JPH06137615A - 蓄冷装置 - Google Patents

蓄冷装置

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JPH06137615A
JPH06137615A JP28774292A JP28774292A JPH06137615A JP H06137615 A JPH06137615 A JP H06137615A JP 28774292 A JP28774292 A JP 28774292A JP 28774292 A JP28774292 A JP 28774292A JP H06137615 A JPH06137615 A JP H06137615A
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JP
Japan
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stage
temperature
stage compressor
low
heat
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JP28774292A
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English (en)
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Minoru Tagashira
實 田頭
Yuji Yoshida
雄二 吉田
Kazuo Nakatani
和生 中谷
Shozo Funakura
正三 船倉
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/07Details of compressors or related parts
    • F25B2400/075Details of compressors or related parts with parallel compressors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B2400/13Economisers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F25B2400/23Separators

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  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 2台の圧縮機を、高能力状態と、2段圧縮2
段膨張状態とに適宜切換え使用できるようにする。 【構成】 低段圧縮機1、中間冷却器2、高段圧縮機
3、熱源側熱交換器4、副絞り装置5、前記中間冷却器
2、主絞り装置6、および利用側熱交換器7を直列に接
続して冷凍サイクルを構成し、高段圧縮機3の中間冷却
器2との間の吸入配管11に第1の制御弁12を設け、
低段圧縮機1の吸入配管13と高段圧縮機3の吸入配管
11の第1の制御弁12より下流側部分とを後者の側を
順方向とする第1の逆止弁14を介し接続し、低段圧縮
機1の中間冷却器2との間の低段吐出配管16に第2の
制御弁17を設け、低段圧縮機1の低段吐出配管16の
第2の制御弁17より上流側部分と高段圧縮機3の高段
吐出配管18とを後者の側を順方向とする第2の逆止弁
19を介して接続したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、氷蓄熱などの蓄冷装置
に関し、詳しくは蓄冷温度に応じて2段圧縮冷凍サイク
ルを用いた蓄冷装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ヒートポンプを用いた氷蓄熱装置
は、1台の圧縮機を用いる場合と、2台の圧縮機を2段
に用いる場合がある。
【0003】いずれも蒸発器を蓄熱槽内に設けるか、ブ
ラインなどの間接熱媒体を用い蓄熱槽内の媒体を冷却す
るものであり、このときの廃熱は凝縮器から大気に放出
している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のような1台の圧
縮機を用いた氷蓄熱装置では、夏場の外気温度が高い条
件の場合、氷を製造するために冷媒の蒸発温度は0℃以
下にする必要がある。このため凝縮器では高圧、蒸発器
では低圧の高圧縮比の運転となり、蓄冷効率が低下す
る。
【0005】また従来の2段圧縮冷凍装置は2台の圧縮
機を2段に用いて高圧縮比に対応するものであるが、蓄
熱槽の熱媒体が冷房運転などで放冷し終わった状態で
は、蓄熱槽内の熱媒体の温度は高く、蓄冷運転初期状態
