(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、熱源側熱交換器、利用側減圧装置、複数の利用側熱交換器を連接してなる冷凍サイクルにおいて、蓄熱材から吸熱して冷媒が蒸発する蓄熱用熱交換器と、前記蓄熱材に放熱して冷媒が凝縮する自然循環用熱交換器とを備え、前記蓄熱用熱交換器の蒸気側接続口を前記複数の利用側熱交換器の蒸気側接続口と前記圧縮機の吸入口との間を接続する蒸気配管に接続し、その液側接続口を前記複数の利用側熱交換器の液側接続口と前記熱源側熱交換器の液側接続口との間を接続する液配管に蓄熱用減圧装置を介して接続し、前記自然循環用熱交換器の蒸気側接続口を前記複数の利用側熱交換器の蒸気側接続口と前記圧縮機の吸入口との間を接続する蒸気配管に接続し、その液側接続口を前記複数の利用側熱交換器の液側接続口と前記熱源側熱交換器の液側接続口との間を接続する液配管に開閉弁Ｕを介して接続し、前記自然循環用熱交換器の蒸気側接続口を液側接続口よりも上方に配設すると共にその液側接続口を前記複数の利用側熱交換器のうち最も高い位置にある利用側熱交換器の液側接続口より上方に設置し、かつ前記蓄熱材を前記蓄熱槽の外部の蓄熱材循環路に循環させ、前記蓄熱槽を収納する蓄熱ユニットの外部の前記蓄熱材循環路に設けられた前記自然循環用熱交換器を循環する冷媒と前記自然循環用熱交換器の熱交換部とを熱交換させ、冷熱蓄熱運転時に前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、前記蓄熱用減圧装置、前記蓄熱用熱交換器に冷媒を循環させて前記蓄熱材に冷熱を蓄え、冷媒自然循環冷却運転時に前記自然循環用熱交換器、前記利用側減圧装置、前記複数の利用側熱交換器に冷媒を循環させて前記蓄熱材に蓄えた冷熱を前記複数の利用側熱交換器で冷却に利用すると共に、前記自然循環用熱交換器を循環する冷媒が前記熱交換部で前記蓄熱材循環路を循環する前記蓄熱材に放熱して凝縮するよう構成したことを特徴とする冷凍サイクル。
【請求項２】
冷媒自然循環冷却運転時に、凝縮した液冷媒が熱源側熱交換器の液側接続口へ流れるのを阻止する開閉弁Ｐを備えたことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル。
【請求項３】
蓄熱用熱交換器の蒸気側接続口への接続部と熱源側熱交換器の蒸気側接続口との間の蒸気配管に設置され、圧縮機の吐出側と吸入側の冷媒流路を切換えて利用側熱交換器での冷却と加熱を可能とする流路切換装置と、前記利用側熱交換器の蒸気側接続口と前記流路切換装置との間を接続する蒸気配管と前記蓄熱用熱交換器の蒸気側接続口との間に設置された開閉弁Ｑとを備え、一般加熱運転時に、前記開閉弁Ｑによって前記圧縮機の吐出口から前記蓄熱用熱交換器の蒸気側接続口への冷媒の流れを阻止し、前記圧縮機、前記利用側熱交換器、利用側減圧装置、前記熱源側熱交換器に冷媒を循環させて前記利用側熱交換器で加熱を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル。
【請求項４】
圧縮機、熱源側熱交換器、利用側減圧装置、複数の利用側熱交換器を連接してなる冷凍サイクルにおいて、蓄熱材に放熱して冷媒が凝縮する蓄熱用熱交換器と前記蓄熱材から吸熱して冷媒が蒸発する自然循環用熱交換器とを備え、前記蓄熱用熱交換器の蒸気側接続口を前記複数の利用側熱交換器の蒸気側接続口と前記圧縮機の吐出口との間を接続する蒸気配管に接続し、その液側接続口を前記複数の利用側熱交換器の液側接続口と前記熱源側熱交換器の液側接続口との間を接続する液配管に蓄熱用減圧装置を介して接続し、前記自然循環用熱交換器の蒸気側接続口を前記複数の利用側熱交換器の蒸気側接続口と前記圧縮機の吐出口との間を接続する蒸気配管に接続し、その液側接続口を前記利用側熱交換器の液側接続口と前記熱源側熱交換器の液側接続口との間を接続する液配管に開閉弁Ｕを介して接続し、前記自然循環用熱交換器の蒸気側接続口を液側接続口よりも上方に配設すると共にその液側接続口を前記複数の利用側熱交換器のうち最も下側に配置されている利用側熱交換器の液側接続口より下方に設置し、かつ前記蓄熱材を前記蓄熱槽の外部に設けられた蓄熱材循環路に循環させ、前記蓄熱槽を収納する蓄熱ユニットの外部の前記蓄熱材循環路に設けられた前記自然循環用熱交換器を循環する冷媒と前記自然循環用熱交換器の熱交換部とを熱交換させ、温熱蓄熱運転時に前記圧縮機、前記蓄熱用熱交換器、前記蓄熱用減圧装置、前記熱源側熱交換器に冷媒を循環させて前記蓄熱材に温熱を蓄え、冷媒自然循環加熱運転時に前記自然循環用熱交換器、前記複数の利用側熱交換器、前記利用側減圧装置に冷媒を循環させて前記蓄熱材に蓄えた温熱を前記複数の利用側熱交換器で加熱に利用すると共に、前記自然循環用熱交換器を循環する冷媒が前記熱交換部で前記蓄熱材循環路を循環する前記蓄熱材から吸熱して蒸発するよう構成したことを特徴とする冷凍サイクル。
【請求項５】
冷媒自然循環加熱運転時に、蒸発した蒸気冷媒が前記圧縮機へ流れるのを阻止する開閉弁Ｔを備えたことを特徴とする請求項４記載の冷凍サイクル。
【請求項６】
蓄熱用熱交換器の上部接続口への接続部と熱源側熱交換器との間の蒸気配管に設置され、圧縮機の吐出側と吸入側の冷媒流路を切換えて利用側熱交換器での冷却と加熱を可能とする流路切換装置と、前記利用側熱交換器の蒸気側接続口と前記流路切換装置との間を接続する蒸気配管と前記蓄熱用熱交換器の蒸気側接続口との間に設置された開閉弁Ｑとを備え、一般冷却運転時に、前記開閉弁Ｑによって前記利用側熱交換器から前記蓄熱用熱交換器の蒸気側接続口への冷媒の流れを阻止し、前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、前記利用側減圧装置、前記利用側熱交換器に冷媒を循環させて前記利用側熱交換器で冷却を行うことを特徴とする請求項５に記載の冷凍サイクル。
【請求項７】
利用側熱交換器の蒸気側接続口と圧縮機の間の蒸気配管と前記蓄熱用熱交換器の蒸気側接続口との間と、前記蓄熱用熱交換器の液側接続口への接続部と利用側熱交換器の液側接続口の間の液配管とを接続する過冷却用液配管と、前記過冷却用液配管に設置された開閉弁Ｒと、前記過冷却用液配管への接続部と前記蓄熱用熱交換器の液側接続口への接続部との間の液配管に設置した開閉弁Ｓとを備え、冷熱蓄熱運転時に前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、前記蓄熱用減圧装置、前記蓄熱用熱交換器に冷媒を循環させて前記蓄熱材に冷熱を蓄え、冷熱過冷却利用冷却運転時に、前記開閉弁Ｒによって前記過冷却用液配管を連通させると共に前記開閉弁Ｓによって前記熱源側熱交換器から流出した冷媒を前記蓄熱用熱交換器の液側接続口へ流し、前記圧縮機、熱源側熱交換器、蓄熱用熱交換器、前記過冷却用液配管、利用側減圧装置、利用側熱交換器に冷媒を循環させて前記蓄熱材に蓄えた冷熱を前記利用側熱交換器で冷却に利用することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の冷凍サイクル。
【請求項８】
蓄熱材は、水または水に凍結温度を低下させる溶質を混合した水溶液であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の冷凍サイクル。
【請求項９】
冷媒自然循環冷房運転または冷媒自然循環暖房運転で冷媒が循環する蓄熱用熱交換器または自然循環用熱交換器または利用側熱交換器の各冷媒流路に沿った鉛直方向の位置が、蒸気側接続口から液側接続口に至るまでの間で上昇することがないように構成したことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の冷凍サイクル。
【請求項１０】
蓄熱用熱交換器または自然循環用熱交換器を通過する一流路当りの冷媒質量流量が、液側に比べ蒸気側の方が小さくなるように前記熱交換器を構成したことを特徴とする請求項１ないし請求項９いずれか１項に記載の冷凍サイクル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄熱式冷凍サイクルの消費電力量削減に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１６に、特開平７−１９８２１７号公報に記載された従来の蓄熱式冷凍サイクルを示す。
図において、１１１はビルの屋上などに設置される氷蓄熱槽を示し、その内部に熱交換用配管１１１ａが投入されている。１１２は、圧縮機１１３と熱源側となる凝縮器１１４を備えた室外ユニットを示し、圧縮機１１３と凝縮器１１４とが配管１１５を介して接続されている。さらに、凝縮器１１４と、氷蓄熱槽１１１の熱交換用配管１１１ａと、その氷蓄熱槽１１１よりも下方で各階に設置されて利用側となる例えば４台の熱交換器１１６とが冷媒液配管１１７を介して接続されるとともに、熱交換器１１６のそれぞれと圧縮機１１３とが冷媒蒸気配管１１８を介して接続されている。
【０００３】
凝縮器１１４と氷蓄熱槽１１１との間において、冷媒液配管１１７に膨脹弁１１９が介装されている。また、氷蓄熱槽１１１の出口側から最上部の熱交換器１１６に至るまでの冷媒液配管１１７と、最上部の熱交換器１１６と圧縮機１１３との間の冷媒蒸気配管１１８とが、開閉弁１２０を介装した循環用配管１２１で接続されている。
【０００４】
また、膨脹弁１１９と氷蓄熱槽１１１の間の冷媒液配管１１７と、最上部の熱交換器１１６と圧縮機１１３との間の冷媒蒸気配管１１８とが、自然循環用配管１２２と三方弁１２３とを介して接続されている。
【０００５】
上記のように構成された従来の蓄熱式冷凍サイクルにおいて、蓄熱運転状態では、開閉弁１２０を開き、夜間などに夜間電力を利用して圧縮機１１３を駆動し、冷媒を圧縮機１１３→凝縮器１１４→膨脹弁１１９→氷蓄熱槽１１１→循環用配管１２１→圧縮機１１３と強制的に循環させる。圧縮機１１３で高温高圧となった冷媒は、凝縮器１１４で凝縮して放熱し冷却液化される。さらに膨張弁１１９で減圧されて二相状態の湿り蒸気となり、氷蓄熱槽１１１で吸熱し蒸発して冷媒ガスとなって圧縮機１１１へ循環する。このとき、氷蓄熱槽１１１内の水が冷やされて熱交換用配管１１１ａの周囲から氷ができていく。
【０００６】
一方、昼間の冷房運転を行う場合にあって、開閉弁１２０を閉じると共に圧縮機１１３の駆動を停止した冷媒の自然循環運転状態では、冷媒を氷蓄熱槽１１１→熱交換器１１６・・・→自然循環用配管１２２→氷蓄熱槽１１１と気液相変化により自然循環流動させ、氷蓄熱槽１１１内の氷を利用して冷媒蒸気を液化し、その液化した冷媒液を熱交換器１１６・・・に流下供給し、熱交換器１１６・・・での熱交換に伴って蒸発した冷媒蒸気を上昇させて氷蓄熱槽１１１に供給するようになっている。
【０００７】
また、夏場などのように冷房負荷が高い時には、開閉弁１２０を閉じると共に圧縮機１１３を駆動し、冷媒を圧縮機１１３→凝縮器１１４→膨脹弁１１９→氷蓄熱槽１１１→熱交換器１１６・・・→圧縮機１１３と強制的に循環させ、冷媒を過冷却して熱交換器１１６・・・に供給する。
【０００８】
また、氷蓄熱槽１１１と最上部の熱交換器１１６との間の部分と、凝縮器１１４と膨脹弁１１９との間の部分とがバイパス用開閉弁１２４を介装したバイパス配管１５を介して接続されており、氷蓄熱槽１１１内に氷がない時に、圧縮機１１３→凝縮器１１４→バイパス配管１２５→熱交換器１１６・・・→圧縮機１１３と強制的に循環させて冷房運転を行えるように構成されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の蓄熱式冷凍サイクルは上記のような構成および動作であるので、冷房運転時に圧縮機１１３を停止した状態での冷媒の自然循環運転を行うために、膨脹弁１１９と氷蓄熱槽１１１の間の冷媒液配管１１７と、最上部の熱交換器１１６と圧縮機１１３の間の冷媒蒸気配管１１８とを接続する自然循環用配管１２２が必要であり、これに伴う材料費や工事費が高くなるという問題点があった。
また、従来の蓄熱式冷凍サイクルは、自然循環運転時に、膨脹弁１１９と氷蓄熱槽１１１との間の液配管を蒸気冷媒が通過しなければならないので、圧力損失が大きくなって冷媒循環量が減り、冷房能力がでにくくなる。このため、自然循環運転の運転範囲が狭められるという問題点があった。
さらに、従来の蓄熱式冷凍サイクルにおける自然循環運転では、利用側熱交換器での負荷が小さい場合にのみ行うように構成されているため、氷蓄熱槽１１１、特に熱交換用配管１１１ａで大きな熱交換量を得ようとする構成にはなっていなかった。このため、負荷がピークを迎える時間帯に電力ピークカットを目的として自然循環運転を行おうとすると、熱交換用配管１１１ａの伝熱面積が小さく、満足に運転できないという問題点があった。
また、氷蓄熱槽１をビルの屋上などに設置し、熱交換器６は氷蓄熱槽１よりも下方に配置するという設置条件があり、大きな氷蓄熱槽１をすべての熱交換器６よりも上方に設置することができない場合もあった。
さらにまた、従来の蓄熱式冷凍サイクルは、冷房運転しかできず、冬季の暖房運転に対しては何らの考慮もなされていないという問題点があった。
【００１０】
本発明の蓄熱式冷凍サイクルは、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、圧縮機，熱源側熱交換器、利用側減圧装置，利用側熱交換器を連接して構成される通常の冷凍サイクルの構成に大幅な変更を加えることなく、構成を簡単にして低価格にできる蓄熱式冷凍サイクルを得ることを目的とするものである。
また、消費電力量を削減できる運転モードの運転範囲を広くでき、利用側負荷がピークを迎える時間帯に消費電力量を低減する電力ピークカットが可能な蓄熱式冷凍サイクルを得ることを目的とするものである。
また、設置条件の制限が少ない蓄熱式冷凍サイクルを得ることを目的とするものである。
また、利用側で冷却および加熱が可能な蓄熱式冷凍サイクルを提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る冷凍サイクルは、圧縮機，熱源側熱交換器，利用側減圧装置，利用側熱交換器を連接してなる冷凍サイクルにおいて、冷媒と蓄熱材とが熱交換する蓄熱用熱交換器を備え、前記蓄熱用熱交換器の蒸気側接続口を前記利用側熱交換器の蒸気側接続口と前記圧縮機の吸入口との間を接続する蒸気配管に接続し、その液側接続口を前記利用側熱交換器の液側接続口と前記熱源側熱交換器の液側接続口との間を接続する液配管に蓄熱用減圧装置を介して接続し、前記蓄熱用熱交換器の蒸気側接続口を液側接続口よりも上方に配設すると共にその液側接続口を前記利用側熱交換器の液側接続口より上方に設置し、冷熱蓄熱運転時に前記圧縮機，前記熱源側熱交換器，前記蓄熱用減圧装置，前記蓄熱用熱交換器に冷媒を循環させて前記蓄熱材に冷熱を蓄え、冷媒自然循環冷却運転時に前記蓄熱用熱交換器，前記利用側減圧装置，前記利用側熱交換器に冷媒を循環させて前記蓄熱材に蓄えた冷熱を前記利用側熱交換器で冷却に利用することを特徴とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る冷凍サイクルは、圧縮機、熱源側熱交換器、利用側減圧装置、複数の利用側熱交換器を連接してなる冷凍サイクルにおいて、蓄熱材から吸熱して冷媒が蒸発する蓄熱用熱交換器と、前記蓄熱材に放熱して冷媒が凝縮する自然循環用熱交換器とを備え、前記蓄熱用熱交換器の蒸気側接続口を前記複数の利用側熱交換器の蒸気側接続口と前記圧縮機の吸入口との間を接続する蒸気配管に接続し、その液側接続口を前記複数の利用側熱交換器の液側接続口と前記熱源側熱交換器の液側接続口との間を接続する液配管に蓄熱用減圧装置を介して接続し、前記自然循環用熱交換器の蒸気側接続口を前記複数の利用側熱交換器の蒸気側接続口と前記圧縮機の吸入口との間を接続する蒸気配管に接続し、その液側接続口を前記複数の利用側熱交換器の液側接続口と前記熱源側熱交換器の液側接続口との間を接続する液配管に開閉弁Ｕを介して接続し、前記自然循環用熱交換器の蒸気側接続口を液側接続口よりも上方に配設すると共にその液側接続口を前記複数の利用側熱交換器のうち最も高い位置にある利用側熱交換器の液側接続口より上方に設置し、かつ前記蓄熱材を前記蓄熱槽の外部の蓄熱材循環路に循環させ、前記蓄熱槽を収納する蓄熱ユニットの外部の前記蓄熱材循環路に設けられた前記自然循環用熱交換器を循環する冷媒と前記自然循環用熱交換器の熱交換部とを熱交換させ、冷熱蓄熱運転時に前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、前記蓄熱用減圧装置、前記蓄熱用熱交換器に冷媒を循環させて前記蓄熱材に冷熱を蓄え、冷媒自然循環冷却運転時に前記自然循環用熱交換器、前記利用側減圧装置、前記複数の利用側熱交換器に冷媒を循環させて前記蓄熱材に蓄えた冷熱を前記複数の利用側熱交換器で冷却に利用すると共に、前記自然循環用熱交換器を循環する冷媒が前記熱交換部で前記蓄熱材循環路を循環する前記蓄熱材に放熱して凝縮するよう構成したことを特徴とするものである。
