JP3253276B2 - 蓄熱式空気調和装置及びその運転方法 - 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、蓄熱運転と蓄熱利
用空調運転とを実施することで昼間の空気調和による電
力消費量の低減を従来以上に実現する蓄熱式空気調和装
置及びその運転方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧縮機、四方切替弁、凝縮器、流量調整
弁及び蒸発器を順に冷媒配管で接続して冷凍サイクルを
構成し、冷媒配管の途中に蓄熱熱交換器を配設して構成
される蓄熱式空気調和装置の例としては、例えば特開平
６−１４７６７８号公報に開示されているものがあっ
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例の蓄熱式空
気調和装置では、蓄熱熱交換器を複数台接続して構成さ
れており、室外熱交換器と蓄熱熱交換器を共に凝縮器と
して使用して蓄熱利用冷房運転時の凝縮圧力を下げ、圧
縮機の圧力比改善により消費電力の低減を図っているも
のの、さらなる凝縮圧力及び消費電力の低減する手段に
は配慮がなされていなかった。そこで本発明が解決しよ
うとする課題は、ピーク時の消費電力の低減巾をその他
の時間帯でのそれよりもより一層大きくしてこの種の従
来技術以上に消費電力の低減を図ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明による蓄熱式空気調和装置は、
圧縮機、四方切替弁、室外熱交換器及び室外流量調整弁
で構成される１台の室外ユニットと、蓄熱流量調整弁及
び蓄熱熱交換器で構成される１台の蓄熱ユニットと、室
内流量調整弁及び室内熱交換器で構成される１台または
複数台の室内ユニットと、これらの各ユニットを互いに
接続する冷媒配管と、を備えてなる蓄熱式空気調和装置
において、前記冷媒配管は、圧縮機の吐出側から分岐し
た一方の冷媒配管を四方切替弁を介して室外熱交換器も
しくは室内熱交換器の一方に接続すると共に、他方の冷
媒配管を第１の開閉弁の一方に接続し、圧縮機の吸込側
から分岐した一方の冷媒配管を四方切替弁を介して室内
熱交換器もしくは室外熱交換器の一方に接続すると共
に、他方の冷媒配管を第２の開閉弁の一方に接続し、第
１の開閉弁の他方と第２の開閉弁の他方とは合流した後
分岐して、その一方の冷媒配管を蓄熱熱交換器の一方に
接続すると共に、他方の冷媒配管を第３の開閉弁の一方
に接続し、蓄熱熱交換器の他方は蓄熱流量調整弁を介し
て第４の開閉弁の一方に接続し、第３の開閉弁の他方と
第４の開閉弁の他方とは合流した後室外流量調整弁を介
して室外熱交換器の他方に接続し、蓄熱流量調整弁と第
４の開閉弁の一方との間から分岐した冷媒配管を室内流
量調整弁を介して室内熱交換器の他方に接続した構成で
あることを特徴とするものである。

【０００５】請求項１に記載の発明の構成によれば、蓄
熱熱交換器を利用する場合には、室外熱交換器と蓄熱熱
交換器とを直列に並べて、これらの熱交換器を凝縮器と
して使用し、凝縮圧力を下げ冷媒を過冷却冷媒にする運
転方法と、室外熱交換器と蓄熱熱交換器とを並列に並べ
て、これらの熱交換器を凝縮器として使用し、直接製氷
されている蓄熱熱交換器に圧縮機の吐出ガス冷媒を流し
込むことにより、凝縮圧力を下げ冷媒を過冷却し、室外
熱交換器に流す冷媒量を室外流量調整弁で調節し、蓄熱
流量調整弁後の冷媒と合流させることで凝縮圧力を制御
する運転方法と、圧縮機の吐出ガス冷媒の一部は、これ
を室外熱交換器に流して凝縮させ、圧縮機の吐出ガス冷
媒の他の一部は、これを室外流量調整弁後の冷媒と合流
させて製氷されている蓄熱熱交換器に流し込むことで凝
縮圧力を下げ冷媒を過冷却冷媒にする運転方法と、の３
つの運転方法のいずれかを選択することができる。

【０００６】同じく請求項２に記載の発明による蓄熱式
空気調和装置は、請求項１に記載の蓄熱式空気調和装置
において、第１の開閉弁の他方と、第２の開閉弁の他方
とは合流した後分岐して、その一方の冷媒配管を第５の
開閉弁の一方に接続し、他方の冷媒配管を第５の開閉弁
よりも口径が小さく絞られた第６の開閉弁の一方に接続
し、第５の開閉弁の他方と第６の開閉弁の他方とは合流
した後分岐して、その一方の冷媒配管を蓄熱熱交換器の
一方に接続すると共に、他方の冷媒配管を第３の開閉弁
の一方に接続したことを特徴とするものである。

【０００７】請求項２に記載の発明の構成によれば、第
５の開閉弁及び第６の開閉弁を制御することで、蓄熱熱
交換器で蒸発しきれなかった液冷媒を圧縮機に戻らない
ようにすることができる。

【０００８】同じく請求項３に記載の発明による蓄熱式
空気調和装置は、圧縮機、四方切替弁、室外熱交換器及
び室外流量調整弁で構成される１台の室外ユニットと、
蓄熱流量調整弁及び蓄熱熱交換器で構成される複数台の
蓄熱ユニットと、室内流量調整弁及び室内熱交換器で構
成される１台または複数台の室内ユニットと、これらの
各ユニットを互いに接続する冷媒配管と、を備えてなる
蓄熱式空気調和装置において、前記冷媒配管は、圧縮機
の吐出側から分岐した一方の冷媒配管を四方切替弁を介
して室外熱交換器もしくは室内熱交換器の一方に接続す
ると共に、他方の冷媒配管を第１の開閉弁の一方に接続
し、圧縮機の吸込側から分岐した一方の冷媒配管を四方
切替弁を介して室内熱交換器もしくは室外熱交換器の一
方に接続すると共に、他方の冷媒配管を第２の開閉弁の
一方に接続し、第１の開閉弁の他方と第２の開閉弁の他
方とは合流した後分岐し、該分岐後の一方及び他方の冷
媒配管をそれぞれ再分岐し、該再分岐後の一方の冷媒配
管を対応する各蓄熱熱交換器の一方に接続すると共に、
他方の冷媒配管を対応する各第３の開閉弁の一方に接続
し、各蓄熱熱交換器の他方は、それぞれの蓄熱流量調整
弁を介してそれぞれの第４の開閉弁の一方に接続し、各
第３の開閉弁の他方と対応する各第４の開閉弁の他方と
は、合流した後室外流量調整弁を介し室外熱交換器の他
方に接続し、各蓄熱流量調整弁と対応する各第４の開閉
弁の一方との間からそれぞれ分岐した各冷媒配管を室内
流量調整弁を介して室内熱交換器の他方に接続した構成
であることを特徴とするものである。

