JP2000121193A - 冷凍サイクルおよび冷凍サイクルの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 利用負荷が大きい時に圧縮機を停止した自然
循環運転を行なって消費電力量を削減でき、かつ構成が
簡単な冷凍サイクルを得る。また、蓄熱槽の設置位置を
自由に設定できる冷凍サイクルを得る。 【解決手段】 圧縮機１，熱源側熱交換器３，利用側減
圧装置７，利用側熱交換器８を接続し、熱源側熱交換器
３から利用側減圧装置７までの液配管８１，８４、利用
側熱交換器８から圧縮機１までの蒸気配管８５，８２を
有する。蓄熱材９８を貯溜する蓄熱槽９９内に備えた蓄
熱用熱交換器６の蒸気側接続口と蒸気配管８２、液側接
続口と蓄熱用減圧装置５を介して液配管８１を接続す
る。さらに、蓄熱用熱交換器６の液側接続口を各利用側
熱交換器８の液側接続口より上方に設置し、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。

Description

【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１
１４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１
１１ａ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１１
８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１１
８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１１
９→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１
１１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１１
３と強制的に循環させ、冷媒を過冷却して熱交換器１１
６・・・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】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，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、
前記自然循環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自然循
環用熱交換器，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。

【００１３】また、本発明に係る冷凍サイクルは、蓄熱
材を循環させる蓄熱材循環路と、この蓄熱材循環路に設
けられ自然循環用熱交換器を循環する冷媒と熱交換する
熱交換部とを備え、冷媒自然循環冷却運転時に前記自然
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
うに構成したことを特徴とするものである。

【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】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，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
より下方に設置し、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蓄熱用熱交換器，前記利用側
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利用側熱交換器で加熱に利用
することを特徴とするものである。

【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，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利用側熱
交換器の液側接続口より下方に設置し、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利用
側熱交換器で加熱に利用することを特徴とするものであ
る。

【００１８】また、本発明に係る冷凍サイクルは、蓄熱
材を循環させる蓄熱材循環路と、この蓄熱材循環路に設
けられ自然循環用熱交換器を循環する冷媒と熱交換する
熱交換部とを備え、冷媒自然循環加熱運転時に前記自然
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
ように構成したことを特徴とするものである。

【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】また、本発明に係る冷凍サイクルは、自然
循環用熱交換器，利用側熱交換器，利用側減圧装置をを
連接して冷媒を循環させてなる冷媒循環路と、前記自然
循環用熱交換器を循環する冷媒を加熱して蒸発させる加
熱手段とを備え、前記自然循環用熱交換器の液側接続口
を蒸発側接続口よりも下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下方に設
置し、冷媒自然循環暖房運転により前記利用側熱交換器
で冷媒が凝縮するときの凝縮熱を加熱に利用したことを
特徴とするものである。

【００２４】また、本発明に係る冷凍サイクルにおける
加熱手段は、灯油バーナまたはガスバーナであることを
特徴とするものである。

【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】また、本発明に係る冷凍サイクルの制御方
法は、冷熱蓄熱運転において、冷媒の種類に応じて目標
温度を設定し、蓄熱用熱交換器の蒸気側出口の冷媒温度
を検知し、前記蓄熱用熱交換器の液側入口の冷媒温度を
検知し、前記蒸気側出口の冷媒温度と前記液側入口の冷
媒温度との温度差があらかじめ設定した前記目標温度に
なるように、蓄熱用減圧装置の開度を制御することを特
徴とするものである。

【００２８】また、本発明に係る冷凍サイクルの制御方
法は、温熱蓄熱運転において、冷媒の種類に応じて目標
温度を設定し、圧縮機の吐出側の圧力を検出し、この検
出した吐出側の圧力に対する冷媒の飽和温度を検知し、
蓄熱用熱交換器の液側出口の冷媒温度を検知し、前記液
側出口の冷媒温度と前記冷媒の飽和温度との温度差があ
らかじめ設定した前記目標温度になるように、蓄熱用減
圧装置の開度を制御することを特徴とするものである。

【００２９】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、本発明の実
施の形態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。本実施の形態では、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。

