(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、四方弁及び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、氷蓄熱用熱交換器を備えた氷蓄熱ユニットと、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、製氷用蓄熱運転と給湯用蓄熱運転とを同時に行う場合、上記圧縮機から吐出された冷媒を、上記四方弁をバイパスさせて、上記給湯ユニット及び上記氷蓄熱ユニットの順に循環させる冷媒回路を備えた空気調和装置において、
上記四方弁を暖房運転状態として、上記製氷用蓄熱運転と上記給湯用蓄熱運転とを同時に行う同時運転から、上記給湯用蓄熱運転が早く完了した時、上記圧縮機の運転を一旦停止させて、上記四方弁を暖房運転状態から冷房運転状態へ切り替え制御する制御手段を有した、ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
圧縮機、四方弁及び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、氷蓄熱用熱交換器を備えた氷蓄熱ユニットと、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、製氷用蓄熱運転と給湯用蓄熱運転とを同時に行う場合、上記圧縮機から吐出された冷媒を、上記四方弁をバイパスさせて、上記給湯ユニット及び上記氷蓄熱ユニットの順に循環させる冷媒回路を備えた空気調和装置において、
上記四方弁を冷房運転状態として、上記製氷用蓄熱運転と上記給湯用蓄熱運転とを同時に行う同時運転から、上記製氷用蓄熱運転が早く完了した時、上記圧縮機の運転を一旦停止させて、上記四方弁を冷房運転状態から暖房運転状態へ切り替え制御する制御手段を有した、ことを特徴とする空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、氷蓄熱ユニット及び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、四方弁及び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、氷蓄熱用熱交換器を備えた氷蓄熱ユニットと、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、製氷用蓄熱運転と給湯用蓄熱運転とを同時に行う場合（同時運転）、上記圧縮機から吐出された冷媒を、上記四方弁をバイパスさせて、上記給湯ユニット及び上記氷蓄熱ユニットの順に循環させる冷媒回路を備えた空気調和装置が知られている。
【０００３】
上記同時運転においては、給湯用熱交換器が凝縮器として機能し、氷蓄熱用熱交換器が蒸発器として機能する。
【０００４】
上記同時運転においては、製氷用蓄熱運転と給湯用蓄熱運転のいずれかが先に完了した場合、残りの単独運転に移行する。例えば、製氷用蓄熱運転が先に完了した場合、給湯用蓄熱運転に移行するが、この場合、上記四方弁の切り替えによって、熱源側熱交換器に冷媒が流され、この熱源側熱交換器が凝縮器として機能する。また、給湯用蓄熱運転が先に完了した場合、製氷用蓄熱運転に移行するが、この場合、上記四方弁の切り替えによって、熱源側熱交換器に冷媒が流され、この熱源側熱交換器が蒸発器として機能する。
【０００５】
この種のものでは、同時運転を行う場合、圧縮機から吐出された冷媒を、上記四方弁をバイパスさせて流すため、この四方弁の切り替え位置は暖房運転状態、冷房運転状態のいずれであってもよいことになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の構成では、上記同時運転時に、四方弁の切り替え位置が暖房運転状態であったとすると、給湯用蓄熱運転が先に完了して、単独の製氷用蓄熱運転に移行する場合、上記四方弁を冷房運転状態に切り替えなければならない。また、上記同時運転時に、四方弁の切り替え位置が冷房運転状態であったとすると、製氷用蓄熱運転が先に完了して、単独の給湯用蓄熱運転に移行する場合、上記四方弁を暖房運転状態に切り替えなければならない。
【０００７】
従来の構成では、上記のように、四方弁を切り替える場合、利用側または熱源側熱交換器の圧力が低圧から高圧に一気にシフトするため、利用側または熱源側ユニットから大きな冷媒音が発生するという問題がある。
【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、上記四方弁を切り替える場合、利用側または熱源側ユニットから大きな冷媒音が発生することの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に記載の発明は、圧縮機、四方弁及び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、氷蓄熱用熱交換器を備えた氷蓄熱ユニットと、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、製氷用蓄熱運転と給湯用蓄熱運転とを同時に行う場合、上記圧縮機から吐出された冷媒を、上記四方弁をバイパスさせて、上記給湯ユニット及び上記氷蓄熱ユニットの順に循環させる冷媒回路を備えた空気調和装置において、上記四方弁を暖房運転状態として、上記製氷用蓄熱運転と上記給湯用蓄熱運転とを同時に行う同時運転から、上記給湯用蓄熱運転が早く完