JP3569546B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複数の室内機を有する空調ユニットを複数系統備えた空気調和装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の複数の室内機を有する空気調和装置については、既に、さまざまな開発がなされており、例えば、冷凍・第６１巻第７０８号（昭和６１年１０月号）Ｐ１０３８〜１０４５に示されているような空調ユニットがある。
【０００３】
その基本的な技術は、図５に示すように、室外機１内に設置された、圧縮機２，四方弁３，室外側熱交換器４、及び、室外側膨張弁５と、室外機１に対して並列に設置された室内機６内の室内側膨張弁７、及び、室内側熱交換器８を環状に順次接続し、ヒ−トポンプ式冷凍サイクルが構成されているというものである。
【０００４】
圧縮機２は容量可変で、供給電力の周波数を変えることにより冷凍サイクル内の冷媒循環量を変えることができる。
【０００５】
また、四方弁３によって冷房運転，暖房運転が切り替えられ、冷房運転時は図５中の実線矢印の方向に冷媒が流れて冷房サイクルが形成され、暖房運転時には図５中の破線方向に冷媒が流れて暖房サイクルが形成される。
【０００６】
また、室外側熱交換器４，及び、室内側熱交換器８には、近接してそれぞれ、室外側送風機９，及び、室内側送風機１０が設置されている。
【０００７】
このような空調ユニットにおいて、複数の、例えば、３台の室内機６ａ，６ｂ，６ｃはそれぞれ個別に運転が可能であり、室内機６ａのみ運転の場合は、他の室内機６ｂ，６ｃは室内側膨張弁７ｂ，７ｃを全閉にすると共に、室内側送風機１０ｂ，１０ｃも停止している。この時、圧縮機２はインバ−タ等で能力制御を行い、室内機の運転台数に応じた能力で個別運転することが可能である。
【０００８】
更に、ビルなどで室内機を６台、９台あるいは、それ以上設置する必要のある場合、例えば、６台の場合は、図６（ａ）、及び図６（ｂ）に示すように、２系統の空調ユニットＩ，ＩＩを設置した空気調和装置において、各空調ユニットそれぞれで個別運転することにより対応できる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来例では、空調ユニットＩ，ＩＩをそれぞれで単独で個別運転するため、即ち、空調ユニットＩと空調ユニットＩＩ間で熱の授受が不可能である。
【００１０】
即ち、空調ユニットＩ，ＩＩにおいて熱負荷が異なる場合、例えば、空調ユニットＩで空調能力が不足していて、空調ユニットＩＩで空調能力が余っていても対応が不可能であるため空調ユニットＩＩにおける各室の快適性が損なわれるという欠点を有していた。
【００１１】
また、上記従来例において空気調和装置の設計を行う場合、一般に、空調ユニットＩの空調能力は空調ユニットＩ側のピ−ク時の熱負荷に、空調ユニットＩＩの空調能力は空調ユニットＩＩ側のピ−ク時の熱負荷に対応するように設計される。
【００１２】
従って、空調ユニットＩ側とＩＩ側の熱負荷のピ−クが発生する時刻が異なる場合、ピ−ク時以外では過剰設備ということになり、設備費用が高価になり、かつ、電力会社との契約電力費用も高価になるという欠点を有していた。
【００１３】
また、上記従来例では、使用する電力として空気調和装置が主として使用される昼間の電力であるため、年々電子機器の使用量が増加しているという社会的見地から見ると、高負荷時刻に消費電力のピ−クが極限状態になり、電力供給能力を越える可能性があるという欠点を有していた。
【００１４】
そこで、本発明は、従来の課題を解決するもので、異なる系統の空調ユニット相互間において熱移動可能として空調設備容量低減を図るだけでなく、夜間等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、昼間の高負荷時刻における電力ピークを抑え、電力利用の平準化が可能となる空気調和装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明の空気調和装置は、複数の空調ユニットそれぞれに共通する冷媒熱交換器と冷媒熱交換器用減圧装置とを直列に接続してなる熱交換回路を、第１冷媒流路切替装置を介して、各空調ユニットの熱源側減圧装置と負荷側減圧装置との間に、熱源側減圧装置と負荷側減圧装置との間を流れる冷媒が熱交換回路を経由する場合と経由しない場合とに第１冷媒流路切替装置により切替可能に接続し、複数の空調ユニットそれぞれに共通する蓄熱槽と蓄熱槽用減圧装置とを直列に接続してなる蓄熱回路を、第２冷媒流路切替装置を介して、各空調ユニットの熱源側減圧装置と負荷側減圧装置との間に、熱源側減圧装置と負荷側減圧装置との間を流れる冷媒が蓄熱回路を経由する場合と経由しない場合とに第２冷媒流路切替装置により切替可能に接続し、冷媒熱交換器の反冷媒熱交換器用減圧装置側と、負荷側熱交換器と四方弁との間を第１バイパス弁を備えた第１バイパス回路にて接続し、かつ、蓄熱槽の反蓄熱槽用減圧装置側と、負荷側熱交換器と四方弁との間を第２バイパス弁を備えた第２バイパス回路にて接続し、更に、複数の空調ユニットすべてを同一運転モードとする制御装置を備えた構成になっている。
