JP2014129902A

JP2014129902A - 冷凍装置

Info

Publication number: JP2014129902A
Application number: JP2012286844A
Authority: JP
Inventors: Hideji Furui; 秀治古井; Koichi Yasuo; 晃一安尾; Masakazu Okamoto; 昌和岡本
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2014-07-10

Abstract

【課題】熱交換器の配管の内壁面での蓄熱媒体の付着を防止する。
【解決手段】蓄冷運転中に、蓄熱媒体は、蓄熱側熱交換器（71）において相変化してスラリー状になる。制御部（101）は、蓄熱側熱交換器（71）の蓄熱媒体の流路（32）を構成する蓄熱媒体用配管（33）の出入口の温度差が１〜１．５℃以下の場合に蓄熱媒体の固形成分が蓄熱媒体用配管（33）の内壁面（33a）に付着していると判定し、蓄熱媒体を脈動させるためにポンプ（73）の吐出量を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、蓄熱用熱交換器を備えた冷凍装置に関する。

従来より、室内の冷房や暖房を行う空気調和機が知られている。この種の空気調和機として、冷媒によって蓄熱媒体を冷却し、この蓄熱媒体のいわゆる冷熱を利用して冷房能力の向上を図るものが知られている。特許文献１には、蓄熱媒体としての包接水和物スラリーを製造する装置が開示されている。この装置は、包接水和物を水溶液に分散または懸濁させてなるスラリーを熱交換器の配管内に流し、配管外周の冷媒との熱交換を通じて該スラリー中に包接水和物を生成する。この装置では、スラリーと冷媒との熱交換過程で配管内壁面に付着する包接水和物量を抑制すべく配管内部のスラリーの流速を上げている。

特開２００９−０６８８２６号公報

しかしながら、特許文献１の装置では、伝熱管内部のスラリーの流速を上げているだけであって、スラリーの流速は一定なので、スラリーと配管の内壁面との間に一定の厚みを有する境界層が形成される。そうすると、境界層内でスラリー状の蓄熱媒体に含まれる固形成分が結晶成長して配管の内壁面を覆ってしまうことがあり、蓄熱媒体と冷媒との熱交換が阻害されるおそれがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、蓄熱媒体と冷媒とを熱交換させる蓄熱側熱交換器において、蓄熱媒体が流れる配管の内壁面に蓄熱媒体の固形成分が付着するのを防止することにある。

第１の発明は、冷媒を被処理流体と熱交換させる利用側熱交換器（62）が設けられて冷凍サイクルを行う冷媒回路（15）と、潜熱媒体を貯留する蓄熱槽（72）とポンプ（73）と上記蓄熱媒体を上記冷媒回路（15）の冷媒と熱交換させる蓄熱側熱交換器（30）とが設けられて上記蓄熱槽（72）と上記蓄熱側熱交換器（30）との間で上記蓄熱媒体を循環させる蓄熱側回路（71）とを備え、上記冷媒回路（21）の冷媒によって上記蓄熱媒体を冷却する蓄冷運転と、上記蓄熱媒体によって冷却した上記冷媒回路（15）の冷媒を上記利用側熱交換器（62）へ供給して上記被処理流体を冷却する利用運転とを実行可能な冷凍装置であって、上記蓄熱媒体は、上記蓄冷運転中に上記蓄熱側熱交換器（71）において相変化してスラリー状になる一方、上記蓄熱側熱交換器（30）を流れる上記蓄熱媒体を脈動させるために上記ポンプ（73）の吐出量を制御する脈動動作を、上記蓄冷運転中に実行可能な制御器（100）を備えていることを特徴とする。

