JPH09303831A - 氷蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 種氷の生成動作を改良することにより、氷核
生成部に、常に良好な種氷が保持される状況を得る。 【解決手段】 冷媒循環回路と水循環回路とを備え、蓄
熱熱交換器で水(W) を冷却して過冷却状態にし、氷核生
成器(46)の種氷(I) を利用して生成した氷核(I')を配管
(45a) を流れる過冷却水(W) に混入して過冷却状態を解
消させて製氷する装置に対し、種氷(I) を生成するため
に氷核生成器(46)に冷媒を供給する供給管(58)に電磁弁
(SV8) を設ける。種氷(I) の温度が−３℃以下になると
電磁弁(SV8) を閉鎖して種氷(I) の冷却を停止し、−
０．１℃以上になると電磁弁(SV8) を開放して種氷(I)
の冷却を開始する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水又は水溶液等の
蓄熱媒体を循環経路内で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氷蓄熱装置に関し、特
に、過冷却解消動作を迅速に行うための種氷を生成して
保持する部分での製氷動作の改良に関する。

【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させて過
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、このような氷の生成動作において、
過冷却の解消動作を迅速に行うために、微小粒の氷でな
る氷核を過冷却水中に供給することが提案されている
（特願平７−２８４９６６号）。詳しくは、水循環回路
における過冷却水生成熱交換器の下流側に氷核生成部を
設け、過冷却水生成熱交換器において過冷却状態まで冷
却された水の一部を、この氷核生成部において微小粒の
氷（氷核）にし、これを過冷却解消部に向って流すこと
により、この過冷却解消部において、この氷核の周囲で
過冷却解消動作を行わせて蓄熱用の氷を生成するように
している。そして、この氷核生成部の構成としては、過
冷却水生成熱交換器の下流側の水配管の内部に連通する
氷室を有する容器を備え、この氷室の背面側に冷媒の蒸
発空間を備えた冷媒蒸発容器が取付けられている。そし
て、この蒸発空間で蒸発する冷媒と氷室周辺部の水との
間で熱交換を行って水を氷化し、この氷室内を氷で満た
し、これを氷核を生成するための種氷として保持するよ
うにしている。

【０００６】そして、上記蒸発空間に常時冷媒を流すこ
とで、仮に、過冷却水生成熱交換器等に凍結が発生し、
これを融解するための解凍運転が行われ、水配管に比較
的温度の高い水が流れたとしても上記氷室の種氷が融解
してしまわないようにし、解凍運転終了後における製氷
運転の再開時に、氷核の迅速な供給により製氷が行える
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
な構成では、過冷却水生成熱交換器等の凍結が発生する
ことなく製氷運転が長時間に亘って連続して行われた場
合には、氷室内に保持されている種氷の温度が低下して
いき、これに伴って氷室内の氷が成長して水配管内部に
大きく張り出すことになり、この部分での水の流通抵抗
の増大を招いたり、この大きく張り出した氷が管壁から
剥離することで、比較的大径の氷核が水配管を流れ、過
冷却解消部に達するまでの間での過冷却解消動作によっ
て大径の氷が生成され、経路の一部を閉塞して循環量の
低下を来たしたりして、製氷効率を著しく悪化させる虞
れがある。

【０００８】このような状況を回避するためには、定期
的に解凍運転を行って水配管に比較的温度の高い水を循
環させて種氷の過度な成長を抑制する必要がある。しか
し、これでは、過冷却水生成熱交換器等の凍結が発生し
ていないにも拘らず強制的に解凍運転を行うことになる
ので製氷効率の低下及び製氷運転時間の長期化を招いて
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、種氷の生成動作を改良することにより、氷
核生成部に、常に良好な種氷が保持される状況を得るこ
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、請求項１記載の本発明は、氷核生成部（種氷生成
手段）において種氷を生成するための冷却動作を間欠的
に行うことで、該種氷が必要以上に成長することを抑制
するようにした。

