JP2003294292A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水を熱源とする熱源側熱交換器と、圧縮手段
とを含む蒸気圧縮式冷媒回路を備えた空気調和装置にお
いて、装置起動時の熱源側熱交換器の凍結を防ぐ。 【解決手段】空気調和装置１は、熱交換器２２、２３に
十分な量の水が供給されていない場合に、運転を停止し
て、熱交換器２２、２３の凍結を防止するための凍結防
止制御手段１０を備えている。凍結防止制御手段１０
は、熱交換器２２、２３の各冷媒ガス側に設置されたサ
ーミスタＴ５及びＴ７（温度測定手段）によって測定さ
れた冷媒ガス温度に基づいて、主熱交換器２２、２３に
水が十分に流れているかどうかを判定して、水が十分に
流れていないと判定した場合に、圧縮手段２１に運転停
止指令を行うための手段である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和装置、特
に、水を熱源とする熱源側熱交換器と、圧縮手段とを含
む蒸気圧縮式冷媒回路を備えた空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の空気調和装置として、水を熱源と
する熱源側熱交換器を有する熱源ユニットを備えた空気
調和装置がある。このような空気調和装置は、利用側冷
媒回路を含む利用ユニットと、熱源側冷媒回路を含む熱
源ユニットと、利用側冷媒回路と熱源側冷媒回路とを接
続する接続冷媒回路とを備えている。ここで、利用側冷
媒回路は、利用側熱交換器と利用側膨張手段とを含んで
いる。熱源側冷媒回路は、冷媒を圧縮する圧縮手段と、
熱源側熱交換器と、熱源側熱交換器を蒸発器及び凝縮器
として機能させるための切換手段とを含んでいる。

【０００３】この空気調和装置では、空気調和装置の外
部に設置された冷却塔設備やボイラー設備等から熱源と
なる水が供給されており、冷媒回路内の冷媒の蒸発及び
凝縮に使用されている。このため、空冷式の熱源ユニッ
トを備えた空気調和装置とは異なり、空気調和装置の運
転前に水供給の有無を確認しておく必要がある。特に、
暖房運転等のように熱源側熱交換器を蒸発器として作動
させる場合、熱源側熱交換器に水が供給されていない
と、熱源側熱交換器内を低温の冷媒液が熱交換されずに
流れるため、熱源側熱交換器が凍結するおそれがある。

【０００４】これに対して、従来から熱源側熱交換器の
入口には、サーミスタ等の温度測定手段が設置されてお
り、この温度測定手段によって測定される水入口温度が
所定の温度範囲内にあるかどうかを判定して、水入口温
度が所定の温度範囲内にあれば、熱源側熱交換器に水が
供給されているものとして、空気調和装置を起動するよ
うにしている。つまり、熱源側熱交換器の水の入口温度
を空気調和装置の起動条件として、熱源側熱交換器の凍
結防止を行うようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、空気調和装置
の起動前に熱源側熱交換器の水の入口温度が正常であっ
ても、熱源側熱交換器に水が供給されていない場合や十
分な量が供給されていない場合も考えられる。特に、水
冷式の熱源ユニットは、空冷式の熱源ユニットとは異な
り、屋内に設置されている場合もあり、熱源側熱交換器
に水が供給されていない場合でも、上記の起動条件の温
度範囲を満たしていることもある。このため、空気調和
装置の起動前に、水の入口温度を確認するだけでは、熱
源側熱交換器に水が十分に供給されているかどうかを判
定するのに不十分である。

【０００６】本発明の課題は、水を熱源とする熱源側熱
交換器と、圧縮手段とを含む蒸気圧縮式冷媒回路を備え
た空気調和装置において、装置起動時の熱源側熱交換器
の凍結を防ぐことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の空気調
和装置は、水を熱源とする熱源側熱交換器と、圧縮手段
とを含む蒸気圧縮式冷媒回路を備えた空気調和装置であ
って、温度測定手段と、判定手段とを備えている。温度
測定手段は、熱源側熱交換器の冷媒ガス温度を測定す
る。判定手段は、熱源側熱交換器が蒸発器として機能す
る運転モードで起動する際に、起動開始から所定時間経
過後に温度測定手段で測定された冷媒ガス温度に基づい
て、運転を停止する指令を行う。

【０００８】水を熱源とする熱源側熱交換器を備えた空
気調和装置において、十分な量の水が供給されていない
状態、かつ、暖房運転等のような熱源側熱交換器を蒸発
器として作動させる状態で起動した場合、熱源側熱交換
器に流れ込む冷媒液は、ほとんど蒸発されることなく熱
源側熱交換器を出ることになる。このため、熱源側熱交
換器出口の冷媒ガス温度は、運転起動後、徐々に低下し
て、水が供給された状態で運転した場合の冷媒温度に比
べて低い温度を示すようになる。

【０００９】この空気調和装置では、上記のような冷媒
ガス温度の経時的な変化に基づいて、空気調和装置の運
転の停止又は継続を判定する判定手段を備えている。判
定手段は、例えば、温度測定手段で測定された冷媒ガス
温度と、水が供給された状態で運転した場合の冷媒ガス
温度の最低値（以下、規定温度とする）との比較を行う
ことができるようになっている。そして、判定手段は、
起動から所定時間経過後に測定された冷媒ガス温度が規
定温度よりも低い場合には、熱源側熱交換器への水の供
給不足が生じているものと判断して、空気調和装置の運
転停止指令を出せるようになっている。ここで、起動か
ら所定時間経過後の冷媒ガス温度によって判断している
理由は、起動直後の場合、熱源側熱交換器の熱容量等の
影響から冷媒ガス温度の変化が生じるまでにタイムラグ
があることを考慮しているためである。これにより、熱
源側熱交換器の凍結を防止することができる。

