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技術 蓄熱式空気調和装置

出願人 三菱電機株式会社
発明者 飯嶋等岡島次郎森本修滝幸司
出願日 2004年7月21日 (16年4ヶ月経過) 出願番号 2004-212847
公開日 2006年2月2日 (14年9ヶ月経過) 公開番号 2006-029738
状態 未査定
技術分野 可逆サイクルによる圧縮式冷凍機械 その他の空気調和方式
主要キーワード 出入口配管 三分岐 氷結防止 蓄熱作用 蓄冷熱槽 複数室 着霜防止 移行率
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2006年2月2日)のものです。
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図面 (12)

課題

解決手段

圧縮機1、四方弁2、室外熱交換器3、蓄熱熱交換器21、室内流量制御弁41a,41b、室内熱交換器40a,40bを順次接続して構成される冷凍サイクルを有し、また、蓄熱槽21aと、蓄熱槽21a内の冷媒蓄熱媒体との熱交換を行う蓄熱熱交換器21と、冷房又は蓄冷運転時に冷媒を過冷却する過冷却熱交換器4とを備え、過冷却熱交換器4を蓄熱熱交換器21の一端と室外熱交換器3とを接続する接続配管P1の途中に設けるとともに、接続配管P1において過冷却熱交換器4と蓄熱熱交換器21の一端との間に、過冷却熱交換器4側から順に第1の流量制御弁22及び第2の流量制御弁23を接続し、蓄冷運転時に過冷却熱交換器4で過冷却された冷媒を第1の流量制御弁22で減圧後に第2の流量制御弁23を介して蓄熱熱交換器21に流入されるようにした。

概要

背景

蓄熱式空気調和装置の従来例として、例えば「圧縮機,室外熱交換器室外減圧機構室内熱交換器を順次環状に配管接続され冷凍サイクルを有する蓄冷熱式空気調和装置において、蓄冷熱可能な蓄熱媒体貯留する蓄冷熱槽と、この蓄冷熱槽の蓄熱媒体と前記冷凍サイクルの冷媒とを熱交換させるための蓄冷熱用熱交換器とを備え、この蓄冷熱用熱交換器の一端を第1の流量制御弁を介して前記室外減圧機構と室内熱交換器とを接続している液冷媒配管に接続し、この接続点よりも室内熱交換器側の液冷媒配管には第2の流量制御弁を設け、かつ前記蓄冷熱用熱交換器の他端には、第1の開閉弁を介して圧縮機の吸入側に接続する第1の接続配管と、第2の開閉弁を介して圧縮機と室内熱交換器とを接続しているガス冷媒配管に接続する第2の接続配管と、第3の開閉弁を介して前記第2流量制御弁と室内熱交換器との間の液冷媒配管に接続する第3の接続配管とを接続したことを特徴とする蓄冷熱式空気調和装置」がある(特許文献1参照)。

特許登録3284582号

概要

蓄冷運転時の室内熱交換器の氷結防止が可能で安価な蓄熱式空気調和装置を得る。圧縮機1、四方弁2、室外熱交換器3、蓄熱熱交換器21、室内流量制御弁41a,41b、室内熱交換器40a,40bを順次接続して構成される冷凍サイクルを有し、また、蓄熱槽21aと、蓄熱槽21a内の冷媒と蓄熱媒体との熱交換を行う蓄熱熱交換器21と、冷房又は蓄冷運転時に冷媒を過冷却する過冷却熱交換器4とを備え、過冷却熱交換器4を蓄熱熱交換器21の一端と室外熱交換器3とを接続する接続配管P1の途中に設けるとともに、接続配管P1において過冷却熱交換器4と蓄熱熱交換器21の一端との間に、過冷却熱交換器4側から順に第1の流量制御弁22及び第2の流量制御弁23を接続し、蓄冷運転時に過冷却熱交換器4で過冷却された冷媒を第1の流量制御弁22で減圧後に第2の流量制御弁23を介して蓄熱熱交換器21に流入されるようにした。

目的

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、蓄冷運転時の室内熱交換器の氷結を防止することのできる安価な蓄熱式空気調和装置を得ることを第1の目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
3件

