| 【発明の名称】 |
冷媒回路装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】川崎 雅夫
【氏名】根来 耕一
【氏名】今西 正美
【氏名】渡辺 進
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| 【要約】 |
【課題】被冷却空間の冷房と蓄熱槽への蓄熱とを同時に行う場合、成績係数（入力／出力）が低下し、問題であった。
【解決手段】冷媒を循環させて室内を冷房する複数の冷媒回路１０，２０と、冷媒回路１０，２０を制御する回路制御部３０とを備え、冷媒回路１０，２０は、圧縮機１１，２１、凝縮器１２，２２、絞り器１３，２３および蒸発器１４，２４の間で冷媒を循環させる冷却モードと、圧縮機１１，２１、凝縮器１２，２２、蓄熱用絞り器１５，２５および熱交換器１６，２６との間で冷媒を循環させる蓄熱モードとを有し、回路制御部３０は、冷媒回路１０，２０を相互に異なる動作モードに設定したことを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 圧縮機、凝縮器、絞り器、蒸発器、蓄熱用絞り器、熱交換器、および前記熱交換器を介して冷熱を蓄冷する蓄熱槽を有し、冷媒を循環させて室内を冷房する複数の冷媒回路と、前記冷媒回路を制御する回路制御部とを備え、前記冷媒回路は、前記圧縮機、前記凝縮器、前記絞り器および前記蒸発器の間で冷媒を循環させる冷却モードと、前記圧縮機、前記凝縮器、前記蓄熱用絞り器および前記熱交換器との間で冷媒を循環させる蓄熱モードとを有し、前記回路制御部は、前記冷媒回路の少なくとも２つを相互に異なる動作モードに設定可能としたことを特徴とする冷媒回路装置。
【請求項２】 前記回路制御部は、前記蓄熱モードで動作する前記冷媒回路の冷媒蒸発温度に比べて、前記冷却モードで動作する前記冷媒回路の冷媒蒸発温度を高く設定したことを特徴とする請求項１記載の冷媒回路装置。
【請求項３】 前記回路制御部は、前記冷媒回路の動作モードを、所定時間ごとに、前記冷却モードから前記蓄熱モード或いは前記蓄熱モードから前記冷却モードに切り替えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷媒回路装置。
【請求項４】 前記回路制御部は、前記蓄熱槽に収容された蓄冷剤の熱量データに基づいて、前記冷媒回路のモード切り替え時間を調整することを特徴とする請求項３記載の冷媒回路装置。
【請求項５】 圧縮機、凝縮器、絞り器、蒸発器、蓄熱用絞り器、熱交換器、および前記熱交換器を介して冷熱を蓄冷する蓄熱槽を有し、冷媒を循環させて室内を冷房する複数の冷媒回路と、前記冷媒回路を制御する回路制御部と、室外の温度を検出する温度検出部とを備え、前記冷媒回路は、前記圧縮機、前記凝縮器、前記絞り器および前記蒸発器の間で冷媒を循環させる冷却モードと、前記圧縮機、前記凝縮器、前記蓄熱用絞り器および前記熱交換器との間で冷媒を循環させる蓄熱モードと、前記圧縮機、前記凝縮器、前記熱交換器、前記絞り器および前記蒸発器の間で冷媒を循環させる強冷モードとを有し、前記回路制御部は、前記温度検出部で検出された室外温度と室内の設定温度との差が大きい場合に、前記冷媒回路の少なくとも一つを強冷モードで動作させ、前記室外温度と室内の設定温度との差が小さい場合に、前記冷媒回路の少なくとも２つを冷却モードと蓄熱モードとで動作させることを特徴とする冷媒回路装置。
【請求項６】 第２の圧縮機、第２の凝縮器、第２の絞り器、第２の蒸発器および第２の熱交換器を有し、冷媒を循環させて収容ケースを保冷する第２の冷媒回路を更に備え、前記第２の熱交換器と前記蓄熱槽との間には、前記蓄熱槽に収容された蓄冷剤を前記蓄熱槽と前記第２の熱交換器との間で循環させる蓄冷剤循環路が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項記載の冷媒回路装置。
【請求項７】 複数の前記蓄熱槽の間には、前記各蓄熱槽に収容された蓄冷剤を相互に循環させる連通管が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の冷媒回路装置。
【請求項８】 前記蓄熱槽に収容された蓄冷剤の熱量を検出する熱量検出部と、前記熱量検出部で検出された熱量データに基づいて、前記蓄冷剤循環路を流れる蓄冷剤の流量を制御する流量制御部とを更に備えることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の冷媒回路装置。
【請求項９】 前記蓄熱槽に収容された蓄冷剤の熱量を検出する熱量検出部と、前記熱量検出部で検出された熱量データに基づいて、前記蓄熱槽の蓄熱量を制御する蓄熱量制御部とを更に備えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の冷媒回路装置。
