JP2004278814A - 冷凍装置およびその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】室内機が冷房運転時に、冷媒が温水ユニットに流入することによる暖房循環水の凍結を予防する冷凍装置およびその制御方法を提供する。
【解決手段】圧縮機31、室外熱交換器32、減圧装置34及び冷媒対水熱交換器4を閉ループに接続し、冷媒対水熱交換器4に並列に室内熱交換器38を接続し、冷媒対水熱交換器4に循環ポンプ9を介して端末6〜8を接続した冷凍装置100において、冷媒対水熱交換器4に取り付けられた温度センサ14〜16と、室内熱交換器38を蒸発器として運転させる場合に、前記温度センサ14〜16での検出温度が所定温度以下となったとき、循環ポンプ9を運転し、あるいは、圧縮機31の運転を停止する制御手段50とを設けたことを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温水暖房を行う空気調和装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、夏季には、室外機から冷媒を室内機のみに供給し、この室内機で空調冷房を行い、冬季には、室外機から冷媒を室内機及び温水ユニットに供給し、この室内機で空調暖房を行うとともに、この温水ユニットで加熱された暖房循環水を循環ポンプにより複数の端末に供給して温水暖房を行う冷凍装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この種のものでは、外気温または室温が所定温度以下となった場合、暖房循環水の凍結のおそれが発生する。この場合には、循環ポンプを動作させる等によって、暖房循環水の凍結を予防している。
【0003】
【特許文献1】
特開平6−88628号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の構成では、室内機が冷房運転中に、室外機と温水ユニットとを接続した冷媒管路中に設けられた弁が故障などした場合には、冷媒が温水ユニットに流入し、暖房循環水を凍結させるおそれがある。この場合には、外気温または室温が所定温度以上であったとしても、暖房循環水が凍結するという問題が生じる。
【0005】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、室内機が冷房運転中に、室外機と温水ユニットとを接続した冷媒管路中に設けられた弁が故障などした場合であっても、冷媒が温水ユニットに流入することによる暖房循環水の凍結を予防する冷凍装置およびその制御方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、圧縮機、室外熱交換器、減圧装置及び冷媒対水熱交換器を閉ループに接続し、冷媒対水熱交換器に並列に室内熱交換器を接続し、冷媒対水熱交換器に循環ポンプを介して端末を接続した冷凍装置において、冷媒対水熱交換器に取り付けられた温度センサと、室内熱交換器を蒸発器として運転させる場合に、前記温度センサでの検出温度が所定温度以下となったとき、循環ポンプを運転し、あるいは、圧縮機の運転を停止する制御手段とを設けたことを特徴とする。
【0007】
請求項2記載の発明は、請求項1記載のものにおいて、前記温度センサは、冷媒側コイルに設けられた第1の温度センサと、水側コイルの出口側に設けられた第2の温度センサと、循環ポンプの吸込み側に設けられた第3の温度センサとを含み、前記制御手段は、前記第1乃至第3の温度センサでの検出温度のうち、少なくとも1つが、第1の温度以下となったとき、前記循環ポンプを運転することを特徴とする。
【0008】
請求項3記載の発明は、請求項2記載のものにおいて、前記制御手段は、第1の温度センサでの検出温度が、第1の温度よりも低い、第2の温度以下のとき、前記圧縮機の運転を停止することを特徴とする。
【0009】
請求項4記載の発明は、圧縮機、室外熱交換器、減圧装置及び冷媒対水熱交換器を閉ループに接続し、冷媒対水熱交換器に並列に室内熱交換器を接続し、冷媒対水熱交換器に循環ポンプを介して端末を接続した冷凍装置の制御方法において、室内熱交換器を蒸発器として運転させる運転過程と、この運転過程で、冷媒対水熱交換器の冷媒または水の温度が、所定温度以下となったとき、循環ポンプを運転し、あるいは、圧縮機の運転を停止する制御過程とを設けたことを特徴とする。
【0010】
請求項5記載の発明は、請求項4記載のものにおいて、前記制御過程は、冷媒側コイルの冷媒温度、水側コイルの出口側での水温度、あるいは、循環ポンプの吸込み側での水温度のうち、少なくとも1つが、第1の温度以下となったとき、前記循環ポンプを運転することを特徴とする。
【0011】
