JPH02287035A - 蓄熱式空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、蓄熱式空気調和装置に係り、特に、蓄熱槽の
給水時における水洩れ等の異常検知対策に関する。

（従来の技術） 従来より、例えば特開昭５９−１４５４６４号公報に開
示される如く、製氷するための水を貯溜する貯水タンク
を備えた製氷装置において、貯水タンク内の水位を検出
し、その水位が所定の基準水位になるまで給水弁を開く
ことにより、貯水タンク内の水位を所定レベルに維持す
るようにしたものは知られている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、冷媒との熱交換により蓄熱槽に貯溜された蓄
熱媒体たる水に冷熱又は暖熱を蓄えるようにした蓄熱式
空気調和装置においても、上記と同様の構成により、蓄
熱槽の給水時の水位や給水量を制御することができる。

　　しかしながら、その場合、蓄熱槽内に水洩れ等の異
常があると、水位センサで検知される水位が目標値に達
しないため、そのまま給水が長時間荷われ、水洩れ等の
異常の検知が遅れてしまうという問題がある。

特に、水位センサが蓄熱槽内の水深全域に亘る検知領域
を有する場合には、水位の低下により水洩れを検知する
ことも可能であるが、通常、水位センサは水面付近に設
置され、部分的な検知領域を有するだけなので、給水の
開始時から水位センサに水が接していないときもあり、
上記従来のものでは、給水時における水洩れ等の異常を
早期に発見することができないことになる。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、給水時間をも考慮した給水を行うことにより、水
洩れ等の異常を早期に検知することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため請求項（１）の発明の解決手段
は、第１図に示すように、冷媒の循環により熱移動を生
ぜしめる冷媒回路（１０）と、該冷媒回路（１０）の冷
媒との熱交換により蓄熱可能な蓄熱媒体としての水（Ｗ
）を貯溜する蓄熱＃ｆ！（１１）とを備えた蓄熱式空気
調和装置を対象とする。

そして、上記蓄熱槽（１１）内の水位を検出する水位検
出手段（１）と、蓄熱開始時、該水位検出手段（Ｃｌ　
）で検出される水位が所定の目標値に達するまで蓄熱槽
（１１）に水（Ｗ）を供給する給水手段（５１）とを設
けるものとする。

さらに、上記給水手段（５１）による水（Ｗ）の供給開
始時からの経過時間を計測する計時手段（５２）と、該
計時手段（５２）の出力を受け、水（Ｗ）の供給開始時
から所定時間を経過し、かつ水位値が上記目標値に達し
ていないときには異常信号を出力する異常判別手段（５
３）とを設ける構成としたものである。

第２の解決手段は、上記第１の解決手段と同様の冷媒回
路（１０）、蓄熱槽（１１）　、水位検出手段＜ＣＩ　
）及び給水手段（５１）を備えた空気調和装置に、上記
給水手段（５１）による水（Ｗ）の供給開始時、水位値
が上記水位検出手段（ＣＩ）で検出される検知モードと
、水位値が水位検出手段（ＣＩ）で検知できない下方に
ある非検知モードとに判別するモード判別手段（５４）
を設ける一方、上記モード判別手段（５４）で判別され
た各モード毎に水位が上記目標値に達するまでの基準時
間をそれぞれ設定する設定手段（５５）と、水（Ｗ）の
供給開始時からの経過時間を計測する計時手段（５２）
と、該計時手段（５２）及びモード判別手段（５４）の
出力を受け、水（Ｗ）の供給開始時からの経過時間が上
記設定手段（５５）で設定された基準時間を経過し、か
つ水位値が上記目標値に達していないときには、異常信
号を出力する異’；’；％　ｉｉ別小手段５３）とを設
ける構成と（，７たしのである。

（作用） 以、ｔの構成により、請求項（１）の発明では、給水１
段（５１）により、水位検出手段ＣＣＤ　）で検出され
る水位値が所定の１−１標値に達するまで、蓄熱槽（１
１）に給水が行われる。

そして、蓄熱槽（１１）に水洩れ等がある場合、異常判
別手段（５３）より、２１時手段（５２）で計測される
給水開始時からの経過時間が所定時間を経過すると、異
常信号が出力されるので、水位の異常が早期に検出され
ることになる。

