JPH0921567A - 蓄熱式空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】蓄熱槽からの取得熱量を一定に保持して最大負
荷時において蓄熱を確実に利用できる蓄熱式空調装置を
提供する。 【構成】室外熱交換器１２から流れる冷媒を蓄熱槽２０
に流す第１冷媒管路１８ａと、室外熱交換器１２から流
れる冷媒を蓄熱槽２０を迂回して室内熱交換器１３に流
す第２冷媒管路１８ｂと、この各冷媒管路１８ａ，１８
ｂへの冷媒循環量を制御する流量制御弁１９とを有す
る。また、蓄熱槽２０の入口冷媒温度を検知する入口温
度センサ３０と、合流冷媒の温度を検知する出口温度セ
ンサ３１を有している。これらの温度センサ３０，３１
の検知温度に基づき入口冷媒温度との出口冷媒温度との
差が所定温度差になるよう流量制御弁１９を制御する。
このような流量制御弁１９の制御により、蓄熱利用運転
時に蓄熱槽２０での熱交換量が一定に保持され、最大負
荷時においても蓄熱槽２０から蓄熱を確実に取得でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンビニエンスス
トア等の店舗内空調の熱源機器として室外熱交換器及び
蓄熱槽を使用する蓄熱式空調装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の蓄熱式空調装置として、
図５に示すものが提案されている。

【０００３】この蓄熱式空調装置は、店舗内の空調を行
う空調ユニット１０と、蓄熱媒体、例えば水を充填した
蓄熱槽２０とから構成され、夜間に蓄熱槽２０に蓄熱す
る蓄熱運転を行い、他方、昼間にこの蓄熱槽２０内の蓄
熱を熱源として利用する蓄熱利用運転が行われる。

【０００４】即ち、夜間行われる空調ユニット１０の蓄
熱運転（実線矢印）では、圧縮機１１→３方弁１５ａ→
室外熱交換器１２→３方弁１５ｂ→絞り装置１４ｂ→蓄
熱槽２０→３方弁１５ｄ→圧縮機１１と冷媒を順次循環
し、蓄熱槽２０内に収容された水を氷結させ蓄熱する。

【０００５】他方、蓄熱利用運転（破線矢印）では、空
調ユニット１０側が圧縮機１１→３方弁１５ａ→室外熱
交換器１２→３方弁１５ｂ→開閉弁１７ａ→蓄熱槽２０
→３方弁１５ｄ→逆止弁１６ｂ→膨張弁１４ａ→室内熱
交換器１３→３方弁１５ｃ→圧縮機１１と冷媒を順次循
環し、店舗内冷房を行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の蓄
熱式空調装置では、夜間に蓄熱槽２０に蓄えた熱を昼間
に店舗内空調に利用する蓄熱利用運転を行っているが、
蓄熱槽２０からの取得熱量が成り行きのため、蓄熱量に
対する蓄熱の利用可能な運転時間を把握できず、このた
め、最大負荷時の前に或いはその途中で取得できる蓄熱
量を消費してしまい、蓄熱利用運転が最も要求される最
大負荷時にその能力を十分に発揮することができないと
いう問題点を有していた。

【０００７】また、蓄熱槽２０は室外熱交換器１２の補
助的な熱源機器であり、蓄熱利用運転時は小容量でよい
が、蓄熱運転時は蓄熱媒体全体に蓄熱する関係上、大き
な容量のものが要求される。そこで、従来の蓄熱式空調
装置では、この蓄熱運転時の容量に合わせて熱交換コイ
ル２０ａを蓄熱槽２０全体に配管しており、蓄熱利用運
転時にのみ熱交換量を少なくするという制御ができなか
った。

【０００８】このような問題点を考慮し、図６に示すよ
うに蓄熱槽２０内に蓄熱運転用の熱交換コイル２０ｂと
蓄熱利用運転用の熱交換コイル２０ｃを別個に配管する
という構造が提案されている。

