JPH0849934A - 蓄熱式空気調和機 - Google Patents

蓄熱式空気調和機

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JPH0849934A
JPH0849934A JP18227594A JP18227594A JPH0849934A JP H0849934 A JPH0849934 A JP H0849934A JP 18227594 A JP18227594 A JP 18227594A JP 18227594 A JP18227594 A JP 18227594A JP H0849934 A JPH0849934 A JP H0849934A
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JP
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refrigerant
heat exchange
secondary side
exchange section
heat
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JP18227594A
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English (en)
Inventor
Shigeo Aoyama
繁男 青山
Tetsuei Kuramoto
哲英 倉本
Kazuhiko Machida
和彦 町田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Refrigeration Co
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  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高効率で、高い負荷追従性の氷蓄熱槽を備え
た蓄熱式空気調和機を提供する。 【構成】 蓄熱槽STRを介して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、2次側冷凍サイクル内の冷媒対冷媒熱交換器の2次
側熱交換部14b、及び蓄熱槽STR内の2次側熱交換
部13bにおける1次側サイクルの冷媒との熱交換量
を、各2次側熱交換器出入口に設置した冷媒用温度セン
サーTS、圧力センサーPSにより、冷媒の温度、及び
圧力を検知して制御する制御装置20を設置し、冷房モ
ードの場合は2次側冷凍サイクル内の冷媒対冷媒熱交換
器の2次側熱交換部14b、及び蓄熱槽内の2次側熱交
換部13bの出口側の冷媒過冷却度を検知し、暖房モー
ドの場合は同じく冷媒過熱度を検知して制御する。

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、冷凍・第62巻第
714号(昭和62年4月号)P358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述べると、図2
に示すように、空冷ヒ−トポンプ1は、圧縮機2,四方
弁3,熱源側熱交換器4,室外側膨張弁5,フロン対ブ
ライン熱交換器6を環状に順次接続して冷凍サイクルA
を形成し、一方、フロン対ブライン熱交換器6,ブライ
ン対水熱交換器7,蓄熱槽8,ブラインポンプ9を環状
に順次接続してブライン循環サイクルBを形成してい
る。
【0004】また、負荷側についてはブライン対水熱交
換器7,蓄熱槽8,冷温水ポンプ10,室内機12を環
状に順次接続して冷温水循環サイクルCを形成してい
る。
【0005】この蓄熱式空気調和機において夜間運転
は、冷凍サイクルAにおいて四方弁3によって製氷運
転,蓄熱運転が切り替えられ、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、フ
ロン対ブライン熱交換器6を介してブライン循環サイク
ルBにおける蓄熱槽8内の熱交換部の周囲に氷として蓄
冷される。
【0006】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、同じくフロン対ブ
ライン熱交換器6を介してブライン循環サイクルBにお
ける蓄熱槽8内に温水として蓄熱される。この場合、ブ
ライン対水熱交換器7は使用されない。
【0007】一方、昼間運転は、冷温水循環サイクルC
において蓄熱槽8内の冷温水を冷温水ポンプ10により
室内機12へ送り、冷暖房を行う。この際、冷温水循環
サイクルCでの効率を高めるべく、冷凍サイクルA、ブ
ライン循環サイクルBを冷房、あるいは暖房モ−ドで運
転して、ブライン対水熱交換器7を介して冷温水循環サ
イクルC内の冷温水の予冷、あるいは予熱を行う。
【0008】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られている。
【0009】
【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、熱源側と負荷側との間に熱交換器2台を介