【００１６】
また、上記構成において、複数の空調ユニットすべてを同一運転モード（冷房、あるいは暖房運転）とする制御装置の代わりに、複数の空調ユニットを異なる運転モード（冷房、あるいは暖房運転）とする制御装置を備えた構成になっている。
【００１７】
【作用】
本発明の空気調和装置において、まず、複数の空調ユニットすべてを同一運転モード（冷房、あるいは暖房運転）とする場合について説明する。
【００１８】
この場合、複数の空調ユニットの空調運転において、各第１冷媒流路切替装置を切替えて熱交換回路と各冷凍サイクルを連通して、熱源側膨張弁、冷媒熱交換器用膨張弁、負荷側膨張弁、及び第１バイパス弁を制御しながら運転することにより、冷媒熱交換器を介して各冷凍サイクル内の冷媒が保有している熱の移動が可能になる。
【００１９】
また、夜間において複数の空調ユニットの各第２冷媒流路切替装置を切替えて蓄熱回路と各冷凍サイクルを連通して、熱源側膨張弁、蓄熱槽用膨張弁、負荷側膨張弁、及び第２バイパス弁を制御しながら運転することにより、夜間電力を利用して蓄熱槽に蓄熱することができ、その蓄冷熱を昼間の高負荷時刻等の必要な場合に利用することにより、昼間の電力使用量のピークを抑え、電力利用の平準化が可能となる。
【００２０】
次に、複数の空調ユニットを異なる運転モード（冷房、あるいは暖房運転）とする場合について説明する。
【００２１】
この場合、複数の空調ユニットの空調運転において、各第１冷媒流路切替装置を切替えて熱交換回路と各冷凍サイクルを連通することにより、冷媒熱交換器を介して各冷凍サイクル内の冷媒が保有している熱の移動が可能になるのは、複数の空調ユニットすべてが同一運転モードの場合と同様である。
【００２２】
夜間においては、翌日の空調負荷として冷房、暖房負荷のどちらか大きいと予想される負荷に対応する運転モードにて、すべての空調ユニット、あるいは一部の空調ユニットの第２冷媒流路切替装置を切替えて蓄熱回路と冷凍サイクルを連通して、熱源側膨張弁、蓄熱槽用膨張弁、負荷側膨張弁、及び第２バイパス弁を制御しながら運転することにより、蓄熱槽の蓄熱材に蓄冷、あるいは蓄熱しておくことができる。
【００２３】
その蓄冷熱を昼間の高負荷時刻等の必要な場合に利用することにより、電力使用量のピークを抑え、電力利用の平準化が可能となる。
【００２４】
一方、運転モードが逆である空調ユニットについては、空調運転を行う際の空気熱源に代わる、補助熱源として蓄熱槽の蓄冷熱を利用することができる。即ち、空調運転中に異なる系統の空調ユニット間において、熱源側膨張弁、蓄熱槽用膨張弁、負荷側膨張弁、及び第２バイパス弁を制御しながら運転することにより、熱回収運転を行え、昼間の電力使用量のピークを抑え、電力利用の平準化が可能となる。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明による空気調和装置の第１の実施例について、図面を参照しながら説明する。なお、従来と同一構成については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００２６】
図１は本発明の第１の実施例による空気調和装置の冷凍サイクル図である。図２は１日の時刻に対する空調負荷曲線図である。
【００２７】
図１において、空気調和装置は、２系統の空調ユニットＩの冷凍サイクルＡと空調ユニットＩＩの冷凍サイクルＢ、熱交換回路Ｃ、及び蓄熱回路Ｄとからなり、空調ユニットＩとＩＩについては設置場所以外は同一機器で構成されているものとする。
【００２８】
空調ユニットＩ，ＩＩは、室外機１、３台の室内機６ａ，６ｂ，６ｃからなり、そして、圧縮機２、四方弁３、室外側熱交換器４、室外側膨張弁５、室内側膨張弁７ａ，７ｂ，７ｃ、室内側熱交換器８ａ，８ｂ，８ｃを環状に接続して冷凍サイクルＡ，Ｂを構成している。
【００２９】
熱交換回路Ｃは、冷媒熱交換器用膨張弁ＥＶ１と空調ユニットＩ，ＩＩそれぞれに共通する冷媒熱交換器ＨＥとを直列に接続された構成であり、蓄熱回路Ｄは、蓄熱槽用膨張弁ＥＶ２と空調ユニットＩ，ＩＩそれぞれに共通する蓄熱槽ＳＴＲとを直列に接続した構成である。
【００３０】
ここで、熱交換回路Ｃは、冷媒流路切替用の第１二方弁ＫＶ１、及び第２二方弁ＫＶ２を介して、冷凍サイクルＡ，Ｂにおける室外側膨張弁５と室内機６ａ，６ｂ，６ｃとの間に対して並列に設置されている。
【００３１】
蓄熱回路Ｄは、冷媒流路切替用の第３二方弁ＫＶ３、及び第４二方弁ＫＶ４を介して、冷凍サイクルＡ，Ｂにおける室外側膨張弁５と室内機６ａ，６ｂ，６ｃとの間に対して並列に設置されている。
