(57)【要約】  冷温水を生成する熱源ユニットと、熱源ユニットにより生成された冷温水を蓄える蓄熱槽を備えた蓄熱ユニットと、熱源ユニットにより生成された冷温水を循環させて空調を行う循環用室内ユニットと、蓄熱槽に蓄えられた冷温水をもとに空調を行う蓄熱利用室内ユニットと、を有する蓄熱空調システムにおいて、蓄熱利用室内ユニットは、蓄熱槽に蓄えられた冷温水を貯留して外気との熱交換を行う蓄熱室内熱交換器と、蓄熱室内熱交換器に貯留された熱交換後の冷温水を排水する排水部と、を有している。
2016113937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷温水を生成する熱源ユニットと、
前記熱源ユニットにより生成された冷温水を蓄える蓄熱槽を備えた蓄熱ユニットと、
前記熱源ユニットにより生成された冷温水を循環させて空調を行う循環用室内ユニットと、
前記蓄熱槽に蓄えられた冷温水をもとに空調を行う蓄熱利用室内ユニットと、
を有し、
前記蓄熱利用室内ユニットは、
前記蓄熱槽に蓄えられた冷温水を貯留して外気との熱交換を行う蓄熱室内熱交換器と、
前記蓄熱室内熱交換器に貯留された熱交換後の冷温水を排水する排水部と、
を有する蓄熱空調システム。
【請求項２】
前記蓄熱ユニット及び前記蓄熱利用室内ユニットを制御する制御部と、
前記蓄熱室内熱交換器に貯留されている冷温水の温度を検出する温度検出部と、
をさらに有し、
前記蓄熱ユニットは、
前記蓄熱槽と前記蓄熱室内熱交換器との間に開閉弁を有し、
前記制御部は、
外部からの蓄熱利用要求に応じて前記開閉弁を開放する弁制御部と、
前記温度検出部による検出温度が閾値となった際に、前記蓄熱室内熱交換器に貯留された冷温水を排水させるように前記排水部を制御する排水制御部と、を有する請求項１に記載の蓄熱空調システム。
【請求項３】
前記制御部は、
前記蓄熱室内熱交換器に、予め決められた基準量の冷温水が貯留されたか否かを判定する貯留量判定部をさらに有し、
前記弁制御部は、
前記貯留量判定部において前記基準量の冷温水が貯留されたと判定された場合に、前記開閉弁を閉止する機能を有する請求項２に記載の蓄熱空調システム。
【請求項４】
前記蓄熱利用室内ユニットは、
下部に設けられ外気を吸い込む吸込口及び上部に設けられ内気を吹き出す吹出口が設けられ、前記蓄熱室内熱交換器を収納する筐体と、
前記吸込口から前記吹出口への風路を通過する風を外部に送風する蓄熱室内送風機と、
を有する請求項３に記載の蓄熱空調システム。
【請求項５】
前記蓄熱室内熱交換器は、
複数のフィンと、
前記複数のフィンを貫通し、前記吸込口から前記吹出口に向けて連結された水配管と、を有する請求項４に記載の蓄熱空調システム。
【請求項６】
前記制御部は、
前記貯留量判定部において前記基準量の冷温水が貯留されたと判定された場合に、前記蓄熱室内送風機の駆動を開始させる送風制御部を有する請求項４又は５に記載の蓄熱空調システム。
【請求項７】
前記排水部は、前記蓄熱室内熱交換器の下部に設けられている請求項１〜６の何れか一項に記載の蓄熱空調システム。
【請求項８】
前記排水部は、
前記蓄熱利用室内ユニットと前記蓄熱槽とを接続する水配管の間に設けられた排水開閉弁と、
前記排水開閉弁に連結された排水ポンプと、
前記排水ポンプに連結された排水管と、を有する請求項１〜６の何れか一項に記載の蓄熱空調システム。
【請求項９】
前記蓄熱槽は、
前記循環用室内ユニットを循環する冷温水と、前記蓄熱利用室内ユニットを循環する冷温水とを熱交換する水−水熱交換器を内蔵している請求項１〜８の何れか一項に記載の蓄熱空調システム。
【請求項１０】
前記蓄熱槽は、
市水供給管に接続されており、市水供給管から大気よりも高い圧力を受けている請求項１〜８の何れか一項に記載の蓄熱空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱ユニットを有する蓄熱空調システムに関し、蓄熱ユニットに蓄熱された温熱または冷熱を利用する室内ユニットを備えた蓄熱空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、蓄熱空調システムにおいては、蓄熱槽に温水または冷水もしくは氷の形で空調用の温熱または冷熱を蓄える運転を夜間に行い、空調負荷を処理する空調運転を昼間に行う空調運転が知られている。昼間の空調運転では、例えば冷凍サイクルからなる熱源ユニットを運転して空調能力が発揮されるだけでなく、夜間に蓄えられた冷温熱を利用する空調も行われる。したがって、蓄熱の利用は、熱源ユニットの低容量化または電力需要ピーク時間帯の電力使用量の低減につながる。【０００３】
