房能力が増大する。

【００２３】これら通常暖房運転や併用暖房運転は、室
内負荷や夜間蓄熱運転で蓄熱槽ＳＴＲ内に蓄えられた蓄
熱量の大きさに応じて使い分ける。例えば、極寒期にお
ける早朝の室内負荷が大きい時には併用暖房運転とし、
日中の室内負荷が小さい時や蓄熱槽ＳＴＲ内の蓄熱量が
無くなった場合には通常暖房運転に切り替えることで、
必要負荷に対応できる。

【００２４】以上のように、夜間の余剰電力エネルギー
を熱に変換して蓄熱しておき、昼間にその電力を利用す
ることにより、熱源機の設備容量を低減でき、かつ電力
利用の平準化が図れる。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来例における冷媒対冷媒熱交換器ＨＥＸを使用する暖
房運転では、寒冷地などの低外気温条件では、外気温が
低い事による暖房能力の低下、及び室外熱交換器４への
着霜による影響のため暖房能力が不足していた。また、
蓄熱槽ＳＴＲから外気への放熱により蓄熱槽ＳＴＲ内の
水温ＴＷが低下するため、無駄なエネルギーが失われて
いた。

【００２６】そこで、本発明は上記欠点を鑑み、暖房
時、蓄熱槽に蓄えた蓄熱量を有効利用し、且つ低外気温
条件下においても十分な暖房能力を供給できる蓄熱式空
気調和機を提供することを目的とするものである。

【００２７】

【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、圧縮機と、第１四方弁と、熱源側熱
交換器と、第１膨張弁と、第１補助熱交換器と第２補助
熱交換器とからなる冷媒対冷媒熱交換器の第１補助熱交
換器とを順次環状に連接し、かつ第２膨張弁及び蓄熱用
熱交換器と放熱用熱交換器と蓄熱材とからなる蓄熱槽の
蓄熱用熱交換器とを直列に接続したものを、前記第１膨
張弁と前記第１補助熱交換器との直列接続部分に並列に
接続してなる熱源側冷凍サイクルと、冷媒搬送ポンプと
第２四方弁と冷媒タンクとを順次環状に連接したポンプ
ユニットと、室内流量弁と利用側熱交換器とからなる複
数の室内ユニットと、前記第２補助熱交換器と第１流量
弁とを直列に接続したものに対し、前記放熱用熱交換器
と第２流量弁とを直列接続したものを並列に接続したも
のとを環状に接続してなる利用側冷凍サイクルとからな
り、前記第１膨張弁と前記熱源側熱交換器の間に位置す
る第１二方弁と、前記蓄熱用熱交換器と前記第１補助熱
交換器の間に位置する第２二方弁と、一端を前記蓄熱用
熱交換器と前記第２二方弁との間に他端を前記第１四方
弁と圧縮機との間に位置するバイパスと、前記バイパス
の途中に有する第３二方弁を備え、前記第２補助熱交換
器を使用する暖房運転モ−ドであることを検知する暖房
モ−ド検知手段と、前記蓄熱材の温度を検知する蓄熱材
温度検知手段と、前記蓄熱材の温度により蒸発器として
前記蓄熱用熱交換器を作用させると判断する蓄熱利用判
定手段と、前記蓄熱利用判定手段により蒸発器として前
記蓄熱用熱交換器を作用させると判断した場合に、前記
蓄熱材を熱源とする蒸発器として前記蓄熱用熱交換器を
作用させて前記熱源側冷凍サイクルを駆動する蓄熱利用
駆動手段とから構成された第１制御装置とを備え、前記
暖房モ−ド検知手段によって前記第２補助熱交換器を使
用するサイクルでの暖房運転であると検知した場合に、
前記蓄熱材温度検知手段によって前記蓄熱材の温度を検
知し、蓄熱利用判定手段により前記蓄熱材の温度が予め
定められた第１所定温度以上、且つ予め定められた第２
所定温度未満ならば前記蓄熱材を熱源とする蒸発器とし
て前記蓄熱用熱交換器を作用させると判断し、前記蓄熱
利用駆動手段により前記蓄熱材を熱源とする蒸発器とし
て前記蓄熱用熱交換器を作用させると判断した場合に、
第１二方弁と第２二方弁を閉じ、且つ第３二方弁と第２
膨張弁を開くものである。

【００２８】また、前記圧縮機吸入部の圧力を検知する
圧縮機吸入圧力検知手段と、前記圧縮機吸入圧力検知手
段により検知された前記圧縮機吸入部の圧力が予め定め
られた第１所定圧力を越える場合に前記第１二方弁を開
く第１二方弁駆動手段からなる第２制御装置を備え、前
記第２制御装置は、前記第１制御装置の機能に加えて、
前記圧縮機吸入圧力検知手段により検知された前記圧縮
機吸入部の圧力が前記第１所定圧力を越える場合に、前
記第１二方弁駆動手段により前記第１二方弁を開くもの
である。

