JPWO2018116410A1 - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

空気調和装置は、圧縮機、第１熱交換器、膨張弁、及び、第２熱交換器を配管接続して冷媒を循環させる冷媒回路と、第２熱交換器において冷媒回路を循環する冷媒と熱交換する流体を循環させる流体回路と、を有し、流体回路は、第２熱交換器の下流側を分岐した分岐部分と分岐部分よりも流体の流れ下流側の接続部分とを接続する第１分岐回路と、第１分岐回路の接続部分よりも下流側を分岐した分岐部分と分岐部分よりも流体の流れ下流側の接続部分とを接続する第２分岐回路と、を含み、第１分岐回路には、流体回路を流れる流体と外気とで熱交換する第３熱交換器が設けられ、第２分岐回路には、第３熱交換器で外気と熱交換された流体を貯留する蓄熱槽が設けられている。

Description

本発明は、外気空調機能を備えた空気調和装置に関するものである。

外気空調機能を備えた空気調和装置が存在している。外気空調機能のうちの外気冷房とは、外気温度が一定以下の時に、外気を室内空気（環気）と混合して室内に導入したり、外気を直接室内に導入したりすることで、冷房運転を実行する技術である。

外気冷房を実行する場合、外気温度がある程度低く、かつ負荷側に冷却需要があることが条件となるため、外気冷房使用期間は限定的であった。
そこで、外気冷房使用期間を延長する技術が開発されている。

例えば、特許文献１に記載されているように、「外気温度が還気温度以下の場合は、還気を空調機で冷やすより、外気を空調機で冷やす方が、所定の給気温度を得るために必要となる投入熱量を少なくすることができるため、給気温度より外気温度が高い場合にも外気導入を行い、給気温度まで必要分のみ空調機により冷却することで、外気冷房を使用する温度範囲が広くなり、一年のうち、一日の外気温度の変化が還気温度を跨ぐ時期においては、同じ投入熱量で午前中と日没以降において、現状より長い時間冷房運転を行うことができる」ようにした技術が開示されている。

また、特許文献２に記載されているように、「冷水を蓄える蓄熱水槽と、外気湿球温度計と、冷凍機群と冷却塔とポンプとを備えた冷却水循環路と、冷却塔とポンプとを備えたフリークーリング用の冷却水循環路と、前記冷却水循環路内の冷却水と前記蓄熱水槽内の水とを熱交換する熱交換器と、前記フリークーリング用の冷却水循環路内の冷却水と前記蓄熱水槽内の水とを熱交換する熱交換器と、冷却塔とポンプとを備え、前記フリークーリング用の冷却水循環路の往路に接続され前記フリークーリング用の冷却水循環路の冷却水を冷却するフリークーリング用の冷却回路と、前記フリークーリング用の冷却水循環路と前記フリークーリング用の冷却回路との間に設け、前記フリークーリング用の冷却水循環路と前記フリークーリング用の冷却回路とを直列に接続する切替機構と、前記切替機構の切替制御を行う制御装置とを備えた」技術が開示されている。

特許文献１に記載の技術により、外気冷房期間が延び、通年の空調機のエネルギー効率を向上させることができる。
特許文献２に記載の技術により、２台の冷却塔を直列に接続することを可能にし、フリークーリング時間が延び、消費エネルギーの低減化を図ることができる。

特開２００９−１９８０８９号公報 特開２００８−２１５６８０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、２４時間運転するデータセンター用の空気調和装置等には有効だが、２４時間運転しないオフィス又は居住用の空気調和装置においては、外気冷房期間の延長効果が低くなる。つまり、オフィス又は居住用の空気調和装置では、外気温度がある程度低く、かつ負荷側に冷却需要があるという条件を満たす時間帯において、運転しないことが多くなるため、外気冷房期間の延長効果が２４時間運転する空気調和装置に比べて低いものとなってしまう。

また、特許文献２に記載の技術においては、フリークーリング用に２台の冷却塔を別途備えなければならず、装置の大型化及び費用の増大を招くことになってしまう。また、装置を据え付けるオフィス又は住居などの建物の設置スペースも大きく確保する必要が生じ、更なる費用の増大につながりかねない。

さらに、エアハンドリングユニット（以下、ＡＨＵと称する）は外気を導入することができるが、ファンコイルユニット（以下、ＦＣＵと称する）のように外気を導入できない室内機のみを持つ空気調和装置も存在し、外気を導入できない空気調和装置では外気冷房自体を実行することができない。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、運転時間の有無を問わずに外気空調期間の延長を実現した空気調和装置を提供することを目的としている。

本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、第１熱交換器、膨張弁、及び、第２熱交換器を配管接続して冷媒を循環させる冷媒回路と、前記第２熱交換器において前記冷媒回路を循環する冷媒と熱交換する流体を循環させる流体回路と、を有し、前記流体回路は、前記第２熱交換器の下流側を分岐した分岐部分と前記分岐部分よりも流体の流れ下流側の接続部分とを接続する第１分岐回路と、前記第１分岐回路の接続部分よりも下流側を分岐した分岐部分と前記分岐部分よりも流体の流れ下流側の接続部分とを接続する第２分岐回路と、を含み、前記第１分岐回路には、前記流体回路を流れる流体と外気とで熱交換する第３熱交換器が設けられ、前記第２分岐回路には、前記第３熱交換器で外気と熱交換された流体を貯留する蓄熱槽が設けられているものである。

本発明に係る空気調和装置によれば、第３熱交換器において外気と熱交換した流体を蓄熱槽に貯めておき、蓄熱槽に貯めた流体を利用した空調運転が可能であるので、運転時間の有無を問わずに外気空調運転期間の延長を実現することが可能になる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の通常運転時の冷媒及び流体の流れを概略的に示す概略構成図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の蓄冷運転時の流体の流れを概略的に示す概略構成図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の蓄熱槽送水運転時の流体の流れを概略的に示す概略構成図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の３つの運転状態を決定する際の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の変形例の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。