【００１３】
【００１４】
また、本発明に係る冷凍サイクルは、冷媒自然循環冷却運転時に、凝縮した液冷媒が熱源側熱交換器の液側接続口へ流れるのを阻止する開閉弁Ｐを備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明に係る冷凍サイクルは、蓄熱用熱交換器の蒸気側接続口への接続部と熱源側熱交換器の蒸気側接続口との間の蒸気配管に設置され、圧縮機の吐出側と吸入側の冷媒流路を切換えて利用側熱交換器での冷却と加熱を可能とする流路切換装置と、前記利用側熱交換器の蒸気側接続口と前記流路切換装置との間を接続する蒸気配管と前記蓄熱用熱交換器の蒸気側接続口との間に設置された開閉弁Ｑとを備え、一般加熱運転時に、前記開閉弁Ｑによって前記圧縮機の吐出口から前記蓄熱用熱交換器の蒸気側接続口への冷媒の流れを阻止し、前記圧縮機，前記利用側熱交換器，利用側減圧装置，前記熱源側熱交換器に冷媒を循環させて前記利用側熱交換器で加熱を行うことを特徴とするものである。
【００１６】
【００１７】
また、本発明に係る冷凍サイクルは、圧縮機、熱源側熱交換器、利用側減圧装置、複数の利用側熱交換器を連接してなる冷凍サイクルにおいて、蓄熱材に放熱して冷媒が凝縮する蓄熱用熱交換器と前記蓄熱材から吸熱して冷媒が蒸発する自然循環用熱交換器とを備え、前記蓄熱用熱交換器の蒸気側接続口を前記複数の利用側熱交換器の蒸気側接続口と前記圧縮機の吐出口との間を接続する蒸気配管に接続し、その液側接続口を前記複数の利用側熱交換器の液側接続口と前記熱源側熱交換器の液側接続口との間を接続する液配管に蓄熱用減圧装置を介して接続し、前記自然循環用熱交換器の蒸気側接続口を前記複数の利用側熱交換器の蒸気側接続口と前記圧縮機の吐出口との間を接続する蒸気配管に接続し、その液側接続口を前記利用側熱交換器の液側接続口と前記熱源側熱交換器の液側接続口との間を接続する液配管に開閉弁Ｕを介して接続し、前記自然循環用熱交換器の蒸気側接続口を液側接続口よりも上方に配設すると共にその液側接続口を前記複数の利用側熱交換器のうち最も下側に配置されている利用側熱交換器の液側接続口より下方に設置し、かつ前記蓄熱材を前記蓄熱槽の外部に設けられた蓄熱材循環路に循環させ、前記蓄熱槽を収納する蓄熱ユニットの外部の前記蓄熱材循環路に設けられた前記自然循環用熱交換器を循環する冷媒と前記自然循環用熱交換器の熱交換部とを熱交換させ、温熱蓄熱運転時に前記圧縮機、前記蓄熱用熱交換器、前記蓄熱用減圧装置、前記熱源側熱交換器に冷媒を循環させて前記蓄熱材に温熱を蓄え、冷媒自然循環加熱運転時に前記自然循環用熱交換器、前記複数の利用側熱交換器、前記利用側減圧装置に冷媒を循環させて前記蓄熱材に蓄えた温熱を前記複数の利用側熱交換器で加熱に利用すると共に、前記自然循環用熱交換器を循環する冷媒が前記熱交換部で前記蓄熱材循環路を循環する前記蓄熱材から吸熱して蒸発するよう構成したことを特徴とするものである。
【００１８】
【００１９】
また、本発明に係る冷凍サイクルは、冷媒自然循環加熱運転時に、蒸発した蒸気冷媒が前記圧縮機へ流れるのを阻止する開閉弁Ｔを備えたことを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明に係る冷凍サイクルは、蓄熱用熱交換器の上部接続口への接続部と熱源側熱交換器との間の蒸気配管に設置され、圧縮機の吐出側と吸入側の冷媒流路を切換えて利用側熱交換器での冷却と加熱を可能とする流路切換装置と、前記利用側熱交換器の蒸気側接続口と前記流路切換装置との間を接続する蒸気配管と前記蓄熱用熱交換器の蒸気側接続口との間に設置された開閉弁Ｑとを備え、一般冷却運転時に、前記開閉弁Ｑによって前記利用側熱交換器から前記蓄熱用熱交換器の蒸気側接続口への冷媒の流れを阻止し、前記圧縮機，前記熱源側熱交換器，前記利用側減圧装置，前記利用側熱交換器に冷媒を循環させて前記利用側熱交換器で冷却を行うことを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明に係る冷凍サイクルは、利用側熱交換器の蒸気側接続口と圧縮機の間の蒸気配管と前記蓄熱用熱交換器の蒸気側接続口との間と、前記蓄熱用熱交換器の液側接続口への接続部と利用側熱交換器の液側接続口の間の液配管とを接続する過冷却用液配管と、前記過冷却用液配管に設置された開閉弁Ｒと、前記過冷却用液配管への接続部と前記蓄熱用熱交換器の液側接続口への接続部との間の液配管に設置した開閉弁Ｓとを備え、冷熱蓄熱運転時に前記圧縮機，前記熱源側熱交換器，前記蓄熱用減圧装置，前記蓄熱用熱交換器に冷媒を循環させて前記蓄熱材に冷熱を蓄え、冷熱過冷却利用冷却運転時に、前記開閉弁Ｒによって前記過冷却用液配管を連通させると共に前記開閉弁Ｓによって前記熱源側熱交換器から流出した冷媒を前記蓄熱用熱交換器の液側接続口へ流し、前記圧縮機，熱源側熱交換器、蓄熱用熱交換器，前記過冷却用液配管，利用側減圧装置，利用側熱交換器に冷媒を循環させて前記蓄熱材に蓄えた冷熱を前記利用側熱交換器で冷却に利用することを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明に係る冷凍サイクルにおける蓄熱材は、水または水に凍結温度を低下させる溶質を混合した水溶液であることを特徴とするものである。
【００２３】
【００２４】
【００２５】
また、本発明に係る冷凍サイクルは、冷媒自然循環冷房運転または冷媒自然循環暖房運転で冷媒が循環する蓄熱用熱交換器または自然循環用熱交換器または利用側熱交換器の各冷媒流路に沿った鉛直方向の位置が、蒸気側接続口から液側接続口に至るまでの間で上昇することがないように構成したことを特徴とするものである。
【００２６】
また、本発明に係る冷凍サイクルは、蓄熱用熱交換器または自然循環用熱交換器を通過する一流路当りの冷媒質量流量が、液側に比べ蒸気側の方が小さくなるように前記熱交換器を構成したことを特徴とするものである。
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【発明の実施の形態】
参考形態１．
以下、本発明の参考形態１による蓄熱式冷凍サイクルを図１に基づいて説明する。本参考形態では、室内の冷房、暖房を行う空気調和機として蓄熱式冷凍サイクルを利用したものであり、利用側熱交換器で得られた温熱を室内空気の加熱、即ち暖房に利用し、また、利用側熱交換器で得られた冷熱を室内空気の冷却、即ち冷房に利用している。図１は、本参考形態による蓄熱式冷凍サイクルを示す構成図である。
【００３０】
図において、１は圧縮機、２は流路切換装置である四方弁、３は熱源側熱交換器、４はアキュムレータ、２１は室外送風機であり、これらは室外ユニット１０１に内蔵されている。四方弁２の第１口は圧縮機１の吐出側と、第２口は熱源側熱交換器３の蒸気側接続口と、第３口はアキュムレータ４を介して圧縮機１の吸入側と、それぞれ接続され、第４口は蒸気配管として室外ユニット１０１の第１の蒸気側接続口Ａを構成している。また、熱源側熱交換器３の他端は液配管として室外ユニット１０１の第１の液側接続口Ｂを構成している。
【００３１】
９９は例えば水などの蓄熱材９８を貯留している蓄熱槽、５は蓄熱用減圧装置で、ここでは例えば電子式膨張弁などの全開全閉可能な蓄熱用減圧装置を用い、蓄熱用減圧装置５の開度に応じてこれを流れる冷媒を減圧して通過させる機能を有すると共に、全閉にして蓄熱用減圧装置５の配設されている配管に冷媒を通さない機能と、全開にしてこれを通る冷媒を減圧せずに通過させる機能を備えている。この蓄熱用減圧装置は温度式膨張弁や毛細管などを用いてもよいが、その場合にはバイパス配管や開閉弁などを設けて、運転モードに応じて蓄熱用減圧装置をバイパスしたり、閉止して蓄熱用減圧装置の配設されている配管に冷媒が流れないように構成する。６は蓄熱槽９９内に設置された蓄熱用熱交換器、１１，１２，１３および１４はそれぞれ第１，第２，第３および第４の開閉弁、３１，３２は第１，第２の温度検出器であり、これらは蓄熱ユニット１０２に内蔵されている。８１は液配管、８２は蒸気配管、８３は過冷却用液配管である。液配管８１は蓄熱ユニット１０２内部の冷媒配管であり、第１の液側接続口Ｂから第２の液側接続口Ｄとの間を第３の開閉弁（開閉弁Ｓ）１３を介して接続している。蒸気配管８２は蓄熱ユニット１０２内部の冷媒配管であり、第１の蒸気側接続口Ａから第２の蒸気側接続口Ｃとの間を接続している。
【００３２】
蓄熱用熱交換器６の液側接続口は、蓄熱槽９９の下部から蓄熱槽外へ出、蓄熱用減圧装置５を介して第１の液側接続口Ｂと第３の開閉弁（開閉弁Ｓ）１３との間の液配管８１に接続されている。この液配管８１との接続部は、熱源側熱交換器３の液側接続口と利用側熱交換器８ａ，８ｂの液側接続口の間の液配管に接続されていればよいのであるが、本参考形態では蓄熱槽９９を蓄熱ユニット１０２に収納しているため、第１の液側接続口Ｂと第２の液側接続口Ｄの間の液配管８１に接続する。
【００３３】
一方、蓄熱用熱交換器６の蒸気側接続口は、蓄熱槽９９の上部から蓄熱槽外へ出て、第１の開閉弁（開閉弁Ｑ）１１を介して蒸気配管８２に接続されている。この蒸気配管８２との接続部も、四方弁２と利用側熱交換器８ａ，８ｂの蒸気側接続口の間の蒸気配管に接続されていればよいのであるが、本参考形態では蓄熱槽９９を蓄熱ユニット１０２に収納しているため、第１の蒸気側接続口Ａと第２の蒸気側接続口Ｃの間の蒸気配管８２に接続する。
【００３４】
また、過冷却用液配管８３は、蓄熱用熱交換器６の蒸気側の端と第１の開閉弁（開閉弁Ｑ）１１の間と、第２の液側接続口Ｄと第３の開閉弁（開閉弁Ｓ）１３の間の液配管８１とを、第２の開閉弁（開閉弁Ｒ）１２を介して接続している。第４の開閉弁１４は蓄熱用減圧装置５をバイパスするように設置され、蓄熱用減圧装置５を全開にする時に第４の開閉弁１４も開として、蓄熱用熱交換器６の液側接続口と液配管８１間の冷媒流量を多くしている。蓄熱用減圧装置５を全開にするだけで冷媒流量が十分な時には、第４の開閉弁１４を設ける必要はない。なお、蓄熱用熱交換器６の液側接続口と液配管８１の間の配管を閉止する時には、蓄熱用減圧装置５を全閉にすると共に、第４の開閉弁１４も閉とする。
【００３５】
７ａ，７ｂは第１，第２の利用側減圧装置、８ａ，８ｂは第１，第２の利用側熱交換器、２２ａ，２２ｂは第１，第２の利用側送風機であり、これらはそれぞれ第１，第２の室内ユニット１０３ａ，１０３ｂ内に収納されている。第１，第２の利用側熱交換器８ａ，８ｂの一端である液側接続口は、第１，第２の利用側減圧装置７ａ，７ｂを介して、液延長配管８４にそれぞれ接続されている。第１，第２の利用側熱交換器８ａ，８ｂの他端である蒸気側接続口は、蒸気延長配管８５にそれぞれ接続されている。液延長配管８４は、蓄熱ユニット１０２の第２の液側接続口Ｄに接続され、蒸気延長配管８５は、蓄熱ユニット１０２の第２の蒸気側接続口Ｃに接続されている。
【００３６】
以上のように構成された本参考形態による蓄熱式冷凍サイクルにおいて、次に、動作を説明する。この蓄熱式冷凍サイクルは、冷熱蓄熱運転，冷房運転，暖房運転の３つの運転モードがあり、さらに、冷房運転には、冷媒自然循環冷房運転，冷熱蓄熱過冷却利用冷房運転，一般冷房運転がある。ここで、蓄熱槽９９はその内部に貯溜されている蓄熱材９８である水に冷熱を蓄熱し、その冷熱を冷房に利用している。また、後に記述する他の実施の形態では暖房運転にも複数の運転モードがあるが、ここでは通常の暖房運転のみであり、これを一般暖房運転と称する。
【００３７】
＜冷熱蓄熱運転＞
例えば夏季冷房期間に夜間電力を利用するなどして、蓄熱槽９９内に冷熱を蓄える運転モードである。冷熱蓄熱運転時は、室外ユニット１０１内部の四方弁２は第１口と第２口が連通し、第３口と第４口が連通するように設定され、蓄熱ユニット１０２内部の第１の開閉弁（開閉弁Ｑ）１１を開、第２，第３，第４の開閉弁１２，１３，１４を閉とする。室内ユニット１０３ａ，１０３ｂの内部の第１，第２の利用側減圧装置７ａ，７ｂはそれぞれ全閉とする。
【００３８】
圧縮機１で圧縮され高温高圧となった冷媒は、四方弁２の第１口から第２口を経て熱源側熱交換器３に流入する。ここで、室外送風機２１によって送り込まれる室外空気に放熱して冷媒は凝縮液化する。この凝縮液化した中温高圧の液冷媒は、第１の液側接続口Ｂ、液配管８１を経て蓄熱用減圧装置５で減圧されて低温低圧の二相冷媒となる。この低圧二相冷媒は、蓄熱用熱交換器６の液側接続口から流入して、蓄熱槽９９内に収納された蓄熱材９８から吸熱して蒸発する。この低温低圧の蒸気冷媒は第１の開閉弁（開閉弁Ｑ）１１、蒸気配管８２、第１の蒸気側接続口Ａ、四方弁２の第４口から第３口、およびアキュムレータ４を経て圧縮機１の吸入側に戻る。この時、蓄熱用熱交換器６の表面には蓄熱材９８である水が冷却されてできた氷が付着成長して、冷熱を蓄える。
【００３９】
この運転における蓄熱槽９９では、冷媒は蓄熱用熱交換器６の下部から流入して上方へ流れ、上部から流出する。この時、下部に流入する冷媒は蓄熱用減圧装置５で減圧された二相冷媒であり、上部から流出する冷媒は蓄熱用熱交換器６を通過する間に蒸発した蒸気冷媒である。この現象のため、以下では蓄熱用熱交換器６の下部の流入側を液側と称し、上部の流出側を蒸気側と称する。
【００４０】
蓄熱用減圧装置５の開度は、蓄熱用熱交換器６の蒸気側出口に設置されている第１の温度検出器３１の温度検出値Ｔ３１と、蓄熱用熱交換器６の液側入口に設置されている第２の温度検出器３２の温度検出値Ｔ３２の差（Ｔ３１−Ｔ３２）とが、あらかじめ設定されている第１の目標値ＳＨ１に近づくように制御する。  この第１の目標値ＳＨ１は、蓄熱用熱交換器６内での冷媒の圧力損失に伴う温度降下と蓄熱用熱交換器６の蒸気側出口で目標とする冷媒状態によって決めるとよい。
なお、第１の温度検出器３１は、図１では蓄熱用熱交換器６の蒸気側接続口と第１の開閉弁(開閉弁Ｑ)１１との間に設置されているが、蓄熱用熱交換器６の蒸気側出口から圧縮機１の吸入口までに設置され、この間の配管を流れる冷媒の温度を検知するものであればよい。また、第２の温度検出器３２は、蓄熱用減圧装置５の下流側出口から、蓄熱用熱交換器６の液側入口までに設置され、この間の配管を流れる冷媒の温度を検知するものであればよい。第１，第２温度検出器３１，３２は実際には配管温度を検出し、配管温度から冷媒温度を検知している。
【００４１】
第１の目標値ＳＨ１は、冷媒の種類に応じて異なる値をあらかじめ設定しており、その設定方法の一例について説明する。
