特表 2023-546495 蓄熱器を有する冷却装置のための冷媒回路および冷媒回路を制御する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-11-02

(54)【発明の名称】蓄熱器を有する冷却装置のための冷媒回路および冷媒回路を制御する方法

(51)【国際特許分類】

   F25B 1/00 20060101AFI20231026BHJP

   F25B 43/00 20060101ALI20231026BHJP

   F25B 41/26 20210101ALI20231026BHJP

   F28D 20/02 20060101ALI20231026BHJP

   F24F 5/00 20060101ALI20231026BHJP

   C09K 5/04 20060101ALI20231026BHJP

   C09K 5/06 20060101ALI20231026BHJP

【ＦＩ】

F25B1/00 321C

F25B1/00 331E

F25B43/00 L ZAB

F25B41/26 A

F25B41/26 Z

F28D20/02 E

F25B1/00 396D

F24F5/00 102Z

C09K5/04 A

C09K5/06 L

C09K5/06 Z

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023524921

(86)(22)【出願日】2021-11-04

(85)【翻訳文提出日】2023-04-24

(86)【国際出願番号】 JP2021040591

(87)【国際公開番号】W WO2022097680

(87)【国際公開日】2022-05-12

(31)【優先権主張番号】20205899.6

(32)【優先日】2020-11-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(31)【優先権主張番号】20205894.7

(32)【優先日】2020-11-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(31)【優先権主張番号】20205893.9

(32)【優先日】2020-11-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(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

(71)【出願人】

【識別番号】510048875

【氏名又は名称】ダイキン ヨーロッパ エヌ．ヴイ．

【氏名又は名称原語表記】ＤＡＩＫＩＮ ＥＵＲＯＰＥ Ｎ．Ｖ．

【住所又は居所原語表記】Ｚａｎｄｖｏｏｒｄｅｓｔｒａａｔ ３００，Ｏｏｓｔｅｎｄｅ ８４００，Ｂｅｌｇｉｕｍ

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー

(72)【発明者】

【氏名】山口 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】ヴァンデーレ，シュテファン

(72)【発明者】

【氏名】ヴァンデヴェルデ，クリス

【テーマコード（参考）】

3L054

【Ｆターム（参考）】

3L054BH01

(57)【要約】

本開示は、冷却および／または加熱を目的とする冷媒回路に関する。特に、本開示は、少なくとも１つの圧縮器（１０）と熱源側熱交換器（１１）と膨張デバイス（１２）と蓄熱器（２０）とを備える、冷媒としてＣＯ_２を用いる蓄熱器を有する冷却装置のための冷媒回路（１）に関する。蓄熱器（２０）は、好ましくは、パラフィン、炭水化物もしくは誘導脂質といったバイオベースの有機ＰＣＭ、または水からなる群から選択される、相変化材料（ＰＣＭ）である蓄熱材料を有する。冷媒回路（１）は、さらに、第１流体連通パイプ（３０）と第２流体連通パイプ（４０）とを有する。第１流体連通パイプ（３０）は、熱源側熱交換器（１１）の流体側と蓄熱器（２０）の一方の側との間で連通状態にある。第２流体連通パイプ（４０）は、膨張デバイス（１２）と蓄熱器（２０）の他方の側との間で連通状態にある。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つの圧縮器（１０）と、
熱源側熱交換器（１１）と、
膨張デバイス（１２）と、
蓄熱材料（２１）を、特に、パラフィン、炭水化物もしくは誘導脂質といったバイオベースの有機ＰＣＭ、または水からなる群から選択される相変化材料（ＰＣＭ）を有する蓄熱器（２０）と、
を備える冷媒としてＣＯ_２を用いる蓄熱器を有する冷却装置（３００）のための冷媒回路（１）であって、
前記冷媒回路（１）は、さらに、
前記熱源側熱交換器（１１）の流体側と前記蓄熱器（２０）の一方の側との間で連通状態にある第１流体連通パイプ（３０）と、
前記膨張デバイス（１２）と前記蓄熱器（２０）の他方の側との間で連通状態にある第２流体連通パイプ（４０）と、
を備えている冷媒回路。

【請求項2】

さらに、前記第１流体連通パイプ（３０）に配置されるとともに、前記熱源側熱交換器（１１）と前記蓄熱器（２０）と第３流体連通パイプ（５０）と第１気体連通パイプ（６０）との間で連通状態にある第１切換機構（３１）を備えており、
前記第３流体連通パイプ（５０）が前記膨張デバイス（１２）と連通状態にあり、前記第１気体連通パイプ（６０）が前記圧縮器（１０）の吸引側と連通状態にある、請求項１に記載の冷媒回路。

【請求項3】

前記第１切換機構（３１）は、
三方向弁であり、前記熱源側熱交換器（１１）と前記膨張デバイス（１２）と前記蓄熱器（２０）との間で連通状態にある第１バルブ（３１Ａ）と、
三方向弁であり、前記第１バルブ（３１Ａ）と前記蓄熱器（２０）の間に配置されるとともに、前記第１バルブ（３１Ａ）と前記蓄熱器（２０）と前記第１気体連通パイプ（６０）との間で連通状態にある第２バルブ（３１Ｂ）と、
を備えている、請求項２に記載の冷媒回路。

【請求項4】

前記第１切換機構（３１）は、四方向弁であり、前記熱源側熱交換器（１１）と前記蓄熱器（２０）と前記第１気体連通パイプ（６０）と前記膨張デバイス（１２）との間で連通状態にある第１バルブ（３１Ｃ）を備えており、
前記第１切換機構（３１）は、さらに、前記第３流体連通パイプ（５０）から前記第１バルブ（３１Ｃ）への逆流を止める逆止弁（５３）を備えている、請求項２に記載の冷媒回路。

【請求項5】

さらに、前記第２流体連通パイプ（４０）に配置されるとともに、前記蓄熱器（２０）と前記膨張デバイス（１２）と前記第４流体連通パイプ（７０）との間で連通状態にある第２切換機構（４１）を備えており、
前記第４流体連通パイプ（７０）が利用側熱交換器（８０Ａ）と連通状態にある、請求項２～４のいずれか１に記載の冷媒回路。

【請求項6】

前記第２切換機構（４１）は、三方向弁であって、前記蓄熱器（２０）と前記膨張バルブ（１２）と前記利用側熱交換器（８０Ａ）との間で連通状態にある弁であり、
膨張デバイス（１０１）は、前記第４流体連通パイプ（７０）に設けられるとともに、前記第２切換機構（４１）と前記利用側熱交換器（８０Ａ）との間で配置される、請求項５に記載の冷媒回路。

【請求項7】

さらに、前記第３流体連通パイプ（５０）に、前記膨張デバイス（１２）と利用側熱交換器（８０Ａ）／前記利用側熱交換器（８０Ａ）との間で配置されるレシーバー（２０１）を備えており、
前記レシーバー（２０１）は、液体冷媒を気体冷媒から分離するよう構成されている、先行の請求項のいずれか１項に記載の冷媒回路。

【請求項8】

さらに、好ましくは利用側熱交換器（８０Ａ）／前記利用側熱交換器（８０Ａ）と前記膨張デバイス（１２）との間に、より好ましくは前記利用側熱交換器（８０Ａ）とレシーバー（２０１）／前記レシーバー（２０１）との間に配置される過冷却熱交換器（２０４）を備える、先行の請求項のいずれか１項に記載の冷媒回路。

