JPH0615275Y2

JPH0615275Y2 - 空調用熱源装置

Info

Publication number: JPH0615275Y2
Application number: JP1986123986U
Authority: JP
Inventors: 鐵男山田; 良則井上; 正雄遠藤
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 1986-08-12
Filing date: 1986-08-12
Publication date: 1994-04-20
Anticipated expiration: 2001-08-12
Also published as: JPS6332265U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、各種建物（オフィスビルや百貨店、病院、ホ
テル等）で空調や給湯を行う場合において、熱源として
用いられるもので、詳しくは、冷媒圧縮機、凝縮器、冷
媒膨張手段、相互に並列接続する複数の蒸発器のうちの
１つを蓄熱手段の蓄熱体を冷却する蓄熱用とし、かつ、
他のものを冷房用とした冷媒蒸発手段、冷媒圧縮機とそ
の順に冷媒を循環させる冷媒回路を設けてある空調用熱
源装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種の空調用熱源装置としては、例えば実開昭
５４−１８１０４３号公報に見られるような装置と、実
公昭５５−２３１５９号公報に見られるような装置とが
知られている。

前者の装置は、第２図に示すように、冷媒回路(6)のう
ちの各蒸発器(4A₁)，(4A₂)に分岐する手前の箇所に介装
した１つの膨張弁から冷媒膨張手段を構成したものであ
る。そして、この従来の空調用熱源装置は、例えば、蒸
発器(4A₁)，(4A₂)の１つを、蓄熱手段である蓄熱ユニッ
ト(7)内の蓄熱材を冷却する蓄熱用コイルとして冷熱の
蓄熱を行い、他を、室内ユニット(8)における冷房用コ
イルとして室内の冷房を行うといった具合に用いられる
セパレートタイプのパッケージ型エアコンであった。
(1)は冷媒圧縮機、(2)は凝縮器、(3)は冷媒膨張手段で
ある膨張弁、(5)はアキュムレータであり、これらの各
機器をケーシング内に納めて室外ユニットが構成されて
いる。

後者の装置は、第３図に示すように、冷媒圧縮機(1)・
凝縮器(2)・冷媒膨張手段(3)・蓄熱手段としての蓄熱器
(07)に配置した蓄熱用の蒸発器(4A₁)と冷房用の蒸発器
(4A₂)とを並列接続させてなる冷媒蒸発手段・前記冷媒
圧縮機(1)とその記載順に冷媒を循環させる冷媒回路(6)
のうち分岐部から前記各蒸発器(4A₁)，(4A₂)への入口路
部分(6A₁)，(6A₂)それぞれに介装した膨張装置(3A₁)，
(3A₂)から前記冷媒膨張手段(3)を構成し、両蒸発器(4
A₁)，(4A₂)への分岐部に三方弁(TV)を設け、両蒸発器(4
A₁)，(4A₂)の入口路部分(6A₁)，(6A₂)同士を接続する連
通路(R)を設け、その連通路(R)を開閉する自動、或い
は、手動の弁(VA)を設けたルームエアコンである。前記
三方弁は、冷媒圧縮機・凝縮器・膨張装置・蓄熱用の蒸
発器・冷媒圧縮機とその記載順に冷媒を循環させて蓄熱
を行わせる蓄熱状態と、冷媒圧縮機・凝縮器・膨張装置
・冷房用の蒸発器・冷媒圧縮機とその記載順に冷媒を循
環させて冷房を行わせる冷房状態と、冷媒圧縮機から両
蒸発器への冷媒供給を停止する供給停止状態とに切り替
えるものである。前記連通路(R)は、供給停止状態にお
いて弁を開放することにより、冷媒回路の入口路部分と
協同して両蒸発器間で冷媒を自然循環させる自然循環路
を形成するものである。