【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、本実施の形態では蓄熱槽９
９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、本実施の形態では蓄
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、２２
ａ，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，１０３
ｂ内に収納されている。第１，第２の利用側熱交換器８
ａ，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８
ａ，８ｂの他端である蒸気側接続口は、蒸気延長配管８
５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実施の形態によ
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１
０２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９
８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３
１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Ｔ
３２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，Ｒ１
３４ａ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Ｔ
３２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９
９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，ＳＨ
ｉｎ２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８
２、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、本実施の形
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）１
３、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８
２、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７
ａ，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＞本実施の形態では、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−Ｔ
Ｌ１）が、あらかじめ設定されている過冷却度目標値Ｓ
Ｃｉｎ１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，８
ｂ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、本実施の形態では夜間など
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。
本実施の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９
９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８
ａ，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８
５、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８
４、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９
８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、
本実施の形態では、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９
９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８
ａ，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８
２、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、本実施の形態によれ
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、本実施の形態によれば流
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】実施の形態２．実施の形態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、本実施の形態では、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１
５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】実施の形態３．実施の形態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。本実施の形態では、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。本実施の形態に
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、本実施の形態では、実
施の形態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。他の動作は実施の
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１０
３ａ，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
以外の動作は実施の形態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，１０
３ｂ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
実施の形態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
実施の形態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１１，１
５，１６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】本実施の形態では、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、実施の形態
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１１，１３，１
４，１７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８
１、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１
７、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、実施の形態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、本実施の形態によれ
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、実施の形態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】実施の形態４．実施の形態４による蓄熱式
冷凍サイクルは、実施の形態３における第７の開閉弁１
７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、本実施の形
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】実施の形態５．実施の形態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、本実施の形態では、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、本実施の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。
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。本実施の形態では、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
実施の形態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，１
０３ｂ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、この動作は実施の形態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
は実施の形態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
は実施の形態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７
ａ，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２２
ａ，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，７
ｂ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】本実施の形態における冷媒自然循環を利用
した冷房運転では、実施の形態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、実施の形態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、本実施の形態では、蓄熱材循環路８
６，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、実施の形態
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、本実施の形態は、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】実施の形態６．実施の形態５の図９では、
自然循環用配管８７を新たに設置したが、本実施の形態
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、実施の形態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１０
２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１
０２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８
ａ，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４
３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８
ａ，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１
０２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１
１，１３，１４，１７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８
２、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８
７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８
ａ，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、実施の形態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１
８，１９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１１，１
２，１３，１４，１７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８
４を重力によって下降し、第８の開閉弁（開閉弁Ｕ）１
８を通り、自然循環用配管８７を経て第１の熱交換部４
２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４
２、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８
ａ，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、実施の形態１〜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、実施の形態５〜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、実施の形態５〜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９
８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】実施の形態１１．実施の形態１〜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は本実施の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７
３の下部接続口は、最も低位置にある利用側熱交換器８
ｂ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１
６、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８
ａ，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７
５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、本実施の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
ば実施の形態５〜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８
ｂ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、実施の形態５〜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、実施の形態１〜実施の形態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、実施の形態１〜実施の形態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、実施の形態１〜実施の形態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】

【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，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
とを特徴とすることにより、構成が簡単で、圧縮機を停
止した冷媒自然循環冷却運転が可能であり、消費電力量
を削減して電力のピークカットができる冷凍サイクルが
得られる。

【０１５５】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，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、前記自然循環
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自然循環用熱交換
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】また、本発明によれば、蓄熱材を循環させ
る蓄熱材循環路と、この蓄熱材循環路に設けられ自然循
環用熱交換器を循環する冷媒と熱交換する熱交換部とを
備え、冷媒自然循環冷却運転時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に構成した
ことを特徴とすることにより、冷却運転時に冷媒自然循
環作用を利用して消費電力量を削減することができると
ともに、蓄熱ユニットの設置位置に制約がなくなり、シ
ステム構成の自由度の高い冷凍サイクルが得られる。

