JPH1089882A - 氷蓄熱装置における過冷却熱交換器の冷媒導入構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】下部接続管からの一部の伝熱管に対する冷媒の
流れの指向性および衝突を共に緩和させ、一部の伝熱管
に対する過剰冷却を抑制し、蓄熱媒体の過冷却生成安定
性を向上させる。 【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(42)で水を冷却して過冷却状態にし、この水に
氷核生成器で生成した氷核を混入して過冷却状態を解消
して製氷する装置に対し、蓄熱熱交換器の冷媒流通部(4
8c) に冷媒を導入する下部接続管(52)を３つの分岐管(8
1)で３分岐させる。下部接続管の各分岐管を容器(48)下
部の外周面上において互いに１２０°ずつ位相する最大
限離れた位置で開口させ、一部の伝熱管に対する冷媒の
流れの指向性を抑制しつつ冷媒の導入流速を緩和させた
状態で該冷媒を冷媒流通部に対して導入させる。

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
蓄熱媒体を冷媒との熱交換により過冷却状態まで冷却し
た後にこの過冷却状態を解消して生成されるスラリー状
の氷を蓄熱槽に貯蔵する氷蓄熱装置において、蓄熱媒体
と冷媒とを熱交換する過冷却熱交換器の冷媒導入構造を
改良したものに関する。

【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槽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、膨張機構及び冷媒熱交換部を冷
媒配管によって順次接続して成る冷媒循環回路と、蓄熱
槽、上記冷媒熱交換部との間で熱交換可能な蓄熱媒体熱
交換部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、蓄熱槽から水配管へ取出した蓄熱媒体を、過冷
却水生成部において冷媒熱交換部の冷媒と熱交換して過
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
の氷を循環路の氷供給口から蓄熱槽に供給して貯留す
る。

【０００５】また、上記蓄熱媒体熱交換部としては、上
下方向に軸芯を有する筒形状の容器を備えているものが
あり、この容器内には、その上下両端に蓄熱媒体流通部
を備えている。一方、上記冷媒熱交換部は、上記両蓄熱
媒体流通部間に画成された冷媒流通部を備えている。そ
して、上記冷媒流通部内には、上記両蓄熱媒体流通部間
を上下に連結する複数の伝熱管が設けられ、この冷媒流
通部内において冷媒と各伝熱管内を流通する蓄熱媒体と
の熱交換が行われるようになっている。そして、上記冷
媒流通部内の冷媒は、冷媒導入管より導入される冷媒と
冷媒導出管から導出される冷媒とによって気液界面を上
部側に有するほぼ満液状態で循環するようになってい
る。また、上記冷媒導入管は、通常１箇所で冷媒流通部
に開口しているが、下流端を２分岐させて互いに近接す
る２箇所で冷媒流通部に開口しているものもあり、これ
らの開口箇所から冷媒導入管を介して冷媒流通部内に冷
媒が導入されるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の如き
冷媒流通部に２箇所で開口する冷媒導入管の場合、その
２つの開口箇所が互いに近接しているので、２つの開口
箇所から導入される冷媒同士が互いに結び付き易く、こ
の冷媒同士の結び付きによって、冷媒流通部に１箇所で
開口している冷媒導入管から導入される冷媒と同様の指
向性を呈することになる。そのため、これらの冷媒導入
管より冷媒流通部に導入された冷媒は、その冷媒導入管
の開口箇所にある一部の伝熱管に対して集中的に指向
し、この一部の伝熱管に対して冷媒が速い導入流速で勢
いよく衝突し、該一部の伝熱管のみに冷媒熱が伝達促進
される。これにより、冷媒導入管の開口箇所付近の一部
の伝熱管が、たとえば反開口箇所側にある伝熱管よりも
過剰に冷却される。その結果、各伝熱管内を流通する蓄
熱媒体の冷却性に差が生じ、蓄熱媒体の過冷却生成安定
性が損なわれる。

【０００７】本発明はかかる点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、一部の伝熱管に対する冷
媒の流れの指向性および衝突を共に緩和させることによ
り、冷媒導入管の開口付近の一部の伝熱管に対する過剰
冷却を抑制し、蓄熱媒体の過冷却生成安定性の向上を図
ることにある。