【請求項１０】 前記蓄熱槽に収容された蓄冷剤の熱量を検出する熱量検出部と、前記熱量検出部で検出された熱量データに基づいて、前記蓄熱槽の冷熱放出量を制御する冷熱放出量制御部とを更に備えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の冷媒回路装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷熱を蓄えた蓄冷剤により冷媒を過冷却させて室内等を冷却する冷媒回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、特開平６-２４１５９１号公報のものが知られている。この公報に記載された従来の冷媒回路装置１００は、図１１に示すように、室内空調用の冷媒回路１１０と、冷房・冷凍用の冷媒装置１２０とを備え、各冷媒回路１１０，１２０は、圧縮機１１１，１２１、凝縮器１１２，１２２、絞り器１１３，１２３、室内空調機１１４、蒸発器１２４、蓄熱用熱交換器１１５，１２５および蓄熱槽１３０を備えている。
【０００３】ここで、複数の冷媒回路１１０，１２０は、単一の蓄熱槽１３０を共用しているため、室内空調用の冷媒回路１１０から冷房・冷凍用の冷媒装置１２０に冷熱を移動させることが可能となる。このため、冷媒回路１１０で余剰の冷熱が発生した場合に、蓄熱槽１３０を介して、この冷熱を冷媒装置１２０に効率的に移動させることができ、冷媒回路装置１００全体の冷却効率を向上させることができる。また、他の従来技術には、特開昭６４−１００６２号公報などがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の冷媒回路装置１００は、冷媒回路１１０で蓄冷と放冷を行い、もう一方の冷媒回路１２０で放冷（過冷却）を行うが、夜間、室内の負荷が減少して余剰の冷熱が発生した場合、同一の冷媒回路１１０内で同時に蓄冷と放冷を行う必要がある。このとき、蓄熱槽１３０には極めて低温（例えば、−１０℃）の蒸発温度で蓄冷（氷を作る）が行われるが、同一冷媒回路であるため、室内空調機１１４も同様の運転（低温の蒸発温度での運転）をせざるを得ない。
【０００５】このため、室内冷房の設定温度が高い場合には、本来なら冷媒の蒸発温度が高くてもよいところを（例えば、＋５℃）、必要以上に低い蒸発温度の冷媒で冷却することになり、成績係数（ＣＯＰ：入力／出力）が低下してしまい、問題であった。
【０００６】また、従来の冷媒回路装置１００は、単一の蓄熱槽１３０を用いて複数の冷媒回路１１０，１２０を冷却しているため、回路構成及び制御が複雑になり、且つ蓄熱槽１３０の故障時の危険分散も図れないという問題があった。
【０００７】さらに、従来の冷媒回路装置１００は、昼間と夜間とで外気温度が大きく異なるにも関わらず、同様な運転をしているため、夜間での冷却が過剰になることがあり、冷凍効率が低く問題であった。
【０００８】本発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、成績係数が高い冷媒回路装置を提供することを目的とする。また、冷媒回路の簡素化と危険分散が可能な冷媒回路装置を提供することを目的とする。さらに、冷凍効率の高い冷媒回路装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の冷媒回路装置は、圧縮機、凝縮器、絞り器、蒸発器、蓄熱用絞り器、熱交換器、および熱交換器を介して冷熱を蓄冷する蓄熱槽を有し、冷媒を循環させて室内を冷房する複数の冷媒回路と、冷媒回路を制御する回路制御部とを備え、冷媒回路は、圧縮機、凝縮器、絞り器および蒸発器の間で冷媒を循環させる冷却モードと、圧縮機、凝縮器、蓄熱用絞り器および熱交換器との間で冷媒を循環させる蓄熱モードとを有し、回路制御部は、冷媒回路の少なくとも２つを相互に異なる動作モードに設定可能としたことを特徴とする。
【００１０】請求項２の冷媒回路装置において、回路制御部は、蓄熱モードで動作する冷媒回路の冷媒蒸発温度に比べて、冷却モードで動作する冷媒回路の冷媒蒸発温度を高く設定したことを特徴とする。
【００１１】請求項３の冷媒回路装置において、回路制御部は、冷媒回路の動作モードを、所定時間ごとに、冷却モードから蓄熱モード或いは蓄熱モードから冷却モードに切り替えることを特徴とする。
【００１２】請求項４の冷媒回路装置において、回路制御部は、蓄熱槽に収容された蓄冷剤の熱量データに基づいて、前記冷媒回路のモード切り替え時間を調整することを特徴とする。
【００１３】請求項５の冷媒回路装置は、圧縮機、凝縮器、絞り器、蒸発器、蓄熱用絞り器、熱交換器、および熱交換器を介して冷熱を蓄冷する蓄熱槽を有し、冷媒を循環させて室内を冷房する複数の冷媒回路と、冷媒回路を制御する回路制御部と、室外の温度を検出する温度検出部とを備え、冷媒回路は、圧縮機、凝縮器、絞り器および蒸発器の間で冷媒を循環させる冷却モードと、圧縮機、凝縮器、蓄熱用絞り器および熱交換器との間で冷媒を循環させる蓄熱モードと、圧縮機、凝縮器、熱交換器、絞り器および蒸発器の間で冷媒を循環させる強冷モードとを有し、回路制御部は、温度検出部で検出された室外温度と室内の設定温度との差が大きい場合に、冷媒回路の少なくとも一つを強冷モードで動作させ、室外温度と室内の設定温度との差が小さい場合に、冷媒回路の少なくとも２つを冷却モードと蓄熱モードとで動作させることを特徴とする。