【００２９】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、暖房モ
−ド検知手段によって第２補助熱交換器を使用するサイ
クルでの暖房運転であると検知した場合に、蓄熱材温度
検知手段によって蓄熱材の温度を検知し、蓄熱利用判定
手段により前記蓄熱材の温度が予め定められた第１所定
温度以上、且つ予め定められた第２所定温度未満ならば
前記蓄熱材を熱源とする蒸発器として蓄熱用熱交換器を
作用させると判断する。

【００３０】また、蓄熱利用駆動手段により前記蓄熱材
を熱源とする蒸発器として前記蓄熱用熱交換器を作用さ
せると判断した場合に、第１二方弁と第２二方弁を閉
じ、且つ第３二方弁と第２膨張弁を開く。この回路によ
り、第１補助熱交換器を凝縮器として作用させ、且つ前
記蓄熱用熱交換器を蒸発器として作用させる熱源側冷凍
サイクルが形成される。

【００３１】以上の様な操作により、前記蓄熱材を熱源
とした蒸発器なので、従来例で問題となった低外気温条
件時の暖房能力低下、及び蒸発器への着霜の心配が無い
ので、常に十分な暖房能力を提供でき、なおかつ蓄熱量
を有効利用できるという効果がある。

【００３２】また、請求項２に記載の発明は、暖房モ−
ド検知手段によって第２補助熱交換器を使用するサイク
ルでの暖房運転であると検知した場合に、蓄熱材温度検
知手段によって蓄熱材の温度を検知し、蓄熱利用判定手
段により前記蓄熱材の温度が予め定められた第１所定温
度以上、且つ予め定められた第２所定温度未満ならば前
記蓄熱材を熱源とする蒸発器として蓄熱用熱交換器を作
用させると判断する。

【００３３】また、蓄熱利用駆動手段により前記蓄熱材
を熱源とする蒸発器として前記蓄熱用熱交換器を作用さ
せると判断した場合に、第１二方弁と第２二方弁を閉
じ、且つ第３二方弁と第２膨張弁を開く。この回路によ
り、第１補助熱交換器を凝縮器として作用させ、且つ前
記蓄熱用熱交換器を蒸発器として作用させる熱源側冷凍
サイクルが形成される。

【００３４】また、圧縮機吸入圧力検知手段により検知
された前記圧縮機吸入部の圧力が予め定められた第１所
定圧力を越える場合に、第１二方弁駆動手段により第１
二方弁を開く。

【００３５】以上の様な操作により、前記蓄熱材を熱源
とした蒸発器であるので、従来例で問題となった低外気
温条件時の暖房能力の低下、及び蒸発器への着霜の心配
が無いので、常に十分な暖房能力を提供でき、なおかつ
蓄熱量を有効利用できるという効果があるでけでなく、
蓄熱材の温度が比較的高い場合に発生し易い圧縮機吸入
圧力の異常上昇時にも、第１二方弁を開いて過昇を防止
するので圧縮機の信頼性も確保できるという効果も得ら
れる。

【００３６】以下、本発明の実施の形態を添付図面に基
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。

【００３７】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１の冷凍サイクル図である。

【００３８】本実施の形態の蓄熱式空気調和機は、室外
ユニット１’と、ポンプユニットＰＵと、複数の室内ユ
ニット１３ａ，１３ｂと、蓄熱槽ＳＴＲとから構成され
ている。

【００３９】室外ユニット１’は、圧縮機２、第１四方
弁３ａ、熱源側熱交換器４、第１膨張弁５ａ、第２膨張
弁５ｂ、第１補助熱交換器７ａと第２補助熱交換器７ｂ
とからなる冷媒対冷媒熱交換器ＨＥＸ、第２補助熱交換
器７ｂ用の第１流量弁ＲＶ１、放熱用熱交換器８ｂ用の
第２流量弁ＲＶ２、第１二方弁ＮＶ１、第２二方弁ＮＶ
２、バイパスＢＰ、第３二方弁ＮＶ３から構成されてい
る。

【００４０】蓄熱槽ＳＴＲは、蓄熱材９と蓄熱用熱交換
器８ａと放熱用熱交換器８ｂとからなりたっている。

【００４１】ポンプユニットＰＵは冷媒タンク１１、冷
媒搬送ポンプＰＭ、及び第２四方弁３ｂとからなり、室
内ユニット１３ａ，１３ｂは、利用側交換器１４ａ，１
４ｂ、室内流量弁１５ａ，１５ｂとから構成されてい
る。

