JPH0719538A - 氷蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、氷蓄熱槽内に均一にかつ多く氷を成
長させ、かつその氷を効率よく解氷できて熱交換能力の
低下を抑制する。 【構成】製氷時に氷蓄熱槽(1) 内の製氷用伝熱コイル(2
0)に冷媒を流通させて製氷を行い、かつ解氷時に製氷用
伝熱コイル(20)及び解氷用伝熱コイル(21)に冷媒を流通
させて氷蓄熱槽(1) 内の氷を解氷する場合、製氷用伝熱
コイル(20)のピッチＡを解氷用伝熱コイル(21)のピッチ
Ｂより大きく設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気調和機等に適用さ
れる氷蓄熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は氷蓄熱式空気調和機の系統図であ
る。この氷蓄熱式空気調和機は、氷蓄熱槽１を備えてい
る。この氷蓄熱槽１内には、貯溜されている水２中に伝
熱管３が浸透して設置されている。

【０００３】冷房運転時、圧縮機４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５を経て室
外熱交換器６に入り、ここで外気に熱を放熱することに
よって凝縮液化する。

【０００４】この液冷媒は、液管７、開閉弁８を経て空
調用絞り９に入り、ここで絞られることによって断熱膨
脹した後、室内熱交換器１０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、
ガス管１１から再び四方切換弁５を経て圧縮機４に吸入
される。

【０００５】暖房運転時には、四方切換弁５が上記と逆
に切り替えられる。この状態に、圧縮機４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５、ガス
管１１、室内熱交換器１０に入り、さらに空調用絞り
９、開閉弁８、液管７から室外熱交換器６に入り、四方
切換弁５を経て圧縮機１に戻る。

【０００６】なお、上記冷房運転時及び暖房運転時に各
開閉弁１２、１３、１４は、いずれも閉じており、かつ
冷媒ポンプ１５は停止している。一方、氷蓄熱槽１の製
氷運転時には、各開閉弁１２、１４が開き、開閉弁１３
が閉ざされ、かつ冷媒ポンプ１５は停止している。

【０００７】この状態に、圧縮機４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５を経て室外熱
交換器６に入り、ここで凝縮液化する。この液冷媒は、
液管７、バイパス液管１６、開閉弁１２を経て蓄冷用絞
り１７に入り、ここで絞られることによって断熱膨脹す
る。

【０００８】この冷媒は、伝熱管３内に入り、この中を
下から上に向かって流過する過程で管外の水２を冷却し
て、これを伝熱管３の周りに氷結させて蒸発気化する。
このガス冷媒は、バイパスガス管１９、開閉弁１４、ガ
ス管１１、四方切換弁５を経て圧縮機４に吸入される。

【０００９】又、解氷運転時には、圧縮機４が停止し、
冷媒ポンプ１５が駆動する。そして、各開閉弁１３、１
４が開き、各開閉弁８、１２が閉ざされる。この状態
に、冷媒ポンプ１５から吐出された液冷媒は、黒塗矢印
に示すように、送液管１９、液管７を経て空調用絞り９
で断熱膨脹し、この後に室内熱交換器１０で室内空気を
冷却することによって蒸発液化する。

【００１０】このガス冷媒は、ガス管１１、パイパスガ
ス管１８、開閉弁１４を経て伝熱管３内に入り、この中
を上から下に向かって流過する過程で管外の氷を融解す
ることによって凝縮液化した後、開閉弁１３を経て冷媒
ポンプ１５に吸入される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上のように空気調和
機においては、その製氷運転時、液冷媒が伝熱管３内を
下から上に向かって流過するので、その伝熱管３の外表
面にその下部から順次着表して氷が成長する。

【００１２】この氷の成長に伴って熱交換量が低下する
と、伝熱管３内における液冷媒の蒸発が抑制されるの
で、伝熱管３内に液冷媒が溜まり、この結果として伝熱
管３に付着した氷は、伝熱管３の下方に配置された部分
での厚くなり、かつ上方は薄くなって不均一な厚さとな
る。

【００１３】このため、解氷運転時には、伝熱管３の上
方の氷が早期に融解してしまい氷蓄熱槽１内上部の水温
が早く上昇するので、伝熱管３上部の熱交換能力は早く
低下する。

【００１４】この結果、伝熱管３内で凝縮液化した液冷
媒の過冷却度が小さくなるため、空調用絞り９で冷媒が
圧力降下する際に沸騰して液冷媒が循環し難くなった
り、室内熱交換器１０における冷房能力が低下したり、
冷媒ポンプ１５にキャビテーションが発生してその騒音
が大きくなる等の不具合がある。