【０００９】請求項３に記載の発明の構成によれば、複
数台の蓄熱ユニットのそれぞれにおける各蓄熱熱交換器
が請求項１に記載の発明の蓄熱熱交換器と同様に３つの
運転方法のいずれかを選択することができる。

【００１０】同じく請求項４に記載の発明による蓄熱式
空気調和装置は、請求項３に記載の蓄熱式空気調和装置
において、第１の開閉弁の他方と第２の開閉弁の他方と
は合流した後分岐し、該分岐点と該分岐後の一方及び他
方の冷媒配管における前記各再分岐点との間の各冷媒配
管中に、それぞれ前記請求項２に記載されたと同様な第
５及び第６の開閉弁を設けたことを特徴とするものであ
る。

【００１１】請求項４に記載の発明の構成によれば、請
求項３に記載された蓄熱式空気調和装置において請求項
２に記載されたものと同様な作用効果を期待することが
できる。

【００１２】同じく、請求項５に記載の発明による蓄熱
式空気調和装置の運転方法は、請求項１ないし４のいず
れかに記載の蓄熱式空気調和装置を使用し、夜間に冷房
蓄熱運転し、昼間の空調運転で蓄熱を利用する蓄熱利用
冷房運転を行う蓄熱式空気調和装置の運転方法におい
て、前記蓄熱利用冷房運転は、昼間の冷房空調運転時
に、第３の開閉弁を開弁し、第１、第２及び第４の開閉
弁を閉弁して行う場合と、第１及び第４の開閉弁を開弁
し、第２及び第３の開閉弁を閉弁して行う場合と、第１
及び第３の開閉弁を開弁し、第２及び第４の開閉弁を閉
弁して行う場合と、のいずれかを選択して行うものであ
ることを特徴とするものである。

【００１３】同じく、請求項６に記載の発明による蓄熱
式空気調和装置の運転方法は、請求項５に記載の運転方
法において、高圧側を室外流量調整弁で制御することを
特徴とするものでけある。

【００１４】そして同じく、請求項７に記載の発明によ
る蓄熱式空気調和装置の運転方法は、請求項１ないし４
のいずれかに記載の蓄熱式空気調和装置を使用し、夜間
に暖房蓄熱運転し、昼間の空調運転で蓄熱を利用する蓄
熱利用暖房運転を行う蓄熱式空気調和装置の運転方法に
おいて、前記蓄熱利用暖房運転は、昼間の暖房空調運転
時に、第２の開閉弁を開弁し、第１、第３及び第４の開
閉弁を閉弁して行う場合と、第２及び第４の開閉弁を開
弁し、第１及び第３の開閉弁を閉弁して行う場合と、の
いずれかを選択して行うものであることを特徴とするも
のである。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図１、図２、図
３及び図４に基づいて以下説明する。ここで、下記する
表１はモード毎に各流量調整弁の状態を表す。

【００１６】

【表１】

【００１７】図１は、第１の実施例による蓄熱式空気調
和装置の全体構成を示したものである。

【００１８】図１に示す実施例において、蓄熱式空気調
和装置は、基本構成として圧縮機５、四方切替弁６、室
外熱交換器７及び室外流量調整弁８で構成される室外ユ
ニットと、蓄熱流量調整弁１１及び蓄熱槽１２に内包さ
れた蓄熱熱交換器１３で構成される１台の蓄熱ユニット
と、室内流量調整弁９ａ，９ｂ及び室内熱交換器１０
ａ，１０ｂで構成される２台の室内ユニットと、これら
の各ユニットを互いに接続する冷媒配管と、を備えてい
る。

【００１９】本実施例の特徴的構成は、冷媒配管中に第
１の開閉弁１、第２の開閉弁２、第３の開閉弁３及び第
４の開閉弁４を配したことであり、これらの開閉弁を含
む冷媒配管の接続態様は次のような構成になっている。

【００２０】すなわち、圧縮機５の吐出側から分岐した
一方の冷媒配管を四方切替弁６を介して室外熱交換器７
もしくは室内熱交換器１０ａ，１０ｂの一方に接続する
と共に、他方の冷媒配管を第１の開閉弁１の一方に接続
している。また、圧縮機５の吸込側から分岐した一方の
冷媒配管を四方切替弁６を介して室内熱交換器１０ａ，
１０ｂもしくは室外熱交換器７の一方に接続すると共
に、他方の冷媒配管を第２の開閉弁２の一方に接続して
いる。

【００２１】次に、第１の開閉弁１の他方と第２の開閉
弁２の他方とは合流した後分岐して、その一方の冷媒配
管を蓄熱熱交換器１３の一方に接続すると共に、他方の
冷媒配管を第３の開閉弁３の一方に接続し、蓄熱熱交換
器１３の他方は、蓄熱流量調整弁１１を介して第４の開
閉弁４の一方に接続している。

【００２２】さらに、第３の開閉弁３の他方と第４の開
閉弁４の他方とは合流した後室外流量調整弁８を介して
室外熱交換器７の他方に接続し、蓄熱流量調整弁１１と
第４の開閉弁４の一方との間から分岐した冷媒配管を室
内流量調整弁９ａ，９ｂを介してそれぞれ室内熱交換器
１０ａ，１０ｂの他方に接続した構成となっている。