実施の形態１．
図１及び図２は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。図１及び図２に基づいて、空気調和装置１００について説明する。なお、図１及び図２では、冷媒回路における冷媒の流れを破線矢印で示し、流体回路における水の流れを実線矢印で示し、空気の流れを白抜き矢印で示している。ここで示す冷媒の流れは、第１熱交換器２ａを凝縮器として機能させている状態を例に示している。なお、第１熱交換器２ａを蒸発器として機能させる場合には、流路切替装置６を制御して、冷媒の流れを切り替えればよい。ただし、図２に示すように、流路切替装置６を設置せず、第１熱交換器２ａを凝縮器としてのみ機能させてもよい。

＜空気調和装置１００の構成＞
空気調和装置１００は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことが可能であり、また外気空調機能を備えたものである。外気空調機能には、外気冷房及び外気暖房がある。外気冷房とは、外気温度が一定以下の時に、外気を環気と混合して室内に導入したり、外気を直接室内に導入したりすることで実行する冷房運転のことである。外気暖房とは、外気温度が一定以上の時に、外気を環気と混合して室内に導入したり、外気を直接室内に導入したりすることで実行する暖房運転のことである。

空気調和装置１００は、冷媒回路Ａ、及び、流体回路Ｂを有している。また、流体回路Ｂには、第１分岐回路Ｃと、第２分岐回路Ｄと、が接続されている。

（冷媒回路Ａ）
冷媒回路Ａは、圧縮機５、流路切替装置６、第１熱交換器２ａ、絞り装置４、第２熱交換器２ｂの冷媒流路が冷媒配管１５で配管接続されて構成されている。冷媒回路Ａに冷媒を循環させることで、空気調和装置１００では蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うようになっている。

圧縮機５は、冷媒回路Ａにおいて冷媒を搬送するのに利用されるものである。具体的には、圧縮機５は、冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒として吐出する機能を有するものである。圧縮機５は、例えば、インバータ圧縮機などで構成することができる。インバータ圧縮機とすれば、圧縮機５の運転周波数（回転数）を圧縮機周波数調整手段（以下で説明する制御装置５０）によって調整でき、これにより圧縮機５の容量（単位時間当たりに吐出する冷媒の量）が制御できる。例えば、ロータリ圧縮機、スクロール圧縮機、スクリュー圧縮機、往復圧縮機等を圧縮機５として採用することができる。

流路切替装置６は、要求される運転状態において冷媒の流れを切り替えるものである。つまり、流路切替装置６は、第１熱交換器２ａを凝縮器として作用させる運転時には圧縮機５と第１熱交換器２ａとを接続するように切り替えられ、第１熱交換器２ａを蒸発器として作用させる運転時には圧縮機５と第２熱交換器２ｂとを接続するように切り替えられる。なお、流路切替装置６は、例えば四方弁で構成するとよい。また流路切替装置６を四方弁ではなく、二方弁又は三方弁の組み合わせを用いてもよい。また、図２に示すように、冷媒の切り替えが要求されない場合には、流路切替装置６を設ける必要はない。

第１熱交換器２ａは、凝縮器又は蒸発器として機能し、冷媒回路Ａを流れる冷媒と第１送風機１ａにより供給される空気とが熱交換する冷媒−空気熱交換器として作用するものである。第１熱交換器２ａが凝縮器として機能する場合、第１熱交換器２ａでは、圧縮機５から吐出された高温高圧の冷媒と第１送風機１ａにより供給される空気とが熱交換し、高温高圧のガス冷媒が凝縮する。一方、第１熱交換器２ａが蒸発器として機能する場合、第１熱交換器２ａでは、絞り装置４から流出された低温低圧の冷媒と第１送風機１ａにより供給される空気とが熱交換し、低温低圧の液冷媒または二相冷媒が蒸発する。
第１熱交換器２ａは、例えば、フィン・アンド・チューブ型熱交換器等で構成することができる。

第１送風機１ａは、駆動が制御されることにより第１熱交換器２ａに空気を供給するものである。

絞り装置４は、第１熱交換器２ａ又は第２熱交換器２ｂから流出した冷媒を膨張させて減圧するものである。絞り装置４は、例えば冷媒の流量を調整可能な電動膨張弁等で構成するとよい。また、絞り装置４を膨張弁ではなく、キャピラリーチューブ等を絞り装置４として適用することも可能である。

第２熱交換器２ｂは、蒸発器又は凝縮器として機能し、冷媒回路Ａを流れる冷媒と流体回路Ｂを流れる流体とが熱交換する冷媒−熱媒体熱交換器として作用するものである。第２熱交換器２ｂが蒸発器として機能する場合、第２熱交換器２ｂでは、絞り装置４から流出された低温低圧の冷媒と流体回路Ｂを流れる流体とが熱交換し、低温低圧の液冷媒または二相冷媒が蒸発する。一方、第２熱交換器２ｂが凝縮器として機能する場合、第２熱交換器２ｂでは、圧縮機５から吐出された高温高圧の冷媒と流体回路Ｂを流れる流体とが熱交換し、高温高圧のガス冷媒が凝縮する。
第２熱交換器２ｂは、例えば、プレート型熱交換器、２重管熱交換器等で構成することができる。

冷媒回路Ａを循環させる冷媒としては、例えば二酸化炭素がある。ただし、冷媒回路Ａを循環させる冷媒を二酸化炭素に限定するものではない。例えば、可燃性を有したＲ３２冷媒、その他可燃性冷媒（例えば、Ｒ２９０冷媒）、炭化水素又はヘリウム等のような自然冷媒、Ｒ４１０Ａはもちろん、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０４Ａ等の代替冷媒等の塩素を含まない冷媒を採用してもよい。

（流体回路Ｂ）
流体回路Ｂは、第１ポンプ８ａ、三方弁１２、ＡＨＵ１０、第２熱交換器２ｂの流体流路が流体配管１６で配管接続されて構成されている。流体回路Ｂに流体を循環させることで、空気調和装置１００では第２熱交換器２ｂを介して冷媒回路Ａで冷媒に蓄えられた熱を流体回路Ｂに伝達することが可能になっている。

