JP3087745B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍装置に関し、
特に、２つの異なる温度で凝縮させる冷凍装置に係るも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、冷凍装置としては、特開平３
−２８６７２号公報に開示されているように、蓄熱式の
空気調和装置がある。この空気調和装置は、圧縮機と室
外熱交換器と室外膨張弁と室内膨張弁と室内熱交換器と
が順に接続されたメイン通路を備える一方、蓄熱槽に収
納されて蓄熱媒体と冷媒との間で熱交換する蓄熱用熱交
換器を備えている。そして、上記空気調和装置は、蓄熱
を利用しない通常冷房運転や蓄熱を利用した蓄熱冷房運
転などを行うように構成されている。

【０００３】この通常冷房運転においては、圧縮機から
冷媒が室外熱交換器で凝縮した後、室内膨張弁で減圧
し、室内熱交換器で蒸発して圧縮機に戻る循環を行う。

【０００４】また、蓄熱冷房運転の１態様においては、
圧縮機から冷媒が蓄熱用熱交換器で凝縮した後、室内膨
張弁で減圧し、室内熱交換器で蒸発して圧縮機に戻る循
環を行う。

【０００５】また、蓄熱冷房運転の他の態様において
は、圧縮機から冷媒が室外熱交換器で凝縮した後、蓄熱
用熱交換器で過冷却され、その後、室内膨張弁で減圧
し、室内熱交換器で蒸発して圧縮機に戻る循環を行う。

【０００６】このように、上記空気調和装置では、蓄熱
の利用によって、凝縮温度の低下や冷媒の過冷却の増大
を図り、冷房能力の拡大を図るようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した空気調和装置
においては、蓄熱用熱交換器で冷熱を必ずしも有効に利
用しているとは限らないという問題がある。そこで、２
温度凝縮を行うようにした空気調和装置が提案されてい
る。

【０００８】この空気調和装置においては、２台の圧縮
機が設けられている。そして、第１圧縮機が室外熱交換
器に接続され、第２圧縮機が蓄熱用熱交換器に接続され
ている。上記第１圧縮機から吐出した冷媒は室外熱交換
器に凝縮して液冷媒になる一方、第２圧縮機から吐出し
た冷媒は蓄熱用熱交換器で凝縮して液冷媒になる。その
後、両液冷媒は、合流した後、室内膨張弁で減圧し、室
内熱交換器で蒸発して圧縮機に戻る。

【０００９】しかしながら、上記空気調和装置では、冷
媒を室外熱交換器と蓄熱用熱交換器とにおいて凝縮させ
た後に合流させるようにしているため、冷媒の過冷却度
が小さくなる。つまり、上記室外熱交換器の出口の冷媒
温度は高く、蓄熱用熱交換器の出口の冷媒温度は低いこ
とから、両冷媒を混合すると、過冷却度が小さくなり、
冷房能力を十分に向上させることができないという問題
があった。

【００１０】本発明は、斯かる点に鑑みて成されたもの
で、凝縮温度の異なる２台の熱交換器を有効に利用し、
冷媒の過冷却度の低下を抑制して能力の拡大を図ること
を目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】〈発明の概要〉 本発明は、第１熱交換器（23）からの液冷媒と第２圧縮
機（31）からのガス冷媒とをそれぞれ分流した後に合流
し、第２熱交換器（32）に供給するようにしたものであ
る。

【００１２】〈解決手段〉 具体的に、図１に示すように、第１の解決手段は、第１
圧縮機（21）と第１熱交換器（23）とを有する第１冷媒
通路（20）と、第２圧縮機（31）と第２熱交換器（32）
とを有する第２冷媒通路（30）と、膨張機構（E4）と第
３熱交換器（42）とを有する第３冷媒通路（40）とが接
続された冷凍回路（1R）を備えている。そして、上記第
１圧縮機（21）から吐出した冷媒が第１熱交換器（23）
で凝縮した後、第２圧縮機（31）から吐出した冷媒と合
流し、合流後の冷媒が第２熱交換器（32）において上記
第１熱交換器（23）より低温で凝縮した後、膨張機構
（E4）で減圧し、第３熱交換器（42）で蒸発して第１圧
縮機（21）及び第２圧縮機（31）に戻る冷媒循環を少な
くとも行う冷凍装置を対象としている。更に、上記第２
熱交換器（32）が複数のパスを備えている。加えて、上
記冷凍回路（1R）は、上記冷媒循環時に、第１熱交換器
（23）で凝縮した液冷媒を複数に分流する一方、第２圧
縮機（31）から吐出したガス冷媒を複数に分流し、分流
後の液冷媒とガス冷媒とをそれぞれ合流させ、合流した
二相冷媒が上記第２熱交換器（32）の各パスに流れるよ
うに構成されている。