【請求項9】

さらに、前記第４流体連通パイプ（７０）に配置されるとともに、前記第２切換機構（４１）と前記利用側熱交換器（８０Ａ）との間で配置される膨張デバイス（１０１）、特に蓄積側膨張バルブ（ＥＶ）と、
動作のモードを選択するよう構成される制御器と、
を備えており、
前記モードには、
通常冷凍冷蔵および／または冷房モードと冷温蓄積実行モードと冷温蓄積使用モードとが含まれており、特に、
前記通常冷凍冷蔵および／または冷房モードにおいては、前記第１流体連通パイプ（３０）と前記第３流体連通パイプ（５０）とが連通状態にあり、前記膨張デバイス（１０１）が閉じるよう、前記第１切換機構（３１）は設定され、
前記冷温蓄積実行モードにおいては、前記第１流体連通パイプ（３０）と前記第３流体連通パイプ（５０）とが連通状態にあり、かつ前記第１気体連通パイプ（６０）と前記蓄熱器（２０）とが連通状態にあるよう、前記第１切換機構（３１）は設定され、前記第４流体連通パイプ（７０）と前記蓄熱器（２０）とが連通状態にあり、前記膨張デバイス（１０１）が開くよう、前記第２切換機構（４１）は設定され、
前記冷温蓄積使用モードにおいては、前記第１流体連通パイプ（３０）と前記蓄熱器（２０）とが連通状態にあるよう、前記第１切換機構（３１）は設定され、前記第２流体連通パイプ（４０）と前記蓄熱器（２０）とが連通状態にあり、前記膨張デバイス（１０１）が閉じるよう、前記第２切換機構（４１）は設定される、先行の請求項のいずれか１項かつ請求項５に記載の冷媒回路。

【請求項10】

さらに、外側温度センサ（Ｔ５）、気体冷却器温度センサ（Ｔ２）、蓄熱器媒体温度センサ（Ｔ４）および前記少なくとも１つの圧縮器の高圧側に配置される吐出側圧力センサ（Ｐ１）を備える、請求項９に記載の冷媒回路。

【請求項11】

さらに、前記蓄熱器（２０）を有するとともに、水回路、冷媒－相変化材料（ＰＣＭ）回路、または熱交換器（１０２）特にプレート熱交換器と循環ポンプ（１０３）とを有する冷媒－水－相変化材料（ＰＣＭ）回路を有する蓄熱ユニット（１００）を備える、先行の請求項のいずれか１項に記載の冷媒回路。

【請求項12】

さらに、前記第１切換機構（３１）および前記第２切換機構（４１）を有する蓄熱ユニット（１００）を備える、請求項５、６、９または１０に記載の冷媒回路。

【請求項13】

前記レシーバー（２０１）を有し、さらに、前記レシーバー（２０１）および前記過冷却熱交換器（２０４）を有する熱交換ユニット（２００）を備える、請求項８に記載の冷媒回路。

【請求項14】

蓄熱器特に先行の請求項のいずれか１項に記載の、冷媒としてＣＯ_２を用いる蓄熱器（２０）を有する冷媒装置のための冷媒回路を制御する方法であって、該方法は異なる動作のモードを有しており、該モードには、
通常冷凍冷蔵および／または冷房モードと、冷温蓄積実行モードと、冷温蓄積使用モードとが含まれており、
前記通常冷凍冷蔵および／または冷房モードにおいては、第１流体連通パイプ（３０）と第３流体連通パイプ（５０）とが連通状態にあり、膨張デバイス（１０１）が閉じるよう、第１切換機構（３１）は設定され、
前記冷温蓄積実行モードにおいては、前記第１流体連通パイプ（３０）と前記第３流体連通パイプ（５０）とが連通状態にあり、かつ第１気体連通パイプ（６０）と前記蓄熱器（２０）とが連通状態にあるよう、前記第１切換機構（３１）は設定され、第４流体連通パイプ（７０）と前記蓄熱器（２０）とが連通状態にあり、前記膨張デバイス（１０１）が開くよう、第２切換機構（４１）は設定され、
前記冷温蓄積使用モードにおいては、第１流体連通パイプ（３０）と前記蓄熱器（２０）とが連通状態にあるよう、前記第１切換機構（３１）は設定され、前記第２流体連通パイプ（４０）と前記蓄熱器（２０）とが連通状態にあり、前記膨張デバイス（１０１）が閉じるよう、前記第２切換機構（４１）は設定される方法。

【請求項15】

前記第１流体連通パイプ（３０）は、熱源側熱交換器（１１）の流体側と前記蓄熱器（２０）の一方の側との間で連通状態にあり、
前記第２流体連通パイプ（４０）は、膨張デバイス（１２）と前記蓄熱器（２０）の他方の側との間で連通状態にあり、
前記第３流体連通パイプ（５０）は前記膨張デバイス（１２）と連通状態にあり、
前記第１気体連通パイプ（６０）は圧縮器（１０）の吸引側と連通状態にある、請求項１４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、冷却（クーリング）および／または加熱（ヒーティング）を目的とする冷媒回路に関する。詳細には、本開示は、蓄熱器を有する、特に相変化材料（ＰＣＭ）を有する蓄熱器を有する冷却（リフリジレーション）装置のための冷媒回路に関する。より詳細には、本開示は、冷媒としてＣＯ_２を用いる蓄熱器を有する冷却装置のための冷媒回路に関する。

【背景技術】

【0002】

欧州特許出願公開第２，４０２，６８１号明細書（ＥＰ２，４０２，６８１Ａ１）に記載されているように、従来から、冷却サイクルを実行する冷媒回路を有する冷却装置が知られていた。例えば食品等を保存するための冷蔵庫ならびに冷凍庫、および室内を冷房／暖房するための空調機といった冷却器（クーラー）に、このタイプの冷却装置が広く用いられている。

【0003】

また、欧州特許第２，８４４，９２４号明細書（ＥＰ２，８４４，９２４Ｂ１）には、圧縮器と凝縮器と膨張デバイスと蒸発器とを有する冷却機システムと、凝縮器と熱連通状態にある相変化材料と、相変化材料に接続されるアクチュエータと、アクチュエータに相変化材料を過冷却状態から固体状態への変化を開始させるトリガ信号を出力する制御器と、を備える空気調節システムが開示されている。該空気調節システムでは、相変化材料は、相変化材料と熱連通状態にある冷却剤供給ラインを有しており、冷却剤供給ラインは冷却機システムに連結されている。相変化材料としては、冷却機システムのクーリング要求が低いまたはないときには相変化材料が液体から固体へと転移する材料が、選択される。このような転移は、周辺温度が低い夜に行われうる。日中、固体または冷凍状態にある相変化材料は凝縮器からエネルギーを吸収し、これにより、冷却機システムが動作する際の凝縮器の効率が向上し、冷却機システムの効率および容量が高まる。

【0004】

欧州特許第２，８４４，９２４号明細書に記載されている空気調節システムは、相変化材料を凝縮器と周辺空気の温度と間の熱緩衝器として用いて、クーリング要求のバランスをとることができるシステムを提供することを意図している。日中に、相変化材料は、凝縮器から熱を吸収して外気へと放出する。その熱容量および潜熱放出により、相変化材料は、空気よりゆっくりと暖まり、したがってより高いエネルギー効率が得られる。夜には、相変化材料は、ファンのみを用いて、新鮮な空気の温度によって急速に冷却される。

【0005】

しかしながら、ファンによる相変化材料の能動的なクーリングは非効率的であり、したがって、前記システムは特に夜でも気温が高いままである暖かい気候の地域には適していない。また、記載のシステムでは、エネルギー効率に関しては大きい改良を実現することはできないが、相変化材料の熱応答時間によるエネルギー消費パターンの「均一化」はできよう。このことが正しいと言えるのは、凝縮器が相変化材料と熱連通状態にあり、相変化材料の使用の制御もできないときには、相変化材料の能動的なクーリングによって凝縮器も加熱されるからである。

【0006】

また、フルオロカーボンが、従来から、冷却システムの冷媒として用いられている。しかしながら、１９８７年のモントリオール議定書および１９９７年の京都議定書の後、オゾン破壊係数が低い、人工的に開発された代替クロロフルオロカーボンが、冷媒として一般的に用いられるようになった。さらに、近年では、特に天然冷媒を、例えば、二酸化炭素、アンモニア、炭化水素（イソブテン、プロパン等）、水および空気を用いて、さらに環境にやさしい代替材料を用いる技術の開発が進んでいる。これらの天然冷媒は、上述したクロロフルオロカーボンおよび代替クロロフルオロカーボンと比較して、ＧＷＰ（地球温暖化係数）値が極めて低い特性を有する材料である。

【0007】

これらのなかでも、二酸化炭素は、オゾン破壊係数がゼロであり、地球温暖化係数は従来の冷媒と比較して非常に低く、無毒であり、不燃性であり、高温を発生する効率が天然冷媒のなかでも良好であることが知られている。また、環境／エネルギー面および安全面からも、二酸化炭素は、空気調節装置の冷媒として注目を集めている。

