| 【発明の名称】 |
蓄熱式空気調和機 |
| 【発明者】 |
【氏名】今川 雅晴
【氏名】北條 俊幸
【氏名】戸草 健治
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| 【要約】 |
【課題】本発明は、蓄熱槽内の水の蓄熱量を利用した冷房運転時における消費電力の低減を簡単な構造で施工しやすく実現し、快適性向上を容易に実現し及び冷媒液ポンプの一層の信頼性向上を可能とする蓄熱式空気調和機を提供するものである。
【解決手段】過冷却液回路及び冷媒液ポンプを、蓄熱熱交換器に対して並列に配設し、かつ過冷却液回路を蓄熱槽の壁面に沿うように設置し、蓄熱槽の蓄熱量を伝熱して過冷却液回路内の冷媒を液化する。この液冷媒が冷媒液ポンプにより室内ユニットへ汲み上げられ、室内ユニットの冷房運転に利用できる構成としている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 少なくとも圧縮機、膨張弁及び室外熱交換器で構成される１台または複数台からなる室外ユニットと、冷媒液ポンプ、蓄熱槽、膨張弁及び蓄熱熱交換器で構成される１台または複数台からなる蓄熱ユニットと、膨張弁及び室内熱交換器で構成される１台または複数台からなる室内ユニットと、を冷媒配管で接続してなる蓄熱式空気調和機において、前記蓄熱ユニット内において、前記冷媒液ポンプと、前記蓄槽の蓄熱量を取り込む過冷却液回路と、を前記蓄熱熱交換器に対して並列に配設したことを特徴とする蓄熱式空気調和機。
【請求項２】 前記過冷却液回路を前記蓄熱槽の壁内面もしくは壁外面に沿って設置したことを特徴とする請求項１に記載の蓄熱式空気調和機。
【請求項３】 前記過冷却液回路を、前記蓄熱槽に設けた前記蓄熱槽底部あるいは側面下部と側面上部とを連結したバイパス部に設置したことを特徴とする請求項１または２に記載の蓄熱式空気調和機。
【請求項４】 前記冷媒液ポンプを前記蓄熱槽内に浸漬したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の蓄熱式空気調和機。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は冷媒液ポンプと、蓄熱槽の水と回路中の冷媒とを熱交換させる冷媒回路（以下「過冷却液回路」という）とを用いて蓄熱利用空調運転を実施することにより圧縮機を運転することなく冷房運転を実施し、電力消費量の低減を実現する蓄熱式空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は、蓄熱式空気調和機の従来例を示したものである。本従来例は、圧縮機４、室外熱交換器５、室外膨張弁６によって構成される１台の室外ユニット１と、蓄熱熱交換器７、蓄熱槽８、蓄熱膨張弁１０、開閉弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃによって構成される１台の蓄熱ユニット２と、室内熱交換器１２、室内膨張弁１３によって構成される１台の室内ユニット３と、が冷媒配管で接続されているシステムである。
【０００３】蓄熱槽８には水９が貯められており、室外ユニット１の圧縮機４を運転することにより、室外ユニット１と蓄熱ユニット２との間で冷凍運転をし、蓄熱槽８内の水９に蓄熱することができる。
【０００４】室内ユニット３を冷房運転する際に蓄熱槽８の熱量を利用するには、室外ユニット１の圧縮機４を運転し、冷媒を循環させる。このとき冷媒は、室外ユニット１の圧縮機４から吐出され、室外熱交換器５から蓄熱ユニット２の蓄熱熱交換器７を通り、室内ユニット３の室内熱交換器１２を経由し、再び室外ユニット１の圧縮機４に吸入される。
【０００５】上記の従来技術では、 蓄熱槽８に蓄えられた熱量を室内ユニット３の冷房運転に利用するためには、 室外ユニット１の圧縮機４を運転する必要があった。この場合、蓄熱ユニット２と室内ユニット３との間のみ冷媒を循環させれば良いところを室外ユニット１まで冷媒を循環させているため、蓄熱ユニット２と室内ユニット３との間のみ冷媒を循環させるとした場合より圧力損失が大きく、冷房運転時の消費電力が大きかった。
