JP3602159B2 - 蓄熱式空気調和機 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
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】
従来の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３−３１６３１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、蓄熱式空気調和機は室外ユニット１と室内ユニット６ａ，６ｂ，６ｃとからなる。
【０００４】
室外ユニット１は、圧縮機２、四方弁３、室外側熱交換器４、膨張弁５、二方弁ＫＶ１，ＫＶ２，ＫＶ３，ＫＶ４、冷媒対冷媒熱交換器の１次側熱交換部１４ａと冷媒対冷媒熱交換器の２次側熱交換部１４ｂとからなる冷媒対冷媒熱交換器ＨＥＸ、蓄熱材である水１６と蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａと蓄熱槽の２次側熱交換部１３ｂからなる蓄熱槽ＳＴＲ、及び冷媒搬送ポンプＰＭ１，ＰＭ２とから構成されており、室内ユニット６は、室内側熱交換器８ａ，８ｂ，８ｃから構成されている。
【０００５】
室外ユニット１において、圧縮機２と、四方弁３と、室外側熱交換器４と、膨張弁５とを順次連通し、さらに冷媒対冷媒熱交換器の１次側熱交換部１４ａと、蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａとを連通して１次側冷凍サイクルを形成している。
【０００６】
一方、蓄熱槽の２次側熱交換部１３ｂと、冷媒対冷媒熱交換器の２次側熱交換部１４ｂと、冷媒搬送ポンプＰＭ１，ＰＭ２と、室内側熱交換器８ａ，８ｂ，８ｃを順次連通してなる２次側冷凍サイクルを形成している。
【０００７】
この蓄熱式空気調和機において夜間運転は、１次側冷凍サイクルの四方弁３によって製氷運転，蓄熱運転が切り替えられる。
【０００８】
製氷運転時には、図中の実線矢印の方向に、即ち、圧縮機２、四方弁３、室外側熱交換器４、膨張弁５、二方弁ＫＶ３、蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａ、二方弁ＫＶ２の順に冷媒が流れて冷房サイクルが形成され、蓄熱槽ＳＴＲ内に氷として蓄冷される。この時、二方弁ＫＶ４，ＫＶ１は閉状態であり、冷媒対冷媒熱交換器の１次側熱交換部１４ａには冷媒は流れない。
【０００９】
また、蓄熱運転時には、図中の破線矢印の方向、即ち、圧縮機２、四方弁３、二方弁ＫＶ２、蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａ、二方弁ＫＶ３、膨張弁５、室外側熱交換器４の順に冷媒が流れて暖房サイクルが形成され、蓄熱槽ＳＴＲ内に温水として蓄熱される。この時、二方弁ＫＶ１，ＫＶ４は閉状態であり、冷媒対冷媒熱交換器の１次側熱交換部１４ａには冷媒は流れない。
【００１０】
一方、昼間運転は、１次側冷凍サイクルでは蓄熱槽ＳＴＲを使用せずに冷媒対冷媒熱交換器ＨＥＸを使用する運転を行う。
【００１１】
冷房運転時には、図中の実線矢印の方向に、即ち圧縮機２、四方弁３、室外側熱交換器４、膨張弁５、冷媒対冷媒熱交換器の１次側熱交換部１４ａ、二方弁ＫＶ４、二方弁ＫＶ１の順に冷媒が流れて冷房サイクルが形成される。この時、二方弁ＫＶ３，ＫＶ２は閉状態であり、蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａには冷媒は流れない。
【００１２】
また、暖房運転時には、図中の破線矢印の方向、即ち圧縮機２、四方弁３、二方弁ＫＶ１、二方弁ＫＶ４、冷媒対冷媒熱交換器の１次側熱交換部１４ａ、膨張弁５、室外側熱交換器４の順に冷媒が流れて暖房サイクルが形成される。この時、二方弁ＫＶ２，ＫＶ３は閉状態であり、蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａには冷媒は流れない。
【００１３】
また、２次側冷凍サイクルにおいては、蓄熱槽の２次側熱交換部１３ｂを介して蓄熱槽ＳＴＲ内の氷または温水と熱交換された冷媒、及び冷媒対冷媒熱交換器の２次側熱交換部１４ｂを介して冷媒対冷媒熱交換器の１次側熱交換部１４ａの冷媒と熱交換された冷媒を冷媒搬送ポンプＰＭ１，ＰＭ２により室内側熱交換器８ａ，８ｂ，８ｃへ送り、冷暖房を行う。
【００１４】
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、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である。
【００１５】
【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１次側冷凍サイクルにおいて、夜間の製氷運転または蓄熱運転の場合では冷媒は蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａを流れるのに対し、昼間の冷房運転または暖房運転の場合では冷媒は冷媒対冷媒熱交換器の１次側熱交換部１４ａを流れるため、夜間と昼間とで冷媒の流れる経路が異なってしまう。
【００１６】
このため、夜間運転時の冷媒経路と昼間運転時の冷媒経路とでそれぞれ適正な冷媒量が存在するが、例えば１次側冷凍サイクルを夜間製氷運転から昼間冷房運転に切替えた場合、昼間冷房運転時の冷媒経路の冷媒量が適正でなく、運転効率の低下を招く恐れがあるという欠点を有していた。
【００１７】
そこで本発明は、１次側冷凍サイクルにおいて、夜間運転から昼間運転に切替えた後の冷媒量の適正化を図ることにより、運転効率を向上させることを目的とするものである。
【００１８】
