JP2981561B2 - 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】本発明は、冷熱を蓄える蓄熱式空
気調和機の蓄冷利用冷房運転において蓄冷利用率が良く
消費電力の低減を図るに好適な空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】蓄熱式空気調和機は、夜間の安い電力を
使用して蓄熱器に製氷し、昼間の冷房運転時に蓄熱器に
製氷した冷熱源を使用するものである。すなわち、冷房
運転時に蓄熱式空気調和機においては、圧縮機から吐出
されたガス冷媒は凝縮器で冷却されて液冷媒となり、こ
の液冷媒は製氷されている蓄熱器で過冷却され、室内側
蒸発器で熱交換して冷房に用いられる際、過冷却された
分のエンタルピー差だけ能力を増し、結果として圧縮機
の運転周波数（回転数）は低下し、消費電力を低減する
ことができる。

【０００３】従来の蓄熱式空気調和機は、例えば特開平
３−２５５８５２号公報に記載されたものがある。この
空気調和機は、圧縮機からのガス冷媒を凝縮する室外熱
交換器に並行してガスバイパス回路を設けており、これ
により蓄熱器に蓄えられた冷熱を利用する冷房運転は２
つの方法で行う。１つは、圧縮機から吐出されたガス冷
媒を室外熱交換器を通さず、ガスバイパス回路を通じて
蓄熱器に送給し、蓄熱器を凝縮器として機能させてそこ
で液冷媒とし、この液冷媒を冷房に用いる方法である。
他の方法は、圧縮機から吐出されたガス冷媒を室外熱交
換器で凝縮して液冷媒とし、液冷媒をさらに蓄熱器で過
冷却し、この過冷却された液冷媒を冷房に用いるもので
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、同
時に凝縮器と蓄熱器の両方でガス冷媒を凝縮する使用す
る方法ついて配慮されておらず、蓄熱器の能力を十分に
発揮しているとはいえない。そこで本発明は、蓄熱器の
冷熱の利用方法に柔軟性を持たせることにより蓄冷熱利
用効率を上げることができ、冷媒の凝縮圧力を低下させ
更に消費電力を低減することのできる空気調和機を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決のため
に、本発明の第１の空気調和機は、圧縮機、凝縮器、受
液器、第１の減圧装置および蒸発器を順次に冷媒配管で
接続する環状の回路と、凝縮器の出側で分岐し第２の減
圧装置及び熱交換手段を順次に介して蒸発器から圧縮機
に接続する戻り配管に結合する回路と、熱交換手段の出
側で分岐し第１の減圧装置の入り側に結合する回路と、
熱交換手段により冷却された熱媒体を冷熱として蓄える
蓄熱槽とを備えた空気調和機において、圧縮機の出側で
分岐し流量制御弁を介して熱交換手段の入り側に結合す
るバイパス回路を設けたことを特徴とする。そしてこの
空気調和機では、熱交換手段に流入する冷媒は、圧縮機
からバイパス回路を通じて送給されるガス冷媒と凝縮器
からの液冷媒とが混合してなる気液二相流とする。

【０００６】また本発明の第２の空気調和機は、上記第
１の空気調和機において圧縮機の出側で分岐し熱交換手
段の入り側に結合するバイパス回路の代わりに、圧縮機
の出側で分岐し受液器と第１の減圧装置との間に結合す
るバイパスを設けたものである。そしてこの空気調和機
においては、第２の減圧装置に流入する冷媒は、圧縮機
からバイパスを通じて送給されるガス冷媒と凝縮器から
の液冷媒とが混合してなる気液二相流である。

【０００７】また本発明の第３の空気調和機は、圧縮
機、凝縮器、第１の受液器、第１の減圧装置および蒸発
器を順次に冷媒配管で接続する環状の回路と、第１の受
液器の出側で分岐し第２の減圧装置及び熱交換手段を順
次に介して蒸発器から圧縮機に接続する戻り配管に結合
する回路と、熱交換手段の出側で分岐して第１の減圧装
置の入り側に結合する回路と、熱交換手段により冷却さ
れた熱媒体を冷熱として蓄える蓄熱槽とを備えた空気調
和機において、第１の受液器の出側で第２の減圧装置及
び熱交換器を有する回路の分岐点より第１の受液器寄り
で分岐し、開閉弁、第２の受液器及び流量制御弁を順次
に介して戻り配管に結合するバイパス回路を設けたこと
を特徴とする。