【００４２】上記構成において、熱源側冷凍サイクル
は、圧縮機２と、第１四方弁３ａと、熱源側熱交換器４
と、第１膨張弁５ａと、第１補助熱交換器７ａと第２補
助熱交換器７ｂとからなる冷媒対冷媒熱交換器ＨＥＸの
第１補助熱交換器７ａとを順次環状に連接し、かつ第２
膨張弁５ｂ及び蓄熱用熱交換器８ａと放熱用熱交換器８
ｂと蓄熱材９とからなる蓄熱用熱交換器８ａとを直列に
接続したものを、前記第１膨張弁５ａと前記冷媒対冷媒
熱交換器ＨＥＸの第１補助熱交換器７ａとの直列接続部
分に並列に接続してなる。

【００４３】利用側冷凍サイクルは、冷媒搬送ポンプＰ
Ｍと第２四方弁３ｂと冷媒タンク１１とを順次環状に連
接したポンプユニットＰＵと、室内流量弁１５ａ，１５
ｂと利用側熱交換器１４ａ，１４ｂとからなる複数の室
内ユニット１３ａ，１３ｂと、前記第２補助熱交換器７
ｂと第１流量弁５ａとを直列に接続したものに対し、前
記放熱用熱交換器８ｂと第２流量弁ＲＶ２とを直列接続
したものを並列に接続したものとを環状に接続してな
る。

【００４４】また、第１膨張弁５ａと熱源側熱交換器４
の間に位置する第１二方弁ＮＶ１と、蓄熱用熱交換器Ｓ
ＴＲと第１補助熱交換器７ａの間に位置する第２二方弁
ＮＶ２と、一端を蓄熱用熱交換器８ａと第２二方弁ＮＶ
２との間に他端を第１四方弁３ａと圧縮機２との間に位
置するバイパスＢＰと、バイパスＢＰの途中に有する第
３二方弁ＮＶ３を備えている。

【００４５】また、第２補助熱交換器７ｂを使用する暖
房運転モ−ドであることを検知する暖房モ−ド検知手段
１８と、蓄熱材９の温度ＴＷを検知する蓄熱材温度検知
手段１９と、蓄熱材９の温度ＴＷにより蒸発器として蓄
熱用熱交換器８ａを作用させると判断する蓄熱利用判定
手段２０と、蓄熱利用判定手段２０により蒸発器として
蓄熱用熱交換器８ａを作用させると判断した場合に、蓄
熱材９を熱源とする蒸発器として蓄熱用熱交換器８ａを
作用させて熱源側冷凍サイクルを駆動する蓄熱利用駆動
手段２１とから構成された第１制御装置ＣＮ１を備えて
いる。

【００４６】ここで、サ−ミスタＳＭは、蓄熱材９の温
度ＴＷを検知する蓄熱材温度検知手段１９の一具体例と
して示している。

【００４７】従来例に説明した時と同様に、熱源側冷凍
サイクル内にて蓄熱槽ＳＴＲと第１膨張弁５ａとを連通
する設定を第１ＳＴＲ回路、冷媒対冷媒熱交換器ＨＥＸ
と第１膨張弁５ａとを連通する設定を第１ＨＥＸ回路と
定義し、利用側冷凍サイクル内にて冷媒対冷媒熱交換器
ＨＥＸと利用側熱交換器１４ａ，１４ｂとを連通する設
定を第２ＨＥＸ回路、冷媒対冷媒熱交換器ＨＥＸと蓄熱
槽ＨＥＸと利用側熱交換器１４ａ，１４ｂとを連通する
設定を第２（ＨＥＸ＋ＳＴＲ）回路と定義する。

【００４８】次に、この実施の形態の構成における作用
を説明する。但し、第１制御装置ＣＮ１の作用以外は、
従来例と同一作用であることから、各運転パタ−ンの作
用については説明を省略する。そして、従来例と異なる
第１制御装置ＣＮ１の作用について、図２のフローチャ
ートを用いて説明する。

【００４９】ＳＴＥＰ１は、暖房モ−ド検知手段１８に
よって、第２補助熱交換器７ｂを使用する暖房運転モ−
ド（即ち熱源側冷凍サイクルは第１ＨＥＸ回路であり、
利用側冷凍サイクルは第２ＨＥＸ回路で暖房運転を行っ
ていること）であると検知してＳＴＥＰ２に移行し、そ
れ以外はル−チンから抜ける。

