JP4407582B2 - 蓄熱式空気調和装置、該蓄熱式空気調和装置の運転方法 - Google Patents
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Description
本発明は、蓄熱槽の蓄熱材に蓄熱した冷温熱を利用して冷暖房運転を行う蓄熱式空気調和装置およびその運転方法に関する。
蓄熱槽を冷凍サイクルに設け、蓄熱槽に蓄熱した冷温熱を利用して冷暖房運転を行うことにより、ランニングコストの低下や夏場のピークカットの対応及び運転効率の高い省エネルギー運転を行わせることを目的として種々の蓄熱式空気調和装置に関する提案がなされている。
この中で蓄熱材として氷を用いた蓄熱式空気調和装置では、蓄熱する際に氷の凝固点以下まで冷却する必要がある。そのため、氷蓄熱用熱交換器において蒸発温度−１０℃程度で蒸発した冷媒を、室外側熱交換器において凝縮温度４０〜５０℃で凝縮させる圧力まで圧縮しなければならないため、圧縮機の圧力比が大きくなるという問題がある。圧力比が大きくなると圧縮機の効率が低下し、消費電力が増加する問題が生じる。
この中で蓄熱材として氷を用いた蓄熱式空気調和装置では、蓄熱する際に氷の凝固点以下まで冷却する必要がある。そのため、氷蓄熱用熱交換器において蒸発温度−１０℃程度で蒸発した冷媒を、室外側熱交換器において凝縮温度４０〜５０℃で凝縮させる圧力まで圧縮しなければならないため、圧縮機の圧力比が大きくなるという問題がある。圧力比が大きくなると圧縮機の効率が低下し、消費電力が増加する問題が生じる。
この蓄冷時の消費電力を低減する目的で、２台の圧縮機を直列に配置した蓄熱式の空気調和装置として次のものが提案されている。
蓄熱媒体に蓄冷した冷熱を利用する冷房運転の際に、蒸発器で蒸発した冷媒を圧縮する第1の圧縮手段と、該第1の圧縮手段で圧縮した冷媒の一部を凝縮する第1の凝縮器と、前記第1の圧縮手段で圧縮した残りの冷媒を更に圧縮する第2の圧縮手段と、前記第2の圧縮手段で圧縮した冷媒を凝縮する第2の凝縮器と、前記第2の凝縮器で凝縮した冷媒を減圧する第1の減圧器と、前記第1の減圧器で減圧した冷媒および前記第1の凝縮器で凝縮した冷媒を取り込んで、該冷媒を更に減圧してから前記蒸発器に送る第2の減圧器とを備え、前記第1の凝縮器は冷媒を蓄熱媒体で冷却して凝縮し、前記第2の凝縮器は冷媒を外気または冷却水で冷却して凝縮することを特徴とする冷凍サイクルを構成するものである。（特許文献１参照）
特開２００２−２８６２５７号公報（特許請求の範囲）
蓄熱媒体に蓄冷した冷熱を利用する冷房運転の際に、蒸発器で蒸発した冷媒を圧縮する第1の圧縮手段と、該第1の圧縮手段で圧縮した冷媒の一部を凝縮する第1の凝縮器と、前記第1の圧縮手段で圧縮した残りの冷媒を更に圧縮する第2の圧縮手段と、前記第2の圧縮手段で圧縮した冷媒を凝縮する第2の凝縮器と、前記第2の凝縮器で凝縮した冷媒を減圧する第1の減圧器と、前記第1の減圧器で減圧した冷媒および前記第1の凝縮器で凝縮した冷媒を取り込んで、該冷媒を更に減圧してから前記蒸発器に送る第2の減圧器とを備え、前記第1の凝縮器は冷媒を蓄熱媒体で冷却して凝縮し、前記第2の凝縮器は冷媒を外気または冷却水で冷却して凝縮することを特徴とする冷凍サイクルを構成するものである。（特許文献１参照）
確かに、特許文献１においては２台の圧縮機を直列に配置しているので、氷蓄熱用熱交換器で蒸発した冷媒を室外側熱交換器で凝縮させる圧力まで１台の圧縮機で圧縮するのに比較して圧縮機の効率はよいと言える。
しかしながら、蓄熱材として氷を用いているので蓄熱する際に−１０℃程度にまで冷却する必要があることに変わりは無く、そのため、蓄熱用熱交換器において蒸発温度−１０℃程度で蒸発した冷媒を圧縮する1段目の圧縮機では、大きな圧力比で圧縮しなければならず、圧縮機の効率の面から限界があり、消費電力を十分低下させることができないという問題がある。
しかしながら、蓄熱材として氷を用いているので蓄熱する際に−１０℃程度にまで冷却する必要があることに変わりは無く、そのため、蓄熱用熱交換器において蒸発温度−１０℃程度で蒸発した冷媒を圧縮する1段目の圧縮機では、大きな圧力比で圧縮しなければならず、圧縮機の効率の面から限界があり、消費電力を十分低下させることができないという問題がある。
また、特許文献１に記載の空気調和装置では、蓄熱を利用して冷房運転を行う場合には、第1の圧縮機で圧縮した冷媒の一部を蓄冷熱用熱交換器で凝縮させ、残りの冷媒を第2の圧縮機で圧縮して室外側熱交換器で凝縮させ、これら2系統の冷媒液を合流させ室内側熱交換器へ送る。
しかし、室外側熱交換器で凝縮した冷媒と蓄冷熱用熱交換器で凝縮した冷媒は圧力が異なるため、これらの冷媒の系統を接続するには圧力調整装置が必要となり、運転制御が複雑かつ装置が高価なものになる。
しかし、室外側熱交換器で凝縮した冷媒と蓄冷熱用熱交換器で凝縮した冷媒は圧力が異なるため、これらの冷媒の系統を接続するには圧力調整装置が必要となり、運転制御が複雑かつ装置が高価なものになる。
また、従来の蓄熱式空気調和装置においては、外気温度が高く冷房負荷が高いため冷媒の凝縮圧力が比較的高くなる真夏昼間における蓄熱利用冷房運転と、外気温度がさほど高くなく冷房負荷もさほど高くないため凝縮圧力が比較的低い中間期における蓄熱利用冷房運転とを、同一の圧縮機で運転する必要があるため、圧縮機の圧縮比の運転範囲が広くなる。
このため、最適効率の設計点以外で圧縮機を運転することが多くなり、圧縮機の効率が低下して電力消費が多くなる。このように従来の蓄熱式空気調和装置では気温や環境に起因する空調負荷の状況に対応したきめの細かい省エネ運転を行い年間での合計消費電力の最小化を図ることは困難であった。
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、装置構成が複雑でなく、かつ気温や室内環境に起因する空調負荷の状況に対応したきめの細かい省エネ運転を行うことができる蓄熱式空気調和装置およびその運転方法を提供することを目的としている。
（１）本発明に係る蓄熱式空気調和装置は、直列に配置されて冷媒を加圧する第１、第２の圧縮機、冷媒回路を切り替える四方切替弁、外気と冷凍サイクルの冷媒との熱交換を行う室外側熱交換器、該室外側熱交換器に流入する冷媒を減圧する第1の減圧装置を有する熱源装置と、室内に設置されて室内空気と冷凍サイクルの冷媒との熱交換を行う室内側熱交換器、該室内側熱交換器に流入する冷媒を減圧する第2の減圧装置を有する空調負荷装置と、融点が０℃より高く２０℃より低い蓄熱材、該蓄熱材を貯留する蓄熱槽、該蓄熱材と冷凍サイクルの冷媒とを熱交換させる蓄熱用熱交換器と、該蓄熱用熱交換器に流入する冷媒を減圧する第3の減圧装置を有する蓄熱装置と、を備え、
これら熱源装置と、空調負荷装置と、蓄熱装置の全部または一部が開閉弁を介して冷媒配管で接続されて冷凍サイクル回路を構成し、
前記蓄熱装置を作動させないで冷房を行う一般冷房運転時と、蓄熱材に冷熱を蓄熱する蓄冷運転時と、室外側熱交換器で凝縮した冷媒を蓄熱材の冷熱を利用して過冷却する蓄冷利用過冷却冷房運転時には室外側熱交換器と第１、第２の圧縮機を運転する冷凍サイクル回路が形成でき、
蓄熱材の冷熱を利用して冷媒を凝縮させて冷房を行う蓄冷利用直接凝縮冷房運転時には室外側熱交換器を停止し第１の圧縮機を一段運転する冷凍サイクル回路が形成できるように、
冷媒配管および開閉弁が設けられていることを特徴とするものである。
これら熱源装置と、空調負荷装置と、蓄熱装置の全部または一部が開閉弁を介して冷媒配管で接続されて冷凍サイクル回路を構成し、
前記蓄熱装置を作動させないで冷房を行う一般冷房運転時と、蓄熱材に冷熱を蓄熱する蓄冷運転時と、室外側熱交換器で凝縮した冷媒を蓄熱材の冷熱を利用して過冷却する蓄冷利用過冷却冷房運転時には室外側熱交換器と第１、第２の圧縮機を運転する冷凍サイクル回路が形成でき、
蓄熱材の冷熱を利用して冷媒を凝縮させて冷房を行う蓄冷利用直接凝縮冷房運転時には室外側熱交換器を停止し第１の圧縮機を一段運転する冷凍サイクル回路が形成できるように、
冷媒配管および開閉弁が設けられていることを特徴とするものである。
本発明においては、蓄熱材として氷でなく融点が０℃より高く２０℃より低い蓄熱材を用いることにより、以下の効果が得られる。
蓄冷時の冷媒蒸発温度が氷蓄熱に比べて高くなるため、圧縮機は氷蓄熱に比べて圧力比の小さいものを用いることができ、消費電力が小さく省エネが実現できる。
また、融点が20℃より低い蓄熱材を用いているので、夏季の冷房高負荷時に蓄冷利用過冷却冷房運転する際に、室外熱交換器で凝縮された冷媒（凝縮温度は４０〜５０℃）を蓄熱材との熱交換により過冷却するのに潜熱を有効に使って十分に冷媒を過冷却させることができる。
蓄冷時の冷媒蒸発温度が氷蓄熱に比べて高くなるため、圧縮機は氷蓄熱に比べて圧力比の小さいものを用いることができ、消費電力が小さく省エネが実現できる。
また、融点が20℃より低い蓄熱材を用いているので、夏季の冷房高負荷時に蓄冷利用過冷却冷房運転する際に、室外熱交換器で凝縮された冷媒（凝縮温度は４０〜５０℃）を蓄熱材との熱交換により過冷却するのに潜熱を有効に使って十分に冷媒を過冷却させることができる。