【００１３】また、第２の解決手段は、上記第１の解決
手段において、冷凍回路（1R）の第１冷媒通路（20）
は、第１熱交換器（23）で凝縮した液冷媒を減圧した後
に分流させるように膨張機構（E9）を備えた構成してい
る。

【００１４】また、第３の解決手段は、上記第１の解決
手段において、第１熱交換器（23）は空気熱交換器であ
り、第２熱交換器（32）は水熱交換器である構成として
いる。

【００１５】また、第４の解決手段は、上記第１の解決
手段において、第２熱交換器（32）は、蓄熱槽（11）に
収納されて該蓄熱槽（11）の冷熱で冷媒を凝縮するよう
に構成されたものである。

【００１６】〈作用〉 上記の特定事項により、第１の解決手段では、先ず、第
１圧縮機（21）及び第２圧縮機（31）を駆動すると、該
第１圧縮機（21）から吐出した高圧ガス冷媒は、第１熱
交換器（23）に流れる。該第１熱交換器（23）におい
て、ガス冷媒は、凝縮して液冷媒となる。特に、第３の
解決手段では、第１熱交換器（23）が空気熱交換器であ
るので、ガス冷媒は、空気と熱交換して凝縮する。その
後、上記液冷媒は、複数に分流されるが、第２の解決手
段では、分流される前に膨張機構（E9）で減圧される。

【００１７】続いて、上記分流された液冷媒は、第２圧
縮機（31）から吐出した高圧ガス冷媒も複数に分流され
るので、上記液冷媒とガス冷媒とは、それぞれ合流して
二相冷媒と成り、この二相冷媒が第２熱交換器（32）の
各パスを流れる。上記二相冷媒は、第４の解決手段で
は、第２熱交換器（32）が蓄熱槽（11）に収納されてい
るので、蓄熱槽（11）の蓄熱媒体と熱交換して凝縮し、
液冷媒となって第３冷媒通路（40）に流れる。

【００１８】その後、上記液冷媒は、膨張機構（E4）で
減圧した後、第３熱交換器（42）で蒸発してガス冷媒と
なる。その後、該ガス冷媒は、第１圧縮機（21）及び第
２圧縮機（31）に戻る。この冷媒循環を繰り返す。

【００１９】

【発明の効果】したがって、本発明によれば、第１熱交
換器（23）で凝縮した液冷媒と第２圧縮機（31）から吐
出したガス冷媒とをそれぞれ分流した後に合流させて第
２熱交換器（32）に流すようにしたために、冷媒の過冷
却度を十分に確保することができるので、冷房等の能力
の向上を確実に図ることができる。

【００２０】特に、上記液冷媒とガス冷媒とを分流して
合流するので、該液冷媒とガス冷媒とをほぼ均等な割合
に分配して第２熱交換器（32）の各パスに供給するする
ことができる。

【００２１】つまり、上記液冷媒とガス冷媒とを合流し
た後に分流しようとすると、各分流後の冷媒は、液とガ
スとの割合が大きく異なり、例えば、液冷媒のみが流れ
るパスやガス冷媒のみが流れるパスが生じる。この結
果、例えば、蓄熱槽（11）の氷全体を均等に融解するこ
とができない。

【００２２】これに対し、本発明では、第２熱交換器
（32）の各パスにおける液冷媒とガス冷媒との割合をほ
ぼ等しくすることができるので、氷が均等に融解され、
蓄熱利用の効率を向上させることができる。同時に、上
記第２熱交換器（32）の各パスにおける冷媒過冷却度が
ほぼ等しくすることができるので、冷媒全体の過冷却度
を大きくすることができ、より能力の向上を図ることが
できる。

【００２３】また、液冷媒は、分流前に減圧するように
すると、分流後に減圧する場合に比して、１つの膨張機
構（E9）で減圧することができる。この結果、部品点数
の増大を防止することができる。

【００２４】また、上記第２熱交換器（32）が蓄熱槽
（11）に収納され、合流後の冷媒を第２熱交換器（32）
で凝縮する場合、蓄熱槽（11）の冷熱を効率よく利用す
ることができるので、消費電力のピークを確実にシフト
することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００２６】図１に示すように、本実施形態の空気調和
装置（10）は、蓄熱槽（11）を備えた冷凍装置であっ
て、複数の室内機（12，12，…）を備えたマルチ型に構
成されている。