了した時、上記圧縮機の運転を一旦停止させて、上記四方弁を暖房運転状態から冷房運転状態へ切り替え制御する制御手段を有したものである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、圧縮機、四方弁及び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、氷蓄熱用熱交換器を備えた氷蓄熱ユニットと、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、製氷用蓄熱運転と給湯用蓄熱運転とを同時に行う場合、上記圧縮機から吐出された冷媒を、上記四方弁をバイパスさせて、上記給湯ユニット及び上記氷蓄熱ユニットの順に循環させる冷媒回路を備えた空気調和装置において、上記四方弁を冷房運転状態として、上記製氷用蓄熱運転と上記給湯用蓄熱運転とを同時に行う同時運転から、上記製氷用蓄熱運転が早く完了した時、上記圧縮機の運転を一旦停止させて、上記四方弁を冷房運転状態から暖房運転状態へ切り替え制御する制御手段を有したものである。
【００１２】
本発明では、四方弁を用いたいずれか一方の運転に切り替える場合、圧縮機の運転を一旦停止させてから、四方弁を切り替え制御する制御手段を有したため、利用側または熱源側熱交換器の圧力が、低圧から高圧に一気にシフトするようなことがない。
【００１３】
【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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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、氷蓄熱ユニット１９及び給湯ユニット２８がつながれている。
【００１７】
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、氷蓄熱ユニット１９には、氷蓄熱用熱交換器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を介して氷蓄熱用熱交換器２０に、第２の接続端２４は第２開閉弁２５を介して氷蓄熱用熱交換器２０に、第３の接続端２６は蓄熱側膨張弁２７を介して氷蓄熱用熱交換器２０に夫々つながれている。
【００１８】
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１４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。
【００１９】
給湯ユニット２８には、給湯用熱交換器２９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。
【００２０】
３４はポンプ３５を介して給湯ユニット２８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。
【００２１】
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氷蓄熱ユニット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。
【００２２】
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、氷蓄熱ユニット１９の蓄熱側膨張弁２７、氷蓄熱用熱交換器２０、氷蓄熱ユニット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、氷蓄熱用熱交換器２０が蒸発器としてして作用する。給湯用熱交換器２９で加熱された温水は蓄熱槽３４に送り込まれる。氷蓄熱用熱交換器２０で生成された氷蓄熱はそのまま蓄えられる。
【００２３】
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、氷蓄熱ユニット１９の蓄熱側膨張弁２７、氷蓄熱用熱交換器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、室外熱交換器４が凝縮器、氷蓄熱用熱交換器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。
【００２４】
一方、氷蓄熱ユニット１９による氷蓄熱が早く終了した場合は、氷蓄熱ユニット１９の蓄熱側膨張弁２７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。
【００２５】
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。
【００２６】
即ち、氷蓄熱ユニット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、氷蓄熱ユニット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、氷蓄熱用熱交換器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。
【００２７】
ここで、氷蓄熱ユニット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を閉じて氷蓄熱ユニット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。
【００２８】
