JP2008215647A - 空気調和装置の運転方法及び空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】起動時に円滑に冷媒を循環させることができる空気調和装置及びその運転方法を提供すること。
【解決手段】一次系冷媒サイクル11には、冷媒を圧縮して循環させる圧縮機14と、冷媒流の方向を暖房サイクルと冷房サイクルとに切り換える四方弁15とが設けられ、二次系冷媒サイクル12には、冷媒を循環させる超臨界ポンプ22が設けられ、空調開始前に、超臨界ポンプ22を停止させた状態、かつ、前記一次系冷媒サイクル11を冷房サイクル方向に切り換えた状態で前記圧縮機14を駆動することにより、前記冷媒間熱交換器25の一次系冷媒サイクル側に冷却した冷媒を流し、これにより該冷媒間熱交換器25の二次系冷媒サイクル12中の冷媒を凝縮させて液冷媒を作る準備運転を行ない、その後前記超臨界ポンプ22を起動して空調を開始する。
【選択図】図1
【解決手段】一次系冷媒サイクル11には、冷媒を圧縮して循環させる圧縮機14と、冷媒流の方向を暖房サイクルと冷房サイクルとに切り換える四方弁15とが設けられ、二次系冷媒サイクル12には、冷媒を循環させる超臨界ポンプ22が設けられ、空調開始前に、超臨界ポンプ22を停止させた状態、かつ、前記一次系冷媒サイクル11を冷房サイクル方向に切り換えた状態で前記圧縮機14を駆動することにより、前記冷媒間熱交換器25の一次系冷媒サイクル側に冷却した冷媒を流し、これにより該冷媒間熱交換器25の二次系冷媒サイクル12中の冷媒を凝縮させて液冷媒を作る準備運転を行ない、その後前記超臨界ポンプ22を起動して空調を開始する。
【選択図】図1
Description
本発明は、空気調和装置の運転方法及び空気調和装置に関し、特に冷媒として二酸化炭素(CO2)を用いたものに好適な空気調和装置に関する。
現状の直膨式空気調和装置では圧縮機から潤滑油が冷媒と共に徐々に流出する。この冷媒回路への潤滑油の流出を防止するために、圧縮機吐出管へのオイルセパレーターの設置や、定期的な油戻し運転の実施等の対策が必要となる。
しかし、近年ビルなどに設置される空気調和装置は大型化が進み、室内・外接続配管も長配管化しているため、上述の対策では潤滑油の流出を完全に防ぎきることはできない。さらに、室内機が十数台設置される場合においては、容量・型式・運転状態の組み合わせが多数存在し、ヘッド差・接続配管長も複雑であることから、上述の対策では空気調和装置の性能損失を招く可能性がある。
しかし、近年ビルなどに設置される空気調和装置は大型化が進み、室内・外接続配管も長配管化しているため、上述の対策では潤滑油の流出を完全に防ぎきることはできない。さらに、室内機が十数台設置される場合においては、容量・型式・運転状態の組み合わせが多数存在し、ヘッド差・接続配管長も複雑であることから、上述の対策では空気調和装置の性能損失を招く可能性がある。
そこで、室内側を二次冷媒化し、圧縮機及び室外側の一次系冷媒サイクルと冷媒サイクルを独立させることにより、長配管時の信頼性を確保することができる。また、二次冷媒システムとしてCO2を用いることで、駆動動力(二次側圧力損失)を低減できるという利点を有する(例えば特許文献1参照)。
特許第3599770号公報
このシステムの場合、二次側冷媒を超臨界状態で循環させるポンプとして超臨界ポンプを用いるため、起動時には超臨界ポンプの前後を液冷媒で満たす必要がある。