特開 2015-210029 蓄熱システム及び空調システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-210029(P2015-210029A)

(43)【公開日】2015年11月24日

(54)【発明の名称】蓄熱システム及び空調システム

(51)【国際特許分類】

   F25B 5/00 20060101AFI20151027BHJP

   C09K 5/06 20060101ALI20151027BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20151027BHJP

   F28D 20/02 20060101ALI20151027BHJP

   F24F 11/02 20060101ALI20151027BHJP

   F24F 5/00 20060101ALI20151027BHJP

【ＦＩ】

   F25B5/00 A

   C09K5/06 H

   F25B1/00 304S

   F25B1/00 321C

   F28D20/02 D

   F24F11/02 102B

   F24F5/00 102L

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2014-91943(P2014-91943)

(22)【出願日】2014年4月25日

(71)【出願人】

【識別番号】000002853

【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】安尾 晃一

(72)【発明者】

【氏名】陳 柯壁

(72)【発明者】

【氏名】藤本 修二

【テーマコード（参考）】

3L260

【Ｆターム（参考）】

3L260BA45

3L260FB17

3L260FB58

(57)【要約】

【課題】冷却することによって包接水和物が生成される蓄熱媒体を使用する蓄熱システムにおいて、蓄熱媒体の一部を過冷却状態から確実に水和物スラリーにする。
【解決手段】冷媒回路の冷媒と蓄熱回路の蓄熱媒体とを蓄熱用熱交換器で熱交換して、蓄熱媒体を冷却し、蓄熱媒体を水和物生成温度未満の過冷却状態にする。その後、上記蓄熱用熱交換器にて冷媒で蓄熱媒体を更に冷却する凍結運転を行って、蓄熱媒体温度を更に低下させる。これにより、蓄熱用熱交換器内では、蓄熱媒体の一部に、過冷却状態を解消するための核となる水和物スラリーが生成される。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷却することによって包接水和物が生成される蓄熱媒体を貯留する蓄熱タンク（51）を有し、上記蓄熱媒体を循環させる蓄熱回路（61）と、
冷媒を循環させる冷媒回路（11）と、
上記蓄熱回路（61）と冷媒回路（11）とに共通して配置され、上記冷媒回路（11）の冷媒と上記蓄熱回路（61）の蓄熱媒体との間で熱交換させる蓄熱側熱交換器（29）とを備えた蓄熱システムであって、
上記蓄熱タンク（51）へ蓄熱する運転を制御する運転制御部（100）を備え、
上記運転制御部（100）は、
上記蓄熱回路（61）の上記蓄熱媒体を、蓄熱媒体の水和物生成温度未満とするよう、上記蓄熱側熱交換器（29）で上記蓄熱媒体を冷却する顕熱蓄冷運転を行った後、
上記蓄熱回路（61）の上記蓄熱媒体を上記顕熱蓄冷運転時での温度未満に低下させるよう、上記蓄熱側熱交換器（29）で上記蓄熱媒体を更に冷却する凍結運転を行う
ことを特徴とする蓄熱システム。

【請求項2】

請求項１において、
上記冷媒回路（11）は、上記蓄熱側熱交換器（29）への冷媒の供給通路（14a,14b）に配置される電動弁（30）を有し、
上記運転制御部（100）は、
上記凍結運転時には、上記電動弁（30）の開度を更に絞って、上記蓄熱側熱交換器（29）での冷媒温度を下げる
ことを特徴とする蓄熱システム。

【請求項3】

請求項１又は２において、
上記運転制御部（100）は、
上記凍結運転を所定時間継続する
ことを特徴とする蓄熱システム。

【請求項4】

請求項３において、
上記運転制御部（100）は、
上記凍結運転後は、上記顕熱蓄冷運転と同態様の潜熱蓄冷運転を行う
ことを特徴とする蓄熱システム。

【請求項5】

請求項１又は２において、
上記運転制御部（100）は、
上記凍結運転を、蓄熱媒体の流量が所定値以下となるまで継続する
ことを特徴とする蓄熱システム。

【請求項6】

請求項３又は５において、
上記運転制御部（100）は、
上記凍結運転後は、上記蓄熱回路（61）の上記蓄熱媒体を上記水和物生成温度以上にするよう、上記蓄熱用熱交換器（29）で蓄熱媒体を加熱する加熱運転を行う
ことを特徴とする蓄熱システム。

【請求項7】

請求項６において、
上記冷媒回路（11）は、上記蓄熱側熱交換器（29）への冷媒の供給通路（14a,14b）に配置される電動弁（30）を有し、
上記運転制御部（100）は、
上記加熱運転時には、上記電動弁（30）の開度を大開度側に変更して、上記蓄熱側熱交換器（29）での冷媒温度を上げる
ことを特徴とする蓄熱システム。

【請求項8】

請求項６又は７において、
上記運転制御部（100）は、
上記加熱運転により蓄熱側熱交換器（29）での蓄熱媒体温度が上記水和物生成温度以上の所定温度になった後、上記顕熱蓄冷運転と同態様の潜熱蓄冷運転を行う
ことを特徴とする蓄熱システム。

【請求項9】

請求項１〜８の何れか１項の蓄熱システムと、
上記蓄熱システムの冷媒回路（11）に配置される利用側熱交換器（25）を有し、
上記蓄熱タンク（51）に蓄熱された冷熱を上記利用側熱交換器（25）に与えて対象空調空間を冷房する
ことを特徴とする空調システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蓄熱媒体の蓄熱作用を利用して冷熱を蓄える蓄熱システム、及びこの蓄熱システムで蓄えた冷熱を利用して空調を行う空調システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

蓄熱システムには、特許文献１に示すように、蓄熱回路と冷媒回路とで構成され、蓄熱媒体を利用して蓄熱する。また、この蓄熱システムの蓄熱媒体に蓄えられた冷熱を利用して室内の空調を行う空調システムが知られている。蓄熱回路は、主として、蓄熱媒体を貯留する蓄熱タンク、蓄熱媒体を冷媒等の熱媒体と熱交換する蓄熱用熱交換器、及び循環ポンプ等によって構成される。冷媒回路は、主として、上記蓄熱用熱交換器、及び蓄熱用熱交換器にて蓄熱媒体から取り出された冷熱を用いて室内空気を冷却する利用側熱交換器等によって構成される。

【0003】

上記特許文献１では、冷却することによって包接水和物が生成される水和剤を蓄熱材（例えば臭化テトラｎブチルアンモニウム）とし、この蓄熱材の水溶液が蓄熱媒体として利用されている。特許文献１では、蓄熱媒体を蓄熱用熱交換器で冷却し蓄熱タンクに貯留することで、蓄熱タンク内に冷熱を蓄える蓄冷運転が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−０８３４３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記蓄熱システムで利用する蓄熱材、例えば臭化テトラｎブチルアンモニウム（ＴＢＡＢ）水溶液などの蓄熱媒体では、その水和物生成温度未満の温度に安定的に冷却すると、包接水和物が生成されず、溶液状態を保持した過冷却溶液となる。この過冷却溶液、すなわち過冷却状態の蓄熱媒体は、蓄熱媒体としての氷に比べて、その過冷却状態を解消し難い、すなわち水和物スラリーになり難い特性を持つ。また、過冷却溶液中に水和物スラリーが少々存在している状態において、その水和物スラリーに過冷却溶液が接触しても、過冷却溶液はその過冷却状態を解消し難い特性を持っている。従って、このような蓄熱媒体を利用する蓄熱システムでは、従来のダイナミック氷蓄熱システムのように水の過冷却溶液を種氷生成装置で作った種氷と接触させてその過冷却状態を解消する方法を採用し難いし、また採用しても、大きな種氷を生成できる種氷生成装置のごとき装置が必要となり、コスト高になる欠点がある。