【００３２】
また、冷媒熱交換器ＨＥは第１熱交換部１２，第２熱交換部１３とからなり、第１熱交換部１２と、室内側熱交換器８ａ，８ｂ，８ｃと四方弁との間が、第１バイパス弁ＢＶ１を介して接続された第１バイパス回路Ｅが設置されている。
【００３３】
蓄熱槽ＳＴＲは第１熱交換部１４，第２熱交換部１５とからなり、その中には蓄熱材１１が充填されており、第１熱交換部１４と、室内側熱交換器８ａ，８ｂ，８ｃと四方弁３との間が、第２バイパス弁ＢＶ２を介して接続された第２バイパス回路Ｆが設置されている。
【００３４】
更に、３台の室内機６ａ，６ｂ，６ｃは、室内側熱交換器８ａ，８ｂ，８ｃ、室内側膨張弁７ａ，７ｂ，７ｃ、及び、室内側送風機１０ａ，１０ｂ，１０ｃとから構成されている。
【００３５】
そして、空調ユニットＩと空調ユニットＩＩとを同一モード（冷房、または暖房）で運転するように、四方弁３、室外側膨張弁５、室内側膨張弁７ａ，７ｂ，７ｃ、二方弁ＫＶ１〜ＫＶ４、冷媒熱交換器用膨張弁ＥＶ１、蓄熱槽用膨張弁ＥＶ２、及びバイパス弁ＢＶ１，ＢＶ２と信号線で接続された制御装置ＣＮ１が設置されている。
【００３６】
図２中のＬ１、及びＬ２は各空調ユニットＩ、及びＩＩが設置されている各室内の空調負荷の総和の時間推移曲線を示し、Ｑｍａｘは各空調ユニットＩ、及びＩＩの最大空調能力を示す。
【００３７】
以上のように構成された空気調和装置について、以下その動作を説明する。
尚、四方弁３のモ−ドについては、圧縮機２吐出側と室外側熱交換器４とを、かつ、圧縮機２吸入側と室内機６とを連通する場合を冷房モ−ド、圧縮機２吐出側と室内機６とを、かつ、圧縮機２吸入側と室外側熱交換器４とを連通する場合を暖房モ−ドと定義する。
【００３８】
各場合における本実施例の空気調和装置の各構成部品の動作状態を示す（表１）を参照しながら説明する。
【００３９】
【表１】

【００４０】
（Ａ）夜間の蓄冷・蓄熱運転の場合
制御装置ＣＮ１からの信号により、空調ユニットＩ，ＩＩにおいて、第１二方弁ＫＶ１：閉、第２二方弁ＫＶ２：開、第３二方弁ＫＶ３：開、第４二方弁ＫＶ４：閉、第１バイパス弁ＢＶ１：閉、第２バイパス弁ＢＶ２：開、室内側膨張弁７：全閉とする。
（Ａ−１）蓄冷モ−ド
制御装置ＣＮ１からの信号により、四方弁３：冷房モ−ド、室外側膨張弁５：全開、蓄熱槽用膨張弁ＥＶ２：所定の開度とする。
【００４１】
この時、圧縮機２から送られる高温高圧の冷媒は、室外側熱交換器４にて凝縮して高温高圧の液冷媒となり、蓄熱回路Ｄにおける蓄熱槽用膨張弁ＥＶ２にて減圧されて液あるいは二相状態となり、蓄熱槽ＳＴＲ内の第１熱交換部１４の管内にて蒸発して蓄熱材１１から吸熱して蓄熱材１１に蓄冷した後、過熱ガスとなって圧縮機２へ戻る。
（Ａ−２）蓄熱モ−ド
制御装置ＣＮ１からの信号により、四方弁３：暖房モ−ド、室外側膨張弁５：所定の開度、蓄熱槽用膨張弁ＥＶ２：全開とする。
【００４２】
この時、圧縮機２から送られる高温高圧のガス冷媒は、蓄熱槽ＳＴＲ内の第１熱交換部１４の管内にて凝縮して蓄熱材１１へ放熱して蓄熱材１１に蓄熱した後、室外側膨張弁５で減圧されて液あるいは二相状態となり、室外側熱交換器４の管内にて蒸発して過熱ガスとなって圧縮機２へ戻る。
（Ｂ）通常の昼間運転で、空調ユニットＩ，ＩＩの系統間の熱移動を行わない場合この場合、制御装置ＣＮ１からの信号により、第１，３二方弁ＫＶ１，ＫＶ３：閉、第２，４二方弁ＫＶ２，ＫＶ４：開、第１，２バイパス弁ＢＶ１，ＢＶ２：閉とする。
（Ｂ−１）冷房モ−ド
制御装置ＣＮ１からの信号により、四方弁３：冷房モ−ド、室外側膨張弁５：全開、室内側用膨張弁７ａ，７ｂ，７ｃ：所定の開度とする。この時、圧縮機２から送られる高温高圧のガス冷媒は、室外側熱交換器４にて凝縮し、室内側用膨張弁７にて減圧されて液あるいは二相状態となり、室内側熱交換器８ａ，８ｂ，８ｃの管内にて蒸発して室内空気から吸熱した後（冷房運転）、過熱ガスとなって圧縮機２へ戻る。
【００４３】
更に、空調ユニットＩ，ＩＩ共に、夜間電力を利用して蓄熱槽ＳＴＲに蓄えた熱エネルギーを利用する場合、室内側膨張弁７ａ，７ｂ，７ｃ：所定の開度、第３二方弁ＫＶ３，第４二方弁ＫＶ４：開、蓄熱槽用膨張弁ＥＶ２：全開として、蓄熱槽ＳＴＲの冷熱を空調ユニットＩにおける室内機６ａ，６ｂ，６ｃ入口側の冷媒の過冷却度増大、つまり冷房能力増大に利用できる。
（Ｂ−２）暖房モ−ド
制御装置ＣＮ１からの信号により、四方弁３：暖房モ−ド、室外側膨張弁５：所定の開度、室内側膨張弁７ａ，７ｂ，７ｃ：全開とする。この時、圧縮機２から送られる高温高圧の冷媒は、室内側熱交換器８ａ，８ｂ，８ｃの管内にて凝縮して室内空気へ放熱した後（暖房運転）、室外側膨張弁５で減圧されて液あるいは二相状態となり、室外側熱交換器４の管内にて蒸発して、過熱ガスとなって圧縮機２へ戻る。
【００４４】