【００１０】請求項２に記載の空気調和装置は、水を熱
源とする熱源側熱交換器と、圧縮手段とを含む蒸気圧縮
式冷媒回路を備えた空気調和装置であって、第１温度測
定手段と、第２温度測定手段と、判定手段とを備えてい
る。第１温度測定手段は、熱源側熱交換器の水入口温度
を測定する。第２温度測定手段は、熱源側熱交換器の冷
媒ガス温度を測定する。判定手段は、熱源側熱交換器が
蒸発器として機能する運転モードで起動する際に、起動
開始から所定時間経過後に第１温度測定手段で測定され
た水入口温度から第２温度測定手段で測定された冷媒ガ
ス温度を差し引いた温度差に基づいて、運転を停止する
指令を行う。

【００１１】水を熱源とする熱源側熱交換器を備えた空
気調和装置において、十分な量の水が供給されていない
状態、かつ、暖房運転等のような熱源側熱交換器を蒸発
器として作動させる状態で起動した場合、熱源側熱交換
器に流れ込む冷媒液は、ほとんど蒸発されることなく熱
源側熱交換器を出ることになる。このため、熱源となる
水の入口温度から熱源側熱交換器出口の冷媒ガス温度を
差し引いた温度差は、運転起動後、徐々に大きくなり、
水が供給された状態で運転した場合の温度差に比べて大
きな温度差を示すようになる。

【００１２】この空気調和装置では、上記のような水入
口温度と冷媒ガス温度との温度差の経時的な変化に基づ
いて、空気調和装置の運転の停止又は継続を判定する判
定手段を備えている。判定手段は、例えば、第１温度測
定手段で測定された水入口温度から第２温度測定手段で
測定された冷媒ガス温度を差し引いた温度差と、水が供
給された状態で運転した場合の温度差の最大値（以下、
規定温度差とする）との比較を行うことができるように
なっている。そして、判定手段は、起動から所定時間経
過後に測定され算出された温度差が規定温度差よりも大
きい場合には、熱源側熱交換器への水の供給不足が生じ
ているものと判断して、空気調和装置の運転停止指令を
出せるようになっている。ここで、起動から所定時間経
過後の温度差によって判断している理由は、起動直後の
場合、熱源側熱交換器の熱容量等の影響から温度差の変
化が生じるまでにタイムラグがあることを考慮している
ためである。これにより、熱源側熱交換器の凍結を防止
することができる。

【００１３】請求項３に記載の空気調和装置は、水を熱
源とする熱源側熱交換器と、圧縮手段とを含む蒸気圧縮
式冷媒回路を備えた空気調和装置であって、圧力測定手
段と、判定手段とを備えている。圧力測定手段は、圧縮
手段の吸入圧力を測定する。判定手段は、熱源側熱交換
器が蒸発器として機能する運転モードで起動する際に、
起動開始から所定時間経過後に圧力測定手段で測定され
た吸入圧力に基づいて運転を停止する指令を行う。

【００１４】水を熱源とする熱源側熱交換器を備えた空
気調和装置において、十分な量の水が供給されていない
状態、かつ、暖房運転等のような熱源側熱交換器を蒸発
器として作動させる状態で起動した場合、熱源側熱交換
器に流れ込む冷媒液は、ほとんど蒸発されることなく熱
源側熱交換器を出ることになる。このため、熱源側熱交
換器出口から出る冷媒ガスを吸入して圧縮する圧縮手段
の吸入圧力は、運転起動後、徐々に低下して、水が供給
された状態で運転した場合の吸入圧力に比べて低い圧力
を示すようになる。

【００１５】この空気調和装置では、上記のような吸入
圧力の経時的な変化に基づいて、空気調和装置の運転の
停止又は継続を判定する判定手段を備えている。判定手
段は、例えば、圧力測定手段で測定された吸入圧力と、
水が供給された状態で運転した場合の吸入圧力の最低値
（以下、規定圧力とする）との比較を行うことができ
る。そして、判定手段は、起動から所定時間経過後に測
定された吸入圧力が規定圧力よりも低い場合には、熱源
側熱交換器への水の供給不足が生じているものと判断し
て、空気調和装置の運転停止指令を出せるようになって
いる。ここで、起動から所定時間経過後の吸入圧力によ
って判断している理由は、起動直後の場合、熱源側熱交
換器の熱容量の影響から吸入圧力の低下が生じるまでに
タイムラグがあることを考慮しているためである。これ
により、熱源側熱交換器の凍結を防止することができ
る。

【００１６】請求項４に記載の空気調和装置は、請求項
１又は２において、温度測定手段は、通常運転中の装置
状態を検知するために使用されるサーミスタである。こ
の空気調和装置では、温度測定手段として、通常運転の
装置状態を検知するためのサーミスタを使用しているの
で、新たにサーミスタを追加することなく、熱源側熱交
換器の凍結を防止することができる。

【００１７】請求項５に記載の空気調和装置は、請求項
３において、圧力測定手段は、通常運転中の装置状態を
検知するために使用される圧力センサである。この空気
調和装置では、圧力測定手段として、通常運転の装置状
態を検知するための圧力センサを使用しているので、新
たに圧力センサを追加することなく、熱源側熱交換器の
凍結を防止することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】［第１実施形態］以下、本発明の
第１実施形態を図面に基づいて説明する。 （１）空気調和装置の構成 図１は、本発明の第１実施形態の空気調和装置１の冷媒
回路図である。

