JPH094883A - 空気調和システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製氷運転と冷房運転とを同一の冷媒で行える
ようにして、蓄熱しながら冷房などを行う空気調和シス
テムを安価に構築する。 【構成】 室内側熱交換器１と室外側熱交換器４と圧縮
機２とを、気体と液体とに相変化可能な冷媒を流動させ
る冷媒配管Ｒ１…を介して接続し、その冷媒配管Ｒ１…
に、室内側熱交換器１と並列にバイパス配管Ｂ１，Ｂ２
を接続するとともに、バイパス配管Ｂ１，Ｂ２に熱交換
手段５を接続し、その熱交換手段５に蓄熱槽９を付設す
るとともに、熱交換手段５と室内側熱交換器１との間
に、液体に相変化した冷媒を室内側熱交換器１に移送す
るに足るヘッド差を備え、製氷と、圧縮機２による冷媒
の強制循環流動による冷房と、冷媒の自然循環流動によ
る冷房とを行えるように構成する。

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
熱しながら冷房などを行う空気調和システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】上述のような空気調和システムとして
は、従来一般に、図２４の従来例の全体システム構成図
に示すように構成されたものがあった。この従来例で
は、建物の屋上などに、製氷装置０１と、それによって
製氷された氷を蓄える氷蓄熱槽０２とが設けられ、一
方、建物の室内に、冷房コイル０３と暖房コイル０４と
送風ファン０５とを備えた室内側熱交換器０６が設けら
れている。

【０００３】そして、氷蓄熱槽０２に冷水配管０７を介
して凝縮器０８が接続されるとともに、凝縮器０８と冷
房コイル０３とが冷房用冷媒配管０９を介して接続さ
れ、凝縮器０８と冷房コイル０３および冷房用冷媒配管
０９とにわたって、凝縮器０８での熱交換に伴って気体
から液体に相変化するとともに冷房コイル０３での熱交
換に伴って液体から気体に相変化する冷媒が密閉状態で
循環流動するように構成され、かつ、凝縮器０８と冷房
コイル０３との間に、液体に相変化した冷媒を冷房コイ
ル０３に移送するに足るヘッド差が備えられ、氷蓄熱槽
０２からの冷水を利用して冷媒を自然循環流動して冷房
を行えるように構成されている。

【０００４】また、製氷装置０１の排熱回収部に、建物
の地下などに設置された蒸発器０１０が温水配管０１１
を介して接続されるとともに、蒸発器０１０と暖房コイ
ル０４とが暖房用冷媒配管０１２を介して接続され、蒸
発器０１０と暖房コイル０４および暖房用冷媒配管０１
２とにわたって、蒸発器０１０での熱交換に伴って液体
から気体に相変化するとともに暖房コイル０４での熱交
換に伴って気体から液体に相変化する冷媒が密閉状態で
循環流動するように構成され、かつ、蒸発器０１０と暖
房コイル０４との間に、液体に相変化した冷媒を蒸発器
０１０に移送するに足るヘッド差が備えられ、製氷装置
０１での製氷に伴って排出される排熱によって得られる
温水を利用して冷媒を自然循環流動して暖房を行えるよ
うに構成されている。冷水配管０７および温水配管０１
１それぞれの戻り側の配管構成については、図面上省略
している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来例の空気調和システムでは、自然循環用の冷
媒回路とは別に、製氷装置０１での製氷のために冷媒回
路が構成されており、冷媒回路を構成する配管数が多い
欠点があった。また、室内側熱交換器０６において、冷
房および暖房それぞれに専用の冷房コイル０３と暖房コ
イル０４とを備えて四管構成にしなければならず、室内
側熱交換器０６が高価になり、また、温水を取り出すた
めに、建物の屋上から地下などに至る大掛かりな配管構
成とポンプが必要で高価になり、システム全体が高価に
なる欠点があった。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、請求項１に係る発明の空気調和システ
ムは、製氷運転と冷房運転とを同一の冷媒で行えるよう
にして、蓄熱しながら冷房などを行う空気調和システム
を安価に構築できるようにすることを目的とし、また、
請求項２に係る発明の空気調和システムは、圧縮機およ
び蓄熱槽を小型化して一層安価にできるようにすること
を目的とし、また、請求項３に係る発明の空気調和シス
テムは、簡単な構成で一層安価にして、温水による蓄熱
を行いながら暖房をも行えるようにすることを目的と
し、そして、請求項４に係る発明の空気調和システム
は、インテリアゾーンとペリメータゾーンとに区分けし
て、空調を快適に行えるようにすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の空
気調和システムは、上述のような目的を達成するため
に、室内側熱交換器と室外側熱交換器と圧縮機とを、気
体と液体とに相変化可能な冷媒を流動させる冷媒配管を
介して接続し、その冷媒配管に、室内側熱交換器と並列
にバイパス配管を接続するとともに、バイパス配管に熱
交換手段を接続し、その熱交換手段に蓄熱槽を付設する
とともに、熱交換手段と室内側熱交換器との間に、液体
に相変化した冷媒を室内側熱交換器に移送するに足るヘ
ッド差を備え、かつ、圧縮機から室外側熱交換器を経た
低温冷媒を前記熱交換手段に供給して製氷するとともに
作製された氷を蓄熱槽に蓄える製氷運転状態と、圧縮機
から室外側熱交換器を経た低温冷媒を室内側熱交換器に
供給する冷房運転状態と、熱交換手段と室内側熱交換器
とにわたって冷媒を自然循環流動する蓄熱冷房運転状態
とに切り換える冷媒流路切換手段を備えて構成する。

