JP4457755B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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[空気調和装置の構成]
本発明の一実施形態にかかる空気調和装置1の概略冷媒回路10を図1に示す。
室内ユニット17は、主に、室内熱交換器171、第1電動膨張弁EV1、室内ファン(図示せず)、冷媒ガス配管181、および冷媒液配管182を有している。
蓄熱ユニット14は、主に、蓄熱用熱交換器141、蓄熱槽142、第2電動膨張弁EV2、第1開閉機構OC1、第2開閉機構OC2、第1冷媒ガス配管151、第2冷媒ガス配管153、および冷媒液配管152を有している。
室外ユニット11は、主に、四路切換弁113、気液分離器114、圧縮機111、室外熱交換器112、第1冷媒ガス配管121、第2冷媒ガス配管123、および冷媒液配管122を有している。
空気調和装置1の運転動作について、図1および図2を用いて説明する。この空気調和装置1は、上述したように冷房運転、暖房運転、暖房兼温蓄熱運転、デフロスト運転、および暖房兼デフロスト運転を行うことが可能である。
冷房運転時は、四路切換弁113が図1の実線で示される状態、すなわち、圧縮機111の吐出管126が室外熱交換器112のガス側に接続され、かつ、圧縮機111の吸入管125が気液分離器114を介して第2ガス側閉鎖弁132側に接続された状態となる。また、第1電動膨張弁EV1は過冷却度制御(以下、SC制御という)され、第2電動膨張弁EV2は全閉状態とされる。なお、第1電動膨張弁EV1がSC制御されると、第1電動膨張弁EV1の弁開度が、室外熱交換器112のガス側における冷媒の温度から室外熱交換器112の液側における冷媒の温度を引いた差分が一定の負の値(例えば、−5℃)となるように調節される。また、第1電磁弁SV1はONされて開状態とされ、第2電磁弁SV2はOFFされて閉状態とされる(図2参照)。そして、液側閉鎖弁133、第1ガス側閉鎖弁131、および第2ガス側閉鎖弁132は開状態とされる。
暖房運転時は、四路切換弁113が図1の破線で示される状態、すなわち、圧縮機111の吐出側が第2ガス側閉鎖弁132に接続され、かつ、圧縮機111の吸入側が気液分離器114を介して室外熱交換器112のガス側に接続された状態となっている。また、第1電動膨張弁EV1はSC制御され、第2電動膨張弁EV2は全閉状態とされる。なお、第1電動膨張弁EV1がSC制御されると、第1電動膨張弁EV1の弁開度が、室内熱交換器171のガス側における冷媒の温度から室内熱交換器171の液側における冷媒の温度を引いた差分が一定の負の値(例えば、−5℃)となるように調節される。また、第1電磁弁SV1および第2電磁弁SV2は、OFFされて閉状態とされる(図2参照)。そして、液側閉鎖弁133、第1ガス側閉鎖弁131、および第2ガス側閉鎖弁132は開状態とされる。
暖房兼温蓄熱運転時は、四路切換弁113が図1の破線で示される状態、すなわち、圧縮機111の吐出側が第2ガス側閉鎖弁132に接続され、かつ、圧縮機111の吸入側が気液分離器114を介して室外熱交換器112のガス側に接続された状態となっている。また、第1電動膨張弁EV1はSC制御され、第2電動膨張弁EV2は所定の開度を維持する状態とされる。なお、第1電動膨張弁EV1がSC制御されると、第1電動膨張弁EV1の弁開度が、室内熱交換器171のガス側における冷媒の温度から室内熱交換器171の液側における冷媒の温度を引いた差分が一定の負の値(例えば、−5℃)となるように調節される。また、第1電磁弁SV1および第2電磁弁SV2はOFFされて閉状態とされる(図2参照)。そして、液側閉鎖弁133、第1ガス側閉鎖弁131、および第2ガス側閉鎖弁132は開状態とされる。
デフロスト運転時は、四路切換弁113が図1の実線で示される状態、すなわち、圧縮機111の吐出管126が室外熱交換器112のガス側に接続され、かつ、圧縮機111の吸入管125が気液分離器114を介して第2ガス側閉鎖弁132側に接続された状態となる。また、第1電動膨張弁EV1は所定の開度を維持する状態とされ、第2電動膨張弁EV2は全閉状態とされる。また、第1電磁弁SV1はONされて開状態とされ、第2電磁弁SV2はOFFされて閉状態とされる(図2参照)。そして、液側閉鎖弁133、第1ガス側閉鎖弁131、および第2ガス側閉鎖弁132は開状態とされる。
暖房兼デフロスト運転時は、四路切換弁113が図1の実線で示される状態、すなわち、圧縮機111の吐出管126が室外熱交換器112のガス側に接続され、かつ、圧縮機111の吸入管125が気液分離器114を介して第2ガス側閉鎖弁132側に接続された状態となる。また、第1電動膨張弁EV1は全開状態とされ、第2電動膨張弁EV2は高圧制御(以下、HP制御という)される。なお、第2電動膨張弁EV2がHP制御されると、第2電動膨張弁EV2の弁開度が、圧縮機111の吐出圧力が所定値以上となるように調節される。また、第1電磁弁SV1はOFFされて閉状態とされ、第2電磁弁SV2はONされて開状態とされる(図2参照)。そして、液側閉鎖弁133、第1ガス側閉鎖弁131、および第2ガス側閉鎖弁132は開状態とされる。
(1)
第1実施形態に係る空気調和装置1では、冷媒回路10にバイパスライン1bが設けられており、圧縮機111から吐出された高温の冷媒が、室外熱交換器112と室内熱交換器171との両方に供給され、室外熱交換器112と室内熱交換器171との両方が凝縮器として機能する状態をつくり出すことができる。このため、この空気調和装置1では、室外熱交換器112の外表面に付着している霜を除去すると同時に暖房運転を行う暖房兼デフロスト運転を実現することができる。
第1実施形態に係る空気調和装置1では、冷媒回路10に、暖房兼デフロスト運転において室外熱交換器112に液状冷媒が溜まるように冷媒が充填される。このため、この空気調和装置2では、暖房兼デフロスト運転において、室内熱交換器171へ流れる吐出冷媒の凝縮温度および凝縮圧力の低下を抑えることができ、暖房兼デフロスト運転における室内熱交換器171の暖房能力の低下を抑えることができる。