更に、空調ユニットＩ，ＩＩ共に夜間電力を利用して蓄熱槽ＳＴＲに蓄えた熱エネルギーを利用する場合、室内側膨張弁７ａ，７ｂ，７ｃ：所定の開度、第３二方弁ＫＶ３：開、第４二方弁ＫＶ４：閉、第２バイパス弁ＢＶ２：閉、蓄熱槽用膨張弁ＥＶ２：全開として、蓄熱槽ＳＴＲの蓄熱を空調ユニットＩの過熱度増大、つまり暖房能力増大に利用できる。
（Ｃ）昼間運転で、空調ユニットＩ，ＩＩの系統間の熱移動を行う場合
（Ｃ−１）空調ユニットＩ，ＩＩとも冷房運転の場合
まず、図２中の時刻τ１〜τ２の空調負荷曲線で示すように、空調ユニットＩの最大空調能力Ｑｍａｘよりも空調ユニットＩ側の各室内の空調負荷の総和Ｌ１が大きく、且つ空調ユニットＩＩが余剰空調能力を有している場合、即ち、空調ユニットＩからＩＩへ熱移動する場合について説明する。
【００４５】
制御装置ＣＮ１からの信号により、四方弁３：冷房モード、室外側膨張弁５：全開、室内側膨張弁７ａ，７ｂ，７ｃ：所定の開度とする。
【００４６】
更に、制御装置ＣＮ１からの信号により、空調ユニットＩにおいては第１二方弁ＫＶ１：開、第２二方弁ＫＶ２：閉、第１バイパス弁ＢＶ１：閉、第２バイパス弁ＢＶ２：閉、冷媒熱交換器用膨張弁ＥＶ１：全開とし、一方、空調ユニットＩＩでは第１二方弁ＫＶ１：開、第２二方弁ＫＶ２：開、第１バイパス弁ＢＶ１：開、第２バイパス弁ＢＶ２：閉、冷媒熱交換器用膨張弁ＥＶ１：所定の開度と設定する。
【００４７】
この場合、冷媒熱交換器ＨＥにおいて、空調ユニットＩの室外側熱交換器４を出た後、冷媒熱交換器ＨＥに流入した高温高圧の液冷媒と、空調ユニットＩＩの室外側熱交換器４を出た後、冷媒熱交換器用膨張弁ＥＶ１により減圧されて冷媒熱交換器ＨＥに流入して冷媒熱交換器ＨＥの第２熱交換部１３で蒸発した低温低圧の二相冷媒とが熱交換することにより、空調ユニットＩからＩＩへ系統間の熱移動が可能となる。
【００４８】
即ち、空調ユニットＩＩにおける余剰冷房能力分により空調ユニットＩの過冷却度が増大し、室内機６ａ，６ｂ，６ｃでの冷房能力増大が図れ、空調ユニットＩの冷房負荷に対応することができる。
【００４９】
更に、空調ユニットＩのみが夜間電力を利用して蓄熱槽ＳＴＲに蓄えた熱エネルギーを利用する場合、空調ユニットＩにおいて第３二方弁ＫＶ３，第４二方弁ＫＶ４：開、蓄熱槽用膨張弁ＥＶ２：全開として、空調ユニットＩＩにおいて第３二方弁ＫＶ３，第４二方弁ＫＶ４：閉、蓄熱槽用膨張弁ＥＶ２：全閉として、蓄熱槽ＳＴＲの冷熱を空調ユニットＩにおける室内機６ａ，６ｂ，６ｃ入口側の冷媒の過冷却度増大、つまり冷房能力増大に利用できる。
【００５０】
逆に、図２中の時刻τ３〜τ４の空調負荷曲線で示すように、空調ユニットＩＩの最大空調能力Ｑｍａｘよりも空調ユニットＩＩ側の各室内の空調負荷の総和Ｌ２が大きく、且つ空調ユニットＩが余剰空調能力を有している場合、即ち、空調ユニットＩＩからＩへ熱移動する場合についても同様にして、空調ユニットＩにおける余剰冷房能力分により空調ユニットＩＩの過冷却度増大、つまり冷房能力増大が図れ、空調ユニットＩＩの冷房負荷に対応することができる。
（Ｃ−２）空調ユニットＩ，ＩＩとも暖房運転の場合
まず、冷房運転の場合と同様に、空調ユニットＩＩが余剰空調能力を有している場合、即ち、空調ユニットＩからＩＩへ熱移動する場合について説明する。
【００５１】
制御装置ＣＮ１からの信号により、四方弁３：暖房モード、室外側膨張弁５：所定の開度、室内側膨張弁７ａ，７ｂ，７ｃ：所定の開度とする。
【００５２】
そして、空調ユニットＩにおいては第１二方弁ＫＶ１：開、第２二方弁：閉、第１バイパスＢＶ１：開、第２バイパス弁ＢＶ２：閉、冷媒熱交換器用膨張弁ＥＶ１：全開とし、一方、空調ユニットＩＩでは第１二方弁ＫＶ１：開、第２二方弁：開、第１バイパスＢＶ１：閉、第２バイパス弁ＢＶ２：閉、冷媒熱交換器用膨張弁ＥＶ１：全開とする。
【００５３】
この場合、冷媒熱交換器ＨＥにおいて、空調ユニットＩＩの圧縮機２吐出後、第１バイパス弁ＢＶ１を介して冷媒熱交換器ＨＥに流入した高温高圧ガス冷媒と、空調ユニットＩの室内側膨張弁７ａ，７ｂ，７ｃにて減圧され、冷媒熱交換器ＨＥに流入した低温低圧二相冷媒とが熱交換することにより、空調ユニットＩＩからＩへ系統間の熱移動が可能となる。
【００５４】
即ち、空調ユニットＩＩにおける余剰暖房能力分を空調ユニットＩの蒸発能力増大に補填し、つまり暖房能力増大が図れ、空調ユニットＩの暖房負荷に対応することができる。
【００５５】
更に、空調ユニットＩのみが夜間電力を利用して蓄熱槽ＳＴＲに蓄えた熱エネルギーを利用する場合、空調ユニットＩにおいて第３二方弁ＫＶ３：開、第４二方弁ＫＶ４：閉、第２バイパス弁ＢＶ２：閉、蓄熱槽用膨張弁ＥＶ２：全開として、空調ユニットＩＩにおいて第３二方弁ＫＶ３：閉、第４二方弁ＫＶ４：閉、第２バイパス弁ＢＶ２：閉、蓄熱槽用膨張弁ＥＶ２：全閉として、蓄熱槽ＳＴＲの蓄熱を空調ユニットＩの過熱度増大、つまり暖房能力増大に利用できる。
