JP3639422B2 - 氷蓄熱ユニットを備えた空気調和装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は氷蓄熱ユニットを備え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、製氷運転、解氷冷房運転を実施可能とする氷蓄熱ユニットを備えた空気調和装置が知られている。
【0003】
上記製氷運転は、圧縮機からのガス冷媒が熱源側熱交換器を経て液冷媒となり、その後に膨張弁を通り、氷蓄熱槽内のコイルに流入して蒸発し、この氷蓄熱槽内で製氷動作が実施された後、ガス冷媒が圧縮機へ戻されて実施される。また、解氷冷房運転は、圧縮機から熱源側熱交換器へ導かれて液冷媒となった冷媒が、氷蓄熱槽内のコイルへ流入して過冷却状態となり、この過冷却状態の液冷媒が利用側熱交換器へ供給されることにより実施される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記氷蓄熱槽内に配設された上記コイルは1本の配管であり、製氷運転時及び解氷冷房運転時に共に利用される。そして、このコイルの口径は、製氷運転時に冷媒に圧力損失が発生しないよう通常大きな寸法(例えば内径9.52mm)に設定されている。
【0005】
一方、解氷冷房運転時には、氷蓄熱槽内で解氷動作を実行させるために、コイル内に液冷媒が満杯状態となる必要があり、この結果、多量の冷媒量が必要となってしまう。
【0006】
しかし、製氷運転時には、氷蓄熱槽内のコイル内で冷媒が殆どガス状態となるため、解氷冷房運転時と同一の冷媒量を保有するとなると、多量の液冷媒が余剰となる。このため、製氷運転時には、上述の余剰の液冷媒を、ポンプダウン操作を実施して、例えば氷蓄熱ユニット内のレシーバタンクに貯留させる作業が必要となる。
【0007】
本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、冷媒量を低減できるとともに、製氷効率を向上させることができる氷蓄熱ユニットを備えた空気調和装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1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、製氷運転、解氷冷房運転を実施可能とする氷蓄熱ユニットを備えた空気調和装置において、上記コイルは、製氷運転時に使用される製氷コイルと、解氷冷房運転時に使用され上記製氷コイルの口径より小さな口径の解氷コイルとを備えてなり、上記解氷コイルは、製氷コイルにて其の外周に形成される氷塊領域内で、この製氷コイル近傍に配置されたものである。
【0009】
請求項2記載の発明は、請求項1に記載の発明において、上記解氷コイルが、製氷コイルの外周に接触して配置されたものである。
【0010】
請求項3記載の発明は、請求項1に記載の発明において、上記解氷コイルが、製氷コイルの内部に配置されたものである。
【0011】
請求項4記載の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の発明において、上記解氷コイル内には、常時液冷媒が保有されるものである。
【0012】
請求項1〜3に記載の発明には、次の作用がある。
【0013】
解氷運転時には、口径の小さな解氷コイル内を液冷媒が満杯状態で流れるので、口径の大きなコイル内を液冷媒が満杯状態で流れる場合に比べ、冷媒量を低減できる。
【0014】
また、解氷コイルが、製氷コイルの外周に付着して形成された氷塊領域内で上記製氷コイルの近傍に配置されたので、解氷冷房運転時には上記解氷コイルを流れる液冷媒によって製氷コイルの外周に付着した氷を内側から効率よく解かす事ができる。この結果、次回の製氷運転開始時に製氷コイルの外周に断熱材として機能する氷が存在せず、このため、断熱抵抗が小さくなって製氷効率を向上させることができる。
【0015】
請求項4に記載の発明には、次の作用がある。
【0016】
製氷運転時には製氷コイルが使用され、解氷冷房運転時には解氷コイルが使用されるので、常時、つまり製氷運転時であっても解氷コイル内に液冷媒を保有できる。この結果、製氷運転時に余剰の液冷媒をポンプダウン操作により抜き取って貯留用タンクに貯留する作業が不要となって、コストを低減できる。
【0017】
【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。
【0018】
図1は、本発明に係る氷蓄熱ユニットを備えた空気調和装置の一実施の形態を示す、製氷運転時の回路図である。図2は、図1の第一の実施の形態における解氷冷房運転時の回路図である。
【0019】
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、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の冷媒配管15とが、氷蓄熱ユニット12の冷媒配管16、17により連結されている。
【0020】
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。
【0021】
上記利用側ユニット13は、冷媒配管15に複数の利用側熱交換器24、25、26が並列に配設され、各利用側熱交換器24、25、26の入口側に電動膨張弁27、28、29が配設して構成される。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。
【0022】