しかしながら、起動時には十分な液冷媒が確保されない場合があり、円滑な起動が困難な場合があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、起動時に円滑に冷媒を循環させることができる空気調和装置及びその運転方法を提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、室外気と冷媒とを熱交換する冷媒サイクルを有する一次系冷媒サイクルと、室内気と冷媒とを熱交換する冷媒サイクルを有する二次系冷媒サイクルとを、前記各冷媒サイクルが独立した状態で備え、さらに前記一次系冷媒サイクルと二次系冷媒サイクルとの間で互いの冷媒を熱交換する冷媒間熱交換器を備えた空気調和装置の運転方法において、前記一次系冷媒サイクルには、冷媒を少なくとも冷房方向に循環させる圧縮機が設けられ、前記二次系冷媒サイクルには、冷媒を循環させる超臨界ポンプが設けられ、空調開始前に、前記超臨界ポンプを停止させた状態で、前記圧縮機により前記一次系冷媒サイクルの冷媒を冷房方向に流すことにより、前記冷媒間熱交換器の一次系冷媒サイクル側に冷却冷媒を流し、これにより該冷媒間熱交換器の二次系冷媒サイクル中の冷媒を凝縮させて液冷媒を作る準備運転を行ない、その後前記超臨界ポンプを起動して空調を開始することを特徴とする。
起動前に二次側の超臨界ポンプを液冷媒で満たす必要であるため、このようにして二次側の冷媒を冷媒間熱交換器にて冷却することにより液冷媒を作り出す。その後で空調を開始する。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の空気調和装置の運転方法において、室外温度が室内温度よりも所定の閾値以上低い場合、前記準備運転を行なわずに空調を開始することを特徴とする。
室外温度が上記の条件を満たす場合、前記冷媒間熱交換器に二次側の冷媒が凝縮していると判定し、上記の準備運転を行なう必要がないとみなす。
請求項3に記載の発明は、室外気と冷媒とを熱交換する冷媒サイクルを有する一次系冷媒サイクルと、室内気と冷媒とを熱交換する冷媒サイクルを有する二次系冷媒サイクルとを、前記各冷媒サイクルが独立した状態で備え、さらに前記一次系冷媒サイクルと二次系冷媒サイクルとの間で互いの冷媒を熱交換する冷媒間熱交換器を備えた空気調和装置において、前記一次系冷媒サイクルには、冷媒を少なくとも冷房方向に循環させる圧縮機が設けられ前記二次系冷媒サイクルには、冷媒を循環させる超臨界ポンプが設けられ、前記二次系冷媒サイクルにて冷媒を導く冷媒配管は、前記冷媒間熱交換器のヘッド以上の高さを持つトラップを前記超臨界ポンプの上流側に位置して備えていることを特徴とする。
トラップとは、冷媒配管が高さ方向に蛇行したものであって、冷媒間熱交換器の高さ以上まで上昇し、次いで下降した後に冷媒間熱交換器側に接続した配管の形状である。冷媒間熱交換器で凝縮した二次系冷媒サイクルの冷媒は、トラップにより流れ出すことが抑制され、超臨界ポンプに液冷媒を供給することが可能となる。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の空気調和装置において、前記超臨界ポンプの回転方向が可逆であり、前記超臨界ポンプの両側に前記トラップが設けられたことを特徴とする。
本発明によれば、冷媒流れがポンプ両側であるから、両方にトラップを設け、液冷媒が流れ出ないようにする。
請求項5に記載の発明は、室外気と冷媒とを熱交換する冷媒サイクルを有する一次系冷媒サイクルと、室内気と冷媒とを熱交換する冷媒サイクルを有する二次系冷媒サイクルとを、前記各冷媒サイクルが独立した状態で備え、さらに前記一次系冷媒サイクルと二次系冷媒サイクルとの間で互いの冷媒を熱交換する冷媒間熱交換器を備えた空気調和装置において、前記一次系冷媒サイクルには、冷媒を少なくとも冷房方向に循環させる圧縮機が設けられ、前記二次系冷媒サイクルには、冷媒を循環させる超臨界ポンプが設けられ、前記二次系冷媒サイクルにて冷媒を導く冷媒配管は、液冷媒が貯留される貯留タンクを前記超臨界ポンプの上流側に位置して備えていることを特徴とする。
貯留タンクは、超臨界ポンプの上流側の冷媒配管から分岐して冷媒を導く流路先端に設けることができる。貯留タンクを設けることで十分な量の液冷媒を確保する。