【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蓄熱式空気調和機は、圧縮機と、四方弁と、室外側熱交換器と、第１膨張弁と、冷媒対冷媒熱交換器の１次側熱交換部とを順次環状に接続し、第２膨張弁と蓄熱槽の１次側熱交換部と開閉弁との直列接続回路を、前記第１膨張弁と前記冷媒対冷媒熱交換器の１次側熱交換部との直列接続回路に対して並列に接続した１次側冷凍サイクルと、冷媒搬送ポンプと、室内側熱交換器と、前記冷媒対冷媒熱交換器の２次側熱交換部と、第１流量弁とを順次環状に接続し、前記蓄熱槽の２次側熱交換部と第２流量弁との直列接続回路を、前記冷媒対冷媒熱交換器の２次側熱交換部と前記第１流量弁との直列接続回路に対して並列に接続した２次側冷凍サイクルと、前記蓄熱槽に設置された水温検出装置及び水位検出装置と、前記水温検出装置により検出した前記蓄熱槽の水温と前記水位検出装置により検出した前記蓄熱槽の水位とから前記蓄熱槽の蓄熱量を算出する蓄熱量検出装置と、前記１次側冷凍サイクルにおいて製氷運転モードと冷房運転モードとを切替える第１モード制御装置と、冷房運転モード時の前記第１膨張弁入口の冷媒過冷却度を検出する第１過冷却度検出装置と、前記第２膨張弁入口の冷媒圧力、前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力、及び前記開閉弁出口の冷媒圧力をそれぞれ検出する第１圧力検出装置と、前記１次側冷凍サイクルにおいて製氷運転モードから冷房運転モードに切替えた後の前記第１膨張弁入口の冷媒過冷却度を検知する第１過冷却度検出装置と、第１制御装置とを備え、前記第１制御装置により、前記第１膨張弁入口の冷媒過冷却度が所定値以下である状態が所定時間以上継続した場合で、前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が前記開閉弁出口の冷媒圧力より高い場合には、前記開閉弁を所定時間だけ全開にし、逆に前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が前記開閉弁出口の冷媒圧力より低い場合には、前記第１膨張弁開度を小さくすることにより前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力を前記開閉弁出口の冷媒圧力より高い状態にした後に、前記開閉弁を所定時間だけ全開とし、また、前記第１膨張弁入口の冷媒過冷却度が所定値以上である状態が所定時間以上継続した場合で、前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が前記第２膨張弁入口の冷媒圧力より高い場合には、前記第１膨張弁開度を小さくすることにより前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力を前記第２膨張弁入口の冷媒圧力より低い状態にした後に、前記第２膨張弁を所定時間、所定開度だけ開き、逆に前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が前記第２膨張弁入口の冷媒圧力より低い場合には、前記第２膨張弁を所定時間、所定開度だけ開くのである。
【００１９】
また、前記１次側冷凍サイクルにおいて蓄熱運転モードと暖房運転モードとを切替える第２モード制御装置と、暖房運転モード時の前記第１膨張弁入口の冷媒過冷却度を検出する第２過冷却度検出装置と、前記開閉弁入口の冷媒圧力、前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力、及び前記第２膨張弁出口の冷媒圧力をそれぞれ検出する第２圧力検出装置と、前記１次側冷凍サイクルにおいて蓄熱運転モードから暖房運転モードに切替えた後の前記第１膨張弁入口の冷媒過冷却度を検知する第２過冷却度検出装置と、第２制御装置とを備え、前記第２制御装置により、前記第１膨張弁入口の冷媒過冷却度が所定値以下である状態が所定時間以上継続した場合で、前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が前記第２膨張弁出口の冷媒圧力より高い場合には、前記第２膨張弁を所定時間、所定開度だけ開き、逆に前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が前記第２膨張弁出口の冷媒圧力より低い場合には、前記第１膨張弁開度を小さくすることにより前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力を前記第２膨張弁出口の冷媒圧力より高い状態にした後に、前記第２膨張弁を所定時間、所定開度だけ開き、また、前記第１膨張弁入口の冷媒過冷却度が所定値以上である状態が所定時間以上継続した場合で、かつ前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が前記開閉弁入口の冷媒圧力より高い場合には、前記第１膨張弁開度を小さくすることにより前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力を前記開閉弁入口の冷媒圧力より低い状態にした後に、前記開閉弁を所定時間だけ全開とし、逆に前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が前記開閉弁入口の冷媒圧力より低い場合には、前記開閉弁を所定時間だけ全開とするのである。
【００２０】
【作用】
上記のような構成による本発明の蓄熱式空気調和機の作用を以下に示す。
【００２１】
圧縮機と、四方弁と、室外側熱交換器と、第１膨張弁と、冷媒対冷媒熱交換器の１次側熱交換部と、第２膨張弁と、蓄熱槽の１次側熱交換部とを連通した１次側冷凍サイクルにおいて、まず、夜間は夜間電力を利用して冷媒対冷媒熱交換器を使用しない状態で、第１膨張弁、及び第２膨張弁の制御により、蓄熱槽の１次側熱交換部を介して蓄熱材である水に氷として蓄冷する製氷運転モードでの運転を行う。
