(57)【要約】【課題】消費電力のピークを低減する。【解決手段】空気調和機を、室外機と、室内機と、室内機と室外機とにわたして設けられた液側冷媒配管および気側冷媒配管と、液側冷媒配管と気側冷媒配管とにわたして設けられた配管を蓄熱媒体中に配置してなる蓄熱熱交換器と、蓄熱熱交換器をバイパスして形成されたバイパス配管とを有してなる冷凍サイクルを複数有し、複数の冷凍サイクルの蓄熱媒体が共通である構成とする。【選択図】　　　　図１
2004060908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内機と、室外機と、前記室内機と前記室外機とにわたして設けられた液側冷媒配管および気側冷媒配管と、前記液側冷媒配管と前記気側冷媒配管とにわたして設けられた配管を蓄熱媒体中に配置してなる蓄熱熱交換器と、前記蓄熱熱交換器をバイパスして形成されたバイパス配管とを有してなる冷凍サイクルを複数有し、複数の前記冷凍サイクルの前記蓄熱媒体が共通である空気調和機。
【請求項２】
前記複数の冷凍サイクルのうち一部の冷凍サイクルによって冷房運転を行うとともに、他の前記冷凍サイクルによって前記蓄熱媒体を冷却する蓄熱運転を行う第１の運転状態と、前記一部の冷凍サイクルおよび前記他の冷凍サイクルともに蓄熱利用冷房運転を行う第２の運転状態とを選択する機能を有する制御部を備えることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記複数の冷凍サイクルのうち一部の冷凍サイクルによって暖房運転を行うとともに、他の前記冷凍サイクルによって前記蓄熱媒体を加熱する蓄熱運転を行う第１の運転状態と、前記一部の冷凍サイクルおよび前記他の冷凍サイクルともに蓄熱利用暖房運転を行う第２の運転状態とを選択する機能を有する制御部を備えることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記室外機が設置される領域の気温を検出する外気温検出手段を有し、前記制御部は前記外気温検出手段の出力に基づいて前記第１の運転状態の実施時間を設定することを特徴とする請求項２または３に記載の空気調和機。
【請求項５】
前記室内機が設置される領域の気温を検出する室内気温検出手段を有し、前記制御部は、前記室内気温検出手段の出力に基づいて前記第１の運転状態の実施時間を設定することを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の空気調和機。
【請求項６】
前記蓄熱媒体の蓄熱量を検出する蓄熱量検出手段を有し、前記制御部は、前記蓄熱量検出手段の出力に基づいて前記第２の運転状態の実施時間を設定することを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の空気調和機。
【請求項７】
前記複数の冷凍サイクルの蓄熱熱交換器は、それぞれ共通の蓄熱槽内に配置される複数のコイルを有してなり、各冷凍サイクルの前記コイルが前記蓄熱槽内に互い違いに配置されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄熱式空気調和機に係り、特に複数系統の冷凍サイクルを有する蓄熱式空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和機において、例えば時間帯の違いによる要求空調能力の変動に対して、消費電力の平準化を図ることが要望されている。
【０００３】
