JP2974180B2 - 多室冷暖房装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱源側冷媒サイクルと
利用側冷媒サイクルに分離した多室冷暖房装置の詳しく
は蓄熱システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱源側冷媒サイクルと利用側冷媒
サイクルに分離した多室冷暖房装置の蓄熱冷媒サイクル
は、特開平３−５１６４４号公報に示されており、図３
のように構成されていた。

【０００３】以下図面を参照しながら説明する。図３に
おいて、１１は圧縮機、１２は四方弁、１３は熱源側熱
交換器、１４は冷房用減圧装置、１５は暖房用減圧装
置、１６は暖房時冷房用減圧装置１４を閉成する逆止
弁、１７は冷房時暖房用減圧装置１５を閉成する逆止
弁、１８は第１補助熱交換器でこれらを環状に連接し、
熱源側冷媒サイクルを形成している。１９は第２補助熱
交換器で第１補助熱交換器１８と熱交換するように一体
に形成されている。２０は冷媒量調整タンクで冷房時と
暖房時の冷媒量を調整している。

【０００４】２１は冷媒搬送装置で冷房時と暖房時で冷
媒の流出方向が反対となる可逆特性をもっており、これ
らは室外ユニットｆに収納されている。２２ａ、２２ｂ
は利用側熱交換器で室内ユニットｇ、ｈに収納され接続
配管ｉ、ｉ’、ｊ、ｊ’で室外ユニットｆと接続されて
いる。前記第２補助熱交換器１９と冷媒量調整タンク２
０、冷媒搬送装置２１，利用側熱交換器２２ａ、２２ｂ
および接続配管ｉ、ｉ’、ｊ、ｊ’を環状に連接し利用
側冷媒サイクルを形成している。

【０００５】２３は蓄熱槽で内部に水等の蓄熱材を充て
んし、その蓄熱材と熱交換し蓄熱させる蓄熱用熱交換器
２４と、同じく前期第２補助熱交換器１９と直列に配設
され蓄熱材と熱交換し蓄熱を放熱させる放熱用熱交換器
２５を備えている。

【０００６】２６ａ、２６ｂは第１補助熱交換器と前記
蓄熱用熱交換器２４への冷媒流量を切換える三方切換弁
２７ａ、２７ｂは第２補助熱交換器１９と前記放熱用熱
交換器２５への冷媒流量を調整する三方流量弁である。

【０００７】以上のように構成された多室冷暖房装置に
ついて、その動作を説明する。冷房運転時は図中実線の
冷媒サイクルとなり、熱源側冷媒サイクルでは、圧縮機
１１からの高温高圧ガスは四方弁１２を通り熱源側熱交
換器１３で放熱して凝縮液化し、逆止弁１６を通って冷
房用膨張弁１４で減圧され、第１補助熱交換器１８で蒸
発して四方弁１２を通り圧縮機１２へ循環する。

【０００８】この時利用側冷媒サイクルの第２補助熱交
換器１９と、前記第１補助熱交換器１８が熱交換し、利
用側冷媒サイクル内のガス冷媒が冷却されて液化し、冷
媒量調整タンク２０を通って冷媒搬送装置２１に送ら
れ、この冷媒搬送装置２１によって接続配管ｉ、ｊを通
って利用側熱交換器２２ａ、２２ｂへ送られて吸熱蒸発
し、ガス化して接続配管ｉ’、ｊ’を通って第２補助熱
交換器１９に循環することになる。

【０００９】冷房時熱源側冷媒サイクルの蓄熱運転は、
冷房用膨張弁１４が蓄熱用膨張弁となり、圧縮機１１、
四方弁１２、熱源側熱交換器、逆止弁１６からの冷媒が
蓄熱用膨張弁１４を通過し三方切換弁２６ａを通り蓄熱
用熱交換器２４に流通し、蓄熱材と熱交換して吸熱蒸発
し、三方切換弁２６ｂを通って四方弁から圧縮機１１へ
循環する。

【００１０】一方、利用側冷媒サイクルの冷房ピーク負
荷運転時は、熱源側冷媒サイクルが第１補助熱交換器１
８を蒸発器とする通常の冷房運転となり、利用側熱交換
器２２ａ、２２ｂからの冷媒は接続配管ｉ’、ｊ’を通
り、負荷に合わせて調整された冷媒の一部は三方流量弁
２７ａから放熱用熱交換器２５に送られ、０℃程度の蓄
熱材によって冷却凝縮して液化し三方流量弁２７ｂへ送
られる。