【００５６】
逆に、図２中の時刻τ１〜τ２の負荷曲線で示すように、空調ユニットＩが余剰空調能力を有している場合、即ち、空調ユニットＩＩからＩへ熱移動する場合についても同様にして、空調ユニットＩにおける余剰暖房能力分により空調ユニットＩＩの蒸発能力増大、つまり暖房能力増大が図れ、空調ユニットＩＩの暖房負荷に対応することができる。
【００５７】
以上のように、本実施例の空気調和装置は、２系統の空調ユニットＩ，ＩＩすべてを同一運転モード（冷房、あるいは暖房運転）とする場合、空調ユニットＩ，ＩＩの空調運転において、制御装置ＣＮ１からの信号により、各々の第１〜２二方弁ＫＶ１〜ＫＶ２、第１バイパス弁ＢＶ１の切替制御、及び室外側膨張弁５、室内側膨張弁７ａ，７ｂ，７ｃ、冷媒熱交換器用膨張弁ＥＶ１の開度制御を行い、熱交換回路Ｃと各冷凍サイクルＡとＢを連通することにより、冷媒熱交換器ＨＥを介して冷凍サイクルＡとＢ内の冷媒が保有している熱の移動が可能になる。
【００５８】
また、蓄熱槽を使用する場合、空調ユニットＩ，ＩＩの各々において、制御装置ＣＮ１からの信号により、第３〜第４二方弁ＫＶ３〜ＫＶ４、第２バイパス弁ＢＶ２の切替制御、及び室外側膨張弁５、室内側膨張弁７ａ，７ｂ，７ｃ、蓄熱槽用膨張弁ＥＶ２の開度制御を行い、蓄熱回路Ｄと各冷凍サイクルＡとＢとを連通することにより、夜間電力を利用して蓄熱槽ＳＴＲに蓄熱することができ、また、その蓄冷熱を昼間の高負荷時刻等の必要な場合に利用することができ、電力使用量のピークを抑え、電力利用の平準化が可能となる。
【００５９】
次に、本発明による空気調和装置の第２の実施例について説明する。なお、第１の実施例と同一構成については、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６０】
図３は本発明の第２の実施例による空気調和装置の冷凍サイクル図である。
図３において空調ユニットＩと空調ユニットＩＩとが異なるモード（冷房、または暖房）で運転するように、四方弁３、室外側膨張弁５、室内側膨張弁７ａ，７ｂ，７ｃ、二方弁ＫＶ１〜ＫＶ４、冷媒熱交換器用膨張弁ＥＶ１、蓄熱槽用膨張弁ＥＶ２、、及びバイパス弁ＢＶ１，ＢＶ２と信号線で接続された制御装置ＣＮ２が設置されている。
【００６１】
以上のように構成された空気調和装置について、各構成部品の動作状態を示す（表２）を参照しながら、以下それらの動作を説明する。
【００６２】
【表２】

【００６３】
（Ａ’）夜間の蓄冷・蓄熱運転の場合
翌日の空調負荷として、空調負荷の大きいモード運転に対応するべく、夜間においては空調ユニットＩ、あるいはＩＩのどちらかのみで蓄熱運転（暖房向け）、あるいは蓄冷運転（冷房向け）を行う。ここでは、夜間運転は空調ユニットＩのみで行うものとする。
（Ａ’−１）冷房負荷の方が大きい場合
制御装置ＣＮ２からの信号により、四方弁３：冷房モ−ド、室外側膨張弁５：全開、蓄熱槽用膨張弁ＥＶ２：所定の開度とする。
【００６４】
この時、圧縮機２から送られる高温高圧の冷媒は、室外側熱交換器４にて凝縮して高温高圧の液冷媒となり、蓄熱回路Ｄにおける蓄熱槽用膨張弁ＥＶ２にて減圧されて液あるいは二相状態となり、蓄熱槽ＳＴＲ内の第１熱交換部１４の管内にて蒸発して蓄熱材１１から吸熱して蓄熱材１１に蓄冷した後、過熱ガスとなって圧縮機２へ戻る。
（Ａ’−２）暖房負荷の方が大きい場合
制御装置ＣＮ２からの信号により、四方弁３：暖房モ−ド、室外側膨張弁５：所定の開度、蓄熱槽用膨張弁ＥＶ２：全開とする。
【００６５】
この時、圧縮機２から送られる高温高圧のガス冷媒は、蓄熱槽ＳＴＲ内の第１熱交換部１４の管内にて凝縮して蓄熱材１１へ放熱して蓄熱材１１に蓄熱した後、室外側膨張弁５で減圧されて液あるいは二相状態となり、室外側熱交換器４の管内にて蒸発して過熱ガスとなって圧縮機２へ戻る。
（Ｂ’）昼間運転で、冷房負荷が大きく、空調ユニットＩ，ＩＩの系統間の熱移動を行わない場合
この場合、制御装置ＣＮ２からの信号により、第１，３二方弁ＫＶ１，ＫＶ３：閉、第２，４二方弁ＫＶ２，ＫＶ４：開、第１，２バイパス弁ＢＶ１，ＢＶ２：閉とする。
（Ｂ’−１）空調ユニットＩ：冷房モ−ド，空調ユニットＩＩ：暖房モード
空調ユニットＩについては、制御装置ＣＮ２からの信号により、四方弁３：冷房モ−ド、室外側膨張弁５：全開、室内側用膨張弁７ａ，７ｂ，７ｃ：所定の開度に制御される。
【００６６】
この時、圧縮機２から送られる高温高圧のガス冷媒は、室外側熱交換器４にて凝縮し、室内側用膨張弁７にて減圧されて液あるいは二相状態となり、室内側熱交換器８ａ，８ｂ，８ｃの管内にて蒸発して室内空気から吸熱した後（冷房運転）、過熱ガスとなって圧縮機２へ戻る。
【００６７】
一方、空調ユニットＩＩについては、制御装置ＣＮ２からの信号により、四方弁３：暖房モ−ド、室外側膨張弁５：所定の開度、室内側膨張弁７ａ，７ｂ，７ｃ：全開に制御される。
【００６８】