このような消費電力の平準化を図るものとして、いわゆる蓄熱式の空気調和機が提案されている。蓄熱式空気調和機は、要求空調能力の低い例えば夜間等に蓄熱槽内に貯留された蓄熱媒体を冷却または加熱して熱を蓄え、この熱を例えば日中の要求空調能力が高い時間帯に空調に利用することによって消費電力の低減を図り、消費電力変動の平準化を図るものである。蓄熱媒体は例えば水であり、冷房運転の場合には要求空調能力が低い夜間等に蓄熱槽内の水を冷却し、氷または冷水を蓄える蓄熱運転を行い、要求空調能力が高い日中等に蓄熱槽内の氷または冷水によって冷媒を冷却して凝縮圧力を下げ、圧縮機の負荷を軽減する蓄熱利用冷房運転を行う。一方、暖房運転の場合には、夜間等に蓄熱槽内の水を加熱し、日中等にこの温水によって冷媒を加熱して蒸発圧力を上げ、圧縮機の負荷を軽減する蓄熱利用運転を行う。このような蓄熱式空気調和機によって消費電力のピークを低減することが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、例えば工場等で用いられる設備用の空気調和機は、２４時間連続して冷房または暖房運転を行うことが要求されるので、上述した蓄熱運転を行うことができない。このような場合に、同じ空調対象領域について複数の系統の冷凍サイクルを有する空気調和機を設ければ、空調負荷の低い時間帯に一部の系統については冷房または暖房運転を中止して蓄熱運転を行えるから、この系統は蓄熱利用運転をすることができる。しかし、最低１系統は冷房または暖房運転を継続しなければならない。この系統については、空調機能力が室内負荷よりも大きい場合に、室内温度を制御するため一時的に運転を停止するいわゆるサーモ・オフを行うことはあり得るが、室内機負荷が空調機能力よりも大きくなると直ちに運転を再開（サーモ・オン）しなければならないから、通常十分な蓄熱利用運転をすることができない。このような空気調和機において、消費電力変動をさらに平準化することが要望されている。
【０００５】
上述した問題点に鑑み、本発明の課題は、消費電力のピークをさらに低減することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、室内機と、室外機と、前記室内機と前記室外機とにわたして設けられた液側冷媒配管および気側冷媒配管と、液側冷媒配管と気側冷媒配管とにわたして設けられた配管を蓄熱媒体中に配置してなる蓄熱熱交換器と、蓄熱熱交換器をバイパスして形成されたバイパス配管とを有してなる冷凍サイクルを複数有し、複数の冷凍サイクルの蓄熱媒体が共通である空気調和機によって上述した課題を解決する。
【０００７】
本発明によれば、複数系統の冷凍サイクルのうち一部が冷房または暖房運転中であっても、他の冷凍サイクルによって蓄熱運転を行うことができ、ここで蓄えられた熱は同じ蓄熱槽を共用する全てのサイクルが利用することができる。これによれば、連続運転が必要な結果蓄熱運転ができない冷凍サイクルであっても、他のサイクルが蓄えた蓄熱を利用して蓄熱利用運転ができるから、消費電力のピークをさらに低減することができる。
【０００８】
このような空気調和機においては、複数の冷凍サイクルのうち一部の冷凍サイクルによって冷房運転を行うとともに、他の冷凍サイクルによって蓄熱媒体を冷却する蓄熱運転を行う第１の運転状態と、一部の冷凍サイクルおよび他の冷凍サイクルともに蓄熱利用冷房運転を行う第２の運転状態とを選択する機能を有する制御部を備える構成としてもよい。これによれば、第１の運転状態において一部のサイクルが冷房運転中に他のサイクルが蓄えた蓄熱量を第２の運転状態において両サイクルで利用できるから、ピーク消費電力の低減を図ることができる。
【０００９】
また、暖房運転においても同様の効果を奏するため、複数の冷凍サイクルのうち一部の冷凍サイクルによって暖房運転を行うとともに、他の冷凍サイクルによって蓄熱媒体を加熱する蓄熱運転を行う第１の運転状態と、一部の冷凍サイクルおよび他の冷凍サイクルともに蓄熱利用暖房運転を行う第２の運転状態とを選択する機能を有する制御部を備える構成としてもよい。
【００１０】
