JP3229111B2 - 氷蓄熱式空気調和機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は氷蓄熱式空気調和機に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の氷蓄熱式空気調和機の系統図が図
３に示されている。この氷蓄熱式空気調和機は氷蓄熱ユ
ニット１と室外ユニット２と室内ユニット３とからな
る。

【０００３】本機は夜間に氷蓄熱ユニット１に製氷し、
昼間の電力ピーク時に室外ユニット２内の圧縮機２６を
運転せず、この氷を解氷し、冷熱源とすることによって
冷房を行うもので、消費電力の大幅なピークカットを可
能とするものである。

【０００４】氷蓄熱ユニット１は氷蓄熱槽４、水ポンプ
５、冷媒ポンプ６、液溜７、絞り８、開閉弁１４，１
５，１６，１７，１８，１９，２０、逆止弁２１，２
２，２３，２４，２５等を備えている。氷蓄熱槽４内に
は仕切板９が設けられ、この仕切板９の上側には製氷室
１０が、下側には解氷室１１が形成されている。製氷室
１０内には製氷用伝熱管１２が、解氷室１１内には解氷
用伝熱管１３が設置されている。なお、製氷用伝熱管１
２と解氷用伝熱管１３とは直列に接続されている。

【０００５】室外ユニット２は圧縮機２６、四方切換弁
２７、室外熱交換器２８、絞り２９等を備えている。

【０００６】室内ユニット３は室内熱交換器３０、絞り
３１等を備えている。

【０００７】氷蓄熱ユニット１は室外ユニット２と接続
液管３２、接続ガス管３７を介して接続され、かつ、室
内ユニット３と接続液管３４、接続ガス管３５を介して
接続されている。

【０００８】この氷蓄熱式空気調和機は冷房運転、暖房
運転、製氷運転、解氷冷房運転の４つの運転モードが可
能であり、以下、各運転モードの作用を図３にて説明す
る。

【０００９】冷房運転では、圧縮機２６から吐出された
ガス冷媒は実線矢印で示すように、四方切換弁２７を経
て室外熱交換器２８に入り、ここで放熱することによっ
て、凝縮液化する。この液冷媒は接続液管３２を経て、
氷蓄熱ユニット１内に入り、その液管３３及びこれに介
装された開閉弁１９、逆止弁２４と接続液管３４を経て
室内ユニット３内に入る。そして、その絞り３１で絞ら
れることによって断熱膨張した後、室内熱交換器３０に
入り、ここで室内空気を冷却することによって蒸発気化
する。このガス冷媒は接続ガス管３５を経て氷蓄熱ユニ
ット１に入り、そのガス管３６を流過し、接続ガス管３
７を経て室外ユニット２に戻り、四方切換弁２７を経て
圧縮機２６に吸入される。

【００１０】暖房運転では、四方切換弁２７が上記と逆
に切り換えられ、圧縮機２６から吐出された冷媒は破線
矢印で示すように、四方切換弁２７、接続ガス管３７、
氷蓄熱ユニット１内のガス管３６、接続ガス管３５、室
内ユニット３の室内熱交換器３０、絞り３１、接続液管
３４、氷蓄熱ユニット１内の液管３３、開閉弁２０、逆
止弁２５、接続液管３２、室外ユニット２の絞り２９、
室外熱交換器２８、四方切換弁２７をこの順に経て圧縮
機２６に戻る。

【００１１】なお、上記冷房運転及び暖房運転では、氷
蓄熱ユニット１内の開閉弁１４，１５，１６，１７，１
８はいづれも閉とされ、かつ、水ポンプ５及び冷媒ホン
プ６は停止している。なお、冷房運転では開閉弁１９は
開、２０は閉とされ、暖房運転では開閉弁１９は閉、２
０は開とされる。製氷運転では、開閉弁１６が開、開閉
弁１４，１５，１７，１８，１９，２０が閉とされ、水
ポンプ５、冷媒ポンプ６は停止している。