第１ポンプ８ａは、流体回路Ｂにおいて流体を搬送するのに利用されるものである。
三方弁１２は、流体の流れを切り替えるものである。つまり、三方弁１２によって、第２分岐回路Ｄに流体を経由させるかどうかが切り替えられる。
第２熱交換器２ｂは、上述した通りである。

ＡＨＵ１０は、負荷装置であり、外気を入れ換えつつ、室内空間などの空調対象空間１５０の暖房又は冷房を行う。ＡＨＵ１０は、例えばオフィス、ビル、商業施設および工場などの建物内に設置される。

ＡＨＵ１０は、外気（ＯＡ）を供給空気（ＳＡ）として空調対象空間１５０に供給可能な構成を備えている。また、ＡＨＵ１０は、還気（室内空気、ＲＡ）を供給空気（ＳＡ）として空調対象空間１５０に供給可能な構成を備えている。具体的には、ＡＨＵ１０には空気ダクト１９が接続されており、空気ダクト１９を介して外気（ＯＡ）と環気（ＲＡ）が任意の割合で導入可能になっており、熱交換された空気が供給空気（ＳＡ）として空調対象空間１５０に供給される。なお、外気（ＯＡ）と環気（ＲＡ）との任意の割合には、０：１００（％）も含まれるものとする。

すなわち、ＡＨＵ１０は、流体回路Ｂを流れる流体と、外気（ＯＡ）又は環気（ＲＡ）と、で熱交換する水−空気熱交換器、及び、この熱交換器に外気（ＯＡ）又は環気（ＲＡ）を供給する送風機を少なくとも有している。

なお、ＡＨＵ１０は、還気（室内空気、ＲＡ）を排気（ＥＡ）として外部に排気可能な構成を備えていてもよい。
また、第２熱交換器２ｂで熱交換された流体を、必ずしも直接ＡＨＵ１０に供給することはなく、例えばＡＨＵ１０の上流側にさらに別の水−水熱交換器を設けて、その水−水熱交換器を経由させてからＡＨＵ１０に流体を供給するような構成としてもよい。

流体回路Ｂを循環させる流体としては、例えば水がある。ただし、流体回路Ｂを循環させる流体を水に限定するものではない。例えば、ブライン又はブラインと水の混合流体等を採用してもよい。

（第１分岐回路Ｃ）
第１分岐回路Ｃは、第２熱交換器２ｂの下流側を分岐した分岐部分ｃ１と、分岐部分ｃ１よりも流体の流れ下流側の接続部分ｃ２と、を接続する。具体的には、第１分岐回路Ｃは、流体回路Ｂの第２熱交換器２ｂの下流側から分岐して、第１ポンプ８ａの上流側に接続して構成されている。
第１分岐回路Ｃは、電磁弁１１及び第３熱交換器７が第１分岐配管１７で配管接続されて構成されている。

電磁弁１１は、第１分岐配管１７を開閉することで第１分岐回路Ｃへの流体の流れを許容するものである。
第３熱交換器７は、電磁弁１１の下流側に設けられ、第１分岐回路Ｃを流れる流体と第２送風機１ｂにより供給される空気（室外空気）とが熱交換する水−空気熱交換器として作用するものである。第３熱交換器７を設置したことによって、空気調和装置１００では、外気を導入して利用することが可能になっている。
第３熱交換器７は、例えば、フィン・アンド・チューブ型熱交換器等で構成することができる。なお、第３熱交換器７を電磁弁１１の上流側に設けるようにしてもよい。

第２送風機１ｂは、駆動が制御されることにより第３熱交換器７に空気（室外空気）を供給するものである。

（第２分岐回路Ｄ）
第２分岐回路Ｄは、第１分岐回路Ｃの接続部分ｃ２よりも下流側を分岐した分岐部分ｄ１と、分岐部分ｄ１よりも流体の流れ下流側の接続部分ｄ２と、を接続する。具体的には、第２分岐回路Ｄは、流体回路Ｂの第１ポンプ８ａの下流側から分岐して、ＡＨＵ１０の上流側に接続して構成されている。
第２分岐回路Ｄは、三方弁１２、蓄熱槽９及び第２ポンプ８ｂが第２分岐配管１８で配管接続されて構成されている。

三方弁１２は、上述した通りである。
蓄熱槽９は、第２分岐回路Ｄに経由された流体を貯めるものである。蓄熱槽９の容量を特に限定するものではないが、以下で説明する蓄熱槽送水運転時の運転を賄える量の流体が貯留できればよい。また、断熱材を蓄熱槽９の周囲に設置しておくとよい。
なお、特に蓄熱槽９の構成を限定するものではないが、図１及び図２に示すように、蓄熱槽９の上流側の第２分岐配管１８を蓄熱槽９の上方に接続し、蓄熱槽９の下流側の第２分岐配管１８を蓄熱槽９の下方に接続するとよい。
第２ポンプ８ｂは、第２分岐回路Ｄにおいて流体を搬送するのに利用されるものである。

また、空気調和装置１００は、熱源ユニット１１０と、タンクユニット１２０と、を有している。
熱源ユニット１１０には、冷媒回路Ａ、及び、第１分岐回路Ｃを含んだ流体回路Ｂの一部が搭載されている。
タンクユニット１２０には、第２分岐回路Ｄを含んだ流体回路Ｂの他の一部が搭載されている。
熱源ユニット１１０とタンクユニット１２０とは、流体配管１６を介して接続されている。
なお、タンクユニット１２０を必ずしも設けなくてもよい。
「熱源ユニット１１０」が、本発明の「第１ユニット」に相当する。

また、空気調和装置１００は、空気調和装置１００の全体を統括する制御装置５０を備えている。ここでは、制御装置５０が熱源ユニット１１０に搭載されている場合を例に示している。

