JP3294989B2 - 氷蓄熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、氷蓄熱装置に係
り、特に、水又は水溶液等の蓄熱媒体を過冷却状態まで
冷却した後、この過冷却状態を解消することにより氷を
生成し、該氷を蓄熱タンクに貯蔵するようにしたものに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、氷蓄熱型の空気調和装置等に
設けられている氷蓄熱装置として、冷房負荷のピーク時
における電力需要の軽減及びオフピーク時における電力
需要の拡大を図ることに鑑みて、冷房負荷のピーク時に
冷熱として利用するためのスラリー状の氷を冷房負荷の
オフピーク時に生成して蓄熱タンクに貯蔵しておくもの
が知られている。

【０００３】この種の氷蓄熱装置の一例として、例え
ば、特開平４−２５１１７７号公報に開示されているよ
うに、圧縮機、凝縮器、膨張機構及び蒸発器を冷媒配管
によって順次接続して成る冷媒循環回路と、蓄熱タン
ク、ポンプ、上記蒸発器との間で熱交換可能な過冷却水
生成熱交換器及び過冷却解消部を水配管によって順次接
続して成る水循環回路とを備えたものが知られている。

【０００４】そして、この種の氷蓄熱装置の製氷動作と
しては、蓄熱タンクから水配管へ取出した水を、過冷却
水生成熱交換器において蒸発器の冷媒と熱交換して過冷
却状態まで冷却し、過冷却解消部においてこの過冷却状
態を解消してスラリー状の氷を生成する。そして、この
氷を水配管を経て蓄熱タンクに供給して貯留する。

【０００５】また、何らかの原因で過冷却水生成熱交換
器において蓄熱媒体の過冷却状態が解消してしまい、こ
の過冷却水生成熱交換器の壁面等に氷が付着生成して凍
結が生じた場合には、水の流通抵抗の増大により製氷効
率が悪化するので、これを回避するために製氷運転を停
止し氷を除去するための解凍運転を行う。

【０００６】この解凍運転では、圧縮機からの高温の吐
出冷媒を蒸発器に供給し、この供給冷媒（ホットガス）
の温熱によって過冷却水生成熱交換器内の氷を融解す
る。また、これと同時に水循環回路のポンプを駆動し、
一部が融解することにより過冷却水生成熱交換器の壁面
から離脱した氷を水圧によって該過冷却水生成熱交換器
から押し流すようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
な解凍運転動作では、ポンプの駆動に伴って水循環回路
に水が循環しているので、水配管を経て蓄熱タンクに導
入する水が該蓄熱タンク内を撹拌し、またタンクに貯留
されている氷を融解することになる。つまり、上記ホッ
トガスによって加温された水が蓄熱タンクに供給される
ことになるので、製氷運転時に生成した氷が融解し、こ
の融解によって小片となった一部の氷が上記の撹拌作用
に伴って蓄熱タンクの水導出口から水循環回路に流れ出
てしまうといった状況が生じる。これでは、解凍運転の
終了時に水循環回路内に氷が残る可能性があり、この状
態で、製氷運転を再開すると、過冷却水がこの氷の周囲
で過冷却解消動作を行って、過冷却解消部以外で氷が生
成されてしまい、安定した製氷動作を行うことができな
くなる虞れがある。

【０００８】また、上述のようなポンプを駆動させた解
凍運転では、過冷却水生成熱交換器に、常に蓄熱タンク
から取出された水が導入されることになり、この水は蓄
熱タンク内の氷によって冷却されたものであるために、
過冷却水生成熱交換器内の水温を十分に上昇させること
ができない可能性があり、これでは、この過冷却水生成
熱交換器内の氷を迅速に融解することができなくなって
しまう。特に、過冷却水生成熱交換器の凍結が著しい
（氷の付着量が多い）場合には、凍結を完全に解消する
ために解凍時間を長く要したり、凍結が完全に解消しな
いまま製氷運転に切換ってしまう虞れがあり、製氷効率
の悪化や、製氷開始後、短時間のうちに再び凍結が発生
してしまうといった不具合がある。

【０００９】本発明は、これらの点に鑑みてなされたも
のであって、解凍運転時の動作を改良することにより、
短時間で迅速な解凍を可能とし、且つ解凍運転終了後に
おける製氷運転動作を安定して行うことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、解凍運転時、蓄熱媒体（水）の循環回
路では、蓄熱媒体を循環させないようにした。

【００１１】具体的に、請求項１記載の発明は、図１に
示すように、少なくとも圧縮機(1)及び冷却用熱交換器
(42a)を有する冷媒循環回路(A) と、蓄熱媒体を貯留す
る蓄熱タンク(T) と、蓄熱媒体を圧送する循環手段(P)
と、上記冷却用熱交換器(42a) との間で熱交換可能な過
冷却熱交換器(42)とが蓄熱媒体の循環が可能に接続され
て成る蓄熱循環回路(B) とを備える氷蓄熱装置であっ
て、上記循環手段(P) を駆動して上記蓄熱循環回路(B)
に蓄熱媒体を循環させると共に、上記冷却用熱交換器(4
2a) の冷媒と上記過冷却熱交換器(42)の蓄熱媒体とを熱
交換させて該蓄熱媒体を過冷却状態まで冷却し、該蓄熱
媒体を該過冷却熱交換器(42)から導出した後にその過冷
却状態を解消して氷を生成し、該氷を上記蓄熱タンク
(T) に回収する製氷運転を行う製氷運転手段(71)と、上
記過冷却熱交換器(42)の内部に凍結が発生すると凍結信
号を発する凍結判定手段(72)と、該凍結判定手段(72)か
ら凍結信号を受けると、上記圧縮機(1) からの吐出冷媒
を上記冷却用熱交換器(42a) に供給して上記過冷却熱交
換器(42)を加熱する解凍運転を行い、該解凍運転が終了
すると製氷運転を再開する解凍運転手段(73)と、解凍運
転時に上記循環手段(P)を停止して蓄熱媒体の循環を停
止させる循環停止手段(74)とが設けられている構成とし
ている。

【００１２】この構成により、製氷運転時には、製氷運
転手段(71)により、冷却用熱交換器(42a) で蒸発する冷
媒循環回路(A) の冷媒と、蓄熱循環回路(B) の過冷却熱
交換器(42)を流れる液相の蓄熱媒体とを熱交換させて該
蓄熱媒体を過冷却状態まで冷却し、この蓄熱媒体を過冷
却熱交換器(42)から導出した後に、その過冷却状態を解
消して氷を生成して該氷を蓄熱タンク(T) に回収する。
そして、この製氷運転時に過冷却熱交換器(42)の内部に
凍結が発生すると、凍結判定手段(72)が凍結信号を発
し、これを解凍運転手段(73)が受信する。そして、この
解凍運転手段(73)により、圧縮機(1) からの高温の吐出
冷媒が冷却用熱交換器(42a) に供給されて過冷却熱交換
器(42)を加熱する解凍運転が行われ、該解凍運転が終了
すると、製氷運転手段(71)の製氷運転に戻される。そし
て、この解凍運転の際、循環停止手段(74)が循環手段
(P) を停止する。これにより、解凍運転時には、蓄熱循
環回路(B) に蓄熱媒体が循環しなくなる。このため、従
来のように、蓄熱循環回路(B)に水が循環することで蓄
熱タンク(T) 内に貯留されている氷が融解、撹拌される
ことがなくなる。従って、蓄熱タンク(T) の氷の一部が
蓄熱循環回路(B) に流れ出て、解凍運転終了後の再製氷
時に、この蓄熱循環回路(B) に流れ出た氷の周囲で蓄熱
媒体の過冷却が解消してしまうといった状況の発生が回
避できる。また、過冷却熱交換器(42)内で蓄熱媒体が滞
留することになり、これによって該過冷却熱交換器(42)
内の温度を十分に上昇させることができて、氷を迅速に
融解することができる。

【００１３】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の氷蓄熱装置において、循環停止手段(74)は、冷却用熱
交換器(42a) への吐出冷媒の供給開始時から所定時間経
過後に循環手段(P) を停止する構成としている。

【００１４】この構成により、解凍運転の開始初期時に
は、循環手段(P) が駆動したまま、つまり、蓄熱循環回
路(B) を蓄熱媒体が循環した状態で圧縮機(1) から冷却
用熱交換器(42a) への吐出冷媒の供給が行われる。そし
て、その後、循環停止手段(74)により循環手段(P) が停
止することになる。このため、解凍運転の開始時には、
過冷却熱交換器(42)に未だ過冷却水が存在している可能
性があるので、この状態で蓄熱媒体の循環を急に停止さ
せると、その挙動により過冷却が解消してしまって過冷
却熱交換器(42)等での過冷却解消動作を助長してしまう
可能性があるが、上記の動作によれば過冷却熱交換器(4
2)の温度がある程度上昇した時点で循環手段(P) を停止
させることになるので、過冷却熱交換器(42)の凍結が促
進するようなことなしに解凍運転に移ることができる。