【００１９】空気調和装置１は、冷暖同時運転が可能で
あり、主に、１台の熱源ユニット２と、複数（本実施形
態では、３台）の利用ユニット３と、利用ユニット３に
対応して設けられた接続ユニット４と、熱源ユニット２
と接続ユニット４とを接続する第１連絡配管群５と、接
続ユニット４と利用ユニット３とを接続する第２連絡配
管群６とを備えている。

【００２０】熱源ユニット 熱源ユニット２は、水を熱源としており、主に、圧縮手
段２１と、主熱交換器２２と、第１切換手段Ｖ１と、主
冷媒開閉手段Ｖ２と、補助熱交換器２３と、第２切換手
段Ｖ３と、補助冷媒開閉手段Ｖ４と、受液器２４とを備
えている。これらの機器が冷媒配管によって接続され
て、熱源側冷媒回路２ａを構成している。

【００２１】圧縮手段２１は、冷媒ガスを圧縮するため
の手段であり、第１圧縮機２１ａと第２圧縮機２１ｂと
が互いに並列に接続されて構成されている。各圧縮機２
１ａ、２１ｂの吸入側には、アキュムレータ２１ｃが設
けられている。アキュムレータ２１ｃの出口には、冷媒
ガスの圧縮機２１ａ、２１ｂの吸入温度を測定するため
のサーミスタＴ１が設けられている。また、第２圧縮機
２１ｂの吸入側には、冷媒ガスの圧縮機２１ａ、２１ｂ
の吸入圧力を測定するための圧力センサＰ１が設けられ
ている。また、アキュムレータ２１ｃは、第２冷媒ガス
配管２８及び第１連絡配管群５を介して接続ユニット４
に接続されている。

【００２２】各圧縮機２１ａ、２１ｂの吐出側には、圧
縮された冷媒ガス中の油を分離するための油分離器２１
ｄが設けられている。各圧縮機２１ａ、２１ｂと油分離
器２１ｄとの間には、各圧縮機２１ａ、２１ｂに対応し
て圧縮機２１ａ、２１ｂのケーシング保護のための高圧
圧力開閉器ＰＨ１、ＰＨ２がそれぞれ設けられている。
また、第２圧縮機２１ｂの吐出側には、冷媒ガスの圧縮
機２１ａ、２１ｂの吐出圧力を測定するための圧力セン
サＰ２が設けられている。さらに、各圧縮機２１ａ、２
１ｂの吐出側には、冷媒ガスの圧縮機２１ａ、２１ｂの
吐出温度を測定するためのサーミスタＴ２、Ｔ３が設け
られている。

【００２３】油分離器２１ｄで分離された冷媒ガスは、
第１切換手段Ｖ１及び第２切換手段Ｖ３に向かって流
れ、分離された油は、油戻し管２１ｅを介して吸入側に
戻されるようになっている。油戻し管２１ｅは、互いが
並列に接続されたキャピラリＣ１及び電磁弁Ｖ５を備え
ている。第１圧縮機２１ａと第２圧縮機２１ｂの吸入側
との間には、第１圧縮機２１ａから第２圧縮機２１ｂの
吸入側に向かって油を供給するための油送り配管２１ｆ
が設けられている。油送り配管２１ｆは、互いに直列に
接続された電磁弁Ｖ６及びキャピラリＣ２を備えてい
る。

【００２４】主熱交換器２２は、水を熱源として冷媒を
蒸発及び凝縮させるための熱交換器であり、本実施形態
では、プレート熱交換器を採用している。主熱交換器２
２の冷媒液側と受液器２４との間には、電動膨張弁から
なる主冷媒開閉手段Ｖ２が設けられており、主熱交換器
２２を流れる冷媒量を調整できるようになっている。受
液器２４は、冷媒液配管２５及び第１連絡配管群５を介
して接続ユニット４に接続されている。冷媒液配管２５
には、冷媒液の温度を測定するためのサーミスタＴ４が
設けられている。主熱交換器２２の冷媒ガス側は、第１
切換手段Ｖ１に接続されている。主熱交換器２２の冷媒
ガス側には冷媒ガス温度を測定するためのサーミスタＴ
５が設けられており、主熱交換器２２の冷媒液側には冷
媒液温度を測定するためのサーミスタＴ６が設けられて
いる。

【００２５】第１切換手段Ｖ１は、主熱交換器２２を蒸
発器及び凝縮器として機能させるために設けられた、四
路切換弁である。第１切換手段Ｖ１は、主熱交換器２２
の冷媒ガス側と、圧縮手段２１の吸入側のアキュムレー
タ２１ｃと、圧縮手段２１の吐出側の油分離器２１ｄ
と、第１連絡配管群５を介して接続ユニット４に接続さ
れる第１冷媒ガス配管２６とに接続されている。そし
て、主熱交換器２２を凝縮器として機能させる際には、
圧縮手段２１の吐出側と主熱交換器２２の冷媒ガス側と
を接続するとともに、圧縮手段２１の吸入側のアキュム
レータ２１ｃと第１冷媒ガス配管２６とを接続すること
ができる。逆に、主熱交換器２２を蒸発器として機能さ
せる際には、主熱交換器２２の冷媒ガス側と圧縮手段２
１の吸入側のアキュムレータ２１ｃとを接続するととも
に、圧縮手段２１の吐出側と第１冷媒ガス配管２６とを
接続することができる。