第1実施形態に係る空気調和装置1では、暖房兼デフロスト状態において、室内熱交換器171から流出した冷媒と室外熱交換器112から流出した冷媒とが合流して蓄熱用熱交換器141を通って圧縮機111に吸入される。このため、この空気調和装置1では、暖房兼デフロスト状態において、室内熱交換器171から流出した冷媒と室外熱交換器112から流出した冷媒とを蓄熱用熱交換器141で一括して蒸発させることができる。したがって、この空気調和装置1では、冷媒回路10の構成をシンプルにすることができる。
第1実施形態に係る空気調和装置1では、暖房兼温蓄熱状態において、圧縮機111から吐出されたガス冷媒が室内熱交換器171と蓄熱用熱交換器141とに分配される。このため、この空気調和装置1では、暖房運転を行うと同時に蓄熱材に温熱を蓄積させることができる。したがって、この空気調和装置1では、室内の暖房を継続的に行うことができる。
第1実施形態に係る空気調和装置1では、暖房兼温蓄熱状態において、室内熱交換器171から流出した冷媒と蓄熱用熱交換器141から流出した冷媒とが合流して室外熱交換器112を通って圧縮機111に吸入される。このため、この空気調和装置1では、暖房兼温蓄熱状態において、室内熱交換器171から流出した冷媒と蓄熱用熱交換器141から流出した冷媒とを室外熱交換器112で一括して蒸発させることができる。したがって、この空気調和装置1では、冷媒回路10の構成をシンプルにすることができる。
第1実施形態に係る空気調和装置1では、冷媒回路10が、四路切換弁113および第1電磁弁SV1を有する。このため、この空気調和装置1では、暖房兼温蓄熱運転と暖房兼デフロスト運転との間で冷媒の流れを適切に制御することができる。
第1実施形態に係る空気調和装置1では、冷媒回路10が、第1開閉機構OC1および第2開閉機構OC2により冷房運転にも切換可能であり、第2電磁弁SV2を有する。このため、この空気調和装置1では、暖房兼デフロスト運転と冷房運転との間で冷媒の流れを適切に制御することができる。
第1実施形態に係る空気調和装置1では、気液分離器114が、暖房兼デフロスト運転以外の運転時に発生する余剰冷媒を貯留する。このため、空気調和装置1では、暖房兼デフロスト運転において十分な暖房能力を確保するとともに他の運転において正常な稼働を保証することができる。
第1実施形態に係る空気調和装置1では、暖房兼デフロスト運転以外の運転時に発生する余剰冷媒を貯留するために気液分離器114が採用されている。このため、空気調和装置1では、冷媒回路10の構成をシンプルなものとすることができる。
(A)
第1実施形態に係る空気調和装置1に代えて、図3に示されるような空気調和装置1Aを採用しても本発明の作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
第1実施形態に係る空気調和装置1に代えて、図4に示されるような空気調和装置1Bを採用しても本発明の作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
[空気調和装置の構成]
本発明の一実施形態にかかる空気調和装置2の概略冷媒回路20を図5に示す。
室内ユニット27は、主に、室内熱交換器271、第1電動膨張弁EV1、室内ファン(図示せず)、冷媒ガス配管281、および冷媒液配管282を有している。
氷蓄熱ユニット24は、主に、蓄熱用熱交換器241、蓄熱水槽242、第2電動膨張弁EV2、第1開閉機構OC1、第2開閉機構OC2、第3開閉機構OC3、第4開閉機構OC4、第5開閉機構OC5、第1冷媒ガス配管251、第2冷媒ガス配管253、および冷媒液配管252を有している。
室外ユニット21は、主に、四路切換弁213、気液分離器214、圧縮機211、室外熱交換器212、第1冷媒ガス配管221、第2冷媒ガス配管223、および冷媒液配管222を有している。
空気調和装置2の運転動作について、図5および図6を用いて説明する。この空気調和装置1は、上述したように冷房運転、氷蓄熱運転、氷蓄熱利用冷房運転、暖房運転、暖房兼温蓄熱運転、デフロスト運転、および暖房兼デフロスト運転を行うことが可能である。
冷房運転時は、四路切換弁213が図5の実線で示される状態、すなわち、圧縮機211の吐出管226が室外熱交換器212のガス側に接続され、かつ、圧縮機211の吸入管225が気液分離器214を介して第2ガス側閉鎖弁232側に接続された状態となる。また、第1電動膨張弁EV1は過冷却度制御(以下、SC制御という)され、第2電動膨張弁EV2は全閉状態とされる。なお、第1電動膨張弁EV1がSC制御されると、第1電動膨張弁EV1の弁開度が、室外熱交換器212のガス側における冷媒の温度から室外熱交換器212の液側における冷媒の温度を引いた差分が一定の負の値(例えば、−5℃)となるように調節される。また、第1電磁弁SV1、第3電磁弁SV3、および第5電磁弁SV5はONされて開状態とされ、第2電磁弁SV2および第4電磁弁SV4はOFFされて閉状態とされる(図6参照)。そして、液側閉鎖弁233、第1ガス側閉鎖弁231、および第2ガス側閉鎖弁232は開状態とされる。
氷蓄熱運転時は、四路切換弁213が図5の実線で示される状態、すなわち、圧縮機211の吐出管226が室外熱交換器212のガス側に接続され、かつ、圧縮機211の吸入管225が気液分離器214を介して第2ガス側閉鎖弁232側に接続された状態となる。また、第1電動膨張弁EV1は全閉状態とされ、第2電動膨張弁EV2はSC制御される。なお、第2電動膨張弁EV2がSC制御されると、第2電動膨張弁EV2の弁開度が、室外熱交換器212のガス側における冷媒の温度から室外熱交換器212の液側における冷媒の温度を引いた差分が一定の負の値(例えば、−5℃)となるように調節される。また、第1電磁弁SV1、第3電磁弁SV3、および第5電磁弁SV5はONされて開状態とされ、第2電磁弁SV2および第4電磁弁SV4はOFFされて閉状態とされる(図6参照)。そして、液側閉鎖弁233、第1ガス側閉鎖弁231、および第2ガス側閉鎖弁232は開状態とされる。
