CN102112819B - 空调装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种空调装置,使制冷剂不循环到室内机,进而能够实现节能化。将对制冷剂加压的压缩机(10)、切换制冷剂的循环路径的四通阀(11)、进行热交换的热源侧热交换器(12)、用于对制冷剂进行压力调整的膨胀阀(16a~16e)及进行制冷剂和热介质的热交换并加热以及冷却热介质的多个中间热交换器(15a、15b),用配管连接从而构成冷冻循环回路;将多个中间热交换器(15a、15b)、对热介质加压的泵(21a、21b)、进行热介质与室内空间(7)的空气的热交换的多个使用侧热交换器(26a~26d)以及切换对于各使用侧热交换器(26a~26d)的加热了的热介质的通过或冷却了的热介质的通过的流路切换阀(22a~22d、23a~23d),用配管连接从而构成热介质回路。
Description
技术领域
本发明涉及例如用于大厦用复式空调等的空调装置。
背景技术
大厦用复式空调等的空调装置中,例如使制冷剂在作为配置在建筑物外的热源机的室外机与配置在建筑物的室内的室内机之间循环。而且,制冷剂放热、吸热,从而通过被加热、冷却的空气进行空调对象空间的制冷或制热。作为制冷剂,多使用例如HFC(氢氟碳化物)制冷剂。另外,还有使用二氧化碳(CO2)等自然制冷剂的提案。
而且,在称为冷却器的空调装置中,通过配置在建筑物外的热源机生成冷热或温热。然后,用室外机内配置的热交换器对水、防冻液等进行加热、冷却,并输送到作为室内机的风扇盘管部件、板式加热器等进行制冷或制热。另外,还有被称为排热回收型冷却器的、将4根水配管连接到热源机的、能够同时供给冷却、加热了的水等的空调装置(例如,参照专利文献1)。
专利文献1:日本特开2003-343936号公报
在现有的空调装置中,由于使制冷剂循环至室内机,所以,有制冷剂泄漏到室内等的可能性。另外,在冷却器之类的空调装置中,制冷剂不通过室内机。但是,需要在建筑物外的热源机对水、防冻液等进行加热、冷却,然后向室内机侧输送。因此,水、防冻液等的循环路径变长。在此,在想要利用水、防冻液等输送进行规定的加热、冷却做功的热时,输送动力等的能量消耗量比制冷剂高。因此,如果循环路径变长,则输送动力变得非常大。而且,由此,在例如空调装置中,如果能良好地控制水、防冻液等的循环,则能够实现节能化。
发明内容
本发明用于解决上述问题,目的在于提供一种空调装置,使制冷剂不循环到室内机,进而能够实现节能化。
本发明空调装置具有:冷冻循环回路,该冷冻循环回路将对制冷剂加压的压缩机、用于切换制冷剂的循环路径的制冷剂流路切换装置、用于使制冷剂进行热交换的热源侧热交换器、用于对制冷剂进行压力调整的节流装置、以及进行制冷剂和与制冷剂不同的热介质的热交换的多个中间热交换器用配管连接起来;热介质循环回路,该热介质循环回路将用于使多个中间热交换器的各中间热交换器的热交换所涉及的热介质循环的泵、进行热介质与空调对象空间的空气的热交换的使用侧热交换器、以及对使用侧热交换器切换加热了的热介质的通过或冷却了的热介质的通过的流路切换阀用配管连接起来,热源侧热交换器和中间热交换器和使用侧热交换器能够分别单独形成而设置在相互分离的位置。
发明的效果
根据本发明,在用于加热或冷却空调对象空间的空气的室内机中,热介质循环,制冷剂不循环,因此,即使例如制冷剂泄漏到空调对象空间也能够抑制制冷剂侵入室内的情况,能够得到安全的空调装置。而且,能够使介质循环的配管比冷却器那样的空调装置短,因此能够减少输送动力。因此,能够实现节能化。
附图说明:
图1是表示根据本发明的实施方式的空调装置的设置例的图。
图2是表示空调装置的另一设置例的图。
图3是表示根据实施方式1的空调装置的结构的图。
图4是示出了全制冷运转时的制冷剂及热介质的流动的图。
图5是表示根据流量调整阀25的调整的处理的图。
图6是示出了全制热运转时制冷剂及热介质的流动的图。
图7是示出了制冷主体运转时制冷剂及热介质的流动的图。
图8是示出了制热主体运转时制冷剂及热介质的流动的图。
图9是表示根据泵21a、21b的转速的控制的处理的图。
图10是表示根据实施方式2的空调装置的结构的图。
图11是表示根据实施方式4的空调装置的结构的图。
图12是表示根据实施方式5的空调装置的结构的图。
附图标记的说明:
1热源装置(室外机)、2、2a、2b、2c、2d室内机、3中继单元、3a母中继单元、3b(1)、3b(2)子中继单元、4制冷剂配管、5、5a、5b、5c、5d热介质配管、6室外空间、7室内空间、8非空调空间、9建筑物、10压缩机、11四通阀、12热源侧热交换器、13a、13b、13c、13d止回阀、14气液分离器、15a、15b中间热交换器、16a、16b、16c、16d、16e膨胀阀、17存储器、21a、21b、泵(热介质输出装置)、22a、22b、22c、22d流路切换阀、23a、23b、23c、23d流路切换阀、24a、24b、24c、24d截止阀、25a、25b、25c、25d流量调整阀、26a、26b、26c、26d使用侧热交换器、31a、31b第一温度传感器、32a、32b第二温度传感器、33a、33b、33c、33d第三温度传感器、34a、34b、34c、34d第四温度传感器、35第五温度传感器、36压力传感器、37第六温度传感器、38第七温度传感器、41a、41b、41c、41d流量计、100室外机侧控制装置、200信号线、300中继单元侧控制装置、301热介质流量控制机构、302热介质送出控制机构
具体实施方式
实施方式1
图1是表示根据本发明的实施方式的空调装置的设置例的图。图1的空调装置具有分别作为单独的单元的室外机1、一个或多个室内机2、以及中继单元3,所述室外机1作为热源装置,所述室内机2进行空调对象空间的空气调和,所述中继单元3进行制冷剂和与制冷剂不同的输送热的介质(以下称为热介质)的热交换,进行热传递的中继。在室外机1与中继单元3之间,为了使例如R-410A、R-404A等准共沸混合制冷剂等的制冷剂循环而进行热的输送,用制冷剂配管4进行连接。另外,在中继单元3与室内机2之间,为了使水、添加了在空调温度范围内具有不挥发性或低挥发性的防腐剂的水、防冻液等的热介质循环而进行热的输送,用热介质配管5进行连接。
在此,在本实施方式中,在作为大厦等的建筑物9外的空间的室外空间6设置室外机1。并且,在能够对建筑物9内的居室等、作为空调对象空间的室内空间7的空气进行加热或冷却的位置设置室内机2。然后,将制冷剂流入流出的中继单元3设置在与室外空间6及室内空间7不同的建筑物内的非空调空间8。为了使人在例如发生制冷剂泄漏等的时候不受到制冷剂的不良影响(例如不快感等),非空调空间8成为人不出入或者出入少的空间。在图1中,以用壁等与室内空间7分隔的顶棚内等作为非空调空间8并设置中继单元3。而且,也可以将例如有电梯等的共用部等作为非空调空间8来设置中继单元3。
而且,在本实施方式的室外机1与中继单元3之间,可以用2根制冷剂配管4连接。并且,在中继单元3与各室内机2之间也可以用2根热介质配管5分别连接。通过这样的连接结构,通过建筑物9的壁之间的制冷剂配管4例如为2根即可,因而,对建筑物9的空调装置的施工变得容易。