【００２６】補助熱交換器２３は、主熱交換器２２に並
列に接続された冷媒を蒸発及び凝縮させるための熱交換
器であり、本実施形態では、主熱交換器２２と同様、プ
レート熱交換器を採用している。補助熱交換器２３の冷
媒液側と受液器２４との間には、電磁弁からなる補助冷
媒開閉手段Ｖ４が設けられている。補助熱交換器２３の
冷媒ガス側は、第２切換手段Ｖ３に接続されている。補
助熱交換器２３の冷媒ガス側には冷媒ガス温度を測定す
るためのサーミスタＴ７が設けられており、補助冷媒熱
交換器２３の冷媒液側には冷媒液温度を測定するための
サーミスタＴ８が設けられている。そして、全ての利用
ユニット３を暖房運転する際には、主熱交換器２２及び
補助熱交換器２３を蒸発器として機能させて、全ての利
用ユニット３を暖房運転する際の最大の蒸発負荷に対応
できるようになっている。本実施形態では、主熱交換器
２２の蒸発容量を最大の蒸発負荷から補助熱交換器２３
の容量を差し引いた容量になるようにしている。

【００２７】また、熱源となる水は、空気調和装置１の
外部に設置された冷水塔設備やボイラー設備から供給さ
れるようになっている。本実施形態において、熱源水
は、冷水塔設備やボイラー設備からの水入口配管２９を
通じて主熱交換器２２及び補助熱交換器２３に並列に送
られて、冷媒と熱交換される。この熱交換器２２、２３
で熱交換に使用された熱源水は、主熱交換器２２及び補
助熱交換器２３において冷媒との熱交換に使用された
後、再度合流して、水出口配管３０を介して冷水塔設備
やボイラー設備に戻されるようになっている。ここで、
各熱交換器２２、２３の水入口は各熱交換器２２、２３
の上側に設けられており、水出口は、各熱交換器２２、
２３の下側に設けられている。すなわち、熱源水は、各
熱交換器２２、２３の内部を上から下に向かって流れる
ようになっている。また、水入口配管２９には熱源水の
入口温度を測定するためのサーミスタＴ９が設けられ、
水出口配管３０には熱源水の出口温度を測定するための
サーミスタＴ１０が設けられている。

【００２８】第２切換手段Ｖ３は、補助熱交換器２３を
蒸発器及び凝縮器として機能させるために設けられた、
四路切換弁である。第２切換手段Ｖ３は、補助熱交換器
２３の冷媒ガス側と、圧縮手段２１の吸入側のアキュム
レータ２１ｃと、圧縮手段２１の吐出側の油分離器２１
ｄと、圧縮手段２１の吸入側のアキュムレータ２１ｃに
接続されたバイパス配管２７とに接続されている。バイ
パス配管２７は、キャピラリＣ３を備えている。そし
て、補助熱交換器２３を凝縮器として機能させる際に
は、圧縮手段２１の吐出側と補助熱交換器２３の冷媒ガ
ス側とを接続する。逆に、補助熱交換器２３を蒸発器と
して機能させる際には、補助熱交換器２３の冷媒ガス側
と圧縮手段２１の吸入側のアキュムレータ２１ｃとを接
続する。

【００２９】利用ユニット 複数の利用ユニット３は、主に、ファン３１と、利用側
熱交換器３２と、利用側膨張手段Ｖ７とを備えている。
これらの機器が冷媒配管によって接続されて、利用側冷
媒回路３ａが構成されている。ファン３１は、空気調和
される室内の空気を利用ユニット３内に取り込んで、利
用側熱交換器３２と熱交換させた後、室内に吹き込むた
めの機器である。利用側熱交換器３２は、暖房時には冷
媒の凝縮器として機能し、冷房時には冷媒の蒸発器とし
て機能する熱交換器である。利用側膨張手段Ｖ７は、冷
房時に冷媒液を減圧するための電動膨張弁である。そし
て、利用側冷媒回路３ａは、第２連絡配管群６を介して
接続ユニット４に接続されている。

【００３０】接続ユニット 複数の接続ユニット４は、主に、過冷却熱交換器４１を
備えている。接続ユニット４は、利用ユニット３が冷房
運転を行う際に熱源側冷媒回路２ａの冷媒液配管２５か
ら第１連絡配管群５を介して供給される冷媒液を利用側
冷媒回路３ａの利用側膨張手段Ｖ７に供給し利用側熱交
換器３２で蒸発した冷媒ガスを電磁弁Ｖ８及び第１連絡
配管群５を通じて第２冷媒ガス配管２８に戻すことがで
き、利用ユニット３が暖房運転する際に熱源側冷媒回路
２ａの第１冷媒ガス配管２６から第１冷媒配管群５及び
電磁弁Ｖ９を通じて供給される冷媒ガスを利用側冷媒回
路３ａの利用側熱交換器３２に供給し利用側熱交換器３
２で凝縮した冷媒液を過冷却熱交換器４１及び第１連絡
配管群５を通じて冷媒液配管２５に戻すことができる。
過冷却熱交換器４１は、利用ユニット３が冷暖房同時運
転をする際に、冷媒液配管２５に戻す冷媒液の一部を減
圧配管４２を通じて過冷却熱交換器４１に送り、冷媒液
配管２５に戻す冷媒液を過冷却するための機器である。
この過冷却熱交換器４１に導入された冷媒液の一部は、
熱交換により蒸発し、第１連絡配管群５及び第２冷媒ガ
ス配管２８を通じて熱源側冷媒回路２ａに戻されるよう
になっている。減圧配管４２は、電磁弁Ｖ１０とキャピ
ラリＣ４が直列に接続されている。

