(57)【要約】  開示されるのは共通の蒸発器コイルを用いた複数の凝縮ユニットを有する冷媒ベースの熱エネルギ蓄積および冷却システムのための方法および装置である。開示された実施形態は、向上された信頼性、低コストのコンポーネント、および低減された消費電力、および組み込みの容易さを有する冷媒ベースの氷蓄積システムである。
2011512508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒ベースの熱エネルギ蓄積および冷却システムであって、
第１の冷媒を含み、
第１のコンプレッサおよび第１のコンデンサを備えた第１の凝縮ユニット、
上記第１の凝縮ユニットの下流に接続された第１の膨張機構、および
上記第１の膨張機構と上記第１の凝縮ユニットとの間に接続され、液体と固体との間で相変化可能な流体が充填されるタンク内に配置された第１熱交換器であって、上記第１のコンデンサからの上記第１の冷媒からの熱移動を促進して、上記流体を冷却し、上記タンク内の上記流体の少なくとも一部を凍らせる上記第１熱交換器
を有する第１の冷媒ループと、
第２の冷媒を含み、
第２のコンプレッサおよび第２のコンデンサを備えた第２の凝縮ユニット、
上記第２の凝縮ユニットの下流に接続された第２の膨張機構、および
上記第２の膨張機構と上記第２の凝縮ユニットとの間に接続された負荷熱交換器
を有する第２の冷媒ループと、
冷却された上記流体と上記第２の冷媒との間の熱結合を促進し、上記第２の冷媒のエンタルピを減少させる絶縁熱交換器と
を備えたことを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１のシステムであって、さらに、
上記第１の凝縮ユニットと上記第１熱交換器との間に配置され、流体的に連通され、
上記第１の凝縮ユニットおよび上記第１熱交換器から上記第１の冷媒を受けるインレット接続、
上記第１の冷媒を上記第１熱交換器に供給する第１のアウトレット接続、および
上記第１の冷媒を上記第１の凝縮ユニットに供給する第２のアウトレット接続
を有する冷媒管理容器
を備えたことを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１のシステムであって、
上記第１の膨張機構、および上記第２の膨張機構は、熱膨張弁、電気膨張弁、および混合相レギュレータから成るグループから選択されたことを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１のシステムであって、
上記流体は共融材料であることを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１のシステムであって、
上記流体は水であることを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項１のシステムであって、
上記負荷熱交換器は、少なくとも１つの小分割蒸発器であることを特徴とするシステム。
【請求項７】
冷媒ベースの熱エネルギ蓄積および冷却システムであって、
第１の冷媒を含み、
第１のコンプレッサおよび第１のコンデンサを備えた第１の凝縮ユニット、
上記第１の凝縮ユニットの下流に接続された第１の膨張機構、および
上記第１の膨張機構と上記第１の凝縮ユニットとの間に接続され、液体と固体との間で相変化可能な流体が充填されるタンク内に配置された第１熱交換器であって、上記第１のコンデンサからの上記第１の冷媒からの熱移動を促進して、上記流体を冷却し、上記タンク内の上記流体の少なくとも一部を凍らせる上記第１熱交換器
を有する第１の冷媒ループと、
第２の冷媒を含み、
第２のコンプレッサおよび第２のコンデンサを備えた第２の凝縮ユニット、
上記第２の凝縮ユニットの下流に接続された第２の膨張機構、および
上記第２の膨張機構と上記第２の凝縮ユニットとの間に接続された負荷熱交換器
を有する第２の冷媒ループと、
熱移動材料を含み、
冷却された上記流体と上記熱移動材料との間の熱結合を促進し、温められた上記流体を上記タンクに戻す絶縁熱交換器、および
上記熱移動材料と上記第２の冷媒との間の熱結合を促進し、上記第２の冷媒のエンタルピを減少させ、温められた上記熱移動材料を上記絶縁熱交換器に戻す補助冷却熱交換器
を有する冷却ループと
を備えたことを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項７のシステムであって、さらに、
上記第１の凝縮ユニットと上記第１熱交換器との間に配置され、流体的に連通され、
上記凝縮ユニットおよび上記第１熱交換器から上記第１の冷媒を受けるインレット接続、
上記第１の冷媒を上記第１熱交換器に供給する第１のアウトレット接続、および
上記第１の冷媒を上記凝縮ユニットに供給する第２のアウトレット接続
を有する冷媒管理容器
を備えたことを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項７のシステムであって、
上記第１の膨張機構、および上記第２の膨張機構は、熱膨張弁、電気膨張弁、および混合相レギュレータから成るグループから選択されたことを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項７のシステムであって、
上記流体は共融材料であることを特徴とするシステム。
【請求項１１】
請求項７のシステムであって、
上記流体は水であることを特徴とするシステム。
【請求項１２】
請求項７のシステムであって、
上記負荷熱交換器は、少なくとも１つの小分割蒸発器であることを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項７のシステムであって、
上記第１の冷媒は、上記第１の冷媒と異なることを特徴とするシステム。
【請求項１４】
冷媒ベースの熱エネルギ蓄積および冷却システムであって、
第１の冷媒を含み、
第１のコンプレッサおよび第１のコンデンサを備えた第１の凝縮ユニット、
上記第１の凝縮ユニットの下流に接続された第１の膨張機構、および
上記第１の膨張機構と上記第１の凝縮ユニットとの間に接続され、液体と固体との間で相変化可能な流体が充填されるタンク内に配置された第１熱交換器であって、上記第１のコンデンサからの上記第１の冷媒からの熱移動を促進して、上記流体を冷却し、上記タンク内の上記流体の少なくとも一部を凍らせる上記第１熱交換器
を有する第１の冷媒ループと、
第２の冷媒を含み、
第２のコンプレッサおよび第２のコンデンサを備えた第２の凝縮ユニット、および
上記第２の凝縮ユニットの下流に接続された第２の膨張機構
を有する第２の冷媒ループと、
熱移動材料を含み、
冷却された上記流体と上記熱移動材料との間の熱結合を促進し、温められた上記流体を上記タンクに戻す第１の絶縁熱交換器、
上記第２の冷媒と上記熱移動材料との間の熱結合を促進し、温められた上記第２の冷媒を上記第２のコンプレッサに戻す第２の絶縁熱交換器、および
上記熱移動材料の冷却能力を熱負荷に移動させる負荷熱交換器
を有する冷却ループと
を備えたことを特徴とするシステム。
【請求項１５】
請求項１４のシステムであって、
上記第１の膨張機構、および上記第２の膨張機構は、熱膨張弁、電気膨張弁、および混合相レギュレータから成るグループから選択されたことを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項１４のシステムであって、
上記流体は共融材料であることを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項１４のシステムであって、
上記流体は水であることを特徴とするシステム。
【請求項１８】
請求項１４のシステムであって、
上記負荷熱交換器は、少なくとも１つの小分割蒸発器であることを特徴とするシステム。
【請求項１９】
冷媒ベースの熱エネルギ蓄積および冷却システムであって、
第１の冷媒を含み、
