JP2001235250A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 給湯用蓄熱温度を上昇し、暖房運転時におい
てもエネルギを無駄にすることがない空気調和装置を提
供する。 【解決手段】 圧縮機２、熱源側熱交換器４を備えた熱
源側ユニット１と、利用側熱交換器１７を備えた利用側
ユニット１６と、給湯用熱交換器２９を備えた給湯ユニ
ット２８とを冷媒配管で接続して、暖房運転、給湯用蓄
熱運転を可能に構成した空気調和装置において、上記冷
媒配管内の高圧が所定圧力値に到達した場合、上記圧縮
機の運転を停止させる高圧保護装置５２を備え、暖房運
転モード、給湯用蓄熱運転モードに応じて上記所定圧力
値を変更する制御装置５３を備えた、ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、給湯ユニットを備
えた空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、圧縮機、熱源側熱交換器を備え
た熱源側ユニットと、利用側熱交換器を備えた利用側ユ
ニットと、給湯用熱交換器を備えた給湯ユニットとを冷
媒配管で接続して、ヒートポンプ方式により暖房運転、
給湯用蓄熱運転を可能に構成した空気調和装置が知られ
ている。

【０００３】この種のものでは、上記冷媒配管内の高圧
が所定圧力値に到達した場合、上記圧縮機の運転を停止
させる高圧保護装置を備えている。

【０００４】ところで、暖房運転時には、冷媒の凝縮温
度が一般に５５℃程度に設定されている。暖かい空気は
上方に上がる性質を有するため、この凝縮温度をあまり
高く設定しても、居住域にいる人間に対する暖房効果は
あまり高められず、暖房に要するエネルギが無駄になる
からである。

【０００５】従って、従来、高圧カットとしての上記所
定圧力値は、凝縮温度５５℃程度に対応した圧力値に設
定されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、給湯用
蓄熱運転を考慮すると、給湯用蓄熱温度は４２℃以上が
必要であり、蓄熱槽をコンパクトに設計した場合、給湯
用蓄熱温度はさらに上昇し、６０℃以上とすることが望
ましい。

【０００７】この場合、冷媒の凝縮温度は６０℃以上が
必要になるが、上述したように、暖房運転を考慮する
と、冷媒の凝縮温度を６０℃以上とした場合、暖房に要
するエネルギが無駄になってしまう。

【０００８】そこで、本発明の目的は、上述の事情を考
慮してなされたものであり、給湯用蓄熱温度を上昇し、
暖房運転時においてもエネルギを無駄にすることがない
空気調和装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
圧縮機、熱源側熱交換器を備えた熱源側ユニットと、利
用側熱交換器を備えた利用側ユニットと、給湯用熱交換
器を備えた給湯ユニットとを冷媒配管で接続して、暖房
運転、給湯用蓄熱運転を可能に構成した空気調和装置に
おいて、上記冷媒配管内の高圧が所定圧力値に到達した
場合、上記圧縮機の運転を停止させる高圧保護装置を備
え、暖房運転モード、給湯用蓄熱運転モードに応じて上
記所定圧力値を変更する制御装置を備えた、ことを特徴
とするものである。

【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載のも
のにおいて、上記給湯用蓄熱運転時の所定圧力値を上記
暖房運転時の所定圧力値よりも高く設定した、ことを特
徴とするものである。

【００１１】これらの発明では、暖房運転モード、給湯
用蓄熱運転モードに応じて所定圧力値を変更する制御装
置を備えたから、例えば、給湯用蓄熱運転時の所定圧力
値を暖房運転時の所定圧力値よりも高く設定することに
より、給湯用蓄熱温度を上昇させることができ、しかも
暖房運転時においても暖房に要するエネルギを無駄にす
ることがない。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１３】図１において、１は室外ユニット（熱源側
ユニット）を示す。この室外ユニット１には、圧縮機２
と、四方弁３と、図示しない室外ファンによって熱交換
作用を行う空冷の室外熱交換器（熱源側熱交換器）４
と、室外側膨張弁５と受液器６と、気液分離機器７とが
内蔵されこれら機器は配管でつながれている。

【００１４】８はユニット間配管９を構成する液管１０
につながれる液側接続口であり、１１はユニット間配管
９を構成するガス管１２につながれるガス側接続口であ
る。１２は吐出専用口であり、圧縮機２の吐出管から分
岐した吐出専用配管１３につながれている。１４は吸込
専用口で、圧縮機２の吸込管から分岐した吸込専用配管
１５につながれている。このように、吐出専用口１２
（吐出専用配管１３）、吸込専用口１４（吸込専用配管
１５）は、ユニット間配管９を構成する液管１０並びに
ガス管１２につながれる、液並びにガス側の接続口８，
１１とは別個に設けられている。