【０００８】また本発明の第４の空気調和機は、圧縮
機、凝縮器、受液器、第１の減圧装置および蒸発器を順
次に冷媒配管で接続する環状の回路と、受液器の出側で
分岐し第２の減圧装置および熱交換手段を順次に介して
蒸発器から圧縮機に接続する戻り冷媒配管に結合する回
路と、熱交換手段の出側で分岐し第１の減圧装置の入り
側で受液器からの冷媒配管に結合する回路と、熱交換手
段により冷却された熱媒体を冷熱として蓄える蓄熱槽と
を備えた空気調和機において、第１の減圧装置の入り側
で、受液器からの冷媒配管と熱交換手段の出側で分岐す
る回路とが結合する結合点と、第１の減圧装置との間か
ら分岐し流量制御弁を介して戻り配管に結合するバイパ
ス回路を設けたことを特徴とする。

【０００９】本発明の第５の空気調和機は、圧縮機、凝
縮器、受液器、第１の減圧装置および蒸発器を順次に冷
媒配管で接続する環状の回路と、受液器の出側で分岐し
第２の減圧装置及び熱交換手段を順次に介して蒸発器と
圧縮機とを接続する戻り配管に結合する回路と、熱交換
手段の出側で分岐し第１の減圧装置の入り側に結合する
回路と、熱交換手段により冷却された熱媒体を冷熱とし
て蓄える蓄熱槽とを備えた空気調和機において、圧縮機
の出側で分岐し流量制御弁を介して熱交換手段の入り側
に結合するバイパス回路と、圧縮機の出側の冷媒温度を
検出する冷媒温度検出手段と、圧縮機の出側の冷媒圧力
を検出する冷媒圧力検出手段と、検出された冷媒温度及
び冷媒圧力を基に流量制御弁の開度を制御する流量制御
手段とを設けたことを特徴としている。

【００１０】

【作用】本発明の第１の空気調和機は次のように運転さ
れる。蓄熱槽に冷熱を蓄える蓄熱運転時には、圧縮機は
ガス冷媒を高温高圧にして吐出し、凝縮器はその高温高
圧のガス冷媒を冷却して液冷媒を生成し、受液器はその
液冷媒を一旦溜め、第２の減圧装置は受液器からの液冷
媒を減圧、膨張させ、熱交換手段はその膨張した冷媒と
蓄熱槽内の熱媒体との熱交換を行って熱媒体を冷却し、
この時蒸発して気化したガス冷媒は圧縮機に戻って圧縮
機により吐出されて再循環し、そして蓄熱槽には冷却さ
れた熱媒体が冷熱として蓄えられる。

【００１１】また蓄熱槽に蓄えられた冷熱を蒸発器によ
って冷房に用いる蓄冷利用冷房運転時には、この空気調
和機は、圧縮機はガス冷媒を高温高圧にして吐出し、凝
縮器はその高温高圧のガス冷媒を冷却して液冷媒を生成
し、受液器はその液冷媒を一旦溜め、熱交換手段は受液
器から分流した液媒体とバイパス回路を通じて送給され
たガス冷媒とが混合した気液二相流を凝縮、過冷却し、
第１の減圧装置は受液器からの液媒体と熱交換手段から
の過冷却された液冷媒とが混合した液媒体を減圧、膨張
させ、蒸発器はその膨張した冷媒を蒸発器周りの空気と
熱交換させて気化させ、そのガス冷媒は圧縮機に戻って
圧縮機により吐出されて再循環し、かくして蒸発器によ
り冷却された空気は冷房に用いられる。なお、圧縮機か
らバイパス回路を通じて熱交換手段に送給されるガス冷
媒の流量は流量制御弁によって制御される。

【００１２】本発明の第１の空気調和機によれば、上記
のように空気調和機を、圧縮機から熱交換手段に流量制
御弁を介してバイパス回路を配設するものとしたので、
蓄冷利用運転時に、運転圧縮機からの冷媒を凝縮器で凝
縮させると同時に、熱交換手段でも蓄熱槽に蓄えた冷熱
を利用して凝縮させることにより従来より冷熱の利用方
法に柔軟性を持たせて冷熱利用効率を向上でき、また凝
縮器での凝縮圧力を低下させることができ、圧縮機の消
費電力を低減できる。

【００１３】本発明の第２の空気調和機において、蓄冷
運転は本発明の第１の空気調和機と同様に行われる。ま
た蓄冷利用冷房運転時に、第２の空気調和機の動作は第
２の減圧装置の入り側で気液二相流をつくり、第２の減
圧装置を開弁して熱交換手段に送給する点が第１の空気
調和機が熱交換手段の入り側で気液二相流をつくる点と
が相違するのみで、他は第１の空気調和機と同様であ
る。従って本発明の第２の空気調和機によれば、第１の
空気調和機と同様に冷熱利用の柔軟性が得られ、凝縮器
での凝縮圧力を低下と圧縮機の消費電力を低減を図るこ
とができる。

