JPH0849924A - 蓄熱式空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は蓄熱式空気調和機の氷蓄熱槽を有す
るサイクルに関するもので、蓄熱運転時の圧縮機の信頼
性の高い空調機を提供することを目的とする。 【構成】 冷媒対冷媒熱交換器ＨＥＸと蓄熱槽ＳＴＲを
介した１次側冷凍サイクルと２次側冷凍サイクルとから
なる蓄熱式空気調和機において、前記蓄熱槽ＳＴＲ内に
水温センサー１８を設置して構成し、夜間蓄熱運転にお
いて蓄熱槽内水温が低い場合に第１膨張弁ＥＸＰ１を開
いてバイパス回路を形成することで、１次側サイクルの
凝縮圧力の低下を防止でき、圧縮機の信頼性を高めた運
転ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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】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１−１８６
５０７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以下述べる。図
５に示すように、室外ユニットは、圧縮機２，四方弁
３，室外側熱交換器４，冷暖房用減圧装置５，第１補助
熱交換器１４ａを環状に順次接続して熱源側（１次側）
冷凍サイクルを形成し、一方、第１補助熱交換器１４ａ
と熱交換するように一体に形成されている第２補助熱交
換器１４ｂ，冷媒量調整タンク１０，冷媒搬送ポンプＰ
Ｍ，利用側熱交換器１５ａ，１５ｂを環状に順次接続し
て利用側（２次側）冷凍サイクルを形成している。

【０００４】更に、熱源側冷凍サイクルにおける第１補
助熱交換器１４ａに対して並列に設置した蓄熱用熱交換
器１３ａと、利用側冷凍サイクルにおける第２補助熱交
換器１４ｂに対して並列に設置した放熱用熱交換器１３
ｂと、蓄熱材である水１６を有する蓄熱槽ＳＴＲを設置
している。

【０００５】そして、熱源側冷凍サイクルにおいて、第
１補助熱交換器１４ａと蓄熱用熱交換器１３ａとの回路
の切り替えは三方切替弁１７ａ，１７ｂにより行い、利
用側冷凍サイクルにおいて、第２補助熱交換器１４ｂと
放熱用熱交換器１３ｂとの回路の切り替えは三方流量弁
１８ａ，１８ｂにより行う。

【０００６】以上のように構成された蓄熱式空気調和機
について、その動作を説明する。まず、夜間運転は、熱
源側冷凍サイクルのみの運転であり、熱源側冷凍サイク
ルにおいて四方弁３によって製氷運転、及び蓄熱（温
水）運転に切り替えられ、製氷運転時は図中の実線矢印
の方向に冷媒が流れて冷房サイクルが形成され、室外側
熱交換器４を凝縮器、蓄熱槽内の蓄熱用熱交換器１３ａ
を蒸発器として作用させて、蓄熱槽内の蓄熱用熱交換器
１３ａの周囲に氷として蓄冷される。

【０００７】また、蓄熱運転時には図中の破線方向に冷
媒が流れて暖房サイクルが形成され、室外側熱交換器４
を蒸発器、蓄熱槽内の蓄熱用熱交換器１３ａを凝縮器と
して作用させて、蓄熱槽内の蓄熱用熱交換器１３ａを介
して蓄熱槽ＳＴＲ内に温水として蓄熱される。この場
合、第１補助熱交換器１４ａは使用されない。

【０００８】この場合、熱源側冷凍サイクルと利用側冷
凍サイクルが分離されていて、両サイクル内の冷媒が混
合することがないため、適正冷媒封入量を維持でき、か
つ、熱源側冷凍サイクルの配管長が短くて済むため、圧
縮機２内の冷凍機油が流出しても戻り易く、圧縮機２の
信頼性を高めることができる。

【０００９】一方、昼間運転は熱源側冷凍サイクル、及
び利用側冷凍サイクルの両方を運転させる。

【００１０】特に、利用側での熱負荷が１日のうちで比
較的大きい、いわゆるピーク負荷時の場合、三方切替弁
１７ａ，１７ｂの切り替えにより第１補助熱交換器１４
ａが熱源側冷凍サイクルに連通され、また、利用側冷凍
サイクルにおいては、三方流量弁１８ａ，１８ｂにより
第２補助熱交換器１４ｂ、及び放熱用熱交換器１３ｂへ
流入する冷媒量が分配されている。

【００１１】夜間に蓄熱槽ＳＴＲ内の蓄熱材に蓄えられ
冷熱、あるいは、温熱を蓄熱槽内の放熱用熱交換器１３
ｂを介して、利用側冷凍サイクル内の冷媒と熱交換し、
かつ熱源側冷凍サイクルの運転により冷却、あるいは加
熱された冷媒が第２補助熱交換器１４ｂを介して、利用
側冷凍サイクル内の冷媒と熱交換する。

【００１２】それら二つの熱交換器で熱交換された冷媒
を冷媒搬送ポンプＰＭにて各室内ユニット１２の利用側
熱交換器１５へ搬送して室内空気と熱交換することによ
り、各室内の冷房、あるいは、暖房を行なう。

