(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、熱源側熱交換器を有する熱源側ユニットと、氷蓄熱槽、製氷コイルを有する氷蓄熱ユニットと、利用側熱交換器を有する利用側ユニットと、製氷運転時に余剰となる液冷媒を貯留する貯留手段とを備えた空気調和装置において、前記熱源側熱交換器と製氷コイルの一端とを接続する管路に前記貯留手段および第１の開閉弁を直列に接続して設けると共に、前記製氷コイルの他端と前記圧縮機につながる冷媒ガス管とを接続する管路に第２の開閉弁を設け、製氷運転の終了後に圧縮機の運転を所定時間停止すると共に、前記第１の開閉弁および前記第２の開閉弁を開放する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。
【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の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、圧縮機、熱源側熱交換器を有する熱源側ユニットと、氷蓄熱槽、製氷コイルを有する氷蓄熱ユニットと、利用側熱交換器を有する利用側ユニットとを備え、製氷運転、解氷冷房運転を可能にした空気調和装置は知られている。
【０００３】
この種の空気調和装置では、解氷冷房運転時における製氷コイル内の冷媒は液状態となる一方、製氷運転時における製氷コイル内の冷媒は殆どがガス状態となるので、製氷運転時には略９０％程度の液冷媒が余剰となる。そこで余剰の液冷媒をレシーバタンク内に貯留することが行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記製氷運転が終了した直後（時間的には０から１５分程度）に前記解氷冷房運転が開始された場合には、氷蓄熱ユニットと利用側ユニットとを接続した配管内に残留する液冷媒が、製氷コイル内に逆流するという問題がある。この現象が発生すると、利用側ユニットを経て前記圧縮機に戻されるガス冷媒の量が減少するので、圧縮機が冷却されず当該圧縮機の吐出温度が異常に上昇し、ついには圧縮機の運転が停止するという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、氷蓄熱ユニットと利用側ユニットとを接続した配管内に残留する液冷媒が製氷運転の終了後に氷蓄熱ユニット内に逆流することのない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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、圧縮機、熱源側熱交換器を有する熱源側ユニットと、氷蓄熱槽、製氷コイルを有する氷蓄熱ユニットと、利用側熱交換器を有する利用側ユニットと、製氷運転時に余剰となる液冷媒を貯留する貯留手段とを備えた空気調和装置において、前記熱源側熱交換器と製氷コイルの一端とを接続する管路に前記貯留手段および第１の開閉弁を直列に接続して設けると共に、前記製氷コイルの他端と前記圧縮機につながる冷媒ガス管とを接続する管路に第２の開閉弁を設け、製氷運転の終了後に圧縮機の運転を所定時間停止すると共に、前記第１の開閉弁および前記第２の開閉弁を開放することを特徴とする。
【００１０】
この発明では、製氷運転の終了後に、貯留手段に貯留された液冷媒が氷蓄熱ユニット内に流入するので、氷蓄熱ユニット内は液冷媒でほぼ一杯になる。従って、氷蓄熱ユニットと利用側ユニットとを接続した配管内に残留する液冷媒が、当該氷蓄熱ユニット内に逆流することはないので、解氷冷房運転に移行した場合でも、ガス冷媒は利用側ユニットを経て十分に圧縮機に戻され、従って圧縮機は十分に冷却されるので、圧縮機の吐出温度が異常に上昇することはなく、圧縮機の運転が停止されることはない
