JP3260418B2 - 蓄熱式空気調和機 - Google Patents

蓄熱式空気調和機

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JP3260418B2
JP3260418B2 JP15468792A JP15468792A JP3260418B2 JP 3260418 B2 JP3260418 B2 JP 3260418B2 JP 15468792 A JP15468792 A JP 15468792A JP 15468792 A JP15468792 A JP 15468792A JP 3260418 B2 JP3260418 B2 JP 3260418B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、夜間電力を利用して蓄
熱する蓄熱式空気調和機において、特に蓄熱槽の高性能
化に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の蓄熱式空気調和機については、既
にさまざまな開発がなされており、例えば、冷凍・第6
5巻第752号(平成2年6月号)P598に示されて
いるような蓄熱式空気調和機がある。
【0003】その基本的な技術について述べると、図5
に示すように、室外ユニット1は圧縮機2、四方弁3、
室外側熱交換器4、室外側膨張弁5からなり、室内ユニ
ット11は室内側熱交換器12、室内側膨張弁13から
なり、蓄熱ユニット21は蓄熱槽22、切替弁V1,V
2,V3からなる。室外ユニット1と、室内ユニット1
1と、蓄熱槽22とを環状に順次接続して冷凍サイクル
を形成している。
【0004】この蓄熱式空気調和機において夏季の冷房
運転について説明すると、まず、夜間運転(製氷運転)
では、図中の破線矢印の方向に冷媒が流れて製氷サイク
ルが形成される。
【0005】即ち、室外側熱交換器4にて凝縮した冷媒
は、室外側膨張弁5にて減圧され、蓄熱槽22内の熱交
換部24にて蒸発して、熱交換部24周囲には氷が生成
される。
【0006】一方、昼間運転(解氷運転)では、図中の
破線矢印の方向に冷媒が流れて解氷サイクル室外側熱交
換器4にて凝縮した冷媒は、蓄熱槽22内の熱交換部2
4にて氷の冷熱と熱交換して過冷却され、その後に、室
内ユニット11の室内側膨張弁13にて減圧され、室内
側熱交換器12にて蒸発して冷房が行われる。
【0007】従って、昼間においては熱源容量に加え
て、過冷却分相当の冷房能力を上乗せできるため、室外
ユニットの容量の低減が図れる。
【0008】以上のように、夜間の余剰電力エネルギー
を熱に変換して蓄熱しておき、昼間にその電力を利用す
ることにより、昼間の高負荷時刻における電力ピークを
抑え、電力利用の平準化が可能である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来例では、蓄熱槽において製氷運転、解氷運転とも同
一の熱交換部をしている為、即ち、管外製氷、管内解氷
である為、生成された氷を解氷する場合の熱取出し速度
が遅く、運転立上げ時など、空調負荷が大きい場合に対
応できないという欠点を有していた。
【0010】そこで、本発明は、昼間運転時の熱取出し
速度向上を図った蓄熱式空気調和機を提供することを目
的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の蓄熱式空気調和機は、圧縮機、四方弁、室外
側熱交換器、室外側膨張弁、蓄熱槽の入口配管部、前記
蓄熱槽、前記蓄熱槽の出口配管部、室内側膨張弁、室内
側熱交換器、四方弁を順次連通して冷凍サイクルを形成
し、前記蓄熱槽の第1熱交換部を正三角形状に配列した