【００１３】従って、この場合、熱源側冷凍サイクルに
おける冷房、あるいは暖房能力は、熱源側冷凍サイクル
の能力と、蓄熱槽ＳＴＲの放熱用熱交換器１３ｂでの放
熱能力とのほぼ和となり、冷房、あるいは暖房能力が増
大する。

【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図れる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来例では夜間の蓄熱運転の場合、熱源側（１次側）冷
凍サイクルにおいて蓄熱槽ＳＴＲの蓄熱用熱交換器１３
ａは凝縮器として作用するが、例えば冷媒としてフロン
２２を用い、かつ蓄熱槽ＳＴＲの水温が約２０℃と低い
場合には、蓄熱槽ＳＴＲの蓄熱用熱交換器１３ａの管内
側の冷媒と管外側の水１６との温度差が大きくなって熱
交換量が増大し、凝縮圧力が約０．１ＭＰａまで低下す
る。一方、熱源側冷凍サイクルにおいて蒸発器として作
用する室外側熱交換器４では、管外側の空気温度が冬期
の夜間のため低く、管内側の冷媒との温度差が大きく取
れず熱交換量も小さくなってしまう。その結果、蓄熱槽
ＳＴＲの蓄熱用熱交換器１３ａにて凝縮した冷媒を室外
側熱交換器４にて十分に蒸発させることができず、圧縮
機吸入部の冷媒が気液二相状態となって、圧縮機２にお
いて液圧縮を発生させる等の信頼性を損なう恐れがある
という欠点を有していた。

【００１６】そこで、本発明は、温水蓄熱運転において
蓄熱槽ＳＴＲ内の水温が低い場合についても熱源側サイ
クルの凝縮圧力低下を防止して、圧縮機２の信頼性を高
めた蓄熱式空気調和機を提供することを目的とするもの
である。

【００１７】

【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次側熱交換部とを直列に接続し、第２膨張弁と蓄熱槽
の１次側熱交換部とを第１膨張弁と冷媒対冷媒熱交換器
の１次側熱交換部に対して並列に接続した１次側冷凍サ
イクルと、冷媒搬送装置と、室内側熱交換器と、冷媒対
冷媒熱交換器の２次側熱交換部と、第１流量弁とを直列
に接続し、蓄熱槽の２次側熱交換部と第２流量弁とを前
記冷媒対冷媒熱交換器の２次側熱交換部と第１流量弁に
対して並列に接続した２次側冷凍サイクルとからなり、
温水蓄熱運転において蓄熱槽内の水温が所定値以下の場
合に第１膨張弁を開いてバイパス回路を形成する第１制
御装置を備えたものである。

【００１８】また、他の本発明の蓄熱式空気調和機は、
蓄熱槽の１次側熱交換部の管内圧力を検出する圧力セン
サーを備え、温水蓄熱運転において蓄熱槽の１次側熱交
換部の管内圧力が所定値以下の場合に、第１膨張弁を開
いてバイパス回路を形成する第２制御装置を備えたもの
である。

【００１９】また、他の本発明の蓄熱式空気調和機は、
複数の（ｍ＋ｎ）個に分割された１次側冷媒経路と、前
記１次側冷媒経路各々中に設置した開閉弁とからなる蓄
熱槽の１次側熱交換部と、蓄熱槽の２次側熱交換部とか
らなる蓄熱槽を備え、かつ温水蓄熱運転時に蓄熱槽の水
温が所定値以下の場合には前記開閉弁をｍ個開き、蓄熱
槽の水温が所定値以上の場合には前記開閉弁を（ｍ＋
ｎ）個開く第３制御装置を備えたものである。

【００２０】また、さらに他の本発明の蓄熱式空気調和
機は、水平方向に設置した１次側伝熱管からなる複数の
（ｍ＋ｎ）個の１次側冷媒経路と、前記１次側冷媒経路
各々中に設置した第３流量弁と、前記１次側冷媒経路各
々の近傍の水温を検出する局所水温検出装置とより構成
された１次側熱交換部と、２次側熱交換部とからなる蓄
熱槽と、温水蓄熱運転時における運転終了時の目標水温
を決定する蓄熱制御装置とを備え、かつ前記１次側冷媒
経路を垂直方向に設置し、更に温水蓄熱運転時に、蓄熱
槽の水温が所定値以下の場合には前記第３流量弁をｍ個
開き、蓄熱槽の水温が所定値以上の場合には前記第３流
量弁を（ｍ＋ｎ）個開くと共に、前記蓄熱制御装置によ
り決定された目標水温と、前記局所水温検出装置の検出
した水温との水温差を計算し、前記水温差の大きい１次
側冷媒経路の第３流量弁の開度を大きく、前記水温差の
小さい１次側冷媒経路の第３流量弁の開度を小さくする
第４制御装置を備えたものである。

【００２１】

【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。

【００２２】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氷として蓄冷する
製氷運転、または温水として蓄熱する蓄熱運転を行う。

【００２３】ここで温水蓄熱運転において蓄熱槽内の水
温が所定値より低い場合には、第１膨張弁を開いて圧縮
機の高温高圧の吐出ガスを１部蓄熱槽の１次側熱交換部
出口にバイパスさせる第１制御装置を備えている。