【0008】

しかしながら、二酸化炭素（ＣＯ_２）は、外気温が高いときには、フッ化冷媒より効率が低い。このため、年間で考えると、冷媒としてＣＯ_２を用いる空気調節装置システムの性能は、特に暖かい気候では、フッ化冷媒と比較して低い。

【発明の概要】

【0009】

上記の観点から、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ_２）を用い、熱エネルギーを特に例えば外気温が低いときに好ましくは夜間に冷温を蓄積でき、ピーク温度の際、日中に遷臨界（トランスクリティカル）条件が生じた場合またはピーク要求の際には熱エネルギーを用いて、特に二酸化炭素のような天然冷媒の使用によるクーリング効率の低下を十分に防止し、これにより、高いクーリング容量を確実に得るとともに、蓄熱器への冷温の蓄積に関する柔軟性を得るための、蓄熱器を有する冷却装置のための冷媒回路の提供が求められている。さらに、状況によって必要となればまたは可能であれば、提供される冷媒回路は、例えば多くの／余剰なＰＶパワー（ＣＯ_２ニュートラル・エネルギー生成）が利用できるときには、ピーク温度の際であっても、熱エネルギーを特に冷温を蓄積することができなくてはならない。

【0010】

この目的は、請求項１に記載の冷媒回路によって達成できる。いくつかの態様は、従属項、以下の説明および添付図面から理解されよう。

【0011】

本開示の第１の面では、少なくとも１つの圧縮器と熱源側熱交換器と膨張デバイスと蓄熱器とを備え、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ_２）を用いる蓄熱器を有する冷却装置のための冷媒回路を提供する。蓄熱器は、パラフィン、炭水化物もしくは誘導脂質といったバイオベースの有機ＰＣＭ、または水からなる群から選択される相変化材料（ＰＣＭ）を有する。冷媒回路は、さらに、第１流体連通パイプと第２流体連通パイプとを有する。第１流体連通パイプは、熱源側熱交換器の流体側と蓄熱器の一方の側との間で連通状態にある。第２流体連通パイプは、膨張デバイスと蓄熱器の他方の側との間で連通状態にある。

【0012】

したがって、熱エネルギーを、特に例えば外気温が低いとき冷温を蓄積でき、日中にピーク温度の際に遷臨界（トランスクリティカル）条件が生じた場合またはピーク要求の際には蓄積した熱エネルギーを用いて、特に二酸化炭素のような天然冷媒の使用によるクーリング効率の低下を十分に防止し、これにより、高いクーリング容量を確実に得るとともに、蓄熱器への冷温の蓄積に関する柔軟性を得ることができる冷媒回路を提供することができる。さらに、提供する冷媒回路は、状況によって必要となればまたは例えば余剰なＰＶ（光電）パワーまたは他のＣＯ_２を出さずに生成された（ＣＯ_２ニュートラル生成）電力のようなもので実行可能であれば、ピーク温度の際に、熱エネルギーを特に冷温を蓄積することもできる。ピーク温度の際に、熱エネルギーの特に冷温の蓄積を、他の状況によってそれが必要になればまたは例えば余剰なＰＶ（光電）パワーまたは他のＣＯ_２を出さずに生成された（ＣＯ_２ニュートラル生成）電力によってそれが可能であれば、行うこともできる。こうして、提供する冷媒回路は、低い外気温によっても可能であるときだけでなく、余剰な再生可能電気を利用可能であるときにも、熱エネルギーを蓄積することができ、冷媒回路が効率的でない場合であっても全体として二酸化炭素の排出をさらに低減することができる。

【0013】

「天然冷媒」に関する語「天然」に関して、この語は、本開示において自然界で生じる冷媒をいう。

【0014】

また、本開示において、「流体連通パイプ」および「流体ポート」に関する「流体」という語は、内部を流れる流体が超臨界条件（超臨界流体）にある流体として、特にＣＯ_２として用いる。超臨界条件（超臨界流体）は、その流体が臨界点より高い温度および圧力にあり液相と気相とが別々に存在しないことを意味する。したがって、「流体連通パイプ」および「流体ポート」は、一般的な「液体連通パイプ」および「液体ポート」であり、内部を流れる流体が超臨界条件にあることを強調しているに過ぎない。

【0015】

第２の面では、冷媒回路は、さらに、第１切換機構を有する。第１切換機構は、第１流体連通パイプに設けられる／配置されるとともに、熱源側熱交換器と蓄熱器と第３流体連通パイプと第１気体連通パイプとの間で連通状態にある。第３流体連通パイプは膨張デバイスと連通状態にあり、第１気体連通パイプは圧縮器の吸引側と連通状態ある。

【0016】

第３の面では、第１切換機構は、第１バルブと好ましくは第２バルブとを有することができる。第１バルブは、三方向弁であり、熱源側熱交換器と膨張デバイスと蓄熱器との間で連通状態にある。第２バルブは、三方向弁であり、第１バルブと蓄熱器の間に配置される／設けられるとともに、第１バルブと蓄熱器と第１気体連通パイプとの間で連通状態にある。

【0017】

第４の面では、第１切換機構は、第１バルブを有することができる。第１バルブは、四方向弁であり、熱源側熱交換器と蓄熱器と第１気体連通パイプと膨張デバイスとの間で連通状態にある。第１切換機構は、好ましくはさらに、第３流体連通パイプから第１バルブへの逆流を止める逆止弁を備える。

【0018】

第５の面では、冷媒回路は、第２切換機構を有することができる。第２切換機構は、第２流体連通パイプに配置される／設けられるとともに、蓄熱器と膨張デバイスと第４流体連通パイプとの間で連通状態にある。第４流体連通パイプは利用側熱交換器と連通状態にある。

【0019】

第６の面では、第２切換機構は、三方向弁であって、蓄熱器と膨張バルブと利用側熱交換器との間で連通状態にある弁にできる。好ましくは、膨張デバイスは、第４流体連通パイプに配置される／設けられるとともに、第２切換機構と利用側熱交換器との間で配置される。

【0020】

第７の面では、冷媒回路は、さらに、レシーバーを備える。レシーバーは、第３流体連通パイプに、膨張デバイスと利用側熱交換器との間で好ましくは配置される／設けられる。レシーバーは、液体冷媒と気体冷媒とを分離するよう構成されている。

【0021】

第８の面では、冷媒回路は、さらに、好ましくは利用側熱交換器と膨張デバイスとの間に、より好ましくは利用側熱交換器とレシーバーとの間に配置される／設けられる過冷却熱交換器を有する。

【0022】

第９の面では、冷媒回路は、さらに、膨張デバイス特に蓄積側膨張バルブと、制御器と、を有する。膨張デバイス、特に蓄積側膨張バルブは、第４流体連通パイプに配置されるとともに、第２切換機構と利用側熱交換器との間で配置される。制御器は、動作のモードを選択するよう構成される。

【0023】

モードには、通常冷凍冷蔵および／または冷房モードと、冷温蓄積実行モードと、冷温蓄積使用モードとが含まれる。特に、各モードは以下の通りである。

【0024】

通常冷凍冷蔵および／または冷房モードにおいては、第１流体連通パイプと第３流体連通パイプとが連通状態にあり、膨張デバイスが閉じるよう、第１切換機構は設定される。

【0025】

冷温蓄積実行モードにおいては、第１流体連通パイプと第３流体連通パイプとが連通状態にあり、かつ第１気体連通パイプと蓄熱器とが連通状態にあるよう、第１切換機構は、設定され、第４流体連通パイプと蓄熱器とが連通状態にあり、膨張デバイスが開くよう、第２切換機構は設定される。

【0026】

冷温蓄積使用モードにおいては、第１流体連通パイプと蓄熱器とが連通状態にあるよう、第１切換機構は設定され、第２流体連通パイプと蓄熱器とが連通状態にあり、膨張デバイスが閉じるよう、第２切換機構は設定される。

【0027】

第１０の面では、冷媒回路は、さらに、外側温度センサ、気体冷却器温度センサ、蓄熱器媒体温度センサおよび少なくとも１つの圧縮器の高圧側に配置される吐出側圧力センサを有することができる。

