JP3814877B2 - 蓄熱式空気調和装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、昼間電力の抑制と平準化対策に係る蓄熱式空気調和装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の蓄熱式空気調和装置として、例えば特願平５−３０７２７号公報に開示されたものを図１７に示す。すなわち、図１７において、１は例えば５馬力の圧縮機、２は圧縮機用四方切換弁で、各々は冷媒回路１０１にて連結されている。３は冷房時は凝縮器として作用し暖房時は蒸発器として作用する室外側熱交換器であり、圧縮機用四方切換弁２と冷媒回路１０２にて連結されている。
【０００３】
６は室外側熱交換器３と冷媒回路１０３で連結されている第１の絞り装置、７、８は各々バルブであり、冷媒回路１０８から分岐して構成された冷媒回路１０９、１１０を介して第１の絞り装置６と各々連結されている。９は蓄熱槽であり、内部に多数本の伝熱管を縦に並べ、これを連結して形成した蓄冷熱用熱交換器１０により、槽内に貯留した蓄熱媒体２１（例えば水）を、冷房時は凍結、暖房時は貯湯できるようにしている。
【０００４】
バルブ８は蓄熱槽９の蓄冷熱用熱交換器１０と冷媒回路１１１で連結されている。１２はガス状冷媒を搬送する冷媒ポンプであり、ポンプ容量は所定の運転条件にて圧縮機１の運転による冷媒循環量と同量の循環量が得られるものが選ばれている。１１は冷媒ポンプ１２と冷媒回路１１４で連結された冷媒ポンプ用四方切換弁である。１３は冷媒ポンプ用アキュムレータ、１４はバルブであり蓄熱槽９からの冷媒回路１１２を分岐して冷媒回路１１３と１１８を構成し、各々を冷媒ポンプ用四方切換弁１１とバルブ１４に連結している。
【０００５】
冷媒ポンプ用四方切換弁１１と冷媒ポンプ用アキュムレータ１３は、冷媒回路１１６で連結されており、冷媒ポンプ用アキュムレータ１３は、冷媒回路１１５で冷媒ポンプ１２に連結されている。１１７は冷媒ポンプ用四方切換弁１１と冷媒回路１２０に接続された冷媒回路、１１９はバルブ１４と冷媒回路１２５に連結された冷媒回路、２０は冷媒回路１２０と１２５を接続するバルブであり、冷媒回路１２５の他端は前述の圧縮機用四方切換弁２に接続されている。
【０００６】
１２１は前述のバルブ７に連結された冷媒回路で、この回路と冷媒回路１２０間に複数の室内ユニット用冷媒回路系ａ，ｂ，ｃを有し、各々の回路系は、冷媒回路１２２、第２の絞り装置１５、冷媒回路１２３、室内側熱交換器１６、冷媒回路１２４を順次連結して成る。
【０００７】
圧縮機用四方切換弁２と圧縮機用アキュムレータ１７の間、圧縮機用アキュムレータ１７と圧縮機１の間は、それぞれ冷媒回路１２６、１２７にて連結されている。
【０００８】
次に作用について、図１８から図３３を用いて説明する。
図１８に、例えば夜間の蓄冷運転、即ち製氷運転を示す。図において、バルブ７、２０を閉じ、バルブ８、１４を開き、圧縮機１を運転する。このとき、圧縮機１より吐出された冷媒は室外側熱交換器３で凝縮し第１の絞り装置６で断熱膨張し蓄冷熱用熱交換器１０で蒸発し、蓄熱媒体２１（例えば水）から熱をうばい、蓄冷熱用熱交換器１０の表面を凍結させるとともに気化冷媒がアキュムレータ１７を経由して圧縮機１に戻る。
【０００９】
この蓄冷運転時の運転状態を表したモリエル線図を図１９に示す。図中数字にて表わす運転点は、図中の同一数字で表わす冷媒回路内の冷媒の状態を示しており、凝縮温度は約４０℃、蒸発温度は−３℃程度である。本システムはかかる運転にて、例えば槽内の残水がないことを前提に、２２：００より製氷を開始、翌朝８：００に製氷を終了する。
【００１０】
以下昼間の冷房運転について述べる。図２０は蓄冷熱は利用せずに圧縮機１のみで冷房運転した場合の、冷房運転を示す。
図において、バルブ７、２０を開き、バルブ８、１４を閉じて圧縮機１を運転する。図１８と同様の作用にて凝縮液化した高圧冷媒は、各室内ユニット用冷媒回路系ａ，ｂ，ｃに送られ、各々の第２の絞り装置１５で冷媒流量調節しながら減圧し、約６kg／cm2 Ｇ程度の圧力で室内側熱交換器１６内に流入し蒸発する。このとき周囲の室内空気より吸熱し、ガス化した冷媒は、圧縮機用アキュムレータ１７を経由し、圧縮機１に戻る。このときの圧縮機１の運転容量は、室内機の運転容量の総和により決定している。
【００１１】
この一般冷房運転時の運転状態を表したモリエル線図を図２１に示す。図中の数字は図１９にて述べた通りで、凝縮温度は約４５℃、蒸発温度は約１０℃である。本システムはかかる運転にて、例えば蓄冷熱消費後の冷房を行う。
【００１２】
図２２に、蓄冷熱利用のみによる冷房、即ち放冷運転を示す。
図において、第１の絞り装置６、バルブ１４、２０を閉じ、バルブ７、８を開いて、冷媒ポンプ１２を運転する。このとき冷媒ポンプ１２により送出されたガス冷媒は蓄熱槽９内の氷で冷却され２０〜２５℃で凝縮し、液化した約９kg／cm2 Ｇの冷媒が各室内ユニット用冷媒回路系ａ，ｂ，ｃに送られ、図２０と同様にして冷房する。このとき冷媒ポンプ１２の冷媒循環量は、図２０のときの圧縮機１による冷媒循環量と同等のため、室内側熱交換器１６には同温同圧の冷媒が同量流れることとなり、動力としては差圧が約３kg／cm2 Ｇ程度の小容量にも拘らず、冷房能力としては圧縮機１の単独運転による図２０の一般冷房運転と同等となる。このときの冷媒ポンプ１２の運転容量は、室内機の運転容量の総和により決定している。
【００１３】
この放冷運転時の運転状態を表したモリエル線図を図２３に示す。図中の数字は図１９にて述べた通りで、凝縮温度は２３℃程度、蒸発温度は約１０℃である。本システムはかかる運転にて、例えば軽負荷時の冷房を行なう。
【００１４】
図２４に図２０の一般冷房運転と図２２の放冷運転とを同時に作用させた蓄冷熱併用冷房運転を示す。
図において、バルブ１４を閉じ、バルブ７、８、２０を開いて、圧縮機１および冷媒ポンプ１２を運転する。このとき冷媒ポンプ１２側の蓄冷熱用熱交換器１０で凝縮した液冷媒は、圧縮機１側の第１の絞り装置６で減圧された冷媒とバルブ７の手前で合流し、室内ユニット用冷媒回路系ａ，ｂ，ｃへは、図２０の一般冷房運転時あるいは図２２の放冷運転時の約２倍の量の冷媒が循環して、能力も２倍となる。このときの第１の絞り装置６の開度は一定であり、上記合流部の圧力は８〜１０kg／cm2 Ｇ程度となる。このときの運転容量は、冷媒ポンプ１２は１００％出力とし圧縮機１を容量制御して決定するが、その容量制御の割合は室内機の運転容量の総和により決定している。
【００１５】
この蓄冷熱併用冷房運転時の運転状態を表したモリエル線図を図２５に示す。図中の数字は図１９にて述べた通りである。蒸発温度は他の冷房運転と同様約１０℃であるが、凝縮温度は、室外側熱交換器３では約４５℃、蓄冷熱用熱交換器１０では２０〜２５℃程度である。本システムはかかる運転にて、通常の冷房負荷時の冷房を行なう。
【００１６】
以上は冷房に関する作用について説明したが、以下は暖房に関する作用説明であり、従って特に断らない限り圧縮機用四方切換弁２、および冷媒ポンプ用四方切換弁１１は暖房モードに設定されている。
図２６に、例えば夜間の蓄熱運転、即ち貯湯運転を示す。図において、バルブ７、２０を閉じ、バルブ８、１４を開き圧縮機１を運転する。このとき圧縮機１より吐出された高温ガス冷媒は図中の矢印の方向に流れ、蓄熱槽９の蓄冷熱用熱交換器１０で凝縮し、水２１を昇温する。凝縮冷媒は第１の絞り装置６で断熱膨張し、室外側熱交換器３で外気より吸熱して蒸発し、気化冷媒がアキュムレータ１７を経由して圧縮機１に戻る。
【００１７】
この蓄熱運転時の運転状態を表したモリエル線図を図２７に示す。図中の数字は図１９にて述べた通りで、槽水温の沸き上り温度は約５０℃、このときの凝縮温度は約５５℃、蒸発温度は約０℃である。本システムはかかる運転にて、夜間電力時間帯内に貯湯し、所定の槽水温に到達次第運転を終了する。
【００１８】
以下昼間の暖房運転について述べる。図２８は蓄熱は利用せずに圧縮機１のみで暖房運転した場合の、一般暖房運転を示す。図において、バルブ７、２０を開き、バルブ８、１４を閉じて、圧縮機１を運転する。圧縮機１より１７kg／cm2 Ｇ前後の圧力で吐出された高温高圧ガスは各室内ユニット用冷媒回路系ａ，ｂ，ｃに送られ、各々の室内側熱交換器１６で凝縮し、室内空気を加熱する。凝縮した液冷媒は第２の絞り装置１５で若干の減圧をし、更に第１の絞り装置６で減圧して約４kg／cm2 Ｇの圧力で室外側熱交換器３内で蒸発し、以降図２６と同作用にて圧縮機１に戻る。このときの圧縮機１の運転容量は、室内機の運転容量の総和により決定している。
【００１９】
この一般暖房運転時の運転状態を表したモリエル線図を図２９に示す。図中の数字は図１９にて述べた通りで、凝縮温度は４２〜４３℃程度、蒸発温度は約０℃である。本システムはかかる運転にて、蓄熱消費後の日中の軽負荷時の暖房を行う。
【００２０】
図３０に蓄熱利用のみによる暖房、即ち放熱運転を示す。図において第１の絞り装置６およびバルブ１４、２０を閉じ、バルブ７、８を開いて冷媒ポンプ１２を運転する。このとき冷媒ポンプ１２は槽内で蒸発圧力約１３kg／cm2 Ｇで加熱気化されたガス冷媒を冷媒ポンプ用アキュムレータ１３を経由して吸引する。従って、約４kg／cm2 Ｇ程度の昇圧で１７kg／cm2 Ｇ前後の高温・高圧のガス冷媒を各室内ユニット用冷媒回路系ａ，ｂ，ｃに送り、以降図２６と同様の作用により室内空気の加熱を行なう。凝縮した冷媒は第２の絞り装置１５にて減圧し、約１３kg／cm2 Ｇの気液二相冷媒となって蓄熱槽９に戻る。このときの冷媒ポンプ１２の運転容量は、室内機の運転容量の総和により決定している。
【００２１】
この放熱運転時の運転状態を表したモリエル線図を図３１に示す。図中の数字は図１９に述べた通りで、凝縮温度は４２〜４３℃程度、蒸発温度は３５℃前後である。本システムはかかる運転にて、例えば軽負荷時の暖房を行なう。
【００２２】
図３２に、図２８の一般暖房運転と図３０の放熱運転とを同時に作用させた蓄熱併用暖房運転を示す。図において、バルブ１４を閉じ、バルブ７、８、２０を開き圧縮機１と冷媒ポンプ１２を運転する。このとき冷媒ポンプ１２より送出したガス冷媒は圧縮機１より吐出されたガス冷媒とバルブ２０出側で合流し、室内ユニット用冷媒回路系ａ，ｂ，ｃへは、図２８の一般暖房運転時あるいは図３０の放熱運転時の約２倍の量の、圧力１７kg／cm2 Ｇ前後の高温・高圧冷媒が循環して、能力も約２倍となる。第２の絞り装置１５で減圧した約１３kg／cm2 Ｇ程度の冷媒は、約１／２が蓄冷熱用熱交換器１０に流入して図３０の放熱運転と同様の作用を成すとともに、他の１／２の冷媒は第１の絞り装置６にて更に減圧され、約４kg／cm2 Ｇの圧力となって室外側熱交換器３に流入して図２８の一般暖房運転と同様の作用をなす。このときの運転容量は、冷媒ポンプ１２は１００％出力とし圧縮機１を容量制御して決定するが、その容量制御の割合は室内機の運転容量の総和により決定している。
【００２３】
この蓄熱併用暖房運転時の運転状態を表したモリエル線図を図３３に示す。図中の数字は図１９にて述べた通りである。凝縮温度は他の暖房運転と同様４２〜４３℃程度であるが、蒸発温度は、蓄冷熱用熱交換器１０では３５℃前後、室外側熱交換器３では０℃前後である。本システムはかかる運転にて、暖房負荷の集中する例えば朝の立上り時の暖房を行なう。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような各々の運転を行う従来の蓄熱式空気調和装置では、蓄冷熱用熱交換器または蓄熱槽が一台使用できない状況になった場合には、蓄熱槽を取り替えなければ蓄冷、蓄熱および蓄熱利用空調運転を行うことができなかった。
【００２５】
また、放熱暖房時において、夜間の蓄熱を行った直後には高効率の蓄熱利用暖房ができるが、一度蓄熱の利用を行った後は蓄熱槽内の蓄熱媒体の温度が低下するため、次に蓄熱運転をするまでに再度蓄熱を利用した空調を行う場合には、低下した水温による比較的効率の悪い蓄熱利用暖房しかできなかった。
【００２６】
また、放冷時に使用する単位時間毎の蓄冷利用量はいつも同じ量であり、消費電力のピーク時に消費電力夜間移行率を更に増加させるために、放冷時に使用する単位時間毎の蓄冷利用量すなわち蓄冷熱用熱交換器の伝熱面積を増加させることができなかった。
【００２７】
また、蓄熱運転の低外気運転時には、使用していない室内機側のユニットおよび配管に冷媒が多く分布している。そのため、使用している冷媒回路中の冷媒量が不足し、不十分な運転状態となっていた。
【００２８】