【００２４】このように運転することにより、蓄熱槽の
１次側熱交換部を流れる冷媒循環量が減少して蓄熱槽で
の熱交換量が過大となることはなく、１次側サイクルの
凝縮圧力の低下を防止できる。そして、１次側冷凍サイ
クルにおいて蒸発器として作用する室外側熱交換器で
は、蓄熱槽の１次側熱交換部にて凝縮した冷媒を十分に
蒸発させて圧縮機吸入部の冷媒をガス状態とすることが
でき、圧縮機の液圧縮を防止して信頼性を高めた運転が
できる。

【００２５】また、蓄熱槽の１次側熱交換部の管内圧力
を検出する圧力センサーを備え、温水蓄熱運転におい
て、蓄熱槽の１次側熱交換部の管内圧力が所定値より低
い場合には、第１膨張弁を開いて圧縮機の高温高圧の吐
出ガスを１部蓄熱槽の１次側熱交換部出口にバイパスさ
せる第２制御装置を備えている。

【００２６】このように運転することにより、蓄熱槽の
１次側熱交換部を流れる冷媒循環量が減少して蓄熱槽で
の熱交換量が過大となることはなく、１次側サイクルの
凝縮圧力の低下を防止できる。そして、１次側冷凍サイ
クルにおいて蒸発器として作用する室外側熱交換器で
は、蓄熱槽の１次側熱交換部にて凝縮した冷媒を十分に
蒸発させて圧縮機吸入部の冷媒をガス状態とすることが
でき、圧縮機の液圧縮を防止して信頼性を高めた運転が
できる。

【００２７】またこの時、蓄熱槽の１次側熱交換部の管
内圧力を検出して制御することにより、蓄熱槽の水温を
検出して制御する場合に比べて、蓄熱槽内の温度分布が
生じた場合の制御値の検出精度を維持することができ
る。

【００２８】また、複数の（ｍ＋ｎ）個に分割された１
次側冷媒経路と、前記１次側冷媒経路各々中に設置した
開閉弁とからなる蓄熱槽の１次側熱交換部と、蓄熱槽の
２次側熱交換部とからなる蓄熱槽を備え、かつ温水蓄熱
運転時に蓄熱槽の水温が所定値以下の場合には前記開閉
弁をｍ個開き、蓄熱槽の水温が所定値以上の場合には前
記開閉弁を（ｍ＋ｎ）個開く第３制御装置を備えてい
る。

【００２９】このように運転することにより、蓄熱槽の
１次側熱交換部における管内側冷媒と管外側蓄熱材との
伝熱面積が減少するために熱交換量が過大となることは
なく、１次側サイクルの凝縮圧力の低下を防止できる。
そして、１次側冷凍サイクルにおいて蒸発器として作用
する室外側熱交換器では、蓄熱槽の１次側熱交換部にて
凝縮した冷媒を十分に蒸発させて圧縮機吸入部の冷媒を
ガス状態とすることができ、圧縮機の液圧縮を防止して
信頼性を高めた運転ができる。

【００３０】また、水平方向に設置した１次側伝熱管か
らなる複数の（ｍ＋ｎ）個の１次側冷媒経路と、前記１
次側冷媒経路各々中に設置した第３流量弁と、前記１次
側冷媒経路各々の近傍の水温を検出する局所水温検出装
置とより構成された１次側熱交換部と、２次側熱交換部
とからなる蓄熱槽と、温水蓄熱運転時における運転終了
時の目標水温を決定する蓄熱制御装置とを備え、かつ前
記１次側冷媒経路を垂直方向に設置し、更に温水蓄熱運
転時に、蓄熱槽の水温が所定値以下の場合には前記第３
流量弁をｍ個開き、蓄熱槽の水温が所定値以上の場合に
は前記第３流量弁を（ｍ＋ｎ）個開くと共に、前記蓄熱
制御装置により決定された目標水温と、前記局所水温検
出装置の検出した水温との水温差を計算し、前記水温差
の大きい１次側冷媒経路の第３流量弁の開度を大きく、
前記水温差の小さい１次側冷媒経路の第３流量弁の開度
を小さくする第４制御装置を備えている。

【００３１】このように運転することにより、蓄熱槽の
１次側熱交換部における管内側冷媒と管外側蓄熱材との
伝熱面積が減少するために熱交換量が過大となることは
なく、１次側サイクルの凝縮圧力の低下を防止できる。
そして、１次側冷凍サイクルにおいて蒸発器として作用
する室外側熱交換器では、蓄熱槽の１次側熱交換部にて
凝縮した冷媒を十分に蒸発させて圧縮機吸入部の冷媒を
ガス状態とすることができ、圧縮機の液圧縮を防止して
信頼性を高めた運転ができる。

【００３２】また、蓄熱槽の水温が所定値以上の場合に
は、水温が低く負荷の大きい１次側冷媒経路に多くの冷
媒が流れ、水温が高く負荷の小さい１次側冷媒経路に少
ない冷媒が流れるため、それぞれの負荷に応じた冷媒が
各１次側冷媒経路に分配されて運転効率が向上する。

【００３３】

【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。

【００３４】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。

【００３５】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ＳＴ
Ｒ、冷媒搬送装置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。

