JP2003269752A

JP2003269752A - 空気調和装置

Info

Publication number: JP2003269752A
Application number: JP2002069585A
Authority: JP
Inventors: Masashi Takazawa; 正志高澤
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Air Conditioning Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Air Conditioning Co Ltd
Priority date: 2002-03-14
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2003-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】冷房運転での蓄熱利用範囲を広げ、圧縮機の
オンオフ回数を低減させることにより、空調運転の快適
性向上と、圧縮機の運転改善、および、蓄熱の無駄な使
用を抑えたことを特徴とする空気調和装置を提供するこ
とにある。【解決手段】室内制御部３０に設定された室内目標温
度と、室内温度センサ２８からの温度信号との温度差
と、冷媒温度センサ２９からの温度信号とにより、サブ
クール制御を行なわせ、それでも室内空調負荷に対して
過剰な冷房能力となってしまう場合、蓄熱電動弁１９を
全閉状態とし、解氷弁２０と、サブクール弁２２とをオ
フ（閉）として、液管弁２１をオン（開）とし、蓄熱コ
イル１７を流通して室内ユニット２へ循環する冷媒を遮
断することにより、蓄熱非利用運転を行わせることが可
能となり、蓄熱が零からの利用範囲と広がるとともに、
圧縮機１０の停止回数も低減させることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】蓄熱槽を有し、この蓄熱槽へ
冷熱または温熱を蓄熱して、空調運転を行う空気調和装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】これまでの蓄熱式空気調和装置は、定速
の圧縮機と、蓄熱槽とを内蔵した室外ユニットと、室内
ユニットとをユニット間配管、および、通信配線で接続
して構成し、夜間、前記蓄熱槽と、前記圧縮機とで蓄熱
運転を行ない、昼間の冷房運転や、暖房運転に前記蓄熱
を利用して、経済的、かつ、快適な空調運転を行わせて
いた。

【０００３】また、前記蓄熱を利用して、上記昼間の冷
房運転や、暖房運転を行わせることにより、この昼間で
の消費電力などを抑えた運転が可能となることから、こ
の蓄熱を利用しての運転に重点を置いた運転制御が行な
われていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記圧縮機
は、上記の様に、定速の圧縮機を用い、運転させるか、
停止させるかの２者択一の制御を行なっており、また、
冷媒制御弁の特性として、電磁弁をオン（開）とした時
の流路抵抗に対して、電動弁を全開状態とした時の流路
抵抗の方が大きいため、前記室内ユニットからの空調負
荷信号が軽く、前記蓄熱槽での氷凝縮を必要としない様
な冷房運転であっても、上記の様に、前記蓄熱電動弁の
みで前記蓄熱コイルを流通する冷媒の冷媒量を制御する
制御手段では、若干の冷媒は、前記蓄熱コイルを流通し
てしまい、上記氷凝縮を利用しての冷房運転が行なわれ
てしまい、前記圧縮機をオンオフさせるサーモサイクル
運転が頻繁に行なわれる結果となっていた。

【０００５】また、冷房運転中の前記圧縮機が運転して
いる状態では、前記室内ユニットへ循環する冷媒の冷房
能力を絞っていても、前記室内熱交換器内での冷媒蒸発
が行なわれ、前記室内熱交換器は冷やされているため、
この室内空気に含まれた湿気は、前記室内熱交換器の表
面へ結露して、前記室内空気より分離され、湿気の少な
い快適な室内空調を提供出来ていたが、前記圧縮機が停
止すると、当然であるが、前記室内熱交換器内での冷媒
蒸発が行なわれなくなり、この室内熱交換器の温度は上
昇するため、室内熱交換器表面に結露した前記湿気は、
再度蒸発し始め、この室内熱交換器を通過する室内空気
へと戻ってしまい、人間が不快と感じる要因の１つであ
る湿度を高めるかたちとなってしまっていた。いわゆ
る、湿気戻り現象の発生である。

