(57)【要約】【課題】簡単な構成で、全体に均一な空気供給を可能にし、氷蓄熱槽内の伝熱促進を図ることができる空気調和装置を提供する。【解決手段】コイル内で冷媒を蒸発させて製氷することにより氷蓄熱を行うと共に、上記コイル内で冷媒を凝縮させてコイル周辺の氷を解氷させることにより氷蓄熱利用を行う氷蓄熱槽を備えた空気調和装置において、氷蓄熱槽の底部に複数の底部材１１１を横並びに配置し、少なくとも一つの底部材１１１Ａに空気供給手段９５を設け、上記底部材１１１，１１１Ａの上に上記空気供給手段９５を通じて供給された空気を貯留する空気貯留部９２を有した支持部材９３を掛け渡し、この支持部材９３に空気貯留部９２と連通してコイル周辺に空気を導入可能にした空気供給孔９８を形成した。【選択図】　　　図４
2004125323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル内で冷媒を蒸発させて製氷することにより氷蓄熱を行うと共に、上記コイル内で冷媒を凝縮させてコイル周辺の氷を解氷させることにより氷蓄熱利用を行う氷蓄熱槽を備えた空気調和装置において、
上記氷蓄熱槽の底部に複数の底部材を横並びに配置し、
少なくとも一つの底部材に空気供給手段を設け、
上記底部材の上に上記空気供給手段を通じて供給された空気を貯留する空気貯留部を有した支持部材を掛け渡し、
この支持部材に上記空気貯留部と連通してコイル周辺に空気を導入可能にした空気供給孔を形成したことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
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、
上記コイル内で冷媒を蒸発させて製氷することにより氷蓄熱を行うと共に、上記コイル内で冷媒を凝縮させてコイル周辺の氷を解氷させることにより氷蓄熱利用を行う空気調和装置において、
上記氷蓄熱槽の底部に複数の底部材を横並びに配置し、
少なくとも一つの底部材に空気供給手段を設け、
上記底部材の上に上記空気供給手段を通じて供給された空気を貯留する空気貯留部を有した支持部材を掛け渡し、
この支持部材に上記空気貯留部と連通してコイル周辺に空気を導入可能にした空気供給孔を形成したことを特徴とする空気調和装置。
【請求項３】
上記コイルの下部が上記支持部材の下部空間内に延出することを特徴とする請求項１または２記載の空気調和装置。
【請求項４】
上記空気供給手段を有した底部材および支持部材がそれぞれ下面を開口した箱形部材からなり、上記コイルが支持部材の側壁に固定されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１記載の空気調和装置。
【請求項５】
上記支持部材の内側に空気貯留部を分割する仕切り体を設けたことを特徴とする請求項４記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、氷蓄熱槽を有し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た空気調和装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種のものでは、上記コイル内で冷媒を蒸発させて製氷することにより氷蓄熱運転を行うと共に、上記コイル内で冷媒を凝縮させてコイル周辺の氷を解氷させることにより氷蓄熱利用運転を行う。
【０００４】
ところで、従来では、氷蓄熱槽内の伝熱促進のため、氷蓄熱槽の底部に空気供給用のパイプを設けて構成される。
【０００５】
そして、氷蓄熱利用運転時に、上記解氷によってコイル周辺に形成される環状の水柱内に、上記パイプを通じて空気を導き、この水柱内に上昇水流を形成して解氷速度を促進させている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−４６４３４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の構成では、氷蓄熱槽の底部に、上記空気供給用のパイプを設ける他に、コイルの下部を固定する支持部材を設けているため、氷蓄熱槽の組み立てが困難になる等の問題がある。
【０００８】
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、簡単な構成で、全体に均一な空気供給を可能にし、氷蓄熱槽内の伝熱促進を図ることができる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記載の発明は、コイル内で冷媒を蒸発させて製氷することにより氷蓄熱を行うと共に、上記コイル内で冷媒を凝縮させてコイル周辺の氷を解氷させることにより氷蓄熱利用を行う氷蓄熱槽を備えた空気調和装置において、上記氷蓄熱槽の底部に複数の底部材を横並びに配置し、少なくとも一つの底部材に空気供給手段を設け、上記底部材の上に上記空気供給手段を通じて供給された空気を貯留する空気貯留部を有した支持部材を掛け渡し、この支持部材に上記空気貯留部と連通してコイル周辺に空気を導入可能にした空気供給孔を形成したことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