また、蓄熱槽を一体のユニットで構成すると設置スペースが一個所に集中するため、設置のためのスペースが狭く分散されているような場合には、蓄熱槽の設置スペースの確保ができなくなり、蓄熱槽設置に大きな制約を受けていた。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上述した種々の問題点を解決するために、この発明による蓄熱式空気調和装置は、圧縮機、四方切換弁，室外側熱交換器，第１の絞り装置，第２の絞り装置，および室内側熱交換器を順次配管接続してなる一般冷暖房用回路と、一般冷暖房用回路の第１の絞り装置から第２の絞り装置の間と室内側熱交換器から圧縮機の間とを第３の絞り装置，第１の蓄冷熱用熱交換器，および第１のバルブを介して接続し圧縮機，室外側熱交換器，および第１の絞り装置とともに蓄冷・蓄熱用回路を構成する第１の接続配管と、一般冷暖房用回路の四方切換弁から圧縮機の吸込側の間と第１の接続配管の第１のバルブから第１の蓄冷熱用熱交換器の間とを冷媒ポンプを介して接続し第１の蓄冷熱用熱交換器，第３の絞り装置，第２の絞り装置，および室内側熱交換器とともに放冷・放熱用回路を構成する第２の接続配管と、槽内に貯留した蓄熱媒体中に第１の蓄冷熱用熱交換器を配置した蓄熱槽とを備える蓄熱式空気調和装置において、蓄熱媒体中に配置されて放冷・放熱用回路の一部を構成する１もしくは複数の第２の蓄冷熱用熱交換器を、第１の蓄冷熱用熱交換器と並列して第１の接続配管に接続するとともに、第１の接続配管の第１の蓄冷熱用熱交換器の一方の出側に設けられた第２のバルブと、第１の接続配管の第２の蓄冷熱用熱交換器の一方の出側に設けられた第３のバルブと、第１の接続配管の第１の蓄冷熱用熱交換器の他方の出側に設けられた第４のバルブと、第１の接続配管の第２の蓄冷熱用熱交換器の他方の出側に設けられた第５のバルブと、一般冷暖房用回路の四方切換弁から圧縮機の吸込側の間と第１の接続配管の第１のバルブから第１および第２の蓄冷熱用熱交換器の配管接続位置の間とを第６のバルブを介して接続する第３の接続配管とを具備する構成にされている。
【００３０】
また、圧縮機，四方切換弁，室外側熱交換器，第１の絞り装置，第２の絞り装置，および室内側熱交換器を順次配管接続してなる一般冷暖房用回路と、一般冷暖房用回路の第１の絞り装置から第２の絞り装置の間と室内側熱交換器から圧縮機の間とを第３の絞り装置，第１の蓄冷熱用熱交換器，および第１のバルブを介して接続し圧縮機，室外側熱交換器，および第１の絞り装置とともに蓄冷・蓄熱用回路を構成する第１の接続配管と、一般冷暖房用回路の四方切換弁から圧縮機の吸込側の間と第１の接続配管の第１のバルブから第１の蓄冷熱用熱交換器の間とを冷媒ポンプを介して接続し第１の蓄冷熱用熱交換器，第３の絞り装置，第２の絞り装置，および室内側熱交換器とともに放冷・放熱用回路を構成する第２の接続配管と、槽内に貯留した蓄熱媒体中に第１の蓄冷熱用熱交換器を配置した蓄熱槽とを備える蓄熱式空気調和装置において、蓄熱媒体中に配置されて放冷・放熱用回路の一部を構成する１もしくは複数の第２の蓄冷熱用熱交換器を、第１の蓄冷熱用熱交換器と並列して第１の接続配管に接続し、蓄熱槽を複数の蓄熱室に区画して構成し、各蓄熱室に第１または第２の蓄冷熱用熱交換器をそれぞれ配置するとともに、第１の接続配管の第１の蓄冷熱用熱交換器の一方の出側に設けられた第２のバルブと、第１の接続配管の第２の蓄冷熱用熱交換器の一方の出側に設けられた第３のバルブと、一般冷暖房用回路の四方切換弁から圧縮機の吸込側の間と第１の接続配管の第１のバルブから第１および第２の蓄冷熱用熱交換器の配管接続位置の間とを第６のバルブを介して接続する第３の接続配管と、放冷・放熱用回路を用いる蓄熱利用暖房運転を行う際に、第２のバルブと第３のバルブの開閉を相互に切り換えて第１または第２の蓄冷熱用熱交換器のいずれかにより蓄熱媒体の蓄熱を使用する蓄熱使用熱交換器管理手段とを具備してなるものである。
【００３１】
そして、圧縮機，四方切換弁，室外側熱交換器，第１の絞り装置，第２の絞り装置，および室内側熱交換器を順次配管接続してなる一般冷暖房用回路と、一般冷暖房用回路の第１の絞り装置から第２の絞り装置の間と室内側熱交換器から圧縮機の間とを第３の絞り装置，第１の蓄冷熱用熱交換器，および第１のバルブを介して接続し圧縮機，室外側熱交換器，および第１の絞り装置とともに蓄冷・蓄熱用回路を構成する第１の接続配管と、一般冷暖房用回路の四方切換弁から圧縮機の吸込側の間と第１の接続配管の第１のバルブから第１の蓄冷熱用熱交換器の間とを冷媒ポンプを介して接続し第１の蓄冷熱用熱交換器，第３の絞り装置，第２の絞り装置，および室内側熱交換器とともに放冷・放熱用回路を構成する第２の接続配管と、槽内に貯留した蓄熱媒体中に第１の蓄冷熱用熱交換器を配置した蓄熱槽とを備える蓄熱式空気調和装置において、蓄熱媒体中に配置されて放冷・放熱用回路の一部を構成する１もしくは複数の第２の蓄冷熱用熱交換器を、第１の蓄冷熱用熱交換器と並列して第１の接続配管に接続し、蓄熱槽を複数の蓄熱室に区画して構成し、各蓄熱室に第１または第２の蓄冷熱用熱交換器をそれぞれ配置するとともに、第１の接続配管の第１の蓄冷熱用熱交換器の一方の出側に設けられた第２のバルブと、第１の接続配管の第２の蓄冷熱用熱交換器の一方の出側に設けられた第３のバルブと、一般冷暖房用回路の四方切換弁から圧縮機の吸込側の間と第１の接続配管の第１のバルブから第１および第２の蓄冷熱用熱交換器の配管接続位置の間とを第６のバルブを介して接続する第３の接続配管と、放冷・放熱用回路を用いる冷熱利用冷房運転を行う際に、第２のバルブと第３のバルブの開閉を切り換えて第１または第２の蓄冷熱用熱交換器のいずれかまたは双方により蓄熱媒体の冷熱を使用する冷熱使用熱交換器管理手段とを具備してなるものである。
【００３２】
更に、圧縮機，四方切換弁，室外側熱交換器，第１の絞り装置，第２の絞り装置，および室内側熱交換器を順次配管接続してなる一般冷暖房用回路と、一般冷暖房用回路の第１の絞り装置から第２の絞り装置の間と室内側熱交換器から圧縮機の間とを第３の絞り装置，第１の蓄冷熱用熱交換器，および第１のバルブを介して接続し圧縮機，室外側熱交換器，および第１の絞り装置とともに蓄冷・蓄熱用回路を構成する第１の接続配管と、一般冷暖房用回路の四方切換弁から圧縮機の吸込側の間と第１の接続配管の第１のバルブから第１の蓄冷熱用熱交換器の間とを冷媒ポンプを介して接続し第１の蓄冷熱用熱交換器，第３の絞り装置，第２の絞り装置，および室内側熱交換器とともに放冷・放熱用回路を構成する第２の接続配管と、槽内に貯留した蓄熱媒体中に第１の蓄冷熱用熱交換器を配置した蓄熱槽とを備える蓄熱式空気調和装置において、蓄熱媒体中に配置されて放冷・放熱用回路の一部を構成する１もしくは複数の第２の蓄冷熱用熱交換器を、第１の蓄冷熱用熱交換器と並列して第１の接続配管に接続するとともに、第１の接続配管の第１の蓄冷熱用熱交換器の一方の出側に設けられた第２のバルブと、第１の接続配管の第２の蓄冷熱用熱交換器の一方の出側に設けられた第３のバルブと、一般冷暖房用回路の四方切換弁から圧縮機の吸込側の間と第１の接続配管の第１のバルブから第１および第２の蓄冷熱用熱交換器の配管接続位置の間とを第６のバルブを介して接続する第３の接続配管と、蓄冷・蓄熱用回路を用いる蓄熱運転を行うに先立ち、蓄冷運転を所定時間行って第１または第２の蓄冷熱用熱交換器内から冷媒を排出させる冷凍サイクル内冷媒量調整手段とを具備してなるものである。
【００３３】
また、圧縮機，四方切換弁，室外側熱交換器，第１の絞り装置，第２の絞り装置，および室内側熱交換器を順次配管接続してなる一般冷暖房用回路と、一般冷暖房用回路の第１の絞り装置から第２の絞り装置の間と室内側熱交換器から圧縮機の間とを第３の絞り装置，第１の蓄冷熱用熱交換器，および第１のバルブを介して接続し圧縮機，室外側熱交換器，および第１の絞り装置とともに蓄冷・蓄熱用回路を構成する第１の接続配管と、一般冷暖房用回路の四方切換弁から圧縮機の吸込側の間と第１の接続配管の第１のバルブから第１の蓄冷熱用熱交換器の間とを冷媒ポンプを介して接続し第１の蓄冷熱用熱交換器，第３の絞り装置，第２の絞り装置，および室内側熱交換器とともに放冷・放熱用回路を構成する第２の接続配管と、槽内に貯留した蓄熱媒体中に第１の蓄冷熱用熱交換器を配置した蓄熱槽とを備える蓄熱式空気調和装置において、蓄熱媒体中に配置されて放冷・放熱用回路の一部を構成する１もしくは複数の第２の蓄冷熱用熱交換器を、第１の蓄冷熱用熱交換器と並列して第１の接続配管に接続し、蓄熱槽を複数の分割蓄熱槽として別個独立に構成するとともに、各分割蓄熱槽に第１または第２の蓄冷熱用熱交換器をそれぞれ配置したものである。
【００３４】
【発明の実施の形態】
引続き、この発明の実施の形態につき図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る蓄熱式空気調和装置を図面に基づき説明する。
図１は蓄熱式空気調和装置のシステムを示すものである。同図において、従来例における図１７と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
この蓄熱式空気調和装置では、図１に示すように、圧縮機１、四方切換弁２８、室外側熱交換器３、第１の絞り装置６、第２の絞り装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃ，および室内側熱交換器１６ａ、１６ｂ、１６ｃが、冷媒配管１０４ａ、１０４ｂ、１０３、１０８、１２１、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ、１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１２０、１２８ａ、１２８ｂ、１３９、１２９を介し順次接続されて一般冷暖房用回路を構成している。
また、一般冷暖房用回路の第１の絞り装置６から第２の絞り装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃの間の冷媒配管１０８、１２１と室内側熱交換器１６ａ、１６ｂ、１６ｃから圧縮機１の間の冷媒配管１２０、１２８ａとを、第３の絞り装置２２、第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａ、および第１のバルブ１４を介して接続する第１の接続配管１０５、１１２、１１８、１１９が設けられている。この第１の接続配管１０５、１１２、１１８、１１９は圧縮機１、室外側熱交換器３、および第１の絞り装置６とともに蓄冷・蓄熱用回路を構成している。
また、一般冷暖房用回路の四方切換弁２８から圧縮機１の吸込側の間の冷媒配管１２９、１３９と第１のバルブ１４から第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａの間の第１の接続配管１１２、１１８とを冷媒ポンプ１２および第７のバルブ２４を介して接続する第２の接続配管１３０、１３３、１３２、１３１が設けられている。この第２の接続配管１３０、１３３、１３２、１３１は第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａ、第３の絞り装置２２、第２の絞り装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、および室内側熱交換器１６ａ、１６ｂ、１６ｃとともに放冷・放熱用回路を構成している。
【００３５】
そして、蓄熱媒体２１中に配置されて放冷・放熱用回路の一部を構成する第２の蓄冷熱用熱交換器１０ｂが、第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａと並列して第１の接続配管１０５、１１２に接続されている。
更には、第１の接続配管１１２の第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａの一方の出側に設けられた第２のバルブ２６ａと、第１の接続配管１１２の第２の蓄冷熱用熱交換器１０ｂの一方の出側に設けられた第３のバルブ２６ｂと、第１の接続配管１０５の第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａの他方の出側に設けられた第４のバルブ２７ａと、第１の接続配管１０５の第２の蓄冷熱用熱交換器１０ｂの他方の出側に設けられた第５のバルブ２７ｂと、一般冷暖房用回路の四方切換弁２８から圧縮機１吸込側の間の冷媒配管１２８ｂ、１３９と第１のバルブ１４から第１および第２の蓄冷熱用熱交換器１０ａ、１０ｂの間の第１の接続配管１１２とを第６のバルブ２３を介して接続する第３の接続配管１３６、１３７とを備えてなっている。
【００３６】
従って、この蓄熱式空気調和装置においては、第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａが壊れた場合でも、第２のバルブ２６ａおよび第４のバルブ２７ａを閉じることにより、第２の蓄冷熱用熱交換器１０ｂが使用可能で、蓄熱槽９を使用する運転が可能となる。逆に、第２の蓄冷熱用熱交換器１０ｂが壊れたときは、第３のバルブ２６ｂおよび第５のバルブ２７ｂを閉じることにより、第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａが使用可能で、蓄熱槽９を使用する運転が可能となる。