第１のコンプレッサおよび第１のコンデンサを備えた第１の凝縮ユニット、
上記第１の凝縮ユニットの下流に接続された第１の膨張機構、および
上記第１の膨張機構と上記第１の凝縮ユニットとの間に接続され、液体と固体との間で相変化可能な第１の流体が充填される第１のタンク内に配置された第１熱交換器であって、上記第１のコンデンサからの上記第１の冷媒からの熱移動を促進して、上記第１の流体を冷却し、上記第１のタンク内の上記第１の流体の少なくとも一部を凍らせる上記第１熱交換器
を有する第１の冷媒ループと、
第２の冷媒を含み、
第２のコンプレッサおよび第２のコンデンサを備えた第２の凝縮ユニット、
上記第２の凝縮ユニットの下流に接続された第２の膨張機構、および
上記第２の膨張機構と上記第２の凝縮ユニットとの間に接続され、液体と固体との間で相変化可能な第２の流体が充填される第２のタンク内に配置された第２熱交換器であって、上記第２のコンデンサからの上記第２の冷媒からの熱移動を促進して、上記第２の流体を冷却し、上記第２のタンク内の上記第２の流体の少なくとも一部を凍らせる上記第２熱交換器
を有する第２の冷媒ループと、
熱移動材料を含み、
冷却された上記第１の流体と上記熱移動材料との間の熱結合を促進し、温められた上記第１の流体を上記第１のタンクに戻す第１の絶縁熱交換器、
冷却された上記第２の流体と上記熱移動材料との間の熱結合を促進し、温められた上記第２の流体を上記第２のタンクに戻す第２の絶縁熱交換器、および
上記熱移動材料の冷却能力を熱負荷に移動させる負荷熱交換器
を有する冷却ループと
を備えたことを特徴とするシステム。
【請求項２０】
請求項１９のシステムであって、
上記第１の膨張機構、および上記第２の膨張機構は、熱膨張弁、電気膨張弁、および混合相レギュレータから成るグループから選択されたことを特徴とするシステム。
【請求項２１】
請求項１９のシステムであって、
上記流体は共融材料であることを特徴とするシステム。
【請求項２２】
請求項１９のシステムであって、
上記流体は水であることを特徴とするシステム。
【請求項２３】
請求項１９のシステムであって、
上記負荷熱交換器は、少なくとも１つの小分割蒸発器であることを特徴とするシステム。
【請求項２４】
請求項１９のシステムであって、
上記第１の冷媒は、上記第１の冷媒と異なることを特徴とするシステム。
【請求項２５】
熱エネルギ蓄積および冷却システムによって冷却する方法であって、
第１の冷媒を第１のエアコンディショナユニットによって圧縮し凝縮させるステップと、
上記第１の冷媒を膨張させて、液体と固体との間で相変化可能な流体を収容する（containing）タンク内に強制された（constrained）第１熱交換器を冷却するステップと、
第１の期間に、上記タンク内で、上記流体の一部を凍らせて、氷と冷却された流体とを形成するステップと、
第２の冷媒を第２のエアコンディショナユニットによって圧縮し凝縮させるステップと、
第２の期間に、上記第２の冷媒を、負荷熱交換器内で膨張させて、負荷を冷却するステップと、
上記冷却された流体から、上記第２の冷媒ループ内の上記第２の冷媒に冷却を伝達させるステップと、
第３の期間に、上記第２の冷媒から、上記負荷熱交換器に冷却を伝達させて、負荷を冷却するステップと
を有することを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２５の方法であって、さらに、
上記第１のエアコンディショナユニット、および上記第１熱交換器に流体的に連通された冷媒管理容器によって、上記第１の冷媒の体積および相を管理するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２５の方法であって、
上記第２の期間のステップは、上記第３の期間のステップと同時に行われることを特徴とする方法。
【請求項２８】
熱エネルギ蓄積および冷却システムによって冷却する方法であって、
第１の冷媒を第１のエアコンディショナによって圧縮し凝縮させるステップと、
上記第１の冷媒を膨張させて、液体と固体との間で相変化可能な流体を収容する（containing）タンク内に強制された（constrained）第１熱交換器を冷却するステップと、
第１の期間に、上記タンク内で、上記流体の一部を凍らせて、氷と冷却された流体とを形成するステップと、
第２の冷媒を第２のエアコンディショナユニットによって圧縮し凝縮させるステップと、
第２の期間に、上記第２の冷媒を、負荷熱交換器内で膨張させて、負荷を冷却するステップと、
上記冷却された流体から、冷却ループ内の熱移動材料に冷却を伝達させるステップと、
上記熱移動材料から、上記第２の冷媒に冷却を伝達させて、上記第２の冷媒のエンタルピを減少させるステップと、
第３の期間に、上記第２の冷媒を、上記負荷熱交換器内で膨張させて、負荷を冷却するステップと
を有することを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２８の方法であって、さらに、
上記第１のエアコンディショナユニット、および上記第１熱交換器に流体的に連通された冷媒管理容器によって、上記第１の冷媒の体積および相を管理するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２８の方法であって、さらに、
上記第２のエアコンディショナユニット、および上記負荷熱交換器に流体的に連通された冷媒レシーバによって、上記第２の冷媒の体積および相を管理するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項２８の方法であって、
上記第２の期間のステップは、上記第３の期間のステップと同時に行われることを特徴とする方法。
【請求項３２】
熱エネルギ蓄積および冷却システムによって冷却する方法であって、
第１の冷媒を第１のエアコンディショナユニットによって圧縮し凝縮させるステップと、
上記第１の冷媒を膨張させて、液体と固体との間で相変化可能な流体を収容する（containing）タンク内に強制された（constrained）第１熱交換器を冷却するステップと、
第１の期間に、上記タンク内で、上記流体の一部を凍らせて、氷と冷却された流体とを形成するステップと、
第２の冷媒を第２のエアコンディショナユニットによって圧縮し凝縮させるステップと、
上記第２の冷媒を膨張させるステップと、
上記第２の冷媒から、冷却ループ内の熱移動材料に冷却を伝達させるステップと、
第２の期間に、上記熱移動材料から、負荷熱交換器に冷却を伝達させて、負荷を冷却するステップと、
上記冷却された流体から、上記冷却ループ内の熱移動材料に冷却を伝達させるステップと、
第３の期間に、上記熱移動材料から、上記負荷熱交換器に冷却を伝達させて、負荷を冷却するステップと
を有することを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項３２の方法であって、さらに、
上記第１のエアコンディショナユニット、および上記第１熱交換器に流体的に連通された冷媒管理容器によって、上記第１の冷媒の体積および相を管理するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項３２の方法であって、さらに、
上記第２のエアコンディショナユニット、および上記負荷熱交換器に流体的に連通された冷媒レシーバによって、上記第２の冷媒の体積および相を管理するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項３２の方法であって、
上記第２の期間のステップは、上記第３の期間のステップと同時に行われることを特徴とする方法。
【請求項３６】
熱エネルギ蓄積および冷却システムによって冷却する方法であって、
第１の冷媒を第１のエアコンディショナユニットによって圧縮し凝縮させるステップと、