【００１２】製氷運転では、圧縮機２６から吐出された
冷媒は、白抜き矢印で示すように、四方切換弁２７、室
外熱交換器２８、接続液管３２を経て氷蓄熱ユニット１
に入る。そして、そのバイパス液管３８に介装された開
閉弁１６を経て絞り８に入り、ここで絞られることによ
って断熱膨張した後、製氷用伝熱管液接続口１２ｂから
製氷用伝熱管１２内に入り、この中を流過する過程で管
外の水１００を冷却して、これを製氷用伝熱管１２の周
囲に氷結１０１を生じさせることによって蒸発気化す
る。このガス冷媒は製氷用伝熱管ガス接続口１２ａ、バ
イパスガス管３９、逆止弁２１、ガス管３６、接続ガス
管３７を経て、室外ユニット２に戻り、四方切換弁２７
を経て圧縮機２６に吸入される。

【００１３】解氷冷房運転では、圧縮機２６が停止さ
れ、水ポンプ５、冷媒ポンプ６が駆動される。そして、
開閉弁１４，１５，１７，１８が開とされ、開閉弁１
６，１９，２０が閉とされる。

【００１４】かくして、冷媒ポンプ６から吐出された液
冷媒は、黒塗矢印で示すように、冷媒ポンプ吐出管４
１、開閉弁１８、逆止弁２３、液管３３、接続液管３４
を経て、室内ユニット３内に入る。そして、その絞り３
１で断熱膨張した後、室内熱交換器３０に入り、ここで
室内空気を冷却することによって蒸発気化する。このガ
ス冷媒は接続ガス管３５を経て氷蓄熱ユニット１に入
る。そして、ガス管３６、バイパスガス管３９に介装さ
れた開閉弁１４を経て、伝熱管ガス接続口１２ａから製
氷用伝熱管１２に流入する。製氷用伝熱管１２と解氷用
伝熱管１３は製氷用伝熱管液接続口１２ｂと解氷用伝熱
管入口１３ａとにより直列に接続されており、解氷用伝
熱管１３に流入する。製氷用伝熱管１２に流入したガス
冷媒はその管外に付着した氷１０１を融解することによ
って凝縮が進み二相状態の冷媒となる。ついで、この二
相状態になった冷媒は解氷用伝熱管１３に流入し、管外
の水と熱交換することにより完全に凝縮液化する。そし
て、この液冷媒は解氷用伝熱管出口１３ｂ、冷媒ポンプ
吸入管４０を経て冷媒ポンプ６に吸入され、ここで加圧
されて冷媒ポンプ吐出管４１から再び吐出される。この
間、解氷室１１内の水は水ポンプ吸入管４４に吸込ま
れ、水ポンプ５によって付勢されて、水ポンプ吐出管４
５より製氷室１０上に噴出し、製氷用伝熱管１２のまわ
りを流過して、製氷用伝熱管１２に付着している氷１０
１を外側から融解する。そして、仕切板９の先端すきま
を通って解氷室１１内に入り、解氷用伝熱管１３のまわ
りを流過して、管内の冷媒と熱交換、昇温する。

【００１５】解氷冷房運転時の定常的な冷媒循環は上記
のようであるが、そのスタート時においては、液溜７内
に貯溜されている液冷媒が液管３３、バイパス液管３
８、開閉弁１５、バイパスガス管３９を経て製氷用伝熱
管１２、解氷用伝熱管１３に送り込まれる。

【００１６】５０は本空気調和機の運転制御を行うコン
トローラであり、図２にコントローラ５０を構成する要
部制御ブロック図が示されている。

【００１７】室内熱交換器３０（図２には図示せず）に
吸い込まれる室内空気温度を検出する温度センサ５５の
検出値、室内温度の設定器５６の設定値、運転スイッチ
５７、ピークカット運転スイッチ５８等の切換信号がＡ
／Ｄ変換器５１でデジタル信号に変換され、インターフ
ェース５２を経て、中央処理装置（ＣＰＵ）５３に入
り、ここで所定の演算処理、制御処理が施され、運転モ
ードが決定される。そしてインターフェース５４を経
て、圧縮機２６、四方切換弁２７、水ポンプ５、冷媒ポ
ンプ６、開閉弁１４，１５，１６，１７，１８，１９，
２０に出力され、運転モードに応じた圧縮機、水ポン
プ、冷媒ポンプの発停、開閉弁１４〜２０の開閉が実施
される。なお、中央処理装置（ＣＰＵ）５３には、製氷
運転を行う時間帯（例えば２２時〜８時）及び解氷冷房
運転を行う時間帯（例えば１３時〜１６時）が記憶され
ている。