【００１４】本発明の第３の空気調和機は蓄冷運転時に
は、本発明の第１の空気調和機における冷媒の作動と同
様に、冷媒は圧縮機から凝縮器、第１の１受液器、第２
の減圧装置、熱交換手段を通じて圧縮機に戻る循環回路
で作動し、そして蓄熱槽に冷熱が蓄えられる。

【００１５】蓄冷利用冷房運転では、まず流量制御弁を
開いて、第２の受液器内の圧力を圧縮機の冷媒吸入側の
低圧とし、次いで開閉弁を開いて第２の受液器に第１受
液器からの液冷媒を溜め、その後開閉弁、流量制御弁を
閉じる。この結果、蓄冷利用冷房運転時の冷凍サイクル
中の冷媒量は減少するので、凝縮器では冷媒が不足して
気液二相流となり、第１の受液器、第１減圧装置を通じ
て熱交換手段に流入する冷媒は気液二相となり、この気
液二相の冷媒は熱交換手段で冷熱により凝縮、過冷却さ
れ、その後第１受液器から気液二相の冷媒と合流して、
第１の減圧装置を介して送給され、蒸発器で冷房に用い
られる。

【００１６】本発明の第４の空気調和機は、冷凍サイク
ル中の冷媒封入量を最初から少くしておくことを前提と
している。蓄冷運転時には、冷媒は圧縮機から凝縮器、
受液器、第２の減圧装置、熱交換手段を通じて圧縮機に
戻る循環回路で作動し、そして蓄熱槽に冷熱が蓄えられ
ると共に、熱交換手段の出側から分岐してバイパス回路
に至る冷媒配管及びそのバイパス回路に溜る液冷媒を圧
縮機に戻すことにより冷媒の不足を補う。

【００１７】蓄冷利用冷房運転では、冷凍サイクル中の
冷媒量は元々不足しているので、凝縮器では気液二相流
となり、受液器、第１減圧装置を通じて熱交換手段に流
入する気液二相の冷媒は熱交換手段で冷熱により凝縮、
過冷却され、その後受液器から気液二相の冷媒と合流し
て、第１の減圧装置を介して送給され、蒸発器で冷房に
用いられる。また圧縮機に戻るガス冷媒の温度が高くな
りすぎた場合には、熱交換器で過冷却された液冷媒の一
部を、バイパス回路を通じ流量制御弁により流量調整し
て圧縮機に戻し、ガス冷媒の温度を低下させることがで
きる。

【００１８】本発明の第５の空気調和機の蓄冷運転及び
蓄冷利用冷房運転は、それぞれ本発明の第１の空気調和
機と同様に行われる。蓄冷利用冷房運転に圧縮機からバ
イパス回路を通じて供給されるガス冷媒量は流量制御弁
によって制御され、この流量制御弁の開度を冷媒温度検
出手段及び冷媒圧力検出手段によって検出された温度及
び圧力を基に制御される。

【００１９】以上のように、本発明の第３ないし第５の
空気調和機によれば、熱交換器に気液二相の冷媒を供給
して蓄熱槽に蓄えた冷熱を凝縮するので、それぞれ第１
の空気調和機と同様に冷熱利用の柔軟性が得られ、凝縮
器での凝縮圧力を低下と圧縮機の消費電力を低減を図る
ことができる。

【００２０】

【実施例】本発明の実施例を図１〜５に従って説明す
る。

【００２１】図１は本発明の第１の実施例の冷凍サイク
ル系統図である。この実施例の冷凍サイクル系は、概し
て室外機Ａ、蓄熱器Ｂ、室外機Ｃ及び制御装置Ｄから構
成されている。室外機Ａは、圧縮機１、四方弁２、凝縮
器としての室外熱交換器３、室外流量制御弁４、受液器
５、アキュムレータ６、液バイパス流量制御弁１５、ガ
スバイパス流量制御弁１６で構成される。蓄熱器Ｂは、
第１の流量制御弁７、第２の流量制御弁９、蓄熱器熱交
換器１０、蓄熱器水槽１１、第１の開閉弁１２で構成さ
れる。室内機Ｃは、減圧装置としての室内流量制御弁１
３、蒸発器としての室内熱交換器１４で構成される。そ
して室外機Ａ、蓄熱器Ｂ、室外機Ｃそれぞれの構成要素
は冷媒配管で接続されている。図１では室内機Ｃを２台
示しているが、１台であっても、また３台以上であって
もよい。