【００２２】
そして、所定の蓄冷量、または夜間運転終了時刻を検知した後に、第１モード制御装置により１次側冷凍サイクルを製氷運転モードから昼間の冷房運転モード、即ち蓄熱槽を使用しない状態で、第１膨張弁、及び第２膨張弁の制御により、冷媒対冷媒熱交換器の１次側熱交換部を介して２次側冷凍サイクルの冷媒を冷却する。
【００２３】
そして冷却された冷媒は冷媒搬送ポンプにより室内ユニットに送られて室内を冷房する。
【００２４】
この時、第１制御装置は、第１膨張弁入口の冷媒過冷却度を第１過冷却度検出装置により検知し、第１膨張弁入口の冷媒過冷却度が所定値以下である状態が所定時間以上継続した場合で、かつ蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が開閉弁出口の冷媒圧力より高い場合には、開閉弁を所定時間だけ全開とする。
【００２５】
逆に蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が開閉弁出口冷媒圧力より低い場合には、第１膨張弁開度を小さくすることにより蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力を開閉弁出口冷媒圧力より高い状態にした後に、開閉弁を所定時間だけ全開とする。
【００２６】
また、第１膨張弁入口の冷媒過冷却度が所定値以上である状態が所定時間以上継続した場合で、かつ蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が第２膨張弁入口の冷媒圧力より高い場合には、第１膨張弁開度を小さくすることにより蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力を第２膨張弁入口の冷媒圧力より低い状態にした後に、第２膨張弁を所定時間、所定開度だけ開く。
【００２７】
逆に蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が第２膨張弁入口の冷媒圧力より低い場合には、第２膨張弁を所定時間、所定開度だけ開く。
【００２８】
また、１次側冷凍サイクルにおいて、夜間に夜間電力を利用して冷媒対冷媒熱交換器を使用しない状態で、第１膨張弁、及び第２膨張弁の制御により、蓄熱槽の１次側熱交換部を介して蓄熱材である水に温水として蓄熱する蓄熱運転モードでの運転を行う。
【００２９】
そして、所定の蓄熱量、または夜間運転終了時刻を検知した後に、第２モード制御装置により１次側冷凍サイクルを蓄熱運転モードから昼間の暖房運転モード、即ち蓄熱槽を使用しない状態で、第１膨張弁、及び第２膨張弁の制御により、冷媒対冷媒熱交換器の１次側熱交換部を介して２次側冷凍サイクルの冷媒を加熱する。
【００３０】
そして加熱された冷媒は冷媒搬送ポンプにより室内ユニットに送られて室内を暖房する。
【００３１】
この時、第２制御装置は、１次側冷凍サイクルにおいて蓄熱運転モードから暖房運転モードに切替えた後の第１膨張弁入口の冷媒過冷却度を第２過冷却度検出装置により検知し、第１膨張弁入口の冷媒過冷却度が所定値以下である状態が所定時間以上継続した場合で、かつ蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が第２膨張弁出口の冷媒圧力より高い場合には、第２膨張弁を所定時間、所定開度だけ開く。
【００３２】
逆に蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が第２膨張弁出口の冷媒圧力より低い場合には、第１膨張弁開度を小さくすることにより蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力を第２膨張弁出口の冷媒圧力より高い状態にした後に、第２膨張弁を所定時間、所定開度だけ開く。
【００３３】
また、第１膨張弁入口の冷媒過冷却度が所定値以上である状態が所定時間以上継続した場合で、かつ蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が開閉弁入口冷媒圧力より高い場合には、第１膨張弁開度を小さくすることにより蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力を開閉弁入口冷媒圧力より低い状態にした後に、開閉弁を所定時間だけ全開とする。
【００３４】
逆に蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が開閉弁入口冷媒圧力より低い場合には、開閉弁を所定時間だけ全開とする。
【００３５】
以上のように運転することにより、１次側冷凍サイクルにおいて夜間の製氷運転モードまたは蓄熱運転モードから、昼間の冷房運転モードまたは暖房運転モードに切替えた後の冷媒量を常に適正に保持することができ、昼間の冷房運転モードまたは暖房運転モードの運転効率が向上する。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明による蓄熱式空気調和機の第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、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３７】
図１は本発明の第１の実施例の蓄熱式空気調和機の冷凍サイクル図である。
図１において、本発明による第１の実施例の蓄熱式空気調和機は、室外ユニット１１と室内ユニット１５とからなる。
【００３８】
室外ユニット１１は、圧縮機２、四方弁３、室外側熱交換器４、第１膨張弁ＥＸＰ１、冷媒対冷媒熱交換器ＨＥＸ、第２膨張弁ＥＸＰ２、蓄熱槽ＳＴＲ、開閉弁ＫＶ、冷媒搬送ポンプＰＭとから構成されており、室内ユニット１５は、室内側熱交換器１７から構成されている。