【００２３】また図１では示されていないが、蓄熱槽１
２内の蓄熱媒体としては水が一般的であり、本発明につ
いても水の場合として説明を記述する。もちろん水以外
の蓄熱媒体であっても本発明の内容はそのまま適用でき
る。

【００２４】図１に示した構成で運転される冷凍サイク
ルの冷媒の流れを図６ないし図１６を参照して以下に説
明する。

【００２５】はじめに、図６に示す冷房蓄熱運転につい
て説明する。圧縮機５から吐出された高温高圧の冷媒
は、四方切替弁６を経由して室外熱交換器７で凝縮し液
化する。液化した冷媒は、最大開度に開弁した室外流量
調整弁８を経由し、開弁した第４の開閉弁４を介して開
度を減じて流量を絞り減圧機構として作用する蓄熱流量
調整弁１１で減圧される。蓄熱槽１２に内包される蓄熱
熱交換器１３で蒸発する冷媒は、周囲の水を冷却し製氷
する。蒸発した冷媒は、開弁した第２の開閉弁２を介し
て圧縮機５に戻る。このとき、第１の開閉弁１、第３の
開閉弁３及び室内流量調整弁９ａ、９ｂは閉弁してお
り、室内熱交換器１０ａ、１０ｂには冷媒が流れない。
ここで、室内に冷房負荷があった場合、室内流量調整弁
９ａ、９ｂを減圧機構として作用させ、室内熱交換器１
０ａ、１０ｂにも冷媒を流すことは可能である。

【００２６】また、蓄熱運転中に蓄熱ユニット１３につ
いてセンサなどの信号により規定の蓄熱量に達したと判
断した場合には、蓄熱流量調整弁１１を全閉として蓄熱
熱交換器１３への冷媒の流れを遮断する。

【００２７】次に、蓄熱利用冷房運転について説明す
る。蓄熱利用冷房運転には、図７に示すように、室外熱
交換器７と蓄熱熱交換器１３とを直列に並べ凝縮器とし
て使用する場合と、図８に示すように、室外熱交換器７
と蓄熱熱交換器１３とを並列に並べ凝縮器として使用す
る場合とがある。はじめに、室外熱交換器７と蓄熱熱交
換器１３とを直列に並べ凝縮器として使用する場合、次
に、室外熱交換器７と蓄熱熱交換器１３とを並列に並べ
凝縮器として使用する場合を説明する。

【００２８】図７において、室外熱交換器７と蓄熱熱交
換器１３とを直列に並べてこれらの両熱交換器を凝縮器
として使用する場合、圧縮機５で吐出された高温高圧の
冷媒は、四方切替弁６を経由して室外熱交換器７で凝縮
し最大開度に開弁した室外流量調整弁８を経由し、開弁
した第３の開閉弁を経由して蓄熱熱交換器１３に流入す
る。ここで、第１の開閉弁１、第２の開閉弁２及び第４
の開閉弁４は、閉弁のままであり、室外熱交換器７で凝
縮した冷媒は、直接圧縮機５及び室内流量調整弁９ａ，
９ｂに流れることはない。すでに製氷されている蓄熱槽
１２内の蓄熱熱交換器１３で凝縮及び過冷却された冷媒
は、最大開度に開弁した蓄熱流量調整弁１１を介して、
減圧機構として作用する室内流量調整弁９ａ，９ｂで減
圧され、室内熱交換器１０ａ，１０ｂで蒸発することに
より室内の空気を冷却する。蒸発した冷媒は、四方切替
弁６を経由して圧縮機５に戻る。

【００２９】図７に示す蓄熱利用冷房運転においては、
室外熱交換器７で高温高圧ガスが凝縮する。この場合室
外空気（例えば気温３５℃）と熱交換するので、凝縮圧
力は気温の影響を受け、例えば１．７ＭＰａ（１７kg／
cm2 Ｇ）になっている。このような凝縮冷媒はさらに直
列に接続された蓄熱熱交換器１３において氷と熱交換し
過冷却される。室外熱交換器７及び蓄熱熱交換器１３を
直列に並べて使用するので、室外熱交換器７のみを使用
する図１０に示す通常冷房運転時に比べて凝縮器容量が
大きくなっている。液冷媒領域が蓄熱熱交換器１３に移
った分、凝縮器能力は大きく、図１０の通常冷房運転時
における凝縮圧力例えば１．９ＭＰａ（１９kg／cm2
Ｇ）に対し、約０．２ＭＰａ（２kg／cm2 Ｇ）低下す
る。圧縮機の消費電力は、凝縮圧力の高さに負うところ
が大きく、凝縮圧力の低下した分、消費電力は低下す
る。

【００３０】次に、図８に示すように、室外熱交換器７
と蓄熱熱交換器１３とを並列に並べ凝縮器として使用す
る場合を説明する。

【００３１】図８において、圧縮機５から吐出された高
温高圧の冷媒は、一方は四方切替弁６を経由して室外熱
交換器７で凝縮し、凝縮圧力制御として作用する室外流
量調整弁８及び開弁した第４の開閉弁４を経由し、他方
は高温高圧のガスのままで、開弁した第１の開閉弁１を
介して直接蓄熱熱交換器１３を経由する際に凝縮され、
次いで、最大開度に開弁した蓄熱流量調整弁１１を経由
し、第４の開閉弁４の一方と合流する。一部の冷媒が室
外熱交換器７及び凝縮圧力制御として作用する室外流量
調整弁８を経由し、蓄熱流量調整弁１１後の液冷媒と合
流することで、蓄熱熱交換器１３の蓄熱利用量と蓄熱流
量調整弁１１後の凝縮圧力とが制御できるようになる。
ここで、第２の開閉弁２と第３の開閉弁３とは閉弁して
おり、圧縮機５及び室外熱交換器７を経由してきた冷媒
が蓄熱熱交換器１３内に流れることはない。このときの
蓄熱槽１２内の温度は外気温度に比べ低く、また凝縮器
として熱交換性能も良いので、高温高圧のガスの冷媒を
室外熱交換器７に流すより蓄熱熱交換器１３に流すこと
で凝縮圧力を下げ、さらに冷媒を過冷却できる。