【００３１】ここで、第１連絡配管群５は、熱源ユニッ
ト２の冷媒液配管２５と各接続ユニット４の過冷却熱交
換器４１とを接続する冷媒液連絡配管５ａと、熱源ユニ
ット２の第１冷媒ガス配管２６と各接続ユニット４の電
磁弁Ｖ９とを接続する第１冷媒ガス連絡配管５ｂと、熱
源ユニット２の第２冷媒ガス配管２８と各接続ユニット
４の電磁弁Ｖ８とを接続する第２冷媒ガス連絡配管５ｃ
とを備えている。第２連絡配管群６は、接続ユニット４
の電磁弁Ｖ８、Ｖ９と利用ユニット３の利用側熱交換器
３２とを接続する第３冷媒ガス連絡配管６ａと、接続ユ
ニット４の過冷却熱交換器４１と利用ユニット３の利用
側膨張手段Ｖ７とを接続する第２冷媒液接続配管６ｂと
を備えている。上記の第１連絡配管群５と、接続ユニッ
ト４の冷媒回路と、第２連絡配管群６とによって、接続
冷媒回路７が構成されている。

【００３２】以上のように、熱源側冷媒回路２ａと利用
側冷媒回路３ａとが接続冷媒回路４ａを介して接続され
て、冷暖房同時運転が可能な空気調和装置１の冷媒回路
が構成されている。また、空気調和装置１は、熱交換器
２２、２３に十分な量の水が供給されていない場合に、
運転を停止して、熱交換器２２、２３の凍結を防止する
ための凍結防止制御手段１０をさらに備えている。以下
に、凍結防止制御手段１０について説明する。

【００３３】凍結防止制御手段 凍結防止制御手段１０（判定手段）は、熱交換器２２、
２３（熱源側熱交換器）の各冷媒ガス側に設置されたサ
ーミスタＴ５及びＴ７（温度測定手段）によって測定さ
れた冷媒ガス温度に基づいて、主熱交換器２２、２３に
水が十分に流れているかどうかを判定して、水が十分に
流れていないと判定した場合に、圧縮手段２１に運転停
止指令を行うための手段である。

【００３４】図２は、熱源ユニット２の冷媒回路２ａと
凍結防止制御手段１０とを示す図である。凍結防止制御
手段１０は、タイマー部１０ａと、判定部１０ｂとを備
えている。タイマー部１０ａは、空気調和装置１の起動
から所定時間を計数する。判定部１０ｂは、タイマー部
１０ａによって所定時間が経過した後のサーミスタＴ５
及びサーミスタＴ７で測定された冷媒ガス温度と規定温
度とを比較して、各冷媒ガス温度が規定温度よりも低い
場合に、圧縮手段２１の運転停止を指令する。ここで、
規定温度は、熱交換器２２、２３を蒸発器として機能さ
せた場合の冷媒ガス温度の最低値になるように設定され
ている。また、タイマー部１０ａの所定時間は、起動し
てから冷媒ガス温度の温度変化が生じるまでのタイムラ
グに相当する時間に設定されている。

【００３５】（２）空気調和装置の起動時の動作 次に、本実施形態の空気調和装置１を起動する際の動作
について説明する。ここでは、３台の利用ユニット３が
全て暖房運転している暖房運転モードで起動する場合の
起動時の動作について説明する。全ての利用ユニット３
を暖房運転する際、空気調和装置１の冷媒回路は、図２
に示すように構成されている（冷媒の流れは、矢印で図
示）。

【００３６】具体的には、熱源ユニット２の熱源側冷媒
回路２ａにおいて、第１切換手段Ｖ１及び第２切換手段
Ｖ３を図２に示すように切り換えるとともに、主冷媒開
閉手段Ｖ２及び補助冷媒開閉手段Ｖ４が開状態にして、
主熱交換器２２及び補助熱交換器２３を蒸発器として作
動させるようにしている。利用ユニット３の利用側冷媒
回路３ａにおいて、利用側膨張手段Ｖ７が開状態にし
て、室内を暖房するために各利用側熱交換器３２を冷媒
の凝縮器として作動させるようにしている。接続ユニッ
ト４において、電磁弁Ｖ８、Ｖ１０を閉状態、電磁弁Ｖ
９を開状態にする。

【００３７】上記の冷媒回路の構成において、圧縮手段
２１を起動すると、冷媒ガスが圧縮手段２１によって圧
縮され、第１切換手段Ｖ１、第１冷媒ガス配管２６及び
第１連絡配管群５を介して接続ユニット４に送られる。
そして、この冷媒ガスは、電磁弁Ｖ９を介して利用側熱
交換器３２に送られ、室内空気と熱交換することによっ
て凝縮して冷媒液となる。この冷媒液は、利用側膨張手
段Ｖ７を介して過冷却熱交換器４１に送られる。そし
て、この過冷却された冷媒液は、冷媒液配管２５、主冷
媒開閉手段Ｖ２及び補助冷媒開閉手段Ｖ４を介して、主
熱交換器２２及び補助熱交換器２３に送られる。主熱交
換器２２及び補助熱交換器２３に送られた冷媒液は、水
と熱交換して蒸発された後、第１切換手段Ｖ１及び第２
切換手段Ｖ３を介して圧縮手段２１の吸入側に送られ
る。

【００３８】次に、図３及び図４を用いて、凍結防止制
御手段１０の動作を説明する。まず、圧縮手段２１が起
動（ステップＳ１、Ｓ５）した後、タイマー部１０ａに
よって所定時間を経過させる（ステップＳ２、Ｓ６）。
次に、判定部１０ｂにおいて、所定時間経過後にサーミ
スタＴ５及びＴ７で測定された冷媒ガス温度と規定温度
とを比較して、規定温度よりも低い場合は熱交換器２
２、２３に水が十分に供給されていないものと判断して
圧縮手段２１に運転停止指令を出す（ステップＳ３、Ｓ
７）。これにより、空気調和装置１が停止する（ステッ
プＳ４、Ｓ８）。逆に、冷媒ガス温度が規定温度よりも
高い場合は、熱交換器２２、２３に十分に水が供給され
ているものと判断して処理を終了し、運転を継続する。