また、２つの圧縮機を運転して、一般冷房運転、蓄冷運転、過冷却方式蓄冷利用冷房運転する際に、２つの圧縮機を直列に接続して冷媒を分岐、合流させることなく流し圧縮するので、冷媒の分岐配管や流量調整バルブが不要であり、蓄熱式空気調和装置の簡素化が可能で省コストとすることができる。
さらに、直列に配設した２つの圧縮機の二段または単独での運転を適宜選択して行うことにより、蓄冷利用冷房運転を過冷却方式と直接凝縮方式の２つの方式で運転可能であり、外気温や室内環境に起因する空調負荷の状況に対応して、消費電力を低減するのに適した省エネ運転を行うことができる。
すなわち、夏季昼間のような高負荷時には２つの圧縮機と室外側熱交換器を運転して過冷却方式蓄冷利用冷房運転を行い、夏季昼間の前後のような中負荷時には室外側熱交換器を停止し１つの圧縮機を運転して直接凝縮方式蓄冷利用冷房運転を行い、それぞれの場合の消費電力を低減して年間での合計消費電力を低減して省エネ化を実現できる。
なお、上記のような省エネの効果は後述の暖房運転においても同様に発揮できる。
すなわち、夏季昼間のような高負荷時には２つの圧縮機と室外側熱交換器を運転して過冷却方式蓄冷利用冷房運転を行い、夏季昼間の前後のような中負荷時には室外側熱交換器を停止し１つの圧縮機を運転して直接凝縮方式蓄冷利用冷房運転を行い、それぞれの場合の消費電力を低減して年間での合計消費電力を低減して省エネ化を実現できる。
なお、上記のような省エネの効果は後述の暖房運転においても同様に発揮できる。
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、冷房運転と蓄冷運転を同時に行う冷房蓄冷同時運転時は室外側熱交換器と第１、第２の圧縮機を運転する冷凍サイクル回路を形成できるように、冷媒配管および開閉弁が設けられていることを特徴とするものである。
本発明によれば、上記（２）の発明の効果に加えて、春、秋季中間期の昼間のような低負荷時には、直接凝縮方式蓄冷利用冷房運転を行いながら蓄冷利用冷房運転を一時停止し、２つまたは１つの圧縮機と室外側熱交換器を運転して昼間に追加蓄冷と冷房を行う冷房蓄冷同時運転を行うことができ、外気温や室内環境に起因する空調負荷の状況に対応した運転がさらにきめ細かに行うことができ、消費電力の低減効果をより高くすることができる。
（３）また、直列に配置されて冷媒を加圧する第１、第２の圧縮機、冷媒回路を切り替える四方切替弁、外気と冷凍サイクルの冷媒との熱交換を行う室外側熱交換器、該室外側熱交換器に流入する冷媒を減圧する第1の減圧装置を有する熱源装置と、室内に設置されて室内空気と冷凍サイクルの冷媒との熱交換を行う室内側熱交換器、該室内側熱交換器に流入する冷媒を減圧する第2の減圧装置を有する空調負荷装置と、融点が０℃より高く２０℃より低い蓄熱材、該蓄熱材を貯留する蓄熱槽、該蓄熱材と冷凍サイクルの冷媒とを熱交換させる蓄熱用熱交換器と、該蓄熱用熱交換器に流入する冷媒を減圧する第3の減圧装置を有する蓄熱装置と、を備え、
これら熱源装置と、空調負荷装置と、蓄熱装置の全部または一部が開閉弁を介して冷媒配管で接続されて冷凍サイクル回路を構成し、
冷凍サイクル回路として、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室外側熱交換器、第2の減圧装置、室内側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される一般冷房用回路と、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室外側熱交換器、第3の減圧装置、蓄熱用熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される蓄冷用回路と、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室外側熱交換器、蓄熱用熱交換器、第2の減圧装置、室内側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される蓄冷利用過冷却冷房運転回路と、
第1の圧縮機、蓄熱用熱交換器、第2の減圧装置、室内側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される蓄冷利用直接凝縮冷房運転回路と、
を形成できるように冷媒配管および開閉弁が設けられていることを特徴とするものである。
これら熱源装置と、空調負荷装置と、蓄熱装置の全部または一部が開閉弁を介して冷媒配管で接続されて冷凍サイクル回路を構成し、
冷凍サイクル回路として、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室外側熱交換器、第2の減圧装置、室内側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される一般冷房用回路と、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室外側熱交換器、第3の減圧装置、蓄熱用熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される蓄冷用回路と、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室外側熱交換器、蓄熱用熱交換器、第2の減圧装置、室内側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される蓄冷利用過冷却冷房運転回路と、
第1の圧縮機、蓄熱用熱交換器、第2の減圧装置、室内側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される蓄冷利用直接凝縮冷房運転回路と、
を形成できるように冷媒配管および開閉弁が設けられていることを特徴とするものである。
本発明においては、過冷却方式蓄冷利用冷房運転時に室外熱交換器からの冷媒を分岐することなく蓄熱槽へ流すので、冷媒の合流がなく、合流配管やそのために必要な圧力調整機器が不要であり、蓄熱式空気調和装置の簡素化が可能で省コスト化を実現できる。
（４）また、上記（３）に記載のものにおいて、第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室外側熱交換器、第2の減圧装置、室内側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続し、さらに室外側熱交換器と第2の減圧装置を接続する回路から分岐して、第3の減圧装置、蓄熱用熱交換器の順に接続すると共に蓄熱用熱交換器の出側を室内側熱交換器の出側の回路に接続して構成される冷房蓄冷同時運転回路を形成できるように冷媒配管および開閉弁が設けられていることを特徴とするものである。
本発明においては、蓄熱材として氷でなく融点が０℃より高く２０℃より低い蓄熱材を用いるので、冷房蓄冷同時運転において、室内熱交換器内での冷媒蒸発温度と同程度の温度（圧力）で蓄熱用熱交換器で冷媒を蒸発させて蓄冷することができるので、冷媒の分岐、合流時に圧力調整する必要がなく、圧力調整機器が不要であり、蓄熱式空気調和装置の簡素化が可能で省コストとすることができる。
（５）また、上記（３）または（４）に記載のものにおいて、冷凍サイクル回路として、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室内側熱交換器、第1の減圧装置、室外側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される一般暖房用回路と、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、蓄熱用熱交換器、第1の減圧装置、室外側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される蓄熱用回路と、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室内側熱交換器、第1の減圧装置、室外側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続し、さらに室内側熱交換器と第1の減圧装置を接続する回路から分岐して第3の減圧装置、蓄熱用熱交換器および第1の圧縮機の順に接続して構成される第１の蓄熱利用暖房運転回路と、
を形成できるように冷媒配管および開閉弁が設けられていることを特徴とするものである。
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室内側熱交換器、第1の減圧装置、室外側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される一般暖房用回路と、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、蓄熱用熱交換器、第1の減圧装置、室外側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される蓄熱用回路と、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室内側熱交換器、第1の減圧装置、室外側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続し、さらに室内側熱交換器と第1の減圧装置を接続する回路から分岐して第3の減圧装置、蓄熱用熱交換器および第1の圧縮機の順に接続して構成される第１の蓄熱利用暖房運転回路と、