上記氷蓄熱ユニット12は、製氷コイル30及び解氷コイル31(共に後に詳説する)を収容した氷蓄熱槽32を備えるとともに、冷媒配管16に第1電動膨張弁33が配設される。冷媒配管16には、この第1電動膨張弁33よりも利用側ユニット13側に接続配管35を介して製氷コイル30の一端が接続され、この製氷コイル30の他端は、接続配管36を介して冷媒配管17に接続される。接続配管15に第2電動膨張弁34が配設され、接続配管36に第2電動開閉弁38が配設される。
【0023】
また、冷媒配管16には、第1電動膨張弁33よりも熱源側ユニット11側に接続配管39を介して解氷コイル31の一端が接続される。この解氷コイル31の他端は、接続配管40を介し、冷媒配管16において接続配管35の接続点16Aよりも利用側ユニット13側に接続される。接続配管39に第1電動開閉弁37が配設される。
【0024】
上記氷蓄熱槽32内には水が充満され、製氷コイル30及び解氷コイル31は水没状態で配設される。製氷コイル30は空気調和装置10の製氷運転時に使用され、このときガス冷媒が流れることから、このガス冷媒の圧力損失を考慮して大きな口径(例えば、内径9.52mm)に設定される。
【0025】
また、解氷コイル31は空気調和装置10の解氷運転時に使用され、製氷コイル30よりも小さな口径(例えば、内径6.35mm)に構成される。この解氷コイル31内には常時液冷媒が補充される。つまり、解氷コイル31内には、空気調和装置10の解氷運転時に液冷媒が流れ、製氷運転時に余剰の液冷媒が貯留される。
【0026】
更に、解氷コイル31は、図3に示すように、製氷運転時に製氷コイル30の外周30Aに形成される氷塊41の領域内であって製氷コイル30の近傍に配置される。つまり、この解氷コイル31は、製氷コイル30の外周30Aに接触して配置される。これにより、解氷運転時に解氷コイル31を満杯状態で流れる液冷媒によって、製氷コイル30の外周30Aに付着して周囲に形成された氷塊41が、図3の破線Aの如く内側から融解される。
【0027】
次に、空気調和装置10の製氷運転、解氷冷房運転のそれぞれの動作を説明する。
【0028】
[A]製氷運転(図1)
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32内の製氷コイル30へ供給し、氷蓄熱槽32内に氷を作る運転である。
【0029】
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37が閉弁され、第1電動膨張弁33、第2電動膨張弁34及び第2電動開閉弁38が開弁操作される。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の第1電動膨張弁33及び第2電動膨張弁34を経て減圧され、氷蓄熱槽32内の製氷コイル30へ流入する。この製氷コイル30内に流入した冷媒は蒸発されて、図3に示すように、製氷コイル30の外周30Aに氷塊41を付着した状態で形成する。その後、図1に示すように、製氷コイル30内のガス冷媒は、接続配管36及び第2電動開閉弁38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。
【0030】
この製氷運転によって氷蓄熱槽32内に氷(氷塊41)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。
【0031】
[B]解氷冷房運転(図2)
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32内の解氷コイル31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。
【0032】
この場合には、氷蓄熱ユニット12において、第2電動膨張弁34及び第2電動開閉弁38が閉弁され、第1電動開閉弁37が開弁され、第1電動膨張弁33の開度が後述の如く調整される。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を経て凝縮され、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39及び第1電動開閉弁37を経て氷蓄熱槽32内の解氷コイル31へ流入する。この解氷コイル31内に流入した液冷媒は、解氷コイル31内を充満状態で流れ、図3の破線Aに示すように製氷コイル30の外周30Aに付着した氷塊41を解氷し、この氷塊41に蓄熱された冷熱により過冷却状態となる。その後、図2に示すように、解氷コイル31内の過冷却状態の液冷媒は、接続配管40並びに利用側ユニット13の冷媒配管15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のそれぞれにより室内を冷房した後、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。
【0033】
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32内の氷塊41に蓄熱された冷熱を利用し、氷蓄熱槽32の解氷コイル31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。
【0034】
また、上述の解氷冷房運転においては、第1電動膨張弁33の開度が調整されて、氷蓄熱槽32内の解氷コイル31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へ供給する場合がある。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、解氷コイル31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。
