JPH03191260A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、熱交換器と圧縮機とを直列に接続した１対の
組を冷媒回路に並列配置した空気調和装置に係り、特に
消費電力の低減対策に関する。

（従来の技術） 従来より、例えば実公昭６２−１８９３３号公報に開示
される如く、第８図に示すように、第１圧縮機（ａｔ　
）　％第１蒸発器（ｂｌ）及び第１減圧弁（Ｃ１）を第
１配管（ｄ＋　）により直列に接続し、第１圧縮機（Ｃ
２）　、第２蒸発器（ｂｌ）及び第２減圧弁（ｃ２）を
第２配管（ｄｚ）で直列に接続する一方、凝縮器（ｂｚ
）を第３配管（ｄ３）に外設し、該第３配管（ｄ３）に
対して上記第１．第２配管（ｄｔ　）　、　　（ｄｚ　
）を並列に接続することにより、各蒸発器（ｔｚ　）　
、　　（ｂｚ　）における蒸発圧力をそれぞれ吸熱源の
違いに対応した異なる値に維持できるようにして、いわ
ゆる冷凍効率ＥＥＲを低下させることなく、除湿機能を
発揮しうるようにした空気調和装置は公知の技術である
。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来のものを利用して、例えば２つの凝縮器を２つ
の圧縮機に直列に接続した２つの配管を蒸発器を接続し
た配管に並列に接続し、一方の凝縮器を蓄熱槽の蓄冷熱
を回収するための蓄熱熱交換器とすることにより、種々
の運転機能を持たせ、運転効率の向上を図ることが考え
られる。

しかしながら、その場合、蓄熱槽の蓄冷熱を回収しよう
とすると常に圧縮機を２金集運転しなければならず、消
費電力の低減には一定の限界があることになる。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、蓄熱熱交換器側に接続される圧縮機の運転を停止
させながらも蓄熱熱交換器を利用して冷熱を回収する手
段を講することにより、消費電力の低減を図ることにあ
る。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明の解決手段は、蓄熱熱交
換器の液管側の冷媒を循環中の液ラインに搬送させる搬
送装置を設けることにある。

具体的には、第１の解決手段は、第１図に示すように、
空気調和装置の構成として、第１圧縮機（１１）及び凝
縮器（１２）を第１配管（１４）で直列に接続し、第２
圧縮機（２１）及び蓄熱槽（６０）の蓄冷熱を回収する
ための蓄熱熱交換器（２２）を第２配管（２４）で直列
に接続する一方、蒸発器（３２）及び該蒸発器（３２）
用の減圧弁（３３）を第３配管（３４）により直列に接
続し、該第３配管（３４）に対して上記第１．第２配管
（１４）、（２４）を互いに並列に接続するようにする
。

そして、上記第２配管（２４）の蓄熱熱交換器（２２）
の液管側の液冷媒を上記第３配管（３４，）の上記減圧
弁（３３）上流側の液ラインに搬送する搬送装置（６２
）を設ける構成としたものである。

第２の解決手段は、上記第１の解決手段に加えて、第２
圧縮機（２１）の吐出管から第１圧縮機（１１）の吐出
管に冷媒をバイパス流通させるバイパス流通手段（５１
）を設けたものである。

第３の解決手段は、上記第１又は第２の解決手段に加え
て、第２圧縮機（２１）の吸入管と蓄熱熱交換器（２２
）のガス管とをバイパス接続する分岐路（６３）と、蓄
熱熱交換器（２２）のガス管を第２圧縮機（２１）の吐
出管と上記分岐路（６３）とに選択的に連通させるよう
切換える接続切換機構（９）とを設けたものである。

（作用） 以上の構成により、請求項（１）の発明では、蓄熱槽（
６０）の蓄冷熱量が十分あり、蓄熱熱交換器（２２）の
凝縮温度を低く設定できるような状態では、第１圧縮機
（１１）を運転しながら、第２圧縮機（２１）を停止し
、搬送装置（６２）を運転することにより、第２配管（
２４）の蓄熱熱交換器（２２）で蓄冷熱を回収すること
が可能となり、使用電力量が減少する一方、冷房要求に
対応しうる能力が得られることになる。

