JPH10122605A - 蓄熱式空気調和装置 - Google Patents
蓄熱式空気調和装置Info
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- JPH10122605A JPH10122605A JP27945196A JP27945196A JPH10122605A JP H10122605 A JPH10122605 A JP H10122605A JP 27945196 A JP27945196 A JP 27945196A JP 27945196 A JP27945196 A JP 27945196A JP H10122605 A JPH10122605 A JP H10122605A
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- compressor
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/21—Refrigerant outlet evaporator temperature
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- Air Conditioning Control Device (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ピークカット冷房運転時に液冷媒を搬送する冷
媒液ポンプを廃し、運転範囲に制限を受けることなく、
信頼性を向上し、必要な電力を低減する。 【解決手段】圧縮機11、凝縮器2 、補助絞り弁18、膨張
弁4a，4b、蒸発器5 から形成された冷凍サイクルと、水
を入れた蓄熱槽6 と、蓄熱槽6 内に設置され、蓄熱運転
時に槽内の水を冷却して氷を生成する上記蓄熱槽6 と並
列に接続された水熱交換器14と、上記蓄熱槽6 内に蓄え
られた熱を放熱して運転する放熱運転時に上記凝縮器2
をバイパスして冷媒を循環するバイパス回路と、放熱運
転時に上記凝縮器2 をバイパスした冷媒と上記蓄熱槽6
の冷水とを熱交換させて同冷媒を凝縮させる蓄熱熱交換
器7bと、放熱運転時に吸入ガスの加熱度が適正値となる
ように上記圧縮機11の容量を制御する制御装置13とを備
え、上記放熱運転時に上記圧縮機11により冷媒を循環さ
せて運転する。
媒液ポンプを廃し、運転範囲に制限を受けることなく、
信頼性を向上し、必要な電力を低減する。 【解決手段】圧縮機11、凝縮器2 、補助絞り弁18、膨張
弁4a，4b、蒸発器5 から形成された冷凍サイクルと、水
を入れた蓄熱槽6 と、蓄熱槽6 内に設置され、蓄熱運転
時に槽内の水を冷却して氷を生成する上記蓄熱槽6 と並
列に接続された水熱交換器14と、上記蓄熱槽6 内に蓄え
られた熱を放熱して運転する放熱運転時に上記凝縮器2
をバイパスして冷媒を循環するバイパス回路と、放熱運
転時に上記凝縮器2 をバイパスした冷媒と上記蓄熱槽6
の冷水とを熱交換させて同冷媒を凝縮させる蓄熱熱交換
器7bと、放熱運転時に吸入ガスの加熱度が適正値となる
ように上記圧縮機11の容量を制御する制御装置13とを備
え、上記放熱運転時に上記圧縮機11により冷媒を循環さ
せて運転する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に夜間電力を利
用した氷蓄熱ヒートポンプ式空気調和装置に好適な蓄熱
式空気調和装置に関する。
用した氷蓄熱ヒートポンプ式空気調和装置に好適な蓄熱
式空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、夏期電力使用のピーク時に蓄熱シ
ステムを使用して、ピークカット機能を実行させる氷蓄
熱ヒートポンプ式空気調和装置の回路の一例を図５に示
す。同図中、１は圧縮機、２は凝縮器、３ａ，３ｂは切
換弁、４ａ，４ｂは膨張弁、５は蒸発器、６は蓄熱槽、
７ａ，７ｂは蓄熱熱交換器、８は冷媒液ポンプである。
ステムを使用して、ピークカット機能を実行させる氷蓄
熱ヒートポンプ式空気調和装置の回路の一例を図５に示
す。同図中、１は圧縮機、２は凝縮器、３ａ，３ｂは切
換弁、４ａ，４ｂは膨張弁、５は蒸発器、６は蓄熱槽、
７ａ，７ｂは蓄熱熱交換器、８は冷媒液ポンプである。
【０００３】氷蓄熱ヒートポンプ式空気調和装置は、通
常の冷房運転時には図中に実線の矢印Ａで示すように、
昼間の電力需要が多い時のピークカット冷房運転時には
破線の矢印Ｂ線で示すように、そして夜間の蓄熱運転時
には波線による実線の矢印Ｃで示すように、それぞれ冷
媒を循環させることで運転を実行している。
常の冷房運転時には図中に実線の矢印Ａで示すように、
昼間の電力需要が多い時のピークカット冷房運転時には
破線の矢印Ｂ線で示すように、そして夜間の蓄熱運転時
には波線による実線の矢印Ｃで示すように、それぞれ冷
媒を循環させることで運転を実行している。
【０００４】すなわち、通常の冷房運転時には圧縮機
１、凝縮器２、切換弁３ａ、切換弁３ｂ、膨張弁４ａ、
及び蒸発器５を順次接続して冷凍サイクルを形成してい
る。また、夜間電力を利用する蓄熱運転時には、圧縮機
１、凝縮器２、切換弁３ａ、膨張弁４ｂ、蓄熱槽６内の
蓄熱熱交換器７ａを順次接続して冷凍サイクルを形成す
るもので、蓄熱熱交換器７ａで蓄熱槽６内の水を凍らせ
る製氷を行なうことで蓄熱している。
１、凝縮器２、切換弁３ａ、切換弁３ｂ、膨張弁４ａ、
及び蒸発器５を順次接続して冷凍サイクルを形成してい
る。また、夜間電力を利用する蓄熱運転時には、圧縮機
１、凝縮器２、切換弁３ａ、膨張弁４ｂ、蓄熱槽６内の
蓄熱熱交換器７ａを順次接続して冷凍サイクルを形成す
るもので、蓄熱熱交換器７ａで蓄熱槽６内の水を凍らせ
る製氷を行なうことで蓄熱している。
【０００５】さらに、昼間のピークカット冷房運転時に
は、夜間に蓄熱槽６内に蓄熱された氷を使用して、冷媒
液ポンプ８、切換弁３ｂ、膨張弁４ａ、蒸発器５、蓄熱
槽６内の蓄熱熱交換器７ｂを順次接続して冷凍サイクル
を形成している。冷媒液ポンプ８によって吐出した液冷
媒は切換弁３ｂ、膨張弁４ａを介して蒸発器５で蒸発
し、その後に蓄熱槽６内の蓄熱熱交換器７ｂで氷により
冷却されて凝縮し、それから再び冷媒液ポンプ８に吸入
される。このように、夜間に蓄熱された氷を使用して冷
媒の凝縮を行ない、冷媒液ポンプ８による液搬送とする
ことにより消費電力を低減させるようにしている。
は、夜間に蓄熱槽６内に蓄熱された氷を使用して、冷媒
液ポンプ８、切換弁３ｂ、膨張弁４ａ、蒸発器５、蓄熱
槽６内の蓄熱熱交換器７ｂを順次接続して冷凍サイクル
を形成している。冷媒液ポンプ８によって吐出した液冷
媒は切換弁３ｂ、膨張弁４ａを介して蒸発器５で蒸発
し、その後に蓄熱槽６内の蓄熱熱交換器７ｂで氷により
冷却されて凝縮し、それから再び冷媒液ポンプ８に吸入
される。このように、夜間に蓄熱された氷を使用して冷
媒の凝縮を行ない、冷媒液ポンプ８による液搬送とする
ことにより消費電力を低減させるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、冷媒を
圧送する手段として、ピークカット時の冷房運転では液
冷媒を搬送するために、通常の冷房運転や蓄熱運転に使
用する圧縮機１とは別に、冷媒液ポンプ８が必要とな
る。
圧送する手段として、ピークカット時の冷房運転では液