【００２２】次に、蓄冷運転と蓄冷利用冷房運転それぞ
れにおける本実施例の空気調和機の動作について順に説
明する。

【００２３】蓄冷運転時、圧縮機１から吐出された高温
高圧のガス冷媒は、四方弁２を介して送給され、室外熱
交換器３で凝縮して液冷媒となる。この液冷媒は全開の
室外流量制御弁４を通り、第１の受液器５に溜められ、
そこから室外機Ａを出て蓄熱器Ｂに流入する。蓄熱器Ｂ
では、流入した液冷媒をそのまま室内機Ｃに送給するた
めの第１の流量制御弁７は全閉となっており、従って流
入した液冷媒は、流量制御弁７の入口側から分岐する管
路に設けられた減圧装置として作用する流量制御弁９で
減圧した後、蓄熱器熱交換器１０で蒸発してガス冷媒と
なる。この際、熱交換器１０では、蒸発する冷媒は蓄熱
器水槽１１に貯留された蓄熱媒体（図示しない）を冷却
する。その後、ガス冷媒は開弁する第１の開閉弁１２を
通じて蓄熱機から出て室内機Ａに戻り、そこで順次に四
方弁２、アキュムレータ６を介して圧縮機１に吸入され
る。

【００２４】この時、圧縮機１に吸入されるガス冷媒の
温度を所定温度以下に抑えるための過熱度制御は、室外
流量制御弁４と第１の受液器５の間から分岐してアキュ
ムレータ６の入口に接続した回路中に設けられた液バイ
パス流量制御弁１５によって行う。すなわち蓄熱器Ｂか
ら室外機Ａに戻ったガス冷媒は、アキュムレータ６中
で、室外熱交換器３から室外流量制御弁４、液バイパス
流量制御弁１５を通じて供給される液冷媒によって冷却
され、その液バイパス流量制御弁１５によって制御され
る流量に応じて温度調整される。

【００２５】なお蓄冷運転時には、室内機Ａ内の圧縮機
１の吐出側から蓄熱器Ｂ内の第２の流量制御弁９の入口
側に接続したガスバイパス回路に設けられたガスバイパ
ス流量制御弁１６は全閉しており、減圧装置となる第２
の流量制御弁９の入口側で冷媒が気液二相流になること
はない。また、室内機Ｃはいずれも停止しており、従っ
て室内流量制御弁１３は全閉であり、室内熱交換器１４
には冷媒が流れない。

【００２６】蓄冷利用冷房運転時は、室内機Ａ内の圧縮
機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁２を
介して送給され、室外熱交換器３で凝縮して液冷媒とな
り、この液冷媒は全開の室外流量制御弁４を通じて第１
の受液器５から室外機Ａを出て、蓄熱器Ｂに流入する。
一方、圧縮機１の吐出側からガスバイパス流量制御弁１
６を介して分流したガス冷媒は、蓄熱器Ｂに流入した液
冷媒のうち第１の流量制御弁７の入口側で分流した一部
の液冷媒と合流し気液二相流となって開弁した第２の流
量制御弁９を介して蓄熱器熱交換器１０に入る。そこ
で、気液二相流は蓄熱器水槽１１に予め蓄冷されている
低温の蓄熱媒体と熱交換して凝縮、過冷却される。蓄熱
器熱交換器１０出口の第１の開閉弁１２は閉弁してお
り、過冷却された液冷媒は蓄熱器熱交換器１０出口側で
分岐する管路を通って、第１の流量制御弁７の出口側で
第１の流量制御弁７を通じて送給される液冷媒に合流
し、合流した液冷媒はそれから蓄熱器Ｂを出て室内機Ｃ
に流入する。

【００２７】室内機Ｃに流入した液冷媒は減圧装置とし
ての室内流量制御弁１３で減圧され、蒸発器としての室
内熱交換器１４で蒸発し、室内空気を冷却する。その
後、蒸発したガス冷媒は室内機Ｃ、蓄熱器Ｂ、室外機Ａ
を接続する戻りの冷媒配管を介して、室外機Ａ内の四方
弁２、アキュムレータ６を介して圧縮機１に吸入され
る。この時、吸入ガス過熱度の制御は、前述した蓄熱運
転時と同様に、室外流量制御弁４と第１の受液器５との
間から分岐してアキュムレータ６の入口に接続した回路
に設けられた液バイパス流量制御弁１５によって行う。
なお、蓄熱器Ｂの第１の流量制御弁７は開閉弁であって
も構わない。

【００２８】また、室外機Ａのガスバイパス流量制御弁
１６は、圧縮機１の出口における吐出ガス温度を測定す
る温度センサ２２、吐出圧力を測定する圧力センサ２
３、圧縮機１の電流検出手段などから得られる検出値を
基に制御装置Ｄによって開度制御され、その開度制御に
よって調整される液媒体の流量に応じて吸入ガス過熱度
の制御が行われる。