第１の発明では、蓄熱回路（71）を循環する蓄熱媒体を冷却し、冷却された蓄熱媒体を貯留部(72)に貯留する蓄熱運転が行われる。蓄熱運転では、冷媒回路（15）の冷媒が蓄熱用熱交換器（30）を流れる。一方、蓄熱回路（71）のポンプ（73）が運転されることで、貯留部(72)の蓄熱媒体が蓄熱回路（71）を循環し、蓄熱用熱交換器（30）を流れる。蓄熱用熱交換器（30）では、蓄熱回路（71）を循環する蓄熱媒体と、冷媒回路（15）を流れる冷媒とが熱交換し、冷媒が蓄熱媒体から吸熱して蒸発する。この結果、蓄熱媒体が冷却され、この蓄熱媒体にいわゆる冷熱が付与される。冷熱が付与された蓄熱媒体は、相変化してスラリー状となる。このとき、制御器（100）は、蓄熱回路（71）のポンプ（73）の吐出量を制御して蓄熱側熱交換器（30）を流れるスラリー状の蓄熱媒体を脈動させる。この結果、蓄熱用熱交換器（30）の蓄熱媒体が流れる流路に安定した境界層が形成されず、蓄熱媒体の固形成分が結晶成長するのを阻害することができる。

第２の発明は、第１の発明において、上記制御器（100）は、上記ポンプ（73）の回転速度を周期的に増減させる動作を上記脈動動作として実行することを特徴とする。

第２の発明では、蓄熱運転において、制御器（100）がポンプ（73）の回転速度を周期的に増減させる。その結果、ポンプ（73）の吐出量が周期的に増減し、蓄熱媒体が脈動する。このように、ポンプ（73）の回転速度を周期的に増減させるという比較的簡単な制御で蓄熱媒体の脈動を実現することができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、上記蓄熱側熱交換器（30）は、上記蓄熱媒体側の流路を構成する配管（33）を有し、スラリー状の上記蓄熱媒体に含まれる固形成分が上記配管（33）の内壁面（33a）に付着するのを検知する検知手段（76a,76b）をさらに備え、上記制御器（100）は、上記検知手段（76a,76b）が上記固形成分の付着を検知すると、上記脈動動作を実行する。

第３の発明では、蓄熱媒体の固形成分が蓄熱媒体の流路を構成する配管（33）の内壁面（33a）に付着したときに、制御器（100）がポンプ（73）の脈動動作を実行する。このように、蓄熱媒体の固形成分が配管（33）の内壁面（33a）に付着するときに蓄熱媒体を脈動させるので、固形成分が付着していない場合にポンプ(73)が脈動動作するのを防止することができる。

本発明によれば、蓄熱運転時に、冷熱が付与された蓄熱媒体は、相変化してスラリー状となる。このとき、制御器（100）は、蓄熱回路（71）のポンプ（73）の吐出量を制御して蓄熱側熱交換器（30）を流れるスラリー状の蓄熱媒体を脈動させる。この結果、蓄熱用熱交換器（30）の蓄熱媒体が流れる流路に安定した境界層が形成されず、蓄熱媒体の固形成分が結晶成長するのを阻害することができる。したがって、蓄熱媒体と冷媒との熱交換が阻害されず、スムーズに行われる。

第２の発明によれば、ポンプ（73）の回転速度を周期的に増減させるという比較的簡単な制御で蓄熱媒体の脈動を実現することができる。

第３の発明によれば、固形成分が付着していない場合にポンプ(73)が脈動動作するのを防止することができる。したがって、ポンプ（73）の無駄な動作を防止することができて、エネルギーの節約にもなる。

図１は、実施形態に係る空気調和機の概略の構成を示す配管系統図である。図２は、実施形態に係る空気調和機の概略の構成を示す配管系統図であり、蓄熱運転時の冷媒及び蓄熱媒体の流れを表したものである。図３は、実施形態１に係る空気調和機の概略の構成を示す配管系統図であり、蓄熱利用冷房運転時の冷媒及び蓄熱媒体の流れを表したものである。図４は、実施形態１に係る空気調和機の概略の構成を示す配管系統図であり、冷房運転時の冷媒及び蓄熱媒体の流れを表したものである。図５は、実施形態１に係る空気調和機の概略の構成を示す配管系統図であり、暖房運転時の冷媒及び蓄熱媒体の流れを表したものである。図６（ａ）は、蓄熱運転時におけるポンプに設けられたインバータの周波数のタイムチャートであり、図６（ｂ）は、蓄熱媒体用配管を流れる蓄熱媒体の管内流速の時間変化を表したものである。図７は、蓄熱運転時における蓄熱媒体用配管内を流れる蓄熱媒体の管内流速のイメージを表したものである。

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。また、以下の実施形態では、本発明に係る冷凍装置を空気調和機に適用した例について説明する。