冷媒が、例えば、Ｒ２２，Ｒ１３４ａ等のフロン系単一冷媒、Ｒ２９０，Ｒ６００Ａ等の炭化水素系冷媒、二酸化炭素、アンモニアなどのように、ある圧力下での気液二相状態の流れ場においては、液とガスの流量比率（乾き度）に依らず温度が一意に決まる冷媒の場合や、例えば、Ｒ４１０Ａ等のフロン系擬似共沸冷媒などのように、ある圧力下での気液二相状態の流れ場においては、液とガスの流量比率（乾き度）が大きくなるにつれて温度が微少に上昇するが飽和液と飽和ガスとで温度差が０．１℃前後でほぼ同一と見なせる冷媒の場合は、次のように第１の目標値ＳＨ１を決定する。
例えば、蓄熱用熱交換器６の入口から出口までの圧力損失に伴う温度降下を２（ｄｅｇ）、蓄熱用熱交換器６の蒸気側出口での冷媒の過熱度を３（ｄｅｇ）とした時、ＳＨ１＝３−２＝１（ｄｅｇ）を第１の目標値として定める。
【００４２】
一方、例えばＲ４０７Ｃ、Ｒ４０７Ｅ等のフロン系非共沸混合冷媒などのように、ある圧力下での気液二相状態の流れ場においては、液とガスの流量比率（乾き度）が大きくなるにつれて温度が上昇し、飽和液と飽和ガスとで温度差が数℃となる冷媒の場合は、この飽和液から飽和ガスまでの温度上昇分Ｔｇｒ（ｄｅｇ）を考慮に入れて、第１の目標値ＳＨ１を決定すべきである。
例えば、蓄熱用熱交換器６の入口から出口までの圧力損失に伴う温度降下が２（ｄｅｇ）、蓄熱用熱交換器６の蒸気側出口での冷媒の過熱度を３（ｄｅｇ）、飽和液から飽和ガスまでの温度上昇分Ｔｇｒ＝５（ｄｅｇ）とした時、ＳＨ１＝３−２＋５＝６（ｄｅｇ）を第１の目標値ＳＨ１として定める。このように、温度検出値Ｔ３２の差（Ｔ３１−Ｔ３２）とが、上記のようにしてあらかじめ設定した第１の目標値ＳＨ１に近づくように、蓄熱用減圧装置５を制御すれば、効率よく蓄熱が行われる。
【００４３】
このような冷熱蓄熱運転は、室内ユニット１０３ａ，１０３ｂで冷房も暖房も必要のない時間帯、例えば夜間などに行われるのであるが、特に、電力料金の安い夜間料金時間帯に運転すると、電力料金を安価にできる。
【００４４】
冷房運転には、冷媒自然循環冷房運転、冷熱蓄熱過冷却利用冷房運転および通常の一般冷房運転の３つの運転モードがある。
＜冷媒自然循環冷房運転＞
この運転モードは、圧縮機１を停止して冷媒の自然循環作用を利用した冷房運転であり、冷熱蓄熱運転で蓄熱槽９９に氷として蓄熱した冷熱を冷房に利用するものである。この運転モードでは圧縮機１を停止しており、他の２つの冷房運転に比べて一番消費電力を少なくできる冷房運転である。例えば夏季昼間の１３時〜１５時などは世の中の多くの人が集中して電力を必要とする時間帯であり、消費電力量がこの時間帯にピークとなりそのピーク値が高くなると、電力の供給等の点で種々の問題が生じてくる。そこで蓄熱槽９９内の蓄熱量が十分ある場合に、冷房の電力ピーク時間帯、即ち１３時〜１５時に消費電力量を節約できる冷媒自然循環冷房運転をすれば、電力ピークカットが必要な時間帯に消費電力量を低減でき、効果的である。
この運転では、第１の開閉弁（開閉弁Ｑ）１１は開、第２の開閉弁（開閉弁Ｒ）１２は閉、第３の開閉弁（開閉弁Ｓ）１３は開、第４の開閉弁１４は開とする。また、蓄熱用減圧装置５は全開とする。
【００４５】
第１，第２の利用側熱交換器８ａ，８ｂで第１，第２の利用側送風機２２ａ，２２ｂによって送り込まれた室内空気から吸熱して蒸発した蒸気冷媒は、蒸気延長配管８５を上昇して第２の蒸気側接続口Ｃ、蒸気配管８２、第１の開閉弁（開閉弁Ｑ）１１を経て蓄熱用熱交換器６に最上部から流入し、ここで、蓄熱槽９９内の蓄熱材９８に放熱して自らは凝縮液化する。この液冷媒は、蓄熱用熱交換器６の最下部の液側接続口から流出し、重力によって第４の開閉弁１４および蓄熱用減圧装置５、液配管８１、第３の開閉弁（開閉弁Ｓ）１３を経て、第２の液側接続口Ｄから液延長配管８４に流入する。液延長配管８４に流入した液冷媒は重力によって下方にある第１，第２の利用側減圧装置７ａ，７ｂを経て第１，第２の利用側熱交換器８ａ，８ｂに流入する。このように、蒸発器として動作する利用側熱交換器８ａ，８ｂに送り込まれる室内空気温度と、凝縮器として動作する蓄熱用熱交換器６周囲の蓄熱材９８の温度との差、および重力を利用して、冷媒自然循環冷房運転が行われる。この時、第１，第２の利用側送風機２２ａ，２２ｂによって利用側熱交換器８ａ，８ｂへ送り込まれた室内空気は、低温低圧の二相冷媒によって冷却されて室内へ吹き出され、室内を冷房する。
【００４６】
また、第１の室内ユニット１０３ａ内の第１の利用側減圧装置７ａの開度は、第１の利用側熱交換器８ａの蒸気側出口に設置されている第１の室内温度検出器（図示せず）の温度検出値ＴＧ１と、第１の利用側熱交換器８ａの液側入口に設置されている第２の室内温度検出器（図示せず）の温度検出値ＴＬ１との差、即ち過熱度（ＴＧ１−ＴＬ１）が、あらかじめ設定されている第１の過熱度目標値ＳＨｉｎ１に近づくように制御される。第２の利用側減圧装置７ｂについても全く同様で、第２の利用側熱交換器８ｂの蒸気側出口に設置されている第３の室内温度検出器（図示せず）の温度検出値ＴＧ２と第２の利用側熱交換器８ｂの液側入口に設置されている第４の室内温度検出器（図示せず）の温度検出値ＴＬ２の差、即ち過熱度（ＴＧ２−ＴＬ２）が、あらかじめ設定されている第２の過熱度目標値ＳＨｉｎ２に近づくように第２の利用側減圧装置７ｂの開度を制御する。また、第１，第２の過熱度目標値ＳＨｉｎ１，ＳＨｉｎ２の決定方法は、前述の蓄熱用減圧装置５の開度を制御する際の第１の目標値ＳＨ１の決定方法と同様、冷媒の種類によって異なる目標値を用いれば、より効率的に冷房運転を行うことができる。
【００４７】
＜冷熱蓄熱過冷却利用冷房運転＞
この運転モードは、圧縮機１を運転し、かつ蓄熱槽９９の冷熱によって、冷媒の過冷却度を大きくして冷房を行う運転である。例えば、蓄熱槽９９内の蓄熱量が十分ある場合で、電力ピークカットが必要ない時間帯である、夏季午前中や夕方などに運転するモードである。第１の開閉弁（開閉弁Ｑ）１１は閉、第２の開閉弁（開閉弁Ｒ）１２は開、第３の開閉弁（開閉弁Ｓ）１３は閉、第４の開閉弁１４は開とする。また、蓄熱用減圧装置５は全開とする。
【００４８】
圧縮機１から吐出された高温高圧の蒸気冷媒は、熱源側熱交換器３で凝縮液化され、第１の液側接続口Ｂ、第４の開閉弁１４および蓄熱用減圧装置５を経て蓄熱用熱交換器６に最下部の液側接続口から流入する。ここで、冷媒は、蓄熱用熱交換器６の表面に付着している蓄熱材９８の氷によって冷却され、低温高圧の過冷却液冷媒となって過冷却用液配管８３、第２の開閉弁（開閉弁Ｒ）１２を経て第２の液側接続口Ｄから流出する。この低温高圧の過冷却液冷媒は、第１，第２の室内ユニット１０３ａ，１０３ｂ内へ流入し、第１，第２の利用側減圧装置７ａ，７ｂで減圧されて低圧低温の二相冷媒となる。この二相冷媒は、それぞれ第１，第２の利用側熱交換器８ａ，８ｂで、第１，第２の利用側送風機２２ａ，２２ｂによって送り込まれた室内空気から吸熱し、自らは蒸発する。そして、低温低圧の蒸気冷媒は、蒸気延長配管８５、第２の蒸気側接続口Ｃ、蒸気配管８２、第１の蒸気側接続口Ａ、四方弁２の第４口から第３口を経て、アキュムレータ４から圧縮機１の吸入側へ戻る。
この時、第１，第２の利用側送風機２２ａ，２２ｂによって利用側熱交換器８ａ，８ｂへ送り込まれた室内空気は、低温低圧の二相冷媒によって冷却されて室内へ吹き出され、室内を冷房する。
【００４９】
この運転における蓄熱槽９９の近傍では、冷媒は蓄熱用熱交換器６の下部から流入して上方へ流れ、上部から流出する。この時、下部に流入する冷媒は熱源側熱交換器３によって凝縮した液冷媒であり、上部から流出する冷媒は蓄熱用熱交換器６を通過する間にさらに蓄熱材９８によって冷却された過冷却液冷媒である。この冷熱蓄熱過冷却利用冷房運転での冷媒の循環路を構成する際、第２の開閉弁（開閉弁Ｒ）は冷熱過冷却利用冷却運転時に、過冷却用液配管８３を連通させ、他の運転時には過冷却用液配管８３を閉止している。また第３の開閉弁（開閉弁Ｓ）１３は冷熱過冷却利用冷却運転時に、熱源側熱交換器３の液側接続口から流出した冷媒を蓄熱用熱交換器６の液側接続口へ流入させ、熱源側熱交換器３の液側接続口から過冷却用液配管８３の出口側接続部への冷媒の流れを阻止している。この第２の開閉弁（開閉弁Ｒ）１２と第３の開閉弁（開閉弁Ｓ）１３の代わりに、液配管８１と過冷却用液配管８３との接続部に、例えば三方弁を設けて、過冷却用液配管８３と第２の液側接続口Ｄとを連通する流路と、第１の液側接続口Ｂと第２の液側接続口Ｄとを連通する流路とで切換えるようにしてもよい。
【００５０】
なお、過冷却用液配管８３の出口側の接続部は、液配管８１の蓄熱用熱交換器６の液側接続口への接続部と、液延長配管８４の利用側熱交換器の液側接続口との間の液配管に接続されていればよく、本参考形態では過冷却用液配管８３を蓄熱ユニット１０２に収納しているために、液配管８１の蓄熱用熱交換器６の液側接続口への接続部と、第２の液側接続口Ｄとの間の液配管８１に接続している。
【００５１】
第１の利用側減圧装置７ａの開度は、冷媒自然循環冷房運転時と同様、第１の利用側熱交換器８ａの蒸気側出口に設置されている第１の室内温度検知器（図示せず）の温度検出値（ＴＧ１）と、第１の利用側熱交換器８ａの液側出口に設置されている第２の室内温度検知器（図示せず）の温度検出値（ＴＬ１）との差、即ち過熱度（ＴＧ１−ＴＬ１）を、あらかじめ設定されている第１の過熱度目標値ＳＨｉｎ１に近づけるように制御する。第２の利用側減圧装置７ｂについても全く同様である。また、過熱度目標値ＳＨｉｎ１，ＳＨｉｎ２の設定方法も前記と同様であり、冷媒の種類に応じて異なる目標値を設定すると、効率のよい冷房運転を行うことができる。
【００５２】
この冷房運転において、冷媒は、蓄熱用熱交換器６で冷却されて低温高圧の過冷却液冷媒となる。このため、第１，第２の利用側熱交換器８ａ，８ｂでのエンタルピー差が大きくとれるので冷媒循環量を少なくできる。従って、圧縮機１の回転数を少なくできるので、省電力化を図ることができる。
【００５３】
＜一般冷房運転＞
これは通常の冷房運転であり、蓄熱槽９９には冷媒を循環させず、圧縮機１を動作させて冷房する冷房運転のことである。例えば蓄熱槽９９内に蓄熱した冷熱を使いきってしまった場合や蓄熱した冷熱の消費量を抑制したい場合に使用される。この場合、四方弁２の設定は冷熱蓄熱運転および冷熱蓄熱過冷却利用冷房運転と同様であり、第１の開閉弁（開閉弁Ｑ）１１は閉、第２の開閉弁（開閉弁Ｒ）１２は閉、第３の開閉弁（開閉弁Ｓ）１３は開、第４の開閉弁１４は閉、蓄熱用減圧装置５は全閉とする。
【００５４】
圧縮機１から吐出された高温高圧の蒸気冷媒は、熱源側熱交換器３で凝縮液化され、第１の液側接続口Ｂから液配管８１、第３の開閉弁（開閉弁Ｓ）１３、第２の液側接続口Ｄ、液延長配管８４を経て第１，第２の利用側減圧装置７ａ，７ｂに流入し、低温低圧の二相冷媒となる。この二相冷媒は、それぞれ第１，第２の利用側熱交換器８ａ，８ｂで、第１，第２の利用側送風機２２ａ，２２ｂによって送り込まれた室内空気から吸熱し、自らは蒸発する。この低温低圧の蒸気冷媒は、蒸気延長配管８５、第２の蒸気側接続口Ｃ、蒸気配管８２、第１の蒸気側接続口Ａ、四方弁２の第４口から第３口を経て、アキュムレータ４から圧縮機１の吸入側へ戻る。この時、第１，第２の利用側送風機２２ａ，２２ｂによって利用側熱交換器８ａ，８ｂへ送り込まれた室内空気は、低温低圧の二相冷媒によって冷却されて室内へ吹き出され、室内を冷房する。
【００５５】
このとき、第１，第２の利用側減圧装置７ａ，７ｂの開度を、冷媒自然循環冷房運転および冷熱蓄熱過冷却利用冷房運転と同様に、冷媒の種類に応じた目標値を設定して過熱度によって制御すると、効率のよい冷房運転を行うことができる。
【００５６】
＜一般暖房運転＞
本参考形態では、通常の圧縮機１の駆動力を利用した一般暖房運転を行なう。この場合、室外ユニット１０１内部の四方弁２は第１口と第４口が連通し、第２口と第３口が連通するように切換えると共に、蓄熱ユニット１０２内部の第１，第２，第４の開閉弁１１，１２，１４をそれぞれ閉とし、第３の開閉弁（開閉弁Ｓ）１３を開とする。蓄熱用減圧装置５は全閉とする。四方弁２を切換えることによって、冷凍サイクル内の冷媒の循環方向を、冷熱蓄熱運転や冷房運転の場合と逆方向に循環させる。
【００５７】
圧縮機１で圧縮され高温高圧となった冷媒は、四方弁２の第１口から第４口、第１の蒸気側接続口Ａ、蒸気配管８２、第２の蒸気側接続口Ｃ、蒸気延長配管８５を経て第１，第２の利用側熱交換器８ａ，８ｂに流入する。ここで、この高温高圧の冷媒は、第１，第２の利用側送風機２２ａ，２２ｂによって送り込まれる室内空気に放熱して室内を暖房すると共に自らは凝縮液化する。この凝縮液化した中温高圧の液冷媒は第１，第２の利用側減圧装置７ａ，７ｂで減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となって液延長配管８４、第２の液側接続口Ｄ、第３の開閉弁（開閉弁Ｓ）１３、第１の液側接続口Ｂを経て熱源側熱交換器３に流入する。ここで、低温低圧の気液二相冷媒は、室外送風機２１によって送り込まれる外気から吸熱するとともに自らは蒸発する。この低温低圧の蒸気冷媒は、四方弁２の第２口から第３口、およびアキュムレータ４を経て圧縮機１の吸入側に戻る。
【００５８】
第１の室内ユニット１０３ａ内の第１の利用側減圧装置７ａの開度は、圧縮機１の吐出側配管中に設置された圧力検出器（図示せず）で検出される高圧圧力に対する飽和温度ＴＣと第１の利用側熱交換器８ａの液側に設置されている第２の室内温度検出器（図示せず）の温度検出値ＴＬ１の差、即ち過冷却度（ＴＣ−ＴＬ１）が、あらかじめ設定されている過冷却度目標値ＳＣｉｎ１に近づくように制御する。この時、圧縮機１の吐出側の圧力を検出する圧力検出器は、ここで図示していないが、圧縮機１の吐出口から第１の利用側減圧装置７ａの上流側入口までに設けられ、この間の冷媒流路を流れる冷媒の圧力を検出するものである。  第２の利用側減圧装置７ｂについても全く同様で、圧縮機１の吐出側圧力の検出値に対する飽和温度ＴＣと第２の利用側熱交換器８ｂの液側に設置されている第２の室内温度検出器（図示せず）の温度検出値ＴＬ２の差、即ち過冷却度（ＴＣ−ＴＬ２）を計測する。この過冷却度があらかじめ設定されている過冷却度目標値ＳＣｉｎ２に近づくように第２の利用側減圧装置７ｂを制御する。この時検出する圧縮機１の吐出側の圧力も、上記と同様であり、圧縮機１の吐出口から第２の利用側減圧装置７ｂの上流側入口までに圧力検出器を設け、この間の冷媒流路を流れる冷媒の圧力を検出する。第１，第２の利用側減圧装置７ａ，７ｂの開度制御用の圧力検出器は、それぞれ設けてもよいし、場合によっては１つで兼ねてもよい。
【００５９】
利用側熱交換器８ａ，８ｂの過冷却度目標値ＳＣｉｎ１，ＳＣｉｎ２は、利用側熱交換器８ａ，８ｂが十分に能力を出すように設定されることが望ましい。例えばフロン系単一冷媒やフロン系擬似共沸冷媒などのように、液とガスの流量比率（乾き度）に対して飽和ガスと飽和液との温度差が一意、またはほぼ同一と見なせる場合には、１０〜１５（ｄｅｇ）程度に設定するとよい。また、フロン系非共沸混合冷媒などのように、液とガスの流量比率（乾き度）に対して飽和ガスと飽和液との温度差が数℃となる冷媒の場合で、飽和ガスの温度を目標値とした場合には、飽和液から飽和ガスまでの温度上昇分Ｔｇｒ（ｄｅｇ）を考慮に入れて１５〜２０（ｄｅｇ）程度に設定する。
なお、フロン系非共沸混合冷媒などを用いた場合でも、循環中の冷媒の組成を検出してその組成に対する飽和温度を検出する場合には、単一冷媒と同一の目標値を設定する。また、利用側熱交換器８ａ，８ｂの中央あたりに温度検出器を設け、利用側熱交換器８ａ，８ｂの出口と中央との温度差を検出する場合にも、飽和ガスと飽和液との温度差はほぼ同一と見なすことができるので、冷媒の種類によらず一定の目標値を設定すればよい。
【００６０】