【００２９】したがって第１の実施例によれば、蓄冷利
用冷房運転時に、蓄熱器熱交換器１０に気液二相の冷媒
を供給して、蓄熱器熱交換器１０を室外熱交換器３と共
に凝縮器として同時に使用することにより、蓄熱器に蓄
えた冷熱を、従来のように熱交換器を単に凝縮のためあ
るいは液冷媒の過冷却に用いる場合よりも、使い勝手よ
く利用できて冷熱利用効率を向上でき、また室外熱交換
器３での凝縮圧力を低下できる。また圧縮機１から蓄熱
器熱交換器１０に接続する管路に設けたガスバイパス流
量制御弁１６によってガス冷媒のバイパス流量を制御す
ることにより、蓄冷熱の利用効率を調整できる。

【００３０】また図１において破線で示すように、圧縮
機１の吐出側からガスバイパス流量制御弁１６を介し
て、蓄熱器Ｂの蓄熱器熱交換器１０の直前、または途中
に接続するガスバイパス回路を配設しても、上記と同様
に冷熱の使い勝手がよく、また凝縮圧力の低下、消費電
力の低下の効果が得られる。

【００３１】図２は本発明による第２の実施例の冷凍サ
イクル系統図である。この実施例の空気調和機は、ほと
んどの部分が図１に示す第１の実施例と同じく構成され
ている。ただ、第２の実施例の室外機Ａにおいて、ガス
バイパス回路、すなわち圧縮機１吐出側から分岐しガス
バイパス流量制御弁１６を介してガス冷媒を送給する回
路が、第１の受液器５の出口側に接続している点でのみ
第１の実施例と相違している。ちなみに第１の実施例に
おいては、ガスバイパス回路の先端は蓄熱器Ｂの第２の
流量制御弁９入口側に直接に接続している。室内機Ｃは
第１の実施例と同様である。

【００３２】第２の実施例の空気調和機は、蓄冷運転時
には第１の実施例とまったく同様に運転される。一方、
蓄冷利用冷房運転時は、圧縮機から吐出されガスバイパ
ス回路へと分流したガス冷媒は、室外熱交換器３から室
外流量制御弁４および第１の受液器５を通じて送給され
る液冷媒と第１の受液器５の出口側で合流して、第２の
流量制御弁９の入口側では気液二相流となり、この気液
二相流は蓄熱器熱交換器１０で凝縮、過冷却される。か
くして第２の実施例によれば、第１の実施例におけると
同様に、室外熱交換器３と共に蓄熱器熱交換器１０を凝
縮器として使用することにより、凝縮圧力を低下し、ガ
スバイパス流量の制御により蓄冷熱の利用効率を制御で
きるという効果がある。

【００３３】また第２の実施例の空気調和機の構成にお
いて、室外機Ａと、蓄熱器Ｂの間の接続冷媒配管は２本
であり、第１の実施例では３本であるのと比較して、配
管本数が少なくなるだけ配管の施工作業が簡単となる。

【００３４】なお、図２の室外機Ａにおいて破線で示す
ように、四方弁２の出口側から分岐しガスバイパス流量
制御弁１６を介して第１の受液器５の出口側に接続した
ガスバイパス回路を構成しても良い。

【００３５】図３は本発明による第３の実施例の冷凍サ
イクル系統図である。この実施例では蓄熱器Ｂ内にバイ
パス回路を配設している。まず室外機Ａは、圧縮機１、
四方弁２、凝縮器としての室外熱交換器３、室外流量制
御弁４、受液器５、アキュムレータ６、液バイパス流量
制御弁１５によって構成されている。これらの構成要素
は第１の実施例と同じく配管接続されている。また蓄熱
器Ｂは、第１の実施例と同じく第１の流量制御弁７、第
２の流量制御弁９、蓄熱器熱交換器１０、蓄熱水槽１１
および第１の開閉弁１２を備えている。さらに蓄熱器Ｂ
は、第１の流量制御弁７と第２の流量制御弁９との分岐
部と、第１の受液器５の出口側との間で分岐した冷媒配
管に、第２の開閉弁１７、第２の受液器１８、第３の流
量制御弁１９を順に接続してバイパス回路を設けてい
る。このバイパス回路を流れた液冷媒は、第１の開閉弁
１２から室外機Ａに戻る冷媒配管に合流する。室内機Ｃ
は第１の実施例と同様である。