【００２７】上記空気調和装置（10）は、第１冷媒通路
（20）と第２冷媒通路（30）と第３冷媒通路（40）とを
有する冷凍回路（1R）を備えている。更に、該冷凍回路
（1R）が、第１冷媒通路（20）と第３冷媒通路（40）と
より成るメイン回路（1M）を備えている。

【００２８】上記第１冷媒通路（20）は、第１圧縮機
（21）の吐出側から三方切換弁（22）と室外熱交換器
（23）と室外膨張弁（E2）と第１開閉弁（S2）とが直列
に冷媒配管（24）によって接続されて構成されている。
そして、上記室外熱交換器（23）は、第１熱交換器であ
って、空気熱交換器で構成されている。

【００２９】上記第３冷媒通路（40）には、複数の室内
機（12，12，…）が互いに並列に接続されている。そし
て、該第３冷媒通路（40）は、複数の室内機（12，12，
…）に対して三方切換弁（41）が直列に接続されて構成
されている。該室内機（12）は、膨張機構である室内膨
張弁（E4）と第３熱交換器である室内熱交換器（42）と
が直列に接続されて構成されている。上記室内膨張弁
（E4）と室内熱交換器（42）と三方切換弁（41）とが冷
媒配管（43）によって接続されている。

【００３０】上記第３冷媒通路（40）における室内膨張
弁（E4）側の一端は、第１冷媒通路（20）における第１
開閉弁（S2）側の一端に接続され、第３冷媒通路（40）
における三方切換弁（41）側の一端は、第１圧縮機（2
1）の吸込み側に接続されている。そして、上記第１冷
媒通路（20）と第３冷媒通路（40）によって閉回路のメ
イン回路（1M）が構成されている。

【００３１】上記第２冷媒通路（30）は、第２圧縮機
（31）の吐出側から第２開閉弁（S3）と蓄熱用熱交換器
（32）と蓄熱用膨張弁（E3）とが直列に冷媒配管（33）
によって接続されて構成されている。そして、上記第２
圧縮機（31）の吸込み側は、第３冷媒通路（40）に接続
され、第２冷媒通路（30）における蓄熱用膨張弁（E3）
側の一端は、第１冷媒通路（20）と第３冷媒通路（40）
との連結点Ｘに接続されている。

【００３２】上記蓄熱用熱交換器（32）は、第２熱交換
器であって、水等の蓄熱媒体が貯留された蓄熱槽（11）
に収納され、凝縮温度が室外熱交換器（23）よりも低く
なる水熱交換器で構成されている。該蓄熱槽（11）に
は、水やブラインなどの蓄熱媒体が貯留されている。一
方、上記蓄熱用熱交換器（32）は、図示しないが、冷媒
が流れる複数のパスを備え、熱交換器表面に氷を生成し
て蓄熱槽（11）に冷熱を蓄える一方、温水を生成して蓄
熱槽（11）に温熱を蓄えるように構成されている。

【００３３】上記第１冷媒通路（20）の第１圧縮機（2
1）の吐出側と第２冷媒通路（30）の第２圧縮機（31）
の吐出側との間には連結配管（50）が接続され、該連結
配管（50）には第３開閉弁（S5）が設けられている。

【００３４】上記第１冷媒通路（20）の三方切換弁（2
2）には吸入配管（60）の一端が接続され、該吸入配管
（60）の他端は、第３冷媒通路（40）における両圧縮機
（21，31）の吸込み側に接続されている。そして、上記
三方切換弁（22）は、室外熱交換器（23）を両圧縮機
（21，31）の吐出側と吸込み側の何れかに連通させるよ
うに構成されている。

【００３５】上記第３冷媒通路（40）の三方切換弁（4
1）には高圧配管（70）の一端が接続され、該高圧配管
（70）の他端は、上記第２冷媒通路（30）の第２圧縮機
（31）と第２開閉弁（S3）との間に接続されている。

【００３６】上記第２冷媒通路（30）の第２開閉弁（S
3）と蓄熱用熱交換器（32）との間には低圧配管（80）
の一端Ｙが接続され、該低圧配管（80）は第４開閉弁
（S8）を備え、他端が第３冷媒通路（40）の三方切換弁
（41）と両圧縮機（21，31）の吸込み側との間に接続さ
れている。

【００３７】上記第１冷媒通路（20）における室外膨張
弁（E2）と第１開閉弁（S2）との間には分岐配管（90）
が分岐されている。該分岐配管（90）は膨張機構である
分岐膨張弁（E9）が設けられると共に、上記第２冷媒通
路（30）における蓄熱用熱交換器（32）と低圧配管（8
0）の連結点Ｙとの間に接続されている。