請求項6記載の発明は、請求項5記載のものにおいて、前記制御過程は、冷媒側コイルの冷媒温度が、第1温度よりも低い、第2の温度以下のとき、前記圧縮機の運転を停止することを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【0013】
図1は、本実施形態にかかる冷凍装置100の全体構成を示す系統図である。冷凍装置100は、図1に示すように、大別して、室外機1と、室内機2と、温水ユニット3とを備えている。室内機2及び温水ユニット3は、室外機1の冷媒回路の配管接続部T1及びT2にて、室外機1に接続されており、温水ユニット3は、室内機2に並列に接続されている。
【0014】
室外機1は、主に屋外に設置され、外気から熱を汲み取り、あるいは外気に熱を放出するものである。この室外機1は圧縮機31を備え、この圧縮機31の吐出側には四方弁32、室外熱交換器33、減圧装置34が順次接続され、並列に設けられた、電動弁36,37を介して、上記配管接続部T2へと接続されている。また、四方弁32を介して、上記配管接続部T1へと接続されている。圧縮機31の吸込み側にはアキュムレータ35が接続されている。
【0015】
室内機2は、空気調和対象となる室内に設置され、室外機1から供給される冷媒と熱交換して、この室内に温風または冷風を送風するものである。この室内機2は、室内熱交換器38などを備え、この室内熱交換器38は、上記配管接続部T1及びT2に接続されている。
【0016】
温水ユニット3は、室外機1を熱源とするものであり、室外機1から供給される冷媒と暖房循環水(水)との熱交換を行うものである。この温水ユニット3は、冷媒側コイル4Aと水側コイル4Bとを有する冷媒対水熱交換器4を備える。この冷媒側コイル4Aは、上記配管接続部T1及びT2に接続されている。水側コイル4Bの入口側には、循環ポンプ9及び貯湯タンク10が接続され、水側コイル4Bの出口側には、熱動弁11,12,13を介して暖房端末6,7,8が並列接続されている。
【0017】
水側コイル4Bにて加熱された暖房循環水は、熱動弁11〜13を経て、各暖房端末6〜8に供給され、ここで冷却された後、貯湯タンク10、循環ポンプ9を経て、水側コイル4Bに流入し、ここで再び加熱される。
【0018】
冷媒対水熱交換器4は、第1の温度センサ14と、第2の温度センサ15と、第3の温度センサ16とを備える。第1の温度センサ14は、冷媒対水熱交換器4の冷媒側コイル4Aの入口側に設けられ、この冷媒側コイル4Aを流れる冷媒温度を検出する。第2の温度センサ15は、冷媒対水熱交換器4の水側コイル4Bの出口側に設けられ、この水側コイル4Bにて高温に昇温された暖房循環水の温度を検出する。第3の温度センサは、冷媒対水熱交換器4の循環ポンプ9の吸込み側に設けられ、暖房端末6〜8にて冷却された暖房循環水の温度を検出する。
【0019】
温水ユニット3には、冷凍装置100全体を制御するコントローラ50(制御手段)が設けられている。このコントローラ50は、第1〜第3の温度センサ14〜16によって検出された温度等が入力され、循環ポンプ9、圧縮機31、四方弁32、減圧装置34、電動弁36及び電動弁37等を制御する。
【0020】
冷凍装置100が、室内機2の冷房運転をする場合には、四方弁32が実線位置に切り替わり、圧縮機31から吐出された冷媒が、四方弁32を介して、室外熱交換器33に流入し、ここで凝縮した後に、減圧装置34、電動弁37を経て、室内機2の室内熱交換器38に流入し、ここで蒸発して気化し、四方弁32、アキュムレータ35を経て圧縮機31に戻される。ここで、室内機2を冷房運転中には、電動弁36は全閉するように制御されているため、温水ユニット3の冷媒対水熱交換器4の冷媒側コイル4Aに、冷媒が流入することはない。
【0021】
また、室内機2もしくは温水ユニット3の暖房運転をする場合には、四方弁32が破線位置に切り替わり、圧縮機31から吐出された冷媒は、四方弁32を経た後、室内機2及び温水ユニット3へと分流される。室内機2へと分流された冷媒は、室内機2の室内熱交換器38へ流入し、ここで凝縮され、電動弁37を経た後に、温水ユニット3から戻ってきた冷媒と合流し、減圧装置34で減圧され、室外熱交換器33に流入し、ここで蒸発して気化した後、四方弁32、アキュムレータ35を経て圧縮機31に戻される。また、温水ユニット3へと分流された冷媒は、冷媒対水熱交換器4の冷媒側コイル4Aへ流入し、ここで凝縮され、電動弁36を経た後に、室内機2から戻ってきた冷媒と合流し、減圧装置34で減圧され、室外熱交換器33に流入し、ここで蒸発して気化した後、四方弁32、アキュムレータ35を経て圧縮機31に戻される。
【0022】
電動弁36及び電動弁37は、温水ユニット3及び室内機2にかかる暖房負荷に応じて、それぞれの弁開度を変化させ、温水ユニット3及び室内機2を流れる冷媒の量を調整している。