上記第１の冷媒を膨張させて、液体と固体との間で相変化可能な流体を収容する（containing）タンク内に強制された（constrained）第１熱交換器を冷却するステップと、
第１の期間に、上記第１のタンク内で、上記第１の流体の一部を凍らせて、第１の氷と第１の冷却された流体とを形成するステップと、
第２の冷媒を第２のエアコンディショナユニットによって圧縮し凝縮させるステップと、
上記第２の冷媒を膨張させて、液体と固体との間で相変化可能な第２の流体を収容する（containing）第２のタンク内に強制された（constrained）第２熱交換器を冷却するステップと、
第２の期間に、上記第２のタンク内で、上記第２の流体の一部を凍らせて、第２の氷と第２の冷却された流体とを形成するステップと、
上記第１の冷媒から、冷却ループ内の熱移動材料に、冷却を伝達するステップと、
第３の期間に、上記熱移動材料から、負荷熱交換器に冷却を伝達させて、負荷を冷却するステップと、
上記第２の冷媒から、上記冷却ループ内の上記熱移動材料に冷却を伝達させるステップと、
第４の期間に、上記熱移動材料から、上記負荷熱交換器を冷却するステップと
を有することを特徴とする方法。
【請求項３７】
請求項３６の方法であって、さらに、
上記第１のエアコンディショナユニット、および上記第１熱交換器に流体的に連通された冷媒管理容器によって、上記第１の冷媒の体積および相を管理するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項３８】
請求項３６の方法であって、さらに、
上記第２のエアコンディショナユニット、および上記第２の第１熱交換器に流体的に連通された上記第２の冷媒管理容器によって、上記第２の冷媒の体積および相を管理するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項３９】
請求項３６の方法であって、
上記第１の期間のステップは、上記第４の期間のステップと同時に行われることを特徴とする方法。
【請求項４０】
請求項３６の方法であって、
上記第２の期間のステップは、上記第３の期間のステップと同時に行われることを特徴とする方法。
【請求項４１】
請求項３６の方法であって、
上記第２の期間のステップは、上記第４の期間のステップと同時に行われることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２００８年２月１５日に出願された、発明の名称が「共通の蒸発器コイルと伴に複数の冷媒および冷却ループを用いた熱エネルギ蓄積および冷却システム」である米国暫定出願第６１／０２９，１５６号に基づき、その利益を主張し、その全開示が、その開示および教示の参照により具体的に組み込まれている。
【背景技術】
【０００２】
最大要求消費電力における需要増大に伴い、エアコンディショナの負荷をオフピーク時刻および料金にシフトするために蓄氷（ice storage）が用いられている。負荷をピークからオフピーク期間にシフトするだけでなく、エアコンディショニングユニットの能力および効率を増大させる要求も存在する。エネルギ蓄積システムを有する現在のエアコンディショニングユニットは、大規模な商業的ビルディングにおいてのみ実際的な水冷却器の信頼性を含む種々の欠点のために限られた成功しか収めておらず、高効率の達成は困難である。大規模および小規模な商業的ビルディングにおいて熱エネルギ蓄積の利点を商業化するためには、熱エネルギ蓄積システムは、製造コストを最小化し、変化する運転環境下で最大の効率を維持し、実施および運転の影響を最小化し、複数の冷蔵またはエアコンディショニングアプリケーションに適している必要がある。
【０００３】
蓄熱エネルギを提供するシステムは、従来より以下において熟慮されてきた。
【０００４】
米国特許第4,735,064号明細書
米国特許第5,225,526号明細書（以上、共にHarry Fischer）
米国特許第5,647,225号明細書（Fischer他）
米国特許第7,162,878号明細書（Narayanamurthy他）
米国特許出願公開第／号明細書
米国特許出願公開第11/112,861号明細書（2005年4月22日、Narayanamurthy他）
米国特許出願公開第11/138,762号明細書（2005年5月25日、Narayanamurthy他）
米国特許出願公開第11/208,074号明細書（2005年8月18日、Narayanamurthy他）
米国特許出願公開第11/284,533号明細書（2005年11月21日、Narayanamurthy他）
米国特許出願公開第11/610,982号明細書（2006年12月14日、Narayanamurthy）
米国特許出願公開第11/837,356号明細書（2007年8月10日、Narayanamurthy他）
米国特許出願公開第60/990,685号明細書（2007年11月28日、Narayanamurthy他）
これらの全ての特許は、エアコンディショニングの負荷を電気料金のピークからオフピークシフトして経済的正当化（economic justification）を提供するために蓄氷を利用し、その全ての教示および開示は参照によりここに組み込まれている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施例は、
冷媒ベースの熱エネルギ蓄積および冷却システムであって、
第１の冷媒を含み、
第１のコンプレッサおよび第１のコンデンサを備えた第１の凝縮ユニット、
上記第１の凝縮ユニットの下流に接続された第１の膨張機構、および
上記第１の膨張機構と上記第１の凝縮ユニットとの間に接続され、液体と固体との間で相変化可能な流体が充填されるタンク内に配置された、蒸発器として働く第１熱交換器であって、上記第１のコンデンサからの上記第１の冷媒からの熱移動を促進して、上記流体を冷却し、上記タンク内の上記流体の少なくとも一部を凍らせる上記第１熱交換器
を有する第１の冷媒ループと、
第２の冷媒を含み、
第２のコンプレッサおよび第２のコンデンサを備えた第２の凝縮ユニット、
上記第２の凝縮ユニットの下流に接続された第２の膨張機構、および
上記第２の膨張機構と上記第２の凝縮ユニットとの間に接続された負荷熱交換器
を有する第２の冷媒ループと、
冷却された上記流体と上記第２の冷媒との間の熱結合を促進し、上記第２の冷媒のエンタルピを減少させ、暖められた流体を上記タンクに戻す絶縁熱交換器と
を備える。
【０００６】
また、本発明の実施例は、
冷媒ベースの熱エネルギ蓄積および冷却システムであって、
第１の冷媒を含み、
第１のコンプレッサおよび第１のコンデンサを備えた第１の凝縮ユニット、
上記第１の凝縮ユニットの下流に接続された第１の膨張機構、および
上記第１の膨張機構と上記第１の凝縮ユニットとの間に接続され、液体と固体との間で相変化可能な流体が充填されるタンク内に配置された、蒸発器として働く第１熱交換器であって、上記第１のコンデンサからの上記第１の冷媒からの熱移動を促進して、上記流体を冷却し、上記タンク内の上記流体の少なくとも一部を凍らせる上記第１熱交換器
を有する第１の冷媒ループと、
第２の冷媒を含み、
第２のコンプレッサおよび第２のコンデンサを備えた第２の凝縮ユニット、
上記第２の凝縮ユニットの下流に接続された第２の膨張機構、および
上記第２の膨張機構と上記第２の凝縮ユニットとの間に接続された負荷熱交換器
を有する第２の冷媒ループと、
熱移動材料を含み、
冷却された上記流体と上記熱移動材料との間の熱結合を促進し、温められた上記流体を上記タンクに戻す絶縁熱交換器、および
上記熱移動材料と上記第２の冷媒との間の熱結合を促進し、上記第２の冷媒のエンタルピを減少させ、温められた上記熱移動材料を上記絶縁熱交換器に戻す補助冷却熱交換器
を有する冷却ループと
を備える。
【０００７】
また、本発明の実施例は、
冷媒ベースの熱エネルギ蓄積および冷却システムであって、
第１の冷媒を含み、
第１のコンプレッサおよび第１のコンデンサを備えた第１の凝縮ユニット、