【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】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，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下方に設
置し、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
運転時に前記蓄熱用熱交換器，前記利用側熱交換器，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
た温熱を前記利用側熱交換器で加熱に利用することを特
徴とすることにより、簡単な構成で、圧縮機を停止した
冷媒自然循環加熱運転が可能であり、消費電力量を削減
して電力のピークカットができる冷凍サイクルが得られ
る。

【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，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利用側熱交換器の液側
接続口より下方に設置し、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利用側熱交換
器で加熱に利用する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】また、本発明によれば、蓄熱材を循環させ
る蓄熱材循環路と、この蓄熱材循環路に設けられ自然循
環用熱交換器を循環する冷媒と熱交換する熱交換部とを
備え、冷媒自然循環加熱運転時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に構成し
たことを特徴とすることにより、加熱運転時に冷媒自然
循環作用を利用して消費電力量を削減することができる
とともに、蓄熱ユニットの設置位置に制約がなくなり、
システム構成の自由度の高い冷凍サイクルが得られる。

【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】また、本発明によれば、自然循環用熱交換
器，利用側熱交換器，利用側減圧装置をを連接して冷媒
を循環させてなる冷媒循環路と、前記自然循環用熱交換
器を循環する冷媒を加熱して蒸発させる加熱手段とを備
え、前記自然循環用熱交換器の液側接続口を蒸発側接続
口よりも下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下方に設置し、冷媒自
然循環暖房運転により前記利用側熱交換器で冷媒が凝縮
するときの凝縮熱を加熱に利用したことを特徴とするこ
とにより、熱搬送動力を全く必要とせずに加熱を行なう
ことができ、利用側装置を小型化できる冷凍サイクルが
得られる。

【０１６７】また、本発明によれば、加熱手段を、灯油
バーナまたはガスバーナとしたことにより、熱搬送動力
を全く必要とせずに加熱を行なうことができ、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
に消費電力量を削減でき、利用側をクリーンに保つこと
ができる冷凍サイクルが得られる。

【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】また、本発明によれば、冷熱蓄熱運転にお
いて、冷媒の種類に応じて目標温度を設定し、蓄熱用熱
交換器の蒸気側出口の冷媒温度を検知し、前記蓄熱用熱
交換器の液側入口の冷媒温度を検知し、前記蒸気側出口
の冷媒温度と前記液側入口の冷媒温度との温度差があら
かじめ設定した前記目標温度になるように、蓄熱用減圧
装置の開度を制御することを特徴とすることにより、効
率よく冷熱蓄熱運転ができ、省電力化や冷媒循環量を少
なくして低価格化を実現できる冷凍サイクルの制御方法
が得られる。

【０１７１】また、本発明によれば、温熱蓄熱運転にお
いて、冷媒の種類に応じて目標温度を設定し、圧縮機の
吐出側の圧力を検出し、この検出した吐出側の圧力に対
する冷媒の飽和温度を検知し、蓄熱用熱交換器の液側出
口の冷媒温度を検知し、前記液側出口の冷媒温度と前記
冷媒の飽和温度との温度差があらかじめ設定した前記目
標温度になるように、蓄熱用減圧装置の開度を制御する
ことを特徴とすることにより、効率よく温熱蓄熱運転が
でき、省電力化や冷媒循環量を少なくして低価格化を実
現できる冷凍サイクルの制御方法が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１による蓄熱式冷凍サイ
クルを示す構成図である。

【図２】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態１に係わる蓄熱用熱交換器を示す
構成図である。

【図６】 実施の形態１に係わる蓄熱用熱交換器を示す
構成図である。

【図７】 本発明の実施の形態２による蓄熱式冷凍サイ
クルを示す構成図である。

【図８】 本発明の実施の形態３による蓄熱式冷凍サイ
クルを示す構成図である。

【図９】 本発明の実施の形態５による蓄熱式冷凍サイ
クルを示す構成図である。

【図１０】 本発明の実施の形態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】 本発明の実施の形態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、１
６ 開閉弁Ｔ、１８ 開閉弁Ｕ、２１利用側送風機、２
２ａ，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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3L092 TA16 TA20 UA02 UA03 UA04 UA12 UA25 UA31 UA34 VA02 VA07 WA05 WA12 WA15 XA03 XA08 XA12 YA16

