JP2508812B2 - 蓄熱式空気調和装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、蓄熱媒体を内蔵する蓄熱槽を備えてなる蓄
熱式空気調和装置に係り、特に蓄熱の利用法の拡大対策
に関する。

（従来の技術） 従来より、蓄熱式空気調和装置として、特開昭61−12
5554号公報に開示される如く、圧縮機、熱源側熱交換
器、減圧機構および負荷側熱交換器を冷媒回路で循環接
続し、蓄熱槽内の熱交換コイルを介して冷媒回路の液管
とガス管とをバイパス路で接続するとともに、三方弁お
よび四路切換弁を配置して上記冷媒回路とバイパス路と
に冷媒の循環経路を切換え可能に構成しておき、通常冷
房運転、冷房運転用の蓄冷熱運転、蓄冷熱回収冷房運
転、通常暖房運転、暖房運転用の蓄暖熱運転および蓄暖
熱回収暖房運転の各種運転モードで装置を運転すること
により、蓄熱槽の蓄熱の有効利用、すなわち使用電力の
低減を図ろうとするものは公知の技術である。

また、特開昭61−110859号公報に開示される如く、複
数の室内熱交換器を配置したマルチ形空気調和装置にお
いて、それぞれの室内熱交換器のガスラインへの接続を
吸入側と吐出側とに個別に切換えるようにしておき、必
要に応じて各室内熱交換器を蒸発器と凝縮器とに使い分
けて、一部で冷房運転を行いながら他方で暖房運転を同
時に行うことにより、それぞれの熱交換で得た冷熱と暖
熱との有効利用、すなわち使用電力の低減を図ろうとす
るものは知られている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来のもののうち前者のもので
は、蓄冷熱あるいは蓄暖熱のための運転を通常の冷房運
転あるいは暖房運転とは別途行う必要があり、そのため
の電力が必要である。したがって、使用電力の節減効果
を十分発揮できない虞れがある。

また、後者のものでは、冷房運転を行っている室内熱
交換器と暖房運転を行っている室内熱交換器との負荷の
バランスがとれない場合には、余剰の熱が外部に排出さ
れるので、運転状態によっては、使用電力の節減効果を
十分発揮できない虞れがある。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、室内側で冷暖同時運転を行いながら蓄熱を行う
手段を講ずることにより、蓄熱の利用効率の向上と利用
用途の拡大とを図ることにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の解決手段は、第１
図に示すように、圧縮機（１）と、一組の熱源側熱交換
器（３）および該熱源側熱交換器（３）用の第１減圧機
構（４）と、互いに並列に接続された複数組の負荷側熱
交換器（６）〜（６）および該負荷側熱交換器（６）用
の減圧機構（５）〜（５）とを循環接続してなり、冷房
サイクルと暖房サイクルとに切換え可能な主冷媒回路
（10）を備えるとともに、蓄熱可能な蓄熱媒体を内蔵す
る蓄熱槽（12）と、該蓄熱槽（12）の蓄熱媒体と冷媒と
の熱交換を行うための熱交換コイル（13）と、該熱交換
コイル（13）用の減圧機構（17）と、該減圧機構（17）
および上記熱交換コイル（13）を介して上記主冷媒回路
（10）の液ライン（8c）とガスライン（8d）とを冷媒の
バイパス可能に接続するバイパス路（16）とを備えた蓄
熱式空気調和装置を対象とする。