《発明の実施形態》
本発明の実施形態は、室内の冷房と暖房とを切り換えて行う空気調和機（10）である。空気調和機（10）は、例えばビル等の室内の空調に用いられる、いわゆるビル用マルチ式に構成される。図１に示すように、空気調和機（10）は、室外ユニット（20）と、複数の室内ユニット（60）と、蓄熱ユニット（70）を備えている。なお、図１では、２台の室内ユニット（60）を図示しているが、室内ユニット（60）を１台、あるいは３台以上としてもよい。室外ユニット（20）及び蓄熱ユニット（70）は、例えばビル等の屋上に設置されている。室内ユニット（60）は、ビル等の室内の例えば天井に設置されている。室外ユニット（20）と、複数の室内ユニット（60）とは、２本の連絡配管（液管（11）及びガス管（12））を介して互いに接続されている。これにより、空気調和機（10）では、冷媒が充填される冷媒回路（15）が構成される。冷媒回路（15）では、蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。液管（11）及びガス管（12）は、比較的長い全長（例えば１５０ｍ）を有している。

〈室外ユニット〉
室外ユニット（20）には、室外回路（21）が設けられている。室外回路（21）には、液閉鎖弁（22）とガス閉鎖弁（23）とが設けられる。液閉鎖弁（22）には、液管（11）の一端が接続され、ガス閉鎖弁（23）には、ガス管（12）の一端が接続される。

室外回路（21）には、圧縮機（24）と、室外熱交換器（25）とが接続されている。圧縮機（24）は、インバータの出力周波数を調節することで、モータの回転数（運転周波数）が可変に構成される。室外熱交換器（25）は、例えばフィン・アンド・チューブ式の熱交換器で構成される。室外熱交換器（25）の近傍には、室外ファン（26）が設置される。室外熱交換器（25）では、室外ファン（26）が搬送する室外空気と冷媒とが熱交換する。

室外回路（21）には、四方切換弁（27）が接続されている。四方切換弁（27）は、第１から第４までのポートを有している。四方切換弁（27）では、第１ポートが圧縮機（24）の吐出側に繋がり、第２ポートがガス閉鎖弁（23）に繋がり、第３ポートが圧縮機（24）の吸入側に繋がり、第４ポートが室外熱交換器（25）のガス側端部に繋がっている。四方切換弁（27）は、第１ポートと第４ポートとが連通し且つ第２ポートと第３ポートとが連通する第１状態（図１の実線で示す状態）と、第１ポートと第２ポートとが連通し且つ第３ポートと第４ポートとが連通する第２状態（図１の破線で示す状態）とに切換可能に構成される。

室外回路（21）には、蓄熱用熱交換器（30）の第１流路（31）と、室外膨張弁（28）とが接続されている。蓄熱用熱交換器（30）は、冷媒回路（15）と接続する上記第１流路（31）と、蓄熱回路（71）と接続する第２流路（32）とを有している。第１流路（31）は、室外回路（21）において、室内ユニット（60）の室内熱交換器（62）と、室外熱交換器（25）との間に直列に接続される。室外膨張弁（28）は、室外回路（21）において、室外熱交換器（25）と第１流路（31）との間に接続される。室外膨張弁（28）は、開度が調節可能な電子膨張弁で構成される。

室外回路（21）には、第１液配管（41）と、第２液配管（42）と、第１バイパス配管（43）とが接続される。第１液配管（41）は、その一端が室外熱交換器（25）の液側端部に接続している。第２液配管（42）は、その一端が第１液配管（41）の他端に接続している。第２液配管（42）の他端は、液閉鎖弁（22）に接続している。第２液配管（42）には、第１開閉弁（44）が接続されている。第１開閉弁は、例えば開閉自在な電磁開閉弁で構成される。バイパス配管（43）は、その一端が第１液配管（41）と第２液配管（42）の接続部に接続している。第１バイパス配管（43）の他端は、四方切換弁（27）の第２ポートに接続している。第１バイパス配管（43）には、第２開閉弁（45）が接続されている。第２開閉弁(45)は、例えば開閉自在な電磁開閉弁で構成される。