請求項（２の発明では、水位検出手段（ＣＩ）の出力を
受け、モード判別手段（５４）により、給水１箱の水位
値が水位検出手段（Ｃｌ　）で水位の検出可能である検
知モードと、水位値の検出ができない非検知モードとに
判別される。そして、その各モード毎に、設定手段（５
５）により水位が１］標値に達するまでの基準時間が設
定され、異常判別手段（５３）により、計時手段（５２
）で計ＪＰｌされる給水時間が上記基準時間を経過し、
かつ水位値が［ｌ標値に達していないときには、異常信
号が出力される。したがって、水位検出手段＜ＣＩ　）
が水深全域に亘る程の長さがない汎用タイプのもので、
給水前の水位が検知できないような場合にも、確実に水
位の異常を検知することができることになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について、図面に基づき説明する
。

第３図は本発明の実施例に係る空気調和装置の全体構成
を示し、室外ユニット（Ｘ）に対して、複数の室内ユニ
ット（Ａ）、　　（Ｂ）、・・・が接続されたいわゆる
マルチ形空気調和装置である。

上記室外ユニット（Ｘ）において、（１）は圧縮機、（
２）は冷房運転時には図中実線のごとく切換わり、暖房
運転時には図中破線のごとく切換わる四路切換弁、（３
）は冷房運転時には凝縮器として、暖房運転時には蒸発
器として機能する室外熱交換器、（４）は冷房運転時に
は冷媒流量を調節１２、暖房運転時には冷媒の減圧機構
として機能する室外電動膨張弁、（５）は凝縮された液
冷媒を貯溜するためのレシーバ、（８）は吸入冷媒中の
液成分を除去するためのアギュムレータである。

一方、各室内ユニット（Ａ）、　　（Ｂ）、・・・は同
−構成を有し、（６）は冷房運転時には減圧機構として
機能し、暖房運転時には冷媒流量を調節する室内電動膨
張弁、（７）は冷房運転時には蒸発器として、暖房運転
時には凝縮器として機能する室内熱交換器である。

そして、上記各機器（１）〜（８）は冷媒配管（９）に
より冷媒の流通可能に順次接続されていて、室外空気と
の熱交換により得た熱を室内空気に放出するヒートポン
プ作用を有する主冷媒回路（１０）が構成されている。

また、装置には上記主冷媒回路（］０）を流れる冷媒と
の熱交換により蓄冷熱、蓄暖熱をし、或いはその蓄冷熱
、蓄暖熱の利用をするための蓄熱ユニット（Ｙ）が配置
され一〇いる。該蓄熱ユニット（Ｙ）において、（１１
）は冷熱及び暖熱の蓄熱可能な蓄熱媒体たる水（Ｗ）を
貯溜した蓄熱槽、（１２）は該蓄熱槽（１１）内に配置
され、水（Ｗ）と冷媒との熱交換を行うための蓄熱熱交
換器であって、該蓄熱熱交換器（１２）と主冷媒回路（
１０）の上記室外電動膨張弁（４）−室内電動膨張弁（
６）間の液ライン（９ａ）との間は、第１バイパス路（
１３ａ）及び第２バイパス路（１３ｂ）により、室内電
動膨張弁（６）側から順に冷媒の流通可能に接続されＣ
いる。そして、上記第１バイパス路（１３ａ）には、水
（Ｗ）に冷熱を蓄えるときに冷媒を減圧する蓄熱電動膨
張弁（１４）が介設され、上記第２バイパス路（１３ｂ
）には、第２バイパス路（１３ｂ）を開閉する第１開閉
弁（１５）が介設されている。

また、第２バイパス路（１３ｂ）の上記第１開閉弁（１
５）−蓄熱熱交換器（１２）間の途中配管と主冷媒回路
（１０）のガスライン（９ｂ）とは第３バイパス路（１
３ｃ）により、冷媒の流通可能に接続されていて、該第
３バイパス路０３Ｃ）には、バイパス路（１３ｃ）を開
閉する第２開閉弁（１６）が介設されている。