【００１１】また接続配管ｉ’、ｊ’を通った三方流量
弁２７ａで負荷に合わせて調整された残りの冷媒は三方
流量弁２７ａから第２補助熱交換器１９へ流通し、第１
補助熱交換器１８により冷却液化されて三方流量弁２７
ｂに送られ前記放熱用熱交換器２５からの冷媒と合流
し、冷媒量調整タンク２０から冷媒搬送装置２１へ循環
する。従って、この時利用側サイクルの冷房能力は、ほ
ぼ熱源側冷媒サイクルの能力と放熱用熱交換器２５の能
力の和となり増大する。

【００１２】一方、暖房運転時においては、図中破線の
冷媒サイクルとなり、熱源側冷媒サイクルでは、圧縮機
１１からの高温高圧冷媒は四方弁１２から第１補助熱交
換器１８に送られ、放熱して凝縮液化し、逆止弁１７か
ら暖房用減圧装置１５で減圧し、熱源側熱交換器１３で
吸熱蒸発し、四方弁１２を通って圧縮機１１へ循環す
る。この時利用側冷媒サイクルの第２補助熱交換器１９
と前記第１補助熱交換器１８が熱交換し、利用側冷媒サ
イクル内の液冷媒が加熱されてガス化し、接続配管
ｉ’、ｊ’を通って利用側熱交換器２２へ送られ、暖房
して放熱液化し接続配管ｉ、ｊを通って、冷媒搬送装置
２１へ送られ、冷媒量調整タンク２０から第２補助熱交
換器１９へ循環する。

【００１３】また暖房時熱源側冷媒サイクルの蓄熱運転
は、圧縮機１１、四方弁１２からの冷媒は三方切換弁２
６ｂから蓄熱用熱交換器２４へ送られ蓄熱材で冷却凝縮
して液化し、三方切換弁２６ａから逆止弁１７を通って
暖房用膨張弁１５で減圧され、熱源側熱交換器１３で吸
熱蒸発し、四方弁１２から圧縮機１１へ循環する。

【００１４】一方、利用側冷媒サイクルの暖房ピーク負
荷運転時、熱源側冷媒サイクルは三方切換弁２６ａ、２
６ｂを切換え第１補助熱交換器１８を凝縮器とする通常
の暖房運転を行う。この時利用側熱交換器２２ａ、２２
ｂで放熱凝縮した冷媒は、接続配管ｉ、ｊを通り、冷媒
搬送装置２１から冷媒量調整タンク２０を通って三方流
量弁２７ｂへ送られる。この三方流量弁２７ｂでは負荷
に合わせて、冷媒の一部は放熱用熱交換器２５へ送られ
て蓄熱材で加熱ガス化し、また残りの冷媒は第２補助熱
交換器１９へ送られ、第１補助熱交換器１８で加熱ガス
化し、三方流量弁２７ａでそれぞれのガス冷媒が合流
し、接続配管ｉ’、ｊ’を通って利用側熱交換器２２
ａ、２２ｂへ循環する。

【００１５】従って、この時利用側冷媒サイクルの暖房
能力は、ほぼ熱源側冷媒サイクルの暖房能力と放熱用熱
交換器２５の能力の和となり増大する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、放熱用熱交換器２５の内容積が大きく
なり、利用側冷媒サイクルの冷媒が増加すると共に放熱
用熱交換器２５内に大量に冷媒が寝込み、蓄熱利用運転
時に冷媒搬送装置１１への負荷が増大すると共に放熱用
熱交換器２５内の液化冷媒が大量に冷媒搬送装置１１に
流入し液圧縮により損傷する課題があった。

【００１７】また、蓄熱槽内の蓄熱材の温度が利用側冷
媒サイクルの冷媒温度よりも冷房では高く、暖房では低
くなれば蓄熱材による能力向上は得られないため、蓄熱
材の利用温度範囲が少ない課題があった。

【００１８】本発明の多室冷暖房装置は上記課題に鑑
み、利用側冷媒サイクルの冷媒量を低減し、液化冷媒に
よる冷媒搬送装置の負荷を軽減すると共に、液圧縮によ
る冷媒搬送装置の損傷を防止するものである。