【００１４】請求項６の冷媒回路装置は、第２の圧縮機、第２の凝縮器、第２の絞り器、第２の蒸発器および第２の熱交換器を有し、冷媒を循環させて収容ケースを保冷する第２の冷媒回路を更に備え、第２の熱交換器と蓄熱槽との間には、蓄熱槽に収容された蓄冷剤を蓄熱槽と第２の熱交換器との間で循環させる蓄冷剤循環路が設けられていることを特徴とする。
【００１５】請求項７の冷媒回路装置において、複数の蓄熱槽の間には、各蓄熱槽に収容された蓄冷剤を相互に循環させる連通管が設けられていることを特徴とする。
【００１６】請求項８の冷媒回路装置は、蓄熱槽に収容された蓄冷剤の熱量を検出する熱量検出部と、熱量検出部で検出された熱量データに基づいて、蓄冷剤循環路を流れる蓄冷剤の流量を制御する流量制御部とを更に備えることを特徴とする。
【００１７】請求項９の冷媒回路装置は、蓄熱槽に収容された蓄冷剤の熱量を検出する熱量検出部と、熱量検出部で検出された熱量データに基づいて、蓄熱槽の蓄熱量を制御する蓄熱量制御部とを更に備えることを特徴とする。
【００１８】請求項１０の冷媒回路装置は、蓄熱槽に収容された蓄冷剤の熱量を検出する熱量検出部と、熱量検出部で検出された熱量データに基づいて、蓄熱槽の冷熱放出量を制御する冷熱放出量制御部とを更に備えることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る冷媒回路装置の好適な実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００２０】実施の形態１．図１は、実施の形態１に係る冷媒回路装置１を示すブロック図である。図１に示すように、冷媒回路装置１は、冷媒を循環させて建物Ａの内部（室内）を冷房する一対の冷媒回路１０，２０と、これらの冷媒回路１０，２０を制御する回路制御部３０とを備えている。
【００２１】冷媒回路１０は、圧縮機１１と、凝縮器１２と、絞り器１３と、蒸発器１４と、蓄熱用絞り器１５と、熱交換器１６と、蓄熱槽１７とを備えている。蓄熱槽１７には、例えば水等の蓄冷剤が収容され、この蓄冷剤の中に熱交換器１６が浸漬されている。
【００２２】圧縮機１１、凝縮器１２、絞り器１３および蒸発器１４は、主配管１８ａ，１８ｂによって順次環状に接続され、凝縮器１２と絞り器１３との間の主配管１８ａから分岐した副配管１８ｃに、熱交換器１６の一端が接続されている。また、熱交換器１６の他端に副配管１８ｄが接続され、副配管１８ｄは途中で副配管１８ｅと副配管１８ｆとに分岐している。さらに、副配管１８ｅは上述した主配管１８ａに接続され、副配管１８ｆは圧縮機１１と蒸発器１４との間の主配管１８ｂに接続されている。
【００２３】副配管１８ｃと副配管１８ｅとの間の主配管１８ａにはバルブ１９ａが設けられ、副配管１８ｅにはバルブ１９ｂが設けられている。また、副配管１８ｆにはバルブ１９ｃが設けられ、副配管１８ｃにはバルブ１９ｄと絞り器１５とが並列に設けられている。
【００２４】同様に、冷媒回路２０は、圧縮機２１と、凝縮器２２と、絞り器２３と、蒸発器２４と、蓄熱用絞り器２５と、熱交換器２６と、蓄熱槽２７とを備えている。蓄熱槽２７には、例えば水等の蓄冷剤が収容され、この蓄冷剤の中に熱交換器２６が浸漬されている。
【００２５】圧縮機２１、凝縮器２２、絞り器２３および蒸発器２４は、主配管２８ａ，２８ｂによって順次環状に接続され、凝縮器２２と絞り器２３との間の主配管２８ａから分岐した副配管２８ｃに熱交換器２６の一端が接続されている。また、熱交換器２６の他端に副配管２８ｄが接続され、副配管２８ｄは途中で副配管２８ｅと副配管２８ｆとに分岐されている。さらに、副配管２８ｅは上述した主配管２８ａに接続され、副配管２８ｆは圧縮機２１と蒸発器２４との間の主配管２８ｂに接続されている。
【００２６】副配管２８ｃと副配管２８ｅとの間の主配管２８ａにはバルブ２９ａが設けられ、副配管２８ｅにはバルブ２９ｂが設けられている。また、副配管２８ｆにはバルブ２９ｃが設けられ、副配管２８ｃにはバルブ２９ｄと絞り器２５とが並列に設けられている。
【００２７】回路制御部３０は、タイマ３１と、複数の制御信号線とを備え、これらの制御信号線は各バルブ１９ａ〜１９ｄ，２９ａ〜２９ｄに接続されている。そして、回路制御部３０は、タイマ３１からのタイミング信号に基づいて、各バルブ１９ａ〜１９ｄ，２９ａ〜２９ｄの開閉を制御する。
【００２８】冷媒回路装置１は、冷却モード、蓄熱モードおよび強冷モードの３種類の動作モードを有している。この３種類の動作モードを冷媒回路１０に基づいて説明する。なお、冷媒回路２０の動作モードについても、冷媒回路１０と同じである。
【００２９】まず、冷却モードは、圧縮機１１、凝縮器１２、絞り器１３および蒸発器１４の間で冷媒を循環させる動作モードである。図２に示すように、冷却モードでは、バルブ１９ａが「開」、バルブ１９ｂ，１９ｃが「閉」となり、圧縮機１１、凝縮器１２、主配管１８ａ、絞り器１３、蒸発器１４および主配管１８ｂを冷媒が循環する。その結果、凝縮器１２で発生した冷熱は蒸発器１４に供給され、建物Ａはこの冷熱によって冷却される。