また、これら第１の運転状態の実施時間、つまり蓄熱運転を行う時間は、例えば室外機が設置される領域の気温を検出する外気温検出手段を設け、その出力に基づいて設定するようにしてもよい。これによれば、通年の外気温変動に対応して適切な蓄熱量を設定することができる。
【００１１】
また、第１の運転状態の実施時間は、室内機が設置される領域の気温を検出する室内気温検出手段を設け、その出力に基づいて制御部が設定するようにしてもよい。これによれば、空調対象領域内の熱負荷の変動に応じて蓄熱量を設定することができる。
【００１２】
また、第２の運転状態の実施時間は、蓄熱媒体の蓄熱量を検出する蓄熱量検出手段を設け、その出力に基づいて制御部が設定するようにしてもよい。これにより、第１の運転状態において蓄えられた蓄熱量を有効に利用することを考慮した蓄熱利用運転の時間を設定することができる。なお、蓄熱量検出手段としては、例えば水等の蓄熱媒体の温度を検出する温度計であってもよいし、また氷蓄熱を行う場合には、氷の生成による蓄熱槽内の水圧の変化を検出する微差圧計を用いてもよい。
【００１３】
また、複数の冷凍サイクルに接続された蓄熱熱交換器は、それぞれ共通の蓄熱槽内に配置される複数のコイルを有してなり、各冷凍サイクルのコイルが蓄熱槽内に互い違いに配置されるようにしてもよい。この場合、蓄熱槽の氷充填率を向上して蓄熱槽をコンパクトにし、かつ複数の冷凍サイクルで蓄熱を効率良く利用するため、ある冷凍サイクルに接続されたコイルを格子状に配列し、他の冷凍サイクルに接続されたコイルをこの格子の間隔に配列するようにしてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用してなる空気調和機の一実施形態について説明する。図１は、本実施形態の空気調和機のシステムの構成を示す図である。図１に示すように、空気調和機は、室内機ユニット１と、室内機ユニット１につながれた２つの室外機ユニット３ａ、３ｂと、蓄熱ユニット５とを有してなる。
【００１５】
そして、図１に示すように、本実施形態の空気調和機は、２系統の冷凍サイクルを有する。すなわち、室外機ユニット３ａに設けられた圧縮機７ａ、室外機側の熱交換器９ａおよび室外機側の膨張弁１１ａと、室内機ユニット１に設けられた室内機側の熱交換器１３ａおよび室内機側の膨張弁１５ａとを有して第１の冷凍サイクル（以下、「サイクルＡ」と称する。）が構成される。同様に、室外機ユニット３ｂに設けられた圧縮機７ｂ、室外機側の熱交換器９ｂおよび室外機側の膨張弁１１ｂと、室内機ユニット１に設けられた室内機側の熱交換器１３ｂおよび室内機側の膨張弁１５ｂとを有して第２の冷凍サイクル（以下、「サイクルＢ」と称する。）が構成される。これらサイクルＡ，Ｂは同一の構成を有するので、サイクルＡについてのみ詳細な構成を説明し、サイクルＢについては省略する。なお、同様の部分については符号として同一の数字を付し、サイクルＡ，Ｂの各構成要素にそれぞれ添字ａ、ｂを付して表わす。
【００１６】
圧縮機７ａの吸入口および吐出口にはそれぞれ冷凍サイクル内を通流する冷媒の循環方向を切換える四方弁１７ａが設けられている。そして、四方弁１７ａから、冷房運転時の冷媒の循環方向に沿って順に、室外機側の熱交換器９ａ、室外機側の膨張弁１１ａ、室内機側の膨張弁１５ａ、室内機側の熱交換器１３ａが配置され、冷房運転の場合には熱交換器１３ａから排出された冷媒は再び四方弁１７ａに戻る。
【００１７】