【０００８】また、請求項２に係る発明の空気調和シス
テムは、上述のような目的を達成するために、請求項１
に係る発明の空気調和システムにおける圧縮機から室外
側熱交換器を経た低温冷媒と、熱交換手段で凝縮液化さ
れた低温冷媒とを合流して室内側熱交換器に供給する冷
媒合流冷房運転状態とに切り換え可能に構成する。

【０００９】また、請求項３に係る発明の空気調和シス
テムは、上述のような目的を達成するために、請求項１
または２に係る発明の空気調和システムにおける室外側
熱交換器から圧縮機を経た高温冷媒を熱交換手段に供給
して温水を得るとともに、その温水を蓄熱槽に蓄える温
水蓄熱運転状態と、圧縮機によって熱交換手段から室内
側熱交換器に冷媒を供給する蓄熱暖房運転状態とに切り
換え可能に構成する。

【００１０】また、請求項４に係る発明の空気調和シス
テムは、上述のような目的を達成するために、請求項１
ないし３のいずれかに係る発明の空気調和システムにお
ける冷媒配管を、圧縮機、室外側熱交換器およびバイパ
ス配管に対して並列な第１および第２の冷媒配管で構成
し、ペリメータゾーンに設置した第１の室内側熱交換器
を第１の冷媒配管に接続するとともに、インテリアゾー
ンに設置した第２の室内側熱交換器を第２の冷媒配管に
接続して構成する。

【００１１】

【作用】請求項１に係る発明の空気調和システムの構成
によれば、気体と液体とに相変化可能な同一の冷媒を同
一の冷媒配管およびバイパス配管内を流動させるととも
に、その冷媒の流動経路を切り換え、冷媒の蒸発と凝縮
とによって、圧縮機により室外側熱交換器と熱交換手段
とにわたって冷媒を強制循環流動させ、熱交換手段を蒸
発器として作用させて蓄熱槽に氷を蓄える製氷運転状態
と、圧縮機により室外側熱交換器と室内側熱交換器とに
わたって冷媒を強制循環流動して室外側熱交換器で凝縮
液化した冷媒を室内側熱交換器に供給する冷房運転状態
と、蓄熱槽に蓄えられた氷により熱交換手段を凝縮器と
して作用させ、熱交換手段と室内側熱交換器とにわたっ
て冷媒を自然循環流動する蓄熱冷房運転状態とを得るこ
とができる。

【００１２】また、請求項２に係る発明の空気調和シス
テムの構成によれば、冷房負荷が高い場合に、圧縮機に
より冷媒を強制循環して室内側熱交換器に供給すると同
時に熱交換手段と室内側熱交換器との間で自然循環によ
って冷媒を供給することができる。

【００１３】また、請求項３に係る発明の空気調和シス
テムの構成によれば、圧縮機により室外側熱交換器と熱
交換手段とにわたって冷媒を強制循環流動させ、熱交換
手段を凝縮器として作用させて得た温水を蓄熱槽に蓄え
る温水蓄熱運転状態と、蓄熱槽の温水を利用して熱交換
手段を蒸発器として作用させて高温の冷媒を室内側熱交
換器に供給する蓄熱暖房運転状態とを得ることができ
る。

【００１４】また、請求項４に係る発明の空気調和シス
テムの構成によれば、ペリメータゾーンおよびインテリ
アゾーンそれぞれに対する冷房を、冷媒の自然循環流動
または強制循環流動により個別に行うことができる。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００１６】図１は、本発明に係る空気調和システムの
第１実施例を示す全体システム構成図であり、互いに並
列に接続された複数個の室内側熱交換器１…に圧縮機２
の吸い込み側配管Ｒ１と吐出側配管Ｒ２とが、四路切換
弁３と第１の配管Ｒ３とを介して接続されるとともに、
四路切換弁３と室外側熱交換器４とが、第２の配管Ｒ４
を介して接続されている。室外側熱交換器４と室内側熱
交換器１…それぞれとが、第１の膨張弁Ｆ１と第２の膨
張弁Ｆ２…とを直列に接続した第３の配管Ｒ５を介して
接続されている。前記吸い込み側配管Ｒ１、吐出側配管
Ｒ２、第１、第２および第３の配管Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５か
ら成るものを冷媒配管と称する。

【００１７】第３の配管Ｒ５における第１の膨張弁Ｆ１
と第２の膨張弁Ｆ２との間の箇所と、吸い込み側配管Ｒ
１とが、第３の膨張弁Ｆ３と一方弁Ｃ１とを互いに並列
に介装するとともに第１の開閉弁Ｖ１を介装した第１の
バイパス配管Ｂ１を介して接続されるとともに、その第
１のバイパス配管Ｂ１に熱交換手段５が設けられ、か
つ、第１のバイパス配管Ｂ１の第１の開閉弁Ｖ１と熱交
換手段５との間の箇所と第１の配管Ｒ３の途中箇所と
が、第２の開閉弁Ｖ２を介装した第２のバイパス配管Ｂ
２を介して接続されている。第１のバイパス配管Ｂ１と
第２のバイパス配管Ｂ２から成るものをしてバイパス配
管と称する。

