JPH09178285A - 蓄熱式空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 氷蓄熱式空気調和装置において、昼間の冷房
時における消費電力を一定割合低減するとともに、外気
温度が高くなっても消費電力の増加が抑制され、ピーク
電力時間帯における消費電力を大幅に低減する。 【解決手段】 冷凍サイクルの液配管とガス配管との間
に、水が収容された蓄熱槽内に配設された製氷用熱交換
器を接続すると共に、上記冷凍サイクル中に、上記蓄熱
槽内の水と熱交換して液冷媒を過冷却する過冷却用熱交
換器を設けてなる蓄熱式空気調和装置において、上記過
冷却用熱交換器と上記室外熱交換器との間に、同室外熱
交換器からの冷媒を冷却する補助水熱交換器を設けると
共に、上記冷凍サイクルの高圧圧力あるいは外気温度が
設定条件にあるとき、上記蓄熱槽内の水を上記補助水熱
交換器に循環せしめる水配管系路を設け、冷媒圧力の上
昇を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力コストの低い
夜間に蓄熱槽内に蓄えた冷熱を、昼間の需要時に放出し
て冷房を行う蓄熱式空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４には氷蓄熱式空気調和装置の従来の
１例が示されている。図４において１は圧縮機、２は四
方弁、３は室外熱交換器、４はレシーバ、１８は絞り、
６及び６′は並列に設置された室内熱交換器、５及び
５′は冷房用絞りであり、これらの機器を接続してなる
冷凍サイクルの液管７に過冷却用熱交換器８が設けられ
ている。

【０００３】１４は上記室内熱交換器６，６′と四方弁
２とを接続しているガス管であり、同ガス管１４と上記
液管７との間はバイパス管４１で接続され、同バイパス
管４１には、上記液管７側から、弁１０、膨張弁１２、
蓄熱槽９内に設置された製氷用熱交換器１１、逆止弁１
３が直列に配設されている。

【０００４】１６及び１７は上記蓄熱槽９内と上記過冷
却用熱交換器８との間を接続する水入口管及び水出口
管、１５はこれらの循環路内にて水を循環せしめる水ポ
ンプである。１０′は上記液管７に設けられた弁であ
る。

【０００５】上記のように構成された氷蓄熱式空気調和
装置において、夜間の安価な電力を利用して蓄冷熱を行
う際には、弁１０を開、弁１０′を閉として圧縮機１を
運転することにより、図４の実線矢印にて示される冷媒
流路を構成し、圧縮機１から四方弁２、室外熱交換器
（凝縮器）３、絞り１８、液管７及び弁１０を経た冷媒
を、膨張弁１２で減圧し製氷用熱交換器１１で蒸発させ
て蓄熱槽９内の水から奪熱し、これを冷却して氷水とす
る。

【０００６】そして昼間の冷房時には、弁１０を閉、弁
１０′を開として圧縮機１を運転することにより、図４
の破線矢印にて示される冷媒流路を構成し、圧縮機１か
ら室外熱交換器３、絞り１８、液管７、過冷却用熱交換
器８等を経た冷媒を、絞り５及び５′で減圧し、室内熱
交換器６及び６′で蒸発させて室内空気から奪熱し、室
内の冷房を行う。

【０００７】上記冷房時において、上記水ポンプ１５を
運転し、蓄熱槽９内の冷水を過冷却用熱交換器８内に循
環せしめて液冷媒を冷却する。

【０００８】即ち図５のモリエル線図に示されるよう
に、上記過冷却用熱交換器８により上記絞り５，５′入
口の冷媒温度がＴからＴ′まで冷却され、これによって
有効エンタルピはｉからｉ′に増加する。これにより、
図３に示されるように、昼間の冷房に必要な電力は、Ａ
線からＡ′線に軽減される。