蓄熱を利用する場合は、空調負荷を処理する室内ユニット等の負荷側端末に対し、蓄熱槽に蓄熱された熱媒体を循環させる運転を行う。その際、空調負荷を処理した後の熱媒体と蓄熱された熱媒体とが蓄熱槽内で混合してしまうと、蓄熱した熱量を十分に利用できない状況となる。かかる状況を回避するため、負荷側端末から戻ってくる熱媒体が、蓄熱された負荷処理前の熱媒体と混合しないように構成された蓄熱空調システムが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２６６７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示されたような構成では、熱交換器において蓄熱利用できる最大温度差が、負荷側端末で利用する熱媒体の温度差となる。通常、暖房期の室内温度は２０℃程度であり、５０℃の温水で暖房運転する際の最大利用温度差は３０℃であるが、一般には、蓄熱温度５０℃の場合、負荷側からの戻り水温は４５℃程度で設計される。すなわち、従来の蓄熱空調システムは、蓄熱槽に５０℃の温水が溜まった状態で蓄熱利用の暖房運転を行った場合、蓄熱槽に４５℃の温水が戻ってくるような温水循環方式を採用しているため、蓄熱槽内の温水が一巡した時点で、蓄熱槽内の温水全体の温度が４５℃となる。つまり、蓄熱槽内の温水全体の温度が、蓄熱槽内の温水が一巡するたびに、一定温度ずつ低下していくことになる。このように、従来の蓄熱空調システムでは、時間の経過と共に蓄熱槽内の温水の温度が低下し、これに伴って暖房能力が低下していくため、蓄熱槽に蓄えられた冷熱または温熱を有効利用することができないという課題がある。【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、蓄熱された冷熱または温熱を有効に利用する蓄熱空調システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る蓄熱空調システムは、冷温水を生成する熱源ユニットと、熱源ユニットにより生成された冷温水を蓄える蓄熱槽を備えた蓄熱ユニットと、熱源ユニットにより生成された冷温水を循環させて空調を行う循環用室内ユニットと、蓄熱槽に蓄えられた冷温水をもとに空調を行う蓄熱利用室内ユニットと、を有し、蓄熱利用室内ユニットは、蓄熱槽に蓄えられた冷温水を貯留して外気との熱交換を行う蓄熱室内熱交換器と、蓄熱室内熱交換器に貯留された熱交換後の冷温水を排水する排水部と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、蓄熱空調システムにおいて、蓄熱槽に蓄えられた冷温水を蓄熱室内熱交換器に貯留し、貯留した冷温水を排水部が排水するように構成したことから、蓄熱室内熱交換器において熱交換した後の冷温水を蓄熱槽に戻さずに排水することができるため、蓄熱槽の容量を増加させることなく、蓄熱された冷温熱を有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る蓄熱空調システムの一例を示す構成図である。
【図２】図１の蓄熱空調システムに設けられた蓄熱利用ユニットの内部構造を示す概略図である。
【図３】図１の制御部の機能構成を示すブロック図である。
【図４】図１の蓄熱空調システムが有する温水蓄熱運転モードにおける熱媒体及び冷温水の流れを示す構成図である。
【図５】図１の蓄熱空調システムが有する冷水蓄熱運転モードにおける熱媒体及び冷温水の流れを示す構成図である。
【図６】図１の蓄熱空調システムが有する空調運転モードにおける冷温水の流れを示す構成図である。
【図７】図１の蓄熱空調システムが有する蓄熱利用運転モードでの弁動作を示す構成図である。
【図８】本発明の実施の形態の変形例に係る蓄熱空調システムの一例を示す構成図である。