を形成できるように冷媒配管および開閉弁が設けられていることを特徴とするものである。
（６）また、上記（３）または（４）に記載のものにおいて、冷凍サイクル回路として、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室内側熱交換器、第1の減圧装置、室外側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される一般暖房用回路と、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、蓄熱用熱交換器、第1の減圧装置、室外側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される蓄熱用回路と、
第1の圧縮機、四方切替弁、室内側熱交換器、第3の減圧装置、蓄熱用熱交換器、第1の圧縮機の順に接続して構成される第２の蓄熱利用暖房運転回路と、
を形成できるように冷媒配管および開閉弁が設けられていることを特徴とするものである。
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室内側熱交換器、第1の減圧装置、室外側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される一般暖房用回路と、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、蓄熱用熱交換器、第1の減圧装置、室外側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される蓄熱用回路と、
第1の圧縮機、四方切替弁、室内側熱交換器、第3の減圧装置、蓄熱用熱交換器、第1の圧縮機の順に接続して構成される第２の蓄熱利用暖房運転回路と、
を形成できるように冷媒配管および開閉弁が設けられていることを特徴とするものである。
（７）また、上記（３）〜（６）に記載のものにおいて、冷凍サイクル回路として、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、室内側熱交換器、第1の減圧装置、室外側熱交換器、四方切替弁および第１の圧縮機の順に接続し、さらに第2の圧縮機と室内側熱交換器とを接続する回路から分岐して蓄熱用熱交換器を接続すると共に蓄熱用熱交換器の出側を室内側熱交換器と第1の減圧装置を結ぶ回路に接続して構成される暖房蓄熱同時運転回路と、
を形成できるように冷媒配管および開閉弁が設けられていることを特徴とするものである。
第1の圧縮機、第2の圧縮機、室内側熱交換器、第1の減圧装置、室外側熱交換器、四方切替弁および第１の圧縮機の順に接続し、さらに第2の圧縮機と室内側熱交換器とを接続する回路から分岐して蓄熱用熱交換器を接続すると共に蓄熱用熱交換器の出側を室内側熱交換器と第1の減圧装置を結ぶ回路に接続して構成される暖房蓄熱同時運転回路と、
を形成できるように冷媒配管および開閉弁が設けられていることを特徴とするものである。
（８）また、上記（１）〜（７）に記載の蓄熱式空気調和装置の運転方法であって、第2の圧縮機をバイバスする回路を設け、外気温が所定範囲外であるときに、第１の圧縮機だけの単段圧縮運転を行うことを特徴とするものである。
一般冷房運転時、蓄冷運転、蓄冷利用過冷却冷房運転時、冷房蓄冷同時運転時に、第1の圧縮機から吐出された冷媒が室外側熱交換器で凝縮できる程度に外気温度が低い場合は、第2の圧縮機をバイパスして第2の圧縮機の運転を停止し、第１の圧縮機だけの単段圧縮運転を行うことにより、省エネ運転が実現できる。
また、一般暖房運転時、蓄熱運転時、蓄熱利用第１の暖房運転時、暖房蓄熱同時運転時に、室外側熱交換器で蒸発し第1の圧縮機から吐出された冷媒が室内側熱交換器で暖房できる程度または蓄熱用熱交換器で蓄熱できる程度に外気温度が高い場合は、第2の圧縮機をバイパスして第2の圧縮機の運転を停止し、第１の圧縮機だけの単段圧縮運転を行うことにより、省エネ運転が実現できる。
一般冷房運転時、蓄冷運転、蓄冷利用過冷却冷房運転時、冷房蓄冷同時運転時に、第1の圧縮機から吐出された冷媒が室外側熱交換器で凝縮できる程度に外気温度が低い場合は、第2の圧縮機をバイパスして第2の圧縮機の運転を停止し、第１の圧縮機だけの単段圧縮運転を行うことにより、省エネ運転が実現できる。
また、一般暖房運転時、蓄熱運転時、蓄熱利用第１の暖房運転時、暖房蓄熱同時運転時に、室外側熱交換器で蒸発し第1の圧縮機から吐出された冷媒が室内側熱交換器で暖房できる程度または蓄熱用熱交換器で蓄熱できる程度に外気温度が高い場合は、第2の圧縮機をバイパスして第2の圧縮機の運転を停止し、第１の圧縮機だけの単段圧縮運転を行うことにより、省エネ運転が実現できる。
（９）また、本発明に係る蓄熱式空気調和装置の運転方法は、直列に配置されて冷媒を加圧する第１、第２の圧縮機、冷媒回路を切り替える四方切替弁、外気と冷凍サイクルの冷媒との熱交換を行う室外側熱交換器、該室外側熱交換器に流入する冷媒を減圧する第1の減圧装置を有する熱源装置と、
室内に設置されて室内空気と冷凍サイクルの冷媒との熱交換を行う室内側熱交換器、該室内側熱交換器に流入する冷媒を減圧する第2の減圧装置を有する空調負荷装置と、
融点が０℃より高く２０℃より低い蓄熱材、該蓄熱材を貯留する蓄熱槽、該蓄熱材と冷凍サイクルの冷媒とを熱交換させる蓄熱用熱交換器と、該蓄熱用熱交換器に流入する冷媒を減圧する第3の減圧装置を有する蓄熱装置と、を備え、
これら熱源装置と、空調負荷装置と、蓄熱装置の全部または一部が開閉弁を介して冷媒配管で接続されて冷凍サイクル回路を構成し、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室外側熱交換器、第2の減圧装置、室内側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される一般冷房用回路と、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室外側熱交換器、蓄熱用熱交換器、第2の減圧装置、室内側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される蓄冷利用過冷却冷房運転回路と、
第1の圧縮機、蓄熱用熱交換器、第2の減圧装置、室内側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される蓄冷利用直接凝縮冷房運転回路と、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室外側熱交換器、第2の減圧装置、室内側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続し、さらに室外側熱交換器と第2の減圧装置を接続する回路から分岐して、第3の減圧装置、蓄熱用熱交換器の順に接続すると共に蓄熱用熱交換器の出側を室内側熱交換器の出側の回路に接続して構成される冷房蓄冷同時運転回路と、
を形成できるように冷媒配管および開閉弁が設けられてなる蓄熱式空気調和装置の運転方法であって、
予め定めた空調負荷の推移又は空調負荷の推移をモニタリングした結果に応じて、一般冷房運転、蓄冷利用過冷却冷房運転、蓄冷利用直接凝縮冷房運転及び冷房蓄冷同時運転のうちいずれか一つを選択して運転を行うことを特徴とするものである。
室内に設置されて室内空気と冷凍サイクルの冷媒との熱交換を行う室内側熱交換器、該室内側熱交換器に流入する冷媒を減圧する第2の減圧装置を有する空調負荷装置と、
融点が０℃より高く２０℃より低い蓄熱材、該蓄熱材を貯留する蓄熱槽、該蓄熱材と冷凍サイクルの冷媒とを熱交換させる蓄熱用熱交換器と、該蓄熱用熱交換器に流入する冷媒を減圧する第3の減圧装置を有する蓄熱装置と、を備え、
これら熱源装置と、空調負荷装置と、蓄熱装置の全部または一部が開閉弁を介して冷媒配管で接続されて冷凍サイクル回路を構成し、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室外側熱交換器、第2の減圧装置、室内側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される一般冷房用回路と、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室外側熱交換器、蓄熱用熱交換器、第2の減圧装置、室内側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される蓄冷利用過冷却冷房運転回路と、
第1の圧縮機、蓄熱用熱交換器、第2の減圧装置、室内側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される蓄冷利用直接凝縮冷房運転回路と、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室外側熱交換器、第2の減圧装置、室内側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続し、さらに室外側熱交換器と第2の減圧装置を接続する回路から分岐して、第3の減圧装置、蓄熱用熱交換器の順に接続すると共に蓄熱用熱交換器の出側を室内側熱交換器の出側の回路に接続して構成される冷房蓄冷同時運転回路と、
