JPH10232093A - 蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄熱装置の熱交換部分を改良することによ
り、蓄熱性能の向上、装置の小型化、低コスト化、及び
信頼性の向上を達成する。 【解決手段】 圧縮機(21)、四路切換弁(22)、室外熱交
換器(23)、電動膨張弁(EV-1)、及び室内熱交換器(24)を
冷媒配管(26)で接続した冷媒循環回路(20)を設ける。圧
縮機(21)の吐出側配管と、室外熱交換器(23)と電動膨張
弁(EV-1)との間の配管との間に、蓄熱冷媒回路(2a)を設
ける。蓄熱冷媒回路(2a)は、過冷却熱交換器(50)を備え
る。過冷却熱交換器(50)は、蓄熱槽(31)を備えた水循環
回路(30)に接続され、冷媒と水との間で熱交換可能に構
成されている。過冷却熱交換器(50)は、銅製の伝熱プレ
ートを積層して形成されたプレート式熱交換器で構成さ
れている。伝熱プレートには、従来よりも微細な波状突
起が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、水又は水
溶液等の蓄熱媒体を過冷却状態まで冷却した後、この過
冷却状態を解消することによりスラリー状の氷を生成
し、この氷を冷熱源として貯蔵したり、あるいは蓄熱媒
体を冷媒によって加熱し、温水を温熱源として貯留する
蓄熱装置に係り、特に、この種の装置における熱交換部
分の改良に関する。

【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、膨張機構及び過冷却熱交換器の冷媒熱交換
部を冷媒配管によって順次接続してなる冷媒循環回路
と、蓄熱槽、過冷却熱交換器の蓄熱媒体熱交換部、及び
過冷却解消部を水配管によって順次接続してなる水循環
回路とを備えたものが知られている。

【０００３】この種の氷蓄熱装置の製氷動作としては、
蓄熱槽から水配管へ取り出した水（蓄熱媒体）を、蓄熱
媒体熱交換部において冷媒熱交換部の冷媒と熱交換して
過冷却状態まで冷却し、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。そして、
この氷を蓄熱槽に供給して貯留する。

【０００４】また、この蓄熱槽に貯留された氷の冷熱を
利用して室内の冷房を行う際には、氷によって冷却され
た冷水を水循環回路に循環させ、圧縮機からの吐出冷媒
を、過冷却熱交換器において、蓄熱媒体熱交換部を流れ
る冷水と熱交換させて凝縮させる。そして、この凝縮し
た冷媒を減圧した後、室内に設置された熱交換器で蒸発
させて、室内空気を冷却する。

【０００５】ところで、上記過冷却熱交換器は、一般に
はシェルアンドチューブ型の熱交換器により構成されて
いる。つまり、例えば、円筒状のシェル内に複数本の伝
熱管を収容し、伝熱管の内部に水を、外部に冷媒を各々
流すことにより、この両者間で熱交換を行うように構成
されている。また、この種の熱交換器にあっては、伝熱
管内で水の過冷却状態が解消した場合には、その体積膨
張によって伝熱管が破損してしまうおそれがある。その
ため、伝熱管の破損を回避するために、伝熱管の肉厚を
大きく設定したり、その内部に変形可能な樹脂製の棒材
を挿入し、上記体積膨張を棒材の変形によって吸収可能
としている。

【０００６】しかし、このように、伝熱管の肉厚を大き
く設定したり、その内部に棒材を挿入していることか
ら、十分な水流量を確保しながら冷却性能を高く設定す
るためには、熱交換器を大型化する必要があり、これに
伴って装置全体の大型化を招いていた。

【０００７】従って、シェルアンドチューブ型熱交換器
では、構造上、小型化に対して限界があった。

【０００８】一方、コンパクトかつ高性能な熱交換器と
して、複数の伝熱プレートを積層して構成されるプレー
ト式熱交換器が知られている。一般的に、プレート式熱
交換器では、伝熱促進のために伝熱プレートの表面に細
かい溝を形成している。例えば、ピッチが８ｍｍ程度の
正弦波状の凹凸の突起が形成されたものが知られてい
る。

【０００９】プレート式熱交換器は、熱交換を行う両流
体が薄い伝熱プレートを挟んで近接しており、しかも上
記の伝熱促進のための突起が設けられていることから、
蓄熱装置用の過冷却熱交換器としても、概ね優れた性能
を発揮すると考えられる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のプレー
ト式熱交換器は、もっぱらステンレス材（ＳＵＳ材）で
形成された伝熱プレートを積層して構成されている。そ
の理由として、下記のような沿革的な理由が考えられ
る。すなわち、従来のプレート式熱交換器は、例えば、
日本冷凍協会編集の「新版・第４版 冷凍空調便覧（応
用編）」の第７５９頁に記載されているように、牛乳の
冷蔵等、食品の冷蔵などの目的に使用されてきた。その
ため、耐食性に優れ、食品を汚染しない材料で伝熱プレ
ートを形成する必要があった。

【００１１】ところが、上記従来のプレート式熱交換器
は、蓄熱装置の過冷却熱交換器に使用する場合には、以
下のような課題があった。まず、ステンレス材の加工性
が劣るため、伝熱促進用の突起を、過冷却熱交換器用に
細かいピッチで形成するのには限界があった。また、ス
テンレスは熱伝導率が低いため、上記突起の伝熱促進効
果を除外すると、冷媒と蓄熱媒体との間の熱交換は必ず
しも良好であるとはいえなかった。また、過冷却熱交換
器として使用した場合、熱交換器内の過冷却水の一部が
氷化して膨張してしまうことがある。しかし、上記プレ
ート式熱交換器では、伝熱プレートが剛性の大きいステ
ンレス材で形成されているので、過冷却水の体積膨張に
よって、伝熱プレートが破損し、ひいては熱交換器全体
の破損を招くことがあった。

【００１２】従って、従来のプレート式熱交換器は、蓄
熱装置の過冷却熱交換器に適しているとはいえなかっ
た。

【００１３】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、蓄熱装置の熱交換部
分を改良することにより、蓄熱性能の向上、装置の小型
化、低コスト化、及び信頼性の向上を図ることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、主熱交換器として、銅材又はアルミ材で
形成された伝熱プレートを積層して構成されたプレート
式熱交換器を用いることとした。

【００１５】具体的には、請求項１に記載の発明が講じ
た手段は、蓄熱媒体が循環する蓄熱媒体循環回路(30)
と、熱媒体が循環する熱媒体循環回路(20,80)とを備
え、該蓄熱媒体循環回路(30)の蓄熱媒体と熱媒体循環回
路(20,80)の熱媒体とを熱交換させて蓄熱媒体循環回路
(30)の蓄熱槽(31)に蓄熱するようにした蓄熱装置におい
て、少なくとも上記蓄熱媒体と熱媒体とを熱交換させる
主熱交換器(50)は、銅材で形成された伝熱プレート(P)
を積層して構成されたプレート式熱交換器である構成と
したものである。