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の空気調和装置において、前記超臨界ポンプの回転方向が可逆であり、前記超臨界ポンプの両側の冷媒配管に、前記貯留タンクが接続されていることを特徴とする。
本発明によれば、冷媒流れがポンプ両側であるから、いずれの回転方向でも、超臨界ポンプに十分な量の液冷媒を供給することが可能となる。
請求項7に記載の発明は、請求項5または請求項6に記載の空気調和装置において、前記貯留タンクを開閉する遮断弁と、該遮断弁の開閉を制御する制御部とを備え、前記制御部は、空調運転停止中において、室外気温度が所定温度よりも低い場合は前記遮断弁を開いて冷媒を前記貯留タンクに溜め、室外気温度が所定温度よりも高い場合は該遮断弁を閉じておくことで冷媒を該貯留タンクから逃がさないように制御することを特徴とする。
本発明により、貯留タンクに十分な量の液冷媒を溜めておくことができる。超臨界ポンプ駆動時には遮断弁を開き、円滑な冷媒循環となるように液冷媒を供給する。
請求項8に記載の発明は、室外気と冷媒とを熱交換する冷媒サイクルを有する一次系冷媒サイクルと、室内気と冷媒とを熱交換する冷媒サイクルを有する二次系冷媒サイクルとを、前記各冷媒サイクルが独立した状態で備え、さらに前記一次系冷媒サイクルと二次系冷媒サイクルとの間で互いの冷媒を熱交換する冷媒間熱交換器を備えた空気調和装置において、前記一次系冷媒サイクルには、冷媒を少なくとも冷房方向に循環させる圧縮機が設けられ前記二次系冷媒サイクルには、冷媒を循環させる超臨界ポンプが設けられ、空調開始前に、前記超臨界ポンプを停止させた状態で、前記圧縮機により前記一次系冷媒サイクルの冷媒を冷房方向に流すことにより、前記冷媒間熱交換器の一次系冷媒サイクル側に冷却した冷媒を流し、これにより該冷媒間熱交換器の二次系冷媒サイクル中の冷媒を凝縮させて液冷媒を作る準備運転を行ない、その後前記超臨界ポンプを起動して空調を開始する制御部が設けられていることを特徴とする。
さらに、制御部は、室外温度が室内温度よりも所定の閾値以上低い場合、前記準備運転を行なわずに空調を開始するようにしてもよい。さらに、前記二次系冷媒サイクルにて冷媒を導く冷媒配管は、前記超臨界ポンプの上流側に位置して、部分的に前記冷媒間熱交換器のヘッド以上の高さを持つトラップを備え、液冷媒が貯留される貯留タンクを備え、前記貯留タンクは遮断弁を備え、前記制御部は、空調運転停止中において、室外気温度が所定温度より低い場合は前記遮断弁を開いて冷媒を前記貯留タンクに溜め、室外気温度が所定温度より高い場合は該遮断弁を閉じておくことで冷媒を該貯留タンクから逃がさないように制御するようにしてもよい。
本発明の空気調和装置及び空気調和装置の運転方法によれば、空調開始前に超臨界ポンプの前後を液冷媒で満たすことができるため、ポンプ起動時に円滑に冷媒を循環させることができる。
<第1実施形態>
以下に、本発明に係る空気調和装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図1に本実施形態に係る空気調和装置の系統図を示した。図1において、符号1は空気調和装置、符号2は室外機であり、通常ビルの屋上等に設置される。室外機2は、冷媒が循環する一次系冷媒サイクル11を備える。さらに、空気調和装置1はビル内の各フロア等に設置される室内熱交換器5を複数台備える。各室内熱交換器5は室外機2との間で二次系冷媒サイクル12を形成している。
以下に、本発明に係る空気調和装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図1に本実施形態に係る空気調和装置の系統図を示した。図1において、符号1は空気調和装置、符号2は室外機であり、通常ビルの屋上等に設置される。室外機2は、冷媒が循環する一次系冷媒サイクル11を備える。さらに、空気調和装置1はビル内の各フロア等に設置される室内熱交換器5を複数台備える。各室内熱交換器5は室外機2との間で二次系冷媒サイクル12を形成している。