冷媒を搬送するために、通常の冷房運転や蓄熱運転に使
用する圧縮機１とは別に、冷媒液ポンプ８が必要とな
る。
【０００７】また、ヒートポンプ式空気調和装置の冷凍
サイクルは、運転する上で各部に圧損が発生する。さら
に、各機器の配置により、液冷媒のヘッドによる圧損が
発生し、特に凝縮器が下部で蒸発器が上部、すなわち建
物の階下と階上に設置されるような場合には発生する圧
損の程度が大きくなる。
サイクルは、運転する上で各部に圧損が発生する。さら
に、各機器の配置により、液冷媒のヘッドによる圧損が
発生し、特に凝縮器が下部で蒸発器が上部、すなわち建
物の階下と階上に設置されるような場合には発生する圧
損の程度が大きくなる。
【０００８】このような場合、冷媒液ポンプ８としては
高吐出圧力のものが必要となる。液冷媒の圧送で高吐出
圧力の冷媒液ポンプ８を用いた場合、この冷媒液ポンプ
８は蒸気圧縮式の圧縮機１に比べて、寿命が短く、信頼
性が低く、コストが上昇する等の不具合を生じることに
なる。そのため、冷媒液ポンプ８を使用する氷蓄熱ヒー
トポンプ式空気調和装置は、運転範囲に制限を受け、信
頼性が低いという課題を有するものとなっている。
高吐出圧力のものが必要となる。液冷媒の圧送で高吐出
圧力の冷媒液ポンプ８を用いた場合、この冷媒液ポンプ
８は蒸気圧縮式の圧縮機１に比べて、寿命が短く、信頼
性が低く、コストが上昇する等の不具合を生じることに
なる。そのため、冷媒液ポンプ８を使用する氷蓄熱ヒー
トポンプ式空気調和装置は、運転範囲に制限を受け、信
頼性が低いという課題を有するものとなっている。
【０００９】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、ピークカット時の
冷房運転用に設ける液冷媒を搬送するための冷媒液ポン
プを不要とし、運転範囲に制限を受けることなく、信頼
性を向上し、必要な電力を低減することが可能な蓄熱式
空気調和装置を提供することにある。
たもので、その目的とするところは、ピークカット時の
冷房運転用に設ける液冷媒を搬送するための冷媒液ポン
プを不要とし、運転範囲に制限を受けることなく、信頼
性を向上し、必要な電力を低減することが可能な蓄熱式
空気調和装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
圧縮機、室外熱交換器、絞り機構、室内熱交換器により
形成された冷凍サイクルと、水を入れた蓄熱槽と、この
蓄熱槽内に設置され、蓄熱運転時に槽内の水を冷却して
氷を生成する、上記冷凍サイクルの上記室内熱交換器と
並列に接続された蓄熱熱交換器と、上記蓄熱槽内に蓄え
られた熱を放熱して運転する放熱運転時に上記室外熱交
換器をバイパスして冷媒を循環するバイパス回路と、放
熱運転時に上記室外熱交換器をバイパスした冷媒と上記
蓄熱槽内の冷水とを熱交換させて同冷媒を凝縮させる水
熱交換器と、上記放熱運転時に吸入ガスの加熱度が適正
値となるように上記圧縮機の容量を制御する容量制御手
段とを備え、上記放熱運転時に上記圧縮機により冷媒を
循環させて運転することを特徴とする。
圧縮機、室外熱交換器、絞り機構、室内熱交換器により
形成された冷凍サイクルと、水を入れた蓄熱槽と、この
蓄熱槽内に設置され、蓄熱運転時に槽内の水を冷却して
氷を生成する、上記冷凍サイクルの上記室内熱交換器と
並列に接続された蓄熱熱交換器と、上記蓄熱槽内に蓄え
られた熱を放熱して運転する放熱運転時に上記室外熱交
換器をバイパスして冷媒を循環するバイパス回路と、放
熱運転時に上記室外熱交換器をバイパスした冷媒と上記
蓄熱槽内の冷水とを熱交換させて同冷媒を凝縮させる水
熱交換器と、上記放熱運転時に吸入ガスの加熱度が適正
値となるように上記圧縮機の容量を制御する容量制御手
段とを備え、上記放熱運転時に上記圧縮機により冷媒を
循環させて運転することを特徴とする。
【００１１】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、さらに、上記放熱運転時に上記水熱交
換器での凝縮圧を一定値以上に制御する凝縮圧制御手段
を備えることを特徴とする。
の発明において、さらに、上記放熱運転時に上記水熱交
換器での凝縮圧を一定値以上に制御する凝縮圧制御手段
を備えることを特徴とする。
【００１２】請求項３記載の発明は、上記請求項２記載
の発明において、さらに、上記蓄熱槽と上記水熱交換器
との間に設けられた冷水循環経路と、この冷水循環経路
に設けられた冷水ポンプと、同じく冷水循環経路に設け
られた、上記凝縮圧を一定値以上に制御する凝縮圧制御
手段とを備えることを特徴とする。
の発明において、さらに、上記蓄熱槽と上記水熱交換器
との間に設けられた冷水循環経路と、この冷水循環経路
に設けられた冷水ポンプと、同じく冷水循環経路に設け
られた、上記凝縮圧を一定値以上に制御する凝縮圧制御
手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】請求項４記載の発明は、上記請求項２記載
の発明において、上記水熱交換器は上記蓄熱槽内に設
け、該水熱交換器に対して上記バイパス回路を接続し、
該バイパス回路に上記凝縮圧制御手段を構成する凝縮圧
制御弁を設けてなることを特徴とする。
の発明において、上記水熱交換器は上記蓄熱槽内に設
け、該水熱交換器に対して上記バイパス回路を接続し、
該バイパス回路に上記凝縮圧制御手段を構成する凝縮圧
制御弁を設けてなることを特徴とする。
【００１４】請求項５記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、さらに、上記絞り機構に対して接続さ
れた、電磁弁と補助絞り機構とを有する並列回路を備え
ることを特徴とする。請求項６記載の発明は、上記請求
項１記載の発明において、さらに、上記水熱交換器の出
口側に設けられた気液分離器を備えることを特徴とす
る。
の発明において、さらに、上記絞り機構に対して接続さ
れた、電磁弁と補助絞り機構とを有する並列回路を備え
ることを特徴とする。請求項６記載の発明は、上記請求
項１記載の発明において、さらに、上記水熱交換器の出
口側に設けられた気液分離器を備えることを特徴とす
る。
【００１５】
（第１の実施の形態）以下図面を参照して本発明の第１
の実施の形態を説明する。図１はその冷媒回路構成を示
すもので、基本的には上記図５に示したものと同様であ
るので、同一部分には同一符号を付してその説明は省略
する。
の実施の形態を説明する。図１はその冷媒回路構成を示
すもので、基本的には上記図５に示したものと同様であ
るので、同一部分には同一符号を付してその説明は省略
する。
【００１６】しかして、１１は圧縮機１に代えて配設さ
れた容量制御が可能な圧縮機、１３は回路全体の動作制
御を行なう制御装置、１４は蓄熱槽６と並列に接続され
た、蓄熱熱交換器７ｂを備えた水熱交換器、１５は蓄熱
槽６内の水を水熱交換器１４に循環する水ポンプ、１６
は水熱交換器１４から蓄熱槽６に水を循環する配管に配
設された凝縮圧制御弁、１７は水熱交換器１４に至る冷
媒の圧力を検知して上記凝縮圧制御弁１６の開度を制御
するための検知信号を出力する圧力センサ、３ｃは圧縮
機１１と凝縮器２との間に配設され、圧縮機１１からの
冷媒を凝縮器２及び切換弁３ａをバイパスさせて水熱交
換器１４に移送させるための切換弁、４ｃは水熱交換器
