JPH10267329A - 氷蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄熱槽等に貯留された冷熱を利用して室内の
冷房運転等を行うようにした冷凍装置に対し、圧縮機入
力を低減させることによるＣＯＰの向上を図る。 【解決手段】 冷媒循環回路(A) と水循環回路(B) とを
備え、過冷却水生成熱交換器(20)において水を冷却して
過冷却状態にし、この過冷却状態を解消して製氷する装
置に対し、冷媒循環回路(A) に２台の圧縮機(COMP-1,CO
MP-2) を備えさせ、冷熱利用運転時、高圧側の圧縮機(C
OMP-1)からの吐出冷媒を、室外熱交換器(3) で凝縮させ
膨張弁(EV-1)で所定圧力まで減圧する。一方、低圧側の
圧縮機(COMP-2)からの吐出冷媒を室外熱交換器(3) をバ
イパスして流す。これら冷媒を合流して予熱器(21)に供
給する。予熱器(21)では、水循環回路(B) の冷熱が冷媒
に与えられ、冷媒が過冷却状態になる。この冷媒を、室
内熱交換器(6) に供給して室内の冷房に寄与させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、氷蓄熱装置に係
り、特に、水又は水溶液等の蓄熱媒体を冷却することに
よって氷を生成し、該氷を冷熱源として貯蔵するように
し、且つこの冷熱を利用して室内の冷房等を行うものの
改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、氷蓄熱型の空気調和装置等に
設けられている氷蓄熱装置として、冷房負荷のピーク時
における電力需要の軽減及びオフピーク時における電力
需要の拡大を図ることに鑑みて、冷房負荷のピーク時に
冷熱として利用するためのスラリー状の氷を冷房負荷の
オフピーク時に生成して蓄熱槽に貯蔵しておくものが知
られている。

【０００３】この種の氷蓄熱装置の一例として、例え
ば、特開平４−２５１１７７号公報に開示されているよ
うに、圧縮機、凝縮器、膨張機構及び水熱交換部を冷媒
配管によって順次接続して成る冷媒循環回路と、蓄熱
槽、上記水熱交換部との間で熱交換可能な過冷却水生成
部及び過冷却解消部を水配管によって順次接続して成る
水循環回路とを備えたものが知られている。

【０００４】氷蓄熱装置の製氷動作としては、蓄熱槽か
ら取出された水が過冷却水生成部において水熱交換部の
冷媒と熱交換して過冷却状態まで冷却され、過冷却解消
部においてこの過冷却状態を解消してスラリー状の氷を
生成する。この氷を蓄熱槽に供給して冷熱源として貯留
する。

【０００５】冷熱利用冷房運転時には、圧縮機から吐出
した冷媒を、氷の冷熱や外気によって凝縮し、この液冷
媒を室内機に供給する。室内機では、液冷媒が減圧した
後、室内空気と熱交換を行って蒸発する。これにより、
室内が冷房されることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の氷
蓄熱装置において、冷熱利用冷房運転時の圧縮機入力を
できるだけ低減させて、ＣＯＰの向上を図りたいといっ
た要求がある。

【０００７】しかし、従来の氷蓄熱装置にあっては、こ
の点に関して改善されたものはなく、十分な冷凍能力を
発揮させるためには圧縮機入力を増大させねばならずＣ
ＯＰの向上には限界があった。

【０００８】本発明は、この点に鑑みてなされたもので
あって、蓄熱槽等に貯留された冷熱を利用して室内の冷
房運転等を行うようにした冷凍装置に対し、圧縮機入力
を低減させることによるＣＯＰの向上を図ることを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、２台の圧縮機を備えさせ、夫々からの
吐出冷媒のうち高圧の冷媒を例えば外気により凝縮し、
この冷媒と低圧の冷媒とを合流させて蓄冷熱により過冷
却するといった所謂２温度凝縮を行わせるようにした。

【００１０】具体的に、請求項１記載の発明は、蓄熱槽
(T) 及び蓄熱供給部(21B) が蓄熱媒体の循環が可能に接
続された蓄熱媒体循環回路(B) と、圧縮機(1) 、熱源側
熱交換手段(3) 、上記蓄熱供給部(21B) との間で熱交換
可能な蓄熱受熱部(21A) 、利用側減圧手段(EV-3)、利用
側熱交換器(6) が冷媒の循環が可能に接続された冷媒循
環回路(A) とを備えさせる。蓄熱槽(T) に蓄えられた冷
熱を利用して利用側熱交換手段(6) で吸熱を行う冷熱利
用運転時、冷媒循環回路(A) を循環する冷媒を蓄熱受熱
部(21A) において蓄熱供給部(21B) の蓄熱媒体により冷
却し、該冷媒を利用側熱交換手段(6) に向って供給する
ようにした氷蓄熱装置を前提としている。上記圧縮機
(1) に、高圧側圧縮機(COMP-1)と低圧側圧縮機(COMP-2)
とを備えさせる。冷熱利用運転時、高圧側圧縮機(COMP-
1)からの吐出冷媒を、熱源側熱交換手段(3) に供給して
凝縮させる一方、低圧側圧縮機(COMP-2)からの吐出冷媒
をバイパス管(8,9) により熱源側熱交換手段(3) をバイ
パスして流し、これら冷媒を合流して蓄熱受熱部(21A)
に供給した後、利用側減圧手段(EV-3)で減圧して利用側
熱交換手段(6) に供給するようにしている。