【００１１】具体的には、図１に示すように、圧縮機
(1) と、熱源側熱交換器(3) と、膨張機構(52a) と、冷
媒熱交換部(42a) とが冷媒配管(8) によって冷媒の循環
が可能に接続されてなる冷媒循環回路(A) を備えさせる
とともに、蓄熱媒体(W) を貯留する蓄熱タンク(T) と、
蓄熱媒体(W) を圧送する循環手段(P) と、上記冷媒熱交
換部(42a) との間で熱交換可能な蓄熱媒体熱交換部(42
b) とが循環配管(45)によって蓄熱媒体(W) の循環が可
能に接続されてなる蓄熱循環回路(B) とを備えさせる。
また、上記蓄熱媒体熱交換部(42b) の下流側を流れる蓄
熱媒体(W) の一部を冷却して過冷却解消用の種氷(I) を
生成する冷却手段(81)及びこの種氷(I) を保持する保持
部(82)を備えた種氷生成手段(46)と、上記冷媒熱交換部
(42a) で蒸発する冷媒と蓄熱媒体熱交換部(42b) を流れ
る液相の蓄熱媒体(W) とを熱交換させて該蓄熱媒体(W)
を過冷却状態まで冷却すると共に、種氷生成手段(46)の
種氷(I) を利用して微小粒の氷核(I')を生成し、該氷核
(I')を過冷却状態の蓄熱媒体(W) 中に流すことで該過冷
却状態を解消して蓄熱用の氷を生成して蓄熱タンク(T)
に回収する製氷運転を行う製氷運転手段(71)と、該製氷
運転手段(71)による製氷運転時、冷却手段(81)による冷
却動作を間欠的に行わせる間欠制御手段(72)とを設けた
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
媒と、蓄熱媒体熱交換部(42b) 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、
この蓄熱媒体を蓄熱媒体熱交換部(42b) 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、この製氷運転時には、
間欠制御手段(72)により冷却手段(81)による蓄熱媒体の
冷却動作が間欠的に行われる。このため、定期的に解凍
運転を行って水配管に比較的温度の高い水を循環させる
といった動作を行うことなしに種氷の成長を抑制するこ
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、種氷(I) に、冷却手段(81)に接
触して凝固点以下の温度となる氷塊部(I-a) と、循環配
管(45)内の液相の蓄熱媒体(W) に接触する氷核部(I-b)
とを備えさせる。また、氷塊部(I-a) の温度を検出する
氷塊温度検出手段(Th-I1) を備えさせる。そして、間欠
制御手段(72)が、上記氷塊温度検出手段(Th-I1) の出力
を受け、氷塊部(I-a)が所定温度以下になると冷却手段
(81)による冷却動作を停止する一方、この氷塊部(I-a)
が所定温度以上になると冷却動作を開始するようにして
いる。

【００１４】これにより、氷塊部(I-a) の温度によって
種氷(I) が成長し易い状況であるか否かを認識し、これ
に基づいて冷却手段(81)による蓄熱媒体の冷却動作を制
御することになり、種氷(I) の成長度合いに応じた適切
な冷却手段(81)の冷却動作を得ることができる。

【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、間欠制御手段(72)が、冷却手段
(81)による冷却動作と冷却停止動作とを所定時間間隔で
交互に繰り返すようにしている。

【００１６】これにより、比較的簡単な制御動作でもっ
て種氷(I) の過度な成長を抑制した製氷運転を行うこと
ができることになる。

【００１７】請求項４記載の発明は、冷却手段による蓄
熱媒体の冷却温度を適切に設定することで種氷が必要以
上に成長することを抑制するようにした。具体的には、
上述した請求項１記載の発明における間欠制御手段に代
えて、冷却手段(81)の製氷運転時における蓄熱媒体(W)
に対する冷却温度を、循環配管(45)が閉塞するような種
氷(I) の成長を抑制するように、蓄熱媒体(W) の凝固温
度よりも僅かに低い値に設定する構成としている。

【００１８】この構成により、冷却手段(81)による冷却
動作を常時行いながら、循環配管(45)が閉塞するような
種氷(I) の必要以上の成長を抑制することができる。こ
のため、冷却手段(81)に、冷却動作と冷却停止動作とを
行わせるような手段を必要としない。

【００１９】請求項５記載の発明は、上記請求項１また
は４記載の氷蓄熱装置において、冷却手段(81)が、圧縮
機(1) から吐出し、熱源側熱交換器(3) で凝縮した後、
膨張機構(52a) により減圧した冷媒が供給されて該冷媒
が蒸発する蒸発空間(81a) を備え、この蒸発空間(81a)
で蒸発する冷媒により蓄熱媒体(W) を冷却する構成とし
ている。

【００２０】この構成により、冷媒循環回路(A) の冷媒
を利用して冷却手段(81)の冷却動作を行うことができ、
個別の冷却用媒体を必要とすることなしに種氷(I) の生
成を行うことができる。

【００２１】請求項６記載の発明は、上記請求項１また
は４記載の氷蓄熱装置において、冷却手段(81)をペルチ
ェ素子とした構成としている。

【００２２】この構成により、冷却手段(81)が蓄熱媒体
を冷却するために必要な冷熱を迅速に得ることができ、
種氷(I) を生成するための時間を短縮できる。

【００２３】

【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。

【００２４】−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。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。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。