【０００６】このことより、快適な室内空調を持続させ
るには、なるべく圧縮機を停止させず、運転を継続させ
ることが必要であり、このためには、室内空調負荷に応
じて、蓄熱槽からの蓄熱利用運転を出来る限り零に近い
ところまで絞れることが要求されていた。

【０００７】さらに、前記蓄熱運転を行なう時間帯は、
夜間電力利用が可能な時間帯と限られているため、万が
一、前記夜間電力を利用しての蓄熱運転が正常に行なわ
れ無かった場合には、前日の冷房運転で残された蓄熱量
と、前夜蓄熱された分の蓄熱量とが、利用可能な蓄熱量
となってしまい、日中の冷房運転の殆どを前記室外熱交
換での外気による冷媒冷却に頼る結果となってしまって
いた。

【０００８】そこで、本発明の目的は、冷房運転での蓄
熱利用範囲を広げ、圧縮機の停止回数を低減させること
により、空調運転の快適性向上と、圧縮機の運転改善を
行うとともに、蓄熱の無駄な使用を抑え、経済的な蓄熱
運転、および、蓄熱利用運転を可能としたことを特徴と
する空気調和装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、室外ユニットと、室内ユニットと、蓄熱槽とを備
え、この蓄熱槽へ冷熱、或いは、温熱を蓄熱する空気調
和装置において、前記蓄熱槽をバイパスする、蓄熱非利
用運転手段を備えたことを特徴とするものである。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のものにおいて、前記蓄熱非利用運転手段を、前記室内
ユニットに設けた冷媒温度センサからの温度信号と、室
内温度センサからの温度信号と、前記室内目標温度の温
度信号との少なくともいずれかの温度信号に応じて、行
なう制御手段としたことを特徴とするものである。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載のものにおいて、前記蓄熱非利用運転手段を、
途中に冷媒制御弁を備えて前記蓄熱槽を迂回する冷媒回
路を設けたことを特徴とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図３を用いて説明する。

【００１３】まず、第１の実施形態について説明する
と、図１に示す様に、蓄熱バイパス弁３４を備えた蓄熱
バイパス管３５を、蓄熱部４を迂回する様に設けた蓄熱
式空気調和装置１０１で、冷房運転中、上記サーブクー
ル制御で、室内ユニット２へ循環させる冷媒を氷凝縮さ
せる必要が無い場合、蓄熱電動弁１９を全閉とし、解氷
弁２０と、液管弁２１とをオフ（閉）として、この蓄熱
バイパス弁３４をオン（開）させて、図１の実線矢印で
示す様に冷媒を流通させて、蓄熱非利用運転を行わせる
ものである。

【００１４】この蓄熱非利用運転を行わせる制御手段
は、図２のフローチャートに示す様に、ステップ１で
は、圧縮機１０が運転を開始してから所定の時間が経過
したか否かを確認し、経過していれば、ステップ３へと
進み、経過していなければ、目標ＳＣ値を一定値ａにセ
ットして（Ｓ２）、ステップ３へと進む。

【００１５】ステップ３では、室内温度センサ２８から
の温度信号が、前記室内目標温度の温度信号以下となっ
ているか、或いは、冷媒温度センサ２９からの温度信号
が、一定温度以下までに低下しているか否かを判断す
る。

【００１６】ここで、もし、室内温度センサ２８からの
温度信号が、前記室内目標温度の温度信号以下となって
いる、或いは、冷媒温度センサ２９からの温度信号が、
一定温度以下まで低下していると判断されると、蓄熱電
動弁１９が全開状態であるか否かを判断し（Ｓ４）、こ
の蓄熱電動弁１９が全開状態であれば、ステップ１６へ
進み、全開状態で無ければ、ΔＳＣの値を−１とセット
して（Ｓ５）ステップ１０へ進む。