氷蓄熱利用冷房運転時は、四路切換弁213が図5の実線で示される状態、すなわち、圧縮機211の吐出管226が室外熱交換器212のガス側に接続され、かつ、圧縮機211の吸入管225が気液分離器214を介して第2ガス側閉鎖弁232側に接続された状態となる。また、第1電動膨張弁EV1はSC制御され、第2電動膨張弁EV2は全開状態とされる。なお、第1電動膨張弁EV1がSC制御されると、第1電動膨張弁EV1の弁開度が、蓄熱用熱交換器241の第2IL接続点IC2側における冷媒の温度から蓄熱用熱交換器241の第2電動膨張弁EV2側における冷媒の温度を引いた差分が一定の負の値(例えば、−5℃)となるように調節される。また、第1電磁弁SV1および第4電磁弁SV4はONされて開状態とされ、第2電磁弁SV2、第3電磁弁SV3、および第5電磁弁SV5はOFFされて閉状態とされる(図6参照)。そして、液側閉鎖弁233、第1ガス側閉鎖弁231、および第2ガス側閉鎖弁232は開状態とされる。
暖房運転時は、四路切換弁213が図5の破線で示される状態、すなわち、圧縮機211の吐出側が第2ガス側閉鎖弁232に接続され、かつ、圧縮機211の吸入側が気液分離器214を介して室外熱交換器212のガス側に接続された状態となっている。また、第1電動膨張弁EV1はSC制御され、第2電動膨張弁EV2は全閉状態とされる。なお、第1電動膨張弁EV1がSC制御されると、第1電動膨張弁EV1の弁開度が、室内熱交換器271のガス側における冷媒の温度から室内熱交換器271の液側における冷媒の温度を引いた差分が一定の負の値(例えば、−5℃)となるように調節される。また、第1電磁弁SV1、第2電磁弁SV2、第3電磁弁SV3、第4電磁弁SV4、および第5電磁弁SV5は、OFFされて閉状態とされる(図6参照)。そして、液側閉鎖弁233、第1ガス側閉鎖弁231、および第2ガス側閉鎖弁232は開状態とされる。
暖房兼温蓄熱運転時は、四路切換弁213が図5の破線で示される状態、すなわち、圧縮機211の吐出側が第2ガス側閉鎖弁232に接続され、かつ、圧縮機211の吸入側が気液分離器214を介して室外熱交換器212のガス側に接続された状態となっている。また、第1電動膨張弁EV1はSC制御され、第2電動膨張弁EV2は所定の開度を維持する状態とされる。なお、第1電動膨張弁EV1がSC制御されると、第1電動膨張弁EV1の弁開度が、室内熱交換器271のガス側における冷媒の温度から室内熱交換器271の液側における冷媒の温度を引いた差分が一定の負の値(例えば、−5℃)となるように調節される。また、第1電磁弁SV1、第2電磁弁SV2、第3電磁弁SV3、第4電磁弁SV4、第5電磁弁SV5は、OFFされて閉状態とされる(図6参照)。そして、液側閉鎖弁233、第1ガス側閉鎖弁231、および第2ガス側閉鎖弁232は開状態とされる。
デフロスト運転時は、四路切換弁213が図5の実線で示される状態、すなわち、圧縮機211の吐出管226が室外熱交換器212のガス側に接続され、かつ、圧縮機211の吸入管225が気液分離器214を介して第2ガス側閉鎖弁232側に接続された状態となる。また、第1電動膨張弁EV1は所定の開度を維持する状態とされ、第2電動膨張弁EV2は全閉状態とされる。また、第1電磁弁SV1、第3電磁弁SV3、および第5電磁弁SV5はONされて開状態とされ、第2電磁弁SV2および第4電磁弁SV4はOFFされて閉状態とされる(図6参照)。そして、液側閉鎖弁233、第1ガス側閉鎖弁231、および第2ガス側閉鎖弁232は開状態とされる。
暖房兼デフロスト運転時は、四路切換弁213が図5の実線で示される状態、すなわち、圧縮機211の吐出管226が室外熱交換器212のガス側に接続され、かつ、圧縮機211の吸入管225が気液分離器214を介して第2ガス側閉鎖弁232側に接続された状態となる。また、第1電動膨張弁EV1は全開状態とされ、第2電動膨張弁EV2は高圧制御(以下、HP制御という)される。なお、第2電動膨張弁EV2がHP制御されると、第2電動膨張弁EV2の弁開度が、圧縮機211の吐出圧力が所定値以上となるように調節される。また、第1電磁弁SV1および第4電磁弁SV4はOFFされて閉状態とされ、第2電磁弁SV2、第3電磁弁SV3、および第5電磁弁SV5はONされて開状態とされる(図6参照)。そして、液側閉鎖弁233、第1ガス側閉鎖弁231、および第2ガス側閉鎖弁232は開状態とされる。
(1)
第2実施形態に係る空気調和装置2では、冷媒回路20にバイパスライン2bが設けられており、圧縮機211から吐出された高温の冷媒が、室外熱交換器212と室内熱交換器271との両方に供給され、室外熱交換器212と室内熱交換器271との両方が凝縮器として機能する状態をつくり出すことができる。このため、この空気調和装置2では、室外熱交換器212の外表面に付着している霜を除去すると同時に暖房運転を行う暖房兼デフロスト運転を実現することができる。
第2実施形態に係る空気調和装置2では、冷媒回路20に、暖房兼デフロスト運転において室外熱交換器212に液状冷媒が溜まるように冷媒が充填される。このため、この空気調和装置2では、暖房兼デフロスト運転において、室内熱交換器271へ流れる吐出冷媒の凝縮温度および凝縮圧力の低下を抑えることができ、暖房兼デフロスト運転における室内熱交換器271の暖房能力の低下を抑えることができる。
第2実施形態に係る空気調和装置2では、暖房兼デフロスト状態において、室内熱交換器271から流出した冷媒と室外熱交換器212から流出した冷媒とが合流して蓄熱用熱交換器241を通って圧縮機211に吸入される。このため、この空気調和装置2では、暖房兼デフロスト状態において、室内熱交換器271から流出した冷媒と室外熱交換器212から流出した冷媒とを蓄熱用熱交換器241で一括して蒸発させることができる。したがって、この空気調和装置2では、冷媒回路20の構成をシンプルにすることができる。