を形成できるように冷媒配管および開閉弁が設けられてなる蓄熱式空気調和装置の運転方法であって、
予め定めた空調負荷の推移又は空調負荷の推移をモニタリングした結果に応じて、一般冷房運転、蓄冷利用過冷却冷房運転、蓄冷利用直接凝縮冷房運転及び冷房蓄冷同時運転のうちいずれか一つを選択して運転を行うことを特徴とするものである。
本発明においては、融点が０℃より高く２０℃より低い蓄熱材を用いて、第１、第２の圧縮機の二段または単独での運転を選択して行うことにより、外気温や空調負荷の状況に応じたきめの細かい省エネ運転が可能となる。
図１は本発明の一実施の形態に係る蓄熱式空気調和装置の構成を説明する説明図である。本実施の形態の蓄熱式空気調和装置は、直列に配置されて冷媒を加圧する第1の圧縮機１、第2の圧縮機３、冷媒回路を切り替える四方切替弁４、外気と冷凍サイクルの冷媒との熱交換を行う室外側熱交換器５、室外側熱交換器に流入する冷媒を減圧する第1の減圧装置６を有する熱源装置と、室内側熱交換器に流入する冷媒を減圧する第2の減圧装置７ａ、７ｂ、室内に設置されて室内空気と冷凍サイクルの冷媒との熱交換を行う室内側熱交換器８ａ、８ｂを有する空調負荷装置と、融点が０℃より高く２０℃より低い蓄熱材、蓄熱材と冷凍サイクルの冷媒とを熱交換させる蓄熱用熱交換器１０、蓄熱用熱交換器１０を収容する蓄熱槽１１、蓄熱用熱交換器１０に流入する冷媒を減圧する第3の減圧装置９を有する蓄熱装置と、を備えて構成され、これら熱源装置と空調負荷装置と蓄熱装置の各構成機器を冷媒配管と冷媒の流路を切替える開閉弁１２、１３、１４、１５、１６で連結して冷凍サイクル回路を構成している。
蓄熱槽内の蓄熱材は、融点が０℃より高く２０℃より低い蓄熱材が用いられる。これにより、夜間蓄冷時や昼間蓄冷利用冷房時あるいは冷房蓄冷同時運転において、蓄冷や冷熱放出の際に相変化時の潜熱を有効に活用でき、また、従来の氷蓄熱に比べて圧縮機の圧力比を低くできるので、蓄熱式空気調和装置の省エネルギー化を図ることが可能となる。
このような蓄熱材として融点が０℃より高く２０℃より低い水和物からなる水和物蓄熱材が好適であり、例えば、テトラｎ−ブチルアンモニウム塩を主材とする水溶液を冷却して水和物を形成させて用いる。テトラｎ−ブチルアンモニウム塩として臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムの水溶液中の濃度が約40wt％の場合、凝固融解温度は約１２℃であり、0℃で凝固融解する氷に比べて高い温度で潜熱蓄冷熱が可能である。
融点が０℃より高く２０℃より低い水和物からなる水和物蓄熱材の他の例としては、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウム水和物などのトリｎ−ブチルnペンチルアンモニウム塩、テトラｉｓｏ−アミルアンモニウム塩、テトラｎ−ブチルフォスフォニウム塩、トリｉｓｏアミルサルフォニウム塩などが挙げられる。
また、融点が０℃より高く２０℃より低い蓄熱材として、水和物蓄熱材の他にテトラデカンなどパラフィン系や、トリメチロールエタンや、無機塩を用いてもよい。
このような蓄熱材として融点が０℃より高く２０℃より低い水和物からなる水和物蓄熱材が好適であり、例えば、テトラｎ−ブチルアンモニウム塩を主材とする水溶液を冷却して水和物を形成させて用いる。テトラｎ−ブチルアンモニウム塩として臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムの水溶液中の濃度が約40wt％の場合、凝固融解温度は約１２℃であり、0℃で凝固融解する氷に比べて高い温度で潜熱蓄冷熱が可能である。
融点が０℃より高く２０℃より低い水和物からなる水和物蓄熱材の他の例としては、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウム水和物などのトリｎ−ブチルnペンチルアンモニウム塩、テトラｉｓｏ−アミルアンモニウム塩、テトラｎ−ブチルフォスフォニウム塩、トリｉｓｏアミルサルフォニウム塩などが挙げられる。
また、融点が０℃より高く２０℃より低い蓄熱材として、水和物蓄熱材の他にテトラデカンなどパラフィン系や、トリメチロールエタンや、無機塩を用いてもよい。
図1に示す本実施の形態の蓄熱式空気調和装置は、四方切替弁４、開閉弁１２、１３、１４、１５、１６の開閉によって流路を切替えること、および減圧装置６、７ａ、７ｂ、９の絞り開度の調整によって複数のパターンの運転を行うことができる。
複数の運転パターンとしては、（１）蓄熱用熱交換器と蓄熱槽をバイパスした一般冷房運転、（２）主に夜間に実施する冷房用の蓄冷運転、（３）２台の圧縮機を運転し室外側熱交換器で凝縮した冷媒を蓄熱用熱交換器で過冷却させることにより蓄冷を利用した冷房を実施する蓄冷利用過冷却冷房運転、（４）１台の圧縮機を運転し室外側熱交換器を停止し蓄熱用熱交換器のみで冷媒を凝縮させることにより蓄冷を利用した冷房を実施する蓄冷利用凝縮冷房運転、（５）冷房と蓄冷を同時に実施する冷房蓄冷同時運転、（６）蓄熱用熱交換器と蓄熱槽をバイパスした一般暖房運転、（７）主に夜間に実施する暖房用の蓄熱運転、（８）一般暖房運転での暖房能力以上の暖房負荷が存在したときに選択される２台の圧縮機を運転する第１の蓄熱利用暖房運転（９）１台の圧縮機を運転し室外側熱交換器を停止し蓄熱用熱交換器のみで冷媒を蒸発させることにより蓄熱を利用した暖房を実施する第２の蓄熱利用暖房運転、（１０）暖房と蓄熱を同時に実施する暖房蓄熱同時運転、が可能である。
複数の運転パターンとしては、（１）蓄熱用熱交換器と蓄熱槽をバイパスした一般冷房運転、（２）主に夜間に実施する冷房用の蓄冷運転、（３）２台の圧縮機を運転し室外側熱交換器で凝縮した冷媒を蓄熱用熱交換器で過冷却させることにより蓄冷を利用した冷房を実施する蓄冷利用過冷却冷房運転、（４）１台の圧縮機を運転し室外側熱交換器を停止し蓄熱用熱交換器のみで冷媒を凝縮させることにより蓄冷を利用した冷房を実施する蓄冷利用凝縮冷房運転、（５）冷房と蓄冷を同時に実施する冷房蓄冷同時運転、（６）蓄熱用熱交換器と蓄熱槽をバイパスした一般暖房運転、（７）主に夜間に実施する暖房用の蓄熱運転、（８）一般暖房運転での暖房能力以上の暖房負荷が存在したときに選択される２台の圧縮機を運転する第１の蓄熱利用暖房運転（９）１台の圧縮機を運転し室外側熱交換器を停止し蓄熱用熱交換器のみで冷媒を蒸発させることにより蓄熱を利用した暖房を実施する第２の蓄熱利用暖房運転、（１０）暖房と蓄熱を同時に実施する暖房蓄熱同時運転、が可能である。
前日夜間の蓄冷運転により蓄冷した蓄冷熱を利用して冷房運転をする場合、上記（３）の過冷却方式と上記(4)の直接凝縮方式のいずれかが可能である。
夏季昼間のような高負荷時には２つの圧縮機と室外側熱交換器を運転して上記（３）の過冷却方式蓄冷利用冷房運転を行い、終日ヒートポンプの運転動力を抑制して消費電力を低減できる。
夏季昼間の前後のような中負荷時には室外側熱交換器を停止し１つの圧縮機を運転して上記(4)の直接凝縮方式蓄冷利用冷房運転を行い、一時的ではあるが大幅にヒートポンプの運転動力を抑制して消費電力を低減できる。
夏季昼間のような高負荷時には２つの圧縮機と室外側熱交換器を運転して上記（３）の過冷却方式蓄冷利用冷房運転を行い、終日ヒートポンプの運転動力を抑制して消費電力を低減できる。
夏季昼間の前後のような中負荷時には室外側熱交換器を停止し１つの圧縮機を運転して上記(4)の直接凝縮方式蓄冷利用冷房運転を行い、一時的ではあるが大幅にヒートポンプの運転動力を抑制して消費電力を低減できる。
さらに、春、秋季中間期の昼間のような低負荷時には、直接凝縮方式蓄冷利用冷房運転を行いながら蓄冷利用冷房運転を一時停止し、２つまたは１つの圧縮機と室外側熱交換器を運転して昼間に追加蓄冷と冷房を行う上記（５）の冷房蓄冷同時運転を行う。
ここで直接凝縮方式で蓄冷利用冷房運転している間は圧縮機を１台運転して室外側熱交換器を停止し、冷房蓄冷同時運転の間は常に高効率な運転ポイントで２台の圧縮機を運転できるので、従来に比べて大幅な省エネが可能となる。
一方、前日夜間の蓄熱を利用して暖房空調する場合、暖房負荷が高い場合は上記(8)に示した２台の圧縮機を運転する第１の蓄熱利用暖房運転を行い、暖房負荷が中程度であれば上記(9)に示した１台の圧縮機を運転し室外側熱交換器を停止する蓄熱利用暖房運転を行い、また暖房負荷が低い場合は上記(10)の暖房蓄熱同時運転を行うことで常に高効率な運転ポイントで圧縮機を運転できるので、省エネルギーな暖房が可能となる。
ここで直接凝縮方式で蓄冷利用冷房運転している間は圧縮機を１台運転して室外側熱交換器を停止し、冷房蓄冷同時運転の間は常に高効率な運転ポイントで２台の圧縮機を運転できるので、従来に比べて大幅な省エネが可能となる。