また、室内機ユニット１と室外機ユニット３ａとの間の２本の冷媒配管は、蓄熱ユニット５内を通過するように配置されている。そして、蓄熱ユニット５の内部には、サイクルＡ、Ｂで共用する蓄熱槽１９と、蓄熱槽１９内に配置された蓄熱熱交換器２１ａとが設けられている。蓄熱熱交換器２１ａの両方の冷媒出入口は、室外機側の膨張弁１１ａと室内機側の膨張弁１５ａとの間の配管（以下、「液側配管」と称する。）と、室内機側熱交換器１３ａと四方弁１７ａとの間の配管（以下、「気側配管」と称する。）とにそれぞれ接続されている。この蓄熱槽１９および蓄熱熱交換器２１ａの詳細な構成については後述する。そして、蓄熱熱交換器２１ａと液側配管２３ａとの間には膨張弁２５ａが設けられている。そして、液側配管２３ａ上において、膨張弁２５ａに至る配管との接続部より室内機側に、開閉弁２７ａが挿入されている。また、気側配管２９ａと蓄熱熱交換器２１ａとの間の配管には、開閉弁３１ａが挿入されている。そして、開閉弁３１ａと蓄熱熱交換器２１ａとの間の配管と、液側配管２３ａの室内機側の膨張弁１５ａと開閉弁２７ａとの間とを結ぶバイパス配管３２ａが設けられ、このバイパス配管３２ａには開閉弁３３ａが挿入されている。
【００１８】
また、室外機ユニット３ａ内において、四方弁１７ａから熱交換器９ａまでの間の配管と、膨張弁１１ａから蓄熱ユニット５までの間の液側配管２３ａとを接続するホットガスバイパス配管３５ａが設けられ、その途中に開閉弁３７ａが配置されている。
【００１９】
なお、本実施形態においては、２つの系統の冷凍サイクルがそれぞれ有する室内機側の熱交換器１３ａ、１３ｂは同じケーシング３９内に配置され、ともに同じ空間の冷暖房に使用されるようになっている。また、各サイクルの蓄熱熱交換器２１ａ、２１ｂは、同じ蓄熱媒体を共用する同じ蓄熱槽１９内に配置されている。本実施形態においては蓄熱媒体は水であり、蓄熱槽１９は水を貯留する水槽として形成されている。そして、蓄熱熱交換器２１ａ、２１ｂはそれぞれ蓄熱槽１９内を巡らせて配管され、内部に冷凍サイクルの冷媒が流されるコイルを有して構成されている。図２は、蓄熱槽１９と、蓄熱熱交換器２１ａおよび２１ｂの構成を示す図である。図２に示すように、蓄熱熱交換器２１ａは、膨張弁２５ａから供給される冷媒を各コイルに分配する管寄せ４０ａと、管寄せ４０ａから排出される冷媒が通流される複数のコイル４１ａと、コイル４１ａから出た冷媒が流入し、後流側の配管に排出される管寄せ４２ａとを有してなる。同様に、蓄熱熱交換器２１ｂは、膨張弁２５ｂから供給される冷媒を各コイル４１ｂに分配する管寄せ４０ｂと、管寄せ４０ｂから排出される冷媒が通流される複数のコイル４１ｂと、コイル４１ｂから出た冷媒が流入し、後流側の配管に排出される管寄せ４２ｂとを有してなる。なお、これらの冷媒の流れは冷房運転時のものであって、暖房運転時には冷媒の流れが逆となる。
【００２０】
図３は、蓄熱槽１９内のコイルの配列を示す図である。図３に示す様に、蓄熱槽１９内には、サイクルＡのコイル４１ａと、サイクルＢのコイル４１ｂとが互い違いに配列されている。コイル４１ａ、コイル４１ｂはともに伝熱管を折り返し、相互に平行に延在する直線部を有して形成されている。各コイルの直線部は、それぞれコイルの長手方向からみて列状に配列されている。このようなコイル４１ａおよびコイル４１ｂの列はそれぞれ互い違いに略平行に配列される。コイル４１ａ、４１ｂの各列における配置に着目すると、各列のコイルは等間隔かつジグザグまたは千鳥状に並べられ、列の長手方向はほぼ水平となっている。そして、同じ伝熱管を折り返してなる隣接するコイルは、隣接する折り返されたコイル間の間隔の１／２だけ列の長手方向からオフセットして配置されている。そして、この隣接する各コイルの間隔は、サイクルＡのコイルからなる列とサイクルＢのコイルからなる列との間隔と等しく形成され、また、各列の長手方向と直交する方向においては、各列のコイルは一致する位置に配列されている。その結果、コイルの筒軸方向からみて、ある列の隣接する２本のコイルと、隣り合った列の１本のコイルとを線で結ぶと、正三角形となるような状態に配列されている。
【００２１】