上記第１の凝縮ユニットの下流に接続された第１の膨張機構、および
上記第１の膨張機構と上記第１の凝縮ユニットとの間に接続され、液体と固体との間で相変化可能な流体が充填されるタンク内に配置された、蒸発器として働く第１熱交換器であって、上記第１のコンデンサからの上記第１の冷媒からの熱移動を促進して、上記流体を冷却し、上記タンク内の上記流体の少なくとも一部を凍らせる上記第１熱交換器
を有する第１の冷媒ループと、
第２の冷媒を含み、
第２のコンプレッサおよび第２のコンデンサを備えた第２の凝縮ユニット、および
上記第２の凝縮ユニットの下流に接続された第２の膨張機構
を有する第２の冷媒ループと、
熱移動材料を含み、
冷却された上記流体と上記熱移動材料との間の熱結合を促進し、温められた上記流体を上記タンクに戻す第１の絶縁熱交換器、
上記第２の冷媒と上記熱移動材料との間の熱結合を促進し、温められた上記第２の冷媒を上記第２のコンプレッサに戻す第２の絶縁熱交換器、および
上記熱移動材料の冷却能力を熱負荷に移動させる負荷熱交換器
を有する冷却ループと
を備える。
【０００８】
また、本発明の実施例は、
冷媒ベースの熱エネルギ蓄積および冷却システムであって、
第１の冷媒を含み、
第１のコンプレッサおよび第１のコンデンサを備えた第１の凝縮ユニット、
上記第１の凝縮ユニットの下流に接続された第１の膨張機構、および
上記第１の膨張機構と上記第１の凝縮ユニットとの間に接続され、液体と固体との間で相変化可能な第１の流体が充填される第１のタンク内に配置された、蒸発器として働く第１熱交換器であって、上記第１のコンデンサからの上記第１の冷媒からの熱移動を促進して、上記第１の流体を冷却し、上記第１のタンク内の上記第１の流体の少なくとも一部を凍らせる上記第１熱交換器
を有する第１の冷媒ループと、
第２の冷媒を含み、
第２のコンプレッサおよび第２のコンデンサを備えた第２の凝縮ユニット、
上記第２の凝縮ユニットの下流に接続された第２の膨張機構、および
上記第２の膨張機構と上記第２の凝縮ユニットとの間に接続され、液体と固体との間で相変化可能な第２の流体が充填される第２のタンク内に配置された、蒸発器として働く第２熱交換器であって、上記第２のコンデンサからの上記第２の冷媒からの熱移動を促進して、上記第２の流体を冷却し、上記第２のタンク内の上記第２の流体の少なくとも一部を凍らせる上記第２熱交換器
を有する第２の冷媒ループと、
熱移動材料を含み、
冷却された上記第１の流体と上記熱移動材料との間の熱結合を促進し、温められた上記第１の流体を上記第１のタンクに戻す第１の絶縁熱交換器、
冷却された上記第２の流体と上記熱移動材料との間の熱結合を促進し、温められた上記第２の流体を上記第２のタンクに戻す第２の絶縁熱交換器、および
上記熱移動材料の冷却能力を熱負荷に移動させる負荷熱交換器
を有する冷却ループと
を備える。
【０００９】
また、本発明の実施例は、
熱エネルギ蓄積および冷却システムによって冷却する方法であって、
第１の冷媒を、第１の高圧冷媒を生成する第１のエアコンディショナユニットによって圧縮し凝縮させるステップと、
上記第１の高圧冷媒を膨張させて、液体と固体との間で相変化可能な流体を収容する（containing）タンク内に強制された（constrained）第１熱交換器を、第１熱交換器内の第１の冷媒と伴に冷却するステップと、
第１の期間に、上記タンク内で、上記流体の一部を凍らせて、氷と冷却された流体とを形成するステップと、
第２の冷媒を第２のエアコンディショナユニットによって圧縮し凝縮させ、第２の高圧冷媒を生成するステップと、
第２の期間に、上記第２の高圧冷媒を、負荷熱交換器内で膨張させて、負荷を冷却するステップと、
上記冷却された流体から、上記第２の冷媒ループ内の上記第２の冷媒に冷却を伝達させるステップと、
第３の期間に、上記第２の冷媒から、上記負荷熱交換器に冷却を伝達させて、負荷を冷却するステップと
を有する。
【００１０】
また、本発明の実施例は、
熱エネルギ蓄積および冷却システムによって冷却する方法であって、
第１の冷媒を、第１の高圧冷媒を生成するために第１のエアコンディショナユニットによって圧縮し凝縮させるステップと、
上記第１の高圧冷媒を膨張させて、液体と固体との間で相変化可能な流体を収容する（containing）タンク内に強制された（constrained）第１熱交換器を、第１熱交換器内の第１の冷媒と伴に冷却するステップと、
第１の期間に、上記タンク内で、上記流体の一部を凍らせて、氷と冷却された流体とを形成するステップと、
第２の冷媒を第２のエアコンディショナユニットによって圧縮し凝縮させ、第２の高圧冷媒を生成するステップと、
第２の期間に、上記第２の高圧冷媒を、負荷熱交換器内で膨張させて、負荷を冷却するステップと、
上記冷却された流体から、冷却ループ内の熱移動材料に冷却を伝達させるステップと、
上記第２の冷媒が上記第２のエアコンディショナから流出した後に、上記熱移動材料から、上記第２の冷媒に冷却を伝達させて、上記第２の冷媒のエンタルピを減少させるステップと、
第３の期間に、上記第２の高圧冷媒を、上記負荷熱交換器内で膨張させて、負荷を冷却するステップと
を有する。
【００１１】
また、本発明の実施例は、
熱エネルギ蓄積および冷却システムによって冷却する方法であって、
第１の冷媒を、第１の高圧冷媒を生成するために第１のエアコンディショナユニットによって圧縮し凝縮させるステップと、
上記第１の高圧冷媒を膨張させて、液体と固体との間で相変化可能な流体を収容する（containing）タンク内に強制された（constrained）第１熱交換器を、第１熱交換器内の第１の冷媒と伴に冷却するステップと、
第１の期間に、上記タンク内で、上記流体の一部を凍らせて、氷と冷却された流体とを形成するステップと、
第２の冷媒を第２のエアコンディショナユニットによって圧縮し凝縮させるステップと、
上記第２の冷媒を膨張させるステップと、
上記第２の冷媒から、冷却ループ内の熱移動材料に冷却を伝達させるステップと、
第２の期間に、上記熱移動材料から、負荷熱交換器に冷却を伝達させて、負荷を冷却するステップと、
上記冷却された流体から、上記冷却ループ内の熱移動材料に冷却を伝達させるステップと、
第３の期間に、上記熱移動材料から、上記負荷熱交換器に冷却を伝達させて、負荷を冷却するステップと
を有する。
【００１２】
また、本発明の実施例は、
熱エネルギ蓄積および冷却システムによって冷却する方法であって、
第１の冷媒を、第１の高圧冷媒を生成するために第１のエアコンディショナユニットによって圧縮し凝縮させるステップと、
上記第１の高圧冷媒を膨張させて、液体と固体との間で相変化可能な第１の流体を収容する（containing）第１のタンク内に強制された（constrained）第１熱交換器を、第１熱交換器内の第１の冷媒と伴に冷却するステップと、
第１の期間に、上記第１のタンク内で、上記第１の流体の一部を凍らせて、第１の氷と第１の冷却された流体とを形成するステップと、
第２の冷媒を、第２の高圧冷媒を生成するために第２のエアコンディショナユニットによって圧縮し凝縮させるステップと、
上記第２の高圧冷媒を膨張させて、液体と固体との間で相変化可能な第２の流体を収容する（containing）第２のタンク内に強制された（constrained）第２熱交換器を冷却するステップと、
第２の期間に、上記第２のタンク内で、上記第２の流体の一部を凍らせて、第２の氷と第２の冷却された流体とを形成するステップと、
上記第１の冷媒から、冷却ループ内の熱移動材料に、冷却を伝達するステップと、
第３の期間に、上記熱移動材料から、負荷熱交換器に冷却を伝達させて、負荷を冷却するステップと、
上記第２の冷媒から、上記冷却ループ内の上記熱移動材料に冷却を伝達させるステップと、
第４の期間に、上記熱移動材料から、上記負荷熱交換器を冷却するステップと