【００１５】請求項３記載の発明は、上記請求項１記載
の氷蓄熱装置において、解凍運転手段(73)は、凍結判定
手段(72)からの凍結信号を受けると、解凍運転を所定時
間実行し、循環停止手段(74)は、解凍運転が終了する前
に循環手段(P) の停止制御を終了して該循環手段(P) を
駆動する構成としている。

【００１６】この構成により、解凍運転に伴って過冷却
熱交換器(42)の壁面等から剥離した氷をポンプ(P) の駆
動により水圧によって該過冷却熱交換器(42)から押し流
し、その後、解凍運転を終了して製氷運転に移ることに
なる。つまり、過冷却熱交換器(42)から氷を流出させた
後、製氷運転に移ることができ、製氷運転の開始初期時
に過冷却熱交換器(42)に残留した氷が原因となって再び
凍結してしまうといったことを抑制できる。

【００１７】請求項４記載の発明は、上記請求項１記載
の氷蓄熱装置において、解凍運転手段(73)は、凍結判定
手段(72)からの凍結信号を受けると、解凍運転を所定時
間実行し、循環停止手段(74)は、冷却用熱交換器(42a)
への吐出冷媒の供給開始時から所定時間経過後に循環手
段(P) を停止すると共に、解凍運転が終了する前に該循
環手段(P) の停止制御を終了して該循環手段(P) を駆動
する構成としている。

【００１８】この構成により、上述した請求項２及び３
記載の発明に係る作用を共に得ることができ、解凍運転
開始初期時における凍結の助長や、解凍運転終了後の製
氷運転開始初期時における凍結の再発を抑制することが
できる。

【００１９】請求項５記載の発明は、上記請求項１記載
の氷蓄熱装置において、過冷却熱交換器(42)の配置空間
の温度を検出する温度検出手段(Th-1)を備え、解凍運転
手段(73)は、上記温度検出手段(Th-1)の出力を受け、過
冷却熱交換器(42)の配置空間の温度が低いほど解凍運転
時間を長く設定する構成とした。

【００２０】請求項６記載の発明は、上記請求項１記載
の氷蓄熱装置において、過冷却熱交換器(42)における蓄
熱媒体の過冷却度を検出する過冷却度検出手段(Th-W3)
を備え、解凍運転手段(73)は、上記過冷却度検出手段(T
h-W3) の出力を受け、製氷時の蓄熱媒体の過冷却度が低
いほど解凍運転時間を長く設定する構成とした。

【００２１】これら構成により、解凍運転時に、過冷却
熱交換器(42)の氷が融解し難い条件であるほど解凍運転
時間を長く設定することにより、確実な氷の融解を行う
ことができることになる。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。図２は本形態に係る氷蓄熱式空気調和
装置に備えられた冷媒循環回路(A) の全体構成を示して
いる。また、図３は蓄熱循環回路としての水循環回路
(B) の詳細図である。図２に示すように、本空気調和装
置は、室外ユニット(X) と複数の室内ユニット(Y,Y,Y)
とが上記冷媒循環回路(A) の一部を構成する液側及びガ
ス側の連絡管(RL,RG) により接続された所謂室内マルチ
タイプに構成されている。以下、冷媒循環回路(A) 及び
水循環回路(B) について説明する。

【００２３】−冷媒循環回路の説明− 先ず、冷媒循環回路(A) の主要回路構成について説明す
る。

【００２４】この冷媒循環回路(A) は、室外ユニット
(X) に備えられた圧縮機構(1) 、四路切換弁(2) 、室外
ファン(F) が近接配置された熱源側熱交換器としての室
外熱交換器(3) 、レシーバ(4) 及び第１室外電動膨張弁
(5) と、室内ユニット(Y) に備えられた複数の室内電動
膨張弁(6,6,6) 及び利用側熱交換器としての室内熱交換
器(7,7,7) とが冷媒配管(8) によって順に接続されて成
るメイン冷媒回路(A-1)を備えている。

【００２５】各機器の冷媒配管(8) による接続状態につ
いて詳しく説明すると、上記室外熱交換器(3) における
ガス側である一端にはガス側配管(10)が、液側である他
端には液側配管(11)が夫々接続されている。ガス側配管
(10)は、四路切換弁(2) によって圧縮機構(1) の吐出側
と吸込側とに切換可能に接続されている。つまり、この
ガス側配管(10)は、圧縮機構(1) の吐出側と四路切換弁
(2) とを接続する第１吐出ガスライン(10a) 、四路切換
弁(2) と室外熱交換器(3) とを接続する第２吐出ガスラ
イン(10b) 、四路切換弁(2) と圧縮機構(1) の吸入側と
を接続する吸入ガスライン(10c) を備えている。また、
この吸入ガスライン(10c) にはアキュムレータ(12)が設
けられている。

【００２６】一方、液側配管(11)は、室外熱交換器(3)
とレシーバ(4) とを接続する第１液ライン(11a) 、レシ
ーバ(4) と第１室外電動膨張弁(5) とを接続する第２液
ライン(11b) 、室外電動膨張弁(5) と液側連絡管(RL)と
を接続する第３液ライン(11c) を備えている。また、第
１液ライン(11a) には、室外熱交換器(3) からレシーバ
(4) へ向かう冷媒の流通のみを許容する逆止弁(CV1)
が、第３液ライン(11c)には、室外電動膨張弁(5) から
液側連絡管(RL)へ向かう冷媒の流通のみを許容する２個
の逆止弁(CV2,CV3) が夫々設けられている。

【００２７】また、第１液ライン(11a) における逆止弁
(CV1) とレシーバ(4) との間と、第３液ライン(11c) に
おける逆止弁(CV3) の下流側とは第４液ライン(11d) に
より接続されている。この第４液ライン(11d) には、第
３液ライン(11c) から第１液ライン(11a) へ向かう冷媒
の流通のみを許容する逆止弁(CV4) が設けられている。

【００２８】また、上記液側連絡管(RL)は、複数の室内
液配管(7a,7a,7a)を介して各室内熱交換器(7,7,7) の液
側に接続されている。この各室内液配管(7a,7a,7a)には
上記室内電動膨張弁(6,6,6) が設けられている。

【００２９】一方、上記ガス側連絡管(RG)は、複数の室
内ガス配管(7b,7b,7b)を介して各室内熱交換器(7,7,7)
のガス側に接続されている。また、このガス側連絡管(R
G)は、ガス配管(15)を介して四路切換弁(2) に接続され
ており、この四路切換弁(2)によって圧縮機構(1) の吐
出側及び吸込側に対する接続状態が切換え可能となって
いる。

【００３０】上記圧縮機構(1) は、インバータ制御され
て多数段階に容量制御される可変容量型の上流側圧縮機
（COMP-1）と、フルロード、アンロード及び停止の３段
階に切換え制御されるアンローダ機構付きの下流側圧縮
機（COMP-2）とが並列に接続された所謂ツイン型に構成
されている。

【００３１】そして、本冷媒循環回路(A) には、圧縮機
構(1) に潤滑油を戻す油戻し機構（20）が設けられてい
る。この油戻し機構（20）は、油分離器(21,22)と油戻
し管（23,24)とを備えている。上記油分離器（21,22)
は、第１吐出ガスライン(10a)の一部である上流側圧縮
機（COMP-1）と下流側圧縮機（COMP-2）との各吐出管(1
0a-1,10a-2) の夫々に配設されている。また、上記油戻
し管（23,24)は、キャピラリチューブ（CP）を備え、油
分離器（21,22)の下端部と上記吸入ガスライン(10c) の
一部である上流側圧縮機（COMP-1）の吸込管(10c-1) と
に接続され、油分離器（21,22)に溜った潤滑油を上流側
圧縮機（COMP-1）に戻すように構成されている。また、
各吐出管(10a-1,10a-2) における油分離器(21,22) の下
流側には各圧縮機(COMP-1,COMP-2) から四路切換弁(2)
に向かう冷媒の流通のみを許容する逆止弁(CV5,CV6) が
夫々設けられている。

【００３２】また、上記吸入ガスライン(10c) の一部で
ある下流側圧縮機（COMP-2）の吸込管(10c-2) は、上流
側圧縮機（COMP-1）の吸込管(10c-1) より圧力損失が大
きく設定され、両圧縮機（COMP-1，COMP-2）の間にキャ
ピラリチューブ(CP)を備えた均油管（25）が接続されて
いる。この結果、高圧側となる上流側圧縮機（COMP-1）
に回収された潤滑油が、低圧側となる下流側圧縮機（CO
MP-2）に供給されて、各圧縮機（COMP-1,COMP-2)に均等
に潤滑油が回収されるようになっている。