また、空気調和機は、上述した各圧縮機、膨張弁、開閉弁等を総括的に制御する図示しない制御部を有する。また、室内機ユニット１および室外機ユニット３ａ，３ｂには、それぞれ図示しない室内気温センサおよび室外気温センサが備えられ、これらは制御部に接続されている。また、蓄熱槽１９には、図示しない蓄熱量検出手段が設けられている。蓄熱量検出手段は、冷房運転用と暖房運転用についてそれぞれ設けられる。冷房運転用の蓄熱量検出手段としては、例えば蓄熱槽１９内の水の一部がサイクルＢのコイル４１ｂの周囲で氷となり、容量が増す結果、蓄熱槽１９の水かさが上がり、その結果蓄熱槽内の水圧が上昇することを検知する微差圧計が用いられる。一方、暖房運転用の蓄熱量検出手段としては、蓄熱槽内の水温を検出する水温計が用いられる。
【００２２】
次に、上述した空気調和機の動作について説明する。先ず、冷房運転を行う際の各サイクルの動作について、サイクルＡの場合を例にとって説明する。はじめに、圧縮機７ａは、高温、高圧のガス冷媒を吐出する。この高温、高圧のガス冷媒は四方弁１７ａを介して室外機側の熱交換器９ａに供給される。熱交換器９ａ内において、ガス冷媒は周囲の空気との間の熱交換によって冷やされ、凝縮する。凝縮した液冷媒は、最大開度に開かれた膨張弁１１ａを通過し、液側配管２３ａを経由して室内機ユニット１の膨張弁１５ａに送られる。このとき膨張弁１５ａは減圧機構として作用するように流量を絞られており、ここで液冷媒は減圧されて熱交換器１３ａに送られる。そして、熱交換器１３ａにおいて、液冷媒は室内の空気との熱交換によって蒸発し、このとき室内の空気から蒸発熱を奪うことによって室内の空気を冷却する。そして、熱交換器１３ａからでた低温、低圧のガス冷媒は気側配管２９ａおよび四方弁１７ａを介して、圧縮機７ａの吸入側に戻される。なお、蓄熱ユニット５の膨張弁２５ａおよび開閉弁３１ａおよび３３ａはいずれも閉じられている。
【００２３】
次に、蓄熱運転時の各サイクルの動作について説明する。圧縮機７ａが吐出した高温、高圧のガス冷媒は、四方弁１７ａを介して室外機側の熱交換器９ａに供給され、ここで凝縮し、液冷媒となる。この液冷媒は、最大開度とされた膨張弁１１ａおよび液側配管２３ａを介して蓄熱ユニット５の膨張弁２５ａに供給され、ここで減圧される。膨張弁２５から出た減圧後の液冷媒は、蓄熱槽１９内に設けられた蓄熱熱交換器２１ａに入り、ここで蓄熱槽内の水との熱交換によって蒸発する。このとき、冷媒が熱を奪うことによって、蓄熱槽１９内の水は冷却され、その結果コイル４１ａの回りに氷４３が形成される。図３に示すように、氷４３は、コイルの周囲に略同芯の円柱状に形成される。そして、蓄熱熱交換器２１ａから出たガス冷媒は、開閉弁３１ａ、気側配管２９ａおよび四方弁１７ａを経て圧縮機７ａの吸入側に戻る。なお、このとき、室内機側の膨張弁１５ａおよび蓄熱ユニット５内の開閉弁３３ａは閉じられている。
【００２４】
次に、蓄熱利用冷房運転時の各サイクルの動作について説明する。圧縮機７ａが吐出した高温、高圧のガス冷媒は、四方弁１７ａを介して室外機側の熱交換器９ａに供給され、ここで凝縮し、液冷媒となる。この液冷媒は、最大開度とされた膨張弁１１ａおよび膨張弁２５ａを経て蓄熱熱交換器２１ａに入る。蓄熱熱交換器２１ａにおいて、液冷媒は過冷却され、これによって凝縮圧力が低下し、圧縮機７ａの負荷が軽減される。そして、蓄熱熱交換器２１ａを出た液冷媒は、バイパス配管３２ａおよび開閉弁３３ａを経て室内機側の膨張弁１５ａに供給される。膨張弁１５ａにおいて、液冷媒は流量を絞られて減圧され、減圧後の液冷媒は室内機側の熱交換器１３ａ内において室内の空気との熱交換によって蒸発し、ガス冷媒となる。そして、このとき、室内の空気から熱を奪うことによって室内の空気を冷却する。なお、このとき開閉弁２７ａおよび開閉弁３１ａは閉じられている。なお、蓄熱利用冷房運転の際、凝縮圧力をさらに低減したい場合には、開閉弁３７ａを開いていわゆるホットガスバイパスを行う場合もある。
【００２５】