すなわち、蓄冷熱運転時、液冷媒を主冷媒回路（１０）
から上記第３バイパス路（１３ａ）にバイパスさせて蓄
熱電動膨張弁（１４）で減圧し、蓄熱熱交換器（１２）
で蒸発させることにより、水（Ｗ）に冷熱を蓄えるよう
になされている。

一方、主冷媒回路（１０）の液ライン（９ａ）の上記第
１．第２バイパス路（１３ａ）、　　（１３ｂ）との２
つの接合部間には、冷媒の流量を可変に調節するための
流量制御弁（１７）が介設されていて、以上の各弁（２
）、（４）、（６）（１４）、（１５）、（１６）、（
１，７）の開閉もしくは開度の調節により、各運転モー
ドに応じて冷媒の循環経路の切換えを行うようにしてい
る。

また、装置にはセンサ類が配置されていて、（Ｔ　ｈｖ
）は上記蓄熱槽（１１）の水中に配置され、水温Ｔｖを
検出する水温センサ、（Ｔ　ｈａ）は室外熱交換器（３
）の空気吸込口に配置され、外気温度Ｔａを検出する外
気温センサ、（Ｔｈｆ）は液ライン（９ａ）の第２バイ
パス路（１３ｂ）との接合部の冷房運転時における上流
側に配置された冷却人口センサ、（Ｔｈｏ）は液ライン
（９ａ）の第１バイパス路（１３ａ）との接合部の冷房
運転時における下流側に配置された冷却出口センサ、（
Ｔ　ｈｓ）は吸入ラインに配置され、吸入管温度を検出
するための吸入管センサ、（Ｓｐ）はガスライン（９ｂ
）に配置され、暖房サイクル時には高圧Ｔｃ、冷房サイ
クル時には低圧（吸入圧力）Ｔｅを検出する圧力センサ
、（Ｃｌ　）は蓄熱槽（１１）の水面付近に配置され、
水位ＬＮを検出する水位検出手段としての水位センサで
ある。

上記空気調和装置において、通常冷房運転時には、第３
図実線矢印に示すように、四路切換弁（２）が図中実線
のように切換わり、室外電動膨張弁（４）、流量制御弁
（１７）、室内電動膨張弁（６）、・・・が開き、他の
弁はいずれも閉じた状態で運転が行われ、室外熱交換器
（３）で凝縮された冷媒が主冷媒回路（１０）のみを循
環し、各室内電動膨張弁（６）、・・・で減圧され、各
室内熱交換器（７）、・・・で蒸発して圧縮機（１）に
戻るように循環する。

一方、蓄熱槽（１１）内の水（Ｗ）を製氷して冷熱を蓄
える製氷運転時には、同図破線矢印に示すように、室外
電動膨張弁（４）、流量制御弁（１７）、蓄熱電動膨張
弁（１４）及び第２開閉弁（１６）が開き、室内電動膨
張弁（６）、・・・及び第１開閉弁（１５）が閉じた状
態で運転が行われ、室外熱交換器（３）で凝縮された液
冷媒が、第１バイパス路（１３ａ）にバイパスして流れ
、蓄熱電動膨張弁（１４）で減圧され、蓄熱熱交換器（
１２）で蒸発して圧縮機（１）に戻るように循環する。

そのとき、蓄熱熱交換器（１２）で冷媒との熱交換によ
り、蓄熱媒体たる水（Ｗ）を製氷し、冷熱を蓄えるよう
になされている。

そして、上記製氷運転時、製氷手段（５１）により、製
氷運転前の水位ＬＮを基準水位Ｌｓとし、その基準水位
Ｌｓから所定水位ΔＬだけ上昇するまで製氷運転するこ
とにより、製氷量を適性に保持するようになされている
。