【００３２】凝縮及び過冷却された液冷媒は、減圧機構
として作用する室内流量調整弁９ａ、９ｂで減圧され、
室内熱交換器１０ａ、１０ｂで蒸発することにより室内
の空気を冷却する。蒸発した冷媒は四方切替弁６を経由
して圧縮機５に戻る。

【００３３】図８に示す蓄熱利用冷房運転においては、
基本的には蓄熱熱交換器１３において氷と高温高圧ガス
が熱交換する。氷は通常０℃であり、融解後も例えば１
２℃までの冷水を熱源として使用でき、このとき凝縮圧
力は例えば０．７〜０．８ＭＰａ（７〜８kg／cm² Ｇ）
まで低下するので、圧縮機５の消費電力は図７の冷房運
転時に比べてさらに低減することができる。なお、第４
の開閉弁４を開弁し、室外流量調整弁８で調整しなが
ら、冷媒ガスを室外熱交換器７を介してバイパスするこ
とで凝縮圧力をおし上げることができ、これにより圧縮
機の信頼性を向上することができる。

【００３４】図７の冷房運転時における蓄熱槽１２での
氷の融解速度に対し、図８の冷房運転時における同じく
氷の融解速度は、熱交換時の温度差が大きい分だけ融解
速度が大きい。したがって、できるだけ小さくかつ有効
な蓄熱量とする、すなわちむだの小さい蓄熱槽１２の大
きさとするためには、図７と図８の運転方法の切換えが
肝要となる。換言すれば、図８の運転方法のみに依存す
る場合は、大きな蓄熱槽が必要となり、図７の運転方法
のみに依存すると、消費電力の低下幅は小さい。さら
に、図３に示す第３の実施例のように、蓄熱ユニットを
複数台に分離するようにすれば、それだけ設置場所選定
の自由度が増える。

【００３５】また、上述の例では第４の開閉弁４は開弁
し、第３の開閉弁３は閉弁しているが、図９に示すよう
に、第３の開閉弁３を開弁し、第４の開閉弁４を閉弁
し、室外流量調整弁８の流量を調整することで蓄熱利用
時間と蓄熱熱交換器後の凝縮圧力を適正な状態に制御す
ることができる。

【００３６】さらにまた、第１の開閉弁１を開弁して凝
縮圧力を低減して運転している間は、室外熱交換器７に
空気を通過させるべく配設されるファンを停止してさら
に室外ユニットの消費電力を下げるべく運転することも
可能である。

【００３７】次に、図１０を参照し通常冷房運転につい
て説明する。図１０において、圧縮機５から吐出された
高温高圧の冷媒は、四方切替弁６を経由して室外熱交換
器７で凝縮し液化する。液化した冷媒は、最大開度に開
弁した室外流量調整弁８を経由し、開弁した第４の開閉
弁４を介し、開度を減じて流量を絞り減圧機構として作
用する室内流量調整弁９ａ、９ｂで減圧され、室内熱交
換器１０ａ、１０ｂで蒸発し室内の熱を吸収し、室内の
空気を冷却する。蒸発した冷媒は、四方切替弁６を介し
て圧縮機５に戻る。このとき、第１の開閉弁１、第２の
開閉弁２、第３の開閉弁３及び蓄熱流量調整弁１１は閉
弁しており蓄熱熱交換器１３には冷媒が流れない。

【００３８】次に、図１１を参照し暖房蓄熱運転につい
て説明する。図１１において、圧縮機５から吐出された
高温高圧の冷媒は、開弁された第１の開閉弁１を経由
し、蓄熱熱交換器１３で凝縮することにより周囲の水を
加熱し温水を作る。凝縮した冷媒は最大開度に開弁した
蓄熱流量調整弁１１、開弁した第４の開閉弁４、開度を
減じて流量を絞り減圧機構として作用する室外流量調整
弁８を経由し、室外熱交換器７で蒸発し、流路方向の切
り替わった四方切替弁６を通り圧縮機５に戻る。また、
圧縮機５で吐出された高温高圧の冷媒の一部は、流路方
向の切り替わった四方切替弁６を経由し、室内熱交換器
１０ａ、１０ｂで凝縮し、室内流量調整弁９ａ、９ｂを
経由し、第４の開閉弁４と蓄熱流量調整弁１１の間で蓄
熱流量調整弁１１後の冷媒と合流する。ここで、第２の
開閉弁２、第３の開閉弁３は閉弁しており、合流した冷
媒が直接圧縮機５に流れることはない。

【００３９】また、蓄熱運転中に蓄熱熱交換器１３につ
いてセンサなどの信号により規定の蓄熱量に達したと判
断した場合には、蓄熱流量調整弁１１を全閉として冷媒
の流れを遮断する。

【００４０】次に、図１２及び図１３を参照し蓄熱利用
暖房運転について説明する。蓄熱利用暖房運転には、図
１２に示すように、蓄熱熱交換器１３だけを蒸発器とし
て使用する場合と、図１３に示すように、室外熱交換器
７と蓄熱熱交換器１３を並列に並べ共に蒸発器として使
用する場合とがある。はじめに蓄熱熱交換器１３だけを
蒸発器として使用する場合、次に室外熱交換器と蓄熱熱
交換器を並列に並べ共に蒸発器として使用する場合を説
明する。

【００４１】蓄熱熱交換器１３だけを蒸発器として使用
する場合、図１２において、圧縮機５から吐出された高
温高圧の冷媒は、流路方向の切り替わった四方切替弁６
を経由して室内熱交換器１０ａ、１０ｂで凝縮し室内を
加熱する。凝縮した冷媒は最大開度あるいは任意の所定
開度に開弁した室内流量調整弁９ａ、９ｂを経由し、減
圧機構として作用する蓄熱流量調整弁１１で減圧され蓄
熱熱交換器１３で蒸発する。この際、冷媒は加熱されて
いる蓄熱槽１２の温水から熱を吸収する。蒸発した冷媒
は、開弁した第２の開閉弁２を経由し圧縮機５に戻る。
ここで、第３の開閉弁３、第４の開閉弁４は閉弁してお
り、室外熱交換器７には冷媒は流れない。また、第１の
開閉弁１も閉弁しており、圧縮機５から吐出された冷媒
は、直接圧縮機５には流れない。