【0028】

第１１の面では、冷媒回路は、さらに、蓄熱ユニットを有することができる。蓄熱ユニットは、蓄熱器を有するとともに、水回路、冷媒－相変化材料（ＰＣＭ）回路、または冷媒－水－相変化材料（ＰＣＭ）回路を有する。冷媒－水－相変化材料（ＰＣＭ）回路は、熱交換器、特にプレート熱交換器と循環ポンプとを有する。

【0029】

第１２の面では、冷媒回路は、さらに、蓄熱ユニットを有することができる。蓄熱ユニットは、第１切換機構および第２切換機構を有する。

【0030】

第１３の面では、レシーバーを有する冷媒回路は、さらに、熱交換ユニットを有することができる。熱交換ユニットは、レシーバーおよび過冷却熱交換器を有する。

【0031】

第１４の面では、冷媒としてＣＯ_２を用いる蓄熱器を有する冷媒装置のための冷媒回路を、特に上述した冷媒回路を制御する方法を提供する。該方法は異なる動作のモードを有する。

【0032】

該モードには、通常冷凍冷蔵および／または冷房モードと、冷温蓄積実行モードと、冷温蓄積使用モードとが含まれる。

【0033】

通常冷凍冷蔵および／または冷房モードにおいては、第１流体連通パイプと第３流体連通パイプとが連通状態にあり、膨張デバイスが閉じるよう、第１切換機構は設定される。

【0034】

冷温蓄積実行モードにおいては、第１流体連通パイプと第３流体連通パイプとが連通状態にあり、かつ第１気体連通パイプと蓄熱器とが連通状態にあるよう、第１切換機構は設定され、第４流体連通パイプと蓄熱器とが連通状態にあり、膨張デバイスが開くよう、第２切換機構は設定される。

【0035】

冷温蓄積使用モードにおいては、第１流体連通パイプと蓄熱器とが連通状態にあるよう、第１切換機構は設定され、第２流体連通パイプと蓄熱器とが連通状態にあり、膨張デバイスが閉じるよう、第２切換機構は設定される。

【0036】

第１５の面では、方法において、第１流体連通パイプを、熱源側熱交換器の流体側と蓄熱器の一方の側との間で連通状態にできる。第２流体連通パイプを、膨張デバイスと蓄熱器の他方の側との間で連通状態にできる。第３流体連通パイプを膨張デバイスと連通状態にできる。かつ／または、第１気体連通パイプを少なくとも１つの圧縮器の吸引側と連通状態にできる。

【0037】

動作のモードには、さらに、冷温蓄積実行かつ冷凍冷蔵および／または冷房同時モードを含めることができる。制御器は、冷凍冷蔵および／または冷房を冷温蓄積実行よりも優先するよう構成される。

【0038】

また、冷温蓄積実行モード（コールドストレージメイキングモード）には、冷温蓄積実行のみのモード（コールドストレージメイキングモードオンリー）と冷温蓄積実行かつ冷凍冷蔵および／または冷房モード（コールドストレージメイキングアンドレフリジレーションアンド／オアクーリングモード）とを含めることができる。冷温蓄積使用モード（コールドストレージユージングモード）には、冷凍冷蔵および／または冷房かつ冷温蓄積使用モード（レフリジレーションアンド／オアクーリングアンドユージングコールドストレージモード）を含めることができる。

【0039】

冷媒回路を制御する方法を、本開示の冷媒回路を制御するために用いることができる。また、方法を上述した蓄熱ユニットを制御するために用いられることができ、または蓄熱ユニットを用いて方法を実現することもできる。したがって、冷媒回路を制御する方法の上記説明に関連して開示するさらなる特徴は、本開示の冷媒回路または蓄熱ユニットにも当てはまる。同じことが、逆に、熱交換ユニットにもいえる、すなわち熱交換ユニットのさらなる特徴を、冷媒回路を制御する方法にも適用できる。

【0040】

本開示のより完全な認識およびそれによる多くの利点は、添付図面を参照して以下の詳細な説明から容易に得られ、より十分に理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】過冷却される相変化材料（ＰＣＭ）を有する従来の空気調節システムを示す。

【図2】第１実施態様の冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。

【図3】第１実施態様の蓄熱ユニットの構成を示す冷媒回路図である。

【図4】第２実施態様の蓄熱ユニットの構成を示す冷媒回路図である。

【図5】第３実施態様の蓄熱ユニットの構成を示す冷媒回路図である。

【図6】第１実施態様の熱交換ユニットの構成を示す冷媒回路図である。

【図7】通常冷凍冷蔵および冷房動作の際の第１実施態様の冷却装置の構成を示す冷媒回路図である。

【図8】蓄熱器を用いる冷凍冷蔵動作の際の図７の冷却装置を示す冷媒回路図である。

【図9】蓄熱器を用いるリフリジレーションおよび冷房動作の際の図７の冷却装置を示す冷媒回路図である。

【図10】蓄熱器の蓄積のみの動作（オンリーチャージングオペレーション）の際の図７の冷却装置を示す冷媒回路図である。

【図11】蓄熱器への蓄積と同時の冷凍冷蔵動作の際の図７の冷却装置を示す冷媒回路図である。

【図12】容量増加ユニットを有する第２実施形態の冷却装置の構成を示す冷媒回路図である。

【図13】容量増加ユニットを示す冷媒回路図である。

【図14】容量増加ユニットと蓄熱ユニットとを有するコンビネーションユニットを示す冷媒回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0042】

本開示のいくつかの実施形態を、図面を参照して説明する。以下の本発明にかかる実施形態の説明は単なる例示であって、添付の特許請求の範囲によって定義される本開示を限定するものではないことは、本開示から、空調の分野の当業者には明らかであろう。

【0043】

図１は、過冷却される相変化材料（ＰＣＭ）を有する従来の空気調節システム１００を示す。冷却機システムは、圧縮器１１０と第１熱交換器１１２と膨張デバイス１１４と第２熱交換器１１６とを有する。第１熱交換器１１２を、凝縮器コイルとして用いることができ、調節すべき建物または空間の外側に配置することができる。第２熱交換器１１６を、蒸発器コイルとして用いることができる。当該技術で知られている通り、冷媒は、圧縮器１１０、凝縮器１１２、膨張デバイス１１４および蒸発器１１６を通じて蒸気圧縮サイクルを受ける。熱は蒸発器１１６で吸収される。また、熱は凝縮器１１２で放出される。

【0044】

図１のシステムを、水冷冷却機システムとすることができる。蒸発器１１６は、流体冷却剤を例えば水を通す熱交換器１１８（例えば、コイル）との熱連通状態にある。供給ポンプ１２０は、蒸発器１１６によって冷却される冷却剤を熱交換器１１８から供給バルブ１２２へと循環させる。供給バルブ２２は、冷却した水を、当該技術で知られている通り空間を冷却するためにファンが空気をコイルに吸い込む特定領域ターミナルへと供給する。戻りバルブ１２４は、特定領域ターミナルから戻ってくる流体を受けて、その戻り流体を熱交換器１１８へと供給する。

【0045】

また、図１で示す凝縮器コイル１１２は、相変化材料１２６と熱連通状態にある。ファン１２８は、相変化材料１２６を冷却する（クーリングする）ために、相変化材料１２６を通過させる空気を吸い込む。そして、制御器（コントローラ）１３２は、過冷却液体から固体への相変化材料１２６の転移を開始する。相変化材料１２６が過冷却状態にあるときに、アクチュエータ１３０が、過冷却液体から固体への相変化材料１２６の転移を開始するよう用いられる。アクチュエータ１３０は、相変化材料１２６を凝固するための熱電冷却器（クーラー）を有する。コントローラ１３２は、相変化材料センサ１３４からの相変化材料温度信号と周辺温度センサ１３６からの周辺温度信号とを受信する。

【0046】

相変化材料１２６としては、冷却機システムのクーリング要求が低いまたはないときに相変化材料が液体から固体へと転移する材料が、選択される。このような転移は、周辺温度が低い夜に行われうる。日中、固体または冷凍状態にある相変化材料１２６は、冷却機システムが動作するときに凝縮器１１２からエネルギーを吸収し、これにより、冷却機システムの効率および容量が向上する。