【００３７】
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２に係る蓄熱式空気調和装置を図面に基づき説明する。
図２は蓄熱式空気調和装置のシステムを示すものである。同図において、実施の形態１における図１と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。図１と異なるのは以下の点である。
すなわち、蓄熱槽９が２つの蓄熱室９ａ、９ｂに区画して構成されており、各蓄熱室９ａ、９ｂに第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａまたは第２の蓄冷熱用熱交換器１０ｂがそれぞれ配置されていることと、放冷・放熱用回路を用いる蓄熱利用暖房運転を行う際に、予め設定された暖房運転スケジュールに基づいて第２のバルブ２６ａと第３のバルブ２６ｂの開閉を相互に切り換えて第１または第２の蓄冷熱用熱交換器１０ａ、１０ｂのいずれかにより蓄熱媒体２１の蓄熱を使用する蓄熱使用熱交換器管理手段２０１を備えていることである。
【００３８】
次いで、本実施の形態の動作、基本的な冷媒の流れ、運転状態を説明する。
本実施の形態の蓄熱室９ａを使用した時の放熱暖房運転の回路図は図２である。
図２において、第３の絞り装置２２、第２の絞り装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、第６のバルブ２３、および第２のバルブ２６ａは開き、その他の絞り装置およびバルブは閉じている状態で、圧縮機１および冷媒ポンプ１２を運転する。このとき圧縮機１は１７kg／cm2 Ｇ前後の高温・高圧のガス冷媒を各室内ユニット用冷媒回路系ａ，ｂ，ｃに送り、室内空気の加熱を行なう。凝縮した冷媒は第２の絞り装置１５にて減圧し、約１３kg／cm2 Ｇの気液二相冷媒となって蓄熱室９ａにもどり蒸発して、第６のバルブ２３を経て、約４kg／cm2 Ｇで圧縮機１に戻る。
【００３９】
一方、本実施の形態の蓄熱室９ｂを使用した時の放熱暖房運転の回路図を図３に示す。
図３において、第３の絞り装置２２、第２の絞り装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、第６のバルブ２３、および第３のバルブ２６ｂは開き、その他の絞り装置およびバルブは閉じている状態で、圧縮機１および冷媒ポンプ１２を運転する。このとき圧縮機１は１７kg／cm2 Ｇ前後の高温・高圧のガス冷媒を各室内ユニット用冷媒回路系ａ，ｂ，ｃに送り、室内空気の加熱を行なう。凝縮した冷媒は第２の絞り装置１５にて減圧し、約１３kg／cm2 Ｇの気液二相冷媒となって蓄熱室９ｂにもどり蒸発して、第６のバルブ２３を経て、約４kg／cm2 Ｇで圧縮機１に戻る。
【００４０】
次いで、本実施の形態の一般暖房運転の回路図を図４に示す。
図４において、第１の絞り装置６および第２の絞り装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃは開き、その他の絞り装置およびバルブは閉っている状態で、圧縮機１を運転する。圧縮機１より１７kg／cm2 Ｇ前後の圧力で吐出された高温高圧ガスは各室内ユニット用冷媒回路系ａ，ｂ，ｃに送られ、各々の室内側熱交換器１６ａ、１６ｂ、１６ｃで凝縮し、室内空気を加熱する。凝縮した液冷媒は第２の絞り装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃで若干の減圧をし、更に第１の絞り装置６で減圧して約４kg／cm2 Ｇの圧力で室外側熱交換器３内で蒸発し圧縮機１に戻る。
【００４１】
次に、本実施の形態の暖房シーズンの暖房時間帯運転切り替え状態図を図５に示す。図中の横軸は時刻、縦軸は暖房運転中の暖房能力である。また、この運転状態の制御を、制御ブロック図の図６に示す。
蓄熱使用熱交換器管理手段２０１によれば、まず、８：００から暖房時間の時間帯に入り蓄熱室９ａを冷凍サイクルに含んだ放熱運転（第２のバルブ２６ａを開いた状態）を行う（Ｓ１、Ｓ２）。この時点で、蓄熱室９ｂの第３のバルブ２６ｂは閉じている。また、８：００の時点では蓄熱室９ａおよび蓄熱室９ｂの蓄熱媒体２１である水の温度は４０℃である。この運転を８：００から１２：００まで行う（Ｓ３）。夜間蓄熱量を消費するとされる１２：００から１６：００の間は第２のバルブ２６ａ、第３のバルブ２６ｂは閉じて一般暖房運転に切り替える動作を同時に行う（Ｓ４、Ｓ５）。１６：００になった時点で（Ｓ６）、第３のバルブ２６ｂを開き、放熱運転を開始する動作を同時に行う（Ｓ７）。蓄熱室９ｂを冷凍サイクルに含む放熱運転を開始し（Ｓ８）、２０：００まで放熱運転を行う。この時点で蓄熱室９ｂの水温は４０℃近くを保っており、放熱運転を効率良く運転できる水温となっている。そして、２０：００になった時点で（Ｓ９）、第３のバルブ２６ｂを閉じ一般暖房運転を開始する動作を同時に行う（Ｓ１０）。２０：００の時点から２２：００までの時間帯は一般暖房運転とし、第２のバルブ２６ａ、第３のバルブ２６ｂは閉じている。２２：００では暖房運転時間帯を終了し（Ｓ１１）、２２：００から翌日の８：００までは蓄熱時間帯になる。
【００４２】
実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３に係る蓄熱式空気調和装置を図面に基づき説明する。
図７は蓄熱式空気調和装置のシステムを示すものである。同図において、実施の形態２における図２と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。図２と異なるのは以下の点である。
すなわち、放冷・放熱用回路を用いる冷熱利用冷房運転を行う際に、予め設定された冷房運転スケジュールに基づいて第２のバルブ２６ａと第３のバルブ２６ｂの開閉を切り換えて第１または第２の蓄冷熱用熱交換器１０ａ、１０ｂのいずれかまたは双方により蓄熱媒体２１の冷熱を使用する冷熱使用熱交換器管理手段２０２を備えていることである。
【００４３】
次いで、本実施の形態の動作、基本的な冷媒の流れ、運転状態について説明する。
まず、蓄熱室９ａを使用した時の蓄冷熱併用冷房運転（放冷運転の中の１つの運転）の回路図は図７である。
図７において、第１の絞り装置６、第３の絞り装置２２、第２の絞り装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、第７のバルブ２４、および第２のバルブ２６ａを開き、他のバルブを閉じている状態で圧縮機１および冷媒ポンプ１２を運転する。このとき冷媒ポンプ１２側の蓄熱室９ａで凝縮した液冷媒は、圧縮機１側の第１の絞り装置６で減圧された冷媒と合流し、室内ユニット用冷媒回路系ａ，ｂ，ｃへは、一般冷房運転時の約２倍の量の冷媒が循環して、能力も２倍となる。そして冷媒は圧縮機１へ戻る。
【００４４】
一方、蓄熱室９ｂを使用した時の蓄冷熱併用冷房運転（放冷運転の中の１つの運転）の回路図を図８に示す。
図８において、第１の絞り装置６、第３の絞り装置２２、第２の絞り装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、第７のバルブ２４、および第３のバルブ２６ｂを開き、他のバルブを閉じている状態で圧縮機１および冷媒ポンプ１２を運転する。このとき冷媒ポンプ１２側の蓄熱室９ｂで凝縮した液冷媒は、圧縮機１側の第１の絞り装置６で減圧された冷媒と合流し、室内ユニット用冷媒回路系ａ，ｂ，ｃへは、一般冷房運転時の約２倍の量の冷媒が循環して、能力も２倍となる。そして冷媒は圧縮機１へ戻る。
【００４５】
次いで、一般冷房運転の回路図を図９に示す。
第１の絞り装置６および第２の絞り装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃは開き、その他の絞り装置およびバルブは閉じている。圧縮機１より吐出された冷媒は室外側熱交換器３にて凝縮液化した高圧冷媒は、各室内ユニット用冷媒回路系ａ，ｂ，ｃに送られ、第２の絞り装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃの各々で冷媒流量調節しながら減圧し、約６kg／cm2 Ｇ程度の圧力で室内側熱交換器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ内に流入し蒸発する。このとき周囲の室内空気より吸熱し、ガス化した冷媒は圧縮機１に戻る。
【００４６】
次に本実施の形態の冷房シーズンの冷房時間帯運転切り換え状態図を図１０に示す。図中の横軸は時刻、縦軸は冷房運転中の冷房能力である。また、この運転状態の制御を、制御ブロック図の図１１に示す。
冷熱使用熱交換器管理手段２０２によれば、まず、８：００から冷房運転時間に入り、第２のバルブ２６ａおよび第３のバルブ２６ｂを閉じて一般冷房運転を開始する動作を同時に行う（Ｓ２１、Ｓ２２）。１０：００になった時点で（Ｓ２３）、蓄熱室９ａを一台運転するため、第２のバルブ２６ａを開き、蓄冷熱併用冷房運転を開始する動作を同時に行う（蓄熱室９ａを優先して使用、Ｓ２４）。１０：００から１４：００になるまで蓄熱室９ａを１台のみ使用した蓄冷熱併用冷房運転を行い（Ｓ２５）、１４：００の時点で（Ｓ２６）、蓄熱室９ｂの第３のバルブ２６ｂを開くことにより（Ｓ２７）、第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａおよび第２の蓄冷熱用熱交換器１０ｂの２台で蓄冷熱併用冷房運転を開始する（Ｓ２８）。この蓄熱室２台運転を電力消費量の多い１４：００から１６：００まで使用し、夏の電力ピーク時の夜間電力移行率を高くする。１６：００になった時点で（Ｓ２９）、第２のバルブ２６ａを閉じて蓄熱室９ｂのみの蓄熱室１台運転を開始し（Ｓ３０、Ｓ３１）、１６：００から１８：００までこの運転を行う。１８：００の時点で（Ｓ３２）、第３のバルブ２６ｂを閉じて一般冷房運転を開始する動作を同時に行う（Ｓ３３、Ｓ３４）。１８：００から２２：００まで一般冷房運転を行った後、２２：００で冷房時間帯を終了して（Ｓ３５、Ｓ３６）、蓄冷運転に移行する。尚、本実施の形態は蓄冷利用冷房だけでなく蓄熱利用暖房でも同様の効果を示す。
【００４７】
実施の形態４．
以下、本発明の実施の形態４に係る蓄熱式空気調和装置を図面に基づき説明する。
図１２は蓄熱式空気調和装置のシステムを示すものである。同図において、実施の形態１における図１と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。図１と異なるのは以下の点である。
すなわち、第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａおよび第２の蓄冷熱用熱交換器１０ｂの第３の絞り装置２２との接続側に、第４のバルブ２７ａおよび第５のバルブ２７ｂを設けてあること、また予め設定された暖房運転スケジュールに基づいて蓄冷・蓄熱用回路を用いる蓄熱運転を行うに先立ち、蓄冷運転を所定時間行って第１または第２の蓄冷熱用熱交換器１０ａ、１０ｂ内から冷媒を排出させる冷凍サイクル内冷媒量調整手段２０３を備えていることである。
【００４８】
次いで、本実施の形態の動作、基本的な冷媒の流れ、運転状態を説明する。本実施の形態の蓄熱運転については、図１２に回路図を示している。
図１２において、第１の絞り装置６、第３の絞り装置２２、第１のバルブ１４、第２のバルブ２６ａ、第３のバルブ２６ｂ、および第４のバルブ２７ａは開き、他の絞り装置およびバルブは閉じている状態で圧縮機１を運転する。このとき圧縮機１により送出されたガス冷媒は蓄熱槽９内で冷却され４０℃程度で凝縮し、第３の絞り装置２２および第１の絞り装置６で絞られた冷媒が室外ユニット用冷媒回路に送られ、約６kg／cm2 Ｇ程度の圧力で室外側熱交換器３内に流入し蒸発する。このとき周囲の室外空気より吸熱し、ガス化した冷媒が圧縮機１に戻る。
【００４９】
次いで、本実施の形態の蓄冷運転の回路図を図１３に示す。
図１３において、第１の絞り装置６、第３の絞り装置２２、第２のバルブ２６ａ、および第４のバルブ２７ａを開き、第１のバルブ１４および第７のバルブ２４はどちらか一方が閉じ、その他の絞り装置およびバルブは閉じている。このとき、圧縮機１より吐出された冷媒は室外側熱交換器３で凝縮し第１の絞り装置６および第３の絞り装置２２で断熱膨張し第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａで蒸発し、蓄熱媒体２１（例えば水）より熱をうばい、第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａの表面を凍結させるとともに気化冷媒が圧縮機１に戻る。
【００５０】