【００３７】以下、上記予熱器(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。

【００３８】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。

【００３９】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、水配管(45)に連通する複数本の伝熱管により形
成される蓄熱媒体熱交換部としての水熱交換部(42b)
と、この伝熱管の周囲に形成されて下部接続管(52)から
上部接続管(51)に亘る空間でなる冷媒熱交換部(42a) と
が形成されている。そして、この水熱交換部(42b) を流
れる水と冷媒熱交換部(42a) の冷媒との間で熱交換を行
うよう構成されている。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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) の冷媒により
冷却氷化して種氷(I) を生成し、この種氷(I) を利用し
て微小粒の氷でなる氷核(I')を生成して該氷核(I')を過
冷却解消器(43)に向って供給するものである。以下、こ
の氷核生成器(46)の構成について詳述する。図４に示す
ように、この氷核生成器(46)は、冷却手段としての冷媒
蒸発容器(81)と、該冷媒蒸発容器(81)との間で氷保持空
間(C) を形成する保持部としての氷保持容器(82)とが一
体的に組合わされて成っている。

【００４５】各部材について説明すると、冷媒蒸発容器
(81)は、内部に冷媒蒸発用の空間(81a) が形成されてい
ると共に、氷保持空間(C) に向って突出する製氷凸部(8
1b)を備えている。また、この製氷凸部(81b) の壁部は
比較的薄肉に形成されており、冷媒蒸発空間(81a) で蒸
発する冷媒の冷熱が氷保持空間(C) に伝達し易くなって
いる。そして、その左右の各側壁には、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。

【００４６】この氷核生成冷媒導入管(58)は、図２の如
く、上流側端が下部接続管(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
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。そして、本形態
の特徴の１つとして該氷核生成冷媒導入管(58)には開閉
自在な氷核生成制御用の第８電磁弁(SV-8)が設けられて
いる（図４参照）。つまり、この第８電磁弁(SV-8)の開
放時には冷媒蒸発容器(81)の冷媒蒸発空間(81a) に冷媒
が供給され、閉塞時には冷媒供給が停止されるようにな
っている。一方、氷核生成冷媒導出管(59)は、下流側端
が上記下流側圧縮機(COMP-2)の吸入管(10c-2) に接続さ
れている。これにより、氷核生成冷媒導入管(58)から氷
核生成器(46)の冷媒蒸発空間(81a) に導入された冷媒と
水配管(45a) 内部を流れる水(W)との間で熱交換を行っ
て該水(W) を冷却するようになっている。

【００４７】一方、氷保持容器(82)は、その中央部に、
上記製氷凸部(81b) よりも僅かに大径で、且つ図４の上
下方向に貫通する開口(82a) が形成されており、冷媒蒸
発容器(81)及び水配管(45a) に対する当接部にはシール
材(82b,82b) が夫々介設されている。

【００４８】そして、このような構成とされた冷媒蒸発
容器(81)及び氷保持容器(82)が、製氷凸部(81b) が開口
(82a) の内部に位置するように一体的に組み付けられて
氷核生成器(46)が構成されている。

【００４９】一方、この氷核生成器(46)が取付けられる
水配管(45a) には、上記開口(82a)よりも小径の開口(8
3)が形成されており、氷核生成器(46)は、氷保持容器(8
2)の開口(82a) が、この水配管(45a) の開口(83)に連通
するように該水配管(45a) の外周面に取付けられてい
る。これにより、水配管(45a) に水(W) が流れている状
態では、氷保持空間(C) は冷水で満たされた状態となっ
ており、この状態で、冷媒蒸発器(81)の蒸発空間(81a)
に製氷用の冷媒を流して該冷媒の蒸発により水(W) を冷
却し、製氷凸部(81b) の外周囲に氷核(I')生成のための
種氷(I) を付着生成させる構成となっている。

【００５０】また、このように氷保持空間(C) に種氷
(I) が生成された状態では、該種氷(I) が開口(83)の内
面に引っ掛かることで氷保持空間(C) の内部に保持され
ることになる。

【００５１】一方、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って、パッキン(84,84) を介して水
配管(45c) に接続されていると共に、環状のホットガス
流通路(47a) が形成されている。そして、図２の如く、
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(61)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)に接続され
ている。また、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)からホッ
トガス流通路(47a) に導入された冷媒により水配管(45
a) の管壁を加熱することにより氷核生成器(46)からの
氷の進展を阻止するようになっている。

【００５２】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、蓄熱タンク(T) から流出された氷と予熱器(4
0)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。

【００５３】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。

【００５４】そして、上述した四路切換弁(2) 、各電磁
弁(SV1〜SV8)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。