【0006】

更に、臭化テトラｎブチルアンモニウム（ＴＢＡＢ）水溶液などの蓄熱媒体は、蓄熱タンクに水和物スラリーが全く存在しない初期状態からプルダウン運転を開始した場合には、過冷却度が大きい（例えば５°Ｃ以上の）状態となっても過冷却状態を解消し難い特性を持つ。その過冷却度を更に大きくすれば、小さな衝撃（例えば蓄熱媒体が流通する配管での圧力変動など）により過冷却状態が解消されて水和物スラリーになるが、過冷却度を更に大きくしようとすると、蓄熱用熱交換器での熱交換率が悪くなる欠点が生じる。

【0007】

更に、過冷却溶液が上記配管の途中でその過冷却状態を解消してしまった場合には、その解消部分で水和物スラリーが成長し凍結すると、配管の閉塞が生じる。この閉塞を解消しようと蓄熱用熱交換器で過冷却溶液を加熱しても、その蓄熱用熱交換器から配管の閉塞部分まで熱伝達して凍結が解消され始めるまで、更には水和物スラリーの包接水和物が配管内壁から剥がれて流れ出すまでに長時間を要する。その結果、蓄熱タンクの蓄熱量を所望の時間で確保できない欠点が生じる。

【0008】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、臭化テトラｎブチルアンモニウム（ＴＢＡＢ）水溶液などの蓄熱媒体を利用した蓄熱システムにおいて、蓄熱媒体の過冷却状態を安価で且つ確実に解消することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

第１の発明の蓄熱システムは、冷却することによって包接水和物が生成される蓄熱媒体を貯留する蓄熱タンク（51）を有し、上記蓄熱媒体を循環させる蓄熱回路（61）と、冷媒を循環させる冷媒回路（11）と、上記蓄熱回路（61）と冷媒回路（11）とに共通して配置され、上記冷媒回路（11）の冷媒と上記蓄熱回路（61）の蓄熱媒体との間で熱交換させる蓄熱側熱交換器（29）とを備えた蓄熱システムであって、上記蓄熱タンク（51）へ蓄熱する運転を制御する運転制御部（100）を備え、上記運転制御部（100）は、上記蓄熱回路（61）の上記蓄熱媒体を、蓄熱媒体の水和物生成温度未満とするよう、上記蓄熱側熱交換器（29）で上記蓄熱媒体を冷却する顕熱蓄冷運転を行った後、上記蓄熱回路（61）の上記蓄熱媒体を上記顕熱蓄冷運転時での温度未満に低下させるよう、上記蓄熱側熱交換器（29）で上記蓄熱媒体を更に冷却する凍結運転を行うことを特徴とする。

【0010】

この蓄熱システムでは、先ず、顕熱蓄冷運転が行われて、蓄熱媒体の一部又は全部はその温度が水和物生成温度未満の過冷却状態になる。その後、凍結運転が行われて、蓄熱媒体の温度は顕熱蓄冷運転時での温度未満に更に低下する。これにより、蓄熱用熱交換器内に水和物スラリーが存在する場合は勿論、存在しない場合であっても、蓄熱媒体の一部が水和物スラリーになる。この水和物スラリーが、これに接触する蓄熱媒体の過冷却状態を解消する核となる。

【0011】

第２の発明は、上記蓄熱システムにおいて、上記冷媒回路（11）は、上記蓄熱側熱交換器（29）への冷媒の供給通路（14a,14b）に配置される電動弁（30）を有し、上記運転制御部（100）は、上記凍結運転時には、上記電動弁（30）の開度を更に絞って、上記蓄熱側熱交換器（29）での冷媒温度を下げることを特徴とする。

【0012】

この蓄熱システムでは、凍結運転時には、冷媒回路の電動弁の開度を更に絞って、蓄熱用熱交換器での冷媒温度を下げることにより、蓄熱媒体の一部を水和物スラリーにする。従って、電動弁を備える冷媒回路を利用して水和物スラリーを生成することができ、その生成用の装置や部品の追加が不要である。

【0013】

第３の発明は、上記蓄熱システムにおいて、上記運転制御部（100）は、上記凍結運転を所定時間継続することを特徴とする。

【0014】

この蓄熱システムでは、凍結運転の継続によって蓄熱媒体の冷却が続行されるので、過冷却状態の蓄熱媒体の一部が確実に水和物スラリーになる。

【0015】

第４の発明は、上記蓄熱システムにおいて、上記運転制御部（100）は、上記凍結運転後は、上記顕熱蓄冷運転と同態様の潜熱蓄冷運転を行うことを特徴とする。

【0016】

この蓄熱システムでは、凍結運転後は潜熱蓄冷運転を行うので、凍結運転時間を短く制限して、蓄熱タンクへの蓄熱を効率良く行うことが可能である。

【0017】

第５の発明は、上記蓄熱システムにおいて、上記運転制御部（100）は、上記凍結運転を、蓄熱媒体の流量が所定値以下となるまで継続することを特徴とする。

【0018】

この蓄熱システムでは、凍結運転により蓄熱側熱交換器内で包接水和物が生成され始めたことを蓄熱媒体の流量で把握できるので、確実に水和物スラリーを生成できる。

【0019】

第６の発明は、上記蓄熱システムにおいて、上記運転制御部（100）は、上記凍結運転後は、上記蓄熱回路（61）の上記蓄熱媒体を上記水和物生成温度以上にするよう、上記蓄熱用熱交換器（29）で蓄熱媒体を加熱する加熱運転を行うことを特徴とする。

【0020】

この蓄熱システムでは、凍結運転後は加熱運転が行われて、蓄熱媒体の温度は水和物生成温度以上に上昇する。これにより、この温度上昇した蓄熱媒体は蓄熱用熱交換器から配管を通じて蓄熱タンクに流入する。この時、蓄熱用熱交換器内で生成された水和物スラリーの包接水和物がその熱交換器内壁に付着した場合であっても、その付着した包接水和物が水和物生成温度以上の蓄熱媒体により加熱されて剥がれ落ちた後、配管を通じて蓄熱タンクに流入する。従って、蓄熱用熱交換器の閉塞を防止できる。

【0021】

また、上記水和物生成温度以上の蓄熱媒体が蓄熱タンクに流入すると、該蓄熱タンク内では水和物生成温度未満の蓄熱媒体と水和物生成温度以上の蓄熱媒体とが一気に混ざり合い、急激に乱流が生じて、蓄熱タンク内が攪拌される。この蓄熱媒体同士の混合、乱流及び攪拌により、過冷却状態の蓄熱媒体の一部が確実に水和物スラリーになる。そして、この水和物スラリー及び上記凍結運転で生成された水和物スラリーとが、その後に蓄熱タンク内に流入してくる蓄熱媒体の過冷却状態を解消させる核となる。

【0022】

第７の発明は、上記蓄熱システムにおいて、上記冷媒回路（11）は、上記蓄熱側熱交換器（29）への冷媒の供給通路（14a,14b）に配置される電動弁（30）を有し、上記運転制御部（100）は、上記加熱運転時には、上記電動弁（30）の開度を大開度側に変更して、上記蓄熱側熱交換器（29）での冷媒温度を上げることを特徴とする。

【0023】

この蓄熱システムでは、加熱運転時には、冷媒回路の電動弁の開度を大きい側に変更して、蓄熱用熱交換器での冷媒温度を上げるので、蓄熱媒体を適度に加熱できて、蓄熱タンク内での上記温度の異なる蓄熱媒体同士の混合、乱流、攪拌が適切に行われ、蓄熱媒体の一部が確実に水和物スラリーになる。また、冷媒回路に元々備える電動弁を利用して蓄熱媒体を加熱するので、その加熱用の装置や部品の追加が不要である。