【００４２】図１２に示す蓄熱利用暖房運転において
は、室外熱交換器７を使用せずに蓄熱熱交換器１３を単
独に使用するものであり、この場合温水のたまっている
蓄熱槽１２を熱源としているので、室外熱交換器７がお
かれている外気温度の影響を受けることなく熱のくみ上
げができ、ヒートポンプ性能のよい暖房運転ができる。
また、室外熱交換器７に冷媒が流れないため室外機ファ
ンを止めることにより消費電力を低減することができ
る。

【００４３】次に、図１３を参照し室外熱交換器７と蓄
熱熱交換器１３を並列に並べ蒸発器として使用する場合
を説明する。

【００４４】図１３において、圧縮機５から吐出された
高温高圧の冷媒は、流路方向の切り替わった四方切替弁
６を経由して室内熱交換器１０ａ、１０ｂで凝縮し室内
を加熱する。凝縮した冷媒は、最大開度あるいは任意の
所定開度に開弁した室内流量調整弁９ａ、９ｂを経由
し、一方は減圧機構として作用する蓄熱流量調整弁１１
に、他方は開弁した第４の開閉弁４に分岐し、蓄熱流量
調整弁１１で減圧された冷媒は、蓄熱熱交換器１３で蒸
発し、加熱されている蓄熱槽１２の温水から熱を吸収
し、開弁した第２の開閉弁２を経由して圧縮機５に戻
る。他方の第４の開閉弁４に流れる冷媒は減圧機構とし
て作用する室外流量調整弁８を介して室外熱交換器７で
蒸発し、外気から熱を吸収し四方切替弁６を経由して圧
縮機５に戻る。ここで、第１の開閉弁１、第３の開閉弁
３は閉弁しており、圧縮機５の吐出側の冷媒は、直接圧
縮機５に戻らず、蓄熱熱交換器１３のバイパスにならな
い。

【００４５】図１３に示す蓄熱利用暖房運転において
は、例えば、室外空気温度が高く蓄熱槽１２の水温が低
いような場合には、室外熱交換器７を蒸発器として併用
するものであり、室外熱交換器７から熱をくみ上げるこ
とで低水温からでは不足する熱を補給して、快適性の低
下を抑制することができる。

【００４６】前記した図１２に示す蓄熱利用暖房運転で
蓄熱熱交換器１３を蒸発器として使用し続けると、水温
低下の温度によっては製氷することにもなり、夜間の暖
房蓄熱運転時の消費電力が増え、効率が低下してしま
う。そこで、蓄熱槽１２の水温と外気の温度レベルによ
って、図１２及び図１３に示す各運転方法のいずれかを
選択すればよい。

【００４７】次に、図１４を参照し通常暖房運転につい
て説明する。図１４において、圧縮機５から吐出された
高温高圧の冷媒は四方切替弁６を経由して室内熱交換器
１０ａ、１０ｂで凝縮し室内を加熱する。凝縮した冷媒
は、最大開度あるいは任意の所定開度に開弁した室内流
量調整弁９ａ、９ｂを経由し、開弁した第４の開閉弁４
を介し、開度を減じて流量を絞り減圧機構として作用す
る室外流量調整弁８を経由し、室外熱交換器７で蒸発
し、室外から熱を吸収し四方切替弁６を介して圧縮機５
に戻る。ここで、第４の開閉弁４のみが開弁し、第１の
開閉弁１、第２の開閉弁２、第３の開閉弁３及び蓄熱流
量調整弁１１は閉弁しているので、蓄熱熱交換器１３に
冷媒が流れることはない。

【００４８】次に、図１５を参照し蓄熱利用除霜運転に
ついて説明をする。図１５において、圧縮機５から吐出
された高温高圧の冷媒は、四方切替弁６を経由して室外
熱交換器７で凝縮し液化する。このとき、室外熱交換器
７で除霜が行われる。液化した冷媒は、最大開度あるい
は任意の所定開度に開弁した室外流量調整弁８、開弁し
た第４の開閉弁４を経由し、開度を減じて流量を絞り減
圧機構として作用する蓄熱流量調整弁１１で減圧され
る。蓄熱槽１２に内包される蓄熱熱交換器１３において
冷媒は周囲の温水から熱を吸収して蒸発し、開弁した第
２の開閉弁２を介して圧縮機５に戻る。このとき、第１
の開閉弁１、第３の開閉弁３及び室内流量調整弁９ａ，
９ｂは閉弁しており、室内熱交換器１０ａ，１０ｂには
冷媒が流れない。この場合、熱源を室内ではなく蓄熱槽
にするので、除霜により室内の熱を奪うことはない。

【００４９】次に、図１６を参照し通常除霜運転につい
て説明をする。図１６において、圧縮機５から吐出され
た高温高圧の冷媒は、四方切替弁６を経由して室外熱交
換器７で凝縮し液化する。このとき、室外熱交換器７で
除霜が行われる。液化した冷媒は最大開度あるいは任意
の所定開度に開弁した室外流量調整弁８、開弁した第４
の開閉弁４を経由し、開度を減じて流量を絞り減圧機構
として作用する室内流量調整弁９ａ、９ｂで減圧され
る。室内熱交換器１０ａ、１０ｂで冷媒は、室内の熱を
吸収して蒸発し、四方切替弁６を介して圧縮機５に戻
る。このとき、第１の開閉弁１、第２の開閉弁２、第３
の開閉弁３及び蓄熱流量調整弁１１は閉弁しており、蓄
熱熱交換器１３には冷媒が流れない。

【００５０】図２は、第２の実施例による第５の開閉弁
１４及び第６の開閉弁１５を持った１台の蓄熱ユニット
を備えた蓄熱式空気調和装置の全体構成を示したもので
ある。