第2実施形態に係る空気調和装置2では、暖房兼温蓄熱状態において、圧縮機211から吐出されたガス冷媒が室内熱交換器271と蓄熱用熱交換器241とに分配される。このため、この空気調和装置2では、暖房運転を行うと同時に蓄熱材に温熱を蓄積させることができる。したがって、この空気調和装置2では、室内の暖房を継続的に行うことができる。
第2実施形態に係る空気調和装置2では、暖房兼温蓄熱状態において、室内熱交換器271から流出した冷媒と蓄熱用熱交換器241から流出した冷媒とが合流して室外熱交換器212を通って圧縮機211に吸入される。このため、この空気調和装置2では、暖房兼温蓄熱状態において、室内熱交換器271から流出した冷媒と蓄熱用熱交換器241から流出した冷媒とを室外熱交換器212で一括して蒸発させることができる。したがって、この空気調和装置2では、冷媒回路20の構成をシンプルにすることができる。
第2実施形態に係る空気調和装置2では、冷媒回路20が、四路切換弁213および第1電磁弁SV1を有する。このため、この空気調和装置2では、暖房兼温蓄熱運転と暖房兼デフロスト運転との間で冷媒の流れを適切に制御することができる。
第2実施形態に係る空気調和装置2では、冷媒回路20が、第1開閉機構OC1および第2開閉機構OC2により冷房運転にも切換可能であり、第2電磁弁SV2を有する。このため、この空気調和装置2では、暖房兼デフロスト運転と冷房運転との間で冷媒の流れを適切に制御することができる。
第2実施形態に係る空気調和装置2では、気液分離器214が、暖房兼デフロスト運転以外の運転時に発生する余剰冷媒を貯留する。このため、空気調和装置2では、暖房兼デフロスト運転において十分な暖房能力を確保するとともに他の運転において正常な稼働を保証することができる。
第2実施形態に係る空気調和装置2では、暖房兼デフロスト運転以外の運転時に発生する余剰冷媒を貯留するために気液分離器214が採用されている。このため、空気調和装置2では、冷媒回路20の構成をシンプルなものとすることができる。
第2実施形態に係る空気調和装置2では、蓄熱ユニットとして氷蓄熱ユニット24が採用されているため、氷蓄熱運転および氷蓄熱利用冷房運転を行うことができる。このため、この空気調和装置2では、夏季など、冷房運転が必要となる環境において、電力ピークを調節することができる。
(A)
第2実施形態に係る空気調和装置2の主冷媒回路2aに配置される第1開閉機構OC1は、第1実施形態の変形例(A)に示されるように、双方向電磁弁に置換されてもかまわない。また、第3開閉機構OC3および第5開閉機構OC5についても、同様に双方向電磁弁に置換されてもかまわない。
第2実施形態に係る空気調和装置2の主冷媒回路2aに配置される第1開閉機構OC1および第2開閉機構OC2は、第1実施形態の変形例(B)に示されるように、四路切換弁およびキャピラリーチューブに置換されてもかまわない。
第2実施形態に係る空気調和装置2に代えて、図7に示されるような空気調和装置2Aを採用しても本発明の作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
[空気調和装置の構成]
本発明の一実施形態にかかる空気調和装置3Aの概略冷媒回路30Aを図8に示す。
室内ユニット37aは、主に、室内熱交換器371、室内ファン(図示せず)、冷媒ガス配管381、および冷媒液配管382を有している。
蓄熱ユニット34Aは、主に、蓄熱用熱交換器341、蓄熱槽342、第2電動膨張弁EV2、モジュレータ343、キャピラリーチューブ364、第1開閉機構OC1、第2開閉機構OC2、第3開閉機構OC3、第1冷媒ガス配管351、第2冷媒ガス配管353、および冷媒液配管352を有している。
熱交換器341に向かう冷媒の流れのみを許容するように取り付けられている。
室外ユニット31Aは、主に、四路切換弁313、圧縮機311、室外熱交換器312、第1電動膨張弁EV1、第1冷媒ガス配管321、第2冷媒ガス配管323、および冷媒液配管322を有している。
空気調和装置3Aの運転動作について、図8および図9を用いて説明する。この空気調和装置3Aは、上述したように冷房運転、暖房運転、暖房兼温蓄熱運転、デフロスト運転、および暖房兼デフロスト運転を行うことが可能である。
冷房運転時は、四路切換弁313が図8の実線で示される状態、すなわち、圧縮機311の吐出管326が室外熱交換器312のガス側に接続され、かつ、圧縮機311の吸入管325が第2ガス側閉鎖弁332側に接続された状態となる。また、第1電動膨張弁EV1は過熱度制御(以下、SH制御という)され、第2電動膨張弁EV2は全開状態とされる。なお、第1電動膨張弁EV1がSH制御されると、第1電動膨張弁EV1の弁開度が、室内熱交換器371のガス側における冷媒の温度から室内熱交換器371の液側における冷媒の温度を引いた差分が一定の正の値(例えば、+5℃)となるように調節される。また、第1電磁弁SV1はONされて開状態とされ、第2電磁弁SV2および第3電磁弁SV3はOFFされて閉状態とされる(図9参照)。そして、液側閉鎖弁333、第1ガス側閉鎖弁331、および第2ガス側閉鎖弁332は開状態とされる。
暖房運転時は、四路切換弁313が図8の破線で示される状態、すなわち、圧縮機311の吐出側が第2ガス側閉鎖弁332に接続され、かつ、圧縮機311の吸入側が室外熱交換器312のガス側に接続された状態となっている。また、第1電動膨張弁EV1はSH制御され、第2電動膨張弁EV2は全閉状態とされる。なお、第1電動膨張弁EV1がSH制御されると、第1電動膨張弁EV1の弁開度が、室外熱交換器312のガス側における冷媒の温度から室外熱交換器312の液側における冷媒の温度を引いた差分が一定の正の値(例えば、+5℃)となるように調節される。また、第1電磁弁SV1、第2電磁弁SV2、および第3電磁弁SV3は、OFFされて閉状態とされる(図9参照)。そして、液側閉鎖弁333、第1ガス側閉鎖弁331、および第2ガス側閉鎖弁332は開状態とされる。