【００３３】また、上記室外熱交換器(3) に隣接して補
助熱交換器(30)が設けられており、この補助熱交換器(3
0)のガス側は、補助ガスライン(31)によって第１吐出ガ
スライン(10a) における逆止弁(CV5,CV6) の下流側に接
続されている。一方、補助熱交換器(30)の液側は、補助
液ライン(32)によって第１液ライン(11a) における逆止
弁(CV1) の下流側に接続されている。また、この補助液
ライン(32)にはキャピラリチューブ(CP)及び第１電磁弁
(SV1) が設けられている。

【００３４】更に、第３液ライン(11c) における逆止弁
(CV2) の上流側と第１液ライン(11a) における逆止弁(C
V1) の上流側との間は暖房液ライン(33)により接続され
ている。この暖房液ライン(33)には第３液ライン(11c)
から室外熱交換器(3) へ向う冷媒の流通のみを許容する
逆止弁(CV7) が設けられている。

【００３５】また、第２液ライン(11b) と、第３液ライ
ン(11c) における逆止弁(CV2) の下流側とはバイパスラ
イン(34)により接続されている。このバイパスライン(3
4)には第２電磁弁(SV2) 及び第２液ライン(11b) から第
３液ライン(11c) へ向う冷媒の流通のみを許容する逆止
弁(CV8) が設けられている。以上が冷媒循環回路(A)の
主要な回路構成である。

【００３６】−水循環回路の説明− 次に、水循環回路(B) の構成について説明する。

【００３７】この水循環回路(B) は、図３に示すよう
に、蓄熱タンク(T) 、循環手段としてのポンプ(P) 、二
重管構造の熱交換器で成る予熱器(40)、混合器(41)、縦
型のシェルアンドチューブ式の熱交換器で成る過冷却熱
交換器としての蓄熱熱交換器(42)及び過冷却解消器(43)
が水配管(45)によって水の循環（図３の矢印参照）が可
能に順に接続されている。また、蓄熱熱交換器(42)と過
冷却解消器(43)とを接続する水配管(45a) には、氷核生
成器(46)及び氷進展防止器(47)が備えられている。そし
て、予熱器(40)及び蓄熱熱交換器(42)では冷媒循環回路
(A) を流れる冷媒と水との間で熱交換を行うようになっ
ている。

【００３８】以下、この予熱器(40)及び蓄熱熱交換器(4
2)に対し、水との間で熱交換を行う冷媒を供給するため
の冷媒循環回路(A) の構成について説明する。

【００３９】図２に示すように、予熱器(40)は、上記第
３液ライン(11c) の途中に設けられており、この二重管
でなる予熱器(40)の中央側空間を水が外側空間を第３液
ライン(11c) 内の冷媒が流れることで、この両者間で熱
交換を行うようになっている（図３参照）。また、第３
液ライン(11c) における予熱器(40)とバイパスガスライ
ン(34)の接続位置との間と、アキュムレータ(12)の上流
側とは解凍バイパスライン(50)により接続されている。
この解凍バイパスライン(50)には第３電磁弁(SV3) が設
けられている。

【００４０】また、蓄熱熱交換器(42)には上部接続管(5
1)及び下部接続管(52)が接続されている。上部接続管(5
1)は、一端が蓄熱熱交換器(42)の側面上端部に、他端が
吸入ガスライン(10c) における上記解凍バイパスライン
(50)の接続位置の上流側に夫々接続されている。一方、
下部接続管(52)は、一端が蓄熱熱交換器(42)の側面下端
部に、他端が第３液ライン(11c) における上記予熱器(4
0)と逆止弁(CV3) との間に夫々接続されている。また、
上部接続管(51)には第４電磁弁(SV4) が、下部接続管(5
2)には膨張機構としての第２室外電動膨張弁(52a) が夫
々設けられている。そして、この蓄熱熱交換器(42)の内
部には下部接続管(52)から上部接続管(51)に亘って冷却
用熱交換器(42a) を構成する冷媒の流通空間が形成され
ている。そして、この蓄熱熱交換器(42)は上部接続管(5
1)及び下部接続管(52)により導入、導出される冷媒と水
との間で熱交換を行うよう構成されている。

【００４１】また、上記レシーバ(4) の上端部と、下部
接続管(52)における第２室外電動膨張弁(52a) と蓄熱熱
交換器(42)との間は蓄熱利用バイパス管(53)により接続
されている。そして、この蓄熱利用バイパス管(53)には
キャピラリチューブ(CP)及び第５電磁弁(SV5) が設けら
れている。

【００４２】更に、第１吐出ガスライン(10a) における
補助ガスライン(31)の接続位置と逆止弁(CV5,CV6) との
間と、下部接続管(52)における蓄熱利用バイパス管(53)
の接続位置と第２室外電動膨張弁(52a) との間はホット
ガス供給管(54)により接続されている。このホットガス
供給管(54)には第６電磁弁(SV6) が設けられている。

【００４３】また、このホットガス供給管(54)における
第６電磁弁(SV6) の下流側と蓄熱熱交換器(42)の側面上
部との間は蓄熱利用供給管(55)により接続されている。
この蓄熱利用供給管(55)には第７電磁弁(SV7) が設けら
れている。

【００４４】このようにして予熱器(40)及び蓄熱熱交換
器(42)に冷媒配管が接続されていることにより、各冷媒
配管より各機器(40,42) に冷媒が供給されると、該冷媒
と水との間で熱交換が行われて該水を冷却或いは加熱す
るようになっている。具体的には、例えば、蓄熱熱交換
器(42)において製氷用の過冷却水を生成するよう水を冷
却したり、水配管(45)を氷が循環する際には該氷を融解
するよう予熱器(40)により水を加熱する。

【００４５】次に、上記氷核生成器(46)及び氷進展防止
器(47)について説明する。氷核生成器(46)は、水配管(4
5a) を流れる水の一部を冷媒循環回路(A) を流れる冷媒
により冷却氷化し、それを氷核として過冷却解消器(43)
に供給するものである。そして、この氷核生成器(46)に
は氷核生成冷媒導入管(58)及び氷核生成冷媒導出管(59)
が接続されている。氷核生成冷媒導入管(58)は、一端が
下部接続管(52)におけるホットガス供給管(54)の接続位
置と第２室外電動膨張弁(52a) との間に、他端が氷核生
成器(46)に夫々接続されている。また、この氷核生成冷
媒導入管(58)はキャピラリチューブ(CP)を備えている。
氷核生成冷媒導出管(59)は、一端が上記下流側圧縮機(C
OMP-2)の吸入管(10c-2) に、他端が氷核生成器(46)に夫
々接続されている。これにより、氷核生成冷媒導入管(5
8)から氷核生成器(46)に導入された冷媒と水配管(45a)
を流れる冷媒との間で熱交換を行って該水を冷却し、こ
の水の一部を氷塊として水配管(45a) の内壁面に付着生
成し、水配管(45a) 内の水圧により氷塊の一部を剥離さ
せ、これを氷核として過冷却解消部(43)に向って流す構
成となっている。

【００４６】また、氷進展防止器(47)は、上記氷核生成
器(46)よりも水の流通方向上流側に配設されており、氷
核生成器(46)から水配管(45a) の管壁に沿った氷の進展
を防止するものである。そして、この氷進展防止器(47)
には進展防止冷媒導入管(60)及び進展防止冷媒導出管(6
1)が接続されている。進展防止冷媒導入管(60)は、一端
が補助ガスライン(31)に、他端が氷進展防止器(47)に夫
々接続されている。進展防止冷媒導出管(61)は、一端が
上記補助液ライン(32)におけるキャピラリチューブ(CP)
と第１電磁弁(SV1) との間に、他端が氷進展防止器(47)
に夫々接続されている。また、この進展防止冷媒導出管
(61)はキャピラリチューブ(CP)を備えている。これによ
り、進展防止冷媒導入管(60)から導入された冷媒により
水配管(45a) の管壁を加熱することにより氷核生成器(4
6)からの氷の進展を阻止するようになっている。

【００４７】また、上記混合器(41)及び過冷却解消器(4
3)は、共に中空円筒状の容器で成り、水配管(45)により
内周面接線方向から水が導入され容器内に導入された水
が旋回流となる構成とされている。これにより、混合器
(41)では、後述するように蓄熱タンク(T) から流出され
た氷と予熱器(40)で加熱された水とを混合撹拌すること
で、この氷の融解を促進させ、一方、過冷却解消器(43)
では、上記氷核生成器(46)で生成された氷核と蓄熱熱交
換器(42)で生成された過冷却水とを混合撹拌して過冷却
の解消を促進するようになっている。

【００４８】また、図３における(62)は、予熱器(40)に
導入する水に含まれる氷や不純物を除去するためのフィ
ルタである。

【００４９】そして、上述した四路切換弁(2) 、各電磁
弁(SV1〜SV7)及び各電動膨張弁(5,6,52a) はコントロー
ラ(70)によって開閉状態が制御されるようになってい
る。