一方、前日夜間の蓄熱を利用して暖房空調する場合、暖房負荷が高い場合は上記(8)に示した２台の圧縮機を運転する第１の蓄熱利用暖房運転を行い、暖房負荷が中程度であれば上記(9)に示した１台の圧縮機を運転し室外側熱交換器を停止する蓄熱利用暖房運転を行い、また暖房負荷が低い場合は上記(10)の暖房蓄熱同時運転を行うことで常に高効率な運転ポイントで圧縮機を運転できるので、省エネルギーな暖房が可能となる。
また、図示していないが、本発明の蓄熱式空気調和装置には、あらかじめ予測し定めた空調負荷の推移パターンに基づき消費電力を最小化するように、あるいは空調負荷の推移をモニタリングした結果に応じて、前記運転パターンから少なくとも一つの運転パターンを選択する手段を備えている。
空調負荷の推移パターンをあらかじめ予測するとは、例えば暦、空気調和装置が設置された地域の公表されている代表的な気象や空調設計データベースあるいはイベントなどの利用形態といった建物固有の影響因子に基づいて、運転対象日の時刻ごとの代表的な空調負荷を予測する。その空調負荷の推移パターン予測に基づき、運転対象日の冷房または暖房運転パターンを選択し、前日夜間に蓄冷運転もしくは蓄熱運転を選択する。
空調負荷の推移パターンをあらかじめ予測するとは、例えば暦、空気調和装置が設置された地域の公表されている代表的な気象や空調設計データベースあるいはイベントなどの利用形態といった建物固有の影響因子に基づいて、運転対象日の時刻ごとの代表的な空調負荷を予測する。その空調負荷の推移パターン予測に基づき、運転対象日の冷房または暖房運転パターンを選択し、前日夜間に蓄冷運転もしくは蓄熱運転を選択する。
以下、上述した１０の運転パターンを説明する。
（１）一般冷房運転
図２は一般冷房運転における冷媒の流れを説明する説明図であり、冷媒の流れる経路を太線で示している。また、開閉弁に関しては「開」状態のものを白抜きで示し、「閉」状態のものを黒塗りで示している。以下、図２に基づいて一般冷房運転における冷媒の流れを説明する。
第1の圧縮機１から吐出された冷媒は第2の圧縮機３へ全量流れ、第2の圧縮機３から吐出された高温高圧の冷媒は四方切替弁４を経由して室外側熱交換器５で凝縮する。液化した冷媒は開弁した第1の減圧装置６と開閉弁13を経由して第2の減圧装置７ａ、７ｂで減圧する。室内側熱交換器８ａ、８ｂで冷媒は蒸発して室内を冷房し、四方切替弁４を経由して第1の圧縮機１に戻る。
（１）一般冷房運転
図２は一般冷房運転における冷媒の流れを説明する説明図であり、冷媒の流れる経路を太線で示している。また、開閉弁に関しては「開」状態のものを白抜きで示し、「閉」状態のものを黒塗りで示している。以下、図２に基づいて一般冷房運転における冷媒の流れを説明する。
第1の圧縮機１から吐出された冷媒は第2の圧縮機３へ全量流れ、第2の圧縮機３から吐出された高温高圧の冷媒は四方切替弁４を経由して室外側熱交換器５で凝縮する。液化した冷媒は開弁した第1の減圧装置６と開閉弁13を経由して第2の減圧装置７ａ、７ｂで減圧する。室内側熱交換器８ａ、８ｂで冷媒は蒸発して室内を冷房し、四方切替弁４を経由して第1の圧縮機１に戻る。
上記の場合において、第1の圧縮機１から吐出された冷媒が室外側熱交換器５で凝縮できる程度に外気温度が低い場合は、開閉弁２を閉弁し、開閉弁１６を開弁して第2の圧縮機３をバイパスして第2の圧縮機３の運転を停止する。このようにすることで省エネ運転が実現できる。
なお、通常一般冷房運転が選択されるのは蓄熱槽１１に蓄冷熱がない場合、蓄熱槽１１に蓄冷熱は存在するがそれを他の時間帯で利用したい場合、あるいはメンテナンスなどで蓄熱槽１１を利用できないときなどが考えられる。
なお、通常一般冷房運転が選択されるのは蓄熱槽１１に蓄冷熱がない場合、蓄熱槽１１に蓄冷熱は存在するがそれを他の時間帯で利用したい場合、あるいはメンテナンスなどで蓄熱槽１１を利用できないときなどが考えられる。
（２）蓄冷運転
以下、蓄冷運転の冷媒の流れを示す図３に基づいて蓄冷運転の冷媒の流れを説明する。
第1の圧縮機１から吐出された冷媒は第2の圧縮機３へ全量流れ、第2の圧縮機３から吐出された高温高圧の冷媒は四方切替弁４を経由して室外側熱交換器５で凝縮する。液化した冷媒は開弁した第1の減圧装置６を経由して第3の減圧装置９で減圧する。冷媒は蓄熱用熱交換器１０で蒸発して蓄熱材を冷却し蓄冷する。
本発明の蓄熱材は、融点が０℃より高く２０℃より低い蓄熱材が用いられる。例えば、テトラｎ−ブチルアンモニウム塩を主材とする水溶液を冷却して水和物を形成させて用いる。テトラｎ−ブチルアンモニウム塩として臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムの水溶液中の濃度が約40wt％の場合、凝固融解温度は約１２℃であり、0℃で凝固融解する氷に比べて高い温度で潜熱蓄冷熱が可能である。
以下、蓄冷運転の冷媒の流れを示す図３に基づいて蓄冷運転の冷媒の流れを説明する。
第1の圧縮機１から吐出された冷媒は第2の圧縮機３へ全量流れ、第2の圧縮機３から吐出された高温高圧の冷媒は四方切替弁４を経由して室外側熱交換器５で凝縮する。液化した冷媒は開弁した第1の減圧装置６を経由して第3の減圧装置９で減圧する。冷媒は蓄熱用熱交換器１０で蒸発して蓄熱材を冷却し蓄冷する。
本発明の蓄熱材は、融点が０℃より高く２０℃より低い蓄熱材が用いられる。例えば、テトラｎ−ブチルアンモニウム塩を主材とする水溶液を冷却して水和物を形成させて用いる。テトラｎ−ブチルアンモニウム塩として臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムの水溶液中の濃度が約40wt％の場合、凝固融解温度は約１２℃であり、0℃で凝固融解する氷に比べて高い温度で潜熱蓄冷熱が可能である。
蓄熱材として氷でなく融点が０℃より高く２０℃より低い蓄熱材を用いるので、蓄冷時の冷媒蒸発温度が０℃より高いため、圧縮機は氷蓄熱に比べて圧力比の小さいものを用いることができるので消費電力が小さく省エネが実現できる。
また、冷房蓄冷同時運転において、室内熱交換器内での冷媒蒸発温度と同程度の温度（圧力）で蓄熱用熱交換器で冷媒を蒸発させて蓄冷することができるので、冷媒の分岐、合流時に圧力調整する必要がなく、圧力調整機器が不要であり、蓄熱式空気調和装置の簡素化が可能で省コストとすることができる。
また、冷房蓄冷同時運転において、室内熱交換器内での冷媒蒸発温度と同程度の温度（圧力）で蓄熱用熱交換器で冷媒を蒸発させて蓄冷することができるので、冷媒の分岐、合流時に圧力調整する必要がなく、圧力調整機器が不要であり、蓄熱式空気調和装置の簡素化が可能で省コストとすることができる。
蓄熱用熱交換器１１で蒸発した冷媒は四方切替弁４を経由して第1の圧縮機１に戻る。第1の圧縮機１から吐出された冷媒が室外側熱交換器５で凝縮できる程度に外気温度が低い場合は、開閉弁２を閉弁、開閉弁１６を開弁して第2の圧縮機３をバイパスして第2の圧縮機３の運転を停止することもできる。このようにすることで省エネ運転が実現できる。
なお、通常蓄冷運転が選択されるのは夜間電力を利用して蓄熱槽に蓄冷熱する場合である。蓄冷運転時に、センサなどの信号で所定の蓄冷熱量に達したと判断した場合は蓄冷運転を停止する。
なお、通常蓄冷運転が選択されるのは夜間電力を利用して蓄熱槽に蓄冷熱する場合である。蓄冷運転時に、センサなどの信号で所定の蓄冷熱量に達したと判断した場合は蓄冷運転を停止する。
（３）蓄冷利用過冷却冷房運転
以下、蓄冷利用過冷却冷房運転の冷媒の流れを示す図４に基づいて蓄冷利用過冷却冷房運転の冷媒の流れを説明する。
第1の圧縮機１から吐出された冷媒は第2の圧縮機３へ全量流れ、第2の圧縮機３から吐出された高温高圧の冷媒は四方切替弁４を経由して室外側熱交換器５で凝縮する。液化した冷媒は開弁した第1の減圧装置６と第3の減圧装置９を経由して蓄熱用熱交換器１０で蓄熱材と熱交換して過冷却状態になる。
以下、蓄冷利用過冷却冷房運転の冷媒の流れを示す図４に基づいて蓄冷利用過冷却冷房運転の冷媒の流れを説明する。
第1の圧縮機１から吐出された冷媒は第2の圧縮機３へ全量流れ、第2の圧縮機３から吐出された高温高圧の冷媒は四方切替弁４を経由して室外側熱交換器５で凝縮する。液化した冷媒は開弁した第1の減圧装置６と第3の減圧装置９を経由して蓄熱用熱交換器１０で蓄熱材と熱交換して過冷却状態になる。
蓄熱用熱交換器１０を経由して過冷却状態になった冷媒は、第2の減圧装置７ａ、７ｂで減圧して室内側熱交換器８ａ、８ｂで蒸発して室内を冷房し、四方切替弁４を経由して第1の圧縮機１に戻る。
上記の場合において、第1の圧縮機３から吐出された冷媒が室外側熱交換器５で凝縮できる程度に外気温度が低い場合は、開閉弁２を閉弁、開閉弁１６を開弁して第2の圧縮機３をバイパスして第2の圧縮機３の運転を停止することもでき、この場合には省エネ運転が実現できる。
上記の場合において、第1の圧縮機３から吐出された冷媒が室外側熱交換器５で凝縮できる程度に外気温度が低い場合は、開閉弁２を閉弁、開閉弁１６を開弁して第2の圧縮機３をバイパスして第2の圧縮機３の運転を停止することもでき、この場合には省エネ運転が実現できる。
（４）蓄冷利用凝縮冷房運転
以下、蓄冷利用凝縮冷房運転の冷媒の流れを示す図５に基づいて蓄冷利用凝縮冷房運転の冷媒の流れを説明する。
第1の圧縮機１から吐出された冷媒は開弁した第3の減圧装置９を経由して蓄熱用熱交換器１０で蓄熱槽１１の蓄熱材により冷却され凝縮する。
以下、蓄冷利用凝縮冷房運転の冷媒の流れを示す図５に基づいて蓄冷利用凝縮冷房運転の冷媒の流れを説明する。
