(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機及び熱源側熱交換器を備えた熱源側ユニットと、氷蓄熱槽内にコイルが水没状態で配設された氷蓄熱ユニットと、利用側熱交換器を備えた利用側ユニットとを有し、製氷運転、解氷冷房運転を実施可能とする氷蓄熱ユニットを備えた空気調和装置において、
上記コイルは、製氷運転時に使用される製氷コイルと、解氷冷房運転時に使用され前記製氷コイルの口径より小さな口径の解氷コイルとを備えてなり、
上記解氷コイルは、製氷コイルにて其の外周に形成される氷塊領域内で、この製氷コイル近傍に配置されたことを特徴とする氷蓄熱ユニットを備えた空気調和装置。
【請求項２】
上記解氷コイルが、製氷コイルの外周に接触して配置されたことを特徴とする請求項１に記載の氷蓄熱ユニットを備えた空気調和装置。
【請求項３】
上記解氷コイルが、製氷コイルの内部に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の氷蓄熱ユニットを備えた空気調和装置。
【請求項４】
上記解氷コイル内には、常時液冷媒が保有されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の氷蓄熱ユニットを備えた空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は氷蓄熱ユニットを備えた空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、圧縮機及び熱源側熱交換器を備えた熱源側ユニットと、氷蓄熱槽内にコイルが水没状態で配設された氷蓄熱ユニットと、利用側熱交換器を備えた利用側ユニットとを有し、製氷運転、解氷冷房運転を実施可能とする氷蓄熱ユニットを備えた空気調和装置が知られている。
【０００３】
上記製氷運転は、圧縮機からのガス冷媒が熱源側熱交換器を経て液冷媒となり、その後に膨張弁を通り、氷蓄熱槽内のコイルに流入して蒸発し、この氷蓄熱槽内で製氷動作が実施された後、ガス冷媒が圧縮機へ戻されて実施される。また、解氷冷房運転は、圧縮機から熱源側熱交換器へ導かれて液冷媒となった冷媒が、氷蓄熱槽内のコイルへ流入して過冷却状態となり、この過冷却状態の液冷媒が利用側熱交換器へ供給されることにより実施される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記氷蓄熱槽内に配設された上記コイルは１本の配管であり、製氷運転時及び解氷冷房運転時に共に利用される。そして、このコイルの口径は、製氷運転時に冷媒に圧力損失が発生しないよう通常大きな寸法（例えば内径９．５２ｍｍ）に設定されている。
【０００５】
一方、解氷冷房運転時には、氷蓄熱槽内で解氷動作を実行させるために、コイル内に液冷媒が満杯状態となる必要があり、この結果、多量の冷媒量が必要となってしまう。
【０００６】
しかし、製氷運転時には、氷蓄熱槽内のコイル内で冷媒が殆どガス状態となるため、解氷冷房運転時と同一の冷媒量を保有するとなると、多量の液冷媒が余剰となる。このため、製氷運転時には、上述の余剰の液冷媒を、ポンプダウン操作を実施して、例えば氷蓄熱ユニット内のレシーバタンクに貯留させる作業が必要となる。
【０００７】
本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、冷媒量を低減できるとともに、製氷効率を向上させることができる氷蓄熱ユニットを備えた空気調和装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、圧縮機及び熱源側熱交換器を備えた熱源側ユニットと、氷蓄熱槽内にコイルが水没状態で配設された氷蓄熱ユニットと、利用側熱交換器を備えた利用側ユニットとを有し、製氷運転、解氷冷房運転を実施可能とする氷蓄熱ユニットを備えた空気調和装置において、上記コイルは、製氷運転時に使用される製氷コイルと、解氷冷房運転時に使用され上記製氷コイルの口径より小さな口径の解氷コイルとを備えてなり、上記解氷コイルは、製氷コイルにて其の外周に形成される氷塊領域内で、この製氷コイル近傍に配置されたものである。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記解氷コイルが、製氷コイルの外周に接触して配置されたものである。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記解氷コイルが、製氷コイルの内部に配置されたものである。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、上記解氷コイル内には、常時液冷媒が保有されるものである。
