JPH0794927B2 - 空気調和装置 - Google Patents

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（a₁）、第１蒸
発器（b₁）及び第１減圧弁（c₁）を第１配管（d₁）によ
り直列に接続し、第１圧縮機（a₂）、第２蒸発器（b₂）
及び第２減圧弁（c₂）を第２配管（d₂）で直列に接続す
る一方、凝縮器（b₃）を第３配管（d₃）に介設し、該第
３配管（d₃）に対して上記第1,第２配管（d₁），（d₂）
を並列に接続することにより、各蒸発器（b₁），（b₂）
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台共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
段を講ずることにより、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（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調節される第１圧縮機、（12）は該
第１圧縮機（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）への冷媒流量を制御
する蓄熱電動膨張弁であって、上記各機器（21），（2
2），（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（32）側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（6
0）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（6
2）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圧縮機（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（33）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（3
3）の減圧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）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（60）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（12）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）を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（２）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）の蓄冷熱量が十分で
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
の一部を第２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
冷房負荷に応ずることができる。

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（2
2）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第１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
った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、室内熱交換器（32）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（２）
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（6
2）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）の第２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（64）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（２）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。 １……主冷媒回路 ９……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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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（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. 【請求項２】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. 【請求項３】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）とに選択的に連通するよう切換え
   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。