【図９】図８の制御部の機能構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態に係る蓄熱空調システムの一例を示す構成図である。まずは、図１に基づき、本発明に係る蓄熱空調システム６１の構成について説明する。図１に示すように、蓄熱空調システム６１は、室外に設置された熱源ユニット１と、熱源ユニット１により生成された冷水または温水（以下「冷温水」ともいう。）を蓄える蓄熱槽を備えた蓄熱ユニット２と、熱源ユニット１との熱交換により吸熱または放熱した冷温水を循環させて空調を行う循環用室内ユニット３と、蓄熱槽１５に蓄えられた冷温水をもとに空調を行う蓄熱利用室内ユニット４と、を有している。循環用室内ユニット３及び蓄熱利用室内ユニット４は、空調対象室１００内に設置された室内ユニットである。
【００１１】
蓄熱空調システム６１において、熱源ユニット１と蓄熱ユニット２とは、水配管５によって接続されている。また、循環用室内ユニット３は、空調回路７によって蓄熱ユニット２と接続されており、蓄熱利用室内ユニット４は、蓄熱利用回路８によって蓄熱ユニット２と接続されている。また、蓄熱空調システム６１は、熱源ユニット１、蓄熱ユニット２、循環用室内ユニット３、及び蓄熱利用室内ユニット４を制御する制御部４１を有している。
【００１２】
熱源ユニット１は、圧縮機９、四方切換弁１０、負荷側を循環する冷温水との熱交換を行う負荷側熱交換器１１、膨張弁１２、及び室外熱交換器１３が順に接続されて冷媒回路を形成している。室外熱交換器１３には、室外空気との熱交換量を調整するための室外送風機１４が付随して設置されている。すなわち、熱源ユニット１は、室外空気を熱源としたヒートポンプ冷温水発生機であり、四方切換弁１０が制御部４１により制御されて、冷水または温水を生成するものである。制御部４１は、外部からの操作信号に基づき、冷温水の流路を選択して四方切換弁１０を制御することにより、冷温水の流路を切り換えるものである。
【００１３】
蓄熱ユニット２は、熱源ユニットにより生成された冷温水を蓄える蓄熱槽１５と、冷温水の循環を促す水ポンプ１６と、冷温水の流路を切り換える流路切換弁１７と、蓄熱槽１５と蓄熱利用室内ユニット４との間に設けられた開閉弁１８とにより構成されている。蓄熱ユニット２からの循環経路には、負荷側熱交換器１１と蓄熱槽１５とを循環する蓄熱回路６と、負荷側熱交換器１１と循環用室内ユニット３とを循環する空調回路７とが設けられている。流路切換弁１７が制御部４１によって制御されることで、冷温水の流路が切り換わるように構成されている。制御部４１は、外部からの操作信号に基づき、冷温水の流路を選択して流路切換弁１７を制御し、冷温水の流路を切り換えるものである。蓄熱槽１５は、市水供給管１９が接続されているため、大気よりも高い圧力を受けている。
【００１４】
また、蓄熱空調システム６１には、蓄熱槽１５から開閉弁１８を経由して蓄熱利用室内ユニット４までをつなぐ蓄熱利用回路８が設置されている。制御部４１が、例えば電磁弁からなる開閉弁１８を開放することで、蓄熱槽１５内の冷温水が蓄熱利用室内ユニット４に供給されるようになっている。
【００１５】
循環用室内ユニット３は、室内熱交換器２０と室内送風機２１とを有しており、熱源ユニット１が運転を開始した際に稼働する。蓄熱利用室内ユニット４は、蓄熱室内熱交換器２２と、蓄熱室内送風機２３と、蓄熱室内熱交換器２２に貯留された熱交換後の冷温水を排水する排水部２４と、を有している。排水部２４は、例えば電磁弁からなる排水開閉弁２４ａと、排水管２４ｂとを有している。本実施の形態において、排水部２４は、図１に示すように、蓄熱室内熱交換器２２の下部に設けられている。
【００１６】
蓄熱空調システム６１において、蓄熱利用室内ユニット４と蓄熱槽１５とを接続する水配管は１本だけである。すなわち、蓄熱利用室内ユニット４において、空調用に供給される冷温水の戻り配管は接続されておらず、蓄熱室内熱交換器２２の一端は、排水開閉弁２４ａを経由して排水管２４ｂに接続されている。蓄熱室内熱交換器２２の上部には空気抜き弁２５が設置されている。
【００１７】