【0047】

また、図２は、第１実施態様の冷媒回路の構成を示す冷媒回路１図である。図示の冷媒回路は、ＣＯ_２を冷媒として用いるとともに、１つの圧縮器１０と、食品等を収納するための冷蔵庫および冷凍庫（フリーザ）といったクーラーを通常有するいわゆる「コンビニパック（Ｃｏｎｖｅｎｉ－Ｐａｃｋ）」の屋外ユニットの熱源側熱交換器と、部屋の特にショールーム／ショッピングルームの内部を冷房／暖房するための空気調節装置（屋内ユニット）と、を有する。図示の冷媒回路においては、一例として１つの屋内ユニットおよび１つのクーラーのみを例示したが、冷媒回路はもちろん複数のクーラーおよび空気調節装置を有することができる。図示の冷媒回路はさらに、以下でより詳細に説明する蓄熱ユニット１００および熱交換ユニット２００を有する。蓄熱ユニット１００は、相変化材料（ＰＣＭ）である蓄熱材料２１を有する／収容する蓄熱器２０を有する。図示の冷媒回路はさらに、熱源側熱交換器１１の流体側を蓄熱器２０の一方の側に接続する第１流体連通パイプ３０と、膨張デバイス１２と蓄熱器２０の他方の側とを接続する第２流体連通パイプ４０と、を有する。

【0048】

これに関して、本開示において語「接続する」は、２つの要素を例えば「蓄熱器の一方の側」と「蓄熱器」とを、例えば「液体パイプ」または「気体パイプ」といった接続手段によって、冷媒のような流体を一方の要素から他方の要素へと液が漏れないようかつ気体が漏れないよう転送する／交換する／流すよう、互いに接続されることを定義するように用いる。言い換えれば、接続手段は流体接続を提供する。

【0049】

冷媒回路１は、さらに、第１切換機構３１を有する。第１切換機構３１は、第１流体連通パイプ３０に配置されるとともに、熱源側熱交換器１１と蓄熱器２０と第３流体連通パイプ５０と第１気体連通パイプ６０とを互いに流体連通状態で接続する。第３流体連通パイプ５０は膨張デバイス１２と流体連通状態で接続しており、第１気体連通パイプ６０は圧縮器１０の吸引側と流体連通状態で接続している。

【0050】

図示の冷媒回路１はさらに、第２切換機構４１を有する。第２切換機構４１は、第２流体連通パイプ４０に配置されるとともに、蓄熱器２０と膨張デバイス１２と第４流体連通パイプ７０とを互いに流体連通状態で接続する。第４流体連通パイプ７０は利用側熱交換器８０Ａと流体連通状態で接続している。

【0051】

また図２には、さらに、レシーバー２０１を備える冷媒回路１を示している。レシーバー２０１は、第３流体連通パイプ５０に、膨張デバイス１２と利用側熱交換器８０Ａとの間で配置される。レシーバー２０１は、臨界未満の状態で膨張デバイス１２から入ってくる冷媒を、液体冷媒と気体冷媒とに分離するよう構成されている。

【0052】

また、冷媒回路１がさらに、レシーバー２０１を介して液体側が膨張デバイス１２と連通状態にあり、気体側が圧縮器１０と連通状態にある追加利用側熱交換器８０Ｂを有することを、図示の冷媒回路１では示している。

【0053】

図２に示す通り、利用側熱交換器８０Ａを、空気調節装置の特に屋内ユニットの熱交換器とでき、追加利用側熱交換器８０Ｂを、例えば冷蔵庫または冷凍庫といったクーラーの熱交換器とできる。

【0054】

図３は、第１実施態様の蓄熱ユニットの構成を示す冷媒回路図である。図示の蓄熱ユニット１００は、上述した冷媒回路１の一部である。切換機構１は第１の態様で構成されている。図示の蓄熱ユニット１００は、蓄熱器２０と蓄熱ユニット気体ポート６２と第１蓄熱ユニット流体ポート７２と第２蓄熱ユニット流体ポート３２Ａと第３蓄熱ユニット流体ポート５２Ａとを有する。蓄熱器２０は、相変化材料（ＰＣＭ）である上述した蓄熱材料２１を有する。蓄熱ユニット気体ポート６２は、利用側熱交換器８０Ａと連通状態にあり、蓄熱ユニット１００の外側で配置される。第１蓄熱ユニット流体ポート７２は、利用側熱交換器８０Ａと連通状態にある。第２蓄熱ユニット流体ポート３２Ａは、熱源側熱交換器１１と連通状態にあり、蓄熱ユニット１００の外側で配置される。第３蓄熱ユニット流体ポート５２Ａは、膨張デバイス１２と連通状態にあり、蓄熱ユニット１００の外側で配置される。

【0055】

図示の蓄熱ユニット１００はさらに、第１切換機構３１と第２切換機構４１とを有する。第１切換機構３１は、第２蓄熱ユニット流体ポート３２Ａと第３蓄熱器流体ポート５２Ａと蓄熱ユニット気体ポート６２と蓄熱器２０の一方の側との間で連通状態にある。第２切換機構４１は、第１蓄熱ユニット流体ポート７２と第３蓄熱ユニット流体ポート５２Ａと蓄熱器２０の他方の側との間で連通状態にある。

【0056】

また、図３に示す蓄熱ユニット１００はさらに、蓄熱器２０に特に蓄熱材料２１内部に配置される冷媒熱交換パイプ２２を有する。第１切換機構３１は、冷媒熱交換パイプ２２の一方の側と流体連通状態で接続される。第２切換機構４１は、冷媒熱交換パイプ２２の他端と流体連通状態で接続される。

【0057】

図示の実施形態では、第１切換機構３１は、第１バルブ３１Ａと第２バルブ３１Ｂとを有する。第１バルブ３１Ａは、三方向弁であり、第２蓄熱ユニット流体ポート３２Ａと第３蓄熱ユニット流体ポート５２Ａと蓄熱器２０の間で連通状態にある。第２バルブ３１Ｂは、三方向弁であり、第１バルブ３１Ａと蓄熱器２０の間に配置されるとともに、第１バルブ３１Ａと蓄熱器２０と蓄熱ユニット気体ポート６２との間で連通状態にある。

【0058】

第１バルブ３１Ａと第３蓄熱ユニット流体ポート５２Ａとの間には、第３蓄熱ユニット流体ポート５２Ａから第１バルブ３１Ａへの逆流を遮断する逆止弁３１Ａが設けられている。

【0059】

図示の第２切換機構４１は、三方向弁であり、第１蓄熱ユニット流体ポート７２と第３蓄熱ユニット流体ポート５２Ａと蓄熱器２０とを互いに流体連通状態で接続するバルブである。膨張デバイス１０１は、第２切換機構４１と第１蓄熱ユニット流体ポート７２との間に配置される。

【0060】

第２蓄熱ユニット流体連通パイプ４０は、第３蓄熱ユニット流体ポート５２Ａと逆止弁５３との間で第３蓄熱ユニット流体連通パイプ５０に接続される。蓄熱ユニット気体連通パイプ６０は、蓄熱ユニット気体ポート６２と第１切換機構３１特に第２バルブ３１Ｂとを互いに流体連通状態で接続する。

【0061】

図４は、第２実施形態にかかる蓄熱ユニット１００の構成を、特に他の態様の構成を示す冷媒回路図である。第１切換機構の構成を除いて、図示の冷媒回路は図３に開示する冷媒回路に対応する。図示の他の態様の構成においては、第１バルブ３１Ａは、第２蓄熱ユニット流体ポート３２Ａと蓄熱器２０と蓄熱ユニット気体ポート６２と第３蓄熱ユニット流体ポート５２Ａとを流体連通状態で接続する四方向バルブである。

【0062】

図５は、第３実施形態にかかる特に第３の他の態様にかかる蓄熱ユニット１００の構成を示す冷媒回路図である。図示の他の態様では、上述の冷媒熱交換パイプ２２を用いるのではなく、代わりに熱交換器１０２を用いる。図示する通り、熱交換器１０２は、好ましくは一方の側が第１切換機構３１および第２切換機構４１と連通状態にあり、他方の側が蓄熱器２０の一方の側および蓄熱器２０の他方の側と連通状態にあるプレート熱交換器である。