【００１６】上記発明特定事項により、伝熱プレート
(P)の熱伝導率が従来よりも大きくなる。また、伝熱プ
レート(P)の加工性が向上することにより、伝熱プレー
ト(P)の表面に、より細かい突起が形成され得ることに
なる。そのため、伝熱性能が向上し、蓄熱装置の運転効
率が向上する。また、コストが低減する。更に、主熱交
換器(50)を過冷却熱交換器として使用して場合に、主熱
交換器(50)内で蓄熱媒体が氷化しても、銅材は剛性が小
さいので、伝熱プレート(P)が変形することによって蓄
熱媒体の体積膨張を吸収する。そのため、主熱交換器(5
0)の破損の危険性が減少し、蓄熱装置の信頼性が向上す
ることになる。

【００１７】請求項２に記載の発明が講じた手段は、蓄
熱媒体が循環する蓄熱媒体循環回路(30)と、熱媒体が循
環する熱媒体循環回路(20,80)とを備え、該蓄熱媒体循
環回路(30)の蓄熱媒体と熱媒体循環回路(20,80)の熱媒
体とを熱交換させて蓄熱媒体循環回路(30)の蓄熱槽(31)
に蓄熱するようにした蓄熱装置において、少なくとも上
記蓄熱媒体と熱媒体とを熱交換させる主熱交換器(50)
は、アルミ材で形成された伝熱プレート(P)を積層して
構成されたプレート式熱交換器である構成としたもので
ある。

【００１８】上記発明特定事項により、銅材と同様に熱
伝導率が大きく加工性に優れたアルミ材によって伝熱プ
レート(P)が形成される。そのため、上記と同様に、運
転効率が向上し、コストが低減すると共に、蓄熱装置の
信頼性が向上することになる。

【００１９】請求項３に記載の発明が講じた手段は、請
求項１又は２のいずれか一つに記載の蓄熱装置におい
て、熱媒体は、冷媒から成り、熱媒体循環回路(20)は、
上記冷媒が蒸発及び凝縮を繰り返して循環する冷凍サイ
クルの冷媒回路(20)から構成されている構成としたもの
である。

【００２０】上記発明特定事項により、具体的な構成に
よって、熱媒体循環回路(20)が簡易に構成される。

【００２１】請求項４に記載の発明が講じた手段は、請
求項１又は２のいずれか一つに記載の蓄熱装置におい
て、熱媒体は、不凍液から成り、熱媒体循環回路(80)
は、蓄熱媒体循環回路(30)が接続された主熱交換器(50)
と、冷凍サイクルの冷媒回路(20A)が接続された熱交換
器(81)との間に構成され、上記不凍液が両熱交換器(50,
81)の間を循環する構成としたものである。

【００２２】上記発明特定事項により、主熱交換器(50)
内では不凍液と蓄熱媒体とが流通することとなり、熱交
換器(50)には大きな圧力が加わらない。そのため、伝熱
プレート(P)の肉厚を小さくすることができ、熱交換器
(50)が小型化され得ることとなる。

【００２３】請求項５に記載の発明が講じた手段は、請
求項１又は２のいずれか一つに記載の蓄熱装置におい
て、蓄熱媒体は水であり、蓄熱槽(31)に貯留された氷水
が空気調和の冷熱源となる構成としたものである。

【００２４】上記発明特定事項により、安価で取扱い性
に優れた水を蓄熱媒体として使用でき、蓄熱装置が安価
で信頼性の高いものとなる。また、蓄熱媒体たる水は空
気調和の冷熱源として使用されるので、水質の制約が少
ない。そのため、この水が銅製又はアルミ製の伝熱プレ
ート(P)によって汚染されたとしても、使用の際に問題
となることがない。

【００２５】

【発明の実施の形態１】以下、本発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００２６】実施形態１に係る蓄熱式空気調和装置(10)
は、熱媒体である冷媒が循環する冷媒循環回路(20)と、
蓄熱媒体である水が循環する水循環回路(30)とを備えて
構成されている。本空気調和装置(10)は、冷媒と水とを
熱交換させるいわゆる直膨式の空気調和装置(10)であ
る。

【００２７】−空気調和装置(10)の構成−空気調和装置
(10)の構成を、冷媒循環回路(20)、水循環回路(30)の順
に説明する。

【００２８】冷媒循環回路(20)は、圧縮機(21)、四路切
換弁(22)、室外熱交換器(23)、室外電動膨張弁(EV-1)、
室内電動膨張弁(EV-2)、室内熱交換器(24)、及びアキュ
ムレータ(25)が、冷媒配管(26)によって接続されて構成
される可逆運転自在なメイン冷媒回路(27)から構成され
ている。そして、室内熱交換器(24)及び室内電動膨張弁
(EV-2)が室内ユニットに設けられる一方、圧縮機(21)等
の他の要素機器が室外ユニットに設けられている。

【００２９】更に、冷媒循環回路(20)には、蓄熱冷媒回
路(2a)、種氷回路(2b)、及びホットガス回路(2c)が設け
られている。

【００３０】蓄熱冷媒回路(2a)は、後述する冷蓄熱運転
時や冷蓄熱利用の冷房運転時などに冷媒が循環する回路
であって、一端が室外熱交換器(23)と室外電動膨張弁(E
V-1)との間に、他端が四路切換弁(22)とアキュムレータ
(25)との間に接続されるとともに、第１電磁弁(SV-1)、
予熱器(11)、蓄熱電動膨張弁(EV-3)、主熱交換器たる過
冷却熱交換器(50)、及び第２電磁弁(SV-2)が順に接続さ
れて構成されている。

【００３１】種氷回路(2b)は、後述する水循環回路(30)
において種氷を生成させるための回路であって、一端が
蓄熱冷媒回路(2a)における蓄熱電動膨張弁(EV-3)と過冷
却熱交換器(50)との間に、他端が過冷却熱交換器(50)と
第２電磁弁(SV-2)との間に接続されるとともに、キャピ
ラリーチューブ(CP)及び種氷生成器(13)が順に接続され
て構成されている。

【００３２】ホットガス回路(2c)は、冷蓄熱利用の冷房
運転時等に圧縮機(21)の吐出冷媒を過冷却熱交換器(50)
に供給する回路であって、一端が圧縮機(21)の吐出側
に、他端が蓄熱冷媒回路(2a)における第２電磁弁(SV-2)
と過冷却熱交換器(50)との間に接続され、第３電磁弁(S
V-3)を備えている。

【００３３】以上が冷媒循環回路(20)の構成である。

【００３４】一方、水循環回路(30)は、図２に示すよう
に、蓄熱槽(31)、ポンプ(32)、予熱器(11)、混合器(3
3)、過冷却熱交換器(50)、及び過冷却解消部(34)が水配
管(35)によって接続されて構成されている。

【００３５】そして、過冷却熱交換器(50)は、後述する
ように、プレート式熱交換器であって、冷媒循環回路(2
0)を流れる冷媒と水循環回路(30)を流れる水との間で熱
交換を行わせ、冷蓄熱運転時には水を過冷却状態まで冷
却する。

【００３６】予熱器(11)は、二重管型熱交換器であっ
て、内側管の外側を冷媒が、内側管の内側を水が流れ、
蓄熱槽(31)から流れてきた氷水を加熱して、水配管(35)
を流れる氷片を融解するように構成されている。

【００３７】種氷生成器(13)は、過冷却熱交換器(50)の
下流側に位置して水配管(35)に取り付けられ、水配管(3
5)を流れる水の一部を冷媒循環回路(20)を流れる冷媒に
よって冷却氷化し、それを種氷として過冷却解消部(34)
に向かって供給するように構成されている。