【0024】

第８の発明は、上記蓄熱システムにおいて、上記運転制御部（100）は、上記加熱運転により蓄熱側熱交換器（29）での蓄熱媒体温度が上記水和物生成温度以上の所定温度になった後、上記顕熱蓄冷運転と同態様の潜熱蓄冷運転を行うことを特徴とする。

【0025】

この蓄熱システムでは、加熱運転により蓄熱用熱交換器での蓄熱媒体温度が水和物生成温度以上の所定温度になった時点で、その加熱運転が停止して、潜熱蓄冷運転が行われる。従って、蓄熱媒体の加熱運転時間を短くできて、蓄熱タンクへの蓄熱を効率良く行うことが可能である。

【0026】

第９の発明の空調システムは、上記蓄熱システムと、上記蓄熱システムの冷媒回路（11）に配置される利用側熱交換器（25）を有し、上記蓄熱タンク（51）に蓄熱された冷熱を上記利用側熱交換器（25）に与えて対象空調空間を冷房することを特徴とする。

【0027】

この空調システムでは、蓄熱システムの蓄熱タンクに蓄熱された冷熱が利用側熱交換器に与えられて、対象空調空間が良好に冷房される。

【発明の効果】

【0028】

以上説明したように、第１の発明によれば、蓄熱用熱交換器で蓄熱媒体を冷却して、蓄熱媒体の一部を確実に水和物スラリーにできるので、ダイナミック氷蓄熱システムの種氷生成装置のごとき装置を採用する必要がなく、低コスト化が可能である。

【0029】

第２の発明によれば、電動弁を備える冷媒回路を利用して蓄熱媒体の一部を水和物スラリーにしたので、その生成用の装置や部品の追加が不要である。

【0030】

第３の発明によれば、凍結運転の継続によって、過冷却状態の蓄熱媒体の一部を確実に水和物スラリーにすることが可能である。

【0031】

第４の発明によれば、凍結運転時間を短く制限して、蓄熱タンクへの蓄熱を効率良く行うことが可能である。

【0032】

第５の発明によれば、蓄熱媒体の流量によって蓄熱側熱交換器内で包接水和物が生成され始めたことを把握するので、確実に水和物スラリーを生成することが可能である。

【0033】

第６の発明によれば、蓄熱用熱交換器で凍結した水和物スラリーの包接水和物がその熱交換器内壁に付着した場合であっても、その付着した包接水和物を剥がれ落としたので、蓄熱用熱交換器の閉塞を防止できると共に、蓄熱タンク内で温度の異なる蓄熱媒体同士の混合、乱流及び攪拌を生じさせて、蓄熱媒体の一部を確実に水和物スラリーにすることができる。

【0034】

第７の発明によれば、蓄熱タンク内での蓄熱媒体の混合、乱流、攪拌を適切に行って、蓄熱媒体の一部を確実に水和物スラリーにできると共に、蓄熱媒体の加熱装置や部品の追加を不要にできる。

【0035】

第８の発明によれば、蓄熱媒体の加熱運転時間を短く制限して、蓄熱タンクへの蓄熱を効率良く行うことが可能である。

【0036】

第９の発明によれば、蓄熱システムで蓄熱した冷熱を利用して対象空調空間を良好に冷房できる。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】図１は空調システムの構成図である。

【図2】図２は顕熱蓄冷運転時、潜熱蓄冷運転時、凍結運転時及び加熱運転時の冷媒の流れと蓄熱媒体の流れとを表す図である。

【図3】図３は第１利用冷房運転時の冷媒の流れと蓄熱媒体の流れとを表す図である。

【図4】図４は第２利用冷房運転時の冷媒の流れと蓄熱媒体の流れとを表す図である。

【図5】図５は空調システムの実施形態１に係るプルダウン運転時の蓄熱用熱交換器出口の蓄熱媒体温度及び冷媒温度の変化の様子を示す図である。

【図6】図６は空調システムの実施形態２に係るプルダウン運転時の蓄熱用熱交換器出口の蓄熱媒体温度及び冷媒温度の変化の様子を示す図である。

【図7】図７は臭化テトラｎブチルアンモニウム水溶液の各種濃度において２種類の水溶液温度での粘度を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

【0039】

≪実施形態１≫
図１は、実施形態１に係る空調システム（10）の構成図である。図１に示すように、空調システム（10）は、空気調和装置（20）、蓄熱装置（50）、及びコントローラ（100）（運転制御部に相当）を有する。

【0040】

蓄熱装置（50）は、蓄熱タンクユニット（51）、補助熱交換器（28）、蓄熱用熱交換器（29）、蓄熱用膨張弁（30）、循環ポンプ（58）、及びその他の各種弁（32,33,34）を有する。蓄熱装置（50）が有する機器によって蓄熱回路（61）が構成されている。

【0041】

空気調和装置（20）は、室外ユニット（20a）と室内ユニット（20b）とを有する。各ユニット（20a,20b）に含まれる機器と、蓄熱装置（50）が有する一部の機器（具体的には、補助熱交換器（28）、蓄熱用熱交換器（29）、蓄熱用膨張弁（30）及びその他の各種弁（32,33,34））によって冷媒回路（11）が構成されている。

【0042】

コントローラ（100）は、空調システム（10）の運転を制御するためのものであって、冷媒回路（11）の圧縮機（21）や蓄熱回路（61）の循環ポンプ（58）等の駆動制御を行う。

【0043】

上記空調システム（10）のうち、空気調和装置（20）の室外ユニット（20a）及び蓄熱装置（50）により、蓄熱タンクユニット（51）に冷熱を蓄熱する蓄熱システム（40）が構成される。

【0044】

＜冷媒回路の構成＞
冷媒回路（11）には冷媒（熱媒体に相当）が充填されており、冷媒が循環することによって冷凍サイクルが行われる。図１に示すように、冷媒回路（11）は、主として、圧縮機（21）、室外熱交換器（22）、室外膨張弁（23）、室内膨張弁（24）、室内熱交換器（25）、四方切換弁（26）、補助熱交換器（28）、蓄熱用熱交換器（29）及び蓄熱用膨張弁（30）によって構成されている。圧縮機（21）、室外熱交換器（22）、室外膨張弁（23）、四方切換弁（26）、補助熱交換器（28）及び蓄熱用熱交換器（29）は、室外ユニット（20a）に設けられ、室内膨張弁（24）及び室内熱交換器（25）は、室内ユニット（20b）に設けられている。

【0045】

圧縮機（21）は冷媒を圧縮して吐出する。圧縮機（21）は、例えば容量可変式であって、図示しないインバータ回路によって回転数（運転周波数）が可変される。

【0046】

室外熱交換器（22）は、配管（12）を介して四方切換弁（26）と接続されている。室外熱交換器（22）は、例えばクロスフィンアンドチューブ式であって、室外ユニット（20a）に設けられた室外ファン（22a）によって室外空気が供給されると、当該室外空気と冷媒との熱交換を行う。

【0047】

室外膨張弁（23）は、配管（13）を介して室外熱交換器（22）と接続され、配管（14）を介して室内膨張弁（24）と接続されている。室外膨張弁（23）及び室内膨張弁（24）は、例えば電子膨張弁で構成されており、開度を可変することで冷媒の圧力を調整する。

