(57)【要約】【課題】複数の機種に同一形状の氷蓄熱槽を搭載する場合に、水位センサの取付位置が正しく取り付けられるようにした氷蓄熱式空気調和装置を提供する。【解決手段】水または氷を貯溜する氷蓄熱槽１６と、この氷蓄熱槽１６に水没状態で配設される蓄熱熱交換器１７と、製氷完了の水位位置に設けられる水位センサ３４とを備え、製氷運転時に前記水位センサ３４が製氷完了の水位を検知したときに製氷運転を終了するようにした氷蓄熱式空気調和装置１において、前記氷蓄熱槽１６を製氷量の異なる複数の機種に用いる場合、それぞれの機種毎に製氷完了の水位位置を予め算定し、これら水位位置にそれぞれセンサ取付具３１、３２、３３を設けると共に、前記水位センサ３４を前記センサ取付具３１（または３２、３３）のいずれかに取り付ける。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水または氷を貯溜する氷蓄熱槽と、この氷蓄熱槽に水没状態で配設される蓄熱熱交換器と、製氷完了の水位位置に設けられる水位センサとを備え、製氷運転時に前記水位センサが製氷完了の水位を検知したときに製氷運転を終了するようにした氷蓄熱式空気調和装置において、
前記氷蓄熱槽を製氷量の異なる複数の機種に用いる場合、それぞれの機種毎に製氷完了の水位位置を予め算定し、これら水位位置にそれぞれセンサ取付具を設けると共に、前記水位センサを前記センサ取付具のいずれかに取り付けることを特徴とする氷蓄熱式空気調和装置。
【請求項２】
前記水位センサはセンサ取付具に着脱自在に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の氷蓄熱式空気調和装置。
【請求項３】
前記水位センサは温度を検知する温度センサであることを特徴とする請求項１または２に記載の氷蓄熱式空気調和装置。
【請求項４】
前記センサ取付具は、製氷運転時に温度の高い冷媒が流れる冷媒管に密着して固定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の氷蓄熱式空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は氷蓄熱式空気調和装置に係り、特に、氷蓄熱槽の水位を検知する水位センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、氷蓄熱式空気調和装置は、水または氷を貯溜する氷蓄熱槽を有し、この氷蓄熱槽の水を凍らせて製氷しており、水が凍ると体積が膨張し氷蓄熱槽の水位が上昇することから、この水位上昇の幅でもって製氷量を算出設定している。
【０００３】
そして、製氷運転時には予め設定された製氷量になった時点、すなわち水位が予め設定された位置に達した時点で製氷運転を終了するようにしている。そのため、例えば、設定された水位位置に水位センサとしての温度センサを設け、この温度センサが水に浸り所定温度以下の低い温度を検知した時点で製氷の完了とし、製氷運転を終了している（例えば、特許文献１）。
【０００４】
また、従来の氷蓄熱式空気調和装置は、空調能力の異なる複数種類の機種に同一形態の氷蓄熱槽を採用しており、機種毎に異なる製氷量が設定される。そのため、機種毎に製氷完了の水位位置が設定され機種毎に異なる位置に水位センサが取り付けられる。但し、注入される水量は機種が異なっても一定にしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２ー２４３２１５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような氷蓄熱式空気調和装置では、空調能力の異なる機種であっても氷蓄熱槽が同一形態のものは、一連の機種として同じ時期に製造しており、水位センサの取付位置が機種毎に異なると、水位センサの取付位置を間違えて取り付けるおそれがあった。