制御装置５０は、空気調和装置１００を構成している各アクチュエータ（駆動部品）の動作を制御する。アクチュエータとしては、例えば、圧縮機５、流路切替装置６、絞り装置４、第１送風機１ａ、第２送風機１ｂ、第１ポンプ８ａ、第２ポンプ８ｂ、電磁弁１１、三方弁１２等が挙げられる。つまり、制御装置５０は、圧縮機周波数調整手段等の機能を有している。

なお、一般的には、ＡＨＵ１０にはＡＨＵ制御装置が搭載されている。そして、熱源ユニット１１０に搭載された制御装置５０とＡＨＵ１０に搭載されたＡＨＵ制御装置とが通信することにより、ＡＨＵ１０のアクチュエータが制御されることになる。ただし、ここでは、便宜的に、制御装置５０がＡＨＵ制御装置の機能も含むものとして説明する。

制御装置５０は、その機能を実現する回路デバイスのようなハードウェアで構成することもできるし、マイコンまたはＣＰＵのような演算装置と、その上で実行されるソフトウェアとにより構成することもできる。

＜空気調和装置１００の動作＞
ここで、空気調和装置１００の動作について説明する。空気調和装置１００は、通常運転、蓄冷運転、蓄熱槽送水運転を実行可能になっている。通常運転とは、冷媒回路Ａで冷媒を循環させ、第１分岐回路Ｃ及び第２分岐回路Ｄに流体を循環させることなく流体回路Ｂで流体を循環させ、第２熱交換器２ｂで熱交換された流体をＡＨＵ１０に供給する運転である。蓄冷運転とは、冷媒回路Ａで冷媒を循環させることなく、第３熱交換器７で熱交換された流体を蓄熱槽９に貯める運転である。蓄熱槽送水運転とは、蓄熱槽９に貯められた流体をＡＨＵ１０に供給する運転である。

（通常運転）
図３は、空気調和装置１００の通常運転時の冷媒及び流体の流れを概略的に示す概略構成図である。図３に基づいて、空気調和装置１００の通常運転について説明する。通常運転を実行する際、圧縮機５は駆動、第１ポンプ８ａは駆動、第２ポンプ８ｂは停止、ＡＨＵ１０は駆動している。なお、電磁弁１１は閉止されており、その状態を黒塗りで示している。また、三方弁１２は第２分岐回路Ｄに流体を経由させないようになっており、その状態を黒塗りで示している。さらに、図３では、流路切替装置６を備えていない冷媒回路構成を示している。

まず、空気調和装置１００の通常運転時における冷媒回路Ａにおける冷媒の流れについて説明する。ここでは、第１熱交換器２ａを凝縮器、第２熱交換器２ｂを蒸発器としてそれぞれ機能させている冷媒回路Ａの冷媒の流れについて説明する。

圧縮機５を駆動させることによって、圧縮機５に冷媒が吸入される。圧縮機５は、吸入した冷媒を圧縮して、高温高圧のガス状態の冷媒として吐出する。圧縮機５から吐出した高温高圧のガス冷媒は、第１熱交換器２ａに流れ込む。第１熱交換器２ａでは、流れ込んだ高温高圧のガス冷媒と、第１送風機１ａによって供給される空気との間で熱交換が行われて、高温高圧のガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒になる。

第１熱交換器２ａから送り出された高圧の液冷媒は、絞り装置４によって、低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、第２熱交換器２ｂに流れ込む。第２熱交換器２ｂでは、流れ込んだ二相状態の冷媒と、流体回路Ｂを流れる流体との間で熱交換が行われて、二相状態の冷媒のうち液冷媒が蒸発して低圧のガス冷媒になる。第２熱交換器２ｂから送り出された低圧のガス冷媒は、圧縮機５に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機５から吐出する。以下、このサイクルが繰り返される。

次に、空気調和装置１００の通常運転時における流体回路Ｂにおける流体の流れについて説明する。空気調和装置１００の通常運転時では、電磁弁１１が閉止されており第１分岐回路Ｃに流体が流れないようになっている。また、空気調和装置１００の通常運転時では、三方弁１２により第２分岐回路Ｄに流体が流れないようになっている。

第１ポンプ８ａを駆動させることによって、流体回路Ｂにおいて流体が循環される。第２熱交換器２ｂに流入した流体は、第２熱交換器２ｂに流入した冷媒によって冷却される。このとき、第２熱交換器２ｂは蒸発器として機能しているため、冷媒は、流体を冷却する際に蒸発する。第２熱交換器２ｂで冷却された流体は、冷水となって、タンクユニット１２０に供給される。

タンクユニット１２０では、第２分岐回路Ｄに流体が流れないように三方弁１２が制御されているので、タンクユニット１２０に供給された冷水は、第２分岐回路Ｄを経由せずにＡＨＵ１０に供給される。ＡＨＵ１０では、流体回路Ｂを流れる冷水と空気（外気（ＯＡ）又は環気（ＲＡ）、あるいは外気（ＯＡ）と環気（ＲＡ）の混合空気）とが、ＡＨＵ１２０に搭載されている水−空気熱交換器で熱交換し、空気が冷やされることになる。この空気は、空調対象空間１５０に供給空気ＳＡとして送風される。

（蓄冷運転）
図４は、空気調和装置１００の蓄冷運転時の流体の流れを概略的に示す概略構成図である。図４に基づいて、空気調和装置１００の蓄冷運転について説明する。蓄冷運転を実行する際、圧縮機５は停止、第１ポンプ８ａは駆動、第２ポンプ８ｂは停止、ＡＨＵ１０は停止している。なお、電磁弁１１は開放されており、その状態を白塗りで示している。また、三方弁１２は第２分岐回路Ｄに流体を経由させるようになっており、その状態を黒塗りで示している。さらに、図４では、流路切替装置６を備えていない冷媒回路構成を示している。

まず、空気調和装置１００の蓄冷運転時における冷媒回路Ａにおける冷媒の流れについて説明する。
蓄冷運転時においては、圧縮機５は停止している。つまり、冷媒回路Ａにおいて冷媒が循環していない。