【００３６】さらに前記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、前記蓄熱槽ＳＴＲは、蓄熱槽の１次側熱交換部１３
ａ、蓄熱槽の２次側熱交換部１３ｂ、水温センサー１
８、及び温水蓄熱運転において蓄熱槽ＳＴＲ内の水温Ｔ
wが所定値より低い場合には、第１膨張弁ＥＸＰ１を開
いて圧縮機２の高温高圧の吐出ガスを１部蓄熱槽の１次
側熱交換部１３ａの出口にバイパスさせる第１制御装置
ＣＮＴ１から構成されている。

【００３７】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ＨＥＸの１次側熱交換部１４ａ
とを直列に接続し、さらに第２膨張弁ＥＸＰ２と蓄熱槽
の１次側熱交換部１３ａ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。

【００３８】また、冷媒搬送装置ＰＭと、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流量弁とを直列に接続し、さらに蓄熱槽の２次側
熱交換部１３ｂと第２流量弁ＲＶ２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。

【００３９】以上のように構成された蓄熱式空気調和機
について、以下その動作を説明する。

【００４０】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。

【００４１】また、第１膨張弁ＥＸＰ１、及び第２膨張
弁ＥＸＰ２については、第１膨張弁ＥＸＰ１を全閉とし
て第２膨張弁ＥＸＰ２を所定の開度とする場合を夜間モ
ード、第２膨張弁ＥＸＰ２を全閉として第１膨張弁ＥＸ
Ｐ１を所定の開度とする場合を昼間モード定義する。

【００４２】尚、本実施例においては夜間モードの蓄熱
運転（１次側冷凍サイクル）について説明し、昼間モー
ドについての説明は省略する。

【００４３】夜間蓄熱運転；四方弁３を暖房モ−ド、第
１膨張弁ＥＸＰ１、及び第２膨張弁ＥＸＰ２を夜間モー
ドとする。この時、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へ放熱した後、第２膨張弁ＥＸＰ
２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から吸熱した後、圧縮機
２へ戻る。

【００４４】この時、蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａを
介して放熱し、蓄熱槽ＳＴＲ内では温水として蓄熱され
る。

【００４５】そして、特に夜間蓄熱運転において蓄熱槽
ＳＴＲ内の水温Ｔwが所定値Ｔmin以下と低い場合には、
第１制御装置ＣＮＴ１により第１膨張弁ＥＸＰ１を開い
て圧縮機２の高温高圧の吐出ガスの１部を蓄熱槽の１次
側熱交換部１３ａの出口にバイパスさせる。

【００４６】このことにより、蓄熱槽の１次側熱交換部
１３ａを流れる冷媒循環量が減少して蓄熱槽ＳＴＲでの
熱交換量が過大となることはなく、１次側サイクルの凝
縮圧力の低下を防止できる。そして、１次側冷凍サイク
ルにおいて蒸発器として作用する室外側熱交換器４で
は、蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａにて凝縮した冷媒を
十分に蒸発させて、圧縮機吸入部の冷媒をガス状態とす
ることができ、圧縮機２の液圧縮を防止して信頼性を高
めた運転ができる。

【００４７】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。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。

【００４８】図２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２において、２０
は蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａの管内圧力を検出する
圧力センサーである。本実施例は、第１の実施例による
蓄熱式空気調和機に、さらに圧力センサー２０を設け、
かつ温水蓄熱運転において蓄熱槽の１次側熱交換部１３
ａ管内の圧力Ｐが所定値Ｐminより低い場合には、第１
膨張弁ＥＸＰ１を開いて圧縮機の高温高圧の吐出ガスを
１部蓄熱槽の１次側熱交換部出口にバイパスさせる第２
制御装置ＣＮＴ２を備えている。

【００４９】本実施例における蓄熱式空気調和機の作用
は、第１の実施例において温水蓄熱運転時に第１膨張弁
ＥＸＰ１を開いて圧縮機の高温高圧の吐出ガスを１部蓄
熱槽の１次側熱交換部出口にバイパスさせる際の制御値
を、蓄熱槽ＳＴＲ内の水温Ｔwに代えて蓄熱槽の１次側
熱交換部１３ａの管内圧力Ｐとして、第２制御装置ＣＮ
Ｔ２により制御するものである。

【００５０】よって、ここでの詳しい説明は省略する
が、このような蓄熱運転を行うことにより、蓄熱槽の１
次側熱交換部１３ａの管内圧力Ｐが所定値Ｐmin以上に
保持されるため、蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａの管内
側の冷媒と管外側の水との熱交換量が過大となることは
なく、１次側冷凍サイクルにおいて蒸発器として作用す
る室外側熱交換器４では、蓄熱槽の１次側熱交換部１３
ａにて凝縮した冷媒を十分に蒸発させて圧縮機吸入部の
冷媒をガス状態とすることができ、圧縮機２の液圧縮を
防止して信頼性を高めた運転ができる。

【００５１】またこの時、蓄熱槽の１次側熱交換部１３
ａの管内圧力Ｐを検出して制御することにより、蓄熱槽
ＳＴＲの水温Ｔwを検出して制御する場合に比べて、蓄
熱槽ＳＴＲ内の温度分布が生じた場合の制御値の検出精
度を維持することができる。

【００５２】次に、本発明による蓄熱式空気調和機の第
３の実施例について、図面を参照しながら説明する。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。