【０００９】しかしながら、蓄熱利用運転時に蓄熱槽２
０内の蓄熱媒体全体と熱交換する必要があるため、熱交
換コイル２０ｃもまた蓄熱槽２０全体に配管しなければ
ならず、実質的には前者の空調装置と変わらないし、ま
た、別個に熱交換コイル２０ｃを設置するため、その分
コストが割高になるという問題点を有していた。

【００１０】本発明の目的は前記従来の課題に鑑み、蓄
熱槽からの取得熱量を一定に保持して最大負荷時におい
て蓄熱を確実に利用できる蓄熱式空調装置を提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するため、請求項１の発明は、室外熱交換器から流れる
冷媒を蓄熱槽に流す第１冷媒管路と、室外熱交換器から
流れる冷媒を蓄熱槽を迂回して室内熱交換器に流す第２
冷媒管路と、この各冷媒管路への冷媒循環量を制御する
流量制御弁とを有している。また、蓄熱槽の入口冷媒温
度を検知する入口温度センサと、蓄熱槽から流出した冷
媒と第２冷媒管路を流れる冷媒とを合流させ、この合流
冷媒の温度を検知する出口温度センサを有している。

【００１２】これらの温度センサの検知温度に基づき入
口冷媒温度との出口冷媒温度との差が所定温度差になる
よう前記流量制御弁を制御する。このような流量制御弁
の制御により、蓄熱利用運転時に蓄熱槽での熱交換量が
一定に保持され、最大負荷時においても蓄熱槽から蓄熱
を確実に取得できる。

【００１３】また、この流量制御弁として請求項２の発
明の如く２方電子制御弁或いは請求項３の発明の如く３
方電子制御弁を用いて各冷媒管路への冷媒循環量を制御
するようにしてもよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１乃至図３は本発明に係る蓄熱
式空調装置の実施の形態を示すもので、従来例と同一構
成部分は同一符号をもって表す。

【００１５】即ち、１０は空調ユニット、１１は圧縮
機、１２は室外熱交換器、１３は室内熱交換器、１４
ａ，１４ｂは絞り装置、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５
ｄは電磁式の３方弁、１６ａ，１６ｂは逆止弁、１７ａ
は電磁式の開閉弁、２０は蓄熱槽、２０ａはこの蓄熱槽
２０内に配管された熱交換コイルであり、これらの各機
器及び配管接続は従来例と同様であり異なるところはな
い。

【００１６】本発明に係る蓄熱式空調装置は、前記蓄熱
槽２０に循環する冷媒の入口冷媒温度と出口冷媒温度と
の差を所定値に制御する点に特徴を有する。この制御を
実現するため、その配管系において次のような管路及び
機器を設置している。

【００１７】即ち、図１に示すように、開閉弁１７ａか
ら蓄熱槽２０の熱交換コイル２０ａの入口に接続する第
１冷媒管路１８ａと、開閉弁１７ａから蓄熱槽２０を迂
回して蓄熱槽２０の出口と３方弁１５ｄとの間に接続す
る第２冷媒管路１８ｂとを有し、この第２冷媒管路１８
ｂに流量制御弁１９を設置している。

【００１８】また、温度差を所定値に制御する制御回路
系において、図１及び図２に示すように、蓄熱槽２０の
入口側の冷媒温度を検知する入口温度センサ３０を有す
る一方、蓄熱槽２０の出口側から流出した冷媒と第２冷
媒管路１８ｂに流れる冷媒とを合流させ、この合流した
冷媒の温度を検知する出口温度センサ３１を有してい
る。また、同じく制御回路系において、図２に示すよう
に、マイクロコンピュータ構成のＣＰＵ３２を有し、各
温度センサ３０，３１の検知信号に基づき入口側冷媒温
度と出口側冷媒温度との差を演算し、この温度差と予め
設定された温度差とを比較し、この比較値に基づき流量
制御弁駆動回路３３を通じて流量制御弁１９を駆動制御
するようになっている。