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請求項1

圧縮機、四方弁室外熱交換器蓄熱熱交換器室内流量制御弁室内熱交換器を順次接続して構成される冷凍サイクルを有する蓄熱式空気調和装置において、蓄冷熱可能な蓄熱媒体貯溜する蓄熱槽と、蓄熱槽内に配置され、冷媒と蓄熱媒体との熱交換を行うための蓄熱熱交換器と、冷房運転及び蓄冷運転時に冷媒を過冷却する過冷却熱交換器とを備え、該過冷却熱交換器を、前記蓄熱熱交換器の一端と前記室外熱交換器とを接続する第1の接続配管の途中に設けるとともに、前記第1の接続配管において過冷却熱交換器と前記蓄熱熱交換器の前記一端との間に、過冷却熱交換器側から順に第1の流量制御弁及び第2の流量制御弁を接続し、そして、前記過冷却熱交換器と前記第1の流量制御弁との間の前記第1の接続配管を分岐して第3の流量制御弁及び過冷却熱交換器を介して前記圧縮機の吸入側に接続する第1のバイパス管を設け、また、前記蓄熱熱交換器の他端を三分岐し、その一方を第1の開閉弁及び前記四方弁を介して前記圧縮機の吸入側に接続する第2の接続配管に接続し、他方を第2の開閉弁を介して前記圧縮機の吸入側に接続する第3の接続配管に接続し、残り一方を第1の逆止弁及び第3の開閉弁を介して前記室内流量制御弁に接続する第4の接続配管に接続し、前記第4の接続配管において前記第3の開閉弁と前記第1の逆止弁との間から分岐した第5の接続配管を、第4の開閉弁を介して前記第1の流量制御弁と第2の流量制御弁との間を接続している前記第1の接続配管に接続し、その接続点と前記第4の開閉弁との間から分岐した第6の接続配管を、第2の逆止弁を介して前記第4の接続配管に接続した構成を有し、蓄冷運転時には、前記過冷却熱交換器を通過した冷媒の一部が、第3の流量制御弁を通過して減圧された後、再度過冷却熱交換器を通過して前記圧縮機に戻り、前記過冷却熱交換器を通過した冷媒の残りが、過冷却熱交換器の通過時に熱交換されて冷却され、前記第1の流量制御弁で減圧後に第2の流量制御弁を介して前記蓄熱熱交換器に流入されるようにしたことを特徴とする蓄熱式空気調和装置。

請求項2

蓄冷運転時に、前記蓄熱熱交換器から流出する冷媒が前記第1の開閉弁側と前記第2の開閉弁側の2つの流路を通り前記圧縮機に吸入するようにした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

蓄冷運転時に前記室外熱交換器出口冷媒過冷却度所定範囲となるように前記第3の流量制御弁を制御することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の蓄熱式空気調和装置。

請求項4

蓄熱運転時に前記第1の流量制御弁で減圧するようにしたことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載の蓄熱式空気調和装置。

請求項5

暖房運転時に、前記室内流量制御弁で減圧するようにしたことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れかに記載の蓄熱式空気調和装置。

請求項6

圧縮機の中間圧部分に、吸入口とは別にインジェクションポートを設け、該インジェクションポートに、前記第3の接続配管において第2の開閉弁の蓄熱熱交換器側から分岐し、中途に第5の開閉弁が設けられたインジェクション配管を接続したことを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れかに記載の蓄熱式空気調和装置。

請求項7

第1の流量制御弁及び第2の流量制御弁に並列に第6の開閉弁を有する第2のバイパス管を接続し、利用冷房運転時、前記第1の流量制御弁及び前記第2の流量制御弁の冷媒通路には冷媒を流さず、前記第2のバイパス管に流して前記蓄熱熱交換器に流入するようにした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8

冷房運転時に前記室外熱交換器出口冷媒状態と蓄熱熱交換器入口冷媒状態気液二相状態となるように冷媒量を調整しておくことを特徴とする請求項7記載の蓄熱式空気調和装置。

請求項9

冷房運転時よりも蓄冷運転時の蓄冷量を多く設定することを特徴とする請求項7又は請求項8記載の蓄熱式空気調和装置。

技術分野

0001

本発明は、蓄熱ユニットを備えた蓄冷熱式空気調和装置に関し、更に詳しくは、室外機室外ユニット)に、蓄冷熱可能な蓄冷熱媒体を内蔵し蓄冷熱用熱交換器を持つ蓄冷熱槽(蓄熱ユニット)と、室内機とを備え冷暖房を行うことのできる蓄熱式空気調和装置に関するものである。

背景技術

0002

蓄熱式空気調和装置の従来例として、例えば「圧縮機,室外熱交換器室外減圧機構室内熱交換器を順次環状に配管接続され冷凍サイクルを有する蓄冷熱式空気調和装置において、蓄冷熱可能な蓄熱媒体貯留する蓄冷熱槽と、この蓄冷熱槽の蓄熱媒体と前記冷凍サイクルの冷媒とを熱交換させるための蓄冷熱用熱交換器とを備え、この蓄冷熱用熱交換器の一端を第1の流量制御弁を介して前記室外減圧機構と室内熱交換器とを接続している液冷媒配管に接続し、この接続点よりも室内熱交換器側の液冷媒配管には第2の流量制御弁を設け、かつ前記蓄冷熱用熱交換器の他端には、第1の開閉弁を介して圧縮機の吸入側に接続する第1の接続配管と、第2の開閉弁を介して圧縮機と室内熱交換器とを接続しているガス冷媒配管に接続する第2の接続配管と、第3の開閉弁を介して前記第2流量制御弁と室内熱交換器との間の液冷媒配管に接続する第3の接続配管とを接続したことを特徴とする蓄冷熱式空気調和装置」がある(特許文献1参照)。