【００５０】ＳＴＥＰ２は、蓄熱材温度検知手段１９に
よって、蓄熱材９（例えば水）の水温ＴＷを検知し、Ｓ
ＴＥＰ３へ移行する。

【００５１】ＳＴＥＰ３は、蓄熱利用判定手段２０によ
り、水温ＴＷが予め定められた第１所定温度Ｔ１以上
（例えばＴＷ≧５℃）、且つ予め定められた第２所定温
度Ｔ２未満（例えばＴＷ＜４０℃）ならば蓄熱材である
水９を熱源とする蒸発器として蓄熱用熱交換器８ａを作
用させると判断しＳＴＥＰ４へ移行し、それ以外ならば
ル−チンから抜ける。

【００５２】ＳＴＥＰ４は、蓄熱利用駆動手段２１によ
り蓄熱材である水９を熱源とする蒸発器として蓄熱用熱
交換器８ａを作用させると判断した場合に、第１二方弁
ＮＶ１と第２二方弁ＮＶ２を閉じ、且つ第３二方弁ＮＶ
３と第２膨張弁５ｂを開き、ＳＴＥＰ５に移行する。こ
の回路により、第１補助熱交換器７ａを凝縮器として作
用させ、且つ蓄熱用熱交換器８ａを蒸発器として作用さ
せる熱源側冷凍サイクルが形成される。そして、蓄熱材
である水９を熱源とした蒸発器なので、従来例で問題と
なった低外気温条件時の暖房能力低下、及び蒸発器への
着霜の心配が無いので、常に十分な暖房能力を提供で
き、なおかつ蓄熱量を有効利用できるという効果があ
る。

【００５３】ＳＴＥＰ５では、蓄熱利用判定手段２０に
より、水温ＴＷが予め定められた第３所定温度Ｔ３未満
（例えばＴＷ＜５℃）ならば、蓄熱材である水９が熱源
温度として低温となったためこれ以上使用できないと判
断しＳＴＥＰ６へ移行し、それ以外ならばまだ使用でき
るとしてＳＴＥＰ５の頭に戻る。

【００５４】ＳＴＥＰ６では、熱源側冷凍サイクルを第
１ＨＥＸ回路に戻し、暖房運転を継続する。

【００５５】この様にして、ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ６
のルーチンを、冷暖房装置の運転中繰り返すことによっ
て、第１補助熱交換器７ａを凝縮器として作用させ、且
つ蓄熱用熱交換器８ａを蓄熱材である水９を熱源とした
蒸発器蒸発器として作用させる熱源側冷凍サイクルが形
成できるので、従来例で問題となった低外気温条件時の
暖房能力低下、及び蒸発器への着霜の心配が無いので、
常に十分な暖房能力を提供でき、なおかつ蓄熱量を有効
利用できるという効果がある。

【００５６】以上の様に、本実施の形態では蓄熱式空気
調和機において、第１膨張弁５ａと熱源側熱交換器４の
間に位置する第１二方弁ＮＶ１と、蓄熱用熱交換器８ａ
と第１補助熱交換器７ａの間に位置する第２二方弁ＮＶ
２と、一端を蓄熱用熱交換器８ａと第２二方弁ＮＶ２と
の間に他端を第１四方弁３ａと圧縮機２との間に位置す
るバイパスＢＰと、バイパスＢＰの途中に有する第３二
方弁ＮＶ３を備えている。

【００５７】また、暖房モ−ド検知手段１８によって第
２補助熱交換器７ｂを使用するサイクルでの暖房運転で
あると検知した場合に、蓄熱材温度検知手段１９によっ
て蓄熱材である水９の水温ＴＷを検知し、蓄熱利用判定
手段２０により水温ＴＷが予め定められた第１所定温度
Ｔ１以上、且つ予め定められた第２所定温度Ｔ２未満な
らば蓄熱材である水９を熱源とする蒸発器として蓄熱用
熱交換器８ａを作用させると判断し、蓄熱利用駆動手段
２１により蓄熱材である水９を熱源とする蒸発器として
蓄熱用熱交換器８ａを作用させると判断した場合に、第
１二方弁ＮＶ１と第２二方弁ＮＶ２を閉じ、且つ第３二
方弁ＮＶ３と第２膨張弁５ｂを開く。

【００５８】以上のような操作により、第１補助熱交換
器７ａを凝縮器として作用させ、且つ蓄熱用熱交換器８
ａを蒸発器として作用させる熱源側冷凍サイクルが形成
される。

【００５９】従って、蓄熱材である水９を熱源とした蒸
発器なので、従来例で問題となった低外気温条件時の暖
房能力低下や蒸発器への着霜の心配が無いので、常に十
分な暖房能力を提供でき、なおかつ無駄に外気への熱ロ
スとなっていた蓄熱量を有効利用できるという効果があ
る。