【００５５】−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。

【００５６】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。

【００５７】また、本形態では、氷核生成器(46)におけ
る種氷(I) の温度を検出するための温度センサが設けら
れている。具体的には、冷媒蒸発容器(81)の製氷凸部(8
1b)近傍の氷(I-a) の温度を検出する氷塊温度検出手段
としての第１氷温センサ(Th-I1) と、水配管(45a) の開
口(83)部分の氷(I-b) の温度を検出する第２氷温センサ
(Th-I2) とが備えられている。つまり、第１氷温センサ
(Th-I1) は、製氷凸部(81b) に近接していることで種氷
(I) のうち比較的温度の低い部分である本発明でいう氷
塊部(I-a) の温度を検出する一方、第２氷温センサ(Th-
I2) は、製氷凸部(81b) から離れていることで種氷(I)
のうち比較的温度の高い部分（略０℃）である本発明で
いう氷核部(I-b) の温度を検出するようになっている。

【００５８】−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,Th-I1,Th-I2)、開閉器（HPS)、スイッチ(S
W-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〜SV8)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。

【００５９】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、氷核生成器(46)による冷却動作を間欠的
に行わせる間欠制御手段(72)とが設けられている 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。

【００６０】間欠制御手段(72)は、上記製氷運転手段(7
1)による冷蓄熱運転時に、上記第１氷温センサ(Th-I1)
の出力受け、該センサ(Th-I1) で検出する氷塊部(I-a)
の温度が所定温度（例えば−３℃）以下になると冷媒蒸
発容器(81)による種氷(I) の冷却動作を停止する一方、
所定温度（例えば−０．１℃）以上になると種氷(I)の
冷却動作を開始するように第８電磁弁(SV-8)を開閉制御
するものである。

【００６１】−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。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、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。

【００６２】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。 −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。

【００６３】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) 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。

【００６４】−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。

【００６５】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６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。

【００６６】−冷蓄熱運転− この運転モードは、氷核生成器(46)において生成された
氷核(I')を過冷却水に接触させることにより、この氷核
(I')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。

【００６７】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。

【００６８】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)の冷媒熱交換
部(42a) に導入された冷媒は、該水熱交換部(42b) 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、この
冷媒は上部接続管(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。

【００６９】また、本運転にあっては、氷核生成器(46)
において、本形態の特徴とする動作である氷核(I')の生
成動作が行われている。この動作について説明すると、
先ず、氷核(I')の生成動作の初期時には間欠制御手段(7
2)によって第８電磁弁(SV-8)が開放され、これによって
下部接続管(52)を流れ第２室外電動膨張弁(52a) で減圧
された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)の冷媒蒸発容器(81)に導入される。そして、
この冷媒蒸発容器(81)内部において氷保持空間(C) に存
在する水を冷却して種氷(I) を生成し、この種氷(I) を
利用して氷核(I')を生成することになる。この氷核(I')
の生成動作について図８を用いて詳しく説明すると、先
ず、冷媒蒸発容器(81)の蒸発空間(81a) の冷媒と氷保持
空間(C)に存在する水とが熱交換を行い、冷媒の蒸発に
伴って水が冷却されて氷化し、この氷が製氷凸部(81b)
の表面に付着した状態で氷保持空間(C) 内に充満されて
いき、水配管(45a) の開口(83)を経て該水配管(45a) の
内部に向って成長する（図８(a) 参照）。そして、この
成長した氷(I) に対して水配管(45a) を流れる過冷却水
が接触することで、この過冷却水の一部で過冷却解消動
作が行われ、これによって生成された氷(I) が水配管(4
5a) の内面に沿って成長する（図８(b) 参照）。そし
て、特に、水配管(45a) の開口(83)に対応した部分では
氷(I) の温度が低くなっているので、この部分での氷
(I) の成長が進み、この部分においてのみ氷(I) が水配
管(45a) の中央部に向って突出した状態となる（図８
(c) 参照）。その後、この氷(I) の突出した部分は、水
配管(45a) を流れる過冷却水の水流により一部が剥離
（剥離面を図８(c) に仮想線で示す）されて下流側の過
冷却解消器(43)に向って流れることになる。つまり、こ
の剥離されることにより下流側に流された比較的微小粒
の氷が氷核(I')として生成されることになる。そして、
この一部の氷が剥離された状態では、図８(d) に示すよ
うに、水配管(45a) の内面に均一に氷(I) が付着した状
態となり、その後、再び図８(c) に示すような氷(I) の
成長が行われた後、該氷(I) の一部が剥離することによ
り氷核(I')が生成されるといった動作を繰返す。また、
場合によっては、水配管(45a) の内面に均一に付着した
氷(I) が該内面から剥離し、過冷却水の水流によって粉
砕されて微小粒の氷核となって過冷却解消器(43)に向っ
て流されることもある。この場合には、図８(d) に示す
状態から図８(a) に示す状態となる。尚、冷媒蒸発容器
(81)の蒸発空間(81a) で蒸発した冷媒は、氷核生成冷媒
導出管(59)及び吸込管(10c-2)を経て下流側圧縮機(COMP
-2)の吸入側に戻される。