１４から蒸発器５に至る回路に設けられた膨張弁４ａに
対して並列に接続された回路中に設けられた膨張弁、１
８は膨張弁４ｃの入口側に配設された電磁開閉弁であ
り、上記制御装置１３は切換弁３ａ，３ｃ、膨張弁４
ｃ、及び電磁開閉弁１８に対しても制御動作を行なう。
れた容量制御が可能な圧縮機、１３は回路全体の動作制
御を行なう制御装置、１４は蓄熱槽６と並列に接続され
た、蓄熱熱交換器７ｂを備えた水熱交換器、１５は蓄熱
槽６内の水を水熱交換器１４に循環する水ポンプ、１６
は水熱交換器１４から蓄熱槽６に水を循環する配管に配
設された凝縮圧制御弁、１７は水熱交換器１４に至る冷
媒の圧力を検知して上記凝縮圧制御弁１６の開度を制御
するための検知信号を出力する圧力センサ、３ｃは圧縮
機１１と凝縮器２との間に配設され、圧縮機１１からの
冷媒を凝縮器２及び切換弁３ａをバイパスさせて水熱交
換器１４に移送させるための切換弁、４ｃは水熱交換器
１４から蒸発器５に至る回路に設けられた膨張弁４ａに
対して並列に接続された回路中に設けられた膨張弁、１
８は膨張弁４ｃの入口側に配設された電磁開閉弁であ
り、上記制御装置１３は切換弁３ａ，３ｃ、膨張弁４
ｃ、及び電磁開閉弁１８に対しても制御動作を行なう。
【００１７】圧縮機１１は、通常の冷房運転や蓄熱運転
時には、従来と同様に高圧圧縮機として機能するが、圧
縮機では吸入圧力と吐出圧力との差圧が小さいほど消費
電力が少なくてすむので省エネルギとなる一方、ピーク
カット冷房運転時には水熱交換器１４を凝縮器として機
能させ、蓄熱槽６からの０［℃］の水と熱交換させるた
め、凝縮圧力（吐出圧力）が極端に低下し、高低圧差が
小さくなることから、圧縮機１１にとっては低負荷運転
となり、消費電力が少なく大幅な省エネルギ運転とな
る。
時には、従来と同様に高圧圧縮機として機能するが、圧
縮機では吸入圧力と吐出圧力との差圧が小さいほど消費
電力が少なくてすむので省エネルギとなる一方、ピーク
カット冷房運転時には水熱交換器１４を凝縮器として機
能させ、蓄熱槽６からの０［℃］の水と熱交換させるた
め、凝縮圧力（吐出圧力）が極端に低下し、高低圧差が
小さくなることから、圧縮機１１にとっては低負荷運転
となり、消費電力が少なく大幅な省エネルギ運転とな
る。
【００１８】しかしながら、蒸発器５が水熱交換器１４
より高所にある場合は、配管系の圧損以外に、液ヘッド
がかかるため、ある程度の突出圧力を維持しないと、運
転不能となる。そこで、制御装置１３により圧縮機１１
の容量及び電磁開閉弁１８、並びに膨張弁４ｃの開度を
以下に述べるように制御する。
より高所にある場合は、配管系の圧損以外に、液ヘッド
がかかるため、ある程度の突出圧力を維持しないと、運
転不能となる。そこで、制御装置１３により圧縮機１１
の容量及び電磁開閉弁１８、並びに膨張弁４ｃの開度を
以下に述べるように制御する。
【００１９】特に蒸発器５の負荷が小さく、圧縮機１１
が容量制御されている場合には、その吐出圧力はより上
昇しにくくなり、この場合に膨張弁４ｃがその機能を発
揮することとなる。
が容量制御されている場合には、その吐出圧力はより上
昇しにくくなり、この場合に膨張弁４ｃがその機能を発
揮することとなる。
【００２０】制御装置１３は、例えば蒸発器５が上部階
に設置されて液ヘッドが高く、所定循環量が得られない
場合には、急激に冷媒の吸入過熱度が大きくなるため
に、これを圧縮機１１の吸入ガス冷媒の圧力及び温度を
検出することによって算出し、この過熱度を適正な値と
するべく圧縮機１１の容量及び膨張弁４ｃの絞り開度を
制御するようになっている。
に設置されて液ヘッドが高く、所定循環量が得られない
場合には、急激に冷媒の吸入過熱度が大きくなるため
に、これを圧縮機１１の吸入ガス冷媒の圧力及び温度を
検出することによって算出し、この過熱度を適正な値と
するべく圧縮機１１の容量及び膨張弁４ｃの絞り開度を
制御するようになっている。
【００２１】上記のような回路構成にあって、この氷蓄
熱ヒートポンプ式空気調和装置は、通常の冷房運転時に
は図中に実線の矢印Ａで示すように、昼間の電力需要が
多い時のピークカット冷房運転時には破線の矢印Ｂ線で
示すように、そして夜間の蓄熱運転時には波線による実
線の矢印Ｃで示すように、それぞれ冷媒を循環させるこ
とで運転を実行している。また、ピークカット冷房運転
時の蓄熱槽６と水熱交換器１４間の水の流れを一点鎖線
の矢印Ｄで示す。
熱ヒートポンプ式空気調和装置は、通常の冷房運転時に
は図中に実線の矢印Ａで示すように、昼間の電力需要が
多い時のピークカット冷房運転時には破線の矢印Ｂ線で
示すように、そして夜間の蓄熱運転時には波線による実
線の矢印Ｃで示すように、それぞれ冷媒を循環させるこ
とで運転を実行している。また、ピークカット冷房運転
時の蓄熱槽６と水熱交換器１４間の水の流れを一点鎖線
の矢印Ｄで示す。
【００２２】すなわち、通常の冷房運転時には、圧縮機
１１、切換弁３ｃ、凝縮器２、切換弁３ａ、水熱交換器
１４内の蓄熱熱交換器７ｂ、膨張弁４ａ、蒸発器５によ
って冷凍サイクルを形成する。
１１、切換弁３ｃ、凝縮器２、切換弁３ａ、水熱交換器
１４内の蓄熱熱交換器７ｂ、膨張弁４ａ、蒸発器５によ
って冷凍サイクルを形成する。
【００２３】なお、蓄熱した製氷量に余裕があるときに
は水ポンプ１５の運転を行ない、蓄熱槽６内の冷却水を
水熱交換器１４に送水して凝縮器２からの冷媒をさらに
冷却するようにしてもよく、これにより水熱交換器１４
を通過した冷媒は過冷却がさらに増加して蒸発器５での
エンタルピ差が増加し、冷房能力を向上させることがで
きる。
は水ポンプ１５の運転を行ない、蓄熱槽６内の冷却水を
水熱交換器１４に送水して凝縮器２からの冷媒をさらに
冷却するようにしてもよく、これにより水熱交換器１４
を通過した冷媒は過冷却がさらに増加して蒸発器５での
エンタルピ差が増加し、冷房能力を向上させることがで
きる。
【００２４】また、夜間電力を利用する蓄熱運転時に
は、圧縮機１１、切換弁３ｃ、凝縮器２、切換弁３ａ、
膨張弁４ｂ、蓄熱槽６内の蓄熱熱交換器７ａによって冷
凍サイクルが形成され、蓄熱熱交換器７ａで蓄熱槽６内
の水を凍らせて製氷を行なうことで蓄熱する。
は、圧縮機１１、切換弁３ｃ、凝縮器２、切換弁３ａ、
膨張弁４ｂ、蓄熱槽６内の蓄熱熱交換器７ａによって冷
凍サイクルが形成され、蓄熱熱交換器７ａで蓄熱槽６内
の水を凍らせて製氷を行なうことで蓄熱する。
【００２５】さらに、昼間の電力需要が多い時のピーク
カット冷房運転時には、夜間に蓄熱槽６内に蓄熱された
氷を使用して、圧縮機１１、切換弁３ｃ、水熱交換器１
４ないの蓄熱熱交換器７ｂ、膨張弁４ａ、及び膨張弁４
ｃ、蒸発器５によって冷凍サイクルを形成すると共に、
夜間に蓄熱槽６内に蓄えられた氷を溶解させ、水ポンプ
１５を用いて水熱交換器１４に冷却水を送水することに
よって運転する。
カット冷房運転時には、夜間に蓄熱槽６内に蓄熱された
氷を使用して、圧縮機１１、切換弁３ｃ、水熱交換器１
４ないの蓄熱熱交換器７ｂ、膨張弁４ａ、及び膨張弁４
ｃ、蒸発器５によって冷凍サイクルを形成すると共に、
夜間に蓄熱槽６内に蓄えられた氷を溶解させ、水ポンプ
１５を用いて水熱交換器１４に冷却水を送水することに
よって運転する。
【００２６】この際、圧縮機１１によって吐出したガス
冷媒は、切換弁３ｃを経て水熱交換器１４内の蓄熱熱交
換器７ｂで蓄熱槽６から送水されてくる冷水により冷却