【0048】

室内熱交換器（25）は、配管（15）を介して室内膨張弁（24）と接続され、配管（16）を介して四方切換弁（26）と接続されている。室内熱交換器（25）は、例えばクロスフィンアンドチューブ式であって、室内ユニット（20b）に設けられた室内ファン（25a）によって室内空気が供給されると、当該室内空気と冷媒との熱交換を行う。

【0049】

四方切換弁（26）は、４つポートを有する。具体的に、四方切換弁（26）の第１ポートは、圧縮機（21）の吐出側に接続され、四方切換弁（26）の第２ポートは、アキュムレータ（27）を介して圧縮機（21）の吸入側に接続されている。四方切換弁（26）の第３ポートは、配管（12）を介して室外熱交換器（22）に接続され、四方切換弁（26）の第４ポートは、配管（16）を介して室内熱交換器（25）に接続されている。四方切換弁（26）は、空調システム（10）の運転種類に応じて、各ポートの接続状態を第１状態（図１の実線で示す状態）または第２状態（図１の破線で示す状態）に切り換える。

【0050】

補助熱交換器（28）は、冷媒側通路（28a）と蓄熱側通路（28b）とを有する。冷媒側通路（28a）は、配管（14a）上、つまりは室外膨張弁（23）と蓄熱用膨張弁（30）との間に位置し、内部には冷媒が流れる。蓄熱側通路（28b）は、蓄熱回路（61）に直列に接続され、内部には蓄熱媒体（後述）が流れる。補助熱交換器（28）は、冷媒と蓄熱媒体と熱交換を行う。

【0051】

蓄熱用熱交換器（29）は、冷媒側通路（29a）と蓄熱側通路（29b）とを有する。冷媒側通路（29a）は、配管（14b）上において蓄熱用膨張弁（30）と室内膨張弁（24）との間に位置し、内部には冷媒が流れる。蓄熱側通路（29b）は、蓄熱回路（61）に直列に接続され、内部には蓄熱媒体が流れる。蓄熱用熱交換器（29）は、冷媒と蓄熱媒体との熱交換を行う。

【0052】

蓄熱用膨張弁（30）は、配管（14a）を介して補助熱交換器（28）に接続されると共に、配管（14b）を介して蓄熱用熱交換器（29）と接続されている。蓄熱用膨張弁（30）は、例えば電子膨張弁で構成されており、開度を可変することで冷媒の圧力を調整する。

【0053】

また、冷媒回路（11）には、３つの開閉弁（31,32,33）及び１つの逆止弁（34）が設けられている。第１開閉弁（31）は、第１バイパス配管（17）上に位置し、第２開閉弁（32）は、第２バイパス配管（18）上に位置している。ここで、第１バイパス配管（17）は、配管（12）と、配管（14a）における室外膨張弁（23）及び補助熱交換器（28）の間とを繋いでいる。第２バイパス配管（18）は、配管（16）と、配管（14b）における蓄熱用熱交換器（29）及び室内膨張弁（24）の間とを繋いでいる。第３開閉弁（33）は、配管（14b）のうち蓄熱用熱交換器（29）と室内膨張弁（24）との間であって、且つ第２バイパス配管（18）と配管（14b）との接続部分よりも室内膨張弁（24）側に位置している。逆止弁（34）は、第３開閉弁（33）に並列に接続されている。逆止弁（34）は、第３開閉弁（33）における室内膨張弁（24）側の冷媒圧力が所定値を超えた場合に、室内膨張弁（24）側から蓄熱用熱交換器（29）側に向けて冷媒が流れるように設けられている。

【0054】

＜蓄熱回路の構成＞
蓄熱回路（61）には蓄熱媒体が充填されており、蓄熱媒体を循環させて冷熱を蓄熱するサイクル等が行われる。蓄熱回路（61）は、主として、蓄熱タンクユニット（51）及び循環ポンプ（58）の他に、上述した補助熱交換器（28）及び蓄熱用熱交換器（29）によって構成されている。

【0055】

ここで、本実施形態１に係る蓄熱媒体について説明する。蓄熱媒体には、冷却することによって包接水和物が生成される蓄熱材、即ち流動性を有する蓄熱材が採用される。蓄熱媒体の具体例としては、臭化テトラｎブチルアンモニウム（TBAB：Tetra Butyl Ammonium Bromide）水溶液、トリメチロールエタン（TME：Trimethylolethane）水溶液、パラフィン系スラリーなどが挙げられる。例えば、臭化テトラｎブチルアンモニウム水溶液は、安定的に冷却されて当該水溶液の温度が水和物生成温度よりも低くなった過冷却状態でもその水溶液の状態を維持するが、この過冷却状態で衝撃が与えられると、過冷却溶液が包接水和物を含んだ溶液（水和物スラリー）へと遷移する。すなわち、臭化テトラｎブチルアンモニウム水溶液は、過冷却状態を解消して、臭化テトラｎブチルアンモニウムと水分子とからなる包接水和物（水和物結晶）が生成されて粘性の比較的高い水和物スラリーとなる。逆に、臭化テトラｎブチルアンモニウムの水和物スラリーは、加熱により温度が水和物生成温度よりも高くなると、包接水和物が融解して流動性の比較的高い液状態となる。なお、臭化テトラｎブチルアンモニウム水溶液の水和物生成温度は、０℃よりも高い温度、例えば１２℃となっている。

【0056】

蓄熱タンクユニット（51）は、図１に示すように、蓄熱タンク（52）、流入管（55）及び流出管（56）を備える。蓄熱タンク（52）は、軸方向が上下方向となるように配置された中空の円筒状容器であって、上端及び下端は閉塞されている。蓄熱タンク（52）の内部には蓄熱媒体が貯留される。また、蓄熱タンク（52）の側壁のうち該タンク（52）の下部には、第１開口（53）が形成され、蓄熱タンク（52）の側壁うち該タンク（52）の上部には、第２開口（54）が形成されている。

【0057】

図１に示すように、流入管（55）は、第１開口（53）を介して蓄熱タンク（52）に取り付けられており、蓄熱タンク（52）内部に蓄熱媒体を流入させる。流入管（55）の蓄熱媒体の入口端は、配管（62）を介して蓄熱用熱交換器（29）の蓄熱側通路（29b）の一端に接続されている。流入管（55）の蓄熱媒体の出口端は、蓄熱タンク（52）内部と連通している。

【0058】

図１に示すように、流出管（56）は、第２開口（54）を介して蓄熱タンク（52）に取り付けられており、蓄熱タンク（52）内部の蓄熱媒体を該タンク（52）から流出させる。流出管（56）の蓄熱媒体の入口端は、蓄熱タンク（52）内部と連通している。流出管（56）の蓄熱媒体の出口端は、配管（63）を介して補助熱交換器（28）の蓄熱側通路（28b）の一端に接続されている。

【0059】

循環ポンプ（58）は、図１の蓄熱回路（61）において、補助熱交換器（28）から蓄熱用熱交換器（29）に向かう方向に蓄熱媒体を循環させる。循環ポンプ（58）は、配管（64）を介して補助熱交換器（28）の蓄熱側通路（28b）の他端に接続され、配管（65）を介して蓄熱用熱交換器（29）の蓄熱側通路（29b）の他端に接続されている。循環ポンプ（58）の運転のオン及びオフや蓄熱媒体の搬送量は、コントローラ（100）によって制御される。

【0060】

以上の構成により、蓄熱回路（61）は、閉回路となっている。

【0061】

＜空調システムの運転動作＞
空調システム（10）の運転種類は、冷媒回路（11）における冷媒の循環と並行して蓄熱回路（61）における蓄熱媒体の循環が行われる運転と、冷媒回路（11）における冷媒の循環のみが行われる運転とに大別される。以下では、前者の場合の運転動作について説明する。前者の場合としては、潜熱蓄冷運転及び利用冷房運転が挙げられる。