【００６０】（実施の形態２）図３は本発明の実施の形
態２の冷凍サイクル図である。

【００６１】ここで、第２制御装置ＣＮ２以外は実施の
形態１と同一構成及び同一作用であることから、実施の
形態１と異なる第２制御装置ＣＮ２の構成及び作用につ
いてのみ説明する。

【００６２】第２補助熱交換器７ｂを使用する暖房運転
モ−ドであることを検知する暖房モ−ド検知手段１８
と、蓄熱材９の温度ＴＷを検知する蓄熱材温度検知手段
１９と、蓄熱材９の温度ＴＷにより蒸発器として蓄熱用
熱交換器８ａを作用させると判断する蓄熱利用判定手段
２０と、蓄熱利用判定手段２０により蒸発器として蓄熱
用熱交換器８ａを作用させると判断した場合に、蓄熱材
９を熱源とする蒸発器として蓄熱用熱交換器８ａを作用
させて熱源側冷凍サイクルを駆動する蓄熱利用駆動手段
２１と、圧縮機２の吸入部圧力Ｐを検知する圧縮機吸入
圧力検知手段２２と、圧縮機吸入圧力検知手段２２によ
り検知された圧縮機２の吸入圧力Ｐが第１所定圧力Ｐ１
を越える場合に第１二方弁ＮＶ１を開く第１二方弁駆動
手段２３とから構成された第２制御装置ＣＮ２を備えて
いる。

【００６３】ここで、サ−ミスタＳＭは、蓄熱材９の温
度ＴＷを検知する蓄熱材温度検知手段１９の一具体例と
して示している。また、圧力センサーＰＳは、圧縮機２
の吸入部圧力Ｐを検知する圧縮機吸入圧力検知手段２２
の一具体例として示している。

【００６４】次に、この実施の形態２の構成における作
用を説明する。但し、第２制御装置ＣＮ２の作用以外
は、実施の形態１と同一作用であることから、各運転パ
タ−ンの作用については説明を省略する。そして、実施
の形態１と異なる第２制御装置の作用について、図４の
フローチャートを用いて説明する。

【００６５】ＳＴＥＰ１は、暖房モ−ド検知手段１８に
よって、第２補助熱交換器７ｂを使用する暖房運転モ−
ド（即ち熱源側冷凍サイクルは第１ＨＥＸ回路であり、
利用側冷凍サイクルは第２ＨＥＸ回路で暖房運転を行っ
ていること）であると検知してＳＴＥＰ２に移行し、そ
れ以外はル−チンから抜ける。

【００６６】ＳＴＥＰ２は、蓄熱材温度検知手段１９に
よって、蓄熱材９（例えば水）の水温ＴＷを検知し、Ｓ
ＴＥＰ３へ移行する。

【００６７】ＳＴＥＰ３は、蓄熱利用判定手段２０によ
り、水温ＴＷが予め定められた第１所定温度Ｔ１以上
（例えばＴＷ≧５℃）、且つ予め定められた第２所定温
度Ｔ２未満（例えばＴＷ＜４０℃）ならば蓄熱材である
水９を熱源とする蒸発器として蓄熱用熱交換器８ａを作
用させると判断しＳＴＥＰ４へ移行し、それ以外ならば
ル−チンから抜ける。

【００６８】ＳＴＥＰ４は、蓄熱利用駆動手段２１によ
り蓄熱材である水９を熱源とする蒸発器として蓄熱用熱
交換器８ａを作用させると判断した場合に、第１二方弁
ＮＶ１と第２二方弁ＮＶ２を閉じ、且つ第３二方弁ＮＶ
３と第２膨張弁５ｂを開き、ＳＴＥＰ５に移行する。こ
の回路により、第１補助熱交換器７ａを凝縮器として作
用させ、且つ蓄熱用熱交換器８ａを蒸発器として作用さ
せる熱源側冷凍サイクルが形成される。そして、蓄熱材
である水９を熱源とした蒸発器なので、従来例で問題と
なった低外気温条件時の暖房能力低下、及び蒸発器への
着霜の心配が無いので、常に十分な暖房能力を提供で
き、なおかつ蓄熱量を有効利用できるという効果があ
る。

【００６９】ＳＴＥＰ５では、圧縮機吸入圧力検知手段
２２によって、圧縮機２の吸入圧力Ｐを検知し、ＳＴＥ
Ｐ６へ移行する。

【００７０】ＳＴＥＰ６では、第１二方弁駆動手段２３
によって、圧縮機吸入圧力検知手段２２により検知され
た圧縮機２の吸入圧力Ｐが予め定められた第１所定圧力
Ｐ１を越える（例えばＰ＞０．６ＭＰａ）場合は圧縮機
２に対して過負荷状態であり機体の保護制御を必要とす
るとの判断によりＳＴＥＰ７へ移行し、それ以外はＳＴ
ＥＰ８に移行する。