【００１８】前記熱交換手段５に、ポンプ６を介装した
送り配管７と戻り配管８とを介して蓄熱槽９が接続さ
れ、熱交換手段５を蒸発器として作用させることにより
氷を作製するとともに、その氷を蓄熱槽９に蓄え、一
方、熱交換手段５を凝縮器として作用させることにより
温水を得るとともに、その温水を蓄熱槽９に蓄えること
ができるように構成されている。

【００１９】図１では簡略化しているが、前記室内側熱
交換器１は、図２の（ａ）の概略構成図に示すように、
ケーシング１０内に熱交換用コイル１１と送風ファン１
２とを備えて構成されている。

【００２０】前記冷媒として、液体と気体とに相変化可
能な冷媒が使用され、かつ、熱交換手段５と室内側熱交
換器１…との間に、液体に相変化した冷媒を室内側熱交
換器１…に移送するに足るヘッド差が備えられ、冷媒を
熱交換手段５と室内側熱交換器１…とにわたって自然循
環流動させ、蓄熱槽９で蓄えた氷を利用して室内側熱交
換器１…で冷房を行えるように構成されている。上記実
施例において、冷媒液を溜める受液器、アキュムレー
タ、吸入熱交換器など、圧力調整などのために備えられ
る公知の構成部材については省略している。冷媒として
は、例えば、塩素の無い無害なフロンガスＲ２２やフロ
ンガスＲ１３４Ａなどが用いられる。

【００２１】図１では省略しているが、図２の（ｂ）の
要部の概略構成図に示すように、圧縮機２と、吸い込み
側配管Ｒ１と第１のバイパス配管Ｂ１との接続箇所との
間に、その吸い込み側配管Ｒ１内の圧力を検出する圧力
センサＳが設けられ、その圧力センサＳにコントローラ
Ｃが接続されるとともに、圧縮機２の回転数可変型の電
動モータＭにコントローラＣが接続されている。

【００２２】コントローラＣでは、圧力センサＳで検出
される圧力と圧力設定器（図示せず）で設定される設定
圧力とを比較し、検出圧力が設定圧力よりも大きいとき
には電動モータ１５のドライバ（図示せず）に増加信号
を出力して回転数を高くし、一方、検出圧力が設定圧力
よりも小さいときには電動モータＭのドライバ（図示せ
ず）に減少信号を出力して回転数を低くするようになっ
ている。

【００２３】すなわち、後述する冷媒合流運転状態のと
きにおいて、自動的にコントローラＣを起動させ、冷房
負荷の変動に伴う室内側熱交換器１…での冷媒の蒸発量
を圧力変化で検出し、その圧力変化に応じて電動モータ
Ｍの回転数を変更し、熱交換手段５に供給される冷媒の
圧力が一定になるように制御するようになっている。但
し、回転数を設定回転数未満に変更するようになったと
きには、圧縮機２は停止される。

【００２４】これにより、冷房負荷が低いときには圧縮
機２が低回転数で駆動されるか停止され、一方、冷房負
荷が高いときには圧縮機２が高回転数で駆動され、電動
モータＭの電力消費量を極力節約しながら冷房負荷の高
い場合に対応することができる。

【００２５】以上の構成により、四路切換弁３と第１お
よび第２の開閉弁Ｖ１，Ｖ２それぞれを人為的あるいは
自動的に開閉操作して、製氷運転状態、製氷暖房運転状
態、蓄熱冷房運転状態、冷房運転状態、冷媒合流冷房運
転状態、温水蓄熱運転状態、蓄熱暖房運転状態、暖房運
転状態それぞれが得られるようになっており、次に説明
する。図３ないし図１０において、白抜きの開閉弁は、
開き状態で冷媒を流動する状態を示し、一方、黒く塗り
つぶした開閉弁は、閉じ状態（開き状態でも実質的に冷
媒が流動しない状態を含む）で冷媒を流動しない状態を
示している。上記四路切換弁３と第１および第２の開閉
弁Ｖ１，Ｖ２とから成る構成をして冷媒流路切換手段と
称する。

【００２６】（１）製氷運転状態 図３のシステム構成図に示すように、第１の開閉弁Ｖ１
を開いて第２の開閉弁Ｖ２を閉じ、圧縮機２→吐出側配
管Ｒ２→四路切換弁３→第２の配管Ｒ４→室外側熱交換
器４→第３の配管Ｒ５の一部→第１のバイパス配管Ｂ１
→熱交換手段５→第１のバイパス配管Ｂ１→吸い込み側
配管Ｒ１の一部→圧縮機２の順に冷媒を循環流動させ、
夜間などにおいて、夜間電力を用い、熱交換手段５を蒸
発器として作用させて氷を作製するとともに、その氷を
蓄熱槽９に蓄える。

