JP2006242441A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 循環水を循環させるポンプ動力エネルギーを多大に消費したり、不純物付着により水流路の孔食を引き起こしたり、水の機械的作用により水流路内面に潰食を引き起こすおそれがあった。
【解決手段】 この空気調和装置は、圧縮機１と、複数の熱交換器３ａ，３ｂ，３ｃを有する熱源機側水熱交換器３と、冷媒流量制御装置７ａ，７ｂ，７ｃと、利用側熱交換器８ａ，８ｂ，８ｃとを順次接続して冷媒を循環させる冷媒回路を備えて成り、各熱交換器３ａ，３ｂ，３ｃに、冷媒との間で熱交換する水を流通させる水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃがそれぞれ設けられ、全ての水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃは流入側で給水路４１から分岐して各熱交換器３ａ，３ｂ，３ｃを通り流出側で出水路４２に合流するように形成され、各水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃにそれぞれを開閉する閉止弁６ａ，６ｂ，６ｃが個々に配備されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、各々並列に接続された複数の水流路を有する熱源機側水熱交換器を備えていて、例えば高層ビルや寒冷地での設置に適した空気調和装置に関する。

図１１は、例えば下記の特許文献１に記載されている従来の空気調和装置である。Ａは熱源機であり、Ｂ，Ｃ，Ｄは後述するように互いに並列接続された室内機であってそれぞれ同じ構成となっている。Ｅは、後述するように第１の分岐部２４、第３の流量制御装置２６、第２の分岐部２５、気液分離器２９、熱交換部３３〜３４ｄ、第４の流量制御装置２７、および第５の流量制御装置２８を内蔵した中継機である。熱源機Ａにおいて、１は容量可変な圧縮機、２は冷媒回路の冷媒流通方向を切換える四方切換弁、３ａは第１の熱交換器、３ｂは第２の熱交換器、３ｃは第３の熱交換器であり、これらの熱交換器３ａ，３ｂ，３ｃから熱源機側水熱交換器３が構成される。４はアキュムレータ、８，９，１０，１１，１２，１３は熱源機側水熱交換器３への冷媒の流通を制限する第１，第２，第３，第４，第５，第６の開閉弁、１４ａは熱源機側水熱交換器３と後述する第２の接続配管３６との間に設けられた第１の逆止弁であり、熱源機側水熱交換器３から第２の接続配管３６へのみ冷媒流通を許容する。１４ｂは熱源機Ａの四方切換弁２と後述する第１の接続配管３５との間に設けられた第２の逆止弁であり、第１の接続配管３５から四方切換弁２へのみ冷媒流通を許容する。１４ｃは熱源機Ａの四方切換弁２と後述する第２の接続配管３６との間に設けられた第３の逆止弁であり、四方切換弁２から第２の接続配管３６へのみ冷媒流通を許容する。１４ｄは、熱源機側水熱交換器３と後述する第１の接続配管３５との間に設けられた第４の逆止弁であり、第１の接続配管３５から熱源機側水熱交換器３へのみ冷媒流通を許容する。２０は圧縮機の吐出圧力を検知する第１の圧力検出装置であり、これらによって熱源機Ａが構成される。尚、各熱交換器３ａ，３ｂ，３ｃの水流路は並列接続されており、流入側で給水路４１からそれぞれ分岐し、流出側で出水路４２に合流している。これらの熱交換器３ａ，３ｂ，３ｃの水流路を流れる循環水に対して流量を制限する構成は特に採用されていない。これらの水流路は銅管で構成されている場合が多い。

３台の室内機Ｂ，Ｃ，Ｄにおいて、２２，２２，２２は利用側熱交換器、３５は熱源機Ａの四方切換弁２と中継機Ｅを接続する第１の接続配管、３５ｂ，３５ｃ，３５ｄはそれぞれ室内機Ｂ，Ｃ，Ｄの利用側熱交換器２２，２２，２２と中継機Ｅを接続し、第１の接続配管３５に対応する室内機側の第１の接続配管、３６は熱源機Ａの熱源機側水熱交換器３と中継機Ｅを接続する第２の接続配管、３６ｂ，３６ｃ，３６ｄは室内機Ｂ，Ｃ，Ｄの利用側熱交換器２２，２２，２２と中継機Ｅとをそれぞれ第１の流量制御装置２３，２３，２３を介して接続し、第２の接続配管３６に対応する室内機側の第２の接続配管、３０，３１，３２は室内機側の第１の接続配管３５ｂ，３５ｃ，３５ｄと、第１の接続配管３５または、第２の接続配管３６側に切換可能に接続する第７，第８，第９の開閉弁、２３は利用側熱交換器２２の近傍に接続され利用側熱交換器２２の出口側の冷房時にはスーパーヒート量、暖房時にはサブクール量により制御される第１の流量制御装置であり、室内機側の第２の接続配管３６ｂ，３６ｃ，３６ｄに接続される。２４は室内機側の第１の接続配管３５ｂ，３５ｃ，３５ｄと、第１の接続配管３５または第２の接続配管３６に切換可能に接続する第７，第８，第９の開閉弁３０，３１，３２よりなる第１の分岐部、２５は室内機側の第２の接続配管３６ｂ，３６ｃ，３６ｄと第２の接続配管３６よりなる第２の分岐部、２９は第２の接続配管３６の途中に設けられた気液分離器で、その気相部は第７の開閉弁３０に接続され、その液相部は第２の分岐部２５に接続されている。２７は気液分離器２９と第２の分岐部２５との間に設けられた開閉自在な第４の流量制御装置、２６は第２の分岐部２５と第１の接続配管３５とを結ぶ第２のバイパス配管３７の途中に設けられた第３の流量制御装置、３４ａは第２のバイパス配管３７の途中に設けられた第３の流量制御装置２６の下流に設けられ、第２の分岐部２５における各室内機側の第２の接続配管３６ｂ，３６ｃ，３６ｄの合流部との間でそれぞれ熱交換を行う第２の熱交換部、３４ｂ，３４ｃ，３４ｄはそれぞれ第２のバイパス配管３７の途中に設けられた第３の流量制御装置２６の下流に設けられ、第２の分岐部２５における各室内機側の第２の接続配管３６ｂ，３６ｃ，３６ｄとの間でそれぞれ熱交換を行う第３の熱交換部、３３は第２のバイパス配管３７の第３の流量制御装置２６の下流および第２の熱交換部３４ａの下流に設けられ気液分離器２９と第４の流量制御装置２７とを接続する配管との間で熱交換を行う第１の熱交換部、２８は第２の分岐部２５と第１の接続配管３５との間に接続する開閉自在な第５の流量制御装置である。