【００１９】また、上記の目的に加え、蓄熱材の利用温
度範囲を拡大し、蓄熱の有効利用による省エネルギー化
の増大を行うものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の多室冷暖房装置は、圧縮機、熱源側四方
弁、熱源側熱交換器、減圧装置及び第１補助熱交換器を
環状に連接してなる熱源側冷媒サイクルと、前記第１補
助熱交換器と一体に形成し熱交換する第２補助熱交換器
と、冷媒搬送装置及び複数の利用側熱交換器と、前記第
２補助熱交換器と直列に放熱用第１補助熱交換器を有す
る利用側冷媒サイクルと、前記第１補助熱交換器と並列
に蓄熱用熱交換器と、前記放熱用第１補助熱交換器と一
体に形成し熱交換する放熱用第２補助熱交換器と、前記
放熱用第２補助熱交換器と蓄熱材搬送装置及び前記蓄熱
用熱交換器を有する蓄熱槽を環状に連接した放熱回路を
備えている。

【００２１】また、圧縮機、熱源側四方弁、熱源側熱交
換器、減圧装置及び第１補助熱交換器を環状に連接して
なる熱源側冷媒サイクルと、前記第１補助熱交換器と一
体に形成し熱交換する第２補助熱交換器と、冷媒搬送装
置及び複数の利用側熱交換器と、前記第２補助熱交換器
と直列に放熱用第１補助熱交換器を有する利用側冷媒サ
イクルと、前記第１補助熱交換器と並列に蓄熱用熱交換
器と、熱源側熱交換器と減圧装置の間に熱源側放熱用熱
交換器と、前記放熱用第１補助熱交換器と一体に形成し
熱交換する放熱用第２補助熱交換器と、前記放熱用第２
補助熱交換器と蓄熱材搬送装置及び前記蓄熱用熱交換器
と熱源側放熱用熱交換器とを有する蓄熱槽を環状に連接
した放熱回路を備えている。

【００２２】

【作用】本発明の多室冷暖房装置は、上記した構成によ
って、蓄熱糟内の放熱用熱交換器がなくなるため、利用
側冷媒サイクル内の冷媒量が低減できると共に、放熱用
熱交換器での冷媒の液化滞留がなくなる。

【００２３】また、蓄熱材温度が利用側冷媒サイクルの
温度よりも冷房時は高く、暖房時は低い温度で利用する
ことができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例の多室冷暖房装
置について、図面を参照しながら説明する。

【００２５】図１は、本発明の実施例における多室冷暖
房装置の冷媒サイクルを示すものである。

【００２６】図１において、３０は前記第２補助熱交換
器１９と直列に設け蓄熱を利用側冷媒サイクルに放熱す
る放熱用第１補助熱交換器、３１は放熱用第１補助熱交
換器３０に蓄熱を熱交換する放熱用第２補助熱交換器、
３２は蓄熱材を放熱用第２補助熱交換器３１から蓄熱槽
２３へ循環する蓄熱材搬送装置、３３は放熱用第２補助
熱交換器３１と蓄熱材搬送装置３２と蓄熱槽２３を連接
する放熱回路であり、その他の構成は従来例と同じであ
り、ここでは同一符号を用いて示し、その説明を省略す
る。

【００２７】また、この冷媒サイクルの動作についても
前記従来例と同一であり詳細な説明は省略するが、従来
例と異なる利用側冷媒サイクルの蓄熱利用運転について
の説明を以下に行う。

【００２８】図１において、冷暖房のピーク負荷運転時
は利用側冷媒サイクルの運転とともに蓄熱材搬送装置３
２を運転し、放熱用第２補助熱交換器３１を冷却または
加熱し、放熱用第１補助熱交換器３０によって熱源側冷
媒サイクルの能力に蓄熱を加えて、利用側冷媒サイクル
の能力を増大させる。

【００２９】以上のように本実施例によれば、第１補助
熱交換器１８と並列に蓄熱用熱交換器２４と、放熱用第
１補助熱交換器３０と一体に形成し熱交換する放熱用第
２補助熱交換器３１と、放熱用第２補助熱交換器３１と
蓄熱材搬送装置３２及び蓄熱用熱交換器２４を有する蓄
熱槽２３を環状に連接した放熱回路３３を備えているの
で、夜間に蓄熱しておくことにより、冷暖房時のピーク
負荷時に熱源側冷媒サイクルの能力に蓄熱が加わり、ピ
ーク負荷に対応することができる。従って、圧縮機１１
を小容量とし設備容量を小さくできる。また、利用側冷
媒サイクル内の冷媒量を低減するとともに、冷媒搬送装
置２１への多量の液化冷媒の流入による液圧縮をなくす
ことができ、冷媒搬送装置２１の損傷を防止することが
できる。

