JP2927015B2 - 蓄熱式空気調和機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は蓄熱槽を有する蓄熱式
空気調和機の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は例えば特開平２−１３７４３号公
報に示された従来の蓄熱式空気調和機を示す全体構成図
である。図において、１は圧縮機、２は四方切換弁、３
は切換弁、４は利用側熱交換器、５は第１の絞り装置、
６はレシーバ、７は第３の絞り装置、８は熱源側熱交換
器、９はアキュムレータ、１０は第２の絞り装置、１１
は蓄熱用熱交換器１２を内蔵する蓄熱槽、１３は切換弁
３の一端とアキュムレータ９に至る回路の間に設けられ
た毛細管である。図中、実線矢印は蓄熱運転時の冷媒流
れ方向を、破線矢印は一般暖房運転時の冷媒流れ方向
を、太線矢印は蓄熱蒸発暖房運転時の冷媒流れ方向を示
す。

【０００３】次に動作について説明する。蓄熱運転、即
ち、蓄熱槽１１内の蓄熱媒体である水などを加温して温
熱源を蓄えるため、圧縮機１を運転させると、圧縮機１
よりの高温高圧ガス冷媒は、切換弁３を介して蓄熱用熱
交換器１２に入り、蓄熱槽１１内の蓄熱媒体に放熱し、
自身は凝縮液化する。凝縮した液は、第２の絞り装置１
０及びレシーバ６を経て、第３の絞り装置７で断熱膨張
し低温の液ガス二相流体となり、熱源側熱交換器８で冷
媒は蒸発ガス化し、四方切換弁２及びアキュムレータ９
を介して圧縮機１に戻る。

【０００４】蓄熱蒸発暖房運転、即ち、蓄熱槽１１に蓄
えた温熱源を利用して暖房運転を行うため、切換弁３を
切換えて圧縮機１を運転すると、圧縮機１よりの高温高
圧ガス冷媒は、四方切換弁２を介して利用側熱交換器４
に入り、周囲空気に放熱し、冷媒自身は凝縮液化する。
凝縮した液は、第１の絞り装置５及びレシーバ６を経
て、第２の絞り装置１０で断熱膨張し低温の液ガス二相
流体となり、蓄熱用熱交換器１２で蓄熱槽１１内の蓄熱
媒体から熱を奪い、冷媒自身は蒸発ガス化して、アキュ
ムレータ９を介して圧縮機１に戻る。

【０００５】一般暖房運転、即ち、蓄熱槽１１内の温熱
源が不足している場合には外気などを熱源とする暖房運
転を行う。この場合には、圧縮機１よりの高温高圧ガス
冷媒は、四方切換弁２を介して利用側熱交換器４で周囲
空気に放熱し、冷媒自身は凝縮液化する。凝縮した液
は、第１の絞り装置５及びレシーバ６を介して第３の絞
り装置７で断熱膨張し、低温の液ガス二相流体となり、
熱源側熱交換器８で蒸発ガス化し、四方切換弁２及びア
キュムレータ９を介して圧縮機１に戻る。尚、上記一般
暖房運転と蓄熱蒸発暖房運転の選択は、蓄熱槽１１の蓄
熱媒体温度と、熱源側熱交換器８の熱源温度などを検出
して、暖房能力が大きく発揮できる運転モードを選択す
るように制御されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の蓄熱式空気調和
機は以上のように構成されているので、蓄熱蒸発運転に
より温熱源を有効に利用するためには、蓄熱用熱交換器
１２を大容量にするとか、蓄熱蒸発運転を利用する場合
には、圧縮機１の運転容量を所定値以下に限定する必要
があるといった問題点があった。また、結果的に、利用
できる蓄熱媒体温度を高くするため、所定蓄熱量を確保
するための蓄熱槽１１が大形化するという問題点もあっ
た。この発明は上記のような問題点を解消するためにな
されたもので、蓄熱用熱交換器を大容量化することな
く、また圧縮機の運転容量を所定値以下にすることな
く、蓄熱による温熱源を、有効に利用できる蓄熱式空気
調和機を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る蓄熱式空
気調和機は、圧縮機から利用側熱交換器、第１の絞り装
置、及び熱源側熱交換器を順次経由して上記圧縮機に至
る回路で一般暖房運転を行う一般暖房回路と、上記圧縮
機から蓄熱用熱交換器、第２の絞り装置、及び上記熱源
側熱交換器を順次経由して上記圧縮機に至る回路で蓄熱
運転を行う蓄熱回路と、上記圧縮機から上記利用側熱交
換器、上記第１の絞り装置、上記蓄熱用熱交換器、及び
上記熱源側熱交換器をバイパスする熱源側熱交換器用バ
イパス路を順次経由して上記圧縮機に至る回路で蓄熱蒸
発暖房運転を行う蓄熱蒸発回路と、上記圧縮機から上記
利用側熱交換器、上記第１の絞り装置、上記蓄熱用熱交
換器、及び上記熱源側熱交換器を順次経由して上記圧縮
機に至る回路で直列蒸発暖房運転を行う直列蒸発回路と
を備えるとともに、蓄熱媒体温度と熱源温度を検出して
これらの温度に基づき、暖房時に一般暖房運転、蓄熱蒸
発暖房運転並びに直列蒸発暖房運転の中から、暖房能力
が大きく発揮できる運転モ−ドを選択する制御器を備え
たものである。