0003

特許登録3284582号

発明が解決しようとする課題

0004

上記従来技術においては、蓄冷運転時に、第2の流量制御弁を閉じることにより室外機からの高圧液冷媒室内機側に流れることを阻止するよう制御するようにしている。しかしながら、第2の流量制御弁に漏れがある場合は室内機までの接続配管が高圧となり、室内機の流量制御弁に漏れが生じた場合に吸入圧力まで減圧されるため低温となる。このため、室内熱交換器に周囲空気の水分が氷結してしまい、冷房運転の際に動作しなくなるという問題があった。

0005

また、冷媒量を調整するための液溜めを室外機に設けているため、コストが高くなっている。そして、暖房時には余剰冷媒を液溜めに貯留するため、室外機に設けられた室外流量制御弁を膨張弁として制御する必要がある。このため、液溜めから室内機を接続する接続配管が中間圧力となり、複数の室内機間での配管長差や配置位置の高低差が大きい場合には、室内流量制御弁での差圧が小さくなって適性流量を流すことができなくなり、室内機に能力アンバランスが発生するという問題があった。

0006

そしてまた、蓄熱運転では、第1の流量制御弁で減圧するようにしているため、起動時などに蓄熱熱交換器出口冷媒過冷却液状態とならない場合には第1の流量制御弁出口では二相となるため、室外流量制御弁を全開しているものの圧損が大きくなり低圧が異常に下がり、室外熱交換器への着霜や、冷媒循環量が減少するため正常な運転状態になるまでに長時間かかるという問題があった。

0007

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、蓄冷運転時の室内熱交換器の氷結を防止することのできる安価な蓄熱式空気調和装置を得ることを第1の目的とする。

0008

また、上記第1の目的に加え、暖房運転時の室内機間の能力のアンバランスを解消することのできる蓄熱式空気調和装置を得ることを第2の目的とする。

0009

また、上記第1及び第2の目的に加え、蓄熱運転時の室外熱交換器への着霜防止、正常な運転状態になるまでの時間の長時間化を防止することのできる蓄熱式空気調和装置を得ることを第3の目的とする。

課題を解決するための手段

0010

本発明に係る蓄熱式空気調和装置は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、蓄熱熱交換器、室内流量制御弁、室内熱交換器を順次接続して構成される冷凍サイクルを有する蓄熱式空気調和装置において、蓄冷熱可能な蓄熱媒体を貯溜する蓄熱槽と、蓄熱槽内に配置され、冷媒と蓄熱媒体との熱交換を行うための蓄熱熱交換器と、冷房運転及び蓄冷運転時に冷媒を過冷却する過冷却熱交換器とを備え、過冷却熱交換器を、蓄熱熱交換器の一端と室外熱交換器とを接続する第1の接続配管の途中に設けるとともに、第1の接続配管において過冷却熱交換器と蓄熱熱交換器の一端との間に、過冷却熱交換器側から順に第1の流量制御弁及び第2の流量制御弁を接続し、そして、過冷却熱交換器と第1の流量制御弁との間の第1の接続配管を分岐して第3の流量制御弁及び過冷却熱交換器を介して圧縮機の吸入側に接続する第1のバイパス管を設け、また、蓄熱熱交換器の他端を三分岐し、その一方を第1の開閉弁及び四方弁を介して圧縮機の吸入側に接続する第2の接続配管に接続し、他方を第2の開閉弁を介して圧縮機の吸入側に接続する第3の接続配管に接続し、残り一方を第1の逆止弁及び第3の開閉弁を介して室内流量制御弁に接続する第4の接続配管に接続し、第4の接続配管において第3の開閉弁と第1の逆止弁との間から分岐した第5の接続配管を、第4の開閉弁を介して第1の流量制御弁と第2の流量制御弁との間を接続している第1の接続配管に接続し、その接続点と第4の開閉弁との間から分岐した第6の接続配管を、第2の逆止弁を介して第4の接続配管に接続した構成を有し、蓄冷運転時には、過冷却熱交換器を通過した冷媒の一部が、第3の流量制御弁を通過して減圧された後、再度過冷却熱交換器を通過して圧縮機に戻り、過冷却熱交換器を通過した冷媒の残りが、過冷却熱交換器の通過時に熱交換されて冷却され、第1の流量制御弁で減圧後に第2の流量制御弁を介して蓄熱熱交換器に流入されるようにしたものである。

発明の効果

0011

本発明によれば、蓄冷運転時に、過冷却熱交換器で過冷却された冷媒を第1の流量制御弁で減圧後に第2の流量制御弁を介して蓄熱熱交換器に流入されるようにしたので、第3の開閉弁、第4の開閉弁、室内流量制御弁などに仮に漏れがあった場合でも、第1の流量制御弁から室内熱交換器までの経路が低圧となり、室内流量制御弁での圧力差がなく、室内熱交換器に漏れが溜まることがないため、室内熱交換器の氷結を防止することができる。

発明を実施するための最良の形態

0012

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1の蓄熱式空気調和装置の構成を示す図である。
蓄熱式空気調和装置は、室外機(室外ユニット)Aと蓄熱装置(蓄熱ユニット)Bと室内機(室内ユニット)C1,C2とを備え、これらが接続されて冷凍サイクルを構成している。室外機Aと蓄熱装置Bとは、接続配管P1(第1の接続配管)、接続配管P2(第2の接続配管)及び接続配管P3(第3の接続配管)によりそれぞれ接続され、蓄熱装置Bと室内機C1,C2とは接続配管P4(第4の配管)及び接続配管P7によりそれぞれ接続されている。