【００５１】図２に示す実施例において、蓄熱式空気調
和装置は、その基本構成として、圧縮機５、四方切替弁
６、室外熱交換器７及び室外流量調整弁８で構成される
１台の室外ユニットと、蓄熱流量調整弁１１及び蓄熱熱
交換器１３で構成される１台の蓄熱ユニットと、室内流
量調整弁９ａ，９ｂ及びそれぞれに対応する室内熱交換
器１０ａ，１０ｂで構成される２台の室内ユニットと、
これらの各ユニットを互いに接続する冷媒配管と、を備
えている。

【００５２】蓄熱ユニットが、冷媒配管により第１ない
し第４の開閉弁１，２，３及び４を介して、他の室外ユ
ニット及び室内ユニットに接続される態様は、図１に示
す実施例における１台の蓄熱ユニットの接続態様と全く
同様であり、第５の開閉弁１４及び第６の開閉弁１５を
加えた本実施例の蓄熱ユニットについて説明する。

【００５３】まず、図２に示すように圧縮機５の吐出側
から分岐した一方の冷媒配管を四方切替弁６を介して室
内熱交換器７もしくは室内熱交換器１０ａ，１０ｂの一
方に接続すると共に、他方の冷媒配管を第１の開閉弁１
の一方に接続している。また圧縮機５の吸込側から分岐
した一方の冷媒配管を四方切替弁６を介して室内熱交換
器１０ａ，１０ｂもしくは室外熱交換器７の一方に接続
すると共に、他方の冷媒配管を第２の開閉弁２の一方に
接続している。

【００５４】次に、第１の開閉弁１の他方と第２の開閉
弁２の他方とは合流した後分岐して、その一方の冷媒配
管を第５の開閉弁の一方に接続し、他方の冷媒配管を第
５の開閉弁よりも口径が小さく絞られた第６の開閉弁の
一方に接続し、第５の開閉弁の他方と第６の開閉弁の他
方とは合流した後分岐して、その一方の冷媒配管を蓄熱
熱交換器１３の一方に接続すると共に、他方の冷媒配管
を第３の開閉弁３の一方に接続し、蓄熱熱交換器１３の
他方は、蓄熱流量調整弁１１を介して第４の開閉弁４の
一方に接続している。

【００５５】さらに、第３の開閉弁３の他方と第４の開
閉弁４の他方とは合流した後室外流量調整弁８を介して
室外熱交換器７の他方に接続し、蓄熱流量調整弁１１と
第４の開閉弁４の一方との間から分岐した冷媒配管を室
内流量調整弁９ａ，９ｂを介してそれぞれ室内熱交換器
１０ａ，１０ｂの他方に接続した構成となっており、こ
れは、第１実施例の接続態様と全く同様である。

【００５６】図２に示した構成で運転される冷凍サイク
ルの冷媒の流れとして、冷房蓄熱運転及び蓄熱利用暖房
運転の二つの運転態様がある。室外熱交換器７または室
内熱交換器１０ａ，１０ｂで凝縮された液冷媒が蓄熱熱
交換器１３で蒸発し、圧縮機５に戻る運転の時、特に始
動時には一時的に圧縮機５に液冷媒が大量に流れ、液圧
縮により圧縮機５が壊れる恐れがあるため、まず先に口
径が小さく絞られた第６の開閉弁１６を開弁し、少量の
冷媒を流し、安定後に第５の開閉弁１４を開弁すること
で圧縮機５への液冷媒戻りを防ぐことができる。

【００５７】図３は、第３の実施例による２台の蓄熱ユ
ニットを備えた蓄熱式空気調和装置の全体構成を示した
ものである。

【００５８】図３に示す実施例において、蓄熱式空気調
和装置は、その基本構成として、圧縮機５、四方切替弁
６、室外熱交換器７及び室外流量調整弁８で構成される
１台の室外ユニットと、蓄熱流量調整弁１１ａ、１１ｂ
及びそれぞれに対応する蓄熱熱交換器１３ａ、１３ｂで
構成される２台の蓄熱ユニットと、室内流量調整弁９
ａ，９ｂ及びそれぞれに対応する室内熱交換器１０ａ，
１０ｂで構成される２台の室内ユニットと、これらの各
ユニットを互いに接続する冷媒配管と、を備えている。

【００５９】２台の蓄熱ユニットの各々が、冷媒配管に
より第１ないし第４の開閉弁１，２，３ａ，３ｂ及び４
ａ，４ｂを介して、他の室外ユニット及び室内ユニット
に接続される態様は、図１に示す実施例における１台の
蓄熱ユニットの接続態様と全く同様であり、蓄熱流量調
整弁１１ａ及び蓄熱熱交換器１３ａで構成される蓄熱ユ
ニットの接続態様についてのみ以下に説明する。

【００６０】まず、図３に示すように圧縮機５の吐出側
から分岐した一方の冷媒配管を四方切替弁６を介して室
外熱交換器７もしくは室内熱交換器１０ａ，１０ｂの一
方に接続すると共に、他方の冷媒配管を第１の開閉弁１
の一方に接続している、また、圧縮機５の吸込側から分
岐した一方の冷媒配管を四方切替弁６を介して室内熱交
換器１０ａ，１０ｂもしくは室外熱交換器７の一方に接
続すると共に、他方の冷媒配管を第２の開閉弁２の一方
に接続している。

【００６１】次に、第１の開閉弁１の他方と第２の開閉
弁２の他方とは合流した後分岐し、該分岐後の一方の冷
媒配管を再分岐し、該再分岐後の一方の冷媒配管を蓄熱
熱交換器１３ａの一方に接続すると共に、他方の冷媒配
管を第３の開閉弁３ａの一方に接続し、蓄熱熱交換器１
３ａの他方は、蓄熱流量調整弁１１ａを介して第４の開
閉弁４ａの一方に接続している。

【００６２】さらに、第３の開閉弁３ａの他方と第４の
開閉弁４ａの他方とは合流した後室外流量調整弁８を介
して室外熱交換器７の他方に接続し、蓄熱流量調整弁１
１ａと第４の開閉弁４ａの一方との間から分岐した冷媒
配管を室内流量調整弁９ａ，９ｂを介してそれぞれ室内
熱交換器１０ａ，１０ｂの他方に接続した構成となって
いる。なお、蓄熱流量調整弁１１ｂ及び蓄熱熱交換器１
３ｂで構成される蓄熱ユニットに対する冷媒配管の接続
態様も前記した蓄熱熱交換器１３ａの場合と同様であ
り、その説明は省略する。