【００３８】混合器(33)及び過冷却解消部(34)は、いず
れも中空円筒状の容器より構成され、接線方向に導入し
た水が旋回流となるように構成されている。そして、混
合器(33)は、予熱器(11)で加熱された水と氷とを攪拌し
て氷の融解を促進させる一方、過冷却解消部(34)は、種
氷生成器(13)で生成された種氷と過冷却熱交換器(50)で
生成された過冷却水とを攪拌して過冷却状態を解消する
ように構成されている。

【００３９】次に、過冷却熱交換器(50)について説明す
る。

【００４０】図３の分解斜視図に示すように、過冷却熱
交換器(50)はプレート式の熱交換器である。詳しくは、
２枚のフレーム(51,52)の間に複数枚の伝熱プレート
(P)、つまり伝熱プレート(53)〜(58)が重ね合わされ、
この伝熱プレート(P)の間に流体通路(A,B)が形成されて
いる。

【００４１】以下、図３〜図５を参照して、各伝熱プレ
ート(53)〜(58)の形状及び各流路(A,B)について説明す
る。

【００４２】伝熱プレート(P)は、銅製の平板、つまり
銅材で形成された平板をプレス加工し、その表面を波板
状に形成することによって構成されている。伝熱プレー
ト(P)は、波形状の異なる第１タイプのプレート(53),(5
5),(57)と、第２タイプのプレート(54),(56),…,(58)と
が交互に重ね合わされ、これらがろう付けにより一体的
に接合されている。なお、図４は第１タイプのプレート
(53)が最も手前側に位置している状態で伝熱プレート(5
3)〜(58)が重ね合わされた状態を、図５は第２タイプの
プレート(54)を示している。

【００４３】まず、第１タイプのプレート(53)について
説明する。図４に示すように、このプレート(53)は、流
体の流通経路を形成するための開口(61)〜(64)が四隅部
に形成されているとともに、その他の部分は波板状に形
成されている。この波形状としては、正弦波状の波を形
成する第１の突出部としての山部（図４における太線部
分）と、第２の突出部としての谷部（図４における細線
部分）とが交互に形成されている。図６に示す波のピッ
チ(L)、すなわち、山部と山部との間の距離及び谷部と
谷部との間の距離は、それぞれ４ｍｍに形成されてい
る。

【００４４】上記の波形状について詳しく説明すると、
山部と谷部の延長方向が図４の右方向に向かうにしたが
って上側に傾斜するように配設された上方傾斜部(53a)
と、下側に傾斜するように配設された下方傾斜部(53b)
とが交互に形成されたいわゆるヘリンボーン形状となっ
ている。

【００４５】一方、図５に示すように、第２タイプのプ
レート(54)も、第１タイプのプレート(53)と同様に、流
体の流通経路を形成するための開口(61)〜(64)が四隅部
に形成されているとともに、その他の部分は波板状に形
成されている。そして、この第２タイプのプレート(54)
は、波形状が第１タイプのものと異なっている。

【００４６】詳しく説明すると、第２タイプのプレート
(54)もヘリンボーン形状に形成されているが、山部と谷
部の延長方向が、第１タイプのものと異なっている。す
なわち、上述した第１タイプのプレート(53)は、図４に
示すように、左端から上方傾斜部(53a)、下方傾斜部(53
b)の順でヘリンボーン形状が構成されているのに対し、
第２タイプのプレート(54)は、図５に示すように、左端
から下方傾斜部(54b)、上方傾斜部(54a)の順でヘリンボ
ーン形状が構成されている。

【００４７】次に、各伝熱プレート(53)〜(58)の配設状
態について説明する。図３において最も手前側に位置す
る第１プレート(53)は、第１タイプのプレートであり、
各開口(61)〜(64)の周囲を囲むようにシール部(71)が形
成されている。シール部(71)は、各開口(61)〜(64)の周
囲がフレーム(51)に向かって突出して成っており、この
突出部で成るシール部(71)がフレーム(51)に当接するこ
とで、各開口(61)〜(64)の周囲をシールしている。

【００４８】また、第１プレート(53)と第２タイプのプ
レートで成る第２プレート(54)との間には、図３におけ
る左下に位置する第１開口(61)の周囲と右上に位置する
第２開口(62)の周囲とを囲むようにシール部(72)が形成
されている。つまり、第１プレート(53)と第２プレート
(54)との間では、図３における右下に位置する第３開口
(63)と左上に位置する第４開口(64)との間で流体（水）
の流通が可能となっている。一方、第２プレート(54)
と、これに隣接する第３プレート(55)との間には、第３
開口(63)の周囲と第４開口(64)の周囲とを囲むようにシ
ール部(73)が形成されている。つまり、第２プレート(5
4)と第３プレート(55)との間では、第１開口(61)と第２
開口(62)との間で流体（冷媒）の流通が可能となってい
る。このようにして隣り合う流路に異なる流体、つまり
冷媒と水とが流れるように、第１タイプの伝熱プレート
(53,55,57,…)と第２タイプの伝熱プレート(54,56,…,5
8)とが交互に重ね合わされ、これらが一体的にろう付け
されている。このろう付け部分は、少なくとも上述した
各シール部(71,72,73)及び各伝熱プレート(53)〜(58)の
周縁部である。

【００４９】図６は、各伝熱プレート(53)〜(57)の重な
り合い状態を示している。このような重なり合い状態に
おける流体の流通状態について説明すると、例えば、第
１プレート(53)と第２プレート(54)との間に形成される
流路では、この流路断面において第１プレート(53)に近
い領域（図６における上側の領域）を流れる流体は、第
２プレート(54)の山部を乗り越えながら、第１プレート
(53)の山部の延長方向に沿って流れる。一方、第２プレ
ート(54)に近い領域（図６における下側の領域）を流れ
る流体は、第１プレート(53)の谷部（下方への突出部）
を乗り越えながら、第２プレート(54)の山部の延長方向
に沿って流れる。つまり、各流路(A),(B)において、各
流体は乱れの大きな状態（例えば乱流状態）で流れるこ
とになり、高い熱貫流率で熱交換が行われる構成であ
る。

【００５０】そして、一方（図３の手前側）のフレーム
(51)には、各開口(61)〜(64)に対応して配管(75)〜(78)
が接続されている。すなわち、第１開口(61)に対して冷
媒導入配管(75)が、第２開口(62)に対して冷媒導出配管
(76)が、第３開口(63)に対して水導入配管(77)が、第４
開口(64)に対して水導出配管(78)がそれぞれ接続されて
いる。

【００５１】上記のような構成であるために、各伝熱プ
レート(53)〜(58)の間には、冷媒流路(A)と水流路(B)と
が交互に形成されている。つまり、図３に示す実線矢印
のように、冷媒は、冷媒導入配管(75)を経て各第１開口
(61,61,…)から冷媒流路(A,A,…)に流入し、その後、各
第２開口(62,62,…)を経て冷媒導出配管(76)から導出さ
れるようになっている。同様に、水は、図３に示す波線
矢印のように、水導入配管(77)を経て各第３開口(63,6
3,…)から水流路(B,B,…)に流入し、その後、各第４開
口(64)を経て水導出配管(78)から導出されるようになっ
ている。このようにして、伝熱プレート(53)〜(58)を介
して冷媒と水とが熱交換を行うように構成されている。