特開平５−３２２３５１号公報（図１３）

ところで、従来の空気調和装置においては、冷房運転時に、利用側の空調負荷が小さい場合、あるいは水温が低い場合、あるいは水量が多い場合に、凝縮温度が低下しないように第１ないしは第６の開閉弁８〜１３を選択的に閉止して熱交換量を低下させる制御を行っている。また、暖房運転時には、利用側の空調負荷が小さい場合、あるいは循環水温が高い場合に、蒸発温度が低下しないよう第１ないしは第６の開閉弁８〜１３を選択的に閉止して熱交換量を低下させる制御を行っている。しかしながら、熱源機側水熱交換器３において循環水が流通する流路断面積は一定であるため、冷媒との熱交換に必要のない過剰な水量であっても常時流通させることになり、送水用のポンプの動力エネルギーを多大に消費していた。また、循環水が流れる水流路の大きさ（数）が一定であるため、ポンプ容量が小さいシステムの場合は一水流路あたりの水量が低下、すなわち水速が低下するため、循環水内を浮遊している、車排ガス微粒子、錆び、亜鉛塩粒などの不純物が水流路の内面に付着して、熱源機側水熱交換器の水流路の腐食（孔食）を引き起こし水漏れにいたる危険性があった。一方、ポンプ動力が大きいシステムでは一水流路あたりの水量が増加、すなわち水速が増加するため、水速がある値以上の高水速になると、循環水の機械的作用（水抵抗によるせん断作用）により、熱源機側水熱交換器の水流路内面が腐食（潰食）して、水漏れにいたる危険性があった。

上記の問題点を解消するために、この発明に係わる空気調和装置は、圧縮機と、それぞれ並列に接続された複数の熱交換器を有する熱源機側水熱交換器と、冷媒流量制御装置と、利用側熱交換器とを順次接続して冷媒を循環させる冷媒回路を備えて成り、熱源機側水熱交換器の各熱交換器に、冷媒との間で熱交換する水を流通させる水流路がそれぞれ設けられ、全ての水流路は各熱交換器の入側で給水路から分岐して各熱交換器を通り各熱交換器の出側で出水路に合流するように形成され、各水流路に、当該水流路を開閉する閉止弁が個々に配備されているものである。

また、前記構成において、水流路の水速を検出する水速検出手段と、水速検出手段で検出された水流路の水速が、予め設定されている所定速度範囲内に収まるように、いずれかの水流路の閉止弁を開閉して水の流通する水流路数を変更する第１の制御手段とを備えているものである。

そして、前記構成において、水速検出手段は、熱源機側水熱交換器入側の水圧を検出する第１の圧力検出装置と、熱源機側水熱交換器出側の水圧を検出する第２の圧力検出装置とを含んで成り、第１の制御手段は、第１の圧力検出装置で検出された水圧と第２の圧力検出装置で検出された水圧との水圧差が、予め設定されている所定値以下になったとき、開いていたいずれかの水流路の閉止弁を閉止して水の流通する水流路数を減らすように構成されているものである。

更に、前記構成において、水速検出手段は、熱源機側水熱交換器入側の水圧を検出する第１の圧力検出装置と、熱源機側水熱交換器出側の水圧を検出する第２の圧力検出装置とを含んで成り、第１の制御手段は、第１の圧力検出装置で検出された水圧と第２の圧力検出装置で検出された水圧との水圧差が、予め設定されている所定値を超えたとき、閉止していたいずれかの水流路の閉止弁を開いて水の流通する水流路数を増やすように構成されているものである。

また、前記構成において、外部から制御指令を設定入力するための設定入力手段と、設定入力手段から設定入力された制御指令信号に応じていずれかの水流路の閉止弁を閉止または開放する第２の制御手段とを備えているものである。