【００３８】上記第１冷媒通路（20）の分岐配管（90）
における第２冷媒通路（30）の接続端部（図１のＬ部
分）は、図２に示すように、分流管（9a）が設けられて
いる。該分流管（9a）は、複数の冷媒管（9b，9b，…）
が接続され、室外熱交換器（23）からの冷媒を複数に分
流している。

【００３９】一方、上記第２冷媒通路（30）における第
１冷媒通路（20）の分岐配管（90）の接続部（図１のＬ
部分）は、図２に示すように、ヘッダ（3a）が設けられ
ている。該ヘッダ（3a）は、複数の冷媒管（3b，3b，
…）が接続され、第２圧縮機（31）からの冷媒を複数に
分流している。上記分流管（9a）の冷媒管（9b，9b，
…）がヘッダ（3a）の冷媒管（3b，3b，…）に接続さ
れ、該ヘッダ（3a）の冷媒管（3b，3b，…）が蓄熱用熱
交換器（32）の各パスに接続されている。つまり、上記
各冷媒管（9b，3b，…）は、室外熱交換器（23）からの
液冷媒と第２圧縮機（31）からのガス冷媒とを分流した
後に合流させている。

【００４０】そして、上記冷凍回路（1R）は、少なくと
も、冷房運転時に蓄熱を利用した高負荷運転を行う他、
冷房運転時に、蓄熱を利用した低負荷運転と冷熱を蓄え
る蓄熱運転を行い、暖房運転時には、蓄熱を利用しない
通常運転と蓄熱を利用した利用運転と温熱を蓄える蓄熱
運転と行うように構成されている。

【００４１】〈空調動作〉 次に、上述した空気調和装置（10）の運転動作について
運転状態毎に説明する。

【００４２】−冷房時の蓄熱運転− 先ず、蓄熱運転は、図３に示すように、２つの三方切換
弁（22，41）が図３の実線側に切り換わり、第１開閉弁
（S2）が開状態に、第２開閉弁（S3）が閉状態に、第３
開閉弁（S5）が開状態に、第４開閉弁（S8）が開状態に
切り換わり、室外膨張弁（E2）が全開状態に、分岐膨張
弁（E9）及び室内膨張弁（E4）が全閉状態に、蓄熱用膨
張弁（E3）が所定の開度に調整される。

【００４３】この状態において、第１圧縮機（21）及び
第２圧縮機（31）を駆動する。該第１圧縮機（21）及び
第２圧縮機（31）から吐出した高圧ガス冷媒は、合流
し、三方切換弁（22）を通って室外熱交換器（23）に流
れる。該室外熱交換器（23）において、ガス冷媒は、室
外空気と熱交換して凝縮し、液冷媒となる。この液冷媒
は、室外膨張弁（E2）を通り、分岐配管（90）を流れる
ことなく、第１開閉弁（S2）を通り、連結点Ｘを通って
第２冷媒通路（30）に流れる。

【００４４】その後、上記液冷媒は、蓄熱用膨張弁（E
3）で減圧した後、蓄熱用熱交換器（32）で蒸発して蓄
熱媒体を冷却し、ガス冷媒となる。その後、該ガス冷媒
は、低圧配管（80）を流れ、第１圧縮機（21）及び第２
圧縮機（31）に戻る。この冷媒循環を繰り返し、熱交換
器表面に氷を生成し、冷熱を蓄熱槽（11）に蓄える。

【００４５】−冷房時の高負荷運転− この高負荷運転は、上述した蓄熱を利用した冷房運転で
あり、図４に示すように、本願発明の最も特徴する運転
態様である。該高負荷運転においては、２つの三方切換
弁（22，41）が図４の実線側に切り換わり、第１開閉弁
（S2）が閉状態に、第２開閉弁（S3）が開状態に、第３
開閉弁（S5）が閉状態に、第４開閉弁（S8）が閉状態に
切り換わり、室外膨張弁（E2）及び蓄熱用膨張弁（E3）
が全開状態に、分岐膨張弁（E9）及び室内膨張弁（E4）
が所定の開度に調整される。

【００４６】先ず、第１圧縮機（21）及び第２圧縮機
（31）を駆動する。該第１圧縮機（21）から吐出した高
圧ガス冷媒は、三方切換弁（22）を通って室外熱交換器
（23）に流れる。該室外熱交換器（23）において、ガス
冷媒は、室外空気と熱交換して凝縮し、液冷媒となる。
この第１冷媒通路（20）の液冷媒は、室外膨張弁（E2）
を通り、分岐配管（90）に流れ、分岐膨張弁（E9）で所
定圧に減圧されて分流管（9a）に流れる。