２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、上記コイル内で冷媒を蒸発させて製氷することにより氷蓄熱を行うと共に、上記コイル内で冷媒を凝縮させてコイル周辺の氷を解氷させることにより氷蓄熱利用を行う空気調和装置において、上記氷蓄熱槽の底部に複数の底部材を横並びに配置し、少なくとも一つの底部材に空気供給手段を設け、上記底部材の上に上記空気供給手段を通じて供給された空気を貯留する空気貯留部を有した支持部材を掛け渡し、この支持部材に上記空気貯留部と連通してコイル周辺に空気を導入可能にした空気供給孔を形成したことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のものにおいて、上記コイルの下部が上記支持部材の下部空間内に延出することを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１記載のものにおいて、上記空気供給手段を有した底部材および支持部材がそれぞれ下面を開口した箱形部材からなり、上記コイルが支持部材の側壁に固定されていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項４記載のものにおいて、上記支持部材の内側に空気貯留部を分割する仕切り体を設けたことを特徴とする。
【００１４】
【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。
【００１５】
図１は、本発明に係る蓄熱ユニットを備えた空気調和装置の一実施の形態が適用された氷蓄熱ユニットを備えた空気調和装置を示し、製氷運転時の管路図である。図２は、図１の一実施の形態における冷房運転時の管路図である。
【００１６】
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、蓄熱ユニットとしての氷蓄熱ユニット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の並列配置された冷媒配管３０，３１及び３２を接続する冷媒配管１５Ａ及び１５Ｂとが、氷蓄熱ユニット１２の冷媒配管１６，１７により接続される。冷媒配管１５Ａが冷媒配管１６に、冷媒配管１５Ｂが冷媒配管１７に接続される。
【００１７】
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。
【００１８】
利用側ユニット１３は、冷媒配管３０，３１，３２のそれぞれに利用側熱交換器２４，２５，２６が配設され、これら冷媒配管３０，３１，３２において利用側熱交換器２４，２５，２６近傍に電動膨張弁２７，２８，２９が配設されて構成される。これらの電動膨張弁２７，２８，２９は、空調負荷に応じて開度が調整される。
【００１９】
上記氷蓄熱ユニット１２は、コイル３５を収容した蓄熱槽としての氷蓄熱槽３６を備えるとともに、冷媒配管１６にレシーバタンク３７、電動膨張弁３８及び第１電動開閉弁４１が、熱源側ユニット１１側から利用側ユニット１３へ向かい順次配設される。また、冷媒配管１６には、電動膨張弁３８と第１電動開閉弁４１との間に、接続配管３９を介してコイル３５の一端が接続される。コイル３５の他端は、接続配管４０を介して氷蓄熱ユニット１２の冷媒配管１７に接続され、この接続配管４０に第２電動開閉弁４２が配設される。更に、冷媒配管１６には、レシーバタンク３７と電動膨張弁３８との間に、第３電動開閉弁４３を備えた接続配管４４の一端が接続される。この接続配管４４の他端は、接続配管４０における第２電動開閉弁４２とコイル３５との間に接続される。
【００２０】
上記氷蓄熱槽３６内には二次媒体としての水が充填され、コイル３５は水没状態で配設される。空気調和装置１０の蓄熱運転としての製氷運転時には、コイル３５内に、熱源側熱交換器２１からの一次媒体としての液冷媒が流入して蒸発し、これにより、コイル３５の外周に氷が付着して形成されて、この氷に冷熱が蓄熱される。空気調和装置１０の放熱運転としての解氷冷房運転時には、コイル３５内に、熱源側熱交換器２１からの液冷媒が満杯状態で流入し、この液冷媒は、コイル３５外周に付着した氷を融解し、この氷に蓄熱された冷熱の放熱により過冷却状態となる。
【００２１】
［Ａ］製氷運転（図１）
図１に示す空気調和装置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３６内のコイル３５へ供給し、氷蓄熱槽３６内に氷を作る運転である。
【００２２】
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４１及び第３電動開閉弁４３が閉弁され、電動膨張弁３８及び第２電動開閉弁４２が開弁操作される。また、利用側ユニット１３の電動膨張弁２７，２８及び２９は閉弁する。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の電動膨張弁３８を経て減圧され、氷蓄熱槽３６内のコイル３５へ流入する。このコイル３５内に流入した冷媒は蒸発されて、コイル３５の外周に氷を付着した状態で形成する。その後、コイル３５内のガス冷媒は、接続配管４０及び第２電動開閉弁４２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。