そして、冷媒の循環経路を、冷媒が上記熱源側熱交換
器（３）で凝縮されたのち各負荷側熱交換器（６）〜
（６）で蒸発する第１経路、冷媒が各負荷側熱交換器
（６）〜（６）で凝縮されたのち熱源側熱交換器（３）
で蒸発する第２経路、冷媒が一部の負荷側熱交換器
（６），（６）で凝縮されたのち分流して他の負荷側熱
交換器（６）と熱交換コイル（13）とで蒸発する第３経
路、および吐出後分流して一部の負荷側熱交換器（６）
と熱交換コイル（13）とで凝縮された冷媒が他の負荷側
熱交換器（６），（６）で蒸発するように循環する第４
経路とに切換える循環経路切換機構（51）と、冷媒が上
記第1,第２経路を循環して通常冷房運転，通常暖房運転
を行うとともに、冷媒が上記第３経路を循環して一部の
室内ユニット（Ｃ），（Ｄ）では暖房、他の室内ユニッ
ト（Ｂ）では冷房を行いながら蓄熱槽（12）に冷熱を蓄
える蓄冷熱冷暖同時運転、および上記第４経路を循環し
て一部の室内ユニット（Ｂ）では暖房、他の室内ユニッ
ト（Ｃ），（Ｄ）では冷房を行いながら蓄熱槽（12）に
暖熱を蓄える蓄暖熱冷暖同時運転を行うように上記循環
経路切換機構（51）を切換制御する制御手段（25）とを
設けたものである。

（作用） 以上の構成により、本発明では、制御手段（25）によ
り循環経路切換機構（51）が切換制御されて、各室内ユ
ニット（Ｂ）〜（Ｄ）が、各室内ユニット（Ｂ）〜
（Ｄ）の冷房負荷と暖房負荷とがバランスしない場合
に、一部の室内ユニット（Ｂ）で冷房運転を行い、同時
に他の室内ユニット（Ｃ），（Ｄ）で暖房運転を行いな
がら、余剰負荷に相当する熱を蓄冷熱又は蓄暖熱して、
後に必要に応じて利用することにより、できる限り室外
ユニット（Ａ）の運転を行うことなく所要の空調を行う
ことができ、よって、使用電力の低減効果の向上を図る
ことができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について第２図及び第３図以下
の図面に基づいて説明する。

第２図及び第３図は本発明の実施例に係る空気調和装
置の全体構成を示し、１台の室外ユニット（Ａ）に３台
の室内ユニット（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）が接続された，
いわゆるマルチ形空気調和装置が構成されている。上記
室外ユニット（Ａ）には、圧縮機（１）と、暖房運転時
には図中実線のごとく、冷房運転時には図中破線のごと
く接続を切換える第１四路切換弁（２）と、冷房運転時
には凝縮器、暖房運転時には蒸発器となる熱源側熱交換
器としての室外熱交換器（３）と、冷房運転時には冷房
流量を調節し、暖房運転時には冷房を減圧する減圧機構
としての第１電動膨張弁（４）と、圧縮機（１）への吸
入ガス中の液冷媒を分離するためのアキュムレータ
（７）と、液冷媒を貯溜するためのレシーバ（９）とが
主要機器として配置されている。また、上記各室内ユニ
ット（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は同一構成であって、冷房
運転時には冷媒の減圧を行い、暖房運転時には冷媒の流
量を調節する減圧機構としての第２電動膨張弁（５）
と、冷房運転時には蒸発器、暖房運転時には凝縮器とな
る負荷側熱交換器としての室内熱交換器（６）とが主要
機器として配置されている。そして、上記各機器（１）
〜（７）および（９）は冷媒配管（８）によって順次冷
媒の流通可能に接続されており、室外熱交換器（３）で
空気との熱交換により冷媒に付与された熱を各室内熱交
換器（６），（６），（６）で室内空気に付与する主冷
媒回路（10）が構成されている。

一方、上記室外ユニット（Ａ）と室内ユニット
（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）との間には、蓄熱媒体としての
水を内蔵してなる蓄熱槽（12）を備えた蓄熱ユニット
（Ｘ）が配置されており、上記蓄熱槽（12）には、蓄熱
媒体と配管内部の冷媒との熱交換を行うための熱交換コ
イル（13）が設けられている。また、上記主冷媒回路
（10）の液ライン（8c）に介設されたレシーバ（９）の
冷媒をガスライン（8d）にバイパスするバイパス路（1
6）が設けられていて、該バイパス路（16）に上記蓄熱
槽（12）内の熱交換コイル（13）が設けられ、該熱交換
コイル（13）と液ライン（8c）との間に、熱交換コイル
（13）への冷媒を減圧する減圧機構としての第３電動膨
張弁（17）が介設されている。