【００１１】この特定事項により、冷熱利用運転時の冷
媒循環動作としては、高圧側圧縮機(COMP-1)からの吐出
冷媒は、先ず、熱源側熱交換手段(3) で凝縮する。その
後、この冷媒は、低圧側圧縮機(COMP-2)からの吐出冷媒
と合流して蓄熱受熱部(21A)において蓄熱供給部(21B)
の蓄熱媒体により冷却され過冷却状態となる。つまり、
この高圧側圧縮機(COMP-1)は、熱源側熱交換手段(3) 及
び蓄熱受熱部(21A) の両方で冷却される。この場合、低
圧側圧縮機(COMP-2)の吐出冷媒の圧力は低くても装置全
体としては十分な冷凍能力を発揮させることができ、圧
縮機(1) 全体としての入力が削減できる。

【００１２】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の氷蓄熱装置において、熱源側熱交換手段(3) の下流側
に冷熱利用時減圧手段(EV-1)を設ける。冷熱利用運転
時、熱源側熱交換手段(3) で凝縮した冷媒を、冷熱利用
時減圧手段(EV-1)によりバイパス管(8,9) 内の冷媒圧力
まで減圧させた後、該バイパス管(8,9) の冷媒と合流さ
せるようにしている。

【００１３】この特定事項により、各冷媒の合流部分で
は、双方の冷媒圧力が一致しており、この合流動作が円
滑に行われることになる。

【００１４】請求項３記載の発明は、上記請求項２記載
の氷蓄熱装置において、熱源側熱交換手段(3) の下流側
を分岐管(11A,11B) に分岐し、冷熱利用時減圧手段(EV-
1)を一方の分岐管(11A) に設ける。蓄熱槽(T) の冷熱を
利用することなく利用側熱交換手段(6) で吸熱を行う吸
熱運転時には第１の切換え状態となり、冷熱利用運転時
には第２の切換え状態となる切換え手段(SV-13,EV-1)を
備えさせる。該切換え手段(SV-13,EV-1)は、第１の切換
え状態では、圧縮機(1) から吐出した冷媒を、熱源側熱
交換手段(3) で凝縮し、他方の分岐管(11B) に流して冷
熱利用時減圧手段(EV-1)をバイパスして利用側減圧手段
(EV-3)及び利用側熱交換器(6) に供給させる。第２の切
換え状態では、高圧側圧縮機(COMP-1)から吐出した冷媒
を熱源側熱交換手段(3) で凝縮し、一方の分岐管(11A)
に流して冷熱利用時減圧手段(EV-1)によって減圧し、こ
の冷媒を低圧側圧縮機(COMP-2)からの吐出冷媒と合流し
て蓄熱受熱部(21A) に供給するようになっている。

【００１５】この特定事項により、切換え手段(SV-13,E
V-1)の切換え動作により、冷熱利用時減圧手段(EV-1)に
冷媒を流す状態と流さない状態とを運転状態に応じて切
換えることが可能になる。

【００１６】請求項４記載の発明は、上記請求項２記載
の氷蓄熱装置において、冷熱利用時減圧手段(EV-1)に、
圧縮機(1) からの吐出冷媒を利用側熱交換手段(6) に供
給して該利用側熱交換手段(6) で放熱を行う放熱運転
時、利用側熱交換手段(6) で凝縮した冷媒を減圧して熱
源側熱交換手段(3) に導く減圧部を兼用させる構成とし
た。

【００１７】この特定事項により、冷熱利用運転時に冷
媒を減圧させる手段と、放熱運転時に冷媒を減圧させる
手段とが兼用され、放熱運転をも可能にした装置に対
し、部品点数の削減を図りながら上述した請求項１記載
の発明に係る作用を得ることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。以下の実施形態では、本発明に係る装
置を氷蓄熱式空気調和装置に適用した場合について説明
する。

【００１９】図１は本形態に係る氷蓄熱式空気調和装置
に備えられた冷媒循環回路(A) 及び蓄熱媒体循環回路と
しての水循環回路(B) の全体構成を示している。この図
に示すように、本空気調和装置は、室外ユニット(X) と
室内ユニット(Y,Y,Y) とが連絡冷媒管(RL,RG) により接
続され、室外ユニット(X) は蓄熱タンク(T) に連絡水管
(WS,WR) により接続されている。つまり、室外ユニット
(X) と各室内ユニット(Y,Y,Y) とは上記冷媒循環回路
(A) の一部を構成する液側及びガス側の連絡冷媒管(RL,
RG) により、室外ユニット(X) と蓄熱タンク(T) とは上
記水循環回路(B)の一部を構成する供給側及び回収側の
連絡水管(WS,WR) により夫々接続されている。

【００２０】以下、冷媒循環回路(A) 及び水循環回路
(B) について説明する。 −冷媒循環回路の説明− 先ず、冷媒循環回路(A) の構成について説明する。この
冷媒循環回路(A) は、室外ユニット(X) に備えられた圧
縮機構(1) 、四路切換弁(2) 、室外ファン(F) が近接配
置された熱源側熱交換器としての室外熱交換器(3) 、レ
シーバ(4) 、第１及び第２の室外電動膨張弁(EV-1,EV-
2) 、アキュムレータ(5) 、各室内ユニット(Y,Y,Y) に
備えられた室内電動膨張弁(EV-3,EV-3,EV-3)及び室内熱
交換器(6,6,6) を備えている。

【００２１】室外熱交換器(3) におけるガス側である一
端にはガス側配管(10)が、液側である他端には液側配管
(11)が夫々接続されている。

【００２２】上記ガス側配管(10)は、四路切換弁(2) を
介して圧縮機構(1) の吐出側と吸入側とに切換可能に接
続されている。つまり、このガス側配管(10)は、圧縮機
構(1) の吐出側と四路切換弁(2) とを接続する第１吐出
ガスライン(10a) 、四路切換弁(2) と室外熱交換器(3)
とを接続する第２吐出ガスライン(10b) 、四路切換弁
(2) と圧縮機構(1) の吸入側とを接続する吸入ガスライ
ン(10c) を備えている。