次に、空気調和装置１００の蓄冷運転時における流体回路Ｂにおける流体の流れについて説明する。空気調和装置１００の蓄冷運転時では、電磁弁１１が開放されており第１分岐回路Ｃに流体が流れるようになっている。また、空気調和装置１００の蓄冷運転時では、三方弁１２により第２分岐回路Ｄに流体が流れるようになっている。

第１ポンプ８ａを駆動させることによって、流体回路Ｂにおいて流体が循環される。第２熱交換器２ｂに流入した流体は、冷媒によって冷却されることなく、第２熱交換器２ｂから流出する。第２熱交換器２ｂから流出した流体は、電磁弁１１を介して第１分岐配管１７を流れて第３熱交換器７に流入する。第３熱交換器７では、流れ込んだ流体と、第２送風機１ｂによって供給される空気との間で熱交換が行われて、流体が冷やされる。第３熱交換器７で冷やされた流体は、冷水となって、タンクユニット１２０に供給される。

タンクユニット１２０では、第２分岐回路Ｄに流体が流れるように三方弁１２が制御されているので、タンクユニット１２０に供給された冷水は、第２分岐配管１８を流れて蓄熱槽９に供給される。このとき、第２ポンプ８ｂは停止しているので、蓄熱槽９に供給された冷水は、蓄熱槽９に貯められることになる。以下、必要量の冷水が蓄熱槽９に貯められるまで、蓄冷運転が継続される。

（蓄熱槽送水運転）
図５は、空気調和装置１００の蓄熱槽送水運転時の流体の流れを概略的に示す概略構成図である。図５に基づいて、空気調和装置１００の蓄熱槽送水運転について説明する。蓄熱槽送水運転を実行する際、第１ポンプ８ａは駆動、第２ポンプ８ｂは駆動、ＡＨＵ１０は駆動している。なお、電磁弁１１は開放されており、その状態を白塗りで示している。また、三方弁１２は第２分岐回路Ｄに流体を経由させるようになっており、その状態を黒塗りで示している。さらに、冷媒回路Ａで冷媒を循環させるかどうかは、ＡＨＵ１０から熱源ユニット１１０に戻ってくる流体の温度によって決まる。図５では、流路切替装置６を備えていない冷媒回路構成を示している。

空気調和装置１００の蓄熱槽送水運転時における流体回路Ｂにおける流体の流れについて説明する。空気調和装置１００の蓄熱槽送水運転時では、電磁弁１１が開放されており第１分岐回路Ｃに流体が流れるようになっている。また、空気調和装置１００の蓄熱槽送水運転時では、三方弁１２により第２分岐回路Ｄに流体が流れるようになっている。

第１ポンプ８ａを駆動させることによって、流体回路Ｂにおいて流体が循環される。第２熱交換器２ｂに流入した流体は、冷媒によって冷却されることなく、第２熱交換器２ｂから流出する。第２熱交換器２ｂから流出した流体は、電磁弁１１を介して第１分岐配管１７を流れて第３熱交換器７に流入する。第３熱交換器７では、流れ込んだ流体と、第２送風機１ｂによって供給される空気との間で熱交換が行われて、流体が冷やされる。第３熱交換器７で冷やされた流体は、冷水となって、タンクユニット１２０に供給される。

タンクユニット１２０では、第２分岐回路Ｄに流体が流れるように三方弁１２が制御されているので、タンクユニット１２０に供給された冷水は、第２分岐配管１８を流れて蓄熱槽９に供給される。

蓄熱槽９に貯められた冷水は、第２ポンプ８ｂによって蓄熱槽９から流出し、ＡＨＵ１０に供給される。ＡＨＵ１０では、流体回路Ｂを流れる冷水と空気（外気（ＯＡ）又は環気（ＲＡ）、あるいは外気（ＯＡ）と環気（ＲＡ）の混合空気）とが、ＡＨＵ１０に搭載されている水−空気熱交換器で熱交換し、空気が冷やされることになる。この空気は、空調対象空間１５０に供給空気ＳＡとして送風される。

ここで、空気調和装置１００では、ＡＨＵ１０から戻ってくる流体（以下、環水と称する）の温度があらかじめ定められている閾値Ｔ１を超えるかどうかによって冷媒回路Ａに冷媒を循環させるかどうかを決定する。なお、閾値Ｔ１は、季節、室内設定温度、負荷によって決まる変数であり、変更可能になっている。室内設定温度とは、ユーザーによってリモコンなどを介して設定される室内などの空調対象空間の設定温度のことである。

還水の温度が閾値Ｔ１よりも高い場合、空調対象空間１５０で要求される空調負荷が高いと判断することができる。そのため、図３に示すように、圧縮機５を作動させ、電磁弁１１を閉じ、第２送風機１ｂを停止させる運転、つまり通常運転と同じようにして冷媒回路Ａに冷媒を循環させる。
一方、還水の温度が閾値Ｔ１以下の場合、空調対象空間１５０で要求される空調負荷がそれほど高くないと判断することができる。そのため、図４に示すように、圧縮機５を停止させ、電磁弁１１を開き、第２送風機１ｂを駆動させる運転、つまり蓄冷運転と同じようにして冷媒回路Ａに冷媒を循環させない。

ここで、空気調和装置１００の３つの運転状態を決定する際の処理の流れについて説明する。図６は、空気調和装置１００の３つの運転状態を決定する際の処理の流れを示すフローチャートである。

制御装置５０は、現在時刻、外気温度、蓄熱槽水温、室内設定温度を入手する。制御装置５０は、例えば、自身に内蔵されているタイマーから現在時刻を入手する。また、制御装置５０は、例えば、熱源ユニット１１０に設置されている外気温センサから外気温度を入手する。制御装置５０は、例えば、蓄熱槽９に設置されている温度センサから蓄熱槽温度を入手する。制御装置５０は、例えば、リモコンなどを介してユーザーにより設定された内容から室内設定温度を入手する。