伝熱管、第1切替弁、及び第2切替弁とから構成し、か
つ前記第1熱交換部に対して並列に、第2熱交換部を第
1熱交換部の正三角形状に配列された伝熱管との中心に
位置するように配列した伝熱管、第3切替弁、及び第4
切替弁から構成し、かつ前記蓄熱槽の入口配管部と、蓄
熱槽の出口配管部との間を第5切替弁を介して連通し、
かつ前記蓄熱槽の入口配管部と、室内側熱交換器と四方
弁との連通部との間を第6切替弁を介して連通し、製氷
運転時には室外膨張弁を所定開度に開、室内膨張弁を全
閉、第1切替弁、第2切替弁、第5切替弁、及び第6切
替弁を開に、第3切替弁、及び第4切替弁を閉とし、解
氷運転時には室外膨張弁を全開、室内膨張弁を所定開度
に開、第1切替弁、第2切替弁、第3切替弁、及び第4
切替弁を開に、第5切替弁、及び第6切替弁を閉として
いる。
【0012】そして、蓄熱槽の第1熱交換部を正三角形
状に配列した伝熱管から構成し、かつ第2熱交換部を第
1熱交換部の正三角形状に配列された伝熱管の中心に位
置するように配列した伝熱管から構成する。
【0013】この状態で、第1熱交換部、及び第2熱交
換部を第1切替弁〜第6切替弁にて冷凍サイクルとの接
続を可能としている。
【0014】また、蓄熱槽内の第1熱交換部の伝熱管と
第2熱交換部の伝熱管とを共通のフィンに挿通するもの
でる。
【0015】
【作用】本発明は上記構成による作用は次のようにな
る。
【0016】この蓄熱式空気調和機において夏季の冷房
運転について説明すると、まず、夜間電力を利用した夜
間運転では、第1切替弁〜第6切替弁、及び室外側膨張
弁の制御により、蓄熱槽内の第1熱交換部を用いて製氷
運転を行う。
【0017】特に、夏季の夜間製氷運転の場合は、第1
切替弁、第2切替弁、第5切替弁、及び第6切替弁を開
に、第3切替弁、及び第4切替弁を閉として、蓄熱槽内
の第1熱交換部を蒸発器として作用させて第1熱交換部
の伝熱管周囲に氷を生成させ、氷水として蓄冷する。即
ち、室外側熱交換器にて凝縮した冷媒は、室外側膨張弁
にて減圧され、蓄熱槽内の第1熱交換部にて蒸発して、
第1熱交換部周囲には氷が生成される。
【0018】一方、昼間運転(解氷運転)では、第1切
替弁〜第6切替弁、室外側膨張弁、及び室内側膨張弁の
制御により、第1切替弁、第2切替弁、第3切替弁、及
び第4切替弁を開に、第5切替弁、及び第6切替弁を閉
として、室外側熱交換器にて凝縮した冷媒は、蓄熱槽内
の第1熱交換部、及び第2熱交換部の両方に流される。
【0019】即ち、氷に覆われている三角形状に配列さ
れた伝熱管の中心に存在する、着氷していない第2熱交
換部の伝熱管と、伝熱管外周に氷が生成している第1熱
交換部の伝熱管との両方に冷媒が流されるため、伝熱面
積が増大し、氷水の冷熱と高速に熱交換して過冷却さ
れ、その後に、室内ユニットの室内側膨張弁にて減圧さ
れ、室内側熱交換器にて蒸発して冷房が行われる。
【0020】従って、昼間においては熱源容量に加え
て、過冷却分相当の冷房能力を上乗せできるため、室外
ユニットの容量の低減が図れるだけでなく、空調負荷が
大きい場合に対応可能となる。
【0021】また、第1熱交換部の伝熱管と第2熱交換
部の伝熱管とに共通のフィンを設置することにより、伝
熱面積が更に増大し、夜間の製氷運転時の製氷密度や蓄
熱運転時の蓄熱速度、及び昼間の解氷速度や放熱速度を
更に高めることが可能となる。
【0022】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明を行うが、従来と同一構成については同一符号を付
し、その詳細な説明を省略する。
【0023】図1は本発明の一実施例の蓄熱式空気調和
機の冷凍サイクル図、図2は図1中の蓄熱槽の断面図、