【０００７】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、複数の機種に同一形態の氷蓄熱槽を搭載する場合に、水位センサの取付位置が正しく取り付けられるようにした氷蓄熱式空気調和装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、水または氷を貯溜する氷蓄熱槽と、この氷蓄熱槽に水没状態で配設される蓄熱熱交換器と、製氷完了の水位位置に設けられる水位センサとを備え、製氷運転時に前記水位センサが製氷完了の水位を検知したときに製氷運転を終了するようにした氷蓄熱式空気調和装置において、前記氷蓄熱槽を製氷量の異なる複数の機種に用いる場合、それぞれの機種毎に製氷完了の水位位置を予め算定し、これら水位位置にそれぞれセンサ取付具を設けると共に、前記水位センサを前記センサ取付具のいずれかに取り付けることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の氷蓄熱式空気調和装置において、前記水位センサはセンサ取付具に着脱自在に取り付けられることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の氷蓄熱式空気調和装置において、前記水位センサは温度を検知する温度センサであることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の氷蓄熱式空気調和装置において、前記センサ取付具は、製氷運転時に温度の高い冷媒が流れる冷媒管に密着して固定されることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図１〜図５に基づき説明する。
【００１３】
図１〜図３は、本発明に一実施形態における氷蓄熱式空気調和装置の冷媒回路図であり、図１は製氷運転時の冷媒の流れを示し、図２は氷利用冷房運転時の冷媒の流れを示し、図３は通常冷房運転時の冷媒の流れを示す。
【００１４】
図１において、氷蓄熱式空気調和装置１は、室内機２と室外機３を備え、これら室内機２と室外機３が、ガス冷媒管４及び液冷媒管５からなるユニット間配管により連結されて構成され、更に制御装置６を有する。
【００１５】
室内機２は、室内熱交換器７を備え、両端部がユニット間配管のガス冷媒４及び管液冷媒管５に接続される。
【００１６】
室外機３は圧縮機室８と氷蓄熱室９（図４参照）とを備えており、圧縮機室８には、圧縮機１１の吸込側に冷媒管を介して、アキュムレータ１２及び四方弁１３が順次接続され、また、圧縮機１１の吐出側に前記四方弁１３、室外熱交換器１４及び室外膨張弁１５が冷媒管を介して順次接続されて構成される。
【００１７】
氷蓄熱室９には、氷蓄熱槽１６を有しこの氷蓄熱槽１６内に蓄熱熱交換器１７が収納され、Ｕ字形冷媒管（以下Ｕ字管という）１８、蓄熱膨張弁１９、第１開閉弁２１、第２開閉弁２２、第３開閉弁２３、第１逆止弁２４、第２逆止弁２５、室内用膨張弁２６及び二方弁２７が冷媒管により接続されて構成される。
【００１８】
前記Ｕ字管１８の一端は、冷媒管にて室外膨張弁１５へ接続され、他端は２つに分岐されて、一方が蓄熱膨張弁１９、第１開閉弁２１、第１逆止弁２４、室内用膨張弁２６及びユニット管配管の液管５へ順次接続され、他方が第２開閉弁２２及び第２逆止弁２５へ順次接続されて、さらに蓄熱熱交換器１７と二方弁２７とにそれぞれ接続される。蓄熱熱交換器１７の他端は、蓄熱膨張弁１９と第１開閉弁２１の間へ接続され、二方弁２７の他端は、ユニット管配管のガス管４と四方弁１３の間へ接続される。また、Ｕ字管１８及び第２開閉弁間２２と、第１逆止弁２４及び室内用膨張弁２６間とが、第３開閉弁２３を介して冷媒管にて接続される。
【００１９】
図４は室外機の内部を示した平面図、図５は氷蓄熱槽の縦断面を示す説明図である。
【００２０】
図４、図５において、前記氷蓄熱槽１６内には、二次媒体としての水が充填され、蓄熱熱交換器１７は水没状態で配設される。そして、空気調和装置１の冷熱の蓄熱としての製氷運転時には、蓄熱熱交換器１７内に室外熱交換器１４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、蓄熱熱交換器１７の冷媒管外周に氷が付着して形成される。水が氷になることにより、氷蓄熱槽１６内は、水位が上昇する。また、蓄熱の放熱としての氷利用冷房運転時には、蓄熱熱交換器１７内に圧縮機１１からの高温高圧の冷媒が流入して蓄熱熱交換器１７の外周に付着した氷を融解する。氷が融解することにより、氷蓄熱槽１６内は、水位が下降する。
【００２１】