ここで、図２を参照して、蓄熱利用室内ユニット４の内部構造をより詳細に説明する。図２は、蓄熱空調システム６１に設けられた蓄熱利用室内ユニット４を示す概略図である。図２に示すように、蓄熱利用室内ユニット４は、下部に設けられ外気を吸い込む吸込口２６及び上部に設けられ内気を吹き出す吹出口２７が設けられ、蓄熱室内熱交換器２２を収納する筐体２８と、蓄熱室内熱交換器２２と、空気抜き弁２５と、排水部２４と、吸込口２６から吹出口２７への風路を通過する風を外部に送風する蓄熱室内送風機２３と、を有している。蓄熱室内熱交換器２２の内部に貯留された冷温水と熱交換した風を室内に吹き出す吹出口２７を有している。
【００１８】
蓄熱室内熱交換器２２は、例えばプレートフィンチューブ型熱交換器からなり、図２に示す例では、奥行き方向に延びる複数の配管が、吸込口２６から吹出口２７に向けて連結された水配管２２ａと、複数のアルミニウムフィン（フィン）２２ｂとを有している。水配管２２ａは、複数のアルミニウムフィン２２ｂを貫通している。より具体的に、水配管２２ａは、ｘ方向である奥行き方向に延びる複数本の配管が、ｙ方向である厚さ方向とｚ方向である高さ方向とで形成された平面上において規則的に連結され、吸込口２６から吹出口２７に向けて段状に整列配置されている。
【００１９】
蓄熱利用室内ユニット４の風路は、蓄熱室内熱交換器２２の空気流と並行する方向に長くなるように形成されている。すなわち、蓄熱室内熱交換器２２には、水配管２２ａの間を高さ方向に通過する風路が形成されており、蓄熱利用室内ユニット４を通過する空気が、水配管２２ａにより多く接触するように構成されている。このため、蓄熱室内熱交換器２２においては、冷たい水が下方に溜まる性質と相まって、実際に熱交換する部分が徐々に上方へ移動する構成となっている。
【００２０】
図３は、制御部４１の機能構成を示すブロック図である。制御部４１は、蓄熱室内熱交換器２２に、予め設定された基準量の冷温水が貯留されたか否かを判定する貯留量判定部４１ａと、外部からの蓄熱利用要求に応じて、蓄熱槽１５と蓄熱室内熱交換器２２との間に設けられた開閉弁１８を開放する弁制御部４１ｂと、貯留量判定部４１ａにおいて上記基準量の冷温水が貯留されたと判定された場合に、蓄熱室内送風機２３の駆動を開始させる送風制御部４１ｃと、を有している。
【００２１】
蓄熱空調システム６１は、蓄熱室内熱交換器２２に貯留された冷温水の量を検出する水量検出部５１を有している。そして、貯留量判定部４１ａは、水量検出部５１による検出値が基準量に到達した際に、基準量の冷温水が貯留されたと判定し、弁制御部４１ｂに判定結果を通知するものである。弁制御部４１ｂは、貯留量判定部４１ａから、基準量の冷温水が貯留されたとの判定結果が通知された際に、開閉弁１８を閉止する。
【００２２】
なお、水量検出部５１が、蓄熱室内熱交換器２２の内圧を検出することにより、蓄熱室内熱交換器２２に貯留された冷温水の量を検出するようにしてもよい。すなわち、貯留量判定部４１ａが、水量検出部５１において検出された蓄熱室内熱交換器２２の内圧に基づいて、基準量の冷温水が貯留されたか否かを判定するようにしてもよい。もっとも、貯留量判定部４１ａは、空気抜き弁２５が閉止した際に、基準量の冷温水が貯留されたと判定するように構成し、水量検出部５１を設けないようにしてもよい。
【００２３】
また、制御部４１は、蓄熱室内熱交換器２２に貯留された冷温水全体の温度が予め設定された閾値となった際に、排水部２４を動作させ、蓄熱室内熱交換器２２に貯留された冷温水を排水させる排水制御部４１ｄを有している。より具体的に、蓄熱空調システム６１は、蓄熱室内熱交換器２２に貯留されている冷温水全体の温度を検出する温度検出部５２を有している。そして、排水制御部４１ｄは、温度検出部５２による検出温度が閾値となった際に、排水部２４の排水開閉弁２４ａを開放するように構成されている。これにより、蓄熱室内熱交換器２２に貯留されている冷温水が排水管２４ｂから排水される。
【００２４】
制御部４１は、蓄熱槽１５に温水または冷水を貯留させる蓄熱運転モード（温水蓄熱運転モードまたは冷水蓄熱運転モード）、循環用室内ユニット３に空調を実行させる空調運転モード、及び蓄熱利用室内ユニット４に空調を実行させる蓄熱利用運転モードを駆動制御するものである。また、制御部４１は、蓄熱利用運転モードと、蓄熱運転モード及び空調運転モードの少なくとも一方とを組み合わせて駆動制御する機能を有している。もっとも、制御部４１が、蓄熱ユニット２及び蓄熱利用室内ユニット４を制御するように構成し、熱源ユニット１及び循環用室内ユニット３については別の制御部が制御するように構成してもよい。