を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】複数の凝縮ユニットと伴に共通の蒸発器コイルを用いた熱エネルギ蓄積・冷却システムの実施形態を示す。
【図２】複数の凝縮ユニットと伴に共通の蒸発器コイルを用いた熱エネルギ蓄積・冷却システムの他の実施形態の構成を示す。
【図３】補助冷却の第２冷却ループを伴う複数の凝縮ユニットと伴に共通の蒸発器コイルを用いた熱エネルギ蓄積・冷却システムの実施形態を示す。
【図４】絶縁された蓄熱ユニット、および補助冷却の第２冷却ループを伴う複数の凝縮ユニットと伴に共通の蒸発器コイルを用いた熱エネルギ蓄積・冷却システムの実施形態の構成を示す。
【図５】絶縁された蓄熱ユニット、および絶縁された第２冷媒ループを伴う複数の凝縮ユニットと伴に共通の蒸発器コイルを用いた熱エネルギ蓄積・冷却システム実施形態の構成を示す。
【図６】絶縁された第１および第２冷却ループを伴う複数の凝縮ユニットと伴に共通の蒸発器コイルを用いた熱エネルギ蓄積・冷却システムの実施形態の他の構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、様々な異なる形で具現化する余地があるが、その特定の実施形態が、本開示が発明の原理の実例として考慮され、本発明は述べられた特定の実施形態に限定されないことの理解の下に、図示され、ここで詳細に述べられる。
【００１５】
図１は、複数の凝縮ユニットと伴に共通の蒸発器コイルを用いた熱エネルギ蓄積・冷却システムの実施形態を示す。本実施形態は、蓄積容器またはＵＲＭＶ１４６（総合冷媒管理容器）の有無に係わらず機能することができ、図１に描かれるように、第１のエアコンディショナユニット（＃１）１０２を有する第１冷媒ループの所定の位置に上記容器を有し、第２のエアコンディショナユニット（＃２）１０３を有する第２冷媒ループにはＵＲＭＶを有していない。図１に示すように、第１のエアコンディショナユニット（＃１）１０２は、コンプレッサ１１０を用いて、低温、低圧の冷媒ガスを高温、高圧のガスに圧縮する。次に、コンデンサ１１１は、ガス中の多量の熱を除去して大気中に放出する。冷媒は、温かい高圧の液体の冷媒としてコンデンサ１１１から流出し、高圧液体供給ライン１１２を介して、膨張機構１３０を含む冷媒管理・分配システム１０４、およびオプショナルな蓄積容器または収集器および多相冷媒の相分離器として働くＵＲＭＶ１４６に送られる。上記膨張機構１３０は、通常のまたは他の熱膨張弁、混合相調節器およびサージベッセル（リザーバ）などであってもよい。液体の冷媒は、ＵＲＭＶ１４６から蓄熱ユニット１０６（熱エネルギ蓄積ユニット）に送られる。絶縁タンク１４０内の第１熱交換器１６０は、下部ヘッダアセンブリ１５６からディスチャージ／フリージングコイル１４２を介して上部ヘッダアセンブリ１５４に供給される冷媒を膨張させる。低圧、気相および液体の冷媒は、次に、低圧戻りライン１１８を介してＵＲＭＶ１４６およびコンプレッサ１１０に戻されて、第１冷媒ループが完了する。
【００１６】
図１に示すように、蓄熱ユニット１０６は、液相材料１５２および／または固相材料１５３（現在のシステムモードに依存した流体（fluid）／氷）に囲まれた第１熱交換器１６０を収容する絶縁タンク１４０を含む。第１熱交換器１６０は、さらに、直列に接続されたディスチャージ／フリージングコイル１４２によって上部ヘッダアセンブリ１５４に接続され、絶縁タンク１４０内で流体／気体ループを形成する下部ヘッダアセンブリ１５６を含む。上部および下部ヘッダアセンブリ１５４，１５６は、蓄熱ユニット１０６の外部のインレットおよびアウトレット接続に連通する。
【００１７】
図１に示される実施形態は、蓄熱ユニット１０６のための第１冷却ソースとしてのエアコンディショナユニット（＃１）１０２を用いる。開示された実施形態のこの部分は、２つの主要な動作モード、製氷（チャージング）および融氷（冷却）モードで機能する。
【００１８】
製氷モードでは、圧縮された高圧の冷媒が、エアコンディショナユニット（＃１）１０２から高圧液体供給ライン１１２に流出し、膨張機構１３０およびＵＲＭＶ１４６を介して、蓄熱ユニット１０６を冷却するために送り込まれ、そこで、下部ヘッダアセンブリ１５６を介して第１熱交換器１６０に流入し、蒸発器として働くフリージングコイル１４２に供給される。冷却（cooling）は、フリージングコイル１４２から、周囲の、絶縁タンク１４０に封入された液相材料１５２に伝達され、フリージングコイル１４２を取り囲む固相材料１５３（氷）のブロックを生成することができ、このプロセスにおいて熱エネルギが蓄積される。温かい液体および気相（vapor phase）の冷媒は、フリージングコイル１４２から上部ヘッダアセンブリ１５４に流出し、蓄熱ユニット１０６を出て、低圧戻りライン１１８を介して、ＵＲＭＶ１４６、そしてエアコンディショナユニット（＃１）１０２に戻り、コンプレッサ１１０に送り込まれて、再度、コンデンサ１１１によって液体に凝縮される。
【００１９】
融氷モードでは、絶縁タンク１４０内で流体は完全には凍らず、それゆえ、多量の流体（液相材料１５２）は継続的に氷のブロック（固相材料１５３）を取り囲む。タンクの底では、この流体は媒体の氷点に非常に近く、この液相材料１５２は、熱サイフォン、またはオプショナルポンプ１２１によって絶縁熱交換器１６２の１次側に推進され、そこで、冷却が、第２の冷却ループを含む２次側に伝達される。温かい液相材料１５２は、次に、絶縁タンク１４０の上部に戻され、そこでタンク内の媒体によって再度冷却される。
【００２０】
絶縁熱交換器１６２の２次側は、冷媒を含み、１次側によって冷却された温かい蒸気または液体／蒸気の混合体は、熱交換器から流出し、オプショナリに冷媒レシーバ１９０に受け入れられ／貯留され、熱サイフォンまたはオプショナル冷媒ポンプ１２０によって、チェックバルブ（ＣＶ−２）１６６を介して負荷熱交換器１２２に推進され、冷却が負荷に伝達される。負荷熱交換器１２２から流出した温かい冷媒は、チェックバルブ（ＣＶ−１）１６４を介して絶縁熱交換器１６２の２次側に戻り、再度冷却される。チェックバルブ（ＣＶ−１）１６４は、絶縁熱交換器１６２への戻りライン中の冷媒のチャージバランスおよび圧力の均一化を助けるためにバイパス細管１６５を含んでもよい。
【００２１】
図１の実施形態には、低温、低圧の冷媒ガスを高温、高圧のガスに圧縮する追加のコンプレッサ１１４を用いる第２のエアコンディショナユニット（＃２）１０３による追加の冷却が設けられている。次に、コンデンサ１１６は、ガス中の多量の熱を除去して大気中に放出する。冷媒は、温かい高圧の液体の冷媒としてコンデンサ１１６から流出し、高圧液体ライン１１３に送られる。液体の冷媒は、次に、チェックバルブ（ＣＶ−３）１６８から膨張弁１７０を介して負荷熱交換器１２２に送られる。上記膨張機構１７０は、通常の熱膨張機構（ＴＸＶ）、電気式膨張機構（ＥＥＶ）、または同様の圧力調節機構であり得る。
【００２２】
冷却が蓄熱ユニット１０６によって行われる場合には、チェックバルブ（ＣＶ−３）１６８は、膨張弁１７０からの逆流を防止するように作用する。冷媒は、膨張弁１７０から流出すると、負荷熱交換器１２２に流れ、冷却が冷却負荷に伝達される。温かい蒸気または液体／蒸気の混合体は、負荷熱交換器１２２から流出し、サクションライン１１９を介し、ソレノイドバルブ（ＳＶ−１）１８０を通過してエアコンディショナ（＃２）１０３に戻り、コンプレッサ１１４に送り込まれて、再度、コンデンサ１１６によって液体に凝縮される。（ＳＶ−１）１８０の機能は、蓄熱ユニット１０６が作動する際にサクションライン１１９を介した逆流を防ぐことである。
【００２３】
冷媒の温度は、負荷熱交換器１２２から流出する際に、膨張弁１７０に接続された温度センサ１７２によって検出されてもよい。この検出位置での冷媒の温度は、膨張弁１７０と組み合わせたフィードバックおよび調節メカニズムとして働き得る。もし、温度センサ１７２が、冷媒の温度が高すぎることを検出すると、膨張弁１７０は、圧縮された冷媒の膨張の割合を増大させるように応答する。一方、もし、温度センサ１７２が、冷媒の温度が低すぎることを検出すると、膨張弁１７０は、圧縮された冷媒の膨張の割合を低下させるように応答する。このように、冷却負荷に送られる冷却の程度が調節される。