【００１５】上記室外ユニット１には室内ユニット（利
用側ユニット）１６、蓄熱ユニット１９及び給湯ユニッ
ト２８がつながれている。

【００１６】室内ユニット１６には、室内熱交線器１７
と、室内側膨張弁１８とが内蔵されている。また、蓄熱
ユニット１９には、蓄熱用熱交換器２０が内蔵されてお
り、第１ないし第３の接続端を有し、第１の接続端２１
は第１開閉弁２２並びに逆止弁２３を介して蓄熱用熱交
換器２０に、第２の接続端２４は第２開閉弁２５を介し
て蓄熱用熱交換器２０に、第３の接続端２６は蓄熱側膨
張弁２７を介して蓄熱用熱交換器２０に夫々つながれて
いる。

【００１７】尚、第１接続端２１は室外ユニット１の吐
出専用口１２につながれ、吐出専用配管１５と連通して
いる。第２接続端２４は室外ユニット１の吸込専用口１
４につながれ、吸込専用配管１５と連通している。第３
接続端２６はユニット間配管９の液管１０につながれて
いる。

【００１８】給湯ユニット２８には、給湯用熱交換器２
９が内蔵されており、入口端３０、出口端３１を有し、
入口端３０は開閉弁３２並びに逆止弁３３を介して給湯
用熱交換器２９に、出口端３１は給湯用熱交換器２９に
夫々つながれている。尚、入口端３０は室外ユニット１
の吐出専用口１２につながれ、吐出専用配管１３と連通
している。出口端３１はユニット間配管９の液管１０に
つながれている。

【００１９】３４はポンプ３５を介して給湯ユニット２
８につながれた蓄熱槽で、給湯用熱交換器２９で加熱さ
れたお湯を蓄えるようになっている。３６はこの蓄熱槽
３４にポンプ３７を介してつながれた出湯口である。

【００２０】このような構成を備えた空調システムにお
いて、夏の夜などに、冷房運転を停止して蓄熱ユニット
１９と給湯ユニット２８を利用して、給湯用の蓄熱をし
ながら氷蓄熱を行う。

【００２１】即ち、圧縮機２から吐出された冷媒は、図
１の実線矢印で示すよう逆止弁３８、給湯ユニット２８
の開閉弁３２、逆止弁３３、給湯用熱交換器２９、蓄熱
ユニット１９の蓄熱側膨張弁２７、蓄熱用熱交換器２
０、蓄熱ユニット１９の第２開閉弁２５、気液分離器
７、圧縮機２にと戻るように繰り返して循環する。これ
によって、給湯用熱交換器２９が凝縮器、蓄熱用熱交換
器２０が蒸発器としてして作用する。給湯用熱交換器２
９で加熱された温水は蓄熱槽３４に送り込まれる。蓄熱
用熱交換器２０で生成された氷蓄熱はそのまま蓄えられ
る。

【００２２】ここで、例えば、給湯ユニット２８による
蓄熱が早く終了した場合は、給湯ユニット２８の開閉弁
３２を閉めて、圧縮機２から吐出された冷媒を破線矢印
で示すよう逆止弁３８、四方弁３、室外熱交換器４、室
外側膨張弁（全開）５、受液器６、蓄熱ユニット１９の
蓄熱側膨張弁２７、蓄熱用熱交換器２０、第２開閉弁２
５、気液分離器７、圧縮機２にと戻るように繰り返して
循環する。これによって、室外熱交換器４が凝縮器、蓄
熱用熱交換器２０が蒸発器としてして作用する。言い換
えれば、空冷で氷蓄熱ができる。

【００２３】一方、蓄熱ユニット１９による氷蓄熱が早
く終了した場合は、蓄熱ユニット１９の蓄熱側膨張弁２
７を全閉に設定して、圧縮機２から吐出された冷媒を一
点破線矢印で示すよう逆止弁３８、給湯ユニット２８の
第１開閉弁３２、逆止弁３３、給湯用熱交換器２９、室
外ユニット１の受液器６、室外側膨張弁５、室外熱交換
器４、四方弁３、気液分離器７、圧縮機２にと戻るよう
に繰り返して循環する。これによって、給湯用熱交換器
２９が凝縮器、室外熱交換器４が蒸発器としてして作用
する。このように、夜間の安価な電力で、氷蓄熱と給湯
用の蓄熱とが同時に行うことができる。