图2是表示空调装置的另一设置例的图。图2中,中继单元3进一步分为母中继单元3a和多个子中继单元3b(1)、3b(2)。具体结构将在后面叙述,通过这样将中继单元3分为母中继单元3a和子中继单元3b,对于1个母中继单元3a,能够连接多个子中继单元3b。在本实施方式的结构中,连接母中继单元3a与各子中继单元3b之间的配管数为3根。
在此,图1及图2例示了将室内机2做成顶棚暗盒型的情形,但并不只限于此。例如通过顶棚埋入型、顶棚吊下式等、直接或借助管道等,只要能够向室内空间7供给加热了或冷却了的空气,任何型式均可。
而且,作为例子说明了室外机1设置在建筑物9外的室外空间6的情形,但并不只限于此。例如可以设置在具有换气口的机械室等被包围的空间。而且,可以将室外机1设置在建筑物9内并使用排气管向建筑物9外排气等。而且可以通过使用水冷式的热源装置而将室外机1设置在建筑物9中。
并且,虽然不利于节能,但也可以将中继单元3放置于室外机1的旁边。
图3是表示根据实施方式1的空调装置的结构的图。本实施方式的空调装置具有制冷循环装置,该制冷循环装置将压缩机10、四通阀11、热源侧热交换器12、止回阀13a、13b、13c及13d、气液分离器14a、中间热交换器15a及15b、膨胀阀16a、16b、16c、16d及16e和存储器17用配管连接并构成冷冻循环回路(制冷剂循环回路、1次侧回路)。
压缩机10对吸入的制冷剂加压并排出(送出)。而且,作为制冷剂流路切换装置的四通阀11,基于室外机侧控制装置100的指示,进行与制冷制热的运转形态(模式)对应的阀切换,以切换制冷剂的路径。在本实施方式中,根据全制冷运转(工作的全部室内机2进行制冷(包含除湿,下同)时的运转)、制冷主体运转(进行制冷、制热的室内机2同时存在的情况下,制冷为主时的运转)时、全制热运转(工作的全部室内机2进行制热时的运转)、制热主体运转(进行制冷、制热的室内机2同时存在的情况下,制热为主时的运转)时,切换循环路径。
热源侧热交换器12,例如具有使制冷剂通过的传热管以及用于使流经该传热管的制冷剂与外界气体之间的传热面积增大的散热片(未图示),进行制冷剂与空气(外界气体)的热交换。例如,在全制热运转时、制热主体运转时,作为蒸发器起作用,使制冷剂蒸发而气(气体)化。另外,在全制冷运转时、制冷主体运转时,作为冷凝器或气体冷却器(以下为冷凝器)起作用。根据具体情况,有时,没有完全气化、液化而成为液体和气体二相混合(气液二相制冷剂)的状态。
止回阀13a、13b、13c及13d防止制冷剂的逆流,由此调整制冷剂的流动,使室外机1的制冷剂流入流出的循环路径一定。气液分离器14将来自制冷剂配管4并流动的制冷剂分离为气化了的制冷剂(气体制冷剂)和液化了的制冷剂(液体制冷剂)。中间热交换器15a、15b具有使制冷剂通过的传热管和使热介质通过的传热管,使制冷剂与热介质进行介质间热交换。在本实施方式中,中间热交换器15a在全制热运转、制冷主体运转、制热主体运转中作为冷凝器或气体冷却器起作用,使制冷剂放热而加热热介质。而且,中间热交换器15b在全制冷运转、制冷主体运转、制热主体运转中作为蒸发器起作用,使制冷剂吸热而将热介质冷却。例如作为电子式膨胀阀等的节流装置的膨胀阀16a、16b、16c、16d、16e通过调整制冷剂流量而使制冷剂减压。存储器17积存冷冻循环回路中过剩的制冷剂,并起到防止过多制冷剂液返回到压缩机10而损坏压缩机10的作用。
而且,图3中,具有热介质侧装置,该热介质侧装置将所述的中间热交换器15a及15b、泵21a及21b、流路切换阀22a、22b、22c、22d、23a、23b、23c及23d、截止阀24a、24b、24c及24d、流量调整阀25a、25b、25c及25d、使用侧热交换器26a、26b、26c及26d、以及热介质旁通配管27a、27b、27c、27d用配管连接而构成热介质循环回路(2次侧回路)。
作为热介质输出装置的泵21a、21b为了使热介质循环而加压。在此,关于泵21a、21b,通过使内置的马达(未图示)的转速在一定的范围内变化,由此能够使送出热介质的流量(排出流量)变化。而且,使用侧热交换器26a、26b、26c、26d,分别在室内机2a、2b、2c、2d中使热介质与向室内空间7供给的空气进行热交换,对室内空间7内、向室内空间7输送等的空气进行加热或冷却。而且,作为例如三通切换阀等的流路切换阀22a、22b、22c、22d分别在使用侧热交换器26a、26b、26c、26d的入口侧(热介质流入侧)进行流路的切换。而且,流路切换阀23a、23b、23c、23d分别在使用侧热交换器26a、26b、26c、26d的出口侧(热介质流出侧)进行流路的切换。在此,这些切换装置是用于使加热了的热介质和冷却了的热介质的任意一方通过使用侧热交换器26a、26b、26c、26d的进行切换的装置。而且,截止阀24a、24b、24c、24d,基于来自中继单元侧控制装置300的指示,分别为了使热介质通过或遮断于使用侧热交换器26a、26b、26c、26d而开闭。
而且,作为三通流量调整阀的流量调整阀25a、25b、25c、25d,基于来自中继单元侧控制装置300的指示,分别调整通过使用侧热交换器26a、26b、26c、26d和热介质旁通配管27a、27b、27c、27d的热介质的比率。热介质旁通配管27a、27b、27c、27d分别通过由流量调整阀25a、25b、25c、25d进行的调整而使没有流过使用侧热交换器26a、26b、26c、26d的热介质通过。
第一温度传感器31a、31b为分别检测中间热交换器15a、15b的热介质的出口侧(热介质流出侧)的热介质的温度的温度传感器。并且,第二温度传感器32a、32b是分别检测中间热交换器15a、15b的热介质入口侧(热介质流入侧)的热介质的温度的温度传感器。第三温度传感器33a、33b、33c、33d是分别检测使用侧热交换器26a、26b、26c、26d的入口侧(流入侧)的热介质的温度的温度传感器。并且,第四温度传感器34a、34b、34c、34d是分别检测使用侧热交换器26a、26b、26c、26d的出口侧(流出侧)的热介质的温度的温度传感器。以下,关于例如与第四温度传感器34a、34b、34c、34d等同样的机构,在无特别区别的情况下,将省略例如添加的字,标记为第四温度传感器34a~34d。对于其他的设备、装置也采用同样的方式。
第五温度传感器35是检测中间热交换器15a的制冷剂出口侧(制冷剂流出侧)的制冷剂的温度的温度传感器。压力传感器36是检测中间热交换器15a的制冷剂出口侧(制冷剂流出侧)的制冷剂的压力的压力传感器。并且,第六温度传感器37是检测中间热交换器15b的制冷剂入口侧(制冷剂流入侧)的制冷剂的温度的温度传感器。并且,第七温度传感器38是检测中间热交换器15b的制冷剂出口侧(制冷剂流出侧)的制冷剂的温度的温度传感器。从以上的温度检测机构、压力检测机构将检测的温度、压力的信号向中继单元侧控制装置300传送。