【００３０】また、蓄熱モードは、圧縮機１１、凝縮器１２、蓄熱用絞り器１５および熱交換器１６の間で冷媒を循環させる動作モードである。図２に示すように、蓄熱モードでは、バルブ１９ｃが「開」、バルブ１９ａ，１９ｂ，１９ｄが「閉」になり、圧縮機１１、凝縮器１２、主配管１８ａ、副配管１８ｃ、蓄熱用絞り器１５、熱交換器１６、副配管１８ｄ、副配管１８ｆおよび主配管１８ｂを冷媒が循環する。その結果、凝縮器１２で発生した冷熱は熱交換器１６に供給され、蓄熱槽１７内の蓄冷剤は、この冷熱によって冷却される。
【００３１】さらに、強冷モードは、圧縮機１１、凝縮器１２、熱交換器１６、絞り器１３および蒸発器１４の間で冷媒を循環させる動作モードである。図２に示すように、強冷モードでは、バルブ１９ｂ，１９ｄが「開」、バルブ１９ａ，１９ｃが「閉」になり、圧縮機１１、凝縮器１２、主配管１８ａ、副配管１８ｃ、バルブ１９ｄ、熱交換器１６、副配管１８ｄ、副配管１８ｅ、絞り器１３、蒸発器１４および主配管１８ｂを冷媒が循環する。その結果、凝縮器１２で発生した冷熱は熱交換器１６で過冷却された後に蒸発器１４に供給され、建物Ａはこの冷熱によって強力に冷却される。
【００３２】次に、冷媒回路装置１の動作について説明する。ここで、例えばコンビニエンスストアなどの夜間も営業しているような形態の建物Ａでは、夜間でも室内を冷房しなければならない。しかし、夜間の外気温度は、昼間の外気温度に比べて低いため、冷媒回路１０，２０に掛かる負荷は、昼間に比べて夜間は約半分である。そこで、回路制御部３０では、冷媒回路１０，２０を効率よく動作させるために、昼間と夜間とで動作モードを変えている。
【００３３】まず、昼間（例えば、８：００〜２２：００）は、冷媒回路１０および冷媒回路２０を共に冷却モードで運転させる。具体的には、回路制御部３０から各バルブ１９ａ〜１９ｄ，２９ａ〜２９ｄに制御信号が送られ、バルブ１９ａ，２９ａが開放されると共に、バルブ１９ｂ，１９ｃ，２９ｂ，２９ｃが閉鎖される。その結果、圧縮機１１、凝縮器１２、主配管１８ａ、絞り器１３、蒸発器１４および主配管１８ｂを冷媒が循環すると共に、圧縮機２１、凝縮器２２、主配管２８ａ、絞り器２３、蒸発器２４および主配管２８ｂを冷媒が循環する。
【００３４】冷媒回路１０，２０における冷媒の循環によって、圧縮機１１，２１で圧縮された冷媒が凝縮器１２，２２で液化される。この液化によって発生した熱は、ファン（図示せず）等を介して建物Ａの外部に強制的に排出される。また、液化された冷媒は主配管１８ａ，２８ａを通過して、バルブ１９ａ，２９ａおよび絞り器１３，２３を介して蒸発器１４，２４で気化される。この気化によって熱が奪われ、建物Ａの内部が冷却される。
【００３５】さらに、気化された冷媒は主配管１８ｂ，２８ｂを通過して、圧縮機１１，２１に供給される。以降、冷媒の循環が繰り返され、建物Ａの内部が十分に冷却される。その結果、外気温度の高い昼間であっても、建物Ａの内部は快適な温度を常に維持する。
【００３６】次に、夜間（例えば、２２：００〜８：００）になると、外気温度が低下するので、冷媒回路装置１に掛かる負荷は、昼間に比べて半減する。この場合、冷媒回路１０と冷媒回路２０とのいずれか一方だけを冷却モードで運転させれば、建物Ａの内部を十分に冷却することが可能である。そこで、冷媒回路１０と冷媒回路２０とのいずれか一方だけを冷却モードで運転させると共に、他の一方を蓄熱モードで運転させて、冷却と蓄熱を同時に行う。
【００３７】ここで、例えば、冷媒回路１０を蓄熱モードで運転させるには、回路制御部からの制御信号によって、バルブ１９ｃを開放させると共に、バルブ１９ａ，１９ｂ，１９ｄを閉鎖させる。その結果、圧縮機１１、凝縮器１２、主配管１８ａ、副配管１８ｃ、蓄熱用絞り器１５、熱交換器１６、副配管１８ｄ、副配管１８ｆ、バルブ１９ｃおよび主配管１８ｂを冷媒が循環する。
【００３８】この冷媒の循環によって、圧縮機１１で圧縮された冷媒が凝縮器１２で液化される。この液化によって発生した熱は、ファン等を介して建物Ａの外部に強制的に排出される。また、液化された冷媒は主配管１８ａおよび副配管１８ｃを通過して、蓄熱用絞り器１５を介して熱交換器１６で気化される。この気化によって熱が奪われて、蓄熱槽１７に収容された蓄冷剤が冷却される。
【００３９】さらに、気化された冷媒は副配管１８ｄ、副配管１８ｆ、バルブ１９ｃおよび主配管１８ｂを通過して、圧縮機１１に供給される。以降、冷媒の循環が繰り返され、蓄熱槽１７に冷熱が蓄積される。以上のように、昼間と夜間とで動作モードを変えているので、冷媒回路装置１の冷凍効率が向上する。
【００４０】なお、独立した一対の冷媒回路１０，２０を、建物Ａの冷却用と、蓄熱槽１７への冷熱の蓄積用とに分けて運転しているのは、次の理由による。即ち、仮に、バルブ１９ａを開放して、凝縮器１２で液化した冷媒を蒸発器１４と熱交換器１６とにパラレルに供給したとすれば、単一の冷媒回路１０で建物Ａの冷却と、蓄熱槽１７への冷熱の蓄積とを同時に行うことができる。