【００７０】また、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。

【００７１】このようにして、氷核(I')の生成動作と、
この動作によって生成された氷核(I')が水配管(45a) を
流れる過冷却水中に混入され、これらが過冷却解消器(4
3)で撹拌されることにより蓄熱用のスラリー状の氷が生
成されて蓄熱タンク(T) に回収貯留されることになる。

【００７２】このような冷蓄熱運転時、過冷却解消器(4
3)において過冷却解消動作が良好に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(T
h-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。

【００７３】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)に達するまでその全体の過冷却状態
が解消することが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る凍結が
回避されることになる。

【００７４】そして、本形態の特徴とする動作は、この
冷蓄熱運転時における第８電磁弁(SV-8)の制御動作にあ
る。以下、この制御動作について説明する。この冷蓄熱
運転時にあっては、上記各氷温センサ(Th-I1,Th-I2) に
よって種氷(I) の各部の温度が検出されている。そし
て、特に、第８電磁弁(SV-8)の制御動作は、種氷(I) の
うち低温側である氷塊部(I-a) の温度を検出する第１氷
温センサ(Th-I1) の検出信号に基いて行われる。つま
り、この第１氷温センサ(Th-I1) が検出する氷塊部(I-
a) の温度が所定温度（例えば−３℃）以下に達した場
合には、第８電磁弁(SV-8)を閉鎖して冷媒蒸発器(81)へ
の冷媒の供給を停止する。一方、この冷媒の供給停止に
伴って氷塊部(I-a) の温度が上昇していき該温度が所定
温度（例えば−０．１℃）以上に達した場合には、第８
電磁弁(SV-8)を開放して冷媒蒸発器(81)への冷媒の供給
を再び開始する。つまり、氷塊部(I-a) の温度が低くな
り過ぎて種氷(I) が過度に成長して水配管(45a) が閉塞
してしまう可能性が生じた場合には、種氷(I) の更なる
冷却を停止し、この可能性がなくなると再び種氷(I) の
冷却を開始するようにしている。これにより、長期間に
亘って冷蓄熱運転が行われたとしても水配管(45a) が閉
塞してしまうといったことが回避されるようになってい
る。

【００７５】−解凍運転− 次に、解凍運転動作について説明する。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(SV3,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９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(5
2)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(4
2)内の氷を融解する。そして、この冷媒は上部接続管(5
1)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。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。

【００７６】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。

【００７７】−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。

【００７８】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１０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。

【００７９】−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。

【００８０】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。

【００８１】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
１１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。

【００８２】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。

【００８３】−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。

【００８４】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。

【００８５】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１２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。

【００８６】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。

【００８７】−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。

【００８８】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１３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。

【００８９】−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。

【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。

【００９１】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１４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。

【００９２】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。以上のような各運転によ
り室内の空気調和が行われる。

【００９３】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、冷蓄熱運転時に種氷(I) を生成するた
めの氷核生成器(46)の冷媒蒸発容器(81)への冷媒の供給
を種氷(I) の氷塊部(I-a) の温度に応じて間欠的に行う
ようにしているので、冷蓄熱運転が長時間に亘って連続
して行われている状態であっても種氷(I) が過度に成長
して水配管(45a) が閉塞してしまうといった状況が生じ
ることを回避できる。このため、従来のように、過度に
成長した種氷を融解するために定期的に解凍運転を行う
ことに伴って製氷効率の低下及び製氷運転時間の長期化
を招いてしまうといったことがなくなり、氷核生成器(4
6)に、常に良好な種氷(I) が保持される状況を得ること
ができて製氷効率の向上を図ることができる。

【００９４】−実験例− 次に、本形態の効果を確認するために行った実験の結果
について説明する。本実験は、上述した実施形態の如く
冷媒蒸発器(81)への冷媒供給を間欠的に行った場合と、
従来のように冷媒蒸発器(81)への冷媒供給を連続して行
った場合とにおける水循環回路(B) の循環水量、蓄熱熱
交換器(42)での冷媒蒸発温度、氷塊部(I-a) 及び氷核部
(I-b) の温度変化状態を夫々測定することにより行っ
た。