【００５２】−空気調和装置(10)の運転動作− 次に、蓄熱式空気調和装置(10)の運転動作について説明
する。本空気調和装置(10)では、通常の冷房運転及び暖
房運転の他に、氷を生成して蓄熱槽(31)に貯留する冷蓄
熱運転、及び、蓄熱槽(31)内の氷を冷熱源として利用す
る冷蓄熱利用冷房運転が可能である。

【００５３】−冷蓄熱運転− まず、過冷却熱交換器(50)を用いた冷蓄熱運転について
説明する。この運転モードでは、図７に示すように、四
路切換弁(22)が実線側に切り換えられ、蓄熱電動膨張弁
(EV-3)が所定開度に調整される一方、他の電動膨張弁(E
V-1),(EV-2)を閉鎖する。また、第１電磁弁(SV-1)及び
第２電磁弁(SV-2)を開口し、第３電磁弁(SV-3)を閉鎖す
る。

【００５４】この状態において、冷媒循環回路(20)で
は、冷媒は、図７に矢印で示すように循環する。具体的
には、圧縮機(21)から吐出された冷媒は、室外熱交換器
(23)で外気と熱交換して凝縮する。その後、この冷媒
は、蓄熱冷媒回路(2a)に流入し、蓄熱電動膨張弁(EV-3)
で減圧した後、過冷却熱交換器(50)で水と熱交換して蒸
発し、この水を過冷却状態、例えば−２℃の状態まで冷
却する。その後、上記冷媒はアキュムレータ(25)を経て
圧縮機(21)に吸入される。

【００５５】また、本運転にあっては、冷媒の一部が蓄
熱電動膨張弁(EV-3)の下流側から種氷回路(2b)に分流
し、キャピラリーチューブ(CP)によって減圧された後、
種氷生成器(13)で蒸発し、アキュムレータ(25)を経て圧
縮機(21)に吸入される。この種氷生成器(13)において、
冷媒は、水配管(35)を流れる水を冷却し、種氷を水配管
(35)の内壁面に生成する。

【００５６】一方、水循環回路(30)では、ポンプ(32)を
駆動させることにより水が循環する。蓄熱槽(31)から流
出した水は、ポンプ(32)を経て、予熱器(11)で加熱され
た後、混合器(33)で攪拌される。その後、この水は過冷
却熱交換器(50)で冷媒と熱交換して冷却され、所定の過
冷却状態になって過冷却熱交換器(50)から流出する。そ
して、過冷却熱交換器(50)から流出した過冷却状態の水
は、種氷生成器(13)において更に冷却され、種氷を水配
管(35)の内壁面に生成する。その後、この種氷の周囲で
氷核が生成され、この氷核を含んだ過冷却水は過冷却解
消部(34)に供給される。そして、過冷却解消部(34)にお
いて、氷核と過冷却水とが攪拌され、蓄熱用のスラリー
状の氷が生成されて蓄熱槽(31)に回収され、貯留され
る。

【００５７】本運転時には、予熱器(11)に比較的高温の
冷媒が流れ、仮に蓄熱槽(31)から氷が流出しても、予熱
器(11)において加熱されて融解し、過冷却熱交換器(50)
に氷が混入することが回避される。

【００５８】上述したように、本過冷却熱交換器(50)で
は、伝熱プレート(P)の突起のピッチが小さく、冷媒及
び水は共に乱れの大きな状態で流れている。そのため、
冷媒と水とは高い熱貫流率で熱交換が行われるため、水
は急速に冷却される。

【００５９】以上のようにして、過冷却熱交換器(50)を
用いた冷蓄熱運転が行われる。

【００６０】−冷蓄熱利用冷房運転− 図８に示すように、この運転モードでは、四路切換弁(2
2)を実線側に設定し、室内電動膨張弁(EV-2)を所定開度
に制御し、他の電動膨張弁(EV-1),(EV-3)を全開にす
る。また、第１電磁弁(SV-1)及び第３電磁弁(SV-3)を開
口し、第２電磁弁(SV-2)を閉鎖する。

【００６１】この状態で、水循環回路(30)においては、
ポンプ(32)を駆動して冷水を循環させる。蓄熱槽(31)内
の冷水はポンプ(32)、予熱器(11)、混合器(33)を順に通
過した後、過冷却熱交換器(50)に流入する。そして、過
冷却熱交換器(50)に流入した冷水は、冷媒と熱交換を行
い加熱される。その後、加熱された水は過冷却熱交換器
(50)を流出し、過冷却解消部(34)を経て蓄熱槽(31)に流
入する。そして、加熱された水は蓄熱槽(31)内に貯留さ
れた氷と熱交換して冷却され、冷水となって、再び蓄熱
槽(31)から流出して水循環回路(30)を循環する。

【００６２】一方、冷媒循環回路(20)においては、冷媒
は、図８に矢印で示すように循環する。具体的には、圧
縮機(21)から吐出された冷媒は分流し、その一部が四路
切換弁(22)を経て室外熱交換器(23)を流れ、室外熱交換
器(23)で外気と熱交換して凝縮する。また、他の吐出冷
媒は、ホットガス回路(2c)を経て過冷却熱交換器(50)に
流れ、水循環回路(30)を循環する冷水と熱交換を行って
凝縮する。つまり、この冷水を冷熱源として利用する。
そして、室外熱交換器(23)及び過冷却熱交換器(50)で凝
縮したそれぞれ冷媒は、合流して室内電動膨張弁(EV-2)
で減圧された後、室内熱交換器で蒸発し、室内空気を冷
却した後、アキュムレータ(25)を経て圧縮機(21)に吸入
される。

【００６３】以上の動作によって、蓄熱槽(31)内に貯留
された氷の冷熱を利用した室内の冷房が行われる。

【００６４】−通常冷房運転及び通常暖房運転− 通常冷房運転及び通常暖房運転は、過冷却熱交換器(50)
を用いた運転ではないが、その動作を簡単に説明する。

【００６５】通常冷房運転では、四路切換弁(22)は図１
の実線側に切り換えられ、室外電動膨張弁(EV-1)は過熱
度制御される。室内電動膨張弁(EV-2)は全開状態に制御
され、蓄熱電動膨張弁(EV-3)は全閉状態に制御される。
一方、各電磁弁(SV-1),(SV-2),(SV-3)は、共に閉鎖され
る。

【００６６】この状態において、圧縮機(21)から吐出さ
れた冷媒は、室外熱交換器(23)で外気と熱交換して凝縮
する。その後、この冷媒は室外電動膨張弁(EV-1)で減圧
した後、室内熱交換器(24)で蒸発して、アキュムレータ
(25)を経て圧縮機(21)に吸入される。この循環動作によ
って、室内の冷房が行われる。

【００６７】一方、通常暖房運転では、四路切換弁(22)
は図１の波線側に切り換えられ、室内電動膨張弁(EV-2)
は所定開度に制御され、室外電動膨張弁(EV-1)は全開状
態に、蓄熱電動膨張弁(EV-3)は全閉状態に制御される。
各電磁弁(SV-1),(SV-2),(SV-3)は共に閉鎖される。