【００６３】また、図３では示されていないが、蓄熱槽
１２ａ、１２ｂ内の蓄熱媒体としては水が一般的であ
り、本発明についても水の場合として説明を記述する。
もちろん水以外の蓄熱媒体であっても本発明の内容はそ
のまま適用できる。

【００６４】図３で示した構成で運転される冷凍サイク
ルの冷媒の流れについては、図１で説明した第３の開閉
弁３、第４の開閉弁４、蓄熱流量調整弁１１、蓄熱槽１
２、蓄熱熱交換器１３をひとまとまりとした蓄熱ユニッ
トが並列に接続されているものであって、図１で説明し
た冷凍サイクルの冷媒の流れと基本的に同じである。ま
た、図５に示すように、第１の開閉弁１と第２の開閉弁
２が合流し、各蓄熱熱交換器に分岐する点と第３の開閉
弁３ａ、３ｂと蓄熱熱交換器１３ａ、１３ｂの接続部の
間にそれぞれ第７の開閉弁１６ａ，１６ｂを置くことに
よって、各蓄熱槽１２ａ、１２ｂの利用の選択をするこ
とができる。

【００６５】図３に示す第３の実施例において、各蓄熱
槽１２ａ，１２ｂの水温レベルもしくは残氷量に違いが
あるような場合、各開閉弁を個々に切換えることによ
り、例えば水温の高い蓄熱熱交換器への、あるいは水温
の低い蓄熱熱交換器への冷媒供給を止め、熱源の有効利
用を図ることができる。また、室内負荷が小さく、蓄熱
利用量が少なくて良い場合、それに応じて蓄熱ユニット
の利用台数を制限すればよく、さらに蓄熱ユニットを複
数台にすることで設置場所の有効利用を図ることができ
る。

【００６６】図４は、第３の実施例による２台の蓄熱ユ
ニットを備えた蓄熱式空気調和装置において、各蓄熱熱
交換器１３ａ，１３ｂにそれぞれ対応して、第２の実施
例におけるのと同様な作用効果を奏する第５の開閉弁１
４ａ，１４ｂ及び第６の開閉弁１５ａ，１５ｂを用いた
ものであり、この場合、第２の実施例と同様に圧縮機５
への液冷媒戻りを防ぐことができる。

【００６７】請求項５及び６に関しては、図１の説明の
蓄熱利用冷房運転の説明で述べたとおりである。

【００６８】また、請求項７に関しては、図１の説明の
蓄熱利用暖房運転で述べたとおりである。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、第１、第２の開閉弁によって蓄熱熱交換器
毎に直接バイパスする回路を備え、蓄熱熱交換器毎に第
３、第４の開閉弁を配設し、蓄熱槽の流路を変化させら
れる構成としているので、室外熱交換器と蓄熱熱交換器
を直列、または並列に並べ凝縮器として使用する２つの
運転方法を可能にし、圧縮機から吐出された高温高圧の
冷媒を直接蓄熱熱交換器に流入することで、凝縮に室外
熱交換器を利用する場合に比べ凝縮圧力を低くすること
ができ、これにより圧縮機の消費電力を低減することが
できる。

【００７０】請求項１記載の発明における蓄熱ユニット
に第５及び第６の開閉弁を適用した請求項２記載の発明
によれば、特に始動時に、まず先に口径が小さく絞られ
た第６の開閉弁を開弁し、少量の冷媒を流し、安定後に
第５の開閉弁を開弁することで圧縮機への液冷媒戻りを
防ぐことができる。

【００７１】また請求項３記載の発明によれば、より大
きな凝縮を得ることができ、圧縮機の消費電力を低減で
きる。また、蓄熱利用する台数を変更もできる。

【００７２】請求項３記載の発明における複数台の各蓄
熱ユニットに第５及び第６の開閉弁を適用した請求項４
記載の発明によれば、請求項３記載の発明による作用効
果に加えて請求項２記載の発明の作用効果を併せ期待す
ることができる。

【００７３】請求項５記載の発明によれば消費電力低減
を２段階に設定する制御を備えているので、電力使用量
のピークにあわせた圧縮機の消費電力低減の効果的な設
定ができる。

【００７４】請求項６記載の発明によれば凝縮圧力のよ
り細かい適正な制御が可能になり、サイクル安定による
圧縮機の消費電力を低減できる。

【００７５】請求項７記載の発明によれば暖房時の蓄熱
利用により、低い外気よりも温水を熱源とするため快適
性向上が実現でき、室外機ファンを止めることにより消
費電力を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する冷凍サイクルの蓄熱槽１台の
第１の実施例

【図２】第１の実施例において第５及び第６の開閉弁を
設けた第２の実施例

【図３】本発明を実施する冷凍サイクルの蓄熱槽複数台
の第３の実施例

【図４】第３の実施例において第５及び第６の開閉弁を
設けた第４の実施例

【図５】第３の実施例において第７の開閉弁を設けた第
５の実施例

【図６】冷房蓄熱運転の説明図

【図７】直列の蓄熱利用冷房運転の説明図

【図８】並列の蓄熱利用冷房運転の説明図

【図９】蓄熱利用冷房運転の説明図

【図１０】通常の冷房運転の説明図

【図１１】暖房蓄熱運転の説明図

【図１２】蓄熱熱交換器のみを用いる蓄熱利用暖房運転
の説明図

【図１３】蓄熱熱交換器と室外熱交換器とを併用する蓄
熱利用暖房運転の説明図

【図１４】通常暖房運転の説明図

【図１５】蓄熱利用除霜運転の説明図

【図１６】通常除霜運転の説明図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−147678（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 13/00 351