【0063】

さらに、蓄熱ユニット１００は、熱交換器１０２と蓄熱器２０との間で第２蓄熱ユニット流体連通パイプ４０に配置される循環ポンプ１０３を有する。したがって、蓄熱器は、特に冷却剤として水を用いる閉ループを有する。循環ポンプによって、蓄熱器２０を通るよう冷却剤を循環し、これにより、冷却剤は蓄熱器の蓄熱材料２１と熱を交換し、そして熱交換器１０２へと循環してそこでその冷却剤は冷媒回路１の冷媒と熱を再び交換する。こうして、循環ポンプ１０３は、蓄熱器２０特に蓄熱材料２１と、冷媒回路１の冷媒との間で交換する熱エネルギーの量を制御することができる。

【0064】

図５に関して説明した実施形態を、第１切換機構に関連する両方の他の態様と、すなわち第１の三方向弁または四方向弁３１Ａと、組み合わせることができる。

【0065】

図６は、第１実施態様の熱交換ユニット２００の構成を示す冷媒回路図である。図示の熱交換ユニット２００は、圧縮器１０と、熱源側熱交換器１１と、膨張デバイス１２と、利用側熱交換器８０Ａと連通状態にあり熱交換ユニット２００の外側で配置される熱交換ユニット気体ポート９２と、利用側熱交換器８０Ａと連通状態にある第１熱交換ユニット流体ポート９６と、熱源側熱交換器１１と連通状態にある第２熱交換ユニット流体ポート３２Ｂと、膨張デバイス１２と連通状態にある第３熱交換ユニット流体ポート５２Ｂと、を有する。図示の第２熱交換ユニット流体ポート３２Ｂは、熱交換ユニット２００の外側で配置される上述した蓄熱ユニット１００と流体連通状態で接続される。また、第３熱交換ユニット流体ポート５２Ｂは、蓄熱ユニット１００と流体連通状態で接続される。

【0066】

図示の熱交換ユニット２００はさらに、熱交換ユニット気体連通パイプ９０と第１熱交換ユニット流体連通パイプ３０と第２熱交換ユニット流体連通パイプ５０とを有する。熱交換ユニット気体連通パイプ９０は、熱交換ユニット気体ポート９２と少なくとも１つの圧縮器１０の間で連通状態にあり。第１熱交換ユニット流体連通パイプ３０は、第２熱交換ユニット流体ポート３２Ｂと熱源側熱交換器１１との間で連通状態にある。第２熱交換ユニット流体連通パイプ５０は、第３熱交換ユニット流体ポート５２Ｂと第１熱交換ユニット流体ポート９６との間で連通状態にある。

【0067】

膨張デバイス１２は、第１熱交換ユニット流体ポート９６と第３熱交換ユニット流体ポート５２Ｂとの間で、第２熱交換ユニット流体連通パイプ５０に配置される。

【0068】

図示の熱交換ユニット２００はさらに、第１熱交換ユニット流体ポート９６と膨張デバイス１２との間で第２熱交換ユニット流体連通パイプ５０に配置される上述したレシーバー２０１を有する。レシーバー２０１は、液体冷媒と気体冷媒とを分離するよう構成される。熱交換ユニット２００は、さらに第４熱交換ユニット流体ポート２０３を有する。第４熱交換ユニット流体ポート２０３は、膨張デバイス１２と、熱交換ユニット２００の外側で配置される追加利用側熱交換器８０Ｂと、を流体連通状態で接続する。

【0069】

図示の熱交換ユニット２００は、さらに第３熱交換ユニット流体連通パイプ２０２を有する。第３熱交換ユニット流体連通パイプ２０２は、第４熱交換ユニット流体ポート２０３と膨張デバイス１２とを流体連通状態で接続するとともに、第１熱交換ユニット流体ポート９６とレシーバー２０１との間で第２熱交換ユニット流体連通パイプ５０と接続される。

【0070】

図７は、通常冷凍冷蔵および冷房動作の際の第１実施態様の冷却装置３００の構成を示す冷媒回路図である。図示の冷却装置３００はさらに、上述した冷媒回路１、蓄熱ユニット１００および熱交換ユニット２００を有する。それらを例示のためにさらに詳述する。

【0071】

図示の熱交換ユニット２００はさらに、第１熱交換ユニット流体ポート９６とレシーバー２０１との間で配置される過冷却熱交換器２０４を有する。

【0072】

冷却装置３００は、例えば食品等を保存するため冷蔵庫および冷凍庫といった３つのクーラーと、部屋の特にショールーム／ショッピングルームの内部を冷房／暖房するための３つの空調機（屋内ユニット）と、を有する。３つの屋内ユニットにはそれぞれ１つの利用側熱交換器３８０Ａ～３８０Ｃが設けられ、３つの冷蔵庫にはそれぞれ１つの追加利用側熱交換器３０１Ａ～３０１Ｃが設けられる。

【0073】

さらに、図示の熱交換ユニット２００は、互いに並列でありかつ基本的な構成の上述した圧縮器１０の上流側に設けられる第２圧縮器３１０Ｂおよび第３圧縮器３１０Ｃを有する。このように、３つの圧縮器３１０Ａ～３１０Ｂは二段式圧縮器システムを構成する。第２圧縮器３１０Ｂは、追加利用側熱交換器３０１Ａ～３０１Ｃと連通して、冷凍冷蔵（リフリジレーション）回路を構成している。第３圧縮器３１０Ｃは、利用側熱交換器３８０Ａ～３８０Ｃと連通して、空気調節（エアコンディショニング）回路を構成している。３つの圧縮器３１０Ａ～３１０Ｃを、冷媒装置に対する要求に応じて、可変容量圧縮器および／または固定容量圧縮器とできる。３つの圧縮器３１０Ａ～３１０Ｃはすべて、気密（ハーメチック）スクロール圧縮器（コンプレッサ）である。

【0074】

図示の熱交換ユニット２００は、さらにレシーバー２０１の気体側と第１圧縮器１０，３１０Ａの吸引側とを流体連通状態で接続しているインジェクションパイプ２０６を有する。インジェクションパイプ２０６は、レシーバー２０１によって収集される中間圧力冷媒を第１圧縮器１０，３１０Ａに注入するよう構成される。図７に示す通り、インジェクションパイプ２０６は、第１圧縮器１０，３１０Ａの吸引側に接続する前に、第２圧縮器３１０Ｂおよび第３圧縮器３１０Ｃの高圧側と第１圧縮器１０，３１０Ａの吸引側との間で連通状態にある２つの高圧パイプ２０７，２０８と合流している。

【0075】

さらに、好ましくはインジェクションパイプ２０６が高圧パイプ２０７，２０８と接続する点の前に配置される膨張デバイス２０７が、インジェクションパイプ２０６に設けられる。
（制御モードの説明）
第１の例：通常冷凍冷蔵および冷房動作

【0076】

すでに上で説明した通り、図７は通常冷凍冷蔵（リフリジレーション）および冷房（クーリング）動作中の冷却装置３００を示している。したがって、３つの圧縮器３１０Ａ～３１０Ｃはすべてオンにされており、このことは、第２圧縮器３１０Ｂが３つのクーラーの追加利用側熱交換器３０１Ａ～３０１Ｃから低圧冷媒を吸い込んでいることを意味しており、第３圧縮器３１０Ｃは３つの屋内ユニットのうちの１つの利用側熱交換器３８０Ｃから冷媒を吸い込んでいる。高圧パイプ２０７，２０８を介して、２つの圧縮器３１０Ｂ，３１０Ｃは、中間圧力冷媒を第１圧縮器３１０Ａに供給する。第１圧縮器３１０Ａは、冷媒をさらに圧縮して高圧冷媒を吐出し、高圧冷媒は気体クーラーとして作用機能する熱源側熱交換器１１へと流れる。このような冷媒は、屋外のファンによって供給される外気に熱を放出することによって、冷える。熱源側熱交換器１１から流れ出る高圧冷媒は、第１流体連通パイプ３０を介して、第１切換機構３１へと特に三方向弁である第１バルブ３１Ａへと流れる。三方向弁３１Ａは、第１流体連通パイプ３０が第３流体連通パイプ５０と連通状態にあり第２バルブ３１Ｂへの流れが遮断されている状態にある。したがって、高圧冷媒は、蓄熱器２０を通って流れることなくすなわち熱交換器１０２を介して蓄熱器２０と熱を交換することなく、膨張バルブである膨張デバイス１２へと直接流れる。膨張デバイス１２を流れると、冷却された高圧冷媒の圧力は低下し、冷媒は、気液二相状態にある中間圧力冷媒（臨界値未満の冷媒）へと変わる。