そして、前記構成において、熱源機側水熱交換器入側の水圧を検出する第１の圧力検出装置と、熱源機側水熱交換器出側の水圧を検出する第２の圧力検出装置と、熱源機側水熱交換器入側の水温を検出する第１の温度検出装置と、熱源機側水熱交換器出側の水温を検出する第２の温度検出装置と、冷媒回路の高圧側の冷媒圧力を検出する第３の圧力検出装置とを備え、第３の圧力検出装置で検出された冷媒圧力から冷媒の凝縮温度を演算し、得られた凝縮温度と、第１の温度検出装置で検出された水温と第２の温度検出装置で検出された水温との水温差と、第１の圧力検出装置で検出された水圧と第２の圧力検出装置で検出された水圧との水圧差とに基づいて、熱源機側水熱交換器の熱交換効率を演算し、得られた熱交換効率が、予め設定されている所定効率値よりも低くなったとき、いずれかの水流路の閉止弁を閉止して水の流通する水流路数を減らす第３の制御手段を備えているものである。

この発明の第１の発明に係わる空気調和装置は、それぞれ並列に接続されて熱源機側水熱交換器を構成する複数の熱交換器の水流路に、それぞれの水流路を開閉する閉止弁を個々に配備したことにより、任意の閉止弁を個別に開閉することができ、各熱交換器の水流路を流れる水の量を適正な範囲に保持することが可能となる。これにより、熱源機側水熱交換器の水流路の腐食を防止することができる。また、閉止弁を閉止する場合は、熱源機側水熱交換器への給水量を低減し、水を給水するポンプの動力エネルギーを低減することも可能となる。

この発明の第２の発明に係わる空気調和装置は、検出された水流路の水速が、予め設定されている所定速度範囲内に収まるように、いずれかの水流路の閉止弁を開閉して水の流通する水流路数を変更するようにしたことにより、熱源機側水熱交換器の水流路の水速を、水流路内での腐食の発生を防止し得る所定速度範囲内に維持することができる。

この発明の第３の発明に係わる空気調和装置は、検出された熱源機側水熱交換器の入側と出側の水圧差が、予め設定されている所定値以下になったとき、開いていたいずれかの水流路の閉止弁を閉止して水の流通する水流路数を減らすようにしたことにより、熱源機側水熱交換器の水流路の水速を所定速度以上に維持できるため、熱源機側水熱交換器の水流路の内面に水中を浮遊する不純物が付着することを防止して、熱源機側水熱交換器の腐蝕孔食の発生を防止することができる。

この発明の第４の発明に係わる空気調和装置は、検出された熱源機側水熱交換器の入側と出側の水圧差が、予め設定されている所定値を超えたとき、閉止されていたいずれかの水流路の閉止弁を開いて水の流通する水流路数を増やすようにしたことにより、熱源機側水熱交換器の水流路の水速を所定速度以下に維持できるため、熱源機側水熱交換器の水流路に高速の水を通した場合のように水流路内面に発生する腐蝕潰食を防止することができる。

この発明の第５の発明に係わる空気調和装置は、外部から設定入力された制御指令信号に応じていずれかの水流路の閉止弁を閉止または開放するようにしたことにより、空気調和装置のメンテナンス時などにおいて、各熱交換器の水流路の汚れを掃除する場合、外部からの制御指令信号で閉止弁を閉止して水の流れる水流路の数を減少させることが可能となる。これにより、個々の熱交換器を流れる水の水速を高めて、流水の持つせん断力により、水流路の内面に付着していた不純物を除去することができる。このとき、給水量は変化させなくて済むため、給水量を上げるために水のポンプ動力を上げて多大なエネルギーを消費するといった不具合を防止でき、かつ、メンテナンス作業を容易に実施することができる。

この発明の第６の発明に係わる空気調和装置は、冷媒回路の高圧側で検出した冷媒圧力から得た冷媒の凝縮温度と、熱源機側水熱交換器の入側と出側の水温差と、熱源機側水熱交換器の入側と出側の水圧差とに基づいて、熱源機側水熱交換器の熱交換効率を演算し、得られた熱交換効率が、予め設定されている所定効率値よりも低くなったとき、いずれかの水流路の閉止弁を閉止して水の流通する水流路数を減らすようにしたことにより、通常の運転を実施しながら水流路内の汚れ状態を判定し、汚れ状態が所定以上になったときにいずれかの閉止弁を閉止して水の流れる水流路の数を減少させることができる。これにより、個々の熱交換器を流れる水の水速を高めて、流水の持つせん断力により、水流路の内面に付着していた不純物を除去することができる。

実施の形態1．
以下、この発明の実施形態を説明する。
図１はこの発明の実施形態１に係わる空気調和装置の冷媒回路を中心とする全体構成の一例を示すものである。また、図２は図１の空気調和装置による冷房運転時の動作状態を示したものである。また、図３は図１の空気調和装置による暖房運転時の動作状態を示したものである。尚、この実施形態１では、熱源機側水熱交換器３に３つの水流路を並列接続した例について説明するが、２つの水流路、あるいは４つ以上の水流路を並列接続した場合も本発明に含まれる。