第1の圧縮機１から吐出された冷媒は開弁した第3の減圧装置９を経由して蓄熱用熱交換器１０で蓄熱槽１１の蓄熱材により冷却され凝縮する。
蓄熱用熱交換器１０を通過して液化した冷媒は第2の減圧装置７ａ、７ｂで減圧し、室内側熱交換器８ａ、８ｂで蒸発して室内を冷房し、四方切替弁４を経由して第1の圧縮機１に戻る。
第1の圧縮機１から吐出された冷媒は蓄熱材の温度で凝縮できる状態にあるので、この運転パターンでは第2の圧縮機３は常に停止している。
蓄冷利用過冷却冷房運転は電力ピーク時間に使用する電力の一部を夜間蓄冷として他の時間へ移行するいわゆるピークシフトと呼ばれる運転方法で、蓄冷利用凝縮冷房運転は圧縮機を１台のみ運転し室外熱交換器を停止して電力ピーク時間帯の電気使用量を抑えるいわゆるピークカットと呼ばれる運転方法である。ここで蓄冷利用過冷却冷房運転と蓄冷利用凝縮冷房運転の選択については、空調負荷パターンや蓄熱式空気調和装置の仕様に応じて総合的に判断されるものである。
またこれらの蓄冷利用冷房運転においてセンサなどで蓄冷量がなくなったと判断された場合は、蓄冷熱空調装置の運転停止あるいは前記一般冷房運転あるいは後述の冷房蓄冷同時運転のいずれの運転へ切換える。
蓄冷利用過冷却冷房運転は電力ピーク時間に使用する電力の一部を夜間蓄冷として他の時間へ移行するいわゆるピークシフトと呼ばれる運転方法で、蓄冷利用凝縮冷房運転は圧縮機を１台のみ運転し室外熱交換器を停止して電力ピーク時間帯の電気使用量を抑えるいわゆるピークカットと呼ばれる運転方法である。ここで蓄冷利用過冷却冷房運転と蓄冷利用凝縮冷房運転の選択については、空調負荷パターンや蓄熱式空気調和装置の仕様に応じて総合的に判断されるものである。
またこれらの蓄冷利用冷房運転においてセンサなどで蓄冷量がなくなったと判断された場合は、蓄冷熱空調装置の運転停止あるいは前記一般冷房運転あるいは後述の冷房蓄冷同時運転のいずれの運転へ切換える。
（５）冷房蓄冷同時運転
以下、冷房蓄冷同時運転の冷媒の流れを示す図６に基づいて冷房蓄冷同時運転の冷媒の流れを説明する。
第1の圧縮機１から吐出された冷媒は第2の圧縮機３へ全量流れ、第2の圧縮機３から吐出された高温高圧の冷媒は四方切替弁４を経由して室外側熱交換器５で凝縮する。液化した冷媒は開弁した第1の減圧装置６を経由して、第2の減圧装置７ａ、７ｂと室内側熱交換器８ａ、８ｂならびに第3の減圧装置９と蓄熱用熱交換器１０へ並列に流れる。
以下、冷房蓄冷同時運転の冷媒の流れを示す図６に基づいて冷房蓄冷同時運転の冷媒の流れを説明する。
第1の圧縮機１から吐出された冷媒は第2の圧縮機３へ全量流れ、第2の圧縮機３から吐出された高温高圧の冷媒は四方切替弁４を経由して室外側熱交換器５で凝縮する。液化した冷媒は開弁した第1の減圧装置６を経由して、第2の減圧装置７ａ、７ｂと室内側熱交換器８ａ、８ｂならびに第3の減圧装置９と蓄熱用熱交換器１０へ並列に流れる。
室内側熱交換器８ａ、８ｂ内の冷媒の蒸発温度は一般的に約10℃であり、他方、本実施の形態の蓄熱材は約１２℃で凝固融解するので、室内側熱交換器８ａ、８ｂと蓄熱用熱交換器１０に並列に冷媒を送り、それぞれにおいて同温度圧力で冷媒を蒸発させることができ、冷房と同時に蓄冷が可能である。室内側熱交換器８ａ、８ｂと蓄熱用熱交換器１０からの冷媒は四方切替弁４を経由して第1の圧縮機１に戻る。
もちろん室内側熱交換器８ａ、８ｂの出側に第4の減圧装置を設けて蓄熱用熱交換器１０からの冷媒と合流させてもよい。
もちろん室内側熱交換器８ａ、８ｂの出側に第4の減圧装置を設けて蓄熱用熱交換器１０からの冷媒と合流させてもよい。
第1の圧縮機１から吐出された冷媒が室外側熱交換器５で凝縮できる程度に外気温度が低い場合は、開閉弁２を閉弁、開閉弁１６を開弁して第2の圧縮機３をバイパスして第2の圧縮機の運転を停止することができ、この場合には省エネ運転が実現できる。
通常、冷房蓄冷同時運転は、第1から第3のいずれかの蓄冷利用冷房運転において蓄熱槽１１に蓄冷可能でかつ冷房負荷が装置の冷房能力より小さいときに実施される。運転は蓄熱槽１１に蓄冷可能な最大熱量が蓄えられたとき、あるいは蓄熱槽１１には蓄冷余力があっても残りの時間帯で冷房負荷の全量を蓄冷熱で賄えるときに、第1から第3のいずれかの蓄冷利用冷房運転へ切換える。
通常、冷房蓄冷同時運転は、第1から第3のいずれかの蓄冷利用冷房運転において蓄熱槽１１に蓄冷可能でかつ冷房負荷が装置の冷房能力より小さいときに実施される。運転は蓄熱槽１１に蓄冷可能な最大熱量が蓄えられたとき、あるいは蓄熱槽１１には蓄冷余力があっても残りの時間帯で冷房負荷の全量を蓄冷熱で賄えるときに、第1から第3のいずれかの蓄冷利用冷房運転へ切換える。
（６）一般暖房運転
以下、一般暖房運転の冷媒の流れを示す図７に基づいて一般暖房運転の冷媒の流れを説明する。
第1の圧縮機１から吐出された冷媒は第2の圧縮機３へ全量流れ、第2の圧縮機３から吐出された高温高圧の冷媒は四方切替弁４を経由して室内側熱交換器８ａ、８ｂで凝縮し室内を暖房する。液化した冷媒は開弁した第2の減圧装置７ａ、７ｂと開閉弁１３を経由して第1の減圧装置６で減圧する。室外側熱交換器５で冷媒は蒸発し、四方切替弁４を経由して第1の圧縮機１に戻る。
室外側熱交換器５で蒸発し第1の圧縮機１から吐出された冷媒が室内側熱交換器で暖房できる程度に外気温度が高い場合は、開閉弁２を閉弁、開閉弁１６を開弁して第2の圧縮機３をバイパスして第2の圧縮機３の運転を停止することができ、これによって省エネ運転が実現できる。
通常一般暖房運転が選択されるのは蓄熱槽１１に蓄熱がない場合、蓄熱槽１１に蓄熱は存在するがそれを他の時間帯で利用したい場合、蓄熱槽内の蓄熱材温度が外気温度よりも低い場合、あるいはメンテナンスなどで蓄熱槽を利用できないときなどが考えられる。
以下、一般暖房運転の冷媒の流れを示す図７に基づいて一般暖房運転の冷媒の流れを説明する。
第1の圧縮機１から吐出された冷媒は第2の圧縮機３へ全量流れ、第2の圧縮機３から吐出された高温高圧の冷媒は四方切替弁４を経由して室内側熱交換器８ａ、８ｂで凝縮し室内を暖房する。液化した冷媒は開弁した第2の減圧装置７ａ、７ｂと開閉弁１３を経由して第1の減圧装置６で減圧する。室外側熱交換器５で冷媒は蒸発し、四方切替弁４を経由して第1の圧縮機１に戻る。
室外側熱交換器５で蒸発し第1の圧縮機１から吐出された冷媒が室内側熱交換器で暖房できる程度に外気温度が高い場合は、開閉弁２を閉弁、開閉弁１６を開弁して第2の圧縮機３をバイパスして第2の圧縮機３の運転を停止することができ、これによって省エネ運転が実現できる。
通常一般暖房運転が選択されるのは蓄熱槽１１に蓄熱がない場合、蓄熱槽１１に蓄熱は存在するがそれを他の時間帯で利用したい場合、蓄熱槽内の蓄熱材温度が外気温度よりも低い場合、あるいはメンテナンスなどで蓄熱槽を利用できないときなどが考えられる。
（７）蓄熱運転
以下、蓄熱運転の冷媒の流れを示す図８に基づいて蓄熱運転の冷媒の流れを説明する。
第1の圧縮機１から吐出された冷媒は第2の圧縮機３へ全量流れ、第2の圧縮機３から吐出された高温高圧の冷媒は四方切替弁４を経由して蓄熱用熱交換器１０で凝縮し蓄熱材を加熱して蓄熱する。このとき、蓄熱材は温水溶液として蓄熱される。
蓄熱用熱交換器１０で凝縮して液化した冷媒は開弁した第3の減圧装置９を経由して第1の減圧装置６で減圧する。そして、減圧した冷媒は室外側熱交換器５で蒸発し、四方切替弁４を経由して第1の圧縮機１に戻る。
室外側熱交換器５で蒸発し第1の圧縮機１から吐出された冷媒が所定の温度で蓄熱できる程度に外気温度が高い場合は、開閉弁２を閉弁、開閉弁１６を開弁して第2の圧縮機３をバイパスして第2の圧縮機３の運転を停止することができ、これによって省エネ運転を実現できる。
通常蓄熱運転が選択されるのは夜間電力を利用して蓄熱槽に蓄熱する場合である。蓄熱運転時に、センサなどの信号で所定の蓄熱量に達したと判断した場合は蓄熱運転を停止する。
以下、蓄熱運転の冷媒の流れを示す図８に基づいて蓄熱運転の冷媒の流れを説明する。
第1の圧縮機１から吐出された冷媒は第2の圧縮機３へ全量流れ、第2の圧縮機３から吐出された高温高圧の冷媒は四方切替弁４を経由して蓄熱用熱交換器１０で凝縮し蓄熱材を加熱して蓄熱する。このとき、蓄熱材は温水溶液として蓄熱される。
蓄熱用熱交換器１０で凝縮して液化した冷媒は開弁した第3の減圧装置９を経由して第1の減圧装置６で減圧する。そして、減圧した冷媒は室外側熱交換器５で蒸発し、四方切替弁４を経由して第1の圧縮機１に戻る。
室外側熱交換器５で蒸発し第1の圧縮機１から吐出された冷媒が所定の温度で蓄熱できる程度に外気温度が高い場合は、開閉弁２を閉弁、開閉弁１６を開弁して第2の圧縮機３をバイパスして第2の圧縮機３の運転を停止することができ、これによって省エネ運転を実現できる。
通常蓄熱運転が選択されるのは夜間電力を利用して蓄熱槽に蓄熱する場合である。蓄熱運転時に、センサなどの信号で所定の蓄熱量に達したと判断した場合は蓄熱運転を停止する。
（８）第１の蓄熱利用暖房運転
以下、第１の蓄熱利用暖房運転の冷媒の流れを示す図９に基づいて第１の蓄熱利用暖房運転における冷媒の流れを説明する。
図１２に示すように、室内側熱交換器８ａ、８ｂで凝縮して室内を暖房し、液化した冷媒を蓄熱用熱交換器１０と室外側熱交換器５に並列に流して蒸発させ、第1の圧縮機１に戻すことにより、第2の蓄熱利用暖房運転の実施も可能となる。この運転モードは一般暖房運転での暖房能力以上の暖房負荷が存在したときに選択される。