すなわち、後者装置は、弁(VA)を閉じて両蒸発器間で冷媒を循環させない状態で
三方弁を蓄熱状態に切り替えるとともに、冷媒圧縮機
(1)を作動させて、蓄熱用の蒸発器(4A₁)に冷媒を強制的
に循環供給することにより、冷熱を蓄熱部に蓄熱する蓄
熱運転と、弁(VA)を閉じて両蒸発器間で冷媒を循環させない状態で
三方弁を冷房状態に切り替えるとともに、冷媒圧縮機
(1)を作動させて、冷房用の蒸発器に冷媒を強制的に循
環供給することにより、室内の空気を冷却する冷房運転
と、三方弁を停止状態に切り替えるとともに、弁(VA)を開放
して、両蒸発器(4A₁)，(4A₂)間で冷媒を自然循環させる
ことにより、蓄熱運転で蓄熱器に蓄熱された蓄熱冷熱を
利用して冷房を行う蓄熱利用冷房運転とに切換え自在なものである。そして、弁(VA)は、前記蓄
熱運転時に冷媒が冷房用の蒸発器(4A₂)に入らないよう
にする一方、冷房運転時に冷媒が蓄熱用の蒸発器(4A₁)
に入らないようにするセパレート機能に加え、蓄熱利用
冷房運転時の容量制御機能を兼ねるものである。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前記従来の空調用熱源装置のうち前者従
来の技術によれば、１つの膨張弁で各蒸発器への供給冷
媒を膨張させるため、蓄熱ユニットの蓄熱方式として、
例えば蓄熱槽が十分に大きくて蓄熱温度が高い水蓄熱方
式や、動作熱条件が冷房時のそれに合った相変態物質を
蓄熱材に用いた蓄熱器付きパッケージ型エアコンの蓄熱
方式など、冷房時の動作条件に合った条件下で作動させ
る蓄熱方式を採用した場合には、蓄熱運転時と冷房運転
時とで膨張弁の動作熱条件かそれぼど変わらずに冷却効
率を損なわないが、蓄熱用の蒸発器の動作熱条件が冷房
用の蒸発器の動作熱条件と大きく変わる氷蓄熱方式を採
用した場合には、自ずと冷却効率が低下するという欠点
があった。

他方、後者従来の技術によるときは、冷媒膨張手段とし
て、蓄熱用の蒸発器に対する専用の膨張装置と冷房用の
蒸発器に対する専用の膨張装置を設けることにより、冷
却効率の低い蒸発器が発生するという上記前者従来技術
の欠点を解消でき、しかも、連通路を設けることによっ
て、蓄熱用の蒸発器と冷房用の蒸発器との間で冷媒を循
環させて蓄熱冷熱利用の冷房運転を行う時、各蒸発器に
対応して設けた膨張弁を通すことなく両蒸発器間での冷
媒循環を円滑に行わせて、その蓄熱冷熱利用の冷房を良
好に行わせることができる利点を有するが、冷房用の蒸
発器に対する膨張弁からの冷媒供給路とは別に、蓄熱器
から蒸発器への循環用の連通路を設けて蓄熱冷熱利用の
冷房時の冷媒循環を行わせるから、次のような欠点があ
った。

すなわち、蓄熱器は圧縮機などとともに屋上や地下に、
冷房用のファンコイルユニットは各階の室内や天井に設
けられるといったように、一般に、蓄熱用の蒸発器と冷
房用の蒸発器とは遠く隔てて配置する形態となるから、
冷媒回路のうち凝縮器から冷房用の蒸発器への冷媒供給
路と同様に、蓄熱用の蒸発器から冷房用の蒸発器に冷媒
を供給するための連通路も、そのように遠く隔てて位置
する両蒸発器間にわたる長いものとなる。従って、従来
技術によるときは、蓄熱冷熱利用の冷房を行うために配
管の工事数を増やして工事を面倒なものとし、かつ、コ
ストアップを招来していた。

そして、前者従来の技術及び後者従来の技術の最大の欠
点は、いずれも、対象とする空調装置が、家庭用のルー
ムエアコンやパッケージ型エアコンなど蓄熱ユニットや
蓄熱器と、冷房用の蒸発器を備えた室内器とが一対一で
対応する空調装置であることはもちろん、（イ）蓄熱手段を構成する蓄熱ユニットや蓄熱器の蓄熱
方式が、大きさの割りには蓄熱容量が大きくて複数の室
内器への蓄熱冷熱供給に好適な氷蓄熱でないこと（ロ）室内器の冷房用の蒸発器の熱交換面積が一定なも
のであることから、ビル空調など一つの蓄熱槽に対して複数の室内器
を設けてある大規模空調に適用できない点にある。

すなわち、蓄熱用の蒸発器と冷房用の蒸発器との間で冷
媒を循環させての蓄熱冷熱利用の冷房を行う際、（イ）
のことから、各室内器に十分な蓄熱冷熱を供給すること
が困難であり、（ロ）のことから、各室内器の冷房能力
を適切にコントロールすることが困難であり、その結
果、各冷房対象に応じた冷房を行うことが非常に難し
い。

