JPH06213525A - 氷蓄熱装置及びこれを用いた空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 解氷運転時の解氷能力を増大する。 【構成】 氷蓄熱槽４内を仕切板30で仕切ることによっ
てその片側に製氷用伝熱管33が設置される製氷室31を形
成するとともに仕切板の他側に解氷用伝熱管34が設置さ
れる解氷室32を形成する。そして、製氷室31内の水を吸
引してこれを解氷室32内に噴出することにより解氷用伝
熱管34のまわりに水流を惹起する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は氷蓄熱装置及びこれを用
いた空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスタティック型氷蓄熱システムの
系統図が図３に示されている。このスタティック型氷蓄
熱システムは氷蓄熱装置１と室外機２と室内機３とから
なる。

【０００３】氷蓄熱装置１は氷蓄熱槽４、開閉弁５、
６、７、８、冷媒ポンプ９、絞り10を備えている。氷蓄
熱槽４内には水11が貯溜され、この水11中に伝熱管12が
浸漬されている。室外機２は圧縮機13、四方切換弁14、
室外熱交換器15等を備えている。室内機３は室内熱交換
器16、絞り17等を備えている。

【０００４】氷蓄熱装置１は室外機２と接続液管18及び
接続ガス管23を介して接続され、かつ、この氷蓄熱装置
１は室内機３と接続液管20及び接続ガス管21を介して接
続されている。

【０００５】冷房運転時、圧縮機13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14を経て室外
熱交換器15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18を経て氷蓄熱装置１内
に入り、その液管19及びこれに介装された開閉弁８、接
続液管20を経て室内機３内に入る。そして、その絞り17
で絞られることによって断熱膨張した後、室内熱交換器
16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。このガス冷媒はガス接続配管21を経て氷蓄熱装
置１に入り、そのガス管22を流過し、接続ガス管23を経
て室外機２に戻り、四方切換弁14を経て圧縮機１に吸入
される。

【０００６】暖房運転時には四方切換弁14が上記と逆に
切り換えられ、圧縮機13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14、接続ガス管23、氷蓄熱装
置１のガス管22、接続ガス管21、室内機３の室内熱交換
器16、絞り17、接続液管20、氷蓄熱装置１の液管19、開
閉弁８、接続液管18、室外機２の室外熱交換器15、四方
切換弁14をこの順に経て圧縮機13に戻る。なお、上記冷
房運転時及び暖房運転時には、氷蓄熱装置１の開閉弁
５、６、７はいずれも閉とされ、かつ、冷媒ポンプ９は
停止している。

【０００７】製氷運転時には、開閉弁５、６が開、開閉
弁７、８が閉とされ、冷媒ポンプ９は停止している。圧
縮機13から吐出された冷媒は、白抜矢印で示すように、
四方切換弁14、室外熱交換器15、接続液管18を経て氷蓄
熱装置１に入る。そして、そのバイパス液管24に介装さ
れた開閉弁６を経て絞り10に入り、ここで絞られること
によって断熱膨張した後、伝熱管12内に入り、この中を
流過する過程で管外の水11を冷却してこれを伝熱管12の
まわりに氷結25させることによって蒸発気化する。この
ガス冷媒は開閉弁５、ガス管22、接続ガス管23、四方切
換弁14を経て圧縮機13に吸入される。