暖房兼温蓄熱運転時は、四路切換弁313が図8の破線で示される状態、すなわち、圧縮機311の吐出側が第2ガス側閉鎖弁332に接続され、かつ、圧縮機311の吸入側が室外熱交換器312のガス側に接続された状態となっている。また、第1電動膨張弁EV1はSH制御され、第2電動膨張弁EV2は所定の開度を維持する状態とされる。なお、第1電動膨張弁EV1がSH制御されると、第1電動膨張弁EV1の弁開度が、室外熱交換器312のガス側における冷媒の温度から室外熱交換器312の液側における冷媒の温度を引いた差分が一定の正の値(例えば、+5℃)となるように調節される。また、第1電磁弁SV1、第2電磁弁SV2、および第3電磁弁SV3は、OFFされて閉状態とされる(図9参照)。そして、液側閉鎖弁333、第1ガス側閉鎖弁331、および第2ガス側閉鎖弁332は開状態とされる。
デフロスト運転時は、四路切換弁313が図8の実線で示される状態、すなわち、圧縮機311の吐出管326が室外熱交換器312のガス側に接続され、かつ、圧縮機311の吸入管325が第2ガス側閉鎖弁332側に接続された状態となる。また、第1電動膨張弁EV1および第2電動膨張弁EV2は所定の開度を維持する状態とされる。また、第1電磁弁SV1はONされて開状態とされ、第2電磁弁SV2および第3電磁弁SV3はOFFされて閉状態とされる(図9参照)。そして、液側閉鎖弁333、第1ガス側閉鎖弁331、および第2ガス側閉鎖弁332は開状態とされる。
暖房兼デフロスト運転時は、四路切換弁313が図8の実線で示される状態、すなわち、圧縮機311の吐出管326が室外熱交換器312のガス側に接続され、かつ、圧縮機311の吸入管325が第2ガス側閉鎖弁332側に接続された状態となる。また、第1電動膨張弁EV1は所定の開度を維持する状態とされ、第2電動膨張弁EV2はSH制御される。なお、第2電動膨張弁EV2がSH制御されると、第2電動膨張弁EV2の弁開度が、蓄熱用熱交換器341のガス側における冷媒の温度から蓄熱用熱交換器341の液側における冷媒の温度を引いた差分が一定の正の値(例えば、+5℃)となるように調節される。また、第1電磁弁SV1はOFFされて閉状態とされ、第2電磁弁SV2および第3電磁弁SV3はONされて開状態とされる(図9参照)。そして、液側閉鎖弁333、第1ガス側閉鎖弁331、および第2ガス側閉鎖弁332は開状態とされる。
(1)
第3実施形態に係る空気調和装置3Aでは、冷媒回路30Aにバイパスライン30bが設けられており、圧縮機311から吐出された高温の冷媒が、室外熱交換器312と室内熱交換器371との両方に供給され、室外熱交換器312と室内熱交換器371との両方が凝縮器として機能する状態をつくり出すことができる。このため、この空気調和装置3Aでは、室外熱交換器312の外表面に付着している霜を除去すると同時に暖房運転を行う暖房兼デフロスト運転を実現することができる。
第3実施形態に係る空気調和装置3Aでは、冷媒回路30Aに、暖房兼デフロスト運転において室外熱交換器312に液状冷媒が溜まるように冷媒が充填される。このため、この空気調和装置3Aでは、暖房兼デフロスト運転において、室内熱交換器371へ流れる吐出冷媒の凝縮温度および凝縮圧力の低下を抑えることができ、暖房兼デフロスト運転における室内熱交換器371の暖房能力の低下を抑えることができる。
第3実施形態に係る空気調和装置3Aでは、暖房兼デフロスト状態において、室内熱交換器371から流出した冷媒と室外熱交換器312から流出した冷媒とが合流して蓄熱用熱交換器341を通って圧縮機311に吸入される。このため、この空気調和装置3Aでは、暖房兼デフロスト状態において、室内熱交換器371から流出した冷媒と室外熱交換器312から流出した冷媒とを蓄熱用熱交換器341で一括して蒸発させることができる。したがって、この空気調和装置3Aでは、冷媒回路30Aの構成をシンプルにすることができる。
第3実施形態に係る空気調和装置3Aでは、暖房兼温蓄熱状態において、圧縮機311から吐出されたガス冷媒が室内熱交換器371と蓄熱用熱交換器341とに分配される。このため、この空気調和装置3Aでは、暖房運転を行うと同時に蓄熱材に温熱を蓄積させることができる。したがって、この空気調和装置3Aでは、室内の暖房を継続的に行うことができる。
第3実施形態に係る空気調和装置3Aでは、暖房兼温蓄熱状態において、室内熱交換器371から流出した冷媒と蓄熱用熱交換器341から流出した冷媒とが合流して室外熱交換器312を通って圧縮機311に吸入される。このため、この空気調和装置3Aでは、暖房兼温蓄熱状態において、室内熱交換器371から流出した冷媒と蓄熱用熱交換器341から流出した冷媒とを室外熱交換器312で一括して蒸発させることができる。したがって、この空気調和装置3Aでは、冷媒回路30Aの構成をシンプルにすることができる。
第3実施形態に係る空気調和装置3Aでは、冷媒回路30Aが、四路切換弁313および第電磁弁SV1を有する。このため、この空気調和装置3Aでは、暖房兼温蓄熱運転と暖房兼デフロスト運転との間で冷媒の流れを適切に制御することができる。
第3実施形態に係る空気調和装置3Aでは、冷媒回路30Aが、第1開閉機構OC1および第2開閉機構OC2により冷房運転にも切換可能であり、第2電磁弁SV2を有する。このため、この空気調和装置3Aでは、暖房兼デフロスト運転と冷房運転との間で冷媒の流れを適切に制御することができる。
第3実施形態に係る空気調和装置3Aでは、モジュレータ343が、暖房兼デフロスト運転以外の運転時に発生する余剰冷媒を貯留する。このため、空気調和装置3Aでは、暖房兼デフロスト運転において十分な暖房能力を確保するとともに他の運転において正常な稼働を保証することができる。