【００３９】
更に冷媒対冷媒熱交換器ＨＥＸは、冷媒対冷媒熱交換器の１次側熱交換部１４ａ、冷媒対冷媒熱交換器の２次側熱交換部１４ｂから構成されており、蓄熱槽ＳＴＲは、蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａ、蓄熱槽の２次側熱交換部１３ｂ、水温検出装置１８、水位検出装置１９、水温検出装置１８により検出した蓄熱槽ＳＴＲの水温と水位検出装置１９により検出した蓄熱槽ＳＴＲの水位とから蓄熱槽ＳＴＲの蓄熱量を算出する蓄熱量検出装置ＣＡＬ、及びタイマーＴＭから構成されている。
【００４０】
室外ユニット１１において、圧縮機２と、四方弁３と、室外側熱交換器４と、第１膨張弁ＥＸＰ１と、冷媒対冷媒熱交換器の１次側熱交換部１４ａとを順次環状に接続し、第２膨張弁ＥＸＰ２と蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａと開閉弁ＫＶとの直列接続回路を、第１膨張弁ＥＸＰ１と冷媒対冷媒熱交換器の１次側熱交換部１４ａとの直列接続回路に対して並列に接続して１次側冷凍サイクルを形成している。
【００４１】
また、冷媒搬送ポンプＰＭと、室内ユニット１５の室内側熱交換器１７と、冷媒対冷媒熱交換器の２次側熱交換部１４ｂと、第１流量弁ＲＶ１とを順次環状に接続し、蓄熱槽の２次側熱交換部１３ｂと第２流量弁ＲＶ２との直列接続回路を、冷媒対冷媒熱交換器の２次側熱交換部１４ｂと第１流量弁ＲＶ１との直列接続回路に対して並列に接続して２次側冷凍サイクルを形成している。
【００４２】
（表１）には本実施例における各場合の四方弁３、第１膨張弁ＥＸＰ１、第２膨張弁ＥＸＰ２、開閉弁ＫＶの開閉状態、及び各熱交換器の作用状態（蒸発器、あるいは凝縮器）を示す。
【００４３】
【表１】

【００４４】
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吸入側と蓄熱槽ＳＴＲとを連通する場合を冷房モ−ド、圧縮機２吐出側と蓄熱槽ＳＴＲ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。
【００４５】
また、第１膨張弁ＥＸＰ１、第２膨張弁ＥＸＰ２、及び開閉弁ＫＶについては、第１膨張弁ＥＸＰ１を全閉として第２膨張弁ＥＸＰ２を所定の開度、開閉弁ＫＶを全開とする場合を夜間モード、第２膨張弁ＥＸＰ２、及び開閉弁ＫＶを全閉として第１膨張弁ＥＸＰ１を所定の開度とする場合を昼間モードと定義する。
【００４６】
ここで、ＳＵＢ１は冷房モード時の第１膨張弁ＥＸＰ１入口の冷媒過冷却度ＳＣ１を検知する第１過冷却度検出装置であり、ＰＲＳ１は冷房モード時の蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａ管内側冷媒圧力Ｐ１、開閉弁ＫＶ出口の冷媒圧力Ｐ２、及び第２膨張弁ＥＸＰ２入口の冷媒圧力Ｐ３を検出する第１圧力検出装置である。
【００４７】
更に、ＭＯＤ１は、蓄熱槽ＳＴＲの蓄熱量、及び時刻により、夜間モードの夜間製氷運転と昼間モードの昼間冷房運転を切替える第１モード制御装置である。
【００４８】
また、ＣＮＴ１は、第１制御装置であり、タイマーＴＭ、第１モード制御装置ＭＯＤ１、第１過冷却度検出装置ＳＵＢ１、第１圧力検出装置ＰＲＳ１の出力により、開閉弁ＫＶと第１膨張弁ＥＸＰ１と第２膨張弁ＥＸＰ２を制御する。
【００４９】
図２は本発明の第１の実施例の蓄熱式空気調和機の１次側冷凍サイクルの動作を示すフローチャートである。
【００５０】
以上のように構成された蓄熱式空気調和機について、以下その動作を図１、図２に基づいて説明する。
【００５１】
但し、本発明は１次側冷凍サイクルに関するものであるため、２次側冷凍サイクルについての詳細な説明は省略する。
【００５２】
夜間製氷運転；
ＳＴＥＰ１でタイマーＴＭが、夜間製氷運転の開始時刻を検知した時に、ＳＴＥＰ２に移行して第１モード制御装置ＭＯＤ１により１次側冷凍サイクルは夜間モードに切替えられる。
【００５３】
即ち、四方弁３を冷房モ−ド、第１膨張弁ＥＸＰ１を全閉、第２膨張弁ＥＸＰ２を所定の開度、開閉弁ＫＶを全開とする。
【００５４】
ＳＴＥＰ２で夜間製氷運転が開始した後の１次側冷凍サイクルにおいて、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の管内にて凝縮して室外側の空気に放熱した後、第２膨張弁ＥＸＰ２で減圧されて液あるいは二相状態となり、蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａの管内にて蒸発して蓄熱材である水１６から吸熱した後、圧縮機２へ戻る。
【００５５】
この時、蓄熱槽ＳＴＲ内では氷として蓄冷されていき、ＳＴＥＰ３にて蓄熱量検出装置ＣＡＬが所定の蓄熱量を検知するか、またはタイマーＴＭが夜間製氷運転の終了時刻を検知するまで行われる。
【００５６】
そして、ＳＴＥＰ４にて夜間製氷運転が終了すると、１次側冷凍サイクルは第１モード制御装置ＭＯＤ１により夜間モードから昼間モードに切替えられる。
【００５７】
即ち、四方弁３を冷房モ−ド、第１膨張弁ＥＸＰ１を所定の開度、第２膨張弁ＥＸＰ２を全閉、開閉弁ＫＶを全閉とする。
【００５８】
昼間冷房運転；
ＳＴＥＰ６で昼間冷房運転が開始した後の１次側冷凍サイクルにおいて、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の管内にて凝縮して室外側の空気に放熱した後、第１膨張弁ＥＸＰ１で減圧されて液あるいは二相状態となり、冷媒対冷媒熱交換器の１次側熱交換部１４ａの管内にて蒸発して２次側サイクルの冷媒から吸熱した後、圧縮機２へ戻る。
【００５９】