【００５０】−センサ類の構成− 上記冷媒循環回路(A) 及び水循環回路(B) には、各種の
センサが設けられている。この各センサについて説明す
ると、先ず、冷媒循環回路(A) には、室外空気温度を検
出する外気温センサ(Th-1)が室外熱交換器(3) の近傍
に、室外熱交換器(3) の液冷媒温度を検出する室外液温
センサ(Th-2)が分流管側に、圧縮機構(1)の吐出ガス冷
媒温度を検出する吐出ガス温センサ(Th-31,Th-32) が各
圧縮機（COMP-1，COMP-2）の吐出管（10a-1,10a-2)に、
圧縮機構(1) の吸入ガス冷媒温度検出する吸入ガス温セ
ンサ(Th-4)が圧縮機構(1) の吸入ガスライン(10c) にそ
れぞれ設けられている。更に、圧縮機構(1) の吐出冷媒
圧力を検出する高圧圧力センサ（SEN-H)が第１吐出ガス
ライン(10a) に、圧縮機構(1）の吸込冷媒圧力を検出す
る低圧圧力センサ（SEN-L)が吸入ガスライン(10c) に繋
がる上記上部接続管(51)にそれぞれ設けられると共に、
各圧縮機（COMP-1，COMP-2）の吐出冷媒圧力が所定高圧
になると作動する高圧保護開閉器（HPS,HPS)が各圧縮機
（COMP-1，COMP-2）の吐出管(10a-1,10a-2) に設けられ
ている。

【００５１】一方、水循環回路(B) には、予熱器(40)下
端部の水入口部分に入口水温センサ(Th-W1) が、混合器
(41)の下端部の水出口部分近傍に出口水温センサ(Th-W
2) が、蓄熱熱交換器(42)上端部の水出口側に過冷却水
温センサ(Th-W3) が、過冷却解消器(43)に氷生成検知セ
ンサ(Th-W4) がそれぞれ設けられており、各部での水温
を検知するようになっている。更に、予熱器(40)の下端
に繋がる水入口管(45b)には該水入口管(45b) 内の水の
流速を検知し、該流速が所定値以下になるとＯＮ作動す
るフロースイッチ(SW-F)が設けられている。

【００５２】−制御の構成− そして、本空気調和装置は、各センサ（Th-1〜SEN-L,Th
-W1 〜Th-W4)、開閉器（HPS)、スイッチ(SW-F)の検出信
号がコントローラ(70)に入力され、これら検出信号に基
づいて各電磁弁(SV1〜SV7)の開閉切換え、各電動膨張弁
(5,6,52a) の開度調整及び圧縮機構(1) の容量等を制御
している。

【００５３】また、このコントローラ(70)には、空気調
和装置に製氷運転としての冷蓄熱運転を行わせる製氷運
転手段(71)と、蓄熱熱交換器(42)の凍結を判定する凍結
判定手段(72)と、解凍運転を行わせる解凍運転手段(73)
と、ポンプ(P) を停止して水の循環を停止させる循環停
止手段(74)とが設けられている。

【００５４】製氷運転手段(71)は、後述する冷蓄熱運転
の如く、水循環回路(B) の水を過冷却状態にし、この過
冷却状態を解消して氷を生成して該氷を蓄熱タンク(T)
に回収するような運転動作を行わせるものである。

【００５５】凍結判定手段(72)は、蓄熱熱交換器(42)の
内部に凍結が発生すると、それを認識して凍結信号を解
凍運転手段(73)に発するものである。具体的な凍結判定
動作については後述する。

【００５６】解凍運転手段(73)は、凍結判定手段(72)か
ら凍結信号を受けると、圧縮機(1)からの高温の吐出冷
媒を冷却用熱交換器(42a) に供給して蓄熱熱交換器(42)
を加熱する解凍運転を行わせ、また、この解凍運転が所
定時間（例えば５min ）行われた後に、該解凍運転を終
了させて、製氷運転手段(71)による製氷運転に戻すよう
にしている。また、この解凍運転手段(73)は、解凍運転
時間の調整が行われるようになっている。詳しくは、外
気温センサ(Th-1)の出力を受け、外気温度が低いほど解
凍運転時間を長く設定し、また、過冷却水温センサ(Th-
W3) の出力を受け、冷蓄熱運転時における水の過冷却度
が低いほど解凍運転時間を長く設定するようになってい
る。

【００５７】循環停止手段(74)は、上記解凍運転手段(7
3)による解凍運転時の所定時期にポンプ(P) を停止して
水循環回路(B) での水の循環を停止させるようにしたも
のである。詳しくは、この循環停止手段(74)は、解凍運
転手段(73)による冷却用熱交換器(42a) への吐出冷媒の
供給開始から所定時間（例えば３０sec ）経過後にポン
プ(P) を停止し、また、解凍運転が終了するより所定時
間（例えば３０sec ）前にポンプ(P) の停止制御を終了
して該ポンプ(P) を駆動させるようにしている。

【００５８】−運転動作− 次に、上述の如く構成された空気調和装置の運転動作に
ついて説明する。

【００５９】本空気調和装置の運転モードとしては、通
常冷房運転、通常暖房運転、氷核生成運転、冷蓄熱運
転、解凍運転、冷蓄熱／冷房同時運転、冷蓄熱利用冷房
運転、温蓄熱運転、温蓄熱／暖房同時運転及び温蓄熱利
用暖房運転がある。

【００６０】以下、各運転モードにおける冷媒循環動作
について説明する。

【００６１】−通常冷房運転− この運転モードでは、コントローラ(70)により、四路切
換弁(2) が図中実線側に切換えられ、室内電動膨張弁
(6) が所定開度に調整（過熱度制御）され、それ以外の
電動膨張弁が閉鎖される。一方、第２電磁弁(SV2) が開
放され、それ以外の電磁弁が閉鎖される。

【００６２】この状態で圧縮機構(1) が駆動すると、該
圧縮機構(1) から吐出された冷媒は図４に矢印で示すよ
うに、四路切換弁(2) を経て室外熱交換器(3) に導入さ
れ、該室外熱交換器(3) において外気との間で熱交換を
行って凝縮する。その後、この冷媒は液側配管(11)及び
バイパスライン(34)を経て室内ユニット(Y,Y,Y) に導入
され、室内電動膨張弁(6,6,6) で減圧された後、室内熱
交換器(7,7,7) において室内空気との間で熱交換を行い
蒸発して室内空気を冷却する。そして、このガス冷媒は
ガス配管(15)、四路切換弁(2) 及び吸入ガスライン(10
c) を経て圧縮機構(1) の吸入側に戻される。このよう
な冷媒の循環動作を行うことにより室内の冷房が行われ
る。

【００６３】−通常暖房運転− この運転モードでは、コントローラ(70)により、四路切
換弁(2) が破線側に切換えられ、第１室外電動膨張弁
(5) が所定開度に調整される一方、室内電動膨張弁(6)
が全開状態にされる。また、第２室外電動膨張弁(52a)
及び各電磁弁は共に閉鎖される。

【００６４】この状態で圧縮機構(1) が駆動すると、該
圧縮機構(1) から吐出された冷媒は図５に矢印で示すよ
うに、四路切換弁(2) 及びガス配管(15)を経て室内ユニ
ット(Y,Y,Y) に導入され、室内熱交換器(7,7,7) におい
て室内空気との間で熱交換を行って凝縮して室内空気を
加温する。その後、この冷媒は、第３液ライン(11c)及
び第４液ライン(11d) を経てレシーバ(4) に達し、該レ
シーバ(4) から第２液ライン(11b) を流れて第１室外電
動膨張弁(5) で減圧された後、暖房液ライン(33)から室
外熱交換器(3) に導入され、該室外熱交換器(3) におい
て外気との間で熱交換を行って蒸発する。その後、四路
切換弁(2) 、吸入ガスライン(10c) を経て圧縮機構(1)
の吸入側に戻される。このような冷媒の循環動作を行う
ことにより室内の暖房が行われる。

【００６５】−氷核生成運転− この運転モードは、後述する冷蓄熱運転において過冷却
水の過冷却状態を解消するための氷核を生成するもので
ある。また、この運転モードでは氷核生成動作の開始前
に水循環回路(B) 内の水を所定温度（例えば２℃）まで
冷却する水冷却動作が行われる。この水冷却動作の水及
び冷媒の循環動作について説明すると、第２室外電動膨
張弁(52a) を所定開度に調整し、且つ第１及び第２電磁
弁(SV1,SV2) を開放する。それ以外の電動膨張弁及び電
磁弁は閉塞する。また、四路切換弁(2) は実線側に切換
えられる。この状態で、ポンプ(P) を駆動して水循環回
路(B) において水を循環させ、圧縮機構(1) を駆動す
る。そして、この圧縮機構(1) から吐出された冷媒は、
室外熱交換器(3) で凝縮した後、液側配管(11)及び下部
接続管(52)を経て第２室外電動膨張弁(52a) で減圧した
後、蓄熱熱交換器(42)に導入し、ここで水との間で熱交
換を行い、該水を冷却して蒸発する。その後、この冷媒
は、上部接続管(51)及び吸入ガスライン(10c) によって
圧縮機構(1) の吸入側に戻される。このような水冷却動
作が所定時間行われて水循環回路(B) の水温が所定温度
に達すると、以下の氷核生成動作に移る。