【００４１】但し、この場合には、蓄熱槽１７への冷熱の蓄積が十分に行えるように、極めて低温（例えば、−１０℃）に冷媒の蒸発温度（ＥＴ）を設定しなければならない。ここで、冷媒回路１０を循環する全ての冷媒の蒸発温度は一定なので、蒸発器１４を流れる冷媒の蒸発温度も、熱交換器１６に合わせて低くなってしまう。このため、建物Ａを冷却するだけならば、冷媒の蒸発温度を高く設定してもよいところを（例えば、＋５℃）、蓄熱槽１７に冷熱を蓄積する（蓄冷剤を冷凍する）ために、必要以上に低い蒸発温度の冷媒で冷却を行うこととなり、成績係数（ＣＯＰ：入力／出力）が低下してしまった。
【００４２】冷媒回路装置１は、独立した一対の冷媒回路１０，２０を、建物Ａの冷却用と、蓄熱槽１７への冷熱の蓄積用とに分けて運転しているので、それぞれ独立に冷媒の蒸発温度を設定することができ、上述の問題を解決することができる。即ち、図３に示すように、冷媒回路１０は蓄熱モードで運転しているので、冷媒回路１０の冷媒の蒸発温度をＥＴ＝−１０℃と低く設定している。
【００４３】これに対して、冷媒回路２０は冷却モードで運転しているので、冷媒回路２０の冷媒の蒸発温度を、冷媒回路１０の冷媒の蒸発温度より高いＥＴ＝＋５℃に設定することができる。その結果、冷媒回路１０および冷媒回路２０の冷媒は、それぞれ最適な蒸発温度に設定され、冷媒回路装置１全体の成績係数が向上する。
【００４４】また、タイマ３１のタイミング信号に基づいて回路制御部３０から制御信号が出力され、冷媒回路１０と冷媒回路２０との動作モードが、所定時間（例えば、５時間）ごとに切り替わる。その結果、蓄熱槽１７への冷熱の蓄積と、蓄熱槽２７への冷熱の蓄積とが交互に行われることとなり、各蓄熱槽１７，２７には均等に冷熱が蓄積される。
【００４５】さらに、いずれか一方の蓄熱槽１７が故障した場合には、回路制御部３０の制御によって、一方の蓄熱槽１７が有する全てのバルブ１９ａ〜１９ｄが閉鎖され、他の一方の蓄熱槽２７だけが冷却モードで運転される。その結果、建物Ａ内の冷房が全く効かなくなるといった事態が回避でき、危険回避能力が向上する。
【００４６】実施の形態２．次に、実施の形態２に係る冷媒回路装置２を説明する。図４は、冷媒回路装置２を示すブロック図である。この実施の形態２が図１に示す実施の形態１と異なるのは、タイマ３１の代わりに、建物Ａの外部温度を監視する温度センサ（温度検出部）３２が回路制御部３０に設けられている点である。その他の構成については実施の形態１と同一又は同等である。なお、実施の形態１と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４７】図４に示すように、回路制御部３０には、温度センサ３２からの外部温度の検出信号が与えられ、回路制御部３０は、この検出信号に基づいて、各バルブ１９ａ〜１９ｄ，２９ａ〜２９ｄを制御する。ここで、日中の外気温度が高い時間帯には、２台の冷媒回路１０，２０を冷却モードで運転させても、建物Ａ内を十分に冷房できないことがある。この場合に、冷媒回路１０と冷媒回路２０とのいずれか一方或いは両方を強冷モードで運転させることにより、建物Ａ内の十分な冷房が可能である。
【００４８】具体的には、外部温度を検出した温度センサ３２からの検出信号が回路制御部３０に与えられ、回路制御部３０では、予め設定された基準温度に比べて外部温度が高いか否かを監視する。そして、日中の温度の上昇によって、外部温度が基準温度より高くなった場合に、制御信号を出力して、冷媒回路１０，２０のいずれか一方或いは両方を強冷モードで運転させる。
【００４９】図２に示すように、例えば、冷媒回路１０を強冷モードで運転させる場合には、回路制御部３０からの制御信号によって、バルブ１９ｂ，１９ｄを開放させると共に、バルブ１９ａ，１９ｃを閉鎖させる。その結果、圧縮機１１、凝縮器１２、主配管１８ａ、副配管１８ｃ、バルブ１９ｄ、熱交換器１６、副配管１８ｄ、副配管１８ｅ、バルブ１９ｂ、絞り器１３、蒸発器１４および主配管１８ｂを冷媒が循環する。
【００５０】この冷媒の循環によって、圧縮機１１で圧縮された冷媒が凝縮器１２で液化される。この液化によって発生した熱は、ファン等を介して建物Ａの外部に強制的に排出される。また、液化された冷媒は主配管１８ａ、副配管１８ｃおよびバルブ１９ｄを介して熱交換器１６を通過する。この通過に際して、冷媒は蓄熱槽１７に収容された蓄冷剤の冷熱によって冷媒過冷却を確保する（即ち、熱交換器１６の外部に付着した氷を熱交換器１６内部から溶解して冷熱を獲得する。）。
【００５１】その後、過冷却された冷媒は、副配管１８ｄ、副配管１８ｅ、バルブ１９ｂおよび絞り器１３を介して、蒸発器１４で気化される。この気化によって熱が奪われ、建物Ａの内部が強力に冷却される。さらに、気化された冷媒は主配管１８ｂを通過して、圧縮機１１に供給される。以降、冷媒の循環が繰り返され、建物Ａの内部が強力に冷房される。