【００６８】この状態において、圧縮機(21)から吐出さ
れた冷媒は、室内熱交換器(24)を流れ、室内空気と熱交
換して凝縮し、室内空気を加熱する。その後、この冷媒
は、室内電動膨張弁(EV-2)で減圧した後、室外熱交換器
(23)で外気と熱交換して蒸発する。その後、冷媒はアキ
ュムレータ(25)を経て圧縮機(21)に吸入される。このよ
うな冷媒の循環動作によって室内の暖房が行われる。

【００６９】−蓄熱式空気調和装置(10)の効果− 以上説明したように、本空気調和装置(10)によれば、過
冷却熱交換器(50)としてプレート式熱交換器を用い、そ
の伝熱プレート(P)を銅材で形成している。

【００７０】銅材は従来のステンレス材に比べて、加工
性がよい。そのため、伝熱プレート(P)の表面に形成し
た波形の突起のピッチを小さく形成することができる。
例えば、従来は８ｍｍ程度が限界であったのに対し、本
形態によれば、上記ピッチは４ｍｍ程度にすることがで
きる。従って、従来に比べて流体の乱れを促進すること
ができる。また、熱交換器の単位体積当たりの伝熱面積
が大きくなる。

【００７１】また、銅はステンレスに比べて熱伝導率が
よいため、水と冷媒との熱交換が良好に行われる。本形
態の過冷却熱交換器(50)の場合、耐圧強度の面から、従
来のステンレス材を用いたプレート式熱交換器に比べる
と、各伝熱プレート(P)の板厚を大きくする必要がある
が、銅の熱伝導率はステンレスの熱伝導率の約２０〜２
５倍程度であるので、結果的に従来よりも熱交換特性が
向上する。

【００７２】従って、過冷却熱交換器(50)の伝熱性能が
向上するので、冷蓄熱運転時及び冷蓄熱利用冷房運転時
において、従来と同様の熱交換量を確保するために必要
な冷媒と水との温度差を小さくすることができる。その
ため、冷媒循環回路(20)の高低圧差を小さくすることが
でき、圧縮機(21)の入力を減少させることが可能とな
る。その結果、空気調和装置(10)の運転効率が向上す
る。逆に、運転効率を従来と同様にすると、同一の熱交
換量を得るために必要とされる熱交換器の容積が小さく
なるので、過冷却熱交換器(50)を小型化することもでき
る。従って、空気調和装置(10)をコンパクトにすること
が可能となる。

【００７３】また、銅材はステンレス材に比べて安価で
ある。そのため、銅材を用いることによってプレート式
熱交換器を安価に構成することができ、空気調和装置(1
0)の低コスト化を達成することが可能となる。

【００７４】蓄熱槽(31)内に貯留された冷水は、冷蓄熱
利用冷房運転時に冷媒を冷却するために用いられるもの
であるので、水質が劣っていても問題はない。従って、
過冷却熱交換器(50)の伝熱プレート(P)に錆が発生し、
水循環回路(30)を循環する水が熱交換の際に汚染されて
も、空気調和装置(10)の性能に悪影響を与えることがな
い。

【００７５】銅材はステンレス材に比べて剛性が小さ
い。つまり、変形しやすい。従って、過冷却熱交換器(5
0)内で一部の水の過冷却状態が解消し、流路内で体積膨
張したとしても、伝熱プレート(P)が変形することによ
り、その体積膨張は吸収される。そのため、過冷却熱交
換器(50)の破損の危険性は小さい。従って、空気調和装
置(10)の信頼性が向上する。

【００７６】

【発明の実施の形態２】実施形態２は、実施形態１の空
気調和装置(10)において、主熱交換器たる過冷却熱交換
器(50)の伝熱プレート(P)の材料を、銅からアルミニウ
ムに替えたものである。つまり、過冷却熱交換器(50)
を、アルミ材の伝熱プレート(P)を積層して形成したプ
レート式熱交換器で構成したものである。

【００７７】プレート式熱交換器の構造は、実施形態１
のプレート式熱交換器を同様であるので説明は省略す
る。

【００７８】実施形態２の空気調和装置においても、ア
ルミニウムは安価であり加工性に優れ、その熱伝導率は
ステンレスの約１０〜１５倍程度と大きいので、実施形
態１と同様の効果が得られる。

【００７９】

【発明の実施の形態３】図９に示すように、実施形態３
に係る蓄熱式空気調和装置(100)は、冷媒循環回路(20A)
と、熱媒体であるブラインが循環するブライン循環回路
(80)と、蓄熱媒体である水が循環する水循環回路(30)と
を備えている。ブライン循環回路(80)は、冷媒循環回路
(20A)と水循環回路(30)との間に設けられている。ブラ
イン循環回路(80)を循環するブラインは、冷媒から吸収
した冷熱又は温熱を水に供給する役目を果たし、水と冷
媒との熱交換を間接的に行わせる。このように、本空気
調和装置(100)は、いわゆる間膨式の空気調和装置であ
る。

【００８０】−空気調和装置(100)の構成− 空気調和装置(100)の構成を説明する。冷媒循環回路(20
A)は、圧縮機(21)、四路切換弁(22)、室外熱交換器(2
3)、電動膨張弁(EV-4)、ブライン−冷媒熱交換器(81)、
及びアキュムレータ(25)が、冷媒配管(26)によって接続
されて構成されている。

【００８１】ブライン循環回路(80)は、ブラインポンプ
(83)、ブライン−冷媒熱交換器(81)及び主熱交換器(50)
が、配管(84)によって順に接続されて構成されている。

【００８２】水循環回路(30)は、蓄熱回路(30a)と利用
側回路(30b)とから構成されている。蓄熱回路(30a)は、
更に、蓄熱槽(31)から延びる２系統の水循環回路、つま
り第１回路(95)と第２回路(96)とから構成されている。
第１回路(95)は、蓄熱槽(31)、第１水ポンプ(85)、主熱
交換器(50)、及び図示しない過冷却解消部が水配管(86)
によって順に接続されて構成されている。一方、第２回
路(96)は、蓄熱槽(31)、第２水ポンプ(87)、及び水−水
熱交換器(89)が水配管(88)によって順に接続されて構成
されている。これに対し、利用側回路(30b)は、水−水
熱交換器(89)、第３水ポンプ(90)、及び、互いに並列に
配設された複数の室内熱交換器(92)が、水配管(91)によ
って順に接続されて構成されている。

【００８３】主熱交換器(50)は、実施形態１のプレート
式熱交換器と同様の熱交換器である。つまり、主熱交換
器(50)は、銅製の伝熱プレート(P)を積層して形成した
プレート式熱交換器である。従って、主熱交換器(50)に
ついての説明は省略する。なお、本形態の場合、実施形
態１の冷媒流路(A)に該当する部分(A)は、ブラインの流
路となる。

【００８４】ブライン−冷媒熱交換器(81)及び水−水熱
交換器(89)も、プレート式熱交換器から構成されてい
る。ただし、本形態に係る空気調和装置(100)は、主熱
交換器(50)が銅製のプレート式熱交換器から構成されて
いることを特徴とするので、ブライン−冷媒熱交換器(8
1)又は水−水熱交換器(89)は、他の形態の熱交換器であ
ってもよい。