【００６６】この氷核生成動作では、コントローラ(70)
により、四路切換弁(2) が実線側とされ、第２室外電動
膨張弁(52a) が所定開度に調整される一方、他の電動膨
張弁は閉鎖される。また、第１及び第２電磁弁(SV1,SV
2) が開放される一方、他の電磁弁は閉鎖される。

【００６７】この状態で、水循環回路(B) にあっては、
ポンプ(P) が駆動して該水循環回路(B) において上述し
た水冷却動作によって冷却された水が循環する。一方、
冷媒循環回路(A) にあっては、圧縮機構(1) の上流側圧
縮機(COMP-1)のみが駆動する。そして、この圧縮機(COM
P-1)から吐出された冷媒は、図６に矢印で示すように、
その一部が、四路切換弁(2) を経て室外熱交換器(3) に
導入され、該室外熱交換器(3) において外気との間で熱
交換を行って凝縮する。その後、この冷媒は、液側配管
(11)及びバイパスライン(34)、下部接続管(52)、第２室
外電動膨張弁(52a) 、氷核生成冷媒導入管(58)を経て氷
核生成器(46)に導入される。また、圧縮機(COMP-1)から
吐出された冷媒の他の一部は補助ガスライン(31)を経て
補助熱交換器(30)に導入され、該補助室外熱交換器(30)
においても外気との間で熱交換を行って凝縮する。その
後、この冷媒は、液側配管(11)に合流する。そして、こ
の室外熱交換器(3) 及び補助室外熱交換器(30)で凝縮し
た冷媒は、第２室外電動膨張弁(52a) により減圧され、
氷核生成器(46)内部において水配管(45a) を流れている
水を冷却して氷核を生成した後、氷核生成冷媒導出管(5
9)及び吸込管(10c-1) を経て上流側圧縮機(COMP-1)の吸
入側に戻される。

【００６８】一方、上記補助ガスライン(31)を流れる冷
媒の一部は、進展防止冷媒導入管(60)より氷進展防止器
(47)に供給され、水配管(45a) の管壁を加熱することに
より、氷核生成器(46)から管壁に沿って氷が進展するこ
とを防止する。そして、この冷媒は、進展防止冷媒導出
管(61)より補助液ライン(32)に合流される。このため、
仮に氷が壁面に沿って上流側（蓄熱熱交換器(42)側）に
成長する所謂氷の進展が発生する状況であっても、この
進展する氷は進展防止器(47)にまで達した部分では迅速
に融解されることになるので、この進展が蓄熱熱交換器
(42)にまで達することはない。このような氷核生成運転
が所定時間（例えば５分間）継続して行われた後、後述
する冷蓄熱運転に移る。

【００６９】−冷蓄熱運転− この運転モードは、上述した氷核生成運転によって生成
された氷核に対して過冷却水を接触させることにより、
この氷核の周囲で過冷却状態を解消して蓄熱用の氷を生
成するためのものである。

【００７０】この運転モードでは、コントローラ(70)に
より、四路切換弁(2) が実線側とされ、第２室外電動膨
張弁(52a) が所定開度に調整される一方、他の電動膨張
弁は閉鎖される。また、第１、第２、第４電磁弁(SV1,S
V2,SV4) が開放される一方、他の電磁弁は閉鎖される。

【００７１】この状態で、水循環回路(B) にあっては、
ポンプ(P) が駆動して該水循環回路(B) において水が循
環する。一方、冷媒循環回路(A) にあっては、圧縮機構
(1)が駆動し、この圧縮機構(1) から吐出された冷媒
は、図７に矢印で示すように、その一部が、四路切換弁
(2) を経て室外熱交換器(3) に導入され、該室外熱交換
器(3) において外気との間で熱交換を行って凝縮する。
その後、この冷媒は、液側配管(11)及びバイパスライン
(34)、下部接続管(52)を経て蓄熱熱交換器(42)に導入さ
れる。また、圧縮機構(1) から吐出された冷媒の他の一
部は補助ガスライン(31)を経て補助熱交換器(30)に導入
され、該補助室外熱交換器(30)において外気との間で熱
交換を行って凝縮する。その後、この冷媒は補助液ライ
ン(32)を経て液側配管(11)に合流する。各熱交換器(3,3
0)で凝縮した冷媒は第２室外電動膨張弁(52a) により減
圧される。そして、この蓄熱熱交換器(42)に導入された
冷媒は、該蓄熱熱交換器(42)内部を流れている水との間
で熱交換を行って蒸発し、この水を過冷却状態（例えば
−２℃）まで冷却する。その後、上部接続管(51)及び吸
入ガスライン(10c) を経て圧縮機構(1) の吸入側に戻さ
れる。

【００７２】また、本運転にあっても、同時に上述した
氷核生成動作が行われている。つまり、下部接続管(52)
を流れる冷媒の一部が氷核生成冷媒導入管(58)を経て氷
核生成器(46)に導入されている。これにより、連続した
製氷が行えることになる。そして、この氷核生成器(46)
において水を冷却して氷核を生成した冷媒は、上述した
氷核生成運転と同様に氷核生成冷媒導出管(59)及び吸入
ガスライン(10c) を経て圧縮機構(1) の吸入側に戻され
る。

【００７３】また、これと同時に、補助ガスライン(31)
を流れる冷媒の一部は氷進展防止器(47)に供給され、上
記と同様に氷の進展を防止している。これによって、こ
の氷の進展が蓄熱熱交換器(42)にまで達して、その内部
で過冷却水の過冷却状態が解消されて該蓄熱熱交換器(4
2)が凍結してしまうことが回避される。

【００７４】このような水及び冷媒の循環動作を行うこ
とにより蓄熱熱交換器(42)で生成された過冷却水には、
氷核生成器(46)近傍において、該氷核生成器(46)からの
氷核が混入され、この状態で過冷却解消器(43)に導入さ
れる。そして、この過冷却解消器(43)において、過冷却
水は、その旋回流に伴って氷核の周囲で過冷却状態が解
消し、これによって蓄熱用のスラリー状の氷が生成され
る。この氷は、蓄熱タンク(T) に回収され、該蓄熱タン
ク(T) 内で貯留されることになる。

【００７５】この際、過冷却解消器(43)において過冷却
解消動作が行われているか否かの確認は、上記過冷却水
温センサ(Th-W3) 及び氷生成検知センサ(Th-W4) によっ
て夫々検知される水温によって行われる。つまり、良好
な製氷動作が行われている場合、過冷却水温センサ(Th-
W3) では過冷却状態の水温（例えば−２℃）が、氷生成
検知センサ(Th-W4) では過冷却が解消され氷と水とが混
在した水温（例えば０℃）が夫々検出されることにな
り、これら水温を各センサ(Th-W3,Th-W4) が検知するこ
とで過冷却解消動作が行われていることが確認できる。

【００７６】また、この冷蓄熱運転における圧縮機構
(1) の容量制御は、過冷却水温センサ(Th-W3) によって
検出される水温が所定温度（例えば上述した−２℃）に
維持されるように行われる。また、本運転時には、予熱
器(40)にも比較的高温の冷媒が流れるようになっている
ので、仮に蓄熱タンク(T) から水配管(45)に氷が流出
し、これが予熱器(40)に混入した場合には、該予熱器(4
0)において加熱された水と氷とが混合器(41)において撹
拌されることで氷が融解し、蓄熱熱交換器(42)に氷が混
入してしまうことを回避しながら蓄熱熱交換器(42)にお
ける過冷却水の生成動作が良好に行われ、この過冷却水
は過冷却解消器(43)に達するまでその過冷却状態が解消
されないようになっている。つまり、蓄熱熱交換器(42)
で過冷却解消してしまうことにより凍結が回避されるこ
とになる。

【００７７】−解凍運転− 次に、本発明の特徴とする運転動作である解凍運転動作
について説明する。

【００７８】上述したような冷蓄熱運転の際、蓄熱熱交
換器(42)において水の過冷却が解消して該蓄熱熱交換器
(42)が凍結した場合には、この冷蓄熱運転を一時的に中
断して解凍運転に切り換える。この解凍運転では、第２
室外電動膨張弁(52a) 、第３、第４、第６の各電磁弁(S
V3,SV4,SV6) が開放され、その他の電動膨張弁及び電磁
弁は閉鎖される。この状態で、圧縮機構(1) が駆動し、
図８に矢印で示すように、圧縮機構(1) からの高温のガ
ス冷媒をホットガス供給管(54)により下部接続管(52)に
供給し、この下部接続管(52)を経て一部は蓄熱熱交換器
(42)に、他は予熱器(40)に導入される。そして、蓄熱熱
交換器(42)に導入された冷媒（ホットガス）は、その温
熱によって蓄熱熱交換器(42)内の氷を融解する。そし
て、この冷媒は上部接続管(51)及び吸入ガスライン(10
c) を経て圧縮機構(1) の吸入側に戻される。一方、予
熱器(40)に導入された冷媒は、解凍バイパスライン(50)
及び吸入ガスライン(10c) を経て圧縮機構(1) の吸入側
に戻される。