上記の圧縮機１を用いた一般冷房運転と一般暖房運転において、第１の開閉弁（開閉弁Ｑ）１１は、蒸気配管８２を流れている蒸気冷媒が蓄熱用熱交換器６の蒸気側接続口へ流入するのを阻止している。また、冷熱蓄熱過冷却利用冷房運転では、第１の開閉弁（開閉弁Ｑ）１１は、蓄熱用熱交換器６の蒸気側接続口から流出する過冷却液冷媒が蒸気配管８２に流入するのを阻止している。
【００６１】
上記では蓄熱式冷凍サイクルの各運転モードについて説明したが、次に各運転モードを用いて一日の運転手順の一例を説明する。これは、例えば夏季昼間に冷房を行う場合の１３時〜１５時を中心に電力ピークカットする場合の一例である。図２は、時間に対する蓄熱槽９９内の冷熱の蓄熱量であり、あらかじめ利用側負荷の一日の変化パターンを推定し、これに対して理想的な消費パターンを設定したものである。電力ピークカットが必要な１３時〜１５時に冷媒自然循環冷房運転を行うので、この時間帯に蓄熱量は多く消費され、その前後には冷媒自然循環冷房運転で残ると推定されるまたは残った冷熱を使用して、冷媒自然循環冷房運転，冷熱蓄熱利用過冷却冷房運転，一般冷房運転のいずれかを行う。８時から１８時以外で冷房運転の要求があった場合には原則として一般冷房運転を行う。
【００６２】
図３は、図２に示した蓄熱量の消費パターンに従うように蓄熱式冷凍サイクルを運転する際の、時間に対する運転モード、第１，第２，第３，第４の開閉弁１１，１２，１３，１４、四方弁２、蓄熱用減圧装置５、利用側減圧装置７ａ，７ｂの動作、運転モード切換時の検出データを説明する説明図である。冷房運転であるため四方弁２は第１口−第２口を接続し、第３口−第４口を接続している。また、第１，第２，第３，第４開閉弁１１，１２，１３，１４、四方弁２、蓄熱用減圧装置５、利用側減圧装置７ａ，７ｂの動作は、前記の各運転モードの説明ですでに述べたので、ここでは省略する。
この運転制御は蓄熱槽９９内の冷熱の蓄熱量を対象に制御するので、運転モードの切換における検出データは、蓄熱量を検出している。具体的には蓄熱槽９９内の水位を計測する水位計を蓄熱槽９９内に設置する。氷として蓄熱されるにつれて体積が増して水位が上昇し、冷熱が消費されて解氷されるにつれて体積が減って水位が下降することで蓄熱量を検出できる。
【００６３】
冷房要求がなく電力料金の安い夜間の２２時に、冷熱蓄熱運転を行う。水位計によって検出した水位から満蓄を検出して、満蓄になった場合に冷熱蓄熱運転を終了する。
８時〜１３時までに冷房要求があった場合は、水位から検出される蓄熱量が図２の蓄熱量消費パターンの消費量に追随するように、冷熱蓄熱過冷却利用冷房運転または一般冷房運転を行う。
１３時〜１５時には、冷媒自然循環冷房運転を行い、消費電力量の削減を図る。推定した消費パターンよりも利用側負荷が異常に大きい場合には冷熱の消費量が多くなりすぎることもあり、これを検出して蓄熱量が無くなった場合には、一般冷房運転に切換えることも必要となる。
１５時以降には、残っている蓄熱量によって、冷媒自然循環運転、冷熱蓄熱過冷却利用冷房運転、一般冷房運転のいずれかを行う。残っている蓄熱量が多い場合には冷媒自然循環運転を優先的に行うと、消費電力量の削減を図ることができる。
【００６４】
以上のように、本参考形態では夜間などの冷房や暖房の必要のないときに蓄熱した冷熱を、昼間の利用側負荷の大きな時間帯に冷媒の自然循環作用によって利用し、電力ピークカットを実現することができる。
ところで、各運転モードの中でも特に冷熱蓄熱運転および冷媒自然循環冷房運転を円滑に効率よく運転することは重要な課題であるので、以下にこのための蓄熱槽９９、蓄熱用熱交換器６、および周辺の配管取り回しの構造について説明する。図４は蓄熱用熱交換器６を示す斜視図であり、蓄熱槽９９を一部切欠いて示している。
本参考形態の冷媒自然循環冷房運転では、重力と温度差による冷媒の自然循環作用を利用しており、利用側熱交換器８ａ，８ｂで蒸発した蒸気冷媒は、蓄熱槽９９の上部の蒸気側入口から蓄熱用熱交換器６に流入し、下部の液側出口から流出する。この間の蓄熱用熱交換器６は、図４（ａ）に示すように例えば横配管で、冷媒流路に沿った鉛直方向の位置が、蒸気側入口から液側出口に至るまでの間で上昇することがないように構成している。蒸気冷媒は、この配管の上部から流入し、蓄熱槽９９内の蓄熱材９８である氷へ放熱しながら凝縮液化するとともに蓄熱用熱交換器６内を徐々に下方に流下する。この間、冷媒は蒸気状態から徐々に液の比率が増加し、蓄熱用熱交換器６の下方では完全に液状態になり、蓄熱用熱交換器６の出口では、蓄熱材９８である氷によってさらに冷却されて過冷却液状態になる。
【００６５】
この過冷却液冷媒が連続して循環する条件は、過冷却液冷媒の液面高さで決まる利用側熱交換器８ａ，８ｂの液側入口における圧力が、第１，第２の利用側熱交換器８ａ，８ｂで蒸発した冷媒蒸気の蒸発圧力よりも高いことである。また、自然循環による冷媒循環量は、過冷却液冷媒の液面と利用側熱交換器８ａ，８ｂの液側入口における重力による圧力差と、蒸気延長配管８５、蒸気配管８２、第１の開閉弁（開閉弁Ｑ）１１、蓄熱用熱交換器６、第４の開閉弁１４および蓄熱用減圧装置５、第３の開閉弁（開閉弁Ｓ）１３、液延長配管８４、利用側減圧装置７ａ，７ｂ、利用側熱交換器８ａ，８ｂを通って冷媒回路を一巡した冷媒の圧力損失とのバランスで決まる。
【００６６】
即ち、利用側熱交換器８ａ，８ｂに送り込まれる室内空気温度と蓄熱用熱交換器６周囲の蓄熱材９８の温度との差が大きくなれば自然循環による冷媒循環量は増加し、逆に、これらの温度差が小さくなれば自然循環による冷媒循環量は減少する。さらに、蓄熱用熱交換器６の下部位置は利用側熱交換器８ａ、８ｂより高ければ高いほどよく、望ましくは１ｍ以上高いとよい。また、蓄熱用熱交換器６の位置を高くするにしたがって冷媒自然循環冷房運転に必要な冷媒充填量も増加する。さらに蓄熱用熱交換器６の位置を高くすると、これにつれて冷媒循環量が増加して冷房能力も増加するが、蓄熱用熱交換器６での凝縮温度と蓄熱材９８の温度の差と、利用側熱交換器８ａ，８ｂでの蒸発温度と室内空気温度との差と、によって決まる凝縮圧力と蒸発圧力との差に相当する液冷媒の高さ以上はいくら高くても冷房能力はほとんど変わらない。
【００６７】
蓄熱用熱交換器６は、蒸気側接続口よりも位置的に高い部分がなく液側接続口が蒸気側接続口より低ければよい。図４（ａ）に示すような横配管だけでなく、図４（ｂ）に示すような縦配管でも、また図４（ｃ）に示すような螺旋状配管でもよい。また、図４（ａ）の横配管では、配管の曲がり部分で流路が１８０度曲がって逆方向に向かって流れる構成であるが、この配管の曲がり部分の角度は１８０度以下であってもよい。さらに、螺旋状配管と横配管との組み合わせでもよい。厳密には、蓄熱用熱交換器６の冷媒流路において、その鉛直方向の位置が、上部接続口から下部接続口に至るまでの間で上昇することがないように構成すれば、重力を利用した冷媒自然循環冷房運転が円滑に行なわれる。このため、圧縮機１を停止した冷房運転が広い運転範囲で可能となり、電力のピークカットが広い運転範囲でできることになる。
【００６８】
また、蓄熱用熱交換器６では、蒸発器として利用される冷熱蓄熱運転時は、蓄熱用減圧装置５で減圧された低圧二相冷媒が下方から流入して蒸発した蒸気冷媒が上方から流出し、凝縮器として利用される冷媒自然循環冷房運転時は、利用側熱交換器８ａ，８ｂで蒸発した蒸気冷媒が上方から流入して凝縮液化した液冷媒が下方から流出する、というように、冷媒の流れの向きが冷熱蓄熱運転時と冷媒自然循環冷房運転時とで逆になっている。このように、従来装置とは異なり、蓄熱用熱交換器６の配管は、冷熱蓄熱運転時、冷媒自然循環冷房運転時ともに上部が蒸気側、下部が液側となっているので、蓄熱用熱交換器６の一流路当りに通過する冷媒の質量流量が液側に比べ蒸気側の方が小さくなるように構成することができる。従来装置では、冷熱蓄熱運転時に液側であった配管から冷媒自然循環冷房運転時に蒸気冷媒が流入すると、ここでの圧力損失が大きくなって冷凍サイクル全体の運転効率が低下してしまう。これに対し、本参考形態では、蓄熱用熱交換器６全体での冷媒の圧力損失を小さくすることができ、冷熱蓄熱運転時，冷媒自然循環冷房運転時とも効率のよい蓄熱式冷凍サイクルを得ることができる。
【００６９】
蓄熱用熱交換器６の蒸気側を通過する一流路当りの冷媒質量流量を液側に比べて小さくする方法としては、通常実施されるように、蒸気側接続口（上方）の配管径を液側接続口（下方）の配管径より大きくすることに加え、図５（ａ）に示すように、蓄熱用熱交換器６を構成する各配管の管径を液側から蒸気側に至る途中で段階的または連続的に大きくするか、または、図５（ｂ）に示すように、同一配管径であっても液側から蒸気側に至る途中の適当な個所で配管を分岐させる構成などが考えられる。また、図５（ａ）と図５（ｂ）とを組み合わせたような構成としてもよい。
【００７０】
また冷媒自然循環運転において、蓄熱槽９９では、最上部から蓄熱用熱交換器６に流入した蒸気冷媒によって蓄熱材９８は加熱されるので、蓄熱用熱交換器６の管外表面に付着した氷が熱交換器表面側から融解する。この時、融解初期の管外熱伝達率は、氷が融解してできた水の熱伝導率でほとんど決まってしまうため冷媒側に比べ極めて小さい。ところが、利用側熱交換器８ａ，８ｂで十分な冷却能力を得るためには、蓄熱用熱交換器６の管外熱伝達率を十分に大きく取らなくてはならない。そこで、図６（ａ）に示すように蓄熱用熱交換器６の外周部にフィンをつけて管外伝熱面積を増加させたり、蓄熱材９８である水の中に、例えば銅やアルミニウムや金などの金属屑を浸漬させると、見かけ上の管外熱伝導率を増加できるので、融解初期でも利用側熱交換器８ａ，８ｂで十分な冷却能力を得ることができる。
【００７１】
さらに、蓄熱用熱交換器６は、冷熱蓄熱運転時と、冷媒自然循環冷房運転と冷熱蓄熱過冷却利用冷房運転との冷熱蓄熱利用運転時ともに冷媒が流れる配管と、冷熱蓄熱利用運転時にのみ冷媒が流れる配管と、から構成されていてもよい。このように構成した蓄熱用熱交換器６の縦断面図を図６（ｂ）に示す。図中、Ａは冷熱蓄熱運転時および冷熱蓄熱利用運転時に冷媒が流れる配管を示し、Ｂは冷熱蓄熱利用運転時に冷媒が流れる配管を示している。このように配管を構成すれば、冷熱蓄熱運転ではＡの配管の周囲に氷が生成され、冷熱蓄熱利用運転ではＡとＢの配管の周囲で冷熱と熱交換が行われる。特に冷媒自然循環冷房運転時に、冷媒が凝縮液化する蓄熱用熱交換器６の伝熱面積が増加するので、蓄熱材９８との温度差が小さくても運転することができることになり、電力ピークカットが可能な冷媒自然循環冷房運転の運転範囲が拡大する。
【００７２】
さらにまた、蓄熱用熱交換器６は、冷熱蓄熱運転時にのみ冷媒が流れる配管と、冷媒自然循環冷房運転時にのみ冷媒が流れる配管とに、分離されて構成されていてもよい。即ち、蓄熱用熱交換器６とは別に自然循環用熱交換器（図示せず）を蓄熱槽９９内に設け、自然循環用熱交換器の上部の蒸気側接続口と蒸気配管８２、下部の液側接続口と液配管８１を接続し、自然循環用熱交換器の液側接続口を利用側熱交換器８ａ，８ｂより上方に設置する。そして、冷熱蓄熱運転では蓄熱用熱交換器６に冷媒を循環し、冷媒自然循環冷房運転では自然循環用熱交換器冷媒を循環させるように構成する。
このようにすれば、冷熱蓄熱運転と冷媒自然循環冷房運転と、それぞれに性能を最高に引き出すように蓄熱用熱交換器６と自然循環用熱交換器を設計できるので、冷熱蓄熱運転と、電力ピークカットが可能な冷媒自然循環冷房運転ともに効率よく運転でき、消費電力量を最小に抑えることができる。
【００７３】
また、蓄熱用熱交換器６は、図６（ｂ）とは逆に、冷熱蓄熱運転時と冷媒自然循環冷房運転時ともに冷媒が流れる配管と、冷熱蓄熱運転時にのみ冷媒が流れる配管と、から構成されていてもよい。このようにすれば、特に冷熱蓄熱運転時に、冷媒が蒸発する蓄熱用熱交換器の伝熱面積が増加して蒸発温度が上昇するので、夜間冷熱蓄熱運転時の大幅な効率向上が可能となる。
【００７４】
利用側熱交換器８ａ，８ｂは通常のプレートフィン付き熱交換器であるが、その配管は蓄熱用熱交換器６と同様に横配管である方が望ましい。即ち、液冷媒が鉛直方向に上昇する部分はなるべくない方がよい。また、仮に液延長配管８４、利用側熱交換器８ａ，８ｂなどに一部立ち上がり部分があっても、その最上部は蓄熱用熱交換器６の下部より下方でなければならない。
【００７５】
以上述べたように、本参考形態によれば、蓄熱用熱交換器６の上部の蒸気側接続口と蒸気配管８２、下部の液側接続口と液配管８１を蓄熱用減圧装置５を介して接続し、蓄熱用熱交換器６を利用側熱交換器８ａ，８ｂより上方に設置し、冷媒自然循環冷房運転時に重力による冷媒の自然循環作用で室内の冷房を可能にしている。このように、通常の冷凍サイクルの構成に大幅な変更を加える構成ではないため、電力のピークカットが低価格で実現できるという効果がある。また、既設の氷蓄熱式冷凍サイクルにも後づけで電力のピークカット機能を付加することができるという効果もある。
【００７６】
また、従来装置では、利用側熱交換器では冷房運転しかできなかったが、本参考形態によれば流路切換装置２によって冷媒の循環路を切換えるように構成しており、暖房運転も可能であるという効果がある。
【００７７】
参考形態２．
参考形態１では、重力による冷媒自然循環冷房運転において、蓄熱用熱交換器６で凝縮液化して過冷却された液冷媒が、第１の液側接続口Ｂを経て室外ユニット１０１に流入してくる可能性があり、そのような場合は、その分余計に冷媒を充填しなければならない。そこで、本参考形態では、図７に示すように、蓄熱ユニット１０２内の液配管８１中、蓄熱用減圧装置５の接続部と第１の液側接続口Ｂと間に第５の開閉弁（開閉弁Ｐ）１５を設置して、冷媒充填量を削減できるように構成している。なお、図７において、図１と同一符号は同一または相当部分を示す。
【００７８】
第５の開閉弁（開閉弁Ｐ）１５は、冷熱蓄熱運転、冷熱蓄熱過冷却利用冷房運転、一般冷房運転、一般暖房運転には開とするが、重力による冷媒自然循環冷房運転では閉とする。このようにすることにより、冷媒自然循環冷房運転時に、室外ユニット１０１が設置された外気温度が低い場合や熱源側熱交換器３が蓄熱用熱交換器６より下方にある場合でも、蓄熱用熱交換器６で凝縮液化した冷媒が室外ユニット１０１に流入することがなくなる。このため、冷媒充填量を比較的少なくすることができ、電力ピークカットが可能な蓄熱式冷凍サイクルをより安価に得ることができ、また、より安定的に運用することができる。
【００７９】
なお、この第５の開閉弁（開閉弁Ｐ）１５は、上記のように、冷媒自然循環冷房運転時に蓄熱用熱交換器６で凝縮液化した液冷媒の一部が、利用側減圧装置７ａ，７ｂへ流れずに熱源側熱交換器３の方へ流れるのを阻止するものである。このため、第５の開閉弁（開閉弁Ｐ）１５は、蓄熱用減圧装置５の接続部と第１の液側接続口Ｂと間で、蓄熱用減圧装置５の接続部のより近くに設けられている方が、この配管内への余分な冷媒量を少なくでき効果的であるが、少なくとも蓄熱用減圧装置５の接続部と熱源側熱交換器３の液側接続口との間の液配管に設けられていれば、ある程度冷媒充填量を削減できる。
【００８０】
また、第３の開閉弁１３と第５の開閉弁１５の代わりに、液配管８１の蓄熱用熱交換器６の液側接続口への接続部に、三方弁を設けても、同様の機能を発揮する。
【００８１】
参考形態３．
参考形態１，２では、蓄熱槽９９の蓄熱材９８に冷熱を蓄熱し、この蓄熱した冷熱を冷房運転時に冷媒自然循環作用によって利用し、電力ピークカットを行なって消費電力量の削減を実現した。本参考形態では、蓄熱槽９９の蓄熱材９８に温熱も蓄熱し、この蓄熱した温熱を暖房運転時に冷媒自然循環作用によって利用し、電力ピークカットを実現できる蓄熱式冷凍サイクルについて説明する。本参考形態による蓄熱式冷凍サイクルでは、冷熱蓄熱運転、冷房運転として冷熱過冷却利用冷房運転，一般冷房運転、暖房運転として通常の一般暖房運転，冷媒自然循環暖房運転、温熱蓄熱運転の運転モードがある。