そして、本実施形態の空気調和機においては、サイクルＡとサイクルＢの運転状態を、以下説明するように異ならせることを特徴とする。図４は、本実施形態の空気調和機における各サイクルの運転状態および消費電力を示す図である。図中、横軸は時間であり、時間Ｔ１からＴ８までの１サイクルが例えば２４時間に相当する。そして、時間Ｔ１およびＴ８が例えば深夜に相当する。要求空調能力は、時間Ｔ１において最小となり、その後Ｔ２からＴ４にかけて徐々に増大し、Ｔ４とＴ５との間において最大となる。その後要求空調能力は逐次減少し、時間Ｔ８においてＴ１のときと等しい最小値をとる。そして、縦軸は消費電力を示し、その変動パターンは各サイクルの空調能力の変動パターンと近似する関係にある。なお、図中、消費電力は実線で示すが、仮にサイクルＡおよびＢが蓄熱運転を行わない空気調和機であると仮定した場合の消費電力推移を破線で示している。
【００２６】
図４に示すように、先ずＴ１からＴ２においては、サイクルＡは冷房運転を行っている。一方、サイクルＢは蓄熱運転を行い、蓄熱槽１９内の水を冷却し、製氷を行なう。
【００２７】
ところで、このとき冷房運転を行っているサイクルＡは、膨張弁２５ａ、開閉弁３１ａおよび３３ａを閉じかつ開閉弁２７ａを開いて運転しているが、わずかな弁漏れが発生することによって蓄熱熱交換器２１ａに冷媒が侵入し、この冷媒がサイクルＢの蓄熱運転によって冷却される結果、蓄熱熱交換器２１ａに液冷媒が貯留し、サイクルＡ内で冷媒不足が生ずる場合があり得る。このような場合には、膨張弁２５ａおよび開閉弁１４ａを一時的に開くことによって、蓄熱熱交換器１４ａ内に貯留した冷媒を排出して本来の冷房サイクル中に戻すことができる。
【００２８】
そして、Ｔ２において、サイクルＢは蓄熱運転を中止し、運転を停止する。なお、Ｔ２は、蓄熱量検出手段によって検出された蓄熱量が十分であると制御部が判断したときである。蓄熱量が十分であるか否かは、例えば室内気温センサによって検出される空調対象領域の熱負荷や、室外気温センサによって検出される外気温に応じて設定される。Ｔ２からＴ３において、サイクルＡの消費電力は、要求空調能力の上昇に伴なって徐々に増加する。
【００２９】
次に、Ｔ３において、サイクルＡのみでは冷房能力が不十分になると、サイクルＢもまた冷房運転を開始する。Ｔ３からＴ４において、サイクルＡおよびサイクルＢの消費電力は、要求空調能力の増大に伴なって徐々に増加する。なお、本実施形態の場合、Ｔ３において、サイクルＡの消費電力、つまり冷房能力は連続的に増加する一方、サイクルＢの消費電力は段階的に増加する結果、サイクルＡ、Ｂの冷房能力の総和は段階的に増加することとなる。冷房能力が連続的に増加することが要求されるのであれば、Ｔ３においてサイクルＢを微弱な消費電力で運転開始するか、さもなければサイクルＡの消費電力を下げる制御をするとよい。そして、Ｔ４になると、サイクルＡ、サイクルＢともに蓄熱利用冷房運転に切換える。この状態は、Ｔ５に至るまで続く。ここで、Ｔ４およびＴ５は、所定の時刻または要求冷房能力が所定値となるタイミングであり、この時刻または要求冷房能力は、Ｔ２までに行われた蓄熱運転によって蓄えられた熱量を有効に利用することを考慮し、蓄熱量検出手段の出力に応じて制御部が求める。
【００３０】
そして、Ｔ５において、サイクルＡおよびサイクルＢはともに蓄熱利用冷房運転をやめ、通常の冷房運転に戻る。Ｔ５からＴ６において、サイクルＡ、Ｂの消費電力は、要求空調能力の低下に伴なって徐々に低下する。そして、Ｔ６において、制御部が現在の要求空調能力をサイクルＡのみで負担できると判断した場合にサイクルＢは運転を停止する。なお、このときＴ３の場合と逆に、サイクルＡの消費電力冷房能力が連続的に変化する一方サイクルＢの消費電力は段階的にゼロになる結果、サイクルＡ、Ｂの冷房能力の総和は段階的に減少することとなる。冷房能力が連続的に増加することが要求されるのであれば、Ｔ６においてサイクルＢの消費電力が微弱となるようにＴ５からＴ６にかけてサイクルＢを制御するか、あるいはＴ６においてサイクルＡの消費電力を増加する制御をするとよい。