【００４７】一方、上記第２圧縮機（31）から吐出した
高圧ガス冷媒は、第２開閉弁（S3）を通ってヘッダ（3
a）に流れる。

【００４８】上記第１冷媒通路（20）の液冷媒は、分流
管（9a）で各冷媒管（9b，9b，…）に分流される。ま
た、第２冷媒通路（30）のガス冷媒は、ヘッダ（3a）で
各冷媒管（3b，3b，…）に分流される。その後、上記液
冷媒とガス冷媒とは、各冷媒管（9b，3b，…）毎に合流
して二相冷媒と成り、蓄熱用熱交換器（32）の各パスを
流れる。上記二相冷媒は、蓄熱用熱交換器（32）で蓄熱
媒体と熱交換して凝縮し、液冷媒となって蓄熱用膨張弁
（E3）を通り、第３冷媒通路（40）に流れる。

【００４９】続いて、上記液冷媒は、各室内機（12）を
流れ、室内膨張弁（E4）で減圧した後、室内熱交換器
（42）で蒸発してガス冷媒となる。その後、該ガス冷媒
は、三方切換弁（41）を通り、第１圧縮機（21）及び第
２圧縮機（31）に戻る。この冷媒循環を繰り返し、室内
を冷房する。

【００５０】上述した冷媒循環の冷媒特性を図５のモリ
エル線図で説明する。

【００５１】先ず、Ａ点で高圧ガス冷媒が第１圧縮機
（21）から吐出し、該高圧ガス冷媒は、室外熱交換器
（23）で凝縮してＢ点の液冷媒となる。この液冷媒は、
分岐膨張弁（E9）でＣ点まで減圧する。

【００５２】一方、Ｄ点で高圧ガス冷媒が第２圧縮機
（31）から吐出し、この高圧ガス冷媒（Ｄ点）と上記第
１冷媒通路（20）の液冷媒（Ｃ点）とが合流してＥ点の
二相冷媒となる。

【００５３】その後、該二相冷媒は、蓄熱用熱交換器
（32）で凝縮してＦ点の液冷媒となる。この液冷媒は、
室内膨張弁（E4）でＧ点まで減圧し、室内熱交換器（4
2）で蒸発してＨ点のガス冷媒となり、該ガス冷媒が第
１圧縮機（21）及び第２圧縮機（31）に戻る。

【００５４】そこで、比較例として室外熱交換器（23）
で凝縮した液冷媒と蓄熱用熱交換器（32）で凝縮した液
冷媒と合流するようにした場合の冷媒循環の冷媒特性を
図６のモリエル線図で説明する。

【００５５】この場合、上記室外熱交換器（23）で凝縮
した液冷媒が分岐配管（90）を流れることなく連結点Ｘ
に流れ、この連結点Ｘで蓄熱用熱交換器（32）で凝縮し
た液冷媒と合流する。

【００５６】先ず、第１冷媒通路（20）の冷媒は、高圧
ガス冷媒が第１圧縮機（21）から吐出し（Ａ点）、室外
熱交換器（23）で凝縮し（Ｂ点）、室外膨張弁（E2）で
減圧する（Ｃ点）。一方、第２冷媒通路（30）の冷媒
は、高圧ガス冷媒が第２圧縮機（31）から吐出し（Ｄ
点）、蓄熱用熱交換器（32）で凝縮する（Ｉ点）。

【００５７】その後、上記第１冷媒通路（20）の二相冷
媒（Ｃ点）と第２冷媒通路（30）の液冷媒（Ｉ点）とが
合流してＦ点の液冷媒となる。続いて、該液冷媒は、室
内膨張弁（E4）で減圧し（Ｇ点）、室内熱交換器（42）
で蒸発して第１圧縮機（21）及び第２圧縮機（31）に戻
る（Ｈ点）。

【００５８】したがって、図６の比較例では、第２圧縮
機（31）から吐出した冷媒が蓄熱用熱交換器（32）で凝
縮して過冷却されるものの、その後、室外熱交換器（2
3）で凝縮した冷媒が合流するので、合流後の冷媒の過
冷却度が小さくなる（Ｆ点参照）。これに対し、図５に
示す本実施形態では、合流後の冷媒が過冷却されるの
で、冷媒過冷却度（Ｆ点）が大きくなる。

【００５９】−冷房時の低負荷運転− この低負荷運転は、図７に示すように、２つの三方切換
弁（22，41）が図７の実線側に切り換わり、第１開閉弁
（S2）が閉状態に、第２開閉弁（S3）が閉状態に、第３
開閉弁（S5）が開状態に、第４開閉弁（S8）が閉状態に
切り換わり、室外膨張弁（E2）、分岐膨張弁（E9）及び
蓄熱用膨張弁（E3）が全開状態に、室内膨張弁（E4）が
所定の開度に調整される。尚、上記低負荷運転において
も、蓄熱槽（11）に蓄熱媒体の冷熱が蓄えられている。