0013

室外機Aは圧縮機1、四方弁2、室外熱交換器3、過冷却熱交換器4及び第3の流量制御弁5を備えている。過冷却熱交換器4は、後述の蓄熱熱交換器21の一端と室外熱交換器3とを接続する接続配管P1の途中に設けられ、過冷却熱交換器4と蓄熱熱交換器21の前記一端との間には、過冷却熱交換器4側から順に第1の流量制御弁22及び第2の流量制御弁23が接続されている。そして、過冷却熱交換器4と第1の流量制御弁22との間の接続配管P1から分岐され、第3の流量制御弁5及び過冷却熱交換器4を介して前記圧縮機1の吸入側に接続する第1のバイパス管P8が設けられている。また、室外機Aにおいて過冷却熱交換器4と室外熱交換器3との間の接続配管P1には第1の温度センサー6が設けられ、第1のバイパス管P8の過冷却熱交換器4の出入口部分には第2の温度センサー7及び第3の温度センサー8がそれぞれ設けられている。

0014

蓄熱装置Bは、蓄冷熱可能な蓄熱媒体を貯溜する蓄熱槽21aと、蓄熱槽21a内に配置され、冷媒と蓄熱媒体との熱交換を行うための蓄熱熱交換器21とを備えている。蓄熱熱交換器21の一端は、上述したように第2の流量制御弁23及び第1の流量制御弁22を介して過冷却熱交換器4に接続する接続配管P1に接続されている。また、蓄熱熱交換器21の他端は三分岐され、その一方は第1の開閉弁24及び前記四方弁2を介して圧縮機1の吸入側に接続する接続配管P2に接続され、他方は第2の開閉弁25を介して圧縮機1の吸入側に接続する接続配管P3に接続され、残り一方は第1の逆止弁28及び第3の開閉弁26を介して室内流量制御弁41a,41bに接続する接続配管P4に接続されている。

0015

また、接続配管P4において第3の開閉弁26と第1の逆止弁28との間から分岐した接続配管P5(第5の接続配管)は、第1の流量制御弁22と第2の流量制御弁23との間を接続している接続配管P1に第4の開閉弁27を介して接続され、その接続点と第4の開閉弁27との間から分岐した接続配管P6(第6の接続配管)は、第2の逆止弁29を介して接続配管P4に接続されている。蓄熱装置Bにおいて蓄熱熱交換器21の出入口配管には第4の温度センサー30と第5の温度センサー31とが設けられている。

0016

室内機C1,C2は、室内熱交換器40a,40bと室内流量制御弁41a,41bとを備えている。室内熱交換器40a,40bの出入口配管には、第6の温度センサー42a,42bと第7の温度センサー43a,43bとが設けられている。

0017

また、蓄熱式空気調和装置には、各種運転動作(冷房運転、蓄冷運転など)に応じた運転を行うための制御プログラムを記憶する記憶部(図示せず)と、記憶部に記憶された制御プログラムに従って上記各種弁の制御や、蓄熱式空気調和装置全体の制御を行う制御手段(図示せず)とを備えている。

0018

次に、このように構成された蓄熱式空気調和装置の運転動作について説明する。運転動作として、冷房関連として冷房、利用冷房、蓄冷の運転があり、暖房関連では暖房、利用暖房、併用暖房、利用デフロストの各運転がある。以下、これらの運転動作について順次説明する。

0019

ここで、表1に冷房関連の制御弁動作状態をまとめて示す。

0020

0021

<冷房運転>
図2は、冷房運転時の冷媒の流れを示す図である。
圧縮機1から吐出された高温高圧ガス冷媒は、四方弁2から室外熱交換器3に流入、冷却され凝縮液化する。そして、この凝縮液化した冷媒は過冷却熱交換器4に流入する。過冷却熱交換器4に流入した冷媒の一部は、適度な開度に制御されて膨張弁として動作する第3の流量制御弁5によって減圧され、再度過冷却熱交換器4に導かれた後、圧縮機1に戻る。ここで、過冷却熱交換器4を通過後、再度過冷却熱交換器4に導かれた前記冷媒は過冷却熱交換器4で蒸発して、過冷却熱交換器4に流入した残りの冷媒と熱交換して第1の流量制御弁22に向かう冷媒を過冷却状態とする。なお、第3の流量制御弁5は、第2の温度センサー7と第3の温度センサー8とが検知した温度差所定範囲となるようにその開度が制御されており、流量制御を行っている。

0022

過冷却状態となった液冷媒は、接続配管P1から第1の流量制御弁22(全開)、第4の開閉弁27、第3の開閉弁26を介して接続配管P4を通り、室内機C1,C2に流入する。そして、室内流量制御弁41a,41bにより低圧まで減圧される。そして低圧となった冷媒は、室内熱交換器40a,40bで室内空気と熱交換して蒸発し、冷房作用を行う。そしてガス状態となった冷媒は、接続配管P7、P2を通り四方弁2を介して圧縮機1に吸入される。室内流量制御弁41a,41bは、第6の温度センサー42a,42bと第7の温度センサー43a,43bの検出温度に基づいて検知される冷媒の加熱度が所定範囲となるように流量制御する。