されて凝縮し、液化する。この凝縮した液冷媒は、膨張
弁４ａと電磁開閉弁１８が開のため膨張弁４ｃを経て蒸
発器５に入り、ここで蒸発して再び圧縮機１１に吸入さ
れる。この際、制御装置１３は圧縮機１１に吸入される
冷媒の状態、すなわち圧力と温度とを検出してその過熱
度を監視し、過熱度が適正値となるよう圧縮機１１の容
量と膨張弁４ｃの開度を制御する。
冷媒は、切換弁３ｃを経て水熱交換器１４内の蓄熱熱交
換器７ｂで蓄熱槽６から送水されてくる冷水により冷却
されて凝縮し、液化する。この凝縮した液冷媒は、膨張
弁４ａと電磁開閉弁１８が開のため膨張弁４ｃを経て蒸
発器５に入り、ここで蒸発して再び圧縮機１１に吸入さ
れる。この際、制御装置１３は圧縮機１１に吸入される
冷媒の状態、すなわち圧力と温度とを検出してその過熱
度を監視し、過熱度が適正値となるよう圧縮機１１の容
量と膨張弁４ｃの開度を制御する。
【００２７】ここで、このピークカット冷房運転時に期
待できる特に圧縮機１１での動力の低減の程度について
考える。すなわち、本発明では水熱交換器１４における
冷却水の温度が０［℃］であるから、ピークカット冷房
運転時の圧縮機１１の吐出圧力Ｐｄを下げることがで
き、これが省エネルギのポイントとなる。
待できる特に圧縮機１１での動力の低減の程度について
考える。すなわち、本発明では水熱交換器１４における
冷却水の温度が０［℃］であるから、ピークカット冷房
運転時の圧縮機１１の吐出圧力Ｐｄを下げることがで
き、これが省エネルギのポイントとなる。
【００２８】この場合、冷房負荷が不変であれば、蒸発
器５の蒸発圧力Ｐｓ、及び冷媒循環量Ｇは不変であり、
一方、冷媒循環量Ｇは液冷媒のときに次式 Ｇ＝Ａ・α・（２・ｇ・γ・（Ｐｄ−Ｐｓ））1/2 …(1) （但し、Ａ：絞りの断面積［ｍ2 ］、 α：絞りの流量計数、 γ：液冷媒の比重量［ｋｇ／ｍ3 ］、 ｇ：重力加速度［ｍ／ｓ2 ］。）で表わされるので、Δ
Ｐ＝Ｐｄ−Ｐｓが小さくなるとＧが低下する。
器５の蒸発圧力Ｐｓ、及び冷媒循環量Ｇは不変であり、
一方、冷媒循環量Ｇは液冷媒のときに次式 Ｇ＝Ａ・α・（２・ｇ・γ・（Ｐｄ−Ｐｓ））1/2 …(1) （但し、Ａ：絞りの断面積［ｍ2 ］、 α：絞りの流量計数、 γ：液冷媒の比重量［ｋｇ／ｍ3 ］、 ｇ：重力加速度［ｍ／ｓ2 ］。）で表わされるので、Δ
Ｐ＝Ｐｄ−Ｐｓが小さくなるとＧが低下する。
【００２９】反対に、上記（１）式から明らかな如く、
上記絞りの断面積Ａを大きく設定すれば、吐出圧力Ｐｄ
を下げたとしても冷媒循環量Ｇを増加させることができ
るから、膨張弁４ａに対して並列に有効径の大きい膨張
弁４ｃを有する回路を設けることでこれに対応すること
ができる。
上記絞りの断面積Ａを大きく設定すれば、吐出圧力Ｐｄ
を下げたとしても冷媒循環量Ｇを増加させることができ
るから、膨張弁４ａに対して並列に有効径の大きい膨張
弁４ｃを有する回路を設けることでこれに対応すること
ができる。
【００３０】ここで、所要動力を低減する効果を推定す
るものとする。図１に示した構成による蓄熱ヒートポン
プ式空気調和装置全体の所要動力Ｐは、圧縮機１１の動
力Ｌが支配的であり、冷媒ガスの状態変化をポリトロー
プ変化とすると、これは次式の関係となる。すなわち、 ＰＶn ＝約Ｃ …(2) Ｌ＝∫1 2 ｐｄｖ ＝（ｐ2 ・ｖ2 −ｐ1 ・ｖ1 ）／（ｎ−１） ＝ｎ／（ｎ−１）・（Φn-1/n −１） …(3) （但し、Φ＝ｐ2 ／ｐ1 （＝Ｐｄ／Ｐｓ）：圧力比）、 ｐ1 ：変化前圧力、 ｐ2 ：変化後圧力、 ｎ：ポリトロープ指数、 ｖ1 ：変化前のガスの比体積［ｍ3 ／ｋｇ］、 ｖ2 ：変化後のガスの比体積［ｍ3 ／ｋｇ］、 Ｃ：定数。） 上記（３）式から圧力比Φ1 ，Φ2 に対する動力比Ｌ1
／Ｌ2 が決まる。すなわち、 Ｌ1 ／Ｌ2 ＝（Φ1 n-1/n −１）／（Φ2 n-1/n −１） …(4) （但し、Ｌ1 ：制御前圧縮機動力、 Ｌ2 ：制御後圧縮機動力、 Φ1 ：制御前圧力比、 Φ2 ：制御後圧力比。） 上記変化後圧力ｐ2 の最小値は、凝縮器２と蒸発器５の
設置位置の高さに基づく、液柱相当の圧力Δｐｌと、凝
縮の熱伝達に必要な温度差Δｐｔから求まるもので、こ
れをδｐ＝Δｐｌ＋Δｐｔとし、冷媒をＲ２２、ＥＴ＝
０［℃］、Δｐｌ＝２［ｋｇ／ｃｍ2 ］とすると、 ｐ1 ＝５．１［ｋｇ／ｃｍ2 ］ ｐ2 ＝ｐ1 ＋δｐ …(5) ＝７．１＋Δｐｔ となり、これから、ＣＴ＝１０［℃］（Δｐｔ＝０
［℃］）を得ることができるから、圧力Δｐｌを見積も
るだけでも、凝縮の温度差Δｐｔ＝１０［ｄｅｇ］を確
保することができる。
るものとする。図１に示した構成による蓄熱ヒートポン
プ式空気調和装置全体の所要動力Ｐは、圧縮機１１の動
力Ｌが支配的であり、冷媒ガスの状態変化をポリトロー
プ変化とすると、これは次式の関係となる。すなわち、 ＰＶn ＝約Ｃ …(2) Ｌ＝∫1 2 ｐｄｖ ＝（ｐ2 ・ｖ2 −ｐ1 ・ｖ1 ）／（ｎ−１） ＝ｎ／（ｎ−１）・（Φn-1/n −１） …(3) （但し、Φ＝ｐ2 ／ｐ1 （＝Ｐｄ／Ｐｓ）：圧力比）、 ｐ1 ：変化前圧力、 ｐ2 ：変化後圧力、 ｎ：ポリトロープ指数、 ｖ1 ：変化前のガスの比体積［ｍ3 ／ｋｇ］、 ｖ2 ：変化後のガスの比体積［ｍ3 ／ｋｇ］、 Ｃ：定数。） 上記（３）式から圧力比Φ1 ，Φ2 に対する動力比Ｌ1
／Ｌ2 が決まる。すなわち、 Ｌ1 ／Ｌ2 ＝（Φ1 n-1/n −１）／（Φ2 n-1/n −１） …(4) （但し、Ｌ1 ：制御前圧縮機動力、 Ｌ2 ：制御後圧縮機動力、 Φ1 ：制御前圧力比、 Φ2 ：制御後圧力比。） 上記変化後圧力ｐ2 の最小値は、凝縮器２と蒸発器５の
設置位置の高さに基づく、液柱相当の圧力Δｐｌと、凝
縮の熱伝達に必要な温度差Δｐｔから求まるもので、こ
れをδｐ＝Δｐｌ＋Δｐｔとし、冷媒をＲ２２、ＥＴ＝
０［℃］、Δｐｌ＝２［ｋｇ／ｃｍ2 ］とすると、 ｐ1 ＝５．１［ｋｇ／ｃｍ2 ］ ｐ2 ＝ｐ1 ＋δｐ …(5) ＝７．１＋Δｐｔ となり、これから、ＣＴ＝１０［℃］（Δｐｔ＝０
［℃］）を得ることができるから、圧力Δｐｌを見積も
るだけでも、凝縮の温度差Δｐｔ＝１０［ｄｅｇ］を確
保することができる。
【００３１】このときの圧力比Φ2 は、 Φ2 ＝７．１／５．１＝１．３９２ となり、一方、空冷の場合はＣＴ＝３２［℃］として、 ｐ2 ＝１２．９［ｋｇ／ｃｍ2 ］ ｐ1 ＝５．１［ｋｇ／ｃｍ2 ］ Φ1 ＝１２．９／５．１＝２．５２９ となるので、各動力比Φ1 ，Φ2 は下記の通りとなり、
きわめて大きな省エネルギ効果を得ることができるもの
である。すなわち、 Ｌ2 ／Ｌ1 ＝ｆ（Φ1 ）／ｆ（Φ2 ） ＝（１．０５２−１）／（１．１５３−１） ＝０．３４ となり、本発明の第１の実施の形態にかかる制御によっ
て、通常の冷房運転時に比べ、同じ圧縮機１１で運転し
ながらピークカット冷房運転時に必要な動力を約１／３
に低減させることが見込めることを示している。なお、
上記ポリトロープ指数ｎ＝１．１８とした。
きわめて大きな省エネルギ効果を得ることができるもの
である。すなわち、 Ｌ2 ／Ｌ1 ＝ｆ（Φ1 ）／ｆ（Φ2 ） ＝（１．０５２−１）／（１．１５３−１） ＝０．３４ となり、本発明の第１の実施の形態にかかる制御によっ
て、通常の冷房運転時に比べ、同じ圧縮機１１で運転し
ながらピークカット冷房運転時に必要な動力を約１／３