【００１２】
請求項１〜３に記載の発明には、次の作用がある。
【００１３】
解氷運転時には、口径の小さな解氷コイル内を液冷媒が満杯状態で流れるので、口径の大きなコイル内を液冷媒が満杯状態で流れる場合に比べ、冷媒量を低減できる。
【００１４】
また、解氷コイルが、製氷コイルの外周に付着して形成された氷塊領域内で上記製氷コイルの近傍に配置されたので、解氷冷房運転時には上記解氷コイルを流れる液冷媒によって製氷コイルの外周に付着した氷を内側から効率よく解かす事ができる。この結果、次回の製氷運転開始時に製氷コイルの外周に断熱材として機能する氷が存在せず、このため、断熱抵抗が小さくなって製氷効率を向上させることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明には、次の作用がある。
【００１６】
製氷運転時には製氷コイルが使用され、解氷冷房運転時には解氷コイルが使用されるので、常時、つまり製氷運転時であっても解氷コイル内に液冷媒を保有できる。この結果、製氷運転時に余剰の液冷媒をポンプダウン操作により抜き取って貯留用タンクに貯留する作業が不要となって、コストを低減できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係る氷蓄熱ユニットを備えた空気調和装置の一実施の形態を示す、製氷運転時の回路図である。図２は、図１の第一の実施の形態における解氷冷房運転時の回路図である。
【００１９】
図１及び図２に示す空気調和装置１０は、熱源側ユニット１１、氷蓄熱ユニット１２及び利用側ユニット１３を有して構成される。熱源側ユニット１１の冷媒配管１４と利用側ユニット１３の冷媒配管１５とが、氷蓄熱ユニット１２の冷媒配管１６、１７により連結されている。
【００２０】
熱源側ユニット１１は、冷媒配管１４に容量可変型の圧縮機１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃが並列に配設され、これらの圧縮機１８Ａ、１８Ｂ及び１８Ｃの吸込側にアキュムレータ１９が、吐出側に四方弁２０がそれぞれ配設され、この四方弁２０に熱源側熱交換器２１、電動膨張弁２２及びレシーバタンク２３が冷媒配管１４を介して順次接続される。
【００２１】
上記利用側ユニット１３は、冷媒配管１５に複数の利用側熱交換器２４、２５、２６が並列に配設され、各利用側熱交換器２４、２５、２６の入口側に電動膨張弁２７、２８、２９が配設して構成される。電動膨張弁２７、２８、２９は、空調負荷に応じて開度が調整される。
【００２２】
上記氷蓄熱ユニット１２は、製氷コイル３０及び解氷コイル３１（共に後に詳説する）を収容した氷蓄熱槽３２を備えるとともに、冷媒配管１６に第１電動膨張弁３３が配設される。冷媒配管１６には、この第１電動膨張弁３３よりも利用側ユニット１３側に接続配管３５を介して製氷コイル３０の一端が接続され、この製氷コイル３０の他端は、接続配管３６を介して冷媒配管１７に接続される。接続配管１５に第２電動膨張弁３４が配設され、接続配管３６に第２電動開閉弁３８が配設される。
【００２３】
また、冷媒配管１６には、第１電動膨張弁３３よりも熱源側ユニット１１側に接続配管３９を介して解氷コイル３１の一端が接続される。この解氷コイル３１の他端は、接続配管４０を介し、冷媒配管１６において接続配管３５の接続点１６Ａよりも利用側ユニット１３側に接続される。接続配管３９に第１電動開閉弁３７が配設される。
【００２４】
上記氷蓄熱槽３２内には水が充満され、製氷コイル３０及び解氷コイル３１は水没状態で配設される。製氷コイル３０は空気調和装置１０の製氷運転時に使用され、このときガス冷媒が流れることから、このガス冷媒の圧力損失を考慮して大きな口径（例えば、内径９．５２ｍｍ）に設定される。
【００２５】
また、解氷コイル３１は空気調和装置１０の解氷運転時に使用され、製氷コイル３０よりも小さな口径（例えば、内径６．３５ｍｍ）に構成される。この解氷コイル３１内には常時液冷媒が補充される。つまり、解氷コイル３１内には、空気調和装置１０の解氷運転時に液冷媒が流れ、製氷運転時に余剰の液冷媒が貯留される。