【００５３】図３は、本発明の第３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、ＰＳ
１は蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａの第１冷媒経路、Ｓ
Ｖ１は前記第１冷媒経路中に設置した第１電磁弁、ＰＳ
２は蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａの第２冷媒経路、Ｓ
Ｖ２は前記第２冷媒経路中に設置した第２電磁弁であ
る。本実施例は第１の実施例による蓄熱式空気調和機
に、さらに蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａの第１冷媒経
路ＰＳ１、第１電磁弁ＳＶ１、第２冷媒経路ＰＳ２、第
２電磁弁ＳＶ２を設け、かつ温水蓄熱運転時に蓄熱槽Ｓ
ＴＲの水温Ｔwが所定値Ｔmin以下の場合には前記第１電
磁弁ＳＶ１を開き、蓄熱槽ＳＴＲの水温Ｔwが所定値Ｔm
in以上の場合には前記第１電磁弁ＳＶ１、及び第２電磁
弁ＳＶ２を開く第３制御装置ＣＮＴ３を設けたものであ
る。

【００５４】本実施例における蓄熱式空気調和機の作用
は以下のようである。なお、夜間製氷運転、及び昼間運
転の作用については第１の実施例と同様ここでは省略
し、夜間蓄熱運転の場合のみについて説明する。

【００５５】本実施例の夜間蓄熱運転において蓄熱槽Ｓ
ＴＲ内の水温Ｔwが所定値Ｔminより低い場合には、第１
電磁弁ＳＶ１を開き、第２電磁弁ＳＶ２を閉じる。この
ことにより蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａにおける管内
側冷媒と管外側蓄熱材との伝熱面積が減少（本実施例の
場合は半分となる）するため熱交換量が過大となること
はなく、１次側サイクルの凝縮圧力の低下を防止でき
る。そして、１次側冷凍サイクルにおいて蒸発器として
作用する室外側熱交換器４では、蓄熱槽の１次側熱交換
部１３ａの第１冷媒経路ＰＳ１にて凝縮した冷媒を十分
に蒸発させて圧縮機吸入部の冷媒をガス状態とすること
ができ、圧縮機２の液圧縮を防止して信頼性を高めた運
転ができる。

【００５６】そして更に蓄熱運転を続け、蓄熱槽ＳＴＲ
内の水温Ｔwが所定値Ｔmin以上となった場合には、第１
冷媒経路ＰＳ１の第１電磁弁ＳＶ１に加えて第２冷媒経
路ＰＳ２の第２電磁弁ＳＶ２を開いて所定の蓄熱量が蓄
熱できるまで蓄熱運転を行う。

【００５７】この場合には蓄熱槽ＳＴＲ内の水温Ｔwが
所定値Ｔmin以上であるため、１次側サイクルにおける
凝縮圧力の低下がなく、かつ第１電磁弁ＳＶ１、及び第
２電磁弁ＳＶ２を開いているために、蓄熱槽の１次側熱
交換部１３ａの伝熱面積を大きく取ることができて熱交
換量が増大し、運転効率が向上する。

【００５８】次に、本発明による蓄熱式空気調和機の第
４の実施例について、図面を参照しながら説明する。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。

【００５９】図４は、本発明の第４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４において、ＰＳ
１は蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａの第１冷媒経路、Ｒ
Ｖ３ａは前記第１冷媒経路中に設置した第１冷媒経路の
流量弁、ＰＳ２は蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａの第２
冷媒経路、ＲＶ３ｂは前記第２冷媒経路中に設置した第
２冷媒経路の流量弁である。本実施例は、第３の実施例
による蓄熱式空気調和機において、水平方向に設置した
１次側伝熱管からなる複数（本実施例の場合２個）の第
１冷媒経路ＰＳ１、及び第２冷媒経路ＰＳ２と、前記第
１冷媒経路中に設置した第１冷媒経路の流量弁ＲＶ３
ａ、及び前記第２冷媒経路中に設置した第２冷媒経路の
流量弁ＲＶ３ｂと、第１冷媒経路近傍の水温Ｔw1、及び
第２冷媒経路近傍の水温Ｔw2を検出する局所水温検出装
置１８とより構成された１次側熱交換部１３ａと、２次
側熱交換部１３ｂとからなる蓄熱槽ＳＴＲと、温水蓄熱
運転時における運転終了時の目標水温Ｔmaxを決定する
蓄熱制御装置ＣＮＴとを備えている。そして、かつ第１
冷媒経路ＰＳ１を第２冷媒経路の上方に設置し、更に温
水蓄熱運転時に、蓄熱槽ＳＴＲの水温Ｔwが所定値以下
の場合には第１冷媒経路の流量弁ＲＶ３ａを開き、蓄熱
槽ＳＴＲの水温Ｔwが所定値Ｔmin以上の場合には、第１
冷媒経路の流量弁ＲＶ３ａ、及び第２冷媒経路の流量弁
ＲＶ３ｂの両方を開くと共に、前記蓄熱制御装置ＣＮＴ
により決定された目標水温Ｔmaxと、前記局所水温検出
装置１８の検出した水温Ｔw1、及びＴw2との水温差ΔＴ
1（＝Ｔmax−Ｔw1）、及びΔＴ2（＝Ｔmax−Ｔw2）を計
算し、前記水温差の大きい１次側冷媒経路の流量弁の開
度を大きく、前記水温差の小さい１次側冷媒経路の流量
弁の開度を小さくする第４制御装置ＣＮＴ４を備えてい
る。