【０００８】

【作用】この発明に係る蓄熱式空気調和機は、一般暖房
回路で行う一般暖房運転と、蓄熱蒸発回路で行う蓄熱蒸
発暖房運転と、直列蒸発回路で行う直列蒸発暖房運転と
蓄熱回路で行う蓄熱運転とを選択して運転する。

【０００９】

【実施例】図１はこの発明の一実施例による蓄熱式空気
調和機の冷媒回路図であり、図において１は圧縮機、２
は四方切換弁、４は利用側熱交換器、５は第１の絞り装
置、８は熱源側熱交換器、９はアキュムレータ、１４は
熱源側熱交換器８の入口側と出口側とを接続する熱源熱
交換器用バイパス路、１４ａはその開閉装置、１６は蓄
熱用熱交換器１２を有し、四方切換弁２と利用側熱交換
器４とを接続する配管から熱源側熱交換器８に到る蓄熱
用バイパス路、１６ａ、１６ｂは前記蓄熱用バイパス路
１６を形成するための開閉装置、１１は蓄熱用熱交換器
１２と熱交換可能に設けられた蓄熱槽、１１ａは熱媒体
用ポンプ、１０は第２の絞り装置、１５は前記第２の絞
り装置１０の入口側と出口側を接続する第２の絞り装置
用バイパス路、１５ａはその開閉装置、１７は第１の絞
り装置５と蓄熱用熱交換器１２の入口側とを接続する蓄
熱利用用バイパス路、１７ａはその開閉装置である。

【００１０】次に動作について説明する。先ず、主とし
て夜間の運転となる蓄熱運転時について説明する。図２
は蓄熱運転時に構成される蓄熱回路図であり、図におい
て開閉装置１４ａ、１５ａ、１６ｂ、１７ａを閉じ、開
閉装置１６ａを開いて圧縮機１及び熱媒体用ポンプ１１
ａを運転させると、高温高圧ガス冷媒は、四方切換弁２
を介して蓄熱用熱交換器１２で蓄熱媒体に放熱し、冷媒
自身は凝縮液化し、第２の絞り装置１０で断熱膨張し、
低温の液ガス二相流体となって熱源側熱交換器８に入
る。熱源側熱交換器８では、大気などにより熱を奪っ
て、冷媒は蒸発ガス化し四方切換弁２及びアキュムレー
タ９を経て圧縮機１に戻る。かかる動作により、蓄熱槽
１１内の熱媒体である水などを加温して、温熱源を蓄え
る。

【００１１】次に暖房運転時について説明する。図３、
図４、図５は暖房運転の各モードにおける冷媒回路図で
あり、図３は蓄熱蒸発暖房運転時に構成される蓄熱蒸発
回路図であり、図３において開閉装置１６ａ、１６ｂを
閉じ、開閉装置１４ａ、１５ａ、１７ａを開いて、圧縮
機１及び熱媒体用ポンプ１１ａを運転させると、圧縮機
１よりの高温高圧ガス冷媒は、四方切換弁２を介して利
用側熱交換器４に入り、室内空気などに放熱し暖房を行
い、冷媒自身は凝縮液化し、第１の絞り装置５で断熱膨
張し、低温の液ガス二相冷媒となり、蓄熱利用用バイパ
ス路１７を経て、蓄熱用熱交換器１２に入り、蓄熱槽１
１の熱媒体より熱を奪い、冷媒自身は蒸発ガス化する。
蓄熱用熱交換器１２でガス化した冷媒は、２の絞り装置
用バイパス路１５、熱源側熱交換器用バイパス路１４、
四方切換弁２及びアキュムレータ９を経て、圧縮機１に
戻る。かかる動作により、熱源側の外気温に関係なく温
熱源で蒸発するため、高い暖房能力が得られる。

【００１２】図４は直列蒸発暖房運転時に構成される直
列蒸発回路図を示す。この場合には、開閉装置１４ａ、
１６ａ、１６ｂを閉じ、開閉装置１５ａ、１７ａを開い
て、圧縮機１及び熱媒体用ポンプ１１ａを運転させる
と、高温高圧ガス冷媒は、四方切換弁２を介して利用側
熱交換器４に入り、室内空気に放熱し、冷媒自身は凝縮
液化し、第１の絞り装置５で断熱膨張し、低温の液ガス
二相冷媒となり、蓄熱利用用バイパス路１７を経て、蓄
熱用熱交換器１２において蓄熱槽１１の熱媒体より熱を
奪って蒸発する。蓄熱用熱交換器１２を出た冷媒は、第
２の絞り装置用バイパス路１５を経て、熱源側熱交換器
８に入り、外気からなる熱源媒から熱を奪って更に蒸発
ガス化し、四方切換弁２及びアキュムレータ９を介し
て、圧縮機１に戻る。かかる動作により、蓄熱槽１１内
の温熱源媒体と熱源側熱交換器８に入る大気などの熱媒
体の双方の熱源を利用するので、次に述べる一般暖房運
転時に比べて高い能力が発揮できる。また、蓄熱槽１１
内の熱媒体温度が低い場合でも、熱源側熱交換器８での
蒸発熱量を減少させることになるので、蒸発温度が高く
なり、結果的に高効率の運転が得られる。