では高圧縮比運転は必要でなく、むしろ高能力運転が要
求される。しかし従来の2段圧縮冷凍機はこれを満足す
ることはできず、この面で効率の悪いものとなってい
る。
【0006】本発明は2段圧縮冷凍サイクルの2台の圧
縮機を、高圧縮比運転に対応する状態と、高能力運転に
対応する状態とに切換え使用できるようにして、前記従
来のような問題を解消することができる蓄冷装置を提供
することを課題とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記のような課
題を達成するため、低段圧縮機、中間冷却器、高段圧縮
機、熱源側熱交換器、副絞り装置、前記中間冷却器、主
絞り装置、および利用側熱交換器を直列に接続して冷凍
サイクルを構成し、高段圧縮機の中間冷却器との間の吸
入配管に第1の制御弁を設け、低段圧縮機の吸入配管と
高段圧縮機の吸入配管の第1の制御弁より下流側部分と
を後者の側を順方向とする第1の逆止弁を介し接続し、
低段圧縮機の中間冷却器との間の低段吐出配管に第2の
制御弁を設け、低段吐出配管の第2の制御弁より上流側
部分と高段圧縮機の高段吐出配管とを後者の側を順方向
とする第2の逆止弁を介して接続したことを特徴とする
ものである。
【0008】利用側熱交換器が熱交換を行う蓄熱槽内の
熱媒体の温度が所定温度よりも高い場合に、第1第2の
各制御弁を閉じ、熱媒体の温度が所定温度よりも低い場
合に、第1第2の各制御弁を開く制御手段をさらに設け
るのが好適である。
【0009】
【作用】本発明の上記構成によれば、第1、第2の各制
御弁を閉じると、低段圧縮機および高段圧縮機は、第
1、第2の制御弁による直列接続回路を閉鎖されて、第
1、第2の各逆止弁を通じた並列な接続状態に切換えら
れ、低、高段各圧縮機は共に利用側熱交換機側の冷媒を
導入してこれを圧縮し、低、高段各圧縮機から吐出する
各1段圧縮後の中圧冷媒を合流させて冷媒の流量増大を
図ることができ、この冷媒を熱源側熱交換器での凝縮処
理後、副絞り装置、中間冷却器、および主絞り装置を順
次経ることにより、主絞り装置で所定の低圧状態に減圧
して利用側熱交換器に戻し、以降同様に循環させるの
で、低圧縮比でかつ高能力運転にて高温条件での蓄冷を
効率よく遂行することができる。
【0010】また第1、第2の各制御弁を開くと、低、
高段各圧縮機はこれら第1、第2の各制御弁を介し直列
に接続されて、低段圧縮機は利用側熱源圧縮機側の冷媒
を導入して1段圧縮処理した後、これによる中圧冷媒を
中間冷却器による冷却処理を経て高段圧縮機での2段圧
縮に供して高圧冷媒とすることにより高圧縮比化を図る
ことができ、この高圧冷媒を熱源側熱交換器を経て凝縮
処理した後の副絞り弁での中間圧への1段減圧処理と、
中間熱交換器による冷却処置後の主絞り装置での低圧へ
の2段減圧処理とを行って、利用側熱交換器に戻すの
で、高効率な2段圧縮2段膨張による高圧縮比運転を実
現することができ、前記冷媒の循環において、第1、第
2の各逆止弁の各順方向での下流側の圧力が上流側の圧
力を上回るので、冷媒が第1、第2の逆止弁を順方向に
流れる圧力差は生じないので、第1、第2の各逆止弁を
通じて冷媒の流れが短絡するようなことを防止すること
ができる。
【0011】利用側熱交換器が熱交換を行う蓄熱槽内の
熱媒体の温度が所定温度よりも高い場合に、第1第2の
各制御弁を閉じ、熱媒体の温度が所定温度よりも低い場
合に、第1第2の各制御弁を開くように制御手段お働か
せると、前記熱交換対象である熱媒体の温度の状態に応
じて、前記低圧縮比、高能力運転と、2段圧縮2段膨張
による高圧縮比運転とを自動的に選択設定することがで
きる。
【0012】
【実施例】以下図1に示す本発明の一実施例としての蓄
冷装置について説明する。
【0013】図1に示すように、低段圧縮機1、中間冷
却器2、高段圧縮機3、熱源側熱交換器4、副絞り装置
5、前記中間冷却器2、主絞り装置6、および利用側熱
交換器7を直列に接続して冷凍サイクルを構成ししてい
る。
【0014】さらに本実施例では、高段圧縮機3の中間
冷却器2との間の吸入配管11に第1の制御弁12を設
け、低段圧縮機1の吸入配管13と高段圧縮機3の吸入
配管11の第1の制御弁12より下流側部分とを後者の
側を順方向とする第1の逆止弁14を介し接続し、低段
圧縮機1の中間冷却器2との間の低段吐出配管16に第
2の制御弁17を設け、低段吐出配管16の第2の制御
弁17より上流側部分と高段圧縮機3の高段吐出配管1
8とを後者の側を順方向とする第2の逆止弁19を介し
て接続してある。
【0015】また、利用側熱交換器7が熱交換を行う蓄
熱槽21内の熱媒体22の温度が所定温度よりも高い場
合に、第1、第2の各制御弁12、17を閉じ、熱媒体
22の温度が所定温度よりも低い場合に、第1、第2の
各制御弁12、17を開く制御手段23が設けられてい
る。