【００２７】（２）製氷暖房運転状態 図４のシステム構成図に示すように、第１の開閉弁Ｖ１
を開いて第２の開閉弁Ｖ２および第１の膨張弁Ｆ１を閉
じ、圧縮機２→吐出側配管Ｒ２→四路切換弁３→第１の
配管Ｒ３→室内側熱交換器１…→第３の配管Ｒ５の一部
→第１のバイパス配管Ｂ１→熱交換手段５→第１のバイ
パス配管Ｂ１→吸い込み側配管Ｒ１の一部→圧縮機２の
順に冷媒を循環流動させ、暖房運転を行いながら製氷を
行う。すなわち、冬場で外気温が低くて室外側熱交換器
４で凍結の可能性があるような場合、その室外側熱交換
器４で熱を十分に回収しながら暖房運転しようとする
と、運転初期において長時間のデフロスト運転を行う必
要があり、しかも、そのデフロスト運転の間、室内側熱
交換器１…側で冷風が流されたり、更には、暖房運転の
途中においてデフロスト運転が必要となって、同様に冷
風が流されたりする問題があるが、そのような場合に、
熱交換手段５を蒸発器として作用させて暖房運転を行う
ことにより、デフロスト運転が不要で快適に暖房を行え
る。これに伴って蓄熱槽９に氷が蓄えられることになる
が、夜間に、夜間電力を利用し、室外側熱交換器４が凍
結しない程度の温度で運転して氷を融解しておけば良
い。

【００２８】（３）蓄熱冷房運転状態（自然循環） 図５のシステム構成図に示すように、第２の開閉弁Ｖ２
を開いて第１の開閉弁Ｖ１を閉じ、熱交換手段５→第１
のバイパス配管Ｂ１→第３の配管Ｒ５の一部→室内側熱
交換器１…→第１の配管Ｒ３の一部→第２のバイパス配
管Ｂ２→第１のバイパス配管Ｂ１→熱交換手段５の順に
冷媒を自然循環流動させ、蓄熱槽９に蓄えられた氷を熱
交換手段５に供給し、熱交換手段５を凝縮器として作用
させて冷媒を液化し、その液化した冷媒を室内側熱交換
器１…に流下供給し、室内側熱交換器１…で蒸発させ、
その気化した冷媒を熱交換手段５に戻し、冷媒の自然循
環流動により冷房運転を行う。

【００２９】（４）冷房運転状態（強制循環） 図６のシステム構成図に示すように、第１および第２の
開閉弁Ｖ１，Ｖ２を閉じ、圧縮機２→吐出側配管Ｒ２→
四路切換弁３→第２の配管Ｒ４→室外側熱交換器４→第
３の配管Ｒ５→室内側熱交換器１…→第１の配管Ｒ３→
四路切換弁３→吸い込み側配管Ｒ１→圧縮機２の順に冷
媒を強制循環流動させ、室外側熱交換器４を凝縮器とし
て作用させて冷房運転を行う。

【００３０】（５）冷媒合流冷房運転状態（自然循環お
よび強制循環） 図７のシステム構成図に示すように、例えば、夏場で冷
房負荷が予め高いと判断されるような場合に、第１およ
び第２の開閉弁Ｖ１，Ｖ２を開き、圧縮機２→吐出側配
管Ｒ２→四路切換弁３→第２の配管Ｒ４→室外側熱交換
器４→第３の配管Ｒ５→室内側熱交換器１…→第１の配
管Ｒ３の一部→第２のバイパス配管Ｂ２→第１のバイパ
ス配管Ｂ１の一部→吸い込み側配管Ｒ１の一部→圧縮機
２の順に冷媒を強制循環流動させるとともに、第２のバ
イパス配管Ｂ２から一部の冷媒を第１のバイパス配管Ｂ
１の一部→熱交換手段５→第１のバイパス配管Ｂ１→第
３の配管Ｒ５と流し、室外側熱交換器４で液化した冷媒
と合流させながら、自然循環と強制循環との併用により
冷房運転を行う。

【００３１】（６）温水蓄熱運転状態 図８のシステム構成図に示すように、第２の開閉弁Ｖ２
を開いて第１の開閉弁Ｖ１を閉じ、圧縮機２→吐出側配
管Ｒ２→四路切換弁３→第１の配管Ｒ３の一部→第２の
バイパス配管Ｂ２→第１のバイパス配管Ｂ１→熱交換手
段５→第１のバイパス配管Ｂ１→第３の配管Ｒ５の一部
→室外側熱交換器４→第２の配管Ｒ４→四路切換弁３→
吸い込み側配管Ｒ１→圧縮機２の順に冷媒を強制循環流
動させ、夜間などにおいて、夜間電力を用い、熱交換手
段５を凝縮器として作用させて温水を得るとともに、そ
の温水を蓄熱槽９に蓄える。

【００３２】（７）蓄熱暖房運転状態 図９のシステム構成図に示すように、第１の開閉弁Ｖ１
を開いて第２の開閉弁Ｖ２を閉じ、圧縮機２→吐出側配
管Ｒ２→四路切換弁３→第１の配管Ｒ３→室内側熱交換
器１…→第３の配管Ｒ５→第１のバイパス配管Ｂ１→熱
交換手段５→第１のバイパス配管Ｂ１→吸い込み側配管
Ｒ１の一部→圧縮機２の順に冷媒を強制循環流動させ、
蓄熱槽９に蓄えられた温水を利用して暖房運転を行う。

【００３３】（８）暖房運転状態 図１０のシステム構成図に示すように、第１および第２
の開閉弁Ｖ１，Ｖ２を閉じ、圧縮機２→吐出側配管Ｒ２
→四路切換弁３→第１の配管Ｒ３→室内側熱交換器１…
→第３の配管Ｒ５→室外側熱交換器４→第２の配管Ｒ４
→四路切換弁３→吸い込み側配管Ｒ１→圧縮機２の順に
冷媒を強制循環流動させ、室外側熱交換器４を蒸発器と
して作用させて暖房を行う。