【0077】

その後、中間圧力冷媒はレシーバー２０１へと流れ、そして、冷媒の特に液体中間圧力冷媒の一部はレシーバー２０１から過冷却熱交換器２０４の第１流路２０４Ａへと流れる。第１流路２０４Ａ内へと流れる冷媒は、第２流路２０４Ｂを通って流れる中間圧力冷媒によって冷却され、こうした冷媒の過冷却の程度が高まる。このように過冷却された液体冷媒の一部は、膨張デバイス２０５を特に過冷却膨張バルブを通って流れ、これにより、中間圧力冷媒の圧力がさらに低下する。中間圧力冷媒は、過冷却熱交換器２０４の第２流路２０４Ｂ内へと流れ、そして、過冷却熱交換器２０４の第１流路２０４Ａを通って流れる冷媒から熱を吸収することに蒸発する。

【0078】

過冷却された中間圧力冷媒は、冷凍冷蔵回路および空気調節回路に冷媒を供給する２つの主（メイン）パイプに分岐するように流れる。空気調節回路では、冷媒は３つパイプにさらに分岐する。これにより、屋内ユニットの利用側熱交換器３８０Ａ～３８０Ｃおよびクーラーの追加利用側熱交換器３０１Ａ～３０１Ｃに液体冷媒が供給される。利用側熱交換器３８０Ａ～３８０Ｃ，３０１Ａ～３０１Ｃへと入る前に、冷媒は、膨張デバイスを特に空気調節膨張バルブまたはクーラー膨張バルブを通って流れ、そこで、中間圧力冷媒の圧力は低下する。こうした冷媒は、利用側熱交換器を通って流れ、屋内ユニットの空気調節ファンによって供給される典型的には部屋の空気から熱を吸収することによって蒸発する。

【0079】

屋内ユニットの利用側熱交換器３８０Ａ～３８０Ｃの蒸発した冷媒は、再合流し、吸入パイプを介して第３圧縮器３１０Ｃの吸引側へと流れる。クーラーの追加利用側熱交換器３０１Ａ～３０１Ｃの蒸発した冷媒は、再合流し、吸入パイプを介して第２圧縮器３１０Ｂの吸引側へと戻るよう流れる。このように、空気調節回路および冷凍冷蔵回路は閉ループである。過冷却熱交換器２０４の蒸発した冷媒は、第２圧縮器３１０Ｂおよび第３圧縮器３１０Ｃから吐出される中間圧力冷媒と合流し、第１圧縮器３１０Ａの吸引側に供給される。

【0080】

さらに、レシーバー２０１によって超臨界冷媒の液体中間圧力冷媒から分離される気体中間圧力冷媒は、膨張デバイスを通って中を流れ、その圧力が第２圧縮器３１０Ｂおよび第３圧縮器３１０Ｃによって吐出される中間圧力冷媒の圧力と同様な圧力へと低下する。

【0081】

第２の例： 蓄熱器を用いる冷凍冷蔵動作
図８は、蓄熱器を用いる冷凍冷蔵動作の際の図７の冷却装置３００を示す冷媒回路図である。この動作において、熱源側熱交換器１１から流れ出た高圧冷媒が、第１流体連通パイプ３０を介して第１バルブおよび第２バルブへと、そして蓄熱器へと流れ、これにより、蓄熱器２０と熱を交換するよう、第１切換機構３１（特に第１バルブおよび第２バルブ）と第２切換バルブとは設定される。蓄熱器２０を通って流れるとき、高圧冷媒は冷却される。蓄熱器２０から出た後、高圧冷媒は、第２切換機構を介し膨張デバイス１２を介してレシーバー２０１へと戻る。膨張デバイス１２を流れることによって、冷却された高圧冷媒の圧力は低下し、冷媒は、気液二相状態にある中間圧力冷媒（超臨界冷媒）へと変わる。

【0082】

上述した通り、冷媒の特に液体中間圧力冷媒の一部は、その後、レシーバー２０１から過冷却熱交換器２０４の第１流路２０４Ａへと流れる。第１流路２０４Ａ内へと流れる冷媒は、第２流路２０４Ｂを通って流れる中間圧力冷媒によって冷却され、こうした冷媒の過冷却の程度が高まる。このように過冷却された液体冷媒の一部は、膨張デバイス２０５を通って流れ、これにより、中間圧力冷媒の圧力がさらに低下する。中間圧力冷媒は、過冷却熱交換器２０４の第２流路２０４Ｂ内へと流れ、そして、過冷却熱交換器２０４の第１流路２０４Ａを通って流れる冷媒から熱を吸収することに蒸発する。

【0083】

過冷却された中間圧力冷媒は、その後、冷媒を冷凍冷蔵回路にのみに供給し、冷媒が３つパイプにさらに分岐してクーラーの追加利用側熱交換器３０１Ａ～３０１Ｃに液体冷媒が供給される空気調節回路には供給しないよう流れる。追加利用側熱交換器３０１Ａ～３０１Ｃへと入る前に、冷媒は、クーラー膨張バルブを通って流れ、そこで、中間圧力冷媒の圧力は低下する。こうした冷媒は、追加利用側熱交換器を通って流れ、クーラー内の保存庫から熱を吸収することによって蒸発する。

【0084】

冷房動作がオフにされるので、第２圧縮器３１０Ｂおよび第１圧縮器３１０Ａだけが使用状態にあり、第３圧縮器３１０はオフにされる。したがって、第２圧縮器３１０は、クーラーの追加利用側熱交換器３０１Ａ～３０１Ｃから低圧冷媒を吸い込み、中間圧力冷媒を、高圧パイプ２０７を介して第１圧縮器３１０Ａに供給する。第１圧縮器３１０Ａは、冷媒をさらに圧縮して高圧冷媒を吐出し、高圧冷媒は気体クーラーとして作用機能する熱源側熱交換器１１へと流れる。このような冷媒は、屋外のファンによって供給される外気に熱を放出することによって、冷える。熱源側熱交換器１１から流れ出る高圧冷媒は、その後、第１流体連通パイプ３０を介して第１切換機構３１へと戻るよう流れ、こうして、冷媒回路を閉じている。

【0085】

第３の例：蓄熱器を用いる冷凍冷蔵および冷房動作
図９は、蓄熱器を用いる冷凍冷蔵および冷房動作の際の図７の冷却装置を示す冷媒回路図である。蓄熱器を用いる冷凍冷蔵および冷房動作は、３つの圧縮器３１０Ａ～３１０Ｃがすべて使用状態にあることを除いて、蓄熱器を用いる図８を参照して説明した冷凍冷蔵（だけの）動作に関する上記のものと同様である。したがって、第２圧縮器３１０Ｂは、３つのクーラーの追加利用側熱交換器３０１Ａ～３０１Ｃから低圧冷媒を吸い込み、そして、第３圧縮器３１０Ｃは、冷媒を、三つの屋内ユニットうちの１つの利用側熱交換器３８０Ｃから吸い込んで中間圧力冷媒として第１圧縮器３１０Ａへと供給し、第１圧縮器３１０Ａは、冷媒をさらに圧縮して高圧冷媒を吐出し、高圧冷媒は熱源側熱交換器１１へと流れ込む。

【0086】

このような冷媒はその後、上述した通り、蓄熱器２０、膨張デバイス１２、レシーバー２０１および過冷却熱交換器２０４を通って流れ、そして、２つのメインパイプへと分岐し、これにより、冷凍冷蔵回路および空気調節回路に冷媒を供給し、閉じた冷媒回路を形成している。