【００６０】本実施例における蓄熱式空気調和機の作用
は以下のようである。なお、夜間製氷運転、及び昼間運
転の作用については第１の実施例と同様ここでは省略
し、夜間蓄熱運転の場合のみについて説明する。

【００６１】まず、蓄熱槽ＳＴＲの水温Ｔwが所定値Ｔm
inより低い場合には、蓄熱槽ＳＴＲの下層部に位置する
第２冷媒経路の流量弁ＲＶ３ｂを閉じ、蓄熱槽ＳＴＲの
上層部に位置する第１冷媒経路の流量弁ＲＶ３ａのみを
開いて運転を行う。このことにより、蓄熱槽の１次側熱
交換部１３ａにおける伝熱面積が第２冷媒経路の流量弁
ＲＶ３ｂをも開く場合に比べて減少し（本実施例の場
合、半分となる）、管内側冷媒と管外側蓄熱材との熱交
換量が過大となることはなく、１次側サイクルの凝縮圧
力の低下を防止できる。そして、１次側冷凍サイクルに
おいて蒸発器として作用する室外側熱交換器４では、蓄
熱槽の１次側熱交換部１３ａの第１冷媒経路ＰＳ１にて
凝縮した冷媒を十分に蒸発させて圧縮機吸入部の冷媒を
ガス状態とすることができ、圧縮機２の液圧縮を防止し
て信頼性を高めた運転ができる。

【００６２】そして更に蓄熱運転を続け、水温Ｔwが所
定値Ｔmin以上となった場合には、第２冷媒経路の流量
弁ＲＶ３ｂを開いて目標水温Ｔmaxまで蓄熱運転を行
う。この時、温水の密度は水温が高いほど小さくなるた
めに、蓄熱槽ＳＴＲ内では下層部の第２冷媒経路ＰＳ２
の近傍の水温Ｔw2が低く負荷が大きくなり、上層部の第
１冷媒経路ＰＳ１の近傍の水温Ｔw1が高く負荷が小さく
なる。そこで、水温Ｔw1が高く負荷が小さい、即ち目標
水温Ｔmaxとの水温差ΔＴ1の小さい第１冷媒経路の流量
弁ＲＶ３ａの開度を小さくして管内を流れる冷媒流量を
減少させる。一方、水温Ｔw2が低く負荷の大きい、即ち
目標水温Ｔmaxとの水温差ΔＴ2の大きい第２冷媒経路の
流量弁ＲＶ３ｂの開度を大きくして管内を流れる冷媒流
量を増大させる。このことにより、負荷の大きい１次側
冷媒経路に多くの冷媒が流れ、負荷の小さい１次側冷媒
経路に少ない冷媒が流れるため、それぞれの負荷に応じ
た冷媒が各１次側冷媒経路に分配されて運転効率が向上
する。

【００６３】以上のように構成することにより、夜間電
力を利用した製氷（蓄熱）により冷房（暖房）運転が行
え、電力利用の平準化が図れる。そして、特に夜間蓄熱
運転において蓄熱槽ＳＴＲ内の水温が所定値以下と低い
場合には、第１膨張弁ＥＸＰ１を開いて圧縮機２の高温
高圧の吐出ガスの１部を蓄熱槽の１次側熱交換部１３ａ
の出口にバイパスさせる。このことにより、蓄熱槽の１
次側熱交換部１３ａを流れる冷媒循環量が減少して蓄熱
槽ＳＴＲでの熱交換量が減少するため、１次側サイクル
の凝縮圧力の低下を防止できる。そして、１次側冷凍サ
イクルにおいて蒸発器として作用する室外側熱交換器で
は、蓄熱槽の１次側熱交換部にて凝縮した冷媒を十分に
蒸発させて圧縮機吸入部の冷媒をガス状態とすることが
でき、圧縮機の液圧縮を防止して信頼性を高めた運転が
できる。

【００６４】また、蓄熱用熱交換器の管内圧力Ｐを検出
して制御することにより、蓄熱槽ＳＴＲの水温Ｔwを検
出して制御する場合に比べて、蓄熱槽ＳＴＲ内の温度分
布が生じた場合の制御値の検出精度を維持することがで
きる。

【００６５】また、蓄熱槽の１次側熱交換部を、複数の
（ｍ＋ｎ）個の冷媒経路と、それぞれの冷媒経路に設置
した電磁弁より構成して、蓄熱槽内の水温が所定値より
低い場合には、ｍ個の開閉弁を開く。このことにより蓄
熱槽の１次側熱交換部における管内側冷媒と管外側蓄熱
材との伝熱面積が減少して熱交換量が過大となることは
なく、１次側サイクルの凝縮圧力の低下を防止でき、圧
縮機の信頼性を高めた運転ができる。そして更に蓄熱運
転を続け、水温が所定値以上となった場合には、（ｍ＋
ｎ）個の開閉弁を開いて所定の蓄熱量が蓄熱できるまで
蓄熱運転を行うことにより、蓄熱槽の１次側熱交換部の
伝熱面積を大きく取ることができて熱交換量が増大し、
運転効率が向上する。