【００７９】そして、この解凍運転時における水循環回
路(B) のポンプ(P) の駆動制御に本発明の特徴がある。
つまり、循環停止手段(74)によるポンプ(P) の駆動制御
である。詳しくは、上述したように外気温度や水の過冷
却度に応じて解凍運転手段(73)により設定される解凍運
転時間が例えば５min に設定されている場合、解凍運転
の開始後３０sec はポンプ(P) の駆動を継続して行い、
この３０sec 経過後にポンプ(P) を停止させる。つま
り、解凍運転開始から３０sec は、蓄熱熱交換器(42)に
高温冷媒を導入し、且つ水循環回路(B) に水を循環させ
た状態にする。これにより、解凍運転の開始時には、過
冷却熱交換器(42)に未だ過冷却水が存在している可能性
があるので、この状態で水の循環を急に停止させると、
その挙動により過冷却が解消してしまって蓄熱熱交換器
(42)等での過冷却解消動作を助長してしまう可能性があ
るが、蓄熱熱交換器(42)の温度がある程度上昇した時点
でポンプ(P) を停止させることにより、蓄熱熱交換器(4
2)の凍結が促進するようなことなしに解凍運転に移るこ
とができる。尚、この解凍運転開始時からポンプ(P)を
停止するまでの時間は任意に設定されるものであって、
例えば、蓄熱熱交換器(42)で加温された水が、該蓄熱熱
交換器(42)から導出された後、蓄熱タンク(T)に達する
までの時間に略等しく設定されたり、または、これより
も僅かに短く設定される。つまり、蓄熱熱交換器(42)か
ら蓄熱タンク(T) 間での配管長やポンプ(P) の能力等に
よって設定される。

【００８０】そして、このポンプ(P) が停止状態とされ
ると、水循環回路(B) に水が循環しなくなる。このた
め、蓄熱タンク(T) に対して水を給排することで該蓄熱
タンク(T) 内の氷が融解、撹拌されることがなくなる。
つまり、上記圧縮機構(1) からの高温のガス冷媒によっ
て加温された水が蓄熱タンク(T) に供給され、上記冷蓄
熱運転時に生成した氷が融解し、この融解によって小片
となった一部の氷が上記の撹拌作用に伴って蓄熱タンク
(T) から水配管(45)に流れ出てしまうといった状況が回
避される。このため、冷蓄熱運転の再開時に、水循環回
路(B) に氷が残るといったことがなくなり、この氷の周
囲で過冷却水が過冷却解消動作を行って、過冷却解消器
(43)の部分で氷が生成されてしまうといったことがなく
なる。また、蓄熱熱交換器(42)内で水を滞留させること
ができるので、この水は迅速に温度上昇することにな
り、これにより、特に、蓄熱熱交換器(42)の凍結が著し
い場合であっても、迅速に氷を融解することができる。

【００８１】また、この解凍運転の終了時には、解凍運
転が終了する３０sec 前にポンプ(P) の停止制御を終了
してポンプ(P) を駆動させる。つまり、解凍運転終了時
の３０sec にも、蓄熱熱交換器(42)に高温冷媒を導入
し、且つ水循環回路(B) に水を循環させた状態にする。
これにより、解凍運転に伴って過冷却熱交換器(42)の壁
面等から剥離した氷をポンプ(P) の駆動による水圧によ
って該蓄熱熱交換器(42)から押し流し、その後、解凍運
転を終了して製氷運転に移ることになる。つまり、蓄熱
熱交換器(42)から氷を流出させた後、製氷運転に移るこ
とができ、製氷運転の開始初期時に過冷却熱交換器(42)
が凍結してしまうことが抑制できる。尚、この解凍運転
終了前にポンプ(P) を駆動させる時間は任意に設定され
るものであって、例えば、蓄熱熱交換器(42)の水が、該
蓄熱熱交換器(42)から導出された後、蓄熱タンク(T) に
達するまでの時間よりも僅かに短く設定される。つま
り、この時間も蓄熱熱交換器(42)から蓄熱タンク(T) 間
での配管長やポンプ(P) の能力等によって設定される。

【００８２】尚、冷蓄熱運転時において蓄熱熱交換器(4
2)が凍結したことを検知する動作としては、過冷却水温
センサ(Th-W3) によって検出される水温度が−２℃から
０℃に急激に上昇した場合に、この過冷却水温センサ(T
h-W3) の上流側で過冷却解消動作が行われて氷が生成さ
れていると判断し、これによって上記の解凍運転を所定
時間（例えば５分間）行う。また、その他に、解凍運転
を開始する動作としては、上記フロースイッチ(SW-F)に
よって検出される水の流速が所定値以下になった場合、
氷が水循環回路(B) の一部を閉塞していると判断し、こ
の場合にも解凍運転を行って氷を融解する。そして、こ
の解凍運転が終了すると、再び冷蓄熱運転が開始される
ことになる。

【００８３】−冷蓄熱／冷房同時運転− この運転モードは、室内の冷房を行いながら蓄熱タンク
(T) に氷を貯留する動作であって、比較的冷房負荷が小
さい状態において行われる。

【００８４】この運転モードでは、上述した冷蓄熱運転
において、室内電動膨張弁(6,6,6)を開放することによ
って行われる。つまり、図９に矢印で示すように、室外
熱交換器(3) 及び補助熱交換器(30)で凝縮された冷媒の
一部を室内ユニット(Y,Y,Y)に供給し、室内電動膨張弁
(6,6,6) で減圧した後、室内熱交換器(7,7,7) で蒸発さ
せるようにしている。そして、このガス冷媒はガス配管
(15)、四路切換弁(2)、吸入ガスライン(10c) を経て圧
縮機構(1) の吸入側に戻されることになる。その他の水
及び冷媒の循環動作は上述した冷蓄熱運転と同様であ
る。

【００８５】−冷蓄熱利用冷房運転− この運転モードは、上述した冷蓄熱運転において蓄熱タ
ンク(T) に貯留された氷の冷熱を利用しながら室内の冷
房を行うものである。

【００８６】この運転モードでは、コントローラ(70)に
より、四路切換弁(2) が実線側に切換えられ、室内電動
膨張弁(6,6,6) が所定開度に調整され、第２室外電動膨
張弁(52a) が全開状態にされる一方、第１室外電動膨張
弁(5) が閉鎖される。また、第５，第６，第７電磁弁(S
V5,SV6,SV7) が開放され、それ以外の電磁弁が閉鎖され
る。

【００８７】この状態で、水循環回路(B) にあっては、
ポンプ(P) が駆動して該水循環回路(B) において水が循
環する。これにより、水循環回路(B) には蓄熱タンク
(T) 内の氷によって冷却された冷水が循環することにな
る。一方、冷媒循環回路(A) にあっては、圧縮機構(1)
が駆動し、この圧縮機構(1) から吐出された冷媒は、図
１０に矢印で示すように、その一部が、四路切換弁(2)
を経て室外熱交換器(3)に導入され、該室外熱交換器(3)
において外気との間で熱交換を行って凝縮する。その
後、この冷媒は、第１液ライン(11a) 、レシーバ(4) 、
蓄熱利用バイパス管(53)、下部接続管(52)及び第３液ラ
イン(11c) を経て室内ユニット(Y,Y,Y) に向って流れ
る。また、他の一部の冷媒は、四路切換弁(2) 及び室外
熱交換器(3)をバイパスしてホットガス供給管(54)及び
蓄熱利用供給管(55)を流れて蓄熱熱交換器(42)に導入さ
れ、ここで水循環回路(B) を循環する冷水との間で熱交
換を行って凝縮し、下部接続管(52)に導入される。そし
て、この下部接続管(52)に導入された冷媒は第３液ライ
ン(11c) に合流して室内ユニット(Y,Y,Y) に向って流れ
る。そして、この室内ユニット(Y,Y,Y) に達した冷媒
は、室内電動膨張弁(6,6,6) で減圧された後、室内熱交
換器(7,7,7) で蒸発し、ガス配管(15)及び吸入ガスライ
ン(10c) を経て圧縮機構(1) の吸入側に戻される。この
ようにして、蓄熱タンク(T) 内に貯留されている氷の冷
熱を利用した室内冷房運転が行われる。

【００８８】また、このような冷蓄熱利用冷房運転にお
いて、過冷却水温センサ(Th-W3) によって検出される水
温が所定温度（例えば５℃）に達した場合には、第２室
外電動膨張弁(52a) 、第５、第６及び第７電磁弁(SV5,S
V6,SV7) が閉鎖されると共に第２電磁弁(SV2) が開放さ
れて、冷蓄熱利用冷房運転を終了して、通常の冷房運転
に切換えられる。つまり、過冷却水温センサ(Th-W3) の
水温検知により、蓄熱タンク(T) 内の冷熱の殆どを利用
したと判断した後には、通常の冷房運転に切り換えられ
る。