【００３６】第３の実施例の空気調和機は、蓄冷運転
時、実質的に図１に示す第１の実施例と同様に動作す
る。この時、第２の開閉弁１７は閉じ、第３の流量制御
弁１９は全開にしておき、第２の受液器１８への冷媒の
溜り込みを防止する。

【００３７】蓄冷利用冷房運転時、あらかじめ第３の流
量制御弁１９を開弁して低圧側の吸入圧力に近い圧力と
してある第２の受液器１８に、第２の開閉弁１２を開く
ことによって液冷媒を溜め、冷凍サイクル中の冷媒を減
少させる。そして第２の開閉弁１２及び第３の流量制御
弁１９を閉じる。これにより、冷凍サイクル中を循環す
る冷媒量は低減でき、圧縮機１の吐出圧力は低下し、第
２の流量制御弁９の入口側冷媒状態は気液二相流とな
り、蓄熱器熱交換器１０を室外熱交換器３と共に凝縮器
として使用することにより室外熱交換器３での凝縮圧力
を低下でき、蓄熱器Ｂに蓄えた冷熱の利用効率を向上さ
せることができる。一方、冷凍サイクル中の冷媒量が減
少した時、室外流量制御弁４の出口側冷媒状態が気液二
相流となるために、吸入ガス過熱度の制御における液バ
イパス流量制御弁１５の制御性が低下する場合がある。
この場合には、第２の受液器１８内の液冷媒を温度セン
サ２２、圧力センサ２３と制御手段２４により第３の流
量制御弁１９を流量調整して吸入ガス過熱度の制御を行
なうことが可能である。

【００３８】図３において、第２の開閉弁１７、第２の
受液器１８、第３の流量制御弁１９で構成されるバイパ
ス回路を蓄熱器Ｂ内に配設しているが、ここでは室外機
Ａを他の冷凍サイクルと共用化するためであり、このバ
イパス回路を室外機Ａ内に配設しても、同様に室外熱交
換器３での凝縮圧力の低下、蓄熱器Ｂに蓄えた冷熱の利
用効率について効果が得られる。

【００３９】ところで、従来の蓄熱式空気調和機であら
かじめ冷凍サイクル内の冷媒封入量を低減する方法を用
いて、前述の本発明の実施例におけると同様に、蓄冷利
用冷房運転時に第２の流量制御弁９の入口側冷媒状態を
気液二相流とすることができる。このとき、室外流量制
御弁４の出口側の冷媒状態が気液二相流となるため、冷
凍サイクル中から低減する冷媒量が多過ぎると冷凍サイ
クルでの冷媒不足が生じ、吸入ガス過熱度の制御におけ
る液バイパス流量制御弁１５の制御性が低下する場合が
ある。そこで、冷凍サイクル中の冷媒封入量を低減して
も、吸入ガス過熱度の制御における液バイパス流量制御
弁１５の制御性が低下しない方法を以下に述べる。

【００４０】図４は本発明の第４の実施例の冷凍サイク
ル系統図である。この実施例の空気調和機は、圧縮機へ
戻る吸入ガス過熱度の制御のために、蓄熱器熱Ｂにおけ
る液冷媒の出口側に流量制御弁２０を介設したバイパス
回路を設けたものである。

【００４１】室外機Ａは、第３の実施例におけると同じ
く、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、室外流量制
御弁４、受液器５、アキュムレータ６、液バイパス流量
制御弁１５で構成されている。また蓄熱器Ｂは、第１の
流量制御弁７、第２の流量制御弁９、蓄熱器熱交換器１
０、蓄熱器水槽１１、第１の開閉弁１２を備え、さらに
第１の流量制御弁７を通じて流出する液冷媒と、蓄熱器
熱交換器１０を通じて流出する液冷媒とが合流する点か
ら、戻りの冷媒配管（室内機Ｃから蓄熱器Ｂを通じ室外
機Ａに戻る配管）に第２の液バイパス流量制御弁２０を
介して接続するバイパス回路を設けている。室内機Ｃは
第１〜第３の実施例と同様である。

【００４２】第４の実施例は、冷媒封入量が制限された
場合を想定したものである。この実施例の空気調和機
は、実質的に第１〜第３の実施例と同様に蓄冷運転され
る。蓄冷運転時に第２の液バイパス流量制御弁２０を開
弁しておくことによって、蓄熱器熱交換器１０の出側の
分岐点から室内機Ｃにおける全閉の室内流量制御弁１３
までの冷媒配管に溜り込む冷媒を、ある程度、圧縮機１
の吸入側に排出し、冷媒の溜り込みを防止する。