【００９５】その結果を図１５及び図１６に示す。図１
５は本形態の運転動作を行った場合の結果であり、図１
６は従来の運転動作を行った場合の結果である。先ず、
従来の運転動作における実験結果を示す図１６にあって
は、冷媒蒸発温度（図１６に破線で示す）が急激に上昇
する状態が頻繁に繰返され、この温度上昇前には循環水
量（図１６に実線で示す）が低下している。これは、冷
媒蒸発器(81)へ連続して冷媒が供給されていることによ
り氷核生成器(46)の周囲で種氷(I) が過度に成長し、こ
れに伴って水の流通路が狭くなり水循環量が低下してい
き、その後、この過度に成長した種氷(I) による水配管
(45)の閉塞を回避するために解凍運転（フロースイッチ
SW-Fの作動による解凍運転の開始）に移行するといった
運転状態が頻繁に繰返されているためである。そして、
このような解凍運転が繰返されると、その度に氷塊部(I
-a) 及び氷核部(I-b) の温度（図１６に二点鎖線及び一
点鎖線で夫々示す）も急激に上昇し、種氷(I) が殆どな
くなってしまうといった状況を招く。

【００９６】これに対し、上述した実施形態の運転動作
における実験結果を示す図１５にあっては、冷媒蒸発温
度（図１５に破線で示す）は常に一定であり、また、循
環水量（図１５に実線で示す）も略一定である。これ
は、冷媒蒸発器(81)へ間欠的に冷媒が供給されているこ
とにより氷核生成器(46)の周囲で種氷が過度に成長する
ことがなく、水配管(45a) が閉塞されることもないので
循環水量が安定しており、且つ解凍運転を行う必要もな
くなっているためである。つまり、冷媒蒸発器(81)への
冷媒供給動作が間欠的に行われていることで氷塊部(I-
a) の温度（図１５に二点鎖線で示す）が僅かに変化す
るのみで、その他は安定した略一定値となっており、製
氷動作が安定的に行われていることが判る。

【００９７】（変形例）次に、本発明の３タイプの変形
例について説明する。これら各変形例は、氷核生成器(4
6)への冷媒供給動作、種氷(I) を生成するための冷熱を
得る手段或いは種氷(I) の冷却状態の変形例であって、
その他の構成は上述した実施形態と同様であるので、こ
こでは、上記実施形態との相違点についてのみ説明す
る。

【００９８】−第１タイプの変形例− 先ず、第１タイプの変形例としては、氷核生成器(46)に
対する冷媒の供給動作と供給停止動作とを切換える第８
電磁弁(SV8) をタイマによって所定時間毎に交互に切換
えるようにしている。つまり、図２に破線で示すよう
に、コントローラ(70)にタイマ手段(73)を備えさせ、例
えば、３０分毎に第８電磁弁(SV8) の開閉状態を切換え
るようにする。このような制御動作によっても、種氷
(I) が冷却される状態と冷却されない状態とが交互に繰
返されることにより該種氷(I) の過度な成長を抑制する
ことができることになる。

【００９９】尚、本例では、第８電磁弁(SV8) の開放及
び閉鎖時間は必要に応じて任意の値に設定可能である。
また、開放時間と閉鎖時間とは必ずしも同一である必要
はない。

【０１００】−第２タイプの変形例− 本変形例では、種氷(I) を冷却する冷熱を得るための手
段として、図１７に示すように、冷媒に代えてペルチェ
素子(81') を利用している。つまり、２種類の異なる金
属を接合し、これに電流を流すことによって冷熱を発生
するペルチェ素子(81') を、水配管(45a) の管壁に取付
け、該素子(81') が発する冷熱を利用することで種氷
(I) を冷却するようにしている。

【０１０１】また、一般に、ペルチェ素子(81') は、通
電と略同時に冷熱を発するといった応答性の高いもので
あるために種氷(I) の冷却に必要な冷熱を迅速に得るこ
とができることになり、種氷(I) を迅速に冷却できる。
また、種氷(I) の生成初期時には、迅速に種氷(I) を生
成でき、氷核(I')の生成に要する時間の短縮化を図るこ
ともできる。

【０１０２】−第３タイプの変形例− 本変形例では、冷媒蒸発容器(81)の蒸発空間(81a) にお
ける冷媒の蒸発温度を、種氷(I) が過度に成長しない程
度の温度として、水の凝固点（大気圧で０℃）よりも僅
かに低い値に設定するようにしている。具体的には、蒸
発温度が−１℃程度となるようにする。このように蒸発
温度を設定するための具体的な手段としては、氷核生成
冷媒導入管(58)における冷媒の減圧度を適切に設定する
ことが挙げられる。そのためには、該氷核生成冷媒導入
管(58)に設けられているキャピラリチューブ(CP)として
絞り量が適切なものを使用したり、このキャピラリチュ
ーブ(CP)に代えて電動膨張弁を採用し、蒸発温度が上記
温度に設定されるように弁開度を調整する。尚、下部接
続管(52)に設けられている第２室外電動膨張弁(52a) に
よって上記蒸発温度が設定可能である場合には氷核生成
冷媒導入管(58)に減圧のための手段は不要である。