【０００６】そこで、特開平７−１９５３９号公報に開示されているように蓄熱ユニットに冷媒液ポンプを設け、蓄熱利用空調運転を行なうに際して圧縮機を用いることなく蓄熱ユニット２と室内ユニット３との間とで冷房運転を行うことができるようになった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧縮機を用いることのない上記従来技術では、製氷用伝熱コイル、解氷用伝熱コイル及び過冷却用伝熱コイルの３種類の回路を用いており、構造が複雑である上に圧損が大きく、圧力分配についても考慮しなければならないという問題点があった。
【０００８】また、過冷却用伝熱コイルを用いて冷媒液ポンプ入口側にガス冷媒の混入するのを防いで、冷媒液ポンプに発生するキャビテーションによる異音発生防止及びガス圧縮による冷媒液ポンプの寿命低下防止の対策を計っているものの十分とは言えなかった。さらに、既存の蓄熱槽を改造して過冷却液回路と冷媒液ポンプを設置することが必ずしも容易ではないという難点があった。
【０００９】本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、蓄熱槽の水の蓄熱量を利用した冷房運転時における消費電力の低減による省エネルギー性の向上を簡単な構造で施工しやすく実現すること、過冷却液冷媒による安定した冷房運転を容易に実現すること及び冷媒液ポンプの一層の信頼性を向上させることの可能な蓄熱式空気調和機を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため、本発明による蓄熱式空気調和機は、特許請求の範囲の各請求項に記載されたところを特徴とするものであるが、特に独立項としての請求項１に係る発明による蓄熱式空気調和機は、少なくとも圧縮機、膨張弁及び室外熱交換器で構成される１台または複数台からなる室外ユニットと、冷媒液ポンプ、蓄熱槽、膨張弁及び蓄熱熱交換器で構成される１台または複数台からなる蓄熱ユニットと、膨張弁及び室内熱交換器で構成される１台または複数台からなる室内ユニットと、を冷媒配管で接続してなる蓄熱式空気調和機において、前記蓄熱ユニット内において、前記冷媒液ポンプと、前記蓄熱槽の蓄熱量を取り込む過冷却液回路と、を前記蓄熱熱交換器に対して並列に配設したことを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】請求項１に係る発明による蓄熱式空気調和機においては、冷媒液ポンプと過冷却液回路とを蓄熱熱交換器に対して並列に配設し、蓄熱槽の蓄熱量を過冷却液回路に伝熱し、過冷却液回路内の冷媒が液化される。この液冷媒が冷媒液ポンプにより室内ユニットへ汲み上げられ、室内ユニットの冷房運転に利用できる。
【００１２】請求項２に係る発明による蓄熱式空気調和機においては、過冷却液回路を蓄熱槽の壁面に沿うように設置し、過冷却液回路を蓄熱槽に固定できる。
【００１３】請求項３に係る発明による蓄熱式空気調和機においては、 蓄熱槽内の蓄熱量の伝熱を向上させるために、蓄熱槽の水取り出し用のバイパス部を蓄熱槽底部あるいは側面下部と側面上部との間に設け、上記態様の蓄熱槽の壁面だけからでなく、上記態様に付け加え蓄熱槽から水を取り出し熱交換するようになる。そして、蓄熱槽の水取り出し用のバイパス部を蓄熱槽底部あるいは側面下部と側面上部との間に設けているのは、水の温度変化による自然対流により蓄熱槽内の水とバイパス部の水を循環させるためである。
【００１４】請求項４に係る発明による蓄熱式空気調和機においては、 冷媒液ポンプが蓄熱槽内に設けられており、冷媒液ポンプは浸漬された状態で使用されるため、冷媒液ポンプ入口側が必ず液冷媒となることにより、入口側にガス冷媒が混入した場合に冷媒液ポンプに発生するキャビテーションによる異音発生防止及び冷媒液ポンプのガス冷媒混入によるガス圧縮による寿命低下防止が可能となり、これに伴って冷媒液ポンプの信頼性が向上する。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図１ないし図４に示し、以下に説明を加える。図１は本発明の第１の実施例を示したシステムである。