この時、圧縮機２から送られる高温高圧の冷媒は、室内側熱交換器８ａ，８ｂ，８ｃの管内にて凝縮して室内空気へ放熱した後（暖房運転）、室外側膨張弁５で減圧されて液あるいは二相状態となり、室外側熱交換器４の管内にて蒸発して、過熱ガスとなって圧縮機２へ戻る。
【００６９】
更に、空調ユニットＩにおいて、夜間電力を利用して蓄熱槽ＳＴＲに蓄えた熱エネルギーを利用する場合、空調ユニットＩにおける室内側膨張弁７ａ，７ｂ，７ｃ：所定の開度、第３二方弁ＫＶ３，第４二方弁ＫＶ４：開、蓄熱槽用膨張弁ＥＶ２：全開として、蓄熱槽ＳＴＲの冷熱を空調ユニットＩの室内機６ａ，６ｂ，６ｃ入口側の冷媒の過冷却度増大、つまり冷房能力増大に利用できる。
（Ｂ’−２）空調ユニットＩ：暖房モ−ド，空調ユニットＩＩ：冷房モード
この場合、（Ｂ’−１）の場合の空調ユニットＩとＩＩが逆になるだけであるので詳細な説明は省略する。
（Ｃ’）昼間運転で、空調ユニットＩ，ＩＩの系統間の熱移動を行う場合
この場合、各空調ユニットの運転モードは２種類考えられるが、（Ｂ’−２）の場合と同様、空調ユニットＩとＩＩが逆になるだけであるので、空調ユニットＩ：冷房モ−ド，空調ユニットＩＩ：暖房モードの場合のみについて説明することとし、空調ユニットＩ：暖房モ−ド，空調ユニットＩＩ：冷房モードの場合の説明は省略する。
（Ｃ’−１）蓄熱槽ＳＴＲの冷熱を利用しない場合
空調ユニットＩについては、制御装置ＣＮ２からの信号により、四方弁３：冷房モード、室外側膨張弁５：全開、室内側膨張弁７ａ，７ｂ，７ｃ：所定の開度、第１二方弁ＫＶ１：開、第２二方弁ＫＶ２：閉、第３二方弁ＫＶ３：閉、第４二方弁ＫＶ２：開、第１バイパス弁ＢＶ１：閉、第２バイパス弁ＢＶ２：閉、冷媒熱交換器用膨張弁ＥＶ１：全開のように制御する。
【００７０】
一方、空調ユニットＩＩについては、制御装置ＣＮ２からの信号により、四方弁３：暖房モ−ド、室外側膨張弁５：所定の開度、蓄熱槽用膨張弁ＥＶ２：全開、第１二方弁ＫＶ１：開、第２二方弁ＫＶ２：開、第３二方弁ＫＶ３：閉、第４二方弁ＫＶ２：開、第１バイパス弁ＢＶ１：閉、第２バイパス弁ＢＶ２：閉、冷媒熱交換器用膨張弁ＥＶ１：所定の開度のように制御する。
【００７１】
この場合、冷媒熱交換器ＨＥにおいて、空調ユニットＩの室外側熱交換器４を出た後、冷媒熱交換器ＨＥに流入した高温高圧の液冷媒と、空調ユニットＩＩの室内側熱交換器８ａ，８ｂ，８ｃを出た後、室内側膨張弁７ａ，７ｂ，７ｃにより減圧されて冷媒熱交換器ＨＥに流入した低温低圧の二相冷媒とが熱交換することにより、空調ユニットＩからＩＩへ系統間の熱移動が可能となる。
【００７２】
即ち、空調ユニットＩにおいて必要とする凝縮能力分を、空調ユニットＩＩにおいて必要とする蒸発能力分で回収するという、熱回収運転が可能となる。
【００７３】
更に、蓄熱槽ＳＴＲを利用する場合、制御装置ＣＮ２からの信号により、空調ユニットＩにおいて四方弁３：冷房モード、室外側膨張弁５：全開、室内側膨張弁７ａ，７ｂ，７ｃ：所定の開度、蓄熱槽用膨張弁ＥＶ２：全開、第２バイパス弁ＢＶ２：閉、第３二方弁ＫＶ３，第４二方弁ＫＶ４：開と制御して運転する。
【００７４】
これにより、空調ユニットＩにおける室外熱交換器４にて凝縮された高温高圧冷媒が蓄熱槽ＳＴＲの第１熱交換部１４の管内にて更に凝縮して蓄熱材１１に放熱することにより、冷媒過冷却の増大、つまり冷房能力増大が図れる。
【００７５】
同時に、制御装置ＣＮ２からの信号により、空調ユニットＩＩにおいて四方弁３：暖房モード、室外側膨張弁５：所定の開度、室内側膨張弁７ａ，７ｂ，７ｃ：所定の開度、第１二方弁：開、第２二方弁：閉、蓄熱槽用膨張弁ＥＶ２：全開、第２バイパス弁ＢＶ２：閉、第３二方弁ＫＶ３：開、第４二方弁ＫＶ４：閉と制御して運転する。
【００７６】
これにより、空調ユニットＩＩにおける室内側膨張弁７ａ，７ｂ，７ｃにて減圧された二相冷媒が蓄熱槽ＳＴＲの第２熱交換部１５の管内にて蒸発して蓄熱材１１より吸熱して蓄冷運転が行える。
【００７７】
従って、蓄熱槽ＳＴＲ内の蓄熱材１１を媒体として、空調ユニットＩにおいて必要とする凝縮能力分を、空調ユニットＩＩにおいて必要とする蒸発能力分で回収するという、熱回収運転を行うことができ、省エネルギー運転が可能となる。
【００７８】
以上のように、本実施例の空気調和装置は、２系統の空調ユニットＩ，ＩＩが異なる運転モード（冷房、あるいは暖房運転）とする場合、空調ユニットＩ，ＩＩの空調運転において、制御装置ＣＮ２からの信号により、各々の第１〜２二方弁ＫＶ１〜ＫＶ２、第１バイパス弁ＢＶ１の切替制御、及び室外側膨張弁５、室内側膨張弁７ａ，７ｂ，７ｃ、冷媒熱交換器用膨張弁ＥＶ１の開度制御を行い、熱交換回路Ｃと各冷凍サイクルＡとＢを連通させる。
【００７９】
このことにより、冷媒熱交換器ＨＥを介して冷凍サイクルＡとＢ内の冷媒が保有している熱の移動が可能になる。
（Ｃ’−２）蓄熱槽ＳＴＲの冷熱を使用する場合