第１バイパス配管（43）は、第１流路（31）と圧縮機（24）の吸入側とを繋ぐバイパス流路を構成する。第２液配管（42）は、蓄熱用熱交換器（30）の第１流路（31）と液管（11）とを繋ぐ液ラインを構成する。第１開閉弁（44）及び第２開閉弁（45）は、第２液配管（42）及びバイパス配管（43）と、第１流路（31）の連通状態を切り換える流路切換機構を構成する。

第２液配管（42）には、第１開閉弁（44）の前後を繋ぐ連通管（46）（連通路）が接続されている。連通管（46）には、圧力逃がし弁（47）が接続される。圧力逃がし弁（47）は、液管（11）側の圧力が上昇すると開放され、該液管（11）側の冷媒を蓄熱用熱交換器（30）側へ放出する。

また、室外回路(21)には、圧縮機（24）の吐出側と室外熱交換器（25）のガス側端部との間と、第１流路(41)の室外膨張弁(28)と蓄熱用熱交換器（30）との間とを第２バイパス配管（33）が接続している。第２バイパス配管(48)には、第３開閉弁(49)が接続されている。第３開閉弁(49)は、例えば開閉自在な電磁開閉弁で構成される。

〈室内ユニット〉
各室内ユニット（60）には、室内回路（61）がそれぞれ設けられている。室内回路（61）の液側端部には、液管（11）の他端が接続され、室内回路（61）のガス側端部には、ガス管（12）の他端が接続される。室内回路（61）には、ガス側端部から液側端部に向かって順に、室内熱交換器（62）と、室内膨張弁（63）とが接続されている。室内熱交換器（62）は、例えばフィン・アンド・チューブ式の熱交換器で構成される。室内熱交換器（62）の近傍には、室内ファン（64）が設置される。室内熱交換器（62）では、室内ファン（64）が搬送する室内空気と冷媒とが熱交換する。室内膨張弁（63）は、例えば開度が調節可能な電子膨張弁で構成される。

〈蓄熱ユニット〉
蓄熱ユニット（70）には、流動性を有する蓄熱媒体が充填される蓄熱回路（71）の一部が設けられる。蓄熱回路（71）には、蓄熱媒体が貯留される貯留部（タンク（72））と、蓄熱媒体を搬送する搬送部（ポンプ（73））と、上記蓄熱用熱交換器（30）の第２流路（32）とが接続される。タンク（72）は、中空の密閉型に構成され、室外ユニット（20）の近傍に設置される。タンク（72）には、蓄熱回路（71）の流出管（74）と、蓄熱回路（71）の流入管（75）とが接続される。流出管（74）は、タンク（72）の上部に接続し、流入管（75）は、タンク（72）の下部に接続している。ポンプ（73）は、流出管（74）に接続している。図示しないポンプ（73）の駆動モータには、インバータを介して交流が供給される。インバータの出力周波数を変更すると、駆動モータの回転速度が変化し、その結果、ポンプ（73）の吐出量が変化する。ポンプ（73）は、運転されることで、蓄熱回路（71）の蓄熱媒体を循環させる。

蓄熱用熱交換器（30）は、第１流路（31）を流れる冷媒と、第２流路（32）を流れる蓄熱媒体とを熱交換させる。蓄熱用熱交換器（30）は、例えば２重管式の熱交換器で構成される。２重管のうち外側の配管と内側の配管との間の中空部が第１流路（31）を構成し、外側の配管が第２流路（32）を構成している。すなわち、蓄熱媒体は、内側の配管（以下、蓄熱媒体用配管という）（33）を流れ、冷媒は、外側の配管（以下、冷媒用配管という）（34）を流れる。蓄熱媒体用配管（33）の出口及び入口には、それぞれ温度センサ（76a,76b）が設置されている。

本実施形態の蓄熱媒体は、臭化テトラｎブチルアンモニウム水溶液（ＴＢＡＢ）である。この蓄熱媒体は、０℃よりも高い所定の温度（例えば約１０℃）の状態において、臭化テトラｎブチルアンモニウムを中心とした包接水和物を含むスラリー状になる。このため、蓄熱回路（71）では、包接水和物を含む蓄熱媒体を循環させることができる。これにより、蓄熱用熱交換器（30）では、包接水和物の潜熱を利用して冷媒を冷却することができる。