【００６０】先ず、第１圧縮機（21）及び第２圧縮機
（31）を駆動する。該第１圧縮機（21）及び第２圧縮機
（31）から吐出した高圧ガス冷媒は、合流し、三方切換
弁（22）を通って室外熱交換器（23）に流れる。該室外
熱交換器（23）において、ガス冷媒は、室外空気と熱交
換して凝縮し、液冷媒となる。この液冷媒は、室外膨張
弁（E2）を通り、分岐配管（90）に流れた後、蓄熱用熱
交換器（32）で蓄熱媒体と熱交換して過冷却される。こ
の過冷却後の液冷媒は、蓄熱用膨張弁（E3）を通り、第
３冷媒通路（40）に流れる。

【００６１】続いて、上記液冷媒は、各室内機（12）を
流れ、室内膨張弁（E4）で減圧した後、室内熱交換器
（42）で蒸発してガス冷媒となる。その後、該ガス冷媒
は、三方切換弁（41）を通り、第１圧縮機（21）及び第
２圧縮機（31）に戻る。この冷媒循環を繰り返し、室内
を冷房する。

【００６２】−暖房時の通常運転− この通常運転は、図８に示すように、２つの三方切換弁
（22，41）が図８の実線側に切り換わり、第１開閉弁
（S2）が開状態に、第２開閉弁（S3）が閉状態に、第３
開閉弁（S5）が開状態に、第４開閉弁（S8）が閉状態に
切り換わり、室内膨張弁（E4）が全開状態に、分岐膨張
弁（E9）及び蓄熱用膨張弁（E3）が全閉状態に、室外膨
張弁（E2）が所定の開度に調整される。

【００６３】先ず、第１圧縮機（21）及び第２圧縮機
（31）を駆動する。該第１圧縮機（21）及び第２圧縮機
（31）から吐出した高圧ガス冷媒は、合流し、第２冷媒
通路（30）から高圧配管（70）及び三方切換弁（41）を
通って室内熱交換器（42）に流れる。該室内熱交換器
（42）において、ガス冷媒は、室内空気と熱交換して凝
縮し、液冷媒となる。この液冷媒は、室内膨張弁（E4）
を通り、第１冷媒通路（20）に流れる。

【００６４】その後、上記液冷媒は、第１開閉弁（S2）
を通り、室外膨張弁（E2）で減圧した後、室外熱交換器
（23）で室外空気と熱交換して蒸発し、ガス冷媒とな
る。その後、該ガス冷媒は、三方切換弁（22）から吸入
配管（60）を流れ、第１圧縮機（21）及び第２圧縮機
（31）に戻る。この冷媒循環を繰り返し、室内を暖房す
る。

【００６５】−暖房時の蓄熱運転− この蓄熱運転は、図９に示すように、２つの三方切換弁
（22，41）が図９の実線側に切り換わり、第１開閉弁
（S2）が開状態に、第２開閉弁（S3）が開状態に、第３
開閉弁（S5）が開状態に、第４開閉弁（S8）が閉状態に
切り換わり、蓄熱用膨張弁（E3）が全開状態に、分岐膨
張弁（E9）及び室内膨張弁（E4）が全閉状態に、室外膨
張弁（E2）が所定の開度に調整される。

【００６６】この状態において、第１圧縮機（21）及び
第２圧縮機（31）を駆動する。該第１圧縮機（21）及び
第２圧縮機（31）から吐出した高圧ガス冷媒は、合流
し、第２冷媒通路（30）を通って蓄熱用熱交換器（32）
に流れる。該蓄熱用熱交換器（32）において、ガス冷媒
は、蓄熱媒体と熱交換して凝縮し、液冷媒となる。この
液冷媒は、蓄熱用膨張弁（E3）を通り、連結点Ｘに流れ
て第１冷媒通路（20）に流れる。

【００６７】その後、上記液冷媒は、第１開閉弁（S2）
を通り、室外膨張弁（E2）で減圧した後、室外熱交換器
（23）で室外空気と熱交換して蒸発し、ガス冷媒とな
る。その後、該ガス冷媒は、三方切換弁（22）から吸入
配管（60）を流れ、第１圧縮機（21）及び第２圧縮機
（31）に戻る。この冷媒循環を繰り返し、温水などの温
熱を蓄熱槽（11）に蓄える。