この時、ＳＴＥＰ８にて第１膨張弁ＥＸＰ１入口の冷媒過冷却度ＳＣ１を第１過冷却度検出装置ＳＵＢ１により検知し、第１膨張弁ＥＸＰ１入口の冷媒過冷却度ＳＣ１が所定値ｘ以下である状態が所定時間以上継続した場合は、ＳＴＥＰ９に移行して１次側冷凍サイクルの冷媒量が不足であると判断する。
【００６０】
そしてこの時、蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａ管内側の冷媒圧力Ｐ１が開閉弁ＫＶ出口の冷媒圧力Ｐ２より高い場合には、ＳＴＥＰ１０にて開閉弁ＫＶを所定時間だけ全開とする。
【００６１】
逆にＳＴＥＰ９において蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａ管内側の冷媒圧力Ｐ１が開閉弁ＫＶ出口の冷媒圧力Ｐ２より低い場合には、ＳＴＥＰ１１にて第１膨張弁ＥＸＰ１開度を所定開度だけ小さくすることにより、蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａ管内側の冷媒圧力Ｐ１を開閉弁ＫＶ出口の冷媒圧力Ｐ２より高い状態にした後に、ＳＴＥＰ１０にて開閉弁ＫＶを所定時間だけ全開とする。
【００６２】
このことにより、蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａ管内側の冷媒を１次側冷凍サイクル内に補充することで冷媒量の適正化が図れ、昼間冷房運転の運転効率が向上する。
【００６３】
また、ＳＴＥＰ１３にて第１膨張弁ＥＸＰ１入口の冷媒過冷却度ＳＣ１が所定値ｙ以上である状態が所定時間以上継続した場合は、ＳＴＥＰ１４に移行して１次側冷凍サイクルの冷媒量が過剰であると判断する。
【００６４】
そしてこの時、蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａ管内側の冷媒圧力Ｐ１が第２膨張弁ＥＸＰ２入口の冷媒圧力Ｐ３より高い場合には、ＳＴＥＰ１５にて第１膨張弁ＥＸＰ１開度を所定開度だけ小さくすることにより蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａ管内側の冷媒圧力Ｐ１を第２膨張弁ＥＸＰ２入口の冷媒圧力Ｐ３より低い状態にした後に、ＳＴＥＰ１７にて第２膨張弁ＥＸＰ２を所定時間、所定開度だけ開く。
【００６５】
逆にＳＴＥＰ１４において蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａ管内側の冷媒圧力Ｐ１が第２膨張弁ＥＸＰ２入口の冷媒圧力Ｐ３より低い場合には、ＳＴＥＰ１７にて第２膨張弁ＥＸＰ２を所定時間、所定開度だけ開く。
【００６６】
このことにより、１次側冷凍サイクルの過剰な冷媒を、蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａの管内に移動させることで冷媒量の適正化が図れ、昼間冷房運転の運転効率が向上する。
【００６７】
以上より、夜間製氷運転から昼間冷房運転に切替えた後の１次側冷凍サイクルの冷媒量を常に適正に保つことができるため、運転効率が向上する。
【００６８】
次に、本発明による蓄熱式空気調和機の第２の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００６９】
なお、第１の実施例と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７０】
図３は、本発明の第２の実施例の蓄熱式空気調和機の冷凍サイクル図である。
図３において、ＳＵＢ２は暖房モード時の第１膨張弁ＥＸＰ１入口の冷媒過冷却度ＳＣ２を検知する第２過冷却度検出装置であり、ＰＲＳ２は暖房モード時の蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａ管内側の冷媒圧力Ｐ１、第２膨張弁ＥＸＰ２出口の冷媒圧力Ｐ３、及び開閉弁ＫＶ入口の冷媒圧力Ｐ２を検出する第２圧力検出装置である。
【００７１】
ここで、ＭＯＤ２は蓄熱槽ＳＴＲの蓄熱量、及び時刻により、夜間モードの夜間蓄熱運転と昼間モードの昼間暖房運転を切替える第２モード制御装置である。
【００７２】
また、ＣＮＴ２は、第２制御装置であり、タイマーＴＭ、第２モード制御装置ＭＯＤ２、第２過冷却度検出装置ＳＵＢ２、第２圧力検出装置ＰＲＳ２の出力により、開閉弁ＫＶと第１膨張弁ＥＸＰ１と第２膨張弁ＥＸＰ２を制御する。
【００７３】
図４は本発明の第２の実施例の蓄熱式空気調和機の１次側冷凍サイクルの動作を示すフローチャートである。
【００７４】
以上のように構成された蓄熱式空気調和機について、以下その動作を図３、図４に基づいて説明する。
【００７５】
夜間蓄熱運転；
ＳＴＥＰ１でタイマーＴＭが夜間蓄熱運転の開始時刻を検知した時に、ＳＴＥＰ２に移行して第２モード制御装置ＭＯＤ２により１次側冷凍サイクルは夜間モードに切替えられる。
【００７６】
即ち、四方弁３を暖房モ−ド、第１膨張弁ＥＸＰ１を全閉、第２膨張弁ＥＸＰ２を所定の開度、開閉弁ＫＶを全開とする。
【００７７】
ＳＴＥＰ２で夜間蓄熱運転が開始した後の１次側冷凍サイクルにおいて、圧縮機２から送られる高温高圧の冷媒は、蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａの管内にて凝縮して蓄熱材である水１６に放熱した後、第２膨張弁ＥＸＰ２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室外側の空気から吸熱した後、圧縮機２へ戻る。
【００７８】
この時、蓄熱槽ＳＴＲ内では温水として蓄熱されていき、ＳＴＥＰ３にて蓄熱量検出装置ＣＡＬが所定の蓄熱量を検知するか、またはタイマーＴＭが夜間蓄熱運転の終了時刻を検知するまで行われる。
【００７９】
そして、ＳＴＥＰ４にて夜間蓄熱運転が終了すると、１次側冷凍サイクルは第２モード制御装置ＭＯＤ２により昼間モードに切替えられる。