【００３４】図１１は、本発明に係る空気調和システム
の第２実施例を示すシステム構成図であり、第１実施例
と異なるところは次の通りである。すなわち、前述第１
実施例における室内側熱交換器１…がインテリアゾーン
に設置される第１の室内側熱交換器１ａ…に相当し、一
方、ペリメータゾーンに第２の室内側熱交換器１ｂ…が
設置され、その第２の室内側熱交換器１ｂ…と、第３の
配管Ｒ３の室外側熱交換器４と第１の膨張弁Ｆ１との間
の箇所とが、第３の開閉弁Ｖ３を介装した第４の配管Ｒ
６を介して接続されるとともに、その第４の配管Ｒ６と
室外側熱交換器４との間に第４の開閉弁Ｖ４が介装され
ている。

【００３５】また、第１の配管Ｒ３の四路切換弁３と第
２のバイパス配管Ｂ２との間の箇所と第２の室内側熱交
換器１ｂとが第５の配管Ｒ７を介して接続され、この第
５の配管Ｒ７の接続箇所と第２のバイパス配管Ｂ２の接
続箇所との間において、第１の配管Ｒ３に第５の開閉弁
Ｖ５が介装されている。

【００３６】また、第２のバイパス配管Ｂ２の第１のバ
イパス配管Ｂ１と第２の開閉弁Ｖ２との間の箇所と第１
の配管Ｒ３とが、第６の開閉弁Ｖ６と圧力調整弁１３と
を介装した第６の配管Ｒ８を介して接続され、そして、
吸い込み側配管Ｒ１に第７の開閉弁Ｖ７が介装されてい
る。他の構成は第１実施例と同じであり、同一図番を付
してその説明は省略する。前記第１および第２のバイパ
ス配管Ｂ１，Ｂ２に対して並列に接続されて第１の室内
側熱交換器１ａ…に接続される第１の配管Ｒ３と第３の
配管Ｒ５から成る構成をして第１の冷媒配管と称する。
また、第１および第２のバイパス配管Ｂ１，Ｂ２に対し
て並列に接続されて第２の室内側熱交換器１ｂ…に接続
される第４の配管Ｒ６と第５の配管Ｒ７から成る構成を
して第２の冷媒配管と称する。

【００３７】以上の構成により、四路切換弁３と第１な
いし第７の開閉弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ
６，Ｖ７それぞれを人為的あるいは自動的に開閉操作し
て、製氷運転状態、製氷暖房運転状態、蓄熱冷房運転状
態、冷房運転状態、暖房運転状態、暖房・冷房運転状
態、温水蓄熱運転状態、蓄熱暖房運転状態それぞれが得
られるようになっており、次に説明する。図１２ないし
図２２において、白抜きの開閉弁は、開き状態で冷媒を
流動する状態を示し、一方、黒く塗りつぶした開閉弁
は、閉じ状態（開き状態でも実質的に冷媒が流動しない
状態を含む）で冷媒を流動しない状態を示している。上
記四路切換弁３と第１ないし第７の開閉弁Ｖ１，Ｖ２，
Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７とから成る構成をして冷
媒流路切換手段と称する。

【００３８】（１）製氷運転状態 図１２のシステム構成図に示すように、第１および第４
の開閉弁Ｖ１，Ｖ４を開き、圧縮機２→吐出側配管Ｒ２
→四路切換弁３→第２の配管Ｒ４→室外側熱交換器４→
第３の配管Ｒ５の一部→第１のバイパス配管Ｂ１→熱交
換手段５→第１のバイパス配管Ｂ１→吸い込み側配管Ｒ
１の一部→圧縮機２の順に冷媒を循環流動させ、夜間な
どにおいて、夜間電力を用い、熱交換手段５を蒸発器と
して作用させて氷を作製するとともに、その氷を蓄熱槽
９に蓄える。

【００３９】（２）製氷暖房運転状態 図１３のシステム構成図に示すように、第１および第３
の開閉弁Ｖ１，Ｖ３を開き、圧縮機２→吐出側配管Ｒ２
→四路切換弁３→第１の配管Ｒ３の一部→第５の配管Ｒ
７→第２の室内側熱交換器１ｂ…→第４の配管Ｒ６→第
３の配管Ｒ５の一部→第１のバイパス配管Ｂ１→熱交換
手段５→第１のバイパス配管Ｂ１→吸い込み側配管Ｒ１
の一部→圧縮機２の順に冷媒を循環流動させ、第２の室
内側熱交換器１ｂ…を凝縮器として作用させ、夜明け前
などにおいて、夜間電力を利用して製氷を行いながら、
ペリメータゾーンに対して暖房運転を、すなわち、躯体
に対して蓄熱する。この場合、第５の開閉弁Ｖ５を開い
て第１の室内側熱交換器１ａ…にも冷媒を流し、インテ
リアゾーンに対しても暖房を行うようにできる。また、
この運転状態は、冬場で外気温が低くて室外側熱交換器
４で凍結の可能性があるような場合にも適用できる。こ
の場合の効果は、第１実施例における製氷暖房運転状態
の場合と同じである。