【００２３】一方、液側配管(11)は、室外熱交換器(3)
と後述する予熱器(21)の冷媒通路(21A) とを接続してい
る。この液側配管(11)には、室外熱交換器(3) から予熱
器(21)へ向かう冷媒流れのみを許容する第１逆止弁(CV-
1)、上記レシーバ(4) が設けられている。

【００２４】レシーバ(4) の下流側は第１及び第２分岐
管(11A,11B) に分岐されている。第１分岐管(11A) に
は、上記第１室外電動膨張弁(EV-1)、該第１室外電動膨
張弁(EV-1)から予熱器(21)へ向かう冷媒流れのみを許容
する第２逆止弁(CV-2)が設けられている。第１分岐管(1
1A) には第１電磁弁(SV-1)が設けられている。これら分
岐管(11A,11B) の下流端は合流されて予熱器(21)の冷媒
通路(21A) に向って延びている。

【００２５】室外熱交換器(3) と第１逆止弁(CV-1)との
間には第３分岐管(11C) の一端が接続されている。第３
分岐管(11C) の他端は第１分岐管(11A) における第１室
外電動膨張弁(EV-1)と第２逆止弁(CV-2)との間に接続し
ている。この第３分岐管(11C) には第１分岐管(11A) か
ら液側配管(11)に向かう冷媒流れのみを許容する第３逆
止弁(CV-3)が設けられている。

【００２６】上記各室内電動膨張弁(EV-3,EV-3,EV-3)
は、室内液配管(6a,6a,6a)を介して各室内熱交換器(6,
6,6) の液側に夫々接続されている。

【００２７】液側連絡冷媒管(RL)は、室内液配管(11a,1
1a,11a) を介して室内電動膨張弁(EV-3,EV-3,EV-3)に接
続している。この液側連絡冷媒管(RL)は、液配管(11b)
を介して上記液側配管(11)のレシーバ(4) と第１逆止弁
(CV-1)との間に接続している。この液配管(11b) には第
２電磁弁(SV-2)が設けられている。

【００２８】ガス側連絡冷媒管(RG)は、複数の室内ガス
配管(6b,6b,6b)を介して各室内熱交換器(6,6,6) のガス
側に接続している。このガス側連絡冷媒管(RG)は、ガス
配管(10d) を介して四路切換弁(2) に接続しており、こ
の四路切換弁(2) によって圧縮機構(1) の吐出側と吸入
側とに切換え可能に接続している。

【００２９】圧縮機構(1) は、フルロード、アンロード
及び停止の３段階に切換え制御されるアンローダ機構付
きの第１圧縮機（COMP-1）と、インバータ制御されて多
数段階に容量制御される可変容量型の第２圧縮機（COMP
-2）とが並列に接続された所謂ツイン型に構成されてい
る。

【００３０】第１吐出ガスライン(10a) と液側配管(11)
とは供給管(8) により接続されている。この供給管(8)
は、途中が複数本（３本）の分岐管に分岐しており、各
分岐管には第３〜第５電磁弁(SV3〜SV5)が夫々設けられ
ている。この３本の分岐管中の２本にはキャピラリチュ
ーブ(CP,CP) が設けられている。この供給管(8) と第２
圧縮機(COMP-2)の吐出側とはバイパス管(9) により接続
されている。このバイパス管(9) の供給管(8) に対する
接続位置は、該供給管(8) における液側配管(11)への接
続位置と各電磁弁(SV3〜SV5)との間である。バイパス管
(9) には第６電磁弁(SV-6)が設けられている。これら供
給管(8) 及びバイパス管(9) により第２圧縮機(COMP-2)
からの吐出冷媒を室外熱交換手段(3) をバイパスして流
す本発明でいうバイパス管が構成されている。

【００３１】本装置は、冷媒循環回路(A) を流れる冷媒
と水循環回路(B) を流れる水との間で熱交換を行うため
の過冷却水生成熱交換器(20)及び予熱器(21)を備えてい
る。以下、この過冷却水生成熱交換器(20)及び予熱器(2
1)について説明する。

【００３２】過冷却水生成熱交換器(20)は、シェルアン
ドチューブ型熱交換器であり、筒体の内部に鉛直方向に
延びる複数本の伝熱管(20B) が収容されて成る。そし
て、この伝熱管(20B) の内部に水循環回路(B) の水が、
外部(20A) に冷媒循環回路(A)の冷媒が夫々流れて互い
に熱交換を行い、例えば冷蓄熱運転時には水を過冷却状
態まで冷却するようになっている。一方、予熱器(21)
は、二重管構造の熱交換器であり、内側管の内部(21B)
に水循環回路(B) の水が、外部(21A) に冷媒循環回路
(A) の冷媒が夫々流れて互いに熱交換を行うようになっ
ている。

【００３３】以下、この過冷却水生成熱交換器(20)及び
予熱器(21)に対して冷媒を供給及び回収するための冷媒
配管の構成について説明する。

【００３４】先ず、過冷却水生成熱交換器(20)は、筒体
の側面下部が、液側接続管(12)により上記液配管(11b)
に接続している。この液側接続管(12)には上記第２室外
電動膨張弁(EV-2)が設けられている。また、この液側接
続管(12)では、上記第２室外電動膨張弁(EV-2)に対して
第７電磁弁(SV-7)が直列に接続されている。また、この
第２室外電動膨張弁(EV-2)及び第７電磁弁(SV-7)に対し
て第８電磁弁(SV-8)が並列に接続されている。更に、液
側接続管(12)では、一部が分岐され、一方に第９電磁弁
(SV-9)が、他方に第１０電磁弁(SV-10) が夫々設けられ
ている。また、この液側接続管(12)における液配管(11
b) への接続位置の近傍には第１１電磁弁(SV-11) が設
けられている。