請求項（２の発明では、上記請求項（１）の発明におい
て、蓄冷熱量が十分ある間は蓄熱熱交換器（２２）の凝
縮温度を凝縮器（１２）の凝縮温度よりも低く設定して
、蓄冷熱回収運転を行うことが可能である一方、蓄冷熱
量が少なくなって蓄熱熱交換器（２２）の凝縮温度が上
昇すると、バイパス流通手段（５１）により第２圧縮機
（２１）の吐出管側から第１圧縮機（１１）の吐出管側
に冷媒がバイパスされて、凝縮器（１２）と蓄熱熱交換
器（２２）との凝縮温度が自然に等しく調節されて、全
体としての運転効率がさらに上昇することになる。

請求項（３）の発明では、上記請求項（１）又は（２）
の発明において、接続切換機構（９）の切換えにより、
蓄熱熱交換器（２２）が蒸発器としても機能することが
可能となるので、蓄熱熱交換器（２２）を利用して蓄熱
槽（６０）に蓄冷熱をすることが可能となり、蓄熱熱交
換器（２２）の利用用途が拡大することになる。

また、冷房負荷が大きいときには、各圧縮機（１１）、
（２１）及び搬送装置（６２）を運転することにより、
冷房負荷に対応した大きな冷房能力が得られる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について、第１図〜第６図に基づ
き説明する。

第１図は本発明の第１実施例に係る空気調和装置の冷媒
配管系統を示し、（１１）は第１インバータ（１５）に
より運転周波数を可変にｇａされる第１圧縮機、（］２
）は該第】圧縮ＩＩ　（１１）の吐出管側に配置され、
凝縮器として機能する室外熱交換器、（１３）は該室外
熱交換器（１２）への冷媒の流量を制御する室外電動膨
張弁であって、上記各機器（１１）、　　（１２）、　
　（１３）は、第１配管（１４）により冷媒の流通可能
に順次直列に接続されている。また、（２１）は第２イ
ンバータ（２５）により運転周波数を可変に調節される
第２圧縮機、（２２）は該第２圧縮機（２１）の吐出側
に配置されるとともに、蓄熱媒体としての水を貯溜する
蓄熱槽（６０）内に配置される蓄熱熱交換器、（２３）
は該蓄熱熱交換器（２２）への冷媒流量を判御する蓄熱
電動膨張弁であって、上記各機器（２１）、　　（２２
）、　　（２３）は、第２配管（２４）により冷媒の流
通可能に順次直列に接続されている。一方、（３２）は
蒸発器として機能する室内熱交換器、（３３）は減圧機
構としての室内電動膨張弁であって、上記各機器（３２
）、（３３）は第３配管（３４）により冷媒の流通可能
に直列に接続されている。そして、上記第３配管（３４
）に対して、第１．第２配管（１４）、　　（２４）が
互いに並列に接続されており、上記室外熱交換器（１２
）で空気との熱交換により得た暖熱を室内熱交換器（３
２）（ＩＫに移動させるようにした主冷媒回路（１）が
構成されている。

また、上記主冷媒回路（１）の運転中、第２圧縮機（２
１）を運転し、蓄熱熱交換器（２２）において蓄熱槽（
６０）に蓄熱された冷熱を利用して第２圧縮機（２１）
の吐出冷媒を凝縮させることにより、冷房負荷に対応し
うる凝縮能力を確保して、全体としての運転効率を高め
るようになされている。

ここで、本発明の特徴として、上記第２配管（２４）の
蓄熱熱交換器（２２）と蓄熱電動膨張弁（２３）との間
から上記第３配管（３４）の室内電動膨張弁（３３）上
流側の液管に蓄熱電動膨張弁（２３）をバイパスして接
続される第１バイパス路（６１）が設けられていて、該
第１バイパス路（６１）には冷媒を搬送する搬送装置と
してのポンプ（６２）が介設されている。すなわち、第
２圧縮機（２１）の停止時、運転中の第１圧縮機（１１
）による冷媒が循環中の第３配管（３４）に蓄熱熱交換
器（２２）で凝縮された液冷媒を搬送可能になされてい
る。

一方、上記第２圧縮ａ（２１＞の吸入管である第２吸入
管（２６）と第２圧縮機（２１）の吐出管である第２吐
出管（２７）とは第２バイパス路（６３）により接続さ
れていて、該第２バイパス路（６３）には第１逆止弁（
６４）が設けられている。すなわち、第２圧縮機（２１
）の運転中には、第２圧縮機（２１）の吐出冷媒の逆流
を阻止する一方、第２圧縮機（２１）の停止時、第２バ
イパス路（６３）を介して第２吸入管（２６）から蓄熱
熱交換器（２２）への冷媒の流通可能になされている。