【０００８】解氷運転時には、圧縮機13が停止され、冷
媒ポンプ９が駆動される。そして、開閉弁５、７が開と
され、開閉弁６、８が閉とされる。かくして、冷媒ポン
プ９から吐出された液冷媒は、黒塗矢印で示すように、
接続液管20を経て室内機３に入り、その絞り17で断熱膨
張した後、室内熱交換器16で室内空気を冷却することに
よって蒸発気化する。そして、接続ガス管21、ガス管2
2、開閉弁５を経て伝熱管12内に入り、この中を流過す
る過程でその管外の氷25を融解することによって凝縮液
化した後、開閉弁７を経て冷媒ポンプ９に吸入される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のシステムに
おいては、その解氷運転を開始すると、伝熱管12のまわ
りに付着した氷25はその内周側、即ち、伝熱管12の外周
に接する側から溶融し始める。従って、解氷運転の途中
では、図４に示すように、伝熱管12と氷25との間に水11
の層ができる。水の熱伝導率は氷のそれの約1/4 と小さ
く、従って、氷25の内周面から伝熱管12の中心に至る熱
通過率は、図５に示すように、融解した水層厚さδの増
大に伴って急激に低下する。この結果、解氷が進むに従
って熱交換量、即ち、解氷能力が大巾に低下するので、
解氷運転時間が長くなるという不具合があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために発明されたものであって、第１の発明の要旨
とするところは、水が貯溜される氷蓄熱槽内を仕切板で
仕切り、この仕切板の片側に形成された製氷室内に製氷
用伝熱管を設置するとともに上記仕切板の他側に形成さ
れた解氷室内に解氷用伝熱管を設置し、かつ、上記製氷
室内の水を吸引してこれを上記解氷室内に噴出すること
により上記解氷用伝熱管のまわりに水流を惹起する撹拌
手段を設けたことを特徴とする氷蓄熱装置にある。第２
の発明の要旨とするところは、圧縮機、室外熱交換器等
を備える室外機と室内熱交換器等を備える室内機とを繋
ぐガス管に上記製氷用伝熱管の一端を接続するとともに
他端を上記室外機と室内機とを繋ぐ液管に接続し、上記
製氷用伝熱管に対して並列に上記解氷用伝熱管を接続
し、製氷運転時上記圧縮機から吐出された冷媒を上記室
外熱交換器及び上記製氷用伝熱管をこの順に経て上記圧
縮機に循環させる手段と、解氷運転時上記製氷用伝熱管
及び解氷用伝熱管内で凝縮した液冷媒を上記室内熱交換
器を経て上記製氷用伝熱管及び解氷用伝熱管に循環させ
る手段を設けたことを特徴とする空気調和機にある。

【００１１】

【作用】第１の発明においては、解氷運転時、製氷室内
の水は解氷室内に噴出されて解氷用伝熱管のまわりに水
流を惹起する。第２の発明においては、製氷運転時には
圧縮機から吐出さた冷媒は室外熱交換器及び製氷用伝熱
管をこの順に経て圧縮機に循環し、解氷運転時には製氷
用伝熱管及び解氷用伝熱管内で凝縮液化した液冷媒は室
内熱交換器を経て製氷用伝熱管及び解氷用伝熱管に循環
する。

【００１２】

【実施例】本発明の１実施例が図１に示されている。氷
蓄熱槽４内には仕切板30が設けられ、この仕切板30の片
側には製氷室31が、他側には解氷室32が形成されてい
る。製氷室31内には製氷用伝熱管33が設置され、解氷室
32内には解氷用伝熱管34が設置されている。

【００１３】製氷用伝熱管33の一端はガス管22に、他端
はバイパス液管24を介して液管19に接続され、解氷用伝
熱管34は製氷用伝熱管33に対して並列に接続されてい
る。そして、この解氷用伝熱管34の液管側出口端には逆
止弁35が介装されている。製氷室31と解氷室32とを連通
する水管36には水ポンプ37が介装されている。他の構成
は図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。

【００１４】しかして、冷房運転時には従来のものと同
様、冷媒は実線矢印で示すように循環し、暖房運転時に
は冷媒は破線矢印で示すように循環する。

【００１５】製氷運転時には、開閉弁５、６が開、開閉
弁７、８が閉とされ、冷媒ポンプ９及び水ポンプ37は停
止している。しかして、圧縮機13から吐出された冷媒
は、白抜矢印で示すように、四方切換弁14、室外熱交換
器15、接続液管18を経て氷蓄熱装置１に入る。そして、
液管19、バイパス液管24及びこれに介装された開閉弁６
を経て、絞り10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33内に入り、この中を流過
する過程で管外の水11を冷却してこれを製氷用伝熱管33
のまわりに氷結25させることによって蒸発気化する。こ
のガス冷媒は開閉弁５、ガス管22、接続ガス管23、四方
切換弁14を経て圧縮機13に吸入される。なお、この間冷
媒は逆止弁35によって制止されるので解氷用伝熱管34内
に流入することはない。