【0062】

―潜熱蓄冷運転―
図２に示される潜熱蓄冷運転では、室外熱交換器（22）及び補助熱交換器（28）にて凝縮及び冷却された冷媒が蓄熱用熱交換器（29）の冷媒側通路（29a）にて蒸発することで、蓄熱側通路（29b）内の蓄熱媒体が冷却されて過冷却状態となった後、蓄熱タンク（52）に流入し水和物スラリーとなって蓄熱タンク（52）に貯留される。冷媒回路（11）は、室外熱交換器（22）が凝縮器となり蓄熱用熱交換器（29）が蒸発器となる冷凍サイクルを行う。蓄熱回路（61）は、蓄熱タンク（52）から流出した蓄熱媒体が補助熱交換器（28）及び蓄熱用熱交換器（29）を順に通過して蓄熱タンク（52）に再度流入するように蓄熱媒体を循環させる。

【0063】

具体的に、四方切換弁（26）は第１状態、第１開閉弁（31）及び第３開閉弁（33）は閉状態、第２開閉弁（32）は開状態にそれぞれ設定される。室外膨張弁（23）の開度は全開状態、室内膨張弁（24）の開度は全閉状態、蓄熱用膨張弁（30）の開度は所定の開度（蓄熱用熱交換器（29）の冷媒側通路（29a）の出口における冷媒の過熱度が所定目標値となる開度）にそれぞれ設定される。圧縮機（21）および室外ファン（22a）は作動する。

【0064】

圧縮機（21）から吐出された冷媒は、配管（12）を介して室外熱交換器（22）に流入し、室外熱交換器（22）にて室外空気に放熱して凝縮する。凝縮された冷媒は、室外膨張弁（23）を介して補助熱交換器（28）の冷媒側通路（28a）に流入するが、冷媒側通路（28a）を通過する間に蓄熱側通路（28b）を流れる蓄熱媒体によって更に冷却される。補助熱交換器（28）から流出した冷媒は、蓄熱用膨張弁（30）にて減圧された後、蓄熱用熱交換器（29）にて蓄熱媒体から吸熱して蒸発する。蒸発した冷媒は、第２バイパス配管（18）及び四方切換弁（26）を介してアキュムレータ（27）に一旦吸入され、その後圧縮機（21）に吸入されて圧縮される。

【0065】

蓄熱回路（61）では、循環ポンプ（58）が作動する。蓄熱タンク（52）内の蓄熱媒体は、第２開口（54）及び配管（56,63）を介して補助熱交換器（28）の蓄熱側通路（28b）に流入する。この蓄熱側通路（28b）を通過する間に、蓄熱媒体は、冷媒側通路（28a）を流れる冷媒によって加熱される。加熱された蓄熱媒体は、循環ポンプ（58）及び配管（64,65）を介して蓄熱用熱交換器（29）の蓄熱側通路（29b）に流入する。この蓄熱側通路（29b）を通過する間に、蓄熱媒体は、冷媒側通路（29a）を流れる冷媒によって水和物生成温度未満の温度に冷却されて過冷却状態となる。過冷却状態の蓄熱媒体は、配管（62,55）及び第１開口（53）を介して蓄熱タンク（52）内に流入する。蓄熱タンク（52）内では、既に多くの水和物スラリーが存在していると、この存在する水和物スラリーに上記過冷却状態の蓄熱媒体（すなわち、過冷却溶液）が接触することによって、水和物スラリーになる、すなわち過冷却状態を解消する。このようにして、蓄熱タンク（52）には多くの水和物スラリーが生成されて、冷熱が蓄えられる。

【0066】

―利用冷房運転―
図３及び図４に示される利用冷房運転では、上記潜熱蓄冷運転にて蓄熱タンク（52）に貯留された水和物スラリーを冷熱源として用いて、室内熱交換器（25）により室内（空調対象空間に相当）の冷房が行われる。冷媒回路（11）は、蓄熱用熱交換器（29）にて蓄熱媒体から冷熱を得た冷媒が室内熱交換器（25）にて蒸発するように冷媒を循環させる。蓄熱回路（61）は、蓄熱タンク（52）から流出した蓄熱媒体が補助熱交換器（28）及び蓄熱用熱交換器（29）を順に通過して蓄熱タンク（52）に再度流入するように蓄熱媒体を循環させる。

【0067】

利用冷房運転には、図３の第１利用冷房運転と図４の第２利用冷房運転とがある。

【0068】

―第１利用冷房運転―
第１利用冷房運転では、蓄熱タンク（52）に蓄えられた冷熱と冷媒回路（11）の冷凍サイクルによって得られる冷熱とを用いて室内の冷房が行われる。冷媒回路（11）は、室外熱交換器（22）が凝縮器、補助熱交換器（28）及び蓄熱用熱交換器（29）が過冷却器（即ち放熱器）、室内熱交換器（25）が蒸発器となる冷凍サイクルを行う。

【0069】

具体的には、図３に示すように、四方切換弁（26）は第１状態、第１開閉弁（31）及び第２開閉弁（32）は閉状態、第３開閉弁（33）は開状態にそれぞれ設定される。室外膨張弁（23）及び蓄熱用膨張弁（30）の開度は全開状態、室内膨張弁（24）の開度は所定の開度（室内熱交換器（25）の出口における冷媒の過熱度が所定目標値となる開度）にそれぞれ設定される。圧縮機（21）、室外ファン（22a）及び室内ファン（25a）は作動する。

【0070】

圧縮機（21）から吐出された冷媒は、配管（12）を介して室外熱交換器（22）に流入し、室外熱交換器（22）にて室外空気に放熱して凝縮する。凝縮された冷媒は、全開である室外膨張弁（23）を介して補助熱交換器（28）の冷媒側通路（28a）に流入し、補助熱交換器（28）の冷媒側通路（28a）を通過する間に蓄熱側通路（28b）を流れる蓄熱媒体によって更に冷却される。補助熱交換器（28）から流出した冷媒は、全開である蓄熱用膨張弁（30）を介して蓄熱用熱交換器（29）の冷媒側通路（29a）に流入し、蓄熱側通路（29b）を流れる蓄熱媒体によって更に冷却される。この冷媒は、室内膨張弁（24）にて減圧された後、室内熱交換器（25）にて室内空気から吸熱して蒸発する。これにより、室内空気が冷却される。蒸発した冷媒は、配管（16）及び四方切換弁（26）を介してアキュムレータ（27）に一旦吸入され、その後圧縮機（21）に吸入されて圧縮される。

【0071】

蓄熱回路（61）では、循環ポンプ（58）が作動する。蓄熱タンク（52）内の蓄熱媒体は、第２開口（54）及び配管（56,63）を介して補助熱交換器（28）の蓄熱側通路（28b）に流入する。この蓄熱側通路（28b）を通過する間に、蓄熱媒体は、冷媒側通路（28a）を流れる冷媒から吸熱する。吸熱した蓄熱媒体は、循環ポンプ（58）及び配管（64,65）を介して蓄熱用熱交換器（29）の蓄熱側通路（29b）に流入する。この蓄熱側通路（29b）を通過する間に、蓄熱媒体は、冷媒側通路（29a）を流れる冷媒から更に吸熱する。更に吸熱した蓄熱媒体は、配管（62,55）及び第１開口（53）を介して蓄熱タンク（52）内に流入する。このようにして、蓄熱媒体から冷媒へ冷熱が付与される。

【0072】

―第２利用冷房運転―
第２利用冷房運転では、蓄熱タンク（52）に蓄えられた冷熱のみを用いて室内の冷房が行われる。冷媒回路（11）は、蓄熱用熱交換器（29）を通過した冷媒が室内熱交換器（25）において蒸発するように冷媒を循環させる。