【0087】

第４の例：蓄熱器のオンリーチャージング動作
図１０は、蓄熱器の蓄積のみを行う（オンリーチャージング）動作の際の図７の冷却装置を示す冷媒回路図である。

【0088】

この動作においては、第３圧縮器３１０Ｃおよび第１圧縮器３１０Ａだけが使用状態にあり、第２圧縮器３１０Ｂはオフにされる。第３圧縮器３１０Ｃは、蓄熱器２０から直接冷媒を吸い込んで中間圧力冷媒を第１圧縮器に供給する。第１圧縮器は、冷媒をさらに圧縮して高圧冷媒を吐出し、高圧冷媒は気体クーラーとして作用機能する熱源側熱交換器１１へと流れる。熱源側熱交換器１１から流れ出る高圧冷媒は、その後、第１流体連通パイプ３０を介して第１切換機構３１へと流れる。この制御モードにおいては、高圧冷媒が図７を参照して上で説明した通り直接膨張デバイス１２に流れるよう、第１バルブ３１Ａは設定される。膨張デバイス１２から、気液二相状態にある中間圧力冷媒（超臨界冷媒）は、レシーバー２０１へと流れ込み、そこから、液体中間圧力冷媒が過冷却熱交換器２０４の第１流路２０４Ａへと流れ込む。第１流路２０４Ａ内へと流れる冷媒は、第２流路２０４Ｂを通って流れる中間圧力冷媒によって冷却され、こうした冷媒の過冷却の程度が高まる。

【0089】

過冷却された中間圧力冷媒は、その後、第２バルブ３１Ｂを介して蓄熱器２０へと戻るよう流れ、蓄熱器２０を通って流れることによって、蓄熱器２０を特に蓄熱材料を冷却し、その結果、蓄熱器に冷温を蓄積する。

【0090】

第５の例：蓄熱器への蓄積と同時の冷凍冷蔵動作
図１１は、蓄熱器への蓄積と同時の冷凍冷蔵動作の際の図７の冷却装置を示す冷媒回路図である。

【0091】

３つの圧縮器３１０Ａ～３１０Ｃがすべて使用状態にあり、第２圧縮器３１０Ｂがクーラーの追加利用側熱交換器３０１Ａ～３０１Ｃを冷媒回路１に接続することを除いて、蓄熱器への蓄積と同時の冷凍冷蔵動作は、図１０を参照して説明した蓄熱器のオンリーチャージング動作に関する上記のものと同様である。これにより、第２バルブ３１Ｂを介して蓄熱器２０を通るよう過冷却された中間圧力冷媒を流れさせることによって蓄熱器２０に冷温を蓄積するだけでなく、追加利用側熱交換器３０１Ａ～３０１Ｃに過冷却された中間圧力冷媒を供給することもできる。つまり、冷凍冷蔵動作を実行しながら同時に、蓄熱器２０への蓄積を行うことができる。

【0092】

図１２は、容量増加ユニット３２０を有する第２実施形態の冷却装置３００の構成を示す冷媒回路図である。第２実施形態の冷媒装置３００は、図７を参照して説明した第１実施態様の冷媒装置に大部分が対応する。なお、蓄熱ユニット１００を備える代わりに、第２熱交換器ユニット流体ポート３２Ｂおよび第３熱交換器ユニット流体ポート５２Ｂと接続する２つの接続パイプが開口端部を有する。そのため、第２熱交換器ユニット流体ポート３２Ｂおよび第３熱交換器ユニット流体ポート５２Ｂを介して冷媒装置３００と特に熱交換器ユニット２００と接続されるユニットは、図示していない。本発明は、蓄熱ユニット１００の代わりに、熱交換器特にプレート熱交換器、容量増加ユニット、または蓄熱ユニットおよび容量増加ユニットを有するコンビネーションユニットを、熱交換器ユニット２００に接続することもできる。

【0093】

図１３は、容量増加ユニット３２０を示す冷媒回路図である。容量増加ユニット３２０は、基本的に、冷媒装置３００のリフリジレーションおよびクーリング容量を増加させるために、冷媒装置３００に追加できるまたは接続できる独立冷媒回路である。図１３に示す通り、容量増加ユニット３２０は、閉冷媒回路を構成する熱交換器、圧縮器および膨張デバイスを有する。熱交換器は、熱交換器ユニット２００と熱を交換するよう構成される。したがって、熱交換器を、第２熱交換器ユニット流体ポート３２Ｂおよび第３熱交換器ユニット流体ポート５２Ｂと接続することができる。さらに、容量増加ユニット３２０には、熱源側熱交換器が設けられる。熱源側熱交換器は、内部を流れる冷媒を、屋外ファンによって供給される外気に熱を放出させることによって冷却する。

【0094】

図１４は、容量増加ユニット３２０と蓄熱ユニットとを有するコンビネーションユニット３３０を示す冷媒回路図である。上述した通り、容量増加ユニット３２０は、閉冷媒回路を構成する熱交換器、圧縮器および膨張デバイスを有する。さらに、熱交換器を直接冷媒装置３００と特に熱交換器ユニット２００と接続する代わりに、蓄熱ユニットが熱交換器ユニット２００と蓄熱ユニットとの間に配置される。このため、蓄熱ユニットに熱エネルギーを特に冷温を蓄積するために、コンビネーションユニット３３０は、容量増加ユニットによって冷却される蓄熱ユニットを通る水といった冷媒または冷却剤を循環させる循環ポンプを追加的に有する。一方、蓄熱ユニットには、冷媒装置３００の冷媒回路と特に熱交換器ユニット２００と熱を交換するよう用いられる熱交換器が設けられる。

【0095】

また、容量増加ユニットは、熱交換器と圧縮器とファンによって冷却される熱源側熱交換器と膨張デバイスとを有する閉冷媒回路を有することができる。熱交換器は、熱交換ユニットと熱を交換する。

【0096】

さらなる面では、コンビネーションユニットは、熱交換器と圧縮器とファンによって冷却される熱源側熱交換器と膨張デバイスとを有する閉冷媒回路を備える容量増加ユニットと、熱交換器と蓄熱材料（特に相変化材料（ＰＣＭ））を有する蓄熱器と循環ポンプとを備える蓄熱ユニットと、を有することができる。熱交換器は熱交換ユニットと熱を交換する。

【符号の説明】

【0097】

１ 冷媒回路
１０ 圧縮器（第１圧縮器）
１１ 熱源側熱交換器
１２ 膨張デバイス
２０ 蓄熱器
２１ 蓄熱材料
２２ 冷媒熱交換パイプ
３０ 第１流体連通パイプ
３１ 第１切換機構
４０ 第２流体連通パイプ
４１ 第２切換機構
５０ 第３流体連通パイプ
６０ 第１気体連通パイプ
７０ 第４流体連通パイプ７０
８０Ａ 利用側熱交換器
８０Ｂ 追加利用側熱交換器
９０ 熱交換ユニット気体連通パイプ
９２ 熱交換ユニット気体ポート９２
９６ 第１熱交換ユニット流体ポート
１００ 蓄熱ユニット
７２ 第１蓄熱ユニット流体ポート
３２Ａ 第２蓄熱ユニット流体ポート
５２Ａ 第３蓄熱ユニット流体ポート
６２ 蓄熱ユニット気体ポート
３１Ａ 第１バルブ
３１Ｂ 第２バルブ
５３ 逆止弁
１０１ 膨張デバイス
１０２ 熱交換器
１０３ 循環ポンプ
２００ 熱交換器ユニット
９６ 第１熱交換器ユニット流体ポート
３２Ｂ 第２熱交換器ユニット流体ポート
５２Ｂ 第３熱交換器ユニット流体ポート
２０１ レシーバー
２０２ 第３熱交換器ユニット流体連通パイプ
２０３ 第４熱交換器ユニット流体ポート
２０４ 過冷却熱交換器
２０５ 膨張デバイス（過冷却膨張バルブ）
２０６ インジェクションパイプ
２０７ 高圧力パイプ
２０８ 高圧力パイプ
２０９ 膨張デバイス
２１０ ファン
３００ 冷却装置
３０１Ａ～３０１Ｃ 追加利用側熱交換器
３１０Ａ 第１圧縮器
３１０Ｂ 第２圧縮器
３１０Ｃ 第３圧縮器
３２０ 容量増加ユニット
３３０ コンビネーションユニット
３８０Ａ～３８０Ｃ 利用側熱交換器

【先行技術文献】

【特許文献】

【0098】

【特許文献1】欧州特許出願公開第２，４０２，６８１号明細書

【特許文献2】欧州特許第２，８４４，９２４号明細書

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【国際調査報告】