【０００９】また、上記のような氷蓄熱式空気調和装置
にあっては、冷房負荷が小さいときには蓄冷熱を行うの
みで、冷熱を有効に利用できないという問題点を抱えて
いるが、これを解決する手段として特公平７−８８９８
７号の技術が提案されている。この技術においては、蓄
熱槽９内の冷熱を直接冷媒と熱交換することにより、過
冷却用熱源としてあるいは凝縮用熱源として切り換え利
用している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図４に示されるような
従来の氷蓄熱式空気調和装置にあっては、室外熱交換器
３の能力は外気温度に依存し、外気温度が高くなると、
図２の破線に示されるように吐出圧力Ｐが上昇し、昼間
のピーク電力時間帯（例えば、図３における時刻１３．
００〜１６．００の間）には、図３の破線に示されるよ
うに消費電力Ｗも増加してしまうという問題点を抱えて
いる。

【００１１】また、特公平７−８８９８７号にて提案さ
れている技術においては、冷熱を過冷却用熱源又は凝縮
用熱源として切り換え使用しているため、上記のような
ピーク電力時における消費電力を抑制するには不充分で
ある。

【００１２】本発明の目的は、蓄熱式空気調和装置にお
いて、昼間の冷房時における消費電力を一定割合低減す
るとともに、外気温度が高くなっても消費電力の増加が
抑制され、ピーク電力時間帯における消費電力を大幅に
低減することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するもので、その要旨とする手段は、圧縮機、室外熱
交換器、絞り手段、少なくとも１個以上の室内熱交換器
を冷媒配管で接続して冷凍サイクルを構成し、同冷凍サ
イクルの液配管とガス配管との間に、水が収容された蓄
熱槽内に配設された製氷用熱交換器を接続すると共に、
上記冷凍サイクル中に、上記蓄熱槽内の水と熱交換して
液冷媒を過冷却する過冷却用熱交換器を設けてなる蓄熱
式空気調和装置において、上記過冷却用熱交換器と上記
室外熱交換器との間に、同室外熱交換器からの冷媒を冷
却する補助水熱交換器を設けると共に、同補助水熱交換
器に対して高圧圧力あるいは外気温度が設定条件にある
とき、上記蓄熱槽内の水を上記補助水熱交換器に循環せ
しめる水配管系路を設けてなることを特徴とする蓄熱式
空気調和装置にある。

【００１４】また上記手段において、上記補助水熱交換
器の水入口側管路に、同管路を開閉する制御弁を設けた
こと、さらに、上記制御弁を、上記補助水熱交換器出口
側の冷媒圧力を、所定圧力以下に制御する高圧制御弁と
なしたことも本発明の具体的手段である。

【００１５】上記手段によれば、冷房時において、冷凍
サイクルの圧力が一定圧力以上あるいは外気温度が一定
温度以上になると制御弁が開弁して蓄熱槽内の冷水を補
助水熱交換器に導き、この冷水にて室外熱交換器からの
液冷媒を冷却し、ここで冷却された冷媒は過冷却用熱交
換器にてさらに過冷却される。

【００１６】上記補助水熱交換器への冷却水の通流によ
り、冷媒管路圧力の上昇が抑制されてほぼ一定の圧力を
保持し、これによって、殊にピーク電力時における消費
電力の上昇が抑制される。

【００１７】また上記手段において、上記補助水熱交換
器に対する水配管系路を、上記過冷却用熱交換器に対す
る水配管系路と並列に接続し、その供給側に水ポンプを
１台設置したことも本発明の具体的手段である。

【００１８】かかる手段によれば、１台の水ポンプで過
冷却用熱交換器及び補助水熱交換器の２台の熱交換器に
冷却水を循環せしめることができ、装置が簡単化され、
低コスト化がなされる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
形態につき詳細に説明する。図１には本発明の実施形態
に係る氷蓄熱式空気調和装置の系統図が示されている。

【００２０】図１において、１は圧縮機、２は四方弁、
３は室外熱交換器、４はレシーバ、１８は絞り、６及び
６′は並列に設置された室内熱交換器、５及び５′は同
室内熱交換器６，６′の入口に設けられた冷房用絞りで
あり、これらの機器を接続してなる冷凍サイクルの液管
７に後述する蓄熱槽９内の冷水と冷媒とを熱交換する過
冷却用熱交換器８が設けられている。