しているため効率の低下を招き、また負荷側へは冷温水
を直接搬送するため、水漏れ事故が生じた場合、近年O
A化が進展したオフィス内のOA機器への水損は避けら
れないという欠点を有していた。
【0010】そこで、本発明は、高効率で、安全性が高
く、かつ負荷追従性の高い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。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の技術的手段は、冷媒対冷媒熱交換器、及び蓄熱槽を
介して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、2次側冷凍サイクル内
の冷媒対冷媒熱交換器の2次側熱交換部、及び蓄熱槽内
の2次側熱交換部における1次側サイクルの冷媒との熱
交換量を、各2次側熱交換器出入口の冷媒の温度、及び
圧力を検知して制御する制御装置を設置したものであ
る。
【0012】特に、冷房モードの場合は2次側冷凍サイ
クル内の冷媒対冷媒熱交換器の2次側熱交換部、及び蓄
熱槽内の2次側熱交換部の出口側の冷媒過冷却度を検知
して制御する制御装置としたものである。
【0013】また、暖房モードの場合は2次側冷凍サイ
クル内の冷媒対冷媒熱交換器の2次側熱交換部、及び蓄
熱槽内の2次側熱交換部の出口側の冷媒過熱度を検知し
て制御する制御装置としたものである。
【0014】
【作用】この技術的手段による作用は次のようになる。
【0015】圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、膨張
弁、切替弁、冷媒対冷媒熱交換器の1次側熱交換部、蓄
熱槽内の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、夜間に冷媒対冷媒熱交換器を使用しない状
態で、切替弁、及び膨張弁の制御により、蓄熱槽内の1
次側熱交換部を介して蓄熱材に蓄冷、または蓄熱してお
く。
【0016】一方、昼間の1次側冷凍サイクルでは切替
弁、及び膨張弁の制御により、蓄熱槽を使用せず、冷媒
対冷媒熱交換器を使用した運転を行い、2次側冷凍サイ
クルでは冷媒対冷媒熱交換器の2次側熱交換部、蓄熱槽
内の2次側熱交換部、冷媒搬送ポンプ、負荷側熱交換器
からなる運転を行う。
【0017】この際、冷媒搬送ポンプにより2次側冷凍
サイクル内を流動する冷媒は冷媒対冷媒熱交換器の2次
側熱交換部、及び蓄熱槽内の2次側熱交換部の双方へ分
岐される。
【0018】即ち、蓄熱槽内の2次側熱交換部へ流入し
た冷媒は蓄熱槽内に蓄冷熱として蓄えられた蓄熱材との
間で、蓄熱槽内の2次側熱交換部を介して熱交換が行わ
れ、また、冷媒対冷媒熱交換器の2次側熱交換部へ流入
した冷媒は、冷媒対冷媒熱交換器の2次側熱交換部を介
して熱交換が行われる。
【0019】冷房モードの場合は2次側冷凍サイクル内
の冷媒対冷媒熱交換器の2次側熱交換部、及び蓄熱槽内
の2次側熱交換部の出口側の冷媒過冷却度を検知して、
この冷媒過冷却度が所定の範囲内に入るように冷媒対冷
媒熱交換器用流量弁、及び蓄熱槽用流量弁を制御して冷
媒対冷媒熱交換器、及び蓄熱槽の2次側熱交換部へ流入
する冷媒流量を最適化する。
【0020】また、暖房モードの場合は2次側冷凍サイ
クル内の冷媒対冷媒熱交換器の2次側熱交換部、及び蓄
熱槽内の2次側熱交換部の出口側の冷媒過熱度を検知し
て、この冷媒過熱度が所定の範囲内に入るように冷媒対
冷媒熱交換器用流量弁、及び蓄熱槽用流量弁を制御して
冷媒対冷媒熱交換器、及び蓄熱槽の2次側熱交換部へ流
入する冷媒流量を最適化する。
【0021】そして、蓄熱槽内の2次側熱交換部、及び
冷媒対冷媒熱交換器の2次側熱交換部を出た冷媒は、冷
媒搬送ポンプにて負荷側熱交換器へ搬送して室内空気と
熱交換(冷房、または暖房)する。
【0022】従って、夜間電力を利用した、負荷応答性
の高い暖房、または冷房運転を昼間に行えることにな
る。
【0023】以上の作用により、夜間電力を利用した蓄
冷熱による昼間の冷房、及び暖房運転をより効率良くが
行える。
【0024】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明を行うが、従来と同一構成については同一符号を
付し、その詳細な説明を省略する。
【0025】図1は本発明の一実施例の蓄熱式空気調和
機の冷凍サイクル図である。こ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12とからな
り、室外ユニット11は、圧縮機2、四方弁3、熱源側
熱交換器4、膨張弁5、三方弁KV1、1次側熱交換部
14aと2次側熱交換部14bとからなる冷媒対冷媒熱
交換器HEX、蓄熱材である水16と1次側熱交換部1
3a、2次側熱交換部13bからなる蓄熱槽STR、及
び冷媒搬送ポンプPMとから構成されている。
【0026】室外ユニット11において、圧縮機2と、
四方弁3と、熱源側熱交換器4と、膨張弁5とを順次連
通し、さらに三方弁KV1を介して冷媒対冷媒熱交換器