【０００８】

【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記載の発明が講じた解決手段は、氷蓄熱装
置における過冷却熱交換器の冷媒導入構造として、圧縮
機(1) と、熱源側熱交換器(3) と、膨脹機構(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、蓄熱媒体を貯留する蓄熱タンク(T) と、蓄
熱媒体を圧送する循環手段(P) と、上記冷媒熱交換部(4
2a) との間で熱交換可能な蓄熱媒体熱交換部(42)とが循
環配管(45)によって蓄熱媒体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、上記循環手段(P) を駆
動して蓄熱循環回路(B) に蓄熱媒体を循環させる一方、
上記冷媒熱交換部(42a) で蒸発する冷媒循環回路(A) の
冷媒と、上記蓄熱循環回路(B) 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(42)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
収するようにした氷蓄熱装置を前提とする。さらに、上
記蓄熱媒体熱交換部(42)に、上下方向に軸芯を有する筒
形状の容器(48)を備え、該容器(48)内に、上下方向に延
びる複数の伝熱管(49)を設ける。一方、上記冷媒熱交換
部(42a) に、上記容器(48)内の各伝熱管(49)の周囲に冷
媒を流通させる冷媒流通部(48c) を備え、この冷媒流通
部(48c) 内の冷媒と各伝熱管(49)内を流通する蓄熱媒体
との間で熱交換を行うようにしている。上記冷媒流通部
(48c) に、その下部より冷媒を導入する冷媒導入管(5
2),(91),(93)と、上部から冷媒を導出する冷媒導出管(5
1)とを接続し、この冷媒導入管(52),(91),(93)および冷
媒導出管(51)による冷媒の導出入によって冷媒流通部(4
8c) 内に冷媒が気液界面(G) を有してほぼ満液状態で循
環するようになっている。そして、上記冷媒導入管(5
2),(91),(93)を、一部の伝熱管(49)に対する冷媒の流れ
の指向性を抑制しつつ冷媒の導入流速を緩和させた状態
で該冷媒を冷媒流通部(48c) に対して導入させるように
容器(48)に接続する構成としたものである。

【０００９】請求項２記載の発明が講じた解決手段は、
請求項１記載の発明の冷媒導入管(52),(93) を特定した
ことを特徴とする。具体的には、容器(48)の周方向複数
箇所で冷媒導入管(52),(93) を接続する構成としたもの
である。

【００１０】請求項３記載の発明が講じた解決手段は、
請求項１記載の発明の冷媒導入管(52)を特定したことを
特徴とする。具体的には、容器(48)の冷媒導入方向が胴
体に対し接線方向で、かつ複数箇所で冷媒導入管(52)を
接続する構成としたものである。

【００１１】請求項４記載の発明が講じた解決手段は、
請求項１記載の発明の冷媒導入管(93)を特定したことを
特徴とする。具体的には、冷媒導入管(93)から容器(48)
への冷媒の導入方向からの直接導入を防ぐ冷媒ジャケッ
ト(95)を介して冷媒導入管(93)を容器(48)に接続する構
成としたものである。

【００１２】請求項５記載の発明が講じた解決手段は、
請求項４記載の発明の冷媒ジャケット(95)を特定したこ
とを特徴とする。具体的には、容器(48)の周方向複数箇
所に冷媒ジャケット(95)を設ける構成としたものであ
る。

【００１３】請求項６記載の発明が講じた解決手段は、
請求項２ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載の
発明の構成要件に加えて、冷媒導入管(52),(93) の容器
(48)への接続箇所を、容器(48)の周方向で互いに最大限
離す構成としたものである。

【００１４】さらに、請求項７記載の発明が講じた解決
手段は、請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つ
に記載の発明の冷媒導入管(91)を特定したことを特徴と
する。具体的には、管路断面積よりも大きな開口面積で
冷媒導入管(52)を容器(48)に接続する構成としたもので
ある。

【００１５】これにより、請求項１ないし請求項７記載
の発明では、たとえば冷媒導入管(52),(93) の容器(48)
の周方向複数箇所での接続、冷媒導入管(52)の容器(48)
の冷媒導入方向が胴体に対し接線方向でかつ複数箇所で
接続、又は冷媒の導入方向からの直接導入を防ぐ冷媒ジ
ャケット(95)を介した冷媒導入管(93)の接続などによ
り、冷媒導入管(52),(91),(93)からの冷媒は、一部の伝
熱管(49)に対して指向することなく導入流速が十分に緩
和された状態で冷媒流通部(48c) に対して導入され、こ
れらの冷媒導入管(52)の開口付近にある一部の伝熱管(4
9)に対する冷媒の衝突量が大幅に減少し、この一部の伝
熱管(49)に対する冷媒熱の伝達促進が抑制されて蓄熱媒
体の冷却性がほぼ均一なものとなる。

【００１６】特に、請求項３記載の発明では、冷媒導入
管(52)からの冷媒は、容器(48)の内周面に沿って冷媒流
通部(48c) 内に導入し、各分岐管(83)の開口付近にある
一部の伝熱管(49)への冷媒の直接的な衝突が確実に回避
される。