【0016】このような制御のために、蓄熱槽21内の
熱媒体22の温度を検出する温度センサ24が設けら
れ、これが前記第1、第2の各制御弁12、17ととも
に制御手段23に電気的に接続されている。
【0017】制御手段23はマイクロコンピュータを利
用したものが適当であるが、これに限らずどのようなも
のを採用してもよい。
【0018】熱源側熱交換器4には、大気との熱交換の
ためのファン25が設けられえいる。
【0019】次に動作について説明する。蓄熱槽21に
設けたセンサ24によって、熱媒体22の温度が検出さ
れ、この検出される温度情報が制御手段23に入力され
る。
【0020】制御手段23は、熱媒体22の温度が所定
の温度よりも高いと判断したとき、第1、第2の各制御
弁12、17を閉じるので、低段圧縮機1と高段圧縮機
3とは並列運転される。
【0021】詳細には、低段圧縮機1が利用側熱交換器
7側のガス冷媒を直接導入するのに併せ、高段圧縮機3
が利用側熱交換器7側のガス冷媒を逆止弁14を通じて
導入し、ともにガス冷媒を1段圧縮処理して中圧状態に
する。
【0022】低段圧縮機1から吐出される1段圧縮後の
中圧ガス冷媒は、逆止弁19を通じて、高段圧縮機3か
ら吐出される1段圧縮後の中圧ガズ冷媒と合流し冷媒流
量の増大を図ることができる。
【0023】合流後の中圧ガス冷媒は、熱源側熱交換器
4でファン25により大気と熱交換されて凝縮し、液化
される。
【0024】液化した冷媒は、副絞り装置5、中間冷却
器2を通り、主絞り装置6で所定の低圧に減圧される
と、蓄熱槽21内の利用側熱交換器7に至って蒸発し、
熱媒体22との熱交換によって熱媒体22を充分な流量
の冷媒にて高能力に冷却する。
【0025】以降同様な循環を繰り返す。
【0026】蓄冷装置の具体的な運転状態では、冷房運
転時に、蓄熱槽21内の熱媒体22を、図示しない室内
の放熱器に循環させる放冷運転が行われ、この放冷運転
での放冷が終了すると、深夜電力等でヒートポンプによ
る蓄冷運転が行われる。
【0027】この場合、蓄冷運転の初期には、熱媒体2
2の温度が、例えば15℃と高く、冷媒の蒸発温度を低
くしなくても、熱媒体22の冷却を行うことができるの
で、前記のように第1、第2の各制御弁12、17を閉
じることによって冷媒流量が増大する高能力運転を低圧
縮比で行う。
【0028】これにより蓄冷運転初期の高効率化を実現
することができる。
【0029】さらに冷却を続けると、蓄熱槽21内の熱
媒体22の温度は低下を続ける。これに伴い冷媒の蒸発
温度も低下し、圧縮比が増大して冷凍サイクルの効率が
低下する。
【0030】これを防止するため、制御手段23は、温
度センサ24からの熱媒体22の温度情報によって、熱
媒体22の温度低下率を求めて予め設定した変化率と比
較し、変化率が所定値よりも小さくなると第1、第2の
各制御弁12、17を開くようにする。
【0031】例えば熱媒体22を水とした場合、蓄熱槽
21内に利用側熱交換器7により、水の熱が奪われ水温
が低下する顕熱熱交換が行われる。
【0032】水温がほぼ0℃に近づくと、水温の低下は
著しく小さくなり、氷の生成による潜熱熱交換に移行し
たことが判断できる。
【0033】これを温度センサ24を利用して検知し、
制御手段23で設定値と比較し、第1、第2の各制御弁
12、17を開くものである。
【0034】これにより、低段圧縮機1で1段圧縮され
た中圧ガス冷媒は、第2の制御弁17を通り、中間冷却
器2で高段圧縮機3に対応する適正な吸入冷媒過熱状態
に冷却された後、第1制御弁12を通り高段圧縮機3に
吸入される。
【0035】高段圧縮機3で2段圧縮された高圧ガス冷
媒は、熱源側熱交換器4でファン25による大気との熱
交換により大気に放熱されて凝縮液化する。
【0036】この液化した冷媒はさらに、副絞り装置5
で中間圧まで1段減圧されて、液冷媒の過冷却の増大に
よる蒸発能力向上が図られ、低段圧縮機1の吐出冷媒の
冷却による高段圧縮機3の吸入冷媒の最適な過熱度が確
保され効率改善が行われる。
【0037】次に液冷媒は中間冷却器2を経た後、主絞
り装置6で所定の低圧まで2段減圧され、蓄熱槽21内
に設けられた利用側熱交換器7内で蒸発し、熱媒体22
と熱交換し氷の生成を行う。
【0038】利用側熱交換器7で蒸発した冷媒ガスは、
再度低段圧縮機1に吸入され、冷媒の2段圧縮2段膨張
の循環サイクルが形成される。
【0039】このとき逆止弁14の順方向上流側に、低
段圧縮機1の吸入側低圧部が、また下流側に高段圧縮機
3の吸入側中圧部がそれぞれ位置しており、この圧力差
によって中圧部から低圧部に冷媒ガスが流れるのを逆止
弁14が阻止する。
【0040】また逆止弁19の順方向上流側に低段圧縮
機1の吐出側中圧部が、また下流側に高段圧縮機3の吐
出側高圧部がそれぞれ位置しており、この圧力差によっ