【００８２】
図８に示すように、本参考形態では、参考形態１，２とは逆に、蓄熱ユニット１０２を下方に、室内ユニット１０３ａ，１０３ｂを上方に設置する。さらに、蓄熱用熱交換器６の液側接続口の位置を、最も低位置にある利用側熱交換器８ａ，８ｂの最下部の位置より低くなるように、望ましくは１ｍ以上低くなるように設置する。
蓄熱ユニット１０２内の液配管８１において、蓄熱用減圧装置５の接続部と第１の液側接続口Ｂと間に第５の開閉弁（開閉弁Ｐ）１５を設置する。また、蓄熱ユニット１０２内の蒸気配管８２において、第１の開閉弁（開閉弁Ｑ）１１の接続部と第１の蒸気側接続口Ａと間には、第６の開閉弁（開閉弁Ｔ）１６を設置する。さらに、蓄熱ユニット１０２内の蒸気配管８２において、第１の開閉弁（開閉弁Ｑ）１１の接続部と第２の蒸気側接続口Ｃと間には、第７の開閉弁１７を設置する。なお、図８において、図１と同一符号は同一または相当部分を示す。
【００８３】
つぎに動作について説明する。
＜冷熱蓄熱運転＞
蓄熱槽９９内に冷熱を蓄える運転である。第１の開閉弁（開閉弁Ｑ）１１、第５の開閉弁（開閉弁Ｐ）１５、第６の開閉弁（開閉弁Ｔ）１６をそれぞれ開、第７の開閉弁１７を閉とする。他の動作は参考形態１と同一であり、熱源側熱交換器３を凝縮器、蓄熱用熱交換器６を蒸発器として蓄熱材９８に冷熱を蓄熱する。ここでは詳しい説明は割愛する。
【００８４】
＜冷熱過冷却利用冷房運転＞
圧縮機１を動作させ、熱源側熱交換器３を凝縮器、第１，第２の利用側熱交換器８ａ，８ｂを蒸発器とし、室内ユニット１０３ａ，１０３ｂで室内の冷房を行う。この運転では、第５の開閉弁（開閉弁Ｐ）１５、第６の開閉弁（開閉弁Ｔ）１６、第７の開閉弁１７をそれぞれ開とする。これ以外の動作は参考形態１と同一であるので説明を割愛する。
【００８５】
＜一般冷房運転＞
圧縮機１を動作させて熱源側熱交換器３を凝縮器、第１，第２の利用側熱交換器８ａ，８ｂを蒸発器とし、室内ユニット１０３ａ，１０３ｂで室内の冷房を行う。この運転では、第５の開閉弁（開閉弁Ｐ）１５、第６の開閉弁（開閉弁Ｔ）１６、第７の開閉弁１７をそれぞれ開とする。これ以外の動作は参考形態１と同一であるので説明を割愛する。
【００８６】
＜一般暖房運転＞
通常の圧縮機１を利用した一般暖房運転は、四方弁２を切換えて第１口と第４口を連通させ、第２口と第３口を連通させ、５の開閉弁（開閉弁Ｐ）１５、第６の開閉弁（開閉弁Ｔ）１６、第７の開閉弁１７をそれぞれ開とする。これ以外の動作は参考形態１と同一であるので説明を割愛する。
【００８７】
＜温熱蓄熱運転＞
主に夜間電力を利用して蓄熱槽９９内に温熱を蓄える運転モードである。蓄熱ユニット１０２内部の第１，第５，第６の開閉弁１１，１５，１６をそれぞれ開、第２，第３，第４，第７の開閉弁１２，１３，１４，１７をそれぞれ閉とする。また、室外ユニット１０１内部の四方弁２は第１口と第４口を連通させ、第２口と第３口を連通させる。
【００８８】
圧縮機１で圧縮され高温高圧となった蒸気冷媒は、四方弁２の第１口から第４口、第１の蒸気側接続口Ａ、第６の開閉弁（開閉弁Ｔ）１６、第１の開閉弁（開閉弁Ｑ）１１を経て蓄熱用熱交換器６に流入する。ここで、この高温高圧の冷媒は、蓄熱槽９９内の蓄熱材９８に放熱して蓄熱槽９９内に温熱を蓄えると共に自らは凝縮液化する。この凝縮液化した中温高圧の液冷媒は蓄熱用減圧装置５で減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となって第５の開閉弁（開閉弁Ｐ）１５、第１の液側接続口Ｂを経て熱源側熱交換器３に流入する。ここで、低温低圧の気液二相冷媒は、室外送風機２１によって送り込まれる外気から吸熱するとともに自らは蒸発する。この低温低圧の蒸気冷媒は、四方弁２の第２口から第３口、およびアキュムレータ４を経て圧縮機１の吸入側に戻る。
【００８９】
本参考形態では、蓄熱槽９９に貯溜した蓄熱材９８は水であり、冷熱蓄熱運転の場合には、水→氷に相変化させてその潜熱を利用して０℃の冷熱を蓄熱している。一方、温熱蓄熱運転の場合には、水→温水に温度上昇させてその顕熱を利用して通常４５℃程度までの温熱を蓄熱している。
なお、この運転で第７の開閉弁１７は、圧縮機１で圧縮され高温高圧となった蒸気冷媒の一部が、蒸気配管８２を通って利用側熱交換器８ａ，８ｂの蒸気側接続口の方へ流れるのを阻止するものである。このため、第７の開閉弁１７は、蒸気配管８２における第１の開閉弁（開閉弁Ｑ）１１の接続部と第２の蒸気側接続口Ｃとの間で、第１の開閉弁（開閉弁Ｑ）１１の接続部のより近くに設けられている方が、この配管内への余分な冷媒量を少なくでき効果的であるが、少なくとも第１の開閉弁（開閉弁Ｑ）１１の接続部と利用側熱交換器８ａ，８ｂとの蒸気側接続口との間の蒸気配管に設けられていれば、ある程度冷媒充填量を削減できる。
【００９０】
この運転でも、蓄熱用減圧装置５の開度を制御しているのであるが、その制御方法は、参考形態１における一般暖房運転時の利用側減圧装置７ａ，７ｂの開度を制御する方法と同様で、蓄熱用熱交換器６の液側出口での冷媒の過冷却度が、目標とする過冷却度になるように制御するとよい。即ち、圧縮機１の吐出側の圧力の検出値に対する飽和温度ＴＣと蓄熱用熱交換器６の液側に設置されている第２の温度検出器３２の温度検出値Ｔ３２との差、即ち過冷却度（ＴＣ−Ｔ３２）を計測し、この過冷却度があらかじめ設定されている過冷却度目標値に近づくように蓄熱用減圧装置５を制御する。この過冷却度目標値は、冷媒の種類によって異なる値を用いれば、より効率的に温熱蓄熱運転を行なうことができる。この時、圧縮機１の吐出側の圧力を検出する圧力検出器は、ここでは図示していないが、圧縮機１の吐出口から蓄熱用減圧装置５の上流側入口までに設けられ、この間の冷媒流路を流れる冷媒の圧力を検出するものである。
【００９１】
＜冷媒自然循環暖房運転＞
温熱蓄熱運転で蓄えた温熱を利用して室内を暖房する運転モードであり、圧縮機１を停止して冷媒の自然循環作用を利用する。この運転モードは、蓄熱槽９９内の蓄熱量が十分ある場合で、例えば冬季夕方の利用負荷の多い時間帯である１６時〜１８時などの電力ピークカットの要求が高い時間帯を中心に運転する。
蓄熱ユニット１０２内部の第２，第５，第６の開閉弁１２，１５，１６をそれぞれ閉とし、第１，第３，第４，第７の開閉弁１１，１３，１４，１７をそれぞれ開とし、蓄熱用減圧装置５は全開とする。
第１，第２の利用側熱交換器８ａ，８ｂで第１，第２の利用側送風機２２ａ，２２ｂによって送り込まれた室内空気へ放熱して凝縮液化した液冷媒は、液延長配管８４を重力によって降下して、第２の液側接続口Ｄから室内ユニット１０３ａ，１０３ｂより下方にある蓄熱ユニット１０２に流入する。この液冷媒は、液配管８１、第３の開閉弁（開閉弁Ｓ）１３、第４の開閉弁１４および蓄熱用減圧装置５を経て蓄熱用熱交換器６の液側接続口から流入し、ここで、蓄熱槽９９内の蓄熱材９８から吸熱して自らは蒸発する。そして、この蒸気冷媒は、蓄熱用熱交換器６の最上部の蒸気側接続口から流出し、第１の開閉弁（開閉弁Ｑ）１１、第７の開閉弁１７、蒸気配管８２、第２の蒸気側接続口Ｃから蒸気延長配管８５を経て、上方にある第１，第２の利用側熱交換器８ａ，８ｂに流入する。このように、利用側熱交換器８ａ，８ｂに送り込まれる室内空気温度と蓄熱用熱交換器６周囲の蓄熱材９８との温度差および重力を利用した冷媒自然循環暖房運転が行われる。
【００９２】
蓄熱槽９９内では、下方から流入した液冷媒によって蓄熱材９８は冷却されるので、蓄熱材９８である水が冷却されて温度が低下する。また、第１，第２の室内ユニット１０３ａ，１０３ｂ内の第１，第２の利用側減圧装置７ａ，７ｂの開度は、参考形態１の一般暖房運転で説明した方法と同様に制御すると、利用側熱交換器８ａ，８ｂで十分に能力を出すことができる。
【００９３】
なお、この運転で第６の開閉弁（開閉弁Ｔ）１６は、蓄熱用熱交換器６で蓄熱材９８から吸熱して蒸発した蒸気冷媒の一部が、蓄熱槽熱交換器６の蒸気側接続口から流出し、第１の蒸気側接続口Ａから四方弁２の方へ流れるのを阻止するものである。このため、第６の開閉弁（開閉弁Ｔ）１６は、蒸気配管８２における第１の開閉弁（開閉弁Ｑ）１１の接続部と第１の蒸気側接続口Ａとの間で、第１の開閉弁（開閉弁Ｑ）１１の接続部のより近くに設けられている方が、この配管内への余分な冷媒量を少なくでき効果的であるが、少なくとも第１の開閉弁（開閉弁Ｑ）１１の接続部と四方弁２の第４口との間の蒸気配管に設けられていれば、ある程度冷媒充填量を削減できる。
【００９４】
以上述べたように、本参考形態によれば、蓄熱用熱交換器６の上方の蒸気側接続口と蒸気配管８２、下方の液側接続口と液配管８１を接続し、蓄熱用熱交換器６の液側接続口を利用側熱交換器８ａ，８ｂの液側接続口のそれぞれより下方に設置し、蓄熱利用時に重力による冷媒の自然循環作用で室内を暖房するようにしたので、圧縮機１を停止した暖房運転が可能で消費電力の低減を図ることができ、特に冬季の電力のピークカットができるという効果がある。
【００９５】
なお、暖房運転での電力ピークカットを行う際の運転モードの切換え手順は、参考形態１の図３で説明した手順と同様の考え方で行うとよい。ただし、暖房運転の場合は利用側負荷の最大は１６時〜１８時ごろであり、図２に示した蓄熱量の消費パターンを変更する必要がある。運転モード切換えのタイミングは、電力ピークになると推定される時間帯を中心に冷媒自然循環運転を行い、あとは蓄熱量によって切換えるようにする。また、蓄熱量の検出は、水位計ではなく、例えば蓄熱材９８である水の温度を検出する温度検出器などを用いる。
【００９６】
参考形態４．
参考形態４による蓄熱式冷凍サイクルは、参考形態３における第７の開閉弁１７を取り除いた構成とし、他の部分は図８と同じ構成とする。第７の開閉弁１７は蓄熱ユニット１０２内部の蒸気配管８２中に設置されていたものであり、本参考形態ではこれを省いて低価格化を図った。
この構成では、蓄熱槽９９内に温熱を蓄える温熱蓄熱運転時には、圧縮機１から吐出された高温高圧の蒸気冷媒の一部が、蓄熱用熱交換器６の蒸気側接続口へ流れずに、蒸気延長配管８５を通って第１，第２の利用側熱交換器８ａ，８ｂに流入してしまう。そこで、第１，第２の利用側減圧装置７ａ，７ｂの開度を極めて小さく一定に保つことによって、利用側熱交換器８ａ，８ｂを通過する冷媒循環量を極力少なくして、蓄熱用熱交換器６を流れる冷媒循環量を確保する。
【００９７】
また、第１，第２の利用側減圧装置７ａ，７ｂは、全閉としておき、蓄熱用熱交換器６の液側接続口で検出される冷媒過冷却度がある一定値以下となったら、利用側熱交換器８ａ，８ｂに冷媒が溜まり込み過ぎて蓄熱用熱交換器６側の冷媒量が不足していると判断して、第１，第２の利用側減圧装置７ａ，７ｂの開度を大きくするように制御してもよい。第１，第２の利用側減圧装置７ａ，７ｂの開度を大きくすれば、利用側熱交換器８ａ，８ｂに溜まっていた冷媒が第１，第２の利用側減圧装置７ａ，７ｂを通って液配管８１に戻されるので、第３の開閉弁（開閉弁Ｓ）１３を一時的に開とすることによって、冷媒は温熱蓄熱運転の循環路で循環するようになる。
【００９８】
参考形態５．
参考形態１では、蓄熱用熱交換器６の蒸気側接続口を液側接続口より上方に配置して冷媒自然循環冷房運転を行ない、冷房運転時の電力のピークカットを実現した蓄熱式冷凍サイクルについて説明した。これに対して、本参考形態では、通常の氷蓄熱空気調和機に広く用いられている蓄熱用熱交換器６のように、蒸気側接続口が液側接続口より高い位置にない場合でも、冷媒自然循環冷房運転を可能とし、利用負荷の多い時に消費電力量を削減して電力のピークカットを行なうように構成した。
【００９９】
以下、本参考形態による蓄熱式冷凍サイクルについて図９に基づいて説明する。図９は、本参考形態による蓄熱式冷凍サイクルを示す構成図である。
図において、４１は自然循環用熱交換部、４２は第１の熱交換部、４３は第２の熱交換部で、第１，第２の熱交換部４２，４３で自然循環用熱交換器４１が構成されている。８６は、その一端が蓄熱槽９９の下部に接続され、その他端が蓄熱槽９９の上部に接続されている蓄熱材循環路で、その途中に、第２の熱交換部４３が設けられている。４４は蓄熱材９８である水を蓄熱槽９９の下部から配管８６、第２の熱交換部４３を経て再び蓄熱槽９９の上部へと循環させる蓄熱材搬送装置で、例えばポンプである。また、第１の蒸気側接続口Ａと最も高所に設置されている利用側熱交換器８ａの蒸気側接続口の間と、第１の液側接続口Ｂと最も高所に設置されている利用側熱交換器８ａの液側接続口の間とを、自然循環用配管８７で接続し、その途中に第１の熱交換部４２および第８の開閉弁（開閉弁Ｕ）１８を設置する。第１の熱交換部４２と第２の熱交換部４３とは互いに熱交換するように自然循環用熱交換器４１として一体に構成されている。自然循環用熱交換器４１は、例えば二重管式熱交換器、プレート式熱交換器などを用い、その液側接続口は、最も高い位置にある利用側熱交換器８ａの液側接続口よりも高い位置、望ましくは１ｍ以上高い位置に設置する。本参考形態では、蓄熱材循環路８６、自然循環用配管８７、蓄熱材搬送装置４４、自然循環用熱交換器４１および第８の開閉弁（開閉弁Ｕ）１８は、蓄熱ユニット１０２の内部に収納されている。その他の構成において、図１と同一符号は同一、または相当部分であり、説明を割愛する。
【０１００】
つぎに動作について説明する。
＜冷熱蓄熱運転＞
蓄熱槽９９内に冷熱を蓄える冷熱蓄熱運転では、第８の開閉弁（開閉弁Ｕ）１８を閉、蓄熱材搬送装置４４を停止して圧縮機１を動作させ、熱源側熱交換器３を凝縮器、蓄熱用熱交換器６を蒸発器として蓄熱槽９９内の蓄熱材９８に冷熱を蓄熱する。この動作は参考形態１と同一であるので説明を割愛する。
＜冷熱蓄熱過冷却利用冷房運転＞
冷熱蓄熱で冷媒の過冷却度を大きくつける冷房運転は、第８の開閉弁（開閉弁Ｕ）１８を閉、蓄熱材搬送装置４４を停止して圧縮機１を動作させ、熱源側熱交換器３を凝縮器、利用側熱交換器８ａ，８ｂを蒸発器として室内ユニット１０３ａ，１０３ｂで室内を冷房する。熱源側熱交換器３で凝縮液化した冷媒を蓄熱槽９９内で過冷却液冷媒とするのであるが、この動作は参考形態１と同一であるので説明を割愛する。
＜一般冷房運転＞
圧縮機１による一般冷房運転では、第８の開閉弁（開閉弁Ｕ）１８を閉、蓄熱材搬送装置４４を停止して圧縮機１を動作させ、熱源側熱交換器３を凝縮器、利用側熱交換器８ａ，８ｂを蒸発器として室内ユニット１０３ａ，１０３ｂで室内を冷房する。この動作は参考形態１と同一であるので説明を割愛する。
＜一般暖房運転＞
圧縮機１を動作させた暖房運転は、第８の開閉弁（開閉弁Ｕ）１８を閉、蓄熱材搬送装置４４を停止して圧縮機１を動作させ、熱源側熱交換器３を蒸発器、利用側熱交換器８ａ，８ｂを凝縮器として室内ユニット１０３ａ，１０３ｂで室内を暖房する。この動作は参考形態１と同一であるので説明を割愛する。
【０１０１】
＜冷媒自然循環冷房運転＞
冷媒の自然循環作用を利用した冷房運転では、第８の開閉弁（開閉弁Ｕ）１８を開、第１，第２，第３，第４の開閉弁１１，１２，１３，１４をそれぞれ閉とし、蓄熱用減圧装置５を全閉とし、圧縮機１は停止する。また、蓄熱材搬送装置４４を運転し蓄熱槽９９内の蓄熱材９８である水を自然循環用熱交換器４１の第２の熱交換部４３に循環させる。
【０１０２】