【００１７】しかも、請求項４記載の発明では、冷媒導
入管(93)からの冷媒は、冷媒ジャケット(95)内に一旦導
入され、この冷媒ジャケット(95)内の容積により冷媒の
流れの指向性および導入流速が十分に緩和されてから冷
媒流通部(48c) 内に導入され、各伝熱管(49)に対する指
向性および導入流速が効率良く緩和される。

【００１８】また、請求項６記載の発明では、容器(48)
の周方向で互いに最大限離れた複数箇所から冷媒が導入
され、一部の伝熱管(49)に対して冷媒を指向させること
なく効果的に分散することに加えて、冷媒導入管(52),
(93) の複数箇所の開口から冷媒流通部(48c) 内にほぼ
均等に冷媒が導入されて冷媒の導入流速が効果的に低下
し、一部の伝熱管(49)に対する冷媒熱の伝達促進が効果
的に抑制されて蓄熱媒体の冷却性がさらに均一化され
る。

【００１９】さらに、請求項７記載の発明では、冷媒導
入管(91)からの冷媒は、管路断面積よりも大きな開口に
より、一部の伝熱管(49)に指向させることなく導入流速
を低下させた状態で滑らかに冷媒流通部(48c) 内に導入
される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２１】（第１の実施の形態）図３及び図４は本発
明の第１の実施の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) 及び水循環回路(B) の全体構
成を示している。また、図４は水循環回路(B) の詳細図
である。図３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。

【００２２】−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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】−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。

【００３６】この水循環回路(B) は、図４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蓄熱媒体
熱交換部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４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、この予熱器(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３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４参照）。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】上記蓄熱熱交換器(42)は、図２にも示すよ
うに、上下方向に延びる軸芯を有する密閉型の円筒形状
の容器(48)を備えている。この容器(48)内には、図１に
も示すように、その上下両端部に管板(36),(36) により
画成された上側および下側水流通部(48a),(48b) を備え
ているとともに、その上側水流通部(48a) と下側水流通
部(48b) との間を上下方向に延びて連結する複数の伝熱
管(49)が設けられている。該各伝熱管(49)は、互いに等
間隔隔てた位置に配されている。これらの各伝熱管(49)
内には、上側水流通部(48a) と下側水流通部(48b) との
間の水が流通するようになっている。また、容器(48)内
には、上側水流通部(48a) と下側水流通部(48b) との間
に亘って冷媒熱交換部(42a) を構成する冷媒流通部(48
c) が上側水流通部(48a) と下側水流通部(48b) との間
に画成されて設けられている。

【００４０】上記冷媒流通部(48c) には、後述する冷蓄
熱運転および冷蓄熱・冷房同時運転時などに下部より冷
媒を導入する冷媒導入管としての下部接続管(52)と、上
部から冷媒を導出する冷媒導出管としての上部接続管(5
1)とが接続されている。

【００４１】上部接続管(51)は、その一端側の分岐管(5
1a) が冷媒流通部(48c) の外周面上端位置に、他端側が
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、一端が冷媒流通部(48c) の外周面下
端位置に、他端が第３液ライン(11c) における上記予熱
器(40)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(52)には第２室外電動膨脹弁(52a) がそれぞれ設けら
れている。そして、冷媒流通部(48c) 内には、上部接続
管(51)および下部接続管(52)からの冷媒の導入又は導出
によって冷媒流通部(48c) 内に冷媒が気液界面(G) を有
してほぼ満液状態で循環するようになっている。つま
り、蓄熱熱交換器(42)は、冷媒流通部(48c) 内において
上部接続管(51)及び下部接続管(52)により導入、導出さ
れる冷媒が各伝熱管(49)の周囲を流通し、この冷媒と各
伝熱管(49)内を流通する水との熱交換を行うよう構成さ
れている。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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) を流れる冷媒
により冷却氷化し、それを氷核として過冷却解消器(43)
に供給するものである。そして、この氷核生成器(46)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。氷核生成冷媒導入管(58)は、一端が
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、他端が氷核生
成器(46)に夫々接続されている。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。
氷核生成冷媒導出管(59)は、一端が上記下流側圧縮機(C
OMP-2)の吸入管(10c-2) に、他端が氷核生成器(46)に夫
々接続されている。これにより、氷核生成冷媒導入管(5
8)から氷核生成器(46)に導入された冷媒と水配管(45a)
を流れる水との間で熱交換を行って該水を冷却し、この
水の一部を氷塊として水配管(45a) の内壁面に付着生成
し、水配管(45a) 内の水圧により氷塊の一部を剥離さ
せ、これを氷核として過冷却解消部(43)に向って流す構
成となっている。