【００１７】ステップ３で、室内温度センサ２８からの
温度信号が、前記室内目標温度の温度信号以下となって
いない、或いは、冷媒温度センサ２９からの温度信号が
前記一定温度以下まで低下していないと判断されると、
蓄熱非利用運転中であることを示すフラグｂがセットさ
れているか否かを確認して（Ｓ６）、フラグｂがセット
されていれば、ステップ２２へと進み、フラグｂがセッ
トされていなければ、ステップ７へと進む。

【００１８】ステップ７で、室内温度センサ２８からの
温度信号が、前記室内目標温度の温度信号以上となって
いる、或いは、冷媒温度センサ２９からの温度信号が、
前記一定温度以上であると判断されると、ΔＳＣの値を
＋１とセットして（Ｓ８）、ステップ１０へ進み、そう
で無ければ、ΔＳＣの値を０とセットして（Ｓ９）ステ
ップ１０へ進む。

【００１９】ステップ１０では、前回のこのサブクール
制御時に、メモリＳＣｏｌｄへ保存しておいた値と、ス
テップ５と、ステップ８と、ステップ９とのいずれかで
セットされたΔＳＣの値より、目標ＳＣを算出し、この
求められた前記目標ＳＣの値を前記メモリＳＣｏｌｄへ
保存して（Ｓ１１）、前記目標ＳＣの値と、室外液温度
センサからの温度信号による値と、蓄熱Ｅ２温度センサ
３２からの温度信号による値とで、蓄熱電動弁１９を開
閉するパルス数ＤＰを算出する（Ｓ１２）。

【００２０】ステップ１３で、前記ΔＳＣの値が、０以
上の値であるか否かを判断し、０未満の負の値であった
ならば、蓄熱電動弁１９を上記ステップ１２で算出した
パルス数ＤＰ分開けて（Ｓ１４）このフローチャートを
終了し、０以上の値であったならば、蓄熱電動弁１９を
上記ステップ１２で算出したパルス数ＤＰ分閉める（Ｓ
１５）。

【００２１】そして、上記ステップ４で蓄熱電動弁１９
が全開状態となっていることが判断されると、蓄熱非利
用運転中であること示すフラグｂがセットされているか
否かを確認し（Ｓ１６）、フラグｂがセットされていれ
ば、圧縮機１０を停止させ、室外ユニット１をサーモオ
フさせて（Ｓ１７）、このフローチャートを終了し、フ
ラグｂがセットされていなければ、このフラグｂをセッ
トし（Ｓ１８）、蓄熱バイパス弁３４をオン（開）とし
て（Ｓ１９）、解氷弁２０と、サブクール弁２２とをオ
フ（閉）とし（Ｓ２０）、蓄熱電動弁１９を全閉状態と
して（Ｓ２１）、このフローチャートを終了する。

【００２２】また、ステップ６で、フラブｂがセットさ
れていたならば、このフラグｂをリセットし（Ｓ２
２）、蓄熱電動弁１９を全開状態とし（Ｓ２３）、解氷
弁２０と、サブクール弁２２とをオン（開）とし（Ｓ２
４）、蓄熱バイパス弁３４をオフ（閉）として（Ｓ２
５）、このフローチャートを終了する。

【００２３】この様に、蓄熱電動弁１９を全開状態にし
ても、蓄熱コイル１７を流通し氷凝縮されて室内ユニッ
ト２へ循環してしまう冷媒を遮断し、圧縮機１０より吐
出された全ての冷媒を、蓄熱バイパス弁３４をオン
（開）として蓄熱バイパス管３５を流通させ、蓄熱非利
用運転を行わせることにより、室内ユニット２の空調負
荷が、極軽負荷となっている場合でも圧縮機１０を運転
させたまま対応することが可能となり、圧縮機１０の運
転改善を行えるとともに、蓄熱槽１６の蓄熱も零からの
使用となるため、蓄熱の利用範囲も広げることが可能と
なる。

【００２４】また、この他の実施形態としては、第２、
第３の実施形態とすることも可能である。

【００２５】第２の実施形態では、第１の実施形態で説
明した蓄熱バイパス弁３４、および、蓄熱バイパス管３
５を設けずに、蓄熱コイル１７を流通して氷凝縮される
冷媒を遮断し、蓄熱非利用運転を行わせている。