而且,在本实施方式中,至少室外机1和中继单元3分别具有室外机侧控制装置100和中继单元侧控制装置300。而且,室外机侧控制装置100和中继单元侧控制装置300通过信号线200连接,该信号线200用于进行含有各种数据的信号的通信。在此,信号线200也可以为无线的。室外机侧控制装置100进行向制冷循环装置的特别是室外机1收容的各设备发送指示信号等、用于进行控制的处理。为此,具有存储装置(未图示),该存储装置例如预先暂时或长期地存储各种检测装置的检测数据等、进行处理所需的各种数据、程序等。在本实施方式中,存储作为控制制冷循环装置的冷凝温度、蒸发温度的基准的控制目标值的数据。而且,中继单元侧控制装置300进行向例如热介质循环回路的设备等中继单元3收容的各设备发送指示信号等、用于进行控制的处理。在此,特别地,决定控制目标值或控制目标值的增减值(与控制目标值的差)等,将含有该数据的信号向室外机侧控制装置100传送。关于中继单元侧控制装置300,同样地具有存储装置(未图示)。在本实施方式中,具有热介质流量控制机构301,其进行用于使通过使用侧热交换器26a~26d的热介质的流量被流量调整阀25a~25d调整的处理。而且,具有基于泵21a、21b的转速控制泵21a、21b送出的热介质的流量的热介质送出控制机构302。在此,在本实施方式中,室外机1和中继单元3的内部分别设置有室外机侧控制装置100和中继单元侧控制装置300,但只要能够实现各装置的控制等,其设置场所没有限制,例如在近傍设置等。
在本实施方式中,压缩机10、四通阀11、热源侧热交换器12、止回阀13a~13d、存储器17及室内机侧控制装置100收容在室外机1中。而且,使用侧热交换器26a~26d分别收容在各室内机2a~2d中。
而且,本实施方式中,在热介质循环回路的各设备及制冷循环装置之中,气液分离器14、膨胀阀16a~16e收容在中继单元3中。而且,第一温度传感器31a及31b、第二温度传感器32a及32b、第三温度传感器33a~33d、第四温度传感器34a~34d、第五温度传感器35、压力传感器36、第六温度传感器37以及第七温度传感器38都收容在中继单元3中。
在此,如图2所示,在分为母中继单元3a和1个或多个子中继单元3b而设置的情况下,例如如图3的虚线所示,气液分离器14、膨胀阀16e收容在母中继单元3a中。并且,中间热交换器15a及15b、膨胀阀16a~16d、泵21a及21b、流路切换阀22a~22d及23a~23d、截止阀24a~24b、流量调整阀25a~25d收容在子中继单元3b中。
然后,基于制冷剂及热介质的流动,对各运转模式下空调装置的动作进行说明。在此,关于冷冻循环回路等的压力的高低,不是根据与基准压力的关系而确定的,而是作为通过压缩机1的压缩、膨胀阀16a~16e等的制冷剂流量控制等形成的相对的压力,表示为高压、低压。而且,关于温度的高低也是同样。
<全制冷运转>
图4为表示全制冷运转时的制冷剂及热介质的各自的流动的图。在此,对室内机2a、2b分别进行作为对象的室内空间7的制冷、室内机2c、2d停止的情况进行说明。首先,对冷冻循环回路的制冷剂的流动进行说明。室外机1中,压缩机10吸入的制冷剂被压缩,作为高压的气体制冷剂被排出。离开压缩机10的制冷剂经过四通阀11,流动到作为冷凝器起作用的热源侧热交换器12。高压的气体制冷剂在通过热源侧热交换器12内的期间,通过与外界气体的热交换而冷凝,成为高压的液体制冷剂而流出,流过止回阀13a(由于制冷剂的压力的关系不流到止回阀13b、13c侧)。进而通过制冷剂配管4流入中继单元3。
流入中继单元3的制冷剂通过气液分离器14。在全制冷运转时,由于中继单元3中流入液体制冷剂,所以气体制冷剂不流到中间热交换器15a。因此,中间热交换器15a不起作用。另一方面,液体制冷剂通过膨胀阀16e、16a,流入中间热交换器15b。在此,中继单元侧控制装置300控制膨胀阀16a的开度,通过调整制冷剂的流量来使制冷剂减压,由此,低温低压的气液二相制冷剂流入中间热交换器15b。
中间热交换器15b作为蒸发器对制冷剂起作用,通过中间热交换器15b的制冷剂一边使作为热交换对象的热介质冷却(一边从热介质吸热),一边成为低温低压的气体制冷剂而流出。从中间热交换器15b流出的气体制冷剂通过膨胀阀16c从中继单元3流出。然后,通过制冷剂配管4流入室外机1。在此,关于全制冷运转时的膨胀阀16b、16d,基于中继单元侧控制装置300的指示,预先设置为制冷剂不流过的开度。而且,关于膨胀阀16c、16e,为了不产生压力损失,基于中继单元侧控制装置300的指示预先全开。
流入室外机1的制冷剂通过止回阀13d,进而通过四通阀11、存储器17再度被吸入压缩机10。
然后,对热介质循环回路的热介质的流动进行说明。在此,图4中,不需要使热介质通过由于停止而不需要输送热(不需要冷却室内空间7。包含断热(thermo-off)状态)的室内机2c、2d的使用侧热交换器26c、26d。由此,基于中继单元侧控制装置300的指示,截止阀24c、24d关闭,热介质不流过使用侧热交换器26c、26d。
热介质在中间热交换器15b中通过与制冷剂的热交换而被冷却。然后,冷却了的热介质被泵21b吸引并送出。离开泵21b的热介质通过流路切换阀22a、22b、截止阀24a、24b。然后,通过基于来自中继单元侧控制装置300的指示的流量调整阀25a、25b的流量调整,提供(供给)用于冷却室内空间7的空气所需的热的热介质流入使用侧热交换器26a、26b。在此,中继单元侧控制装置300使流量调整阀25a、25b调整通过使用侧热交换器26a、26b和热介质旁通配管27a、27b的热介质的比率,以使第三温度传感器33a、33b的检测温度与第四温度传感器34a、34b的检测温度的使用侧热交换器出入口温度差接近设定的目标值。
流入使用侧热交换器26a、26b的热介质进行与室内空间7的空气的热交换并流出。另外,未流入使用侧热交换器26a、26b的留下的热介质对室内空间7的空气调和没有贡献地通过热介质旁通配管27a、27b。
流出使用侧热交换器26a、26b的热介质和通过了热介质旁通配管27a、27b的热介质在流量调整阀25a、25b合流。而且,通过流路切换阀23a、23b,流入中间热交换器15b。在中间热交换器15b中冷却了的热介质再次被泵21b吸引而送出。
图5是表示中继单元侧控制装置300(热介质流量控制机构301)进行的流量调整阀25的调整的处理流程图的图。在此,对流量调整阀25a的调整处理进行说明,但流量调整阀25b~25d也进行同样的处理。
当中继单元侧控制装置300开始处理时(ST0),基于从第三温度传感器33a、第四温度传感器34a传送的信号,判断(读取)第三温度传感器33a的检测温度Tl和第四温度传感器34a的检测温度T2(ST1)。然后,判断室内机2a是否在进行制热(ST2)。如果判断室内机2a在进行制热,则用温度Tl减去温度T2,算出使用侧热交换器出入口温度差ΔTr(ST3)。另外,如果判断室内机2a没有进行制热,则用温度T2减去温度Tl,算出使用侧热交换器出入口温度差ΔTr(ST4)。
并且,判断从控制目标值Tmr减去使用侧热交换器出入口温度差ΔTr而得的值是否比稳定范围的上限值Trs大(ST5)。如判断为大,则指示流量调整阀25a以减小开度(开口面积)(ST6)。由此减小流过使用侧热交换器26a的流量。如果判断为不大于稳定范围的上限值Trs(在Trs以下),则判断是否比稳定范围的下限值-Trs小(ST7)。如果判断为小,则指示流量调整阀25a以增大开度(开口面积)(ST8)。由此增大流过使用侧热交换器26a的流量。如果从控制目标值Tmr减去使用侧热交换器出入口温度差ΔTr而得的值在稳定范围内(-Trs≤Tmr-ΔTr≤Trs),则不对流量调整阀25a进行特别的开度变更指示。例如每隔规定时间反复进行以上的处理(ST9)。中继单元侧控制装置300在后述的各运转形态中也同样地进行该处理。