【００６８】−暖房時の利用運転− この利用運転は、上述した蓄熱を利用した暖房運転であ
り、図１０に示すように、２つの三方切換弁（22，41）
が図１０の実線側に切り換わり、第１開閉弁（S2）が閉
状態に、第２開閉弁（S3）が閉状態に、第３開閉弁（S
5）が開状態に、第４開閉弁（S8）が開状態に切り換わ
り、室内膨張弁（E4）が全開状態に、分岐膨張弁（E9）
及び室外膨張弁（E2）が全閉状態に、蓄熱用膨張弁（E
3）が所定の開度に調整される。

【００６９】先ず、第１圧縮機（21）及び第２圧縮機
（31）を駆動する。該第１圧縮機（21）及び第２圧縮機
（31）から吐出した高圧ガス冷媒は、合流し、第２冷媒
通路（30）から高圧配管（70）及び三方切換弁（41）を
通って室内熱交換器（42）に流れる。該室内熱交換器
（42）において、ガス冷媒は、室内空気と熱交換して凝
縮し、液冷媒となる。この液冷媒は、室内膨張弁（E4）
を通り、第２冷媒通路（30）に流れる。

【００７０】その後、上記液冷媒は、蓄熱用膨張弁（E
3）で減圧した後、蓄熱用熱交換器（32）で蓄熱媒体と
熱交換して蒸発し、ガス冷媒となる。その後、該ガス冷
媒は、低圧配管（80）を流れ、第１圧縮機（21）及び第
２圧縮機（31）に戻る。この冷媒循環を繰り返し、室内
を暖房する。

【００７１】〈実施形態の効果〉 以上のように、本実施形態によれば、室外熱交換器（2
3）で凝縮した液冷媒と第２圧縮機（31）から吐出した
ガス冷媒とをそれぞれ分流した後に各分流毎に合流して
蓄熱用熱交換器（32）に流れるようにしたために、冷媒
の過冷却度を十分に確保することができるので、冷房能
力の向上を確実に図ることができる。

【００７２】特に、上記液冷媒とガス冷媒とを分流して
合流するので、該液冷媒とガス冷媒とをほぼ均等な割合
に分配して蓄熱用熱交換器（32）の各パスに供給するす
ることができる。

【００７３】つまり、上記液冷媒とガス冷媒とを合流し
た後に分流しようとすると、各分流後の冷媒は、液とガ
スとの割合が大きく異なり、例えば、液冷媒のみが流れ
るパスやガス冷媒のみが流れるパスが生じる。この結
果、蓄熱槽（11）の氷全体を均等に融解することができ
ない。

【００７４】これに対し、本実施形態では、蓄熱用熱交
換器（32）の各パスにおける液冷媒とガス冷媒との割合
をほぼ等しくすることができるので、氷が均等に融解さ
れ、蓄熱利用の効率を向上させることができる。同時
に、上記蓄熱用熱交換器（32）の各パスにおける冷媒過
冷却度がほぼ等しくすることができるので、冷媒全体の
過冷却度を大きくすることができ、より能力の向上を図
ることができる。

【００７５】また、液冷媒は、分流前に減圧するように
しているので、分流後に減圧する場合に比して、１つの
分岐膨張弁（E9）で減圧することができる。この結果、
部品点数の増大を防止することができる。

【００７６】また、合流後の冷媒を蓄熱用熱交換器（3
2）で凝縮する場合、蓄熱槽（11）の冷熱を効率よく利
用することができるので、消費電力のピークを確実にシ
フトすることができる。

【００７７】

【発明の他の実施の形態】上記実施形態においては、冷
房運転の他、暖房運転も行うようにしたが、本発明で
は、冷房運転のみを行うものであってもよく、また、本
実施形態における冷房時の高負荷運転の冷媒循環のみを
行うものであってもよい。

【００７８】また、本発明は、空気調和装置（10）に限
られず、凝縮温度が異なるいわゆる２温度凝縮の運転を
行うものであればよく、冷凍庫などに適用される各種の
冷凍装置であってもよい。

【００７９】したがって、第１熱交換器（23）は必ずし
も空気熱交換器に限られず、また、第２熱交換器（32）
は水熱交換器や蓄熱用熱交換器に限られるものではな
い。また、第３熱交換器（42）は室内熱交換器に限られ
るものではない。

【００８０】また、本実施形態では、第１冷媒通路（2
0）と第２冷媒通路（30）の分流の数は同一にしてい
る。つまり、第１冷媒通路（20）における分流管（9a）
の冷媒管（9b，9b，…）と第２冷媒通路（30）における
ヘッダ（3a）の冷媒管（3b，3b，…）とを同一にしてい
る。