【0073】

具体的には、図４に示すように、四方切換弁（26）は第１状態、第２開閉弁（32）は閉状態、第１開閉弁（31）及び第３開閉弁（33）は開状態にそれぞれ設定される。室外膨張弁（23）の開度は全閉状態、蓄熱用膨張弁（30）の開度は全開状態、室内膨張弁（24）の開度は所定の開度（室内熱交換器（25）の出口における冷媒の過熱度が所定目標値となる開度）にそれぞれ設定される。圧縮機（21）及び室内ファン（25a）は作動する。

【0074】

圧縮機（21）から吐出された冷媒は、配管（12）、第１バイパス配管（17）及び配管（14）を介して補助熱交換器（28）の冷媒側通路（28a）に流入し、蓄熱側通路（28b）を流れる蓄熱媒体に放熱して凝縮する。凝縮された冷媒は、全開状態である蓄熱用膨張弁（30）を通過後、蓄熱用熱交換器（29）の冷媒側通路（29a）に流入し、冷媒側通路（29a）を通過する間に蓄熱側通路（29b）を流れる蓄熱媒体によって更に冷却される。当該冷媒は、その後、第３開閉弁（33）を介して室内膨張弁（24）に流入し、減圧される。減圧された冷媒は、室内熱交換器（25）を通過する間に室内空気から吸熱して蒸発する。これにより、室内空気が冷却される。蒸発した冷媒は、配管（16）及び四方切換弁（26）を介してアキュムレータ（27）に一旦吸入され、その後圧縮機（21）に吸入されて圧縮される。

【0075】

蓄熱回路（61）では、循環ポンプ（58）が作動する。蓄熱タンク（52）内の蓄熱媒体は、第２開口（54）、配管（56,63）、補助熱交換器（28）の蓄熱側通路（28b）、配管（64）、循環ポンプ（58）、配管（65）を、この順に流れた後、蓄熱用熱交換器（29）の蓄熱側通路（29b）に流入する。各蓄熱側通路（28b,29b）を通過する間に、蓄熱媒体は、各冷媒側通路（28a,29a）を通過する冷媒から吸熱する。吸熱した蓄熱媒体は、配管（62,55）及び第１開口（53）を介して蓄熱タンク（52）内に流入する。このようにして、蓄熱媒体から冷媒へ冷熱が付与される。

【0076】

＜プルダウン運転＞
蓄熱媒体がその水和物生成温度（１２°Ｃ）を大きく超える所定温度（例えば２０°Ｃ）である初期状態から、蓄熱タンク（52）に水和物スラリーを生成して蓄熱するプルダウン運転について説明する。

【0077】

このプルダウン運転時での蓄熱用熱交換器（29）の蓄熱側通路（29b）の出口の蓄熱媒体の温度変化及び冷媒側通路（29a）の冷媒の温度変化を図５に示す。図５では、蓄熱媒体として臭化テトラｎブチルアンモニウム（ＴＢＡＢ）溶液を使用した場合を例示している。

【0078】

このプルダウン運転時には、コントローラ（100）は、当初、上記潜熱蓄冷運転と同態様の顕熱蓄冷運転を行う。この顕熱蓄冷運転の継続により、蓄熱用熱交換器（29）では蓄熱媒体は冷却されて、蓄熱用熱交換器（29）の蓄熱側通路（29b）の出口での蓄熱媒体温度は、上記所定温度（２０°Ｃ）から徐々に低下する。

【0079】

上記顕熱蓄冷運転により蓄熱用熱交換器（29）の蓄熱側通路（29b）の出口での蓄熱媒体温度がその水和物生成温度（１２°Ｃ）に達し、更に温度低下して、所定温度（例えば９°Ｃ）になると、この蓄熱側通路（29b）出口の蓄熱媒体は、過冷却度が３°Ｃの過冷却状態の過冷却溶液になる。尚、この状態では、蓄熱回路（61）中の一部の蓄熱媒体が上記所定温度（９°Ｃ）に達していれば良く、他の一部の蓄熱媒体の温度は水和物生成温度（１２°Ｃ）前後であっても良い。

【0080】

この状態になると、コントローラ（100）は、顕熱蓄冷運転から、蓄熱媒体中の一部の臭化テトラｎブチルアンモニウム（TBAB）などの水和剤を凍結する凍結運転に移行する。この凍結運転により、後述の通り、蓄熱用熱交換器（29）内に水和物スラリーを確実に生成する。

【0081】

この凍結運転は、蓄熱回路（61）の蓄熱媒体を冷媒回路（11）の冷媒で更に冷却する運転である。この凍結運転の詳細を次に説明する。

【0082】

―凍結運転―
この凍結運転では、蓄熱用膨張弁（電動弁に相当）（30）の開度を上記顕熱蓄冷運転時の所定開度（蓄熱用熱交換器（29）の冷媒側通路（29a）の出口における冷媒の過熱度が所定目標値となる開度）よりも極く小さい開度にまで急激に絞る点を除き、図２に係る顕熱蓄冷運転と同じ動作が行われる。

【0083】

即ち、圧縮機（21）から吐出された冷媒は、室外熱交換器（22）にて凝縮された後、室外膨張弁（23）、補助熱交換器（28）の冷媒側通路（28a）、蓄熱用膨張弁（30）、蓄熱用熱交換器（29）の冷媒側通路（29a）及び第２バイパス配管（18）をこの順に流れる。特に、蓄熱用膨張弁（30）は上記所定開度よりも極く小さい開度であるため、補助熱交換器（28）を流出した冷媒は、大きく減圧されて配管（供給通路）（14a,14b）を経て蓄熱用熱交換器（29）に流入する。従って、この凍結運転時に蓄熱用熱交換器（29）の冷媒側通路（29a）を流れる冷媒の温度は、図５から判るように、顕熱蓄冷運転時に流れる冷媒の温度から急低下し、蓄熱媒体の顕熱蓄冷運転時での温度（９°Ｃ）よりも極めて低い温度（図５では零度未満の温度）になる。蓄熱用熱交換器（29）の冷媒側通路（29a）を流れた冷媒は、その後、四方切換弁（26）及びアキュムレータ（27）を介して圧縮機（21）に吸入される。

【0084】

蓄熱回路（61）では、蓄熱タンク（52）から流出し補助熱交換器（28）の蓄熱側通路（28b）に流入した蓄熱媒体は、冷媒側通路（28a）を流れる冷媒から吸熱した後、蓄熱用熱交換器（29）の蓄熱側通路（29b）に流入する。冷媒側通路（29a）を流れる冷媒の温度は既述の通り蓄熱媒体の温度（９°Ｃ）よりも極めて低い温度であるため、蓄熱側通路（29b）を流れる蓄熱媒体の温度は、図５に示したように、顕熱蓄冷運転時での温度（９°Ｃ）から急低下して、温度（例えば２°Ｃ）になる。

【0085】

尚、上記蓄熱用膨張弁（30）を小開度に絞った結果、蓄熱用熱交換器（29）の蒸発能力が急増加するため、蓄熱用熱交換器（29）の冷媒側通路（29a）出口での冷媒の過熱度を監視し、この過熱度が所定の上限値を超えないように圧縮機（21）の運転周波数を調整する。

【0086】

このように、蓄熱用熱交換器（29）の蓄熱側通路（29b）を流れる蓄熱媒体の温度の急低下によって、蓄熱用熱交換器（29）の蓄熱側通路（29b）の内部では、蓄熱媒体中の一部の水和剤が凍結し、蓄熱媒体の一部が水和物スラリーになる。