【００２４】
（ＳＶ−２）およびバイパス細管を有する追加のループは、様々なモードにおける冷媒のバランスを考慮したものである。エアコンディショナ（＃２）１０３が冷却しているときには、しばしばサクションライン１１９内の圧力が絶縁熱交換器１６２内よりも低くなる。そこで、（ＣＶ−１）１６４が、コンプレッサ１１４への多量の冷媒の逆流を防止するために働く。バイパス細管１６５は、製氷の間、１１９と絶縁熱交換器１６２との間の吸い込みラインの圧力を均一にするために働き、エアコンディショナ（＃２）１０３から全冷媒が排出されないことを確実にする。
【００２５】
第２のエアコンディショナユニット（＃２）１０３による追加の冷却は、第１のエアコンディショナユニット（＃１）１０２によって運転される製氷または融氷モードの何れの空間冷却運転も入れ替え、増大、または追加が可能である。例えば、システムは、第２のエアコンディショナユニット（＃２）１０３が停止し、または第２のエアコンディショナユニット（＃２）１０３が蓄熱ユニット１０６または負荷熱交換器１２２の冷却を行う間に、第１のエアコンディショナユニット（＃１）１０２が蓄熱ユニット１０６に冷却を行う製氷モードであり得る。さらに、システムは、第１のエアコンディショナユニット（＃１）１０２が停止し、蓄熱ユニット１０６から負荷熱交換器１２２に対して冷却が行われる融氷モードであり得る。この状況では、第２のエアコンディショナユニット（＃２）１０３は、停止するか、または第２のエアコンディショナユニット（＃２）１０３が負荷熱交換器１２２を追加で直接冷却してもよく、これによって、蓄熱ユニット１０６によって行われる冷却の程度が増大する。さらに、上記システムは、第１のエアコンディショナユニット（＃１）１０２が蓄熱ユニット１０６を冷却する製氷モードであり、第２のエアコンディショナユニット（＃２）１０３が負荷熱交換器１２２を直接冷却する製氷／直接冷却モードであり得る。このように、単一のシステムによって、種々の冷却、環境的、および経済的変数を満足させるために、幅広く様々な冷却動作（responses）が達成（delivered）され得る。
【００２６】
この可変性は、システム内のコンプレッサおよびコンデンサコンポーネントの特定のサイジングによって、さらに拡張され得る。大小１台ずつのエアコンディショナユニット（典型的に、従来の後付の既製品のコンポーネント）を備えることにより、より高いシステムの冷却の効率を提供するためのモードの組み合わせによって、正確な負荷がマッチされ得る。さらに、２台のエアコンディショナユニットは、従来のパッケージ化されたユニットであり得、例えば、１つのハウジング内の各ユニットが第１のエアコンディショナユニット（＃１）１０２、および第２のエアコンディショナユニット（＃２）１０３を提供する従来の１つの屋上ユニットであり得る。
【００２７】
図２に示す実施形態は、エアコンディショナユニット（＃１）１０２と蓄熱ユニット１０６との間で冷却が行われる独立の冷却ループを用いて動作する蓄熱ユニット１０６を示す。本実施形態は、蓄積容器またはＵＲＭＶ１４６（総合冷媒管理容器）の有無に係わらず機能することができ、図２に描かれるように、第１冷媒ループに上記容器を有している。この例では、収集器および多相冷媒の相分離器として働く蓄積器または総合冷媒管理容器（ＵＲＭＶ）１４６は、流体的に蓄熱ユニット１０６およびエアコンディショナユニット１０２の両方に接続されている。
【００２８】
本実施形態は、４つの主要な動作モード、すなわち、製氷（チャージング）、融氷（冷却）、融氷／ブースト（高能力冷却）、およびバイパスモードで機能する。エアコンディショナユニット（＃１）１０２を用いる第１冷媒ループにおける製氷モードは、図１と同じである。
【００２９】
融氷モードでは、絶縁タンク１４０内で流体は完全には凍らず、それゆえ、多量の流体（液相材料１５２）は継続的に氷のブロック（固相材料１５３）を取り囲む。タンクの底では、この流体は媒体の氷点に非常に近く、この液相材料１５２は、熱サイフォン、またはオプショナルポンプ１２１によって絶縁熱交換器１６２の１次側に推進され、そこで、冷却が、第２の冷却ループを含む２次側に伝達される。温かい液相材料１５２は、次に、絶縁タンク１４０の上部に戻され、そこでタンク内の媒体によって再度冷却される。
【００３０】
絶縁熱交換器１６２の２次側は、冷媒を含み、１次側によって冷却された温かい蒸気または液体／蒸気の混合体は、熱交換器から流出し、熱サイフォンまたはオプショナル冷媒ポンプ１２０によって、３方弁（３ＷＶ−２）１８８を介して負荷熱交換器１２２に推進され、冷却が負荷に伝達される。負荷熱交換器１２２から流出した温かい冷媒は、３方弁（３ＷＶ−１）１８６を介して絶縁熱交換器１６２の２次側に戻り、再度冷却される。
【００３１】
融氷／ブースト（高能力冷却）モードでは、エアコンディショナユニット（＃１）１０２によって駆動される第１冷媒ループは、再度冷却を続けることができ、シャットダウンされることができ、または切り離されることができる（バルブは不図示）。蓄熱ユニット１０６からの融氷によってなされる冷却に加えて、エアコンディショナユニット（＃２）１０３は、負荷熱交換器１２２に提供される冷却を追加的に増強するように動作し得る。エアコンディショナユニット（＃２）１０３は、動作時には、コンプレッサ１１４を用いて、低温、低圧の冷媒ガスを高温、高圧のガスに圧縮する。次に、コンデンサ１１６は、ガス中の多量の熱を除去して大気中に放出する。冷媒は、温かい高圧の液体の冷媒としてコンデンサ１１６から流出し、高圧液体供給ライン１１３を介して、オプショナルな冷媒レシーバ１９０およびソレノイドバルブ（ＳＶ−１）１８０を介して、膨張弁１７０に送られる。この第２の膨張機構１７０は、膨張機構１３０と同様に、通常のまたは他の熱膨張弁、混合相調節器およびサージベッセル（リザーバ）などであってもよい。
【００３２】
冷媒は、膨張弁１７０によって計量され調節され、３方弁１８８に送られる。冷媒は、３方弁１８８から流出すると、負荷熱交換器１２２に流れ、冷却が冷却負荷に伝達される。温かい蒸気または液体／蒸気の混合体は、負荷熱交換器１２２から流出し、冷媒の温度は、膨張弁１７０に接続された温度センサ１７２によって検出される。この検出位置での冷媒の温度は、膨張弁１７０と組み合わせたフィードバックおよび調節メカニズムとして働き、これによって、冷却負荷に送られる冷却の量が制御される。
【００３３】
冷媒は、次に、３方弁（３ＷＶ−１）１８６によって制御され、冷媒は、サクションライン１１９に向けられて、エアコンディショナ（＃２）１０３に戻され、コンプレッサ１１４に送られ、コンデンサ１１６によって再度液体に凝縮され、および／または絶縁熱交換器１６２の２次側に向けられる。
【００３４】
連携して動作する蓄熱ユニット１０６、およびエアコンディショナユニット（＃２）１０３の両方によって、システム内で非常に高い冷却能力が実現される。このブーストモードは、図２に示すような共用の冷媒ラインによって、または、絶縁熱交換器１６２（蓄熱ユニット１０６によって冷却される）と、エアコンディショナユニット（＃２）１０３とが、負荷熱交換器１２２に／から独立に配管（plumbed）され得る分離された冷媒ラインの組（不図示）によって達せられる。このタイプの実施形態は、また、複数の冷却コイルまたは小分割（mini-split）蒸発器を含む負荷熱交換器に好適である。
【００３５】
さらに、上記システムは、また、エアコンディショナユニット（＃２）１０３が、蓄熱ユニット１０６またはエアコンディショナユニット（＃１）１０２の補助なしに、通常のエアコンディショニングを負荷熱交換器１２２に供給するために動作し得るバイパスモードで運転され得る。