【００８０】
即ち、四方弁３を暖房モ−ド、第１膨張弁ＥＸＰ１を所定の開度、第２膨張弁ＥＸＰ２を全閉、開閉弁ＫＶを全閉とする。
【００８１】
昼間暖房運転；
ＳＴＥＰ６で昼間暖房運転が開始した後の１次側冷凍サイクルにおいて、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の１次側熱交換部１４ａの管内にて凝縮して２次側サイクルの冷媒に放熱した後、第１膨張弁ＥＸＰ１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室外側の空気から吸熱した後、圧縮機２へ戻る。
【００８２】
この時、ＳＴＥＰ８にて第１膨張弁ＥＸＰ１入口冷媒過冷却度ＳＣ２を第２過冷却度検出装置ＳＵＢ２により検知し、第１膨張弁ＥＸＰ１入口の冷媒過冷却度ＳＣ２が所定値ｘ以下である状態が所定時間以上継続した場合は、ＳＴＥＰ９に移行して１次側冷凍サイクルの冷媒量が不足であると判断する。
【００８３】
そしてこの時、蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａ管内側の冷媒圧力Ｐ１が第２膨張弁ＥＸＰ２出口の冷媒圧力Ｐ３より高い場合には、ＳＴＥＰ１０にて第２膨張弁ＥＸＰ２を所定時間、所定開度だけ開く。
【００８４】
逆にＳＴＥＰ９において蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａ管内側の冷媒圧力Ｐ１が第２膨張弁ＥＸＰ２出口の冷媒圧力Ｐ３より低い場合には、ＳＴＥＰ１１にて第１膨張弁ＥＸＰ１開度を所定開度だけ小さくすることにより蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａ管内側の冷媒圧力Ｐ１を第２膨張弁ＥＸＰ２出口の冷媒圧力Ｐ３より高い状態にした後に、第２膨張弁ＥＸＰ２を所定時間、所定開度だけ開く。
【００８５】
このことにより、蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａ管内側の冷媒を１次側冷凍サイクル内に補充することができ、冷媒量の適正化が図れ、昼間暖房運転の運転効率が向上する。
【００８６】
また、ＳＴＥＰ１３にて第１膨張弁ＥＸＰ１入口の冷媒過冷却度ＳＣ２が所定値ｙ以上である状態が所定時間以上継続した場合は、ＳＴＥＰ１４に移行して１次側冷凍サイクルの冷媒量が過剰であると判断する。
【００８７】
そしてこの時、蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａ管内側冷媒圧力Ｐ１が開閉弁ＫＶ入口の冷媒圧力Ｐ２より高い場合には、ＳＴＥＰ１５にて第１膨張弁ＥＸＰ１開度を所定開度だけ小さくすることにより蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａ管内側の冷媒圧力Ｐ１を開閉弁ＫＶ入口の冷媒圧力Ｐ３より低い状態にした後に、ＳＴＥＰ１７にて閉弁ＫＶを所定時間だけ全開とする。
【００８８】
逆にＳＴＥＰ１４において蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａ管内側の冷媒圧力Ｐ１が開閉弁ＫＶ入口の冷媒圧力Ｐ２より低い場合には、ＳＴＥＰ１７にて開閉弁ＫＶを所定時間だけ全開とする。
【００８９】
このことにより、１次側冷凍サイクルの過剰な冷媒を、蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａの管内に移動させることにより冷媒量の適正化が図れ、昼間暖房運転の運転効率が向上する。
【００９０】
以上より、夜間蓄熱運転から昼間暖房運転に切替えた後の１次側冷凍サイクルの冷媒量を常に適正に保つことができるため、昼間暖房運転の運転効率が向上する。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の蓄熱式空気調和機は、圧縮機と、四方弁と、室外側熱交換器と、第１膨張弁と、冷媒対冷媒熱交換器の１次側熱交換部とを順次環状に接続し、第２膨張弁と蓄熱槽の１次側熱交換部と開閉弁との直列接続回路を、前記第１膨張弁と前記冷媒対冷媒熱交換器の１次側熱交換部との直列接続回路に対して並列に接続した１次側冷凍サイクルと、冷媒搬送ポンプと、室内ユニットと、前記冷媒対冷媒熱交換器の２次側熱交換部と、第１流量弁とを順次環状に接続し、前記蓄熱槽の２次側熱交換部と第２流量弁との直列接続回路を、前記冷媒対冷媒熱交換器の２次側熱交換部と前記第１流量弁との直列接続回路に対して並列に接続した２次側冷凍サイクルと、前記蓄熱槽に設置された水温検出装置及び水位検出装置と、前記水温検出装置により検出した前記蓄熱槽の水温と前記水位検出装置により検出した前記蓄熱槽の水位とから前記蓄熱槽の蓄熱量を算出する蓄熱量検出装置と、前記１次側冷凍サイクルにおいて製氷運転モードと冷房運転モードとを切替える第１モード制御装置と、冷房運転モード時の前記第１膨張弁入口の冷媒過冷却度を検出する第１過冷却度検出装置と、前記第２膨張弁入口の冷媒圧力、前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力、及び前記開閉弁出口の冷媒圧力をそれぞれ検出する第１圧力検出装置と、前記１次側冷凍サイクルにおいて製氷運転モードから冷房運転モードに切替えた後の前記第１膨張弁入口の冷媒過冷却度を検知する第１過冷却度検出装置と、第１制御装置とを備え、前記第１制御装置により、前記第１膨張弁入口の冷媒過冷却度が所定値以下である状態が所定時間以上継続した場合で、前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が前記開閉弁出口の冷媒圧力より高い場合には、前記開閉弁を所定時