【００３９】（３）空気調和装置の特徴 本実施形態の空気調和装置１には、以下のような特徴が
ある。 熱交換器の凍結防止 本実施形態の空気調和装置１において、十分な量の水が
供給されていない状態、かつ、暖房運転等のような熱交
換器２２、２３を蒸発器として作動させる状態で起動し
た場合、熱交換器２２、２３に流れ込む冷媒液は、ほと
んど蒸発されることなく熱交換器２２、２３を出ること
になる。このため、熱交換器２２、２３の出口の冷媒ガ
ス温度（サーミスタＴ５、Ｔ７）は、図５に示すよう
に、運転起動後、徐々に低下して、所定時間経過後に
は、水が供給された状態で運転した場合の冷媒温度Ａに
比べて低い温度Ｂを示すようになる。

【００４０】この空気調和装置１では、凍結防止制御手
段１０を備えているため、起動から所定時間経過後に測
定された冷媒ガス温度が規定温度Ｃよりも低い場合に
は、熱交換器２２、２３への水の供給不足が生じている
ものと判断して、圧縮手段２１に運転停止指令を出せる
ようになっている。これにより、熱交換器２２、２３の
凍結を防止することができる。

【００４１】サーミスタの追加を必要としない構成 本実施形態の空気調和装置１では、熱交換器２２、２３
の冷媒ガス温度を測定するサーミスタＴ５、Ｔ７を熱交
換器２２、２３の凍結防止制御に使用している。サーミ
スタＴ５、Ｔ７は、通常運転の装置状態を検知するため
のサーミスタでもあるため、新たなサーミスタを追加す
ることなく熱交換器２２、２３の凍結防止制御が実現さ
れている。

【００４２】［第２実施形態］本実施形態の空気調和装
置１０１は、第１実施形態の空気調和装置１の凍結防止
制御手段１０が冷媒ガス温度（サーミスタＴ５、Ｔ７）
に基づいて、熱交換器２２、２３に水が十分に供給され
ているかどうかを判定しているのに対して、冷媒ガス温
度とともに水入口温度（サーミスタＴ９）を使用して判
定する凍結防止制御手段１１０を有している点のみが異
なる。以下、この相違点についてのみ説明する。

【００４３】空気調和装置１０１の凍結防止制御手段１
１０（判定手段）は、熱交換器２２、２３の水入口側に
設置されたサーミスタＴ９（第１温度測定手段）によっ
て測定された水入口温度と、熱交換器２２、２３（熱源
側熱交換器）の各冷媒ガス側に設置されたサーミスタＴ
５及びＴ７（第２温度測定手段）によって測定された冷
媒ガス温度とを取り込んで、水入口温度から冷媒ガス温
度を差し引いた温度差に基づいて、熱交換器２２、２３
に水が十分に流れているかどうかを判定して、水が十分
に流れていないと判定した場合に、圧縮手段２１の運転
停止指令を行うための手段である。

【００４４】図６は、熱源ユニット２の冷媒回路２ａと
凍結防止制御手段１１０とを示す図である。凍結防止制
御手段１１０は、タイマー部１１０ａと、判定部１１０
ｂとを備えている。タイマー部１１０ａは、空気調和装
置１の起動から所定時間を計数する。判定部１１０ｂ
は、タイマー部１１０ａによって所定時間が経過した後
のサーミスタＴ９で測定された水入口温度からサーミス
タＴ５及びサーミスタＴ７で測定された冷媒ガス温度を
差し引いた温度差と規定温度差とを比較して、各冷媒ガ
ス温度が規定温度差より大きい場合に、圧縮手段２１に
運転停止を指令する。ここで、規定温度差は、熱交換器
２２、２３を蒸発器として機能させた場合の水入口温度
から冷媒ガス温度を差し引いた温度差の最大値になるよ
うに設定されている。また、タイマー部１０ａの所定時
間は、起動してから温度差の変化が生じるまでのタイム
ラグに相当する時間に設定されている。

【００４５】次に、図７及び図８を用いて、暖房運転を
行う際の凍結防止制御手段１１０の動作を説明する。ま
ず、圧縮手段２１が起動（ステップＳ１１、Ｓ１５）し
た後、タイマー部１１０ａによって所定時間を経過させ
る（ステップＳ１２、Ｓ１６）。次に、判定部１１０ｂ
において、所定時間経過後にサーミスタＴ９で測定され
た水入口温度からサーミスタＴ５及びＴ７で測定された
冷媒ガス温度を差し引いた温度差と規定温度差とを比較
して、規定温度差よりも大きい場合は熱交換器２２、２
３に水が十分に供給されていないものと判断して圧縮手
段２１に運転停止指令を出す（ステップＳ１３、Ｓ１
７）。これにより、空気調和装置１が停止する（ステッ
プＳ１４、Ｓ１８）。逆に、温度差が規定温度差よりも
小さい場合は、熱交換器２２、２３に十分に水が供給さ
れているものと判断して処理を終了し、運転を継続す
る。

【００４６】本実施形態の空気調和装置１０１におい
て、十分な量の水が供給されていない状態、かつ、暖房
運転等のような熱源側熱交換器を蒸発器として作動させ
る状態で起動した場合、熱交換器２２、２３に流れ込む
冷媒液は、ほとんど蒸発されることなく熱交換器２２、
２３を出ることになる。このため、熱源となる水の入口
温度（サーミスタＴ９）から熱交換器２２、２３の出口
の冷媒ガス温度（サーミスタＴ５、Ｔ７）を差し引いた
温度差は、図９に示すように、運転起動後、所定時間経
過後には、徐々に大きくなり、水が供給された状態で運
転した場合の温度差Ｉに比べて大きな温度差Ｈを示すよ
うになる。