【００４０】（３）蓄熱冷房運転状態（自然循環） 図１４のシステム構成図に示すように、第２の開閉弁Ｖ
２を開いて、熱交換手段５→第１のバイパス配管Ｂ１→
第３の配管Ｒ５の一部→第１の室内側熱交換器１ａ…→
第１の配管Ｒ３の一部→第２のバイパス配管Ｂ２→第１
のバイパス配管Ｂ１→熱交換手段５の順に冷媒を自然循
環流動させ、蓄熱槽９に蓄えられた氷を熱交換手段５に
供給し、熱交換手段５を凝縮器として作用させて冷媒を
液化し、その液化した冷媒を第１の室内側熱交換器１ａ
…に流下供給し、第１の室内側熱交換器１ａ…で蒸発さ
せ、その気化した冷媒を熱交換手段５に戻し、蓄熱槽９
に蓄えられた氷を利用して冷媒の自然循環流動によりイ
ンテリアゾーンに対して冷房運転を行う。

【００４１】図１５のシステム構成図に示すように、更
に、第３および第５の開閉弁Ｖ３，Ｖ５を開き、第１の
室内側熱交換器１ａ…と並列に第２の室内側熱交換器１
ｂ…にも冷媒を自然循環流動させ、蓄熱槽９に蓄えられ
た氷を利用してペリメータゾーンに対しても冷房運転を
行う。

【００４２】（４）冷房運転状態（自然循環および強制
循環） また、図１６のシステム構成図に示すように、第２、第
３、第４および第７の開閉弁Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ７を
開き、第１の室内側熱交換器１ａ…に対しては冷媒を自
然循環流動してインテリアゾーンに対する冷房運転を行
い、一方、圧縮機２→吐出側配管Ｒ２→四路切換弁３→
第２の配管Ｒ４→室外側熱交換器４→第４の配管Ｒ６→
第２の室内側熱交換器１ｂ…→第５の配管Ｒ７→第１の
配管Ｒ３の一部→四路切換弁３→吸い込み側配管Ｒ１と
冷媒を強制循環流動させ、ペリメータゾーンに対しては
冷媒を強制循環流動させ、ペリメータゾーンに対する冷
房運転を行う。

【００４３】（５）冷房運転状態（強制循環） 蓄熱槽９内に蓄えられた氷が不足したような場合にあっ
て、図１７のシステム構成図に示すように、第３、第
４、第５，第７の開閉弁Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ７を開
き、圧縮機２から室外側熱交換器４を経て液化した冷媒
を第３および第４の配管Ｒ５，Ｒ６それぞれを介して第
１および第２の室内側熱交換器１ａ…，１ｂ…に供給す
るとともに、その第１および第２の室内側熱交換器１ａ
…，１ｂ…で気化した冷媒を第１および第５の配管Ｒ
３，Ｒ７を介して圧縮機２に戻し、冷媒を強制循環流動
させ、室外側熱交換器４を凝縮器として作用させてイン
テリアゾーンおよびペリメータゾーンに対する冷房運転
を行う。

【００４４】（６）冷房運転状態（強制循環・躯体冷房
蓄熱） 図１８のシステム構成図に示すように、第１、第３、第
４、第５，第６の開閉弁Ｖ１，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６
を開き、圧縮機２から室外側熱交換器４を経て液化した
冷媒を第３および第４の配管Ｒ５，Ｒ６それぞれを介し
て第１および第２の室内側熱交換器１ａ…，１ｂ…に供
給するとともに、その第１および第２の室内側熱交換器
１ａ…，１ｂ…で気化した冷媒を第１および第５の配管
Ｒ３，Ｒ７ならびに第６の配管Ｒ８→第２のバイパス配
管Ｂ２の一部→第１のバイパス配管Ｂ１の一部→吸い込
み配管Ｒ１の一部を介して圧縮機２に戻し、冷媒を強制
循環流動させ、夜明け前などにおいて、夜間電力を用い
て、室外側熱交換器４を凝縮器として作用させてインテ
リアゾーンおよびペリメータゾーンに対する冷房運転を
行う。更に、それと同時に、第６の配管Ｒ８に設けた圧
力調整弁１３の働きにより、室外側熱交換器４からの冷
媒の一部を熱交換手段５に供給して製氷を行う。これに
より、躯体を安価な電力で予め低温にする躯体蓄熱と蓄
熱槽９への氷の蓄熱の両方を行うことができ、昼間の冷
房負荷を賄う上での蓄熱槽９に蓄える氷量が少なくて済
み、蓄熱槽９を小型化でき、イニシャルコストおよびラ
ンニングコストを低減できる利点がある。

【００４５】（７）暖房運転状態 図１９のシステム構成図に示すように、第３、第４、第
５、第７の開閉弁Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ７を開き、圧縮
機２→吐出側配管Ｒ２→四路切換弁３→第１および第５
の配管Ｒ３，Ｒ７→第１および第２の室内側熱交換器１
ａ…，１ｂ…→第３および第４の配管Ｒ５，Ｒ６→室外
側熱交換器４→第２の配管Ｒ４→四路切換弁３→吸い込
み側配管Ｒ１→圧縮機２の順に冷媒を強制循環流動さ
せ、室外側熱交換器４を蒸発器として作用させてインテ
リアゾーンおよびペリメータゾーンに対する暖房運転を
行う。