ステップＳＴ０１において、制御装置５０は、入手した現在時刻が空調時間内であるかどうかを判定する。ここで、空調時間とは、空気調和装置１００の運転が必要な時間であり、ユーザーによって決められる時間である。具体的には、ユーザーが室内に存在し、空調が必要な時間帯、例えば午前９時から午後７時などが空調時間となる。

現在時刻が空調時間内であれば（ステップＳＴ０１；ＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳＴ０２で蓄熱槽水温が室内設定温度よりも低いかどうかを判定する。

蓄熱槽水温が室内設定温度よりも低ければ（ステップＳＴ０２；ＹＥＳ）、制御装置５０は、蓄熱槽送水運転を開始する（ステップＳＴ０３）。
一方、蓄熱槽水温が室内設定温度以上であれば（ステップＳＴ０２；ＮＯ）、制御装置５０は、通常運転を開始する（ステップＳＴ０４）。

制御装置５０は、蓄熱槽送水運転を開始した後、ステップＳＴ０５において負荷装置からの還水の温度と閾値Ｔ１の大小関係を比較する。
還水温度が閾値Ｔ１以下の場合（ステップＳＴ０５；ＹＥＳ）、制御装置５０は、圧縮機５を停止し、蓄冷運転と同様の運転状態にする（ステップＳＴ０６）。
一方、還水温度が閾値Ｔ１よりも高い場合（ステップＳＴ０５；ＮＯ）、制御装置５０は、圧縮機５を作動させ、通常運転と同じ運転状態とする（ステップＳＴ０７）。このとき、冷媒回路Ａが発揮する冷凍能力は、還水温度と閾値Ｔ１の差に応じて圧縮機５及び第１ポンプ８ａによって可変に調整される。

ステップＳＴ０１において現在時刻が空調時間外である場合（ステップＳＴ０１；ＮＯ）、制御装置５０は、外気温度と蓄熱槽水温の大小関係を比較する（ステップＳＴ０８）。
外気温度が蓄熱槽水温よりも低い場合（ステップＳＴ０８；ＹＥＳ）、制御装置５０は、蓄冷運転を開始する（ステップＳＴ０９）。
一方、外気温度が蓄熱槽水温よりも高い場合（ステップＳＴ０８；ＮＯ）、制御装置５０は、全ての機器の運転を停止する（ステップＳＴ１０）。

制御装置５０は、運転状態が決まった後、一定時間経過後に再度フローチャートに従って判定を行い、運転状態を再度決めるようになっている。

このように、空気調和装置１００では、空調時間外における蓄冷運転において、第３熱交換器７で低温の外気によって冷却された流体を蓄熱槽９に貯留しておくことができる。そのため、空気調和装置１００では、空調時間内に実行する蓄熱槽送水運転において、蓄熱槽９に貯留した冷水を用いて外気冷房効果を発揮できることになる。
また、空気調和装置１００は、空調時間外に蓄冷運転を実行することにより、２４時間空調運転を実行しなくても、外気冷房期間延長効果が得られることになる。そのため、外気冷房期間を延長できることにより、エネルギーの消費を低減することが可能になる。
また、空気調和装置１００は、ＡＨＵ１０を備えているので、外気ＯＡを直接ＡＨＵ１０に導入できるため、従来の外気直接導入による外気冷房をも利用できる。

＜空気調和装置１００の変形例＞
図７は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の変形例（以下、空気調和装置１００Ａと称する）の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。図７に基づいて、空気調和装置１００Ａについて説明する。なお、図７では、水回路における水の流れを実線矢印で示し、空気の流れを白抜き矢印で示している。

空気調和装置１００では、負荷装置としてＡＨＵ１０が接続されていたが、空気調和装置１００Ａでは、負荷装置としてＡＨＵ１０ではなくＦＣＵ１３が接続されている。ＦＣＵは一般的に外気を導入できない。そのため、ＦＣＵのみが設置されるシステムでは、一般的に外気冷房を実行することができない。
それに対して、空気調和装置１００Ａでは、第３熱交換器７を介して低温の室外空気を利用できるため、外気冷房効果が得られることになる。

このように、空気調和装置１００Ａでは、空気調和装置１００と同様に、空調時間外に蓄冷運転を実行し、空調時間内に蓄熱槽送水運転を実行することで、蓄熱槽９に貯留した冷水を用いて外気冷房効果を発揮できることになる。
また、空気調和装置１００Ａは、外気を導入できないＦＣＵ１３を備えているが、第３熱交換器７で室外空気と流体の熱交換を行うため、間接的な外気冷房を実現することができることになる。そのため、空気調和装置１００Ａによれば、エネルギーの消費を低減することが可能になる。

なお、空気調和装置１００及び空気調和装置１００Ａにおいては、第１熱交換器２ａを凝縮器として機能させ、蓄熱槽９に冷水を貯留する場合を例に説明したが、第１熱交換器２ａを蒸発器として機能させ、蓄熱槽９に温水を貯留するようにしてもよい。この場合も、蓄熱槽９に冷水を貯留する場合と同様な効果を奏することになる。

実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置１００Ｂの冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。図８に基づいて、空気調和装置１００Ｂについて説明する。なお、実施の形態２では実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。

空気調和装置１００では、第３熱交換器７、電磁弁１１、第２送風機１ｂ、第１分岐配管１７を熱源ユニット１１０に搭載した例について示したが、空気調和装置１００Ｂでは、第３熱交換器７、電磁弁１１、第２送風機１ｂ、第１分岐配管１７を熱源ユニット１１０及びタンクユニット１２０とは別個独立の外気導入ユニット１３０に搭載している。
「熱源ユニット１１０」が、本発明の「第１ユニット」に相当する。
「外気導入ユニット１３０」が、本発明の「第２ユニット」に相当する。