HEXの1次側熱交換部14aと、蓄熱槽STR内の1
次側熱交換部とを並列に連通して1次側冷凍サイクルを
形成している。
【0027】一方、蓄熱槽内STRの2次側熱交換部1
3bと、冷媒対冷媒熱交換器HEXの2次側熱交換部1
4bと、冷媒搬送ポンプPMと、負荷側熱交換器17と
を順次連通してなる2次側冷凍サイクルを形成してい
る。
【0028】次に、この−実施例の構成における作用を
説明する。(表1)は本実施例における各場合の四方弁
3、膨張弁5、三方弁KV1の開閉状態、及び各熱交換
器の作用状態(蒸発器、あるいは凝縮器)を示す。以
下、(表1)を参照にして説明する。
【0029】
【表1】
【0030】まず、夜間の製氷・蓄熱運転(1次側冷凍
サイクル)について説明する。1次側冷凍サイクルにお
いて、蓄熱槽STRが作用し、冷媒対冷媒熱交換器HE
Xは作用しないように三方弁KV1を切替え、2次側冷
凍サイクル内の冷媒搬送ポンプPMは停止している。こ
の場合の1次側冷凍サイクルの作用を以下説明してい
く。
【0031】尚、四方弁3のモ−ドについては、圧縮機
2吐出側と熱源側熱交換器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
と熱源側熱交換器4とを連通する場合を暖房モ−ドと定
義する。
【0032】また、三方弁KV1については1次側冷凍
サイクル内にて蓄熱槽STRと膨張弁5とを連通する設
定を第1モ−ド,冷媒対冷媒熱交換器HEXと膨張弁5
とを連通する設定を第2モ−ドと定義する。
【0033】夜間製氷運転;四方弁3を冷房モ−ド,膨
張弁5を所定の開度,三方弁KV1を第1モ−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、
熱源側熱交換器4にて凝縮し、膨張弁5で減圧されて液
あるいは二相状態となり、蓄熱槽STR内の1次側伝熱
管P1の管内にて蒸発して蓄熱材である水16から吸熱
した後、圧縮機2へ戻る。
【0034】夜間蓄熱運転;四方弁3を暖房モ−ド,膨
張弁5を所定の開度,三方弁KV1を第1モ−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STR内の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、膨張弁5で減圧
されて液あるいは二相状態となり、熱源側熱交換器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。
【0035】これにより、蓄熱槽STR内の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。
【0036】次に、昼間運転(2次側冷凍サイクル)に
ついて説明する。この場合、蓄熱槽STRには蓄冷(蓄
熱)されており、1次側冷凍サイクルにおいて三方弁K
V1を第1モ−ドとして冷媒対冷媒熱交換器HEXの2
次側熱交換部14aを蒸発器(凝縮器)として作用させ
て運転を行う。
【0037】同時に、2次側冷凍サイクルにおいて、冷
媒対冷媒熱交換器HEXの2次側熱交換部14bを作用
させて運転を行う。
【0038】この状態で、2次側冷凍サイクル内の冷媒
は、冷媒搬送ポンプPMにて、蓄熱槽STR内の2次側
熱交換部13bに送られ、蓄熱槽STR内の蓄熱材であ
る水16と高速で熱交換される。
【0039】冷房時は図1中の実線矢印のように冷媒は
流れ、冷媒対冷媒熱交換器HEX内の2次側熱交換部1
4b、及び蓄熱槽STR内の2次側熱交換部13bの前
後に設置した冷媒用温度センサーTS、及び圧力センサ
ーPSにより得られる入口、出口の温度信号T1,T
2、圧力信号P1,P2が制御装置20へ入力される。
【0040】そして、制御装置20では冷媒過冷却度S
Cを演算し、所定の冷媒過冷却度SCo となるような流
量弁RV1、RV2の開度信号を流量弁RV1、RV2
へ出力し、その結果、各2次側熱交換部13b,14b
での冷媒流量の最適運転が可能になる。
【0041】一方、暖房時は図1中の実線矢印のように
冷媒は流れるが、冷房時と同様、冷媒対冷媒熱交換器H
EX内の2次側熱交換部14b、及び蓄熱槽STR内の
2次側熱交換部13bの前後に設置した冷媒用温度セン
サーTS、及び圧力センサーPSにより得られる入口、
出口の温度信号T1,T2、圧力信号P1,P2が制御
装置20へ入力される。
【0042】そして、制御装置20では冷媒過熱度SH
を演算し、所定の冷媒過熱度SHoとなるような流量弁
RV1、RV2の開度信号を流量弁RV1、RV2へ出
力し、その結果、各2次側熱交換部13b,14bでの
冷媒流量の最適運転が可能になる。
【0043】その後、可逆式冷媒搬送ポンプPMによ
り、負荷側熱交換器17に送られ、そこで室内空気と熱
交換して室内空気を加熱すると共に、冷媒自身は低温の
液冷媒となって可逆式冷媒搬送ポンプPMに戻るという
作用を繰り返して、室内機での冷房、及び暖房運転が行
われる。
【0044】以上のように、上記実施例では冷媒対冷媒