【０１０３】尚、各実施形態では、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。

【０１０４】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。

【０１０５】

【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、冷媒循環回路と蓄熱循環回路とを備
え、蓄熱媒体熱交換部で蓄熱媒体を過冷却状態にする一
方、種氷生成手段において蓄熱媒体の一部を冷却するこ
とで生成保持された種氷を利用して生成した氷核により
上記蓄熱媒体の過冷却状態を解消して製氷を行うように
した装置に対し、製氷運転時、種氷生成手段における冷
却動作を間欠的に行わせるようにしたために、製氷運転
が長時間に亘って連続して行われている状態であっても
種氷が過度に成長して蓄熱媒体の循環配管が閉塞してし
まうといった状況の発生を回避できる。このため、従来
のように定期的に解凍運転を行って種氷の過度な成長を
抑制するといった動作が必要なくなり、製氷効率の向上
及び製氷運転時間の短縮化を図りながら、種氷生成手段
に常に良好な種氷を保持させることができる。

【０１０６】請求項２記載の発明によれば、種氷の氷塊
部の温度により種氷が成長し易い状況であるか否かを認
識し、これに基づいて冷却手段による蓄熱媒体の冷却動
作を制御するようにしたために、種氷の成長度合いに応
じた適切な冷却手段の冷却動作が得られ、また、冷却動
作を間欠的に行うための具体的な制御動作を得ることが
できる。

【０１０７】請求項３記載の発明によれば、冷却手段に
よる冷却動作と冷却停止動作とを所定時間間隔で交互に
繰り返すようにしたために、比較的簡単な制御動作でも
って種氷の成長を抑制でき、装置の実用性の向上を図る
ことができる。

【０１０８】請求項４記載の発明によれば、冷却手段の
蓄熱媒体に対する冷却温度を、蓄熱媒体の凝固温度より
も僅かに低い値に設定したことで、冷却手段による冷却
動作を常時行いながら、循環配管が閉塞するような種氷
の必要以上の成長を抑制することができ、冷却手段に、
冷却動作と冷却停止動作とを行わせるような特別な手段
を必要とすることなしに種氷の過度な成長が抑制でき
て、構成を簡略化、製氷効率の向上及び製氷運転時間の
短縮化を連立することができる。

【０１０９】請求項５記載の発明によれば、冷媒循環回
路の冷媒を利用して冷却手段の冷却動作を行うようにし
たために、個別の冷却用媒体を必要とすることなしに種
氷の生成を行うことができ、これによっても構造の簡略
化を図ることができる。

【０１１０】請求項６記載の発明によれば、冷却手段を
ペルチェ素子としたことで、蓄熱媒体を冷却するために
必要な冷熱を迅速に得ることができ、種氷を生成するた
めの必要時間が短くて済み、製氷運転時間全体としての
短縮化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】氷核生成器の配設部分を示す断面図である。

【図５】通常冷房運転の冷媒循環動作を示す回路図であ
る。

【図６】通常暖房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】氷核生成器での氷核生成動作を示す断面図であ
る。

【図９】解凍運転の冷媒循環動作を示す回路図である。

【図１０】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１１】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１２】温蓄熱運転の冷媒循環動作を示す回路図であ
る。

【図１３】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１４】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１５】本発明の運転制御により蓄熱運転を行った場
合の実験結果を示す図である。

【図１６】従来の運転制御により蓄熱運転を行った場合
の実験結果を示す図である。

【図１７】第２タイプの変形例における水配管を示す図
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 (42a) 冷媒熱交換部 (42b) 水熱交換部（蓄熱媒体熱交換部） (45) 水配管（循環配管） (46) 氷核生成器（種氷生成手段） (52a) 第２室外電動膨張弁（膨張機構） (71) 製氷運転手段 (72) 間欠制御手段 (81) 冷媒蒸発容器（冷却手段） (81a) 蒸発空間 (82) 氷保持容器（保持部） (Th-I1) 第１氷温センサ（氷塊温度検出手段） (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） (W) 水（蓄熱媒体） (I) 種氷 (I') 氷核 (I-a) 氷塊部 (I-b) 氷核部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡部 裕司 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 松島 潤治 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