【００１５】そこで本発明は、氷蓄熱槽内に均一にかつ
多く氷を成長させ、かつその氷を効率よく解氷できて熱
交換能力の低下を抑制できる氷蓄熱装置を提供すること
を目的とする。

【００１６】

【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、その要旨とすると
ころは、水が貯溜された氷蓄熱槽内に製氷用伝熱コイル
及び解氷用伝熱コイルを設置すると共に、製氷時に前記
製氷用伝熱コイルに冷媒を流通させ、解氷時に前記製氷
用伝熱コイル及び解氷用伝熱コイルに冷媒を流通させる
ように冷媒配管を接続してなる氷蓄熱装置において、前
記製氷用伝熱コイルを形成する伝熱管のピッチをＡ、前
記解氷用伝熱コイルを形成する伝熱管のピッチをＢとし
た場合、Ａ＞Ｂに設定することを特徴とする特徴とする
氷蓄熱装置である。

【００１７】

【作用】本発明においては、製氷時に氷蓄熱槽内の製氷
用伝熱コイルに冷媒を流通させて製氷を行い、かつ解氷
時に製氷用伝熱コイル及び解氷用伝熱コイルに冷媒を流
通させて氷蓄熱槽内の氷を解氷する場合、製氷用伝熱コ
イルのピッチＡを解氷用伝熱コイルのピッチＢより大き
く取ってあるので、製氷用伝熱コイルにより多くの氷を
付着することができ、かつ解氷用伝熱コイルでの熱交換
能力を十分に確保することができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。なお、図４と同一部分には同一符号を付
してその詳しい説明は省略する。図１は氷蓄熱式空気調
和機の系統図である。氷蓄熱槽１の水２の中には、製氷
用伝熱コイル２０、解氷用伝熱コイル２１及び過冷却用
伝熱コイル２２が設置されている。

【００１９】これら製氷用伝熱コイル２０、解氷用伝熱
コイル２１及び過冷却用伝熱コイル２２は、この順序で
氷蓄熱槽１内の上部から下部に向かって順次配設されて
いる。なお、製氷用伝熱コイル２０は、第１の製氷用伝
熱コイル２０ａ及び第２の製氷用伝熱コイル２０ｂに分
割され、このうち第１の製氷用伝熱コイル２０ａの方が
第２の製氷用伝熱コイル２０ｂよりも上方に配置されて
いる。

【００２０】ところで、これらコイル２０、２１、２２
のうち製氷用伝熱コイル２０及び解氷用伝熱コイル２１
は、その伝熱管のピッチが設定されている。すなわち、
製氷用伝熱コイル２０を形成する伝熱管のピッチをＡと
し、解氷用伝熱コイルを形成する伝熱管のピッチをＢと
した場合、Ａ＞Ｂに設定する。

【００２１】具体的には、図２(a) の平面図に示すよう
に製氷用伝熱コイル２０は、ヘッダ２００に対して複数
の製氷用の各伝熱コイル２０１、２０２、…が並設され
たものとなっている。これら伝熱コイル２０１、２０
２、…は、それぞれ同図(b) の側面図（矢印イ方向）に
示すように上下方向に蛇行して形成されている。

【００２２】このように形成された製氷用伝熱コイル２
０にあって、各伝熱コイル２０１、２０２、…間の列ピ
ッチがＡに設定されると共に、各伝熱コイル２０１、２
０２、…おける上下方向の段ピッチがＡに設定されてい
る。

【００２３】同様に図３(a) の平面図に示すように解氷
用伝熱コイル２１は、ヘッダ２００に対して複数の解氷
用の各伝熱コイル２１１、２１２、…が並設されたもの
となっている。これら伝熱コイル２１１、２１２、…
は、それぞれ同図(b) の側面図に示すように上下方向に
蛇行して形成されている。

【００２４】このように形成された解氷用伝熱コイル２
１にあって、各伝熱コイル２１１、２１２、…間の列ピ
ッチがＢに設定されると共に、各伝熱コイル２１１、２
１２、…おける上下方向の段ピッチがＢに設定されてい
る。

【００２５】なお、製氷用伝熱コイル２０及び解氷用伝
熱コイル２１における列ピッチ、段ピッチは、上記Ａ＞
Ｂの条件を満足する範囲で任意に変更してもよい。従っ
て、列ピッチと段ピッチとが異なることもある。