【００１１】
【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。
【００１２】
図１において、この空気調和装置は熱源側ユニットＡと、氷蓄熱ユニットＢと、利用側ユニットＣとを備える。熱源側ユニットＡには容量可変型の圧縮機１Ａ〜１Ｃが設けられ、この圧縮機１Ａ〜１Ｃには四方弁３を介して熱源側熱交換器５が接続され、この熱源側熱交換器５にはレシーバタンク４が接続される。２はアキュームレータである。このレシーバタンク４には氷蓄熱ユニットＢに設けられたレシーバタンク６が接続され、これらレシーバタンク（貯留手段）４，６内に製氷運転時に余剰となる液冷媒が貯留される。
【００１３】
レシーバタンク６には、氷蓄熱槽１７内に設けられた製氷コイル１７ａが接続される。この製氷コイル１７ａには、利用側熱交換器Ｃに設けられた利用側熱交換器４３，４５，４７が並列に接続される。ＭＶ１０，ＭＶ２０，ＭＶ３０はそれぞれ空調負荷に応じて開度が設定される電動膨張弁である。氷蓄熱ユニットＢには、氷蓄熱槽１７と製氷コイル１７ａのほかに電動膨張弁ＭＶ１（第１の開閉弁）と電動開閉弁ＳＶ１，ＳＶ２（第２の開閉弁），ＳＶ３とが設けられる。Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３は温度センサである。１００はコントローラであり、温度センサＥ１，Ｅ２，Ｅ３等からの検出出力が入力されると共に、圧縮機１Ａ〜１Ｃの運転制御や各種弁ＭＶ１０，ＭＶ２０，ＭＶ３０，ＭＶ１，ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３の開閉制御等を行う。
【００１４】
以下、図１の冷媒回路の動作を説明する。
【００１５】
（Ａ）製氷運転
例えば、夜間１０時から翌朝８時までの電力料金の低い時間帯には、熱源側熱交換器５からの液冷媒を製氷コイル１７ａに供給して、氷蓄熱槽１７内に氷を作る。氷蓄熱槽１７に蓄熱された冷熱は昼間の冷房運転に利用される。
【００１６】
この場合には、氷蓄熱ユニットＢ内において、電動開閉弁ＳＶ１，ＳＶ３が閉じられて、電動膨張弁ＭＶ１と電動開閉弁ＳＶ２とが開かれる。
【００１７】
これによれば圧縮機１からの冷媒は、熱源側熱交換器５を経た後に、電動膨張弁ＭＶ１、管１５を通じて、氷蓄熱槽１７の製氷コイル１７ａに流入し、製氷コイル１７ａを経た後、管２３に流入し、開状態の電動開閉弁ＳＶ２、管２７，２９、四方弁３を通じて圧縮機１に戻される。即ち、製氷運転時には利用側熱交換器４３，４５，４７がバイパスされて、冷媒の蒸発は製氷コイル１７ａ内で行われ、氷蓄熱槽１７内では製氷動作が行われる。
【００１８】
（Ｂ）解氷冷房運転その１
例えば、昼間、気温が上昇する時間帯には、熱源側熱交換器５からの液冷媒を氷蓄熱槽１７に循環させて、過冷却状態の液冷媒を作り、この過冷却状態の液冷媒を利用側熱交換器４３，４５，４７に供給して、冷房運転が行われる。
【００１９】
この場合には、氷蓄熱ユニットＢ内において、電動膨張弁ＭＶ１と電動開閉弁ＳＶ２とが閉じられて、電動開閉弁ＳＶ１，ＳＶ３が開かれる。これによれば圧縮機１からの冷媒は、熱源側熱交換器５を経た後、電動開閉弁ＳＶ１、管１６，２３を通じて氷蓄熱槽１７の製氷コイル１７ａに流入し、製氷コイル１７ａを経た後、管３５に流入し、電動開閉弁ＳＶ３、電動膨張弁ＭＶ１０、ＭＶ２０、ＭＶ３０を通じて利用側熱交換器４３，４５，４７に流入し、その後、管４９，５１，５３、四方弁３を通じて圧縮機１に戻される。即ち、解氷運転時には前述の製氷運転によって蓄熱された冷熱により、冷媒を、製氷コイル１７ａ内で過冷却状態にしてから利用側熱交換器４３，４５，４７に供給するので、冷房運転時の効率が向上する。この場合に氷蓄熱槽１７内では解氷動作が行われる。