【００１９】次に、本発明に係る蓄熱式空調装置の各種
運転における冷媒の流れを説明する。まず、夜間に行わ
れる蓄熱運転を説明するに、この蓄熱運転（実線矢印）
は従来例と同様に、圧縮機１１→３方弁１５ａ→室外熱
交換器１２→３方弁１５ｂ→絞り装置１４ｂ→蓄熱槽２
０→３方弁１５ｄ→圧縮機１１と冷媒を順次循環し、蓄
熱槽２０内に収容された水を氷結させ蓄熱する。

【００２０】また、この蓄熱槽２０の蓄熱を利用する蓄
熱利用運転（破線矢印）では、圧縮機１１→３方弁１５
ａ→室外熱交換器１２→３方弁１５ｂ→開閉弁１７ａと
順次流れる。この開閉弁１７ａから流出した冷媒は第１
冷媒管路１８ａと第２冷媒管路１８ｂに分流され、第１
冷媒管路１８ａに流れた冷媒は蓄熱槽２０に流れて過冷
却され、その後３方弁１５ｄに流れる。他方、第２冷媒
管路１８ｂに流れた冷媒は過冷却されることなく流量制
御弁１９を通じて３方弁１５ｄに流れる。この３方弁１
５ｄに流入したそれぞれの冷媒は、逆止弁１６ｂ→膨張
弁１４ａ→室内熱交換器１３→３方弁１５ｃ→圧縮機１
１と順次循環し、店舗内冷房を行う。

【００２１】このような蓄熱利用運転において、前記Ｃ
ＰＵ３２は図３のフローチャートに示すように流量制御
弁１９を制御する。ここで、ｔは蓄熱槽２０に流れる冷
媒の入口側温度と出口側温度との温度差、ｔ１は設定温
度差の下限値、ｔ２は設定温度差の上限値、＋Δｒは流
星制御弁１９の開き度の増加分、ーΔｒは流星制御弁１
９の開き度の減少分を示す。

【００２２】この制御において、まず、冷媒の温度差ｔ
が設定温度差の下限値ｔ１と上限値ｔ２との間にあるか
否かを判断する（Ｓ１）。ここで、温度差ｔが下限値ｔ
１よりも低いとき、即ち、蓄熱槽２０内の氷が融解して
蓄熱残量が少なくなっているときは、流量制御弁１９の
開き度をΔｒ分小さくし、蓄熱槽２０への冷媒循環量を
多くする。他方、温度差ｔが上限値ｔ２よりも高くなっ
ているとき、即ち、蓄熱槽２０内の氷の融解量が僅かで
蓄熱残量が未だ多くあるときは、流量制御弁１９の開き
度をΔｒ分大きくし、蓄熱槽２０への冷媒循環量を少な
くする。

【００２３】このように本発明に係る蓄熱式空調装置
は、冷媒温度差を所定値に保持し、蓄熱槽２０における
過冷却度を一定にするよう制御するため、蓄熱媒体と冷
媒との単位時間当たりの熱交換量が常に一定となる。従
って、蓄熱媒体を冷房熱源として常時利用でき、最大負
荷時において蓄熱槽２０の蓄熱を確実に利用できる。

【００２４】また、このように単位時間当たりの熱交換
量が一定になるから、この熱交換量から蓄熱槽２０の所
要蓄熱量を設定できる。

【００２５】

【実施例１】この実施例１では、前記発明の実施の形態
で説明した流量制御弁１９として図１に示す２方電子制
御弁１９を用いている。この２方電子式制御弁１９はモ
ータ等の駆動源により開き度を可変するもので、その開
き度が０〜１００％に亘って制御でき、この２方電子制
御弁１９を全閉するときは蓄熱槽２０に循環冷媒の全て
が流れ、他方、全開するときは蓄熱槽２０に循環冷媒の
ほぼ半分が流れることとなる。従って、この２方電子制
御弁１９を使用するときは、蓄熱槽２０への流量制御は
５０〜１００％で行われる。