一次系冷媒サイクル11と二次系冷媒サイクル12とでは冷媒系統が独立しており、一次系冷媒サイクル11では例えば炭化水素冷媒、二次系冷媒サイクル12では例えばCO2冷媒が使用される。
一次系冷媒サイクル11は、冷媒が流動する冷媒配管13、圧縮機14、四方弁15、室外側熱交換器16、及び、絞り弁17が設けられている。二次系冷媒サイクル12は、冷媒が流動する冷媒配管20,冷媒配管20に対して互いに並列に設けられた前述の室内熱交換器5、各室内熱交換器5に設けられた室内ファン5a、各室内熱交換器5の出入り口両側に設けられた開閉弁21、冷媒を循環させる超臨界ポンプ22、超臨界ポンプ22での冷媒圧力を検出する圧力センサ23が設けられている。超臨界ポンプ22は室外機2内部に設けられる。室外機2は屋上に設置されているため、冷媒配管20は垂直方向の敷設距離が長い(例えば30m等)。
さらに、一次系冷媒サイクル11と二次系冷媒サイクル12との冷媒間で熱交換を行なう冷媒間熱交換器25が室外機2内部に設けられている。また、空気調和装置1を制御する制御部30が設けられている。
上記構成の空気調和機において、一次系冷媒サイクル11では、四方弁15を切り換えることにより、暖房運転時には冷媒を破線矢印方向に流し、冷房運転時には冷媒を実線矢印方向に流すことができるようになっている。
暖房運転時には以下のような動作をする。一次系冷媒サイクル11の冷媒は、順に、圧縮機14、四方弁15、冷媒間熱交換器25、絞り弁17、及び、室外側熱交換器16の経路で流れる。二次系冷媒サイクル12の冷媒は、超臨界ポンプ22により、冷媒間熱交換器25及び各室内熱交換器5を循環する。この場合、圧縮機14から吐出された高温・高圧の冷媒ガスは、四方弁15を経て、凝縮器として作用する冷媒間熱交換器25に入る。ここで二次系冷媒サイクル12の冷媒と熱交換して凝縮、液化することにより、二次系冷媒サイクル12の冷媒を加熱する。二次系冷媒サイクル12の冷媒は各室内熱交換器5にて放熱し、暖房を行う。
冷房運転時には、四方弁15を切り換えることにより、以下のような動作をする。冷媒は、順に、圧縮機14、四方弁15、室外側熱交換器16、絞り弁17、冷媒間熱交換器25の経路で流れる。この場合、圧縮機14から吐出された高温・高圧の冷媒ガスは、四方弁15を経て室外側熱交換器16にて、図示しない室外側送風機から送られる空気により冷却されて凝縮、液化する。さらに、上記ガス冷媒は絞り弁17にて膨張して低圧状態となり、蒸発器として作用する冷媒間熱交換器25に入り、二次系冷媒サイクル12側の冷媒と熱交換して蒸発、気化することにより二次系冷媒サイクル12側冷媒を冷却する。二次系冷媒サイクル12の冷媒は各室内熱交換器5にて室内気を冷却し、冷房を行なう。
ここで、液ポンプである超臨界ポンプ22の前後は液冷媒で満たす必要がある。そのため、本実施形態においては以下の構成をさらに備える。
二次系冷媒サイクル12にて冷媒を導く冷媒配管20は、超臨界ポンプ22の上流側に位置して、部分的に前記冷媒間熱交換器25のヘッド以上の高さを持つトラップ35を備えている。トラップ35は、冷媒配管20が高さ方向に蛇行したものであって、冷媒間熱交換器25の高さ以上まで上昇し、次いで下降して冷媒間熱交換器25に接続した配管の形状である。冷媒間熱交換器25で凝縮した二次系冷媒サイクル12の冷媒は、トラップ35により下方の室内熱交換器5側に流れ出すことが抑制され、超臨界ポンプ22に液冷媒を供給することが可能となる。