第１，第２の利用側熱交換器８ａ，８ｂで第１，第２の利用側送風機２２ａ，２２ｂによって送り込まれた室内空気から吸熱して蒸発した蒸気冷媒は、蒸気延長配管８５を上昇して第２の蒸気側接続口Ｃ、自然循環用配管８７を経て第１の熱交換部４２に最上部の蒸気側接続口から流入する。ここで、この蒸気冷媒は、蓄熱材搬送装置４４によって第２の熱交換部４３に循環される蓄熱槽９９内の蓄熱材９８に放熱して自らは凝縮液化する。この液冷媒は、第１の熱交換部４２の最下部の液側接続口から流出し、重力によって第８の開閉弁（開閉弁Ｕ）１８を経て、第２の液側接続口Ｄから液延長配管８４に流入する。液延長配管８４に流入した液冷媒は重力によって下方にある第１，第２の利用側減圧装置７ａ，７ｂを経て第１，第２の利用側熱交換器８ａ，８ｂに流入する。この時、第１，第２の利用側送風機２２ａ，２２ｂによって利用側熱交換器８ａ，８ｂへ送り込まれた室内空気は、低温低圧の二相冷媒によって冷却されて室内へ吹き出され、室内を冷房する。
【０１０３】
ここで、第８の開閉弁（開閉弁Ｕ）１８は、冷媒自然循環冷房運転時に自然循環用配管８７を連通させ、他の運転モードのときには液配管８１を流通する液冷媒が自然循環用熱交換器４１に液側接続口へ流入するのを阻止している。このため、自然循環用熱交換器４１を通って液冷媒が循環することにより利用側熱交換器８ａ，８ｂに循環する冷媒量が低減し、冷房能力が低下するのを防止している。
【０１０４】
蓄熱槽９９内から蓄熱材９８である水を外部に取り出して循環させるためには、蓄熱槽９９の下部と上部の例えば壁面に穴を開け、蓄熱材循環路８６を接続すればよい。また、蓄熱槽９９に穴を開けなくても、上部から配管、ホースなどを挿入して蓄熱槽９９の外へ水を取り出し再び蓄熱槽９９へ戻すように構成してもよい。また、蓄熱槽９９内で蓄熱材９８である水がショートサイクルすることなく、氷として蓄熱している冷熱を蓄熱材循環路８６を循環する水として取り出せればいいので、上部から取り出して下部に戻すように構成してもよい。
【０１０５】
蓄熱材搬送装置４４は一定流量であってもよいが、インバータ駆動であってもよいし、複数台の蓄熱材搬送装置４４を並列または直列設置にすれば、室内ユニット１０３ａ，１０３ｂの負荷量に応じた冷媒循環流量を得ることができるので、第１，第２の利用側減圧装置７ａ，７ｂで余計に減圧、流量制御する必要がなくなり、消費電力量がさらに少なくて済むので望ましい。自然循環の冷媒循環量は、例えば、蓄熱材循環路８６を流れる蓄熱材である水の流量を変化させ、第２の熱交換部４３における水側熱伝達率を操作して、第１の熱交換部４２での冷媒凝縮量を変化させることによって制御できる。水側の流量を増やせば冷媒の凝縮量が増加して冷媒循環量が増加し、逆に水側の流量を減らせば冷媒の凝縮量が減少して冷媒循環量が減少する。
【０１０６】
なお、蓄熱材搬送装置４４は必ずしも設置しなくてもよい。この場合、蓄熱材循環路８６および第２の熱交換部４３内部の流路抵抗が十分小さければ、蓄熱材９８である水が加熱されて比重が小さくなることで生じる自然循環作用を利用することができるので、搬送動力の必要がなくなり消費電力量がさらに少なくて済む。自然循環の冷媒循環量は、利用側減圧装置７ａ，７ｂの開度を調節するか、または、第２の熱交換部４３の上部下流側の蓄熱材循環路８６中に水側流量制御弁を追加してその開度を調節することによって制御する。
【０１０７】
本参考形態における冷媒自然循環を利用した冷房運転では、参考形態１，２とは異なり、蓄熱材搬送装置４４の運転に伴い電力を消費するが、圧縮機１を運転するよりは消費電力量が少なく無視できるほどであるので、全体として消費電力量を削減できる。このため、夏の昼の時間帯に運転して負荷が大きい時の電力ピークカットを行うことができる。特に、利用側熱交換器８が２台だけではなく、さらに多数接続されている場合などでは、利用側送風機２２の消費電力量の方が大きくなるので、参考形態１，２に比較して特に消費電力量が多くなるということはない。
【０１０８】
なお、本参考形態では、蓄熱材循環路８６，自然循環用配管８７，蓄熱材搬送装置４４，自然循環用熱交換器４１および第８の開閉弁（開閉弁Ｕ）１８は、蓄熱ユニット１０２の内部に収納されている例を示したが、これらは、蓄熱ユニット１０２の内部ではなく外部にあり、例えば、別体の自然循環ユニットとして構成されていてもよい。ただし、自然循環用熱交換器４１の位置は、最も高い位置にある利用側熱交換器８ａよりも高い位置にある、望ましくは１ｍ以上高い位置にあることは言うまでもない。
【０１０９】
また、第１の熱交換部４２は、参考形態１の蓄熱用熱交換器６と同様、一流路当りに流れる冷媒質量流量が下部液側より上部蒸気側の方が少なくなるように、または、蒸気側流路の総断面積が液側よりも大きくなるように構成されているとよい。このようにすれば、冷媒自然循環冷房運転時の効率がより向上することは言うまでもない。
【０１１０】
以上述べたように、本参考形態は、第１の蒸気側接続口Ａと最も高所に設置されている第１の利用側熱交換器８ａの蒸気側配管が接続されている位置との間と、第１の液側接続口Ｂと最も高所に設置されている第１の利用側熱交換器８ａの液側配管が接続されている位置との間とを自然循環用配管８７で接続し、その途中に第１の熱交換部４２を設置して、蓄熱槽９９の外側で蓄熱材９８と熱交換できるよう構成するとともに、自然循環用熱交換器４１を各利用側熱交換器８ａ，８ｂより上方に設置し、冷熱蓄熱利用時に重力による冷媒の自然循環作用で室内を冷房するようにしたことに特長がある。このように構成したので、圧縮機１を停止した冷媒自然循環冷房運転が可能であり、利用負荷の多い時間帯に消費電力量を削減して、電力のピークカットができる。さらに蓄熱用熱交換器６の蒸気側接続口と液側接続口とで高さの制約がなくなることから、通常の広く用いられている氷蓄熱空気調和機と同様の構成の蓄熱用熱交換器を使用でき、既設の氷蓄熱式冷凍サイクルにも後づけで消費電力の削減機能を付加することができるという効果もある。
【０１１１】
参考形態６．
参考形態５の図９では、自然循環用配管８７を新たに設置したが、本参考形態では図１０に示すように、冷熱蓄熱過冷却利用冷房運転のために設けた過冷却用液配管８３を利用して冷媒自然循環冷房運転を行っている。この場合には、蓄熱用熱交換器６の蒸気側接続部と過冷却用液配管８３との分岐部との間に開閉弁５０を設ける。そして、この開閉弁５０を、冷媒自然循環冷房運転で閉、冷熱蓄熱運転，冷熱蓄熱過冷却利用冷房運転で開とする。冷媒自然循環冷房運転時に第１の開閉弁（開閉弁Ｑ）１１を開として過冷却用液配管８３に冷媒を循環させることにより、冷媒回路が簡素化されるので、参考形態５よりも低価格で構成でき、冷房運転において利用負荷の多い時間帯に消費電力量を削減して電力ピークカットができるという効果がある。
【０１１２】
さらに加えて、蓄熱材９８に蓄熱した冷熱蓄熱を冷媒の過冷却度を大きくすることに利用する冷房運転（冷熱蓄熱過冷却利用冷房運転）時で、冷熱蓄熱量に余裕がある場合に、蓄熱用熱交換器６で過冷却がついた冷媒液をさらに過冷却度を大きくすることができる。即ち、開閉弁５０を開、第１の開閉弁（開閉弁Ｑ）１１を閉とし、蓄熱用熱交換器６から流出した過冷却冷媒液を開閉弁５０を経て第１の熱交換部４２に流入させる。この第１の熱交換部４２を流れる際に、蓄熱材搬送装置４４を運転することによって第２の熱交換部４３を流れる蓄熱材９８によってさらに過冷却度を大きくすることができ、消費電力量をさらに減少させることができるという効果もある。
【０１１３】
実施の形態７．
図９および図１０では、自然循環用熱交換器４１が蓄熱ユニット１０２の内部に収納されているため、蓄熱ユニット１０２が室内ユニット１０３ａ，１０３ｂよりも高所にある必要があったが、蓄熱ユニット１０２の設置場所に制約がない電力ピークカット可能な蓄熱式冷凍サイクルの例を図１１に示す。図１１は本実施の形態による蓄熱式冷凍サイクルを示す構成図である。
【０１１４】
図に示すように、液延長配管８４と蒸気延長配管８５を自然循環用配管８７で接続し、この配管中に設置する第１の熱交換部４２を、最も高い位置にある利用側熱交換器８ａよりも高所に設置するとともに、蓄熱材９８が循環する蓄熱材循環路８６中に設置された第２の熱交換部４３と自然循環用熱交換器４１として一体で構成する。第１の熱交換部４２は上部が蒸気延長配管８５と接続され下部が液延長配管８４と接続されており、その下部から液延長配管８４に至るまでの自然循環用配管８７中には第８の開閉弁（開閉弁Ｕ）１８が設置されている。
【０１１５】
次に動作については、冷熱蓄熱運転，冷媒自然循環冷房運転，冷熱過冷却利用冷房運転，一般冷房運転，一般暖房運転の各運転モードで運転することができる。これらの運転モードにおいて、蓄熱ユニット１０２内部の開閉弁１１〜開閉弁１４，開閉弁（開閉弁Ｕ）１８の開閉動作は実施の形態１および実施の形態５と同様の動作であるので説明を割愛する。
特に本実施の形態では、冷媒自然循環冷房運転において、冷媒は自然循環用熱交換器４１の第１の熱交換部４２、第８の開閉弁（開閉弁Ｕ）１８、利用側減圧装置７ａ，７ｂ、利用側熱交換器８ａ，８ｂ、自然循環用配管８７を循環する。この設置位置の高さの制約は、第１の熱交換部４２の液側接続口が、一番高い位置にある利用側熱交換器８ａの液側接続口よりも上方、望ましくは１ｍ以上高い位置に設置することである。従って、蓄熱用熱交換器６の構成や蓄熱槽９９の構成はどのようなものでもよく、その設置位置も適用する場所に応じて自由にできる。そこで、一般に広く使用されている通常の氷蓄熱空気調和機と同様の構成の蓄熱用熱交換器を使用することもできる。
【０１１６】
以上述べたように、本実施の形態によれば、液延長配管８４と蒸気延長配管８５とを自然循環用配管８７で接続し、その途中に第１の熱交換部４２を設置して、蓄熱槽９９の外側で蓄熱材９８と熱交換できるよう構成するとともに、自然循環用熱交換器４１を各利用側熱交換器８ａ，８ｂより上方に設置し、冷熱蓄熱利用時に重力による冷媒の自然循環作用で室内を冷房するように構成した。このため、蓄熱槽９９内の蓄熱用熱交換器６の構成に関わらず、圧縮機１を停止した冷媒自然循環冷房運転が可能であり、利用負荷が大きな場合にも冷媒自然循環冷房運転によって消費電力量を低減でき、電力のピークカットができる。さらに、蓄熱ユニット１０２の設置位置に制約を設ける必要がないので、システム構成の自由度が高まるという効果がある。
【０１１７】
また、図１２に示した蓄熱式冷凍サイクルは、図１１の構成の蓄熱式冷凍サイクルで、蓄熱槽９９内の蓄熱用熱交換器６の配管において、蒸気側接続口を上方とし液側接続口を下方として、蓄熱用熱交換器６内の冷媒流路に沿った鉛直方向の位置が、蒸気側接続口から液側接続口に至るまでの間で上昇しないように構成したものである。そして、一番高いところに自然循環用熱交換器４１を設け、自然循環用熱交換器４１よりも低い位置に利用側熱交換器８ａ，８ｂを設け、利用側熱交換器８ａ，８ｂよりも低い位置に蓄熱用熱交換器６を有する蓄熱槽９９を設けている。
【０１１８】
これまでの構成の蓄熱式冷凍サイクルでは、重力による冷媒自然循環利用は、利用側熱交換器８ａ，８ｂと蓄熱槽９９または自然循環用熱交換器４１との高低差によるために、冷房運転と暖房運転とで、どちらか一方の冷媒自然循環運転を実現したら、他方は実現できなかった。ところが、図１２のように構成すると、夏季には蓄熱槽９９内に冷熱を蓄熱して自然循環用熱交換器４１を用いて冷媒自然循環冷房運転を行ない、冬季には蓄熱槽９９内に温熱を蓄熱して蓄熱用熱交換器６を用いて冷媒自然循環暖房運転を行なうことが可能となる。
【０１１９】
＜冷媒自然循環冷房運転＞
冷媒の自然循環作用を利用した冷房運転では、第８の開閉弁（開閉弁Ｕ）１８を開、第１，第２，第３，第４，第７の開閉弁１１，１２，１３，１４，１７をそれぞれ閉とし、蓄熱用減圧装置５を全閉とし、圧縮機１は停止する。また、蓄熱材搬送装置４４を運転し蓄熱槽９９内の蓄熱材９８である水を自然循環用熱交換器４１の第２の熱交換部４３に循環させる。
【０１２０】
第１，第２の利用側熱交換器８ａ，８ｂで第１，第２の利用側送風機２２ａ，２２ｂによって送り込まれた室内空気から吸熱して蒸発した蒸気冷媒は、蒸気延長配管８５を上昇して自然循環用配管８７を経て第１の熱交換部４２に最上部から流入する。ここで、この蒸気冷媒は、蓄熱材搬送装置４４によって第２の熱交換部４３に循環される蓄熱槽９９内の蓄熱材９８に放熱して自らは凝縮液化する。この液冷媒は、第１の熱交換部４２の最下部から流出し、重力によって第８の開閉弁（開閉弁Ｕ）１８を経て、液延長配管８４に流入する。液延長配管８４に流入した液冷媒は重力によって下方にある第１，第２の利用側減圧装置７ａ，７ｂを経て第１，第２の利用側熱交換器８ａ，８ｂに流入する。この時、第１，第２の利用側送風機２２ａ，２２ｂによって利用側熱交換器８ａ，８ｂへ送り込まれた室内空気は、低温低圧の二相冷媒によって冷却されて室内へ吹き出され、室内を冷房する。このように、利用側熱交換器８ａ，８ｂに送り込まれる室内空気温度と自然循環用熱交換器４１で熱交換する蓄熱材９８の温度との温度差および重力を利用した冷媒自然循環冷房運転が行われる。
【０１２１】
＜冷媒自然循環暖房運転＞
蓄熱ユニット１０２内部の第２，第５，第６の開閉弁１２，１５，１６をそれぞれ閉とし、第１，第３，第４，第７の開閉弁１１，１３，１４，１７をそれぞれ開とし、蓄熱用減圧装置５は全開とする。第１，第２の利用側熱交換器８ａ，８ｂで第１，第２の利用側送風機２２ａ，２２ｂによって送り込まれた室内空気へ放熱して凝縮液化した液冷媒は、液延長配管８４を重力によって降下して、第２の液側接続口Ｄから室内ユニット１０３ａ，１０３ｂより下方にある蓄熱ユニット１０２に流入する。この液冷媒は、液配管８１、第３の開閉弁（開閉弁Ｓ）１３、第４の開閉弁１４および蓄熱用減圧装置５を経て蓄熱用熱交換器６に流入し、ここで、蓄熱槽９９内の蓄熱材９８から吸熱して自らは蒸発する。そして、この蒸気冷媒は、蓄熱槽熱交換器６の蒸気側接続口から流出し、第１の開閉弁（開閉弁Ｑ）１１、第７の開閉弁１７、蒸気配管８２、第２の蒸気側接続口Ｃから蒸気延長配管８５を経て、上方にある第１，第２の利用側熱交換器８ａ，８ｂに流入する。このように、利用側熱交換器８ａ，８ｂに送り込まれる室内空気温度と蓄熱用熱交換器６周囲の蓄熱材９８の温度との温度差および重力を利用した自然循環暖房運転が行われる。
このとき、第５の開閉弁（開閉弁Ｐ）１５は液冷媒が熱源側熱交換器３の液側接続口への配管に流入するのを阻止し、第６の開閉弁（開閉弁Ｔ）１６は蒸気冷媒が圧縮機１への配管に流入するのを阻止し、循環冷媒量が低減するのを防止している。
【０１２２】
実施の形態８．
図１１，図１２では、最も低い位置にある利用側熱交換器８ａよりも下方に蓄熱槽９９を設置している例を示したが、このような位置関係の場合、最も低い位置にある利用側熱交換器８ｂよりも下方の液延長配管８４の中に液冷媒が溜まり込んでしまい、この分だけ余計に冷媒充填量が必要となり高価なシステムとなってしまう。このため、本実施の形態では図１３に示すように液延長配管８４中の最も低い位置にある利用側熱交換器８ｂの接続位置の直下に、第１０の開閉弁２０を設置する。
また、冬季などで、上方に設置した自然循環用熱交換器４１が低温にさらされている場合、暖房運転中に自然循環用熱交換器４１に液冷媒が溜まり込むのを防止するため、自然循環用配管８７中の蒸気延長配管８５との接続部直前に第９の開閉弁１９を設置する。
【０１２３】
第９の開閉弁１９は、冷媒自然循環冷房運転の時のみ開とし、その他の運転モードの時には閉とする。これにより、利用側熱交換器８ａ，８ｂの蒸気側から蒸気延長配管８５へ、または蒸気延長配管８５から利用側熱交換器８ａ，８ｂの蒸気側へ蒸気冷媒が循環する動作中に、その接続配管から分岐して自然循環用配管８７へ蒸気冷媒が流れるのを防止できる。
また、第１０の開閉弁２０は、冷媒自然循環冷房運転の時のみ閉とし、その他の運転モードの時には開とする。これにより、自然循環用熱交換器４１から利用側熱交換器８ａ，８ｂの液側へ液冷媒が循環する動作中に、その接続配管から分岐して液延長配管８４へ液冷媒が流れるのを防止できる。
【０１２４】