【００１８】しかして、夏期、ピークカット運転を行う
場合は、運転スイッチ５７、ピークカット運転スイッチ
５８を投入すると夜間（２２時〜８時）に製氷運転さ
れ、昼間、通常の冷房運転中、１３時になると解氷冷房
運転に切換わり、１６時になると通常の冷房運転に戻る
というピークカット運転が実施される。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の氷蓄熱式空
気調和機には解決すべき次の課題があった。

【００２０】即ち、従来の氷蓄熱式空気調和機において
は、夏期ピークカット運転とすると、夜間（例えば２２
時〜８時）に製氷運転がされ、昼間通常の運転中、所定
時刻（例えば１３時）になると解氷冷房運転に切換わ
り、所定時刻（例えば１６時）になると通常の冷房運転
に戻る。

【００２１】通常の冷房運転から解氷冷房運転に切換え
が中央処理装置（ＣＰＵ）５３で決定されると、同時に
圧縮機２６が停止され、水ポンプ５と冷媒ポンプ６が駆
動される。また、開閉弁１４，１５，１７，１８が開と
され、開閉弁１６，１９，２０が閉とされる。

【００２２】そうすると、液溜７内に貯溜されている液
冷媒が液管３３、バイパス管３８、開閉弁１５、バイパ
スガス管３９を経て製氷用伝熱管１２、解氷用伝熱管１
３に移行するが、液溜７内の液冷媒の全量が移行するに
は相応の時間を要する。解氷冷房運転に切換った時点で
は製氷用伝熱管１２、解氷用伝熱管１３にはガス冷媒が
入っており、上記の液溜７内液冷媒の全量移行が完了す
るまでは、冷媒ポンプ６はガス冷媒を吸引するので、潤
滑不良となり機能低下を来たすという問題があった。ま
た、それにより摩耗、発熱等によって寿命が低下すると
いう問題があった。

【００２３】本発明は上記課題解決のため、解氷冷房運
転に入っても冷媒ポンプがガス冷媒を吸引することのな
い氷蓄熱式空気調和機を提供することを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の解決
手段として、圧縮機、室外熱交換器等を備える室外ユニ
ットと、室内熱交換器、絞り等を備える室内ユニット
と、製氷用伝熱管等を配設した氷蓄熱槽、解氷冷房運転
時に液冷媒を圧送する冷媒ポンプ等を備える氷蓄熱ユニ
ットとを具備し、前記氷蓄熱ユニットを、前記室外ユニ
ットと室内ユニットとを接続する液冷媒側配管とガス冷
媒側配管との間に介装し、製氷運転時、前記室外ユニッ
トで凝縮液化された液冷媒を氷蓄熱槽内の製氷用伝熱管
に循環させて氷蓄熱槽内に製氷し、解氷冷房運転時、前
記室内ユニットで蒸発気化されたガス冷媒を前記氷蓄熱
槽内の製氷用伝熱管に循環させて凝縮液化し前記冷媒ポ
ンプを介して室内ユニットに循環させるよう接続冷媒配
管で接続すると共に、前記製氷運転時及び圧縮機駆動冷
房運転時に高圧側となる前記液冷媒側配管に液溜を備え
た氷蓄熱式空気調和機であって、解氷冷房運転開始時、
前記冷媒ポンプの運転を所定時間遅らせて始動させる遅
延手段を設けてなることを特徴とする氷蓄熱式空気調和
機、を提供しようとするものである。