図１において、Ａは熱源機、Ｂ,Ｃ,Ｄは互いに並列接続された室内機であり、それぞれの室内機Ｂ,Ｃ,Ｄは同じ構成となっている。
熱源機Ａにおいて、１は容量可変な圧縮機、２は冷媒回路の冷媒流通方向を切換える四方切換弁、３ａは第１の熱交換器、３ｂは第２の熱交換器、３ｃは第３の熱交換器であり、これらの熱交換器３ａ，３ｂ，３ｃが並列に接続されて熱源機側水熱交換器３が構成されている。９はアキュムレータ、４ａは第１の開閉弁、４ｂは第２の開閉弁、４ｃは第３の開閉弁、５ａは第４の開閉弁、５ｂは第５の開閉弁、５ｃは第６の開閉弁であり、冷媒の流路を制限したり選択的に切換えるようになっている。熱源機側水熱交換器３の各熱交換器３ａ，３ｂ，３ｃには、冷媒との間で熱交換する水を流通させる水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃがそれぞれ設けられている。これら全ての水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃは各熱交換器３ａ，３ｂ，３ｃの入側で給水路４１から分岐して各熱交換器３ａ，３ｂ，３ｃを通り各熱交換器３ａ，３ｂ，３ｃの出側で出水路４２に合流するように形成されている。また、６ａは水流路１６ａに個別に配備された第１の閉止弁、６ｂは水流路１６ｂに個別に配備された第２の閉止弁、６ｃは水流路１６ｃに個別に配備された第３の閉止弁であり、これらが個別に開閉されることにより循環水の流路を制限したり選択的に切換えるようになっている。
１０は冷媒の高圧側圧力を検出する第３の圧力検出装置、１１は冷媒の低圧側圧力を検出する第４の圧力検出装置であり、冷房運転時には第３の圧力検出装置で検出される高圧圧力が所定の圧力になるように第１ないし第６の開閉弁４ａ，４ｂ，４ｃ，５ａ，５ｂ，５ｃを制御して冷媒の流路を開閉すると共に、第１ないし第３の閉止弁６ａ，６ｂ，６ｃを制御して循環水の流路を開閉する。また、暖房運転時には第４の圧力検出装置１１で検出される低圧圧力が所定の圧力になるように第１ないし第６の開閉弁４ａ，４ｂ，４ｃ，５ａ，５ｂ，５ｃを制御して冷媒の流路を開閉すると共に、第１ないし第３の閉止弁６ａ，６ｂ，６ｃを制御して循環水の流路を開閉する。

また、室内機Ｂ，Ｃ，Ｄにおいて、８ａ，８ｂ，８ｃは利用側熱交換器、７ａ，７ｂ，７ｃは冷媒流量制御装置である。これらの冷媒流量制御装置７ａ，７ｂ，７ｃは利用側熱交換器８ａ，８ｂ，８ｃ近傍の冷媒回路に配備され、冷房時はスーパーヒート量、暖房時はサブクール量に基づいて利用側熱交換器８ａ，８ｂ，８ｃを流通する冷媒を絞り制御するようになっている。上記したように、圧縮機１と、３基の熱交換器３ａ，３ｂ，３ｃを有する熱源機側水熱交換器３と、冷媒流量制御装置７ａ，７ｂ，７ｃと、利用側熱交換器８ａ，８ｂ，８ｃとから、冷媒を循環させる冷媒回路が構成されている。
４３は各熱交換器３ａ，３ｂ，３ｃで熱交換された循環水を所定温度に戻す恒温槽であり、水流入側に出水路４２が接続され水流出側に給水路４１が接続されている。給水路４１には循環水を送水するためのポンプ４４が配備されている。２０は閉止弁６ａ，６ｂ，６ｃを開閉駆動する制御部である。但し、制御部２０は、閉止弁６ａ，６ｂ，６ｃ以外に、開閉弁４ａ，４ｂ，４ｃ，５ａ，５ｂ，５ｃ、冷媒流量制御装置７ａ，７ｂ，７ｃも駆動制御するが、これらへの接続制御線の図示は省略している。

このように構成された発明の実施形態１について、その動作を説明する。まず、図２を用いて冷房運転の場合について説明する。同図に実線矢印で示すように、圧縮機１より吐出された高温高圧の冷媒ガスは四方切換弁２を通り、熱源機側水熱交換器３で循環水と熱交換して凝縮液化された後、各室内機Ｂ，Ｃ，Ｄに流入する。各室内機Ｂ，Ｃ，Ｄに流入した冷媒は、各利用側熱交換器８ａ，８ｂ，８ｃの出口のスーパーヒート量により制御される冷媒流量制御装置７ａ，７ｂ，７ｃにより低圧まで減圧されたのち、各利用側熱交換器８ａ，８ｂ，８ｃで室内空気との熱交換により蒸発してガス化し室内を冷房する。そして、このガス状態となった冷媒は、熱源機Ａの四方切換弁２、アキュムレータ９を経て圧縮機１に吸入される冷媒循環サイクルを構成し、冷房運転を行う。