〈コントローラ〉
空気調和機（10）は、圧縮機（24）、ポンプ（73）、四方切換弁（27）、及び各弁（27,28,44,45,49,63）を制御するためのコントローラ（制御器）（100）を有している。コントローラ（100）は、後述する各運転を開始させる信号に応じて、これらの機器を制御する。コントローラ（100）は、制御部（101）とタイマー（102）とを有している。

制御部（101）は、詳細は後述する第１運転〜第４運転を切り換えるように、四方切換弁（27）、第１開閉弁（44）、及び第２開閉弁（45）を制御する。つまり、制御部（101）、四方切換弁（27）、第１開閉弁（44）、及び第２開閉弁（45）は、第１運転〜第４運転を切り換えるための切換機構を構成する。また、制御部（101）は、ポンプ（73）用インバータの出力周波数を制御して、ポンプ（73）が搬送する蓄熱媒体の流量を増減させる。

タイマー（102）は、後述するポンプ（73）の脈動動作が開始してからの経過時間を計時し、設定時間Ｔが経過すると制御部（101）に通知する。

−運転動作−
実施形態に係る空気調和機（10）は、蓄熱運転（第１運転）と、蓄熱利用冷房運転（第２運転）と、冷房運転（第３運転）と、暖房運転（第４運転）とを切り換えて行うように構成される。以下、各運転について説明する。

〈蓄熱運転〉
蓄熱運転では、冷媒回路（15）の冷媒によって蓄熱媒体が冷却されて所謂冷熱が付与され、相変化してスラリー状になる。蓄熱運転では、制御部（101）によって、四方切換弁（27）が第１状態に設定され、第１開閉弁（44）が閉鎖され、第２開閉弁（45）が開放され、室外膨張弁（28）が所定開度に調節される。また、蓄熱運転では、制御部（101）によって、圧縮機（24）、室外ファン（26）、及びポンプ（73）が運転される。

図２に示すように、蓄熱ユニット（70）のポンプ（73）が運転されると、タンク（72）内の蓄熱媒体が流出管（74）を流出し、蓄熱用熱交換器（30）の第２流路（32）を流れる。一方、冷媒回路（15）では、圧縮機（24）で圧縮された冷媒が、室外熱交換器（25）を流れる。室外熱交換器（25）では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器（25）で凝縮した冷媒は、室外膨張弁（28）で減圧された後、蓄熱用熱交換器（30）の第１流路（31）を流れる。蓄熱用熱交換器（30）では、蓄熱媒体が第２流路（32）を順次流れている。このため、第１流路（31）を流れる低圧の冷媒が、第２流路（32）の蓄熱媒体から吸熱して蒸発する。この結果、第２流路（32）を流れる蓄熱媒体は、冷媒によって順次冷却される。第２流路（32）で冷却された蓄熱媒体は、流入管（75）よりタンク（72）内に流入し、貯留される。また、蓄熱用熱交換器（30）の第１流路（31）で蒸発した冷媒は、バイパス配管（43）を経由して圧縮機（24）に吸入される。

蓄熱運転時では、制御部（101）は、温度センサ（76a,76b）の検知する温度に基づいて、蓄熱媒体の固形成分が蓄熱媒体用配管（33）の内壁面（33a）に付着したか否かを判定する。すなわち、蓄熱媒体の固形成分が上記内壁面（33a）に付着すると、蓄熱媒体と冷媒との熱交換が阻害されるため、蓄熱媒体が冷却されにくくなる。そこで、蓄熱媒体用配管（33）の出入り口の温度差が１〜１．５℃よりも小さい場合には、蓄熱媒体の固形成分が内壁面（33a）に付着していると判定し、ポンプ（73）用インバータの周波数を制御してポンプ（73）の回転速度を周期的に増減させる。具体的には、図６（ａ）に示すように、通常の蓄熱運転時の周波数である第１周波数Ｆ１と、第１周波数Ｆ１よりも大きい第２周波数Ｆ２と、をそれぞれ３０秒間交互に変更する。図６（ｂ）に示すように、第１周波数Ｆ１時には、蓄熱媒体用配管（33）の管内流速は０．７ｍ／ｓである。第２周波数Ｆ２時には、蓄熱媒体用配管（33）の管内流速は第１周波数Ｆ１時の約２倍である１．５ｍ／ｓである。制御部（101）は、ポンプ（73）のインバータの周波数の変更を２１０秒間に亘って実行する。