【００４６】（８）暖房・冷房運転状態 冬場でペリメータゾーンに対して暖房を行いながら、イ
ンテリアゾーンではコンピュータなどのように放熱量の
大きい機器があって冷房を必要とするような場合、図２
０のシステム構成図に示すように、第１の膨張弁Ｆ１を
閉じるとともに第２、第３、第４、第７の開閉弁Ｖ２，
Ｖ３，Ｖ４，Ｖ７を開き、熱交換手段５→第１のバイパ
ス配管Ｂ１→第３の配管Ｒ５の一部→第１の室内側熱交
換器１ａ…→第１の配管Ｒ３の一部→第２のバイパス配
管Ｂ２→第１のバイパス配管Ｂ１→熱交換手段５の順に
冷媒を自然循環流動させ、夜間電力を用いて蓄熱槽９に
蓄えられた氷を熱交換手段５に供給し、熱交換手段５を
凝縮器として作用させて冷媒を液化し、その液化した冷
媒を第１の室内側熱交換器１ａ…に流下供給し、第１の
室内側熱交換器１ａ…で蒸発させ、その気化した冷媒を
熱交換手段５に戻し、蓄熱槽９に蓄えられた氷を利用し
て冷媒の自然循環流動によりインテリアゾーンに対して
冷房運転を行う。一方、圧縮機２→吐出側配管Ｒ２→四
路切換弁３→第１の配管Ｒ３の一部→第５の配管Ｒ７→
第２の室内側熱交換器１ｂ…→第４の配管Ｒ６の一部→
第３の配管Ｒ５の一部→室外側熱交換器４→第２の配管
Ｒ４→四路切換弁３→吸い込み側配管Ｒ１→圧縮機２の
順に冷媒を強制循環流動させ、室外側熱交換器４を蒸発
器として作用させてペリメータゾーンに対する暖房運転
を行う。

【００４７】（９）温水蓄熱運転状態 図２１のシステム構成図に示すように、第２、第４、第
５、第７の開閉弁Ｖ２，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ７を開き、圧縮
機２→吐出側配管Ｒ２→四路切換弁３→第１の配管Ｒ３
の一部→第２のバイパス配管Ｂ２→第１のバイパス配管
Ｂ１→熱交換手段５→第１のバイパス配管Ｂ１→第３の
配管Ｒ５の一部→室外側熱交換器４→第２の配管Ｒ４→
四路切換弁３→吸い込み側配管Ｒ１→圧縮機２の順に冷
媒を強制循環流動させ、夜間などにおいて、夜間電力を
用い、熱交換手段５を凝縮器として作用させて温水を得
るとともに、その温水を蓄熱槽９に蓄える。

【００４８】（１０）蓄熱暖房運転状態 図２２のシステム構成図に示すように、第１、第３、第
５の開閉弁Ｖ１，Ｖ３，Ｖ５を開いて、圧縮機２→吐出
側配管Ｒ２→四路切換弁３→第１および第５の配管Ｒ
３，Ｒ７→第１および第２の室内側熱交換器１ａ…，１
ｂ…→第３および第４の配管Ｒ５，Ｒ６→第１のバイパ
ス配管Ｂ１→熱交換手段５→第１のバイパス配管Ｂ１→
吸い込み側配管Ｒ１の一部→圧縮機２の順に冷媒を強制
循環流動させ、蓄熱槽９に蓄えられた温水を利用して暖
房運転を行う。

【００４９】上記実施例では、熱交換手段５と蓄熱槽９
とを、ポンプ６を介装した送り配管７と戻り配管８とを
介して接続しているが、本発明としては、図２３の変形
例の概略断面図に示すように、熱交換手段を構成する熱
交換コイル５ａを蓄熱槽９ａ内に直接設け、ポンプ６を
介装した送り配管７と戻り配管８とを省略して構成する
ものでも良い。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明の空気調和システムによれば、圧縮機により冷媒を強
制循環流動させて行う製氷運転状態および冷房運転状
態、ならびに、冷媒を自然循環流動させて行う蓄熱冷房
運転状態それぞれを、同一の冷媒を同一の冷媒配管およ
びバイパス配管内を流動させるという合理的な構成によ
って行うことができるから、圧縮機による冷媒の強制循
環用の冷媒回路と、自然循環用の冷媒回路とを個別の冷
媒配管によって構成する場合に比べて配管本数を減少で
き、蓄熱しながら冷房などを行う空気調和システムを安
価に構築できるようになった。

【００５１】また、請求項２に係る発明の空気調和シス
テムによれば、夏場などのように冷房負荷が高いときに
は、夜間電力によって蓄熱槽に蓄えた氷を利用するとと
もに圧縮機を駆動し、冷媒を自然循環と強制循環の両方
によって室内側熱交換器に供給するから、蓄熱槽に蓄え
る氷の量が少なくて済むために蓄熱槽を小型化でき、か
つ、圧縮機のみによる場合に比べて圧縮機自体も小型化
でき、一層安価にできるようになった。

【００５２】また、請求項３に係る発明の空気調和シス
テムによれば、冬場などのように暖房負荷が高いときに
は、夜間電力によって蓄熱槽に温水を蓄え、その蓄えた
温水を利用して暖房を行い、しかも、冷媒の流路切り換
えによって、冷房を行うのと同一の室内側熱交換器で暖
房を行えるから、蓄熱槽を氷の蓄熱と温水の蓄熱の両方
に利用できるのみならず、冷房および暖房それぞれに専
用の熱交換器を設ける従来の場合に比べて、冷媒の配管
本数を半減でき、簡単な構成で一層安価にして、温水に
よる蓄熱を行いながら暖房をも行えるようになった。