さらに、空気調和装置1は、トラップ35によりトラップされた液冷媒が貯留される貯留タンク36を備えている。貯留タンク36は、トラップ35と超臨界ポンプ22との間の冷媒配管20から分岐して冷媒を導く分岐配管37の先端に位置している。貯留タンク36は超臨界ポンプ22よりも高さ方向上方に位置している。貯留タンク36を設けることで十分な量の液冷媒を確保する。また、貯留タンク36は遮断弁36aを備える。
以上のように構成された空気調和装置1では、円滑な起動を実現するために、起動前に超臨界ポンプ22に予め液冷媒を供給する。具体的には、制御部30は、空調開始前に、超臨界ポンプ22を停止させた状態、かつ、一次系冷媒サイクル11を冷房サイクル方向に切り換えた状態で圧縮機14を駆動することにより、冷媒間熱交換器25の一次系冷媒サイクル11側に冷却した冷媒を流し、これにより冷媒間熱交換器25の二次系冷媒サイクル12中の冷媒を凝縮させて液冷媒を作る準備運転を行ない、その後超臨界ポンプ22を起動して空調を開始する。以下、この準備運転について詳細に説明する。
図2に制御フローを示した。まずステップS1で運転スイッチがオンとされると、四方弁15を切り換えて一次系冷媒サイクル11を冷房サイクルとし、さらに圧縮機14をオンにする(ステップS2)。これにより、冷媒間熱交換器25の一次系冷媒サイクル11側には冷却された冷媒が流れ、二次系冷媒サイクル12側の冷媒が冷却され、液冷媒が溜められる。液冷媒はトラップ35によりトラップされ、下方の室内熱交換器5側へ流れることが抑制される。したがって液冷媒は冷媒間熱交換器25に溜められ、超臨界ポンプ22の前後は液冷媒で満たされることとなる。
次いでステップS3にて、Lp(一次系冷媒サイクル11の低圧)≦PL(所定の一定値=圧縮機許容下限)を判定する。すなわち、圧力センサ23により検出された冷媒圧力から液冷媒の状態を判定する。YESの場合にはステップS4に進む。NOの場合にはステップS5に進む。ステップS5では、一定時間Tm(例えば10分間の時間制限)が経過したか判定し、時間が経過していない場合にはステップS2に戻り、経過した場合には、ステップS3の条件が満たされなくてもステップS4に進む。
ステップS4では、リモコン設定を判定する。リモコン設定が冷房の場合にはステップS6に進み、超臨界ポンプ22オン、室内ファン5aオンとして室内の冷房を開始する。
ステップS4でリモコン設定が暖房であった場合には、ステップS7に進む。ここで一次系冷媒サイクル11を暖房サイクルに切り換え、さらに圧縮機14をオンとする。ついで超臨界ポンプ22をオンにし(ステップS8)、室内熱交換器5の温度≧Thc(所定の一定値)となるまでステップS7からの処理を繰返す(ステップS9)。なお、このとき室内ファン5aはオフのままとする。すなわち、フィーリング性向上のため二次系冷媒サイクル12の冷媒温度が上昇するまで冷媒を加熱させる。冷媒が十分に加熱された後で室内ファン5aをオンにし、室内の暖房を開始する(ステップS10)。
また、制御部30は停止中に以下の制御を行なう。制御部30は、空調運転停止中において、室外気温度が冷媒凝縮温度以下の場合は遮断弁36aを開いて冷媒を貯留タンク36に溜め、室外気温度が冷媒気化温度以上の場合は遮断弁36aを閉じておくことで冷媒を貯留タンク36から逃がさないように制御する。そして超臨界ポンプ22の運転開始時に遮断弁36aを開とし、円滑な冷媒循環となるように液冷媒を供給する。
このように、本実施形態の空気調和装置及び空気調和装置の運転方法によれば、空調開始前に超臨界ポンプの前後を液冷媒で満たすことができるため、ポンプ起動時に円滑に冷媒を循環させることができる。
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
本実施形態にかかる空気調和装置が第1の実施形態と異なる点は、室外空気温度および室内空気温度検出手段を備えている点である。