【００２６】

【実施例２】この実施例２では、前記発明の実施の形態
で説明した流量制御弁として図４に示す３方電子制御弁
１９ａを用い、この３方電子制御弁１９ａを第１冷媒管
路１８ａと第２冷媒管路１８ｂの分岐点に設置してい
る。また、この３方電子制御弁１９ａはモータ等の駆動
源により開き度を可変するもので、各出口ポート１９ａ
1，１９ａ2の開き度をそれぞれ０〜１００％に制御する
ことができる。

【００２７】従って、この３方電子制御弁１９ａを使用
するときは、蓄熱槽２０への流量制御が０〜１００％に
亘って制御でき、前記実施例１よりも制御範囲が広くな
っている。また、各冷媒管路１８ａ，１８ｂへの冷媒循
環を完全に規制できるため、蓄熱運転時の各冷媒管路１
８ａ，１８ｂへの冷媒流通規制をこの３方電子制御弁１
９ａのみで行うことができ、前記実施例１の開閉弁１７
ａが不要となる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
蓄熱利用運転において蓄熱槽での熱交換量が一定に保持
されるから、最大負荷時において蓄熱槽から蓄熱を確実
に取得できるし、また、蓄熱槽の所要熱量を設定するこ
とができる。更に、従来の如く蓄熱利用運転用の熱交換
コイルと蓄熱運転用の熱交換コイルとを別個に設ける必
要がなく、コストも割安となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る蓄熱式空調装置の冷媒回路図

【図２】本発明に係る蓄熱式空調装置の駆動制御回路を
示すブロック図

【図３】本発明に係る蓄熱式空調装置の駆動制御フロー
チャート

【図４】実施例２に係る蓄熱式空調装置の要部を示す冷
媒回路図

【図５】従来の蓄熱式空調装置の冷媒回路図

【図６】従来の他の蓄熱式空調装置の冷媒回路図

【符号の説明】

１０…空調ユニット、１２…室外熱交換器、１３…室内
熱交換器、１９…流量制御弁（２方電子制御弁）、１９
ａ…３方電子制御弁、２０…蓄熱槽、３０…入口温度セ
ンサ、３１…出口温度センサ、３２…ＣＰＵ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を室外熱交換器及び蓄熱槽に順次流
   して熱交換し、該熱交換した冷媒を絞り装置を介して室
   内熱交換器に流して室内空調を行う蓄熱式空調装置にお
   いて、 前記室外熱交換器から流れる冷媒を前記蓄熱槽に流す第
   １冷媒管路と、 前記室外熱交換器から流れる冷媒を前記蓄熱槽を迂回し
   て前記室内熱交換器に流す第２冷媒管路と、 前記蓄熱槽へ流れる冷媒の温度を検知する入口温度セン
   サと、 前記蓄熱槽から流出した冷媒と前記第２冷媒管路の冷媒
   とを合流させ、該合流した冷媒の温度を検知する出口温
   度センサと、 前記第１冷媒管路及び前記第２冷媒管路への冷媒循環量
   を可変する流量制御弁と、 前記各温度センサの検知信号に基づき前記蓄熱槽の入口
   冷媒温度と出口冷媒温度との温度差を演算し、該温度差
   が所定温度差となるよう前記流量制御弁を制御する制御
   手段とを有することを特徴とする蓄熱式空調装置。
2. 【請求項２】 前記流量制御弁は、前記第２冷媒管路に
   設置した２方電子制御弁であることを特徴とする請求項
   １記載の蓄熱式空調装置。
3. 【請求項３】 前記流量制御弁は、前記第１冷媒管路と
   前記第２冷媒管路との分岐部に設置した３方電子制御弁
   であることを特徴とする請求項１記載の蓄熱式空調装
   置。