【００２４】上述した運転によって、氷蓄熱と、給湯用
の蓄熱とが行えた状態において、夏の昼は冷房運転を行
う。

【００２５】即ち、蓄熱ユニット１９を用いた冷房運転
時は、圧縮機２から吐出された冷媒は、図２の実線矢印
で示すように逆止弁３８、蓄熱ユニット１９の第１開閉
弁２２、蓄熱熱交換器２０、蓄熱側膨張弁２７、室内側
膨張弁１８、室内熱交換器１７、四方弁３、気液分離器
７、圧縮機２にと戻るように繰り返して循環する。これ
によって、蓄熱用熱交換器２０が凝縮器、室内熱交換器
１７が蒸発器としてして作用し、室内の冷房を行う。

【００２６】ここで、蓄熱ユニット１９の熱を使い切っ
てしまった場合は、第１開閉弁２２並びに蓄熱側膨張弁
２７を閉じて蓄熱ユニット１９の使用を停止する。これ
によって、圧縮機２から吐出された冷媒は、破線矢印で
示すように、逆止弁３８、四方弁３、室外熱交換器４、
室外側膨張弁５、受液器６、室内膨張弁１８、室内熱交
換器１７、四方弁３、気液分離器７、圧縮機２にと戻る
ように繰り返して循環する。このように、氷蓄熱と空冷
熱交換器（室外熱交換器）の併用によって、約４０％の
消費電力の節電が図られると考えれれる。尚、この冷房
時に、出湯口３６を開放すると給湯が行えることは言う
までもない。

【００２７】一方、冬の夜などに、暖房運転を停止して
蓄熱ユニット１９と給湯ユニット２８を利用して、給湯
用の蓄熱をし次に温水蓄熱を行える。

【００２８】即ち、圧縮機２から吐出された冷媒は、図
３の実線矢印で示すように、逆止弁３８、給湯ユニット
２８の開閉弁３２、逆止弁３３、給湯用熱交換器２９、
室外ユニット１の受液器６、室外側膨張弁５、室外熱交
換器４、四方弁３、気液分離器７、圧縮機２にと戻るよ
うに繰り返して循環する。

【００２９】これによって、給湯用熱交換器２９が凝縮
器、室外熱交換器４が蒸発器としてして作用し、給湯用
熱交換器２９で加熱された温水は蓄熱槽３４送り込まれ
る。この運転によって、給湯ユニット２８による蓄熱が
十分に行われると、次に温水蓄熱に切り換える。

【００３０】即ち、圧縮機２から吐出された冷媒は、図
３の破線矢印で示すように、逆止弁３８、蓄熱ユニット
１９の第１開閉弁２２、逆止弁２３、蓄熱熱交換器２
０、室外ユニット１の受液器６、室外側膨張弁５、室外
熱交換器４、四方弁３、気液分離器７、圧縮機２にと戻
るように繰り返して循環する。

【００３１】上述した運転によって、冬の夜の間に、給
湯用の蓄熱と、温水蓄熱を行っておき、冬の昼は、この
温水蓄熱を利用して暖房運転を行う。

【００３２】即ち、蓄熱ユニット１９を用いた暖房運転
時は、圧縮機２から吐出された冷媒は、図４の実線矢印
で示すよう逆止弁３８、四方弁３、室内熱交換器１７、
室内側膨張弁１８、蓄熱ユニット１９の蓄熱側膨張弁
（全開）２７、蓄熱用熱交換器２０、第２開閉弁２５、
気液分離器７、圧縮機２にと戻るように繰り返して循環
する。これによって、室内熱交換器１７が凝縮器、蓄熱
用熱交換器２０が蒸発器としてして作用し、室内の暖房
を行う。

【００３３】ここで、蓄熱ユニット１９を利用した暖房
運転はその蓄熱ユニット１９の持つ熱エネルギーによっ
て決まるのであるが、およそ１０時間程度と考えられ
る。従ってこの蓄熱ユニット１９を利用した暖房運転が
１０時間を越えたら、蓄熱側膨張弁２７を閉じて蓄熱ユ
ニット１９の使用を停止する。

【００３４】これによって、圧縮機２から吐出された冷
媒は、図４の破線矢印で示すように逆止弁３８、室内熱
交換器１７、室内側膨張弁１８、室外ユニット１の受液
器６、室外側膨張弁（全開）５、室外熱交換器４、四方
弁３、気液分離器７、圧縮機２にと戻るように繰り返し
て循環する。

【００３５】これによって、室内熱交換器１７が凝縮
器、室外熱交換器１４が蒸発器として作用し、室内の暖
房を行う。このように、蓄熱と空冷熱交換器（室外熱交
換器１４）の併用によって、室内の暖房を行う。尚、こ
の暖房時に、出湯口３６を開放すると給湯が行えること
は言うまでもない。