【００２５】
（蓄熱運転モード）
ここで、図４および図５を参照して、蓄熱空調システム６１における蓄熱運転時の動作を説明する。図４は、蓄熱空調システム６１が有する温水蓄熱運転モードにおける熱媒体及び冷温水の流れを示す構成図である。図５は、蓄熱空調システム６１が有する冷水蓄熱運転モードにおける熱媒体及び冷温水の流れを示す構成図である。すなわち、図４は、温水蓄熱（暖房）時の弁動作及び熱媒体及び冷温水の流れ方向を含む構成図であり、図５は、冷水蓄熱（冷房）時の弁動作及び熱媒体及び冷温水の流れ方向を含む構成図である。なお、温水蓄熱運転モード及び冷水蓄熱運転モードの双方を指す場合は、蓄熱運転モードと総称する。
【００２６】
図４に示す温水蓄熱運転モードにおいて、制御部４１は、熱源ユニット１が温水を生成する向きに四方切換弁１０を切り換える。すなわち、熱源ユニット１では、圧縮機９から吐出された高温高圧のガス冷媒が負荷側熱交換器１１に流入し、水と熱交換して凝縮する。その後、膨張弁１２で減圧され、室外熱交換器１３で室外空気と熱交換して低圧ガスとなり、再び圧縮機９に吸入される冷凍サイクル動作を行う。したがって、温水蓄熱運転モードでは、負荷側熱交換器１１が凝縮器として機能する。
【００２７】
また、制御部４１は、水ポンプ１６から蓄熱槽１５に流れるように流路切換弁１７を切り換える。これにより、蓄熱ユニット２では、蓄熱槽１５の下部から負荷側熱交換器１１及び流路切換弁１７を順に経由して、再び蓄熱槽１５の上部に戻る水回路が形成される。そして、制御部４１は、蓄熱槽１５に貯留されている水が、負荷側熱交換器１１における熱交換によって５０℃まで加熱されるように、水ポンプ１６の流量制御を行う。上記水回路での循環により、蓄熱槽１５に蓄えられた冷温水は、徐々に５０℃まで上昇する。
【００２８】
図５に示す冷水蓄熱運転モードにおいて、制御部４１は、熱源ユニット１が冷水を生成する向きに四方切換弁１０を切り換える。すなわち、熱源ユニット１では、圧縮機９から吐出された高温高圧のガス冷媒が室外熱交換器１３で凝縮し、膨張弁１２で減圧された後、負荷側熱交換器１１で水と熱交換する、という循環となる。したがって、冷水蓄熱運転モードでは、負荷側熱交換器１１が蒸発器として機能する。
【００２９】
また、制御部４１は、蓄熱槽１５から水ポンプ１６に流れるように流路切換弁１７を切り換える。これにより、蓄熱ユニット２では、蓄熱槽１５の上部の水が、水ポンプ１６によって負荷側熱交換器１１へと流れ、再び蓄熱槽１５の下部に戻る、という循環となる。負荷側熱交換器１１に流入した水は、熱交換によって１０℃程度まで冷却されるので、蓄熱槽１５の下部の冷温水から徐々に冷却されていく。
【００３０】
（空調運転モード）
次に、空調運転モードの動作について図６を参照して説明する。図６は、蓄熱空調システム６１が有する空調運転モードにおける冷温水の流れを示す構成図である。暖房運転時の熱源ユニット１では、上述した温水蓄熱運転モードの場合と同様に、負荷側熱交換器１１が凝縮器となる。また、冷房運転時の熱源ユニット１では、上述した冷水蓄熱運転モードの場合と同様に、負荷側熱交換器１１が蒸発器となる。
【００３１】
空調運転モードでは、冷房運転時及び暖房運転時の双方において、制御部４１が、水ポンプ１６を稼働させると共に、冷温水が負荷側熱交換器１１と循環用室内ユニット３とを循環するように流路切換弁１７を切り換える。したがって、負荷側熱交換器１１で生成された冷温水が、蓄熱ユニット２の水ポンプ１６及び流路切換弁１７を介して循環用室内ユニット３に送られ、室内熱交換器２０で室内空気と熱交換する。室内熱交換器２０での熱交換量は、制御部４１が室内送風機２１の駆動制御を行うことにより調整される。なお、負荷側熱交換器１１から循環用室内ユニット３へ送られる冷温水の温度は、暖房運転時に約５０℃となり、冷房運転時に約１０℃となる。
【００３２】
（蓄熱利用運転モード）
続いて、蓄熱利用運転モードの動作を図７を参照して説明する。図７は、蓄熱空調システム６１が有する蓄熱利用運転モードでの弁動作を示す構成図である。外部から蓄熱利用要求が送信されると、制御部４１は、熱源ユニット１の動作状況如何によらず、蓄熱利用運転モードの制御を実行する。すなわち、制御部４１は、熱源ユニット１が停止中のみならず、熱源ユニット１が蓄熱運転中または空調運転中であっても、蓄熱利用要求があれば動作するように構成されている。