【００３５】この液側接続管(12)と上記液側配管(11)と
は第１及び第２のバイパス管(13,14) によって接続され
ている。第１バイパス管(13)は、一端が、液側接続管(1
2)における第７電磁弁(SV-7)と第９電磁弁(SV-9)との間
に接続されている。他端は、液側配管(11)におけるレシ
ーバ(4) と第１逆止弁(CV-1)との間に接続されている。
この第１バイパス管(13)には第１２電磁弁(SV-12) が設
けられている。

【００３６】第２バイパス管(14)は、一端が、液側配管
(11)の第２分岐管(11B) における第１電磁弁(SV-1)の上
流側に接続されている。他端は、液側接続管(12)におけ
る第９電磁弁(SV-9)と第１１電磁弁(SV-11) との間に接
続されている。この第２バイパス管(14)には第１３電磁
弁(SV-13) が設けられている。

【００３７】過冷却水生成熱交換器(20)の筒体の側面上
部は、ガス側接続管(15)により吸入ガスライン(10c) に
接続している。

【００３８】予熱器(21)は、冷媒通路(21A) の一端が液
側配管(11)に接続している。一方、この冷媒通路(21A)
の他端は回収管(16)により液側接続管(12)に接続してい
る。この回収管(16)は、第１回収管(16A) と第２回収管
(16B) とに分岐されている。第１回収管(16A) は、液側
接続管(12)における第２室外電動膨張弁(EV-2)と第７電
磁弁(SV-7)との間に接続され、且つ第１４電磁弁(SV-1
4) を備えている。第２回収管(16B) は、液側接続管(1
2)における第７電磁弁(SV-7)と第９電磁弁(SV-9)との間
に接続され、且つ第１５電磁弁(SV-15) を備えている。

【００３９】−水循環回路の説明− 次に、水循環回路(B) の構成について説明する。この水
循環回路(B) は、上述した蓄熱タンク(T) 、予熱器(21)
の水通路(21B)、過冷却水生成熱交換器(20)の伝熱管(20
B) 内部の水通路の他に、搬送手段としてのポンプ(P)
、進展防止部(25)、氷核生成部(26)及び過冷却解消容
器(27)を備えている。詳しくは、蓄熱タンク(T) 、ポン
プ(P) 、予熱器(21)の水通路(21B)、過冷却水生成熱交
換器(20)の伝熱管(20B) 、進展防止部(25)、氷核生成部
(26)及び過冷却解消容器(27)が順に蓄熱媒体流通配管と
しての水配管(30)によって図１に矢印で示すような水の
循環が可能に接続されている。そして、上述したよう
に、過冷却水生成熱交換器(20)及び予熱器(21)では冷媒
循環回路(A) を流れる冷媒と水との間で熱交換を行うよ
うになっている。これにより、予熱器(21)の冷媒通路(2
1A) が本発明でいう蓄熱受熱部として、予熱器(21)の水
通路(21B) が本発明でいう蓄熱供給部として夫々構成さ
れている。

【００４０】過冷却解消容器(27)は、中空円筒状の部材
であって、円筒状容器の内周面の接線方向から水が導入
され、これにより、容器内に導入された水が旋回流とな
る構成とされている。

【００４１】次に、上記氷核生成部(26)の構成について
説明する。この氷核生成部(26)は、過冷却水生成熱交換
器(20)により冷却された水の一部を利用して微小な氷塊
（以下、氷核と言う）を生成し、この氷核を過冷却解消
容器(27)に向って供給するものである。具体的には、こ
の氷核生成部(26)は、内部に冷媒減圧のためのキャピラ
リチューブ(CP)を備えており、ここで減圧された冷媒に
より水配管(30)の内壁面を冷却し、この内壁面に氷を付
着生成する。そして、この氷の周囲を流れた過冷却水の
一部に過冷却解消動作を行わせて微小な氷の粒で成る氷
核を生成するようになっている。従って、この氷核が過
冷却解消容器(27)内において過冷却水と共に旋回してこ
の過冷却水の過冷却解消動作を行う構成となっている。

【００４２】進展防止部(25)について説明すると、該進
展防止部(25)は、上記氷核生成部(26)の上流側の水配管
(30)を加熱することにより、この氷核生成部(26)の壁面
に付着している氷が上流側（過冷却水生成熱交換器(20)
に向かう側）に成長した場合に、この進展防止部(25)に
おいて氷を融解する。これにより過冷却水生成熱交換器
(20)への氷の侵入による該過冷却水生成熱交換器(20)の
凍結を回避するようになっている。

【００４３】次に、上記氷核生成部(26)及び進展防止部
(25)に対して冷媒を供給及び回収するための冷媒配管の
構成について説明する。氷核生成部(26)は、冷媒供給管
(26a) により液側配管(11)に、冷媒回収管(26b) により
ガス側接続管(15)に夫々接続している。冷媒供給管(26
a) の液側配管(11)に対する接続位置は、該液側配管(1
1)の予熱器(21)への接続位置と第１電磁弁(SV-1)との間
である。また、この冷媒供給管(26a) には第１６電磁弁
(SV-16) 及びキャピラリチューブ(CP)が設けられてい
る。

【００４４】進展防止部(25)は、冷媒供給管(25a) によ
り氷核生成部(26)の冷媒供給管(26a) に、冷媒回収管(2
5b) により液側配管(11)に夫々接続している。冷媒供給
管(25a) には第１７電磁弁(SV-17) 及びキャピラリチュ
ーブ(CP)が設けられている。また、冷媒回収管(25b) の
液側配管(11)に対する接続位置は、該液側配管(11)の予
熱器(21)への接続位置と第１電磁弁(SV-1)との間であ
る。