【００２３】
この製氷運転によって氷蓄熱槽３６内に氷が形成され、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。
【００２４】
［Ｂ］解氷冷房運転（図２）
図２に示す空気調和装置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３６内のコイル３５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。
【００２５】
この場合には、氷蓄熱ユニット１２において、第２電動開閉弁４２が閉弁され、第１電動開閉弁４１及び第３電動開閉弁４３が開弁され、電動膨張弁３８の開度が後述の如く調整される。また、利用側ユニット１３の電動膨張弁２７，２８及び２９が開弁される。
【００２６】
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の冷媒配管１６、接続配管４４及び第３電動開閉弁４３を経て氷蓄熱槽３６内のコイル３５へ流入する。このコイル３５内に流入した液冷媒は、コイル３５内を満杯状態で流れ、コイル３５の外周に付着した氷を解氷し、この氷に蓄熱された冷熱により過冷却状態となる。その後、コイル３５内の過冷却状態の液冷媒は、接続配管３９、第１電動開閉弁４１及び冷媒配管１６、並びに利用側ユニット１３の冷媒配管１５Ａ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のそれぞれにより蒸発して室内を冷房する。
【００２７】
その後、ガス冷媒は、冷媒配管３０，３１，３２及び冷媒配管１５Ｂを通り、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。
【００２８】
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３６内の氷に蓄熱された冷熱を利用し、氷蓄熱槽３６のコイル３５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。
【００２９】
また、上述の解氷冷房運転においては、氷蓄熱ユニット１２において、コイル３５から接続配管３９を介し第１電動開閉弁４１側の冷媒配管１６へ流入した液冷媒温度Ｅ１が、利用側ユニット１３における利用側熱交換器２４，２５，２６内の液冷媒温度Ｅ２よりも低いときに、電動膨張弁３８の開度が調整されて、氷蓄熱槽３６内のコイル３５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。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、コイル３５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。
【００３０】
「Ｃ」通常冷房運転（図２）
図２に示す空気調和装置１０における通常冷房運転は、氷蓄熱ユニット１２における氷蓄熱槽３６内の氷に蓄熱された冷熱を利用しないで実施される冷房運転であり、第２電動開閉弁４２及び第３電動開閉弁４３が閉弁され、電動膨張弁３８及び第１電動開閉弁４１が開弁される。また、利用側ユニット１３における電動膨張弁２７，２８及び２９は開弁される。
【００３１】
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の冷媒配管１６、電動膨張弁３８及び第１電動開閉弁４１を通り、利用側ユニット１３の冷媒配管１５Ａ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のそれぞれにより蒸発して室内を冷房した後、冷媒配管１５Ｂを通り、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。
【００３２】
「Ｄ」本実施形態による氷蓄熱槽３６の構造
図３は、氷蓄熱槽３６の内部構造の一部を示している。この氷蓄熱槽３６内には水張りされており、蛇行配置された上記コイル３５（図１）が、その上端部３５Ａを水面上に突出させて設けられている。製氷運転時には、コイル３５内で冷媒を蒸発させて製氷することにより氷蓄熱を行うと共に、解氷運転時には、コイル３５内で冷媒を凝縮させてコイル３５周辺の氷を解氷させることにより氷蓄熱利用を行う。この解氷時には、図５に示すように、コイル３５周辺の氷１００が氷解し、この氷解によってコイル３５周辺には環状の水柱９１が形成される。
【００３３】
本実施形態では、図４に示すように、上記氷蓄熱槽３６の底部に、複数の底部材１１１が横並びに配置され、その内の少なくとも一つの底部材１１１Ａには空気供給手段（パイプ）９５が設けられている。
【００３４】
これら底部材１１１，１１１Ａの上には、上記パイプ９５を通じて供給された空気を貯留する空気貯留部９２を有した複数の支持部材９３が、当該底部材１１１に略直交するように掛け渡されている。
【００３５】
上記底部材１１１，１１１Ａおよび支持部材９３は、それぞれ下面を開口した箱形部材からなっており、上記パイプ９５を通じて空気が供給されると、まず一つの底部材１１１Ａの内部に空気が貯留され、ついでこの底部材１１１Ａの上面に形成された貫通孔１１３を通じてすべての支持部材９３の空気貯留部９２に空気が均一に行き渡って貯留される。