【００３３】
ところで、蓄熱空調システム６１が蓄熱利用運転をしていない状態では、図４〜図６に示すように、蓄熱ユニット２に設置された開閉弁１８は閉止されており、蓄熱利用室内ユニット４に設置された排水開閉弁２４ａは開放されている。空気抜き弁２５は、蓄熱室内熱交換器２２の内圧が高まれば閉止し、大気圧と均圧すれば開放される構造になっている。蓄熱空調システム６１が蓄熱利用運転をしていない状態では、蓄熱室内熱交換器２２の内部は水ではなく空気で満たされている。そして、外部から蓄熱利用要求が送信されると、制御部４１は、開閉弁１８を開放し、排水開閉弁２４ａを閉止する。
【００３４】
ここで、蓄熱槽１５に５０℃の冷温水が蓄えられている場合を想定する。蓄熱槽１５は市水に接続されており、大気よりも高圧である市水圧を受けているため、蓄熱槽１５内の５０℃の冷温水は、制御部４１が開閉弁１８を開放した際に、蓄熱槽１５から蓄熱利用回路８を介して蓄熱室内熱交換器２２に流入する。蓄熱槽１５では、開閉弁１８から送水した分の水量が市水から補われる。蓄熱室内熱交換器２２では、冷温水の流入により、内部の空気が空気抜き弁２５から排出され、５０℃の冷温水で満たされたところで空気抜き弁２５が閉止し、制御部４１が蓄熱室内送風機２３を稼働する。蓄熱室内送風機２３が稼働すると、図２に示すように、吸込口２６から吸い込まれた室内空気は、蓄熱室内熱交換器２２の内部に貯留された５０℃の冷温水と熱交換しながら高温となり、吹出口２７から室内に供給される。
【００３５】
蓄熱利用運転初期においては、吸込口２６から吸い込まれた例えば２０℃の空気は、下方の水配管２２ａに貯留された５０℃の冷温水との熱交換を行うことにより、およそ５０℃の空気となる。よって、吸い込まれた空気がおよそ５０℃に到達した位置（熱交換位置）よりも上方の水配管２２ａに貯留されている冷温水との温度差がなくなる。このため、熱交換後の空気が通過しても、水配管２２ａに貯留されている冷温水の温度は５０℃のまま維持される。一方、水配管２２ａの下方に位置する冷温水は、熱交換によりおよそ２０℃となり、以降に吸い込まれた空気との熱交換は行わない状態となる。したがって、水配管２２ａにおいて、２０℃となった冷温水の上方に位置する５０℃の冷温水が、以降に吸い込まれた空気との熱交換を行うことになる。そして、時間の経過と共に、より上方に位置する水配管２２ａにおいて５０℃を維持している残りの冷温水との熱交換が実行される。このように、吸い込まれた空気と熱交換する水配管２２ａ内の冷温水の位置が上方に移り、一定の時間が経過すると、水配管２２ａ内の冷温水全体の温度が２０℃となって熱交換しない状態となる。
【００３６】
本実施の形態における蓄熱室内熱交換器２２には、図２に示すように、吸込口２６から吹出口２７への風路を通過する風が、水配管２２ａ及びアルミニウムフィン２２ｂと、より多く接触するように構成されているため、例えば、蓄熱室内熱交換器２２に一旦貯留した約５０℃の冷温水のほとんどが約２０℃になるまで、冷温水を暖房に利用することができる。すなわち、蓄熱室内熱交換器２２内の蓄熱を使い切るまで、５０℃に近い吹き出し空気の温度を維持することができる。
【００３７】
循環用室内ユニット３及び蓄熱利用室内ユニット４は、図１及び図４〜図７の空調対象室１００のような同一室内に設置してもよいし、それぞれ異なる室内に単独で設置してもよい。循環用室内ユニット３及び蓄熱利用室内ユニット４を同一室内に設置した場合には、空調運転モードと蓄熱利用運転モードとを併用することで、熱源機最大容量運転を超える空調能力を得ることができる。蓄熱利用室内ユニット４を単独で設けた場合には、市水供給のための工事負荷のみで設置することができる。
【００３８】
ここで、蓄熱利用室内ユニット４の熱交換器内容積が１０リットルであり、室内空気２０℃、蓄熱された温水温度５０℃の場合を考えると、空調に使用できる水温差は３０［Ｋ］であり、水の比熱４．１８［ｋＪ／ｋｇ／Ｋ］であるため、１回の蓄熱水貯留で使用できる熱量は１２５４［ｋＪ］となる。１２５４［ｋＪ］の熱量は、暖房能力４［ｋＷ］を５分間継続できる熱量に相当し、洗面所またはトイレなどの小空間を空調するのに十分な空調能力である。また、リビングなど広い空間においては、２０リットルの熱交換器内容積を有する蓄熱利用ユニットまたは複数の蓄熱利用ユニットを同時に使うことで、熱源ユニット容量の数倍の空調能力で立ち上げ運転を行うこともできる。