【００３１】
そして、Ｔ６からＴ７においては、サイクルＡの消費電力は要求空調能力の低減に伴なって徐々に低減する。そして、Ｔ７において、サイクルＢは蓄熱運転を開始する。Ｔ７のタイミングは、次のサイクルのＴ２に至るまでに、蓄熱槽１９において十分な蓄熱量を蓄積することを考慮して設定される。
【００３２】
なお、以上の動作は冷房運転について説明したが、本実施形態の空気調和機は、周知のように四方弁を切換えて冷媒の循環方向を変えることによって暖房運転にも用いることができる。すなわち、サイクルＡを例にとって説明すると、暖房運転時には、圧縮機７ａから吐出された高温、高圧のガス冷媒は四方弁１７ａによって室内機ユニット１の熱交換器１３ａに供給される。熱交換器１３ａにおいて、ガス冷媒は室内空気との熱交換によって冷却され、凝縮して液冷媒となる。熱交換器１３ａから出た液冷媒は、膨張弁１５ａ、開閉弁２７ａを含む液側配管２３ａを介して室外側の膨張弁１１ａに供給される。膨張弁１１ａにおいて、冷媒は減圧されてから熱交換器９ａに供給され、ここで蒸発する。そして、蒸発したガス冷媒は、四方弁１７ａを経て圧縮機７ａの吸入側に戻される。このとき、開閉弁３１ａ、膨張弁２５ａおよび開閉弁３３ａはいずれも閉じられている。
【００３３】
次に、暖房蓄熱運転について説明する。この場合、圧縮機７ａから吐出された高温、高圧のガス冷媒は、開閉弁３１ａを経て蓄熱熱交換器２１ａに供給される。そして、ガス冷媒は蓄熱槽１９内の水との熱交換によって冷却され、凝縮して液冷媒となる。このとき、水は加熱される。そして、蓄熱熱交換器２１ａから出た液冷媒は、膨張弁２５ａ、液配管２３ａを経て室外機側の膨張弁１１ａに供給される。膨張弁１１ａにおいて減圧された液冷媒は熱交換器９ａにおいて室外の空気との熱交換によって蒸発し、ガス冷媒となり、このガス冷媒は四方弁１７ａを経て圧縮機７ａの吸入側に戻される。なお、このとき膨張弁１５ａおよび開閉弁３３ａは閉じられている。
【００３４】
次に、蓄熱利用暖房運転について説明する。圧縮機７ａから吐出された高温、高圧のガス冷媒は、四方弁１７ａを経て室内機ユニット１の熱交換器１３ａに送られる。熱交換器１３ａにおいて、ガス冷媒は室内の空気との熱交換によって凝縮し、凝縮した液冷媒は全開された膨張弁１５ａ、バイパス配管３２ａおよび開閉弁３３ａを経て蓄熱熱交換器２１ａに供給される。蓄熱熱交換器２１ａにおいて液冷媒は加熱され、これによって室外機側の蒸発圧力は高くなる。その結果、圧縮機７ａの負荷が軽減される。そして、蓄熱熱交換器２１ａを出た液冷媒は全開された膨張弁２５ａ、液配管２３ａおよび膨張弁１１ａを経て熱交換器９ａに供給される。膨張弁１１ａにおいて、液冷媒はさらに減圧される。熱交換器９ａにおいて外気との熱交換によって蒸発し、蒸発後のガス冷媒は四方弁１７ａを経て圧縮機７ａの吸入側に戻る。
【００３５】
そして、各サイクルの運転状態は、図４において説明した冷房運転の場合と同様にして制御される。すなわち、冷房運転が暖房運転に相当し、暖房蓄熱運転が冷房蓄熱運転に相当し、蓄熱利用冷房運転が蓄熱利用暖房運転に相当する。
【００３６】
以上のように、本実施形態によれば、サイクルＡとサイクルＢとで蓄熱槽を共用し、各サイクルの蓄熱熱交換器が同じ蓄熱媒体との間で熱交換を行なう構成としたから、一方のサイクルが連続して冷房または暖房運転を行わなければならない結果蓄熱運転ができない場合であっても、他のサイクルが蓄熱運転をすることによって蓄えられた蓄熱を両サイクルで利用して蓄熱利用運転をすることができる。これによって、消費電力のピークを低減することができる。
【００３７】