【００６６】また、水平方向に設置した１次側伝熱管か
らなる複数の（ｍ＋ｎ）個の１次側冷媒経路と、前記１
次側冷媒経路各々中に設置した第３流量弁と、前記１次
側冷媒経路各々の近傍の水温を検出する局所水温検出装
置とより構成された１次側熱交換部と、２次側熱交換部
とからなる蓄熱槽と、温水蓄熱運転時における運転終了
時の目標水温を決定する蓄熱制御装置とを備え、かつ前
記１次側冷媒経路を垂直方向に設置し、更に温水蓄熱運
転時に、蓄熱槽の水温が所定値以下の場合には前記第３
流量弁をｍ個開き、蓄熱槽の水温が所定値以上の場合に
は前記第３流量弁を（ｍ＋ｎ）個開くと共に、前記蓄熱
制御装置により決定された目標水温と、前記局所水温検
出装置の検出した水温との水温差を計算し、前記水温差
の大きい１次側冷媒経路の第３流量弁の開度を大きく、
前記水温差の小さい１次側冷媒経路の第３流量弁の開度
を小さくする。

【００６７】このように運転することにより、蓄熱槽の
１次側熱交換部における管内側冷媒と管外側蓄熱材との
伝熱面積が減少するために熱交換量が過大となることは
なく、１次側サイクルの凝縮圧力の低下を防止できる。
そして、１次側冷凍サイクルにおいて蒸発器として作用
する室外側熱交換器では、蓄熱槽の１次側熱交換部にて
凝縮した冷媒を十分に蒸発させて圧縮機吸入部の冷媒を
ガス状態とすることができ、圧縮機の液圧縮を防止して
信頼性を高めた運転ができる。

【００６８】また、蓄熱槽の水温が所定値以上の場合に
は、水温が低く負荷の大きい１次側冷媒経路に多くの冷
媒が流れ、水温が高く負荷の小さい１次側冷媒経路に少
ない冷媒が流れるため、それぞれの負荷に応じた冷媒が
各１次側冷媒経路に分配されて運転効率が向上する。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、冷媒対冷
媒熱交換器と蓄熱槽を介した１次側冷凍サイクルと２次
側冷凍サイクルとからなり、前記蓄熱槽に水温センサー
を設置して構成しており、温水蓄熱運転において蓄熱槽
内の水温が所定値以下と低い場合には、第１膨張弁を開
いて圧縮機の高温高圧の吐出ガスを１部蓄熱槽の１次側
熱交換部出口にバイパスさせる。このことにより、蓄熱
槽の１次側熱交換部を流れる冷媒循環量が減少して蓄熱
槽での熱交換量が減少するため１次側サイクルの凝縮圧
力の低下を防止でき、圧縮機の信頼性を高めた運転がで
きる。

【００７０】また、蓄熱用熱交換器の管内圧力を検出し
て制御することにより、蓄熱槽の水温を検出して制御す
る場合に比べて、蓄熱槽内の温度分布が生じた場合の制
御値の検出精度を維持することができる。

【００７１】また、蓄熱槽の１次側熱交換部を、複数の
（ｍ＋ｎ）個の冷媒経路と、それぞれの冷媒経路に設置
した電磁弁より構成して、蓄熱槽内の水温が所定値より
低い場合には、ｍ個の開閉弁を開く。このことにより蓄
熱槽の１次側熱交換部における管内側冷媒と管外側蓄熱
材との伝熱面積が減少して熱交換量が過大となることは
なく、１次側サイクルの凝縮圧力の低下を防止でき、圧
縮機の信頼性を高めた運転ができる。そして更に蓄熱運
転を続け、水温が所定値以上となった場合には、（ｍ＋
ｎ）個の開閉弁を開いて所定の蓄熱量が蓄熱できるまで
蓄熱運転を行うことにより、蓄熱槽の１次側熱交換部の
伝熱面積を大きく取ることができて熱交換量が増大し、
運転効率が向上する。

【００７２】また、水平方向に設置した１次側伝熱管か
らなる複数の（ｍ＋ｎ）個の１次側冷媒経路と、前記１
次側冷媒経路各々中に設置した第３流量弁と、前記１次
側冷媒経路各々の近傍の水温を検出する局所水温検出装
置とより構成された１次側熱交換部と、２次側熱交換部
とからなる蓄熱槽と、温水蓄熱運転時における運転終了
時の目標水温を決定する蓄熱制御装置とを備え、かつ前
記１次側冷媒経路を垂直方向に設置し、更に温水蓄熱運
転時に、蓄熱槽の水温が所定値以下の場合には前記第３
流量弁をｍ個開き、蓄熱槽の水温が所定値以上の場合に
は前記第３流量弁を（ｍ＋ｎ）個開くと共に、前記蓄熱
制御装置により決定された目標水温と、前記局所水温検
出装置の検出した水温との水温差を計算し、前記水温差
の大きい１次側冷媒経路の第３流量弁の開度を大きく、
前記水温差の小さい１次側冷媒経路の第３流量弁の開度
を小さくする。