本考案の目的は、上記欠点を招来することなく、複数の
冷房対象室を有する建物において、冷媒圧縮機を作動さ
せての冷房と、氷蓄熱方式による蓄熱冷熱を用いての冷
房とを行えるようにする点にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案による空調用熱源装置の特徴構成は、前記蓄熱手
段として氷蓄熱槽を設け、前記冷媒膨張手段を、前記冷
媒回路のうち分岐部から前記各蒸発器への入口路部分を
それぞれに介装した膨張装置から構成し、前記冷媒回路
のうち分岐部の上流箇所及び前記両種の蒸発器からの出
口路部分の合流部の下流箇所を閉塞することにより、前
記入口路部分及び出口路部分を用いて前記両種の蒸発器
の間で冷媒を循環させる状態に切換えるための切換手段
を設け、前記入口路部分の夫々に、前記膨張装置を迂回
するバルブ付きのバイパス路を備えさせ、前記冷房用の
蒸発器として、熱交換面積を変更するためのバルブを備
えたものを設けてある点にある。そして、それによる作
用・効果は次の通りである。

〔作用〕冷媒回路のうち分岐部各蒸発器への入口路部分それぞ
れに介装した膨張弁などの膨張装置から冷媒膨張手段を
構成してあるので、膨張装置のそれぞれを対応する蒸発
器専用のものにできる。

冷媒回路のうち分岐部の上流箇所及び合流部の下流箇
所を閉塞する切換手段を設けることにより、入口路部分
及び出口路部分といった冷媒圧縮機を作動させての冷房
に必要不可欠な冷媒回路を用いて、蓄熱冷熱利用の冷房
を行うための両種の蒸発器間での冷媒循環を行わせるよ
うにしてあるから、蓄熱冷熱利用の冷房運転を行うにあ
たって、従来のその蓄熱利用冷房運転専用の連通路が不
要である。

膨張装置を迂回するバルブ付きのバイパス路を設けて
あるから、蓄熱利用冷房運転を行うために蓄熱用の蒸発
器と冷房用の蒸発器との間で冷媒を循環させるときに
は、バルブを開くことにより、本来的な冷媒回路のうち
膨張装置を備えた入口路部分を両種蒸発器間での冷媒の
循環路に利用しながらも、その冷媒の蒸発器間での循環
を膨張装置で阻害されることなくスムーズに行なわせ、
循環形態として、両種蒸発器間で冷媒を自然循環させる
形態を採用した場合であっても、蓄熱冷熱を利用した冷
房を確実に行なうことができる。換言すれば、バルブ付
きのバイパス路を設けたことにより、蓄熱用の蒸発器、
冷房用の蒸発器の夫々に対応した膨張装置を設ける構成
において、本来的な冷媒回路を用いて両種蒸発器間で冷
媒を循環させることにより蓄熱冷熱で冷房を行なうこと
が初めて確実に実現できるのである。そして、バイパス
路は、膨張装置を迂回するものであれば良いから、短い
もので済む。

蓄熱手段として氷蓄熱槽を設けてあるから、蓄熱用の
蒸発器と冷房用の蒸発器との間で冷媒を循環させての蓄
熱冷熱利用の冷房を行う際、蓄熱槽を大型に構成するこ
となく、冷房用の蒸発器を複数設ける、つまり、ビル空
調など複数の冷房対象室のそれぞれに室内器を設けて大
規模空調を行う場合であっても、各室内器に十分に冷熱
を供給することができる。

冷房用の蒸発器として、熱交換面積を変更するための
バルブを備えたものを設けてあるから、蓄熱用の蒸発器
と冷房用の蒸発器との間で冷媒を循環させての蓄熱冷熱
利用の冷房を行う際、バルブによる熱交換面積の変更に
より、蒸発器の熱交換能力を調整することができるとと
もに、蒸発器への冷媒の供給量を制御することができ、
これによって、大規模空調を行う場合であっても、各室
内器による冷房を適切に行うことができる。