間だけ全開にし、逆に前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が前記開閉弁出口の冷媒圧力より低い場合には、前記第１膨張弁開度を小さくすることにより前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力を前記開閉弁出口の冷媒圧力より高い状態にした後に、前記開閉弁を所定時間だけ全開とし、また、前記第１膨張弁入口の冷媒過冷却度が所定値以上である状態が所定時間以上継続した場合で、前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が前記第２膨張弁入口の冷媒圧力より高い場合には、前記第１膨張弁開度を小さくすることにより前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力を前記第２膨張弁入口の冷媒圧力より低い状態にした後に、前記第２膨張弁を所定時間、所定開度だけ開き、逆に前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が前記第２膨張弁入口の冷媒圧力より低い場合には、前記第２膨張弁を所定時間、所定開度だけ開くものであるので、１次側冷凍サイクルの運転モードを夜間モードの製氷運転から昼間モードの冷房運転に切替えた後、１次側冷凍サイクルの冷媒量の過不足を判断し、第１膨張弁、第２膨張弁、及び開閉弁により１次側冷凍サイクルの冷媒量を適正に保持し、高効率な運転が行える。
【００９２】
また、前記１次側冷凍サイクルにおいて蓄熱運転モードと暖房運転モードとを切替える第２モード制御装置と、暖房運転モード時の前記第１膨張弁入口の冷媒過冷却度を検出する第２過冷却度検出装置と、前記開閉弁入口の冷媒圧力、前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力、及び前記第２膨張弁出口の冷媒圧力をそれぞれ検出する第２圧力検出装置と、前記１次側冷凍サイクルにおいて蓄熱運転モードから暖房運転モードに切替えた後の前記第１膨張弁入口の冷媒過冷却度を検知する第２過冷却度検出装置と、第２制御装置とを備え、前記第２制御装置により、前記第１膨張弁入口の冷媒過冷却度が所定値以下である状態が所定時間以上継続した場合で、前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が前記第２膨張弁出口の冷媒圧力より高い場合には、前記第２膨張弁を所定時間、所定開度だけ開き、逆に前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が前記第２膨張弁出口の冷媒圧力より低い場合には、前記第１膨張弁開度を小さくすることにより前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力を前記第２膨張弁出口の冷媒圧力より高い状態にした後に、前記第２膨張弁を所定時間、所定開度だけ開き、また、前記第１膨張弁入口の冷媒過冷却度が所定値以上である状態が所定時間以上継続した場合で、かつ前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が前記開閉弁入口の冷媒圧力より高い場合には、前記第１膨張弁開度を小さくすることにより前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力を前記開閉弁入口の冷媒圧力より低い状態にした後に、前記開閉弁を所定時間だけ全開とし、逆に前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が前記開閉弁入口の冷媒圧力より低い場合には、前記開閉弁を所定時間だけ全開とするものであるので、１次側冷凍サイクルの運転モードを夜間モードの蓄熱運転から昼間モードの暖房運転に切替えた後、１次側冷凍サイクルの冷媒量の過不足を判断し、第１膨張弁、第２膨張弁、及び開閉弁により１次側冷凍サイクルの冷媒量を適正に保持し、高効率な運転が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による蓄熱式空気調和機の冷凍サイクル図
【図２】同実施例の蓄熱式空気調和機の１次側冷凍サイクルの動作を示すフローチャート
【図３】本発明の第２の実施例による蓄熱式空気調和機の冷凍サイクル図
【図４】同実施例の蓄熱式空気調和機の１次側冷凍サイクルの動作を示すフローチャート
【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
１３ａ 蓄熱槽の１次側熱交換部
１３ｂ 蓄熱槽の２次側熱交換部
１４ａ 冷媒対冷媒熱交換器の１次側熱交換部
１４ｂ 冷媒対冷媒熱交換器の２次側熱交換部
１７ 室内側熱交換器
１８ 水温検出装置
１９ 水位検出装置
ＣＡＬ 蓄熱量検出装置
ＳＴＲ 蓄熱槽
ＨＥＸ 冷媒対冷媒熱交換器
ＰＭ 冷媒搬送ポンプ
ＥＸＰ１ 第１膨張弁
ＥＸＰ２ 第２膨張弁
ＲＶ１ 第１流量弁
ＲＶ２ 第２流量弁
ＫＶ 開閉弁
ＭＯＤ１ 第１モード制御装置
ＭＯＤ２ 第２モード制御装置
ＳＵＢ１ 第１過冷却度検出装置
ＳＵＢ２ 第２過冷却度検出装置
ＰＲＳ１ 第１圧力検出装置
ＰＲＳ２ 第２圧力検出装置
ＣＮＴ１ 第１制御装置
ＣＮＴ２ 第２制御装置

Claims (2)

1. 圧縮機と、四方弁と、室外側熱交換器と、第１膨張弁と、冷媒対冷媒熱交換器の１次側熱交換部とを順次環状に接続し、第２膨張弁と蓄熱槽の１次側熱交換部と開閉弁との直列接続回路を、前記第１膨張弁と前記冷媒対冷媒熱交換器の１次側熱交換部との直列接続回路に対して並列に接続した１次側冷凍サイクルと、