【００４５】図１における(28)は過冷却水生成熱交換器
(20)内部で氷が発生した際に、この氷を融解するための
解凍運転時に高温冷媒を過冷却水生成熱交換器(20)に供
給する解凍管である。この解凍管(28)は、一端が過冷却
水生成熱交換器(20)に、他端が氷核生成部(26)の冷媒供
給管(26a) に夫々接続している。この解凍管(28)には第
１８電磁弁(SV-18) が設けられている。

【００４６】上述した四路切換弁(2) 、各電磁弁(SV-1
〜SV-18)及び各電動膨張弁(EV-1,EV-2,EV-3)は図示しな
いコントローラによって開閉状態が制御されるようにな
っている。また、各圧縮機(COMP-1,COMP-2) の容量制御
やファン(F) 及びポンプ(P)の回転数制御もコントロー
ラによって行われる。

【００４７】−運転動作− 次に、上述の如く構成された空気調和装置の運転動作に
ついて説明する。本空気調和装置の運転モードとして
は、冷蓄熱運転、冷蓄熱利用冷房運転、通常冷房運転、
温蓄熱運転、温蓄熱利用暖房運転及び通常暖房運転があ
る。

【００４８】各運転状態における各弁の開閉状態は表１
に示す如くである。尚、この表１における四路切換弁
(2) の状態を示す「実線」は図中実線側の切換え状態で
あることを示し、「破線」は図中破線側の切換え状態で
あることを示す。また、各電動膨張弁(EV-1 〜EV-3) の
状態を示す「調整」は弁開度が冷媒循環状態に応じて調
整される（例えば過熱度制御や水凝縮温度の制御を行
う）。また、第３〜第５電磁弁(SV-3 〜SV-5) の状態を
示す「調整」は予熱器(21)での予熱量等を制御するため
に開放される弁の数が制御されることを示す。

【００４９】

【表１】

【００５０】以下、各運転モードにおける冷媒循環動作
について説明する。 −冷蓄熱運転− この運転モードは、水循環回路(B) の水を冷却して氷を
生成し、該氷を冷熱源として蓄熱タンク(T) に貯留する
ものである。

【００５１】この運転モードでは、水循環回路(B) にあ
っては、ポンプ(P) が駆動して該水循環回路(B) におい
て水が循環する。一方、冷媒循環回路(A) にあっては、
圧縮機構(1) が駆動し、この圧縮機構(1) から吐出され
た冷媒は、図２に実線の矢印で示すように、その一部が
四路切換弁(2) を経て室外熱交換器(3) に導入し、該室
外熱交換器(3) において外気との間で熱交換を行って凝
縮する。その後、この液冷媒は、液側配管(11)の第１分
岐管(11A) を経て予熱器(21)に向かって流れる。この
際、液冷媒は、第１室外電動膨張弁(EV-1)によって所定
圧力まで減圧される。

【００５２】一方、他の吐出冷媒は、供給管(8) を経て
上記冷媒と合流して予熱器(21)に導入する。そして、こ
れら合流した冷媒は予熱器(21)において水との間で熱交
換を行って過冷却状態となる。この際、予熱器(21)にあ
っては、蓄熱タンク(T) から氷が流出した場合、この氷
が冷媒の熱により融解されることになり、この氷が過冷
却水生成熱交換器(20)に流れ込むことはない。つまり、
この氷が過冷却水生成熱交換器(20)に流れ込むことによ
る凍結の発生が阻止される。その後、この冷媒は、第１
回収管(16A) を経て液側接続管(12)に流入する。

【００５３】この液側接続管(12)に流入した液冷媒は、
第２室外電動膨張弁(EV-2)で減圧された後、過冷却水生
成熱交換器(20)に導入し、この過冷却水生成熱交換器(2
0)内を流れる水との間で熱交換を行って蒸発して水を過
冷却状態（例えば−２℃）まで冷却する。このガス冷媒
は、ガス側接続管(15)及び吸入ガスライン(10c) を経て
圧縮機構(1) の吸入側に回収される。

【００５４】このような水及び冷媒の循環動作を行うこ
とにより過冷却水生成熱交換器(20)で生成された過冷却
水は、氷核生成部(26)を流れる際に氷核に接触し、その
過冷却状態が解消され、蓄熱用のスラリー状の氷が生成
されながら過冷却解消容器(27)を経て蓄熱タンク(T) に
回収され、該蓄熱タンク(T) 内で貯留されることにな
る。

【００５５】この際、氷核生成部(26)に対しては、液側
配管(11)を流れる液冷媒の一部が冷媒供給管(26a) によ
って供給されて氷核の生成に利用される。この氷核生成
部(26)において水との間で熱交換を行った冷媒は冷媒回
収管(26b) によってガス側接続管(15)に回収される。進
展防止部(25)に対しては、上記冷媒供給管(26a) を流れ
る冷媒の一部が冷媒供給管(25a) によって供給されて氷
の進展防止に利用される。この進展防止部(25)を経た冷
媒は冷媒回収管(25b) によって液側配管(11)に回収され
る。

【００５６】以上のような動作が連続的に行われること
により、蓄熱タンク(T) 内にスラリー状の氷が連続的に
生成貯留されていく。

【００５７】−冷蓄熱利用冷房運転− この運転モードは、上述した冷蓄熱運転において蓄熱タ
ンク(T) に貯留された氷の冷熱を利用しながら室内の冷
房を行うものである。