また、上記蓄熱槽（１１）には、蓄熱槽（１１）内の水
が自然蒸発等で減少したときに蓄熱槽（１１）内の給水
制御を行うための給水装置が設けられている。

すなわち、第４図において、（３１）は、蓄熱槽（１１
）の上方に開口する給水口（３１ａ）を有し、該給水口
（３１ａ）から蓄熱１（１１）に水（Ｗ）を供給する給
水管、（３２）は通常開けられた状態にある該給水管（
３１）の手動開閉弁、（３３）は蓄熱槽（１１）から水
（Ｗ）を排出する排水管、（３４）は通常閉じられた状
態にある該排水管（３３）の手動開閉弁、（３５）は蓄
熱槽（１１）のオーバーフロー管、（３６）はそのドレ
ンパン、（３７）は上記給水管（３１）からの水（Ｗ）
の供給を制御するための給水弁であって、該給水弁（３
７）は、上記給水管（３１）から蓄熱槽（１１）に水（
Ｗ）を供給するときに開かれ、蓄熱槽（１１）内の水位
ＬＮが所定の水位に達すると閉じられるものである。ま
た、上記給水時、水位が過上昇したときはオーバーフロ
ー管（３５）から過剰な水（Ｗ）を（Ｊｌ、出し、蓄熱
槽（］〕）の水（Ｗ）を交換するとき等には、手動開閉
弁（３４）を開けて排水管（３３）から水（Ｗ）を排出
するようになされている。

そ１．て、上記給水管（３１）の給水弁（３７）のド流
側には、給水管（３１）の上端からは所定のヘッド差を
有する下部から上記オーバーフロ管（３５）に対して、
水（Ｗ）のバイパス可能なキャピラリ（３８）が設けら
れている。すなわち、給水弁（３７）を開け、水位セン
サ（Ｃｇ）の信号に応じて蓄熱槽（１１）に所定量の水
（Ｗ）を供給する一方、給水終了後には、キャピラリ（
３８）の上方の水（Ｗ）をキャピラリ（３８）を介して
排出することにより、その後給水弁（３７）から洩れる
水（Ｗ）の蓄熱槽（１１）への供給を防止するようにな
されている。

以上の各機器（３１）〜（３８）により、水位センサ（
、ＣＮ）で検出される水位ＬＮが所定のし１標値Ｌ１に
達するまで蓄熱槽（１１）に水（Ｗ）を供給する給水手
段（５１）が構成されている。

また、第５図に示すように、上記水位センナ（Ｃｌ　）
で検出される水位値ＬＮに対１７て、各々基準となる値
が設定されている。すなわち、Ｌ。

は後述の給水基準時間ｘＡ、ｘ８を決定するための給水
時間判定レベル、Ｌｌは基準水位、Ｌ２は蓄熱槽（１１
）に給水を実施すべきか否かを判別するだめの給水判定
水位値、Ｌ３は給水時に給水を停止する給水の目標値と
しての給水停止水位値、Ｌ４は水位の異常を判定するた
めの異常水位レベルである。

そして、本発明の特徴として、上記給水手段（５１）に
よる蓄熱ｒ　（１１）への給水時、コントローラ（図示
せず）により、上記水位の各基準値に基づき、以下のよ
うに、給水制御が行われる。

すなわち、第６図のフローチャートに示すように、ステ
ップＳ１で、水位センサ（Ｃｇ）の信号を入力して現在
水位ＬＮを検出し、ステップＳ２で、その現在水位ＬＮ
が上記給水判定水位値し２以上か否かを判別し、Ｌ２以
上であれば給水をする必要がないと判断して制御を停止
する。一方、現在水位値ＬＮがＬ２よりも低いときには
、さらにステップＳ３で、Ｌ２　〉ＬＮ≧ＬＯか否かつ
まり現在水位ＬＮが給水時間判定レベルＬＯ以上で水位
センサ（Ｃｇ）まで水位が達しているか否かを判別して
、その判別がＹＥＳかＮＯかに応じ、以下、検知モード
と非検知モードの２つのモードに分けて制御を行う。

上記ステップＳ３の判別がＹＥＳのときには、現在水位
ＬＮが水位センサ（Ｃｇ）で検知しうるレベルまで達し
ていると判断し、ステップＳ４で給水基準時間を第１基
準時間ＸＡ　　（本実施例では１時間）に設定し、ステ
ップＳ５で給水を開始すると共に給水タイマ（図示せず
）のカウントを開始する。そして、ステップＳ６で、Ｌ
Ｎ≧Ｌ３になるまでつまり水位Ｎが給水停止水位値し３
に達するまで給水を行いながら、ステップＳ７でこれま
での給水時間が上記給水基準時間ＸＡ以上か否かを判別
して、水位が給水停止水位値Ｌ３に達するまでに給水基
準時間ＸＡが経過したときには、水（Ｗ）の洩れ等の異
常があるものと判断してステップ５１２で水位異常信号
を出力する。