空調ユニットＩ，ＩＩの各々において、制御装置ＣＮ２からの信号により、第３〜第４二方弁ＫＶ３〜ＫＶ４、第２バイパス弁ＢＶ２の切替制御、及び室外側膨張弁５、室内側膨張弁７ａ，７ｂ，７ｃ、蓄熱槽用膨張弁ＥＶ２の開度制御を行い、蓄熱回路Ｄと各冷凍サイクルＡとＢとを連通させる。
【００８０】
このことにより、夜間電力を利用して蓄熱槽ＳＴＲに蓄えた蓄冷熱を昼間の高負荷時刻等の必要な場合に利用でき、電力使用量のピークを抑え、電力利用の平準化が可能となるだけでなく、蓄熱槽ＳＴＲ内の蓄熱材１１を媒体として、空調ユニットＩにおいて必要とする凝縮（あるいは蒸発）能力分を、空調ユニットＩＩにおいて必要とする蒸発（あるいは凝縮）能力分で回収するという、熱回収運転を行うことができ、省エネルギー運転が可能となる。
【００８１】
なお、第１の実施例、及び第２の実施例において、第２バイパス回路として、蓄熱槽ＳＴＲと、室内側熱交換器８ａ，８ｂ，８ｃと四方弁３との間を第２バイパス弁ＢＶ２を介して接続する構成としたが、図４に示すように、冷凍サイクルＡ，Ｂにおいて、室内側熱交換器８ａ，８ｂ，８ｃに対して並列に第２バイパス弁ＢＶ２を介して接続する構成としても同等の効果がある。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、複数の空調ユニットそれぞれに共通する冷媒熱交換器と冷媒熱交換器用減圧装置とを直列に接続してなる熱交換回路を、第１冷媒流路切替装置を介して、各空調ユニットの熱源側減圧装置と負荷側減圧装置との間に、熱源側減圧装置と負荷側減圧装置との間を流れる冷媒が熱交換回路を経由する場合と経由しない場合とに第１冷媒流路切替装置により切替可能に接続し、複数の空調ユニットそれぞれに共通する蓄熱槽と蓄熱槽用減圧装置とを直列に接続してなる蓄熱回路を、第２冷媒流路切替装置を介して、各空調ユニットの熱源側減圧装置と負荷側減圧装置との間に、熱源側減圧装置と負荷側減圧装置との間を流れる冷媒が蓄熱回路を経由する場合と経由しない場合とに第２冷媒流路切替装置により切替可能に接続し、冷媒熱交換器の反冷媒熱交換器用減圧装置側と、負荷側熱交換器と四方弁との間を第１バイパス弁を備えた第１バイパス回路にて接続し、かつ、蓄熱槽の反蓄熱槽用減圧装置側と、負荷側熱交換器と四方弁との間を第２バイパス弁を備えた第２バイパス回路にて接続し、更に、複数の空調ユニットすべてを同一運転モードとする制御装置を備えたものである。
【００８３】
上記構成により、複数の空調ユニットの空調運転において、制御装置からの信号により、各々の第１〜２二方弁、第１バイパス弁の切替制御、及び熱源側減圧装置、負荷側減圧装置、冷媒熱交換器用減圧装置の開度制御を行い、熱交換回路と各冷凍サイクルを連通することにより、冷媒熱交換器を介して冷凍サイクル内の冷媒が保有している熱の移動が可能になる。
【００８４】
また、蓄熱槽を使用する場合、複数の空調ユニットの各々において、制御装置からの信号により、第３〜第４二方弁、第２バイパス弁の切替制御、及び熱源側減圧装置、負荷側減圧装置、蓄熱槽用減圧装置の開度制御を行い、蓄熱回路と各冷凍サイクルとを連通することにより、夜間電力を利用して蓄熱槽に蓄熱することができ、また、その蓄冷熱を昼間の高負荷時刻等の必要な場合に利用することができ、電力使用量のピークを抑え、電力利用の平準化が可能となる。
【００８５】
また、他の本発明は、複数の空調ユニットを異なる運転モードとする制御装置を備えた構成になっている。
【００８６】
この場合、複数の空調ユニットの空調運転において、制御装置からの信号により、各々の第１〜２二方弁、第１バイパス弁の切替制御、及び熱源側減圧装置、負荷側減圧装置、冷媒熱交換器用減圧装置の開度制御を行い、熱交換回路と各冷凍サイクルを連通することにより、冷媒熱交換器を介して冷凍サイクル内の冷媒が保有している熱の移動が可能になるのは、複数の空調ユニットすべてが同一運転モードの場合と同様である。
【００８７】
夜間においては、翌日の空調負荷として冷房、暖房負荷のどちらか大きいと予想される負荷に対応する運転モードにて、すべての空調ユニット、あるいは一部の空調ユニットの第２冷媒流路切替装置を切替えて蓄熱回路と冷凍サイクルを連通して、熱源側膨張弁、蓄熱槽用膨張弁、負荷側膨張弁、及び第２バイパス弁を制御しながら運転することにより、蓄熱槽の蓄熱材に蓄冷、あるいは蓄熱しておくことができる。
【００８８】
その蓄冷熱を昼間の高負荷時刻等の必要な場合に利用することにより、電力使用量のピークを抑え、電力利用の平準化が可能となる。
【００８９】
一方、運転モードが逆である空調ユニットについては、空調運転を行う際の空気熱源に代わる、補助熱源として蓄熱槽の蓄冷熱を利用することができる。即ち、空調運転中に異なる系統の空調ユニット間において、熱源側膨張弁、蓄熱槽用膨張弁、負荷側膨張弁、及び第２バイパス弁を制御しながら運転することにより、熱回収運転という省エネルギー運転が行え、昼間の電力使用量のピークを抑え、電力利用の平準化が可能となる。