なお、上記の温度検出手段を有している点および制御部30による制御が異なる点以外は、上述の第1実施形態と同様であるため、空気調和装置1の構成についての説明は省略し、同じ構成については同じ符号を使用する。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
本実施形態にかかる空気調和装置が第1の実施形態と異なる点は、室外空気温度および室内空気温度検出手段を備えている点である。
なお、上記の温度検出手段を有している点および制御部30による制御が異なる点以外は、上述の第1実施形態と同様であるため、空気調和装置1の構成についての説明は省略し、同じ構成については同じ符号を使用する。
本実施形態では、制御部30は、室外温度が室内温度よりも所定の閾値以上低い場合、前記準備運転を行なわずに空調を開始する。室外温度が室内温度よりも所定の閾値以上低い場合には、室外に設置された超臨界ポンプ22の前後の冷媒は凝縮し、超臨界ポンプ22は液冷媒で満たされているため、前記準備運転は不要のためである。
図3に制御フローを示した。まずステップST1で運転スイッチがオンとされると、室内空気温度Ti1〜Tinを検出する(ステップST2)。(室内空気温度Ti1〜Tinのかわりに室内熱交換器5の温度Th1〜Thnでもよい。)
ステップST3で、室外空気温度Toを検出し、ステップST4で、To≦(Ti1〜Tin)+Tc(またはTo≦(Th1〜Thn)+Tc)を判定する。なお、Tcは所定の閾値であり、通常マイナスの値であり、例えば−3度である。判定がYESの場合、すなわち外気温が十分に低い場合、ステップST5に進む。NOの場合、ステップST6に進む。
ステップST3で、室外空気温度Toを検出し、ステップST4で、To≦(Ti1〜Tin)+Tc(またはTo≦(Th1〜Thn)+Tc)を判定する。なお、Tcは所定の閾値であり、通常マイナスの値であり、例えば−3度である。判定がYESの場合、すなわち外気温が十分に低い場合、ステップST5に進む。NOの場合、ステップST6に進む。
ステップST5に進んだ場合は、上記の準備運転を行なわない。すなわち、リモコン設定が冷房の場合ステップST7に進み、一次系冷媒サイクル11を冷房サイクルとし、圧縮機14をオンとする。その後超臨界ポンプ22をオン、室内ファン5aをオンとし、室内の冷房空調を開始する(ステップST8)。ステップST5でリモコン設定が暖房であった場合、ステップST9で一次系冷媒サイクル11を暖房サイクルに切り換えて圧縮機14をオンとする。次いで超臨界ポンプ22をオンにし(ステップST10)、室内熱交換器5の温度≧Thc(所定の一定値)となるまでステップST10からの処理を繰返す(ステップST11)。なお、このとき室内ファン5aはオフのままとする。すなわち、フィーリング性向上のため二次系冷媒サイクル12の冷媒温度が上昇するまで冷媒を加熱させる。冷媒が十分に加熱された後で室内ファン5aをオンにし、室内の暖房を開始する(ステップST12)。
ステップST4でNOであった場合、ステップST6にて四方弁15を切り換えて一次系冷媒サイクル11を冷房サイクルとし、圧縮機14をオンにする。これにより、冷媒間熱交換器25の一次系冷媒サイクル11側には冷却された冷媒が流れ、二次系冷媒サイクル12側の冷媒が冷却され、液冷媒が溜められる。液冷媒はトラップ35によりトラップされ、下方の室内熱交換器5側へ流れることが抑制される。したがって液冷媒は冷媒間熱交換器25に溜められ、超臨界ポンプ22の前後は液冷媒で満たされることとなる。
次いでステップST13にてリモコン設定が冷房か否かを判定する。リモコン設定が冷房の場合、ステップST14に進む。リモコン設定が暖房の場合、ステップST15に進む。
ステップST15では、Lp(一次系冷媒サイクル11の低圧)≦PL(所定の一定値=圧縮機許容下限)を判定する。すなわち、圧力センサ23により検出された冷媒圧力から液冷媒の状態を判定する。YESの場合にはステップST16に進む。NOの場合にはステップST17に進む。ステップST17では、一定時間Tm(例えば10分間の時間制限)が経過したか判定し、時間が経過していない場合にはステップST6に戻り、経過した場合には、ステップST15の条件が満たされなくてもステップST16に進む。