図3は図2の製氷運転時の状態を示す断面図、図4は他
の実施例の場合の蓄熱槽の断面図である。
【0024】この実施例の蓄熱式空気調和機において、
室外ユニット1と、室内ユニット11と、蓄熱ユニット
21とを環状に順次接続して冷凍サイクルを形成してい
る。
【0025】蓄熱ユニット21は蓄熱槽22、第1切替
弁KV1,第2切替弁KV2,第3切替弁KV3,第4
切替弁KV4,第5切替弁KV5,第6切替弁KV6
らなる。
【0026】また、蓄熱槽22は第1熱交換部HE1と
第2熱交換部HE2とからなり、それぞれ第1熱交換部
HE1用の第1切替弁KV1、第2切替弁KV2と第2
熱交換部HE用の第3切替弁KV3、第4切替弁KV4
を介して分岐されており、第6切替弁KV6を介して、
蓄熱槽22の入口配管部と、室内側熱交換器12と四
弁3との連通部との間とが接続されている。また、第5
切替弁KV5は製氷運転と解氷運転の回路を切替える為
のものである。
【0027】上記実施例の構成における作用を説明す
る。まず、夏季の冷房運転について説明すると、夜間運
転(製氷運転)では、室外膨張弁5:所定開度開、室内
膨張弁13:全閉、第1切替弁KV1:開、第2切替弁
KV2:開、第3切替弁KV3:閉、第4切替弁KV
4:閉、第5切替弁KV5:開、第6切替弁KV6:開
として図中の破線矢印の方向に冷媒が流れて製氷サイク
ルが形成される。
【0028】即ち、室外側熱交換器4にて凝縮した冷媒
は、室外側膨張弁5にて減圧され、蓄熱槽22内の第1
熱交換部HE1にて蒸発して、第1熱交換部HE1の伝
熱管P1周囲には氷が生成される。
【0029】一方、昼間運転(解氷運転)では、室外膨
張弁:全開、室内膨張弁:所定開度開、第1切替弁KV
1:開、第2切替弁KV2:開、第3切替弁KV3:
開、第4切替弁KV4:開、第5切替弁KV5:閉、
6切替弁KV6:閉として図中の実線矢印の方向に冷媒
が流れて解氷サイクルが形成される。
【0030】即ち、室外側熱交換器4にて凝縮した冷媒
は、この場合、図3に示すように、氷に覆われている三
角形状に配列された伝熱管P1の中心に存在する、第2
熱交換部HE2の伝熱管P2と、外周に氷が生成してい
る第1熱交換部HE1の伝熱管P1との両方に冷媒が流
される。
【0031】これにより、解氷運転時において氷水と冷
媒間の伝熱面積が増大し、氷水の冷熱と高速に熱交換し
て過冷却され、蓄熱槽22内の第1熱交換部HE1、及
び第2熱交換部HE2にて氷水の冷熱と熱交換して過冷
却される。
【0032】そして、蓄熱槽22内の第1熱交換部HE
1、及び第2熱交換部HE2にて氷水の冷熱と熱交換し
て過冷却され、その後に、室内ユニット11の室内側膨
張弁13にて減圧され、室内側熱交換器12にて蒸発し
て冷房が行われる。
【0033】従って、解氷運転時においては熱源容量に
加えて、蓄熱槽の蓄熱量による過冷却分相当の冷房能力
を上乗せできるため、室外ユニットの容量の低減が図れ
るだけでなく、空調負荷が当初設計時より増加した場合
でも対応可能となる。
【0034】また、図4に示す他の実施例のように第1
熱交換部HE1の伝熱管P1と第2熱交換部HE2の伝
熱管P2とに共通のフィンFを設置することにより、伝
熱面積が更に増大し、夜間の製氷運転時の製氷密度や蓄
熱運転時の蓄熱速度、及び昼間の解氷速度や放熱速度を
更に高めることが可能となる
【0035】以上のように、本実施例では、圧縮機2、
四方弁3、室外側熱交換器4、室外側膨張弁5とからな
る室外ユニット1と、室内側熱交換器12、室内側膨張
弁13からなる室内ユニット11と、蓄熱槽22、第1
切替弁〜第6切替弁KV1,KV2,KV3,KV4,
KV5,KV6からなる蓄熱ユニット21において、圧