【0087】

コントローラ（100）は、図５に示したように、上記凍結運転を所定時間（例えば２〜３分）継続する。これにより、蓄熱用熱交換器（29）内の蓄熱媒体の冷却が続行されるので、蓄熱媒体の一部は確実に水和物になる。

【0088】

凍結運転が所定時間継続した後は、コントローラ（100）は上記潜熱蓄冷運転を行う。この潜熱蓄冷運転時には、コントローラ（100）は、蓄熱用膨張弁（30）の開度を上記小開度から所定開度（蓄熱用熱交換器（29）の冷媒側通路（29a）の出口における冷媒の過熱度が所定目標値となる開度）に調整する。その結果、蓄熱用熱交換器（29）の蓄熱側通路（29b）の出口の蓄熱媒体温度は、水和物生成温度未満の所定温度（９°Ｃ）付近にまで上昇し、この温度（９°Ｃ）に維持される。この潜熱蓄冷運転時では、上記凍結運転で生じた水和物スラリーは、臭化テトラｎブチルアンモニウム（ＴＢＡＢ）水溶液などの蓄熱媒体の特性上、蓄熱媒体の全体に一瞬で伝播することはなく、その水和物スラリーと過冷却状態の蓄熱媒体（すなわち過冷却溶液）とが混在した状態が比較的長い時間継続する。また、水和物スラリー自体は流動性がある特性を有する。従って、蓄熱タンク（52）には、水和物スラリーが過冷却溶液の中に混在した状態で流入する。
―実施形態の効果―
本実施形態では、プルダウン運転時に、蓄熱媒体を温度（９°Ｃ）の過冷却状態（過冷却度＝３°Ｃ）した状況で、凍結運転によりその過冷却状態の蓄熱媒体を更に冷却して、その温度を急低下させたので、蓄熱用熱交換器（29）に水和物スラリーを生成でき、この水和物スラリーを蓄熱媒体の過冷却状態を解消する核とすることができる。

【0089】

しかも、凍結運転が蓄熱用膨張弁（30）を有する冷媒回路（11）を利用して水和物スラリーを生成したので、従来のダイナミック氷蓄熱システムの種氷生成装置のごとき装置や部品が不要であり、低コストで済む。

【0090】

また、凍結運転を所定時間継続するので、蓄熱用熱交換器（29）内で蓄熱媒体の一部を確実に水和物スラリーにすることができる。更に、その凍結運転時間（蓄熱用膨張弁（30）の開度を小さく絞っている期間）を所定時間（例えば２〜３分）に制限したので、この凍結運転が蓄熱タンク（52）の蓄熱効率に与える影響を小さくでき、蓄熱タンク（52）には目標量の冷熱をほぼ所望時間で蓄えることが可能である。

【0091】

加えて、凍結運転後は潜熱蓄冷運転を行うので、水和物スラリーを含む蓄熱媒体が蓄熱タンク（52）に流入して、蓄熱タンク（52）への蓄冷動作が行われる。

【0092】

≪実施形態２≫
次に、本発明の実施形態２を説明する。

【0093】

本実施形態では、プルダウン運転時に、凍結運転に移行した時点以降の動作が上記実施形態１と異なる。

【0094】

図６は、プルダウン運転時における蓄熱用熱交換器（29）での蓄熱媒体温度及び冷媒温度の変化の様子を示す。

【0095】

上記の通り、凍結運転の継続により蓄熱用熱交換器（29）の蓄熱側通路（29b）で蓄熱媒体の一部を水和物スラリーとした。この水和物スラリーの包接水和物（水和物結晶）は、蓄熱側通路（29b）の内壁に付着し更に成長すると、蓄熱側通路（29b）の通路面積が減少し蓄熱媒体の流通量が減少するため、この流通量が所定値以下（例えば定格流量の９０％）に低下したことを検知するまで、凍結運転を継続する。これにより、より確実に過冷却溶液の一部は水和物になる。

【0096】

しかし、蓄熱媒体の流通量が低下したままでは、蓄熱性能の低下を招くことになる。本実施形態では、たとえ蓄熱側通路（29b）の内壁に包接水和物が付着し成長しても、これを内壁から剥がし落として、蓄熱タンク（52）に流し込むように構成している。

【0097】

具体的には、プルダウン運転時に、凍結運転を所定時間継続した後は、蓄熱用熱交換器（29）において冷媒回路（11）の冷媒で蓄熱媒体を加熱する加熱運転を行って、蓄熱側通路（29b）の内壁に付着する水和物スラリーの包接水和物を剥がす。この加熱運転の詳細は次の通りである。

【0098】

―加熱運転―
この加熱運転では、蓄熱用膨張弁（電動弁に相当）（30）の開度を上記顕熱蓄冷運転時の所定開度（蓄熱用熱交換器（29）の冷媒側通路（29a）の出口における冷媒の過熱度が所定目標値となる開度）よりも大きな開度側（全開を含む）に変更する点を除き、図２に係る顕熱蓄冷運転と同じ動作が行われる。

【0099】

即ち、圧縮機（21）から吐出された冷媒は、室外熱交換器（22）にて凝縮された後、室外膨張弁（23）、補助熱交換器（28）の冷媒側通路（28a）、蓄熱用膨張弁（30）、蓄熱用熱交換器（29）の冷媒側通路（29a）及び第２バイパス配管（18）をこの順に流れる。特に、蓄熱用膨張弁（30）は上記所定開度よりも大きい開度であるため、補助熱交換器（28）を流出した冷媒は、減圧されることなく又は少しの減圧で配管（供給通路）（14a,14b）を経て蓄熱用熱交換器（29）に流入する。従って、この加熱運転時に蓄熱用熱交換器（29）の冷媒側通路（29a）を流れる冷媒の温度は、図６で破線で示したように、上記凍結運転時に流れる冷媒の温度から急上昇し、水和物生成温度（１２°Ｃ）よりも高くなる。蓄熱用熱交換器（29）を流れた冷媒は、その後、四方切換弁（26）及びアキュムレータ（27）を介して圧縮機（21）に吸入される。

【0100】

蓄熱回路（61）では、蓄熱タンク（52）から流出し補助熱交換器（28）の蓄熱側通路（28b）に流入した蓄熱媒体は、冷媒側通路（28a）を流れる冷媒から吸熱した後、蓄熱用熱交換器（29）の蓄熱側通路（29b）に流入する。冷媒側通路（29a）を流れる冷媒の温度は既述の通り水和物生成温度（１２°Ｃ）よりも高いため、蓄熱側通路（29b）での蓄熱媒体の温度は、図６で実線で示したように、水和物生成温度（１２°Ｃ）を越えて上昇する。

【0101】

図６に示したように、加熱運転時には、蓄熱用熱交換器（29）の冷媒側通路（29a）の冷媒温度は急上昇する。同時に、蓄熱用熱交換器（29）の蓄熱側通路（29b）の出口での蓄熱媒体温度は上記凍結運転時の温度（２°Ｃ近傍）から急上昇し、水和物生成温度（１２°Ｃ）を超えて所定温度（例えば１８°Ｃ）に達する。この温度上昇した蓄熱媒体は蓄熱側通路（29b）から配管（62,55）を経て蓄熱タンク（52）に流入する。その際、蓄熱側通路（29b）の内壁に付着していた水和物スラリーの包接水和物は、上記高温の蓄熱媒体によって内壁から剥がされて、その水和物スラリーが高温度の蓄熱媒体と共に蓄熱タンク（52）に流入する。従って、蓄熱用熱交換器（29）の閉塞を防止できる。