【００１６】解氷運転時には、圧縮機13が停止され、冷
媒ポンプ９及び水ポンプ37が駆動される。そして、開閉
弁５、７が開とされ、開閉弁６、８が閉とされる。かく
して、冷媒ポンプ９から吐出された液冷媒は、黒塗矢印
で示すように、バイパス液管24、液管19、接続液管20を
経て室内機３に入り、その絞り17で断熱膨張した後、室
内熱交換器16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21、ガス管22、開閉
弁５を経て製氷用伝熱管33及び解氷用伝熱管34に並列に
流入する。製氷用伝熱管33内に流入した冷媒はその管外
に付着した氷25を融解することによって凝縮液化する。
一方、解氷用伝熱管34内に流入した冷媒は管外の水と熱
交換することによって凝縮液化した後、逆止弁35を経て
製氷用伝熱管33を流過した液冷媒と合流する。そして、
これら液冷媒は開閉弁７を経て冷媒ポンプ９に循環す
る。

【００１７】この間、製氷室31内の水は水管36に吸込ま
れ、水ポンプ37によって付勢されて解氷室32内に噴出
し、解氷用伝熱管34のまわりを流過して仕切板30の上方
を通って製氷室31に循環する。

【００１８】解氷用伝熱管34の管外熱伝達率は、図２に
示すように、管外流速の増加に応じて増加するので、解
氷用伝熱管34の熱交換量は大きい。また、製氷用伝熱管
33に付着した氷25は製氷用伝熱管33内を流過する冷媒と
熱交換することによって氷25の内周側から融解すると同
時に氷25の外周側を流れる水と大面積で接触して熱交換
することによって氷25の外周側から融解する。そして、
冷媒は製氷用伝熱管33のみならず解氷用伝熱管34内を流
過することによって凝縮液化するので、解氷能力が大巾
に増大する。

【００１９】

【発明の効果】第１の発明においては、製氷室内の水は
解氷室内に噴出されて解氷伝熱管のまわりに水流を惹起
するので、解氷用伝熱管の管外熱伝達率が向上し、氷蓄
熱槽の解氷能力が大巾に増大する。第２の発明において
は、解氷運転時、冷媒は製氷用伝熱管及び解氷用伝熱管
を並列に流過することによって凝縮液化するので、解氷
能力が更に増大する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示す系統図である。

【図２】管外熱伝達率と管外流速との関係を示す線図で
ある。

【図３】従来のスタティック型氷蓄熱システムの系統図
である。

【図４】上記システムの解氷運転時における伝熱管の状
態を示す断面図である。

【図５】上記システムの解氷運転時における伝熱管の熱
通過率と融解した水層厚さとの関係を示す線図である。

【符号の説明】

４ 氷蓄熱槽 11 水 30 仕切板 31 製氷室 32 解氷室 33 製氷用伝熱管 34 解氷用伝熱管 36 水管 37 水ポンプ １ 氷蓄熱装置 ２ 室外機 13 圧縮機 15 室外熱交換器 ３ 室内機 16 室内熱交換器 19 液管 22 ガス管 ５、６、７、８ 開閉弁 ９ 冷媒ポンプ 10 絞り

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水が貯溜される氷蓄熱槽内を仕切板で仕
   切り、この仕切板の片側に形成された製氷室内に製氷用
   伝熱管を設置するとともに上記仕切板の他側に形成され
   た解氷室内に解氷用伝熱管を設置し、かつ、上記製氷室
   内の水を吸引してこれを上記解氷室内に噴出することに
   より上記解氷用伝熱管のまわりに水流を惹起する撹拌手
   段を設けたことを特徴とする氷蓄熱装置。
2. 【請求項２】 圧縮機、室外熱交換器等を備える室外機
   と室内熱交換器等を備える室内機とを繋ぐガス管に上記
   製氷用伝熱管の一端を接続するとともに他端を上記室外
   機と室内機とを繋ぐ液管に接続し、上記製氷用伝熱管に
   対して並列に上記解氷用伝熱管を接続し、製氷運転時上
   記圧縮機から吐出された冷媒を上記室外熱交換器及び上
   記製氷用伝熱管をこの順に経て上記圧縮機に循環させる
   手段と、解氷運転時上記製氷用伝熱管及び解氷用伝熱管
   内で凝縮した液冷媒を上記室内熱交換器を経て上記製氷
   用伝熱管及び解氷用伝熱管に循環させる手段を設けたこ
   とを特徴とする空気調和機。