ここで、本氷蓄熱式空気調和装置１は、圧縮機の出力が４、５、６馬力の３種類の機種で同一形態の氷蓄熱槽１６を採用しており、室外機３は圧縮機の出力以外はぼ同じ形態をしている。これら３機種は機種毎に異なる製氷量が設定されており、氷蓄熱槽に注入される水量を一定にし、機種毎に製氷完了時の水位が算出設定される。この製氷完了時の水位の検出には水位センサとして上昇した水に接して水温を検知する温度センサが用いられている。
【００２２】
次に、この温度センサと、この温度センサが取り付けられるセンサ取付具と、このセンサ取付具を固定する前記Ｕ字管について説明する。
【００２３】
前記Ｕ字管１８は氷蓄熱槽１６内の上部に配置され、このＵ字管１８には銅製で有底筒状の３つのセンサ取付具３１、３２、３３がロー付けにて固定されている。これらセンサ取付具３１、３２、３３は、同径でそれぞれ長さが異なり、その底面が機種に応じた製氷完了時の水位位置に合わせてある。そして製氷運転時に氷蓄熱槽１６の水面上方に位置し、製氷運転の完了時に底面が水に漬かるようになっている。またセンサ取付具３１、３２、３３は、熱伝導性が良く、外部の熱を内部に伝えやすくなっている。
【００２４】
前記温度センサ３４は信号線にて制御装置６に接続されており、センサ取付具３１（または３２、３３）の上部開口から挿入され、温度センサ３４の下端部がセンサ取付具３１（または３２、３３）の底部に当接するように挿着される。またこの温度センサ３４は各センサ取付具３１、３２、３３に対して着脱自在に挿着できるので、搭載される機種に応じて付け替え可能になっている。これにより機種に応じて設定された製氷量がそれぞれ確保できると共に、付け間違えたときには容易に付け直すことができる。
【００２５】
このように構成された温度センサ３４、センサ取付具３１、３２、３３及びＵ字管１８において、Ｕ字管１８には、製氷運転時に凝縮器としての室外熱交換器１４から流出した温度の高い（３０〜４０℃）冷媒が流れ、温度センサ３４は低くても５℃より高い温度に保たれる。蓄熱槽１６の水位が上昇し、センサ取付具３１、３２、３３が水に漬かれば、この水によりセンサ取付具３１、３２、３３が冷却され温度センサ３４が５℃以下の温度を検出する。温度センサ３４が５℃以下の温度を検出したことにより、この検出温度が制御装置６に送信され、制御装置６は製氷が完了したことを認識する。これにより、制御装置６は圧縮機１１の運転を停止し、製氷運転を終了する。
【００２６】
前記制御装置６は、圧縮機１１の運転及び停止、冷房運転または暖房運転等のための四方弁１３の切り換え、室外膨張弁１５、蓄熱膨張弁１９及び室内用膨張弁２６の開度、並びに第１開閉弁２１、第２開閉弁２２、及び第３開閉弁２３及び二方弁２７の開閉操作をそれぞれ制御する。
【００２７】
この制御装置６よって空気調和装置が制御され、製氷運転、氷利用冷房運転、通常冷房運転、温水蓄熱運転、温水利用暖房運転及び通常暖房運転が選択して実施される。
【００２８】
次に、製氷運転、氷利用冷房運転及び通常冷房運転について説明する。なお、温水蓄熱運転、温水利用暖房運転及び通常暖房運転については説明を省略する。
【００２９】
（ａ）製氷運転（図１）
冷房運転を停止して氷蓄熱槽１６内に製氷し、氷蓄熱を実施する。この場合には、蓄熱膨張弁１９が開度制御され、室外膨張弁１５及び二方弁２７が開操作され、第１開閉弁２１、第２開閉弁２２、第３開閉弁２３及び室内用膨張弁２６が閉操作され、図１の太線に示す経路が形成される。
【００３０】
圧縮機１１から吐出された冷媒が、室外機３の四方弁１３、室外熱交換器１４、室外膨張弁（全開）１５、蓄熱膨張弁（開度制御）１９、蓄熱熱交換器１７、二方弁２７、四方弁１３、アキュムレータ１２を順次通り、圧縮機１１へ戻るように循環する。これによって、室外熱交換器１４が凝縮器、蓄熱熱交換器１７が蒸発器として機能し、氷蓄熱槽１６内に氷を作る。
【００３１】
氷蓄熱槽１６内に氷が生成され、水位が上昇し、水位が製氷運転の完了位置に達すると、温度センサが製氷運転完了を示す５℃以下の温度を検出し、この検出結果に基づいて制御装置６が圧縮機１１を停止する。
【００３２】
このように、温度センサ３４は、製氷運転中に凝縮された暖かい冷媒が流れるＵ字管１８に密着して設けられると共に、製氷運転中には水面より上方の位置に、製氷完了時には水没する位置に設けられるので、製氷運転中は低くても５℃以上を検出し、製氷運転完了時には５℃以下を検出する。この検出値の温度変化（温度低下）により、制御装置６が製氷完了時を認識し、圧縮機１１を停止することができる。