【0102】

また、上記加熱運転により加熱された高温度の蓄熱媒体が蓄熱タンク（52）内に流入することによって、蓄熱タンク（52）では水和物スラリーが新たに生成される効果を生じる。具体的には、既に内部に存在していた過冷却状態（温度＝９°Ｃ）の蓄熱媒体と上記流入してきた高温度（１８°Ｃ）の蓄熱媒体とが蓄熱タンク（52）内で混在することになる。ここで、臭化テトラｎブチルアンモニウム（ＴＢＡＢ）水溶液などの蓄熱媒体は、温度が高いほど粘度が低くなる特性を持つ。従って、蓄熱タンク（52）では、既に内部に存在していた過冷却状態（温度＝９°Ｃ）の高粘度の蓄熱媒体に対して上記流入してきた高温度（１８°Ｃ）で低粘度の蓄熱媒体が、粘度を均一にするよう一気に混ざり合い、急激に乱流が生じて、蓄熱タンク（52）内が攪拌される。その結果、蓄熱タンク（52）内で新たに水和物スラリーが生成されることになる。

【0103】

このように、蓄熱タンク（52）内に高温度の蓄熱媒体が流入して蓄熱タンク（52）内で温度衝撃が生じることにより、蓄熱媒体の上記混合、乱流、攪拌が生じるが、その際、温度の異なる蓄熱媒体同士の粘度差がその混合、乱流、攪拌の程度に影響すると考えられる。このため、本発明者等は、図７に示すように、３種類（１０％、２０％、４０％）の濃度の臭化テトラｎブチルアンモニウム（ＴＢＡＢ）水溶液を用意し、このＴＢＡＢ水溶液の温度を１０°Ｃと２０°Ｃに調整した場合の各温度でのＴＢＡＢ水溶液の粘度を測定した。同図から判るように、１０％濃度では粘度差は０．６ｍＰａ・ｓ、２０％濃度では粘度差は１．０ｍＰａ・ｓ、４０％濃度では粘度差は３．９ｍＰａ・ｓである。以上のことから、ＴＢＡＢ水溶液を蓄熱媒体とする場合には、同一温度差の下では、高濃度の方が粘度差が大きいため、蓄熱タンク（52）内での上記混合、乱流、攪拌の程度が大きくて、蓄熱媒体はその過冷却状態を解消し易いと考えられる。

【0104】

上記の通り、蓄熱媒体温度が上記高温度（１８°Ｃ）に達すると、コントローラ（100）は、蓄熱用熱交換器（29）の蓄熱側通路（29b）の出口での蓄熱媒体温度を急激に下げるよう、蓄熱用膨張弁（電動弁に相当）（30）の開度を上記所定開度（蓄熱用熱交換器（29）の冷媒側通路（29a）の出口における冷媒の過熱度が所定目標値となる開度）よりも大幅に小さい開度に設定する。これにより、蓄熱用熱交換器（29）の冷媒側通路（29a）出口の冷媒温度及び蓄熱側通路（29b）出口の蓄熱媒体温度は、上記顕熱蓄冷運転時の温度近傍にまで急激に低下する。この温度低下の期間は、図５に示したように、加熱運転後に冷媒や蓄熱媒体の温度が安定するまでの安定待ち期間である。

【0105】

ここで、上記凍結運転の開始から上記蓄熱用膨張弁（30）の開度を急激に縮小するまでの期間は短時間、例えば４〜５分程度である。

【0106】

上記安定待ち期間の後は、蓄熱用熱交換器（29）の蓄熱側通路（29b）の出口の蓄熱媒体温度（９°Ｃ）を維持するように、上記潜熱蓄冷運転が行われる。従って、蓄熱用熱交換器（29）の蓄熱側通路（29b）から流出する蓄熱媒体は温度（９°Ｃ）の過冷却状態になった後、この過冷却状態の蓄熱媒体が蓄熱タンク（52）内に流入すると、この過冷却状態の蓄熱媒体が上記蓄熱タンク（52）内に既に存在する水和物スラリーと接触することによって、その過冷却状態を確実に解消して、水和物スラリーとなることが繰り返される。
―実施形態の効果―
本実施形態では、プルダウン運転時において、凍結運転の終了検知後に加熱運転を行って、蓄熱タンク（52）内で蓄熱媒体に温度衝撃を与えることにより、蓄熱タンク（52）内に水和物スラリーを生成したので、その後は、蓄熱タンク（52）内に流入する過冷却状態の蓄熱媒体が上記生成した水和物スラリーと接触すると、その過冷却状態を確実に解消して水和物スラリーとなることが繰り返される。従って、プルダウン運転時に１回の加熱運転を行うだけで、蓄熱タンク（52）内に確実に冷熱を蓄えることができる。

【0107】

しかも、上記加熱運転は、冷媒回路（11）の蓄熱用膨張弁（30）の開度を大開度側に変更するだけで可能であるので、この加熱運転時に蓄熱媒体に加える加熱量を適切にできると共に、蓄熱媒体を加熱する装置の追加が不要であり、低コスト化が可能である。

【0108】

加えて、蓄熱用熱交換器（29）の蓄熱側通路（29b）の出口の蓄熱媒体温度が水和物生成温度以上の高温度（１８°Ｃ）にまで急上昇した時点で、蓄熱用膨張弁（30）の開度を大開度値から絞って、その蓄熱媒体温度を過冷却状態の温度（９°Ｃ）付近に戻したので、凍結運転の開始から蓄熱用膨張弁（30）の開度を急激に縮小するまでの期間を短時間（例えば４〜５分程度）に制限できる。従って、加熱運転が蓄熱タンク（52）への蓄熱効率に与える影響も小さくでき、蓄熱タンク（52）には目標量の冷熱をほぼ所望時間で蓄えることが可能である。

【0109】

（その他の実施形態）
上記実施形態２では、加熱運転時に、蓄熱用膨張弁（30）の開度を大開度側に変更して、蓄熱用熱交換器（29）の冷媒側通路（29a）の冷媒温度を上げて蓄熱媒体を加熱し、冷媒回路（11）の冷媒サイクルを顕熱蓄冷運転時と同一（正サイクル）としたが、その冷媒サイクルを逆サイクルとして、室内熱交換器（25）で吸熱した熱量を蓄熱用熱交換器（29）の蓄熱側通路（29b）で蓄熱媒体に与えて、蓄熱媒体を加熱しても良い。この加熱運転時に冷媒回路（11）を正又は逆サイクルの何れにするかは、蓄熱タンク（52）の容量や、蓄熱タンク（52）内での上記温度衝撃時での混合や乱流、攪拌の様子などを考慮して、適切な方を選択すれば良い。

【0110】

また、上記実施形態では、蓄熱媒体として臭化テトラｎブチルアンモニウム（ＴＢＡＢ）水溶液を使用したが、その他の蓄熱媒体を使用しても良いのは勿論である。

【0111】

更に、蓄熱回路（61）は図１に示したように補助熱交換器（28）を備えた回路を例示したが、蓄熱回路は種々の回路を採用しても良い。

【産業上の利用可能性】

【0112】

以上説明したように、本発明は、冷却することによって包接水和物が生成される蓄熱媒体を蓄熱タンク内で過冷却状態から確実に水和物スラリーにして冷熱を蓄熱できるので、蓄熱システム及びこれを利用した空調システムとして有用である。

【符号の説明】

【0113】

１０ 空調システム
１１ 冷媒回路
１４ａ、１４ｂ 配管（供給通路）
２５ 利用側熱交換器
２９ 蓄熱用熱交換器
３０ 蓄熱用膨張弁（電動弁）
４０ 蓄熱システム
５２ 蓄熱タンク
６１ 蓄熱回路
１００ コントローラ（運転制御部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】