0023

上記のように、過冷却熱交換器4により室外機Aから流出する冷媒の過冷却度を十分大きくしているため、蓄熱装置B、室内機C1,C2を接続する接続配管P1、P4が長い場合や、蓄熱装置Bと室内機C1,C2との間に高低差がある場合に圧損により圧力が低下しても、冷媒を液状態とすることができ室内流量制御弁41a,41bの制御性を確保することができる。

0024

<蓄冷運転>
図3は、蓄冷運転時の冷媒の流れを示す図である。以下、蓄熱槽21a内部に溜められた水を冷却、冷水を蓄氷する蓄冷運転の動作を図3を参照しながら説明する。
蓄冷運転時において、圧縮機1から第1の流量制御弁22までの冷媒の流れは冷房運転時と同じであり、圧縮機1から吐出された高温高圧ガス冷媒は、四方弁2から室外熱交換器3、過冷却熱交換器4を通過し、過冷却された液となる。第3の流量制御弁5は第2の温度センサー7と第3の温度センサー8とが検知した温度差が所定範囲となるように流量制御する。過冷却熱交換器4で過冷却された液冷媒は、接続配管P1から、適度な開度に制御されて膨張弁として動作する第1の流量制御弁22に流入し低圧まで減圧された後、第2の流量制御弁23(全開)を介して蓄熱熱交換器21に流入する。そして、ここで熱交換して蓄冷作用を行ってガス状態となり、ガス状態となった冷媒の一部は、第1の開閉弁24及び四方弁2を通り、蓄熱熱交換器21から出て第2の開閉弁25を通ってきた冷媒と合流して圧縮機1に吸入される。なお、第1の流量制御弁22は、蓄熱熱交換器21の出入口配管に設けられた第4の温度センサー30と第5の温度センサー31とが検知した温度に基づいて検知される加熱度が所定範囲となるようにその開度が制御されており、流量制御を行っている。

0025

第3の流量制御弁5は、上述したように第2の温度センサー7と第3の温度センサー8との検知した温度差が所定範囲となるように流量制御しているが、室外熱交換器3の出口に設けられた第1の温度センサー6と、圧縮機1の高圧側の圧力を検出する高圧センサー(図示せず)とにより検知される室外熱交換器3出口冷媒の過冷却度が所定範囲外となった場合は、過冷却度に基づく制御に切り替え、過冷却度が所定範囲内となるように流量制御する。なお、この第3の流量制御弁5の開度制御は、図示しない制御手段によって行われる。

0026

このように、過冷却熱交換器4で過冷却された冷媒を第1の流量制御弁22で減圧後に第2の流量制御弁23を介して蓄熱熱交換器21に流入されるようにしたので、第3の開閉弁26、第4の開閉弁27、室内流量制御弁41a,41bで仮に漏れがあった場合でも、第1の流量制御弁22から室内熱交換器40a,40bまでの経路が低圧となり、室内流量制御弁41a,41bでの圧力差がなく、室内熱交換器40a,40bに漏れが溜まることがないため、室内熱交換器40a,40bが氷結するのを防止することができる。

0027

また、蓄熱熱交換器21の出口冷媒が第1の開閉弁24側と第2の開閉弁25側の2つの流路を通り圧縮機1に吸入される構成としたので、冷媒の圧力損失を小さくすることができ、運転効率を高めることができる。

0028

また、蓄熱熱交換器21に向かう冷媒を過冷却熱交換器4で過冷却してから蓄熱熱交換器21に流入するようにしたので、蓄熱熱交換器21の圧力損失を小さくすることができる。

0029

また、室外熱交換器3出口冷媒の過冷却度を検知するようにして、過冷却度が所定範囲外となった場合は、過冷却度が所定範囲内となるように第3の流量制御弁5を制御するようにしたので、室外熱交換器3の過冷却度が過度に大きくなることがない。このため、液溜めを設けなくても、高圧を適正にすることができるなどにより、効率の高い運転が可能となる。また、液溜めが不要となるため安価に構成できる。

0030

<利用冷房>
図4は、利用冷房運転時の冷媒の流れを示す図である。以下、蓄冷運転時に蓄熱槽21a内部に溜められた冷水及び氷の冷熱を室外機A出口冷媒の冷却に利用する利用冷房運転の動作を図4を参照しながら説明する。
圧縮機1から吐出された高温高圧ガス冷媒は、四方弁2を介して室外熱交換器3に流入し、冷却されて凝縮液化する。そして、この凝縮液化した冷媒は過冷却熱交換器4に流入するが、第3の流量制御弁5は全閉状態とされるため冷却されずに過冷却熱交換器4を通過し、接続配管P1から蓄熱装置Bに流入して、第1の流量制御弁22(全開)、第2の流量制御弁23(中間開度)を通って蓄熱熱交換器21に流入する。この蓄熱熱交換器21で蓄熱槽21a内の蓄冷熱体と熱交換され、過冷却度状態まで冷却される。そして、更にこの冷媒は第1の逆止弁28、第3の開閉弁26を通り室内流量制御弁41a,41bで低圧まで減圧され、室内熱交換器40a,40bで室内空気と熱交換して蒸発し、冷房作用を行う。そして、ガス状態となった冷媒は、接続配管P7、P2から圧縮機1に吸入される。室内流量制御弁41a,41bは冷房運転と同様に制御される。