この冷房運転で、利用側の空調負荷が小さい場合、あるいは循環水量が多い場合、あるいは循環水温が低い場合などには、冷媒の凝縮圧力、すなわち第３の圧力検出装置１０で検出される高圧側圧力が低下し、適正な冷媒過冷却度を維持できなくなる。そこで、制御部２０は第１ないし第６の開閉弁４ａ，４ｂ，４ｃ，５ａ，５ｂ，５ｃを操作して、第１ないし第３の熱交換器３ａ，３ｂ，３ｃへの冷媒の流通を任意に閉止することで熱交換量を低下させ、凝縮圧力、すなわち高圧圧力の低下を防止する。このとき同時に、制御部２０が第１ないし第３の閉止弁６ａ，６ｂ，６ｃを第１ないし第６の開閉弁４ａ，４ｂ，４ｃ，５ａ，５ｂ，５ｃと同期して操作することで、第１ないし第３の熱交換器３ａ，３ｂ，３ｃへ流通する循環水も任意に通水停止させる。すなわち、制御部２０は、第１の熱交換器３ａへの冷媒および循環水の流通を止める場合には、第１の開閉弁４ａと第４の開閉弁５ａを閉止すると共に第１の閉止弁６ａを閉止する。第２の熱交換器３ｂへの冷媒および循環水の流通を止める場合には、第２の開閉弁４ｂと第５の開閉弁５ｂを閉止すると共に第２の閉止弁６ｂを閉止する。第３の熱交換器３ｃへの冷媒および循環水の流通を止める場合には、第３の開閉弁４ｃと第６の開閉弁５ｃを閉止すると共に第３の閉止弁６ｃを閉止するのである。

次に、図３を用いて暖房運転の場合について説明する。同図に破線矢印で示すように、圧縮機１より吐出された高温高圧の冷媒ガスは、四方切換弁２を通り、各室内機Ｂ，Ｃ，Ｄに流入し、室内空気と熱交換して凝縮液化し、室内を暖房する。そして、凝縮液化した冷媒は、各利用側熱交換器８ａ，８ｂ，８ｃの出口サブクール量により制御される冷媒流量制御装置７ａ，７ｂ，７ｃを通って低圧まで減圧される。減圧後の冷媒は熱源機Ａの熱源機側水熱交換器３に流入し、ここで循環水と熱交換して蒸発しガス状態となる。ガス状態の冷媒は、四方切換弁２、アキュムレータ９を経て圧縮機１に吸入される冷媒循環サイクルを構成し、暖房運転を行う。

この暖房運転で、利用側の空調負荷が小さい場合、あるいは循環水温が高い場合などには、冷媒の蒸発圧力、すなわち第４の圧力検出装置１１で検出される低圧側圧力が上昇し、圧縮機において適正な圧縮比が維持できなくなる。そこで、制御部２０は第１ないし第６の開閉弁４ａ，４ｂ，４ｃ，５ａ，５ｂ，５ｃを操作して、第１ないし第３の熱交換器３ａ，３ｂ，３ｃへの冷媒流通を任意に閉止することで熱交換量を低下させ、蒸発圧力、すなわち低圧圧力の上昇を防止する。このとき同時に、制御部２０が第１ないし第３の閉止弁６ａ，６ｂ，６ｃを第１ないし第６の開閉弁４ａ，４ｂ，４ｃ，５ａ，５ｂ，５ｃと同期して操作することで、第１ないし第３の熱交換器３ａ，３ｂ，３ｃへ流通する循環水も任意に通水停止させる。すなわち、制御部２０は、第１の熱交換器３ａへの冷媒および循環水の流通を止める場合には、第１の開閉弁４ａと第４の開閉弁５ａを閉止すると共に第１の閉止弁６ａを閉止する。第２の熱交換器３ｂへの冷媒および循環水の流通を止める場合には、第２の開閉弁４ｂと第５の開閉弁５ｂを閉止すると共に第２の閉止弁６ｂを閉止する。第３の熱交換器３ｃへの冷媒および循環水の流通を止める場合には、第３の開閉弁４ｃと第６の開閉弁５ｃを閉止すると共に第３の閉止弁６ｃを閉止するのである。
上記のように、この実施形態の空気調和装置によれば、制御部２０により、任意の閉止弁６ａ，６ｂ，６ｃを個別に開閉することができ、各熱交換器３ａ，３ｂ，３ｃの水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃを流れる循環水量を適正な範囲に維持することができる。これにより、熱源機側水熱交換器３の水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃの腐食を防止でき、熱源機側水熱交換器３への循環水量を低減し、循環水供給用のポンプ４４の動力エネルギーを低減して省エネルギー化を図ることが可能となる。

