JPH0827038B2 - 蓄熱式空気調和装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、水を貯溜してなる蓄熱槽を配置した空気調
和装置に係り、特に、給水弁の水洩れに起因する製氷不
足の防止対策に関する。

（従来の技術） 従来より、特開昭59−145464号公報に開示される如
く、貯水タンク内の水を製氷するようにした製氷装置に
おいて、製氷装置に給水する給水管を設け該給水管に給
水弁を介設して、貯水タンクへの給水時には給水弁を開
き、水位センサで検出される水位が所定レベルに達する
と給水を終了して、給水弁を閉じるように制御する給水
装置は知られている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、冷媒回路の冷媒との熱交換により、水を製
氷して冷熱を蓄える蓄熱槽を設置した蓄熱式空気調和装
置においても、上記従来の給水装置と同様の給水装置が
利用されている。

しかしながら、その場合、次のような問題がある。す
なわち、蓄熱式空気調和装置においては、装置の破損を
防止するため製氷運転時の製氷量を適正値に保持する必
要があり、通常、製氷運転前の基準水位から所定水位だ
け上昇すると製氷運転を停止するようになされている。
一方、上記従来のような給水装置では、蓄熱槽に給水を
する給水弁にパッキングの劣化等で水洩れが生じると、
その水が蓄熱槽に供給されてしまう。したがって、蓄熱
槽内の水を製氷する際、製氷前の基準水位が給水弁から
の水洩れで上昇しているのと同じことになり、その結
果、製氷不足を生じたり、水位が異常に上昇して保護回
路による異常停止が生じたりする虞れがある。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたもであり、その目
的は、給水の終了後における給水弁からの水洩れが蓄熱
槽に供給されるのを有効に防止することにより、信頼性
の向上を図ることにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明の解決手段は、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を貯溜する蓄熱槽
（11）とを有する蓄熱式空気調和装置を対象とする。

そして、蓄熱槽（11）内の水位を検出する水位検出手
段（Cl）と、蓄熱槽（11）の上方に開口する給水口（31
a）を有し、該給水口（31a）から蓄熱槽（11）内に水を
供給するための給水管（31）と、該給水管（31）の上記
給水口（31a）よりも所定のヘッド差を有する下方部位
に介設され、上記給水管（31）による給水時、上記蓄熱
槽（11）の水位が基準水位になるまで開かれ、基準水位
に達すると閉じられる給水弁（37）と、上記水位検出手
段（Cl）の出力を受け、蓄熱槽（11）の水位が基準水位
のときに製氷運転を開始し、蓄熱槽（11）の水位が基準
水位よりも所定水位上昇すると製氷運転を停止する製氷
手段（51）とを設けるものとする。

さらに、上記給水管（31）の給水弁（37）と給水口
（31a）との間で給水口（31a）よりも下方位置に、上記
給水管（31）による給水終了後、給水管（37）の閉止後
に該給水弁（37）から洩れる水を外部に排出する排出機
構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の解決手段における排出
機構を、キャピラリ（38）で構成したものである。

第３の解決手段は、上記第１の解決手段における排出
機構を、ドレン管（39）と、該ドレン管（39）に介設さ
れ、給水管（31）による給水時には閉じられ、給水終了
後、給水管（37）の閉止後に開かれる排水弁（40）とで
構成したものである。

（作用） 以上の構成により、請求項（１）の発明では、蓄熱槽
（11）への給水時、水位検出手段（Cl）で検出される蓄
熱槽（11）内の水位が所定の基準水位になるまで、給水
弁（37）が開いて所定の給水量だけ給水が行われる。

そして、給水終了後は、給水弁（37）が閉じられる
と、排出機構により、排出機構から上方に残留する水
（Ｗ）はそのヘッド差により排出機構を介して外部に排
出されるとともに、その後洩れた水（Ｗ）により給水管
（31）内の水位が上昇しても、排出機構から上方の水
（Ｗ）は排出されることになり、給水口（31a）から蓄
熱槽（11）への洩れた水（Ｗ）の供給が防止され、製氷
手段（51）による製氷時にも、製氷中の水（Ｗ）の洩れ
に起因する水位変化で製氷量不足や水位の過上昇の発生
が防止されることになる。