に低減させることが見込めることを示している。なお、
上記ポリトロープ指数ｎ＝１．１８とした。
【００３２】以上の効果を得るためのポイントとして、
膨張弁による絞り前後の差圧Δｐは、 Δｐ1 ＝１２．９−５．１＝７．８ Δｐ2 ＝δｐ ＝７．１−５．１＝２．０ 上記Δｐ1 ，Δｐ2 に対して、冷媒循環量Ｇが不変であ
ることを考慮して上記（１）式の関係から断面積比Ａ1
／Ａ2 を見積もると、 Ｇ2 ／Ｇ1 ＝Ａ2 ・Δｐ2 1/2 ／（Ａ1 ・Δｐ1 1/2 ） …(6) Ａ2 ／Ａ1 ＝（Δｐ1 ／Δｐ2 ）1/2 …(7) となる。
膨張弁による絞り前後の差圧Δｐは、 Δｐ1 ＝１２．９−５．１＝７．８ Δｐ2 ＝δｐ ＝７．１−５．１＝２．０ 上記Δｐ1 ，Δｐ2 に対して、冷媒循環量Ｇが不変であ
ることを考慮して上記（１）式の関係から断面積比Ａ1
／Ａ2 を見積もると、 Ｇ2 ／Ｇ1 ＝Ａ2 ・Δｐ2 1/2 ／（Ａ1 ・Δｐ1 1/2 ） …(6) Ａ2 ／Ａ1 ＝（Δｐ1 ／Δｐ2 ）1/2 …(7) となる。
【００３３】膨張弁としては一般に針弁が用いられるか
ら、原形の調整範囲に加えてさらに断面積比をこの程度
に大きくするのは困難であるので、図１に示した如く電
磁開閉弁１８及び膨張弁４ｃを備えた回路を膨張弁４ａ
に並列に設けることで加算的に制御すれば、上述した如
く圧縮機１１での動力を大幅に低減させることができる
ようになる。
ら、原形の調整範囲に加えてさらに断面積比をこの程度
に大きくするのは困難であるので、図１に示した如く電
磁開閉弁１８及び膨張弁４ｃを備えた回路を膨張弁４ａ
に並列に設けることで加算的に制御すれば、上述した如
く圧縮機１１での動力を大幅に低減させることができる
ようになる。
【００３４】次に、上記空気調和装置の特にピークカッ
ト冷房運転時の冷凍サイクルを循環する冷媒の状態をモ
リエール線図上に表わしたものを図２に示す。図中、＜
１＞は圧縮機１１の吸込口、＜２＞は圧縮機１１の吐出
口、＜３＞は膨張弁４ａ，４ｃの入り口、＜４＞は蒸発
器５の入り口の各位置を、ｉはエンタルピー、ｖは比体
積、ｔは温度、ｓは飽和状態、ｘは乾度を表わすもので
あり、上記の各符号は冷媒の状態量を表わすべく添字と
しても使用するものとする。例えば、ｘ3 は膨張弁４
ａ，４ｃの入り口での冷媒の乾度を、ｔs は飽和状態で
の冷媒の温度を示すものである。
ト冷房運転時の冷凍サイクルを循環する冷媒の状態をモ
リエール線図上に表わしたものを図２に示す。図中、＜
１＞は圧縮機１１の吸込口、＜２＞は圧縮機１１の吐出
口、＜３＞は膨張弁４ａ，４ｃの入り口、＜４＞は蒸発
器５の入り口の各位置を、ｉはエンタルピー、ｖは比体
積、ｔは温度、ｓは飽和状態、ｘは乾度を表わすもので
あり、上記の各符号は冷媒の状態量を表わすべく添字と
しても使用するものとする。例えば、ｘ3 は膨張弁４
ａ，４ｃの入り口での冷媒の乾度を、ｔs は飽和状態で
の冷媒の温度を示すものである。
【００３５】まず、Ｐｄ／Ｐｓ＝ｐ2 ／ｐ1 で運転して
いるときの膨張弁４ａ，４ｃの入り口での温度ｔ3 は、
ｐ2 の飽和温度ｔ2sより低い温度の過冷却状態にある。
蒸発器５の入り口での冷媒の乾度ｘ4 は、次式のように
して定められる。すなわち、 ｉ4 ＝ｉ1 ′・ｘ＋ｉ1 ″・（１−ｘ）＝ｉs ｘ＝（ｉ1 ″−ｉs ）／（ｉ1 ″−ｉ1 ′） ここでｉ1 ″，ｉ1 ′はｐ＝ｐ1 の時の飽和蒸気、及び
飽和液のエンタルピーであり、Ｐｄ／Ｐｓ＝ｐ2 ／ｐ1
に運転状態が変わると凝縮の飽和温度ｔ2's が低下す
る。
いるときの膨張弁４ａ，４ｃの入り口での温度ｔ3 は、
ｐ2 の飽和温度ｔ2sより低い温度の過冷却状態にある。
蒸発器５の入り口での冷媒の乾度ｘ4 は、次式のように
して定められる。すなわち、 ｉ4 ＝ｉ1 ′・ｘ＋ｉ1 ″・（１−ｘ）＝ｉs ｘ＝（ｉ1 ″−ｉs ）／（ｉ1 ″−ｉ1 ′） ここでｉ1 ″，ｉ1 ′はｐ＝ｐ1 の時の飽和蒸気、及び
飽和液のエンタルピーであり、Ｐｄ／Ｐｓ＝ｐ2 ／ｐ1
に運転状態が変わると凝縮の飽和温度ｔ2's が低下す
る。
【００３６】一方、冷凍負荷は変わらないから、対応と
しては蒸発器５の入り口での温度ｉ4 を変えないか、ま
たは過冷却を行なう方法を採ることになる。蒸発器５の
入り口での温度ｉ4 を変えない場合、ｉ3 ′＝ｉ4 の条
件により、水熱交換器１４の出口は気液が混合した２相
状態になるので、この際、 Ｇ＝Ｇε＋Ｇζ …(8) Ａ＝Ａε＋Ａζ …(9) Ｇζ＝Ａζ・αε・（２・ε・γζ・（Ｐｄ−Ｐｓ））1/2 …(10) Ｇε＝Ａε・αζ・（２・ε・γε・（Ｐｄ−Ｐｓ））1/2 …(11) ｗε＝ｗζ …(12) ｘ＝Ｇε／（Ｇε＋Ｇζ） …(13) （但し、ε：ガス冷媒、 ζ：液冷媒。）となる。このとき、上記（１２）式に示
した通りｗε，ｗζは管内乃至絞りを通る流速で等しい
とする。
しては蒸発器５の入り口での温度ｉ4 を変えないか、ま
たは過冷却を行なう方法を採ることになる。蒸発器５の
入り口での温度ｉ4 を変えない場合、ｉ3 ′＝ｉ4 の条
件により、水熱交換器１４の出口は気液が混合した２相
状態になるので、この際、 Ｇ＝Ｇε＋Ｇζ …(8) Ａ＝Ａε＋Ａζ …(9) Ｇζ＝Ａζ・αε・（２・ε・γζ・（Ｐｄ−Ｐｓ））1/2 …(10) Ｇε＝Ａε・αζ・（２・ε・γε・（Ｐｄ−Ｐｓ））1/2 …(11) ｗε＝ｗζ …(12) ｘ＝Ｇε／（Ｇε＋Ｇζ） …(13) （但し、ε：ガス冷媒、 ζ：液冷媒。）となる。このとき、上記（１２）式に示
した通りｗε，ｗζは管内乃至絞りを通る流速で等しい
とする。
【００３７】しかして、上記（１０），（１１）式中の
αε，αζを適宜定めることは可能であるから、冷媒の
流速や体積速度等を知り得るものであり、したがって膨
張弁４ｃとして必要な弁サイズを選定できるものであ
る。
αε，αζを適宜定めることは可能であるから、冷媒の
流速や体積速度等を知り得るものであり、したがって膨
張弁４ｃとして必要な弁サイズを選定できるものであ
る。
【００３８】さらに、圧縮性の流体が絞りを通過する時
には出口圧力は臨界圧力以下には低下せず、流れは閉塞
状態となる。そこで、臨界圧力をＰｃとすると、 Ｐｃ＝ｐ2 ・（２／（ｋ＋１））k/(k-1) …(14) となり、ｋ＝１．１８とすると、 Ｐｃ＝０．５６８・ｐ2 ，ｔ2s＝１０［℃］ に対して、 ｐ2 ＝７．１０，Ｐｃ＝４．０３＜５．１０ であるから、臨界圧力以下であり、上記（１１）式が上
記（１０）式と共に使用できる。
には出口圧力は臨界圧力以下には低下せず、流れは閉塞
状態となる。そこで、臨界圧力をＰｃとすると、 Ｐｃ＝ｐ2 ・（２／（ｋ＋１））k/(k-1) …(14) となり、ｋ＝１．１８とすると、 Ｐｃ＝０．５６８・ｐ2 ，ｔ2s＝１０［℃］ に対して、 ｐ2 ＝７．１０，Ｐｃ＝４．０３＜５．１０ であるから、臨界圧力以下であり、上記（１１）式が上
記（１０）式と共に使用できる。
【００３９】逆に、Ｐｃ＝５．１０となる入り口圧力を
求めると、ｐ2 の最小値ｐ2min＝８．９８を得る。冷媒
Ｒ−２２に対して飽和温度は２０［℃］相当である。動
力の低下は、この圧力比Φ＝８．９８／５．１０程度以
下に下がるものである。
求めると、ｐ2 の最小値ｐ2min＝８．９８を得る。冷媒
Ｒ−２２に対して飽和温度は２０［℃］相当である。動