【0023】
次に、本実施形態による、暖房循環水の凍結を予防する制御の動作について、図2を参照して説明する。図2は、室内機2が冷房運転中に動作する凍結予防運転の手順を示すフローチャートである。
【0024】
室内機2が冷房運転中には、電動弁36は全閉するように制御されているため、温水ユニット3に冷媒が流入することはない。従って、本来であれば、循環ポンプ9の運転も停止されている。
【0025】
しかし、温水ユニット3の雰囲気温度が低下した場合や、電動弁36が故障して、冷房運転時の冷媒が、温水ユニット3に流入した場合には、温水ユニット3内の暖房循環水が凍結するおそれがある。そのため、凍結予防運転が行われる。ここで、凍結予防運転とは、本来であれば停止中の循環ポンプ9を運転することをいい、この循環ポンプ9の運転に加え、室外機1の圧縮機31の運転を強制的に停止することをも含む。
【0026】
コントローラ50は、冷凍装置100が、凍結予防運転を行っているかどうかを判定する(ステップS1)。すなわち、循環ポンプ9が運転されているかどうかが判定される。
【0027】
冷凍装置100が凍結予防運転をしていない場合(ステップS1;No)には、暖房循環水の凍結のおそれがあるか否かを判断するために、温水ユニット3に設けられた、第1〜第3の温度センサ14〜16によって検出される温度のうち、少なくとも一つが、第1の温度(所定温度)以下であるかどうかを判定する(ステップS2)。第1の温度は、任意に設定することができ、本実施形態では、5℃に設定されている。
【0028】
ステップS2の判定において、第1〜第3の温度センサ14〜16の検出する温度のうち、少なくとも一つが5℃以下となっている場合(ステップS2;Yes)には、温水ユニット3の雰囲気温度の低下が考えられる。この場合、このままでは、暖房循環水が凍結するおそれがあるため、循環ポンプ9を運転し(ステップS3)、冷媒対水熱交換器4内の暖房循環水を循環させて、暖房循環水の凍結を予防する。また、上記温度センサ14〜16の検出する温度が、いずれも5℃以下でない場合(ステップS2;No)には、暖房循環水の凍結するおそれがないため、ステップS1へと戻される。
【0029】
また、凍結予防運転をしている場合(ステップS1;Yes)には、循環ポンプ9を運転することのみによって、暖房循環水の凍結が予防できるのか否かを判断するため、第1の温度センサ14によって検出される温度が、第1の温度よりも低い、第2の温度(所定温度)以下であるかどうかを判定する(ステップS4)。この第2の温度は、第1の温度よりも低い温度であれば、任意に設定することができる。本実施形態では、第1の温度である5℃よりも低い、1℃に設定されている。
【0030】
第1の温度センサ14は、上述のように、冷媒温度を検出するものであり、この第1の温度センサ14によって検出される温度が1℃以下となっている場合(ステップS4;Yes)には、室外機2において冷房運転中の冷媒が、電動弁36で止まらず、温水ユニット3に流入しているものと考えられる。このまま室外機1の運転を継続すると、循環ポンプ9を運転している場合であっても、水側コイル4Bにて暖房循環水が凍結するおそれがある。そのため、室外機1の圧縮機31の運転を強制的に停止(ステップS5)して、暖房循環水の凍結を予防する。また、第1の温度センサ14によって検出される温度が1℃以下でない場合(ステップS4;No)には、循環ポンプ9を運転することのみで暖房循環水の凍結は予防できると判断されるため、室外機1の運転を継続する。
【0031】
続いて、コントローラ50は、実行されている凍結予防運転を解除することが出来るか否かを判断するため、第1〜第3の温度センサ14〜16によって検出される温度が、すべて第3の温度以上となっているかどうかを判定する(ステップS6)。この第3の温度は、第1の温度よりも高い温度であれば、任意に設定することができる。本実施形態では、第1の温度である5℃よりも高い、10℃に設定されている。第1〜第3の温度センサ14〜16によって検出される温度が、すべて10℃以上に上昇した場合(ステップS6;Yes)には、暖房循環水の凍結するおそれが解消したと判断されるため、凍結予防運転が解除される(ステップS7)。また、上記温度センサ14〜16によって検出される温度が、すべて10℃以上に上昇しない場合(ステップS6;No)には、暖房循環水の凍結するおそれが、依然として解消していないため、ステップS1へと戻され、凍結予防運転が継続される。
【0032】