【００２５】

【作用】本発明は上記のように構成されるため、次の作
用を有する。

【００２６】即ち、解氷冷房運転開始時、冷媒ポンプを
所定時間、遅らせて始動する遅延手段を備えるので、夏
期ピークカット運転時、所定時刻（例えば１３時）にな
り、冷房運転から解氷冷房運転に切り換った時、開閉弁
の開閉切換による冷媒回路の切換え、圧縮機の停止、水
ポンプの始動は同時に行われるが、冷媒ポンプのみは所
定時間（例えば６０秒）遅れて始動するため、液溜内の
液冷媒が全量、製氷用伝熱管、解氷用伝熱管に移動した
後、冷媒ポンプが運転を始めることとなり、ガス冷媒を
吸引することがない。

【００２７】

【実施例】本発明の一実施例を図３を援用し、図１によ
り説明する。なお、従来例と同様の構成部材には同符号
を付し、必要ある場合を除き、説明を省略する。

【００２８】図１は本実施例の制御ブロック図で、５０
ａは氷蓄熱式空気調和機の運転制御を行うコントロー
ラ、５９はコントローラ５０ａ内の中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）５３と冷媒ポンプ６を連結する信号線に介装された
遅延手段である。その他の構成は従来例と同様である。

【００２９】次に上記構成の作用について説明する。

【００３０】室内空気温度センサ５５の検出値、室内温
度設定器５６の設定値、運転スイッチ５７、ピークカッ
ト運転スイッチ５８等の切換信号がＡ／Ｄ変換器５１で
デジタル信号に変換され、インターフェース５２を経
て、中央処理装置５３に入力される。

【００３１】ここで所定の演算処理、制御処理が施され
運転モードが決定される。通常の冷房運転から解氷冷房
運転への切換えが決定されると、この信号が開閉弁１４
〜２０に出力され、開閉弁１４，１５，１７，１８が開
とされ、開閉弁１６，１９，２０が閉とされ、冷媒回路
が冷房回路から解氷冷房回路に切換わる。同時に圧縮機
２６に停止指令、水ポンプ５及び冷媒ポンプ６に始動指
令が出力される。しかし、冷媒ポンプ６の始動指令信号
は一旦、遅延手段５９に入り、所定時間（例えば６０
秒）遅らせて冷媒ポンプ６に入力されるので、冷媒回路
の切換え、圧縮機２６の停止、水ポンプ５の始動から所
定時間（例えば６０秒）遅れて冷媒ポンプ６は始動す
る。

【００３２】上記冷媒ポンプ６の始動遅延時間は液溜７
内に貯溜されている液冷媒が全量、製氷用伝熱管１２、
解氷用伝熱管１３内に移行するのに要する時間以上に設
定される。この結果、冷媒ポンプ６はその始動時にガス
冷媒を吸引することがない。

【００３３】なお、本実施例では本発明内容の理解を得
やすくするためもあり、コントローラ５０ａ内に、従来
の中央処理装置（ＣＰＵ）５３は変更しないで、遅延手
段５９を追設したものとしたが、中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）５３内の演算、処理ソフトを修正、変更することに
より、上記機能を中央処理装置（ＣＰＵ）５３内に組み
込んでもよい。

【００３４】その他の構成、作用は図２、図３に示す従
来のものと同様であり、対応する部材には同じ符号が付
されている。

【００３５】以上の通り本実施例によれば氷蓄熱式空気
調和機の運転が、解氷冷房運転に切換っても液溜７内の
液冷媒が全量、製氷用伝熱管１２、解氷用伝熱管１３に
移動し切るまで冷媒ポンプ６が始動しないよう遅延手段
５９が働くので、冷媒ポンプ６がガス冷媒を吸引するこ
とがなく、従って、従来のように潤滑不良を生じて機能
低下を来たすことがないという利点がある。