【００２１】１４は上記室内熱交換器６，６′と四方弁
２とを接続しているガス管であり、同ガス管１４と上記
液管７との間はバイパス管４１で接続され、同バイパス
管４１には、上記液管７側から、弁１０、膨張弁１２、
蓄熱槽９内に設置された製氷用熱交換器１１、逆止弁１
３が直列に配設されている。

【００２２】１６及び１７は上記蓄熱槽９内と上記過冷
却用熱交換器８との間を接続する水入口管及び水出口
管、１５はこれらの循環路内にて水を循環せしめる水ポ
ンプである。１０′は上記液管７に設けられた弁であ
る。

【００２３】１９は上記室外熱交換器３とレシーバ４と
の間の冷媒管路即ち液管７に設けられた補助水熱交換器
であり、同補助水熱交換器１９には、上記蓄熱槽９に接
続される水入口管１６から分岐された補助水入口管１
６′及び水出口管１７から分岐された補助水出口管１
７′が接続され、氷蓄熱槽９内の冷水と液管７内を通る
冷媒とを熱交換するようになっている。

【００２４】従って、上記補助水熱交換器１９への水の
入口管１６′及び出口管１７′と過冷却用熱交換器８へ
の水の入口管１６及び出口管１７とは１個の水ポンプ１
５で冷水が循環される並列水路となる。

【００２５】２０は上記補助水入口管１６′に設けられ
てこの管路を開閉制御する高圧制御弁である。同高圧制
御弁２０には、上記補助水熱交換器１９出口の液管７内
の圧力が圧力検出路２１を介して導かれ、同制御弁２０
は上記液管７内の圧力によってその開度が調整されるよ
うになっている。

【００２６】上記のように構成された氷蓄熱式空気調和
装置において、夜間の安価な電力を利用して蓄冷熱を行
う際には、上記バイパス管４１の弁１０を開、液管７の
弁１０′を閉として圧縮機１を運転すると、室外熱交換
器３で凝縮した冷媒液は、図１の実線矢印で示すように
流れて弁１０を通り、膨張弁１２で減圧され、蓄熱槽９
内の製氷用熱交換器１１において蓄熱槽９内の水から吸
熱し蒸発してガス化し、ガス管１４から四方弁２を通っ
て、圧縮機１に吸入される。上記蓄熱槽９内で吸熱され
た水は冷却され、製氷用熱交換器１１の周囲に氷混合水
となって蓄熱される。

【００２７】昼間の冷房時には、弁１０を閉、弁１０′
を開として、圧縮機１および水ポンプ１５を運転する
と、室外熱交換器３で凝縮した冷媒は、上記補助熱交換
器１９にて後述するように蓄熱槽９からの冷水により冷
却され、レシーバ４を経て、上記過冷却用熱交換器８に
導かれる。

【００２８】そして上記冷媒は、上記過冷却用熱交換器
８において、水ポンプ１５により水入口管１６及び水出
口管１７を通流される蓄熱槽９内の冷水と熱交換するこ
とにより、図５のモリエル線図に示されるように、温度
ＴからＴ′まで冷却された後、冷房絞り５及び５′で減
圧され、室内熱交換器６，６′にて蒸発して室内空気か
ら奪熱し、室内を冷房し、圧縮機１に吸入される。

【００２９】上記高圧制御弁２０は、上記圧力検出路２
１を介して検出される液管７内の圧力即ち吐出圧力Ｐの
上昇に比例してその開度が増し、上記補助水熱交換器１
９への補助水入口管１６′の通水量を増加せしめるよう
になっている。そして上記高圧制御弁２０は、図２にお
いて一定の外気温度Ｔ₀ までは閉じており、外気温度が
Ｔ₀ を超えて圧縮機１の吐出圧力が上昇するとこれが徐
々に開いて、蓄熱槽９内の冷水が補助水入口管１６′を
経て補助水熱交換器１９に導かれ、室外熱交換器３から
の液冷媒を冷却する。