例如,在进行制冷时,在控制目标值为5℃、稳定范围为1℃的情况下,如果使用侧热交换器出入口温度差ΔTr为3℃,则以减小流量调整阀25a~25d的开度(开口面积)的方式进行控制,减小流过使用侧热交换器26a~26d的流量。而且,如果使用侧热交换器出入口温度差ΔTr为7℃,则以增大流量调整阀25a~25d的开度(开口面积)的方式进行控制,增大流过使用侧热交换器26a~26d的流量。如上述那样,能够使使用侧热交换器出入口温度差ΔTr接近控制目标值。
在此,以稳定范围Trs为0℃,与使用侧热交换器出入口温度差ΔTr匹配能够细致地追踪流量调整阀25a的开度。但是,通过设置稳定范围Trs,能够减少使流量调整阀25a~25d的开度变化的次数,减少开度涉及的负荷。因此,能够延长流量调整阀25a~25d的寿命。
<全制热运转>
图6是示出了全制热运转时的制冷剂及热介质的各自的流动的图。在此,对室内机2a、2b进行制热、室内机2c、2d停止的情况进行说明。首先,对冷冻循环回路的制冷剂的流动进行说明。在室外机1中,压缩机10吸入的制冷剂被压缩,作为高压的气体制冷剂被排出。离开压缩机10的制冷剂流过四通阀11、止回阀13b。进一步通过制冷剂配管4流入中继单元3。
流入中继单元3的气体制冷剂通过气液分离器14流入中间热交换器15a。中间热交换器15a作为冷凝器对制冷剂起作用,因此,通过中间热交换器15a的制冷剂一边加热作为热交换对象的热介质(一边对热介质放热),一边变成液体制冷剂而流出。
从中间热交换器15a流出的制冷剂通过膨胀阀16d及16b从中继单元3流出,通过制冷剂配管4流入室外机1。此时,中继单元侧控制装置300通过控制膨胀阀16b或膨胀阀16d的开度来调整制冷剂的流量,使制冷剂减压,由此,低温低压的气液二相制冷剂从中继单元3流出。在此,关于全制热运转时的膨胀阀16a或者16c及16e,基于来自中继单元侧控制装置300的指示,预先设置为制冷剂不流过的开度。
流入室外机1的制冷剂经过止回阀13c,流到作为蒸发器起作用的热源侧热交换器12。低温低压的气液二相制冷剂由于在通过热源侧热交换器12内的期间与外界气体的热交换而蒸发,变为低温低压的气体制冷剂。从热源侧热交换器12流出的制冷剂经由四通阀11、存储器17再度被吸入压缩机10。
接下来,对热介质循环回路的热介质的流动进行说明。在此,在图6中,不需要使热介质通过由于停止而不需要输送热(不需要加热室内空间7。包含断热的状态)的室内机2c、2d的使用侧热交换器26c、26d。因此,基于来自中继单元侧控制装置300的指示,截止阀24c、24d关闭,热介质不流过使用侧热交换器26c、26d。
热介质在中间热交换器15a中通过与制冷剂的热交换而被加热。然后,加热了的热介质被泵21a吸引而被送出。离开泵21a的热介质通过流路切换阀22a、22b、截止阀24a、24b。然后,通过基于来自中继单元侧控制装置300的指示的流量调整阀25a、25b的流量调整,提供(供给)用于加热室内空间7的空气所需的热的热介质流入使用侧热交换器26a、26b。在此,即使在全制热运转中,中继单元侧控制装置300也使流量调整阀25a、25b调整通过使用侧热交换器26a、26b和热介质旁通配管27a、27b的热介质的比率,以使第三温度传感器33a、33b的检测温度与第四温度传感器34a、34b的检测温度的温度差成为设定的目标值。
流入使用侧热交换器26a、26b的热介质进行与室内空间7的空气的热交换并流出。另外,未流入使用侧热交换器26a、26b的留下的热介质对室内空间7的空气调和没有贡献地通过热介质旁通配管27a、27b。
流出使用侧热交换器26a、26b的热介质和通过热介质旁通配管27a、27b的热介质,在流量调整阀25a、25b合流。进而通过流路切换阀23a、23b流入中间热交换器15a。在中间热交换器15b中被加热的热介质再次被泵21a吸引而送出。
<制冷主体运转>
图7是表示制冷主体运转时的制冷剂及热介质的各自的流动的图。在此,对室内机2a进行制热、室内机2b进行制冷、室内机2c、2d停止的情况进行说明。首先,对冷冻循环回路的制冷剂的流动进行说明。在室外机1中,压缩机10吸入的制冷剂被压缩,作为高压的气体制冷剂被排出。离开压缩机10的制冷剂经过四通阀11流到热源侧热交换器12。高压的气体制冷剂在通过热源侧热交换器12内的期间通过与外界气体的热交换而冷凝。在此,在制冷主体运转时,从热源侧热交换器12流出气液二相制冷剂。从热源侧热交换器12流出的气液二相制冷剂流过止回阀13a。进而通过制冷剂配管4流入中继单元3。
流入中继单元3的制冷剂通过气液分离器14。在气液分离器14,气液二相制冷剂分离为液体制冷剂和气体制冷剂。在气液分离器14分离的气体制冷剂流入中间热交换器15a。流入中间热交换器15a的制冷剂一边通过冷凝对作为热交换对象的热介质进行加热,一边变为液体制冷剂而流出,通过膨胀阀16d。
另外,在气液分离器14分离的液体制冷剂通过膨胀阀16e。然后,与通过膨胀阀16d的液体制冷剂合流,通过膨胀阀16a并流入中间热交换器15b。在此,中继单元侧控制装置300控制膨胀阀16a的开度,通过调整制冷剂的流量使制冷剂减压,所以,低温低压的气液二相制冷剂流入中间热交换器15b。流入中间热交换器15b的制冷剂一边通过蒸发对作为热交换对象的热介质进行冷却,一边变成低温低压的气体制冷剂而流出。从中间热交换器15b流出的气体制冷剂通过膨胀阀16c从中继单元3流出。然后,通过制冷剂配管4流入室外机1。在此,对于制冷主体运转时的膨胀阀16b,基于来自中继单元侧控制装置300的指示,预先设置为制冷剂不流动的开度。而且,对于膨胀阀16c,由于不产生压力损失,所以基于来自中继单元侧控制装置300的指示预先全开。
流入室外机1的制冷剂通过止回阀13d,进而通过四通阀11、存储器17并再次被压缩机10吸入。
然后,对热介质循环回路的热介质的流动进行说明。在此,图7中,没有必要使热介质通过由于停止而施加热负荷(不需要冷却、加热室内空间7。包含断热的状态)的室内机2c、2d的使用侧热交换器26c、26d。因此,基于来自中继单元侧控制装置300的指示,截止阀24c、24d关闭,热介质不流过使用侧热交换器26c、26d。
热介质在中间热交换器15b中通过与制冷剂的热交换而冷却。然后,冷却的热介质被泵21b吸引而送出。而且,热介质在中间热交换器15a中通过与制冷剂的热交换而被加热。然后,加热了的热介质被泵21a吸引而送出。
离开泵21b的冷却了的热介质通过流路切换阀22b、截止阀24b。而且,离开泵21a的加热了的热介质通过流路切换阀22a、截止阀24a。这样,流路切换阀22a使加热了的热介质通过,遮断冷却了的热介质。并且,流路切换阀22b使冷却了的热介质通过,遮断加热了的热介质。因此,循环中冷却了的热介质和加热了的热介质流过的流路被分隔开,从而不混合。
然后,通过基于来自中继单元侧控制装置300的指示的流量调整阀25a、25b的流量调整,提供(供给)用于冷却、加热室内空间7的空气所需的热的热介质流入使用侧热交换器26a、26b。在此,中继单元侧控制装置300使流量调整阀25a、25b调整通过使用侧热交换器26a、26b和热介质旁通配管27a、27b的热介质的比率,以使第三温度传感器33a、33b的检测温度与第四温度传感器34a、34b的检测温度的温度差分别成为设定的目标值。