【００５８】この運転モードでは、水循環回路(B) にあ
っては、ポンプ(P) が駆動して該水循環回路(B) におい
て水が循環する。これにより、水循環回路(B) には蓄熱
タンク(T) 内の氷によって冷却された冷水が循環する。
一方、冷媒循環回路(A) にあっては、圧縮機構(1) が駆
動する。この圧縮機構(1) の駆動状態としては、第１圧
縮機(COMP-1)の吐出圧力よりも第２圧縮機(COMP-2)の吐
出圧力の方が小さく設定される。図２に破線の矢印で示
すように、第１圧縮機(COMP-1)から吐出した冷媒は、四
路切換弁(2) を経て室外熱交換器(3) に導入し、該室外
熱交換器(3) において外気との間で熱交換を行って凝縮
する。その後、この冷媒は、レシーバ(4) を経て第１分
岐管(11A) に流入する。この冷媒は、第１室外電動膨張
弁(EV-1)によって減圧された後、予熱器(21)に向かって
流れる。ここでの第１室外電動膨張弁(EV-1)の減圧度
は、この予熱器(21)に向かって流れる冷媒の圧力を、後
述するバイパス管(9) 及び供給管(8) を流れる冷媒の圧
力に一致させるように設定されている。

【００５９】一方、第２圧縮機(COMP-2)から吐出した冷
媒は、バイパス管(9) 及び供給管(8) を経て液側配管(1
1)において上記冷媒と合流する。この合流した冷媒は、
予熱器(21)に導入し、ここで水循環回路(B) を循環する
冷水との間で熱交換を行って過冷却状態となる。その
後、この液冷媒は第２回収管(16B) 、液側接続管(12)を
経て、室内ユニット(Y,Y,Y) に達し、室内電動膨張弁(E
V-3,EV-3,EV-3)で減圧された後、室内熱交換器(6,6,6)
で蒸発し、室内空気を冷却する。このガス冷媒はガス配
管(10d) 、四路切換弁(2) 、吸入ガスライン(10c) を経
て圧縮機構(1) の吸入側に回収される。

【００６０】このようにして、蓄熱タンク(T) 内に貯留
されている氷の冷熱を利用した室内冷房運転が行われ
る。

【００６１】図４は、本冷蓄熱利用冷房運転における冷
媒循環回路(A) での冷媒循環状態を示すモリエル線図で
ある。この線図において点ａ１は第１圧縮機(COMP-1)の
吐出部、点ａ２は第２圧縮機(COMP-2)の吐出部、点ｂは
室外熱交換器(3) の出口部、点ｃは冷媒の合流部、ｄは
予熱器(21)の出口部、点ｅは室内熱交換器(6) の入口
部、点ｆは圧縮機構(1) の吸入部における冷媒状態を夫
々示している。

【００６２】このモリエル線図からも判るように、本形
態のように、十分な冷凍能力を発揮させながら第２圧縮
機(COMP-2)の吐出圧力を小さくでき、つまり、この第２
圧縮機(COMP-2)に対する入力を抑制してＣＯＰの向上に
寄与させることができる。

【００６３】−通常冷房運転− この運転モードでは、圧縮機構(1) が駆動すると、該圧
縮機構(1) から吐出し冷媒は、図２に一点鎖線の矢印で
示すように、四路切換弁(2) を経て室外熱交換器(3) に
導入し、該室外熱交換器(3) において外気との間で熱交
換を行って凝縮する。その後、この冷媒は、液側配管(1
1)、第２バイパス管(14)、液側接続管(12)を経て室内ユ
ニット(Y,Y,Y) に導入し、室内電動膨張弁(EV-3,EV-3,E
V-3)で減圧された後、室内熱交換器(6,6,6) において室
内空気との間で熱交換を行い蒸発して室内空気を冷却す
る。このガス冷媒はガス配管(10d) 、四路切換弁(2) 、
吸入ガスライン(10c) を経て圧縮機構(1) の吸入側に回
収される。このような循環動作を行うことにより室内が
冷房される。

【００６４】−温蓄熱運転− この運転モードは、暖房運転時に利用する温熱として蓄
熱タンク(T) 内に温水を貯留するためのものである。

【００６５】この運転モードでは、水循環回路(B) にあ
っては、ポンプ(P) が駆動して該水循環回路(B) におい
て水が循環する。一方、冷媒循環回路(A) にあっては、
圧縮機構(1) が駆動し、この圧縮機構(1) から吐出され
た冷媒は、図３に実線の矢印で示すように、バイパス管
(9) 及び供給管(8) を流れて予熱器(21)に導入し、ここ
で水循環回路(B) の水との間で熱交換を行って該水を加
熱して凝縮する。その後、この液冷媒は、第２回収管(1
6B) 、液側接続管(12)、液配管(11b) 、第１分岐管(11
A) を経て、第１室外電動膨張弁(EV-1)によって所定の
圧力まで減圧された後、第３分岐管(11C) を経て室外熱
交換器(3) に導入する。そして、この室外熱交換器(3)
において外気との間で熱交換を行って蒸発した後、四路
切換弁(2)及び吸入ガスライン(10c) を経て圧縮機構(1)
の吸入側に回収される。このような水及び冷媒の循環
動作を行うことにより、水循環回路(B) を流れる水は、
予熱器(21)において冷媒からの熱を受け、高温の温水と
なって蓄熱タンク(T) 内に貯留されることになる。

【００６６】−温蓄熱利用暖房運転− この運転モードは、上述した温蓄熱運転において蓄熱タ
ンク(T) に貯留された温水の温熱を利用しながら室内の
暖房を行うものである。