さらに、本発明の蓄熱材は融点が０℃より高く２０℃より低い蓄熱材が用いられ、例えば、臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムの約40wt％濃度水溶液であって、その凝固融解温度は約１２℃である。このような蓄熱材の温水溶液で温熱を蓄えることにより、蓄熱利用時には１２℃までは顕熱を放出し、１２℃で潜熱を放出するため、従来より知られている水のような顕熱のみの場合に比べて大量の熱を放出することができ、圧縮機の圧力比を低くできるので効率の高い蓄熱利用暖房運転ができる。
以下、第１の蓄熱利用暖房運転の冷媒の流れを示す図９に基づいて第１の蓄熱利用暖房運転における冷媒の流れを説明する。
図１２に示すように、室内側熱交換器８ａ、８ｂで凝縮して室内を暖房し、液化した冷媒を蓄熱用熱交換器１０と室外側熱交換器５に並列に流して蒸発させ、第1の圧縮機１に戻すことにより、第2の蓄熱利用暖房運転の実施も可能となる。この運転モードは一般暖房運転での暖房能力以上の暖房負荷が存在したときに選択される。
さらに、本発明の蓄熱材は融点が０℃より高く２０℃より低い蓄熱材が用いられ、例えば、臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムの約40wt％濃度水溶液であって、その凝固融解温度は約１２℃である。このような蓄熱材の温水溶液で温熱を蓄えることにより、蓄熱利用時には１２℃までは顕熱を放出し、１２℃で潜熱を放出するため、従来より知られている水のような顕熱のみの場合に比べて大量の熱を放出することができ、圧縮機の圧力比を低くできるので効率の高い蓄熱利用暖房運転ができる。
（９）第２の蓄熱利用暖房運転
以下、第２の蓄熱利用暖房運転の冷媒の流れを示す図１０に基づいて第２の蓄熱利用暖房運転の冷媒の流れを説明する。
第1の圧縮機１から吐出された冷媒は第2の圧縮機３をバイパスして四方切替弁４を経由して室内側熱交換器８ａ、８ｂで凝縮し室内を暖房する。液化した冷媒は開弁した第2の減圧装置７ａ、７ｂを経由して第3の減圧装置９で減圧する。冷媒は蓄熱用熱交換器１０で蓄熱材と熱交換して蒸発し、第1の圧縮機１に戻る。蓄熱用熱交換器１０における熱交換では蓄熱材に蓄えられた外気温度よりも高い温度の温熱を利用して冷媒の蒸発が行われるため、第1の圧縮機１の吸込み圧力が高くなり、効率的な暖房運転ができる。また、第2の圧縮機３と室外側熱交換器５のファンは停止しているので、この点でも省エネルギーとなる。
以下、第２の蓄熱利用暖房運転の冷媒の流れを示す図１０に基づいて第２の蓄熱利用暖房運転の冷媒の流れを説明する。
第1の圧縮機１から吐出された冷媒は第2の圧縮機３をバイパスして四方切替弁４を経由して室内側熱交換器８ａ、８ｂで凝縮し室内を暖房する。液化した冷媒は開弁した第2の減圧装置７ａ、７ｂを経由して第3の減圧装置９で減圧する。冷媒は蓄熱用熱交換器１０で蓄熱材と熱交換して蒸発し、第1の圧縮機１に戻る。蓄熱用熱交換器１０における熱交換では蓄熱材に蓄えられた外気温度よりも高い温度の温熱を利用して冷媒の蒸発が行われるため、第1の圧縮機１の吸込み圧力が高くなり、効率的な暖房運転ができる。また、第2の圧縮機３と室外側熱交換器５のファンは停止しているので、この点でも省エネルギーとなる。
（１０）暖房蓄熱同時運転
以下、暖房蓄熱同時運転の冷媒の流れを示す図１１に基づいて暖房蓄熱同時運転の冷媒の流れを説明する。
第1の圧縮機１から吐出された冷媒は第2の圧縮機３へ全量流れ、第2の圧縮機３から吐出された高温高圧の冷媒は四方切替弁４を経由して、室内側熱交換器８ａ、８ｂと蓄熱用熱交換器１０へ並列に流れる。室内側熱交換器８ａ、８ｂに流れた冷媒は凝縮することによって室内を暖房して凝縮し、蓄熱用熱交換器１０へ流れた冷媒は蓄熱材と熱交換して凝縮する。液化した冷媒は経路途中で合流し、第1の減圧装置６で減圧して室外側熱交換器５で蒸発し、第1の圧縮機１へ戻る。
以下、暖房蓄熱同時運転の冷媒の流れを示す図１１に基づいて暖房蓄熱同時運転の冷媒の流れを説明する。
第1の圧縮機１から吐出された冷媒は第2の圧縮機３へ全量流れ、第2の圧縮機３から吐出された高温高圧の冷媒は四方切替弁４を経由して、室内側熱交換器８ａ、８ｂと蓄熱用熱交換器１０へ並列に流れる。室内側熱交換器８ａ、８ｂに流れた冷媒は凝縮することによって室内を暖房して凝縮し、蓄熱用熱交換器１０へ流れた冷媒は蓄熱材と熱交換して凝縮する。液化した冷媒は経路途中で合流し、第1の減圧装置６で減圧して室外側熱交換器５で蒸発し、第1の圧縮機１へ戻る。
室外側熱交換器５で蒸発し第1の圧縮機１から吐出された冷媒が所定の温度で暖房、蓄熱できる程度に外気温度が高い場合は、開閉弁２を閉弁、開閉弁１６を開弁して第2の圧縮機３をバイパスして第2の圧縮機３の運転を停止することができ、これによって省エネ運転を実現できる。
通常、暖房蓄熱同時運転は、蓄熱利用暖房運転において蓄熱槽１１に蓄熱可能でかつ暖房負荷が装置の暖房能力より小さいときに実施され、蓄熱槽に蓄熱可能な最大熱量が蓄えられたとき、あるいは蓄熱槽１１には蓄熱余力があっても残りの時間帯で必要と予測される暖房負荷に対して蓄熱利用暖房運転が可能であるとき、蓄熱利用暖房運転へ切換える。
通常、暖房蓄熱同時運転は、蓄熱利用暖房運転において蓄熱槽１１に蓄熱可能でかつ暖房負荷が装置の暖房能力より小さいときに実施され、蓄熱槽に蓄熱可能な最大熱量が蓄えられたとき、あるいは蓄熱槽１１には蓄熱余力があっても残りの時間帯で必要と予測される暖房負荷に対して蓄熱利用暖房運転が可能であるとき、蓄熱利用暖房運転へ切換える。
以下においては、蓄熱材として氷を用いた場合と、融点が１２℃の水和物蓄熱材を用いた場合における蓄熱式空気調和装置の各圧縮機の圧縮機前後の圧力比を比較した。
表１〜表３はこの比較結果をまとめた表である。
表１には蓄熱材として氷を用いた場合の第１の圧縮機（第１段目）の圧力比が示されている。また、表２には蓄熱材として上記の水和物蓄熱材を用いた場合の第１の圧縮機（第１段目）の圧力比が示されている。さらに、表３には氷蓄熱材と水和物蓄熱材を用いた場合の第２の圧縮機（第２段目）の圧力比が示されている。
各表においては、運転モード、蒸発温度、出口飽和圧相当温度、圧縮機前後の圧力比がそれぞれ示されている。また、冷媒として各表に示されるようにR134a、R407C、R410Aの３種類の場合について示されている。
表１〜表３はこの比較結果をまとめた表である。
表１には蓄熱材として氷を用いた場合の第１の圧縮機（第１段目）の圧力比が示されている。また、表２には蓄熱材として上記の水和物蓄熱材を用いた場合の第１の圧縮機（第１段目）の圧力比が示されている。さらに、表３には氷蓄熱材と水和物蓄熱材を用いた場合の第２の圧縮機（第２段目）の圧力比が示されている。
各表においては、運転モード、蒸発温度、出口飽和圧相当温度、圧縮機前後の圧力比がそれぞれ示されている。また、冷媒として各表に示されるようにR134a、R407C、R410Aの３種類の場合について示されている。
氷蓄熱材を用いた場合の蓄冷における第１段圧縮機前後の圧力比は、表１に示されるように2.7〜3.0である。これに対して、水和物蓄熱材を用いた場合の蓄冷における第１段圧縮機前後の圧力比は表２に示されるように1.8〜1.9である。
このように、水和物蓄熱材を用いることで、第１段圧縮機における圧力比を小さくすることができ、圧縮能力の小さい圧縮機を採用できることから、設備費のコストを低減できる。また、運転状態においても圧力比が小さくなるため、第1の圧縮機が効率化され、省エネ運転が実現される。
このように、水和物蓄熱材を用いることで、第１段圧縮機における圧力比を小さくすることができ、圧縮能力の小さい圧縮機を採用できることから、設備費のコストを低減できる。また、運転状態においても圧力比が小さくなるため、第1の圧縮機が効率化され、省エネ運転が実現される。
１ 第１の圧縮機、２ 開閉弁、３ 第２の圧縮機、４ 四方切替弁、５ 室外機側熱交換器、６ 第１の減圧装置、７ａ、７ｂ 第２の減圧装置、８ａ、８ｂ 室内側熱交換器、９ 第３の減圧装置、１０ 蓄熱用熱交換器、１１ 蓄熱槽、１２、１３、１４、１５、１６ 開閉弁。
Claims (9)
- 直列に配置されて冷媒を加圧する第１、第２の圧縮機、冷媒回路を切り替える四方切替弁、外気と冷凍サイクルの冷媒との熱交換を行う室外側熱交換器、該室外側熱交換器に流入する冷媒を減圧する第1の減圧装置を有する熱源装置と、
室内に設置されて室内空気と冷凍サイクルの冷媒との熱交換を行う室内側熱交換器、該室内側熱交換器に流入する冷媒を減圧する第2の減圧装置を有する空調負荷装置と、
融点が０℃より高く２０℃より低い蓄熱材、該蓄熱材を貯留する蓄熱槽、該蓄熱材と冷凍サイクルの冷媒とを熱交換させる蓄熱用熱交換器と、該蓄熱用熱交換器に流入する冷媒を減圧する第3の減圧装置を有する蓄熱装置と、を備え、
これら熱源装置と、空調負荷装置と、蓄熱装置の全部または一部が開閉弁を介して冷媒配管で接続されて冷凍サイクル回路を構成し、
前記蓄熱装置を作動させないで冷房を行う一般冷房運転時と、蓄熱材に冷熱を蓄熱する蓄冷運転時と、室外側熱交換器で凝縮した冷媒を蓄熱材の冷熱を利用して過冷却する蓄冷利用過冷却冷房運転時には室外側熱交換器と第１、第２の圧縮機を運転する冷凍サイクル回路が形成でき、