【００３０】次に、本発明による多室冷暖房装置の第２
の実施例について、図面を参照しながら説明するが、第
１の実施例と同一構成の部分は同一符号を付し、その詳
細な説明は省略する。

【００３１】図２において、３４は蓄熱槽２３内に設け
られた熱源側放熱用熱交換器、３５ａ，３５ｂは熱源側
放熱用熱交換器３４への冷媒流通を切り換える三方切換
弁であり、その他の構成は従来例及び第１の実施例と同
じであり、ここでは同一符号を用いて示し、その説明を
省略する。

【００３２】また、この冷媒サイクルの動作についても
前記従来例及び第１の実施例と同一であり詳細な説明は
省略するが、従来例及び第１の実施例と異なる蓄熱利用
運転についての説明を以下に行う。

【００３３】図２において、冷暖房のピーク負荷運転時
で蓄熱材の温度が利用側冷媒サイクル内の冷媒温度より
も高い場合は、利用側冷媒サイクルの運転とともに蓄熱
材搬送装置３２を運転し、放熱用第２補助熱交換器３１
を冷却または加熱し、放熱用第１補助熱交換器３０によ
って熱源側冷媒サイクルの能力に蓄熱を加えて、利用側
冷媒サイクルの能力を増大させる。

【００３４】また、蓄熱材の温度が利用側冷媒サイクル
内の冷媒温度よりも低い場合は、蓄熱材搬送装置３２を
停止し、三方切換弁３５ａ、３５ｂを作動させ熱源側放
熱用熱交換器３４に熱源側冷媒サイクルの冷媒を流通す
る。この時、冷房では熱源側冷媒サイクルの冷媒過冷却
度が増大し、熱源側冷媒サイクルの能力が増大し利用側
冷媒サイクルの能力も増大する。

【００３５】また、暖房では熱源側放熱用熱交換器３４
が蒸発器となり、蒸発能力のアップにより熱源側冷媒サ
イクルの能力がアップし、利用側冷媒サイクルの能力も
増大する。

【００３６】以上のように本実施例によれば、第１補助
熱交換器１８と並列に蓄熱用熱交換器２４と、熱源側熱
交換器１３と減圧装置１４，１５の間に熱源側放熱用熱
交換器３４と、放熱用第１補助熱交換器３０と一体に形
成し熱交換する放熱用第２補助熱交換器３１と、放熱用
第２補助熱交換器３１と蓄熱材搬送装置３２及び蓄熱用
熱交換器２４と熱源側放熱用熱交換器３４とを有する蓄
熱槽２３を環状に連接した放熱回路３３を備えていの
で、夜間に蓄熱しておくことにより、冷暖房時のピーク
負荷時に熱源側冷媒サイクルの能力に蓄熱が加わり、ピ
ーク負荷に対応することができるので、圧縮機１１を小
容量とし設備容量を小さくできる。また、利用側冷媒サ
イクル内の冷媒量を低減するとともに、冷媒搬送装置２
１への多量の液化冷媒の流入による液圧縮をなくすこと
ができ、冷媒搬送装置２１の損傷を防止することができ
る。さらに、熱源側放熱用熱交換器３４を設けているの
で、蓄熱材の温度よりも利用側冷媒サイクルの冷媒温度
が冷房では高く、暖房では低くなり蓄熱を直接利用でき
ない場合でも、熱源側冷媒サイクルの能力を向上し利用
側冷媒サイクルの能力を増大することが可能となる。従
って、蓄熱温度の利用範囲を拡大することができる。