【００８５】−空気調和装置(100)の動作− 次に、空気調和装置(100)の動作を説明する。空気調和
装置(100)では、通常冷房運転及び通常暖房運転の他
に、氷を生成して蓄熱槽(31)に貯留する冷蓄熱運転、蓄
熱槽(31)内の氷を冷熱源として利用する冷蓄熱利用冷房
運転、蓄熱槽(31)内に温水を貯留する温蓄熱運転、及び
蓄熱槽(31)内の温熱を利用した温蓄熱利用暖房運転が可
能である。以下、各運転について説明する。

【００８６】−冷蓄熱運転− まず、主熱交換器(50)を用いた冷蓄熱運転を説明する。
冷蓄熱運転では、冷媒循環回路(20A)、ブライン循環回
路(80)、及び水循環回路(30)の蓄熱回路(30a)の第１回
路(95)を起動させる一方、第２回路(96)及び利用側回路
(30b)の運転を停止させる。

【００８７】冷媒循環回路(20A)では、四路切換弁(22)
は図１０の波線側に設定される。この状態において、冷
媒循環回路(20A)内の冷媒は、図１０の波線の矢印で示
すように循環する。具体的には、圧縮機(21)から吐出さ
れた冷媒は、四路切換弁(22)を経た後、室外熱交換器(2
3)で外気と熱交換し、凝縮する。凝縮した冷媒は、電動
膨張弁(EV-4)で減圧した後、ブライン−冷媒熱交換器(8
1)においてブラインと熱交換して蒸発する。そして、ブ
ライン−冷媒熱交換器(81)を流出し、四路切換弁(22)を
通過した後、アキュムレータ(25)を経て圧縮機(21)に吸
入される。

【００８８】ブライン循環回路(80)においては、ブライ
ンポンプ(83)から吐出されたブラインは、ブライン−冷
媒熱交換器(81)において冷媒によって冷却され、低温の
ブラインとなる。そして、この低温のブラインはブライ
ン−冷媒熱交換器(81)を流出後、主熱交換器(50)に流入
し、ここで水と熱交換を行って、水を過冷却する。主熱
交換器(50)を流出したブラインは、ブラインポンプ(83)
に吸入し、その後再び吐出され、上記の循環動作を繰り
返す。

【００８９】水循環回路(30)の第１回路(95)において
は、蓄熱槽(31)から第１水ポンプ(85)に吸入された水
は、第１水ポンプ(85)を流出後、主熱交換器(50)に流入
する。そして、主熱交換器(50)に流入した水は、低温の
ブラインと熱交換を行って、所定の過冷却状態、例えば
−２℃の状態になるまで冷却される。過冷却状態となっ
た水は、主熱交換器(50)を流出後、図示しない過冷却解
消部により過冷却状態が解消され、スラリー状の氷とな
って蓄熱槽(31)に流入する。そして、このスラリー状の
氷は蓄熱槽(31)に貯留される。

【００９０】以上が、空気調和装置(100)の冷蓄熱運転
における動作である。

【００９１】−冷蓄熱利用冷房運転− 次に、冷蓄熱運転によって生成した氷を利用する冷蓄熱
利用冷房運転について説明する。冷蓄熱利用冷房運転で
は、冷媒循環回路(20A)、ブライン循環回路(80)、及び
水循環回路(30)の蓄熱回路(30a)の第１回路(95)を停止
させる一方、第２回路(96)及び利用側回路(30b)を起動
させる。

【００９２】図１１に示すように、水循環回路(30)の蓄
熱回路(30a)の第２回路(96)では、蓄熱槽(31)内の冷水
が第２水ポンプ(87)に吸引され、その後、第２水ポンプ
(87)を流出後、水−水熱交換器(89)に流入する。ここ
で、利用側回路(30b)を循環する２次側水(W2)と熱交換
を行って、この２次側水(W2)を冷却する。そして、２次
側水(W2)と熱交換を行って温度が上昇した１次側水(W1)
は、水−水熱交換器(89)を流出後、蓄熱槽(31)に流入す
る。この１次側水(W1)は、蓄熱槽(31)内に貯留された氷
と熱交換して冷却され、再び冷水となって第２水ポンプ
(87)に吸入され、上記の循環動作を繰り返す。

【００９３】一方、利用側回路(30b)では、水−水熱交
換器(89)において冷却された水(W2)は、第３水ポンプ(9
0)に吸入された後、吐出され、各室内に設置された室内
熱交換器(92)に供給される。室内熱交換器(92)におい
て、この冷水(W2)は、室内空気と熱交換して室内空気を
冷却する。その結果、室内の冷房が行われる。そして、
室内熱交換器(92)を流出した水は、水−水熱交換器(89)
に流入し、ここで１次側水(W1)と熱交換して冷却され、
再び第３水ポンプ(90)によって、各室内熱交換器(92)に
供給される。

【００９４】以上のようにして、蓄熱槽(31)に蓄えられ
た氷を冷熱源として利用する冷蓄熱利用冷房運転が行わ
れる。

【００９５】−温蓄熱運転− 次に、主熱交換器(50)を用いた温蓄熱運転について説明
する。温蓄熱運転では、冷媒循環回路(20A)、ブライン
循環回路(80)、及び水循環回路(30)の蓄熱回路(30a)の
第１回路(95)を起動させる一方、第２回路(96)及び利用
側回路(30b)の運転を停止させる。

【００９６】冷媒循環回路(20A)では、四路切換弁(22)
は、図１０の実線側に設定される。この状態において、
冷媒は、図１０の実線の矢印で示すように循環する。具
体的には、圧縮機(21)から吐出された冷媒は、四路切換
弁(22)を経た後、ブライン−冷媒熱交換器(81)に流入す
る。ここで、冷媒はブライン循環回路(80)を流れるブラ
インと熱交換して凝縮し、ブラインを加熱する。そし
て、ブライン−冷媒熱交換器(81)を流出した後、電動膨
張弁(EV-4)で減圧され、室外熱交換器(23)で蒸発する。
その後、室外熱交換器(23)を流出し、四路切換弁(22)及
びアキュムレータ(25)を経た後、圧縮機(21)に吸入され
る。

【００９７】一方、ブライン循環回路(80)においては、
ブラインポンプ(83)から吐出されたブラインは、ブライ
ン−冷媒熱交換器(81)に流入し、ここで冷媒と熱交換を
行い加熱される。加熱されたブラインは、ブライン−冷
媒熱交換器(81)を流出後、主熱交換器(50)に流入し、主
熱交換器(50)において、水循環回路(30)の蓄熱回路(30
a)の第１回路(95)を流れる水を加熱し、自らは冷却され
る。そして、この冷却されたブラインは、主熱交換器(5
0)を流出し、ブラインポンプ(83)に吸入され、再び上記
の循環動作を繰り返す。

【００９８】水循環回路(30)の蓄熱回路(30a)の第１回
路(95)においては、蓄熱槽(31)内の水は第１水ポンプ(8
5)に吸入された後、吐出されて、主熱交換器(50)に流入
する。ここで、ブラインと熱交換して加熱され、高温の
水となって主熱交換器(50)を流出する。主熱交換器(50)
を流出後、この高温の水は、蓄熱槽(31)に流入し、蓄熱
槽(31)に貯留する。そして、蓄熱槽(31)内の一部の水
は、再び第１水ポンプ(85)に吸入され、上記の循環動作
を繰り返す。