蓄熱材の冷熱を利用して冷媒を凝縮させて冷房を行う蓄冷利用直接凝縮冷房運転時には室外側熱交換器を停止し第１の圧縮機を一段運転する冷凍サイクル回路が形成できるように、
冷媒配管および開閉弁が設けられていることを特徴とする蓄熱式空気調和装置。 - 冷房運転と蓄冷運転を同時に行う冷房蓄冷同時運転時は室外側熱交換器と第１、第２の圧縮機を運転する冷凍サイクル回路を形成できるように、
冷媒配管および開閉弁が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱式空気調和装置。 - 直列に配置されて冷媒を加圧する第１、第２の圧縮機、冷媒回路を切り替える四方切替弁、外気と冷凍サイクルの冷媒との熱交換を行う室外側熱交換器、該室外側熱交換器に流入する冷媒を減圧する第1の減圧装置を有する熱源装置と、
室内に設置されて室内空気と冷凍サイクルの冷媒との熱交換を行う室内側熱交換器、該室内側熱交換器に流入する冷媒を減圧する第2の減圧装置を有する空調負荷装置と、
融点が０℃より高く２０℃より低い蓄熱材、該蓄熱材を貯留する蓄熱槽、該蓄熱材と冷凍サイクルの冷媒とを熱交換させる蓄熱用熱交換器と、該蓄熱用熱交換器に流入する冷媒を減圧する第3の減圧装置を有する蓄熱装置と、を備え、
これら熱源装置と、空調負荷装置と、蓄熱装置の全部または一部が開閉弁を介して冷媒配管で接続されて冷凍サイクル回路を構成し、
冷凍サイクル回路として、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室外側熱交換器、第2の減圧装置、室内側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される一般冷房用回路と、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室外側熱交換器、第3の減圧装置、蓄熱用熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される蓄冷用回路と、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室外側熱交換器、蓄熱用熱交換器、第2の減圧装置、室内側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される蓄冷利用過冷却冷房運転回路と、
第1の圧縮機、蓄熱用熱交換器、第2の減圧装置、室内側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される蓄冷利用直接凝縮冷房運転回路と、
を形成できるように冷媒配管および開閉弁が設けられていることを特徴とする蓄熱式空気調和装置。 - 第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室外側熱交換器、第2の減圧装置、室内側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続し、さらに室外側熱交換器と第2の減圧装置を接続する回路から分岐して、第3の減圧装置、蓄熱用熱交換器の順に接続すると共に蓄熱用熱交換器の出側を室内側熱交換器の出側の回路に接続して構成される冷房蓄冷同時運転回路を形成できるように冷媒配管および開閉弁が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の蓄熱式空気調和装置。
- 冷凍サイクル回路として、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室内側熱交換器、第1の減圧装置、室外側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される一般暖房用回路と、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、蓄熱用熱交換器、第1の減圧装置、室外側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される蓄熱用回路と、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室内側熱交換器、第1の減圧装置、室外側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続し、さらに室内側熱交換器と第1の減圧装置を接続する回路から分岐して第3の減圧装置、蓄熱用熱交換器および第1の圧縮機の順に接続して構成される第１の蓄熱利用暖房運転回路と、
を形成できるように冷媒配管および開閉弁が設けられていることを特徴とする請求項３または４に記載の蓄熱式空気調和装置。 - 冷凍サイクル回路として、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室内側熱交換器、第1の減圧装置、室外側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される一般暖房用回路と、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、蓄熱用熱交換器、第1の減圧装置、室外側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される蓄熱用回路と、
第1の圧縮機、四方切替弁、室内側熱交換器、第3の減圧装置、蓄熱用熱交換器、第1の圧縮機の順に接続して構成される第２の蓄熱利用暖房運転回路と、
を形成できるように冷媒配管および開閉弁が設けられていることを特徴とする請求項３または４に記載の蓄熱式空気調和装置。 - 冷凍サイクル回路として、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、室内側熱交換器、第1の減圧装置、室外側熱交換器、四方切替弁および第１の圧縮機の順に接続し、さらに第2の圧縮機と室内側熱交換器とを接続する回路から分岐して蓄熱用熱交換器を接続すると共に蓄熱用熱交換器の出側を室内側熱交換器と第1の減圧装置を結ぶ回路に接続して構成される暖房蓄熱同時運転回路と、
を形成できるように冷媒配管および開閉弁が設けられていることを特徴とする請求項３〜６の何れか一項に記載の蓄熱式空気調和装置。 - 請求項１から７のいずれかに記載の蓄熱式空気調和装置の運転方法であって、
第2の圧縮機をバイバスする回路を設け、外気温が所定範囲外であるときに、第１の圧縮機だけの単段圧縮運転を行うことを特徴とする蓄熱式空気調和装置の運転方法。 - 直列に配置されて冷媒を加圧する第１、第２の圧縮機、冷媒回路を切り替える四方切替弁、外気と冷凍サイクルの冷媒との熱交換を行う室外側熱交換器、該室外側熱交換器に流入する冷媒を減圧する第1の減圧装置を有する熱源装置と、
室内に設置されて室内空気と冷凍サイクルの冷媒との熱交換を行う室内側熱交換器、該室内側熱交換器に流入する冷媒を減圧する第2の減圧装置を有する空調負荷装置と、
融点が０℃より高く２０℃より低い蓄熱材、該蓄熱材を貯留する蓄熱槽、該蓄熱材と冷凍サイクルの冷媒とを熱交換させる蓄熱用熱交換器と、該蓄熱用熱交換器に流入する冷媒を減圧する第3の減圧装置を有する蓄熱装置と、を備え、
これら熱源装置と、空調負荷装置と、蓄熱装置の全部または一部が開閉弁を介して冷媒配管で接続されて冷凍サイクル回路を構成し、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室外側熱交換器、第2の減圧装置、室内側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される一般冷房用回路と、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室外側熱交換器、蓄熱用熱交換器、第2の減圧装置、室内側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される蓄冷利用過冷却冷房運転回路と、
第1の圧縮機、蓄熱用熱交換器、第2の減圧装置、室内側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続して構成される蓄冷利用直接凝縮冷房運転回路と、
第1の圧縮機、第2の圧縮機、四方切替弁、室外側熱交換器、第2の減圧装置、室内側熱交換器、四方切替弁および第1の圧縮機の順に接続し、さらに室外側熱交換器と第2の減圧装置を接続する回路から分岐して、第3の減圧装置、蓄熱用熱交換器の順に接続すると共に蓄熱用熱交換器の出側を室内側熱交換器の出側の回路に接続して構成される冷房蓄冷同時運転回路と、
を形成できるように冷媒配管および開閉弁が設けられてなる蓄熱式空気調和装置の運転方法であって、
予め定めた空調負荷の推移又は空調負荷の推移をモニタリングした結果に応じて、一般冷房運転、蓄冷利用過冷却冷房運転、蓄冷利用直接凝縮冷房運転及び冷房蓄冷同時運転のうちいずれか一つを選択して運転を行うことを特徴とする蓄熱式空気調和装置の運転方法。
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