ステップST16で一次系冷媒サイクル11を暖房サイクルに切り換えて圧縮機14をオンとする。次いで超臨界ポンプ22をオンにし(ステップST17)、室内熱交換器5の温度≧Thc(所定の一定値)となるまでステップST16からの処理を繰返す(ステップST18)。なお、このとき室内ファン5aはオフのままとする。すなわち、フィーリング性向上のため二次系冷媒サイクル12の冷媒温度が上昇するまで冷媒を加熱させる。冷媒が十分に加熱された後で室内ファン5aをオンにし、室内の暖房を開始する(ステップST19)。
ステップST13でリモコン設定が冷房と判定された場合、ステップST14にて室内ファン5aをオンとする。
次いでステップST20にてLp(一次系冷媒サイクル11の低圧)≦PL(所定の一定値=圧縮機許容下限)を判定する。すなわち、圧力センサ23により検出された冷媒圧力から液冷媒の状態を判定する。YESの場合にはステップST22に進む。NOの場合にはステップST21に進む。ステップST21では、一定時間Tm(例えば10分間の時間制限)が経過したか判定し、時間が経過していない場合にはステップST6に戻り、経過した場合には、ステップST20の条件が満たされなくてもステップST22に進む。ここで超臨界ポンプ22オン、室内ファン5aをオン、として室内の冷房を開始する。
また、制御部30は停止中に以下の制御を行なう。制御部30は、空調運転停止中において、室外気温度が冷媒凝縮温度以下の場合は遮断弁36aを開いて冷媒を貯留タンク36に溜め、室外気温度が冷媒気化温度以上の場合は遮断弁36aを閉じておくことで冷媒を貯留タンク36から逃がさないように制御する。そして超臨界ポンプ22の運転開始時に遮断弁36aを開とし、円滑な冷媒循環となるように液冷媒を供給する。
このように、本実施形態の空気調和装置及び空気調和装置の運転方法によれば、空調開始前に超臨界ポンプの前後を液冷媒で満たすことができるため、ポンプ起動時に円滑に冷媒を循環させることができる。また、室外気温が十分に低い場合には、二次系冷媒サイクル12の超臨界ポンプ22前後に十分な液冷媒が既に溜まっている考えられるため、上記の準備運転は行なわず、すぐに超臨界ポンプ22を起動する(ステップST8,ST10)。このため、迅速な起動ができる。
上記各実施形態において、超臨界ポンプ22の回転方向が可逆の場合、超臨界ポンプ22の両側にトラップ35を設けてもよい。すなわち、図4に示したように、超臨界ポンプ22と冷媒間熱交換器25との間にもトラップ35と同様の構成のトラップ135が設けられる。また、冷媒配管20にはトラップ135と超臨界ポンプ22との間に、一端が貯留タンク36に接続する分岐配管137が分岐し、分岐配管37側に遮断弁36aが設けられ、分岐配管137側に遮断弁36bが設けられる。これにより、超臨界ポンプ22の両方の回転方向に対応して液冷媒を貯留タンク36に貯留させることができる。
1…空気調和装置、11…一次系冷媒サイクル、12…二次系冷媒サイクル、14…圧縮機、15…四方弁、16…室外側熱交換器、17…絞り弁、22…超臨界ポンプ、25…冷媒間熱交換器、30…制御部、35…トラップ、36…貯留タンク、36a…遮断弁、36b…遮断弁、135…トラップ
Claims (8)
- 室外気と冷媒とを熱交換する冷媒サイクルを有する一次系冷媒サイクルと、室内気と冷媒とを熱交換する冷媒サイクルを有する二次系冷媒サイクルとを、前記各冷媒サイクルが独立した状態で備え、さらに前記一次系冷媒サイクルと二次系冷媒サイクルとの間で互いの冷媒を熱交換する冷媒間熱交換器を備えた空気調和装置の運転方法において、