【００８９】−温蓄熱運転− この運転モードは、暖房運転時に利用する温熱として蓄
熱タンク(T) 内に温水を貯留するためのものである。

【００９０】この運転モードでは、コントローラ(70)に
より、四路切換弁(2) が破線側に切換えられ、第１室外
電動膨張弁(5) が所定開度に調整され、第２室外電動膨
張弁(52a) 及び第７電磁弁(SV7) が開放される一方、そ
の他の電動膨張弁及び電磁弁が閉鎖される。

【００９１】この状態で、水循環回路(B) にあっては、
ポンプ(P) が駆動して該水循環回路(B) において水が循
環する。一方、冷媒循環回路(A) にあっては、圧縮機構
(1)が駆動し、この圧縮機構(1) から吐出された冷媒
は、図１１に矢印で示すように、ホットガス供給管(54)
及び蓄熱利用供給管(55)を経て蓄熱熱交換器(42)に導入
され、ここで水循環回路(B) の水との間で熱交換を行っ
て該水を加熱して凝縮する。そして、この冷媒は、下部
接続管(52)、第３液ライン(11c) 、第４液ライン(11d)
、第２液ライン(11b) 及び暖房液ライン(33)を経て、
第１室外電動膨張弁(5) で減圧された後、室外熱交換器
(3) に導入される。そして、この室外熱交換器(3) にお
いて外気との間で熱交換を行って蒸発した後、四路切換
弁(2) 及び吸入ガスライン(10c) を経て圧縮機構(1) の
吸入側に戻される。このような水及び冷媒の循環動作を
行うことにより水循環回路(B) を流れる水は蓄熱熱交換
器(42)において冷媒からの熱を受け、高温の温水となっ
て蓄熱タンク(T) 内に貯留されることになる。

【００９２】そして、このような温蓄熱運転中におい
て、入口水温センサ(Th-W1) によって検出される水温が
所定の高温（例えば３５℃）に達すると、蓄熱タンク
(T) 内に十分な温熱が貯留されたと判断して運転を終了
する。

【００９３】−温蓄熱／暖房同時運転− この運転モードは、室内の暖房を行いながら蓄熱タンク
(T) に温水を貯留する動作であって、比較的暖房負荷が
小さい状態において行われる。

【００９４】この運転モードでは、上述した温蓄熱運転
において、室内電動膨張弁(6,6,6)を開放することによ
って行われる。つまり、図１２に矢印で示すように、圧
縮機構(1) から吐出された冷媒の一部をガス配管(15)に
よって室内熱交換器(7,7,7)に導入し、この室内熱交換
器(7,7,7) において室内空気との間で熱交換を行って該
室内空気を加温して凝縮した後、第３液ライン(11c) の
冷媒に合流させている。その他の水及び冷媒の循環動作
は上述した温蓄熱運転と同様である。

【００９５】−温蓄熱利用暖房運転− この運転モードは、上述した温蓄熱運転において蓄熱タ
ンク(T) に貯留された温水の温熱を利用しながら室内の
暖房を行うものである。

【００９６】この運転モードでは、コントローラ(70)に
より、四路切換弁(2) が破線側に切換えられ、第１室外
電動膨張弁(5) が所定開度に調整される一方、室内電動
膨張弁(6,6,6) 及び第２室外電動膨張弁(52a) が全開状
態にされる。また、第４電磁弁(SV4) が開放され、それ
以外の電磁弁が閉鎖される。

【００９７】この状態で圧縮機構(1) が駆動すると、該
圧縮機構(1) から吐出された冷媒は図１３に矢印で示す
ように、四路切換弁(2) 及びガス配管(15)を経て室内ユ
ニット(Y,Y,Y) に導入され、室内熱交換器(7,7,7) にお
いて室内空気との間で熱交換を行って凝縮して室内空気
を加温する。その後、この冷媒は、第３液ライン(11c)
及び第４液ライン(11d) を経てレシーバ(4) に達し、該
レシーバ(4) から第２液ライン(11b) を経て第１室外電
動膨張弁(5) により減圧される。その後、この冷媒は一
部が第２液ライン(11b) 及び下部接続管(52)を経て蓄熱
熱交換器(42)に導入され、ここで温水との間で熱交換を
行って蒸発した後、上部接続管(51)及び吸入ガスライン
(10c) を経て圧縮機構(1) の吸入側に回収される。ま
た、第１室外電動膨張弁(5) で減圧された冷媒の他の一
部は暖房液ライン(33)を経て室外熱交換器(3) に導入さ
れ、この室外熱交換器(3) において室外空気との間で熱
交換を行って蒸発した後、四路切換弁(2) 及び吸入ガス
ライン(10c) を経て圧縮機構(1) の吸入側に戻される。
このようにして、蓄熱タンク(T) 内に貯留されている温
水の温熱を利用した室内暖房運転が行われる。

【００９８】また、この温蓄熱利用暖房運転において
も、上述した冷蓄熱利用暖房運転と同様に、入口水温セ
ンサ(Th-W1) によって検出される水温が所定温度（例え
ば２０℃）に達した場合には、第２室外電動膨張弁(52
a) 及び第４電磁弁(SV4) が閉鎖され、温蓄熱利用暖房
運転を終了して、通常の暖房運転に移行する。つまり、
入口水温センサ(Th-W1) の水温検知により、蓄熱タンク
(T) 内の温熱の殆どを利用したと判断した後には、通常
の暖房運転に切り換えられる。

【００９９】以上のような各運転により室内の空気調和
が行われる。

【０１００】上述したように、本形態に係る氷蓄熱式空
気調和装置では、蓄熱熱交換器(42)の凍結時に行われる
解凍運転にポンプ(P) を停止するようにしているので、
従来のように、蓄熱循環回路(B) に水が循環することで
蓄熱タンク(T) 内に貯留されている氷が融解、撹拌さ
れ、これによって蓄熱タンク(T) の氷の一部が水循環回
路(B) に流れ出て、解凍運転終了後の再製氷時に、この
水循環回路(B) に流れ出た氷の周囲で水の過冷却が解消
してしまうといった状況の発生が回避でき、安定した製
氷動作を行うことができる。

【０１０１】また、ポンプ(P) を停止することで蓄熱熱
交換器(42)内で水が滞留することになり、これによって
該蓄熱熱交換器(42)内の温度を十分に上昇させることが
できて、氷を迅速に融解することができる。このため、
特に、蓄熱熱交換器(42)の凍結が著しい場合、従来で
は、凍結を完全に解消するために解凍時間を長く要した
り、凍結が完全に解消しないまま冷蓄熱運転に切換って
しまうといった虞れがあったが、本形態によればこのよ
うな不具合が解消され、解凍運転時間の短縮化による製
氷効率の向上を図ることができる。

【０１０２】−実験例− 次に、本形態の効果を確認するために行った実験例につ
いて説明する。この実験では、解凍運転時にポンプ(P)
を駆動させた場合と、停止させた場合とで水循環回路
(B) における氷核（蓄熱タンク(T) から水循環回路(B)
に流れ出た小粒の氷）の数を比較したものである。図１
４は、従来の制御動作であるポンプ(P) を駆動させた解
凍運転時の氷核数（実線）及び水循環量（破線）を、図
１５は、本形態の制御動作であるポンプ(P) を停止させ
た解凍運転時の氷核数（実線）及び水循環量（破線）を
夫々計測した結果を示している。

【０１０３】これら各図から判るように、従来の制御動
作（図１４）では、蓄熱熱交換器(42)の凍結に伴う水循
環量の減少に伴って一時的に氷核数は減少するものの、
この凍結が解消していくに従って次第に氷核数が増大
し、解凍運転の終了時には、多量の氷核が水循環回路
(B) に存在している。これでは、再び冷蓄熱運転を行っ
た際に、この氷の周囲で過冷却解消動作が行われ安定し
た製氷が行えなくなる虞れがある。

【０１０４】これに対し、本形態の制御動作（図１５）
では、ポンプ(P) を停止して水が循環しないようにして
いるので、この解凍運転中には水循環回路(B) には殆ど
氷核は存在しておらず、解凍運転終了時における氷核数
も比較的少ない。これにより、上述したような、再製氷
時の安定した製氷動作が行えることが確認できる。