第1〜第3の温度センサ14〜16によって検出される温度が、すべて10℃以上となり、暖房循環水が凍結するおそれが解消したと判断された場合には、もはや凍結予防運転を継続する必要は無いため、凍結予防運転は解除される。すなわち、凍結予防運転として、循環ポンプ9のみを運転している場合には、この循環ポンプ9の運転が停止される。ただし、循環ポンプ9の運転を停止した場合であっても、室内機2が冷房運転を継続していれば、暖房循環水が凍結するおそれがあるため、再び凍結予防運転の手順が繰り返される(ステップS1〜S7)。また、凍結予防運転として、循環ポンプ9の運転に加えて、圧縮機31の運転を強制的に停止した場合には、循環ポンプ9の運転が停止されるとともに、上記圧縮機31の運転を停止した指示が解除される。この場合には、作業員によって、上記圧縮機31の運転が強制的に停止された原因が調査され、この原因を取り除いた後に、冷凍装置100の運転を再開することができる。室内機2が冷房運転された場合には、暖房循環水が凍結するおそれがあるため、再び凍結予防運転の手順が繰り返される(ステップS1〜S7)。
【0033】
本実施形態によると、第1〜第3の温度センサ14〜16での検出温度のうち、少なくとも一つが、5℃以下の場合には循環ポンプ9の運転を開始し、更に、第1の温度センサ14での検出温度が1℃以下の場合には、前記循環ポンプ9の運転に加えて、圧縮機31の運転を強制的に停止する構成により、電動弁36が故障したとしても、温水ユニット3内に冷房運転中の冷媒が継続して流入されることが防止されるため、暖房循環水の凍結は防止され、ひいては、水側コイル4Bや循環ポンプ等の破損が防止される。
【0034】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、種々変更が可能である。
【0035】
【発明の効果】
本発明では、水対冷媒熱交換器に取り付けられた温度センサによる検出温度が、所定温度以下の場合には、循環ポンプを運転し、あるいは、圧縮機の運転を停止するため、室内機が冷房運転中に、室外機と温水ユニットとを接続した冷媒管路中に設けられた弁が故障などした場合であっても、冷媒が温水ユニットに流入することによる暖房循環水の凍結を予防することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】冷凍装置の全体系統図である。
【図2】冷凍装置の凍結予防運転のフローチャートである。
【符号の説明】
1 室外機
2 室内機
3 温水ユニット
4 冷媒対水熱交換器
4A 冷媒側コイル
4B 水側コイル
6,7,8 端末
9 循環ポンプ
14 第1の温度センサ
15 第2の温度センサ
16 第3の温度センサ
31 圧縮機
33 室外熱交換器
34 減圧装置
36 電動弁
38 室内熱交換器
50 コントローラ(制御手段)
100 冷凍装置

Claims (6)

  1. 圧縮機、室外熱交換器、減圧装置及び冷媒対水熱交換器を閉ループに接続し、冷媒対水熱交換器に並列に室内熱交換器を接続し、冷媒対水熱交換器に循環ポンプを介して端末を接続した冷凍装置において、
    冷媒対水熱交換器に取り付けられた温度センサと、室内熱交換器を蒸発器として運転させる場合に、前記温度センサでの検出温度が所定温度以下となったとき、循環ポンプを運転し、あるいは、圧縮機の運転を停止する制御手段とを設けたことを特徴とする冷凍装置。
  2. 前記温度センサは、冷媒側コイルに設けられた第1の温度センサと、水側コイルの出口側に設けられた第2の温度センサと、循環ポンプの吸込み側に設けられた第3の温度センサとを含み、前記制御手段は、前記第1乃至第3の温度センサでの検出温度のうち、少なくとも1つが、第1の温度以下となったとき、前記循環ポンプを運転することを特徴とする請求項1記載の冷凍装置。
  3. 前記制御手段は、第1の温度センサでの検出温度が、第1の温度よりも低い、第2の温度以下のとき、前記圧縮機の運転を停止することを特徴とする請求項2記載の冷凍装置。
  4. 圧縮機、室外熱交換器、減圧装置及び冷媒対水熱交換器を閉ループに接続し、冷媒対水熱交換器に並列に室内熱交換器を接続し、冷媒対水熱交換器に循環ポンプを介して端末を接続した冷凍装置の制御方法において、
    室内熱交換器を蒸発器として運転させる運転過程と、
    この運転過程で、冷媒対水熱交換器の冷媒または水の温度が、所定温度以下となったとき、循環ポンプを運転し、あるいは、圧縮機の運転を停止する制御過程とを設けたことを特徴とする冷凍装置の制御方法。
  5. 前記制御過程は、冷媒側コイルの冷媒温度、水側コイルの出口側での水温度、あるいは、循環ポンプの吸込み側での水温度のうち、少なくとも1つが、第1の温度以下となったとき、前記循環ポンプを運転することを特徴とする請求項4記載の冷凍装置の制御方法。
  6. 前記制御過程は、冷媒側コイルの冷媒温度が、第1温度よりも低い、第2の温度以下のとき、前記圧縮機の運転を停止することを特徴とする請求項5記載の冷凍装置の制御方法。
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