て高圧部から中圧部に冷媒が流れるのを逆止弁19が阻
止する。
【0041】これにより、高効率な2段圧縮2段膨張に
よる高圧縮比運転が実現でき、氷の生成による蒸発温度
の低下に伴う圧縮比の増大で効率が低下することが防止
できる。
【0042】以上説明したように、蓄冷の初期状態にお
いて蓄熱槽21の温度が比較的高いときは、2台の圧縮
機を並列に運転し、高能力で蓄熱槽21内の熱媒体22
を冷却することができる。また熱媒体の温度が低下し、
温度変化率が小さくなると2段圧縮2段膨張に切り替わ
り、高圧縮比でも高効率な冷却運転が達成される。
【0043】要するに、蓄熱槽21の温度状態に合わせ
た運転ができ、省エネルギーで使い勝手のよい蓄冷装置
が提供できる。
【0044】
【発明の効果】本発明によれば、第1、第2の各制御弁
の閉じ、あるいは開くときの、第1、第2の各逆止弁と
の協働による回路切換えによって、低段圧縮機および高
段圧縮機を、並列な接続状態で働かせて冷媒の流量増大
を図り、低圧縮比でかつ高能力運転にて降温条件での蓄
冷を効率よく遂行することと、低段圧縮機および高段圧
縮機を直列な接続状態で働かせて2段圧縮による高圧縮
比化を図るとともに、副絞り弁での中間圧への1段減圧
処理と、主絞り装置での低圧への2段減圧処理とを行
い、高効率な2段圧縮2段膨張による高圧縮比運転を実
現することとを、選択されるようにするので、1つの蓄
冷装置によって利用側熱交換器側の温度条件に応じた効
率のよい蓄冷を達成することができる。
【0045】また前記選択が制御手段によって自動的に
行われるようにすると、人手による手間が省けるし、操
作忘れや切換えミスによる問題が解消する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用された一実施例としての蓄冷装置
の配管図である。
【符号の説明】
1 低段圧縮機 2 中間冷却器 3 高段圧縮機 4 熱源側熱交換器 5 副絞り装置 6 主絞り装置 7 利用側熱交換器 11 高段圧縮機の吸入配管 12 第1の制御弁 13 低段圧縮機の吸入配管 14 第1の逆止弁 16 低段吐出配管 17 第2の制御弁 18 高段吐出配管 19 第2の逆止弁 21 蓄熱槽 22 熱媒体 23 制御手段 24 温度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 船倉 正三 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 低段圧縮機、中間冷却器、高段圧縮機、
    熱源側熱交換器、副絞り装置、前記中間冷却器、主絞り
    装置、および利用側熱交換器を直列に接続して冷凍サイ
    クルを構成し、高段圧縮機の中間冷却器との間の吸入配
    管に第1の制御弁を設け、低段圧縮機の吸入配管と高段
    圧縮機の吸入配管の第1の制御弁より下流側部分とを後
    者の側を順方向とする第1の逆止弁を介し接続し、低段
    圧縮機の中間冷却器との間の低段吐出配管に第2の制御
    弁を設け、低段吐出配管の第2の制御弁より上流側部分
    と高段圧縮機の高段吐出配管とを後者の側を順方向とす
    る第2の逆止弁を介して接続したことを特徴とする蓄冷
    装置。
  2. 【請求項2】 利用側熱交換器が熱交換を行う蓄熱槽内
    の熱媒体の温度が所定温度よりも高い場合に、第1第2
    の各制御弁を閉じ、熱媒体の温度が所定温度よりも低い
    場合に、第1第2の各制御弁を開く制御手段を設けた請
    求項1に記載の蓄冷装置。
JP28774292A 1992-10-26 1992-10-26 蓄冷装置 Pending JPH06137615A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100387914C (zh) * 2005-03-30 2008-05-14 三洋电机株式会社 冷冻装置及电冰箱
EP2325579A3 (en) * 2009-11-20 2015-01-14 LG ELectronics INC. Heat pump
CN105115079A (zh) * 2015-08-21 2015-12-02 江苏天纳节能科技有限公司 一种中央空调水蓄冷系统

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EP2325579A3 (en) * 2009-11-20 2015-01-14 LG ELectronics INC. Heat pump
CN105115079A (zh) * 2015-08-21 2015-12-02 江苏天纳节能科技有限公司 一种中央空调水蓄冷系统

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