【００３６】
図３は、補助冷却第２冷却ループを有する、複数の凝縮ユニットと伴に共通の蒸発器コイルを用いた熱エネルギ蓄積・冷却システムの実施形態を示す。図１、および図２の実施形態のように、本実施形態は、第１冷媒ループにおける蓄積容器またはＵＲＭＶ１４６（総合冷媒管理容器）の有無に係わらず機能することができ、図３に描かれるように、所定の位置に上記容器を有する。本実施形態は、３つの主要な動作モード、すなわち、製氷（チャージング）、融氷／補助冷却（高能力冷却）モード、およびバイパスモードで機能する。エアコンディショナユニット（＃１）１０２を用いる第１冷媒ループにおける製氷モードは、図１と同じである。
【００３７】
融氷／補助冷却（高能力冷却）モードでは、エアコンディショナユニット（＃１）１０２によって駆動される第１冷媒ループは、再度冷却を続けることができ、またはシャットダウンされることができる。本実施形態では、蓄熱ユニット１０６からの融氷によってもたらされる冷却は、エアコンディショナ（＃２）１０３から流出する冷媒の補助冷却に用いられ、これによって、冷媒の冷却能力を増大させ、結局、エアコンディショナ（＃２）１０３の冷却能力を増大させる。
【００３８】
このモードでは、絶縁タンク１４０内で流体は完全には凍らず、それゆえ、多量の流体（液相材料１５２）は継続的に氷のブロック（固相材料１５３）を取り囲む。タンクの底では、この流体は媒体の氷点に非常に近く、この液相材料１５２は、熱サイフォン、またはオプショナルポンプ１２０によって補助冷却熱交換器１６３の１次側に推進され、そこで、冷却が、熱交換器の２次側に伝達される。冷却は補助冷却熱交換器１６３の２次側に伝達され、絶縁熱交換器１６２の２次側に戻り、再度冷却される。補助冷却熱交換器１６３の２次側は、エアコンディショナ（＃２）１０３によって圧縮され、凝縮されて、液体ライン１１３を介して、オプショナルな冷媒レシーバ１９０およびソレノイドバルブ（ＳＶ−１）１８０を介して、送られた冷媒である。一旦、冷却が、蓄熱ユニット１０６から、エアコンディショナユニット（＃２）１０３により生成された冷媒に伝達され、補助冷却された冷媒は、膨張機構１３１に送られる。
【００３９】
補助冷却された冷媒は、膨張機構１３１によって計量され調節され、負荷熱交換器１２２に送られて、冷却が冷却負荷に伝達される。温かい蒸気または液体／蒸気の混合体は、負荷熱交換器１２２から流出し、サクションライン１１９を経由してエアコンディショナ（＃２）１０３に戻され、コンプレッサ１１４に送り込まれて、再度、コンデンサ１１６によって液体に凝縮される。
【００４０】
バイパスモードでは、エアコンディショナ（＃２）１０３は動作するが、しかし、補助冷却熱交換器１６３は、エアコンディショナ（＃２）１０３から流出する冷媒に補助冷却をもたらすために用いられず、システムは、従来のエアコンディショニングシステムとして動作する。このバイパスの期間は、エアコンディショナ（＃１）１０３は、蓄熱ユニット１０６をチャージするために（製氷）作動してもよく、またはスイッチオフされてもよい。
【００４１】
図４は、絶縁された第２の冷媒ループを有する、複数の凝縮ユニットと伴に共通の蒸発器コイルを用いた熱エネルギ蓄積・冷却システムの実施形態を示す。図１の実施形態のように、本実施形態は、第１冷媒ループにおける蓄積容器またはＵＲＭＶ１４６（総合冷媒管理容器）の有無に係わらず機能することができ、図４に描かれるように、所定の位置に上記容器を有する。本実施形態は、３つの主要な動作モード、すなわち、製氷（チャージング）、融氷／補助冷却（高能力冷却）モード、およびバイパスモードで機能する。エアコンディショナユニット（＃１）１０２を用いる第１冷媒ループにおける製氷モードは、図１と同じである。
【００４２】
融氷／補助冷却（高能力冷却）モードでは、エアコンディショナユニット（＃１）１０２によって駆動される第１冷媒ループは、冷却を続けることができ、シャットダウンされることができ、または切り離されことができる。本実施形態では、蓄熱ユニット１０６からの融氷によってもたらされる冷却は、絶縁熱交換器１６２、および補助冷却熱交換器１６３を経由して、エアコンディショナ（＃２）１０３から流出する冷媒の補助冷却に用いられ、これによって、冷媒の冷却能力を増大させ、結局、エアコンディショナ（＃２）１０３の冷却能力を増大させる。
【００４３】
このモードでは、絶縁タンク１４０内で流体は完全には凍らず、それゆえ、多量の流体（液相材料１５２）は継続的に氷のブロック（固相材料１５３）を取り囲む。タンクの底では、この流体は媒体の氷点に非常に近く、この液相材料１５２は、熱サイフォン、またはオプショナルポンプ１２１によって絶縁熱交換器１６２の１次側に推進され、そこで、冷却が、補助冷却ループを含む２次側に伝達される。温かい液相材料１５２は、次に、絶縁タンク１４０の上部に戻り、再度、タンク内の媒体によって冷却される。
【００４４】
絶縁熱交換器１６２の２次側の補助冷却ループは、絶縁熱交換器１６２の１次側によって冷却される熱伝達材料（冷媒またはクーラント）を含む。上記熱伝達材料は、ループ内で、熱サイフォン、またはオプショナルポンプ１２０によって補助冷却熱交換器１６３の１次側に推進され、冷却が補助冷却熱交換器１６３の２次側に伝達される。冷却は補助冷却熱交換器１６３の２次側に伝達され、絶縁熱交換器１６２の２次側に戻り、再度冷却される。補助冷却熱交換器１６３の２次側は、
第２の冷媒ループと熱的に通じ、冷媒は、エアコンディショナ（＃２）１０３によって圧縮され、凝縮されて、液体ライン１１３を介して、オプショナルな冷媒レシーバ１９０およびソレノイドバルブ（ＳＶ−１）１８０を介して、送られる。一旦、冷却が、蓄熱ユニット１０６から、エアコンディショナユニット（＃２）１０３の下流の第２冷媒ループ中の冷媒に伝達され、補助冷却された冷媒は、膨張機構１３１に送られる。
【００４５】
補助冷却された冷媒は、膨張機構１３１によって計量され調節される。上記膨張機構１３１は、通常のまたは他の熱膨張弁、混合相調節器およびサージベッセル（リザーバ）などであってもよい。冷媒は、膨張機構１３１から流出すると、負荷熱交換器１２２に流れ、冷却が冷却負荷に伝達される。温かい蒸気または液体／蒸気の混合体は、負荷熱交換器１２２から流出し、サクションライン１１９を経由してエアコンディショナ（＃２）１０３に戻され、コンプレッサ１１４に送り込まれて、再度、コンデンサ１１６によって液体に凝縮される。
【００４６】
バイパスモードでは、エアコンディショナ（＃２）１０３は、蓄熱ユニット１０６からの補助冷却の影響なく動作する。このモードでは、エアコンディショナユニット（＃１）１０２は、製氷を続けることができ、シャットダウンされることができ、または図示しないバルブによって切り離されることができる。
【００４７】
図５は、絶縁された負荷冷却ループを有する、複数の凝縮ユニットと伴に共通の蒸発器コイルを用いた熱エネルギ蓄積・冷却システムの実施形態を示す。図１の実施形態のように、本実施形態は、第１冷媒ループにおける蓄積容器またはＵＲＭＶ１４６（総合冷媒管理容器）の有無に係わらず機能することができ、図５に描かれるように、エアコンディショナ（＃１）１０２を有して蓄熱ユニット１０６に冷却をもたらす第１冷媒ループのために、所定の位置に上記容器を有する。本実施形態は、４つの主要な動作モード、すなわち、製氷（チャージング）、融氷（冷却）、融氷／ブースト（高能力冷却）、および絶縁バイパスモードで機能する。エアコンディショナユニット（＃１）１０２を用いる第１冷媒ループにおける製氷モードは、図１と同じである。
【００４８】
融氷モードでは、絶縁タンク１４０内で流体は完全には凍らず、それゆえ、多量の流体（液相材料１５２）は継続的に氷のブロック（固相材料１５３）を取り囲む。タンクの底では、この流体は媒体の氷点に非常に近く、この液相材料１５２は、熱サイフォン、またはオプショナルポンプ１２１によって絶縁熱交換器１６２の１次側に推進され、そこで、冷却が、負荷冷却ループ１９０を含む２次側に伝達される。温かい液相材料１５２は、次に、絶縁タンク１４０の上部に戻され、そこでタンク内の媒体によって再度冷却される。