縮機、四方弁、室外側熱交換器、室外側膨張弁、蓄熱槽
の入口配管部、前記蓄熱槽、前記蓄熱槽の出口配管部、
室内側膨張弁、室内側熱交換器、四方弁を順次連通して
冷凍サイクルを形成している。
【0036】そして、蓄熱槽22の第1熱交換部HE1
を正三角形状に配列した伝熱管P1、第1切替弁KV
1、及び第2切替弁KV2とから構成し、かつ第1熱交
換部HE1に対して並列に、第2熱交換部HE2を正三
角形状に配列された伝熱管P1の中心に位置するように
配列した伝熱管P2、第3切替弁KV3、及び第4切替
弁KV3とから構成している。
【0037】また、蓄熱槽22の入口配管部と、蓄熱槽
22の出口配管部との間を第5切替弁KV5を介して連
通し、かつ蓄熱槽22の入口配管部と、室内側熱交換器
12と四方弁3との連通部との間を第6切替弁KV6を
介して連通し、製氷運転時には室外膨張弁5を所定開度
に開、室内膨張弁13を全閉、第1切替弁KV1、第
切替弁KV2、第5切替弁KV5、及び第6切替弁KV
6を開に、第3切替弁KV3、及び第4切替弁KV4を
閉とし、解氷運転時には室外膨張弁5を全開、室内膨張
弁13を所定開度に開、第1切替弁KV1、第2切替弁
KV2、第3切替弁KV3、及び第4切替弁KV4を開
に、第5切替弁KV5、及び第6切替弁KV6を閉とす
る。
【0038】これにより、解氷運転時においては熱源容
量に加えて、蓄熱槽22の蓄熱量による過冷却分相当の
冷房能力を上乗せできるため、室外ユニットの容量の
低減が図れるだけでなく、空調負荷が当初設計時より増
加した場合でも対応可能となる。
【0039】また、蓄熱槽22内の第1熱交換部HE1
の伝熱管P1と第2熱交換部HE2の伝熱管P2とを共
通のフィンFに挿通することにより、伝熱面積が更に増
大し、夜間の製氷運転時の製氷密度や蓄熱運転時の蓄熱
速度、及び昼間の解氷速度や放熱速度を更に高めること
が可能となり、負荷追従性の高い蓄熱式空気調和機を提
供できる。
【0040】
【発明の効果】以上のように本発明は、圧縮機、四方
弁、室外側熱交換器、室外側膨張弁、蓄熱槽の入口配管
部、蓄熱槽、蓄熱槽の出口配管部、室内側膨張弁、室内
側熱交換器、四方弁を順次連通して冷凍サイクルを形成
し、蓄熱槽の第1熱交換部を正三角形状に配列した伝熱
管、第1切替弁、及び第2切替弁とから構成し、かつ第
1熱交換部に対して並列に、第2熱交換部を第1熱交換
部の正三角形状に配列された伝熱管との中心に位置する
ように配列した伝熱管、第3切替弁、及び第4切替弁か
ら構成し、かつ蓄熱槽の入口配管部と、蓄熱槽の出口配
管部との間を第5切替弁を介して連通し、かつ蓄熱槽の
入口配管部と、室内側熱交換器と四方弁との連通部との
間を第6切替弁を介して連通し、製氷運転時には室外膨
張弁を所定開度に開、室内膨張弁を全閉、第1切替弁、
第2切替弁、第5切替弁、及び第6切替弁を開に、第3
切替弁、及び第4切替弁を閉とし、解氷運転時には室外
膨張弁 を全開、室内膨張弁を所定開度に開、第1切替
弁、第2切替弁、第3切替弁、及び第4切替弁を開に、
第5切替弁、及び第6切替弁を閉としている。
【0041】これにより、解氷運転時においては熱源容
量に加えて、蓄熱槽の蓄熱量による過冷却分相当の冷房
能力を上乗せできるため、室外ユニットの容量の低減が
図れるだけでなく、空調負荷が当初設計時より増加した
場合でも対応可能となる。
【0042】また、蓄熱槽内の第1熱交換部の伝熱管と
第2熱交換部の伝熱管とを共通のフィンに挿通すること
により、伝熱面積が更に増大し、夜間の製氷運転時の製
氷密度や蓄熱運転時の蓄熱速度、及び昼間の解氷速度や
放熱速度を更に高めることが可能となり、負荷追従性の