流入使用侧热交换器26a、26b的热介质进行与室内空间7的空气的热交换并流出。另外,未流入使用侧热交换器26a、26b的留下的热介质对室内空间7的空气调和没有贡献地通过热介质旁通配管27a、27b。
流出使用侧热交换器26a、26b的热介质和通过热介质旁通配管27a、27b的热介质在流量调整阀25a、25b合流。进而通过流路切换阀23a、23b流入中间热交换器15b。在中间热交换器15中冷却了的热介质再次被泵21b吸引而送出。同样地,在中间热交换器15a加热了的热介质再次被泵2la吸引而送出。
<制热主体运转>
图8是表示制热主体运转时的制冷剂及热介质的各自的流动的图。在此,对室内机2a进行制热、室内机2b进行制冷、室内机2c、2d停止的情况进行说明。首先,对冷冻循环回路的制冷剂的流动进行说明。在室外机1中,压缩机10吸入的制冷剂被压缩,作为高压的气体制冷剂被排出。离开压缩机10的制冷剂流过四通阀11、止回阀13b。进而通过制冷剂配管4流入中继单元3。
流入中继单元3的制冷剂通过气液分离器14。通过气液分离器14的气体制冷剂流入中间热交换器15a。流入中间热交换器15a的制冷剂一边通过冷凝而加热作为热交换对象的热介质,一边变为液体制冷剂而流出,通过膨胀阀16d。在此,对于制热主体运转时的膨胀阀16e,基于来自中继单元侧控制装置300的指示,预先设置为制冷剂不流过的开度。
通过了膨胀阀16d的制冷剂进一步通过膨胀阀16a和16b。通过膨胀阀16a的制冷剂流入中间热交换器15b。在此,中继单元侧控制装置300控制膨胀阀16a的开度,通过调整制冷剂的流量使制冷剂减压,因此,低温低压的气液二相制冷剂流入中间热交换器15b。流入中间热交换器15b的制冷剂一边通过蒸发来冷却作为热交换对象的热介质,一边变为低温低压的气体制冷剂而流出。从中间热交换器15b流出的气体制冷剂通过膨胀阀16c。另外,通过膨胀阀16b制冷剂,由于中继单元侧控制装置300控制膨胀阀16a的开度,也变为低温低压的气液二相制冷剂,与通过膨胀阀16c的气体制冷剂合流。因此,变为干燥度更大的低温低压的制冷剂。合流后的制冷剂通过制冷剂配管4流入室外机1。
流入室外机1的制冷剂经过止回阀13c流到作为蒸发器起作用的热源侧热交换器12。低温低压的气液二相制冷剂在通过热源侧热交换器12内的期间,通过与外界气体的热交换而蒸发,变成低温低压的气体制冷剂。从热源侧热交换器12流出的制冷剂通过四通阀11、存储器17再次被吸入压缩机10。
然后,对热介质循环回路的热介质的流动进行说明。在此,图8中,不需要使热介质通过由于停止而不施加热负荷(不需要冷却、加热室内空间7。包含断热的状态)的室内机2c、2d的使用侧热交换器26c、26d。因此,基于来自中继单元侧控制装置300的指示,截止阀24c、24d关闭,热介质不流到使用侧热交换器26c、26d。
热介质在中间热交换器15b中通过与制冷剂的热交换而被冷却。然后,冷却了的热介质被泵21b吸引而送出。并且,热介质在中间热交换器15a通过与制冷剂的热交换而被加热。然后,加热了的热介质被泵21a吸引而送出。
离开泵21b的冷却了的热介质通过流路切换阀22b、截止阀24b。并且,离开泵2la的加热了的热介质通过流路切换阀22a、截止阀24a。这样,流路切换阀22a使加热了的热介质通过,遮断冷却了的热介质。而且,流路切换阀22b使冷却了的热介质通过,遮断加热了的热介质。因此,循环中冷却了的热介质和加热了的热介质被隔开而不混合。
然后,通过基于来自中继单元侧控制装置300的指示的流量调整阀25a、25b的流量调整,提供(供给)用于冷却、加热室内空间7的空气所需的热的热介质流入使用侧热交换器26a、26b。在这里,中继单元侧控制装置300使流量调整阀25a、25b调整通过使用侧热交换器26a、26b和热介质旁通配管27a、27b的热介质的比率,以使第三温度传感器33a、33b的检测温度与第四温度传感器34a、34b的检测温度的温度差分别成为设定的目标值。
流入使用侧热交换器26a、26b的热介质进行与室内空间7的空气的热交换并流出。另外,未流入使用侧热交换器26a、26b的留下的热介质对室内空间7的空气调和没有贡献地通过热介质旁通配管27a、27b。
流出使用侧热交换器26a、26b的热介质和通过热介质旁通配管27a、27b的热介质在流量调整阀25a、25b合流。进而通过流路切换阀23a、23b流入间热交换器15b。在中间热交换器15b中冷却了的热介质再次被泵21b吸引而送出。同样地,在中间热交换器15a中加热了的热介质再度被泵21a吸引而送出。
如上所述,当在室内机2a~2d中进行制热时,为了向使用侧热交换器26a~26d供给加热了的热介质,将分别对应的流路切换阀22a~22d及23a~23d切换到用于与加热热介质的中间热交换器15a连接的流路。并且,当在室内机2a~2d中进行制冷时,,为了向使用侧热交换器26a~26d供给冷却了的热介质,将分别对应的流路切换阀22a~22d及23a~23d切换到用于与冷却热介质的中间热交换器15b连接的流路。通过进行上述切换,能够自由地在各室内机2a~2d进行制热、制冷。
在此,对于流路切换阀22a~22d及23a~23d,并不限于图3等所示的三通切换阀。例如还可以是组合2个进行开闭阀等的二方流路的开闭的构件并进行切换的装置等、能够切换三方向的流路的装置。而且,也可以是步进马达驱动式的混合阀等、能够使三方流路的流量变化的装置。而且,也可以是组合2个电子式膨胀阀等的使2方流路的流量变化的构件而在三方上使流量变化的装置等。在此,在能够实现流量变化的装置的情况下,由于能够一边调整流量一边慢慢切换,所以能够防止水锤现象。
而且,使用侧热交换器26a~26d的热负荷(供给的热量)以下式(1)表示。(1)式为热介质的流量、密度、定压比热与使用侧热交换器26a~26d的入口及出口处的热介质的温度差的乘积。这里,Vw表示热介质的流量,ρw表示热介质的密度,Cpw表示热介质的定压比热。而且,Twin表示使用侧热交换器26a~26d的入口处的热介质的温度的值,Twout表示使用侧热交换器26a~26d的出口处的热介质的温度的值。
[数学式1]
Q=Vw·(ρwin·Cpwin·Twin-ρwout·Cpwout·Twout)≈Vw·ρw·Cpw·(Twi n-Twout)...(1)
根据(1)式,在流过使用侧热交换器26a~26d的热介质的流量一定的情况下,为了对应室内机2a~2d(使用侧热交换器26a~26d)处的热负荷的变化而使热介质的出入口处的温度差一定,只要使通过使用侧热交换器26a~26d的热介质的流量变化即可。
因此,如图5的流程图所示,中继单元侧控制装置300控制流量调整阀25a~25d,以使使用侧热交换器26a~26d的出入口的温度差和目标值的差收敛在稳定范围内,由此,剩余的热介质流向热介质旁通配管27a~27d,能够控制流向使用侧热交换器26a~26d的流量。
在这里,对如下情况进行说明,即,如图3等所示,流量调整阀25a~25d作为使流过使用侧热交换器26a~26d的热介质与流过热介质旁通配管27a~27d的热介质合流(混合)的混合阀,设置在使用侧热交换器26a~26d的下流侧。但是,不限于混合阀,例如也可以作为三通阀设置在使用侧热交换器26a~26d的上流侧。