一方、上記ステップＳ３の判別で、現在水位値ＬＮが給
水時間判定レベルＬｏよりも低く水位センサ（Ｃｌ　）
で水位を検知できないときには、ステップＳ８で給水基
準時間を第２基準時間Ｘｓに設定し、ステップＳ９で給
水を開始するとともに給水タイマのカウントを開始して
、以下、ステップＳ　ｉｏ　ｒ　　Ｓ　ＩＩで、上記ス
テップＳ６．Ｓ７と同様の制御を行う。

上記フローにおいて、ステップＳ５及びＳ９により、上
記給水手段（５１）による水（Ｗ）の供給開始時からの
経過時間を計測する計時手段（５２）が構成され、ステ
ップＳ６及びＳ７と、Ｓｌσ及びＳ１１とにより、上記
計時手段（５２）及び水位センサ（Ｃｌｌ　）の出力を
受け、水（Ｗ）の供給開始時から所定時間を経過し、か
つ水位値ＬＮが給水停止水位値（目標値）Ｌ３に達して
いないときには異常信号を出力するようにした異常判別
手段（５３）が構成されている。

また、ステップＳ３により、上記給水手段（５１）によ
る水の供給開始時、水位値ＬＮが上記水位センサ（（１
）　）で検出可能な検知モードと、現在水位値ＬＮが水
位センサ（Ｃｌ）　”）で検知できない下方にある非検
知モードトニ判別するモード判別するモード判別手段（
５４）が構成され、ステップＳ４及びＳ８により、上記
モード判別手段（５４）で判別された各モード毎に、水
位ＬＮが目標値Ｌ３に達するまでの基準時間（給水基桑
時間）ＸＡ、ＸＢを設定する設定手段（５５）が構成さ
れている。

したがって、請求項（１）の発明では、給水手段（５１
）により、水位センサ（水位検出手段）（Ｃｇ）で検出
される水位値ＬＮが所定の給水停止水位値（目標値）Ｌ
３に達するまで、蓄熱槽（１１）に給水が行われる。

その場合、蓄熱槽（１１）に水洩れ等があると、水位セ
ンサ（ＣＦ　）で検出される水位値ＬＮが給水停止水位
値Ｌ３に達することなく、長時間給水が行われ、水位異
常が検知されない虞れが生じるが、本発明では、異常判
別手段（５３）より、計時手段（５２）で計測される給
水開始時からの経過時間が所定時間を経過すると、異常
信号が出力されるので、水位の異常を早期に検知するこ
とができ、よって、信頼性の向上を図ることができるの
である。

請求項（２の発明では、モード判別手段（５４）により
、給水前の水位値ＬＮが水位センサｃｃｎ　＞で水位の
検出可能である検知モードと、給水前の水位値ＬＮが水
位センサ（＋Ｊｌ　）で水位の検出ができない非検知モ
ードとに判別される。そして、その各モード毎に、設定
手段（５５）により水位ＬＮが給水停止水位値Ｌ３に達
するまでの基準時間ＸＡ、ＸＳが設定され、異常判別手
段（５３）により、計時手段（５２）で計測される給水
時間が上記基準時間ｘＡ、ｘＢを経過し、かつ水位値Ｌ
Ｎが給水停止水位値Ｌ３に達していないときには、異常
信号が出力されるので、水位センサ（Ｃｇ）が水深全域
に亘る程の長さがない汎用タイプのものであっても、確
実に水位の異常を検知することができるのである。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）の発明によれば、冷
媒回路の冷媒との熱交換により蓄熱槽の水に蓄熱をする
ようにした蓄熱式空気調和装置において、蓄熱槽の水位
が所定の目標値になるまで給水する際、給水開始時から
の経過時間が所定時間に達すると、水位異常と判定する
ようにしたので、水洩れ等の異常により、水位が上昇し
ないようなときにも、早期に水位の異常を検知すること
ができ、よって、信頼性の向上を図ることができる。