【００５２】このように、日中に外部気温が上昇して、冷媒回路装置２の負荷が非常に大きくなり、２台の冷媒回路１０，２０を冷却モードで運転したのでは冷却能力が不足する場合、２台の冷媒回路１０，２０のいずれか一方或いは両方を強冷モードで運転させることにより、冷却能力の不足分を補うことができる。その結果、外部気温が非常に高い場合であっても、建物Ａの内部を快適な温度で冷房することができる。
【００５３】なお、昼間において冷媒回路１０，２０を冷却モードで運転させる動作、および夜間において冷媒回路１０，２０を冷却モードと蓄熱モードで交互に運転させる動作は、実施の形態１に係る冷媒回路装置１の動作と同じなので省略する。
【００５４】実施の形態３．次に、実施の形態３に係る冷媒回路装置３を説明する。図５は、冷媒回路装置３を示すブロック図である。この実施の形態３が図１に示す実施の形態１と異なるのは、タイマ３１の代わりに、蓄熱槽１７，２７に収容された蓄冷剤の熱量を検出する熱量センサ３３が設けられている点である。その他の構成については実施の形態１と同一又は同等である。なお、実施の形態１と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００５５】冷媒回路装置３の基本的な動作は、実施の形態１に係る冷媒回路装置１と同一又は同等である。上述したように夜間においては、２台の冷媒回路１０，２０を冷却モードと蓄熱モードとで動作させて、これらの動作モードを所定時間ごとに切り替えている。ところが、外気温度が低いために、冷媒回路１０，２０への負荷が小さい場合には、所定時間よりも早く冷媒回路１０，２０が満蓄になることがある。この場合に、所定時間を経過するまで蓄熱モードによる運転を続けると、蓄熱槽１７，２７が過剰に蓄冷されることとなり、エネルギー効率が悪い。
【００５６】そこで、冷媒回路装置３は、蓄熱槽１７，２７の蓄熱量を熱量センサ３３で検出して、この検出結果（熱量データ）より、蓄熱モードの冷媒回路１０，２０が満蓄であると回路制御部３０が判定した場合には、たとえ所定時間を経過する前であっても、冷媒回路１０，２０の動作モードを切り替える。その結果、蓄熱槽１７，２７が過剰に蓄冷されることがなく、エネルギー効率が向上する。
【００５７】また、熱量センサ３３による検出結果より、蓄熱モードの冷媒回路１０，２０がまだ満蓄でないと回路制御部３０が判定した場合には、たとえ所定時間を経過していても、冷媒回路１０，２０の動作モードを切り替えずに、同一の動作モードでの運転を続ける。その結果、蓄熱槽１７，２７に十分な冷熱が蓄積でき、昼間の冷房に十分に備えることができる。
【００５８】実施の形態４．次に、実施の形態４に係る冷媒回路装置４を説明する。図６は、冷媒回路装置４を示すブロック図である。この実施の形態４が図１に示す実施の形態１と異なるのは、冷蔵ケース（収容ケース）Ｂを冷蔵する第２の冷媒回路４０と、冷凍ケース（収容ケース）Ｃを冷凍する第２の冷媒回路５０と、蓄熱槽１７と第２の冷媒回路４０，５０とを接続して蓄熱槽１７と第２の冷媒回路４０，５０との間で蓄冷剤を循環させる蓄冷剤循環路６０と、蓄熱槽２７と蓄冷剤循環路６０とを接続して蓄熱槽２７と第２の冷媒回路４０，５０との間で蓄冷剤を循環させる蓄冷剤循環路６１とを備えている点である。その他の構成については実施の形態１と同一又は同等である。なお、実施の形態１と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００５９】図６に示すように、第２の冷媒回路４０は、第２の圧縮機４１と、第２の凝縮器４２と、第２の絞り器４３と、第２の蒸発器４４と、第２の熱交換器４５とを備えている。そして、第２の圧縮機４１、第２の凝縮器４２、第２の絞り器４３、第２の蒸発器４４および第２の熱交換器４５は、主配管４６ａ，４６ｂ，４６ｃによって環状に接続されている。
【００６０】また、第２の冷媒回路５０は、第２の圧縮機５１と、第２の凝縮器５２と、第２の絞り器５３と、第２の蒸発器５４と、第２の熱交換器５５とを備えている。そして、第２の圧縮機５１、第２の凝縮器５２、第２の絞り器５３、第２の蒸発器５４および第２の熱交換器５５は、主配管５６ａ，５６ｂ，５６ｃによって環状に接続されている。
【００６１】さらに、第２の熱交換器４５，５５は、蓄冷剤循環路６０，６１を介して蓄熱槽１７，２７に接続され、蓄冷剤循環路６０には、蓄熱槽１７，２７に収容された蓄冷剤を循環させる蓄冷剤循環装置６２が設けられている。
【００６２】次に、冷媒回路装置４の動作について説明する。まず、第２冷媒回路４０では、第２の圧縮機４１、第２の凝縮器４２、主配管４６ａ、第２の熱交換器４５、主配管４６ｂ、第２の絞り器４３、第２の蒸発器４４および主配管４６ｃを冷媒が循環する。この循環によって、第２の圧縮機４１で圧縮された冷媒が第２の凝縮器４２で液化される。この液化によって発生した熱は、ファン等を介して冷蔵ケースＢの外部に強制的に排出される。
【００６３】また、液化された冷媒は主配管４６ａを通過して、第２の絞り器４３を介して第２の蒸発器４４で気化される。この気化によって熱が奪われ、冷蔵ケースＢの内部が冷却される。さらに、気化された冷媒は主配管４６ｃを通過して、第２の圧縮機４１に供給される。以降、冷媒の循環が繰り返され、冷蔵ケースＢの内部が効率的に冷却される。