【００２０】
（Ｃ）解氷冷房運転その２
前述した解氷運転時において利用側熱交換器４３，４５，４７のいずれかがアンロード運転される時には、アンロード運転される利用側熱交換器４３，４５，４７の電動膨張弁ＭＶ１０、ＭＶ２０、ＭＶ３０の開度が減少される。すなわち、通常の冷房運転制御においては、利用側熱交換器４３，４５，４７のコイル温度（蒸発温度）Ｅ２と利用側熱交換器４３，４５，４７の入口温度Ｅ１との差（＝Ｅ２−Ｅ１）が所定温度差になるように、電動膨張弁ＭＶ１、ＭＶ２、ＭＶ３０の開度が冷媒の供給量を絞るよう制御される。
【００２１】
この場合において、アンロード運転される利用側熱交換器４３，４５，４７に対し、氷蓄熱槽１７を介して過冷却された冷媒が供給される時、氷蓄熱槽１７の出口の冷媒温度Ｅ３が、蒸発温度Ｅ２よりも低くなることがある。
【００２２】
この冷媒温度Ｅ３が低くなると、利用側熱交換器４３，４５，４７の入口温度Ｅ１も必然的に低くなるので、利用側熱交換器４３，４５，４７のコイル温度（蒸発温度）Ｅ２と利用側熱交換器４３，４５，４７の入口温度Ｅ１との差（＝Ｅ２−Ｅ１）が所定温度差以上に大きくなるので、通常の冷房運転制御に従って、電動膨張弁ＭＶ１０、ＭＶ２０、ＭＶ３０の開度を大きくする制御が行われる。
【００２３】
この状態を放置すると、アンロード運転時においては、本来であれば流量を絞る制御が行われるべきところを、電動膨張弁ＭＶ１０、ＭＶ２０、ＭＶ３０がいわゆる逆応答して、流量を増大させる制御が行われ、利用側熱交換器４３，４５，４７における冷媒の蒸発が不十分になり、圧縮機１への液バックの問題を招来することになる。
【００２４】
氷蓄熱槽１７の出口の冷媒温度Ｅ３が、蒸発温度Ｅ２よりも低くなった場合には、全閉の状態にある氷蓄熱ユニットＢ内の電動膨張弁ＭＶ１の開度を適宜開いて、熱源側熱交換器５からの冷媒を、過冷却された冷媒に合流させて、冷媒の温度Ｅ３を上昇させることにより、上記電動膨張弁ＭＶ１０、ＭＶ２０、ＭＶ３０の逆応答を回避する。
【００２５】
（Ｄ）液冷媒の逆流阻止
ところで、製氷運転の終了後に、電動膨張弁ＭＶ１、電動開閉弁ＳＶ３を開き、電動開閉弁ＳＶ１，ＳＶ２が閉じると、電動膨張弁ＭＶ１と電動開閉弁ＳＶ３との抵抗の違いによって、氷蓄熱ユニットＢと利用側ユニットＣを接続した配管内に残留する液冷媒が製氷コイル１７ａ内に多く逆流する。従って、製氷運転の終了直後に解氷冷房運転が開始されると、利用側ユニットＣを経て圧縮機１Ａ〜１Ｃに戻されるガス冷媒の量が減少するので、圧縮機１Ａ〜１Ｃが冷却されず当該圧縮機１Ａ〜１Ｃの吐出温度が異常に上昇し、ついには圧縮機１Ａ〜１Ｃの運転が停止される。
【００２６】
利用側ユニットＣ側から氷蓄熱ユニットＢ側への液冷媒の逆流を阻止するために、製氷運転の終了後に電動膨張弁ＭＶ１を開いて、電動開閉弁ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３を閉じることが考えられるが、次に解氷冷房運転が開始される場合、電動開閉弁ＳＶ３が必ず開かれるので、この電動開閉弁ＳＶ３が開かれた瞬間に、利用側ユニットＣ側から氷蓄熱ユニットＢ側へ向けて液冷媒が逆流する。
【００２７】
この逆流をほぼ完全に阻止するためには、次に解氷冷房運転が開始される前の段階で、例えば、氷蓄熱槽１７の製氷コイル１７ａ内に液冷媒を流入させて、製氷コイル１７ａ内を液冷媒で一杯にしてしまえばよい。
【００２８】