上記蓄熱運転では、第１または第２の蓄冷熱用熱交換器１０ａ、１０ｂを凝縮器として使用するために多量の冷媒が蓄冷熱用熱交換器内に分布する。よって、蓄熱運転冷凍サイクル中の冷媒量は一般冷房運転や一般暖房運転、第１または第２の蓄冷熱用熱交換器１０ａ、１０ｂを蒸発器として使用する放熱運転や蓄冷運転に比べて多量に必要となる。そこで、冷凍サイクル中の冷媒量をうまく配分する制御が必要となる。
【００５１】
次に、本実施の形態の蓄熱運転時の冷凍サイクル内冷媒量制御について制御ブロック図の図１４を用いて説明する。
冷凍サイクル内冷媒量調整手段２０３によれば、まず、蓄熱運転を開始する時、準備運転として四方切換弁２８の流路を蓄冷側に切り換え、第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａの第２のバルブ２６ａ、第４のバルブ２７ａを閉じ、第２の蓄冷熱用熱交換器１０ｂの第３のバルブ２６ｂ、第５のバルブ２７ｂを開けて、蓄冷運転を行う動作を同時に行う（Ｓ４１）。蓄冷運転を５分間行うことにより（Ｓ４２）、蒸発器として使用した第２の蓄冷熱用熱交換器１０ｂ内の冷媒量は少なくなる。この５分間の蓄冷運転終了後に四方切換弁２８の流路を蓄熱側に切り換え、更に第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａの第２のバルブ２６ａおよび第４のバルブ２７ａを開け、第２の蓄冷熱用熱交換器１０ｂの第３のバルブ２６ｂおよび第５のバルブ２７ｂを閉じ、蓄熱運転を開始する動作を同時に行う（Ｓ４３、Ｓ４４）。この時点で、蓄熱運転の冷凍サイクル内の冷媒量は多量に存在する。そして、蓄熱槽９の水温が４０℃を超えた時点で（Ｓ４５）、蓄熱運転を終了する（Ｓ４６）。
【００５２】
実施の形態５．
以下、本発明の実施の形態５に係る蓄熱式空気調和装置を図面に基づき説明する。
図１５は本実施の形態の蓄熱式空気調和装置の冷媒回路図を示すものである。同図において、実施の形態１における図１と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。図１と異なるのは以下の点である。
すなわち、蓄熱槽が複数の分割蓄熱槽９Ａ、９Ｂとして別個独立に構成されており、各分割蓄熱槽９Ａ、９Ｂに第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａまたは第２の蓄冷熱用熱交換器１０ｂがそれぞれ配置されたことである。
【００５３】
因みに、図１６のようなスペースに蓄熱槽を設置する場合、蓄熱槽のサイズ（幅×奥行×高さ）が２ｍ×１ｍ×２ｍのものでは、入りきらない。ところが、蓄熱槽を容積が１／２であるサイズ１ｍ×１ｍ×２ｍの蓄熱槽２台分に分割すると、分割蓄熱槽９Ａ、９Ｂを別々の場所へ収納できる。
このようにすると、蓄熱槽の設置の方法に選択の幅ができる。また、一つの分割蓄熱槽が水漏れ等で使用不可となった場合でも、他の分割蓄熱槽を使用することが可能である。
【００５４】
尚、上記した各実施の形態では、第２の蓄冷熱用熱交換器は１台を設けた例を示したが、これに限らず、第２の蓄冷熱用熱交換器を複数台並設したものでもよい。
【００５５】
【発明の効果】
この発明の蓄熱式空気調和装置によれば、蓄冷熱用熱交換器等の一部が故障により使用できない状況になった場合でも、蓄冷熱用熱交換器や蓄熱槽を取り替えたりしなくてもよく、蓄冷・蓄熱運転または放冷・放熱による蓄熱利用の空調運転を継続して行うことができる。
【００５６】
また、放熱暖房運転に関し、夜間の蓄熱が完了した直後に限らず、蓄熱を一度利用するに伴って蓄熱槽内の蓄熱媒体の温度が低下した場合であっても、効率の良い蓄熱利用の暖房運転を行うことができる。
【００５７】
そして、放冷冷房運転に関し、消費電力夜間移行率を更に増加させるために、消費電力のピーク時の放冷冷房運転に使用する単位時間あたりの蓄冷利用量、すなわち蓄冷熱用熱交換器の伝熱面積に比例する放冷量を増加させることができる。
【００５８】
更に、蓄熱運転に関し、外気温度が低い場合は使用していない室内ユニットや配管内に冷媒が多量に分布しやすいことから、使用すべき冷媒回路中の冷媒量が不足しがちであるが、蓄熱運転の前の予備運転として少しだけ蓄冷運転を行うようにしたので、使用しない方の蓄冷熱用熱交換器内の冷媒を冷媒回路に移動させたのちに蓄熱運転を開始できる。これにより、不十分な冷媒量による蓄熱運転状態に陥ることを回避できる。
【００５９】
また、必要とされる蓄熱槽と総容量が同等となる複数の分割蓄熱槽を用いたので、蓄熱槽設置のためのスペースが分散されていて個々の分散スペースが狭い場合でも、かかる狭いスペースに蓄熱槽を設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による冷媒回路図である。
【図２】 実施の形態２による蓄熱室９ａを使用した時の放熱暖房運転時の冷媒回路図である。
【図３】 実施の形態２による蓄熱室９ｂを使用した時の放熱暖房運転時の冷媒回路図である。
【図４】 実施の形態２による一般暖房運転時の冷媒回路図である。
【図５】 実施の形態２による暖房時間帯運転切り換え状態図である。
【図６】 実施の形態２による暖房時間帯運転切り換えの制御ブロック図である。
【図７】 実施の形態３による蓄熱室９ａを使用した時の蓄冷熱併用冷房運転の冷媒回路図である。
【図８】 実施の形態３による蓄熱室９ｂを使用した時の蓄冷熱併用冷房運転の冷媒回路図である。
【図９】 実施の形態３による一般冷房運転の冷媒回路図である。
【図１０】 実施の形態３による冷房時間帯運転切り替え状態図である。
【図１１】 実施の形態３による冷房時間帯運転切り替えの制御ブロック図である。
【図１２】 実施の形態４による蓄熱運転の冷媒回路図である。
【図１３】 実施の形態４による蓄冷運転の冷媒回路図である。
【図１４】 実施の形態４による蓄熱運転の制御ブロック図である。
【図１５】 実施の形態５による冷媒回路図である。
【図１６】 実施の形態５による蓄熱槽ユニットの設置図である。
【図１７】 従来例の冷媒回路図である。
【図１８】 従来例の蓄冷運転時の冷媒回路図である。
【図１９】 図１８の冷媒回路における運転回路図である。
【図２０】 従来例の一般冷房運転時の冷媒回路図である。
【図２１】 図２０の冷媒回路における運転状態図である。
【図２２】 従来例の放冷運転時の冷媒回路図である。
【図２３】 図２２の冷媒回路における運転状態図である。
【図２４】 従来例の蓄冷熱併用冷房運転時の冷媒回路図である。
【図２５】 図２４の冷媒回路における運転状態図である。
【図２６】 従来例の蓄熱運転時の冷媒回路図である。
【図２７】 図２６の冷媒回路における運転状態図である。
【図２８】 従来例の一般暖房運転時の冷媒回路図である。
【図２９】 図２８の冷媒回路における運転状態図である。
【図３０】 従来例の放熱運転時の冷媒回路図である。
【図３１】 図３０の冷媒回路における運転状態図である。
【図３２】 従来例の蓄熱併用暖房運転時の冷媒回路図である。
【図３３】 図３２の冷媒回路における運転状態図である。
【符号の説明】
１ 圧縮機
３ 室外側熱交換器
６ 第１の絞り装置
９ 蓄熱槽
９ａ、９ｂ 蓄熱室
９Ａ、９Ｂ 分割蓄熱槽
１０ａ 第１の蓄冷熱用熱交換器
１０ｂ 第２の蓄冷熱用熱交換器
１２ 冷媒ポンプ
１４ 第１のバルブ
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 第２の絞り装置
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ 室内側熱交換器
２１ 蓄熱媒体
２２ 第３の絞り装置
２３ 第６のバルブ
２４ 第７のバルブ
２６ａ 第２のバルブ
２６ｂ 第３のバルブ
２７ａ 第４のバルブ
２７ｂ 第５のバルブ
２８ 四方切換弁
１０４ａ、１０４ｂ、１０３、１０８、１２１、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ、１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１２０、１２８ａ、１２８ｂ、１３９、１２９ 冷媒配管
１０５、１１２、１１８、１１９ 第１の接続配管
１３０、１３３、１３２、１３１ 第２の接続配管
１３６、１３７ 第３の接続配管
２０１ 蓄熱使用熱交換器管理手段
２０２ 冷熱使用熱交換器管理手段
２０３ 冷凍サイクル内冷媒量調整手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、昼間電力の抑制と平準化対策に係る蓄熱式空気調和装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の蓄熱式空気調和装置として、例えば特願平５−３０７２７号公報に開示されたものを図１７に示す。すなわち、図１７において、１は例えば５馬力の圧縮機、２は圧縮機用四方切換弁で、各々は冷媒回路１０１にて連結されている。３は冷房時は凝縮器として作用し暖房時は蒸発器として作用する室外側熱交換器であり、圧縮機用四方切換弁２と冷媒回路１０２にて連結されている。
【０００３】
６は室外側熱交換器３と冷媒回路１０３で連結されている第１の絞り装置、７、８は各々バルブであり、冷媒回路１０８から分岐して構成された冷媒回路１０９、１１０を介して第１の絞り装置６と各々連結されている。９は蓄熱槽であり、内部に多数本の伝熱管を縦に並べ、これを連結して形成した蓄冷熱用熱交換器１０により、槽内に貯留した蓄熱媒体２１（例えば水）を、冷房時は凍結、暖房時は貯湯できるようにしている。
【０００４】
バルブ８は蓄熱槽９の蓄冷熱用熱交換器１０と冷媒回路１１１で連結されている。１２はガス状冷媒を搬送する冷媒ポンプであり、ポンプ容量は所定の運転条件にて圧縮機１の運転による冷媒循環量と同量の循環量が得られるものが選ばれている。１１は冷媒ポンプ１２と冷媒回路１１４で連結された冷媒ポンプ用四方切換弁である。１３は冷媒ポンプ用アキュムレータ、１４はバルブであり蓄熱槽９からの冷媒回路１１２を分岐して冷媒回路１１３と１１８を構成し、各々を冷媒ポンプ用四方切換弁１１とバルブ１４に連結している。
【０００５】
冷媒ポンプ用四方切換弁１１と冷媒ポンプ用アキュムレータ１３は、冷媒回路１１６で連結されており、冷媒ポンプ用アキュムレータ１３は、冷媒回路１１５で冷媒ポンプ１２に連結されている。１１７は冷媒ポンプ用四方切換弁１１と冷媒回路１２０に接続された冷媒回路、１１９はバルブ１４と冷媒回路１２５に連結された冷媒回路、２０は冷媒回路１２０と１２５を接続するバルブであり、冷媒回路１２５の他端は前述の圧縮機用四方切換弁２に接続されている。
【０００６】
１２１は前述のバルブ７に連結された冷媒回路で、この回路と冷媒回路１２０間に複数の室内ユニット用冷媒回路系ａ，ｂ，ｃを有し、各々の回路系は、冷媒回路１２２、第２の絞り装置１５、冷媒回路１２３、室内側熱交換器１６、冷媒回路１２４を順次連結して成る。
【０００７】
圧縮機用四方切換弁２と圧縮機用アキュムレータ１７の間、圧縮機用アキュムレータ１７と圧縮機１の間は、それぞれ冷媒回路１２６、１２７にて連結されている。
【０００８】
次に作用について、図１８から図３３を用いて説明する。
図１８に、例えば夜間の蓄冷運転、即ち製氷運転を示す。図において、バルブ７、２０を閉じ、バルブ８、１４を開き、圧縮機１を運転する。このとき、圧縮機１より吐出された冷媒は室外側熱交換器３で凝縮し第１の絞り装置６で断熱膨張し蓄冷熱用熱交換器１０で蒸発し、蓄熱媒体２１（例えば水）から熱をうばい、蓄冷熱用熱交換器１０の表面を凍結させるとともに気化冷媒がアキュムレータ１７を経由して圧縮機１に戻る。
【０００９】
この蓄冷運転時の運転状態を表したモリエル線図を図１９に示す。図中数字にて表わす運転点は、図中の同一数字で表わす冷媒回路内の冷媒の状態を示しており、凝縮温度は約４０℃、蒸発温度は−３℃程度である。本システムはかかる運転にて、例えば槽内の残水がないことを前提に、２２：００より製氷を開始、翌朝８：００に製氷を終了する。
【００１０】
以下昼間の冷房運転について述べる。図２０は蓄冷熱は利用せずに圧縮機１のみで冷房運転した場合の、冷房運転を示す。
図において、バルブ７、２０を開き、バルブ８、１４を閉じて圧縮機１を運転する。図１８と同様の作用にて凝縮液化した高圧冷媒は、各室内ユニット用冷媒回路系ａ，ｂ，ｃに送られ、各々の第２の絞り装置１５で冷媒流量調節しながら減圧し、約６kg／cm2 Ｇ程度の圧力で室内側熱交換器１６内に流入し蒸発する。このとき周囲の室内空気より吸熱し、ガス化した冷媒は、圧縮機用アキュムレータ１７を経由し、圧縮機１に戻る。このときの圧縮機１の運転容量は、室内機の運転容量の総和により決定している。
【００１１】
この一般冷房運転時の運転状態を表したモリエル線図を図２１に示す。図中の数字は図１９にて述べた通りで、凝縮温度は約４５℃、蒸発温度は約１０℃である。本システムはかかる運転にて、例えば蓄冷熱消費後の冷房を行う。