【００４３】蓄冷利用冷房運転時、空気調和機内の冷媒
封入量が制限されているので、第１の受液器５内にあっ
た液冷媒は蓄熱器Ｂの蓄熱器熱交換器１０に移動する
が、蓄熱器熱交換器１０の内容積は第１の受液器５に比
べ大きいため、蓄熱器熱交換器１０の入口側での液冷媒
量は不足している。この状態では、室外熱交換器３の冷
媒状態は気液二相流となったままである。もし冷媒封入
量に制限のない状態であれば、室外熱交換器３で凝縮し
てしまうべき冷媒も、冷媒封入量が不足する場合には全
部は室外熱交換器３で凝縮せず、蓄熱器熱交換器１０に
おいて凝縮し、完全に凝縮して液冷媒となり、さらに所
定の温度まで過冷却される。

【００４４】なお、図４に示すのと異なり、第２のガス
バイパス流量制御弁２０を無くしても圧縮機１の吐出圧
力は低下し、第２の流量制御弁９の入口側冷媒状態は気
液二相流となり、図１に示す第１の実施例と同様の効果
が得られる。

【００４５】一方、室外熱交換器３の出口は気液二相流
であるため、吸入ガス過熱度の制御における液バイパス
流量制御弁１５の制御性が低下する。

【００４６】そこで、さらに図４に示すように、蓄熱器
熱交換器１０の出口側に第２の液バイパス流量制御弁２
０を配設することによって、蓄熱器熱交換器１０で蓄熱
媒体と熱交換して過冷却された液冷媒を、温度センサ２
２、圧力センサ２３と制御手段２４によって、第２の液
バイパス流量制御弁２０を流量調整して吸入ガス過熱度
の制御を行なうことが可能である。

【００４７】図４において、第２の液バイパス流量制御
弁２０を設けたバイパス回路は、室内機Ｃの室内熱交換
器１４から室外機Ａの四方弁２に戻る冷媒配管に結合し
ているが、破線で示すように、圧縮機１の本体に直接、
接続して圧縮機１の吸入側に冷媒を戻しても、同様の効
果が得られる。

【００４８】図５は本発明の第５の実施例の冷凍サイク
ル系統図である。この実施例の空気調和機はバイパス回
路装置Ｅを室外機Ａに設けたものである。室外機Ａに
は、圧縮機１の吐出側と第１の受液器５の出口側とにそ
れぞれ配管継手２１が配設されており、この配管継手２
１を介してバイパス回路装置Ｅが接続している。バイパ
ス回路装置Ｅはガスバイパス流量制御弁１６、温度セン
サ２２、圧力センサ２３と、配管接続手段２１からガス
バイパス流量制御弁１６、温度センサ２２、圧力センサ
２３を介して一方の配管接続手段２１までの冷媒配管
と、温度センサ２２、圧力センサ２３を制御する制御手
段２４から構成されている。

【００４９】このバイパス回路装置Ｅによれば、室外機
Ａにあらかじめ配管接続手段２１を配設しておけば、標
準的な蓄熱器Ｂを持たない冷凍サイクルによって構成さ
れる空気調和機に、蓄熱器Ｂを追加設置する際に、本発
明に特徴的なガスバイパス回路を容易に追加配設でき
る。

【００５０】第５の実施例の空気調和機の動作は、蓄冷
運転時、蓄冷利用冷房運転時とも図２に示す第２の実施
例とほぼ同様であり、その効果も同様に得られる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バイパス回路を配設し熱交換器の入口側冷媒状態を気液
二相流にすることによって、凝縮器容量を凝縮器だけで
なく熱交換器を含めたものとして冷房運転するので、蓄
熱槽に蓄えた冷熱の利用に従来より柔軟性を持たせるこ
とができ、また圧縮機の吐出圧力を下げることができ、
消費電力をさらに低減することができる。また、冷媒封
入量を低減しても、本発明の第４の空気調和機における
ように熱交換器で過冷却された液冷媒を戻すバイパス回
路を設けることにより、圧縮機の吸入ガス過熱度の制御
を行うことができるので、消費電力をさらに低減するこ
とができるだけでなく、冷凍サイクル中の冷媒封入量を
低減しても圧縮機の信頼性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の冷凍サイクル系統図で
ある。