実施の形態２．
以下、この発明の実施形態２を説明する。
図４はこの発明の実施形態２に係わる空気調和装置の冷媒回路を中心とする全体構成の一例を示すものである。
図４に示した空気調和装置は実施形態１の空気調和装置（図１〜図３）とほぼ同じ構成であるため、共通の構成要素については説明を省略する。一方で、この実施形態の空気調和装置が実施形態１の空気調和装置と構成の異なるところは、給水路４１に熱源機側熱交換器３入側の循環水の水圧を検出する第１の圧力検出装置１２を設け、出水路４２に熱源機側熱交換器３出側の循環水の水圧を検出する第２の圧力検出装置１３を設けるとともに、制御部２０が、第１の圧力検出装置１２で検出された水圧と第２の圧力検出装置１３で検出された水圧とに基づいて水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃの閉止弁６ａ，６ｂ，６ｃを開閉駆動するように構成されていることである。すなわち、第１の圧力検出装置１２と、第２の圧力検出装置１３と、制御部２０（第１の制御手段の例）の前記機能とから、水速検出手段４５が実現される。尚、この実施形態２以降の実施形態においても図１に示した恒温層４３およびポンプ４４を備えているが、これらの図示は省略する。

制御部２０の記憶部には、図５、図６、図７にそれぞれ示した関係を表わす関係データが記憶されている。ここで、図５は熱源機側水熱交換器３における循環水量ＶＷと循環水出入口の水圧差ΔＰとの関係を、循環水が流れている水流路数をパラメータとして示した図であり、循環水量ＶＷが多いほど循環水出入口の水圧差ΔＰが大きくなる特性があり、出入口循環水の水圧差ΔＰから循環水量ＶＷを算出できるようになっている。図６は熱源機側水熱交換器３における循環水量ＶＷと水流路の水速Ｖとの関係を、循環水が流れている水流路数をパラメータとして示した図であり、循環水量ＶＷが多いほど水速Ｖが大きくなり、循環水量ＶＷから熱源機側水熱交換器３の水速Ｖを算出できるようになっている。また、図７は熱源機側水熱交換器３における水速Ｖと循環水中を浮遊する不純物が水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃの内面に付着する量との関係を示した図であり、水速Ｖが遅いほど不純物が付着する量が多くなっている。

そこで、制御部２０は、図５、図６に示した関係と、第１の圧力検出装置１２で検出された水圧と第２の圧力検出装置１３で検出された水圧との水圧差ΔＰにより、運転中の水速Ｖを演算し、得られた水速Ｖが予め設定されている水速下限値Ｖ１を下回ると、第１ないし第３の閉止弁６ａ，６ｂ，６ｃを任意に閉止して循環水の流れる水流路数を減少させることで、水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃ内を流通する水速Ｖが過度に低下せず所定速度範囲ＶＲ内に収まるように制御する。
また、制御部２０は、図５、図６に示した関係と、第１の圧力検出装置１２で検出された水圧と第２の圧力検出装置１３で検出された水圧との水圧差ΔＰにより、運転中の水速Ｖを演算し、得られた水速Ｖが予め設定されている水速上限値Ｖ２を上回ると、第１ないし第３の閉止弁６ａ,６ｂ,６ｃを任意に開弁して循環水の流れる水流路数を増加させることで、水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃ内を流通する水速Ｖが過度に上昇せず所定速度範囲ＶＲ内に収まるように制御する。

すなわち、この実施形態の空気調和装置では、検出された熱源機側水熱交換器３の入側と出側の水圧差ΔＰが、予め設定されている所定値ΔＰ１以下になったとき（すなわち水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃの水速Ｖが所定速度範囲ＶＲ内に収まっていないとき）、これまで開いていたいずれかの水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃの閉止弁６ａ，６ｂ，６ｃを閉止して水の流通する水流路数を減らすことにより、水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃの水速Ｖを所定速度範囲ＶＲ内に維持できる。これにより、水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃの内面に水中を浮遊する不純物が付着することを防止して、水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃに発生する孔食を防ぐことができる。一方、熱源機側水熱交換器３の水圧差ΔＰが、予め設定されている水圧差の所定値ΔＰ２を超えたとき（すなわち水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃの水速Ｖが所定速度範囲ＶＲ内に収まっていないとき）は、これまで閉止されていたいずれかの水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃの閉止弁６ａ，６ｂ，６ｃを開いて水の流通する水流路数を増やすことにより、熱源機側水熱交換器３の水速Ｖを所定速度範囲ＶＲ内に維持できる。これにより、熱源機側水熱交換器３に高速の水を通した場合のように水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃの内面に発生する潰食を防止できる。
因みに、水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃの管内径が２３ｍｍの場合、所定値ΔＰ１は１０ｋＰａ、所定値ΔＰ２は３０ｋＰａ、水速下限値Ｖ１は１ｍ／ｓｅｃ、水速上限値Ｖ２は２ｍ／ｓｅｃであった。

実施の形態３．
以下、この発明の実施形態３を説明する。
図８はこの発明の実施形態３に係わる空気調和装置の冷媒回路を中心とする全体構成の一例を示すものである。
図８に示した空気調和装置は実施形態１の空気調和装置（図１〜図３）とほぼ同じ構成であるため、共通の構成要素については説明を省略する。一方で、この実施形態の空気調和装置が実施形態１の空気調和装置と構成の異なるところは、外部から制御指令を制御部２０に設定入力するための設定入力手段１７を備えていることと、制御部２０が設定入力手段１７から設定入力された制御指令信号に応じていずれかの水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃの閉止弁６ａ，６ｂ，６ｃを閉止または開放するように構成されている。ことである。かかる設定入力手段１７としては、例えばキーボード、マウス、通信端末などが挙げられる。