以上のように開閉弁１９と開閉弁２０を設けたことにより、冷房期、暖房期ともに冷房または暖房に寄与せずに循環路内に余計に溜まり込む冷媒量を極力少なくでき、安価で効率的な蓄熱式冷凍サイクルを得ることができる。
【０１２５】
実施の形態９．
実施の形態７の図１１では、冷房運転時に冷媒自然循環作用を利用して電力のピークカットを行う例を示したが、図１４のように構成すれば、暖房運転時に冷媒自然循環作用を利用して電力のピークカットを行うことができるとともに、蓄熱ユニット１０２の設置位置に制約がなくなり、システム構成の自由度が高まるという効果がある。即ち、蓄熱材搬送装置４４によって蓄熱材９８を蓄熱槽９９の外部の蓄熱材循環路８６に循環させる。そして、蓄熱材循環路８６の途中に設けた第２の熱交換部４３で第１の熱交換部４２を循環する冷媒と熱交換するように構成する。さらに、第１，第２の熱交換部４２，４３で構成された自然循環用熱交換器４１の下部接続口を、最も下側に配置されている利用側熱交換器８ｂの液側接続口より下方に配置する。また、第１の熱交換部４２は自然循環用配管８７によって冷凍サイクルを構成する蒸気配管と液配管とに接続する。具体的には第１の熱交換器４２の上部接続口を利用側熱交換器８ａ，８ｂの蒸気側接続口と流路切換装置２との間を接続する蒸気延長配管８５に第９の開閉弁１９を介して接続し、下部接続口を利用側熱交換器８ａ，８ｂの液側接続口と第３の開閉弁（開閉弁Ｓ）１３との間を接続する液延長配管８４に第８の開閉弁（開閉弁Ｕ）１８を介して接続している。
【０１２６】
本実施の形態における冷熱蓄熱運転，冷媒過冷却利用冷房運転，一般冷房運転，一般暖房運転については、参考形態３と同様であり、ここではその説明を割愛する。ただし、本実施の形態では第５，第６の開閉弁１５，１６は設けていないので、これらの開閉弁を開閉する動作はない。また、冷熱蓄熱運転，冷媒過冷却利用冷房運転，一般冷房運転，一般暖房運転では蓄熱材搬送装置４４を停止状態とし、第８，第９の開閉弁１８，１９は閉とする。以下、温熱蓄熱運転，冷媒自然循環暖房運転について説明する。
【０１２７】
＜温熱蓄熱運転＞
主に夜間電力を利用して蓄熱槽９９内に温熱を蓄える運転モードである。蓄熱ユニット１０２内部の第１，第４の開閉弁１１，１４をそれぞれ開、第２，第３，第７の開閉弁１２，１３，１７をそれぞれ閉とする。また、室外ユニット１０１内部の四方弁２は第１口と第４口を連通させ、第２口と第３口を連通させる。
【０１２８】
圧縮機１で圧縮され高温高圧となった蒸気冷媒は、四方弁２の第１口から第４口、第１の蒸気側接続口Ａ、第１の開閉弁（開閉弁Ｑ）１１を経て蓄熱用熱交換器６に流入する。ここで、この高温高圧の冷媒は、蓄熱槽９９内の蓄熱材９８に放熱して蓄熱槽９９内に温熱を蓄えると共に自らは凝縮液化する。この凝縮液化した中温高圧の液冷媒は蓄熱用減圧装置５で減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となって、第１の液側接続口Ｂを経て熱源側熱交換器３に流入する。ここで、低温低圧の気液二相冷媒は、室外送風機２１によって送り込まれる外気から吸熱するとともに自らは蒸発する。この低温低圧の蒸気冷媒は、四方弁２の第２口から第３口、およびアキュムレータ４を経て圧縮機１の吸入側に戻る。
【０１２９】
＜冷媒自然循環暖房運転＞
温熱蓄熱運転で蓄えた温熱を利用して室内を暖房する運転モードであり、圧縮機１を停止して冷媒の自然循環作用を利用する。この運転モードは、蓄熱槽９９内の蓄熱量が十分ある場合で、例えば冬季夕方の１６時〜１８時などの電力ピークカットが必要な時間帯を中心に運転する。
第８の開閉弁（開閉弁Ｕ）１８，第９の開閉弁１９をそれぞれ開、第１，第２，第３，第４，第７の開閉弁１１，１２，１３，１４，１７をそれぞれ閉とし、蓄熱用減圧装置５を全閉とし、圧縮機１は停止する。また、蓄熱材搬送装置４４を運転し蓄熱槽９９内の蓄熱材９８である水を冷媒循環路８６から自然循環用熱交換器４１の第２の熱交換部４３に循環させる。
【０１３０】
第１，第２の利用側熱交換器８ａ，８ｂで第１，第２の利用側送風機２２ａ，２２ｂによって送り込まれた室内空気に放熱して凝縮した液冷媒は、第１，第２の利用側熱交換器７ａ，７ｂを通って液延長配管８４を重力によって下降し、第８の開閉弁（開閉弁Ｕ）１８を通り、自然循環用配管８７を経て第１の熱交換部４２に下方接続口から流入する。ここで、この液冷媒は、蓄熱材搬送装置４４によって第２の熱交換部４３に循環される蓄熱槽９９内の蓄熱材９８から吸熱して自らは蒸発する。この蒸気冷媒は、第１の熱交換部４２の上方接続口から流出し、第９の開閉弁１９を経て、蒸気延長配管８５に流入する。液延長配管８５に流入した蒸気冷媒は上方にある第１，第２の利用側熱交換器８ａ，８ｂに流入する。この時、第１，第２の利用側送風機２２ａ，２２ｂによって利用側熱交換器８ａ，８ｂへ送り込まれた室内空気は、加熱されて室内へ吹き出され、室内を暖房する。
このように、利用側熱交換器８ａ，８ｂに送り込まれる室内空気温度と自然循環用熱交換器４１での蓄熱材９８との温度差および重力を利用した自然循環暖房運転が行われる。
【０１３１】
なお、ここで冷媒自然循環暖房運転を行う冷媒は、自然循環用熱交換器４１の第１の熱交換部４２、自然循環用配管８７、利用側熱交換器８ａ，８ｂで構成される配管を循環するので、圧縮機１や熱源側熱交換器３への配管に蒸気冷媒や液冷媒が流入することはほとんどないと考えられる。このため本実施の形態では第５，第６の開閉弁１５，１６を設けていないが、例えば蒸気冷媒が圧縮機１への配管に流入しようとしても第７の開閉弁１７によって阻止される。
【０１３２】
本実施の形態では、蓄熱用熱交換器６の構成には全く制約が必要ない。このため、一般的に通常広く使われている氷蓄熱空気調和機と同様の構成の蓄熱槽を使用して、圧縮機１を停止した冷媒自然循環暖房運転が可能となり、電力のピークカットができる。また、蓄熱ユニット１０２の設置位置にも制約がないため、システム構成の自由度が高まるという効果がある。
【０１３３】
また、本実施の形態の構成で、蓄熱槽９９内の蓄熱用熱交換器６の配管において、蒸気側接続口を上方とし液側接続口を下方として、蓄熱用熱交換器６内の冷媒流路に沿った鉛直方向の位置が、蒸気側接続口から液側接続口に至るまでの間で上昇しないように構成する。さらに、一番高いところに蓄熱用熱交換器６を有する蓄熱槽９９を設け、この蓄熱槽９９よりも低い位置に利用側熱交換器８ａ，８ｂを設け、利用側熱交換器８ａ，８ｂよりも低い位置に自然循環用熱交換器４１を設ければ、夏季には蓄熱槽９９内に冷熱を蓄熱して、蓄熱用熱交換器６によって冷媒自然循環冷房運転を行ない、冬季には蓄熱槽９９内に温熱を蓄熱して、熱交換器４１によって冷媒自然循環暖房運転を行なうことが可能となる。
【０１３４】
実施の形態１０．
以上、参考形態１〜参考形態６、実施の形態７〜実施の形態９では、蓄熱材９８を水（氷）としていたが、エチレングリコール、プロピレングリコール、ソルビトール、塩化カルシウムなどの溶質を水に溶かし込んだ水溶液でもよい。蓄熱材９８をこれら水溶液にすると、凍結温度が溶質の濃度に応じて真水の場合よりも低下するので、冷熱蓄熱運転時の蒸発温度が真水に比べてさらに低下する。利用側熱交換器８ａ，８ｂがより低温の蒸発温度を要求するショーケースや冷蔵庫用蒸発器、冷凍庫用蒸発器などの場合、蓄熱材９８を上記のような水に不凍液を混合させた水溶液とすると、利用温度に応じた温度で蓄熱することができる。このため、圧縮機１を停止した冷媒自然循環冷却運転がさらに広い範囲で可能となり、消費電力量をさらに多く削減できる。
【０１３５】
また、蓄熱材９８が水の場合、高級脂肪酸塩を添加したり、数千気圧程度の圧力をかけたりすると、その凍結温度が上昇して冷熱蓄熱運転の効率が向上する。工業用途などで利用側熱交換器８ａ，８ｂでの冷却に必要な冷媒の蒸発温度が通常の冷房に必要な冷媒蒸発温度より高くてよい場合などに特に有効である。
【０１３６】
さらに、参考形態５、参考形態６、実施の形態７〜実施の形態９では、蓄熱材搬送装置４４を用いて蓄熱材９８を配管８６内に循環させる構成である。この構成において、蓄熱材９８に界面活性剤を微量添加すると、配管８６を流れる蓄熱材９８の圧力損失が低減し、蓄熱材搬送装置４４の消費電力量が減少するので、さらに電力ピークカットが可能となる。特に、水またはプロピレングリコールやソルビトールなどの水溶液の場合に効果がある。同様の効果は、小さな糸屑やセルロースなどを蓄熱材９８に混入させても現れる。
【０１３７】
さらにまた、参考形態５、参考形態６、実施の形態７〜実施の形態９において、蓄熱材９８をシャーベット状で蓄熱槽９９に蓄えておくとよい。このようにしても、配管８６を流れる蓄熱材９８の圧力損失が低減し、蓄熱材搬送装置４４の消費電力量が減少する。蓄熱材９８をシャーベット状にする例としては、蓄熱材９８が水の場合、蓄熱用熱交換器６を蓄熱槽９９の外部に設置し、そこで、蓄熱材９８である水を過冷却させて蓄熱槽９９に戻るまでの間で過冷却解除させる方法や、蓄熱用熱交換器６の周囲に固着した氷を掻き取り蓄熱槽９９内に導く方法など、一般的にダイナミック製氷方式といわれている様々な方法がある。
【０１３８】
参考形態１１．
参考形態１〜参考形態６、実施の形態７〜実施の形態１０では、主に夜間に圧縮機１を運転して蓄熱槽９９内の蓄熱材９８に冷熱または温熱を蓄え、この冷熱または温熱を熱源として、圧縮機１を停止して冷媒自然循環作用を利用した冷房運転または暖房運転を行なう例を説明した。ここで、冷媒自然循環作用を利用する際の熱源は必ずしも蓄熱槽９９内の熱源に限る必要はない。例えば、実施の形態９における図１４で、自然循環用熱交換器４１内の熱交換部４２を灯油バーナまたはガスバーナ等の加熱手段で直接加熱してもよい。この場合には、加熱手段は必要であるが、自然循環作用を利用して熱搬送動力を全く必要としない冷媒加熱式暖房運転が可能となり、加熱手段に灯油やガスを用いれば電力負荷の最大となる時間帯で電力消費量を削減でき、電力ピークカットを実現できる。
【０１３９】
以下、冷媒自然循環暖房運転で、灯油バーナまたはガスバーナ等を熱源とした冷凍サイクルについて説明する。図１５は本参考形態による冷凍サイクルを示す構成図であり、圧縮機による一般の冷暖房運転可能な空気調和器において、冷媒加熱式の冷媒自然循環暖房運転ができるように構成したものである。
【０１４０】
図において、７１は灯油バーナまたはガスバーナなどの加熱手段、７２はバーナ熱交換器伝熱面、７３は自然循環用熱交換器で、例えばバーナ熱交換器配管、７４は逆止弁である。バーナ熱交換器伝熱面７２は管状でありその周囲の壁面にバーナ熱交換器配管７３が固着されている。バーナ熱交換器伝熱面７２の管内を灯油バーナまたはガスバーナ７１で加熱すると、バーナ熱交換器伝熱面７２が加熱され、さらにバーナ熱交換器配管７３内を流れる冷媒が加熱される構成である。
【０１４１】
液配管８１は室外ユニット１０１内部の冷媒液配管であり、熱源側熱交換器３と液側接続口Ｂとの間を開閉弁１５を介して接続している。蒸気配管８２は室外ユニット１０１内部の冷媒蒸気配管であり、四方弁２と蒸気側接続口Ａとの間を接続している。バーナ熱交換器配管７３の下方接続口は液側であり、液側接続口Ｂと開閉弁１５との間の液配管８１に、開閉弁７５を介して接続されている。一方、バーナ熱交換器配管７３の上部接続口は蒸気側であり、逆止弁７４を介して蒸気配管８２に接続されている。
さらに、バーナ熱交換器配管７３の下部接続口は、最も低位置にある利用側熱交換器８ｂの最下部の位置より低くなるように、望ましくは１ｍ以上低くなるように設置する。
【０１４２】
このような構成の冷凍サイクルは、蓄熱式ではなく、圧縮機１を駆動する一般冷房運転と、圧縮機１を駆動する一般暖房運転と、圧縮機１を駆動しない冷媒自然循環暖房運転の３つの運転モードがある。
【０１４３】
＜一般冷房運転＞
室外ユニット１０１内部の四方弁２は第１口と第２口が連通し、第３口と第４口が連通するように切換えると共に、開閉弁１５，開閉弁１６をそれぞれ開とし、開閉弁７５を閉とする。
圧縮機１から吐出された高温高圧の蒸気冷媒は、熱源側熱交換器３で凝縮液化され、液配管８１、開閉弁１５、液側接続口Ｂから液延長配管８４を経て第１，第２の利用側減圧装置７ａ，７ｂに流入し、低温低圧の二相冷媒となる。この二相冷媒は、それぞれ第１，第２の利用側熱交換器８ａ，８ｂで、第１，第２の利用側送風機２２ａ，２２ｂによって送り込まれた室内空気から吸熱し、自らは蒸発する。この低温低圧の蒸気冷媒は、蒸気延長配管８５、第１の蒸気側接続口Ａ、蒸気配管８２、開閉弁１６、四方弁２の第４口から第３口を経て、アキュムレータ４から圧縮機１の吸入側へ戻る。この時、第１，第２の利用側送風機２２ａ，２２ｂによって利用側熱交換器８ａ，８ｂへ送り込まれた室内空気は、低温低圧の二相冷媒によって冷却されて室内へ吹き出され、室内を冷房する。
【０１４４】
＜一般暖房運転＞
室外ユニット１０１内部の四方弁２は第１口と第４口が連通し、第２口と第３口が連通するように切換えると共に、開閉弁１５，１６をそれぞれ開とし、開閉弁７５を閉とする。
圧縮機１で圧縮され高温高圧となった冷媒は、四方弁２の第１口から第４口、蒸気配管８２、開閉弁１６、蒸気側接続口Ａ、蒸気延長配管８５を経て第１，第２の利用側熱交換器８ａ，８ｂに流入する。ここで、この高温高圧の冷媒は、第１，第２の利用側送風機２２ａ，２２ｂによって送り込まれる室内空気に放熱して室内を暖房すると共に自らは凝縮液化する。この凝縮液化した中温高圧の液冷媒は第１，第２の利用側減圧装置７ａ，７ｂで減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となって液延長配管８４、液側接続口Ｂ、液配管８１、開閉弁１５を経て熱源側熱交換器３に流入する。ここで、低温低圧の気液二相冷媒は、室外送風機２１によって送り込まれる外気から吸熱するとともに自らは蒸発する。この低温低圧の蒸気冷媒は、四方弁２の第２口から第３口、およびアキュムレータ４を経て圧縮機１の吸入側に戻る。
【０１４５】
＜冷媒自然循環暖房運転＞
この運転モードは、例えば冬季夕方の１６時〜１８時などの消費電力量の削減要求の高い時間帯を中心に運転する。
室外ユニット１０１内部の開閉弁１５，１６をそれぞれ閉とし、開閉弁７５を開とする。圧縮機１の動作を停止し、加熱手段である灯油バーナまたはガスバーナ７１を動作させる。
第１，第２の利用側熱交換器８ａ，８ｂで第１，第２の利用側送風機２２ａ，２２ｂによって送り込まれた室内空気へ放熱して凝縮液化した液冷媒は、液延長配管８４を重力によって降下して、液側接続口Ｂ、開閉弁７５から室内ユニット１０３ａ，１０３ｂより下方にあるバーナ熱交換器配管７３に流入する。ここで、灯油バーナまたはガスバーナ７１で加熱され自らは蒸発する。そして、この蒸気冷媒は、バーナ熱交換器配管７３の上方接続口から流出し、逆止弁７４、蒸気配管８２、蒸気側接続口Ａから蒸気延長配管８５を経て、上方にある第１，第２の利用側熱交換器８ａ，８ｂに流入する。このように、利用側熱交換器８ａ，８ｂに送り込まれる室内空気温度とバーナ熱交換器配管７３周囲との温度差および重力を利用した冷媒自然循環暖房運転が行われる。
【０１４６】
ここで、開閉弁１５は、冷媒自然循環暖房運転時に、液配管８１を流れる液冷媒が熱源側熱交換器３の液側接続口への配管に流入するのを阻止している。この開閉弁１５と開閉弁７５との代わりに、液配管８１のバーナ熱交換器配管７３の下方接続口への接続部に三方弁を設けて接続方向を制御することで、同様の機能を発揮する。また、開閉弁１６は蒸気配管８２を流れる蒸気冷媒が圧縮機１への配管に流入するのを阻止している。この開閉弁１６と逆止弁７４との代わりに、蒸気配管８２のバーナ熱交換器配管７３の上方接続口への接続部に三方弁を設けて接続方向を制御することで、同様の機能を発揮する。
【０１４７】