【００７１】ＳＴＥＰ７では、第１二方弁駆動手段２３
により第１二方弁ＮＶ１を開いて熱源側熱交換器４に冷
媒流量をバイパスさせて、ＳＴＥＰ６に戻る。ここで、
熱源側熱交換器４に冷媒流量をバイパスさせることで蒸
発器として作用している蓄熱用熱交換器８ａへの冷媒流
量を減少させて蓄熱用熱交換器８ａでの吸熱量を抑え、
圧縮機２の吸入圧力Ｐの異常な上昇を抑制する。

【００７２】ＳＴＥＰ８では、蓄熱利用判定手段２０に
より、水温ＴＷが予め定められた第３所定温度Ｔ３未満
（例えばＴＷ＜５℃）ならば、蓄熱材である水９が熱源
温度として低温となったためこれ以上使用できないと判
断しＳＴＥＰ９へ移行し、それ以外ならばまだ使用でき
るとしてＳＴＥＰ５の頭に戻る。

【００７３】ＳＴＥＰ９では、熱源側冷凍サイクルを第
１ＨＥＸ回路に戻し、暖房運転を継続する。

【００７４】この様にして、ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ９
のルーチンを、冷暖房装置の運転中繰り返すことによっ
て、第１補助熱交換器７ａを凝縮器として作用させ、且
つ蓄熱用熱交換器８ａを蓄熱材である水９を熱源とした
蒸発器蒸発器として作用させる熱源側冷凍サイクルが形
成できるので、従来例で問題となった低外気温条件時の
暖房能力低下、及び蒸発器への着霜の心配が無いので、
常に十分な暖房能力を提供でき、なおかつ蓄熱量を有効
利用できるという効果がある。

【００７５】以上の様に、本実施の形態では蓄熱式空気
調和機において、暖房モ−ド検知手段１８によって第２
補助熱交換器７ｂを使用するサイクルでの暖房運転であ
ると検知した場合に、蓄熱材温度検知手段１９によって
蓄熱材である水９の水温ＴＷを検知し、蓄熱利用判定手
段２０により水温ＴＷが予め定められた第１所定温度Ｔ
１以上、且つ予め定められた第２所定温度Ｔ２未満なら
ば蓄熱材である水９を熱源とする蒸発器として蓄熱用熱
交換器８ａを作用させると判断する。また、蓄熱利用駆
動手段２１により蓄熱材である水９を熱源とする蒸発器
として蓄熱用熱交換器８ａを作用させると判断した場合
に、第１二方弁ＮＶ１と第２二方弁ＮＶ２を閉じ、且つ
第３二方弁ＮＶ３と第２膨張弁５ｂを開く。

【００７６】また、圧縮機吸入圧力検知手段２２により
検知された圧縮機２の吸入圧力Ｐが第１所定圧力Ｐ１を
越える場合に、第１二方弁駆動手段２３により第１二方
弁ＮＶ１を開く。

【００７７】以上の様な操作により、蓄熱材である水９
を熱源とした蒸発器を使用するので、従来例で問題とな
った低外気温条件時の暖房能力の低下、及び蒸発器への
着霜の心配が無いので、常に十分な暖房能力を提供で
き、無駄に外気への熱ロスとなっていた蓄熱量を有効利
用できるという効果があるでけでなく、なおかつ蓄熱材
の温度が比較的高い場合に発生し易い圧縮機吸入圧力の
異常上昇時にも、第１二方弁を開いて過昇を防止するの
で圧縮機の信頼性も確保できるという効果も得られる。

【００７８】なお、本実施の形態では、圧縮機２の過負
荷状態における検知として圧縮機吸入圧力検知手段２２
による圧縮機２の吸入圧力Ｐを用いているが、過負荷状
態では吸入圧力Ｐの上昇に応じて圧縮機２の吐出圧力
Ｐ’も同様に上昇するので、圧縮機吸入圧力検知手段２
２として吐出圧力Ｐ’（但し、第１所定圧力Ｐ１＝２．
３ＭＰａとする）を用いても、本実施の形態と同様の効
果が得られることは言うまでもない。