【００４７】また、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る。そして、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(6
1)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、他端が氷進展防止器(47)に夫
々接続されている。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、他端が氷進展防止器(47)
に夫々接続されている。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)から導入された冷媒により
水配管(45a) の管壁を加熱することにより氷核生成器(4
6)からの氷の進展を阻止するようになっている。

【００４８】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、後述するように蓄熱タンク(T) から流出され
た氷と予熱器(40)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。

【００４９】また、図４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。

【００５０】そして、上述した四路切換弁(2) 、各電磁
弁(SV1〜SV7)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。

【００５１】−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。

【００５２】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。

【００５３】−下部接続管の説明− 次に、本発明の特徴部分である下部接続管(52)の構成を
図１に基づいて説明する。

【００５４】図１に示すように、下部接続管(52)は、蓄
熱利用バイパス管(53)との接続部よりも冷媒流通部(48
c) 側において分岐管(81)により３分岐され、この３つ
の分岐管(81)が冷媒流通部(48c) にそれぞれ開口するよ
うに接続されている。この各分岐管(81)は、互いに最大
限離れた位置、つまり冷媒流通部(48c) の下端部に対応
する容器(48)下部の周方向において互いに１２０°ずつ
位相した位置で容器(48)の軸心方向向き（容器(48)の周
面と直交する方向）に開口するようになっている。

【００５５】これにより、下部接続管(52)からの冷媒
は、容器(48)の周方向で１２０°ずつ位相する３箇所で
冷媒流通部(48c) に開口する３つの分岐管(81)により、
冷媒流通部(48c) の周方向の特定箇所にある一部の伝熱
管(49)に対して指向することなく導入流速が十分に緩和
された状態で冷媒流通部(48c) に対して３箇所から導入
され、これらの分岐管(81)の開口付近での伝熱管(49)に
対する冷媒の衝突量が大幅に減少し、冷蓄熱運転および
冷蓄熱／冷房同時運転の際の一部の伝熱管(49)に対する
冷媒熱の伝達促進が効果的に抑えられ、その一部の伝熱
管(49)の過剰冷却を抑制して水の冷却性をほぼ均一なも
のとし、よって過冷却水生成安定性の向上を図ることが
できる。

【００５６】−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)、開閉器（HPS)、スイッチ(SW-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〜SV7)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。

【００５７】−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。

【００５８】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、氷核生成運転、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。

【００５９】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。

【００６０】−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。

【００６１】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。

【００６２】−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。

【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。

【００６４】−氷核生成運転− この運転モードは、後述する冷蓄熱運転において過冷却
水の過冷却状態を解消するための氷核を生成するもので
ある。また、この運転モードでは氷核生成動作の開始前
に水循環回路(B) 内の水を所定温度（例えば２℃）まで
冷却する水冷却動作が行われる。この水冷却動作の水及
び冷媒の循環動作について説明すると、第２室外電動膨
張弁(52a) を所定開度に調整し、且つ第１及び第２電磁
弁(SV1,SV2) を開放する。それ以外の電動膨張弁及び電
磁弁は閉塞する。また、四路切換弁(2) は実線側に切換
えられる。この状態で、ポンプ(P) を駆動して水循環回
路(B) において水を循環させ、圧縮機構(1) を駆動す
る。そして、この圧縮機構(1) から吐出された冷媒は、
室外熱交換器(3) で凝縮した後、液側配管(11)及び下部
接続管(52)を経て第２室外電動膨張弁(52a) で減圧した
後、蓄熱熱交換器(42)の冷媒流通部(48c) 内に導入し、
ここで各伝熱管(49)内を流通する水との間で熱交換を行
い、該水を冷却して蒸発する。その後、この冷媒流通部
(48c) 内の冷媒は、上部接続管(51)及び吸入ガスライン
(10c) によって圧縮機構(1) の吸入側に戻される。この
とき、下部接続管(52)は、冷媒流通部(48c) 内に冷媒を
導入する冷媒導入管として機能する。

【００６５】そして、このような水冷却動作が所定時間
行われて水循環回路(B) の水温が所定温度に達すると、
以下の氷核生成動作に移る。

【００６６】この氷核生成動作では、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及び第２電磁弁(SV1,SV
2) が開放される一方、他の電磁弁は閉鎖される。