【００３９】
以上のように、本実施の形態では、熱源ユニット１の負荷側熱交換器１１において吸熱した冷水または放熱した温水が、蓄熱槽１５に戻ることなく排水される、という構成を採っている。このため、戻り配管の冷水によって蓄熱槽１５内の冷水の温度が上がるという事態、または戻り配管の温水によって蓄熱槽１５内の温水の温度が下がるという事態を回避することができることから、蓄熱槽１５を大型化することなく十分な蓄熱利用を実現することができる。また、蓄熱された冷温熱を有効利用することにより、熱源ユニット１の容量を小さくすることができる。
【００４０】
さらに、蓄熱空調システム６１によれば、空調運転モードと蓄熱利用運転モードを同時に稼働することにより、熱源ユニット１の空調能力に蓄熱利用室内ユニット４の空調能力を加算することができるため、最大空調能力を熱源ユニット１の容量の２倍以上とすることもできる。したがって、熱源機容量を定常空調負荷に合わせて選定しても、大きな空調能力が必要となる空調起動から数分間（空調立ち上げ運転時）の大能力要求に応えることができる。また、蓄熱槽１５に蓄えた冷温水と室内空気との温度差分のほとんどすべての熱量を利用できるので、蓄熱槽１５の容量を小さくすることができ、機器コストの削減を図ることができる。
【００４１】
加えて、蓄熱利用ユニットと蓄熱槽を接続する水配管が１本となるので、施工性が向上し、工事コストを低減することができる。特に、排水設備が既に存在しているトイレまたは脱衣場など、在室時間が非常に短時間であり、空調用室内端末の設置がコスト的に見合わなかった場所であっても、容易に設置することができ、住宅内の全域で快適性を向上することができる。その結果、一時的な空調利用を実現したいというユーザのニーズに応えることができる。また、蓄熱利用時の送水は、大気よりも高圧の市水圧で行うため、送水ポンプも不要となり、機器コストを削減することができる。
【００４２】
加えて、深夜電力または太陽光発電利用など、安価な電力を使用して蓄熱し、日中の電力需要ピーク時間帯の空調に利用することができるため、高価な電力の使用を抑制することとなり、運転コストを低減することができる。すなわち、本実施の形態における蓄熱空調システム６１によれば、蓄熱槽１５の容量を増やすことなく、熱源ユニット１との熱交換により蓄熱された冷熱または温熱を有効に利用することができる。
【００４３】
＜変形例＞
続いて、本実施の形態の変形例に係る蓄熱空調システム６２の構成及び動作について、図８及び図９を参照して説明する。図８は、本変形例に係る蓄熱空調システム６２の一例を示す構成図である。蓄熱空調システム６２は、循環用室内ユニット３が配置された循環回路においても蓄熱を利用できる構成とした点に特徴がある。よって、以下では、前述した蓄熱空調システム６１とは異なる構成及び動作について説明し、同一の構成部材については、同一の符号を用いるものとする。
【００４４】
蓄熱空調システム６１と比較すると、蓄熱空調システム６２には、図８に示すように、循環用蓄熱槽３１と、蓄熱循環用水ポンプ３２が追設されている。また、蓄熱槽１５Ａは、前記循環用室内ユニット３を循環する冷温水と、蓄熱利用室内ユニット４を循環する冷温水とを熱交換する水−水熱交換器３３を内蔵しており、空調用の循環水回路（水配管５、蓄熱回路６、空調回路７）と隔離されている。さらに、排水部２９は、蓄熱利用室内ユニット４Ａと蓄熱槽１５Ａとを接続する水配管の間に設けられている。排水部２９は、排水開閉弁２９ａと、排水ポンプ３４と、排水管２９ｂとを有している。また、熱源ユニット１Ａ内の制御部４２は、蓄熱循環用水ポンプ３２を制御する機能構成を有する点において制御部４１と相違する。
【００４５】
図９は、制御部４２の機能構成を示すブロック図である。制御部４２の排水制御部４２ｄは、温度検出部５２による検出温度が閾値に到達した際に、排水開閉弁２９ａを開放するとともに、排水ポンプ３４を駆動させる。その際、弁制御部４１ｂが開閉弁１８を閉止することにより、蓄熱室内熱交換器２２に貯留されている冷温水が排水管２９ｂから排水される。
【００４６】