また、一方のサイクルで冷房または暖房運転をするとともに他のサイクルで蓄熱運転をする運転状態と、両方のサイクルで蓄熱利用運転を行う運転状態とを、外気温、室内気温および蓄熱量に基づいて切換える制御部を設けているから、上述した効果を自動的に得られる効果がある。
【００３８】
なお、上述した冷房運転および暖房運転は、冷房または暖房能力が室内負荷を上回った場合に冷房または暖房運転を間欠的に行ういわゆるサーモオフ、サーモオンを含むものとする。これらは、空気調和機の能力が室内負荷よりも大きい場合に、運転（サーモオン）、停止（サーモオフ）を振り返すことによって室内温度を制御するものである。
【００３９】
次に、本発明を適用してなる空気調和機の第２の実施形態について説明する。上述した第１の実施形態と共通する部分については同一の符号を付して説明を省略し、相違点についてのみ説明する。本実施形態の空気調和機は、蓄熱槽１９’内のコイル４１ａ’およびコイル４１ｂ’の配列に特徴を有する。図５は、本実施形態の蓄熱槽１９’内のコイルの配列を示す図である。図５に示すように、コイル４１ａ’およびコイル４１ｂ’は、それぞれ同じピッチで折り返され、コイルの折り返し部間の直線部における配列を長手方向からみると、各直線部は等間隔かつ直線状に配列されるように形成されている。そして、コイル４１ａ’のそれぞれは、相互に等間隔に離間して平行に配列され、その結果各コイル４１ａ’の直線部は、図５に示すように、直線部の長手方向からみると正方形の格子状に配列されている。そして、コイル４１ｂ’の直線部は、それぞれこのコイル４１ａ’が形成する正方形の格子の中央に、コイル４１ａ’の直線部と平行して配置されるようになっている。
【００４０】
本実施形態によれば、上述した第１の実施形態の場合と比較して、いわゆる氷充填率（ＩＰＦ）が大きくなり、蓄熱槽の容量が小さい場合であっても同等の量の氷を形成することができる。
【００４１】
また、上述した各実施形態に代えて、ある系統の冷凍サイクルに係るコイルを略正三角形の格子状に配列し、他の系統の冷凍サイクルに係るコイルがそれぞれ正三角形の略中心を通るように構成してもよい。これによれば、氷をいわゆる最密配置となるように形成することができるから、ＩＰＦがさらに大きくなり、蓄熱槽の容量をさらに小さくすることができる。
【００４２】
また、上述した各実施形態は、２系統の冷凍サイクルを組み合わせて構成されているが、３系統以上の冷凍サイクルを組合せ、それらの蓄熱槽を共用する構成としてもよい。この場合にも、外気温、空調対象領域の気温、蓄熱槽の蓄熱量に応じて各サイクルの運転、停止および運転状態の切換を決定するとよい。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、消費電力のピークをさらに低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用してなる空気調和機のシステムの構成を示す図である。
【図２】図１の空気調和機の蓄熱槽の構成を示す図である。
【図３】図１の空気調和機の蓄熱槽内におけるコイルの配列を示す図である。
【図４】図１の空気調和機の運転方法を示す図である。
【図５】本発明を適用してなる空気調和機の第２の実施形態における蓄熱槽内のコイルの配列を示す図である。
【符号の説明】
１　室内機ユニット
３ａ，３ｂ　室外機ユニット
５　蓄熱ユニット
７ａ，７ｂ　圧縮機
９ａ，９ｂ　室外機側の熱交換器
１１ａ，１１ｂ　室外機側の膨張弁
１３ａ，１３ｂ　室内機側の熱交換器
１５ａ，１５ｂ　室内機側の膨張弁
１７ａ，１７ｂ　四方弁
１９　蓄熱槽
２１ａ，２１ｂ　蓄熱熱交換器
【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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