熱交換器、及び蓄熱槽を介して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、冷媒対冷媒熱交換器HEX、及び蓄熱槽STRの各
2次側熱交換部13b,14bでの熱交換の最適化運転
が可能となる。
【0045】
【発明の効果】以上のように本発明は、冷媒対冷媒熱交
換器、及び蓄熱槽を介して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、
冷媒対冷媒熱交換器、及び蓄熱槽を介して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、2次側冷凍サイクル内の冷媒対冷媒熱交換
器の2次側熱交換部、及び蓄熱槽内の2次側熱交換部に
おける1次側サイクルの冷媒との熱交換量を、各2次側
熱交換器出入口の冷媒の温度、及び圧力を検知して制御
する制御装置を設置したものである。
【0046】特に、冷房モードの場合は2次側冷凍サイ
クル内の冷媒対冷媒熱交換器の2次側熱交換部、及び蓄
熱槽内の2次側熱交換部の出口側の冷媒過冷却度を検知
して制御する制御装置としたものである。
【0047】また、暖房モードの場合は2次側冷凍サイ
クル内の冷媒対冷媒熱交換器の2次側熱交換部、及び蓄
熱槽内の2次側熱交換部の出口側の冷媒過熱度を検知し
て制御する制御装置としたものである。
【0048】従って、冷媒対冷媒熱交換器、及び蓄熱槽
の各2次側熱交換部での熱交換の最適化運転が可能とな
り、効率良く冷暖房運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による蓄熱式空気調和機の冷
凍システム図
【図2】従来例を示す蓄熱式空気調和機の冷凍システム
【符号の説明】
2 圧縮機 3 四方弁 4 熱源側熱交換器 5 膨張弁 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 負荷側熱交換器 STR 蓄熱槽 HEX 冷媒対冷媒熱交換器 PM 冷媒搬送ポンプ KV1 三方弁 RV1 冷媒対冷媒熱交換器用の流量弁 RV2 蓄熱槽用の流量弁

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機と、四方弁と、熱源側熱交換器
    と、膨張弁と、第1切替弁とを直列に接続し、1次側熱
    交換部と2次側熱交換部とを有した冷媒対冷媒熱交換
    器、及び1次側熱交換部と2次側熱交換部とを有した蓄
    熱槽の各1次側熱交換部を並列に配置して、前記第1切
    替弁により冷媒の流路を切替え可能にした1次側冷凍サ
    イクルと、 冷媒搬送ポンプと、冷媒タンクと、第2切替弁と、冷媒
    対冷媒熱交換器の2次側熱交換部と、負荷側熱交換器と
    を環状に接続し、かつ蓄熱槽内の2次側熱交換部を前記
    冷媒対冷媒熱交換器の2次側熱交換部に対して並列に接
    続してなる2次側冷凍サイクルとからなり、 前記2次側冷凍サイクル内の冷媒対冷媒熱交換器の2次
    側熱交換部、及び蓄熱槽内の2次側熱交換部における1
    次側サイクルの冷媒との熱交換量を、各2次側熱交換器
    出入口の冷媒の温度、及び圧力を検知して制御する制御
    装置を備えた蓄熱式空気調和機。
  2. 【請求項2】 冷房モードの場合は2次側冷凍サイクル
    内の冷媒対冷媒熱交換器の2次側熱交換部、及び蓄熱槽
    内の2次側熱交換部の出口側の冷媒過冷却度を検知して
    制御する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】 暖房モードの場合は2次側冷凍サイクル
    内の冷媒対冷媒熱交換器の2次側熱交換部、及び蓄熱槽
    内の2次側熱交換部の出口側の冷媒過熱度を検知して制
    御する制御装置を備えた請求項1記載の蓄熱式空気調和
    機。
JP18227594A 1994-08-03 1994-08-03 蓄熱式空気調和機 Pending JPH0849934A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7669647B2 (en) 2002-07-16 2010-03-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Air conditioning apparatus
US8220284B2 (en) 2006-03-27 2012-07-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle heat pump with a selective heat storing element and two circulation loops
US20180058769A1 (en) * 2016-08-24 2018-03-01 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for thermal battery control

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