(57)【要約】【課題】氷蓄熱ユニットを複数種類の室外機と組み合せる場合、設計・製造の手間を少なくし、氷蓄熱ユニットと室外機との組み合わせの間違いを少なくする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及びこの氷蓄熱槽１６に水没状態で配設される蓄熱熱交換器１７を有する氷蓄熱ユニット３と、圧縮機１１、室外熱交換器１４及びアキュームレータ１２等を有する室外機４とを備え、氷蓄熱ユニット３には製氷完了の水位位置に設けられる水位センサを設け、この水位センサが製氷運転時に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、前記氷蓄熱ユニット３を製氷量の異なる複数の室外機のいずれかと組み合せて用いる場合、それぞれの製氷量に合わせて氷蓄熱槽１６の製氷完了時の水位位置を予め算定し、これら水位位置にそれぞれ水位センサ３４、３５、３６を設けた。【選択図】      図４
2004301400.tif 000002
【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及びこの氷蓄熱槽に水没状態で配設される蓄熱熱交換器を有する氷蓄熱ユニットと、圧縮機、室外熱交換器及びアキュームレータ等を有する室外機とを備え、氷蓄熱ユニットには製氷完了の水位位置に設けられる水位センサを設け、この水位センサが製氷運転時に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、
前記氷蓄熱ユニットを製氷量の異なる複数の室外機のいずれかと組み合せて用いる場合、それぞれの製氷量に合わせて氷蓄熱槽の製氷完了の水位位置を予め算定し、これら水位位置のそれぞれに水位センサを設けたことを特徴とする氷蓄熱式空気調和装置。
【請求項２】
前記室外機には製氷完了の信号を受信する制御装置を備え、この制御装置には前記複数の水位センサのいずれかを着脱自在に接続す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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、氷蓄熱槽を有する氷蓄熱ユニットを備えた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、室内機、室外機及び氷蓄熱ユニットを備え、氷蓄熱ユニットに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、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、設定された水位位置には水位センサとしての温度センサが設けられ、この温度センサが所定温度以下の温度を検知した時点で製氷を完了するようにしている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
前記水位センサは製氷完了の水位位置に設置固定されたセンサ取付具内に挿入され、センサ取付具は、氷蓄熱槽の上部に配設された冷媒管に、例えば、ロー付けにて堅固に固定される。
【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、前記氷蓄熱ユニットは、同一形態の氷蓄熱槽を用いて空調能力の異なる複数種類の室外機と組合わせることがあり、室外機は機種毎に異なる製氷量が設定されている。そのため、氷蓄熱ユニットは組み合せ機種毎に異なる製氷完了の水位位置が設定され、これら水位位置に合わせて水位センサを設ける必要があった。
【０００７】
しかしながら、製氷量の異なる室外機毎に、水位センサの取付位置の異なる氷蓄熱ユニットを設計製造するのでは、氷蓄熱ユニットの機種数が増えて、設計の手間や製造の効率を低下させばかりでなく、氷蓄熱ユニットと室外機との組合わせを間違えて手配・設置するおそれがあった。
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、氷蓄熱ユニットを複数種類の室外機と組み合せる場合、設計・製造の手間を少なくし、氷蓄熱ユニットと室外機との組合わせの間違いを少なくする氷蓄熱式空気調和装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【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及びこの氷蓄熱槽に水没状態で配設される蓄熱熱交換器を有する氷蓄熱ユニットと、圧縮機、室外熱交換器及びアキュームレータ等を有する室外機とを備え、氷蓄熱ユニットには製氷完了の水位位置に設けられる水位センサを設け、この水位センサが製氷運転時に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、前記氷蓄熱ユニットを製氷量の異なる複数の室外機のいずれかと組み合せて用いる場合、それぞれの製氷量に合わせて氷蓄熱槽の製氷完了の水位位置を予め算定し、これら水位位置のそれぞれに水位センサを設けたことを特徴とする。
【００１０】
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、前記室外機には製氷完了の信号を受信する制御装置を備え、この制御装置には前記複数の水位センサのいずれかを着脱自在に接続することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図１〜図４に基づき説明する。
【００１２】
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。
【００１３】
図１において、氷蓄熱式空気調和装置（以下空気調和装置という）１は、室内機２と氷蓄熱ユニット３と室外機４とを備え、室内機２と氷蓄熱ユニット３がユニット間配管５ａ、５ｂを介して、氷蓄熱ユニット３と室外機４がユニット間配管５ｃ、５ｄを介して連結されて構成されており、室外機４には空気調和装置１の運転を制御する制御装置６を有している。
【００１４】
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５ａ、５ｂに接続される。
【００１５】
室外機４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、さらにユニット間配管５ｃへ接続される。また、圧縮機１１の吐出側に冷媒管を介して、前記四方弁１３、室外熱交換器１４及び室外膨張弁１５が順次接続され、ユニット間配管５ｄへ接続される。
【００１６】
氷蓄熱ユニット３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。
【００１７】
前記Ｕ字管１８の一端は、ユニット間配管５ｄを介して室外機４の室外膨張弁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。そして蓄熱熱交換器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５ａと５ｃをつなぐ冷媒管へ接続される。また、Ｕ字管１８及び第２開閉弁２２間と、第１逆止弁２４及び室内用膨張弁２６間とが、第３開閉弁２３を介して接続される。
【００１８】
前記制御装置６は、室内機２及び氷蓄熱ユニット３の電気部品へ電気的に接続されており、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、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。