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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冷凍サイ
   クル。
2. 【請求項２】 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、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、前記自然循環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
   運転時に前記自然循環用熱交換器，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
   とを特徴とする冷凍サイクル。
3. 【請求項３】 蓄熱材を循環させる蓄熱材循環路と、こ
   の蓄熱材循環路に設けられ自然循環用熱交換器を循環す
   る冷媒と熱交換する熱交換部とを備え、冷媒自然循環冷
   却運転時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に構成したことを特徴とする請求
   項２記載の冷凍サイクル。
4. 【請求項４】 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または請
   求項２または請求項３記載の冷凍サイクル。
5. 【請求項５】 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４のいずれか１項に記載の冷凍
   サイクル。
6. 【請求項６】 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下方に設置し、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蓄熱用
   熱交換器，前記利用側熱交換器，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利用側
   熱交換器で加熱に利用することを特徴とする冷凍サイク
   ル。
7. 【請求項７】 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、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
   続口を前記利用側熱交換器の液側接続口より下方に設置
   し、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利用側熱交換器で加熱に利用するこ
   とを特徴とする冷凍サイクル。
8. 【請求項８】 蓄熱材を循環させる蓄熱材循環路と、こ
   の蓄熱材循環路に設けられ自然循環用熱交換器を循環す
   る冷媒と熱交換する熱交換部とを備え、冷媒自然循環加
   熱運転時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に構成したことを特徴とする請
   求項７記載の冷凍サイクル。
9. 【請求項９】 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６または請求項７または請
   求項８記載の冷凍サイクル。
10. 【請求項１０】 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６ない
    し請求項９のいずれか１項に記載の冷凍サイクル。
11. 【請求項１１】 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５および請求
    項１０のいずれか１項に記載の冷凍サイクル。
12. 【請求項１２】 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１１のいずれか１項に記載の冷凍
    サイクル。
13. 【請求項１３】 自然循環用熱交換器，利用側熱交換
    器，利用側減圧装置をを連接して冷媒を循環させてなる
    冷媒循環路と、前記自然循環用熱交換器を循環する冷媒
    を加熱して蒸発させる加熱手段とを備え、前記自然循環
    用熱交換器の液側接続口を蒸発側接続口よりも下方に配
    設すると共に、その液側接続口を前記利用側熱交換器の
    液側接続口より下方に設置し、冷媒自然循環暖房運転に
    より前記利用側熱交換器で冷媒が凝縮するときの凝縮熱
    を加熱に利用したことを特徴とする冷凍サイクル。
14. 【請求項１４】 加熱手段は、灯油バーナまたはガスバ
    ーナであることを特徴とする請求項１３記載の冷凍サイ
    クル。
15. 【請求項１５】 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１４のいずれか１
    項に記載の冷凍サイクル。
16. 【請求項１６】 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１５のいずれ
    か１項に記載の冷凍サイクル。
17. 【請求項１７】 冷熱蓄熱運転において、冷媒の種類に
    応じて目標温度を設定し、蓄熱用熱交換器の蒸気側出口
    の冷媒温度を検知し、前記蓄熱用熱交換器の液側入口の
    冷媒温度を検知し、前記蒸気側出口の冷媒温度と前記液
    側入口の冷媒温度との温度差があらかじめ設定した前記
    目標温度になるように、蓄熱用減圧装置の開度を制御す
    ることを特徴とする冷凍サイクルの制御方法。
18. 【請求項１８】 温熱蓄熱運転において、冷媒の種類に
    応じて目標温度を設定し、圧縮機の吐出側の圧力を検出
    し、この検出した吐出側の圧力に対する冷媒の飽和温度
    を検知し、蓄熱用熱交換器の液側出口の冷媒温度を検知
    し、前記液側出口の冷媒温度と前記冷媒の飽和温度との
    温度差があらかじめ設定した前記目標温度になるよう
    に、蓄熱用減圧装置の開度を制御することを特徴とする
    冷凍サイクルの制御方法。