一方、冬の夜などに、暖房運転を停止して氷蓄熱ユニット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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、氷蓄熱ユニット１９の第１開閉弁２２、逆止弁２３、蓄熱熱交換器２０、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。
【００３２】
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。
【００３３】
即ち、氷蓄熱ユニット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、氷蓄熱ユニット１９の蓄熱側膨張弁（全開）２７、氷蓄熱用熱交換器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、氷蓄熱用熱交換器２０が蒸発器としてして作用し、室内の暖房を行う。
【００３４】
ここで、氷蓄熱ユニット１９を利用した暖房運転はその氷蓄熱ユニット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。従ってこの氷蓄熱ユニット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を閉じて氷蓄熱ユニット１９の使用を停止する。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
本実施形態では、図１を参照して、夏の夜などに、冷房運転を停止して氷蓄熱ユニット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場合（以下、同時運転という。）の制御に特徴を有する。この場合、圧縮機２から吐出された冷媒は四方弁３をバイパスして給湯ユニット２８及び氷蓄熱ユニット１９の順に循環する。そして、給湯用熱交換器２９が凝縮器として機能し、氷蓄熱用熱交換器２０が蒸発器として機能する。
【００３８】
図１に示す同時運転では、上記四方弁３が使用されておらず、非通電状態にあり、四方弁３の切り替え位置は冷房運転状態（実線位置）に設定されている。この位置は制御用マイコン作成上の都合から設定された位置であり、非通電時に暖房運転状態（点線位置）に位置させておくことは可能である。
【００３９】
上記のように非通電時において、四方弁３の切り替え位置が冷房運転状態（実線位置）に設定された場合、上記同時運転中、氷蓄熱ユニット１９による氷蓄熱が早く終了して、圧縮機２から吐出された冷媒を一点破線矢印で示す方向に流す場合に下記の問題が発生する。
【００４０】
即ち、上記同時運転中に、四方弁３を冷房運転状態（実線位置）から暖房運転状態（点線位置）に切り替えた場合、ガス管１２に高圧冷媒が流れて、この時、室内ユニット１６側の圧力が低圧から高圧に一気にシフトするため、室内ユニット１６から大きな冷媒音が発生する。
【００４１】
本実施形態では、氷蓄熱ユニット１９による氷蓄熱が早く終了し、圧縮機２から吐出された冷媒を一点破線矢印で示す方向に流す場合、圧縮機２の運転を例えば３分間程度停止させて、圧縮機２の吐出管内圧力を低下させる。
【００４２】
そして、圧縮機２の吐出管内圧力とガス管１２内圧力との圧力バランスを図ってから、四方弁３が切り替え制御される。この制御は、図１に示すコントローラ５１が司る。これによれば、四方弁３が切り替え制御される前に、圧縮機２の吐出管内圧力とガス管１２内圧力とがバランスするため、室内ユニット１６側の圧力が低圧から高圧に一気にシフトすることがなく、室内ユニット１６から大きな冷媒音が発生することがない。
【００４３】
これに対して、上述したように、非通電時に暖房運転状態（点線位置）に位置させておくとした場合、同時運転中、給湯ユニット２８による蓄熱が早く終了して、圧縮機２から吐出された冷媒を破線矢印で示す方向に流すときに、四方弁３の切り替えの必要が生じる。四方弁３を暖房運転状態（点線位置）から冷房運転状態（実線位置）に切り替えた場合、熱源側熱交換器４に一気に高圧冷媒が流れて、この時、その圧力が低圧から高圧に一気にシフトするため、熱源側ユニット１から大きな冷媒音が発生する。
【００４４】
この場合には、上記と同様に、圧縮機２の運転を例えば３分間程度停止させて、圧縮機２の吐出管内圧力を低下させて、圧力バランスを図ってから、四方弁３を切り替え制御すればよい。
【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、四方弁を用いたいずれか一方の運転に切り替える場合、圧縮機の運転を一旦停止させてから、四方弁を切り替え制御する制御手段を有したため、利用側または熱源側熱交換器の圧力が低圧から高圧に一気にシフトすることがなく、利用側または熱源側ユニットから大きな冷媒音が発生することがない。
【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。
【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  氷蓄熱ユニット
２０  氷蓄熱用熱交換器
２８  給湯ユニット
２９  給湯用熱交換器
５１  コントローラ
【図１】
0003744763.tif 000002
【図２】
0003744763.tif 000003
【図３】
0003744763.tif 000004
【図４】
0003744763.tif 000005