【００１９】
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。
【００２０】
図４は氷蓄熱槽の縦断面を示す説明図である。
【００２１】
図４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の冷熱を蓄熱する製氷運転時には、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の水位が上昇する。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。
【００２２】
ここで、本空気調和装置１は、前記氷蓄熱ユニット３に対して、３種類の室外機（例えば、圧縮機出力が４、５、６馬力）のうちいずれを組合わせることができ、これら３種類の室外機は機種毎に異なる製氷量が設定されている。氷蓄熱槽１６には注入される水量を一定にし、室外機の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の温度センサが用いられ、この温度センサが上昇した水に接して水温を検知する。
【００２３】
次に、温度センサ、温度センサを取り付けるセンサ取付具、センサ取付具を固定する前記Ｕ字管について説明する。
【００２４】
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には同径で有底筒状の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、銅製で熱伝導性が良く、外部の熱を内部に伝えやすくなっており、その底面が組み合わされる各室外機の製氷完了の水位位置に合わせてある。そして、センサ取付具３１、３２、３３の底面は、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。
【００２５】
これらセンサ取付具３１、３２、３３には、それぞれ温度センサ３４、３５、３６が挿入される。温度センサ３４、３５、３６はそれぞれセンサ取付具３１、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、３２、３３の底部に当接するまで入れられる。またこれら温度センサ３４、３５、３６にはそれぞれ制御装置６まで届く接続電線を有し、リード線の先端には制御装置６に接続するためのコネクタが付けられている。
【００２６】
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、氷蓄熱ユニット３と１台の室外機４とを組合わせる場合、室外機４に対応した温度センサ（例えば３４）のコネクタが制御装置６に接続される。そして、本空気調和装置１において、製氷運転時にＵ字管１８には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が水に漬かりはじめると、この水によりセンサ取付具３１が冷却される。温度センサ３４が５℃以下の温度を検出すると、この検出信号が制御装置６に送信される。制御装置６は製氷が完了したと判断し、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。
【００２７】
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。
【００２８】
（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。
【００２９】
圧縮機１１から吐出された冷媒が、室外機４の四方弁１３、室外熱交換器１４、室外膨張弁（全開）１５、ユニット間配管５ｄ、Ｕ字管１８、蓄熱膨張弁（開度制御）１９、蓄熱熱交換器１７、二方弁２７、ユニット間配管５ｃ、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。
【００３０】
氷蓄熱槽１６内に氷が生成され、水位が上昇し、水位が製氷運転完了位置に達すると、温度センサ３４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。
【００３１】
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。
【００３２】
（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。
【００３３】
圧縮機１１から吐出された冷媒は、室外機４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、ユニット間配管５ｄを経て氷蓄熱ユニット３へ入る。氷蓄熱ユニット３ではＵ字管１８を通った冷媒が２つに分岐される。そして、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。合流した冷媒は、室内用膨張弁２６で減圧され、室内熱交換器７、ユニット間配管５ａ、５ｃ、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１６の氷を利用した氷利用冷房運転を行う。
【００３４】
（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、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。
【００３５】
圧縮機１１から吐出された冷媒は、室外機４の四方弁１３、室外熱交換器１４、室外膨張弁１５、ユニット間配管５ｄ、Ｕ字管１８、第３開閉弁２３、室内用膨張弁２６、ユニット間配管５ｂ、室内熱交換器７、ユニット間配管５ａ、５ｃ、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。
【００３６】
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。
【００３７】
本実施形態では、１種類の氷蓄熱ユニットに対し３種類の室外機を組合わせ可能としているが、これら室外機は２種類または４種類以上であっても良く、組合わせ数（または製氷量の異なる数）に対応して水位センサを設ければ良い。
【００３８】
【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、氷蓄熱ユニットを製氷量の異なる複数の室外機のいずれかと組み合せて用いる場合、それぞれの製氷量に合わせて氷蓄熱槽の製氷完了時の水位位置を算定し、これら水位位置にそれぞれ水位センサを設けているので、組み合せた室外機の製氷量に合った水位センサを選出して室外機の制御装置に接続することにより容易に室外機と氷蓄熱ユニットとを組合わせることができる。
【００３９】
また、１種類の氷蓄熱ユニットに対して複数機種の室外機を組み合せて設置することができるので、設計・製造の迅速化、効率化を図ることができる。
【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】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  氷蓄熱ユニット
４  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、３５、３６  温度センサ（水位センサ）
【図１】
2004301400.tif 000003
【図２】
2004301400.tif 000004
【図３】
2004301400.tif 000005
【図４】
2004301400.tif 000006