【００９９】このように、第１回路(95)において、水が
循環しながら加熱されることにより、蓄熱槽(31)内の貯
留水の温度は徐々に上昇し、蓄熱槽(31)に温熱源である
温水が蓄えられることになる。

【０１００】−温蓄熱利用暖房運転− 次に、温蓄熱運転によって生成した温水を利用する温蓄
熱利用暖房運転について説明する。温蓄熱利用暖房運転
では、冷媒循環回路(20A)、ブライン循環回路(80)、及
び水循環回路(30)の蓄熱回路(30a)の第１回路(95)を停
止させる一方、第２回路(96)及び利用側回路(30b)を起
動させる。

【０１０１】図１１に示すように、蓄熱回路(30a)の第
２回路(96)では、蓄熱槽(31)内の温水が第２水ポンプ(8
7)に吸引され、その後、第２水ポンプ(87)から吐出され
て水−水熱交換器(89)に流入する。ここで、利用側回路
(30b)を循環する２次側水(W2)と熱交換を行って、２次
側水(W2)を加熱する。そして、２次側水(W2)と熱交換を
行って温度が低下した１次側水(W1)は、水−水熱交換器
(89)を流出後、蓄熱槽(31)に流入する。この１次側水(W
1)は、蓄熱槽(31)内に貯留された温水と熱交換して加熱
され、再び温水となって第２水ポンプ(87)に吸入され、
上記の循環動作を繰り返す。

【０１０２】利用側回路(30b)では、水−水熱交換器(8
9)において加熱された水(W2)は、第３水ポンプ(90)に吸
入された後、吐出され、各室内に設置された室内熱交換
器(92)に供給される。室内熱交換器(92)において、この
温水(W2)は、室内空気と熱交換して室内空気を加熱す
る。その結果、室内の暖房が行われる。そして、室内熱
交換器(92)を流出した水(W2)は、水−水熱交換器(89)に
流入し、ここで１次側水(W1)と熱交換して加熱され、再
び第３水ポンプ(90)によって、各室内熱交換器(92)に供
給される。

【０１０３】以上のようにして、蓄熱槽(31)に蓄えられ
た温水を温熱源として利用する温蓄熱利用暖房運転が行
われる。

【０１０４】−通常冷房運転− 通常冷房運転は、冷媒循環回路(20A)、ブライン循環回
路(80)、及び水循環回路(30)をすべて起動して行う。

【０１０５】冷媒循環回路(20A)では、四路切換弁(22)
が図９の波線側に設定され、圧縮機(21)から吐出された
冷媒が、四路切換弁(22)、室外熱交換器(23)、電動膨張
弁(EV-4)、ブライン−冷媒熱交換器(81)、四路切換弁(2
2)、及びアキュムレータ(25)の順序で、冷媒循環回路(2
0A)を循環する。冷媒は、ブライン−冷媒熱交換器(81)
において蒸発し、ブライン循環回路(80)を流れるブライ
ンを冷却する。

【０１０６】ブライン循環回路(80)では、ブラインポン
プ(83)、ブライン−冷媒熱交換器(81)、主熱交換器(50)
の順序でブラインが循環する。ブラインは、ブライン−
冷媒熱交換器(81)で冷却される一方、主熱交換器(50)に
おいて水循環回路(30)を流れる水を冷却する。

【０１０７】水循環回路(30)の蓄熱回路(30a)の第１回
路(95)では、水は、第１水ポンプ(85)、主熱交換器(5
0)、蓄熱槽(31)の順序で循環し、主熱交換器(50)で冷却
され、蓄熱槽(31)内の水を冷却する。第２回路(96)で
は、水は、第２水ポンプ(87)、水−水熱交換器(89)、蓄
熱槽(31)の順番で循環する。この水は、第１回路(95)で
冷却された水と蓄熱槽(31)内で混合し、冷水となって水
−水熱交換器(89)に流入し、利用側回路(30b)を循環す
る２次側の水を冷却する。利用側回路(30b)では、水−
水熱交換器(89)で冷却された水が、各室内熱交換器(92)
に供給され、室内空気を冷却する。

【０１０８】−通常暖房運転− 通常暖房運転も、冷媒循環回路(20A)、ブライン循環回
路(80)、及び水循環回路(30)をすべて起動して行う。

【０１０９】冷媒循環回路(20A)では、四路切換弁(22)
が図９の実線側に設定され、圧縮機(21)から吐出された
冷媒が、四路切換弁(22)、ブライン−冷媒熱交換器(8
1)、電動膨張弁(EV-4)、室外熱交換器(23)、四路切換弁
(22)、アキュムレータ(25)の順序で、冷媒循環回路(20
A)を循環する。冷媒は、ブライン−冷媒熱交換器(81)に
おいて凝縮し、ブライン循環回路(80)を流れるブライン
を加熱する。

【０１１０】ブライン循環回路(80)では、ブラインポン
プ(83)、ブライン−冷媒熱交換器(81)、主熱交換器(50)
の順序でブラインが循環する。ブラインは、ブライン−
冷媒熱交換器(81)で加熱される一方、主熱交換器(50)に
おいて水循環回路(30)を流れる水を加熱する。

【０１１１】水循環回路(30)の蓄熱回路(30a)の第１回
路(95)では、水は、第１水ポンプ(85)、主熱交換器(5
0)、蓄熱槽(31)の順序で循環し、主熱交換器(50)で加熱
され、蓄熱槽(31)内の水を加熱する。第２回路(96)で
は、水は、第２水ポンプ(87)、水−水熱交換器(89)、蓄
熱槽(31)の順序で循環する。この水は、第１回路(95)で
加熱された水と蓄熱槽(31)内で混合し、温水となって水
−水熱交換器(89)に流入し、利用側回路(30b)を循環す
る２次側の水を加熱する。利用側回路(30b)では、水−
水熱交換器(89)で加熱された水が、各室内熱交換器(92)
に供給され、室内空気を加熱する。

【０１１２】−空気調和装置(100)の効果− 以上説明したように、本空気調和装置(100)において
も、主熱交換器(50)として、銅製の伝熱プレート(P)を
積層して構成したプレート式熱交換器を用いている。そ
のため、実施形態１と同様の理由により、運転効率が向
上する。また、空気調和装置(100)のコンパクト化が可
能となる等、実施形態１と同様の効果が得られる。

【０１１３】更に、本形態においては、主熱交換器(50)
で常圧の水とブラインとを熱交換させているため、主熱
交換器(50)内で大きな圧力が発生しない。そのため、伝
熱プレート(P)の厚みを小さくすることができ、主熱交
換器(50)を更に小型化することが可能となる。また、両
流体間の圧力差によって生ずる加重がほとんどないの
で、伝熱プレート(P)の破損の可能性が小さく、主熱交
換器(50)が破損する可能性は著しく減少する。その結
果、空気調和装置(100)の信頼性が向上する。

【０１１４】また、同一の空気調和装置(100)におい
て、冷蓄熱と温蓄熱が可能となり、冷房運転及び暖房運
転の両方において、省エネルギーな運転が可能となる。
この際、主熱交換器(50)が上記プレート式熱交換器で構
成されているので、冷蓄熱運転及び温蓄熱運転の両方に
おいて、高効率な運転が可能となる。