なお、周波数を変更する時間は、２１０秒間に限定されず、それ以上でもそれ以下でもよい。また、温度センサ（76a,76b）の温度差が１〜１．５℃よりも大きくなると、ポンプ（76a,76b）の脈動を停止してもよい。蓄熱媒体用配管（33）の管内流速を変更することにより、図７に示すように、蓄熱媒体用配管（33）の内壁面（33a）と蓄熱媒体との間の境界層厚みが変化するため、境界層の安定的な形成が阻害される。したがって、蓄熱媒体の固形成分が上記内壁面（33a）に付着しにくくなる。

〈蓄熱利用冷房運転〉
蓄熱利用冷房運転では、蓄熱媒体によって冷媒が冷却されながら、室内の冷房が行われる。蓄熱利用冷房運転では、制御部（101）によって、四方切換弁（27）が第１状態に設定され、第１開閉弁（44）が開放され、第２開閉弁（45）が閉鎖され、室外膨張弁（28）が全開状態となる。また、蓄熱利用冷房運転では、制御部（101）によって、圧縮機（24）、室外ファン（26）、及びポンプ（73）が運転される。また、室内ユニット（60）では、室内膨張弁（63）の開度が調節され、室内ファン（64）が運転される。

図３に示すように、蓄熱ユニット（70）のポンプ（73）が運転されると、タンク（72）内の蓄熱媒体が流出管（74）を流出し、蓄熱用熱交換器（30）の第２流路（32）を流れる。一方、冷媒回路（15）では、圧縮機（24）で圧縮された冷媒が、室外熱交換器（25）を流れる。室外熱交換器（25）では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器（25）で凝縮した冷媒は、室外膨張弁（28）をそのまま通過し、第１流路（31）を流れる。蓄熱用熱交換器（30）では、蓄熱媒体が第２流路（32）を順次流れている。このため、第１流路（31）を流れる高圧冷媒が、蓄熱媒体によって順次冷却される。第２流路（32）で冷媒を冷却した蓄熱媒体は、流出管（74）よりタンク（72）内に流入し、貯留される。蓄熱用熱交換器（30）の第１流路（31）で過冷却された冷媒は、第２液配管（42）、液管（11）を経由して各室内ユニット（60）へ送られる。

室内ユニット（60）に流入した冷媒は、室内膨張弁（63）で減圧された後、室内熱交換器（62）を流れる。室内熱交換器（62）では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。この結果、室内の冷媒が行われる。室内熱交換器（62）で蒸発した冷媒は、ガス管（12）を経由して室外ユニット（20）へ送られ、圧縮機（24）に吸入される。

〈冷房運転〉
冷房運転では、蓄熱媒体で冷媒を冷却せずに、室内の冷房が行われる。冷房運転では、制御部（101）によって、四方切換弁（27）が第１状態に設定され、第１開閉弁（44）が開放され、第２開閉弁（45）が閉鎖され、室外膨張弁（28）が全開状態となる。また、冷房運転では、制御部（101）によって、圧縮機（24）、室外ファン（26）が運転される一方、ポンプ（73）は停止状態となる。また、室内ユニット（60）では、室内膨張弁（63）の開度が調節され、室内ファン（64）が運転される。

図４に示すように、蓄熱ユニット（70）では、ポンプ（73）が停止状態となる。このため、蓄熱回路（71）では、蓄熱媒体が循環することはなく、蓄熱用熱交換器（30）を蓄熱媒体が流れることもない。一方、冷媒回路（15）では、圧縮機（24）で圧縮された冷媒が、室外熱交換器（25）を流れる。室外熱交換器（25）では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器（25）で凝縮した冷媒は、室外膨張弁（28）をそのまま通過し、第１流路（31）を流れる。蓄熱用熱交換器（30）では、上述のように蓄熱媒体が第２流路（32）を流れていない。このため、第１流路（31）を流れる高圧冷媒は、蓄熱媒体によって実質的に冷却されず、第１流路（31）を通過する。第１流路（31）を通過した冷媒は、第２液配管（42）、液管（11）を経由して各室内ユニット（60）へ送られる。