0031

このように、蓄熱槽21aに溜められた冷熱を利用して冷媒を過冷却度状態としているため効率の高い冷房運転が行える。なお、本例では、第1の流量制御弁22を全開とし、第2の流量制御弁23を中間開度に設定するようにしているが、逆にしてもよい。

0032

次に暖房関連の運転、暖房、利用暖房、併用暖房、利用デフロストの各運転について説明する。
表2に、暖房関連の制御弁の動作状態をまとめて示す。

0033

0034

<暖房運転>
図5は、暖房運転時の冷媒の流れを示す図である。
圧縮機1から吐出された高温高圧ガス冷媒は、四方弁2を介して接続配管P2及び接続配管P7を通り室内熱交換器40a,40bに流入し、室内空気と熱交換して凝縮液化し、暖房作用を行う。そして、この冷媒液は室内流量制御弁41a,41bにより低圧まで減圧された後、分岐し、一方は第3の開閉弁26及び第4の開閉弁27を通過し、他方は第2の逆止弁29を通過して第3の開閉弁26及び第4の開閉弁27を通過した冷媒と合流した後、全開状態の第1の流量制御弁22を通過する。第1の流量制御弁22を通過した冷媒は、過冷却熱交換器4に流入するが、第3の流量制御弁5は全閉状態とされるため、冷却されることなくそのまま過冷却熱交換器4を通過し、室外熱交換器3に流入する。そして、室外熱交換器3で蒸発してガス状態となり圧縮機1に吸入される。室内流量制御弁41a,41bは第6の温度センサー42a,42b、第7の温度センサー43a,43bの検出温度に基づいて検知される冷媒の過冷却度が所定範囲となるように流量制御する。

0035

したがって、室内流量制御弁41a,41bの出口側は低圧となっているため室内流量制御弁41a,41bの出入口の差圧が大きく、複数室内機C1,C2間での配管長差や高低差が大きい場合にも適性流量を流すことができ複数室内機C1,C2それぞれの能力にアンバランスが発生するのを防止できる。

0036

<蓄熱運転>
図6は、蓄熱運転時の冷媒の流れを示す図である。以下、蓄熱槽21aに溜められた水を加熱、温水として蓄熱する蓄熱運転の動作を図6を参照しながら説明する。
圧縮機1から吐出された高温高圧ガス冷媒は、四方弁2を介して接続配管P2から第1の開閉弁24を通り蓄熱熱交換器21に流入し、蓄熱媒体(水)と熱交換して凝縮液化し、蓄熱作用を行う。そして、この液冷媒は全開状態の第2の流量制御弁23を通り、第1の流量制御弁22で低圧に減圧され室外熱交換器3に流入し、外気と熱交換してガス状態となり圧縮機1に吸入される。第1の流量制御弁22は、第4の温度センサー30と圧縮機1の高圧側の圧力を検出する高圧センサー(図示せず)の検出結果に基づいて検知される冷媒の過冷却度が所定範囲内となるように流量制御する。

0037

このように、第1の流量制御弁22で流量制御するようにしたので、第2の流量制御弁23を流れる冷媒が液状態となり、第2の流量制御弁23での圧力損失が小さいので、第1の流量制御弁22の出口側の圧力が異常に下がり冷媒の温度が下がるといった事態を防止できる。よって、室外熱交換器3に着霜するのを防止することができ、また、冷媒循環量が減少して立ち上がりに長時間を要するといった不都合も防止することができる。

0038

また、冷媒の過冷却度が所定範囲内となるように第1の流量制御弁22で流量制御するようにしているので、蓄熱熱交換器21の能力が高い状態で運転することができる。

0039

なお、室内流量制御弁41a,41bは全閉状態としているが、一定時間毎に開き、ガス側接続配管P7、室内熱交換器40a,40bに溜まり込んだ冷媒を室外機A側に回収するようにしても良い。

0040

<利用暖房>
図7は、利用暖房時の冷媒の流れを示す図である。以下、蓄熱槽21aに溜められた温水及び水から吸熱する利用暖房運転を図7を参照しながら説明する。
圧縮機1から吐出された高温高圧ガス冷媒は、四方弁2を介して接続配管P2及び接続配管P7を通り室内熱交換器40a,40bに流入し、室内空気と熱交換して凝縮液化し、暖房作用を行う。そして、この冷媒液は室内流量制御弁41a,41bにより低圧まで減圧された後、分岐し、一方は第3の開閉弁26及び第4の開閉弁27を通過し、他方は第2の逆止弁29を通過して第3の開閉弁26及び第4の開閉弁27を通過した冷媒と合流した後、全開状態の第2の流量制御弁23を介して蓄熱熱交換器21に流入する。そして、ここで温水より吸熱して蒸発し、ガス状態となって第2の開閉弁25を介して接続配管P3から圧縮機1に戻る。なお、室内流量制御弁41a,41bは、上記の暖房運転と同様に制御される。