【０１１５】−変形例− 実施形態３の空気調和装置(100)において、実施形態２
と同様、主熱交換器(50)をアルミ材の伝熱プレート(P)
を積層して形成したプレート式熱交換器で構成してもよ
い。この場合であっても、アルミニウムは加工性に優
れ、その熱伝導率はステンレスに比べて大きいので、実
施形態３と同様の効果が得られる。

【０１１６】実施形態３の空気調和装置(100)におい
て、蓄熱回路(30a)の第２回路(96)の代わりに、利用側
回路(30b)を蓄熱槽(31)と直接連結してもよい。この場
合、蓄熱槽(31)内に貯留された冷水又は温水は、第３水
ポンプ(90)によって、各室内熱交換器(92)に直接供給さ
れる。従って、水−水熱交換器(89)における熱損失がな
いので、空気調和装置(100)の運転効率は一層向上す
る。

【０１１７】伝熱プレート(P)の表面に形成された突起
は、実施形態１〜３ではいずれも正弦波状の突起であっ
たが、上記突起はこれに限定されるものではない。コル
ゲート形状など、他の形状を微細化したものであっても
よい。本発明に係る主熱交換器(50)の伝熱プレート(P)
は、加工性の良い銅又はアルミニウムで形成されている
ので、従来は製造が困難であった形状も製造することが
できる。

【０１１８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、以下の
ような効果が発揮される。

【０１１９】請求項１又は２に記載の発明によれば、伝
熱プレートの加工性が向上し、その表面に従来よりも微
細な突起を形成することができる。また、伝熱プレート
の熱伝導性が向上する。そのため、主熱交換器の伝熱性
能が向上し、その結果、蓄熱装置の運転効率が向上す
る。コンパクト化も可能となる。また、銅材及びアルミ
材は安価なので、伝熱プレートのコストが低減する。更
に、主熱交換器内で蓄熱媒体が氷化し、体積膨張が起こ
っても、伝熱プレートが変形することによって、その膨
張を吸収する。従って、主熱交換器の破損の可能性は小
さく、蓄熱装置の信頼性が高まる。

【０１２０】請求項３に記載の発明によれば、具体的な
構成によって、熱媒体循環回路を簡易に構成することが
できる。熱媒体としての特性に優れた冷媒を用い、その
蒸発潜熱によって蓄熱媒体を過冷却するので、効率よく
蓄熱動作を行うことができる。

【０１２１】請求項４に記載の発明によれば、主熱交換
器内では、不凍液と蓄熱媒体とが流通することになり、
主熱交換器には大きな圧力が加わらない。そのため、主
熱交換器の耐圧性を小さく設定することができる。従っ
て、伝熱プレートの肉厚を小さくすることができ、伝熱
性能が一層向上すると共に、主熱交換器をコンパクトに
することができる。また、安価になる。主熱交換器の信
頼性が向上するので、蓄熱装置全体の信頼性も向上す
る。

【０１２２】請求項５に記載の発明によれば、毒性もな
く、取扱い性に優れた媒体である水を蓄熱媒体として使
用しているので、蓄熱装置の信頼性が高まる。この水が
氷化して生成された氷水は、空気調和装置の冷熱源とし
て利用されるものなので、水質が多少劣化していても、
実用上問題がない。そのため、主熱交換器内で、伝熱プ
レートによって水が汚染されても、実用上問題がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１に係る空気調和装置の全体回路図で
ある。

【図２】水循環回路の回路図である。

【図３】過冷却熱交換器の分解斜視図である。

【図４】第１タイプの伝熱プレートを示す図である。

【図５】第２タイプの伝熱プレートを示す図である。

【図６】各伝熱プレートの重なり状態を示す部分図であ
る。

【図７】冷蓄熱運転時の冷媒及び水循環を説明するため
の回路図である。

【図８】冷蓄熱利用冷房運転時の冷媒及び水循環を説明
するための回路図である。

【図９】実施形態２に係る空気調和装置の全体回路図で
ある。

【図１０】冷蓄熱運転時及び温蓄熱運転時の冷媒、ブラ
イン、及び水循環を説明するための回路図である。

【図１１】冷蓄熱利用冷房運転時及び温蓄熱利用暖房運
転時の冷媒、ブライン、及び水循環を説明するための回
路図である。

【符号の説明】

(20) 冷媒循環回路 (21) 圧縮機 (22) 四路切換弁 (23) 室外熱交換器 (24) 室内熱交換器 (30) 水循環回路 (31) 蓄熱槽 (50) 主熱交換器（過冷却熱交換器） (51)〜(58) 伝熱プレート (80) ブライン循環回路 (A) 冷媒流路 (B) 水流路

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ２８Ｆ 21/08 Ｆ２８Ｆ 21/08 Ｅ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄熱媒体が循環する蓄熱媒体循環回路(3
   0)と、熱媒体が循環する熱媒体循環回路(20,80)とを備
   え、該蓄熱媒体循環回路(30)の蓄熱媒体と熱媒体循環回
   路(20,80)の熱媒体とを熱交換させて蓄熱媒体循環回路
   (30)の蓄熱槽(31)に蓄熱するようにした蓄熱装置におい
   て、 少なくとも上記蓄熱媒体と熱媒体とを熱交換させる主熱
   交換器(50)は、銅材で形成された伝熱プレート(P)を積
   層して構成されたプレート式熱交換器であることを特徴
   とする蓄熱装置。
2. 【請求項２】 蓄熱媒体が循環する蓄熱媒体循環回路(3
   0)と、熱媒体が循環する熱媒体循環回路(20,80)とを備
   え、該蓄熱媒体循環回路(30)の蓄熱媒体と熱媒体循環回
   路(20,80)の熱媒体とを熱交換させて蓄熱媒体循環回路
   (30)の蓄熱槽(31)に蓄熱するようにした蓄熱装置におい
   て、 少なくとも上記蓄熱媒体と熱媒体とを熱交換させる主熱
   交換器(50)は、アルミ材で形成された伝熱プレート(P)
   を積層して構成されたプレート式熱交換器であることを
   特徴とする蓄熱装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２のいずれか一つに記載の
   蓄熱装置において、 熱媒体は、冷媒から成り、 熱媒体循環回路(20)は、上記冷媒が蒸発及び凝縮を繰り
   返して循環する冷凍サイクルの冷媒回路(20)から構成さ
   れていることを特徴とする蓄熱装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は２のいずれか一つに記載の
   蓄熱装置において、 熱媒体は、不凍液から成り、 熱媒体循環回路(80)は、蓄熱媒体循環回路(30)が接続さ
   れた主熱交換器(50)と、冷凍サイクルの冷媒回路(20A)
   が接続された熱交換器(81)との間に構成され、上記不凍
   液が両熱交換器(50,81)の間を循環することを特徴とす
   る冷凍装置。
5. 【請求項５】 請求項１又は２のいずれか一つに記載の
   蓄熱装置において、 蓄熱媒体は水であり、 蓄熱槽(31)に貯留された氷水が空気調和の冷熱源となる
   ことを特徴とする蓄熱装置。