【００１２】
図２２に、蓄冷熱利用のみによる冷房、即ち放冷運転を示す。
図において、第１の絞り装置６、バルブ１４、２０を閉じ、バルブ７、８を開いて、冷媒ポンプ１２を運転する。このとき冷媒ポンプ１２により送出されたガス冷媒は蓄熱槽９内の氷で冷却され２０〜２５℃で凝縮し、液化した約９kg／cm2 Ｇの冷媒が各室内ユニット用冷媒回路系ａ，ｂ，ｃに送られ、図２０と同様にして冷房する。このとき冷媒ポンプ１２の冷媒循環量は、図２０のときの圧縮機１による冷媒循環量と同等のため、室内側熱交換器１６には同温同圧の冷媒が同量流れることとなり、動力としては差圧が約３kg／cm2 Ｇ程度の小容量にも拘らず、冷房能力としては圧縮機１の単独運転による図２０の一般冷房運転と同等となる。このときの冷媒ポンプ１２の運転容量は、室内機の運転容量の総和により決定している。
【００１３】
この放冷運転時の運転状態を表したモリエル線図を図２３に示す。図中の数字は図１９にて述べた通りで、凝縮温度は２３℃程度、蒸発温度は約１０℃である。本システムはかかる運転にて、例えば軽負荷時の冷房を行なう。
【００１４】
図２４に図２０の一般冷房運転と図２２の放冷運転とを同時に作用させた蓄冷熱併用冷房運転を示す。
図において、バルブ１４を閉じ、バルブ７、８、２０を開いて、圧縮機１および冷媒ポンプ１２を運転する。このとき冷媒ポンプ１２側の蓄冷熱用熱交換器１０で凝縮した液冷媒は、圧縮機１側の第１の絞り装置６で減圧された冷媒とバルブ７の手前で合流し、室内ユニット用冷媒回路系ａ，ｂ，ｃへは、図２０の一般冷房運転時あるいは図２２の放冷運転時の約２倍の量の冷媒が循環して、能力も２倍となる。このときの第１の絞り装置６の開度は一定であり、上記合流部の圧力は８〜１０kg／cm2 Ｇ程度となる。このときの運転容量は、冷媒ポンプ１２は１００％出力とし圧縮機１を容量制御して決定するが、その容量制御の割合は室内機の運転容量の総和により決定している。
【００１５】
この蓄冷熱併用冷房運転時の運転状態を表したモリエル線図を図２５に示す。図中の数字は図１９にて述べた通りである。蒸発温度は他の冷房運転と同様約１０℃であるが、凝縮温度は、室外側熱交換器３では約４５℃、蓄冷熱用熱交換器１０では２０〜２５℃程度である。本システムはかかる運転にて、通常の冷房負荷時の冷房を行なう。
【００１６】
以上は冷房に関する作用について説明したが、以下は暖房に関する作用説明であり、従って特に断らない限り圧縮機用四方切換弁２、および冷媒ポンプ用四方切換弁１１は暖房モードに設定されている。
図２６に、例えば夜間の蓄熱運転、即ち貯湯運転を示す。図において、バルブ７、２０を閉じ、バルブ８、１４を開き圧縮機１を運転する。このとき圧縮機１より吐出された高温ガス冷媒は図中の矢印の方向に流れ、蓄熱槽９の蓄冷熱用熱交換器１０で凝縮し、水２１を昇温する。凝縮冷媒は第１の絞り装置６で断熱膨張し、室外側熱交換器３で外気より吸熱して蒸発し、気化冷媒がアキュムレータ１７を経由して圧縮機１に戻る。
【００１７】
この蓄熱運転時の運転状態を表したモリエル線図を図２７に示す。図中の数字は図１９にて述べた通りで、槽水温の沸き上り温度は約５０℃、このときの凝縮温度は約５５℃、蒸発温度は約０℃である。本システムはかかる運転にて、夜間電力時間帯内に貯湯し、所定の槽水温に到達次第運転を終了する。
【００１８】
以下昼間の暖房運転について述べる。図２８は蓄熱は利用せずに圧縮機１のみで暖房運転した場合の、一般暖房運転を示す。図において、バルブ７、２０を開き、バルブ８、１４を閉じて、圧縮機１を運転する。圧縮機１より１７kg／cm2 Ｇ前後の圧力で吐出された高温高圧ガスは各室内ユニット用冷媒回路系ａ，ｂ，ｃに送られ、各々の室内側熱交換器１６で凝縮し、室内空気を加熱する。凝縮した液冷媒は第２の絞り装置１５で若干の減圧をし、更に第１の絞り装置６で減圧して約４kg／cm2 Ｇの圧力で室外側熱交換器３内で蒸発し、以降図２６と同作用にて圧縮機１に戻る。このときの圧縮機１の運転容量は、室内機の運転容量の総和により決定している。
【００１９】
この一般暖房運転時の運転状態を表したモリエル線図を図２９に示す。図中の数字は図１９にて述べた通りで、凝縮温度は４２〜４３℃程度、蒸発温度は約０℃である。本システムはかかる運転にて、蓄熱消費後の日中の軽負荷時の暖房を行う。
【００２０】
図３０に蓄熱利用のみによる暖房、即ち放熱運転を示す。図において第１の絞り装置６およびバルブ１４、２０を閉じ、バルブ７、８を開いて冷媒ポンプ１２を運転する。このとき冷媒ポンプ１２は槽内で蒸発圧力約１３kg／cm2 Ｇで加熱気化されたガス冷媒を冷媒ポンプ用アキュムレータ１３を経由して吸引する。従って、約４kg／cm2 Ｇ程度の昇圧で１７kg／cm2 Ｇ前後の高温・高圧のガス冷媒を各室内ユニット用冷媒回路系ａ，ｂ，ｃに送り、以降図２６と同様の作用により室内空気の加熱を行なう。凝縮した冷媒は第２の絞り装置１５にて減圧し、約１３kg／cm2 Ｇの気液二相冷媒となって蓄熱槽９に戻る。このときの冷媒ポンプ１２の運転容量は、室内機の運転容量の総和により決定している。
【００２１】
この放熱運転時の運転状態を表したモリエル線図を図３１に示す。図中の数字は図１９に述べた通りで、凝縮温度は４２〜４３℃程度、蒸発温度は３５℃前後である。本システムはかかる運転にて、例えば軽負荷時の暖房を行なう。
【００２２】
図３２に、図２８の一般暖房運転と図３０の放熱運転とを同時に作用させた蓄熱併用暖房運転を示す。図において、バルブ１４を閉じ、バルブ７、８、２０を開き圧縮機１と冷媒ポンプ１２を運転する。このとき冷媒ポンプ１２より送出したガス冷媒は圧縮機１より吐出されたガス冷媒とバルブ２０出側で合流し、室内ユニット用冷媒回路系ａ，ｂ，ｃへは、図２８の一般暖房運転時あるいは図３０の放熱運転時の約２倍の量の、圧力１７kg／cm2 Ｇ前後の高温・高圧冷媒が循環して、能力も約２倍となる。第２の絞り装置１５で減圧した約１３kg／cm2 Ｇ程度の冷媒は、約１／２が蓄冷熱用熱交換器１０に流入して図３０の放熱運転と同様の作用を成すとともに、他の１／２の冷媒は第１の絞り装置６にて更に減圧され、約４kg／cm2 Ｇの圧力となって室外側熱交換器３に流入して図２８の一般暖房運転と同様の作用をなす。このときの運転容量は、冷媒ポンプ１２は１００％出力とし圧縮機１を容量制御して決定するが、その容量制御の割合は室内機の運転容量の総和により決定している。
【００２３】
この蓄熱併用暖房運転時の運転状態を表したモリエル線図を図３３に示す。図中の数字は図１９にて述べた通りである。凝縮温度は他の暖房運転と同様４２〜４３℃程度であるが、蒸発温度は、蓄冷熱用熱交換器１０では３５℃前後、室外側熱交換器３では０℃前後である。本システムはかかる運転にて、暖房負荷の集中する例えば朝の立上り時の暖房を行なう。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような各々の運転を行う従来の蓄熱式空気調和装置では、蓄冷熱用熱交換器または蓄熱槽が一台使用できない状況になった場合には、蓄熱槽を取り替えなければ蓄冷、蓄熱および蓄熱利用空調運転を行うことができなかった。
【００２５】
また、放熱暖房時において、夜間の蓄熱を行った直後には高効率の蓄熱利用暖房ができるが、一度蓄熱の利用を行った後は蓄熱槽内の蓄熱媒体の温度が低下するため、次に蓄熱運転をするまでに再度蓄熱を利用した空調を行う場合には、低下した水温による比較的効率の悪い蓄熱利用暖房しかできなかった。
【００２６】
また、放冷時に使用する単位時間毎の蓄冷利用量はいつも同じ量であり、消費電力のピーク時に消費電力夜間移行率を更に増加させるために、放冷時に使用する単位時間毎の蓄冷利用量すなわち蓄冷熱用熱交換器の伝熱面積を増加させることができなかった。
【００２７】
また、蓄熱運転の低外気運転時には、使用していない室内機側のユニットおよび配管に冷媒が多く分布している。そのため、使用している冷媒回路中の冷媒量が不足し、不十分な運転状態となっていた。
【００２８】
また、蓄熱槽を一体のユニットで構成すると設置スペースが一個所に集中するため、設置のためのスペースが狭く分散されているような場合には、蓄熱槽の設置スペースの確保ができなくなり、蓄熱槽設置に大きな制約を受けていた。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上述した種々の問題点を解決するために、この発明による蓄熱式空気調和装置は、圧縮機、四方切換弁，室外側熱交換器，第１の絞り装置，第２の絞り装置，および室内側熱交換器を順次配管接続してなる一般冷暖房用回路と、一般冷暖房用回路の第１の絞り装置から第２の絞り装置の間と室内側熱交換器から圧縮機の間とを第３の絞り装置，第１の蓄冷熱用熱交換器，および第１のバルブを介して接続し圧縮機，室外側熱交換器，および第１の絞り装置とともに蓄冷・蓄熱用回路を構成する第１の接続配管と、一般冷暖房用回路の四方切換弁から圧縮機の吸込側の間と第１の接続配管の第１のバルブから第１の蓄冷熱用熱交換器の間とを冷媒ポンプを介して接続し第１の蓄冷熱用熱交換器，第３の絞り装置，第２の絞り装置，および室内側熱交換器とともに放冷・放熱用回路を構成する第２の接続配管と、槽内に貯留した蓄熱媒体中に第１の蓄冷熱用熱交換器を配置した蓄熱槽とを備える蓄熱式空気調和装置において、蓄熱媒体中に配置されて放冷・放熱用回路の一部を構成する１もしくは複数の第２の蓄冷熱用熱交換器を、第１の蓄冷熱用熱交換器と並列して第１の接続配管に接続するとともに、第１の接続配管の第１の蓄冷熱用熱交換器の一方の出側に設けられた第２のバルブと、第１の接続配管の第２の蓄冷熱用熱交換器の一方の出側に設けられた第３のバルブと、第１の接続配管の第１の蓄冷熱用熱交換器の他方の出側に設けられた第４のバルブと、第１の接続配管の第２の蓄冷熱用熱交換器の他方の出側に設けられた第５のバルブと、一般冷暖房用回路の四方切換弁から圧縮機の吸込側の間と第１の接続配管の第１のバルブから第１および第２の蓄冷熱用熱交換器の配管接続位置の間とを第６のバルブを介して接続する第３の接続配管とを具備する構成にされている。
【００３０】
また、圧縮機，四方切換弁，室外側熱交換器，第１の絞り装置，第２の絞り装置，および室内側熱交換器を順次配管接続してなる一般冷暖房用回路と、一般冷暖房用回路の第１の絞り装置から第２の絞り装置の間と室内側熱交換器から圧縮機の間とを第３の絞り装置，第１の蓄冷熱用熱交換器，および第１のバルブを介して接続し圧縮機，室外側熱交換器，および第１の絞り装置とともに蓄冷・蓄熱用回路を構成する第１の接続配管と、一般冷暖房用回路の四方切換弁から圧縮機の吸込側の間と第１の接続配管の第１のバルブから第１の蓄冷熱用熱交換器の間とを冷媒ポンプを介して接続し第１の蓄冷熱用熱交換器，第３の絞り装置，第２の絞り装置，および室内側熱交換器とともに放冷・放熱用回路を構成する第２の接続配管と、槽内に貯留した蓄熱媒体中に第１の蓄冷熱用熱交換器を配置した蓄熱槽とを備える蓄熱式空気調和装置において、蓄熱媒体中に配置されて放冷・放熱用回路の一部を構成する１もしくは複数の第２の蓄冷熱用熱交換器を、第１の蓄冷熱用熱交換器と並列して第１の接続配管に接続し、蓄熱槽を複数の蓄熱室に区画して構成し、各蓄熱室に第１または第２の蓄冷熱用熱交換器をそれぞれ配置するとともに、第１の接続配管の第１の蓄冷熱用熱交換器の一方の出側に設けられた第２のバルブと、第１の接続配管の第２の蓄冷熱用熱交換器の一方の出側に設けられた第３のバルブと、一般冷暖房用回路の四方切換弁から圧縮機の吸込側の間と第１の接続配管の第１のバルブから第１および第２の蓄冷熱用熱交換器の配管接続位置の間とを第６のバルブを介して接続する第３の接続配管と、放冷・放熱用回路を用いる蓄熱利用暖房運転を行う際に、第２のバルブと第３のバルブの開閉を相互に切り換えて第１または第２の蓄冷熱用熱交換器のいずれかにより蓄熱媒体の蓄熱を使用する蓄熱使用熱交換器管理手段とを具備してなるものである。
【００３１】
そして、圧縮機，四方切換弁，室外側熱交換器，第１の絞り装置，第２の絞り装置，および室内側熱交換器を順次配管接続してなる一般冷暖房用回路と、一般冷暖房用回路の第１の絞り装置から第２の絞り装置の間と室内側熱交換器から圧縮機の間とを第３の絞り装置，第１の蓄冷熱用熱交換器，および第１のバルブを介して接続し圧縮機，室外側熱交換器，および第１の絞り装置とともに蓄冷・蓄熱用回路を構成する第１の接続配管と、一般冷暖房用回路の四方切換弁から圧縮機の吸込側の間と第１の接続配管の第１のバルブから第１の蓄冷熱用熱交換器の間とを冷媒ポンプを介して接続し第１の蓄冷熱用熱交換器，第３の絞り装置，第２の絞り装置，および室内側熱交換器とともに放冷・放熱用回路を構成する第２の接続配管と、槽内に貯留した蓄熱媒体中に第１の蓄冷熱用熱交換器を配置した蓄熱槽とを備える蓄熱式空気調和装置において、蓄熱媒体中に配置されて放冷・放熱用回路の一部を構成する１もしくは複数の第２の蓄冷熱用熱交換器を、第１の蓄冷熱用熱交換器と並列して第１の接続配管に接続し、蓄熱槽を複数の蓄熱室に区画して構成し、各蓄熱室に第１または第２の蓄冷熱用熱交換器をそれぞれ配置するとともに、第１の接続配管の第１の蓄冷熱用熱交換器の一方の出側に設けられた第２のバルブと、第１の接続配管の第２の蓄冷熱用熱交換器の一方の出側に設けられた第３のバルブと、一般冷暖房用回路の四方切換弁から圧縮機の吸込側の間と第１の接続配管の第１のバルブから第１および第２の蓄冷熱用熱交換器の配管接続位置の間とを第６のバルブを介して接続する第３の接続配管と、放冷・放熱用回路を用いる冷熱利用冷房運転を行う際に、第２のバルブと第３のバルブの開閉を切り換えて第１または第２の蓄冷熱用熱交換器のいずれかまたは双方により蓄熱媒体の冷熱を使用する冷熱使用熱交換器管理手段とを具備してなるものである。