したがって、上記実施例では、第１配管（１４）では第
１圧縮機（１１）の吐出冷媒が室外熱交換器（１２）に
より凝縮され、第２配管（２４）では第２圧縮機（２１
）の吐出冷媒が蓄熱熱交換器（２２）で凝縮されて、そ
れぞれ第３配管（３４）に合流し、室内電動膨張弁（３
３）で蒸発した後、各圧縮機（１１）、　　（２１）に
戻るように循環する。そのとき、第１配管（１４）及び
第２配管（２４）にそれぞれ二台の圧縮機（１１）、（
２１）が配置されているので、室外熱交換器（１２）と
蓄熱熱交換器（２２）とで相異なる凝縮温度で運転する
ことができ、運転効率の向上を図ることができる。さら
に、蓄熱槽（６０）内の蓄冷熱が多く例えば蓄熱熱交換
器（２２）における凝縮温度を５℃程度に設定でき、室
内熱交換器（３２）の蒸発温度Ｔｅを１０℃に設定でき
る場合、第２圧縮機（２１）を停止させ、ポンプ（６２
）を運転して、系の圧力損失と室内電動膨張弁（３３）
の減産分だけ加圧することにより、第２配管（２４）で
第２吸入管（２６）から第２バイパス路（６３）を介し
てガス冷媒を蓄熱熱交換器（２２）に送り、蓄熱熱交換
器（２２）で凝縮した後、第１バイパス路（６１ンを介
して第３配管（３４）の液ラインに送ることができる。

つまり、第１配管（１４）と第３配管（３４）とにおい
て循環中のガス冷媒の一部を第２配管（２４）にバイパ
スさせて、蓄熱槽（６０）の蓄熱媒体との熱交換により
凝縮した後、再び循環中の液冷媒と合流させることが可
能である。

すなわち、第２圧縮機（２１）を停止させることにより
、消費電力を低減しながら、蓄熱熱交換器（２２）を利
用して、蓄熱槽（６ｏ）の蓄冷熱を利用した高い過冷却
度を得ることで、系全体の過冷却度を室外熱交換器（１
２）と蓄熱熱交換器（２２）の中間的な値とすることが
でき、よって、全体としての電力使用量を低減しながら
、冷房負荷に対応する高い凝縮能力を発揮することがで
きるのである。

次に、請求項（２）の発明に係る第２実施例について説
明する。第２図は第２実施例の空気調和装置の構成を示
し、・第１吐出管（１７）と第２吐出管（２７）とは、
第３バイパス路（２）により、２つの接合部（１８）、
（２８）間でバイパス接続されていて、さらに該第３バ
イパス路（２）には、第３バイパス路（２）における第
２吐出管（２７）側から第１吐出管（１７）側への冷媒
の流通のみを許容する機能を有する第２逆止弁（３）が
介設されている。上記第３バイパス路（２）及び第２逆
止弁（３）により、第２圧縮機（２１）の吐出管（２７
）と第１圧縮機（１１）の吐出管（１７）に冷媒をバイ
パスして流通させるバイパス流通手段（５１）が構成さ
れている。すなわち、各吐出管（１７）、（２７）間で
冷媒をバイパスして流通させることにより、第１圧縮機
（１１）を停止させて第２圧縮機（２１）のみで二台の
熱交換器（１２）及び（２２）を運転することや、蓄熱
電動膨張弁（２３）を閉じて室外熱交換器（１２）のみ
を二台の圧縮機（１１）、　　（２１）で運転すること
も可能になされている。その他の構成は上記第１実施例
と同じである。

請求項（′２Ｊの発明では、例えば室内熱交換器（３２
）の蒸発温度Ｔｅが１０℃で、蓄熱槽（６０）の蓄冷熱
量が十分あって、蓄熱熱交換器（２２）の凝縮温度ＴＣ
が５℃の場合、第２圧縮機（２１）を停止させ、ポンプ
（６２）を運転することにより、上記第１実施例と同様
に循環中の冷媒の一部を！ｉｎ２配管（２４）にバイパ
スして蓄熱槽（６０）内の蓄冷熱を利用することができ
る。その場合、第３バイパス路（２）には第２逆止弁（
３）が介設されているので、室外熱交換器（１２）で外
気との熱交換により高い凝縮温度Ｔｃ　　（例えば４０
〜４５℃程度の値）で冷媒の凝縮を行っても、冷媒が第
３バイパス路（２）を介して第２吐出管（２７）側に逆
流することはなく、上記第１実施例同様の効果は維持さ
れる。