【０１０５】尚、本実施形態では、蓄熱用の蓄熱媒体と
して水を使用したが、その他ブライン水溶液等を使用す
るようにしてもよい。

【０１０６】また、空気調和装置用の氷蓄熱装置に本発
明を適用した場合について説明したが、その他の蓄冷熱
を利用する装置に対しても適用可能である。

【０１０７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば以下に述べるような効果が発揮される。請求項１記載
の発明によれば、循環手段の駆動に伴って蓄熱循環回路
を循環する蓄熱媒体を過冷却熱交換器で過冷却状態に
し、この過冷却状態を解消して製氷を行う氷蓄熱装置に
対し、過冷却熱交換器の内部が凍結した際の解凍運転
時、循環手段を停止して蓄熱媒体を循環させないように
したために、従来のように、蓄熱循環回路に蓄熱媒体が
循環することで蓄熱タンク内に貯留されている氷が融
解、撹拌されることがなくなる。従って、蓄熱タンクの
氷の一部が蓄熱循環回路に流れ出て、再製氷時に、この
流れ出た氷の周囲で蓄熱媒体の過冷却が解消してしまう
といった状況の発生が回避でき、安定した製氷動作を行
うことができて、装置の信頼性の向上を図ることができ
る。また、過冷却熱交換器内で蓄熱媒体が滞留すること
になり、該過冷却熱交換器内の温度を十分に上昇させる
ことができるので、氷を迅速に融解することができ、こ
れによって、特に、蓄熱熱交換器の凍結が著しい場合、
従来では、凍結を完全に解消するために解凍時間を長く
要したり、凍結が完全に解消しないまま冷蓄熱運転に切
換ってしまうといった虞れがあったが、本発明によれば
このような不具合が解消され、解凍運転時間の短縮化に
よる製氷効率の向上を図ることができる。

【０１０８】請求項２記載の発明によれば、解凍運転
時、冷却用熱交換器への吐出冷媒の供給開始時から所定
時間経過後に循環手段を停止するようにしたために、解
凍運転の開始時に、過冷却熱交換器に未だ過冷却水が存
在している場合であっても、蓄熱媒体の循環を急に停止
させることにより過冷却が解消してしまって過冷却熱交
換器等での過冷却解消動作を助長してしまうといったこ
とがなくなる。従って、過冷却熱交換器の凍結が促進す
るようなことなしに解凍運転に移ることができ、解凍運
転時間の短縮化による製氷効率の向上を図ることができ
る。

【０１０９】請求項３記載の発明によれば、解凍運転が
終了する前に循環手段の停止制御を終了して循環手段を
駆動させるようにしたために、過冷却熱交換器から氷を
流出させた後、製氷運転に移ることができる。このた
め、製氷運転の開始初期時に過冷却熱交換器に残留した
氷が原因となって再び過冷却熱交換器が凍結してしまう
といったことが抑制でき、装置の信頼性の向上を図るこ
とができる。

【０１１０】請求項４記載の発明によれば、上述した請
求項２及び３記載の発明に係る効果を共に得ることがで
き、解凍運転開始初期時における凍結の助長や、解凍運
転終了後の製氷運転開始初期時における凍結の再発を抑
制することができて、氷蓄熱装置の実用性の向上を図る
ことができる。

【０１１１】請求項５及び６記載の発明によれば、解凍
運転時に、過冷却熱交換器の氷が融解し難い条件である
ほど解凍運転時間を長く設定することにより、確実な氷
の融解を行うことができ、解凍運転終了後の再製氷時
に、残氷が原因で凍結が促進してしまうといった状況が
回避でき、解凍運転の頻度の削減に伴う製氷効率の向上
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示す図である。

【図２】実施形態に係る空気調和装置に備えられた冷媒
循環回路及び水循環回路の全体構成を示す図である。

【図３】水循環回路の構成を示す図である。

【図４】通常冷房運転の冷媒循環動作を示す回路図であ
る。

【図５】通常暖房運転の冷媒循環動作を示す回路図であ
る。

【図６】氷核生成運転の冷媒循環動作を示す回路図であ
る。

【図７】冷蓄熱運転の冷媒循環動作を示す回路図であ
る。

【図８】解凍運転の冷媒循環動作を示す回路図である。

【図９】冷蓄熱／冷房同時運転の冷媒循環動作を示す回
路図である。

【図１０】冷蓄熱利用冷房運転の冷媒循環動作を示す回
路図である。

【図１１】温蓄熱運転の冷媒循環動作を示す回路図であ
る。

【図１２】温蓄熱／暖房同時運転の冷媒循環動作を示す
回路図である。

【図１３】温蓄熱利用暖房運転の冷媒循環動作を示す回
路図である。

【図１４】従来の制御動作における水循環回路の氷核数
及び水循環量を示す図である。

【図１５】本発明に係る制御動作における水循環回路の
氷核数及び水循環量を示す図である。

【符号の説明】

(1) 圧縮機構 (3) 室外熱交換器（熱源側熱交換器） (8) 冷媒配管 (42) 蓄熱熱交換器（過冷却熱交換器） (42a) 冷却用熱交換器 (45) 水配管（循環配管） (52a) 第２室外電動膨張弁（膨張機構） (71) 製氷運転手段 (72) 凍結判定手段 (73) 解凍運転手段 (74) 循環停止手段 (A) 冷媒循環回路 (B) 水循環回路（蓄熱循環回路） (T) 蓄熱タンク (P) ポンプ（循環手段） (Th-1) 外気温センサ（温度検出手段） (Th-W3) 過冷却水温センサ（過冷却度検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 正 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工 業株式会社 堺製作所 金岡工場内 (72)発明者 末広 賢一 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工 業株式会社 堺製作所 金岡工場内 (72)発明者 松井 伸樹 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工 業株式会社 堺製作所 金岡工場内 (56)参考文献 特開 平５−340562（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 5/00 F25C 1/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも圧縮機(1) 及び冷却用熱交換
   器(42a)を有する冷媒循環回路(A) と、 蓄熱媒体を貯留する蓄熱タンク(T) と、蓄熱媒体を圧送
   する循環手段(P) と、上記冷却用熱交換器(42a) との間
   で熱交換可能な過冷却熱交換器(42)とが蓄熱媒体の循環
   が可能に接続されて成る蓄熱循環回路(B) とを備える氷
   蓄熱装置であって、 上記循環手段(P) を駆動して上記蓄熱循環回路(B) に蓄
   熱媒体を循環させると共に、上記冷却用熱交換器(42a)
   の冷媒と上記過冷却熱交換器(42)の蓄熱媒体とを熱交換
   させて該蓄熱媒体を過冷却状態まで冷却し、該蓄熱媒体
   を該過冷却熱交換器(42)から導出した後にその過冷却状
   態を解消して氷を生成し、該氷を上記蓄熱タンク(T) に
   回収する製氷運転を行う製氷運転手段(71)と、 上記過冷却熱交換器(42)の内部に凍結が発生すると凍結
   信号を発する凍結判定手段(72)と、 該凍結判定手段(72)から凍結信号を受けると、上記圧縮
   機(1) からの吐出冷媒を上記冷却用熱交換器(42a) に供
   給して上記過冷却熱交換器(42)を加熱する解凍運転を行
   い、該解凍運転が終了すると製氷運転を再開する解凍運
   転手段(73)と、 解凍運転時に上記循環手段(P) を停止して蓄熱媒体の循
   環を停止させる循環停止手段(74)とが設けられている氷
   蓄熱装置。
2. 【請求項２】 循環停止手段(74)は、冷却用熱交換器(4
   2a) への吐出冷媒の供給開始時から所定時間経過後に循
   環手段(P) を停止することを特徴とする請求項１記載の
   氷蓄熱装置。
3. 【請求項３】 解凍運転手段(73)は、凍結判定手段(72)
   からの凍結信号を受けると、解凍運転を所定時間実行
   し、 循環停止手段(74)は、解凍運転が終了する前に循環手段
   (P) の停止制御を終了して該循環手段(P) を駆動するこ
   とを特徴とする請求項１記載の氷蓄熱装置。
4. 【請求項４】 解凍運転手段(73)は、凍結判定手段(72)
   からの凍結信号を受 けると、解凍運転を所定時間実行
   し、 循環停止手段(74)は、冷却用熱交換器(42a) への吐出冷
   媒の供給開始時から所定時間経過後に循環手段(P) を停
   止すると共に、解凍運転が終了する前に該循環手段(P)
   の停止制御を終了して該循環手段(P) を駆動することを
   特徴とする請求項１記載の氷蓄熱装置。
5. 【請求項５】 過冷却熱交換器(42)の配置空間の温度を
   検出する温度検出手段(Th-1)を備え、 解凍運転手段(73)は、上記温度検出手段(Th-1)の出力を
   受け、過冷却熱交換器(42)の配置空間の温度が低いほど
   解凍運転時間を長く設定することを特徴とする請求項１
   記載の氷蓄熱装置。
6. 【請求項６】 過冷却熱交換器(42)における蓄熱媒体の
   過冷却度を検出する過冷却度検出手段(Th-W3) を備え、 解凍運転手段(73)は、上記過冷却度検出手段(Th-W3) の
   出力を受け、製氷時の蓄熱媒体の過冷却度が低いほど解
   凍運転時間を長く設定することを特徴とする請求項１記
   載の氷蓄熱装置。