【００４９】
絶縁熱交換器１６２ループの１次側によって冷却された熱伝達材料（冷媒またはクーラント）は、負荷冷却ループ１９０内で熱サイフォン、またはオプショナルポンプ１２０によって負荷熱交換器１２２に推進され、そこで、冷却が負荷に伝達される。温かい流体、蒸気、または液体／蒸気の混合体の冷媒またはクーラントは、負荷熱交換器１２２から流出して絶縁熱交換器１６２の２次側に戻り、タンク内の媒体から冷却をもたらす蓄熱ユニット１０６によって送られる絶縁熱交換器１６２の１次側により再度冷却される。
【００５０】
融氷／ブースト（高能力冷却）モードでは、エアコンディショナユニット（＃１）１０２によって駆動される第１冷媒ループは、再度冷却を続けることができ、シャットダウンされることができ、または切り離されことができる（バルブは不図示）。融氷によって蓄熱ユニット１０６からもたらされる冷却に加えて、エアコンディショナユニット（＃２）１０３は、負荷熱交換器１２２に供給される冷却を追加的に増強するように動作し得る。動作時には、エアコンディショナユニット（＃２）１０３は、温かい高圧の液体としてコンデンサ１１６から流出し、高圧液体供給ライン１１３を介して、オプショナルな冷媒レシーバ１９０およびソレノイドバルブ（ＳＶ−１）１８０を介して、膨張機構１３１を介して、そして絶縁熱交換器１７４の１次側を介して送られる冷媒を生成する。絶縁熱交換器１６５の２次側に冷却を伝達した後、温かい冷媒／クーラントは、サクションライン１１９を介してエアコンディショナユニット（＃２）１０３に戻る。ここで、冷媒はコンプレッサ１１４によって圧縮され、コンデンサ１１６によって凝縮される。上記膨張機構１３１は、通常のまたは他の熱膨張弁、混合相調節器およびサージベッセル（リザーバ）などであってもよい。
【００５１】
冷媒は、膨張機構１３１によって計量され調節され、絶縁熱交換器１７４の１次側から２次側に冷却を伝達する。負荷冷却ループ１９０上の絶縁熱交換器１７４の２次側を流れる熱伝達材料（冷媒またはクーラント）は、熱サイフォン、またはオプショナルポンプ１２０によって負荷熱交換器１２２へと駆動され、冷却が冷却負荷に伝達される。温かい液体、蒸気、または液体／蒸気の混合体の冷媒またはクーラントは、負荷熱交換器１２２から流出して絶縁熱交換器１６２に戻り、タンク内の媒体から冷却をもたらす蓄熱ユニット１０６によって送られる絶縁熱交換器１６２の１次側により冷却される。熱伝達材料は、次に他の絶縁熱交換器１７４に戻り、エアコンディショナ（＃２）１０３から冷却が送られる熱交換器の１次側によって再度冷却される。
【００５２】
絶縁バイパスモードでは、エアコンディショナユニット（＃１）１０２によって駆動される第１冷媒ループは、再度冷却を続けることができ、シャットダウンされることができ、または切り離されることができる（バルブは不図示）。絶縁熱交換器１６２は、蓄熱ユニット１０６から冷却を伝達せず、負荷熱交換器１２２にもたらされる冷却は、エアコンディショナ（＃２）１０３により絶縁熱交換器１７４を介して単独でもたらされる。このケースでは、蓄熱ユニット１０６は、負荷冷却ループ１９０への熱伝達から切り離されることができる（バルブは不図示）。
【００５３】
図６は、２つのエアコンディショナループ、および２つの熱エネルギ蓄積ユニットを有する、共通の絶縁された蒸発器コイルを含む複数の蒸発器コイルパスを用いた熱エネルギ蓄積・冷却システムの実施形態を示す。以前の実施形態のように、本実施形態は、何れの冷媒管理・分配システム１０４，１０５の第１冷媒ループにおける蓄積容器またはＵＲＭＶ１４６（総合冷媒管理容器）の有無にも係わらず機能することができ、図８に描かれるように、それぞれの所定の位置に上記容器を有する。本実施形態は、３つの主要な動作モード、すなわち、製氷（１つまたは２つのＡＣユニットのチャージング）、融氷（１つまたは２つのＡＣユニットの冷却）、および製氷／融氷（１つまたは２つのＡＣユニットのチャージング、および１つまたは２つのＡＣユニットの冷却）で機能する。
【００５４】
エアコンディショナユニット（＃１）１０２、および／またはエアコンディショナユニット（＃２）１０３を用いる第１冷媒ループにおける製氷モードは、図１と同じである。もし、エアコンディショナユニット１０２，１０３が、異なるサイズである場合、システムは、特定の負荷のために必要とされる冷却量を提供するために適切なエアコンディショナを選択して動作させることができる。例えば、もし、エアコンディショナユニット（＃１）１０２が１０トンの能力を有し、エアコンディショナユニット（＃２）１０３が５トンの能力を有するとすると、ユニットは、そのときのチャージング／冷却要求に応じて、５、１０、または１５トンのチャージングを提供するために、選択的に実行し得る。これらの２台のエアコンディショナユニットは、従来のパッケージ化されたユニットであり得、例えば、１つのハウジング内の各コンデンサユニットが第１のエアコンディショナユニット（＃１）１０２、および第２のエアコンディショナユニット（＃２）１０３を提供する従来の１つの屋上ユニットであり得る。
【００５５】
融氷モードでは、一方または両方の蓄熱ユニット１０６，１０７が冷却に用いられ得る。この実施形態では、何れの絶縁タンク１４０内でも流体は完全には凍らず、それゆえ、多量の流体は継続的に氷のブロックを取り囲む。タンクの底では、この流体は媒体の氷点に非常に近く、この液相材料１５２は、熱サイフォン、またはオプショナルポンプ１２１によって、エアコンディショナユニット（＃１）１０２が動作している場合には、絶縁熱交換器（＃１）１６２、および／または、エアコンディショナユニット（＃２）１０３が動作している場合には、絶縁熱交換器（＃２）１７４の１次側に推進される。ここで、冷却は、負荷冷却ループ１９０を含む２次側に伝達される。
もたらす蓄熱ユニット１０６，１０７によって送られる絶縁熱交換器１６２および／または１７４の１次側により再度冷却される。
【００５６】
製氷／融氷モードでは、１台または２台のＡＣユニット１０２，１０３が、蓄熱ユニット１０６，１０７をチャージし、１台または２台の絶縁熱交換器１６２および／または１７４が、ディスチャージ／負荷冷却ループ１９０、そして負荷熱交換器１２２を経由して冷却負荷への冷却の伝達をする。例えば、エアコンディショナユニット（＃１）１０２は、蓄熱ユニット（＃１）１０６内で製氷し得る。冷却は蓄熱ユニット（＃１）１０６から絶縁熱交換器（＃１）１６２に伝達され、これは冷却を２次側の負荷冷却ループ１９０、そして負荷熱交換器１２２に伝達する。この間、エアコンディショナユニット（＃２）１０３は休止状態になり、または第２の蓄熱ユニット１０７をチャージするためにエアコンディショナユニット（＃２）１０３を用い得る。もし、蓄熱ユニット１０７が冷却能力を有している場合には、これもまた、絶縁熱交換器（＃２）１７４を経由して負荷冷却ループ１９０を冷却するために用いられ得る。
【００５７】
本発明の上記記述は、実例および説明の目的で提示されたものである。網羅的なものであること、または開示された正確な形式に発明を限定することが意図されたものではなく、他の修正および変更は上記教示に照らして可能である。実施形態は発明の原理の最良の説明のために選ばれて述べられ、その具体的な応用は、他の当業者が様々な実施形態、および様々な変形例において発明を最も役立てることを可能にし、想定される特定の使用に適している。添付されたクレームは、従来技術によって晴天されない限り、発明の他の実施形態の変形を含むことが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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