一方、室内側の冷房負荷が増大したような場合、第２圧
縮機（２１）を運転し、ポンプ（６２）を停止すること
により、蓄熱槽（６０）内の蓄冷熱利用量を増大させて
、その冷房負荷に応することができる。

また、蓄熱槽（６０）の蓄冷熱量が減少した場合、第２
圧縮機（２１）を運転し、ポンプ（６２）を停止すると
、蓄熱熱交換器（２２）側の凝縮温度の上昇に伴ない第
３バイパス路（２）を介して冷媒が第２吐出管（２７）
側から第１吐出管（１７）側に流れて、室外熱交換器（
１２）と蓄熱熱交換器（２２）とにおける凝縮温度が等
しくなるよう自然に調節される。

よって、上記請求項（１）の発明の効果に加えて、蓄熱
槽（６０）の蓄冷熱量の変化に応じた効率の高い運転が
可能となるのである。

なお、上記実施例では、バイパス流通手段（，５１）と
し、第３バイパス路（２）と逆止弁（３）とを設けたが
、バイパス流通手段（５１）の構成は上記各実施例のよ
うな構成に限定されるものではなく、例えば第３Ａ図及
び第３Ｂ図に示すような三方切換弁（４Ａ又は４Ｂ）を
上記第２吐出管（２７）と第３バイパス路（２）との接
続部（２８）に設けたものや、第４図に示すような第３
バイパス路（２）に電磁開閉弁（５）を設けたもの、第
５図に示すような第３バイパス路（２）に流量制御弁（
６）を設けたもの等があり、いずれを採用してもよい。

次に請求項（３）の発明に係る第３実施例について説明
する。第６図は第３実施例に係る空気調和装置の冷媒配
管系統を示し、上記蓄熱熱交換器（２２）のガス管と上
記第２圧縮機（２１）の吸入管である第２吸入管（２６
）とは、分岐路としての第２バイパス路（６３）により
バイパス接続されていて、該第２バイパス路（６３）と
蓄熱熱交換器（２２）のガス管との接続部には、蓄熱熱
交換器（２２）のガス管を第２吐出管（２７）と上記第
２バイパス路（６３）とに選択的に連通させるよう切換
える接続切換機構としての蓄熱三方切換弁（９）が配置
されている。その他の構成は上記第２実施例と同じであ
る。ただし、第２実施例におけるような′Ｍ４１逆止弁
（６４）は設けられていない。

すなわち、蓄熱三方切換弁（９）が図中実線側に切換わ
っだときには蓄熱熱交換器（２２）のガス管が第２吐出
管（２７）に連通して蓄熱熱交換器（２２）が凝縮器と
して機能する一方、蓄熱三方切換弁（９）が図中破線側
に切換わると、蓄熱熱交換器（２２）のガス管が第２バ
イパス路（６３）を介して第２吸入管（２６）に連通し
、蓄熱熱交換器（２２）が蒸発器として機能するように
なされている。

したがって、請求項（３）の発明では、蓄熱熱交換器（
２２）が蓄熱三方切換弁（接続切換機構）（９）により
蒸発器と凝縮器とに切換え可能になされているので、蓄
熱熱交換器（２２）の利用性が拡大する。例えば、蓄熱
槽（６０）に冷熱を蓄えるときには、第２圧縮機（２１
）を停止させ、蓄熱三方切換弁（９）を図中破線側に切
換えて、第２配管（２２）で蓄熱電動膨張弁（２３）で
冷媒を減圧して蓄熱熱交換器（２２）で蒸発させること
により、蓄熱槽（６０）に冷熱を蓄える蓄冷熱運転をす
ることができる。なお、その場合、室内熱交換、！（３
２）において、同時冷房運転を行うこともできる。

すなわち、蓄熱熱交換器（２２）を蓄冷熱用の熱交換器
として利用することができ、上記請求項（１）又は（′
２Ｊの発明の効果に加えて、蓄熱熱交換器（２２）の利
用性の拡大を図ることができるのである。

また、第７図に示すように、室内側の冷房負荷が大きい
ときには、各圧縮機（１１）、　　（２１，）及び冷媒
ポンプ（６２）を運転することにより、冷房負荷に対応
する大きな冷房能力を発揮することができる（冷媒の流
れは同図矢印となる）。