【００６７】この運転モードでは、水循環回路(B) にあ
っては、ポンプ(P) が駆動して該水循環回路(B) におい
て温水が循環する。この状態で圧縮機構(1) が駆動する
と、該圧縮機構(1) から吐出した冷媒は、図３に破線の
矢印で示すように、四路切換弁(2) 及びガス配管(10d)
を経て室内ユニット(Y,Y,Y) に導入し、室内熱交換器
(6,6,6) において室内空気との間で熱交換を行って凝縮
して室内空気を加温する。その後、この冷媒は、液配管
(11b) 、液側配管(11)の第２分岐管(11B) 、第２バイパ
ス管(14)、液側接続管(12)を経て第２室外電動膨張弁(E
V-2)で減圧され、過冷却水生成熱交換器(20)に導入し、
ここで温水との間で熱交換を行って蒸発する。その後、
ガス側接続管(15)及び吸入ガスライン(10c) を経て圧縮
機構(1) の吸入側に回収される。

【００６８】このようにして、蓄熱タンク(T) 内に貯留
されている温水の温熱を利用した室内暖房運転が行われ
る。

【００６９】−通常暖房運転− この運転モードでは、圧縮機構(1) が駆動すると、該圧
縮機構(1) から吐出された冷媒は、図３に一点鎖線の矢
印で示すように、四路切換弁(2) 及びガス配管(10d) を
経て室内ユニット(Y,Y,Y) に導入し、室内熱交換器(6,
6,6) において室内空気との間で熱交換を行って凝縮し
て室内空気を加温する。その後、この冷媒は、液配管(1
1b) 、第１分岐管(11A) を経て第１室外電動膨張弁(EV-
1)で減圧された後、室外熱交換器(3) において外気との
間で熱交換を行って蒸発する。その後、四路切換弁(2)
、吸入ガスライン(10c) を経て圧縮機構(1) の吸入側
に回収される。このような循環動作を行うことにより室
内が暖房される。

【００７０】以上のような各運転により室内の空気調和
が行われる。

【００７１】以上説明したように、本形態の空気調和装
置によれば、冷蓄熱利用冷房運転、第１圧縮機(COMP-1)
からの吐出冷媒を室外熱交換器(3) で凝縮し、第１室外
電動膨張弁(EV-1)で減圧し、この冷媒と、第２圧縮機(C
OMP-2)からの吐出冷媒とを合流させた後、予熱器(21)に
導入している。このため、第２圧縮機(COMP-2)への入力
を低く抑えながら十分な冷凍能力を発揮させることがで
き、ＣＯＰの向上を図ることができる。

【００７２】また、１個の予熱器(21)を備えさせるのみ
で冷媒を所謂２温度凝縮させることと第１圧縮機側の冷
媒の過冷却度を増すことが可能になる。従って、装置全
体の大型化や回路の複雑化を招くことなしに十分な冷凍
能力が発揮できる。

【００７３】尚、本実施形態では、蓄熱用の蓄熱媒体と
して水を使用したが、その他ブライン水溶液を使用する
ようにしてもよい。

【００７４】また、空気調和装置用の氷蓄熱装置に本発
明を適用した場合について説明したが、その他の蓄冷熱
を利用する装置に対して適用可能である。

【００７５】過冷却水生成熱交換器(20)はシェルアンド
チューブ型のものに限らずプレート型等を使用してもよ
い。また、予熱器(21)にあっても二重管式のものに限ら
ずプレート型等を使用してもよい。

【００７６】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば以下に述べるような効果が発揮される。請求項１記載
の発明によれば、蓄熱槽(T) に蓄えられた冷熱を利用し
て利用側熱交換器(6) で吸熱動作を行わせるようにした
装置に対し、高圧側圧縮機(COMP-1)と低圧側圧縮機(COM
P-2)とを備えさせ、冷熱利用運転時、高圧側圧縮機(COM
P-1)からの吐出冷媒を、熱源側熱交換手段(3) に供給し
て凝縮させる一方、低圧側圧縮機(COMP-2)からの吐出冷
媒をバイパス管(8,9) により熱源側熱交換手段(3) をバ
イパスして流し、これら冷媒を合流して蓄熱受熱部(21
A) に供給した後、利用側減圧手段(EV-3)で減圧して利
用側熱交換手段(6) に供給するようにした。このため、
吐出冷媒を所謂２温度凝縮させることで低圧側圧縮機(C
OMP-2)への入力を低く抑えながら十分な冷凍能力を発揮
させることができ、また、高圧側圧縮機(COMP-1)の循環
冷媒の過冷却度を増すことができ、ＣＯＰの向上を図る
ことができる。

【００７７】請求項２記載の発明は、熱源側熱交換手段
(3) の下流側に冷熱利用時減圧手段(EV-1)を設け、これ
により、熱源側熱交換手段(3) で凝縮した冷媒を合流す
る冷媒と同等の圧力に設定するようにした。このため、
この冷媒合流動作が円滑に行われ、冷媒循環回路(A) に
おける冷媒循環動作が良好に行われて高い冷凍能力を発
揮させることができる。

【００７８】請求項３記載の発明は、蓄熱槽(T) の冷熱
を利用しない利用側熱交換手段(6)の吸熱運転時と、冷
熱利用運転時とに応じて冷媒流れを切換える切換え手段
(SV-1,SV-6) を設けた。つまり、上記吸熱運転時には第
１の切換え状態となって、圧縮機(1) から吐出した冷媒
を、熱源側熱交換手段(3) で凝縮し、冷熱利用時減圧手
段(EV-1)をバイパスして利用側減圧手段(EV-3)及び利用
側熱交換器(6) に供給する。一方、冷熱利用運転時には
第２の切換え状態となって、高圧側圧縮機(COMP-1)から
吐出した冷媒を熱源側熱交換手段(3) で凝縮し、分岐管
(11A) に流して冷熱利用時減圧手段(EV-1)によって減圧
し、この冷媒を低圧側圧縮機(COMP-2)からの吐出冷媒と
合流して蓄熱受熱部(21A) に供給する。これにより、運
転状態に適した冷媒循環動作が得られ、装置の実用性の
向上を図ることができる。