〈暖房運転〉
暖房運転では、室内の暖房が行われる。暖房運転では、制御部（101）によって、四方切換弁（27）が第２状態に設定され、第１開閉弁（44）が開放され、第２開閉弁（45）が閉鎖され、室外膨張弁（28）の開度が調節される。また、暖房運転では、制御部（101）によって、圧縮機（24）、室外ファン（26）が運転される一方、ポンプ（73）は停止状態となる。また、室内ユニット（60）では、室内膨張弁（63）が全開状態となり、室内ファン（64）が運転される。

図５に示すように、蓄熱ユニット（70）では、ポンプ（73）が停止状態となる。このため、蓄熱回路（71）では、蓄熱媒体が循環することはなく、蓄熱用熱交換器（30）を蓄熱媒体が流れることもない。一方、冷媒回路（15）では、圧縮機（24）で圧縮された冷媒が、ガス管（12）を経由して各室内ユニット（60）へ送られる。室内ユニット（60）に流入した冷媒は、室内熱交換器（62）を流れる。室内熱交換器（62）では、冷媒が室内空気へ放熱して凝縮する。この結果、室内の暖房が行われる。室内熱交換器（62）で凝縮した冷媒は、室内膨張弁（63）をそのまま通過し、液管（11）を経由して室外ユニット（20）へ送られる。

室外ユニット（20）に流入した冷媒は、蓄熱用熱交換器（30）の第１流路（31）を流れる。蓄熱用熱交換器（30）では、上述のように蓄熱媒体が第２流路（32）を流れていない。このため、第１流路（31）を流れる高圧冷媒は、蓄熱媒体と実質的に熱交換せず、第１流路（31）を通過する。第１流路（31）を通過した冷媒は、室外膨張弁（28）で減圧された後、室外熱交換器（25）を流れる。室外熱交換器（25）では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（25）で蒸発した冷媒は、圧縮機（24）に吸入される。

−実施形態の効果−
本実施形態の空気調和機（10）では、蓄熱回路（71）を循環する蓄熱媒体を冷却し、冷却された蓄熱媒体を貯留部(72)に貯留する蓄熱運転が行われる。蓄熱運転では、冷媒回路（15）の冷媒が蓄熱用熱交換器（30）を流れる。一方、蓄熱回路（71）のポンプ（73）が運転されることで、貯留部(72)の蓄熱媒体が蓄熱回路（71）を循環し、蓄熱用熱交換器（30）を流れる。蓄熱用熱交換器（30）では、蓄熱回路（71）を循環する蓄熱媒体と、冷媒回路（15）を流れる冷媒とが熱交換し、冷媒が蓄熱媒体から吸熱して蒸発する。この結果、蓄熱媒体が冷却され、この蓄熱媒体にいわゆる冷熱が付与される。冷熱が付与された蓄熱媒体は、相変化してスラリー状となる。このとき、制御器（100）は、蓄熱回路（71）のポンプ（73）の吐出量を制御して蓄熱側熱交換器（30）を流れるスラリー状の蓄熱媒体を脈動させる。この結果、蓄熱用熱交換器（30）の蓄熱媒体が流れる流路に安定した境界層が形成されず、蓄熱媒体の固形成分が結晶成長するのを阻害することができる。

また、本実施形態の空気調和機（10）では、蓄熱運転において、制御器（100）がポンプ（73）の回転速度を周期的に増減させる。その結果、ポンプ（73）の吐出量が周期的に増減し、蓄熱媒体が脈動する。このように、ポンプ（73）の回転速度を周期的に増減させるという比較的簡単な制御で蓄熱媒体の脈動を実現することができる。

さらに、本実施形態の空気調和機（10）では、蓄熱媒体の固形成分が蓄熱媒体の流路を構成する配管（33）の内壁面（33a）に付着したときに、制御器（100）がポンプ（73）の脈動動作を実行する。このように、蓄熱媒体の固形成分が配管（33）の内壁面（33a）に付着するときに蓄熱媒体を脈動させるので、固形成分が付着していない場合にポンプ(73)が脈動動作するのを防止することができる。