【００８１】しかし、本発明では、分流管（9a）の冷媒
管（9b，9b，…）とヘッダ（3a）の冷媒管（3b，3b，
…）とは異なっていてもよい。つまり、分流管（9a）の
冷媒管（9b，9b，…）をヘッダ（3a）の冷媒管（3b，3
b，…）より多くしてもよく、逆に、ヘッダ（3a）の冷
媒管（3b，3b，…）を分流管（9a）の冷媒管（9b，9b，
…）より多くしてもよい。要するに、液冷媒とガス冷媒
とをいくつかに分流し、いくつかに合流させればよい。

【００８２】また、蓄熱用熱交換器（32）のパスの数
は、冷媒の分流した数より多くてもよく、逆に少なくと
もよい。つまり、パス数は、本実施形態におけるヘッダ
（3a）の冷媒管（3b，3b，…）の数より多くてもよく、
逆に少なくともよい。要するに、いくつかに合流させた
冷媒が複数のパスを流れればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す冷媒回路図である。

【図２】液冷媒とガス冷媒との合流部を示す配管構造図
である。

【図３】冷房時の蓄熱運転における冷媒循環方向を示す
冷媒回路図である。

【図４】冷房時の高負荷運転における冷媒循環方向を示
す冷媒回路図である。

【図５】高負荷運転の冷媒特性を示すモリエル線図であ
る。

【図６】高負荷運転の冷媒特性の比較例を示すモリエル
線図である。

【図７】冷房時の低負荷運転における冷媒循環方向を示
す冷媒回路図である。

【図８】暖房時の通常運転における冷媒循環方向を示す
冷媒回路図である。

【図９】暖房時の蓄熱運転における冷媒循環方向を示す
冷媒回路図である。

【図１０】暖房時の利用運転における冷媒循環方向を示
す冷媒回路図である。

【符号の説明】

10 空気調和装置（冷凍装置） 1R 冷凍回路 1M メイン回路 11 蓄熱槽 20 第１冷媒通路 21 第１圧縮機 23 室外熱交換器（第１熱交換器） E2 室外膨張弁 E9 分岐膨張弁（膨張機構） 30 第２冷媒通路 31 第２圧縮機 32 蓄熱用熱交換器（第２熱交換器） E3 蓄熱用膨張弁 40 第３冷媒通路 42 室内熱交換器（第３熱交換器） E4 室内膨張弁（膨張機構） 50 連結配管 3a ヘッダ 9a 分流管 3b，9b 冷媒管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小谷 拓也 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工 業株式会社堺製作所 金岡工場内 (56)参考文献 特開 平３−28672（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−126054（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 13/00 F24F 5/00 F25C 1/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１圧縮機（21）と第１熱交換器（23）と
   を有する第１冷媒通路（20）と、第２圧縮機（31）と第
   ２熱交換器（32）とを有する第２冷媒通路（30）と、膨
   張機構（E4）と第３熱交換器（42）とを有する第３冷媒
   通路（40）とが接続された冷凍回路（1R）を備え、 上記第１圧縮機（21）から吐出した冷媒が第１熱交換器
   （23）で凝縮した後、第２圧縮機（31）から吐出した冷
   媒と合流し、合流後の冷媒が第２熱交換器（32）におい
   て上記第１熱交換器（23）より低温で凝縮した後、膨張
   機構（E4）で減圧し、第３熱交換器（42）で蒸発して第
   １圧縮機（21）及び第２圧縮機（31）に戻る冷媒循環を
   少なくとも行う冷凍装置であって、 上記第２熱交換器（32）が複数のパスを備える一方、 上記冷凍回路（1R）は、上記冷媒循環時に、第１熱交換
   器（23）で凝縮した液冷媒を複数に分流する一方、第２
   圧縮機（31）から吐出したガス冷媒を複数に分流し、分
   流後の液冷媒とガス冷媒とをそれぞれ合流させ、合流し
   た二相冷媒が上記第２熱交換器（32）の各パスに流れる
   ように構成されている冷凍装置。
2. 【請求項２】冷凍回路（1R）の第１冷媒通路（20）は、
   第１熱交換器（23）で凝縮した液冷媒を減圧した後に分
   流させるように膨張機構（E9）を備えている請求項１記
   載の冷凍装置。
3. 【請求項３】第１熱交換器（23）は空気熱交換器であ
   り、第２熱交換器（32）は水熱交換器である請求項１記
   載の冷凍装置。
4. 【請求項４】第２熱交換器（32）は、蓄熱槽（11）に収
   納されて該蓄熱槽（11）の冷熱で冷媒を凝縮するように
   構成されている請求項１記載の冷凍装置。