【００７９】

【発明の効果】以上のように本発明の蓄熱式空気調和機
は、蓄熱槽を介して、熱源側冷凍サイクルと、利用側冷
凍サイクルとからなる蓄熱式空気調和機において、前記
第１膨張弁と前記熱源側熱交換器の間に位置する第１二
方弁と、前記蓄熱用熱交換器と前記第１補助熱交換器の
間に位置する第２二方弁と、一端を前記蓄熱用熱交換器
と前記第２二方弁との間に他端を前記第１四方弁と圧縮
機との間に位置するバイパスと、前記バイパスの途中に
有する第３二方弁を備え、前記第２補助熱交換器を使用
する暖房運転モ−ドであることを検知する暖房モ−ド検
知手段と、前記蓄熱材の温度を検知する蓄熱材温度検知
手段と、前記蓄熱材の温度により蒸発器として前記蓄熱
用熱交換器を作用させると判断する蓄熱利用判定手段
と、前記蓄熱利用判定手段により蒸発器として前記蓄熱
用熱交換器を作用させると判断した場合に、前記蓄熱材
を熱源とする蒸発器として前記蓄熱用熱交換器を作用さ
せて前記熱源側冷凍サイクルを駆動する蓄熱利用駆動手
段とから構成された第１制御装置とを備えたものであ
る。

【００８０】そして、前記暖房モ−ド検知手段によって
前記第２補助熱交換器を使用するサイクルでの暖房運転
であると検知した場合に、前記蓄熱材温度検知手段によ
って前記蓄熱材の温度を検知し、蓄熱利用判定手段によ
り前記蓄熱材の温度が予め定められた第１所定温度以
上、且つ予め定められた第２所定温度未満ならば前記蓄
熱材を熱源とする蒸発器として前記蓄熱用熱交換器を作
用させると判断する。前記蓄熱利用駆動手段により前記
蓄熱材を熱源とする蒸発器として前記蓄熱用熱交換器を
作用させると判断した場合に、前記第１二方弁と前記第
２二方弁を閉じ、且つ前記第３二方弁と第２膨張弁を開
く。この回路により、前記第１補助熱交換器を凝縮器と
して作用させ、且つ前記蓄熱用熱交換器を蒸発器として
作用させる熱源側冷凍サイクルが形成される。

【００８１】以上の様な操作により、前記蓄熱材を熱源
とした蒸発器なので、従来例で問題となった低外気温条
件時の暖房能力低下、及び蒸発器への着霜の心配が無い
ので、常に十分な暖房能力を提供でき、なおかつ蓄熱量
を有効利用できるという効果がある。

【００８２】また、他の本発明の蓄熱式空気調和機は、
前記暖房モ−ド検知手段によって第２補助熱交換器を使
用するサイクルでの暖房運転であると検知した場合に、
前記蓄熱材温度検知手段によって前記蓄熱材の温度を検
知し、前記蓄熱利用判定手段により前記蓄熱材の温度が
予め定められた第１所定温度以上、且つ予め定められた
第２所定温度未満ならば前記蓄熱材を熱源とする蒸発器
として前記蓄熱用熱交換器を作用させると判断する。

【００８３】また、前記蓄熱利用駆動手段により前記蓄
熱材を熱源とする蒸発器として前記蓄熱用熱交換器を作
用させると判断した場合に、前記第１二方弁と前記第２
二方弁を閉じ、且つ前記第３二方弁と前記第２膨張弁を
開く。この回路により、前記第１補助熱交換器を凝縮器
として作用させ、且つ前記蓄熱用熱交換器を蒸発器とし
て作用させる熱源側冷凍サイクルが形成される。

【００８４】また、圧縮機吸入圧力検知手段により検知
された前記圧縮機吸入部の圧力が予め定められた第１所
定圧力を越える場合に、第１二方弁駆動手段により前記
第１二方弁を開く。

【００８５】以上の様な操作により、前記蓄熱材を熱源
とした蒸発器であるので、従来例で問題となった低外気
温条件時の暖房能力の低下、及び蒸発器への着霜の心配
が無いので、常に十分な暖房能力を提供でき、なおかつ
蓄熱量を有効利用できるという効果があるでけでなく、
蓄熱材の温度が比較的高い場合に発生し易い前記圧縮機
の吸入圧力の異常上昇時にも、前記第１二方弁を開いて
過昇を防止するので前記圧縮機の信頼性も確保できると
いう効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による蓄熱式空気調和機
の冷凍システム図