【００３７】なお、本実施例では、熱源側冷媒サイクル
を運転した蓄熱利用を説明したが、場合によっては熱源
側冷媒サイクルを運転しない、蓄熱だけの冷暖房運転も
可能であるとともに、起動時に蓄熱を利用することによ
って立ち上がり特性が向上することは言うまでもない。
また、実施例では蓄熱槽を含めた室外ユニットとした
が、蓄熱槽を室外ユニットと分離しても良い。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、本発明の多室冷暖房装置
は、圧縮機、熱源側四方弁、熱源側熱交換器、減圧装置
及び第１補助熱交換器を環状に連接してなる熱源側冷媒
サイクルと、前記第１補助熱交換器と一体に形成し熱交
換する第２補助熱交換器と、冷媒搬送装置及び複数の利
用側熱交換器と、前記第２補助熱交換器と直列に放熱用
第１補助熱交換器を有する利用側冷媒サイクルと、前記
第１補助熱交換器と並列に蓄熱用熱交換器と、前記放熱
用第１補助熱交換器と一体に形成し熱交換する放熱用第
２補助熱交換器と、前記放熱用第２補助熱交換器と蓄熱
材搬送装置及び前記蓄熱用熱交換器を有する蓄熱槽を環
状に連接した放熱回路を備えているので、夜間に蓄熱し
ておくことにより、冷暖房時のピーク負荷時に熱源側冷
媒サイクルの能力に蓄熱が加わり、ピーク負荷に対応す
ることができる。従って、圧縮機を小容量とし設備容量
を小さくできる。また、利用側冷媒サイクル内の冷媒量
を低減するとともに、冷媒搬送装置への多量の液化冷媒
の流入による液圧縮をなくすことができ、冷媒搬送装置
の損傷を防止することができる。

【００３９】また、さらに、熱源側放熱用熱交換器を設
けているので、蓄熱材の温度よりも利用側冷媒サイクル
の冷媒温度が冷房では高く、暖房では低くなり蓄熱を直
接利用できない場合でも、熱源側冷媒サイクルの能力を
向上し利用側冷媒サイクルの能力を増大することが可能
となる。従って、蓄熱温度の利用範囲を拡大することが
できるので、さらに省エネルギー化を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における多室冷暖房装置
の冷凍サイクル図

【図２】本発明の第２の実施例における多室冷暖房装置
の冷凍サイクル図

【図３】従来の多室冷暖房装置の冷凍サイクル図

【符号の説明】

１３ 熱源側熱交換器 １８ 第１補助熱交換器 １９ 第２補助熱交換器 ２１ 冷媒搬送装置 ２２ａ，２２ｂ 利用側熱交換器 ２３ 蓄熱槽 ２４ 蓄熱用熱交換器 ３０ 放熱用第１補助熱交換器 ３１ 放熱用第２補助熱交換器 ３２ 蓄熱材搬送装置 ３３ 放熱回路 ３４ 熱源側放熱用熱交換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F25B 1/00 399 F25B 13/00 351

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、熱源側四方弁、熱源側熱交換
   器、減圧装置及び第１補助熱交換器を環状に連接してな
   る熱源側冷媒サイクルと、前記第１補助熱交換器と一体
   に形成し熱交換する第２補助熱交換器と、冷媒搬送装置
   及び複数の利用側熱交換器と、前記第２補助熱交換器と
   直列に放熱用第１補助熱交換器を有する利用側冷媒サイ
   クルと、前記第１補助熱交換器と並列に蓄熱用熱交換器
   と、前記放熱用第１補助熱交換器と一体に形成し熱交換
   する放熱用第２補助熱交換器と、前記放熱用第２補助熱
   交換器と蓄熱材搬送装置及び前記蓄熱用熱交換器を有す
   る蓄熱槽とを環状に連接した放熱回路を備えた多室冷暖
   房装置。
2. 【請求項２】 圧縮機、熱源側四方弁、熱源側熱交換
   器、減圧装置及び第１補助熱交換器を環状に連接してな
   る熱源側冷媒サイクルと、前記第１補助熱交換器と一体
   に形成し熱交換する第２補助熱交換器と、冷媒搬送装置
   及び複数の利用側熱交換器と、前記第２補助熱交換器と
   直列に放熱用第１補助熱交換器を有する利用側冷媒サイ
   クルと、前記第１補助熱交換器と並列に蓄熱用熱交換器
   と、熱源側熱交換器と減圧装置の間に熱源側放熱用熱交
   換器と、前記放熱用第１補助熱交換器と一体に形成し熱
   交換する放熱用第２補助熱交換器と、前記放熱用第２補
   助熱交換器と蓄熱材搬送装置及び前記蓄熱用熱交換器と
   熱源側放熱用熱交換器とを有する蓄熱槽とを環状に連接
   した放熱回路を備えた多室冷暖房装置。