この実施形態によれば、空気調和装置の例えばメンテナンス時などにおいて、各熱交換器３ａ，３ｂ，３ｃの水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃの汚れを清掃する場合、水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃのいずれかを開閉駆動するための制御指令信号を設定入力手段１７を用いて外部から制御部２０に設定入力することができる。そこで、制御部２０（第２の制御手段の例）は、設定入力された制御指令信号の指令内容に応じて、第１ないし第３の閉止弁６ａ，６ｂ，６ｃを任意に閉止して循環水の流れる水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃの数を減少させる。これにより、個々の熱交換器３ａ，３ｂ，３ｃを流れる循環水の水速を高めて、循環水の持つせん断力により、水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃの内面に付着していた不純物を除去することができる。このとき、給水量を変化させなくて済み、循環水の水量は一定のままであるため、循環水の水量を上げるためにポンプ４４の動力を上げて多大なエネルギーを消費するといったことが必要でない。

実施の形態４．
以下、この発明の実施形態４を説明する。
図９はこの発明の実施形態４に係わる空気調和装置の冷媒回路を中心とする全体構成の一例を示すものである。
図９に示した空気調和装置は実施形態２の空気調和装置（図４）とほぼ同じ構成であるため、共通の構成要素については説明を省略する。一方で、この実施形態の空気調和装置が実施形態２の空気調和装置と構成の異なるところは、給水路４１に熱源機側熱交換器３入側の循環水の水温を検出する第１の温度検出装置１４を設け、出水路４２に熱源機側熱交換器３出側の循環水の水温を検出する第２の温度検出装置１５を設け、制御部２０が熱源機側熱交換器３の熱交換効率を演算して各閉止弁６ａ，６ｂ，６ｃを駆動制御するように構成されていることである。

以下に、この実施形態４における制御部２０の制御動作を図１０のフローチャートも併用して説明する。
熱源機側熱交換器３の汚れ判定の判定要求が制御部２０に入力されると（図１０のステップＳ１）、制御部２０は、図５に示した関係データと、第１の圧力検出装置１２で検出された水圧と第２の圧力検出装置１３で検出された水圧との水圧差△Ｐとに基づいて、運転中に流通する循環水の水量ＶＷを算出する（Ｓ２）。同時に、第３の圧力検出装置１０で検出された冷媒の高圧側圧力から冷媒の凝縮温度ＴＣを算出しておく。制御部２０は、これらの算出値ＶＷ，ＴＣと、第１の温度検出装置１４で検出された熱源機側熱交換器３入側の循環水の水温ＴＷ２と、第２の温度検出装置１５で検出された熱源機側熱交換器３出側の循環水の水温ＴＷ１と、熱源機側熱交換器３の伝熱面積Ａと、水の比熱ＣＰＷとから、熱源機側熱交換器３の熱通過率ＫＣを下式を用いて演算する（Ｓ３）。
KC＝−（CPW×VW）／A×LN{（TC−TW2）／（TC−TW1）}
続いて、制御部２０は、上記の演算にて得られた熱通過率ＫＣと、予め設定されている熱交換器固有の熱通過率Ｋ０との比として、熱源機側熱交換器３の熱交換効率ηｃを算出する（Ｓ４）。この熱交換効率ηｃが予め設定されている初期値ηｃ０（所定効率値）よりも低い場合（Ｓ５のＹＥＳ）に、制御部２０（第３の制御手段の例）は熱源機側熱交換器３の水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃが汚れていると判定し、熱源機側熱交換器３が汚れていることを示す汚れ警報を発信して外部に知らしめる（Ｓ６）。同時に、第１ないし第３の閉止弁６ａ，６ｂ，６ｃのいずれかを任意に閉止して循環水の流通する水流路の数を減少させる。これにより、個々の水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃを流れる循環水の水速を高めて、循環水の持つせん断力により、水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃの内面に付着した不純物を除去することができる。
また、上記の演算により熱源機側熱交換器３が汚れていると判定した場合、その旨の情報データを熱源機Ａの制御部２０に出力して表示させたり、伝送線などの有線、あるいは無線を利用してリモコンあるいは管理システムに表示させることもできるため、腐食が進行して水漏れなどが発生する前に、洗浄作業などのメンテナンスを未然に実施することが可能となる。

尚、上記では熱源機側水熱交換器３に供給される水として恒温槽４３を経由する循環水を用いたが、本発明では循環水に限る必要はなく、例えば熱源機側水熱交換器３で熱交換に使用した後の水をそのまま放流する態様でも構わない。
また、上記では、熱源機側熱交換器３の出入口の水圧差に基づいて水流路の水速を検出する水速検出手段４５を例示したが、本発明の水速検出手段としては熱源機側熱交換器３の出入口の水圧差に基づくものに限らない。例えば、他の水速検出機構、例えば流速計を水流路に直に設けてもよく、この水速検出機構で検出された水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃの水速Ｖが、予め設定されている所定速度範囲ＶＲ内に収まるように、いずれかの水流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃの閉止弁６ａ，６ｂ，６ｃを開閉して水の流通する水流路数を変更するように、制御部２０の機能を実現してもよい。