而且,与使用侧热交换器26a~26d进行热交换的热介质,以及,不进行热交换、不使温度变化、通过热介质旁通配管27a~27d的热介质,在流量调整阀25a~25d合流。合流后的热介质的温度Tw以下式(2)表示。Twin表示使用侧热交换器26a~26d的入口处的热介质的温度的值,Twout表示使用侧热交换器26a~26d的出口处的热介质的温度的值。而且,Vw表示流入流量调整阀25a~25d的热介质的流量,Vwr表示流入使用侧热交换器26a~26d的热介质的流量。
[数学式2]
Tw=(Vwr/Vw)·Twout+(1-Vwr/Vw)·Twin ...(2)
在此,通过使用侧热交换器26a~26d的热介质通过与空气的热交换在制热时温度降低,在制冷时温度上升。而且,通过热介质旁通配管27a~27d的热介质不进行热交换,温度不变化。因此,合流后的热介质的温度Tw,对应于通过旁通配管27a~27d的热介质的流量,变得接近于使用侧热交换器26a~26d的入口处的热介质的温度。例如,合流并通过流量调整阀25a~25d的全部流量为20L/min。而且,使用侧热交换器26a~26d的入口处的热介质的温度为7℃,出口处的热介质的温度为13℃。然后,在流过使用侧热交换器26a~26d的热介质的流量为10L/min时,合流的热介质的温度Tw根据(2)式变为10℃。
而且,合流的热介质进一步合流,最终流入中间热交换器15a、15b。此时,如果中间热交换器15a、15b的热交换量不变化,则通过中间热交换器15a、15b的热交换,热介质的出入口的温度差变得大致相同。例如,中间热交换器15b的热介质的出入口处的温度差为6℃。而且,起初的中间热交换器15b的热介质的入口侧的温度为13℃,出口侧的温度为7℃。而且,由于使用侧热交换器26a~26d的热负荷减少,中间热交换器15b的热介质入口侧的温度降低到10℃。在此,如果不采取措施,由于在中间热交换器15热交换大致相同的热量,所以热介质出口侧的温度变为4℃,从中间热交换器15b流出。当反复进行这样的热介质的循环时,热介质的温度逐渐降低。
为了防止这种情况,不受使用侧热交换器26a~26d的热负荷影响,使第一温度传感器31a的检测的热介质的出口侧(流出侧)的温度接近(能够维持)设定的目标值。而且,作为替换,可以对应于使用侧热交换器26a~26d的热负荷的变化,使泵21a、21b的转速(单位时间的热介质的排出流量)变化。这样,在使用侧热交换器26a~26d处的热负荷减少时,泵21的转速降低,由此能够实现节能化。而且,在使用侧热交换器26a~26d的热负荷增加时,泵21的转速上升,由此能够对热负荷提供热交换所需的热量。
图9是表示中继单元侧控制装置300(热介质送出控制机构302)进行的泵21a、21b的转速(送出的热介质的流量)的控制处理的流程图的图。当中继单元侧控制装置300开始处理(GT0)时,首先,判断(读取)第一温度传感器31a的检测温度Ta和第一温度传感器31b的检测温度Tb(GTl)。然后,判断是否有进行制热的室内机2(GT2)。如果判断为有进行制热的室内机2,则判断用控制目标值Tma减去温度Ta所得的值是否大于表示稳定范围的上限值Tas(GT3)。如果判断为大于,则对泵21a进行指示以增加转速,增加泵2la送出的热介质的流量(GT4)。如果判断为不大于表示稳定范围的上限值Tas(为Tas以下),则判断是否小于表示稳定范围的下限值-Tas(GT5)。如果判断为小于,则对泵21a进行指示以减小转速,减小泵21a送出的热介质的流量(GT6)。如果用控制目标值Tma减去温度Ta所得的值在稳定范围内(-Tas≤Tma-Ta≤Tas),则不特别指示泵21a,转速不变化。
另外,如果判断为GT3~GT6中的泵21a送出的热介质的流量所涉及的处理结束或者GT2中没有进行制热的室内机2,则判断是否有进行制冷的室内机2(GT7)。如果判断为有进行制冷的室内机2,则判断用控制目标值Tmb减去温度Tb所得的值是否比表示稳定范围的上限值Tbs大(GT8)。如果判断为大,则对泵21b进行指示以减小转速,减小泵21b送出的热介质的流量(GT9)。如果判断为不大于表示稳定范围的上限值Tbs(Tbs以下),则判断是否比表示稳定范围的下限值-Tbs小(GT10)。如果判断为小,则对泵21b进行指示以增加转速,增加泵21b送出的热介质的流量(GT11)。如果用控制目标值Tmb减去温度Tb所得的值在稳定范围内(-Tbs≤Tmb-Tb≤Tbs),则不特别指示泵21b,转速不变化。以上的处理,例如每隔一定时间反复进行(GT12)。
例如,关于判断为有进行制热的室内机2的情况,控制目标值Tma为45℃。稳定范围Tas为1℃。如果温度Ta为40℃,则增大泵21a的转速从而增加送出的热介质的流量,使温度Ta上升,以接近控制目标值Tma。另外,如果温度Ta为50℃,则减小泵2la的转速从而减小送出的热介质的流量,温度Ta下降,以接近控制目标值Tma。
而且,关于判断为有进行制冷的室内机2的情况,控制目标值Tma为7℃,稳定范围Tbs为1℃。如果温度Tb为5℃,则减小泵21b的转速从而减小送出的热介质的流量,温度Tb上升,以接近控制目标值Tmb。另外,如果温度Tb为9℃,则增大泵21b的转速从而增大送出的热介质的流量,温度Tb下降,以接近控制目标值Tmb。
在此,稳定范围Tas、Tbs为0℃,能够对照温度Ta、Tb使泵21a、21b的转速细致地变化。但通过设置稳定范围Tas、Tbs,能够减少转速变化的次数,因此能够延长泵2la、21b的寿命。
在此,中继单元侧控制装置300,基于第一温度传感器31a、31b的检测温度Ta、Tb,进行控制泵21a、21b的转速的处理。这里,例如代替第一温度传感器31a、31b的检测温度,也可以基于第二温度传感器32a、32b的检测温度进行泵21a、21b的转速控制的处理。
因此,为了进行泵2la、21b的控制,只要有第一温度传感器31a、31b或第二温度传感器32a、32b的任意一方即可,可以不设置另一方的热介质温度检测机构。
而且,中继单元侧控制装置300,在使用侧热交换器26a~26d中的1台以上要求冷却了的热介质的情况下,驱动泵21b。如果没有要求则停止。并且,在1台以上的使用侧热交换器26a~26d要求加热了的热介质的情况下,驱动泵21a。如果没有要求则停止。由此,进一步实现节能化。
在这里,在加热热介质的中间热交换器15a中,制冷剂对热介质放热并加热。因此,第一温度传感器31a检测的热介质的出口侧(流出侧)的温度,不比中间热交换器15a的入口侧(流入侧)的制冷剂的温度高。而且,由于制冷剂的过热气体域的加热量小,所以热介质的出口侧(流出侧)的温度被冷凝温度制约,该冷凝温度是由压力传感器36检测出的压力下的饱和温度求得的。而且,在将热介质冷却的一侧的中间热交换器15b中,制冷剂从热介质吸热并冷却。因此,第一温度传感器31b检测出的热介质的出口侧(流出侧)的温度不比中间热交换器15b的入口侧(流入侧)处的制冷剂的温度低。
在此,根据冷冻循环回路的装置的运转状态,中间热交换器15a、15b的制冷剂的冷凝温度、蒸发温度变化。由此,中继单元侧控制装置300基于中间热交换器15a、15b的制冷剂的冷凝温度、蒸发温度,分别改变控制目标温度Tma、Tmb的设定。
例如,前述的控制目标值Tmb通常设定为的7℃。而且,此时的中间热交换器15b的制冷剂的蒸发温度例如为3℃。之后,例如蒸发温度变为7℃。此时,第一温度传感器31b的检测温度Tb高于7℃。因此,难以接近控制目标值Tmb,不能很好地控制泵21b的转速。因此,例如,中继单元侧控制装置300增加制冷剂的温度的上升量4℃,进行使控制目标值Tmb变为11℃等的处理。关于控制目标值Tma,同样地,中继单元侧控制装置300基于中间热交换器15a的制冷剂的冷凝温度改变设定。