第3実施形態に係る空気調和装置3Aでは、暖房兼デフロスト運転以外の運転時に発生する余剰冷媒を貯留するためにモジュレータ343が採用されている。このため、空気調和装置3Aでは、余剰冷媒を主冷媒回路30aから完全に排除することができる。したがって、この空気調和装置3は、主冷媒回路30aに冷媒が主に流れる冷房運転や暖房運転において適切な稼働を行うことができる。
(A)
第3実施形態に係る空気調和装置3Aの主冷媒回路30aに配置される第1開閉機構OC1は、第1実施形態の変形例(A)に示されるように、双方向電磁弁に置換されてもかまわない。
第3実施形態に係る空気調和装置3Aの主冷媒回路30aに配置される第1開閉機構OC1および第2開閉機構OC2は、第1実施形態の変形例(B)に示されるように、四路切換弁およびキャピラリーチューブに置換されてもかまわない。
[空気調和装置の構成]
本発明の一実施形態にかかる空気調和装置4の概略冷媒回路40を図10に示す。
室内ユニット47は、主に、室内熱交換器471、室内ファン(図示せず)、冷媒ガス配管481、および冷媒液配管482を有している。
氷蓄熱ユニット44は、主に、蓄熱用熱交換器441、蓄熱水槽442、第2電動膨張弁EV2、モジュレータ443、キャピラリーチューブ464、第1開閉機構OC1、第2開閉機構OC2、第3開閉機構OC3、第4開閉機構OC4、第5開閉機構OC5、第1冷媒ガス配管451、第2冷媒ガス配管453、および冷媒液配管452を有している。
熱交換器441に向かう冷媒の流れのみを許容するように取り付けられている。
室外ユニット41は、主に、四路切換弁413、圧縮機411、室外熱交換器412、第1電動膨張弁EV1、第1冷媒ガス配管421、第2冷媒ガス配管423、および冷媒液配管422を有している。
空気調和装置4の運転動作について、図10および図11を用いて説明する。この空気調和装置4は、上述したように冷房運転、氷蓄熱運転、氷蓄熱利用冷房運転、暖房運転、暖房兼温蓄熱運転、デフロスト運転、および暖房兼デフロスト運転を行うことが可能である。
冷房運転時は、四路切換弁413が図10の実線で示される状態、すなわち、圧縮機411の吐出管426が室外熱交換器412のガス側に接続され、かつ、圧縮機411の吸入管425が第2ガス側閉鎖弁432側に接続された状態となる。また、第1電動膨張弁EV1は過熱度制御(以下、SH制御という)され、第2電動膨張弁EV2は全開状態とされる。なお、第1電動膨張弁EV1がSH制御されると、第1電動膨張弁EV1の弁開度が、室内熱交換器471のガス側における冷媒の温度から室内熱交換器471の液側における冷媒の温度を引いた差分が一定の正の値(例えば、+5℃)となるように調節される。また、第1電磁弁SV1および第5電磁弁SV5はONされて開状態とされ、第2電磁弁SV2、第3電磁弁SV3および第4電磁弁SV4はOFFされて閉状態とされる(図11参照)。そして、液側閉鎖弁433、第1ガス側閉鎖弁431、および第2ガス側閉鎖弁432は開状態とされる。
氷蓄熱運転時は、四路切換弁413が図10の実線で示される状態、すなわち、圧縮機411の吐出管426が室外熱交換器412のガス側に接続され、かつ、圧縮機411の吸入管425が第2ガス側閉鎖弁432側に接続された状態となる。また、第1電動膨張弁EV1は全開状態とされ、第2電動膨張弁EV2はSH制御される。なお、第2電動膨張弁EV2がSH制御されると、第2電動膨張弁EV2の弁開度が、蓄熱用熱交換器441の第2IL接続点IC側における冷媒の温度から蓄熱用熱交換器441のモジュレータ443側における冷媒の温度を引いた差分が一定の正の値(例えば、+5℃)となるように調節される。また、第1電磁弁SV1および第4電磁弁SV4は、OFFされて閉状態とされ、第2電磁弁SV2、第3電磁弁SV3、および第5電磁弁SV5はONされて開状態とされる(図11参照)。そして、液側閉鎖弁433、第1ガス側閉鎖弁431、および第2ガス側閉鎖弁432は開状態とされる。
氷蓄熱利用冷房運転時は、四路切換弁413が図10の実線で示される状態、すなわち、圧縮機411の吐出管426が室外熱交換器412のガス側に接続され、かつ、圧縮機411の吸入管425が第2ガス側閉鎖弁432側に接続された状態となる。また、第1電動膨張弁EV1は全開状態とされ、第2電動膨張弁EV2はSH制御される。なお、第2電動膨張弁EV2がSH制御されると、第2電動膨張弁EV2の弁開度が、室内熱交換器471のガス側における冷媒の温度から室内熱交換器471の液側における冷媒の温度を引いた差分が一定の正の値(例えば、+5℃)となるように調節される。また、第1電磁弁SV1および第4電磁弁SV4はONされて開状態とされ、第2電磁弁SV2、第3電磁弁SV3、および第5電磁弁SV5はOFFされて閉状態とされる(図11参照)。そして、液側閉鎖弁433、第1ガス側閉鎖弁431、および第2ガス側閉鎖弁432は開状態とされる。
暖房運転時は、四路切換弁413が図10の破線で示される状態、すなわち、圧縮機411の吐出側が第2ガス側閉鎖弁432に接続され、かつ、圧縮機411の吸入側が室外熱交換器412のガス側に接続された状態となっている。また、第1電動膨張弁EV1はSH制御され、第2電動膨張弁EV2は全閉状態とされる。なお、第1電動膨張弁EV1がSH制御されると、第1電動膨張弁EV1の弁開度が、室外熱交換器412のガス側における冷媒の温度から室外熱交換器412の液側における冷媒の温度を引いた差分が一定の正の値(例えば、+5℃)となるように調節される。また、第1電磁弁SV1、第2電磁弁SV2、第3電磁弁SV3、第4電磁弁SV4、および第5電磁弁SV5は、OFFされて閉状態とされる(図11参照)。そして、液側閉鎖弁433、第1ガス側閉鎖弁431、および第2ガス側閉鎖弁432は開状態とされる。