   冷媒搬送ポンプと、室内側熱交換器と、前記冷媒対冷媒熱交換器の２次側熱交換部と、第１流量弁とを順次環状に接続し、前記蓄熱槽の２次側熱交換部と第２流量弁との直列接続回路を、前記冷媒対冷媒熱交換器の２次側熱交換部と前記第１流量弁との直列接続回路に対して並列に接続した２次側冷凍サイクルと、
   前記蓄熱槽に設置された水温検出装置及び水位検出装置と、前記水温検出装置により検出した前記蓄熱槽の水温と前記水位検出装置により検出した前記蓄熱槽の水位とから前記蓄熱槽の蓄熱量を算出する蓄熱量検出装置と、前記１次側冷凍サイクルにおいて製氷運転モードと冷房運転モードとを切替える第１モード制御装置と、冷房運転モード時の前記第１膨張弁入口の冷媒過冷却度を検出する第１過冷却度検出装置と、前記第２膨張弁入口の冷媒圧力、前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力、及び前記開閉弁出口の冷媒圧力をそれぞれ検出する第１圧力検出装置と、前記１次側冷凍サイクルにおいて製氷運転モードから冷房運転モードに切替えた後の前記第１膨張弁入口の冷媒過冷却度を検知する第１過冷却度検出装置と、第１制御装置とを備え、
   前記第１制御装置により、前記第１膨張弁入口の冷媒過冷却度が所定値以下である状態が所定時間以上継続した場合で、前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が前記開閉弁出口の冷媒圧力より高い場合には、前記開閉弁を所定時間だけ全開にし、逆に前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が前記開閉弁出口の冷媒圧力より低い場合には、前記第１膨張弁開度を小さくすることにより前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力を前記開閉弁出口の冷媒圧力より高い状態にした後に、前記開閉弁を所定時間だけ全開とし、また、前記第１膨張弁入口の冷媒過冷却度が所定値以上である状態が所定時間以上継続した場合で、前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が前記第２膨張弁入口の冷媒圧力より高い場合には、前記第１膨張弁開度を小さくすることにより前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力を前記第２膨張弁入口の冷媒圧力より低い状態にした後に、前記第２膨張弁を所定時間、所定開度だけ開き、逆に前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が前記第２膨張弁入口の冷媒圧力より低い場合には、前記第２膨張弁を所定時間、所定開度だけ開く蓄熱式空気調和機。
2. 圧縮機と、四方弁と、室外側熱交換器と、第１膨張弁と、冷媒対冷媒熱交換器の１次側熱交換部とを順次環状に接続し、第２膨張弁と蓄熱槽の１次側熱交換部と開閉弁との直列接続回路を、前記第１膨張弁と前記冷媒対冷媒熱交換器の１次側熱交換部との直列接続回路に対して並列に接続した１次側冷凍サイクルと、
   冷媒搬送ポンプと、室内側熱交換器と、前記冷媒対冷媒熱交換器の２次側熱交換部と、第１流量弁とを順次環状に接続し、前記蓄熱槽の２次側熱交換部と第２流量弁との直列接続回路を、前記冷媒対冷媒熱交換器の２次側熱交換部と前記第１流量弁との直列接続回路に対して並列に接続した２次側冷凍サイクルと、
   前記蓄熱槽に設置された水温検出装置及び水位検出装置と、前記水温検出装置により検出した前記蓄熱槽の水温と前記水位検出装置により検出した前記蓄熱槽の水位とから前記蓄熱槽の蓄熱量を算出する蓄熱量検出装置と、前記１次側冷凍サイクルにおいて蓄熱運転モードと暖房運転モードとを切替える第２モード制御装置と、暖房運転モード時の前記第１膨張弁入口の冷媒過冷却度を検出する第２過冷却度検出装置と、前記開閉弁入口の冷媒圧力、前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力、及び前記第２膨張弁出口の冷媒圧力をそれぞれ検出する第２圧力検出装置と、前記１次側冷凍サイクルにおいて蓄熱運転モードから暖房運転モードに切替えた後の前記第１膨張弁入口の冷媒過冷却度を検知する第２過冷却度検出装置と、第２制御装置とを備え、
   前記第２制御装置により、前記第１膨張弁入口の冷媒過冷却度が所定値以下である状態が所定時間以上継続した場合で、前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が前記第２膨張弁出口の冷媒圧力より高い場合には、前記第２膨張弁を所定時間、所定開度だけ開き、逆に前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が前記第２膨張弁出口の冷媒圧力より低い場合には、前記第１膨張弁開度を小さくすることにより前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力を前記第２膨張弁出口の冷媒圧力より高い状態にした後に、前記第２膨張弁を所定時間、所定開度だけ開き、また、前記第１膨張弁入口の冷媒過冷却度が所定値以上である状態が所定時間以上継続した場合で、かつ前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が前記開閉弁入口の冷媒圧力より高い場合には、前記第１膨張弁開度を小さくすることにより前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力を前記開閉弁入口の冷媒圧力より低い状態にした後に、前記開閉弁を所定時間だけ全開とし、逆に前記蓄熱槽の１次側熱交換部管内側の冷媒圧力が前記開閉弁入口の冷媒圧力より低い場合には、前記開閉弁を所定時間だけ全開とする蓄熱式空気調和機。

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