【図２】同実施の形態の第１制御装置の動作フローチャ
ート

【図３】本発明の実施の形態２による蓄熱式空気調和機
の冷凍システム図

【図４】同実施の形態の第２制御装置の動作フローチャ
ート

【図５】従来例を示す蓄熱式空気調和機の冷凍システム
図

【符号の説明】

２ 圧縮機 ３ａ 第１四方弁 ３ｂ 第２四方弁 ４ 熱源側熱交換器 ５ａ 第１膨張弁 ５ｂ 第２膨張弁 ７ａ 第１補助熱交換器 ７ｂ 第２補助熱交換器 ８ａ 蓄熱用熱交換器 ８ｂ 放熱用熱交換器 ９ 蓄熱材 １１ 冷媒タンク １３ａ，１３ｂ 室内ユニット １４ａ，１４ｂ 利用側熱交換器 １５ａ，１５ｂ 室内流量弁 １８ 暖房モ−ド検知手段 １９ 蓄熱材温度検知手段 ２０ 蓄熱利用判定手段 ２１ 蓄熱利用駆動手段 ２２ 圧縮機吸入圧力検知手段 ２３ 第１二方弁駆動手段 ＢＰ バイパス ＰＵ ポンプユニット ＳＴＲ 蓄熱槽 ＨＥＸ 冷媒対冷媒熱交換器 ＰＭ 冷媒搬送ポンプ ＲＶ１ 第１流量弁 ＲＶ２ 第２流量弁 ＮＶ１ 第１二方弁 ＮＶ２ 第２二方弁 ＮＶ３ 第３二方弁 ＣＮ１ 第１制御装置 ＣＮ２ 第２制御装置

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機と、第１四方弁と、熱源側熱交換
   器と、第１膨張弁と、第１補助熱交換器と第２補助熱交
   換器とからなる冷媒対冷媒熱交換器の第１補助熱交換器
   とを順次環状に連接し、かつ第２膨張弁及び蓄熱用熱交
   換器と放熱用熱交換器と蓄熱材とからなる蓄熱槽の蓄熱
   用熱交換器とを直列に接続したものを、前記第１膨張弁
   と前記第１補助熱交換器との直列接続部分に並列に接続
   してなる熱源側冷凍サイクルと、 冷媒搬送ポンプと第２四方弁と冷媒タンクとを順次環状
   に連接したポンプユニットと、室内流量弁と利用側熱交
   換器とからなる複数の室内ユニットと、前記第２補助熱
   交換器と第１流量弁とを直列に接続したものに対し、前
   記放熱用熱交換器と第２流量弁とを直列接続したものを
   並列に接続したものとを環状に接続してなる利用側冷凍
   サイクルとからなり、 前記第１膨張弁と前記熱源側熱交換器の間に位置する第
   １二方弁と、前記蓄熱用熱交換器と前記第１補助熱交換
   器の間に位置する第２二方弁と、一端を前記蓄熱用熱交
   換器と前記第２二方弁との間に他端を前記第１四方弁と
   圧縮機との間に位置するバイパスと、前記バイパスの途
   中に有する第３二方弁を備え、 前記第２補助熱交換器を使用する暖房運転モ−ドである
   ことを検知する暖房モ−ド検知手段と、前記蓄熱材の温
   度を検知する蓄熱材温度検知手段と、前記蓄熱材の温度
   により蒸発器として前記蓄熱用熱交換器を作用させると
   判断する蓄熱利用判定手段と、前記蓄熱利用判定手段に
   より蒸発器として前記蓄熱用熱交換器を作用させると判
   断した場合に、前記蓄熱材を熱源とする蒸発器として前
   記蓄熱用熱交換器を作用させて前記熱源側冷凍サイクル
   を駆動する蓄熱利用駆動手段とから構成された第１制御
   装置とを有し、 前記暖房モ−ド検知手段によって前記第２補助熱交換器
   を使用するサイクルでの暖房運転であると検知した場合
   に、 前記蓄熱材温度検知手段によって前記蓄熱材の温度を検
   知し、蓄熱利用判定手段により前記蓄熱材の温度が予め
   定められた第１所定温度以上、且つ予め定められた第２
   所定温度未満ならば前記蓄熱材を熱源とする蒸発器とし
   て前記蓄熱用熱交換器を作用させると判断し、第１二方
   弁と第２二方弁を閉じ、且つ第３二方弁と第２膨張弁を
   開くことを特徴とする蓄熱式空気調和機。
2. 【請求項２】 圧縮機吸入部の圧力を検知する圧縮機吸
   入圧力検知手段と、前記圧縮機吸入圧力検知手段により
   検知された前記圧縮機吸入部の圧力が予め定められた第
   １所定圧力を越える場合に第１二方弁を開く第１二方弁
   駆動手段とからなる第２制御装置を備え、 前記圧縮機吸入圧力検知手段により検知された前記圧縮
   機吸入部の圧力が前記第１所定圧力を越える場合に、前
   記第１二方弁駆動手段により前記第１二方弁を開く請求
   項１記載の蓄熱式空気調和機。