高い蓄熱式空気調和機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による蓄熱式空気調和機の冷
凍サイクル図
【図2】図1中の蓄熱槽の断面図
【図3】図2の製氷運転時の状態を示す断面図
【図4】本発明の他の実施例の場合の蓄熱槽の断面図
【図5】従来例を示すヒ−トポンプ式空気調和機の冷凍
サイクル図
【符号の説明】
2 圧縮機 3 四方弁 4 室外側熱交換器 5 室外側膨張弁 12 室内側熱交換器 13 室内側膨張弁 22 蓄熱槽 HE1 蓄熱槽22の第1熱交換部 HE2 蓄熱槽22の第2熱交換部KV1 第1切替弁 KV2 第2切替弁 KV3 第3切替弁 KV4 第4切替弁 KV5 第5切替弁 KV6 第6切替弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 皓三 東京都千代田区内幸町1丁目1番3号 東京電力株式会社内 (72)発明者 杉田 吉秀 東京都千代田区内幸町1丁目1番3号 東京電力株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−28673(JP,A) 実開 平1−78835(JP,U) 実開 昭58−114471(JP,U) 実開 昭60−23670(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F24F 5/00 F25B 13/00 F25C 1/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機、四方弁、室外側熱交換器、室外
    側膨張弁、蓄熱槽の入口配管部、前記蓄熱槽、前記蓄熱
    槽の出口配管部、室内側膨張弁、室内側熱交換器、四方
    弁を順次連通して冷凍サイクルを形成し、前記蓄熱槽の
    第1熱交換部を正三角形状に配列した伝熱管、第1切替
    弁、及び第2切替弁とから構成し、かつ前記第1熱交換
    部に対して並列に、第2熱交換部を第1熱交換部の正三
    角形状に配列された伝熱管との中心に位置するように配
    列した伝熱管、第3切替弁、及び第4切替弁から構成
    し、かつ前記蓄熱槽の入口配管部と、蓄熱槽の出口配管
    部との間を第5切替弁を介して連通し、かつ前記蓄熱槽
    の入口配管部と、室内側熱交換器と四方弁との連通部と
    の間を第6切替弁を介して連通し、製氷運転時には室外
    膨張弁を所定開度に開、室内膨張弁を全閉、第1切替
    弁、第2切替弁、第5切替弁、及び第6切替弁を開に、
    第3切替弁、及び第4切替弁を閉とし、解氷運転時には
    室外膨張弁を全開、室内膨張弁を所定開度に開、第1切
    替弁、第2切替弁、第3切替弁、及び第4切替弁を開
    に、第5切替弁、及び第6切替弁を閉とする蓄熱式空気
    調和機。
  2. 【請求項2】 蓄熱槽内の第1熱交換部の伝熱管と第2
    熱交換部の伝熱管とを共通のフィンに挿通した蓄熱槽を
    有する請求項1記載の蓄熱式空気調和機。
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CN1825011A (zh) * 2006-04-04 2006-08-30 珠海格力电器股份有限公司 冰蓄冷机组、使用该冰蓄冷机组的空调***及其控制方法
CN112484226B (zh) * 2019-09-11 2022-06-10 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 空调及其控制方法、运行控制装置及存储介质

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