なお、上記実施形態では、蓄熱媒体の固形成分の付着を蓄熱媒体用配管（33）の入口及び出口に設けた温度センサ（76a,76b）で検知したが、これに限定されず、例えば、蓄熱媒体用配管（33）の入口及び出口における蓄熱媒体の圧力を検知する圧力センサを設け、出入口の圧力差に基づいて検知してもよい。この場合、蓄熱媒体の固形成分が蓄熱媒体用配管（33）の内壁面（33a）に付着していると、蓄熱媒体の流路（32）が狭くなるため、蓄熱媒体用配管（33）の出入口の圧力差が大きくなる。そこで、蓄熱媒体用配管（33）の出入口の圧力差が１００ｋPa以上の場合、制御部（101）は、蓄熱媒体の固形成分が付着していると判定し、ポンプ（73）の脈動動作を開始する。そして、上記圧力差が１００ｋPa未満になると、蓄熱媒体の固形成分が剥がれたと判定し、ポンプ（73）の脈動動作を停止する。

また、蓄熱媒体用配管（33）の出入口に流量センサを設け、出入口の流量差に基づいて検知してもよい。この場合、蓄熱媒体の固形成分が蓄熱媒体用配管（33）の内壁面（33a）に付着すると、蓄熱回路（71）を循環する熱媒体の流量が減少する。そこで、蓄熱回路（71）を循環する流量が蓄冷運転開始時よりも所定流量減少した場合、制御部（101）は、蓄熱媒体の固形成分が付着していると判定し、ポンプ（73）の脈動動作を開始する。そして、流量が回復すると、蓄熱媒体の固形成分が剥がれたと判定し、ポンプ（73）の脈動動作を停止する。

以上説明したように、蓄熱用熱交換器を備えた冷凍装置について有用である。

10 空気調和機（冷凍装置）
11 液管
12 ガス管
15 冷媒回路
21 室外回路
24 圧縮機
25 室外熱交換器
30 蓄熱用熱交換器
33 蓄熱媒体用配管（蓄熱媒体側の流路を構成する配管）
33a 蓄熱媒体用配管の内壁面
61 室内回路
62 室内熱交換器
63 室内膨張弁
71 蓄熱回路
72 貯留部
73 ポンプ
76a,76b 温度センサ（検知手段）
101 制御部（制御器、検知手段）

Claims

冷媒を被処理流体と熱交換させる利用側熱交換器（62）が設けられて冷凍サイクルを行う冷媒回路（15）と、
蓄熱媒体を貯留する蓄熱槽（72）とポンプ（73）と上記蓄熱媒体を上記冷媒回路（15）の冷媒と熱交換させる蓄熱側熱交換器（30）とが設けられて上記蓄熱槽（72）と上記蓄熱側熱交換器（30）との間で上記蓄熱媒体を循環させる蓄熱側回路（71）とを備え、
上記冷媒回路（21）の冷媒によって上記蓄熱媒体を冷却する蓄冷運転と、上記蓄熱媒体によって冷却した上記冷媒回路（15）の冷媒を上記利用側熱交換器（62）へ供給して上記被処理流体を冷却する利用運転とを実行可能な冷凍装置であって、
上記蓄熱媒体は、上記蓄冷運転中に上記蓄熱側熱交換器（71）において相変化してスラリー状になる一方、
上記蓄熱側熱交換器（30）を流れる上記蓄熱媒体を脈動させるために上記ポンプ（73）の吐出量を制御する脈動動作を、上記蓄冷運転中に実行可能な制御器（100）を備えている
ことを特徴とする冷凍装置。
請求項１において、
上記制御器（100）は、上記ポンプ（73）の回転速度を周期的に増減させる動作を上記脈動動作として実行する
ことを特徴とする冷凍装置。
請求項１又は２において、
上記蓄熱側熱交換器（30）は、上記蓄熱媒体側の流路を構成する配管（33）を有し、
スラリー状の上記蓄熱媒体に含まれる固形成分が上記配管（33）の内壁面（33a）に付着するのを検知する検知手段（76a,76b）をさらに備え、
上記制御器（100）は、上記検知手段（76a,76b）が上記固形成分の付着を検知すると、上記脈動動作を実行する
ことを特徴とする冷凍装置。