【００２６】この第２の実施形態について説明すると、
図３に示す様に、冷媒回路は、これまでの蓄熱式空気調
和装置１００のままとして、蓄熱電動弁１９を全開状態
とし、解氷弁２０と、液管弁２１とをオフ（閉）とし
て、実線矢印で示す様に冷媒を流通させて、蓄熱非利用
運転を行わせるものである。

【００２７】この蓄熱非利用運転を行わせる制御手段
は、図４のフローチャートに示す様になっている。

【００２８】なお、この図４のフローチャートでのステ
ップ１からステップ１５までは、図２のフローチャート
に示したものと同じであるため、説明は省略する。

【００２９】また、フローチャート中で使用しているフ
ラグｂも図２のフローチャートで説明した蓄熱非利用運
転中であることを示すフラグである。

【００３０】この図４のフローチャートでは、ステップ
３で、室内温度センサ２８からの温度信号が、前記室内
目標温度の温度信号以下となっている、或いは、冷媒温
度センサ２９からの温度信号が、一定温度以下まで低下
していると判断され、ステップ４で、蓄熱電動弁１９が
全開状態となっていると判断されると、フラグｂがセッ
トされているか否かを確認し（Ｓ１６）、フラグｂがセ
ットされていれば、圧縮機１０を停止させ、室外ユニッ
ト１をサーモオフさせて（Ｓ１７）このフローチャート
を終了し、フラグｂがセットされていなければ、このフ
ラグｂをセットし（Ｓ１８）、解氷弁２０をオフ（閉）
として（Ｓ１９）このフローチャートを終了する。

【００３１】また、ステップ３で、室内温度センサ２８
からの温度信号が、前記室内目標温度の温度信号以下と
なっていない、或いは、冷媒温度センサ２９からの温度
信号が前記一定温度以下まで低下していないと判断さ
れ、ステップ６で、フラグｂがセットされていたなら
ば、このフラグｂをリセットし（Ｓ２０）、解氷弁２０
をオン（開）として（Ｓ２１）、このフローチャートを
終了する。

【００３２】この様に、解氷弁２０をオフ（閉）とする
ことで、蓄熱コイル１７へ流通する冷媒を遮断できるた
め、上述の図１で示した様に、新たな蓄熱バイパス弁３
４や、蓄熱バイパス管３５を設けずとも、蓄熱槽１６を
バイパスさせて、前記冷媒を室内ユニット２へ循環させ
ることができ、蓄熱非利用運転を行わせることが可能と
なる。

【００３３】さらに、上記第１の実施形態では、蓄熱槽
１６をバイパスさせるため、それまで前記冷媒が、主と
して流通していた、レシーバタンク１８から、蓄熱電動
弁１９、サブクール弁２２、室内電動弁２３へと順次経
由する冷媒経路を、蓄熱バイパス管３５へ切替えて、蓄
熱非利用運転を行わせているのに対し、この第２の実施
形態では、これまでの前記冷媒が主として流通していた
冷媒経路をも変更し無いため、この蓄熱非利用運転へ移
行する際に冷媒音が発生してしまう可能性も無い。

【００３４】もちろん、室内ユニット２の空調負荷が、
極軽負荷となっている場合でも圧縮機１０を運転させた
まま対応することも可能であり、圧縮機１０の運転改善
を行えるとともに、蓄熱槽１６の蓄熱も零からの使用と
なるため、蓄熱の利用範囲も広げることが可能となる。

【００３５】次に、第３の実施形態について説明する
と、図５に示す様に、冷媒回路は、これまでの蓄熱式空
気調和装置１００のままとし、蓄熱電動弁１９を全閉状
態として、液管弁２１をオン（開）とし、解氷弁２０
と、サブクール弁２２とをオフ（閉）として、実線矢印
で示す様に冷媒を流通させて、蓄熱非利用運転を行わせ
るものである。