前記一次系冷媒サイクルには、冷媒を少なくとも冷房方向に循環させる圧縮機が設けられ、前記二次系冷媒サイクルには、冷媒を循環させる超臨界ポンプが設けられ、
空調開始前に、前記超臨界ポンプを停止させた状態で、前記圧縮機により前記一次系冷媒サイクルの冷媒を冷房方向に流すことにより、前記冷媒間熱交換器の一次系冷媒サイクル側に冷却冷媒を流し、これにより該冷媒間熱交換器の二次系冷媒サイクル中の冷媒を凝縮させて液冷媒を作る準備運転を行ない、その後前記超臨界ポンプを起動して空調を開始する、空気調和装置の運転方法。 - 室外温度が室内温度よりも所定の閾値以上低い場合、前記準備運転を行なわずに空調を開始する、請求項1に記載の空気調和装置の運転方法。
- 室外気と冷媒とを熱交換する冷媒サイクルを有する一次系冷媒サイクルと、室内気と冷媒とを熱交換する冷媒サイクルを有する二次系冷媒サイクルとを、前記各冷媒サイクルが独立した状態で備え、さらに前記一次系冷媒サイクルと二次系冷媒サイクルとの間で互いの冷媒を熱交換する冷媒間熱交換器を備えた空気調和装置において、
前記一次系冷媒サイクルには、冷媒を少なくとも冷房方向に循環させる圧縮機が設けられ、前記二次系冷媒サイクルには、冷媒を循環させる超臨界ポンプが設けられ、
前記二次系冷媒サイクルにて冷媒を導く冷媒配管は、前記冷媒間熱交換器のヘッド以上の高さを持つトラップを前記超臨界ポンプの上流側に位置して備えている、空気調和装置。 - 前記超臨界ポンプの回転方向が可逆であり、前記超臨界ポンプの両側に前記トラップが設けられた、請求項3に記載の空気調和装置。
- 室外気と冷媒とを熱交換する冷媒サイクルを有する一次系冷媒サイクルと、室内気と冷媒とを熱交換する冷媒サイクルを有する二次系冷媒サイクルとを、前記各冷媒サイクルが独立した状態で備え、さらに前記一次系冷媒サイクルと二次系冷媒サイクルとの間で互いの冷媒を熱交換する冷媒間熱交換器を備えた空気調和装置において、
前記一次系冷媒サイクルには、冷媒を少なくとも冷房方向に循環させる圧縮機が設けられ、前記二次系冷媒サイクルには、冷媒を循環させる超臨界ポンプが設けられ、
前記二次系冷媒サイクルにて冷媒を導く冷媒配管は、液冷媒が貯留される貯留タンクを前記超臨界ポンプの上流側に位置して備えている、空気調和装置。 - 前記超臨界ポンプの回転方向が可逆であり、前記超臨界ポンプの両側の冷媒配管に前記貯留タンクが接続された、請求項5に記載の空気調和装置。
- 前記貯留タンクを開閉する遮断弁と、該遮断弁の開閉を制御する制御部とを備え、前記制御部は、空調運転停止中において、室外気温度が所定温度よりも低い場合は前記遮断弁を開いて冷媒を前記貯留タンクに溜め、室外気温度が所定温度よりも高い場合は該遮断弁を閉じておくことで冷媒を該貯留タンクから逃がさないように制御する、請求項5または請求項6に記載の空気調和装置。
- 室外気と冷媒とを熱交換する冷媒サイクルを有する一次系冷媒サイクルと、室内気と冷媒とを熱交換する冷媒サイクルを有する二次系冷媒サイクルとを、前記各冷媒サイクルが独立した状態で備え、さらに前記一次系冷媒サイクルと二次系冷媒サイクルとの間で互いの冷媒を熱交換する冷媒間熱交換器を備えた空気調和装置において、
前記一次系冷媒サイクルには、冷媒を少なくとも冷房方向に循環させる圧縮機が設けられ、前記二次系冷媒サイクルには、冷媒を循環させる超臨界ポンプが設けられ、
空調開始前に、前記超臨界ポンプを停止させた状態で、前記圧縮機により前記一次系冷媒サイクルの冷媒を冷房方向に流すことにより、前記冷媒間熱交換器の一次系冷媒サイクル側に冷却した冷媒を流し、これにより該冷媒間熱交換器の二次系冷媒サイクル中の冷媒を凝縮させて液冷媒を作る準備運転を行ない、その後前記超臨界ポンプを起動して空調を開始する制御部が設けられている、空気調和装置。
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