続いて、蓄熱利用運転モードにおける制御部４２の動作を説明する。外部から蓄熱利用要求が送信されると、弁制御部４１ｂが開閉弁１８を開放する。これにより、熱源ユニット１との熱交換により蓄熱されて蓄熱槽１５Ａに蓄えられている冷温水が蓄熱利用室内ユニット４に注入される。次いで、貯留量判定部４１ａにおいて基準量の冷温水が貯留されたと判定された場合に、弁制御部４１ｂが開閉弁１８を閉止し、送風制御部４１ｃが蓄熱室内送風機２３の駆動を開始させる。
【００４７】
次に、蓄熱室内熱交換器２２に貯留された冷温水全体の温度が予め設定された閾値に到達した際に、排水制御部４２ｄが、排水部２４の排水開閉弁２４ａを開放し、排水ポンプ３４を駆動させる。これにより、蓄熱室内熱交換器２２に貯留されている冷温水が排水管２９ｂから排水される。
【００４８】
本変形例における蓄熱空調システム６２では、蓄熱循環用水ポンプ３２の稼働と、流路切換弁１７による循環用蓄熱槽３１と循環用室内ユニット３との回路形成によって、蓄熱利用空調を可能としている。これにより、循環用室内ユニット３においても蓄熱利用運転を行うことができるため、熱源機容量をさらに縮減することができる。また、市水系統と冷温水循環回路とを分離することができ、循環用室内ユニット３を経由する循環回路に不凍液を用いることができるため、寒冷地での凍結による不具合を回避することができる。
【００４９】
さらに、蓄熱空調システム６２は、蓄熱室内熱交換器２２内に貯留された冷温水の排水を促す排水ポンプ３４を有するため、蓄熱利用室内ユニット４の直下に排水管を設置できない場合にも設置することができる。すなわち、蓄熱利用室内ユニット４は、蓄熱利用したい場所の近傍に排水系統が存在しない場合にも設置することができる。他の作用効果については、蓄熱空調システム６１と同様である。
【００５０】
なお、上述した各実施の形態は、蓄熱空調システムにおける好適な具体例であり、本発明の技術的範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、およそ５０℃の温水で暖房運転を行う際における蓄熱空調システム６１の動作を例示したが、蓄熱空調システム６１及び６２は、冷房運転を行う際にも同様に機能し、同様の作用効果を得ることができる。また、制御部４１、４２が、熱源ユニット１、１Ａ内に設けられた構成を例示したが、蓄熱ユニット２、２Ａ、循環用室内ユニット３、または蓄熱利用室内ユニット４、４Ａに設けるようにしてもよい。もっとも、制御部４１、４２は、各ユニットの外部に設けるようにしてもよい。さらに、制御部４１及び４２が、蓄熱ユニット２または２Ａ、及び蓄熱利用室内ユニット４または４Ａを制御するように構成し、熱源ユニット１及び循環用室内ユニット３は、他の制御部が制御するように構成してもよい。また、貯留量判定部４１ａは、蓄熱室内熱交換器２２内の冷温水の量を経過時間により把握するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１、１Ａ  熱源ユニット、２、２Ａ  蓄熱ユニット、３  循環用室内ユニット、４、４Ａ  蓄熱利用室内ユニット、５  水配管、６  蓄熱回路、７  空調回路、８  蓄熱利用回路、９  圧縮機、１０  四方切換弁、１１  負荷側熱交換器、１２  膨張弁、１３  室外熱交換器、１４  室外送風機、１５、１５Ａ  蓄熱槽、１６  水ポンプ、１７  流路切換弁、１８  開閉弁、１９  市水供給管、２０  室内熱交換器、２１  室内送風機、２２  蓄熱室内熱交換器、２２ａ  水配管、２２ｂ  アルミニウムフィン、２３  蓄熱室内送風機、２４、２９  排水部、２４ａ、２９ａ  排水開閉弁、２４ｂ、２９ｂ  排水管、２５  空気抜き弁、２６  吸込口、２７  吹出口、２８  筐体、３１  循環用蓄熱槽、３２  蓄熱循環用水ポンプ、３３  水熱交換器、３４  排水ポンプ、４１、４２  制御部、４１ａ  貯留量判定部、４１ｂ  弁制御部、４１ｃ  送風制御部、４１ｄ、４２ｄ  排水制御部、５１  水量検出部、５２  温度検出部、６１、６２  蓄熱空調システム、１００  空調対象室。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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