本発明の実施形態１に係る空気調和装置の冷媒回路図である。 本発明の実施形態１に係る冷房運転の冷媒流れ状態を示す説明図である。 本発明の実施形態１に係る暖房運転の冷媒流れ状態を示す説明図である。 本発明の実施形態２に係る空気調和装置の冷媒回路図である。 本発明の実施形態２に係る熱源機側水熱交換器における出入口の水圧差と循環水量との関係を示す図である。 本発明の実施形態２に係る熱源機側水熱交換器における循環水量と水速との関係を示す図である。 本発明の実施形態２に係る熱源機側水熱交換器の水流路内部における不純物付着・沈殿量と水速との関係を示す図である。 本発明の実施形態３に係る空気調和装置の冷媒回路図である。 本発明の実施形態４に係る空気調和装置の冷媒回路図である。 本発明の実施形態４に係る制御部の処理手順を示すフローチャートである。 従来技術に係る空気調和装置の冷媒回路図である。

符号の説明

１ 圧縮機、３ａ 第１の熱交換器、３ｂ 第２の熱交換器、３ｃ 第３の熱交換器、３ 熱源機側熱交換器、６ａ 第１の閉止弁、６ｂ 第２の閉止弁、６ｃ 第３の閉止弁、７ａ，７ｂ，７ｃ 冷媒流量制御装置、８ａ，８ｂ，８ｃ 利用側熱交換器、１０ 第３の圧力検出装置、１２ 第１の圧力検出装置、１３ 第２の圧力検出装置、１４ 第１の温度検出装置、１５ 第２の温度検出装置、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ 水流路、１７ 設定入力手段、２０ 制御部（第１の制御手段、第２の制御手段、第３の制御手段）、４１ 給水路、４２ 出水路、４５ 水速検出手段、ΔＰ 水圧差、ΔＰ１ 所定値、ΔＰ２ 所定値、Ｖ 水速、ＶＲ 所定速度範囲、ηｃ 熱交換効率、ηｃ０ 所定効率値。

Claims (6)

1. 圧縮機と、それぞれ並列に接続された複数の熱交換器を有する熱源機側水熱交換器と、冷媒流量制御装置と、利用側熱交換器とを順次接続して冷媒を循環させる冷媒回路を備えて成り、上記熱源機側水熱交換器の各熱交換器に、冷媒との間で熱交換する水を流通させる水流路がそれぞれ設けられ、全ての水流路は各熱交換器の入側で給水路から分岐して各熱交換器を通り各熱交換器の出側で出水路に合流するように形成され、上記各水流路に、当該水流路を開閉する閉止弁が個々に配備されていることを特徴とする空気調和装置。
2. 水流路の水速を検出する水速検出手段と、上記水速検出手段で検出された水流路の水速が、予め設定されている所定速度範囲内に収まるように、いずれかの水流路の閉止弁を開閉して水の流通する水流路数を変更する第１の制御手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 水速検出手段は、熱源機側水熱交換器入側の水圧を検出する第１の圧力検出装置と、熱源機側水熱交換器出側の水圧を検出する第２の圧力検出装置とを含んで成り、第１の制御手段は、上記第１の圧力検出装置で検出された水圧と上記第２の圧力検出装置で検出された水圧との水圧差が、予め設定されている所定値以下になったとき、開いていたいずれかの水流路の閉止弁を閉止して水の流通する水流路数を減らすように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の空気調和装置。
4. 水速検出手段は、熱源機側水熱交換器入側の水圧を検出する第１の圧力検出装置と、熱源機側水熱交換器出側の水圧を検出する第２の圧力検出装置とを含んで成り、第１の制御手段は、上記第１の圧力検出装置で検出された水圧と上記第２の圧力検出装置で検出された水圧との水圧差が、予め設定されている所定値を超えたとき、閉止していたいずれかの水流路の閉止弁を開いて水の流通する水流路数を増やすように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の空気調和装置。
5. 外部から制御指令を設定入力するための設定入力手段と、上記設定入力手段から設定入力された制御指令信号に応じていずれかの水流路の閉止弁を閉止または開放する第２の制御手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
6. 熱源機側水熱交換器入側の水圧を検出する第１の圧力検出装置と、熱源機側水熱交換器出側の水圧を検出する第２の圧力検出装置と、上記熱源機側水熱交換器入側の水温を検出する第１の温度検出装置と、上記熱源機側水熱交換器出側の水温を検出する第２の温度検出装置と、冷媒回路の高圧側の冷媒圧力を検出する第３の圧力検出装置とを備え、上記第３の圧力検出装置で検出された冷媒圧力から冷媒の凝縮温度を演算し、得られた凝縮温度と、上記第１の温度検出装置で検出された水温と上記第２の温度検出装置で検出された水温との水温差と、上記第１の圧力検出装置で検出された水圧と上記第２の圧力検出装置で検出された水圧との水圧差とに基づいて、上記熱源機側水熱交換器の熱交換効率を演算し、得られた熱交換効率が、予め設定されている所定効率値よりも低くなったとき、いずれかの水流路の閉止弁を閉止して水の流通する水流路数を減らす第３の制御手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。

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