〔考案の効果〕

その結果、本考案によれば、 (1)作用によって、蓄熱用の蒸発器と冷房用の蒸発器
との夫々に対応した膨張装置を設けて各蒸発器での冷却
効率を最良のものにでき、 (2)作用及びによって、蒸発器が遠く隔てて位置す
る場合であっても、冷媒配管の工事数を増やして工事を
面倒なものとしたり、コストアップを招来したりするこ
となく、蓄熱用の蒸発器と冷房用の蒸発器との間で冷媒
を本来的な冷媒回路を用いて確実、円滑に循環させて、
蓄熱された冷熱を用いての冷房を確実、良好に行なうこ
とができ、 (3)作用及びによって、ビル空調などの大規模空調
を行う場合であっても、蓄熱利用冷房運転時の各冷房対
象室に対する冷房を適切に行うことができるといった利点を有する空調用熱源装置を提供できるよう
になった。

〔実施例〕次に本考案の実施例を第１図に基づいて説明する。

冷媒圧縮器(1)、凝縮器(2)冷媒膨張手段(3)、冷媒蒸発
手段(4)、アキュムレータ(5)、前記冷媒圧縮器(1)とそ
の順に冷媒（フレオン等）を循環させる冷媒回路(6)を
設けてある空調用熱源装置であって、前記冷媒蒸発手段
(4)は、相互に並列接続する２つの蒸発器(4A₁)，(4A₂)
から構成されている。

前記蒸発器(4A₁)，(4A₂)の１つは、氷蓄熱槽(7)内に挿
設されて、その氷蓄熱槽(7)内の水（蓄熱体の一例）を
冷却凍結する蓄熱用コイルである。この蓄熱用コイル(4
A₁)は、並列接続する複数（図では３つ）のコイル部(4a
₁)と、一部（図では２つ）のコイル部(4a₁)に対する冷
媒の入出を停止するためのバルブ(4b₁)とからなる。つ
まり、熱交換に供するコイル部(4A₁)の数を替えて、熱
交換面積を変更できるように構成されている。

前記蒸発器(4A₁)，(4A₂)の他のものは、室内冷房用のフ
ァン・コイルユニット(8)における冷房用コイルであっ
て、この冷房用コイル(4A₂)も、熱交換面積を変更でき
るように、並列接続する複数（図では３つ）のコイル部
(4A₂)と、一部（図では２つ）のコイル部(4A₂)に対する
冷媒の入出を停止するバルブ(4b₂)とから構成されてい
る。(9)は送風ファンである。

前記冷媒膨張手段(3)は、前記冷媒回路(6)における蓄熱
用コイル(4A₁)および冷房用コイル(4A₂)への入口路部分
(6A₁)，(6A₂)それぞれに介装した膨張弁(3A₁)，(3A₂)
（膨張装置の一例）から構成されている。そして、前記
蓄熱用コイル(4A₁)に対応する膨張弁(3A₁)は、その蓄熱
用コイル(4A₁)の動作熱条件に最適な膨張作用を行うも
のであり、前記冷房用コイル(4A₂)に対応する膨張弁(3A
₂)も、その冷房用コイル(4A₂)の動作熱条件に最適な膨
張作用を行うものである。つまり、各膨張弁(3A₁)，(3A
₂)は、それに対応するコイルに専用のものである。

かつ、前記冷媒回路(6)の入口路部分(6A₁)，(6A₂)への
分岐部には、受液器(10)が介装されており、更に、冷媒
回路(6)は、切換手段(11)を備えている。

前記切換手段(11)は、分岐部の上流箇所、各入口路部分
(6A₁)，(6A₂)の膨張弁(3A₁)，(3A₂)よりも上流箇所、各
コイル(4A₁)，(4A₂)の出口路部分(6B₁)，(6B₂)、合流部
の下流箇所のそれぞれに設けたバルブ(V)をもって、冷
媒を蓄熱用コイル(4A₁)にのみ供給する第１状態と、冷
媒を冷房用コイル(4A₂)にのみ供給する第２状態と、冷
媒を両コイル(4A₁)，(4A₂)に分流供給する第３状態と、
入口路部分(6A₁)，(6A₂)及び出口路部分(6B₁)，(6B₂)を
用いて冷媒を両コイル(4A₁)，(4A₂)間で循環させる第４
状態とに冷媒回路(6)を切換えるように構成されてい
る。