暖房兼温蓄熱運転時は、四路切換弁413が図10の破線で示される状態、すなわち、圧縮機411の吐出側が第2ガス側閉鎖弁432に接続され、かつ、圧縮機411の吸入側が室外熱交換器412のガス側に接続された状態となっている。また、第1電動膨張弁EV1はSH制御され、第2電動膨張弁EV2は所定の開度を維持する状態とされる。なお、第1電動膨張弁EV1がSH制御されると、第1電動膨張弁EV1の弁開度が、室外熱交換器412のガス側における冷媒の温度から室外熱交換器412の液側における冷媒の温度を引いた差分が一定の正の値(例えば、+5℃)となるように調節される。また、第1電磁弁SV1、第2電磁弁SV2、第3電磁弁SV3、第4電磁弁SV4、および第5電磁弁SV5は、OFFされて閉状態とされる(図11参照)。そして、液側閉鎖弁433、第1ガス側閉鎖弁431、および第2ガス側閉鎖弁432は開状態とされる。
デフロスト運転時は、四路切換弁413が図10の実線で示される状態、すなわち、圧縮機411の吐出管426が室外熱交換器412のガス側に接続され、かつ、圧縮機411の吸入管425が第2ガス側閉鎖弁432側に接続された状態となる。また、第1電動膨張弁EV1および第2電動膨張弁EV2は所定の開度を維持する状態とされる。また、第1電磁弁SV1および第5電磁弁SV5はONされて開状態とされ、第2電磁弁SV2、第3電磁弁SV3、および第4電磁弁SV4はOFFされて閉状態とされる(図11参照)。そして、液側閉鎖弁433、第1ガス側閉鎖弁431、および第2ガス側閉鎖弁432は開状態とされる。
暖房兼デフロスト運転時は、四路切換弁413が図10の実線で示される状態、すなわち、圧縮機411の吐出管426が室外熱交換器412のガス側に接続され、かつ、圧縮機411の吸入管425が第2ガス側閉鎖弁432側に接続された状態となる。また、第1電動膨張弁EV1は所定の開度を維持する状態とされ、第2電動膨張弁EV2はSH制御される。なお、第2電動膨張弁EV2がSH制御されると、第2電動膨張弁EV2の弁開度が、蓄熱用熱交換器441の第2IL接続点IC2側における冷媒の温度から蓄熱用熱交換器441のモジュレータ443側における冷媒の温度を引いた差分が一定の正の値(例えば、+5℃)となるように調節される。また、第1電磁弁SV1および第4電磁弁SV4はOFFされて閉状態とされ、第2電磁弁SV2、第3電磁弁SV3、および第5電磁弁SV5はONされて開状態とされる(図11参照)。そして、液側閉鎖弁433、第1ガス側閉鎖弁431、および第2ガス側閉鎖弁432は開状態とされる。
(1)
第4実施形態に係る空気調和装置4では、冷媒回路40にバイパスライン4bが設けられており、圧縮機411から吐出された高温の冷媒が、室外熱交換器412と室内熱交換器471との両方に供給され、室外熱交換器412と室内熱交換器471との両方が凝縮器として機能する状態をつくり出すことができる。このため、この空気調和装置4では、室外熱交換器412の外表面に付着している霜を除去すると同時に暖房運転を行う暖房兼デフロスト運転を実現することができる。
第4実施形態に係る空気調和装置4では、冷媒回路40に、暖房兼デフロスト運転において室外熱交換器412に液状冷媒が溜まるように冷媒が充填される。このため、この空気調和装置4では、暖房兼デフロスト運転において、室内熱交換器471へ流れる吐出冷媒の凝縮温度および凝縮圧力の低下を抑えることができ、暖房兼デフロスト運転における室内熱交換器471の暖房能力の低下を抑えることができる。
第4実施形態に係る空気調和装置4では、暖房兼デフロスト状態において、室内熱交換器471から流出した冷媒と室外熱交換器412から流出した冷媒とが合流して蓄熱用熱交換器441を通って圧縮機411に吸入される。このため、この空気調和装置4では、暖房兼デフロスト状態において、室内熱交換器471から流出した冷媒と室外熱交換器412から流出した冷媒とを蓄熱用熱交換器441で一括して蒸発させることができる。したがって、この空気調和装置4では、冷媒回路40の構成をシンプルにすることができる。
第4実施形態に係る空気調和装置4では、暖房兼温蓄熱状態において、圧縮機411から吐出されたガス冷媒が室内熱交換器471と蓄熱用熱交換器441とに分配される。このため、この空気調和装置4では、暖房運転を行うと同時に蓄熱材に温熱を蓄積させることができる。したがって、この空気調和装置4では、室内の暖房を継続的に行うことができる。
第4実施形態に係る空気調和装置4では、暖房兼温蓄熱状態において、室内熱交換器471から流出した冷媒と蓄熱用熱交換器441から流出した冷媒とが合流して室外熱交換器412を通って圧縮機411に吸入される。このため、この空気調和装置4では、暖房兼温蓄熱状態において、室内熱交換器471から流出した冷媒と蓄熱用熱交換器441から流出した冷媒とを室外熱交換器412で一括して蒸発させることができる。したがって、この空気調和装置4では、冷媒回路40の構成をシンプルにすることができる。
第4実施形態に係る空気調和装置4では、冷媒回路40が、四路切換弁413および第1電磁弁SV1を有する。このため、この空気調和装置4では、暖房兼温蓄熱運転と暖房兼デフロスト運転との間で冷媒の流れを適切に制御することができる。
第4実施形態に係る空気調和装置4では、冷媒回路40が、第1開閉機構OC1および第2開閉機構OC2により冷房運転にも切換可能であり、第2電磁弁SV2を有する。このため、この空気調和装置4では、暖房兼デフロスト運転と冷房運転との間で冷媒の流れを適切に制御することができる。
第4実施形態に係る空気調和装置4では、モジュレータ443が、暖房兼デフロスト運転以外の運転時に発生する余剰冷媒を貯留する。このため、空気調和装置4では、暖房兼デフロスト運転において十分な暖房能力を確保するとともに他の運転において正常な稼働を保証することができる。
第4実施形態に係る空気調和装置4では、暖房兼デフロスト運転以外の運転時に発生する余剰冷媒を貯留するためにモジュレータ443が採用されている。このため、空気調和装置4では、余剰冷媒を主冷媒回路4aから完全に排除することができる。したがって、この空気調和装置4は、主冷媒回路4aに冷媒が主に流れる冷房運転や暖房運転において適切な稼働を行うことができる。
第4実施形態に係る空気調和装置4では、蓄熱ユニットとして氷蓄熱ユニット44が採用されているため、氷蓄熱運転および氷蓄熱利用冷房運転を行うことができる。このため、この空気調和装置4では、夏季など、冷房運転が必要となる環境において、電力ピークを調節することができる。