力の低下は、この圧力比Φ＝８．９８／５．１０程度以
下に下がるものである。
【００４０】しかして、水熱交換器１４の出口に気液分
離器としてのレシーバを設けて、膨張弁４ａ，４ｃに液
化した冷媒のみが流れるようにすれば、上記（１１）式
や上記の臨界圧力を考慮する必要は無くなるものであ
る。
離器としてのレシーバを設けて、膨張弁４ａ，４ｃに液
化した冷媒のみが流れるようにすれば、上記（１１）式
や上記の臨界圧力を考慮する必要は無くなるものであ
る。
【００４１】但しその場合には、乾度をどの程度に見積
るのかが該レシーバの大きさを決める上で有効となる。
次に上記過冷却を行なう場合の動作について説明する。
るのかが該レシーバの大きさを決める上で有効となる。
次に上記過冷却を行なう場合の動作について説明する。
【００４２】この場合、膨張弁４ｃを流れる流量Ｇは上
記（１）式に従うもので、図中にハッチングで示す如
く、冷媒重量当たりのエンタルピー差Δｉ＝ｉ1 −ｉ4
′が増加して冷凍能力が増加するので、この場合は例
えば圧縮機１１をインバータ駆動して流量Ｇを低下させ
る、圧縮機１１の吐出ガスを吸入にバイパスして流量Ｇ
を低下させると共に吸入ガスに液冷媒体をインジェクシ
ョンするなどしてその吸入過熱度の制御を施す、等の能
力制御を行なうようにすればよい。
記（１）式に従うもので、図中にハッチングで示す如
く、冷媒重量当たりのエンタルピー差Δｉ＝ｉ1 −ｉ4
′が増加して冷凍能力が増加するので、この場合は例
えば圧縮機１１をインバータ駆動して流量Ｇを低下させ
る、圧縮機１１の吐出ガスを吸入にバイパスして流量Ｇ
を低下させると共に吸入ガスに液冷媒体をインジェクシ
ョンするなどしてその吸入過熱度の制御を施す、等の能
力制御を行なうようにすればよい。
【００４３】なお、冷媒にＲ−２２を使用した場合の数
値列を参考のために以下に示す。すなわち、 ｐ1 ＝５．０７７［ｋｇ／ｃｍ2 ］（ＥＴ＝０［℃］） ｉ1 ′＝１４８．０［ｋｃａｌ／ｋｇ］ ｉ1 ″＝１０７．１８［ｋｃａｌ／ｋｇ］ ｐ2 ＝１２．８［ｋｇ／ｃｍ2 ］（ＣＴ＝３２［℃］） ｉ3 ＝ｉ4 ＝１０７．１８［ｋｃａｌ／ｋｇ］（ＳＣ＝
７［ｄｅｇ］） ｘ4 ＝０．１４ である。これがｐ2 ＝６．９０［ｋｇ／ｃｍ2 ］（ＣＴ
＝１０［℃］）に下がると、ｉ3 ＝ｉ4 としてｘ4 ＝
０．０９となり、水熱交換器１４の出口は気液の２相と
なる。
値列を参考のために以下に示す。すなわち、 ｐ1 ＝５．０７７［ｋｇ／ｃｍ2 ］（ＥＴ＝０［℃］） ｉ1 ′＝１４８．０［ｋｃａｌ／ｋｇ］ ｉ1 ″＝１０７．１８［ｋｃａｌ／ｋｇ］ ｐ2 ＝１２．８［ｋｇ／ｃｍ2 ］（ＣＴ＝３２［℃］） ｉ3 ＝ｉ4 ＝１０７．１８［ｋｃａｌ／ｋｇ］（ＳＣ＝
７［ｄｅｇ］） ｘ4 ＝０．１４ である。これがｐ2 ＝６．９０［ｋｇ／ｃｍ2 ］（ＣＴ
＝１０［℃］）に下がると、ｉ3 ＝ｉ4 としてｘ4 ＝
０．０９となり、水熱交換器１４の出口は気液の２相と
なる。
【００４４】（第２の実施の形態）以下図面を参照して
本発明の第２の実施の形態を説明する。図３はその冷媒
回路構成を示すもので、基本的には上記図５、図１に示
したものと同様であるので、同一部分には同一符号を付
してその説明は省略する。
本発明の第２の実施の形態を説明する。図３はその冷媒
回路構成を示すもので、基本的には上記図５、図１に示
したものと同様であるので、同一部分には同一符号を付
してその説明は省略する。
【００４５】しかして、１１は圧縮機１に代えて配設さ
れた容量制御が可能な圧縮機、１３は回路全体の動作制
御を行なう制御装置、２１は蓄熱槽６の蓄熱熱交換器７
ｂをバイパスする配管に配設された凝縮圧制御弁、２２
は切換弁３ｃから蓄熱槽６に至る冷媒の圧力を検知して
上記凝縮圧制御弁２１の開度を制御するための検知信号
を出力する圧力センサ、２３は蓄熱槽６の蓄熱熱交換器
７ｂからの冷媒、あるいはこの蓄熱槽６をバイパスして
凝縮圧制御弁２１を通った冷媒を気液分離して液冷媒の
みを切換弁３ｂへ送出するレシーバ、３ｃは圧縮機１１
と凝縮器２との間に配設され、圧縮機１１からの冷媒を
蓄熱槽６内の蓄熱熱交換器７ｂに移送させるための切換
弁、４ｃは膨張弁４ａに対して並列に設けられた膨張
弁、１８は膨張弁４ｃの入口側に設けられた電磁開閉弁
である。
れた容量制御が可能な圧縮機、１３は回路全体の動作制
御を行なう制御装置、２１は蓄熱槽６の蓄熱熱交換器７
ｂをバイパスする配管に配設された凝縮圧制御弁、２２
は切換弁３ｃから蓄熱槽６に至る冷媒の圧力を検知して
上記凝縮圧制御弁２１の開度を制御するための検知信号
を出力する圧力センサ、２３は蓄熱槽６の蓄熱熱交換器
７ｂからの冷媒、あるいはこの蓄熱槽６をバイパスして
凝縮圧制御弁２１を通った冷媒を気液分離して液冷媒の
みを切換弁３ｂへ送出するレシーバ、３ｃは圧縮機１１
と凝縮器２との間に配設され、圧縮機１１からの冷媒を
蓄熱槽６内の蓄熱熱交換器７ｂに移送させるための切換
弁、４ｃは膨張弁４ａに対して並列に設けられた膨張
弁、１８は膨張弁４ｃの入口側に設けられた電磁開閉弁
である。
【００４６】制御装置１３は、切換弁３ａ，３ｃ、膨張
弁４ｃ、及び電磁開閉弁１８に対しても制御動作を行な
うもので、例えば蒸発器５が上部階に設置されて液ヘッ
ドが高く、所定循環量が得られない場合には、急に圧縮
機１１の吸入ガス冷媒の過熱度が大きくなるために、圧
縮機１１の吸入ガス冷媒の圧力及び温度を検出して過熱
度を算出し、この過熱度を適正な値とするべく圧縮機１
１の容量及び膨張弁４ｃの絞り開度を制御する。
弁４ｃ、及び電磁開閉弁１８に対しても制御動作を行な
うもので、例えば蒸発器５が上部階に設置されて液ヘッ
ドが高く、所定循環量が得られない場合には、急に圧縮
機１１の吸入ガス冷媒の過熱度が大きくなるために、圧
縮機１１の吸入ガス冷媒の圧力及び温度を検出して過熱
度を算出し、この過熱度を適正な値とするべく圧縮機１
１の容量及び膨張弁４ｃの絞り開度を制御する。
【００４７】上記のような回路構成にあって、この氷蓄
熱ヒートポンプ式空気調和装置は、通常の冷房運転時に
は図中に実線の矢印Ａで示すように、昼間の電力需要が
多い時のピークカット冷房運転時には破線の矢印Ｂ線で
示すように、そして夜間の蓄熱運転時には波線による実
線の矢印Ｃで示すように、それぞれ冷媒を循環させるこ
とで運転を実行している。
熱ヒートポンプ式空気調和装置は、通常の冷房運転時に
は図中に実線の矢印Ａで示すように、昼間の電力需要が
多い時のピークカット冷房運転時には破線の矢印Ｂ線で
示すように、そして夜間の蓄熱運転時には波線による実
線の矢印Ｃで示すように、それぞれ冷媒を循環させるこ
とで運転を実行している。
【００４８】すなわち、通常の冷房運転時には、圧縮機
１１、切換弁３ｃ、凝縮器２、切換弁３ａ、切換弁３
ｂ、膨張弁４ａ、蒸発器５によって冷凍サイクルを形成
する。また、夜間電力を利用する蓄熱運転時には、圧縮
機１１、切換弁３ｃ、凝縮器２、切換弁３ａ、膨張弁４
ｂ、蓄熱槽６内の蓄熱熱交換器７ａによって冷凍サイク
ルを形成するもので、蓄熱熱交換器７ａで蓄熱槽６内の
水を凍らせて製氷を行なうことで蓄熱している。
１１、切換弁３ｃ、凝縮器２、切換弁３ａ、切換弁３
ｂ、膨張弁４ａ、蒸発器５によって冷凍サイクルを形成
する。また、夜間電力を利用する蓄熱運転時には、圧縮
機１１、切換弁３ｃ、凝縮器２、切換弁３ａ、膨張弁４
ｂ、蓄熱槽６内の蓄熱熱交換器７ａによって冷凍サイク