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機(1) と、熱源側熱交換器(3) と、
   膨張機構(52a) と、冷媒熱交換部(42a) とが冷媒配管
   (8) によって冷媒の循環が可能に接続されてなる冷媒循
   環回路(A) を備えているとともに、 蓄熱媒体(W) を貯留する蓄熱タンク(T) と、蓄熱媒体
   (W) を圧送する循環手段(P) と、上記冷媒熱交換部(42
   a) との間で熱交換可能な蓄熱媒体熱交換部(42b)とが循
   環配管(45)によって蓄熱媒体(W) の循環が可能に接続さ
   れてなる蓄熱循環回路(B) とを備え、 上記蓄熱媒体熱交換部(42b) の下流側を流れる蓄熱媒体
   (W) の一部を冷却して過冷却解消用の種氷(I) を生成す
   る冷却手段(81)及びこの種氷(I) を保持する保持部(82)
   を備えた種氷生成手段(46)と、 上記冷媒熱交換部(42a) で蒸発する冷媒と、蓄熱媒体熱
   交換部(42b) を流れる液相の蓄熱媒体(W) とを熱交換さ
   せて該蓄熱媒体(W) を過冷却状態まで冷却すると共に、
   種氷生成手段(46)の種氷(I) を利用して微小粒の氷核
   (I')を生成し、該氷核(I')を過冷却状態の蓄熱媒体(W)
   中に流すことで該過冷却状態を解消して蓄熱用の氷を生
   成して蓄熱タンク(T) に回収する製氷運転を行う製氷運
   転手段(71)と、 該製氷運転手段(71)による製氷運転時、冷却手段(81)に
   よる冷却動作を間欠的に行わせる間欠制御手段(72)とが
   設けられていることを特徴とする氷蓄熱装置。
2. 【請求項２】 種氷(I) は、冷却手段(81)に接触して凝
   固点以下の温度となる氷塊部(I-a) と、循環配管(45)内
   の液相の蓄熱媒体(W) に接触する氷核部(I-b) とを備え
   ており、 上記氷塊部(I-a) の温度を検出する氷塊温度検出手段(T
   h-I1) を備え、 間欠制御手段(72)は、上記氷塊温度検出手段(Th-I1) の
   出力を受け、氷塊部(I-a) が所定温度以下になると冷却
   手段(81)による冷却動作を停止する一方、この氷塊部(I
   -a) が所定温度以上になると冷却動作を開始することを
   特徴とする請求項１記載の氷蓄熱装置。
3. 【請求項３】 間欠制御手段(72)は、冷却手段(81)によ
   る冷却動作と冷却停止動作とを所定時間間隔で交互に繰
   り返す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】 圧縮機(1) と、熱源側熱交換器(3) と、
   膨張機構(52a) と、冷媒熱交換部(42a) とが冷媒配管
   (8) によって冷媒の循環が可能に接続されてなる冷媒循
   環回路(A) を備えているとともに、 蓄熱媒体(W) を貯留する蓄熱タンク(T) と、蓄熱媒体
   (W) を圧送する循環手段(P) と、上記冷媒熱交換部(42
   a) との間で熱交換可能な蓄熱媒体熱交換部(42b)とが循
   環配管(45)によって蓄熱媒体(W) の循環が可能に接続さ
   れてなる蓄熱循環回路(B) とを備え、 上記蓄熱媒体熱交換部(42b) の下流側を流れる蓄熱媒体
   (W) の一部を冷却して過冷却解消用の種氷(I) を生成す
   る冷却手段(81)及びこの種氷(I) を保持する保持部(82)
   を備えた種氷生成手段(46)と、 上記冷媒熱交換部(42a) で蒸発する冷媒と、蓄熱媒体熱
   交換部(42b) を流れる液相の蓄熱媒体(W) とを熱交換さ
   せて該蓄熱媒体(W) を過冷却状態まで冷却すると共に、
   種氷生成手段(46)の種氷(I) を利用して微小粒の氷核
   (I')を生成し、該氷核(I')を過冷却状態の蓄熱媒体(W)
   中に流すことで該過冷却状態を解消して蓄熱用の氷を生
   成して蓄熱タンク(T) に回収する製氷運転を行う製氷運
   転手段(71)とを備え、 上記冷却手段(81)は、製氷運転時における蓄熱媒体(W)
   に対する冷却温度が、循環配管(45)が閉塞するような種
   氷(I) の成長を抑制するように、蓄熱媒体(W)の凝固温
   度よりも僅かに低い値に設定されていることを特徴とす
   る氷蓄熱装置。
5. 【請求項５】 冷却手段(81)は、圧縮機(1) から吐出
   し、熱源側熱交換器(3) で凝縮した後、膨張機構(52a)
   により減圧した冷媒が供給されて該冷媒が蒸発する蒸発
   空間(81a) を備え、この蒸発空間(81a) で蒸発する冷媒
   により蓄熱媒体(W) を冷却することを特徴とする請求項
   １、２、３または４記載の氷蓄熱装置。
6. 【請求項６】 冷却手段(81)は、ペルチェ素子であるこ
   とを特徴とする請求項１、２、３または４記載の氷蓄熱
   装置。