なお、上記各実施例では、第２圧縮機（２１）のｍ２吐
出管（２７）と第２吸入管（２６）とをバイパス接続す
る第２バイパス路（６３）を設け、第１逆止弁（６４）
を介設したが、第２圧縮機（２１）の停止中、ポンプ（
６２）の運転により冷媒を循環させることで、冷媒を第
２圧縮機（２１）内を流通させることも可能であり、し
たがって、第２バイパス路（６３）及び第１逆止弁（６
４）は必ずしも必要ではない。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）の発明によれば、第
１圧縮機及び凝縮器を接続した第１配管と、第２圧縮機
及び蓄冷熱回収用の蓄熱熱交換器を接続した第２配管と
を蒸発器及び減圧機構を接続した第３配管に対して互い
に並列に接続し、第２配管の蓄熱熱交換器の液管側から
第３配管の減圧弁上流側の液ラインに冷媒を搬送する搬
送装置を設けたので、蓄冷熱が十分あるときには、第２
圧縮機を停止し、搬送装置を運転することに、より、電
力使用量を低減しながら、蓄冷熱を利用した高い能力を
発揮することができ、よって、消費電力の低減を図るこ
とができる。

請求項（２１の発明によれば、上記請求項（１）の発明
に加えて、第２圧縮機の吐出管から第１圧縮機の吐出管
に冷媒をバイパス流通させるバイパス流通手段を設けた
ので、上記請求項（１）の発明の効果に加えて、蓄冷熱
量の変化に応じた効率の高い運転をすることができる。

請求項（３）の発明によれば、上記請求項（１）又は（
２の発明に加えて、蓄熱熱交換器のガス管を第２圧縮機
の吐出側と吸入側とに選択的に連通可能にしたので、蓄
熱熱交換器が凝縮器だけでなく蒸発器としても機能する
ことが可能になり、蓄熱熱交換器を利用して蓄熱槽に冷
熱を蓄えることができるとともに、冷房負荷の大きいと
きには各圧縮機及び搬送装置を運転することにより、冷
房能力の増大を図ることができ、よって、蓄熱熱交換器
の利用の拡大を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の実施例を示し、第１図は第１
実施例に係る空気調和装置の構成を示す冷媒配管系統図
、第２図は第２実施例に係る空気調和装置の構成を示す
冷媒配管系統図、第３Ａ図。 第３Ｂ図ないし第５図は、いずれも第２実施例の変形例
に係る構成を部分的に示す冷媒配管図、第６図及び第７
図は第３実施例を示し、第６図は空気調和装置の構成を
示す冷媒配管系統図、第７図は各圧縮機及び冷媒ポンプ
の同時運転時における冷媒の循環経路を示す説明図であ
る。第８図は従来の空気調和装置の構成を示す冷媒配管
系統図である。 主冷媒回路 蓄熱三方切換弁 （接続切換機構） １１．２１　　第１．第２圧縮機 １２　室外熱交換器 （凝縮器） ２２　蓄熱熱交換器 ３２　室内熱交換器 （蒸発器） ２３　蓄熱電動膨張弁 （減圧弁） １４、２４．３４　　第１．第２．第３配管６２　ポン
プ （搬送装置） ６３　第２バイパス路 （分岐路） ５１　バイパス流通手段 第２図 第４ 図 １ 第 図 第３Ａ図 １ 第３Ｂ図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１圧縮機（１１）及び凝縮器（１２）を第１配
   管（１４）で直列に接続し、第２圧縮機（２１）及び蓄
   熱槽（６０）の蓄冷熱を回収するための蓄熱熱交換器（
   ２２）を第２配管（２４）で直列に接続する一方、蒸発
   器（３２）及び該蒸発器（３２）用の減圧弁（３３）を
   第３配管（３４）により直列に接続し、該第３配管（３
   ４）に対して上記第１、第２配管（１４）、（２４）を
   互いに並列に接続するとともに、上記第２配管（２４）
   の蓄熱熱交換器（２２）の液管側の液冷媒を上記第３配
   管（３４）の上記減圧弁（３３）上流側の液ラインに搬
   送する搬送装置（６２）を備えたことを特徴とする空気
   調和装置。
2. （２）第２圧縮機（２１）の吐出管から第１圧縮機（１
   １）の吐出管に冷媒を流通させる冷媒流通手段（５１）
   を備えたことを特徴とする空気調和装置。
3. （３）第２圧縮機（２１）の吸入管と蓄熱熱交換器（２
   ２）のガス管とをバイパス接続する分岐路（６３）と、
   蓄熱熱交換器（２２）のガス管を第２圧縮機（２１）の
   吐出管と上記分岐路（６３）とに選択的に連通させるよ
   う切換える接続切換機構（９）を備えたことを特徴とす
   る請求項（１）又は２記載の空気調和装置。