【００４７】この空気調和装置では、凍結防止制御手段
１１０を備えているため、起動から所定時間経過後に測
定され算出された温度差Ｈが規定温度差Ｊよりも大きい
場合には、熱交換器２２、２３への水の供給不足が生じ
ているものと判断して、圧縮手段２１に運転停止指令を
出すことができるようになっている。これにより、熱交
換器２２、２３の凍結を防止することができる。

【００４８】また、水入口温度を測定するためのサーミ
スタＴ９は、通常運転の装置状態を検知するためのサー
ミスタでもあるため、新たなサーミスタを追加すること
なく熱交換器２２、２３の凍結防止制御が実現されてい
る。 ［第３実施形態］本実施形態の空気調和装置２０１は、
第１実施形態の空気調和装置１の凍結防止制御手段１０
が冷媒ガス温度（サーミスタＴ５、Ｔ７）に基づいて、
熱交換器２２、２３に水が十分に供給されているかどう
かを判定しているのに対して、圧縮手段２１の吸入圧力
（圧力センサＰ１）を使用して判定する凍結防止制御手
段２１０を有している点のみが異なる。以下、この相違
点についてのみ説明する。

【００４９】空気調和装置２０１の凍結防止制御手段２
１０（判定手段）は、熱交換器２２、２３の冷媒ガス側
に接続された圧縮手段２１の圧力センサＰ１（圧力測定
手段）で測定された吸入圧力に基づいて、熱交換器２
２、２３（熱源側熱交換器）に水が十分に流れているか
どうかを判定して、水が十分に流れていないと判定した
場合に、圧縮手段２１に運転停止指令を行うための手段
である。

【００５０】図１０は、熱源ユニット２の冷媒回路２ａ
と凍結防止制御手段２１０とを示す図である。凍結防止
制御手段２１０は、タイマー部２１０ａと、判定部２１
０ｂとを備えている。タイマー部２１０ａは、空気調和
装置２０１の起動から所定時間を計数する。判定部２１
０ｂは、タイマー部２１０ａによって所定時間が経過し
た後の圧力センサＰ１で測定された吸入圧力と規定圧力
とを比較して、各冷媒ガス温度が規定圧力よりも低い場
合に、圧縮手段２１に運転停止を指令する。ここで、規
定圧力は、熱交換器２２、２３を蒸発器として機能させ
た場合の圧縮手段２１の吸入圧力の最低値になるように
設定されている。また、タイマー部１０ａの所定時間
は、起動してから吸入圧力の変化が生じるまでのタイム
ラグに相当する時間に設定されている。

【００５１】次に、図１１を用いて、暖房運転を行う際
の凍結防止制御手段２１０の動作を説明する。まず、圧
縮手段２１が起動（ステップＳ２１）した後、タイマー
部２１０ａによって所定時間を経過させる（ステップＳ
２２）。次に、判定部２１０ｂにおいて、所定時間経過
後に圧力センサＰ１で測定された吸入圧力と規定圧力と
を比較して、規定圧力よりも低い場合は熱交換器２２、
２３に水が十分に供給されていないものと判断して圧縮
手段２１に運転停止指令を出す（ステップＳ２３）。こ
れにより、空気調和装置１が停止する（ステップＳ２
４）。逆に、吸入圧力が規定圧力よりも高い場合は、熱
交換器２２、２３に十分に水が供給されているものと判
断して処理を終了し、運転を継続する。

【００５２】本実施形態の空気調和装置２０１におい
て、十分な量の水が供給されていない状態、かつ、暖房
運転等のような熱交換器２２、２３を蒸発器として作動
させる状態で起動した場合、熱交換器２２、２３に流れ
込む冷媒液は、ほとんど蒸発されることなく熱交換器２
２、２３を出ることになる。このため、熱交換器２２、
２３の出口から出る冷媒ガスを吸入して圧縮する圧縮手
段２１の吸入圧力は、図１２に示すように、運転起動
後、所定時間経過後には、徐々に低下して、水が供給さ
れた状態で運転した場合の吸入圧力Ｌに比べて低い圧力
Ｍを示すようになる。

【００５３】この空気調和装置２０１では、凍結防止制
御手段２１０を備えているため、起動から所定時間経過
後に測定された吸入圧力Ｍが規定圧力Ｎよりも低い場合
には、熱交換器２２、２３への水の供給不足が生じてい
るものと判断して、圧縮手段２１の運転停止指令を出せ
るようになっている。これにより、熱交換器２２、２３
の凍結を防止することができる。

【００５４】また、圧縮手段２１の吸入圧力を測定する
ための圧力センサＰ１は、通常運転の装置状態を検知す
るための圧力センサでもあるため、新たな圧力センサを
追加することなく熱交換器２２、２３の凍結防止制御が
実現されている。

【００５５】

【発明の効果】以上の説明に述べたように、本発明によ
れば、以下の効果が得られる。請求項１にかかる発明で
は、判定手段によって、起動から所定時間経過後に温度
測定手段で測定された冷媒ガス温度に基づいて、熱源側
熱交換器に水が供給されているかどうかを判断して、空
気調和装置の運転停止指令を出すことができるようにな
っている。これにより、熱源側熱交換器の凍結を防止す
ることができる。

【００５６】請求項２にかかる発明では、判定手段によ
って、起動から所定時間経過後に第１温度測定手段で測
定された水入口温度と第２温度測定手段で測定された冷
媒ガス温度との温度差に基づいて、熱源側熱交換器に水
が供給されているかどうかを判断して、空気調和装置の
運転停止指令を出すことができるようになっている。こ
れにより、熱源側熱交換器の凍結を防止することができ
る。