【００２６】
更に、解氷コイル３１は、図３に示すように、製氷運転時に製氷コイル３０の外周３０Ａに形成される氷塊４１の領域内であって製氷コイル３０の近傍に配置される。つまり、この解氷コイル３１は、製氷コイル３０の外周３０Ａに接触して配置される。これにより、解氷運転時に解氷コイル３１を満杯状態で流れる液冷媒によって、製氷コイル３０の外周３０Ａに付着して周囲に形成された氷塊４１が、図３の破線Ａの如く内側から融解される。
【００２７】
次に、空気調和装置１０の製氷運転、解氷冷房運転のそれぞれの動作を説明する。
【００２８】
[Ａ]製氷運転(図１)
空気調和装置１０の製氷運転は、例えば、夜間１０時から翌朝８時までの電力料金が安い時間帯に、熱源側ユニット１１における熱源側熱交換器２１からの液冷媒を氷蓄熱ユニット１２における氷蓄熱槽３２内の製氷コイル３０へ供給し、氷蓄熱槽３２内に氷を作る運転である。
【００２９】
この場合には、氷蓄熱ユニット１２において、第１電動開閉弁３７が閉弁され、第１電動膨張弁３３、第２電動膨張弁３４及び第２電動開閉弁３８が開弁操作される。この状態で、熱源側ユニット１１の圧縮機１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃが起動されると、これらの圧縮機１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃから吐出されたガス冷媒は、熱源側熱交換器２１にて凝縮され、電動膨張弁２２並びに氷蓄熱ユニット１２の第１電動膨張弁３３及び第２電動膨張弁３４を経て減圧され、氷蓄熱槽３２内の製氷コイル３０へ流入する。この製氷コイル３０内に流入した冷媒は蒸発されて、図３に示すように、製氷コイル３０の外周３０Ａに氷塊４１を付着した状態で形成する。その後、図１に示すように、製氷コイル３０内のガス冷媒は、接続配管３６及び第２電動開閉弁３８並びに冷媒配管１７を経て四方弁２０へ至り、アキュムレータ１９を経て圧縮機１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃに戻される。
【００３０】
この製氷運転によって氷蓄熱槽３２内に氷（氷塊４１）が形成され、この氷に蓄熱された冷熱が、次の解氷冷房運転に利用される。
【００３１】
[Ｂ]解氷冷房運転(図２)
空気調和装置１０の解氷冷房運転は、例えば、昼間、気温が上昇する時間帯に、熱源側ユニット１１における熱源側熱交換器２１からの液冷媒を氷蓄熱ユニット１２における氷蓄熱槽３２内の解氷コイル３１へ供給させて過冷却状態とし、この過冷却状態の液冷媒を利用側ユニット１３の利用側熱交換器２４、２５、２６へ供給して実施される。
【００３２】
この場合には、氷蓄熱ユニット１２において、第２電動膨張弁３４及び第２電動開閉弁３８が閉弁され、第１電動開閉弁３７が開弁され、第１電動膨張弁３３の開度が後述の如く調整される。この状態で、熱源側ユニット１１の圧縮機１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃが起動されると、これらの圧縮機１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃから吐出されたガス冷媒は、熱源側熱交換器２１を経て凝縮され、電動膨張弁２２並びに氷蓄熱ユニット１２の冷媒配管１６、接続配管３９及び第１電動開閉弁３７を経て氷蓄熱槽３２内の解氷コイル３１へ流入する。この解氷コイル３１内に流入した液冷媒は、解氷コイル３１内を充満状態で流れ、図３の破線Ａに示すように製氷コイル３０の外周３０Ａに付着した氷塊４１を解氷し、この氷塊４１に蓄熱された冷熱により過冷却状態となる。その後、図２に示すように、解氷コイル３１内の過冷却状態の液冷媒は、接続配管４０並びに利用側ユニット１３の冷媒配管１５及び電動膨張弁２７、２８、２９を経て利用側熱交換器２４、２５、２６へそれぞれ流入し、これらの利用側熱交換器２４、２５、２６のそれぞれにより室内を冷房した後、氷蓄熱ユニット１２の冷媒配管１７を経、四方弁２０及びアキュムレータ１９を経た後、圧縮機１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃへ戻される。
【００３３】