【００３６】また、その結果、従来のように摩耗、発熱
が生じないので冷媒ポンプの寿命が延びるという利点が
ある。

【００３７】

【発明の効果】本発明の氷蓄熱式空気調和機は、圧縮
機、室外熱交換器等を備える室外ユニットと、室内熱交
換器、絞り等を備える室内ユニットと、製氷用伝熱管等
を配設した氷蓄熱槽、解氷冷房運転時に液冷媒を圧送す
る冷媒ポンプ等を備える氷蓄熱ユニットとを具備し、前
記氷蓄熱ユニットを、前記室外ユニットと室内ユニット
とを接続する液冷媒側配管とガス冷媒側配管との間に介
装し、製氷運転時、前記室外ユニットで凝縮液化された
液冷媒を氷蓄熱槽内の製氷用伝熱管に循環させて氷蓄熱
槽内に製氷し、解氷冷房運転時、前記室内ユニットで蒸
発気化されたガス冷媒を前記氷蓄熱槽内の製氷用伝熱管
に循環させて凝縮液化し前記冷媒ポンプを介して室内ユ
ニットに循環させるよう接続冷媒配管で接続すると共
に、前記製氷運転時及び圧縮機駆動冷房運転時に高圧側
となる前記液冷媒側配管に液溜を備えた氷蓄熱式空気調
和機であって、解氷冷房運転開始時、前記冷媒ポンプの
運転を所定時間遅らせて始動させる遅延手段を設けてな
るように構成されるので次の効果を有する。

【００３８】即ち、本発明においては、氷蓄熱式空気調
和機が冷房運転から解氷冷房運転に切り換った時（開閉
弁１４〜２０の開閉切換による冷媒回路の切換え、圧縮
機の停止、水ポンプの始動は同時に行われる）、冷媒ポ
ンプは所定時間（例えば６０秒）遅れて始動するよう遅
延手段を備えるため、液溜内に貯溜されている液冷媒が
全量、製氷用伝熱管及び解氷用伝熱管内に移動して後、
始動することとなり、冷媒ポンプはその始動時、ガス冷
媒を吸引することがない。従って潤滑不良に陥ることが
なくなり、機能低下が生じない。

【００３９】また、潤滑不良のための異常摩耗、異常発
熱がなくなり、耐久性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る制御ブロック図、

【図２】従来の氷蓄熱式空気調和機の要部制御ブロック
図

【図３】従来の氷蓄熱式空気調和機の系統図である。

【符号の説明】

１ 氷蓄熱ユニット ２ 室外ユニット ３ 室内ユニット ４ 氷蓄熱槽 ５ 水ポンプ ６ 冷媒ポンプ １２ 製氷用伝熱管 ２６ 圧縮機 ２８ 室外熱交換器 ３０ 室内熱交換器 ３１ 絞り ５０ａ コントローラ ５３ 中央処理装置 ５９ 遅延手段

フロントページの続き (72)発明者 大塚 高秋 愛知県西春日井郡西枇杷島町字旭町３丁 目１番地 三菱重工業株式会社エアコン 製作所内 (72)発明者 花井 実 名古屋市中村区岩塚町字高道１番地 三 菱重工業株式会社名古屋研究所内 (72)発明者 水上 春信 名古屋市中村区岩塚町字高道１番地 三 菱重工業株式会社名古屋研究所内 (56)参考文献 特開 平４−260756（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 5/00 102 F24F 11/02 102 F25C 1/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、室外熱交換器等を備える室外ユ
   ニットと、室内熱交換器、絞り等を備える室内ユニット
   と、製氷用伝熱管等を配設した氷蓄熱槽、解氷冷房運転
   時に液冷媒を圧送する冷媒ポンプ等を備える氷蓄熱ユニ
   ットとを具備し、前記氷蓄熱ユニットを、前記室外ユニ
   ットと室内ユニットとを接続する液冷媒側配管とガス冷
   媒側配管との間に介装し、製氷運転時、前記室外ユニッ
   トで凝縮液化された液冷媒を氷蓄熱槽内の製氷用伝熱管
   に循環させて氷蓄熱槽内に製氷し、解氷冷房運転時、前
   記室内ユニットで蒸発気化されたガス冷媒を前記氷蓄熱
   槽内の製氷用伝熱管に循環させて凝縮液化し前記冷媒ポ
   ンプを介して室内ユニットに循環させるよう接続冷媒配
   管で接続すると共に、前記製氷運転時及び圧縮機駆動冷
   房運転時に高圧側となる前記液冷媒側配管に液溜を備え
   た氷蓄熱式空気調和機であって、解氷冷房運転開始時、
   前記冷媒ポンプの運転を所定時間遅らせて始動させる遅
   延手段を設けてなることを特徴とする氷蓄熱式空気調和
   機。