【００６７】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) において上述し
た水冷却動作によって冷却された水が循環する。一方、
冷媒循環回路(A) にあっては、圧縮機構(1) の上流側圧
縮機(COMP-1)のみが駆動する。そして、この圧縮機(COM
P-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)、第２室
外電動膨張弁(52a) 、氷核生成冷媒導入管(58)を経て氷
核生成器(46)に導入される。また、圧縮機(COMP-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)
においても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)に合流する。そして、こ
の室外熱交換器(3) 及び補助室外熱交換器(30)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、
氷核生成器(46)内部において水配管(45a) を流れている
水を冷却して氷核を生成した後、氷核生成冷媒導出管(5
9)及び吸込管(10c-1) を経て上流側圧縮機(COMP-1)の吸
入側に戻される。

【００６８】一方、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。このような氷核生成運転
が所定時間（例えば５分間）継続して行われた後、後述
する冷蓄熱運転に移る。

【００６９】−冷蓄熱運転− この運転モードは、上述した氷核生成運転によって生成
された氷核に対して過冷却水を接触させることにより、
この氷核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。

【００７０】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。

【００７１】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８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)の冷媒流通部
(48c) 内に導入された冷媒は、該蓄熱熱交換器(42)の冷
媒流通部(48c) 内を各伝熱管(49)を介して流れている水
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、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。このときも、下部接続管(52)は、冷媒流
通部(48c) 内に冷媒を導入する冷媒導入管として機能す
る。

【００７２】また、本運転にあっても、同時に上述した
氷核生成動作が行われている。つまり、下部接続管(52)
を流れる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)に導入されている。これにより、連続した
製氷が行えることになる。そして、この氷核生成器(46)
において水を冷却して氷核を生成した冷媒は、上述した
氷核生成運転と同様に氷核生成冷媒導出管(59)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。

【００７３】また、これと同時に、補助ガスライン(31)
を流れる冷媒の一部は氷進展防止器(47)に供給され、上
記と同様に氷の進展を防止している。これによって、こ
の氷の進展が蓄熱熱交換器(42)にまで達して、その内部
で過冷却水の過冷却状態が解消されて該蓄熱熱交換器(4
2)が凍結してしまうことが回避される。

【００７４】このような水及び冷媒の循環動作を行うこ
とにより蓄熱熱交換器(42)で生成された過冷却水には、
氷核生成器(46)近傍において、該氷核生成器(46)からの
氷核が混入され、この状態で過冷却解消器(43)に導入さ
れる。そして、この過冷却解消器(43)において、過冷却
水は、その旋回流に伴って氷核の周囲で過冷却状態が解
消し、これによって蓄熱用のスラリー状の氷が生成され
る。この氷は、蓄熱タンク(T) に回収され、該蓄熱タン
ク(T) 内で貯留されることになる。

【００７５】この際、過冷却解消器(43)において過冷却
解消動作が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(Th-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。

【００７６】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)に達するまでその過冷却状態が解消
され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り凍結が回避されるこ
とになる。

【００７７】−解凍運転− 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(52)を経て一部は蓄熱熱交換器(42)の冷媒流
通部(48c) 内に、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(42)内の氷を融解す
る。また、この際、水循環回路(B) のポンプ(P) を駆動
させておけば、氷が僅かに融解した状態で、この氷がポ
ンプ(P) からの水圧によって蓄熱熱交換器(42)内の水経
路の壁面から容易に離脱されて過冷却解消器(43)に向っ
て押し流されることになる。そして、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。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(10
c) を経て圧縮機構(1) の吸入側に戻される。このとき
も、下部接続管(52)は、蓄熱熱交換器(42)の冷媒流通部
(48c) 内に冷媒を導入する冷媒導入管として機能する。

【００７８】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。

【００７９】−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。

【００８０】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に破線の矢印で示すよう
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。

【００８１】−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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】−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。

【００８６】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。

【００８７】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。

【００８８】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。

【００８９】−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。

【００９０】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。

【００９１】−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。

【００９２】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。

【００９３】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)の冷媒流通部(48c) 内に導入され、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(5
1)及び吸入ガスライン(10c) を経て圧縮機構(1) の吸入
側に回収される。このときも、下部接続管(52)が、蓄熱
熱交換器(42)の冷媒流入部(48c)内に冷媒を導入する冷
媒導入管として機能する。

【００９４】そして、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。

【００９５】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。

【００９６】以上のような各運転により室内の空気調和
が行われる。

【００９７】なお、上記第１の実施の形態では、下部接
続管(52)の各分岐管(81)を容器(48)の外周面上において
互いに１２０°位相する最大限離れた位置で冷媒流通部
(48c) に開口させたが、図１５に示す第１変形例のよう
に、下部接続管(52)の各分岐管(82)が冷媒流通部(48c)
に対して容器(48)の外周面上において互いに略３０°ず
つ位相した３箇所で開口するように接続されていても良
く、要は、一部の伝熱管に対する冷媒の流れの指向性を
抑制しつつ冷媒の導入流速を緩和させた状態で該冷媒が
冷媒流通部に対して導入されるように分岐管が容器に接
続されていれば、その各分岐管の接続箇所（開口箇所の
位相角度）は特に限定されるものではない。