前記第４状態での冷媒の循環は、蓄熱用コイル(4A₁)で
の蓄熱冷熱による冷却と冷房用コイル(4A₂)での加熱と
に基づく自然循環であるが、図中二点鎖線で示すように
循環ポンプ(P)を設けて実施しても良い。また、冷媒回
路(6)には、第４状態での冷媒の自然循環をスムーズに
行わせ得るように、各膨張弁(3A₁)，(3A₂)に対して自然
循環用流路を形成するバルブ(V₁)，(V₂)付きのバイパス
路(B₁)，(B₂)が接続されている。

前記凝縮器(2)は、空冷式であるが、液冷式であっても
良く、また、この凝縮器(2)からの排熱は、暖房や給湯
に利用することができる。

以上の如く構成された空調用熱源装置は、条件に応じ
て、冷媒回路(6)での冷媒流れ状態を切換えて運転され
るのであって、（イ）冷媒回路(6)を第１状態に切換えての運転によ
り、蓄熱を行え、（ロ）冷媒回路(6)を第２状態に切換えての運転によ
り、冷房を行え、（ハ）冷媒回路(6)を第３状態に切換えての運転によ
り、蓄熱と冷房とを並行して行え、（ニ）冷媒回路(6)を第４状態に切換えての運転によ
り、蓄熱を利用した冷房運転を行えるのである。

そして、（ハ）の蓄熱と冷房との並行運転においては、
各コイル(4A₁)，(4A₂)での熱交換面積を調整することに
より、蓄熱と冷房とのバランスを調節するのである。

〔別実施例〕

以下本考案の別実施例を示す。

上記実施例では、蓄熱用コイル(4A₁)と冷房用コイル(4A
₂)との２つのみを示したが、冷房用コイル(4A₂)を２つ
以上、設けて実施しても良い。もちろん、この場合、全
てのコイルは並列接続しているものとする。

冷媒回路(6)としては、第１状態と第３状態と第４状態
とに切換え自在なもの、第３状態と第４状態とにのみ切
換え自在なものであっても良い。

上記実施例では、膨張装置(3A₁)，(3A₂)として、膨張弁
を設けたが、膨張装置としては、他の構造のものであっ
ても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す空調回路図、第２図及び
第３図はそれぞれ従来技術を示す空調回路図である。 (1)……冷媒圧縮機、(2)……凝縮器、(3)……冷媒膨張
手段、(4)……冷媒蒸発手段、(6)……冷媒回路、(4
A₁)，(4A₂)……蒸発器、(6A₁)，(6A₂)……入口路部分、
(7)……氷蓄熱槽、(11)……切換手段、(4a₁)，(4a₂)…
…コイル部分、(4b₁)，(4b₂)……バルブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者遠藤正雄大阪府大阪市東区本町４丁目27番地株式会社竹中工務店大阪本店内 (56)参考文献実開昭54−181043（ＪＰ，Ｕ) 実公昭55−23159（ＪＰ，Ｙ２)

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】冷媒圧縮機(1)、凝縮器(2)、冷媒膨張手段
(3)、相互に並列接続する複数の蒸発器(4A₁)，(4A₂)の
うちの１つを蓄熱手段の蓄熱体を冷却する蓄熱用とし、
かつ、他のものを冷房用とした冷媒蒸発手段(4)、冷媒
圧縮機(1)とその順に冷媒を循環させる冷媒回路(6)を設
けてある空調用熱源装置であって、前記蓄熱手段として
氷蓄熱槽(7)を設け、前記冷媒膨張手段(3)を、前記冷媒
回路(6)のうち分岐部から前記各蒸発器(4A₁)，(4A₂)へ
の入口路部分(6A₁)，(6A₂)それぞれに介装した膨張装置
(3A₁)，(3A₂)から構成し、前記冷媒回路(6)のうち分岐
部の上流箇所及び前記両種の蒸発器(4A₁)，(4A₂)からの
出口路部分(6B₁)，(6B₂)の合流部の下流箇所を閉塞する
ことにより、前記入口路部分(6A₁)，(6A₂)及び出口路部
分(6B₁)，(6B₂)を用いて前記両種の蒸発器(4A₁)，(4A₂)
の間で冷媒を循環させる状態に切換えるための切換手段
(11)を設け、前記入口路部分(6A₁)，(6A₂)の夫々に、前
記膨張装置(3A₁)，(3A₂)を迂回するバルブ(V₁)，(V₂)付
きのバイパス路(B₁)，(B₂)を備えさせ、前記冷房用の蒸
発器(4A₂)として、熱交換面積を変更するためのバルブ
(4b₂)を備えたものを設けてある空調用熱源装置。