0041

<併用暖房>
図8は、併用暖房時の冷媒の流れを示す図である。以下、温水温度が低下して吸入飽和温度外気温度を下回った場合に蓄熱槽21a内の水と外気の両方から吸熱して暖房運転する併用暖房運転を図8を参照しながら説明する。
圧縮機1から吐出された高温高圧ガス冷媒は、四方弁2を介して接続配管P2及び接続配管P7を通り室内熱交換器40a,40bに流入し、室内空気と熱交換して凝縮液化し、暖房作用を行う。そして、この冷媒液は、室内流量制御弁41a,41bにより低圧まで減圧された後、分岐し、一方は第3の開閉弁26及び第4の開閉弁27を通過し、他方は第2の逆止弁29通過して第3の開閉弁26及び第4の開閉弁27を通過した冷媒と合流する。その後、一部の冷媒は第2の流量制御弁23から蓄熱熱交換器21に流入し、蓄熱媒体と熱交換してガス状態となり、第2の開閉弁25から接続配管P3を通り圧縮機1に吸入される。一方、残りの冷媒は第1の流量制御弁22を通過し、室外熱交換器3で外気と熱交換してガス状態となり四方弁2を通過し、接続配管P3からの冷媒と合流して圧縮機1に吸入される。第2の流量制御弁23は全開状態のままとし、第1の流量制御弁22は所定開度開いた状態とする。第2の流量制御弁23は予め決められた開度に固定する。これはハンチングを防止するためである。なお、逆に第1の流量制御弁22を所定開度とし、第2の流量制御弁23を全開にしてもよい。

0042

<利用デフロスト>
図9は、利用デフロスト運転時の冷媒の流れを示す図である。以下、蓄熱槽21aから吸熱して室外熱交換器3に付着した融解する利用デフロスト運転の動作を、図9を参照しながら説明する。
圧縮機1から吐出された高温高圧ガス冷媒は、四方弁2を介して室外熱交換器3に流入し、ここで霜を加熱してデフロストする。霜と熱交換し凝縮した冷媒は、第1の流量制御弁22、第2の流量制御弁23を通り蓄熱熱交換器21に流入して熱交換しガス状態となり第2の開閉弁25から接続配管P3を通り圧縮機1に吸入される。
デフロスト運転の入切は、例えば第1の温度センサー6とタイマーによるカウント時間とに基づいて行い、具体的には例えばデフロスト入条件は、第1の温度センサー6の温度が所定温度より低下し、かつ、その時間をタイマーによりカウントして所定時間を越えた場合とし、デフロスト切条件は、第1の温度センサー6の温度が所定温度以上となった場合とする。

0043

実施の形態2.
図10は、本発明の実施の形態2の蓄熱式空気調和装置の構成を示す図である。図10において、図1と同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。
圧縮機50はインジェクションポートを設けた圧縮機で、インジェクションポートには、第2の開閉弁25の蓄熱熱交換器21側から分岐し、中途に第5の開閉弁52が設けられたインジェクション配管51が接続されている。インジェクションポートは圧縮機50の圧縮室の中間圧力(吸入と吐出圧力の間の圧力)部分に設けられている。

0044

次に運転動作について説明するが、実施の形態2の動作は基本的には実施の形態1と同様であり、ここでは実施の形態1と異なる併用暖房運転時の動作についてのみ説明する。なお、併用暖房運転以外の運転では第5の開閉弁52は閉じられている。

0045

ここで、表3に、実施の形態2における併用暖房運転における制御弁の動作を示す。

0046

0047

<併用暖房運転>
図10には、暖房運転時の冷媒の流れが示されている。
圧縮機50から吐出された高温高圧ガス冷媒は、室内熱交換器40a,40bに流入し、室内空気と熱交換して凝縮液化し、暖房作用を行う。そして、この冷媒液は、室内流量制御弁41a,41bにより中間圧まで減圧された後、分岐し、一方は第3の開閉弁26及び第4の開閉弁27を通過し、他方は第2の逆止弁29通過して第3の開閉弁26及び第4の開閉弁27を通過した冷媒と合流する。その後、一部の冷媒は第2の流量制御弁23から蓄熱熱交換器21に流入し、蓄熱媒体と熱交換して第5の開閉弁52及びインジェクション配管51を通り圧縮機50の圧縮室の中間圧部分に流入する。一方、残りの冷媒は第1の流量制御弁22で低圧まで圧力が低下され、室外熱交換器3で外気と熱交換してガス状態となり四方弁2を介して圧縮機50に吸入される。第2の流量制御弁23は圧縮機50の吐出温度が所定以下となるよう制御される。また、第1の流量制御弁22は所定開度開いた状態とする。