【００３６】この蓄熱非利用運転を行わせる制御手段
は、図６のフローチャートに示す様になっている。

【００３７】なお、この図６のフローチャートでは、ス
テップ６で確認するフラグをｂと、ｃととしていること
を除き、ステップ１からステップ１５までは、図２、お
よび、図４のフローチャートに示したものと同じである
ため、説明は省略する。

【００３８】なお、フローチャート中で使用しているフ
ラグｂは、図２、および、図４のフローチャートで説明
した蓄熱非利用運転中であることを示すフラグであり、
フラグｃは、液管弁２１が、オン（開）となっているか
否かを示すフラグである。

【００３９】この図６のフローチャートでは、ステップ
３で、室内温度センサ２８からの温度信号が、前記室内
目標温度の温度信号以下となっている、或いは、冷媒温
度センサ２９からの温度信号が、一定温度以下まで低下
していると判断され、ステップ４で、蓄熱電動弁１９が
全開状態となっていると判断されると、フラグｂがセッ
トされているか否かを確認し（Ｓ１６）、フラグｂがセ
ットされていれば、圧縮機１０を停止させ、室外ユニッ
ト１をサーモオフさせて（Ｓ１７）このフローチャート
を終了し、フラグｂがリセットされていれば、フラグｃ
がセットされているか否かを確認する（Ｓ１８）。

【００４０】ステップ１８で、フラグｃがセットされて
いれば、フラグｂをセットして（Ｓ１９）、解氷弁２０
と、サブクール弁２２とをオフ（閉）とし（Ｓ２０）、
蓄熱電磁弁１９を全閉状態として（Ｓ２１）このフロー
チャートを終了し、フラグｃがリセットされていれば、
フラグｃをセットし（Ｓ２２）、液管弁２１をオン
（開）として（Ｓ２３）このフローチャートを終了す
る。

【００４１】また、ステップ３で、室内温度センサ２８
からの温度信号が、前記室内目標温度の温度信号以下と
なっていない、或いは、冷媒温度センサ２９からの温度
信号が前記一定温度以下まで低下していないと判断さ
れ、ステップ６で、フラグｂ、或いは、フラグｃのいず
れかがセットされていたならば、フラグｃがセットされ
ているか否かを確認し（Ｓ２４）、フラグｃがセットさ
れていれば、フラグｃをリセットし（Ｓ２５）、液管弁
２１をオフ（閉）として（Ｓ２６）、このフローチャー
トを終了し、フラグｃがリセットされていれば、フラグ
ｂをリセットして（Ｓ２７）、蓄熱電動弁１９を全開状
態とし（Ｓ２８）、解氷弁２０と、サブクール弁２２と
をオン（開）として（Ｓ２９）このフローチャートを終
了する。

【００４２】この様に、蓄熱電動弁１９を全閉状態とし
て、液管弁２１をオン（開）とし、解氷弁２０と、サブ
クール弁２２とをオフ（閉）とすることで、蓄熱コイル
１７へ流通する冷媒を遮断できるため、上述の図１で示
した様に、新たな蓄熱バイパス弁３４や、蓄熱バイパス
管３５を設けずとも、蓄熱槽１６をバイパスさせて、前
記冷媒を室内ユニット２へ循環させることが可能とな
る。

【００４３】さらに、上記第２の実施形態では、前記冷
媒が、主として流通する冷媒経路を変更せずに蓄熱非利
用運転へ移行させているのに対し、この第３の実施形態
では、これまで前記冷媒が主として流通していた蓄熱電
動弁１９を、液管弁２１へ変更させるものである。

【００４４】これについて、上述の第２の実施形態でも
説明した様に、前記冷媒が流通する冷媒経路を変更させ
ると、冷媒音の発生が心配されることとなるが、この冷
媒音の発生を避ける目的と、蓄熱非利用運転へ移行する
際、さらに蓄熱コイル１７での氷凝縮を減少させた冷房
運転の運転状態を設けるため、ステップ２２、および、
ステップ２３を設けて、解氷弁２０と、サブクール弁２
２とをオン（開）とし、蓄熱電動弁１９を全開状態とし
たまま、液管弁２１をオン（開）とする制御を行ない、
図５の実線矢印で示す冷媒流路と、破線矢印で示す冷媒
流路との双方を前記冷媒が流通出来る様にしている。