請求項（２）の発明では、上記請求項（１）の発明に
おける排出機構が、上記実施例のごとく、キャピラリ
（38）で構成されているので、蓄熱槽（11）への給水時
にはその洩れは無視しうる程少なく、かつ給水終了後に
は上方の水（Ｗ）は確実に排出されることになり、簡易
な構成でもって、請求項（１）の発明の実効が図られ
る。

請求項（３）の発明では、給水終了後、排水弁（40）
が開かれ、ドレン管（39）を介して、排水弁（40）より
も上方の水（Ｗ）が外部に排出されるので、上記請求項
（２）の発明と同様の作用が得られ、排水弁（40）の開
閉による確実な給水制御が行われる （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）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、室内電動膨張弁（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（13a）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（1
0）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）を製氷するようになされて
おり、上記蓄熱電動膨張弁（14）及び蓄熱熱交換器（1
2）により、冷媒との熱交換により蓄熱槽（11）内の水
（Ｗ）を製氷する製氷手段（51）が構成されている。

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、以上の各弁（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）
は上記蓄熱槽（11）の水中に配置され、水温Tw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、
（Thi）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
（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、（Ths）は吸入ライン（9d）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（9d）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Le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
圧縮器（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Le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、製氷量を適正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１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（31
a）から蓄熱槽（11）に水（Ｗ）を供給する給水管、（3
2）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）はそのドレンピット、（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（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、蓄熱槽（1
1）内の水位Leが所定の基準水位Lsになるまで開かれ、
基準水位Ls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。

ここで、本発明の特徴として、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記オーバーフロー管
（35）に対して、水（Ｗ）のバイパス可能な排出機構と
してのキャピラリ（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（Cl）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
防止して、正確な給水量を確保するようになされてい
る。

したがって、請求項（１）の発明では、蓄熱槽（11）
への給水時、水位センサ（水位検出手段）（Cl）で検出
される蓄熱槽（11）内の水位Leが所定の基準水位Lsにな
るまで、給水弁（37）が開き、給水管（31）から所定の
給水量だけ給水が行われる。

そして、給水終了後は、給水弁（37）が閉じられる
が、給水弁（37）のパッキング不良等で給水弁（37）か
ら洩れた水（Ｗ）が蓄熱槽（11）に供給されることがあ
る。

一方、蓄熱槽（11）では製氷手段（51）により、基準
水位Lsから所定水位ΔＬだけ上昇するまで製氷が行われ
るが、その途中にその洩れた水（Ｗ）が蓄熱槽（11）に
供給されると、結局洩れた水（Ｗ）の量に相当する分だ
け製氷量が不足したり、水位が異常に上昇して保護回路
による異常停止が生じて装置の信頼性が害される虞れが
ある。

しかし、本発明では、上記給水管（31）の給水弁（3
7）と給水口（31a）との間で給水口（31a）よりも下方
位置にキャピラリ（排出機構）（38）が設けられている
ので、給水後にキャピラリ（38）から上方に残留する水
（Ｗ）はそのヘッド差によりキャピラリ（38）から外部
（本実施例ではドレンピット（36））に排出される。ま
た、その後洩れた水（Ｗ）により給水管（31）内の水位
が上昇しても、キャピラリ（38）から上方の水（Ｗ）は
排出されることになり、蓄熱槽（11）への洩れた水
（Ｗ）の供給が防止される。したがって、製氷手段（5
1）による製氷時にも、製氷中の水（Ｗ）の洩れに起因
する水位変化で製氷不足が生じたり、水位の過上昇によ
り装置が異常停止するのを有効に防止することができ、
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、上記請求項（１）の発明に
おける排出機構が、上記実施例のごとく、キャピラリ
（38）で構成されているので、蓄熱槽（11）への給水時
にはその洩れは無視しうる程少なく、かつ給水終了後に
は確実に上方の水（Ｗ）はドレンピット（36）側に排出
される。よって、簡易な構成でもって、請求項（１）の
発明の実効を図ることができる。

次に、請求項（３）の発明に係る第２実施例について
説明する。

第２図は第２実施例に係る給水装置を示し、給水管
（31）の給水弁（37）と給水口（31a）との間の上記第
１実施例におけるキャピラリ（38）に相当する部位に
は、通常径のドレン管（39）が設けられていて、該ドレ
ン管（39）に排水弁（40）が介設されている。その他の
構成は上記第１実施例と同様である。すなわち、上記の
ような給水管（31）による蓄熱槽（11）への給水時、給
水弁（37）が開いている間は上記排水弁（40）が閉じ、
給水弁（37）が閉じると排水弁（40）が開くようになさ
れている。