したがって、空気調和装置１００Ｂでは、第３熱交換器７、電磁弁１１、第２送風機１ｂ、第１分岐配管１７が外気導入ユニット１３０に搭載されているので、外気導入ユニット１３０を後付けで追加設置でき、機能拡張性が高まることになる。

このように、空気調和装置１００Ｂでは、第３熱交換器７、電磁弁１１、第２送風機１ｂ、第１分岐配管１７を、外気導入ユニット１３０に搭載している。そのため、空気調和装置１００Ｂによれば、第３熱交換器７のメンテナンス作業が更に容易に実行することができる。また、第３熱交換器７を後付けしたり、交換したり等の作業も更に容易に実行することができることになる。

＜空気調和装置１００（空気調和装置１００Ａ及び空気調和装置１００Ｂも含む）の奏する効果＞
空気調和装置１００は、第１分岐回路Ｃに、流体回路Ｂを流れる流体と外気とで熱交換する第３熱交換器７が設けられ、第２分岐回路Ｄに、流体回路Ｂを流れる流体を貯留する蓄熱槽９が設けられている。そのため、空気調和装置１００によれば、蓄熱槽９に、第３熱交換器７によって外気と熱交換した流体を貯留でき、蓄熱槽９に貯留された流体を利用した運転が実行可能になる。つまり、空気調和装置１００によれば、第３熱交換器７及び蓄熱槽９を利用することによって、運転時間の有無を問わずに外気空調期間の延長を実現することができる。

空気調和装置１００によれば、第３熱交換器７を熱源ユニット１１０に搭載しているが、第３熱交換器７、第１分岐回路Ｃ、第２送風機１ｂ、電磁弁１１を熱源ユニット１１０に搭載するだけで済み、熱源ユニット１１０の大型化を招くことがなく、また他の構成及び流体回路の複雑化を伴わないため、費用の増大を招くこともない。

空気調和装置１００によれば、第３熱交換器７を外気導入ユニットに搭載したので、メンテナンス作業、後付け作業、交換作業が容易になる。

空気調和装置１００は、空調時間外において蓄冷運転を実行できるので、第３熱交換器７で外気によって熱交換された流体を蓄熱槽９に貯留しておくことができる。そのため、空気調和装置１００によれば、空調時間内に実行する蓄熱槽送水運転において、蓄熱槽９に貯留した流体を用いて外気冷房（外気暖房）効果を発揮できることになる。

空気調和装置１００は、蓄熱槽９に、第３熱交換器７で外気と熱交換した冷水を貯留する運転状態において、外気温度が前記蓄熱槽に貯留された流体の温度よりも低いときに、蓄冷運転を実行する。そのため、空気調和装置１００によれば、外気温度の低くなっている空調時間外の時間帯で蓄冷運転を実行できるので、２４時間空調運転を実行しなくても、外気冷房期間延長効果が得られることになり、エネルギーの消費を低減できる。

空気調和装置１００は、蓄熱槽９に、第３熱交換器７で外気と熱交換した温水を貯留する運転状態において、外気温度が前記蓄熱槽に貯留された流体の温度よりも高いときに、蓄冷運転を実行する。そのため、空気調和装置１００によれば、外気温度の高くなっている空調時間外の時間帯で蓄冷運転を実行できるので、２４時間空調運転を実行しなくても、外気冷暖房間延長効果が得られることになり、エネルギーの消費を低減できる。

空気調和装置１００は、空調時間内において蓄熱槽送水運転を実行できるので、蓄冷運Ｔ年で第３熱交換器７に貯留した流体を、負荷装置に供給できる。そのため、空気調和装置１００によれば、負荷装置では、蓄熱槽９に貯留した流体を用いた空調運転が実行できることになり、エネルギーの消費を低減できる。

空気調和装置１００は、第３熱交換器７で外気と熱交換した冷水を蓄熱槽９に貯留している状態において、室内設定温度が蓄熱槽９に貯留された流体の温度よりも高いときに、蓄熱槽送水運転を実行する。そのため、空気調和装置１００によれば、室内設定温度及び流体の温度に応じて蓄熱槽送水運転により空調対象空間１５０の冷房運転を実行できることになるので、無駄な運転状態を回避でき、エネルギーの消費を更に低減できる。

空気調和装置１００は、第３熱交換器７で外気と熱交換した温水を蓄熱槽９に貯留している状態において、室内設定温度が蓄熱槽９に貯留された流体の温度よりも低いときに、蓄熱槽送水運転を実行する。そのため、空気調和装置１００によれば、室内設定温度及び流体の温度に応じて蓄熱槽送水運転により空調対象空間１５０の冷房運転を実行できることになるので、無駄な運転状態を回避でき、エネルギーの消費を更に低減できる。

空気調和装置１００は、空調時間外においては、外気温度と蓄熱槽９に貯留された流体の温度との比較により、蓄冷運転を実行し、空調時間内においては、室内設定温度と蓄熱槽９に貯留された流体の温度との比較により、蓄熱槽送水運転を実行し、空調時間内においては、室内設定温度が蓄熱槽９に貯留された流体の温度以下のときは、通常運転を実行する。そのため、空気調和装置１００によれば、第３熱交換器７及び蓄熱槽９を利用することによって、運転時間の有無を問わずに外気空調期間の延長を実現することができる。

空気調和装置１００によれば、冷媒回路Ａに流路切替装置６を備えているので、第３熱交換器７で流体を加温する運転もすることができ、蓄熱槽９に温水を貯留することができ、負荷装置において冷房運転だけでなく、暖房運転もすることができることになる。

本発明の実施の形態を実施の形態１、２に分けて説明したが、本発明は各実施の形態で説明した内容に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。例えば、実施の形態では、第１ポンプ８ａが熱源ユニット１１０に搭載され、第２ポンプ８ｂがタンクユニット１２０に搭載された場合を例に挙げて説明したが、第１ポンプ８ａ及び第２ポンプ８ｂの双方を熱源ユニット１１０に搭載してもよい。また、電磁弁１１の代用として三方弁を利用してもよい。また、三方弁１２の代用として電磁弁を利用してもよい。