【００９８】しかも、上記第１の実施の形態では、下部
接続管(52)を３分岐させたが、２つ又は４つ以上の分岐
管に分岐していても良い。

【００９９】また、上記第１の実施の形態および第１変
形例では、容器(48)の軸心方向向きつまり容器(48)の周
面と直交する方向に各分岐管(81)（又は(82)）を開口さ
せたが、図１６に示す第２変形例のように、下部接続管
(52)を分岐管(83)により２分岐させ、この２つの分岐管
(83)が、容器(48)の外周面上において互いに１８０°ず
つ位相した２箇所で該容器(48)の冷媒導入方向が胴体に
対し接線方向に沿って冷媒流通部(48c) に開口するよう
に接続されていても良い。この場合には、各分岐管(83)
からの冷媒が、容器(48)の内周面に沿って冷媒流通部(4
8c) 内に導入し、各分岐管(83)の開口付近にある一部の
伝熱管(49)への直接的な衝突を確実に回避できる。

【０１００】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態を図１７に基づいて説明する。

【０１０１】本形態では、下部接続管の構成を変更して
いる。

【０１０２】すなわち、図１７に示すように、下部接続
管(91)は、蓄熱利用バイパス管(53)との接続部よりも冷
媒流通部(48c) 側において分岐することなく冷媒流通部
(48c) 下端部で容器(48)に対して接続されるようになっ
ている。この下部接続管(91)の冷媒流通部側端部(91a)
には、大径部(92)が設けられ、該大径部(92)は、冷媒流
通部(48c) 側（容器(48)側）に膨出し、冷媒流通部(48
c) の下端部に対して下部接続管(91)の冷媒流通部側端
部(91a) の管路断面積よりも大きな開口面積で開口して
いる。この下部接続管(91)は、上記第１の実施の形態で
説明した、氷核生成運転、冷蓄熱運転、解凍運転、冷蓄
熱／冷房同時運転および温蓄熱利用暖房運転の際、蓄熱
熱交換器(42)の冷媒流通部(48c) 内に冷媒を導入する冷
媒導入管として機能するようになっている。尚、下部接
続管(91)を除くその他の構成は上記第１の実施の形態の
場合と同じであり、同一の部分については同一の符号を
付してその詳細な説明を省略する。

【０１０３】そして、本実施の形態にあっては、下部接
続管(91)が大径部(92)により冷媒流通部側端部(91a) の
管路断面積よりも大きな開口面積で冷媒流通部(48c) の
外周面に開口しているので、下部接続管(91)からの冷媒
は、氷核生成運転、冷蓄熱運転、解凍運転、冷蓄熱／冷
房同時運転および温蓄熱利用暖房運転の際、大径部(92)
によって一部の伝熱管(49)に指向することなく導入流速
を低下させた状態で滑らかに冷媒流通部(48c) 内に導入
させることができる。

【０１０４】尚、上記第２の実施の形態では、下部接続
管(92)の大径部(92)を冷媒流通部(48c) の外周面上の単
一箇所にのみ開口させたが、蓄熱利用バイパス管との接
続部よりも冷媒流通部側において下部接続管の冷媒流通
部側端部を複数に分岐させ、この各分岐管部に各々大径
部を形成して下部接続管をこれら複数の大径部を介して
容器に接続されるようにしても良い。

【０１０５】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態を図１８に基づいて説明する。

【０１０６】本形態では、下部接続管の容器との接続部
の構成を変更している。

【０１０７】すなわち、図１８に示すように、下部接続
管(93)は、蓄熱利用バイパス管(53)との接続部よりも冷
媒流通部(48c) 側において分岐管(94)により２分岐さ
れ、この２つの分岐管(94)が冷媒流通部(48c) にそれぞ
れ開口するように接続されている。冷媒流通部(48c) の
下端部に対応する容器(48)外周面には、断面矩形枠状の
２つの冷媒ジャケット(95)が互いの長辺同士を容器(48)
の接線方向で向き合わせた状態で互いに１８０°位相す
る位置に設けられ、該各冷媒ジャケット(95)を介して上
記下部接続管(93)が冷媒流通部(48c) に連通され、冷媒
が流通可能となっている。上記各冷媒ジャケット(95)の
長辺一側（図では左側）の短辺には、上記分岐管(94)が
それぞれ接続されていて、この各分岐管(94)から冷媒が
一旦冷媒ジャケット(95)内に短辺側から長辺方向に導入
されることで、各分岐管(94)からの冷媒の直接導入、つ
まり冷媒流通部（容器(48)）内への冷媒の導入方向から
の直接導入を防止するようになっている。この場合、各
分岐管(94)の容器(48)への接続箇所は、容器(48)外周面
上で互いに１８０°位相する位置に設けた各冷媒ジャケ
ット(95)を介して接続されていることから、容器(48)の
周方向で互いに最大限離れるようになっている。