【００１３】図５は一般暖房運転時に構成される一般暖
房回路図を示す。この場合には、開閉装置１４ａ、１５
ａ、１６ａ、１７ａを閉じ、開閉装置１６ｂを開いて圧
縮機１を運転させると、高温高圧のガス冷媒は、四方切
換弁２を介して、利用側熱交換器４に入り、室内空気に
放熱し、自身は凝縮液化し、第１の絞り装置５で断熱膨
張し、低温の液ガス二相冷媒となり、開閉装置１６ｂを
介して熱源側熱交換器８で蒸発ガス化し、四方切換弁２
及びアキュムレータ９を経て圧縮機１へ戻る。尚、上記
一般暖房運転、蓄熱蒸発暖房運転並びに直列蒸発暖房運
転の選択は、蓄熱槽１１の蓄熱媒体温度と、熱源側熱交
換器８の熱源温度を温度検出器（図示せず）で検出し、
この検出温度に基づき暖房能力が大きく発揮できる運転
モードを選択するように制御器（図示せず）により、制
御されている。また、この蓄熱式空気調和機の一般的な
運転は、夜間に蓄熱運転を行い、早朝などに蓄熱蒸発暖
房を行う。

【００１４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、一般
暖房運転を行う一般暖房回路と、蓄熱運転を行う蓄熱回
路と、蓄熱蒸発暖房運転を行う蓄熱蒸発回路と、直列蒸
発暖房運転を行う直列蒸発回路とを備えるとともに、蓄
熱媒体温度と熱源温度を検出してこれらの温度に基づ
き、暖房時に一般暖房運転、蓄熱蒸発暖房運転並びに直
列蒸発暖房運転の中から、暖房能力が大きく発揮できる
運転モ−ドを選択する制御器を備えたので、蓄熱利用に
おいて、一般暖房運転より暖房能力が高く、それぞれの
蓄熱媒体温度で暖房能力を大きく発揮し、蓄熱を有効に
使うとともに使い切るようにでき、蓄熱がなくなったら
一般暖房運転で暖房することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例による蓄熱式空気調和機
の冷媒回路図である。

【図２】 図１において、蓄熱運転時に構成される蓄熱
回路図である。

【図３】 図において、蓄熱蒸発暖房運転時に構成され
る蓄熱蒸発回路図である。

【図４】 図１において、直列蒸発暖房運転時に構成さ
れる直列蒸発回路図である。

【図５】 図１において、一般暖房運転時に構成される
一般暖房回路図である。

【図６】 従来の蓄熱式空気調和機の冷媒回路図であ
る。

【符号の説明】

１ 圧縮機、４ 利用側熱交換器、５ 第１の絞り装
置、８ 熱源側熱交換器、１０ 第２の絞り装置、１１
蓄熱槽、１２ 蓄熱用熱交換器、１４ 熱源熱交換器
用バイパス路、１５ 第２の絞り装置用バイパス路、１
６ 蓄熱用バイパス路、１７ 蓄熱利用用バイパス路。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機から利用側熱交換器、第１の絞り
   装置、及び熱源側熱交換器を順次経由して上記圧縮機に
   至る回路で一般暖房運転を行う一般暖房回路と、上記圧
   縮機から蓄熱用熱交換器、第２の絞り装置、及び上記熱
   源側熱交換器を順次経由して上記圧縮機に至る回路で蓄
   熱運転を行う蓄熱回路と、上記圧縮機から上記利用側熱
   交換器、上記第１の絞り装置、上記蓄熱用熱交換器、及
   び上記熱源側熱交換器をバイパスする熱源側熱交換器用
   バイパス路を順次経由して上記圧縮機に至る回路で蓄熱
   蒸発暖房運転を行う蓄熱蒸発回路と、上記圧縮機から上
   記利用側熱交換器、上記第１の絞り装置、上記蓄熱用熱
   交換器、及び上記熱源側熱交換器を順次経由して上記圧
   縮機に至る回路で直列蒸発暖房運転を行う直列蒸発回路
   とを備えるとともに、蓄熱媒体温度と熱源温度を検出し
   てこれらの温度に基づき、暖房時に一般暖房運転、蓄熱
   蒸発暖房運転並びに直列蒸発暖房運転の中から、暖房能
   力が大きく発揮できる運転モ−ドを選択する制御器を備
   えたことを特徴とする蓄熱式空気調和機。