0048

このように、蓄熱熱交換器21で蒸発した冷媒を中間圧で圧縮機50に吸入するようにしたため、圧縮機50から吐出される冷媒循環量が増加し、暖房能力の高い運転が可能となる。

0049

なお、上記実施の形態2では、第2の開閉弁25及び第5の開閉弁52を蓄熱装置B内に設けているが、室外機A内に設けてもよい。この場合、図10において第2の開閉弁25の蓄熱熱交換器21側から分岐させていたインジェクション配管51を、第2の開閉弁25の蓄熱熱交換器21と反対側で且つ室外機Aの内部に位置する部分から分岐させ、中途に第5の開閉弁52を設けて圧縮機50のインジェクションポートに接続する。このように接続することにより、室外ユニットAと蓄熱装置Bとの接続配管をP1,P2,P3の3本とすることができ工事性をよくすることができる。

0050

実施の形態3.
図11は、本発明の実施の形態3の蓄熱式空気調和機の構成を示す図である。図11において、図1と同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。
実施の形態3においては、第1の流量制御弁22及び第2の流量制御弁23に並列に、第6の開閉弁60を有する第2のバイパス管P9を接続するようにしたものである。

0051

次に運転動作について説明するが、実施の形態3の動作は基本的には実施の形態1と同様であり、ここでは実施の形態1と異なる利用冷房運転持の動作についてのみ説明する。
なお、上記以外の運転で第6の開閉弁60は閉じられている。

0052

圧縮機1から吐出された高温高圧ガス冷媒は、四方弁2から室外熱交換器3に流入し、冷却されて凝縮液化する。そして、この凝縮液化した冷媒は過冷却熱交換器4に流入するが、第3の流量制御弁5は全閉状態とされるため冷却されずに過冷却熱交換器4を通過しする。ここで、第1の流量制御弁22及び第2の流量制御弁23は全閉状態、第6の開閉弁60は開状態となっているため、過冷却熱交換器4を通過した冷媒は、第1の流量制御弁22及び第2の流量制御弁23の冷媒通路は通過せずに第2のバイパス管P9側を通り、蓄熱熱交換器21に流入する。そして、蓄熱槽21a内の蓄冷熱体と熱交換され、過冷却状態まで冷却される。そして、更にこの冷媒は第1の逆止弁28、第3の開閉弁26を通り室内流量制御弁41a、41bで低圧まで減圧され、室内熱交換器40a,40bで室内空気と熱交換して蒸発し、冷房作用を行う。そして、ガス状態となった冷媒は、接続配管P7、P2から圧縮機1に吸入される。室内流量制御弁41a,41bは冷房運転と同様に制御される。

0053

このように運転することにより、第6の開閉弁60を有する第2のバイパス配管P9を冷媒が通過するため、バイパスさせずに第1の流量調整弁22と第2の流量調整弁23を通過させた場合に比べて圧力損失を低減でき、熱交換器21での熱交換量を増やすことが可能となり、効率の高い冷房運転が行える。

0054

また、利用冷房運転時に室外熱交換器3出口冷媒状態と蓄熱熱交換器21入口冷媒状態気液二相状態になるように冷媒量を調整しておくと、室外熱交換器3での熱交換量を減らすことができるので高圧圧力を減らすことができる。その結果、圧縮機1の消費電力量が減り、効率の高い冷房運転が行える。

0055

また、利用冷房運転時に室外熱交換器B出口冷媒状態を蓄熱熱交換器21入口冷媒状態が液状態のときよりも蓄冷運転時の蓄冷量を多く設定しておくと、夜間への移行率が高まり安価な深夜電力を有効に使うことができるのでランニングコストの安い運転が可能となる。

図面の簡単な説明

0056

本発明の実施の形態1の蓄熱式空気調和装置の構成を示す図である。
冷房運転時の冷媒の流れを示す図である。
蓄冷運転時の冷媒の流れを示す図である。
利用冷房運転時の冷媒の流れを示す図である。
暖房運転時の冷媒の流れを示す図である。
蓄熱運転時の冷媒の流れを示す図である。
利用暖房運転時の冷媒の流れを示す図である。
併用暖房時の冷媒の流れを示す図である。
利用デフロスト運転時の冷媒の流れを示す図である。
本発明の実施の形態2の蓄熱式空気調和装置の構成を示す図である。
本発明の実施の形態3の蓄熱式空気調和装置の構成を示す図である。

符号の説明

0057

1圧縮機、2四方弁、3室外熱交換器、4過冷却熱交換器、5 第3の流量制御弁、21蓄熱熱交換器、21a蓄熱槽、22 第1の流量制御弁、23 第2の流量制御弁、24 第1の開閉弁、25 第2の開閉弁、26 第3の開閉弁、27 第4の開閉弁、28 第1の逆止弁、29 第2の逆止弁、40a,40b室内熱交換器、41a,41b室内流量制御弁、42a,42b 第6の温度センサー、43a,43b 第7の温度センサー、50 圧縮機、51インジェクション配管、52 第5の開閉弁、60 第6の開閉弁、A室外機、B蓄熱装置、C1,C2室内機、P1〜P7接続配管、P8 第1のバイパス管、P9 第2のバイパス管。

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