請求項（２）の発明によれば、給水前の水位が水位セン
サで検知可能な検知モードと、検知不能な非検知モード
とに判別し、各モードに応じて、給水に要する基準時間
を設定して、その基準時間に達するまでに水位が目標値
に達しないときには水位異常と判定するようにしたので
、限られた検知領域しか有しない汎用タイプの水位セン
サを使用しながら、水位異常を確実に検知することがで
き、よって、信頼性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の構成を示すブロック図であ
る。第３図以下は本発明の実施例を示し、第３図は空気
調和装置の冷媒配管系統図、第４図は給水装置の構成を
示す縦断面図、第５図は水位センサの各基準値の設定を
示す説明図、第６図は給水制御の内容を示すフローチャ
ート図である。 ｆｌ 主冷媒回路 蓄熱槽 給水手段 計時手段 異常判別手段 モード判別手段 設定手段 水位センサ （水位検出手段） 水 １０　に冷媒回路 １．１Ｎ鴫槽 ５１　給水下［交 ５２　＝１時ｆ段 ５３　へπ判別手段 ５４　モー）′判別手段 ５５　設定手段 ＣＤ　　水位セッサ く水位検出手段） Ｗ水 ｒ’−−一一−−１〜 −”ｍ ｚ 第１図 一 ／ 一″−装置 第２

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷媒の循環により熱移動を生ぜしめる冷媒回路（
   １０）と、該冷媒回路（１０）の冷媒との熱交換により
   蓄熱可能な蓄熱媒体としての水（Ｗ）を貯溜する蓄熱槽
   （１１）とを備えた蓄熱式空気調和装置において、 上記蓄熱槽（１１）内の水位を検出する水位検出手段（
   Ｃｌ）と、蓄熱開始時、該水位検出手段（Ｃｌ）で検出
   される水位が所定の目標値に達するまで蓄熱槽（１１）
   に水（Ｗ）を供給する給水手段（５１）とを備えるとと
   もに、上記給水手段（５１）による水（Ｗ）の供給開始
   時からの経過時間を計測する計時手段（５２）と、該計
   時手段（５２）の出力を受け、水（Ｗ）の供給開始時か
   ら所定時間を経過し、かつ水位値が上記目標値に達して
   いないときには異常信号を出力する異常判別手段（５３
   ）とを備えたことを特徴とする蓄熱式空気調和装置。
2. （２）冷媒の循環により熱移動を生ぜしめる冷媒回路（
   １０）と、該冷媒回路（１０）の冷媒との熱交換により
   蓄熱可能な蓄熱媒体としての水（Ｗ）を貯溜する蓄熱槽
   （１１）とを備えた蓄熱式空気調和装置において、 上記蓄熱槽（１１）内の水位を検出する水位検出手段（
   Ｃｌ）と、蓄熱開始時、該水位検出手段（Ｃｌ）で検出
   される水位が所定の目標値に達するまで蓄熱槽（１１）
   に水（Ｗ）を供給する給水手段（５１）とを備えるとと
   もに、上記給水手段（５１）による水（Ｗ）の供給開始
   時、水位値が上記水位検出手段（Ｃｌ）で検出される検
   知モードと、水位値が水位検出手段（Ｃｌ）で検知でき
   ない下方にある非検知モードとに判別するモード判別手
   段（５４）を備える一方、 上記モード判別手段（５４）で判別された各モード毎に
   水位が上記目標値に達するまでの基準時間をそれぞれ設
   定する設定手段（５５）と、水（Ｗ）の供給開始時から
   の経過時間を計測する計時手段（５２）と、該計時手段
   （５２）及びモード判別手段（５４）の出力を受け、水
   （Ｗ）の供給開始時からの経過時間が上記設定手段（５
   ５）で設定された基準時間を経過し、かつ水位値が上記
   目標値に達していないときには、異常信号を出力する異
   常判別手段（５３）とを備えたことを特徴とする蓄熱式
   空気調和装置。