【００２６】又、解氷用伝熱コイル２１には、仕切板２
３が設けられている。この仕切板２３は、解氷用伝熱コ
イル２１に対して上下及びその側面を囲むと共に、その
一端を塞いで形成したものとなっている。

【００２７】そして、この仕切板２３の一端を塞いだ部
分には、水循環ポンプ２４が接続され、仕切板２３で囲
まれた部分の水を吸引し、これを氷蓄熱槽１の上部から
供給して循環させるものとなっている。

【００２８】一方、室外熱交換器６に接続されている液
管７における室外熱交換器６と開閉弁８との間には、氷
蓄熱槽用の配管２５が接続されている。この配管２５に
は、開閉弁２６、膨脹弁２７が設けられ、さらにその端
部が、氷蓄熱槽１内に浸透されて第１の製氷用伝熱コイ
ル２０ａ及び第２の製氷用伝熱コイル２０ｂの各下部端
部に対して並列に接続されている。なお、配管２５と第
１及び第２の製氷用伝熱コイル２０ａ、２０ｂとの間に
は、それぞれ分配管２５ａ、２５ｂが接続されている。

【００２９】又、ガス管１１には、氷蓄熱槽用の配管２
８が接続されている。この配管２８には、開閉弁２９が
設けられ、その端部が、氷蓄熱槽１内に浸透されて第１
の製氷用伝熱コイル２０ａ及び第２の製氷用伝熱コイル
２０ｂの各上部端部に対して並列に接続されている。な
お、開閉弁２９には、逆止弁３０が並列接続されてい
る。又、各配管２５、２８との間には、開閉弁３１が接
続されている。

【００３０】液管７における開閉弁８と空調用絞り９と
の間には、氷蓄熱槽用の配管３２が接続されている。こ
の配管３２には、逆止弁３３、開閉弁３４、脈動防止チ
ャンド３５、冷媒液ポンプ３６及び逆止弁３７が設けら
れ、さらにその端部が過冷却用伝熱コイル２２に接続さ
れている。なお、冷媒液ポンプ３６には、ポンプ液面調
節用管３８が接続されている。

【００３１】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。冷房運転時、圧縮機４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５を経て
室外熱交換器６に入り、ここで外気に熱を放熱すること
によって凝縮液化する。

【００３２】この液冷媒は、液管７、開閉弁８を経て空
調用絞り９に入り、ここで絞られることによって断熱膨
脹した後、室内熱交換器１０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、
ガス管１１から再び四方切換弁５を経て圧縮機４に吸入
される。

【００３３】暖房運転時には、四方切換弁５が上記と逆
に切り替えられる。この状態に、圧縮機４から吐出され
た冷媒は、点線矢印で示すように、四方切換弁５、ガス
管１１、室内熱交換器１０に入り、さらに空調用絞り
９、開閉弁８、液管７から室外熱交換器６に入り、四方
切換弁５を経て圧縮機１に戻る。

【００３４】なお、これら冷房運転時及び暖房運転時に
各開閉弁２６、２９、３１、３４は、いずれも閉じてお
り、かつ冷媒液ポンプ３６は停止している。一方、氷蓄
熱槽１の製氷運転時には、各開閉弁８、３１、３４が閉
じ、各開閉弁２６、２９が開く。

【００３５】この状態に、圧縮機４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５を経て室外熱
交換器６に入り、ここで凝縮液化する。この液冷媒は、
液管７から配管２５に入り、さらに開閉弁２６、膨脹弁
２７及び各分配管２５ａ、２５ｂを通って第１及び第２
の製氷用伝熱コイル２０ａ、２０ｂに入る。

【００３６】これら製氷用伝熱コイル２０ａ、２０ｂに
おいて冷媒は、その中を下から上に向かって流過し、こ
の過程で管外の水２を冷却して、これを各製氷用伝熱コ
イル２０ａ、２０ｂの周りに氷結させて蒸発気化する。

【００３７】この場合、各製氷用伝熱コイル２０ａ、２
０ｂの列ピッチ及び段ピッチは、上記ピッチの条件の通
り比較的大きいピッチＡに設定されているので、より多
くの氷が製氷用伝熱コイル２０ａ、２０ｂに付着する。

【００３８】このガス冷媒は、開閉弁２９、配管２８を
通り、四方切換弁５を経て圧縮機４に吸入される。解氷
運転時には、圧縮機４が停止し、冷媒液ポンプ３６が駆
動する。そして、各開閉弁２９、３４が開き、各開閉弁
８、３１、２６、２７が閉ざされる。