【００７３】このように運転することにより、蓄熱槽の
１次側熱交換部における管内側冷媒と管外側蓄熱材との
伝熱面積が減少するために熱交換量が過大となることは
なく、１次側サイクルの凝縮圧力の低下を防止できる。
そして、１次側冷凍サイクルにおいて蒸発器として作用
する室外側熱交換器では、蓄熱槽の１次側熱交換部にて
凝縮した冷媒を十分に蒸発させて圧縮機吸入部の冷媒を
ガス状態とすることができ、圧縮機の液圧縮を防止して
信頼性を高めた運転ができる。

【００７４】また、蓄熱槽の水温が所定値以上の場合に
は、水温が低く負荷の大きい１次側冷媒経路に多くの冷
媒が流れ、水温が高く負荷の小さい１次側冷媒経路に少
ない冷媒が流れるため、それぞれの負荷に応じた冷媒が
各１次側冷媒経路に分配されて運転効率が向上する。

【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】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３】本発明の第３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】本発明の第４の実施例による蓄熱式空気調和機
の冷凍サイクル図

【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 水温センサー ２０ 圧力センサー ＳＴＲ 蓄熱槽 ＨＥＸ 冷媒対冷媒熱交換器 ＰＭ 冷媒搬送装置 ＥＸＰ１ 第１膨張弁 ＥＸＰ２ 第２膨張弁 ＲＶ１ 第１流量弁 ＲＶ２ 第２流量弁 ＳＶ１ 第１電磁弁 ＳＶ２ 第２電磁弁 ＰＳ１ 第１冷媒経路 ＰＳ２ 第２冷媒経路 ＲＶ３ａ 第１冷媒経路の流量弁 ＲＶ３ｂ 第２冷媒経路の流量弁 ＣＮＴ 蓄熱制御装置 ＣＮＴ１ 第１制御装置 ＣＮＴ２ 第２制御装置 ＣＮＴ３ 第３制御装置 ＣＮＴ４ 第４制御装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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
   部とを直列に接続し、第２膨張弁と蓄熱槽の１次側熱交
   換部を第１膨張弁と冷媒対冷媒熱交換器の１次側熱交換
   部に対して並列に接続した１次側冷凍サイクルと、冷媒
   搬送装置と、室内側熱交換器と、冷媒対冷媒熱交換器の
   ２次側熱交換部と、第１流量弁とを直列に接続し、蓄熱
   槽の２次側熱交換部と第２流量弁を前記冷媒対冷媒熱交
   換器の２次側熱交換部と第１流量弁に対して並列に接続
   した２次側冷凍サイクルとからなり、前記蓄熱槽内に蓄
   熱槽の水温を検出する蓄熱槽水温センサーを設置して構
   成し、かつ温水蓄熱運転において蓄熱槽の水温が所定値
   以下の場合に、第１膨張弁を開いてバイパス回路を形成
   する第１制御装置を備えた蓄熱式空気調和機。
2. 【請求項２】 蓄熱槽の１次側熱交換部の管内圧力を検
   出する圧力センサーを備え、温水蓄熱運転において蓄熱
   槽の１次側熱交換部の管内圧力が所定値以下の場合に、
   第１膨張弁を開いてバイパス回路を形成する第２制御装
   置を備えた請求項１記載の蓄熱式空気調和機。
3. 【請求項３】 複数の（ｍ＋ｎ）個に分割された１次側
   冷媒経路と、前記１次側冷媒経路各々中に設置した開閉
   弁とからなる蓄熱槽の１次側熱交換部と、蓄熱槽の２次
   側熱交換部とからなる蓄熱槽を備え、かつ温水蓄熱運転
   時に蓄熱槽の水温が所定値以下の場合には前記開閉弁を
   ｍ個開き、蓄熱槽の水温が所定値以上の場合には前記開
   閉弁を（ｍ＋ｎ）個開く第３制御装置を備えた請求項１
   記載の蓄熱式空気調和機。
4. 【請求項４】 水平方向に設置した１次側伝熱管からな
   る複数の（ｍ＋ｎ）個の１次側冷媒経路と、前記１次側
   冷媒経路各々中に設置した第３流量弁と、前記１次側冷
   媒経路各々の近傍の水温を検出する局所水温検出装置と
   より構成された１次側熱交換部と、２次側熱交換部とか
   らなる蓄熱槽と、温水蓄熱運転時における運転終了時の
   目標水温を決定する蓄熱制御装置とを備え、かつ前記１
   次側冷媒経路を垂直方向に設置し、更に温水蓄熱運転時
   に、蓄熱槽の水温が所定値以下の場合には前記第３流量
   弁をｍ個開き、蓄熱槽の水温が所定値以上の場合には前
   記第３流量弁を（ｍ＋ｎ）個開くと共に、前記蓄熱制御
   装置により決定された目標水温と、前記局所水温検出装
   置の検出した水温との水温差を計算し、前記水温差の大
   きい１次側冷媒経路の第３流量弁の開度を大きく、前記
   水温差の小さい１次側冷媒経路の第３流量弁の開度を小
   さくする第４制御装置を備えた請求項１記載の蓄熱式空
   気調和機。