JP2011257020A - Air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は空気調和装置に関するものである。特に複数の型の空気調和装置を効率的に生産、管理を行えるようにするものである。 The present invention relates to an air conditioner. In particular, a plurality of types of air conditioners can be efficiently produced and managed.
ビル等の建物に設置する複数の室内機を有する空気調和装置(システム)にはいくつかの型(タイプ)がある。たとえば、運転に係るすべての室内機が冷房又は暖房のうちのどちらか一方を行うことができる冷暖切り替え型の空気調和装置がある。また、運転に係る各室内機において冷房又は暖房を任意に選択して運転を行うことができる冷暖同時運転型の空気調和装置がある。 There are several types of air conditioners (systems) having a plurality of indoor units installed in buildings such as buildings. For example, there is a cooling / heating switching type air conditioner in which all indoor units in operation can perform either cooling or heating. There is also a cooling and heating simultaneous operation type air conditioner that can perform operation by arbitrarily selecting cooling or heating in each indoor unit related to operation.
このような冷暖切り替え型の空気調和装置と冷暖同時運転型の空気調和装置とではそれぞれ熱源機の構成が異なる。このため、各型に用いる熱源機はそれぞれ別々に製造を行っており、また、管理も別々に行っていた(たとえば特許文献1参照)。 Such a cooling / heating switching type air conditioner and a cooling / heating simultaneous operation type air conditioner have different configurations of heat source units. For this reason, the heat source machine used for each type is manufactured separately, and management is also performed separately (for example, refer to patent documents 1).
以上のように、異なるタイプの空気調和装置の熱源機をそれぞれ別に製造していたため、作り分ける手間がかかり、組み立ての段取り替え等により、部品の仕分けや組み立てに時間が多くかかっていた。 As described above, since the heat source units of different types of air conditioners were manufactured separately, it took time and effort to separate the parts, and it took a lot of time to sort and assemble the parts by changing the assembly.
また、冷暖切り替え型の空気調和装置と冷暖同時運転型の空気調和装置とを別々に在庫管理等をしているため、一方の空気調和装置だけが、在庫が増えたり、品切れになる恐れがあった。 In addition, since the cooling / heating switching type air conditioner and the cooling / heating simultaneous operation type air conditioner are managed separately, only one of the air conditioners may increase in stock or run out of stock. It was.
そこで、異なるタイプの空気調和装置における熱源機を効率的に製造、管理することができる空気調和装置を得ることを目的とする。 Then, it aims at obtaining the air conditioning apparatus which can manufacture and manage the heat source machine in a different type air conditioning apparatus efficiently.
本発明の空気調和装置は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機、外気と冷媒の熱交換を行う室外熱交換器及び四方弁を有する室外ユニットと、空調対象の空気と冷媒との熱交換を行う室内熱交換器及び室内絞り装置を有する室内ユニットと、室外ユニットから流れる冷媒の一部を減圧する熱交換絞り装置と、熱交換絞り装置を通過した冷媒との熱交換により室外ユニット側から室内ユニット側に流れる冷媒を過冷却する冷媒熱交換器とを有する冷媒熱交換器ユニット、又は、暖房を行う室内ユニットに気体の冷媒を供給し、冷房を行う室内ユニットに液体の冷媒を供給するための流路を形成する中継機と、室外ユニットと中継機との間における冷媒の流れを制御する冷媒流制御ユニットとの組み合わせのいずれか一方を室外ユニットと室内ユニットとの間に配管接続して冷媒回路を構成するものである。 The air conditioner of the present invention includes a compressor that compresses and discharges a refrigerant, an outdoor heat exchanger that exchanges heat between the outside air and the refrigerant, an outdoor unit that has a four-way valve, and heat exchange between air to be conditioned and the refrigerant. An indoor unit having an indoor heat exchanger and an indoor expansion device to perform, a heat exchange expansion device that decompresses a part of the refrigerant flowing from the outdoor unit, and an indoor unit from the outdoor unit side by heat exchange with the refrigerant that has passed through the heat exchange expansion device To supply a refrigerant heat exchanger unit having a refrigerant heat exchanger that supercools the refrigerant flowing to the unit side, or an indoor unit that performs heating, and a liquid refrigerant to an indoor unit that performs cooling One of a combination of a relay that forms the flow path of the refrigerant and a refrigerant flow control unit that controls the flow of refrigerant between the outdoor unit and the relay is used as an outdoor unit and an indoor unit. And it constitutes a refrigerant circuit by piping connection between.