【0035】
上記実施の形態の空気調和装置10は上述のように構成されたことから、次の効果▲1▼〜▲3▼を奏する。
【0036】
▲1▼空気調和装置10の解氷冷房運転時には、口径の小さな解氷コイル31内を液冷媒が充満状態で流れるので、従来技術の如く、口径の大きなコイル内を液冷媒が充満状態で流れる場合に比べ、冷媒量を低減できる。
【0037】
▲2▼氷蓄熱槽32内の解氷コイル31が、製氷コイル30の外周30Aに付着して形成された氷塊41の領域内で製氷コイル30の外周30Aに接触して配置されたので、空気調和装置10の解氷冷房運転時には、解氷コイル31を流れる液冷媒によって製氷コイル30の外周30Aに付着した氷塊41を内側から効率よく解かすことができる。この結果、次回の製氷運転開始時に、製氷コイル30の外周30Aに断熱材として機能する氷が存在せず、このため、断熱抵抗が小さくなって製氷効率を向上させることができる。
【0038】
▲3▼空気調和装置10の製氷運転時には氷蓄熱槽32内の製氷コイル30が使用され、空気調和装置10の解氷運転時には氷蓄熱槽32内の解氷コイル31が使用されるので、常時、つまり製氷運転時であっても解氷コイル31内に液冷媒を保有できる。この結果、製氷運転時に余剰の液冷媒をポンプダウン操作により抜き取って、貯留用タンク(レシーバタンク)に貯留させる作業が不要となり、コストを低減できる。
【0039】
以上、一実施の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い。例えば、氷蓄熱槽32における解氷コイル31は、製氷コイル30の外周30Aに付着して形成される氷塊41の領域内で製氷コイル30の近傍に設定されていればよく、製氷コイル30の外周30Aに接触されていなくてもよい。特に、図4に示すように、解氷コイル31は、製氷コイル30の内部に配設されていてもよい。
【0040】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る氷蓄熱ユニットを備えた空気調和装置によれば、氷蓄熱槽内に収容されるコイルが、製氷運転時に使用される製氷コイルと、解氷冷房運転時に使用され上記製氷コイルの口径よりも口径の解氷コイルとを備えて構成されたことから、解氷冷房運転時に口径の小さな解氷コイル内を液冷媒が充満状態で流れるので、冷媒量を低減できる。また、解氷コイルが、製氷コイルにてその外周に形成される氷塊領域内で、この製氷コイル近傍に配置されたことから、解氷冷房運転時に製氷コイルの外周に付着した氷を内側から解かすことができるので、製氷効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る氷蓄熱ユニットを備えた空気調和装置の一実施の形態を示す製氷運転時の回路図である。
【図2】図1の第一の実施の形態における解氷冷房運転時の回路図である。
【図3】図1及び図2における氷蓄熱槽内のコイルのレイアウトを示す平断面図である。
【図4】氷蓄熱槽内のコイルのレイアウトの変形例を示す平断面図である。
【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
18A 圧縮機
18B 圧縮機
18C 圧縮機
21 熱源側熱交換器
30 製氷コイル
30A 外周
31 解氷コイル
32 氷蓄熱槽
40 接続配管
41 氷塊
Claims (4)
- 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、製氷運転、解氷冷房運転を実施可能とする氷蓄熱ユニットを備えた空気調和装置において、
上記コイルは、製氷運転時に使用される製氷コイルと、解氷冷房運転時に使用され前記製氷コイルの口径より小さな口径の解氷コイルとを備えてなり、
上記解氷コイルは、製氷コイルにて其の外周に形成される氷塊領域内で、この製氷コイル近傍に配置されたことを特徴とする氷蓄熱ユニットを備えた空気調和装置。 - 上記解氷コイルが、製氷コイルの外周に接触して配置されたことを特徴とする請求項1に記載の氷蓄熱ユニットを備えた空気調和装置。
- 上記解氷コイルが、製氷コイルの内部に配置されたことを特徴とする請求項1に記載の氷蓄熱ユニットを備えた空気調和装置。
- 上記解氷コイル内には、常時液冷媒が保有されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の氷蓄熱ユニットを備えた空気調和装置。
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JP35746097A JP3639422B2 (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | 氷蓄熱ユニットを備えた空気調和装置 |
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JP35746097A Expired - Fee Related JP3639422B2 (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | 氷蓄熱ユニットを備えた空気調和装置 |
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1997
- 1997-12-25 JP JP35746097A patent/JP3639422B2/ja not_active Expired - Fee Related
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