【０１０８】上記下部接続管(93)は、上記第１の実施の
形態で説明した、氷核生成運転、冷蓄熱運転、解凍運
転、冷蓄熱／冷房同時運転および温蓄熱利用暖房運転の
際、蓄熱熱交換器(42)の冷媒流通部(48c) 内に冷媒を導
入する冷媒導入管として機能するようになっている。
尚、下部接続管(93)を除くその他の構成は上記第１の実
施の形態の場合と同じであり、同一の部分については同
一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

【０１０９】そして、本実施の形態にあっては、各分岐
管(94)からの冷媒は、冷媒ジャケット(95)内に一旦導入
され、この冷媒ジャケット(95)内の容積により冷媒の流
れの指向性および導入流速が十分に緩和されてから冷媒
流通部(48c) 内に導入され、各伝熱管(49)に対する指向
性および導入流速を効率良く緩和させることができる。

【０１１０】なお、上記第３の実施の形態では、各分岐
管(94)を２分岐させたが、単一の冷媒ジャケットを容器
に設け、下部接続管を分岐させることなく冷媒ジャケッ
トに接続されるようにしても良い。また、３つ以上の冷
媒ジャケットを容器に設けるとともに、下部接続管を３
つ以上に分岐させ、各分岐管が冷媒ジャケットにそれぞ
れ接続されるようにしても良い。

【０１１１】さらに、各実施の形態および各変形例で
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。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。

【０１１２】

【発明の効果】以上の如く、請求項１ないし請求項７記
載の発明の氷蓄熱装置における過冷却熱交換器の冷媒導
入構造によれば、冷媒導入管を、容器の周方向複数箇所
又は胴体に対し接線方向でかつ複数箇所で接続、もしく
は冷媒ジャケットを介して接続することで、冷媒導入管
からの冷媒を一部の伝熱管に指向させることなく導入流
速を十分に緩和させた状態で冷媒流通部に対して導入
し、一部の伝熱管に対する冷媒熱の伝達促進を抑制して
蓄熱媒体の冷却性をほぼ均一なものとし、よって過冷却
水生成安定性の向上を図ることができる。

【０１１３】特に、請求項３記載の発明の氷蓄熱装置に
おける過冷却熱交換器の冷媒導入構造によれば、容器の
冷媒導入方向が胴体に対し接線方向でかつ複数箇所から
容器の内周面に沿って冷媒を導入させ、一部の伝熱管へ
の冷媒の直接的な衝突を確実に回避できる。

【０１１４】しかも、請求項４記載の発明の氷蓄熱装置
における過冷却熱交換器の冷媒導入構造によれば、冷媒
導入管からの冷媒を冷媒ジャケット内の容積で指向性お
よび導入流速を十分に緩和させてから冷媒流通部内に導
入し、各伝熱管に対する指向性および導入流速を効率良
く緩和させることができる。

【０１１５】また、請求項６記載の発明の氷蓄熱装置に
おける過冷却熱交換器の冷媒導入構造によれば、容器の
周方向で互いに最大限離れた複数箇所から冷媒を導入す
ることで、冷媒を効果的に分散しつつほぼ均等に冷媒を
導入して冷媒の導入流速を効果的に低下させ、一部の伝
熱管に対する冷媒熱の伝達促進を効果的に抑制して蓄熱
媒体の冷却性をさらに均一化させて、過冷却水生成安定
性の向上をより図ることができる。

【０１１６】さらに、請求項７記載の発明の氷蓄熱装置
における過冷却熱交換器の冷媒導入構造によれば、冷媒
導入管からの冷媒を滑らかに冷媒流通部内に導入させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る図２のＶ−Ｖ
線における断面図である。

【図２】同じく蓄熱熱交換器の側面図である。

【図３】同じく空気調和装置に備えられた冷媒循環回路
及び水循環回路の全体構成を示す図である。

【図４】同じく水循環回路の構成を示す図である。

【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】氷核生成運転の冷媒循環動作を示す回路図であ
る。

【図８】冷蓄熱運転の冷媒循環動作を示す回路図であ
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】第１の実施の形態の第１変形例に係る図１相
当図である。