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、四方切替弁、室外熱交換器及び
   室外流量調整弁で構成される１台の室外ユニットと、蓄
   熱流量調整弁及び蓄熱熱交換器で構成される１台の蓄熱
   ユニットと、室内流量調整弁及び室内熱交換器で構成さ
   れる１台または複数台の室内ユニットと、これらの各ユ
   ニットを互いに接続する冷媒配管と、を備えてなる蓄熱
   式空気調和装置において、 前記冷媒配管は、圧縮機の吐出側から分岐した一方の冷
   媒配管を四方切替弁を介して室外熱交換器もしくは室内
   熱交換器の一方に接続すると共に、他方の冷媒配管を第
   １の開閉弁の一方に接続し、圧縮機の吸込側から分岐し
   た一方の冷媒配管を四方切替弁を介して室内熱交換器も
   しくは室外熱交換器の一方に接続すると共に、他方の冷
   媒配管を第２の開閉弁の一方に接続し、第１の開閉弁の
   他方と第２の開閉弁の他方とは合流した後分岐して、そ
   の一方の冷媒配管を蓄熱熱交換器の一方に接続すると共
   に、他方の冷媒配管を第３の開閉弁の一方に接続し、蓄
   熱熱交換器の他方は蓄熱流量調整弁を介して第４の開閉
   弁の一方に接続し、第３の開閉弁の他方と第４の開閉弁
   の他方とは合流した後室外流量調整弁を介して室外熱交
   換器の他方に接続し、蓄熱流量調整弁と第４の開閉弁の
   一方との間から分岐した冷媒配管を室内流量調整弁を介
   して室内熱交換器の他方に接続した構成であることを特
   徴とする蓄熱式空気調和装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の蓄熱式空気調和装置に
   おいて、 第１の開閉弁の他方と、第２開閉弁の他方とは合流した
   後分岐して、その一方の冷媒配管を第５の開閉弁の一方
   に接続し、他方の冷媒配管を第５の開閉弁よりも口径が
   小さく絞られた第６の開閉弁の一方に接続し、第５の開
   閉弁の他方と第６の開閉弁の他方とは合流した後分岐し
   て、その一方の冷媒配管を蓄熱熱交換器の一方に接続す
   ると共に、他方の冷媒配管を第３の開閉弁の一方に接続
   したことを特徴とする蓄熱式空気調和装置。
3. 【請求項３】 圧縮機、四方切替弁、室外熱交換器及び
   室外流量調整弁で構成される１台の室外ユニットと、蓄
   熱流量調整弁及び蓄熱熱交換器で構成される複数台の蓄
   熱ユニットと、室内流量調整弁及び室内熱交換器で構成
   される１台または複数台の室内ユニットと、これらの各
   ユニットを互いに接続する冷媒配管と、を備えてなる蓄
   熱式空気調和装置において、 前記冷媒配管は、圧縮機の吐出側から分岐した一方の冷
   媒配管を四方切替弁を介して室外熱交換器もしくは室内
   熱交換器の一方に接続すると共に、他方の冷媒配管を第
   １の開閉弁の一方に接続し、圧縮機の吸込側から分岐し
   た一方の冷媒配管を四方切替弁を介して室内熱交換器も
   しくは室外熱交換器の一方に接続すると共に、他方の冷
   媒配管を第２の開閉弁の一方に接続し、第１の開閉弁の
   他方と第２の開閉弁の他方とは合流した後分岐し、該分
   岐後の一方及び他方の冷媒配管をそれぞれ再分岐し、該
   再分岐後の一方の冷媒配管を対応する各蓄熱熱交換器の
   一方に接続すると共に、他方の冷媒配管を対応する各第
   ３の開閉弁の一方に接続し、各蓄熱熱交換器の他方は、
   それぞれの蓄熱流量調整弁を介してそれぞれの第４の開
   閉弁の一方に接続し、各第３の開閉弁の他方と対応する
   各第４の開閉弁の他方とは、合流した後室外流量調整弁
   を介し室外熱交換器の他方に接続し、各蓄熱流量調整弁
   と対応する各第４の開閉弁の一方との間からそれぞれ分
   岐した各冷媒配管を室内流量調整弁を介して室内熱交換
   器の他方に接続した構成であることを特徴とする蓄熱式
   空気調和装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の蓄熱式空気調和装置に
   おいて、 第１の開閉弁の他方と第２の開閉弁の他方とは合流した
   後分岐し、該分岐点と該分岐後の一方及び他方の冷媒配
   管における前記各再分岐点との間の各冷媒配管中に、そ
   れぞれ前記請求項２に記載されたと同様な第５及び第６
   の開閉弁を設けたことを特徴とする蓄熱式空気調和装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載の蓄
   熱式空気調和装置を使用し、夜間に冷房蓄熱運転し、昼
   間の空調運転で蓄熱を利用する蓄熱利用冷房運転を行う
   蓄熱式空気調和装置の運転方法において、 前記蓄熱利用冷房運転は、昼間の冷房空調運転時に、第
   ３の開閉弁を開弁し、第１、第２及び第４の開閉弁を閉
   弁して行う場合と、第１及び第４の開閉弁を開弁し、第
   ２及び第３の開閉弁を閉弁して行う場合と、第１及び第
   ３の開閉弁を開弁し、第２及び第４の開閉弁を閉弁して
   行う場合と、のいずれかを選択して行うものであること
   を特徴とする蓄熱式空気調和装置の運転方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の運転方法において、高
   圧側を室外流量調整弁で制御することを特徴とする蓄熱
   式空気調和装置の運転方法。
7. 【請求項７】 請求項１ないし４のいずれかに記載の蓄
   熱式空気調和装置を使用し、夜間に暖房蓄熱運転し、昼
   間の空調運転で蓄熱を利用する蓄熱利用暖房運転を行う
   蓄熱式空気調和装置の運転方法において、 前記蓄熱利用暖房運転は、昼間の暖房空調運転時に、第
   ２の開閉弁を開弁し、第１、第３及び第４の開閉弁を閉
   弁して行う場合と、第２及び第４の開閉弁を開弁し、第
   １及び第３の開閉弁を閉弁して行う場合と、のいずれか
   を選択して行うものであることを特徴とする蓄熱式空気
   調和装置の運転方法。