ルを形成するもので、蓄熱熱交換器７ａで蓄熱槽６内の
水を凍らせて製氷を行なうことで蓄熱している。
【００４９】さらに、昼間の電力需要が多い時のピーク
カット冷房運転時には、夜間に蓄熱槽６内に蓄熱された
氷を使用して、圧縮機１１、切換弁３ｃ、蓄熱槽６ない
の蓄熱熱交換器７ｂ、レシーバ２３、切換弁３ｂ、膨張
弁４ａ及び膨張弁４ｃ、蒸発器５によって冷凍サイクル
を形成する。
カット冷房運転時には、夜間に蓄熱槽６内に蓄熱された
氷を使用して、圧縮機１１、切換弁３ｃ、蓄熱槽６ない
の蓄熱熱交換器７ｂ、レシーバ２３、切換弁３ｂ、膨張
弁４ａ及び膨張弁４ｃ、蒸発器５によって冷凍サイクル
を形成する。
【００５０】この際、圧縮機１１によって吐出したガス
冷媒は、切換弁３ｃを経て蓄熱槽６内の蓄熱熱交換器７
ｂで冷却されて凝縮し、液化する。このとき、上記切換
弁３ｃから蓄熱槽６内の蓄熱熱交換器７ｂに至るガス冷
媒の圧力は圧力センサ２２により検知され、その検知結
果に応じて適宜凝縮圧制御弁２１が開閉制御されること
によって、蓄熱槽６内の蓄熱熱交換器７ｂ側に流す冷媒
流量をコントロールし、凝縮圧力を制御するようにして
いる。
冷媒は、切換弁３ｃを経て蓄熱槽６内の蓄熱熱交換器７
ｂで冷却されて凝縮し、液化する。このとき、上記切換
弁３ｃから蓄熱槽６内の蓄熱熱交換器７ｂに至るガス冷
媒の圧力は圧力センサ２２により検知され、その検知結
果に応じて適宜凝縮圧制御弁２１が開閉制御されること
によって、蓄熱槽６内の蓄熱熱交換器７ｂ側に流す冷媒
流量をコントロールし、凝縮圧力を制御するようにして
いる。
【００５１】しかるに、蓄熱槽６で凝縮された液冷媒と
凝縮圧制御弁２１を通ることで蓄熱槽６をバイパスして
凝縮されなかったガス冷媒は共にレシーバ２３に至り、
ここで気液分離されるので、このレシーバ２３で分離さ
れた液冷媒のみが膨張弁４ａ及び膨張弁４ｃを経て蒸発
器５に入り、ここで蒸発して再び圧縮機１１に吸入され
る。この際、制御装置１３は圧縮機１１に吸入される冷
媒の状態、すなわち圧力と温度とを検知し、その吸入過
熱度を適正値に制御する。
凝縮圧制御弁２１を通ることで蓄熱槽６をバイパスして
凝縮されなかったガス冷媒は共にレシーバ２３に至り、
ここで気液分離されるので、このレシーバ２３で分離さ
れた液冷媒のみが膨張弁４ａ及び膨張弁４ｃを経て蒸発
器５に入り、ここで蒸発して再び圧縮機１１に吸入され
る。この際、制御装置１３は圧縮機１１に吸入される冷
媒の状態、すなわち圧力と温度とを検知し、その吸入過
熱度を適正値に制御する。
【００５２】上記のような構成にあって、このピークカ
ット冷房運転時に期待できる特に圧縮機１１での動力の
低減の程度について考える。すなわち、本発明では蓄熱
槽６における冷却水の温度が０［℃］であるから、ピー
クカット冷房運転時の圧縮機１１の吐出圧力Ｐｄを下げ
ることができ、これが省エネルギのポイントとなる。
ット冷房運転時に期待できる特に圧縮機１１での動力の
低減の程度について考える。すなわち、本発明では蓄熱
槽６における冷却水の温度が０［℃］であるから、ピー
クカット冷房運転時の圧縮機１１の吐出圧力Ｐｄを下げ
ることができ、これが省エネルギのポイントとなる。
【００５３】この場合、冷房負荷が不変であれば、蒸発
器５からの蒸発圧力Ｐｓ、及び冷媒循環量Ｇは不変であ
り、一方、冷媒循環量Ｇは液冷媒のときに上記（１）式
で表わされるので、ΔＰ＝Ｐｄ−Ｐｓが小さくなるとＧ
が低下する。
器５からの蒸発圧力Ｐｓ、及び冷媒循環量Ｇは不変であ
り、一方、冷媒循環量Ｇは液冷媒のときに上記（１）式
で表わされるので、ΔＰ＝Ｐｄ−Ｐｓが小さくなるとＧ
が低下する。
【００５４】反対に、上記（１）式から明らかな如く、
上記膨張弁４ｃにおける絞りの断面積Ａを大きく設定す
れば、吐出圧力Ｐｄを下げたとしても冷媒循環量Ｇを増
加させることができるから、有効径の大きい膨張弁４ｃ
を設けることでこれに対応することができる。
上記膨張弁４ｃにおける絞りの断面積Ａを大きく設定す
れば、吐出圧力Ｐｄを下げたとしても冷媒循環量Ｇを増
加させることができるから、有効径の大きい膨張弁４ｃ
を設けることでこれに対応することができる。
【００５５】ここで、所要動力を低減する効果を推定す
るものとする。図３に示した構成による蓄熱ヒートポン
プ式空気調和装置全体の所要動力Ｐは、圧縮機１１の動
力Ｌが支配的であり、冷媒ガスの状態変化をポリトロー
プ変化とすると、これは上記（２）〜（７）式の関係と
同様となるもので、この本発明の第２の実施の形態にか
かる制御によっても、必要な動力を約１／３に低減させ
ることが見込めることを示している。
るものとする。図３に示した構成による蓄熱ヒートポン
プ式空気調和装置全体の所要動力Ｐは、圧縮機１１の動
力Ｌが支配的であり、冷媒ガスの状態変化をポリトロー
プ変化とすると、これは上記（２）〜（７）式の関係と
同様となるもので、この本発明の第２の実施の形態にか
かる制御によっても、必要な動力を約１／３に低減させ
ることが見込めることを示している。
【００５６】このピークカット冷房運転時の冷凍サイク
ルを循環する冷媒の状態は上記図２のモリエール線図上
で表わしたものと同等となる。蒸発器５の入り口での温
度ｉ4 を変えないものとすると、上記（８）〜（１３）
式で示したようになるもので、やはり膨張弁４ｃとして
必要な弁サイズを選定できる。
ルを循環する冷媒の状態は上記図２のモリエール線図上
で表わしたものと同等となる。蒸発器５の入り口での温
度ｉ4 を変えないものとすると、上記（８）〜（１３）
式で示したようになるもので、やはり膨張弁４ｃとして
必要な弁サイズを選定できる。
【００５７】また、過冷却を行なう場合には、膨張弁４
ａ，４ｃを流れる流量Ｇは上記（１）式に従うもので、
図２中にハッチングで示す如く、冷媒重量当たりのエン
タルピー差Δｉ＝ｉ1 −ｉ4 ′が増加して冷凍能力が増
加するので、この場合は前述したように能力制御を行な
うようにすればよい。
ａ，４ｃを流れる流量Ｇは上記（１）式に従うもので、
図２中にハッチングで示す如く、冷媒重量当たりのエン
タルピー差Δｉ＝ｉ1 −ｉ4 ′が増加して冷凍能力が増
加するので、この場合は前述したように能力制御を行な
うようにすればよい。
【００５８】なお、本発明は上記第１及び第２の実施の
形態で示したような冷媒回路の構成に限るものではな
く、他にも例えば図４に示すような構成とすることも考
えられる。
形態で示したような冷媒回路の構成に限るものではな
く、他にも例えば図４に示すような構成とすることも考
えられる。
【００５９】この場合、基本的な回路構成は上記図１に
示したものと同様であり、３１は水熱交換器１４の出口
側に設けられ、水熱交換器１４の蓄熱熱交換器７ｂで凝
縮された冷媒に対する気液分離を行なうレシーバ、３２
は膨張弁４ａと蒸発器５とをバイパスするインジェクシ
ョン回路３２ａの配管に設けられたインジェクション用
制御弁、３３は圧縮機１１から吐出されたガス冷媒を蒸
発器５に帰還させる配管に設けられた電磁開閉弁であ
る。制御装置１３は、切換弁３ａ，３ｃ、膨張弁４ｃ、
電磁開閉弁１８、インジェクション用制御弁３２、電磁
開閉弁３３に対しても制御動作を行なう。
示したものと同様であり、３１は水熱交換器１４の出口
側に設けられ、水熱交換器１４の蓄熱熱交換器７ｂで凝
縮された冷媒に対する気液分離を行なうレシーバ、３２