ここで、上記蓄熱ユニット（Ｘ）のガスライン（8d）
には、第２四路切換弁（19）が上記第１四路切換弁
（２）と並列に配置されていて、該第２四路切換弁（1
9）により、上記バイパス路（16）のガスライン（8d）
側端部が圧縮機（１）の吐出ライン（8a）と吸入ライン
（8b）とに接続切換え可能に設けられている。

さらに、室外ユニット（Ａ）に対して３台の室内ユニ
ット（Ｃ）〜（Ｅ）が並列に接続されていて、それらの
ガスライン（8d）との接続を吐出ライン（8a）側と吸入
ライン（8b）側とに切換えるために、３台の室内ユニッ
ト（Ｂ）〜（Ｄ）に対して、２つの第３四路切換弁（2
2），（22）が配置されている。そして、２つの室内ユ
ニット（Ｃ），（Ｄ）の室内熱交換器（６），（６）の
ガスライン側は互いに並列に一方の第３四路切換弁（2
2）の１ポートに接続され、１つの室内ユニット（Ｂ）
の室内熱交換器（６）のガス側は他方の第３四路切換弁
（22）の１ポートに接続されている。すなわち、２つの
第３四路切換弁（22），（22）により、複数の室内熱交
換器（負荷側熱交換器）（６）〜（６）のガスライン
（8d）への接続を吸入側と吐出側とに個別に切換えるよ
うになされていて、第１〜第３四路切換弁（２），（1
9），（22），（22）、第１〜第３電動膨張弁（４），
（５）〜（５），（17）および第1,第２電磁開閉弁（1
1），（15）により、冷媒の循環経路を、冷媒が上記熱
源側熱交換器（３）で凝縮されたのち各負荷側熱交換器
（６）〜（６）で蒸発する第１経路、冷媒が各負荷側熱
交換器（６）〜（６）で凝縮されたのち熱源側熱交換器
（３）で蒸発する第２経路、冷媒が一部の室内ユニット
（Ｃ），（Ｄ）の負荷側熱交換器（６），（６）で凝縮
されたのち分流して他の室内ユニット（Ｂ）の負荷側熱
交換器（６）と熱交換コイル（13）とで蒸発するように
循環する第３経路、および吐出後分流して一部の室内ユ
ニット（Ｂ）の負荷側熱交換器（６）と熱交換コイル
（13）とで凝縮された冷媒が他の室内ユニット（Ｃ），
（Ｄ）の負荷側熱交換器（６），（６）で蒸発する第４
経路に切換える循環経路切換機構（51）が構成されてい
る。

一方、装置には各種センサ類として、図示しないが、
各室内ユニット（Ｂ）〜（Ｄ）に配置された室温セン
サ、蓄熱槽（12）に配置され蓄熱媒体たる水の温度を検
出するための水温センサ、圧縮機（１）の吐出ライン
（8a）に取付けられ高圧を検出する高圧センサ、及び吸
入ライン（8b）に取付けられ低圧を検出する低圧センサ
が配置されていて、上記各センサの信号は、装置全体の
運転を制御するためのコントローラ（25）に信号の入力
可能に接続されている。該コントローラ（25）は、上記
各センサの信号に応じて、後述の各運転モードを行うよ
うに上記循環経路切換機構（51）を切換制御する制御手
段としての機能を有するものである。

なお、（20）は上記第２四路切換弁（19）の一接続ポ
ート（19d）と吸入ライン（8d）との間に介設されたキ
ャピラリーチューブ、（21a）〜（21e）は、冷媒配管
（８）の室外ユニット（Ａ）出入口に介設された手動開
閉弁である。