【図２】本発明の第２の実施例の冷凍サイクル系統図で
ある。

【図３】本発明の第３の実施例の冷凍サイクル系統図で
ある。

【図４】本発明の第４の実施例の冷凍サイクル系統図で
ある。

【図５】本発明の第５の実施例の冷凍サイクル系統図で
ある。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 四方弁 ３ 室外熱交換器 ４ 室外流量制御
弁 ５ 第１の受液器 ６ アキュムレー
タ ７ 第１の流量制御弁 ９ 第２の流量制
御弁 １０ 蓄熱器熱交換器 １１ 蓄熱器水槽 １１ 蓄熱器水槽 １２ 第１の開閉
弁 １３ 室内流量制御弁 １４ 室内熱交換
器 １５ 液バイパス流量制御弁 １６ ガスバイパ
ス流量制御弁 １７ 第２の開閉弁 １８ 第２の受液
器 １９ 第３の流量制御弁 ２０ 第２の液バ
イパス流量制御弁 ２１ 配管継手 ２２ 温度センサ ２３ 圧力センサ Ａ 室外機 Ｂ 蓄熱器 Ｃ 室内機 Ｄ 制御装置 Ｅ バイパス回路装置

フロントページの続き (72)発明者 伊藤 誠 静岡県清水市村松390番地 株式会社 日立製作所 清水工場内 (72)発明者 安田 弘 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (56)参考文献 特開 平５−180525（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−251051（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−70963（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F24F 5/00 102 F25B 1/00 321 F25B 13/00 351

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、凝縮器、受液器、第１の減圧装
   置および蒸発器を順次に冷媒配管で接続する環状の回路
   と、前記受液器の出側で分岐し第２の減圧装置及び熱交
   換手段を順次に介して前記蒸発器から前記圧縮機に接続
   する戻り配管に結合する回路と、前記熱交換手段の出側
   から分岐し前記第１の減圧装置の入り側に結合する回路
   と、前記熱交換手段により冷却された熱媒体を冷熱とし
   て蓄える蓄熱槽とを備えた空気調和機において、前記圧
   縮機の出側で分岐し流量制御弁を介して前記熱交換手段
   の入り側に結合するバイパス回路を設けたことを特徴と
   する空気調和機。
2. 【請求項２】 圧縮機、凝縮器、第１の受液器、第１の
   減圧装置および蒸発器を順次に冷媒配管で接続する環状
   の回路と、前記第１の受液器の出側で分岐し第２の減圧
   装置及び熱交換手段を順次に介して前記蒸発器から前記
   圧縮機に接続する戻り配管に結合する回路と、前記熱交
   換手段の出側で分岐して前記第１の減圧装置の入り側に
   結合する回路と、前記熱交換手段により冷却された熱媒
   体を冷熱として蓄える蓄熱槽とを備えた空気調和機にお
   いて、前記第１の受液器の出側で前記第２の減圧装置及
   び前記熱交換器を有する回路の分岐点より前記第１の受
   液器寄りで分岐し、開閉弁、第２の受液器及び流量制御
   弁を順次に介して前記戻り配管に結合するバイパス回路
   を設けたことを特徴とする空気調和機。
3. 【請求項３】 圧縮機、凝縮器、受液器、第１の減圧装
   置および蒸発器を順次に冷媒配管で接続する環状の回路
   と、前記受液器の出側で分岐し第２の減圧装置および熱
   交換手段を順次に介して前記蒸発器から前記圧縮機に接
   続する戻り配管に結合する回路と、前記熱交換手段の出
   側で分岐し前記第１の減圧装置の入り側で前記受液器か
   らの冷媒配管に結合する回路と、前記熱交換手段により
   冷却された熱媒体を冷熱として蓄える蓄熱槽とを備えた
   空気調和機において、前記第１の減圧装置の入り側で前
   記受液器からの冷媒配管と前記熱交換手段の出側から分
   岐する回路とが結合する結合点と、前記第１の減圧装置
   との間から分岐し流量制御弁を介して前記戻り配管に結
   合するバイパス回路を設けたことを特徴とする空気調和
   機。
4. 【請求項４】 圧縮機、凝縮器、第１の減圧装置、受液
   器および蒸発器を順次に冷媒配管で接続する環状の回路
   と、前記受液器の出側で分岐し第２の減圧装置及び熱交
   換手段を順次に介して前記蒸発器から前記圧縮機に接続
   する戻り配管に結合する回路と、前記熱交換手段の出側
   で分岐し前記第１の減圧装置の入り側に結合する回路
   と、前記熱交換手段により冷却された熱媒体を冷熱とし
   て蓄える蓄熱槽とを備えた空気調和機において、前記圧
   縮機の出側で分岐し流量制御弁を介して前記熱交換手段
   の入り側に結合するバイパス回路と、前記圧縮機の出側
   の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段と、前記圧縮機
   の出側の冷媒圧力を検出する冷媒圧力検出手段と、前記
   検出された冷媒温度及び冷媒圧力を基に前記流量制御弁
   の開度を制御する流量制御手段とを設けたことを特徴と
   する空気調和機。