【００３０】上記冷水の上記補助水熱交換器１９への通
流により、上記吐出圧力Ｐの上昇が少なくなって、同吐
出圧力Ｐ及び消費電力Ｗが図２の実線に示される一定の
値を保持し、これによって図３の実線に示されるよう
に、ピーク電力時における消費電力Ｗの上昇が抑制され
る。

【００３１】尚、上記実施形態における高圧制御弁２０
に代えて、外気温度の検出信号により上記補助水熱交換
器１９への補助水入口管路１６′を開度を調整する制御
弁を設けても、あるいは設定された吐出圧力あるいは外
気温度により上記補助水入口管路１６′を開閉する制御
弁を設けてもよい。

【００３２】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
本発明によれば、外気温度が上昇あるいは冷媒管路圧力
が上昇すると、蓄熱槽内の冷水が補助水熱交換器を流れ
て冷媒を冷却することにより、外気温度が高くなっても
冷媒圧力の上昇が抑制され、殊にピーク電力時における
消費電力の上昇を抑制することができる。

【００３３】また請求項４のように構成すれば、１台の
水ポンプで過冷却用熱交換器及び補助水熱交換器の２台
の熱交換器に冷却水を循環せしめることができ、装置が
簡単化され、低コスト化がなされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る氷蓄熱式空気調和装置
の系統図。

【図２】氷蓄熱式空気調和装置における消費電力の変化
を示す線図。

【図３】上記空気調和装置における外気温度と消費電力
及び吐出圧力との関係を示す線図。

【図４】従来の氷蓄熱式空気調和装置の系統図。

【図５】上記空気調和装置におけるモリエル線図。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 四方弁 ３ 室外熱交換器 ４ レシーバ ５，５′ 絞り ６，６′ 室内熱交換器 ７ 液管 ８ 過冷却用熱交換器 ９ 蓄熱槽 １０，１０′ 弁 １２ 膨張弁 １４ ガス管 １５ 水ポンプ １６ 水入口管 １６′ 補助水入口管 １７ 水出口管 １７′ 補助水出口管 １９ 補助水熱交換器 ２０ 高圧制御弁 ２１ 圧力検出路 ４１ バイパス管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大塚 高秋 愛知県西春日井郡西枇杷島町字旭町３丁目 １番地 三菱重工業株式会社エアコン製作 所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、室外熱交換器、絞り手段、少な
   くとも１個以上の室内熱交換器を冷媒配管で接続して冷
   凍サイクルを構成し、同冷凍サイクルの液配管とガス配
   管との間に、水が収容された蓄熱槽内に配設された製氷
   用熱交換器を接続すると共に、上記冷凍サイクル中に、
   上記蓄熱槽内の水と熱交換して液冷媒を過冷却する過冷
   却用熱交換器を設けてなる蓄熱式空気調和装置におい
   て、上記過冷却用熱交換器と上記室外熱交換器との間
   に、同室外熱交換器からの冷媒を冷却する補助水熱交換
   器を設けると共に、同補助水熱交換器に対して高圧圧力
   あるいは外気温度が設定条件にあるとき、上記蓄熱槽内
   の水を上記補助水熱交換器に循環せしめる水配管系路を
   設けてなることを特徴とする蓄熱式空気調和装置。
2. 【請求項２】 上記補助水熱交換器の水入口側管路に、
   同管路を開閉する制御弁を設けてなる請求項１記載の蓄
   熱式空気調和装置。
3. 【請求項３】 上記制御弁を、上記補助水熱交換器出口
   側の冷媒圧力を所定圧力以下に制御する高圧制御弁とし
   てなる請求項２記載の蓄熱式空気調和装置。
4. 【請求項４】 上記補助水熱交換器に対する水配管系路
   を、上記過冷却用熱交換器に対する水配管系路と並列に
   接続し、その供給側に水ポンプを１台設置してなる請求
   項１又は２の何れかに記載の蓄熱式空気調和装置。