【００９０】
従って、異なる系統の空調ユニット相互間において熱移動可能として空調設備容量低減を図るだけでなく、夜間等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、昼間の高負荷時刻における電力ピークを抑え、電力利用の平準化が可能となる空気調和装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１の実施例の空気調和装置の冷凍サイクル図
【図２】１日の時刻に対する空調負荷推移曲線図
【図３】本発明による第２の実施例の空気調和装置の冷凍サイクル図
【図４】本発明による第３の実施例の空気調和装置の冷凍サイクル図
【図５】従来例を示す多室式空気調和機の冷凍サイクル図
【図６】（ａ）従来例を示す空気調和装置の空調ユニットＩの冷凍サイクル図
（ｂ）従来例を示す空気調和装置の空調ユニットＩＩの冷凍サイクル図
【符号の説明】
２ 圧縮機
３ 四方弁
４ 室外側熱交換器
５ 室外側膨張弁
７ａ，７ｂ，７ｃ 室内側膨張弁
８ａ，８ｂ，８ｃ 室内側熱交換器
Ｉ，ＩＩ 空調ユニット
Ａ，Ｂ 冷凍サイクル
Ｃ 熱交換回路
Ｄ 蓄熱回路
Ｅ 第１バイパス回路
Ｆ 第２バイパス回路
ＢＶ１，ＢＶ２ バイパス弁
ＣＮ１，ＣＮ２ 制御装置
ＥＶ１ 冷媒熱交換器用膨張弁
ＥＶ２ 蓄熱槽用膨張弁
ＨＥ 冷媒熱交換器
ＫＶ１，ＫＶ２，ＫＶ３，ＫＶ４ 二方弁
ＳＴＲ 蓄熱槽

Claims (3)

1. 圧縮機と、四方弁と、熱源側熱交換器と、熱源側減圧装置と、負荷側減圧装置と、負荷側熱交換器を環状に接続してなる冷凍サイクルを構成する複数の空調ユニットと、
   前記複数の空調ユニットそれぞれに共通する冷媒熱交換器と、冷媒熱交換器用減圧装置とを直列に接続してなる熱交換回路と、
   前記複数の空調ユニットそれぞれに共通する蓄熱槽と、蓄熱槽用減圧装置とを直列に接続してなる蓄熱回路とからなり、
   第１冷媒流路切替装置を介して、各空調ユニットの前記熱源側減圧装置と前記負荷側減圧装置との間に前記熱交換回路を、前記熱源側減圧装置と前記負荷側減圧装置との間を流れる冷媒が前記熱交換回路を経由する場合と経由しない場合とに前記第１冷媒流路切替装置により切替可能に接続し、
   第２冷媒流路切替装置を介して、各空調ユニットの前記熱源側減圧装置と前記負荷側減圧装置との間に前記蓄熱回路を、前記熱源側減圧装置と前記負荷側減圧装置との間を流れる冷媒が前記蓄熱回路を経由する場合と経由しない場合とに前記第２冷媒流路切替装置により切替可能に接続し、
   かつ、前記冷媒熱交換器の反冷媒熱交換器用減圧装置側と、前記負荷側熱交換器と前記四方弁との間を第１バイパス弁を備えた第１バイパス回路にて接続し、
   前記蓄熱槽の反蓄熱槽用減圧装置側と、前記負荷側熱交換器と前記四方弁との間を第２バイパス弁を備えた第２バイパス回路にて接続し、
   更に、前記複数の空調ユニットすべてを同一運転モードとする制御装置を備えた空気調和装置。
2. 圧縮機と、四方弁と、熱源側熱交換器と、熱源側減圧装置と、負荷側減圧装置と、負荷側熱交換器を環状に接続してなる冷凍サイクルを構成する複数の空調ユニットと、
   前記複数の空調ユニットそれぞれに共通する冷媒熱交換器と、冷媒熱交換器用減圧装置とを直列に接続してなる熱交換回路と、
   前記複数の空調ユニットそれぞれに共通する蓄熱槽と、蓄熱槽用減圧装置とを直列に接続してなる蓄熱回路とからなり、
   第１冷媒流路切替装置を介して、各空調ユニットの前記熱源側減圧装置と前記負荷側減圧装置との間に前記熱交換回路を、前記熱源側減圧装置と前記負荷側減圧装置との間を流れる冷媒が前記熱交換回路を経由する場合と経由しない場合とに前記第１冷媒流路切替装置により切替可能に接続し、
   第２冷媒流路切替装置を介して、各空調ユニットの前記熱源側減圧装置と前記負荷側減圧装置との間に前記蓄熱回路を、前記熱源側減圧装置と前記負荷側減圧装置との間を流れる冷媒が前記蓄熱回路を経由する場合と経由しない場合とに前記第２冷媒流路切替装置により切替可能に接続し、
   かつ、前記冷媒熱交換器の反冷媒熱交換器用減圧装置側と、前記負荷側熱交換器と前記四方弁との間を第１バイパス弁を備えた第１バイパス回路にて接続し、
   前記蓄熱槽の反蓄熱槽用減圧装置側と、前記負荷側熱交換器と前記四方弁との間を第２バイパス弁を備えた第２バイパス回路にて接続し、
   更に、前記複数の空調ユニットを異なる運転モードとする制御装置を備えた空気調和装置。
3. 空調ユニットの冷凍サイクルにおいて、負荷側熱交換器に対して並列に第２バイパス弁を備えた第２バイパス回路を設置した請求項１または請求項２記載の空気調和装置。

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