前述したように、製氷運転の終了後に電動膨張弁ＭＶ１を開いて、電動開閉弁ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３を閉じる場合には、利用側ユニットＣ側から氷蓄熱ユニットＢ側への液冷媒の逆流が阻止されるばかりでなく、電動膨張弁ＭＶ１、管１５を介してレシーバタンク４，６内に貯留された液冷媒が製氷コイル１７ａ内に戻される。氷蓄熱槽１７の温度は低いので、温度差によって液冷媒が凝縮され、レシーバタンク４，６から氷蓄熱槽１７に向かう液冷媒の流れが形成される。しかし、この場合には氷蓄熱槽１７の容量にもよるが、レシーバタンク４，６内の液冷媒を、氷蓄熱槽１７の製氷コイル１７ａ内に戻すためにかなりの長い時間（約１時間）を要することになる。
【００２９】
この実施形態では、製氷運転が終了した直後において、解氷冷房運転が開始される場合に、まず圧縮機１Ａ〜１Ｃの運転が所定時間（約３分間）の間、強制的に停止されると共に、電動開閉弁ＳＶ１，ＳＶ３が閉じられ、電動膨張弁ＭＶ１が開かれ、更に電動開閉弁ＳＶ２が開かれる。
【００３０】
この電動開閉弁ＳＶ２が開かれることによって製氷コイル１７ａからガス管２９に向かう液冷媒の流れが形成されるので、レシーバタンク４，６内に貯留された液冷媒は、比較的短時間（３分間以内）の内に電動膨張弁ＭＶ１、管１５を介して、製氷コイル１７ａ内に戻される。
【００３１】
従って、所定時間（約３分間）経過後に（Ｂ）或いは（Ｃ）に従う解氷冷房運転が実行されても、その時点ではすでに製氷コイル１７ａ内は液冷媒で一杯になっているので、氷蓄熱ユニットＢと利用側ユニットＣとを接続した配管内に残留する液冷媒が製氷コイル１７ａ内に逆流することはない。従って、解氷冷房運転が実行されても、利用側ユニットＣを経て圧縮機１Ａ〜１Ｃに戻されるガス冷媒の量が減少することはなく、圧縮機１Ａ〜１Ｃはこのガス冷媒で十分に冷却されるので、圧縮機１Ａ〜１Ｃの吐出温度が異常に上昇することはなく、圧縮機１Ａ〜１Ｃの運転が停止することもない。
【００３２】
以上、一実施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ない。氷蓄熱ユニットＢへの液冷媒の逆流を阻止する手段は、前記実施形態に限定されず、例えば別の電動開閉弁等の組み合わせによって構成してもよい。
【００３４】
【発明の効果】
この発明では、製氷運転の終了後に、貯留手段に貯留された液冷媒が氷蓄熱ユニット内に流入するので、氷蓄熱ユニット内は液冷媒でほぼ一杯になる。従って、氷蓄熱ユニットと利用側ユニットとを接続した配管内に残留する液冷媒が、当該氷蓄熱ユニット内に逆流することはないので、解氷冷房運転に移行した場合でも、ガス冷媒は利用側ユニットを経て十分に圧縮機に戻され、従って圧縮機は十分に冷却されるので、圧縮機の吐出温度が異常に上昇することはなく、圧縮機の運転が停止されることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す回路図である。
【符号の説明】
１Ａ〜１Ｃ  圧縮機
２  アキュームレータ
３  四方弁
４，６  レシーバタンク（貯留手段）
５  熱源側熱交換器
７  氷蓄熱ユニット
１７  氷蓄熱槽
１７ａ  製氷コイル
４３，４５，４７  利用側熱交換器
ＭＶ１  電動膨張弁（第１の開閉弁）
ＳＶ１，ＳＶ３，ＳＶ４  電動開閉弁
ＳＶ２  電動開閉弁（第２の開閉弁）
ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３，ＳＶ４  電動開閉弁
ＭＶ１０，ＭＶ２０，ＭＶ３０  電動膨張弁
１００  コントローラ
【図１】
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