次に、制御手段（25）による冷媒の循環経路の切換え
について説明する。本実施冷においては、第１経路によ
る全室内ユニット（Ｂ）〜（Ｄ）の同時通常冷房運転、
及び第２経路による全室内ユニット（Ｂ）〜（Ｄ）の同
時通常暖房運転に加えて、下記の各室内ユニット（Ｂ）
〜（Ｄ）の冷暖同時運転を行うことができる。

すなわち、第２図に示すように、第１〜第３四路切換
弁（２），（19），（22），（22）が図中破線のごとく
切換わり、第１電動膨張弁（４）が閉じかつ各室内ユニ
ット（Ｃ），（Ｄ）の第２電動膨張弁（5,（５）が開い
た状態で、第３電動膨張弁（17）および室内ユニット
（Ｂ）の第２電動膨張弁（５）の開度を適度に調節し
て、冷媒が各室内ユニット（Ｃ），（Ｄ）の室内熱交換
器（６），（６）で凝縮されたのち主冷媒回路（10）と
バイパス路（16）とに分流して室内ユニット（Ｂ）の室
内熱交換器（６）および熱交換コイル（13）で蒸発する
第３経路（図中矢印参照）を循環するように循環経路切
換機構（51）を切換制御することにより、室内ユニット
（Ｂ）では冷房運転、室内ユニット（Ｃ），（Ｄ）では
暖房運転を行いながら、蓄熱槽（12）に冷熱を蓄える蓄
冷熱冷暖同時運転を行うようになされている。

また、第３図に示すように、第１〜第３四路切換弁
（２），（19），（22），（22）がそれぞれ図中実線側
に切換わり、第１電動膨張弁（４）が閉じ、第３電動膨
張弁（17）および室内ユニット（Ｂ）の第２電動膨張弁
（５）が開いた状態で、室内ユニット（Ｃ），（Ｄ）の
第２電動膨張弁（５），（５）の開度を適度に調節しな
がら、吐出冷媒が主冷媒回路（10）とバイパス路（16）
とに分流して、室内ユニット（Ｂ）の室内熱交換器
（６）および熱交換コイル（13）で凝縮されたのち各室
内ユニット（Ｃ），（Ｄ）の室内熱交換器（６），
（６）で蒸発する第４経路（図中矢印参照）を循環する
ように、循環経路切換機構（51）を切換制御することに
より、室内ユニット（Ｂ）では暖房運転、室内ユニット
（Ｃ），（Ｄ）では冷房運転を行いながら、蓄熱槽（1
2）に暖熱を蓄える蓄暖熱冷暖同時運転を行うようにな
されている。

したがって、本実施例では、マルチ形空気調和装置の
各室内ユニット（Ｂ）〜（Ｄ）が、例えば電算室のよう
に常時冷房が必要な室と冬期の早朝だけ暖房が必要な室
とに配置された場合で、各室内ユニット（Ｂ）〜（Ｄ）
の冷暖負荷と暖房負荷とがバランスしない場合に、一部
の室内ユニット（Ｂ）で冷房運転を行い、同時に他の室
内ユニット（Ｃ），（Ｄ）で暖房運転を行いながら、余
剰の負荷の分を蓄冷熱又は蓄暖熱して、後の必要時に利
用することにより、できる限り室外ユニット（Ａ）の運
転を行うことなく所要の空調を行うことができ、よっ
て、使用電力の低減効果の向上を図ることができる。