【００６４】さらに、第２冷媒回路５０では、第２の圧縮機５１、第２の凝縮器５２、主配管５６ａ、第２の熱交換器５５、主配管５６ｂ、第２の絞り器５３、第２の蒸発器５４および主配管５６ｃを冷媒が循環する。この循環によって、第２の圧縮機５１で圧縮された冷媒が第２の凝縮器５２で液化される。この液化によって発生した熱は、ファン等を介して冷凍ケースＣの外部に強制的に排出される。
【００６５】また、液化された冷媒は主配管５６ａを通過して、第２の絞り器５３を介して第２の蒸発器５４で気化される。この気化によって熱が奪われ、冷凍ケースＣの内部が冷却される。さらに、気化された冷媒は主配管５６ｃを通過して、第２の圧縮機５１に供給される。以降、冷媒の循環が繰り返され、冷凍ケースＣの内部が効率的に冷却される。
【００６６】冷蔵ケースＢ及び冷凍ケースＣは、一定の室温に保たれた建物Ａの内部に設置されているので、２４時間を通して第２の冷媒回路４０，５０に掛かる負荷はほぼ同じである。このため、第２の冷媒回路４０，５０では、昼間と夜間とで動作モードを変えることはない。これに対して、夜間の外気温度の低下に合わせて、冷媒回路１０，２０の負荷が軽減されるので、冷媒回路１０，２０では夜間に余剰の冷熱を蓄積させることができる。
【００６７】そして、蓄冷剤循環装置６２を駆動させて、蓄冷剤循環路６０，６１に蓄冷剤を流し、蓄熱槽１７，２７と第２の熱交換器４５，５５との間で蓄冷剤を循環させることにより、冷凍効率の高い空調用設備である冷媒回路１０，２０において夜間に蓄積された余剰の冷熱が、冷蔵・冷凍設備である第２の冷媒回路４０，５０に供給される。その結果、冷媒回路装置４全体の冷凍効率が向上する。
【００６８】実施の形態５．次に、実施の形態５に係る冷媒回路装置５を説明する。図７は、冷媒回路装置５を示すブロック図である。この実施の形態５が図６に示す実施の形態４と異なるのは、蓄熱槽１７と蓄熱槽２７とを接続して、蓄熱槽１７と蓄熱槽２７との間で蓄冷剤を循環させる連通管６３を備えている点である。その他の構成については実施の形態４と同一又は同等である。なお、実施の形態４と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００６９】冷媒回路装置５の基本的な動作は、実施の形態４に係る冷媒回路装置４と同一又は同等である。異なるのは、連通管６３によって蓄熱槽１７と蓄熱槽２７との間で蓄冷剤を循環させている点である。この動作によって、冷媒回路１０と冷媒回路２０とのいずれか一方のみを蓄熱モードで動作させた場合でも、連通管６３を介して蓄冷剤が循環されるので、蓄熱槽１７と蓄熱槽２７とで均等に冷熱が蓄積される。また、蓄熱槽２７と蓄冷剤循環路６０とを接続する蓄冷剤循環路６１が不要になり、装置の加工性が向上する。
【００７０】実施の形態６．次に、実施の形態６に係る冷媒回路装置６を説明する。図８は、冷媒回路装置６を示すブロック図である。この実施の形態６が図７に示す実施の形態５と異なるのは、蓄熱槽１７，２７に収容された蓄冷剤の熱量を検出する熱量センサ（熱量検出部）７０と、熱量センサ７０で検出した熱量データに基づいて、蓄冷剤循環路６０を流れる蓄冷剤の流量を制御する流量制御部７１とを備えている点である。その他の構成については実施の形態５と同一又は同等である。なお、実施の形態５と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００７１】冷媒回路装置６の基本的な動作は、実施の形態５に係る冷媒回路装置５と同一又は同等である。上述したように日中の外気温度が高い場合には、２台の冷媒回路１０，２０を強冷モードで動作させて、蓄熱槽１７，２７に収容された氷状の蓄冷剤を溶解して冷熱を取り出すが、全ての蓄冷剤が溶解されると冷却効果が低下してしまう。そこで、冷媒回路装置６は、蓄熱槽１７，２７の蓄熱量を熱量センサ７０で検出して、この検出結果（熱量データ）に基づいて、流量制御部７１が蓄冷剤循環路６０の蓄冷剤流量を調整している。
【００７２】この調整は、蓄冷剤循環路６０に設けられたバルブ（蓄冷剤循環量調整弁）４７，５７を流量制御部７１が制御することによって実現している。流量制御部７１が蓄冷剤循環路６０の蓄冷剤流量を調整することによって、蓄熱槽１７，２７の冷熱を有効に利用することができる。
【００７３】実施の形態７．次に、実施の形態７に係る冷媒回路装置７を説明する。図９は、冷媒回路装置７を示すブロック図である。この実施の形態７が図７に示す実施の形態５と異なるのは、熱量センサ７０で検出された熱量データに基づいて、熱交換器１６，２６を流れる冷媒の蓄熱流量を制御する蓄熱量制御部７２を備えている点である。その他の構成については実施の形態５と同一又は同等である。なお、実施の形態５と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００７４】冷媒回路装置７の基本的な動作は、実施の形態５に係る冷媒回路装置５と同一又は同等である。上述したように夜間においては、２台の冷媒回路１０，２０を冷却モードと蓄熱モードとで動作させて、これらの動作モードを所定時間ごとに切り替えている。ところが、外気温度が低いために、冷媒回路１０，２０への負荷が小さい場合には、所定時間よりも早く冷媒回路１０，２０が満蓄になることがある。この場合に、所定時間を経過するまで蓄熱モードによる運転を続けると、蓄熱槽１７，２７が過剰に蓄冷されることとなり、エネルギー効率が悪い。