如上所述,在实施方式1的空调装置中,在用于加热或冷却室内空间7的空气的室内机2中,热介质循环,制冷剂不循环。因此,防止了例如制冷剂在有人的室内空间7泄漏、给人造成不良影响的情况,由此能够得到安全的空调装置。而且,将中继单元3与室外机1、室内机2作为分开的单元设置,关于各单元的配置关系,通过尽可能短地配置使热介质循环的配管,由此,与在室外机和室内机之间使直接热介质循环的情况相比,输送动力减少了。因此,能够实现节能。而且,在本实施方式的空调装置中,能够进行全制冷运转、全制热运转、制冷主体运转及制热主体运转这4种形态(模式)中的任一种运转。在进行这样的运转的情况下,在中继单元3中,有分别对热介质进行加热、冷却的中间热交换器15a、15b,通过二通切换阀、三通切换阀等流路切换阀22a~22d、23a~23d,能够将加热了的热介质和冷却了的热介质供给到需要它们的使用侧热交换器26a~26d。
而且,中继单元侧控制装置300(热介质流量控制机构301),基于第三温度传感器33、第四温度传感器34的检测温度Tl、T2的温度差,调整流量调整阀25的开度,调整流到使用侧热交换器26的热介质的流量,所以,能够对应于使用侧热交换器26的热负荷进行热交换所需的热量的供给。此时,通过预先决定作为界限的稳定范围,能够减少开度变化的次数,从而能够延长流量调整阀25的寿命。
另外,中继单元侧控制装置300(热介质送出控制机构302),基于第一温度传感器31a、31b的检测温度Ta、Tb,分别对泵21a、21b进行转速控制,从而成为设定的控制目标值示出的温度,所以,能够一边维持热介质循环回路中加热了的热介质、冷却了的热介质的温度,一边进行泵2la、21b的与热负荷相对应的流量调整。例如,通过对应于热负荷使排出流量减少等,能够减少输送动力,所以能够实现节能化。而且,通过由流过中间热交换器15a、15b的制冷剂的冷凝温度、蒸发温度而改变控制目标值的设定,从而,能够进行适当温度范围内的控制。而且,通过适用于泵21a、21b,从而能够对应加热了的热介质、冷却了的热介质双方。
并且,在此,对根据第一温度传感器31或第二温度传感器32的检测温度控制泵21的转速的情况进行了说明,但是,也可以在泵21的出口侧设置检测热介质的温度的温度传感器,并根据其检测温度控制泵21的转速。由于泵21发热,温度比泵21的入口侧上升,考虑这点来设定目标温度即可。
实施方式2。
图10是表示实施方式2的空调装置的结构的图。在图10中,流量计41a、4lb、41c、41d分别检测流到使用侧热交换器26a~26d的热介质的流量,并将流量值的信号向中继单元侧控制装置300传送。本实施方式中,例如通过设置流量计41a~41d,中继单元侧控制装置300能够得到流过使用侧热交换器26a~26d的热介质的流量值。而且,基于流过使用侧热交换器26a~26d的热介质的流量、第三温度传感器33a~33d的检测温度及第四温度传感器34a~34d的检测温度,中继单元侧控制装置300能够根据前述的(1)式计算出使用侧热交换器26a~26d的热负荷。
在上述实施方式1中,对通过由流量调整阀25a~25d进行的流量调整,控制使用侧热交换器26a~26d的出入口处的热介质的温度差的情况进行了说明。而且,对用于使中间热交换器15a、15b的出口侧的热介质的温度接近控制目标值的泵21a、21b的控制进行了说明。只进行以上的控制即可进行热介质循环回路的各装置的充分控制。但是,泵21a、21b送出的热介质的流量、与流到使用侧热交换器26a~26d的流量不限于一定要取得平衡。例如,在不取得平衡、泵21a、21b送出的热介质的流量过大的情况,由于流到热介质旁通配管27a~27d的流量增加,所以泵21a、21b需要更多的输送动力。
在此,如果中继单元侧控制装置300能够把握使用侧热交换器26a~26d的热负荷,则能够从泵21a、21b送出与热负荷相应的流量的热介质。
例如,中继单元侧控制装置300(热介质送出控制机构302)预先将泵21a、21b的转速和排出流量的关系存储到存储装置(未图示)。在此,基于泵21a、21b的排出流量、第二温度传感器32a、32b的检测温度及第一温度传感器31a、31b的检测温度,能够计算出在中间热交换器15a、15b的、热介质的加热、冷却所涉及的各自的热交换的热量。
因此,中继单元侧控制装置300例如基于(1)式计算出通过使用侧热交换器26a~26d的加热、冷却了的热介质的各自的合计热量。而且,算出使在中间热交换器15a、15b的热交换的热量与加热、冷却了的热介质的各自的合计热量相等的泵21a、21b的排出流量。根据基于算出的各排出流量的转速,进行泵21a、21b的转速控制。
这里,在图10中,将流量计41a~41d设置在使用侧热交换器26a~26d的入口侧。但是,只要能够检测流过使用侧热交换器26a~26d的热介质的流量,也可以设置在使用侧热交换器26a~26d的出口侧。
而且,流量计41a~4ld检测流过使用侧热交换器26a~26d的热介质的流量。在例如流量调整阀25a~25d为步进马达型的流量调整阀的情况下,用于马达驱动的脉冲数与流量之间有相关关系。因此,通过预先在存储装置中存储脉冲数与流量的关系,中继单元侧控制装置300能够通过推定检测出流过使用侧热交换器26a~26d的热介质的流量。
如上所述,根据实施方式2的空调装置,中继单元侧控制装置300(热介质送出控制机构302)计算出使用侧热交换器26a~26d中需要的热量、和中间热交换器15a、15b中进行热交换的热量,然后算出使这些热量相等的泵2la、21b的排出流量,以控制泵21a、21b的转速,因此,能够很好地实现热量的需要与供给的平衡。由此,能够减少泵2la、21b处的无用的输送动力,能够进一步提高节能的效果。
实施方式3
在上述的实施方式1中,用准共沸混合制冷剂的制冷剂作为冷冻循环回路中循环的制冷剂而进行了说明,但不限于此。也可以使用例如R-22或R-134a等单一制冷剂、R-407C等非共沸混合制冷剂、化学式内含有双键的CF3CF=CH2等地球温室化系数的值比较小的制冷剂和含有所述制冷剂的混合制冷剂、CO2或丙烷等自然制冷剂等。
而且,在上述实施方式的空调装置中,在冷冻循环回路中具有存储器17,但也可以例如不具有存储器17。止回阀13a~13d也不是必需的机构,因此,即使不使用止回阀13a~13d而构成冷冻循环回路,也能够进行同样的动作,能够实现同样的效果。
尽管上述的实施方式中没有特别示出,但例如在室外机1中,可以设置用于促进热源侧热交换器12处的外界气体和制冷剂的热交换的鼓风机。而且,在室内机2a~2d中,也可以设置用于促进使用侧热交换器26a~26d处的空气与热介质的热交换、并将加热或冷却了的空气送入室内空间7的鼓风机。并且,在上述的实施方式中,虽然对为了促进在热源侧热交换器12、使用侧热交换器26a~26d处的热交换而设置鼓风机的情况进行了说明,但并不限于此。只要由能够对制冷剂、热介质促进放热或吸热的机构、装置等构成,可以使用任意结构。例如,可以使用利用放射的板式加热器等而不特别设置鼓风机来构成使用侧热交换器26a~26d。并且,可以利用水、防冻液进行与热源侧热交换器12处的制冷剂的热交换。