１ａ 第１送風機、１ｂ 第２送風機、２ａ 第１熱交換器、２ｂ 第２熱交換器、４ 絞り装置、５ 圧縮機、６ 流路切替装置、７ 第３熱交換器、８ａ 第１ポンプ、８ｂ 第２ポンプ、９ 蓄熱槽、１１ 電磁弁、１２ 三方弁、１５ 冷媒配管、１６ 流体配管、１７ 第１分岐配管、１８ 第２分岐配管、１９ 空気ダクト、５０ 制御装置、１００ 空気調和装置、１００Ａ 空気調和装置、１００Ｂ 空気調和装置、１１０ 熱源ユニット、１２０ タンクユニット、１３０ 外気導入ユニット、１５０ 空調対象空間、Ａ 冷媒回路、Ｂ 流体回路、Ｃ 第１分岐回路、ｃ１ 分岐部分、ｄ２ 接続部分、Ｄ 第２分岐回路、ｄ１ 分岐部分、ｄ２ 接続部分。

Claims (11)

1. 圧縮機、第１熱交換器、膨張弁、及び、第２熱交換器を配管接続して冷媒を循環させる冷媒回路と、
   前記第２熱交換器において前記冷媒回路を循環する冷媒と熱交換する流体を循環させる流体回路と、を有し、
   前記流体回路は、
   前記第２熱交換器の下流側を分岐した分岐部分と前記分岐部分よりも流体の流れ下流側の接続部分とを接続する第１分岐回路と、
   前記第１分岐回路の接続部分よりも下流側を分岐した分岐部分と前記分岐部分よりも流体の流れ下流側の接続部分とを接続する第２分岐回路と、を含み、
   前記第１分岐回路には、前記流体回路を流れる流体と外気とで熱交換する第３熱交換器が設けられ、
   前記第２分岐回路には、前記第３熱交換器で外気と熱交換された流体を貯留する蓄熱槽が設けられている
   空気調和装置。
2. 前記圧縮機、前記第１熱交換器、前記膨張弁、前記第２熱交換器、前記第１分岐回路、及び、前記第３熱交換器を、第１ユニットに搭載した
   請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記圧縮機、前記第１熱交換器、前記膨張弁、及び、前記第２熱交換器を、第１ユニットに搭載し、
   前記第１分岐回路、及び、前記第３熱交換器を、前記第１ユニットとは別の第２ユニットに搭載した
   請求項１に記載の空気調和装置。
4. 前記冷媒回路における冷媒の流れ、及び、前記流体回路における流体の流れを制御する制御装置を備え、
   前記制御装置は、
   空調時間外において、前記冷媒回路での冷媒の循環を停止し、前記第１分岐回路及び前記第２分岐回路に流体が流れるようにし、前記第３熱交換器で外気と熱交換した流体を前記蓄熱槽に貯留する蓄冷運転を実行する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気調和装置。
5. 前記第３熱交換器で冷却された流体を前記蓄熱槽に貯留している状態において、
   前記制御装置は、
   外気温度が前記蓄熱槽に貯留された流体の温度よりも低いときに、前記蓄冷運転を実行する
   請求項４に記載の空気調和装置。
6. 前記第３熱交換器で加温された流体を前記蓄熱槽に貯留している状態において、
   前記制御装置は、
   外気温度が前記蓄熱槽に貯留された流体の温度よりも高いときに、前記蓄冷運転を実行する
   請求項４に記載の空気調和装置。
7. 前記冷媒回路における冷媒の流れ、及び、前記流体回路における流体の流れを制御する制御装置を備え、
   前記制御装置は、
   空調時間内において、
   前記冷媒回路での冷媒の循環を停止し、前記第１分岐回路及び前記第２分岐回路に流体が流れるようにし、前記蓄熱槽に貯留した流体を負荷装置に供給する蓄熱槽送水運転を実行する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気調和装置。
8. 前記第３熱交換器で冷却された流体を前記蓄熱槽に貯留している状態において、
   前記制御装置は、
   前記負荷装置が設けられた空調対象空間の設定温度が前記蓄熱槽に貯留された流体の温度よりも高いときに、前記蓄熱槽送水運転を実行する
   請求項７に記載の空気調和装置。
9. 前記第３熱交換器で加温された流体を前記蓄熱槽に貯留している状態において、
   前記制御装置は、
   前記負荷装置が設けられた空調対象空間の設定温度が前記蓄熱槽に貯留された流体の温度よりも低いときに、前記蓄熱槽送水運転を実行する
   請求項７に記載の空気調和装置。
10. 前記冷媒回路における冷媒の流れ、及び、前記流体回路における流体の流れを制御する制御装置を備え、
    前記制御装置は、
    空調時間外において、外気温度と前記蓄熱槽に貯留された流体の温度との比較により、
    前記冷媒回路での冷媒の循環を停止し、前記第１分岐回路及び前記第２分岐回路に流体が流れるようにし、前記第３熱交換器で外気と熱交換した流体を前記蓄熱槽に貯留する蓄冷運転を実行し、
    空調時間内において、負荷装置が設けられた空調対象空間の設定温度と前記蓄熱槽に貯留された流体の温度との比較により、
    前記冷媒回路での冷媒の循環を停止し、前記第１分岐回路及び前記第２分岐回路に流体が流れるようにし、前記蓄熱槽に貯留した流体を前記負荷装置に供給する蓄熱槽送水運転を実行し、
    空調時間内において、前記負荷装置が設けられた空調対象空間の設定温度が前記蓄熱槽に貯留された流体の温度以下のときは、
    前記冷媒回路で冷媒を循環させ、前記第１分岐回路及び前記第２分岐回路に流体が流れないようにし、前記冷媒回路で熱交換した流体を前記負荷装置に供給する通常運転を実行する
    請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気調和装置。
11. 前記冷媒回路に冷媒の流れを切り替える流路切替装置を備えた
    請求項１〜１０のいずれか一項に記載の空気調和装置。

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