【００４５】もちろん、室内ユニット２の空調負荷が、
極軽負荷となっている場合でも圧縮機１０を運転させた
まま対応することも可能であり、圧縮機１０の運転改善
を行えるとともに、蓄熱槽１６の蓄熱も零からの使用と
なるため、蓄熱の利用範囲も広げることが可能となるこ
とは、第１、および、第２の実施形態と同様である。

【００４６】

【発明の効果】以上の説明より、蓄熱槽をバイパスする
蓄熱バイパス弁を設けた蓄熱バイパス管を設けて制御し
たり、或いは、蓄熱部に内蔵された蓄熱電動弁や、解氷
弁などを制御することにより、前記蓄熱槽の利用が、零
から行なえ、蓄熱利用範囲が広がり、室内ユニットの極
軽負荷にも対応することが可能となるため、圧縮機のサ
ーモオフによる停止回数を低減させて、この圧縮機の運
転改善を行うことが可能となるとともに、湿気戻りの現
象も発生し難くなるため、空調運転の快適性も向上す
る。

【００４７】さらに、蓄熱非利用運転を行える様にする
ことで、蓄熱の無駄な使用が抑えられるため、夜間電力
を利用しての蓄熱運転時間を短縮することが可能とな
り、経済的な蓄熱運転、および、蓄熱利用運転を行なう
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】蓄熱式空気調和装置に蓄熱バイパス管３５と、
蓄熱バイパス弁３４とを設け、蓄熱槽１６をバイパスさ
せたことを示す概略図である。

【図２】図１の制御手段の操作を示したフローチャート
である。

【図３】蓄熱式空気調和装置の解氷弁２０を制御して、
蓄熱槽１６をバイパスさせたことを示す概略図である。

【図４】図２の制御手段の操作を示したフローチャート
である。

【図５】蓄熱式空気調和装置の蓄熱電動弁１９や、液管
弁２１などを制御して、蓄熱槽１６をバイパスさせたこ
とを示す概略図である。

【図６】図５の制御手段の操作を示したフローチャート
である。

【符号の説明】

１室外ユニット２室内ユニット３室外部４蓄熱部５ユニット間配管６通信配線１０圧縮機１１四方弁１２室外熱交換器１３室外電動弁１４アキュームレータ１５室外送風機１６蓄熱槽１７蓄熱コイル１８レシーバタンク１９蓄熱電動弁２０解氷弁２１液管弁２２サブクール弁２３室内電動弁２４二方弁２５室外制御部２６室内熱交換器２７室内送風機２８室内温度センサ２９冷媒温度センサ３０室内制御部３１室外液温度センサ３２蓄熱Ｅ２温度センサ３３蓄熱センサ５０筐体（室外）５１筐体（室内）１００蓄熱式空気調和装置１０１蓄熱式空気調和装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】室外ユニットと、室内ユニットと、蓄熱
槽とを備え、この蓄熱槽へ冷熱、或いは、温熱を蓄熱す
る空気調和装置において、前記蓄熱槽をバイパスする、蓄熱非利用運転手段を備え
たことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】前記蓄熱非利用運転手段を、前記室内ユ
ニットに設けた冷媒温度センサからの温度信号と、室内
温度センサからの温度信号と、前記室内目標温度の温度
信号との少なくともいずれかの温度信号により制御させ
る制御手段としたことを特徴とする請求項１に記載の空
気調和装置。
【請求項３】前記蓄熱非利用運転手段を、途中に冷媒
制御弁を備えて前記蓄熱槽を迂回する冷媒回路を設けた
制御手段としたことを特徴とする請求項１または２に記
載の空気調和装置。