【００７９】請求項４記載の発明では、利用側熱交換手
段(6) で放熱を行う放熱運転時に、利用側熱交換手段
(6) で凝縮した冷媒を減圧して熱源側熱交換手段(3) に
導く減圧部を、冷熱利用時減圧手段(EV-1)に兼用させる
ようにした。これにより、部品点数の削減を図りながら
上述した請求項１記載の発明に係る作用を得ることがで
き、これによっても装置の実用性の向上を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る氷蓄熱式空気調和装置に備えら
れた冷媒循環回路及び水循環回路の全体構成を示す図で
ある。

【図２】冷蓄熱運転、冷蓄熱利用冷房運転及び通常冷房
運転の夫々における冷媒循環動作を説明するための図で
ある。

【図３】温蓄熱運転、温蓄熱利用暖房運転及び通常暖房
運転の夫々における冷媒循環動作を説明するための図で
ある。

【図４】冷蓄熱利用冷房運転時の冷媒循環状態を示すモ
リエル線図である。

【符号の説明】 (A) 冷媒循環回路 (B) 水循環回路（蓄熱媒体循環回路） (1) 圧縮機構（圧縮機） (COMP-1) 第１圧縮機（高圧側圧縮機） (COMP-2) 第２圧縮機（低圧側圧縮機） (3) 室外熱交換器（熱源側熱交換器） (6) 室内熱交換器（利用側熱交換器） (8) 供給管 (9) バイパス管 (11A) 第１分岐管 (11B) 第２分岐管 (21A) 冷媒通路 (21B) 水通路 (EV-1) 第１室外電動膨張弁（冷熱利用時減圧手
段） (EV-3) 室内電動膨張弁（利用側減圧手段） (T) 蓄熱タンク

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄熱槽(T) 及び蓄熱供給部(21B) が蓄熱
   媒体の循環が可能に接続された蓄熱媒体循環回路(B)
   と、 圧縮機(1) 、熱源側熱交換手段(3) 、上記蓄熱供給部(2
   1B) との間で熱交換可能な蓄熱受熱部(21A) 、利用側減
   圧手段(EV-3)、利用側熱交換器(6) が冷媒の循環が可能
   に接続された冷媒循環回路(A) とを備え、 蓄熱槽(T) に蓄えられた冷熱を利用して利用側熱交換手
   段(6) で吸熱を行う冷熱利用運転時、冷媒循環回路(A)
   を循環する冷媒を蓄熱受熱部(21A) において蓄熱供給部
   (21B) の蓄熱媒体により冷却し、該冷媒を利用側熱交換
   手段(6) に向って供給するようにした氷蓄熱装置におい
   て、 上記圧縮機(1) は、高圧側圧縮機(COMP-1)と低圧側圧縮
   機(COMP-2)とを備えており、 上記冷熱利用運転時、高圧側圧縮機(COMP-1)からの吐出
   冷媒を、熱源側熱交換手段(3) に供給して凝縮させる一
   方、低圧側圧縮機(COMP-2)からの吐出冷媒をバイパス管
   (8,9) により熱源側熱交換手段(3) をバイパスして流
   し、これら冷媒を合流して蓄熱受熱部(21A) に供給した
   後、利用側減圧手段(EV-3)で減圧して利用側熱交換手段
   (6) に供給することを特徴とする氷蓄熱装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の氷蓄熱装置において、 熱源側熱交換手段(3) の下流側には冷熱利用時減圧手段
   (EV-1)が設けられ、冷熱利用運転時、熱源側熱交換手段
   (3) で凝縮した冷媒を、冷熱利用時減圧手段(EV-1)によ
   りバイパス管(8,9) 内の冷媒圧力まで減圧させた後、該
   バイパス管(8,9) の冷媒と合流させることを特徴とする
   氷蓄熱装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の氷蓄熱装置において、 熱源側熱交換手段(3) の下流側は分岐管(11A,11B) に分
   岐されており、冷熱利用時減圧手段(EV-1)は、一方の分
   岐管(11A) に設けられており、 蓄熱槽(T) の冷熱を利用することなく利用側熱交換手段
   (6) で吸熱を行う吸熱運転時、圧縮機(1) から吐出した
   冷媒を、熱源側熱交換手段(3) で凝縮し、他方の分岐管
   (11B) に流して冷熱利用時減圧手段(EV-1)をバイパスし
   て利用側減圧手段(EV-3)及び利用側熱交換器(6) に供給
   させる第１の切換え状態と、 冷熱利用運転時、高圧側圧縮機(COMP-1)から吐出した冷
   媒を熱源側熱交換手段(3) で凝縮し、一方の分岐管(11
   A) に流して冷熱利用時減圧手段(EV-1)によって減圧
   し、この冷媒を低圧側圧縮機(COMP-2)からの吐出冷媒と
   合流して蓄熱受熱部(21A) に供給する第２の切換え状態
   とに切換え可能な切換え手段(SV-13,EV-1)を備えている
   ことを特徴とする氷蓄熱装置。
4. 【請求項４】 請求項２記載の氷蓄熱装置において、 冷熱利用時減圧手段(EV-1)は、圧縮機(1) からの吐出冷
   媒を利用側熱交換手段(6) に供給して該利用側熱交換手
   段(6) で放熱を行う放熱運転時、利用側熱交換手段(6)
   で凝縮した冷媒を減圧して熱源側熱交換手段(3) に導く
   減圧部を兼用していることを特徴とする氷蓄熱装置。