したがって、請求項（３）の発明では、給水終了後、
排水弁（40）が開かれ、ドレン管（39）を介して、排水
弁（40）よりも上方の水（Ｗ）が外部に排出されるの
で、上記請求項（２）の発明と同様の効果が得られ、特
に、排水弁（40）の開閉による確実な給水制御が行われ
る利点がある。

なお、上記排出機構は、上記第１又は第２実施例のご
とく給水弁（37）と同じ水平位置に設ける必要はなく、
給水口（31a）よりも所定のヘッド差を有する下方位置
にあれば、その上方の水（Ｗ）を外部に排出でき、発明
の効果を得ることができる。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）の発明では、基準
水位から所定水位だけ水位が上昇するまで蓄熱槽内の水
を製氷するようにした蓄熱式空気調和装置において、蓄
熱槽への給水時、給水弁を開いて給水管から蓄熱槽内の
水位が基準水位になるまで給水を行うとともに、給水弁
と蓄熱槽上方の給水口との間に給水終了後の水を排出す
る排出機構を設けたので、給水終了後、排出機構よりも
上方の給水管内に残留する水を排出することができ、給
水弁から洩れた水の蓄熱槽への供給を有効に防止するこ
とができる。よって、製氷不足又は異常な水位上昇を有
効に防止することができ、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、上記請求項（１）の発
明における排出機構をキャピラリで構成したので、給水
終了後に給水管の上方に残留る水を排出することがで
き、よって、簡易な構成でもって、請求項（１）の発明
の実効を図ることができる。

請求項（３）の発明によれば、上記請求項（１）の発
明における排出機構を、ドレン管と、該ドレン管に介設
された排水弁とで構成し、蓄熱槽への給水時、給水弁が
開いている間は排水弁を閉じ、給水弁が閉じると排水弁
を開くようにしたので、給水終了後に給水管の上方に残
留する水を排出することができ、よって、上記請求項
（１）の発明の効果を確実に発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は第１実施例にお
ける給水装置の構成を示す縦断面図、第２図は第２実施
例における給水装置の構成を示す縦断面図、第３図は空
気調和装置の冷媒配管系統図である。 10……主冷媒回路 11……蓄熱槽 31……給水管 31a……給水口 37……給水弁 38……キャピラリ （排出機構） 39……ドレン管 40……排水弁 51……製氷手段 Cl……水位センサ （水位検出手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【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を貯溜する蓄熱槽（1
   1）とを有する蓄熱式空気調和装置において、 蓄熱槽（11）内の水位を検出する水位検出手段（Cl）
   と、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）内に水を供給す
   るための給水管（31）と、該給水管（31）の上記給水口
   （31a）よりも所定のヘッド差を有する下方部位に介設
   され、上記給水管（31）による給水時、上記蓄熱槽（1
   1）の水位が基準水位になるまで開かれ、基準水位に達
   すると閉じられる給水弁（37）と、上記水位検出手段
   （Cl）の出力を受け、蓄熱槽（11）の水位が基準水位の
   ときに製氷運転を開始し、蓄熱槽（11）の水位が基準水
   位よりも所定水位上昇すると製氷運転を停止する製氷手
   段（51）とを備えるとともに、 上記給水管（31）の給水弁（37）と給水口（31a）との
   間で給水口（31a）よりも下方位置に設けられ、上記給
   水管（31）による給水終了後、給水管（37）の閉止後に
   該給水弁（37）から洩れる水を外部に排出する排出機構
   を備えたことを特徴とする蓄熱槽の給水装置。
2. 【請求項２】排出機構は、キャピラリ（38）であること
   を特徴とする請求項（１）記載の蓄熱槽の給水装置。
3. 【請求項３】排出機構は、ドレン管（39）と、該ドレン
   管（39）に介設され、給水管（31）による給水時には閉
   じられ、給水終了後、給水管（37）の閉止後に開かれる
   排水弁（40）とで構成されていることを特徴とする請求
   項（１）記載の蓄熱槽の給水装置。