従って、この解氷冷房運転時では、前述の製氷運転で氷蓄熱槽３２内の氷塊４１に蓄熱された冷熱を利用し、氷蓄熱槽３２の解氷コイル３１内で液冷媒を過冷却状態として利用側熱交換２４、２５、２６へ供給するので、これら利用側熱交換器２４、２５、２６における冷房運転の効率を向上させることができる。
【００３４】
また、上述の解氷冷房運転においては、第１電動膨張弁３３の開度が調整されて、氷蓄熱槽３２内の解氷コイル３１で過冷却された液冷媒に、熱源側熱交換器２１及び電動膨張弁２２からの液冷媒を合流させ、この合流した液冷媒を利用側熱交換器２４、２５、２６へ供給する場合がある。このような解氷冷房運転は、熱源側熱交換器２１及び電動膨張弁２２からの液冷媒が、解氷コイル３１内で過冷却された液冷媒よりも温度が高いことから、利用側熱交換器２４、２５、２６へ流れる液冷媒の温度を上昇させて、これら利用側熱交換器２４、２５、２６による室内の冷房運転を適正化するものである。
【００３５】
上記実施の形態の空気調和装置１０は上述のように構成されたことから、次の効果▲１▼〜▲３▼を奏する。
【００３６】
▲１▼空気調和装置１０の解氷冷房運転時には、口径の小さな解氷コイル３１内を液冷媒が充満状態で流れるので、従来技術の如く、口径の大きなコイル内を液冷媒が充満状態で流れる場合に比べ、冷媒量を低減できる。
【００３７】
▲２▼氷蓄熱槽３２内の解氷コイル３１が、製氷コイル３０の外周３０Ａに付着して形成された氷塊４１の領域内で製氷コイル３０の外周３０Ａに接触して配置されたので、空気調和装置１０の解氷冷房運転時には、解氷コイル３１を流れる液冷媒によって製氷コイル３０の外周３０Ａに付着した氷塊４１を内側から効率よく解かすことができる。この結果、次回の製氷運転開始時に、製氷コイル３０の外周３０Ａに断熱材として機能する氷が存在せず、このため、断熱抵抗が小さくなって製氷効率を向上させることができる。
【００３８】
▲３▼空気調和装置１０の製氷運転時には氷蓄熱槽３２内の製氷コイル３０が使用され、空気調和装置１０の解氷運転時には氷蓄熱槽３２内の解氷コイル３１が使用されるので、常時、つまり製氷運転時であっても解氷コイル３１内に液冷媒を保有できる。この結果、製氷運転時に余剰の液冷媒をポンプダウン操作により抜き取って、貯留用タンク(レシーバタンク)に貯留させる作業が不要となり、コストを低減できる。
【００３９】
以上、一実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、氷蓄熱槽３２における解氷コイル３１は、製氷コイル３０の外周３０Ａに付着して形成される氷塊４１の領域内で製氷コイル３０の近傍に設定されていればよく、製氷コイル３０の外周３０Ａに接触されていなくてもよい。特に、図４に示すように、解氷コイル３１は、製氷コイル３０の内部に配設されていてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る氷蓄熱ユニットを備えた空気調和装置によれば、氷蓄熱槽内に収容されるコイルが、製氷運転時に使用される製氷コイルと、解氷冷房運転時に使用され上記製氷コイルの口径よりも口径の解氷コイルとを備えて構成されたことから、解氷冷房運転時に口径の小さな解氷コイル内を液冷媒が充満状態で流れるので、冷媒量を低減できる。また、解氷コイルが、製氷コイルにてその外周に形成される氷塊領域内で、この製氷コイル近傍に配置されたことから、解氷冷房運転時に製氷コイルの外周に付着した氷を内側から解かすことができるので、製氷効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る氷蓄熱ユニットを備えた空気調和装置の一実施の形態を示す製氷運転時の回路図である。
【図２】図１の第一の実施の形態における解氷冷房運転時の回路図である。
【図３】図１及び図２における氷蓄熱槽内のコイルのレイアウトを示す平断面図である。
【図４】氷蓄熱槽内のコイルのレイアウトの変形例を示す平断面図である。
【符号の説明】
１０  空気調和装置
１１  熱源側ユニット
１２  氷蓄熱ユニット
１３  利用側ユニット
１８Ａ  圧縮機
１８Ｂ  圧縮機
１８Ｃ  圧縮機
２１  熱源側熱交換器
３０  製氷コイル
３０Ａ  外周
３１  解氷コイル
３２  氷蓄熱槽
４０  接続配管
４１  氷塊
【図１】
0003639422.tif 000002
【図２】
0003639422.tif 000003
【図３】
0003639422.tif 000004
【図４】
0003639422.tif 000005