并且,上述的实施方式中,对4台室内机2分别具有使用侧热交换器26a~26d的情况进行了说明,但室内机2的台数不限于4台。
对流路切换阀22a~22d、23a~23d、截止阀24a~24d、流量调整阀25a~25d分别逐一地与各使用侧热交换器26a~26d连接的情况进行了说明,但并不限于此。例如,各个设备相对于各使用侧热交换器26a~26d可以设置多个并进行同样动作。而且,也可以使与同一使用侧热交换器26a~26d连接的流路切换阀22、23、截止阀24、流量调整阀25进行同样动作。
而且,在上述的实施方式中,对分别具有1台作为蒸发器冷却热介质的中间热交换器15a、作为冷凝器加热热介质的中间热交换器15b的例子进行了说明。本发明不限于各1台,也可以设置多台。
实施方式4
图11是表示实施方式4的空调装置的结构的图。图11中,泵21a(1)、21a(2),与泵21a同样,是用于将加热了的热介质送出的装置。并且,泵21b(1)、21b(2)也是用于将冷却了的热介质送出的装置。
在上述的实施方式中,每个热介质循环回路中分别设置1台送出加热、冷却了的热介质的泵21a、21b。如图9所示,例如,代替泵21a、21b,可以并列地排列多个小容量的泵21a(1)及21a(2)、泵21b(1)及21b(2)。通过并列地排列多个小容量的泵21,能够期待进一步细化的控制。而且,即使有故障等发生也能够用其他的泵21补救。
实施方式5
图12是表示实施方式5的空调装置的结构的图。在图12的空调装置中,替换流量调整阀25a~25d、截止阀24a~24d,使用例如是电磁阀、步进马达型的流量调整阀的二通流量调整阀28a~28d。二通流量调整阀28a~28d基于热介质热交换机侧控制装置101的指示,调整流入流出各使用侧热交换器26a~26d的热介质的流量。而且,通过设置为制冷剂不流过的开度来关闭通向各使用侧热交换器26a~26d的流路。二通流量调整阀28a~28d兼有实施方式1中的流量调整阀25a~25d、截止阀24a~24d的功能,因此能够减少装置(阀)的数量,实现低成本的结构。
在此,虽然上述实施方式未特别示出,但可以在中继单元3内或者其附近设置二通流路调整阀28a~28d或三通流路调整阀25a~25d、第三温度传感器33a~33d及第四温度传感器34a~34d。通过在具有流路切换阀22a~22d等的中继单元3内或者附近进行设置,能够将热介质循环的设备、部件集中在距离近的位置。由此,能够容易地进行检查、修理等。另一方面,作为不受热介质配管5的长度影响而更正确地检测使用侧热交换器26a~26d的温度的、与通常的空调装置的电子式膨胀阀相类似的结构,为了提高控制性,可以设置于室内机2a~2d。
Claims (8)
1.一种空调装置,其特征在于,具有:
冷冻循环回路,所述冷冻循环回路用配管连接对制冷剂进行加压的压缩机、用于切换所述制冷剂的循环路径的制冷剂流路切换装置、用于使所述制冷剂进行热交换的热源侧热交换器、用于对所述制冷剂进行压力调整的节流装置、以及进行所述制冷剂和与所述制冷剂不同的热介质的热交换的多个中间热交换器;
热介质循环回路,所述热介质循环回路用配管连接泵、多个使用侧热交换器、以及多个流路切换阀,所述泵用于使所述多个中间热交换器的各中间热交换器的热交换所涉及的所述热介质循环,所述多个使用侧热交换器进行所述热介质与空调对象空间的空气的热交换,所述多个流路切换阀能够选择冷却了的热介质或加热了的热介质的任意一方并使其通过与所述使用侧热交换器的入口侧以及出口侧连接的配管,
所述泵由1个或多个第一泵和1个或多个第二泵构成,所述1个或多个第一泵用于送出所述加热了的热介质,所述1个或多个第二泵用于送出所述冷却了的热介质,
所述热介质循环回路还具有:
使用侧流量控制装置,所述使用侧流量控制装置调整通过所述使用侧热交换器的所述热介质的流量,
第一热介质温度传感器,所述第一热介质温度传感器分别检测流入所述使用侧热交换器的所述热介质的温度以及从所述使用侧热交换器流出的所述热介质的温度,
热介质流量控制机构,所述热介质流量控制机构基于所述第一热介质温度传感器检测的温度,计算流入流出所述使用侧热交换器的所述热介质的温度差,进行使所述使用侧流量控制装置调整通过所述使用侧热交换器的所述热介质的流量的控制,从而使所述温度差成为设定的目标温度值;
在所述多个中间热交换器中,同时进行利用一方的所述中间热交换器进行的所述热介质的加热以及利用另一方的所述中间热交换器进行的所述热介质的冷却,向对所述空调对象空间的空气进行加热的所有的所述使用侧热交换器,输送所述一方的所述中间热交换器加热了的所述热介质,向对所述空调对象空间的空气进行冷却的所有的所述使用侧热交换器,输送所述另一方的所述中间热交换器冷却了的所述热介质,从而能够同时进行制冷制热运转,
所述热源侧热交换器、所述中间热交换器以及所述多个使用侧热交换器分别形成于各个框体并且能够设置于相互分开的位置,将所述热源侧热交换器收容于室外机,将所述多个中间热交换器、所述多个泵和所述多个流路切换阀收容于中继装置,在所述室外机中具有进行所述压缩机的控制的控制装置,在所述中继装置中,具有进行所述多个泵和所述多个流路切换阀的控制的控制装置,各个所述控制装置彼此通过用于进行信号通信的信号线连接。
2.根据权利要求1所述的空调装置,其特征在于,所述热介质循环回路还具有热介质旁通配管,所述热介质旁通配管分别连接所述使用侧热交换器处的热介质的入口侧流路和出口侧流路;
所述使用侧流量控制装置调整通过所述热介质旁通配管和所述使用侧热交换器的所述热介质的流量。
3.根据权利要求1所述的空调装置,其特征在于,所述使用侧流量控制装置是在所述使用侧热交换器的热介质的入口侧流路或出口侧流路中调整所述热介质的流量的二通流量调整阀。
4.根据权利要求1或2所述的空调装置,其特征在于,所述流路切换阀和所述使用侧热交换器之间的流路上还具有截止阀,所述截止阀用于进行对所述使用侧热交换器的所述热介质的供给或停止。
5.根据权利要求1-3中的任一项所述的空调装置,其特征在于,还具有:
第二热介质温度传感器,所述第二热介质温度传感器检测流入或流出各中间热交换器的所述热介质的温度或从所述泵流出的所述热介质的温度;
热介质送出控制机构,所述热介质送出控制机构控制所述泵送出的热介质的流量,从而使所述第二热介质温度传感器检测的温度接近设定的目标温度值。
6.根据权利要求5所述的空调装置,其特征在于,所述热介质送出控制机构基于通过所述各中间热交换器的所述制冷剂的温度,设定所述目标温度值。
7.根据权利要求1-3中的任一项所述的空调装置,其特征在于,还具有:
流量计或控制装置,所述流量计或控制装置用于检测或推定流入流出所述使用侧热交换器的所述热介质的流量;
热介质送出控制机构,所述热介质送出控制机构基于所述流量计或控制装置检测或推定的流量计算出所述使用侧热交换器的热交换的能力,控制所述泵送出的热介质的流量。
8.根据权利要求1-3中的任一项所述的空调装置,其特征在于,具有热介质送出控制机构,所述热介质送出控制机构判断需要所述加热了的热介质的所述使用侧热交换器是否存在,从而控制所述第一泵的驱动或停止,并且,判断需要所述冷却了的热介质的所述使用侧热交换器是否存在,从而控制所述第二泵的驱动或停止。
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