は膨張弁４ａと蒸発器５とをバイパスするインジェクシ
ョン回路３２ａの配管に設けられたインジェクション用
制御弁、３３は圧縮機１１から吐出されたガス冷媒を蒸
発器５に帰還させる配管に設けられた電磁開閉弁であ
る。制御装置１３は、切換弁３ａ，３ｃ、膨張弁４ｃ、
電磁開閉弁１８、インジェクション用制御弁３２、電磁
開閉弁３３に対しても制御動作を行なう。
【００６０】このような構成にあって、ピークカット冷
房運転時にインジェクション回路３２ａのインジェクシ
ョン用制御弁３２を制御して吸入ガス中に液冷媒の一部
をインジェクションするように吸入過熱度を制御すると
共に、電磁開閉弁３３を制御して吐出ガスを蒸発器５の
入り口側へバイパスさせることによって能力制御を行な
い、任意の変化後圧力ｐ2 での運転を行なうことができ
るようになる。その他、本発明はその要旨を逸脱しない
範囲内で種々変形して実施することが可能である。
房運転時にインジェクション回路３２ａのインジェクシ
ョン用制御弁３２を制御して吸入ガス中に液冷媒の一部
をインジェクションするように吸入過熱度を制御すると
共に、電磁開閉弁３３を制御して吐出ガスを蒸発器５の
入り口側へバイパスさせることによって能力制御を行な
い、任意の変化後圧力ｐ2 での運転を行なうことができ
るようになる。その他、本発明はその要旨を逸脱しない
範囲内で種々変形して実施することが可能である。
【００６１】
【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、ピー
クカット時の冷房運転でも液冷媒を搬送するための冷媒
液ポンプを不要とし、高低差による液ヘッドの圧損にも
対処可能で運転範囲に制限を受けることなく、信頼性を
向上し、必要な電力を大幅に低減して運転することが可
能な蓄熱式空気調和装置を提供することができる。
クカット時の冷房運転でも液冷媒を搬送するための冷媒
液ポンプを不要とし、高低差による液ヘッドの圧損にも
対処可能で運転範囲に制限を受けることなく、信頼性を
向上し、必要な電力を大幅に低減して運転することが可
能な蓄熱式空気調和装置を提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る冷媒回路の構
成を示す図。
成を示す図。
【図２】同実施の形態に係るモリエール線図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る冷媒回路の構
成を示す図。
成を示す図。
【図４】本発明の実施の形態に係る他の冷媒回路の構成
を例示する図。
を例示する図。
【図５】従来の蓄熱ヒートポンプ式空気調和装置の冷媒
回路の構成を示す図。
回路の構成を示す図。
１…圧縮機 ２…凝縮器 ３ａ〜３ｃ…切換弁 ４ａ〜４ｃ…膨張弁 ５…蒸発器 ６…蓄熱槽 ７ａ，７ｂ…蓄熱熱交換器 ８…冷媒液ポンプ １１…（可変容量）圧縮機 １３…制御装置 １４…水熱交換器 １５…水ポンプ １６…凝縮圧制御弁 １７…圧力センサ １８…電磁開閉弁 ２１…凝縮圧制御弁 ２２…圧力センサ ２３，３１…レシーバ ３２…インジェクション用制御弁 ３３…電磁開閉弁
Claims (6)
- 【請求項１】 圧縮機、室外熱交換器、絞り機構、室内
熱交換器により形成された冷凍サイクルと、 水を入れた蓄熱槽と、 この蓄熱槽内に設置され、蓄熱運転時に槽内の水を冷却
して氷を生成する、上記冷凍サイクルの上記室内熱交換
器と並列に接続された蓄熱熱交換器と、 上記蓄熱槽内に蓄えられた熱を放熱して運転する放熱運
転時に上記室外熱交換器をバイパスして冷媒を循環する
バイパス回路と、 放熱運転時に上記室外熱交換器をバイパスした冷媒と上
記蓄熱槽内の冷水とを熱交換させて同冷媒を凝縮させる
水熱交換器と、 上記放熱運転時に吸入ガスの加熱度が適正値となるよう
に上記圧縮機の容量を制御する容量制御手段とを備え、
上記放熱運転時に上記圧縮機により冷媒を循環させて運
転することを特徴とする蓄熱式空気調和装置。 - 【請求項２】 さらに、上記放熱運転時に上記水熱交換
器での凝縮圧を一定値以上に制御する凝縮圧制御手段を
備えることを特徴とする請求項１記載の蓄熱式空気調和
装置。 - 【請求項３】 さらに、上記蓄熱槽と上記水熱交換器と
の間に設けられた冷水循環経路と、 この冷水循環経路に設けられた冷水ポンプと、 同じく冷水循環経路に設けられた、上記凝縮圧を一定値
以上に制御する凝縮圧制御手段とを備えることを特徴と
する請求項２記載の蓄熱式空気調和装置。 - 【請求項４】 上記水熱交換器は上記蓄熱槽内に設け、
該水熱交換器に対して上記バイパス回路を接続し、該バ
イパス回路に上記凝縮圧制御手段を構成する凝縮圧制御
弁を設けてなることを特徴とする請求項２記載の蓄熱式
空気調和装置。 - 【請求項５】 さらに、上記絞り機構に対して接続され
た、電磁弁と補助絞り機構とを有する並列回路を備える
ことを特徴とする請求項１記載の蓄熱式空気調和装置。 - 【請求項６】 さらに、上記水熱交換器の出口側に設け
られた気液分離器を備えることを特徴とする請求項１記
載の蓄熱式空気調和装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27945196A JPH10122605A (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | 蓄熱式空気調和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27945196A JPH10122605A (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | 蓄熱式空気調和装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10122605A true JPH10122605A (ja) | 1998-05-15 |
Family
ID=17611257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27945196A Withdrawn JPH10122605A (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | 蓄熱式空気調和装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10122605A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015173940A1 (ja) * | 2014-05-15 | 2015-11-19 | 三菱電機株式会社 | 冷凍サイクル装置、及びその冷凍サイクル装置を備えた空気調和装置 |
-
1996
- 1996-10-22 JP JP27945196A patent/JPH10122605A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015173940A1 (ja) * | 2014-05-15 | 2015-11-19 | 三菱電機株式会社 | 冷凍サイクル装置、及びその冷凍サイクル装置を備えた空気調和装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040106 |