【００１６】図１では、圧縮機４、室外熱交換器５、室外膨張弁６によって構成される１台の室外ユニット１と、蓄熱熱交換器７、蓄熱槽８、蓄熱膨張弁１０、開閉弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃによって構成される１台の蓄熱ユニット２と、室内熱交換器１２、室内膨張弁１３によって構成される１台の室内ユニット３と、が冷媒配管で接続されているシステムに対して、蓄熱熱交換器７と並列に冷媒液ポンプ１５及び過冷却液回路１４が設けてあり、過冷却液回路１４は蓄熱槽８の壁内面もしくは壁外面に沿って設置した構造となっている。過冷却液回路１４は、蓄熱槽８の水９と熱交換できる構造としているため、蓄熱槽８の水９が蓄熱されている場合、過冷却液回路１４内の冷媒は常に冷却され液化する。
【００１７】この液化された冷媒は、冷媒液ポンプ１５で蓄熱ユニット２から室内ユニット３に送り出され、室内熱交換器１２を通り室内の空気を冷房すると共に蒸発気化し、蓄熱ユニット２に戻り再び過冷却液回路１４にて冷却され、冷媒液ポンプ１５にて循環される。
【００１８】図２は本発明の第１の実施例である蓄熱槽８の斜視図である。蓄熱槽８の中に蓄熱熱交換器７を具備しており、蓄熱槽８の壁内面もしくは壁外面に沿って過冷却液回路１４を設置した一例である。壁面に沿わせることにより、蓄熱槽８で過冷却液回路１４を固定できる構造となっている。また、一体成型あるいは過冷却液回路１４自身を蓄熱槽８壁とすることができる利点も生ずる。
【００１９】図３は本発明の第２の実施例であり、過冷却液回路１４と熱交換する蓄熱槽８のバイパス部１６を蓄熱槽８底部あるいは側面下部と側面上部との間に設けた構造を特徴としている。
【００２０】前記第１の実施例の過冷却液回路１４は、蓄熱槽８の壁面からの伝熱を利用したが、第２の実施例は蓄熱槽８の水９をバイパス部１６に取り出し利用するものである。バイパス部の側面上部は蓄熱槽８に貯えられている水９の水面より低くすることにより、取り出された水は温度変化による自然対流により下から上に通過していく。
【００２１】この対流効果により、蓄熱槽８の水９を水ポンプなどの動力源を用いず自然循環を利用する安価な構造としている。この蓄熱槽８の水９を取り出すバイパス部１６の構造には２重管、プレート熱交換器等を応用することも熱交換効率を向上させる有効な手段である。なお、第２の実施例は第１の実施例と組合せて実施することができる。
【００２２】図４は本発明の第３の実施例を示したシステムである。図１の第１の実施例に対して冷媒液ポンプ１５を蓄熱槽８内に浸漬する構造としているため、冷媒液ポンプ１５の吸入側は必ず液冷媒となり、冷媒液ポンプ１５の始動時等の過渡時に過冷却液回路１４から冷媒液ポンプ１５間の配管にガスが混入している場合に懸念される冷媒液ポンプの１５のキャビテーション及びそれに伴う異音の発生、過負荷による信頼性の低下を防止することができる。
【００２３】なお、第３の実施例は第２の実施例と組合せても実施できるものである。
【００２４】
【発明の効果】本発明により、蓄熱槽の水の蓄熱量を利用した冷房運転時における消費電力の低減による省エネルギー性の向上を簡単な構造で施工しやすく実現することが可能となった。また、過冷却液冷媒による安定した冷房運転を容易に実現することもできる。さらに、冷媒液ポンプの一層の信頼性を向上させることも可能となった。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５１０８
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
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| 【出願日】 |
平成１１年３月３０日（１９９９．３．３０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８３３１２
【弁理士】
【氏名又は名称】本多 小平
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２８３５８５（Ｐ２０００−２８３５８５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１０月１３日（２０００．１０．１３） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−８８０４０ |
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