これは、利用側の装置を小型化し、かつ熱搬送動力を全く必要とせずに暖房運転できる。また、冷凍サイクルを構成する暖房装置や冷房装置に適用することで、利用側の利用負荷が集中して消費電力量が最高となる電力ピークに時間帯に、灯油バーナやガスバーナなどの熱源を利用して暖房を行い、消費電力量の削減を図ることができる。特に、灯油バーナやガスバーナなどの熱源を室外ユニット１０１に収納して冷媒自然循環作用を利用して熱搬送すれば、室内空気をクリーンに保つことができる。
【０１４８】
なお、バーナ熱交換器配管７３において、冷媒をバーナで加熱する代わりに、工場蒸気やボイラの廃熱，温泉水，地熱，工業プロセス廃熱など、従来はそのまま捨てられがちであった温熱が他から得られれば、これを、バーナ熱交換器配管７３内を通過する冷媒の加熱に利用することにより、熱搬送動力を全く必要としない、かつ温排熱を再利用できる暖房運転が可能となる。
【０１４９】
また、本参考形態のような灯油バーナまたはガスバーナ７４とバーナ熱交換器配管７３とバーナ熱交換器伝熱面７４で構成された冷媒加熱機構を、例えば参考形態５、参考形態６、実施の形態７、実施の形態８に付加してもよい。実施の形態５〜実施の形態８では、自然循環用熱交換器４１を利用側熱交換器８ａ，８ｂよりも高いところに配設し、冷媒自然循環冷房運転を行なって冷房運転の電力ピークカットを実現していた。これに加えて、例えば実施の形態５の図９の構成で、さらに、第１の蒸気側接続口Ａと最も低所に設置されている利用側熱交換器８ｂの蒸気側配管が接続されている蒸気配管の間と、第１の液側接続口Ｂと最も低所に設置されている利用側熱交換器８ｂの液側配管が接続されている液配管との間とを冷媒自然循環暖房用配管で接続する。そして、その途中に灯油バーナまたはガスバーナ７１とバーナ熱交換器配管７３とバーナ熱交換器伝熱面７２で構成された冷媒加熱機構を設置する。さらに、この加熱機構を各利用側熱交換器８ａ，８ｂより下方に設置すれば、実施の形態５に加えて、冷媒自然循環作用を利用した冷媒加熱式暖房運転を行なって暖房運転の電力ピークカットが可能となる。
【０１５０】
また、参考形態５、参考形態６、実施の形態７、実施の形態８において、液化天然ガスの冷熱や冷凍・冷蔵倉庫の冷熱または冷凍・冷蔵用熱交換器で蒸発した冷媒蒸気の冷熱など、従来はそのまま捨てられがちであった冷熱が他から得られれば、これを、自然循環用熱交換器４１内の第１の熱交換部４２の冷却に利用することにより、熱搬送動力を全く必要としない冷媒自然循環作用を利用した、かつ冷排熱を再利用できる冷房運転が可能となる。
【０１５１】
なお、参考形態１〜参考形態６、実施の形態７〜実施の形態１０、参考形態１１では、利用側熱交換器は２台の例を示したが、１台しか接続されていなくても、また３台以上接続されていてもよいことは言うまでもない。また、便宜上、複数の利用側熱交換器を上下方向に異なる位置に配置したように図では表わしているが、全てが同じ高さの位置に設置されていてもよいし、そのうちの一部またはすべての利用側熱交換器が上下方向に異なる位置に配置されていてもよい。
【０１５２】
さらに、参考形態１〜参考形態６、実施の形態７〜実施の形態１０、参考形態１１では、熱源側熱交換器３は外気に放熱する例を示したが、冷却水や河川水、海水、下水、土壌、使用しない室内空気等、外気以外のどのような環境に放熱してもよいことは言うまでもない。
【０１５３】
また、参考形態１〜参考形態６、実施の形態７〜実施の形態１０、参考形態１１では、主に蓄熱式冷凍サイクルを空気調和機に利用した例について述べたので、冷房運転および暖房運転と記したが、ショーケースや冷凍装置に適用してもよく、この場合には冷却運転および加熱運転となる。
【０１５４】
【０１５５】
【発明の効果】
以上のように本発明では、圧縮機、熱源側熱交換器、利用側減圧装置、複数の利用側熱交換器を連接してなる冷凍サイクルにおいて、蓄熱材から吸熱して冷媒が蒸発する蓄熱用熱交換器と、前記蓄熱材に放熱して冷媒が凝縮する自然循環用熱交換器とを備え、前記蓄熱用熱交換器の蒸気側接続口を前記複数の利用側熱交換器の蒸気側接続口と前記圧縮機の吸入口との間を接続する蒸気配管に接続し、その液側接続口を前記複数の利用側熱交換器の液側接続口と前記熱源側熱交換器の液側接続口との間を接続する液配管に蓄熱用減圧装置を介して接続し、前記自然循環用熱交換器の蒸気側接続口を前記複数の利用側熱交換器の蒸気側接続口と前記圧縮機の吸入口との間を接続する蒸気配管に接続し、その液側接続口を前記複数の利用側熱交換器の液側接続口と前記熱源側熱交換器の液側接続口との間を接続する液配管に開閉弁Ｕを介して接続し、前記自然循環用熱交換器の蒸気側接続口を液側接続口よりも上方に配設すると共にその液側接続口を前記複数の利用側熱交換器のうち最も高い位置にある利用側熱交換器の液側接続口より上方に設置し、かつ前記蓄熱材を前記蓄熱槽の外部の蓄熱材循環路に循環させ、前記蓄熱槽を収納する蓄熱ユニットの外部の前記蓄熱材循環路に設けられた前記自然循環用熱交換器を循環する冷媒と前記自然循環用熱交換器の熱交換部とを熱交換させ、冷熱蓄熱運転時に前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、前記蓄熱用減圧装置、前記蓄熱用熱交換器に冷媒を循環させて前記蓄熱材に冷熱を蓄え、冷媒自然循環冷却運転時に前記自然循環用熱交換器、前記利用側減圧装置、前記複数の利用側熱交換器に冷媒を循環させて前記蓄熱材に蓄えた冷熱を前記複数の利用側熱交換器で冷却に利用すると共に、前記自然循環用熱交換器を循環する冷媒が前記熱交換部で前記蓄熱材循環路を循環する前記蓄熱材に放熱して凝縮するよう構成したことを特徴とすることにより、蓄熱用熱交換器の構成に制約を加えることなく、圧縮機を停止した冷媒自然循環冷却運転が可能であり、冷却運転を行っている際の電力のピークカットができる冷凍サイクルが得られる。
【０１５６】
【０１５７】
また、本発明によれば、冷媒自然循環冷却運転時に、凝縮した液冷媒が熱源側熱交換器の液側接続口へ流れるのを阻止する開閉弁Ｐを備えたことを特徴とすることにより、冷却運転時に電力のピークカットができ、さらに冷媒充填量を削減して低価格にでき、また、より安定的に運用することができる冷凍サイクルが得られる。
【０１５８】
また、本発明によれば、蓄熱用熱交換器の蒸気側接続口への接続部と熱源側熱交換器の蒸気側接続口との間の蒸気配管に設置され、圧縮機の吐出側と吸入側の冷媒流路を切換えて利用側熱交換器での冷却と加熱を可能とする流路切換装置と、前記利用側熱交換器の蒸気側接続口と前記流路切換装置との間を接続する蒸気配管と前記蓄熱用熱交換器の蒸気側接続口との間に設置された開閉弁Ｑとを備え、一般加熱運転時に、前記開閉弁Ｑによって前記圧縮機の吐出口から前記蓄熱用熱交換器の蒸気側接続口への冷媒の流れを阻止し、前記圧縮機，前記利用側熱交換器，利用側減圧装置，前記熱源側熱交換器に冷媒を循環させて前記利用側熱交換器で加熱を行うことを特徴とすることにより、冷却運転における電力のピークカットができ、さらに一般加熱運転も可能な冷凍サイクルが得られる。
【０１５９】
【０１６０】
また、本発明によれば、圧縮機、熱源側熱交換器、利用側減圧装置、複数の利用側熱交換器を連接してなる冷凍サイクルにおいて、蓄熱材に放熱して冷媒が凝縮する蓄熱用熱交換器と前記蓄熱材から吸熱して冷媒が蒸発する自然循環用熱交換器とを備え、前記蓄熱用熱交換器の蒸気側接続口を前記複数の利用側熱交換器の蒸気側接続口と前記圧縮機の吐出口との間を接続する蒸気配管に接続し、その液側接続口を前記複数の利用側熱交換器の液側接続口と前記熱源側熱交換器の液側接続口との間を接続する液配管に蓄熱用減圧装置を介して接続し、前記自然循環用熱交換器の蒸気側接続口を前記複数の利用側熱交換器の蒸気側接続口と前記圧縮機の吐出口との間を接続する蒸気配管に接続し、その液側接続口を前記利用側熱交換器の液側接続口と前記熱源側熱交換器の液側接続口との間を接続する液配管に開閉弁Ｕを介して接続し、前記自然循環用熱交換器の蒸気側接続口を液側接続口よりも上方に配設すると共にその液側接続口を前記複数の利用側熱交換器のうち最も下側に配置されている利用側熱交換器の液側接続口より下方に設置し、かつ前記蓄熱材を前記蓄熱槽の外部に設けられた蓄熱材循環路に循環させ、前記蓄熱槽を収納する蓄熱ユニットの外部の前記蓄熱材循環路に設けられた前記自然循環用熱交換器を循環する冷媒と前記自然循環用熱交換器の熱交換部とを熱交換させ、温熱蓄熱運転時に前記圧縮機、前記蓄熱用熱交換器、前記蓄熱用減圧装置、前記熱源側熱交換器に冷媒を循環させて前記蓄熱材に温熱を蓄え、冷媒自然循環加熱運転時に前記自然循環用熱交換器、前記複数の利用側熱交換器、前記利用側減圧装置に冷媒を循環させて前記蓄熱材に蓄えた温熱を前記複数の利用側熱交換器で加熱に利用すると共に、前記自然循環用熱交換器を循環する冷媒が前記熱交換部で前記蓄熱材循環路を循環する前記蓄熱材から吸熱して蒸発するよう構成したことを特徴とすることにより、蓄熱用熱交換器の構成に制約を加えることなく、圧縮機を停止した冷媒自然循環加熱運転が可能であり、電力のピークカットができる冷凍サイクルが得られる。
【０１６１】
【０１６２】
また、本発明によれば、冷媒自然循環加熱運転時に、蒸発した蒸気冷媒が前記圧縮機へ流れるのを阻止する開閉弁Ｔを備えたことを特徴とすることにより、加熱運転時に電力のピークカットができ、さらに冷媒充填量を削減できる冷凍サイクルが得られる。
【０１６３】
また、本発明によれば、蓄熱用熱交換器の上部接続口への接続部と熱源側熱交換器との間の蒸気配管に設置され、圧縮機の吐出側と吸入側の冷媒流路を切換えて利用側熱交換器での冷却と加熱を可能とする流路切換装置と、前記利用側熱交換器の蒸気側接続口と前記流路切換装置との間を接続する蒸気配管と前記蓄熱用熱交換器の蒸気側接続口との間に設置された開閉弁Ｑとを備え、一般冷却運転時に、前記開閉弁Ｑによって前記利用側熱交換器から前記蓄熱用熱交換器の蒸気側接続口への冷媒の流れを阻止し、前記圧縮機，前記熱源側熱交換器，前記利用側減圧装置，前記利用側熱交換器に冷媒を循環させて前記利用側熱交換器で冷却を行うことを特徴とすることにより、加熱運転における電力のピークカットができ、さらに一般冷房運転も可能な冷凍サイクルが得られる。
【０１６４】
また、本発明によれば、利用側熱交換器の蒸気側接続口と圧縮機の間の蒸気配管と前記蓄熱用熱交換器の蒸気側接続口との間と、前記蓄熱用熱交換器の液側接続口への接続部と利用側熱交換器の液側接続口の間の液配管とを接続する過冷却用液配管と、前記過冷却用液配管に設置された開閉弁Ｒと、前記過冷却用液配管への接続部と前記蓄熱用熱交換器の液側接続口への接続部との間の液配管に設置した開閉弁Ｓとを備え、冷熱蓄熱運転時に前記圧縮機，前記熱源側熱交換器，前記蓄熱用減圧装置，前記蓄熱用熱交換器に冷媒を循環させて前記蓄熱材に冷熱を蓄え、冷熱過冷却利用冷却運転時に、前記開閉弁Ｒによって前記過冷却用液配管を連通させると共に前記開閉弁Ｓによって前記熱源側熱交換器から流出した冷媒を前記蓄熱用熱交換器の液側接続口へ流し、前記圧縮機，熱源側熱交換器、蓄熱用熱交換器，前記過冷却用液配管，利用側減圧装置，利用側熱交換器に冷媒を循環させて前記蓄熱材に蓄えた冷熱を前記利用側熱交換器で冷却に利用することを特徴とすることにより、冷却運転で過冷却度を大きくでき、消費電力量をさらに削減できる冷凍サイクルが得られる。
【０１６５】
また、本発明によれば、蓄熱材として、水または水に凍結温度を低下させる溶質を混合した水溶液であることを特徴とすることにより、圧縮機を停止した冷媒自然循環冷却運転がさらに広い範囲で可能となり、消費電力量をさらに多く削減できる冷凍サイクルが得られる。
【０１６６】
【０１６７】
【０１６８】
また、本発明によれば、冷媒自然循環冷房運転または冷媒自然循環暖房運転で冷媒が循環する蓄熱用熱交換器または自然循環用熱交換器または利用側熱交換器の各冷媒流路に沿った鉛直方向の位置が、蒸気側接続口から液側接続口に至るまでの間で上昇することがないように構成したことを特徴とすることにより、圧縮機を停止した冷房または加熱運転がさらに広い運転範囲で可能であり、電力のピークカットがさらに広い運転範囲でできる冷凍サイクルが得られる。
【０１６９】
また、本発明によれば、蓄熱用熱交換器または自然循環用熱交換器を通過する一流路当りの冷媒質量流量が、液側に比べ蒸気側の方が小さくなるように前記熱交換器を構成したことを特徴とすることにより、冷凍サイクルの蓄熱運転および蓄熱利用運転時の運転効率を向上することができる冷凍サイクルが得られる。
【０１７０】
【０１７１】
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考形態１による蓄熱式冷凍サイクルを示す構成図である。
【図２】  参考形態１に係わる蓄熱量の時間に対する消費パターンを示す特性図である。
【図３】  参考形態１に係わる運転モードの切換え手順を示す説明図である。
【図４】  参考形態１に係わる蓄熱槽を一部切り欠いて蓄熱用熱交換器を示す斜視図である。
【図５】  参考形態１に係わる蓄熱用熱交換器を示す構成図である。
【図６】  参考形態１に係わる蓄熱用熱交換器を示す構成図である。
【図７】  本発明の参考形態２による蓄熱式冷凍サイクルを示す構成図である。
【図８】  本発明の参考形態３による蓄熱式冷凍サイクルを示す構成図である。
【図９】  本発明の参考形態５による蓄熱式冷凍サイクルを示す構成図である。
【図１０】  本発明の参考形態６による蓄熱式冷凍サイクルを示す構成図である。
【図１１】  本発明の実施の形態７による蓄熱式冷凍サイクルを示す構成図である。
【図１２】  実施の形態７に係わる蓄熱式冷凍サイクルの他の構成を示す構成図である。
【図１３】  本発明の実施の形態８による蓄熱式冷凍サイクルを示す構成図である。
【図１４】  本発明の実施の形態９による蓄熱式冷凍サイクルを示す構成図である。
【図１５】  本発明の参考形態１１による蓄熱式冷凍サイクルを示す構成図である。
【図１６】  従来の蓄熱式冷凍サイクルを示す構成図である。
【符号の説明】
１  圧縮機、２  四方弁、３  熱源側熱交換器、４  アキュムレータ、５  蓄熱用減圧装置、６  蓄熱用熱交換器、７ａ，７ｂ  第１，第２の利用側減圧装置、８ａ，８ｂ  第１，第２の利用側熱交換器、１１  開閉弁Ｑ、１２  開閉弁Ｒ、１３  開閉弁Ｓ、１５  開閉弁Ｐ、１６  開閉弁Ｔ、１８  開閉弁Ｕ、２１  利用側送風機、２２ａ，２２ｂ  第１，第２の熱源側送風機、３１，３２  第１，第２の温度検出器、４１  自然循環用熱交換器、７１  加熱手段、７３  自然循環用熱交換器、８３  過冷却用液配管、８６  蓄熱材循環路、９８  蓄熱材、９９  蓄熱槽、１０１  室外ユニット、１０２  蓄熱ユニット、１０３ａ，１０３ｂ  第１，第２の室内ユニット。
【図１】
0003896705.tif 000002
【図２】
0003896705.tif 000003
【図３】
0003896705.tif 000004
【図４】
0003896705.tif 000005
【図５】
0003896705.tif 000006
【図６】
0003896705.tif 000007
【図７】
0003896705.tif 000008
【図８】
0003896705.tif 000009
【図９】
0003896705.tif 000010
【図１０】
0003896705.tif 000011
【図１１】
0003896705.tif 000012
【図１２】
0003896705.tif 000013
【図１３】
0003896705.tif 000014
【図１４】
0003896705.tif 000015
【図１５】
0003896705.tif 000016
【図１６】
0003896705.tif 000017