【００３２】
更に、圧縮機，四方切換弁，室外側熱交換器，第１の絞り装置，第２の絞り装置，および室内側熱交換器を順次配管接続してなる一般冷暖房用回路と、一般冷暖房用回路の第１の絞り装置から第２の絞り装置の間と室内側熱交換器から圧縮機の間とを第３の絞り装置，第１の蓄冷熱用熱交換器，および第１のバルブを介して接続し圧縮機，室外側熱交換器，および第１の絞り装置とともに蓄冷・蓄熱用回路を構成する第１の接続配管と、一般冷暖房用回路の四方切換弁から圧縮機の吸込側の間と第１の接続配管の第１のバルブから第１の蓄冷熱用熱交換器の間とを冷媒ポンプを介して接続し第１の蓄冷熱用熱交換器，第３の絞り装置，第２の絞り装置，および室内側熱交換器とともに放冷・放熱用回路を構成する第２の接続配管と、槽内に貯留した蓄熱媒体中に第１の蓄冷熱用熱交換器を配置した蓄熱槽とを備える蓄熱式空気調和装置において、蓄熱媒体中に配置されて放冷・放熱用回路の一部を構成する１もしくは複数の第２の蓄冷熱用熱交換器を、第１の蓄冷熱用熱交換器と並列して第１の接続配管に接続するとともに、第１の接続配管の第１の蓄冷熱用熱交換器の一方の出側に設けられた第２のバルブと、第１の接続配管の第２の蓄冷熱用熱交換器の一方の出側に設けられた第３のバルブと、一般冷暖房用回路の四方切換弁から圧縮機の吸込側の間と第１の接続配管の第１のバルブから第１および第２の蓄冷熱用熱交換器の配管接続位置の間とを第６のバルブを介して接続する第３の接続配管と、蓄冷・蓄熱用回路を用いる蓄熱運転を行うに先立ち、蓄冷運転を所定時間行って第１または第２の蓄冷熱用熱交換器内から冷媒を排出させる冷凍サイクル内冷媒量調整手段とを具備してなるものである。
【００３３】
また、圧縮機，四方切換弁，室外側熱交換器，第１の絞り装置，第２の絞り装置，および室内側熱交換器を順次配管接続してなる一般冷暖房用回路と、一般冷暖房用回路の第１の絞り装置から第２の絞り装置の間と室内側熱交換器から圧縮機の間とを第３の絞り装置，第１の蓄冷熱用熱交換器，および第１のバルブを介して接続し圧縮機，室外側熱交換器，および第１の絞り装置とともに蓄冷・蓄熱用回路を構成する第１の接続配管と、一般冷暖房用回路の四方切換弁から圧縮機の吸込側の間と第１の接続配管の第１のバルブから第１の蓄冷熱用熱交換器の間とを冷媒ポンプを介して接続し第１の蓄冷熱用熱交換器，第３の絞り装置，第２の絞り装置，および室内側熱交換器とともに放冷・放熱用回路を構成する第２の接続配管と、槽内に貯留した蓄熱媒体中に第１の蓄冷熱用熱交換器を配置した蓄熱槽とを備える蓄熱式空気調和装置において、蓄熱媒体中に配置されて放冷・放熱用回路の一部を構成する１もしくは複数の第２の蓄冷熱用熱交換器を、第１の蓄冷熱用熱交換器と並列して第１の接続配管に接続し、蓄熱槽を複数の分割蓄熱槽として別個独立に構成するとともに、各分割蓄熱槽に第１または第２の蓄冷熱用熱交換器をそれぞれ配置したものである。
【００３４】
【発明の実施の形態】
引続き、この発明の実施の形態につき図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る蓄熱式空気調和装置を図面に基づき説明する。
図１は蓄熱式空気調和装置のシステムを示すものである。同図において、従来例における図１７と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
この蓄熱式空気調和装置では、図１に示すように、圧縮機１、四方切換弁２８、室外側熱交換器３、第１の絞り装置６、第２の絞り装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃ，および室内側熱交換器１６ａ、１６ｂ、１６ｃが、冷媒配管１０４ａ、１０４ｂ、１０３、１０８、１２１、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ、１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１２０、１２８ａ、１２８ｂ、１３９、１２９を介し順次接続されて一般冷暖房用回路を構成している。
また、一般冷暖房用回路の第１の絞り装置６から第２の絞り装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃの間の冷媒配管１０８、１２１と室内側熱交換器１６ａ、１６ｂ、１６ｃから圧縮機１の間の冷媒配管１２０、１２８ａとを、第３の絞り装置２２、第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａ、および第１のバルブ１４を介して接続する第１の接続配管１０５、１１２、１１８、１１９が設けられている。この第１の接続配管１０５、１１２、１１８、１１９は圧縮機１、室外側熱交換器３、および第１の絞り装置６とともに蓄冷・蓄熱用回路を構成している。
また、一般冷暖房用回路の四方切換弁２８から圧縮機１の吸込側の間の冷媒配管１２９、１３９と第１のバルブ１４から第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａの間の第１の接続配管１１２、１１８とを冷媒ポンプ１２および第７のバルブ２４を介して接続する第２の接続配管１３０、１３３、１３２、１３１が設けられている。この第２の接続配管１３０、１３３、１３２、１３１は第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａ、第３の絞り装置２２、第２の絞り装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、および室内側熱交換器１６ａ、１６ｂ、１６ｃとともに放冷・放熱用回路を構成している。
【００３５】
そして、蓄熱媒体２１中に配置されて放冷・放熱用回路の一部を構成する第２の蓄冷熱用熱交換器１０ｂが、第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａと並列して第１の接続配管１０５、１１２に接続されている。
更には、第１の接続配管１１２の第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａの一方の出側に設けられた第２のバルブ２６ａと、第１の接続配管１１２の第２の蓄冷熱用熱交換器１０ｂの一方の出側に設けられた第３のバルブ２６ｂと、第１の接続配管１０５の第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａの他方の出側に設けられた第４のバルブ２７ａと、第１の接続配管１０５の第２の蓄冷熱用熱交換器１０ｂの他方の出側に設けられた第５のバルブ２７ｂと、一般冷暖房用回路の四方切換弁２８から圧縮機１吸込側の間の冷媒配管１２８ｂ、１３９と第１のバルブ１４から第１および第２の蓄冷熱用熱交換器１０ａ、１０ｂの間の第１の接続配管１１２とを第６のバルブ２３を介して接続する第３の接続配管１３６、１３７とを備えてなっている。
【００３６】
従って、この蓄熱式空気調和装置においては、第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａが壊れた場合でも、第２のバルブ２６ａおよび第４のバルブ２７ａを閉じることにより、第２の蓄冷熱用熱交換器１０ｂが使用可能で、蓄熱槽９を使用する運転が可能となる。逆に、第２の蓄冷熱用熱交換器１０ｂが壊れたときは、第３のバルブ２６ｂおよび第５のバルブ２７ｂを閉じることにより、第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａが使用可能で、蓄熱槽９を使用する運転が可能となる。
【００３７】
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２に係る蓄熱式空気調和装置を図面に基づき説明する。
図２は蓄熱式空気調和装置のシステムを示すものである。同図において、実施の形態１における図１と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。図１と異なるのは以下の点である。
すなわち、蓄熱槽９が２つの蓄熱室９ａ、９ｂに区画して構成されており、各蓄熱室９ａ、９ｂに第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａまたは第２の蓄冷熱用熱交換器１０ｂがそれぞれ配置されていることと、放冷・放熱用回路を用いる蓄熱利用暖房運転を行う際に、予め設定された暖房運転スケジュールに基づいて第２のバルブ２６ａと第３のバルブ２６ｂの開閉を相互に切り換えて第１または第２の蓄冷熱用熱交換器１０ａ、１０ｂのいずれかにより蓄熱媒体２１の蓄熱を使用する蓄熱使用熱交換器管理手段２０１を備えていることである。
【００３８】
次いで、本実施の形態の動作、基本的な冷媒の流れ、運転状態を説明する。
本実施の形態の蓄熱室９ａを使用した時の放熱暖房運転の回路図は図２である。
図２において、第３の絞り装置２２、第２の絞り装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、第６のバルブ２３、および第２のバルブ２６ａは開き、その他の絞り装置およびバルブは閉じている状態で、圧縮機１および冷媒ポンプ１２を運転する。このとき圧縮機１は１７kg／cm2 Ｇ前後の高温・高圧のガス冷媒を各室内ユニット用冷媒回路系ａ，ｂ，ｃに送り、室内空気の加熱を行なう。凝縮した冷媒は第２の絞り装置１５にて減圧し、約１３kg／cm2 Ｇの気液二相冷媒となって蓄熱室９ａにもどり蒸発して、第６のバルブ２３を経て、約４kg／cm2 Ｇで圧縮機１に戻る。
【００３９】
一方、本実施の形態の蓄熱室９ｂを使用した時の放熱暖房運転の回路図を図３に示す。
図３において、第３の絞り装置２２、第２の絞り装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、第６のバルブ２３、および第３のバルブ２６ｂは開き、その他の絞り装置およびバルブは閉じている状態で、圧縮機１および冷媒ポンプ１２を運転する。このとき圧縮機１は１７kg／cm2 Ｇ前後の高温・高圧のガス冷媒を各室内ユニット用冷媒回路系ａ，ｂ，ｃに送り、室内空気の加熱を行なう。凝縮した冷媒は第２の絞り装置１５にて減圧し、約１３kg／cm2 Ｇの気液二相冷媒となって蓄熱室９ｂにもどり蒸発して、第６のバルブ２３を経て、約４kg／cm2 Ｇで圧縮機１に戻る。
【００４０】
次いで、本実施の形態の一般暖房運転の回路図を図４に示す。
図４において、第１の絞り装置６および第２の絞り装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃは開き、その他の絞り装置およびバルブは閉っている状態で、圧縮機１を運転する。圧縮機１より１７kg／cm2 Ｇ前後の圧力で吐出された高温高圧ガスは各室内ユニット用冷媒回路系ａ，ｂ，ｃに送られ、各々の室内側熱交換器１６ａ、１６ｂ、１６ｃで凝縮し、室内空気を加熱する。凝縮した液冷媒は第２の絞り装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃで若干の減圧をし、更に第１の絞り装置６で減圧して約４kg／cm2 Ｇの圧力で室外側熱交換器３内で蒸発し圧縮機１に戻る。
【００４１】
次に、本実施の形態の暖房シーズンの暖房時間帯運転切り替え状態図を図５に示す。図中の横軸は時刻、縦軸は暖房運転中の暖房能力である。また、この運転状態の制御を、制御ブロック図の図６に示す。