【図１６】第１の実施の形態の第２変形例に係る図１相
当図である。

【図１７】本発明の第２の実施の形態に係る図１相当図
である。

【図１８】本発明の第３の実施の形態に係る図１相当図
である。

【符号の説明】

(1) 圧縮機 (3) 熱源側熱交換器 (8) 冷媒配管 (42) 蓄熱熱交換器（蓄熱媒体熱交換部） (42a) 冷媒熱交換部 (45) 循環配管 (48) 容器 (48c) 冷媒流通部 (49) 伝熱管 (51) 上部接続管（冷媒導出管） (52),(91),(93) 下部接続管（冷媒導入管） (52a) 膨脹機構 (95) 冷媒ジャケット (A) 冷媒循環回路 (B) 蓄熱循環回路 (G) 気液界面 (P) 循環手段 (T) 蓄熱タンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ // Ｆ２５Ｂ 13/00 ３５１ Ｆ２５Ｂ 13/00 ３５１

Claims (7)

【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、
   膨脹機構(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、 蓄熱媒体を貯留する蓄熱タンク(T) と、蓄熱媒体を圧送
   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)とが循環配管(45)に
   よって蓄熱媒体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、 上記循環手段(P) を駆動して蓄熱循環回路(B) に蓄熱媒
   体を循環させる一方、上記冷媒熱交換部(42a) で蒸発す
   る冷媒循環回路(A) の冷媒と、上記蓄熱循環回路(B) 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(42)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) に回収するようにした氷蓄熱装置にお
   いて、 上記蓄熱媒体熱交換部(42)は、上下方向に軸芯を有する
   筒形状の容器(48)を備え、該容器(48)内には、上下方向
   に延びる複数の伝熱管(49)が設けられている一方、 上記冷媒熱交換部(42a) は、上記容器(48)内の各伝熱管
   (49)の周囲に冷媒を流通させる冷媒流通部(48c) を備
   え、この冷媒流通部(48c) 内の冷媒と各伝熱管(49)内を
   流通する蓄熱媒体との間で熱交換が行われるようになっ
   ているとともに、 上記冷媒流通部(48c) には、その下部より冷媒を導入す
   る冷媒導入管(52),(91),(93)と、上部から冷媒を導出す
   る冷媒導出管(51)とが接続され、この冷媒導入管(52),
   (91),(93)および冷媒導出管(51)による冷媒の導出入に
   よって冷媒流通部(48c) 内に冷媒が気液界面(G) を有し
   てほぼ満液状態で循環するようになっており、 上記冷媒導入管(52),(91),(93)は、一部の伝熱管(49)に
   対する冷媒の流れの指向性を抑制しつつ冷媒の導入流速
   を緩和させた状態で該冷媒が冷媒流通部(48c)に対して
   導入されるように容器(48)に接続されていることを特徴
   とする氷蓄熱装置における過冷却熱交換器の冷媒導入構
   造。
2. 【請求項２】 上記冷媒導入管(52),(93) は、容器(48)
   の周方向複数箇所で接続されている請求項１記載の氷蓄
   熱装置における過冷却熱交換器の冷媒導入構造。
3. 【請求項３】 上記冷媒導入管(52)は、容器(48)の冷媒
   導入方向が胴体に対し接線方向で、かつ複数箇所で接続
   されている請求項１記載の氷蓄熱装置における過冷却熱
   交換器の冷媒導入構造。
4. 【請求項４】 上記冷媒導入管(93)は、その冷媒導入管
   (52)から容器(48)への冷媒の導入方向からの直接導入を
   防ぐ冷媒ジャケット(95)を介して容器(48)に接続されて
   いる請求項１記載の氷蓄熱装置における過冷却熱交換器
   の冷媒導入構造。
5. 【請求項５】 上記冷媒ジャケット(95)は、容器(48)の
   周方向複数箇所に設けられている請求項４記載の氷蓄熱
   装置における過冷却熱交換器の冷媒導入構造。
6. 【請求項６】 上記冷媒導入管(52),(93) の容器(48)へ
   の接続箇所は、容器(48)の周方向で互いに最大限離れて
   いる請求項２ないし請求項５のうちのいずれか１つに記
   載の氷蓄熱装置における過冷却熱交換器の冷媒導入構
   造。
7. 【請求項７】 上記冷媒導入管(91)は、その管路断面積
   よりも大きな開口面積で容器(48)に接続されている請求
   項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の氷蓄
   熱装置における過冷却熱交換器の冷媒導入構造。