【００３３】
（ｂ）氷利用冷房運転（図２）
氷蓄熱槽１６内の氷を利用して氷利用冷房運転を実施する。この場合には、室外膨張弁１５、第１開閉弁２１、第２開閉弁２２及び第３開閉弁２３が開操作され、室内用膨張弁２６が開度制御され、蓄熱膨張弁１９及び二方弁２７が閉操作され、図２の太線に示す経路が形成される。
【００３４】
圧縮機１１から吐出された冷媒は、室外機３の四方弁１３、室外熱交換器１４、室外膨張弁（全開）１５を順次通り、蓄熱室９へ入る。蓄熱室９では２つに分岐され、一方は第３開閉弁２３を経て室内用膨張弁（開度制御）２６へ至り、他方は第２開閉弁２２、第２逆止弁２５、蓄熱熱交換器１７、第１開閉弁２１、第１逆止弁２４を経て室内用膨張弁（開度制御）２６へ至る。室内用膨張弁２６で合流した冷媒が室内用膨張弁２６で減圧され、室内熱交換器７、四方弁１３、アキュムレータ１２を順次通り、圧縮機１１へ戻るように循環する。これによって、蓄熱熱交換器１７が凝縮器、室内熱交換器７が蒸発器としてそれぞれ機能し、氷蓄熱槽の氷を利用した氷利用冷房運転を行う。
【００３５】
（ｃ）通常冷房運転（図３）
夏の夜間等、気温がさほど上昇しない（冷房負荷が小さい）ときには、通常冷房運転を実施する。この場合には、氷蓄熱室９において、第３開閉弁２３が開操作され、室内用膨張弁２６が開度制御され、蓄熱膨張弁１９、第１開閉弁２１及び第２開閉弁２２が閉操作され、図３の太線に示す経路が形成される。
【００３６】
圧縮機１１から吐出された冷媒は、循環する。室外機３の四方弁１３、室外熱交換器１４、室外膨張弁１５、第３開閉弁２３、室内用膨張弁２６、室内熱交換器７、四方弁１３、アキュムレータ１２を順次通り、圧縮機１１へ戻るように循環する。これにより、室外熱交換器１４が凝縮器、室内熱交換器７が蒸発器として機能し、氷蓄熱槽１６内の氷を利用しない通常の冷房運転を行う。
【００３７】
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はなく、要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００３８】
本実施形態では同一形態の氷蓄熱槽１６を製氷量の異なる３種類の機種に採用しているが、２機種あるいは４機種以上に採用しても良い。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の氷蓄熱式空気調和装置は、氷蓄熱槽を製氷量の異なる複数の機種に用いる場合、それぞれ機種毎の製氷完了時の水位位置を算定して設定し、それぞれの水位位置にセンサ取付具を設けるとともに、水位センサがセンサ取付具に着脱自在に取り付けられるので、それぞれの機種に合わせた製氷量を選出することができ、製氷量の変更も容易にすることができる。
【００４０】
また、室外機の製造終了後にも容易に製氷量を変更できるので、製造工程の効率化が図れるとともに、空気調和装置の設置時の煩雑さを減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における氷蓄熱式空気調和装置の冷媒回路図であり、製氷運転時の冷媒の流れを示す。
【図２】図１の冷媒回路図において氷利用冷房運転時の冷媒の流れを示す。
【図３】図１の冷媒回路図において通常冷房運転時の冷媒の流れを示す。
【図４】室外機の内部を示した平面図である。
【図５】氷蓄熱槽の縦断面を示す説明図である。
【符号の説明】
１  氷蓄熱式空気調和装置
２  室内機
３  室外機
６  制御装置
７  室内熱交換器
１１  圧縮機
１４  室外熱交換器
１５  室外膨張弁
１６  氷蓄熱槽
１７  蓄熱熱交換器
１８  Ｕ字形冷媒管
１９  蓄熱膨張弁
２１  第１開閉弁
２２  第２開閉弁
２３  第３開閉弁
２６  室内用膨張弁
３１、３２、３３  センサ取付具
３４  温度センサ（水位センサ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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