JPH0756399B2

JPH0756399B2 - 蓄熱式空気調和装置

Info

Publication number: JPH0756399B2
Application number: JP1106339A
Authority: JP
Inventors: 凡敏増井; 伸廣楠本
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1989-04-25
Filing date: 1989-04-25
Publication date: 1995-06-14
Anticipated expiration: 2010-06-14
Also published as: JPH02287035A

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行われ、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
貯溜する蓄熱槽（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（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（53）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（Cl）及び給水
手段（51）を備えた空気調和装置に、上記給水手段（5
1）による水（Ｗ）の共給開始時、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
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常判別手段（53）と
を設ける構成としたものである。

（作用）以上の構成により、請求項（１）の発明では、給水手段
（51）により、水位検出手段（Cl）で検出される水位値
が所定の目標値に達するまで、蓄熱槽（11）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、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（Cl）の出力を
受け、モード判別手段（54）により、給水前の水位値が
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（55）により
水位が目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）で計測される給
水時間が上記基準時間を経過し、かつ水位値が目標値に
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（Cl）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れ四路切換弁、
（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し、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キュムレータである。

一方、各室内ユニット（Ａ），（Ｂ），…は同一構成を
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（10）の流れる冷媒との
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
れている。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、室内電動膨張編（６）側か
ら順に冷媒の流通可能に接続されている。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（15）
−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（13c）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（13c）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）に冷熱に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（1
7）が介設されていて、以上の各番（２），（４），
（６），（14），（15），（16），（17）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、（Thw）上
記蓄熱槽（11）の水中に配置され、水温T_Wを検出する水
温センサ、（Tha）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、（Th
i）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入口セ
ンサ、（Tho）は液ライン（9a）の第１バイパス路（13
a）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、（Ths）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T
c、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L_Nを検出する水位検出手段としての水位センサ
である。

上記空気調和装置のおいて、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、室外熱交換切（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L_Nを基準水位L_Sとし、その基準水位L_S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）内の水の自
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）
から蓄熱槽（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）を排出する配水
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（3
1）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（37）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（1
1）内の水位L_N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）を排出し、蓄
熱槽（11）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。

そして、上記給水管（31）の給水弁（37）の下流側に
は、給水管（31）の上端からは所定のヘッド差を有する
下部から上位オーバーフロー管（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（C
l）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（Cl）
で検出される水位L_Nが所定の目標値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、上記水位センサ（Cl）で検
出される水位値L_Nに対して、各々基準となる値が設定さ
れている。すなわち、L_Oは後述の給水基準時間X_A,X_Bを
決定するための給水時間判定レベル、L₁は基準水位、L₂
は蓄熱器（11）に給水を実施すべきか否かを判別するた
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
る蓄熱槽（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（Cl）の信号を入力して現在水位
L_Nを検出し、ステップS₂で、その現在水位L_Nが上記給水
判定水位値L₂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L_NがL₂よりも低いときには、さらにステップS₃
で、L₂＞L_N≧L_Oか否かつまり現在水位L_Nが給水時間判定
レベルL_O以上で水位センサ（Cl）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L_Nが
水位センサ（Cl）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X
_A（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L₃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X_A以上か否かを判別して、水位が給水停止水位値
L₃達するまでに給水基準時間X_A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別してステップS
₁₂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L_Nが給水時
間判定レベルL_O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X_B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
S₁₀,S₁₁で、上記ステップS₆,S₇と同様の制御を行う。

上記フローのおいて、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S₆及びS₇と、S₁₀及びS₁₁とにより、上記計時手段（5
2）及び水位センサ（Cl）の出力を受け、水（Ｗ）の供
給開始時から所定時かを経過し、かつ水位値L_N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
の給水開始時、水位L_Nが上記水位センサ（Cl）で検出可
能な検知モードと、現在水位値L_N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L_Nが目標値L₃に達するまでの基準時
間（給水基準時間）X_A,X_B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）（Cl）で検出され
る水位値L_Nが所定の給水停止水位値（目標値）L₃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（Cl）で検出される水位値L_N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（5
3）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L_Nが水位センサ（Cl）で水位の検出
可能である検知モードと、給水前の水位値L_Nが水位セン
サ（Cl）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L_Nが給水停止水位値L₃に達するまでの基準時間
X_A,X_B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X_A,X_B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
（Cl）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。 10……主冷媒回路 11……蓄熱槽 51……給水手段 52……計時手段 53……異常判別手段 54……モード判別手段 55……設定手段 Cl……水位センサ（水位検出手段）Ｗ……水

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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（C
l）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（5
2）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。
【請求項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（C
l）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（55）で設定さ
れた基準時間を経過し、かつ水位値が上位目標値に達し
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。