蓄熱使用熱交換器管理手段２０１によれば、まず、８：００から暖房時間の時間帯に入り蓄熱室９ａを冷凍サイクルに含んだ放熱運転（第２のバルブ２６ａを開いた状態）を行う（Ｓ１、Ｓ２）。この時点で、蓄熱室９ｂの第３のバルブ２６ｂは閉じている。また、８：００の時点では蓄熱室９ａおよび蓄熱室９ｂの蓄熱媒体２１である水の温度は４０℃である。この運転を８：００から１２：００まで行う（Ｓ３）。夜間蓄熱量を消費するとされる１２：００から１６：００の間は第２のバルブ２６ａ、第３のバルブ２６ｂは閉じて一般暖房運転に切り替える動作を同時に行う（Ｓ４、Ｓ５）。１６：００になった時点で（Ｓ６）、第３のバルブ２６ｂを開き、放熱運転を開始する動作を同時に行う（Ｓ７）。蓄熱室９ｂを冷凍サイクルに含む放熱運転を開始し（Ｓ８）、２０：００まで放熱運転を行う。この時点で蓄熱室９ｂの水温は４０℃近くを保っており、放熱運転を効率良く運転できる水温となっている。そして、２０：００になった時点で（Ｓ９）、第３のバルブ２６ｂを閉じ一般暖房運転を開始する動作を同時に行う（Ｓ１０）。２０：００の時点から２２：００までの時間帯は一般暖房運転とし、第２のバルブ２６ａ、第３のバルブ２６ｂは閉じている。２２：００では暖房運転時間帯を終了し（Ｓ１１）、２２：００から翌日の８：００までは蓄熱時間帯になる。
【００４２】
実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３に係る蓄熱式空気調和装置を図面に基づき説明する。
図７は蓄熱式空気調和装置のシステムを示すものである。同図において、実施の形態２における図２と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。図２と異なるのは以下の点である。
すなわち、放冷・放熱用回路を用いる冷熱利用冷房運転を行う際に、予め設定された冷房運転スケジュールに基づいて第２のバルブ２６ａと第３のバルブ２６ｂの開閉を切り換えて第１または第２の蓄冷熱用熱交換器１０ａ、１０ｂのいずれかまたは双方により蓄熱媒体２１の冷熱を使用する冷熱使用熱交換器管理手段２０２を備えていることである。
【００４３】
次いで、本実施の形態の動作、基本的な冷媒の流れ、運転状態について説明する。
まず、蓄熱室９ａを使用した時の蓄冷熱併用冷房運転（放冷運転の中の１つの運転）の回路図は図７である。
図７において、第１の絞り装置６、第３の絞り装置２２、第２の絞り装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、第７のバルブ２４、および第２のバルブ２６ａを開き、他のバルブを閉じている状態で圧縮機１および冷媒ポンプ１２を運転する。このとき冷媒ポンプ１２側の蓄熱室９ａで凝縮した液冷媒は、圧縮機１側の第１の絞り装置６で減圧された冷媒と合流し、室内ユニット用冷媒回路系ａ，ｂ，ｃへは、一般冷房運転時の約２倍の量の冷媒が循環して、能力も２倍となる。そして冷媒は圧縮機１へ戻る。
【００４４】
一方、蓄熱室９ｂを使用した時の蓄冷熱併用冷房運転（放冷運転の中の１つの運転）の回路図を図８に示す。
図８において、第１の絞り装置６、第３の絞り装置２２、第２の絞り装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、第７のバルブ２４、および第３のバルブ２６ｂを開き、他のバルブを閉じている状態で圧縮機１および冷媒ポンプ１２を運転する。このとき冷媒ポンプ１２側の蓄熱室９ｂで凝縮した液冷媒は、圧縮機１側の第１の絞り装置６で減圧された冷媒と合流し、室内ユニット用冷媒回路系ａ，ｂ，ｃへは、一般冷房運転時の約２倍の量の冷媒が循環して、能力も２倍となる。そして冷媒は圧縮機１へ戻る。
【００４５】
次いで、一般冷房運転の回路図を図９に示す。
第１の絞り装置６および第２の絞り装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃは開き、その他の絞り装置およびバルブは閉じている。圧縮機１より吐出された冷媒は室外側熱交換器３にて凝縮液化した高圧冷媒は、各室内ユニット用冷媒回路系ａ，ｂ，ｃに送られ、第２の絞り装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃの各々で冷媒流量調節しながら減圧し、約６kg／cm2 Ｇ程度の圧力で室内側熱交換器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ内に流入し蒸発する。このとき周囲の室内空気より吸熱し、ガス化した冷媒は圧縮機１に戻る。
【００４６】
次に本実施の形態の冷房シーズンの冷房時間帯運転切り換え状態図を図１０に示す。図中の横軸は時刻、縦軸は冷房運転中の冷房能力である。また、この運転状態の制御を、制御ブロック図の図１１に示す。
冷熱使用熱交換器管理手段２０２によれば、まず、８：００から冷房運転時間に入り、第２のバルブ２６ａおよび第３のバルブ２６ｂを閉じて一般冷房運転を開始する動作を同時に行う（Ｓ２１、Ｓ２２）。１０：００になった時点で（Ｓ２３）、蓄熱室９ａを一台運転するため、第２のバルブ２６ａを開き、蓄冷熱併用冷房運転を開始する動作を同時に行う（蓄熱室９ａを優先して使用、Ｓ２４）。１０：００から１４：００になるまで蓄熱室９ａを１台のみ使用した蓄冷熱併用冷房運転を行い（Ｓ２５）、１４：００の時点で（Ｓ２６）、蓄熱室９ｂの第３のバルブ２６ｂを開くことにより（Ｓ２７）、第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａおよび第２の蓄冷熱用熱交換器１０ｂの２台で蓄冷熱併用冷房運転を開始する（Ｓ２８）。この蓄熱室２台運転を電力消費量の多い１４：００から１６：００まで使用し、夏の電力ピーク時の夜間電力移行率を高くする。１６：００になった時点で（Ｓ２９）、第２のバルブ２６ａを閉じて蓄熱室９ｂのみの蓄熱室１台運転を開始し（Ｓ３０、Ｓ３１）、１６：００から１８：００までこの運転を行う。１８：００の時点で（Ｓ３２）、第３のバルブ２６ｂを閉じて一般冷房運転を開始する動作を同時に行う（Ｓ３３、Ｓ３４）。１８：００から２２：００まで一般冷房運転を行った後、２２：００で冷房時間帯を終了して（Ｓ３５、Ｓ３６）、蓄冷運転に移行する。尚、本実施の形態は蓄冷利用冷房だけでなく蓄熱利用暖房でも同様の効果を示す。
【００４７】
実施の形態４．
以下、本発明の実施の形態４に係る蓄熱式空気調和装置を図面に基づき説明する。
図１２は蓄熱式空気調和装置のシステムを示すものである。同図において、実施の形態１における図１と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。図１と異なるのは以下の点である。
すなわち、第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａおよび第２の蓄冷熱用熱交換器１０ｂの第３の絞り装置２２との接続側に、第４のバルブ２７ａおよび第５のバルブ２７ｂを設けてあること、また予め設定された暖房運転スケジュールに基づいて蓄冷・蓄熱用回路を用いる蓄熱運転を行うに先立ち、蓄冷運転を所定時間行って第１または第２の蓄冷熱用熱交換器１０ａ、１０ｂ内から冷媒を排出させる冷凍サイクル内冷媒量調整手段２０３を備えていることである。
【００４８】
次いで、本実施の形態の動作、基本的な冷媒の流れ、運転状態を説明する。本実施の形態の蓄熱運転については、図１２に回路図を示している。
図１２において、第１の絞り装置６、第３の絞り装置２２、第１のバルブ１４、第２のバルブ２６ａ、第３のバルブ２６ｂ、および第４のバルブ２７ａは開き、他の絞り装置およびバルブは閉じている状態で圧縮機１を運転する。このとき圧縮機１により送出されたガス冷媒は蓄熱槽９内で冷却され４０℃程度で凝縮し、第３の絞り装置２２および第１の絞り装置６で絞られた冷媒が室外ユニット用冷媒回路に送られ、約６kg／cm2 Ｇ程度の圧力で室外側熱交換器３内に流入し蒸発する。このとき周囲の室外空気より吸熱し、ガス化した冷媒が圧縮機１に戻る。
【００４９】
次いで、本実施の形態の蓄冷運転の回路図を図１３に示す。
図１３において、第１の絞り装置６、第３の絞り装置２２、第２のバルブ２６ａ、および第４のバルブ２７ａを開き、第１のバルブ１４および第７のバルブ２４はどちらか一方が閉じ、その他の絞り装置およびバルブは閉じている。このとき、圧縮機１より吐出された冷媒は室外側熱交換器３で凝縮し第１の絞り装置６および第３の絞り装置２２で断熱膨張し第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａで蒸発し、蓄熱媒体２１（例えば水）より熱をうばい、第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａの表面を凍結させるとともに気化冷媒が圧縮機１に戻る。
【００５０】
上記蓄熱運転では、第１または第２の蓄冷熱用熱交換器１０ａ、１０ｂを凝縮器として使用するために多量の冷媒が蓄冷熱用熱交換器内に分布する。よって、蓄熱運転冷凍サイクル中の冷媒量は一般冷房運転や一般暖房運転、第１または第２の蓄冷熱用熱交換器１０ａ、１０ｂを蒸発器として使用する放熱運転や蓄冷運転に比べて多量に必要となる。そこで、冷凍サイクル中の冷媒量をうまく配分する制御が必要となる。
【００５１】
次に、本実施の形態の蓄熱運転時の冷凍サイクル内冷媒量制御について制御ブロック図の図１４を用いて説明する。
冷凍サイクル内冷媒量調整手段２０３によれば、まず、蓄熱運転を開始する時、準備運転として四方切換弁２８の流路を蓄冷側に切り換え、第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａの第２のバルブ２６ａ、第４のバルブ２７ａを閉じ、第２の蓄冷熱用熱交換器１０ｂの第３のバルブ２６ｂ、第５のバルブ２７ｂを開けて、蓄冷運転を行う動作を同時に行う（Ｓ４１）。蓄冷運転を５分間行うことにより（Ｓ４２）、蒸発器として使用した第２の蓄冷熱用熱交換器１０ｂ内の冷媒量は少なくなる。この５分間の蓄冷運転終了後に四方切換弁２８の流路を蓄熱側に切り換え、更に第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａの第２のバルブ２６ａおよび第４のバルブ２７ａを開け、第２の蓄冷熱用熱交換器１０ｂの第３のバルブ２６ｂおよび第５のバルブ２７ｂを閉じ、蓄熱運転を開始する動作を同時に行う（Ｓ４３、Ｓ４４）。この時点で、蓄熱運転の冷凍サイクル内の冷媒量は多量に存在する。そして、蓄熱槽９の水温が４０℃を超えた時点で（Ｓ４５）、蓄熱運転を終了する（Ｓ４６）。
【００５２】
実施の形態５．
以下、本発明の実施の形態５に係る蓄熱式空気調和装置を図面に基づき説明する。
図１５は本実施の形態の蓄熱式空気調和装置の冷媒回路図を示すものである。同図において、実施の形態１における図１と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。図１と異なるのは以下の点である。
すなわち、蓄熱槽が複数の分割蓄熱槽９Ａ、９Ｂとして別個独立に構成されており、各分割蓄熱槽９Ａ、９Ｂに第１の蓄冷熱用熱交換器１０ａまたは第２の蓄冷熱用熱交換器１０ｂがそれぞれ配置されたことである。
【００５３】
因みに、図１６のようなスペースに蓄熱槽を設置する場合、蓄熱槽のサイズ（幅×奥行×高さ）が２ｍ×１ｍ×２ｍのものでは、入りきらない。ところが、蓄熱槽を容積が１／２であるサイズ１ｍ×１ｍ×２ｍの蓄熱槽２台分に分割すると、分割蓄熱槽９Ａ、９Ｂを別々の場所へ収納できる。
このようにすると、蓄熱槽の設置の方法に選択の幅ができる。また、一つの分割蓄熱槽が水漏れ等で使用不可となった場合でも、他の分割蓄熱槽を使用することが可能である。
【００５４】
尚、上記した各実施の形態では、第２の蓄冷熱用熱交換器は１台を設けた例を示したが、これに限らず、第２の蓄冷熱用熱交換器を複数台並設したものでもよい。
【００５５】
【発明の効果】
この発明の蓄熱式空気調和装置によれば、蓄冷熱用熱交換器等の一部が故障により使用できない状況になった場合でも、蓄冷熱用熱交換器や蓄熱槽を取り替えたりしなくてもよく、蓄冷・蓄熱運転または放冷・放熱による蓄熱利用の空調運転を継続して行うことができる。
【００５６】
また、放熱暖房運転に関し、夜間の蓄熱が完了した直後に限らず、蓄熱を一度利用するに伴って蓄熱槽内の蓄熱媒体の温度が低下した場合であっても、効率の良い蓄熱利用の暖房運転を行うことができる。
【００５７】
そして、放冷冷房運転に関し、消費電力夜間移行率を更に増加させるために、消費電力のピーク時の放冷冷房運転に使用する単位時間あたりの蓄冷利用量、すなわち蓄冷熱用熱交換器の伝熱面積に比例する放冷量を増加させることができる。
【００５８】
更に、蓄熱運転に関し、外気温度が低い場合は使用していない室内ユニットや配管内に冷媒が多量に分布しやすいことから、使用すべき冷媒回路中の冷媒量が不足しがちであるが、蓄熱運転の前の予備運転として少しだけ蓄冷運転を行うようにしたので、使用しない方の蓄冷熱用熱交換器内の冷媒を冷媒回路に移動させたのちに蓄熱運転を開始できる。これにより、不十分な冷媒量による蓄熱運転状態に陥ることを回避できる。
【００５９】
また、必要とされる蓄熱槽と総容量が同等となる複数の分割蓄熱槽を用いたので、蓄熱槽設置のためのスペースが分散されていて個々の分散スペースが狭い場合でも、かかる狭いスペースに蓄熱槽を設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による冷媒回路図である。