なお、上記実施例において、循環経路切換機構（51）
として、各四路切換弁（２），（19），（22），（2
2）、電磁開閉弁（11），（15）、電動膨張弁（４），
（５）〜（５），（17）を配置したが、循環経路切換機
構（51）の構成は、上記の他に三方切換弁等を組合せた
ものでもよく、上記実施例に限定されるものではない。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、複数の室内ユ
ニットを備えたマルチ形空気調和装置において、冷媒循
環経路の切換えにより、一部の室内ユニットを冷房しな
がら他の室内ユニットを暖房すると同時に、蓄冷熱又は
蓄暖熱を行う蓄冷熱又は蓄暖熱冷暖同時運転を行うよう
にしたので、蓄熱を利用することにより室外ユニットの
運転頻度を低減しながら所要の空調を行うことができ、
よって、使用電力の低減効果の向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。第２図
および第３図は本発明の実施例を示し、それぞれ、第３
経路における蓄冷熱冷暖同時運転、第４経路における蓄
暖熱冷暖同時運転の各運転モードを示す図である。 （１）……圧縮機、（３）……室外熱交換器（熱源側熱
交換器）、（４）……第１電動膨張弁（減圧機構）、
（５）……第２電動膨張弁（減圧機構）、（６）……室
内熱交換器（負荷側熱交換器）、（8c）……液ライン、
（8d）……ガスライン、（10）……主冷媒回路、（12）
……蓄熱槽、（13）……熱交換コイル、（16）……バイ
パス路、（17）……第３電動膨張弁（減圧機構）、（2
5）……コントローラ（制御手段）、（51）……循環経
路切換機構、（Ａ）室外ユニット、（Ｂ）〜（Ｄ）……
室内ユニット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−121549（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−87563（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−121165（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機（１）と、一組の熱源側熱交換器
   （３）および該熱源側熱交換器（３）用の減圧機構
   （４）と、互いに並列に接続された複数組の負荷側熱交
   換器（６）〜（６）および該負荷側熱交換器（６）〜
   （６）用の減圧機構（５）〜（５）とを循環接続してな
   り、冷房サイクルと暖房サイクルとに切換え可能な主冷
   媒回路（10）を備えるとともに、蓄熱可能な蓄熱媒体を
   内蔵する蓄熱槽（12）と、該蓄熱槽（12）の蓄熱媒体と
   冷媒との熱交換を行うための熱交換コイル（13）と、該
   熱交換コイル（13）用の減圧機構（17）と、該減圧機構
   （17）および上記熱交換コイル（13）を介して上記主冷
   媒回路（10）の液ライン（8c）とガスライン（8d）とを
   冷媒のバイパス可能に接続するバイパス路（16）とを備
   えた蓄熱式空気調和装置において、冷媒の循環経路を、
   冷媒が上記熱源側熱交換器（３）で凝縮されたのち各負
   荷側熱交換器（６）〜（６）で蒸発する第１経路、冷媒
   が各負荷側熱交換器（６）〜（６）で凝縮されたのち熱
   源側熱交換器（３）で蒸発する第２経路、冷媒が一部の
   室内ユニット（Ｃ），（Ｄ）の負荷側熱交換器（６），
   （６）で凝縮されたのち分流して他の室内ユニット
   （Ｂ）の負荷側熱交換器（６）と熱交換コイル（13）と
   で蒸発するように循環する第３経路、および吐出後分流
   して一部の室内ユニット（Ｂ）の負荷側熱交換器（６）
   と熱交換コイル（13）とで凝縮された冷媒が他の室内ユ
   ニット（Ｃ），（Ｄ）の負荷側熱交換器（６），（６）
   で蒸発する第４経路に切換える循環経路切換機構（51）
   と、冷媒が上記第1,第２経路を循環して通常冷房運転，
   通常暖房運転を行うとともに、冷媒が上記第３経路を循
   環して一部の室内ユニット（Ｃ），（Ｄ）では暖房、他
   の室内ユニット（Ｂ）では冷房を行いながら蓄熱槽（1
   2）に冷熱を蓄える蓄冷熱冷暖同時運転、および上記第
   ４経路を循環して一部の室内ユニット（Ｂ）では暖房、
   他の室内ユニット（Ｃ），（Ｄ）では冷房を行いながら
   蓄熱槽（12）に暖熱を蓄える蓄暖熱冷暖同時運転を行う
   ように上記循環経路切換機構（51）を切換制御する制御
   手段（25）とを備えたことを特徴とする蓄熱式空気調和
   装置。