【００５７】請求項３にかかる発明では、判定手段によ
って、起動から所定時間経過後に圧力測定手段で測定さ
れた吸入圧力に基づいて、熱源側熱交換器に水が供給さ
れているかどうかを判断して、空気調和装置の運転停止
指令を出すことができるようになっている。これによ
り、熱源側熱交換器の凍結を防止することができる。請
求項４にかかる発明では、温度測定手段として、通常運
転の装置状態を検知するためのサーミスタを使用してい
るので、新たにサーミスタを追加することなく、熱源側
熱交換器の凍結を防止することができる。

【００５８】請求項５にかかる発明では、圧力測定手段
として、通常運転中の装置状態を検知するために使用さ
れる圧力センサを使用しているので、新たに圧力センサ
を追加することなく、熱源側熱交換器の凍結を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の空気調和装置の冷媒回
路図。

【図２】第１実施形態の空気調和装置の冷媒回路の主要
部及び凍結防止制御手段を示す図であって、起動時の動
作を説明する図。

【図３】第１実施形態の空気調和装置の凍結防止制御の
フローチャート（主熱交換器側）。

【図４】第１実施形態の空気調和装置の凍結防止制御の
フローチャート（補助熱交換器側）。

【図５】第１実施形態の空気調和装置の起動後における
熱交換器の冷媒ガス温度の温度変化を示す図。

【図６】第２実施形態の空気調和装置の冷媒回路の主要
部及び凍結防止制御手段を示す図であって、起動時の動
作を説明する図。

【図７】第２実施形態の空気調和装置の凍結防止制御の
フローチャート（主熱交換器側）。

【図８】第２実施形態の空気調和装置の凍結防止制御の
フローチャート（補助熱交換器側）。

【図９】第２実施形態の空気調和装置の起動後における
熱交換器の冷媒ガス温度と水入口温度との温度差の変化
を示す図。

【図１０】第３実施形態の空気調和装置の冷媒回路の主
要部及び凍結防止制御手段を示す図であって、起動時の
動作を説明する図。

【図１１】第３実施形態の空気調和装置の凍結防止制御
のフローチャート。

【図１２】第３実施形態の空気調和装置の起動後におけ
る圧縮手段の吸入圧力の圧力変化を示す図。

【符号の説明】

１、１０１、２０１ 空気調和装置 １０、１１０、２１０ 凍結防止制御手段（判定手段） ２１ 圧縮手段 ２２ 主熱交換器（熱源側熱交換器） ２３ 補助熱交換器（熱源側熱交換器） Ｐ１ 圧力センサ（圧力測定手段） Ｔ５、Ｔ７ サーミスタ（温度測定手段、第２温度測定
手段） Ｔ９ サーミスタ（第１温度測定手段）

フロントページの続き (72)発明者 井上 博之 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 渕上 博 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 梅田 淳 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 Ｆターム(参考） 3L060 AA01 CC04 CC05 CC16 DD08 EE02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水を熱源とする熱源側熱交換器（２２、２
   ３）と、圧縮手段（２１）とを含む蒸気圧縮式冷媒回路
   を備えた空気調和装置（１）であって、 前記熱源側熱交換器（２２、２３）の冷媒ガス温度を測
   定する温度測定手段（Ｔ５、Ｔ７）と、 前記熱源側熱交換器（２２、２３）が蒸発器として機能
   する運転モードで起動する際に、起動開始から所定時間
   経過後に前記温度測定手段（Ｔ５、Ｔ７）で測定された
   冷媒ガス温度に基づいて、運転を停止する指令を行う判
   定手段（１０）と、を備えた空気調和装置（１）。
2. 【請求項２】水を熱源とする熱源側熱交換器（２２、２
   ３）と、圧縮手段（２１）とを含む蒸気圧縮式冷媒回路
   を備えた空気調和装置（１０１）であって、 前記熱源側熱交換器（２２、２３）の水入口温度を測定
   する第１温度測定手段（Ｔ９）と、 前記熱源側熱交換器（２２、２３）の冷媒ガス温度を測
   定する第２温度測定手段（Ｔ５、Ｔ７）と、 前記熱源側熱交換器（２２、２３）が蒸発器として機能
   する運転モードで起動する際に、起動開始から所定時間
   経過後に前記第１温度測定手段（Ｔ９）で測定された水
   入口温度から前記第２温度測定手段（Ｔ５、Ｔ７）で測
   定された冷媒ガス温度を差し引いた温度差に基づいて、
   運転を停止する指令を行う判定手段（１１０）と、を備
   えた空気調和装置（１０１）。
3. 【請求項３】水を熱源とする熱源側熱交換器（２２、２
   ３）と、圧縮手段（２１）とを含む蒸気圧縮式冷媒回路
   を備えた空気調和装置（２０１）であって、 前記圧縮手段（２１）の吸入圧力を測定する圧力測定手
   段（Ｐ１）と、 前記熱源側熱交換器（２２、２３）が蒸発器として機能
   する運転モードで起動する際に、起動開始から所定時間
   経過後に前記圧力測定手段（Ｐ１）で測定された吸入圧
   力に基づいて運転を停止する指令を行う判定手段（２１
   ０）と、を備えた空気調和装置（２０１）。
4. 【請求項４】前記温度測定手段（Ｔ５、Ｔ７、Ｔ９）
   は、通常運転中の装置状態を検知するために使用される
   サーミスタである、請求項１又は２に記載の空気調和装
   置（１、１０１）。
5. 【請求項５】前記圧力測定手段（Ｐ１）は、通常運転中
   の装置状態を検知するために使用される圧力センサであ
   る、請求項３に記載の空気調和装置（２０１）。