【００３９】この状態に、冷媒液ポンプ３６から吐出さ
れた液冷媒は、黒塗矢印に示すように、配管３２を経て
空調用絞り９で断熱膨脹し、この後に室内熱交換器１０
で室内空気を冷却することによって蒸発気化する。

【００４０】このガス冷媒は、ガス管１１、配管２８、
開閉弁２９を経て第１及び第２の製氷用伝熱コイル２０
ａ、２０ｂ内に入り、この中を上から下に向かって流過
する。そして、この過程で管外の氷を融解することによ
って一部凝縮液化する。

【００４１】そして、第１及び第２の製氷用伝熱コイル
２０ａ、２０ｂを流過したガス冷媒は、解氷用伝熱コイ
ル２１に入って完全に凝縮液化し、さらに過冷却用伝熱
コイル２２に流過し、ここで過冷却される。

【００４２】このとき、解氷用伝熱コイル２１の列ピッ
チ及び段ピッチは、上記ピッチの条件の通り比較的小さ
く設定されているので、伝熱面を十分に取り、熱交換能
力を確保することとなる。

【００４３】そして、過冷却用伝熱コイル２２で過冷却
された冷媒は、逆止弁３７を経て冷媒ポンプ３６に吸入
される。なお、水循環ポンプ２４は、仕切板２３で囲ま
れた部分の水を吸引し、これを氷蓄熱槽１の上部から供
給して循環させている。

【００４４】このように上記一実施例においては、製氷
時に氷蓄熱槽１内の製氷用伝熱コイル２０に冷媒を流通
させて製氷を行い、かつ解氷時に製氷用伝熱コイル２０
及び解氷用伝熱コイル２１に冷媒を流通させて氷蓄熱槽
１内の氷を解氷する場合、製氷用伝熱コイル２０のピッ
チＡを解氷用伝熱コイル２１のピッチＢより大きく設定
したので、製氷運転時に製氷用伝熱コイル２０に対して
より多くの氷を付着することができ、かつ解氷時に解氷
用伝熱コイル２１での熱交換能力を十分に確保すること
ができる。

【００４５】又、解氷運転時に、冷媒を、上部から下部
に向かって順次配設した製氷用伝熱コイル２０及び解氷
用伝熱コイル２１に流通させ、さらに過冷却用伝熱コイ
ル２２に流通させるようにしたので、解氷をスムーズに
行うことができ、過冷却用伝熱コイル２２から十分に過
冷却された冷媒を取り出すことができるため、熱交換能
力の低下を抑制できる。

【００４６】なお、本発明は、上記各実施例に限定され
るものでなくその要旨を変更しない範囲で変形してもよ
い。例えば、氷蓄熱槽１内の製氷用伝熱コイル２０、解
氷用伝熱コイル２１及び過冷却用伝熱コイル２２の接続
は、各コイル２０、２１、２２をシリーズに接続しても
良く、又、製氷用伝熱コイル２０と解氷用伝熱コイル２
１とをパラレルに接続し、これに過冷却用伝熱コイル２
２をシリーズに接続するようにしてもよい。

【００４７】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、氷
蓄熱槽内に均一にかつ多く氷を成長させ、かつその氷を
効率よく解氷できて熱交換能力の低下を抑制できる氷蓄
熱装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる氷蓄熱装置を適用した氷蓄熱式
空気調和機の一実施例を示す構成図。

【図２】同装置における製氷用伝熱コイルのピッチを示
す図。

【図３】同装置における解氷用伝熱コイルのピッチを示
す図。

【図４】従来装置の構成図。

【符号の説明】

１…氷蓄熱槽、 ４…圧縮機、 ６…室外熱交換器、 １０…室内熱交換器、 ２０…製氷用伝熱コイル、 ２１…解氷用伝熱コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水が貯溜された氷蓄熱槽内に製氷用伝熱
   コイル及び解氷用伝熱コイルを設置すると共に、製氷時
   に前記製氷用伝熱コイルに冷媒を流通させ、解氷時に前
   記製氷用伝熱コイル及び解氷用伝熱コイルに冷媒を流通
   させるように冷媒配管を接続してなる氷蓄熱装置におい
   て、 前記製氷用伝熱コイルを形成する伝熱管のピッチをＡ、
   前記解氷用伝熱コイルを形成する伝熱管のピッチをＢと
   した場合、Ａ＞Ｂに設定することを特徴とする特徴とす
   る氷蓄熱装置。