【００３６】
この支持部材９３の側壁９６には蛇行したコイル３５の直管部３５Ｂが固定具９７を用いて固定され、このコイル３５の曲管部（下部）３５Ｃは支持部材９３の下部空間９４内に延出している。この固定具９７の近傍には細孔からなる空気供給孔９８が形成され、この空気供給孔９８は空気貯留部９２と連通してコイル３５の直管部３５Ｂ周辺に空気を導入可能に形成されている。
【００３７】
本実施形態では、上述した製氷運転時、図１に示すように、コイル３５周辺に氷１００が製氷される。この場合、コイル３５の上端部３５Ａが水面上に突出しているため、この上端部３５Ａ周辺には製氷されない。
【００３８】
ついで、上述した解氷運転が実行されると、図５に示すように、まず、コイル３５周辺の氷が氷解し、この氷解によってコイル３５周辺に環状の水柱９１が形成される。また、この氷解によって支持部材９３の側壁９６に形成された空気供給孔９８が上記水柱９１に連通し、図３に示すように、この水柱９１内に空気の泡１０１が供給される。この泡１０１が水柱９１に供給されると、この泡１０１は水柱９１内を上昇して、水面上に突出したコイル３５の上端部３５Ａ近傍から外部に排気される。これによれば、水柱９１内に上昇水流が発生するため、伝熱性が向上し、融氷速度が促進される。
【００３９】
本実施形態では、以下▲１▼〜▲５▼の効果を奏する。
【００４０】
▲１▼支持部材９３が、いわゆる空気供給用パイプとコイル３５の下部３５Ｃを固定する支持部材とを兼ねるため、配管構造が簡素化され、コストダウンが図れると共に、氷蓄熱槽３６の組み立てが容易になる。
【００４１】
▲２▼パイプ９５を通じて空気が供給されると、まず一つの底部材１１１Ａの内部に空気が貯留され、ついでこの底部材１１１Ａの上面に形成された貫通孔１１３を通じてすべての支持部材９３の空気貯留部９２に空気が供給される構造であるため、すべての支持部材９３に空気が均一に貯留される。
【００４２】
▲３▼また従来のように、コイル３５と空気貯留部９２とが交差しないため、シール機能が不要になると共に、均一な抜気がおこなわれる。
【００４３】
▲４▼コイル３５が支持部材９３の側壁９６に固定されるため、解氷運転時には、このコイル３５の温度によって側壁周辺の氷が解氷し、空気供給孔９８と上記水柱９１とが連通する。そのため、従来のように、あらたな融氷手段を設けて連通させる必要がなく、配管構造が簡素化される。
【００４４】
▲５▼氷蓄熱槽３６の大きさが異なる場合であっても、支持部材９３を複数組み合わせる等して対応が図れるため、支持部材９３の共通化が図られる。
【００４５】
図６は、別の実施形態を示している。
【００４６】
これによれば、上記支持部材９３の内側に、その短手方向に延びて空気貯留部９２を複数分割する仕切り体１０３が設けられている。
【００４７】
この仕切り体１０３の高さＨ１は、支持部材９３の高さＨ２よりも低く形成され、この支持部材９３を氷蓄熱槽３６内に設置する場合、この支持部材９３が傾いて設置されたとしても、仕切り体１０３の高さＨ１によって、各室Ａ〜Ｃに貯留される空気量が一定に維持される。
【００４８】
従って、各室Ａ〜Ｃにおいて、上記泡１０１の出方に極端な差が生じることがなく、ほぼ均一な抜気が可能になる。
【００４９】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、支持部材を下面が開口した箱形部材で構成したが、これに限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の形態が適用されることは云うまでもない。
【００５０】
【発明の効果】
本発明では、支持部材が、いわゆる空気供給用パイプとコイルを固定する支持部材とを兼ねるため、配管構造が簡素化され、コストダウンが図れると共に、氷蓄熱槽の組み立てが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る蓄熱ユニットを備えた空気調和装置の一実施の形態が適用された氷蓄熱ユニットを備えた空気調和装置を示し、製氷運転時の管路図である。
【図２】図１の一実施の形態における冷房運転時の管路図である。
【図３】氷蓄熱槽の断面図である。
【図４】氷蓄熱槽の断面斜視図である。
【図５】コイル周辺の氷を示す断面図である。
【図６】別の実施形態を示す支持部材の斜視図である。
【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
２１　熱源側熱交換器
２４　利用側熱交換器
３５　コイル
３６　氷蓄熱槽
９１　水柱
９２　空気貯留部
９３　支持部材
９４　下部空間
９５　パイプ（空気供給手段）
９６　側壁
９７　固定具
９８　空気供給孔
１１１，１１１Ａ　底部材
【図１】
2004125323.tif 000003
【図２】
2004125323.tif 000004
【図３】
2004125323.tif 000005
【図４】
2004125323.tif 000006
【図５】
2004125323.tif 000007
【図６】
2004125323.tif 000008