【００３６】本実施形態では、図４に示すように、圧縮
機２の吐出管に圧力センサ５１が設けられ、この圧力セ
ンサ５１によって検知された冷媒配管内の高圧が所定圧
力値に到達した場合、圧縮機２の運転を停止させる高圧
保護装置５２を備える。いわゆる高圧カットが行われ
る。

【００３７】そして、上記所定圧力値を暖房運転モー
ド、給湯用蓄熱運転モードに応じて変更する制御装置５
３が設けられる。

【００３８】図５は本実施形態の処理フローを示す。

【００３９】この空気調和装置が運転された場合、ま
ず、暖房運転モード（図４参照）か否かが判定される
（Ｓ１）。

【００４０】暖房運転モードであれば、高圧カットのた
めの上記所定圧力値が冷媒の凝縮温度５５℃を目標にし
た第一圧力値Ｐ１に設定される（Ｓ２）。暖房運転モー
ドでない場合、給湯用蓄熱運転モード（図３参照）か否
かが判定される（Ｓ３）。そして、給湯用蓄熱運転モー
ドであれば、高圧カットのための上記所定圧力値が冷媒
の凝縮温度６０℃を目標にした第二圧力値Ｐ２に設定さ
れる（Ｓ４）。

【００４１】暖かい空気は上方に上がる性質を有するた
め、暖房運転モードにおいては、冷媒の凝縮温度を５５
℃以上に高く設定しても、居住域にいる人間に対する暖
房効果はあまり高められず、暖房に要するエネルギが無
駄になる。そのため、暖房運転モードであれば、上記所
定圧力値が低めに設定される。即ち、低めの冷媒凝縮温
度５５℃を目標にした第一圧力値Ｐ１に設定される。こ
れによれば、暖房に要するエネルギを無駄にすることが
ない。

【００４２】一方、給湯用蓄熱運転モードを考慮する
と、給湯用蓄熱温度は４２℃以上が必要であり、蓄熱槽
３４をコンパクトに設計した場合、給湯用蓄熱温度はさ
らに上昇し、６０℃以上とすることが望ましい。この場
合、冷媒の凝縮温度は６０℃以上が必要になる。

【００４３】本実施形態では、給湯用蓄熱運転モードの
場合、上記所定圧力値が高めの冷媒凝縮温度６０℃を目
標にした第二圧力値Ｐ２に設定される。

【００４４】これによれば、高い給湯用蓄熱温度が得ら
れるため、蓄熱槽３４をコンパクトに設計できる。

【００４５】以上、一実施形態に基づいて本発明を説明
したが、本発明は、これに限定されるものでないことは
明らかである。

【００４６】

【発明の効果】本発明では、暖房運転モード、給湯用蓄
熱運転モードに応じて所定圧力値を変更する制御装置を
備えたから、例えば、給湯用蓄熱運転時の所定圧力値を
暖房運転時の所定圧力値よりも高く設定することによ
り、給湯用蓄熱温度を上昇させることができ、しかも暖
房運転時においても暖房に要するエネルギを無駄にする
ことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による夏の夜の運転状態を示す冷媒回路
である。

【図２】本発明による夏の昼の運転状態を示す冷媒回路
である

【図３】本発明による冬の夜の運転状態を示す冷媒回路
である。

【図４】本発明による冬の昼の運転状態を示す冷媒回路
である。

【図５】本発明によるフローチャートである。

【符号の説明】

１ 室外ユニット（熱源側ユニット） ２ 圧縮機 ４ 室外熱交換器（熱源側熱交換器） １６ 室内ユニット（利用側ユニット） １７ 室内熱交換器（利用側熱交換器） １９ 蓄熱ユニット ２０ 蓄熱用熱交換器 ２８ 給湯ユニット ２９ 給湯用熱交換器 ５１ 圧力センサ ５２ 高圧保護装置 ５３ 制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、熱源側熱交換器を備えた熱源側
   ユニットと、利用側熱交換器を備えた利用側ユニット
   と、給湯用熱交換器を備えた給湯ユニットとを冷媒配管
   で接続して、暖房運転、給湯用蓄熱運転を可能に構成し
   た空気調和装置において、 上記冷媒配管内の高圧が所定圧力値に到達した場合、上
   記圧縮機の運転を停止させる高圧保護装置を備え、 暖房運転モード、給湯用蓄熱運転モードに応じて上記所
   定圧力値を変更する制御装置を備えた、 ことを特徴とする空気調和装置。
2. 【請求項２】 上記給湯用蓄熱運転時の所定圧力値を上
   記暖房運転時の所定圧力値よりも高く設定した、 ことを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。