【００７５】そこで、冷媒回路装置７は、蓄熱槽１７，２７の蓄熱量を熱量センサ７０で検出して、この検出結果（熱量データ）に基づいて、蓄熱量制御部７２が蓄熱槽１７，２７の蓄熱量を調整している。この調整は、バルブ１９ｂ，２９ｂを蓄熱量制御部７２が制御することによって実現している。そして、蓄熱量制御部７２が熱交換器１６，２６を流れる冷媒の流量を調整することによって、所定時間の経過に合わせて冷媒回路１０，２０が満蓄になるように制御している。その結果、蓄熱槽１７，２７が過剰に蓄冷されることがなく、エネルギー効率が向上する。
【００７６】実施の形態８．次に、実施の形態８に係る冷媒回路装置８を説明する。図１０は、冷媒回路装置８を示すブロック図である。この実施の形態８が図７に示す実施の形態５と異なるのは、熱量センサ７０で検出された熱量データに基づいて、熱交換器１６，２６を流れる冷媒の冷熱放出量を制御する冷熱放出量制御部７３を備えている点である。その他の構成については実施の形態５と同一又は同等である。なお、実施の形態５と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００７７】冷媒回路装置８の基本的な動作は、実施の形態５に係る冷媒回路装置５と同一又は同等である。上述したように日中の外気温度が高い場合には、２台の冷媒回路１０，２０を強冷モードで動作させて、蓄熱槽１７，２７に収容された氷状の蓄冷剤を溶解して冷熱を取り出すが、全ての蓄冷剤が溶解されると冷却効果が低下してしまう。
【００７８】そこで、冷媒回路装置８は、蓄熱槽１７，２７の蓄熱量を熱量センサ７０で検出して、この検出結果（熱量データ）に基づいて、冷熱放出量制御部７３が蓄熱槽１７，２７の蓄熱量を調整している。この調整は、バルブ１９ｂ，２９ｂと、主配管４６ａ，５６ａに設けられたバルブ４８，５８とを冷熱放出量制御部７３が制御することによって実現している。このように、冷熱放出量制御部７３が熱交換器１６，２６を流れる冷媒の冷熱放出量を調整することによって、蓄熱槽１７，２７の冷熱を有効に利用することができる。
【００７９】なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内において、例えば以下のように変更することも可能である。
（１）上記実施の形態では、建物Ａの空調用に２つの冷媒回路１０，２０を備えているが、３つ以上の冷媒回路を備えてもよい。この場合、夜間の運転においては、３つ以上の冷媒回路のうち少なくとも２つが、冷却モードと蓄冷モードとで各々運転するように制御される。
（２）上記実施の形態では、冷蔵・冷凍ケースＢ，Ｃの冷却用に２つの第２の冷媒回路４０，５０を備えているが、３つ以上の第２の冷媒回路を備えてもよい。
【００８０】
【発明の効果】本発明による冷媒回路装置は、以上のように構成されているため次のような効果を得ることができる。即ち、一対の冷媒回路の冷媒をそれぞれ最適な蒸発温度に設定させることにより、冷媒回路装置全体の成績係数を向上させることができる。
【００８１】また、一対の蓄熱部のいずれか一方が故障した場合には、回路制御部の制御によって、他の一方の蓄熱部だけを運転させることができる。その結果、室内の冷房が全く効かなくなるといった事態が回避でき、危険回避能力が向上する。さらに、一対の冷媒回路のいずれか一方を冷却モードで運転させると共に、他の一方を蓄熱モードで運転させて、冷却と蓄熱を同時に行うことにより、装置全体の冷凍効率が向上する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６０１３
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
【識別番号】０００００４４２２
【氏名又は名称】日本建鐵株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１月１８日（１９９９．１．１８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０２４３９
【弁理士】
【氏名又は名称】宮田 金雄 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２０５６８８（Ｐ２０００−２０５６８８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年７月２８日（２０００．７．２８） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−８９０７ |
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