(A)
第4実施形態に係る空気調和装置4の主冷媒回路4aに配置される第1開閉機構OC1は、第1実施形態の変形例(A)に示されるように、双方向電磁弁に置換されてもかまわない。また、第3開閉機構OC3および第5開閉機構OC5についても、同様に双方向電磁弁に置換されてもかまわない。
第4実施形態に係る空気調和装置4の主冷媒回路4aに配置される第1開閉機構OC1および第2開閉機構OC2は、第1実施形態の変形例(B)に示されるように、四路切換弁およびキャピラリーチューブに置換されてもかまわない。
第4実施形態に係る空気調和装置4に代えて、図12に示されるような空気調和装置4Aを採用しても本発明の作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
1b,1Bb,2b,3b,30b,4b バイパスライン(第1分岐配管)
10,10A,10B,20,20A,30A,40,40A 冷媒回路
111,211,311,411 圧縮機
112,212,312,412 室外熱交換器(熱源側熱交換器)
113,213,313,413 四路切換弁(第1制御弁)
114,214 気液分離器(冷媒貯留器)
141,241,341,441 蓄熱用熱交換器
143 四路切換弁(第2制御弁、第3制御弁)
171,271,371,471 室内熱交換器(利用側熱交換器)
343,443 モジュレータ(冷媒貯留器)
EV2 第2電動膨張弁(減圧機構)
SV1,SV1A 第1電磁弁(第2制御弁)
SV2 第2電磁弁(第3制御弁)
Claims (11)
- 圧縮機(111,211,311,411)と、
熱源側熱交換器(112,212,312,412)と、
利用側熱交換器(171,271,371,471)と、
蓄熱材と熱交換を行う蓄熱用熱交換器(141,241,341,441)と、
前記利用側熱交換器および前記蓄熱用熱交換器を凝縮器として機能させ前記熱源側熱交換器を蒸発器として機能させる暖房兼蓄熱状態と、前記熱源側熱交換器を凝縮器として機能させ前記蓄熱用熱交換器を蒸発器として機能させる蓄熱利用デフロスト状態とを切換可能である切換機構と、
前記圧縮機と前記熱源側熱交換器とを配管接続するための冷媒配管から分岐し、前記蓄熱利用デフロスト状態において、前記圧縮機から吐出される冷媒の一部を前記利用側熱交換器に導いて、前記利用側熱交換器を凝縮器として機能させるための第1分岐配管(1b,1Bb,2b,3b,30b,4b)と、
冷媒貯留器(114,214,343,443)と、
を有する冷媒回路(10,10A,10B,20,20A,30A,40,40A)を備える、空気調和装置(1,1A,1B,2,2A,3A,4,4A)。 - 前記冷媒貯留器は、前記蓄熱利用デフロスト状態において必要となる冷媒量と前記暖房兼蓄熱状態において必要となる冷媒量との差の冷媒量を貯留可能である、
請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記蓄熱利用デフロスト状態では、前記利用側熱交換器から流出した冷媒と前記熱源側熱交換器から流出した冷媒とが合流して前記蓄熱用熱交換器を通って前記圧縮機に吸入される、
請求項1または2に記載の空気調和装置。 - 前記暖房兼蓄熱状態では、前記圧縮機から吐出された冷媒である吐出冷媒が前記利用側熱交換器と前記蓄熱用熱交換器とに分配される、
請求項1から3のいずれかに記載の空気調和装置。 - 前記暖房兼蓄熱状態では、前記利用側熱交換器から流出した冷媒と前記蓄熱用熱交換器から流出した冷媒とが合流して前記熱源側熱交換器を通って前記圧縮機に吸入される、
請求項4に記載の空気調和装置。 - 前記切換機構は、前記暖房兼蓄熱状態において前記吐出冷媒が前記熱源側熱交換器に直接流入しないようにするための第1制御弁(113,213,313,413)と、前記蓄熱利用デフロスト状態において前記吐出冷媒が前記蓄熱用熱交換器に直接流入しないようにするための第2制御弁(143,SV1,SV1A)とを有する、
請求項1から5のいずれかに記載の空気調和装置。 - 前記第1分岐配管は、前記圧縮機と前記熱源側熱交換器とを配管接続するための冷媒配管のうち前記第1制御弁と前記熱源側熱交換器との間の部分から分岐している、請求項6に記載の空気調和装置。
- 前記切換機構は、前記熱源側熱交換器を凝縮器として機能させ前記利用側熱交換器を蒸発器として機能させる冷房状態にも切換可能であり、前記冷房状態において前記吐出冷媒が前記第1分岐配管を通って前記利用側熱交換器に流入しないようにし且つ前記蓄熱利用デフロスト状態において前記吐出冷媒が前記第1分岐配管を通って前記利用側熱交換器に流入するようにするための第3制御弁(143,SV2)をさらに有する、
請求項1から7のいずれかに記載の空気調和装置。 - 前記切換機構は、前記熱源側熱交換器を凝縮器として機能させ前記利用側熱交換器を蒸発器として機能させる冷房状態にも切換可能であり、
前記冷媒貯留器は、前記蓄熱利用デフロスト状態において必要となる冷媒量と前記冷房状態において必要となる冷媒量との差の冷媒量を貯留可能である、
請求項1から8のいずれかに記載の空気調和装置。 - 前記冷媒貯留器(114,214)は、前記圧縮機の吸入側に設けられる気液分離器である、
請求項1から9のいずれかに記載の空気調和装置。 - 前記冷媒回路は、前記熱源側熱交換器と前記利用側熱交換器とを接続する液配管から分岐する第2分岐配管と、前記第2分岐配管に設けられ前記蓄熱利用デフロスト状態において前記第2分岐配管を流れる前記冷媒を減圧可能である減圧機構(EV2)とをさらに有し、
前記冷媒貯留器(343,443)は、前記減圧機構と前記蓄熱用熱交換器との間に配置され、前記減圧機構と前記蓄熱用熱交換器とに配管接続される、
請求項9に記載の空気調和装置。
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