【００５３】また、請求項４に係る発明の空気調和シス
テムによれば、ペリメータゾーンおよびインテリアゾー
ンそれぞれに設置された第１および第２の室内側熱交換
器に対して、冷媒を個別に自然循環流動または強制循環
流動させることができるから、例えば、冬場にペリメー
タゾーンに対して暖房を行いながら、コンピュータなど
の放熱機器を備えているようなインテリアゾーンでは冷
房を行うことができ、空調を快適に行えるようになっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る空気調和システムの第１実施例を
示す全体システム構成図である。

【図２】（ａ）は室内側熱交換器の概略構成図、（ｂ）
は要部の概略構成図である。

【図３】第１実施例の製氷運転状態を説明するための全
体システム構成図である。

【図４】第１実施例の製氷暖房運転状態を説明するため
の全体システム構成図である。

【図５】第１実施例の蓄熱冷房運転状態を説明するため
の全体システム構成図である。

【図６】第１実施例の冷房運転状態を説明するための全
体システム構成図である。

【図７】第１実施例の冷房運転状態を説明するための全
体システム構成図である。

【図８】第１実施例の温水蓄熱運転状態を説明するため
の全体システム構成図である。

【図９】第１実施例の蓄熱暖房運転状態を説明するため
の全体システム構成図である。

【図１０】第１実施例の暖房運転状態を説明するための
全体システム構成図である。

【図１１】本発明に係る空気調和システムの第２実施例
を示す全体システム構成図である。

【図１２】第２実施例の製氷運転状態を説明するための
全体システム構成図である。

【図１３】第２実施例の製氷暖房運転状態を説明するた
めの全体システム構成図である。

【図１４】第２実施例の蓄熱冷房運転状態を説明するた
めの全体システム構成図である。

【図１５】第２実施例の蓄熱冷房運転状態を説明するた
めの全体システム構成図である。

【図１６】第２実施例の冷房運転状態を説明するための
全体システム構成図である。

【図１７】第２実施例の冷房運転状態を説明するための
全体システム構成図である。

【図１８】第２実施例の冷房運転状態を説明するための
全体システム構成図である。

【図１９】第２実施例の暖房運転状態を説明するための
全体システム構成図である。

【図２０】第２実施例の暖房・冷房運転状態を説明する
ための全体システム構成図である。

【図２１】第２実施例の温水蓄熱運転状態を説明するた
めの全体システム構成図である。

【図２２】第２実施例の蓄熱暖房運転状態を説明するた
めの全体システム構成図である。

【図２３】変形例の概略断面図である。

【図２４】従来例を示す全体システム構成図である。

【符号の説明】

１…室内側熱交換器 １ａ…第１の室内側熱交換器 １ｂ…第２の室内側熱交換器 ２…圧縮機 ３…四路切換弁 ４…室外側熱交換器 ５…熱交換手段 ９…蓄熱槽 Ｂ１…第１のバイパス配管 Ｂ２…第２のバイパス配管 Ｒ１…吸い込み側配管 Ｒ２…吐出側配管 Ｒ３…第１の配管 Ｒ４…第２の配管 Ｒ５…第３の配管 Ｒ６…第４の配管 Ｒ７…第５の配管 Ｒ８…第６の配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉竹 裕二 大阪市中央区本町四丁目１番13号 株式会 社竹中工務店大阪本店内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室内側熱交換器と室外側熱交換器と圧縮
   機とを、気体と液体とに相変化可能な冷媒を流動させる
   冷媒配管を介して接続し、前記冷媒配管に、前記室内側
   熱交換器と並列にバイパス配管を接続するとともに、前
   記バイパス配管に熱交換手段を接続し、前記熱交換手段
   に蓄熱槽を付設するとともに、前記熱交換手段と前記室
   内側熱交換器との間に、液体に相変化した冷媒を前記室
   内側熱交換器に移送するに足るヘッド差を備え、かつ、
   前記圧縮機から前記室外側熱交換器を経た低温冷媒を前
   記熱交換手段に供給して製氷するとともに作製された氷
   を前記蓄熱槽に蓄える製氷運転状態と、前記圧縮機から
   前記室外側熱交換器を経た低温冷媒を前記室内側熱交換
   器に供給する冷房運転状態と、前記熱交換手段と前記室
   内側熱交換器とにわたって冷媒を自然循環流動する蓄熱
   冷房運転状態とに切り換える冷媒流路切換手段を備えた
   ことを特徴とする空気調和システム。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の圧縮機から室外側熱交
   換器を経た低温冷媒と、熱交換手段で凝縮液化された低
   温冷媒とを合流して室内側熱交換器に供給する冷媒合流
   冷房運転状態とに切り換え可能に構成してある空気調和
   システム。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の室外側熱交換
   器から圧縮機を経た高温冷媒を前記熱交換手段に供給し
   て温水を得るとともに、その温水を蓄熱槽に蓄える温水
   蓄熱運転状態と、前記圧縮機によって前記熱交換手段か
   ら室内側熱交換器に冷媒を供給する蓄熱暖房運転状態と
   に切り換え可能に構成してある空気調和システム。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の冷
   媒配管が、圧縮機、室外側熱交換器およびバイパス配管
   に対して並列な第１および第２の冷媒配管で構成され、
   ペリメータゾーンに設置した第１の室内側熱交換器を前
   記第１の冷媒配管に接続するとともに、インテリアゾー
   ンに設置した第２の室内側熱交換器を前記第２の冷媒配
   管に接続してある空気調和システム。