【図２】 実施の形態２による蓄熱室９ａを使用した時の放熱暖房運転時の冷媒回路図である。
【図３】 実施の形態２による蓄熱室９ｂを使用した時の放熱暖房運転時の冷媒回路図である。
【図４】 実施の形態２による一般暖房運転時の冷媒回路図である。
【図５】 実施の形態２による暖房時間帯運転切り換え状態図である。
【図６】 実施の形態２による暖房時間帯運転切り換えの制御ブロック図である。
【図７】 実施の形態３による蓄熱室９ａを使用した時の蓄冷熱併用冷房運転の冷媒回路図である。
【図８】 実施の形態３による蓄熱室９ｂを使用した時の蓄冷熱併用冷房運転の冷媒回路図である。
【図９】 実施の形態３による一般冷房運転の冷媒回路図である。
【図１０】 実施の形態３による冷房時間帯運転切り替え状態図である。
【図１１】 実施の形態３による冷房時間帯運転切り替えの制御ブロック図である。
【図１２】 実施の形態４による蓄熱運転の冷媒回路図である。
【図１３】 実施の形態４による蓄冷運転の冷媒回路図である。
【図１４】 実施の形態４による蓄熱運転の制御ブロック図である。
【図１５】 実施の形態５による冷媒回路図である。
【図１６】 実施の形態５による蓄熱槽ユニットの設置図である。
【図１７】 従来例の冷媒回路図である。
【図１８】 従来例の蓄冷運転時の冷媒回路図である。
【図１９】 図１８の冷媒回路における運転回路図である。
【図２０】 従来例の一般冷房運転時の冷媒回路図である。
【図２１】 図２０の冷媒回路における運転状態図である。
【図２２】 従来例の放冷運転時の冷媒回路図である。
【図２３】 図２２の冷媒回路における運転状態図である。
【図２４】 従来例の蓄冷熱併用冷房運転時の冷媒回路図である。
【図２５】 図２４の冷媒回路における運転状態図である。
【図２６】 従来例の蓄熱運転時の冷媒回路図である。
【図２７】 図２６の冷媒回路における運転状態図である。
【図２８】 従来例の一般暖房運転時の冷媒回路図である。
【図２９】 図２８の冷媒回路における運転状態図である。
【図３０】 従来例の放熱運転時の冷媒回路図である。
【図３１】 図３０の冷媒回路における運転状態図である。
【図３２】 従来例の蓄熱併用暖房運転時の冷媒回路図である。
【図３３】 図３２の冷媒回路における運転状態図である。
【符号の説明】
１ 圧縮機
３ 室外側熱交換器
６ 第１の絞り装置
９ 蓄熱槽
９ａ、９ｂ 蓄熱室
９Ａ、９Ｂ 分割蓄熱槽
１０ａ 第１の蓄冷熱用熱交換器
１０ｂ 第２の蓄冷熱用熱交換器
１２ 冷媒ポンプ
１４ 第１のバルブ
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 第２の絞り装置
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ 室内側熱交換器
２１ 蓄熱媒体
２２ 第３の絞り装置
２３ 第６のバルブ
２４ 第７のバルブ
２６ａ 第２のバルブ
２６ｂ 第３のバルブ
２７ａ 第４のバルブ
２７ｂ 第５のバルブ
２８ 四方切換弁
１０４ａ、１０４ｂ、１０３、１０８、１２１、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ、１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１２０、１２８ａ、１２８ｂ、１３９、１２９ 冷媒配管
１０５、１１２、１１８、１１９ 第１の接続配管
１３０、１３３、１３２、１３１ 第２の接続配管
１３６、１３７ 第３の接続配管
２０１ 蓄熱使用熱交換器管理手段
２０２ 冷熱使用熱交換器管理手段
２０３ 冷凍サイクル内冷媒量調整手段
Claims (5)
- 圧縮機，四方切換弁，室外側熱交換器，第１の絞り装置，第２の絞り装置，および室内側熱交換器を順次配管接続してなる一般冷暖房用回路と、上記一般冷暖房用回路の上記第１の絞り装置から上記第２の絞り装置の間と上記室内側熱交換器から上記圧縮機の間とを第３の絞り装置，第１の蓄冷熱用熱交換器，および第１のバルブを介して接続し上記圧縮機，上記室外側熱交換器，および上記第１の絞り装置とともに蓄冷・蓄熱用回路を構成する第１の接続配管と、上記一般冷暖房用回路の上記四方切換弁から上記圧縮機の吸込側の間と上記第１の接続配管の上記第１のバルブから上記第１の蓄冷熱用熱交換器の間とを冷媒ポンプを介して接続し上記第１の蓄冷熱用熱交換器，上記第３の絞り装置，上記第２の絞り装置，および上記室内側熱交換器とともに放冷・放熱用回路を構成する第２の接続配管と、槽内に貯留した蓄熱媒体中に上記第１の蓄冷熱用熱交換器を配置した蓄熱槽とを備える蓄熱式空気調和装置において、
上記蓄熱媒体中に配置されて上記放冷・放熱用回路の一部を構成する１もしくは複数の第２の蓄冷熱用熱交換器を、上記第１の蓄冷熱用熱交換器と並列して上記第１の接続配管に接続するとともに、上記第１の接続配管の上記第１の蓄冷熱用熱交換器の一方の出側に設けられた第２のバルブと、上記第１の接続配管の上記第２の蓄冷熱用熱交換器の一方の出側に設けられた第３のバルブと、上記第１の接続配管の上記第１の蓄冷熱用熱交換器の他方の出側に設けられた第４のバルブと、上記第１の接続配管の上記第２の蓄冷熱用熱交換器の他方の出側に設けられた第５のバルブと、上記一般冷暖房用回路の上記四方切換弁から上記圧縮機の吸込側の間と上記第１の接続配管の上記第１のバルブから上記第１および第２の蓄冷熱用熱交換器の配管接続位置の間とを第６のバルブを介して接続する第３の接続配管とを具備してなることを特徴とする蓄熱式空気調和装置。 - 圧縮機，四方切換弁，室外側熱交換器，第１の絞り装置，第２の絞り装置，および室内側熱交換器を順次配管接続してなる一般冷暖房用回路と、上記一般冷暖房用回路の上記第１の絞り装置から上記第２の絞り装置の間と上記室内側熱交換器から上記圧縮機の間とを第３の絞り装置，第１の蓄冷熱用熱交換器，および第１のバルブを介して接続し上記圧縮機，上記室外側熱交換器，および上記第１の絞り装置とともに蓄冷・蓄熱用回路を構成する第１の接続配管と、上記一般冷暖房用回路の上記四方切換弁から上記圧縮機の吸込側の間と上記第１の接続配管の上記第１のバルブから上記第１の蓄冷熱用熱交換器の間とを冷媒ポンプを介して接続し上記第１の蓄冷熱用熱交換器，上記第３の絞り装置，上記第２の絞り装置，および上記室内側熱交換器とともに放冷・放熱用回路を構成する第２の接続配管と、槽内に貯留した蓄熱媒体中に上記第１の蓄冷熱用熱交換器を配置した蓄熱槽とを備える蓄熱式空気調和装置において、
上記蓄熱媒体中に配置されて上記放冷・放熱用回路の一部を構成する１もしくは複数の第２の蓄冷熱用熱交換器を、上記第１の蓄冷熱用熱交換器と並列して上記第１の接続配管に接続し、上記蓄熱槽を複数の蓄熱室に区画して構成し、上記各蓄熱室に上記第１または第２の蓄冷熱用熱交換器をそれぞれ配置するとともに、上記第１の接続配管の上記第１の蓄冷熱用熱交換器の一方の出側に設けられた第２のバルブと、上記第１の接続配管の上記第２の蓄冷熱用熱交換器の一方の出側に設けられた第３のバルブと、上記一般冷暖房用回路の上記四方切換弁から上記圧縮機の吸込側の間と上記第１の接続配管の上記第１のバルブから上記第１および第２の蓄冷熱用熱交換器の配管接続位置の間とを第６のバルブを介して接続する第３の接続配管と、上記放冷・放熱用回路を用いる蓄熱利用暖房運転を行う際に上記第２のバルブと上記第３のバルブの開閉を相互に切り換えて上記第１または第２の蓄冷熱用熱交換器のいずれかにより蓄熱媒体の蓄熱を使用する蓄熱使用熱交換器管理手段とを具備してなることを特徴とする蓄熱式空気調和装置。 - 圧縮機，四方切換弁，室外側熱交換器，第１の絞り装置，第２の絞り装置，および室内側熱交換器を順次配管接続してなる一般冷暖房用回路と、上記一般冷暖房用回路の上記第１の絞り装置から上記第２の絞り装置の間と上記室内側熱交換器から上記圧縮機の間とを第３の絞り装置，第１の蓄冷熱用熱交換器，および第１のバルブを介して接続し上記圧縮機，上記室外側熱交換器，および上記第１の絞り装置とともに蓄冷・蓄熱用回路を構成する第１の接続配管と、上記一般冷暖房用回路の上記四方切換弁から上記圧縮機の吸込側の間と上記第１の接続配管の上記第１のバルブから上記第１の蓄冷熱用熱交換器の間とを冷媒ポンプを介して接続し上記第１の蓄冷熱用熱交換器，上記第３の絞り装置，上記第２の絞り装置，および上記室内側熱交換器とともに放冷・放熱用回路を構成する第２の接続配管と、槽内に貯留した蓄熱媒体中に上記第１の蓄冷熱用熱交換器を配置した蓄熱槽とを備える蓄熱式空気調和装置において、
上記蓄熱媒体中に配置されて上記放冷・放熱用回路の一部を構成する１もしくは複数の第２の蓄冷熱用熱交換器を、上記第１の蓄冷熱用熱交換器と並列して上記第１の接続配管に接続し、上記蓄熱槽を複数の蓄熱室に区画して構成し、上記各蓄熱室に上記第１または第２の蓄冷熱用熱交換器をそれぞれ配置するとともに、上記第１の接続配管の上記第１の蓄冷熱用熱交換器の一方の出側に設けられた第２のバルブと、上記第１の接続配管の上記第２の蓄冷熱用熱交換器の一方の出側に設けられた第３のバルブと、上記一般冷暖房用回路の上記四方切換弁から上記圧縮機の吸込側の間と上記第１の接続配管の上記第１のバルブから上記第１および第２の蓄冷熱用熱交換器の配管接続位置の間とを第６のバルブを介して接続する第３の接続配管と、上記放冷・放熱用回路を用いる冷熱利用冷房運転を行う際に上記第２のバルブと上記第３のバルブの開閉を切り換えて上記第１または第２の蓄冷熱用熱交換器のいずれかまたは双方により蓄熱媒体の冷熱を使用する冷熱使用熱交換器管理手段とを具備してなることを特徴とする蓄熱式空気調和装置。 - 圧縮機，四方切換弁，室外側熱交換器，第１の絞り装置，第２の絞り装置，および室内側熱交換器を順次配管接続してなる一般冷暖房用回路と、上記一般冷暖房用回路の上記第１の絞り装置から上記第２の絞り装置の間と上記室内側熱交換器から上記圧縮機の間とを第３の絞り装置，第１の蓄冷熱用熱交換器，および第１のバルブを介して接続し上記圧縮機，上記室外側熱交換器，および上記第１の絞り装置とともに蓄冷・蓄熱用回路を構成する第１の接続配管と、上記一般冷暖房用回路の上記四方切換弁から上記圧縮機の吸込側の間と上記第１の接続配管の上記第１のバルブから上記第１の蓄冷熱用熱交換器の間とを冷媒ポンプを介して接続し上記第１の蓄冷熱用熱交換器，上記第３の絞り装置，上記第２の絞り装置，および上記室内側熱交換器とともに放冷・放熱用回路を構成する第２の接続配管と、槽内に貯留した蓄熱媒体中に上記第１の蓄冷熱用熱交換器を配置した蓄熱槽とを備える蓄熱式空気調和装置において、
上記蓄熱媒体中に配置されて上記放冷・放熱用回路の一部を構成する１もしくは複数の第２の蓄冷熱用熱交換器を、上記第１の蓄冷熱用熱交換器と並列して上記第１の接続配管に接続するとともに、上記第１の接続配管の上記第１の蓄冷熱用熱交換器の一方の出側に設けられた第２のバルブと、上記第１の接続配管の上記第２の蓄冷熱用熱交換器の一方の出側に設けられた第３のバルブと、上記一般冷暖房用回路の上記四方切換弁から上記圧縮機の吸込側の間と上記第１の接続配管の上記第１のバルブから上記第１および第２の蓄冷熱用熱交換器の配管接続位置の間とを第６のバルブを介して接続する第３の接続配管と、上記蓄冷・蓄熱用回路を用いる蓄熱運転を行うに先立ち、蓄冷運転を所定時間行って上記第１または第２の蓄冷熱用熱交換器内から冷媒を排出させる冷凍サイクル内冷媒量調整手段とを具備してなることを特徴とする蓄熱式空気調和装置。 - 圧縮機，四方切換弁，室外側熱交換器，第１の絞り装置，第２の絞り装置，および室内側熱交換器を順次配管接続してなる一般冷暖房用回路と、上記一般冷暖房用回路の上記第１の絞り装置から上記第２の絞り装置の間と上記室内側熱交換器から上記圧縮機の間とを第３の絞り装置，第１の蓄冷熱用熱交換器，および第１のバルブを介して接続し上記圧縮機，上記室外側熱交換器，および上記第１の絞り装置とともに蓄冷・蓄熱用回路を構成する第１の接続配管と、上記一般冷暖房用回路の上記四方切換弁から上記圧縮機の吸込側の間と上記第１の接続配管の上記第１のバルブから上記第１の蓄冷熱用熱交換器の間とを冷媒ポンプを介して接続し上記第１の蓄冷熱用熱交換器，上記第３の絞り装置，上記第２の絞り装置，および上記室内側熱交換器とともに放冷・放熱用回路を構成する第２の接続配管と、槽内に貯留した蓄熱媒体中に上記第１の蓄冷熱用熱交換器を配置した蓄熱槽とを備える蓄熱式空気調和装置において、
上記蓄熱媒体中に配置されて上記放冷・放熱用回路の一部を構成する１もしくは複数の第２の蓄冷熱用熱交換器を、上記第１の蓄冷熱用熱交換器と並列して上記第１の接続配管に接続し、上記蓄熱槽を複数の分割蓄熱槽として別個独立に構成するとともに、上記各分割蓄熱槽に上記第１または第２の蓄冷熱用熱交換器をそれぞれ配置したことを特徴とする蓄熱式空気調和装置。
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