本発明によれば、圧縮機、室外熱交換器及び四方弁を有する室外ユニットと室内ユニットとの間に、冷媒熱交換器ユニット又は中継機と冷媒流制御ユニットとの組み合わせのどちらかを配管接続して空気調和装置を構成するようにしたので、異なるタイプの空気調和装置において室外ユニットを共通させることができるため、熱源機を別に製造、管理する必要がない。このため、生産性を向上させることができ、また、在庫管理を容易にすることができる。また、設置後においてもタイプ(システム)の変更を行うことができる。 According to the present invention, either a refrigerant heat exchanger unit or a combination of a relay machine and a refrigerant flow control unit is connected between an outdoor unit and an indoor unit having a compressor, an outdoor heat exchanger, and a four-way valve. Since the air conditioner is configured as described above, the outdoor unit can be shared by different types of air conditioners, and it is not necessary to separately manufacture and manage the heat source unit. For this reason, productivity can be improved and inventory management can be made easy. In addition, the type (system) can be changed even after installation.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1に係る冷暖切り替え型の空気調和装置の構成を表す図である。本実施の形態における冷暖切り替え型の空気調和装置は、図1に示すように、室外ユニット51と室内ユニット52との間に冷媒熱交換器ユニット55を配管接続し、冷媒を循環させる冷媒回路(冷凍サイクル)を構成する。本実施の形態では、室内ユニット52と冷媒熱交換器ユニット55との間を冷媒配管である液配管101とガス配管102とで接続する。ここで、冷媒回路における圧力の高低については、基準となる圧力との関係ではなく、圧縮機等の圧縮、冷媒流量制御等による減圧により生じる相対的な圧力の高低を表すものとする。また、温度の高低についても同様であるものとする。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a cooling / heating switching type air conditioner according to
[室外ユニット51]
本実施の形態の室外ユニット51は、圧縮機1、四方弁3、室外熱交換器2及びアキュムレータ4を配管接続して構成している。圧縮機1は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。ここで、特に限定するものではないが、圧縮機1はたとえばインバータ回路等により、運転周波数を任意に変化させることにより、圧縮機1の容量(単位時間あたりの冷媒を送り出す量)を変化させることができるようにしてもよい。室外熱交換器2は、冷媒と空気(室外の空気)との熱交換を行う。たとえば、暖房運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させ、気化させる。また、冷房運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。四方弁3は、たとえば冷房運転時と暖房運転時とによって冷媒の流れを切り換えるための弁である。また、アキュムレータ4は、たとえば液体の余剰冷媒を溜めておく手段である。
[Outdoor unit 51]
The
[冷媒熱交換器ユニット55]
冷媒熱交換器ユニット55は、熱交換絞り装置7、冷媒熱交換器8、及び逆止弁9を配管接続して構成している。ここで、冷媒熱交換器ユニット55では、冷媒熱交換器8と液配管101との間の配管の一部を分岐管にして冷媒を分岐させ、一部の冷媒が熱交換絞り装置7に流れるようにしている。
[Refrigerant heat exchanger unit 55]
The refrigerant
冷媒熱交換器8は冷媒同士の熱交換を行う。たとえば、冷房運転時に、室外ユニット51側から液配管101側に流れる冷媒を、その一部が前述した分岐管により分岐して熱交換絞り装置7を通過した冷媒と熱交換させて過冷却し、液配管101に流す。熱交換絞り装置7は、減圧弁や膨張弁として機能し、冷媒を減圧して膨張させるものである。ここでは熱交換絞り装置7を、たとえば電子式膨張弁等のように、開度を変化させて緻密に流量の制御が可能な流量制御手段で構成するが、たとえば毛細管等の安価な冷媒流量調節手段で構成してもよい。逆止弁9は冷媒の逆流を防ぎ、1方向に冷媒を流すための弁である。
The
[室内ユニット52]
室内ユニット52は、室内熱交換器5と室内絞り装置6とを直列に接続して構成している。室内熱交換器5は、図示省略の送風手段が供給する空調対象となる空気と冷媒との熱交換を行う。たとえば、暖房運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。また、冷房運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させ、気化させる。また、室内絞り装置6は、減圧弁や膨張弁として機能し、冷媒を減圧して膨張させるものである。室内絞り装置6は、たとえば前述した電子式膨張弁等の流量制御手段で構成するとよい。
[Indoor unit 52]
The
次に図1の冷暖切り替えの空気調和装置における動作について、冷媒回路における冷媒の流れに基づいて説明する。まず、冷房運転の場合の冷媒の動作について説明する。圧縮機1により圧縮されて吐出した高温、高圧の気体の冷媒(以下、ガス冷媒と称す)は、四方弁3から室外熱交換器2内を通過して、室外の空気と熱交換することで凝縮、液化し、たとえば液体の冷媒(以下、液冷媒という)として室外ユニット51から流出する。
Next, the operation of the cooling / heating switching air conditioner of FIG. 1 will be described based on the refrigerant flow in the refrigerant circuit. First, the operation of the refrigerant in the cooling operation will be described. A high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant (hereinafter referred to as a gas refrigerant) that is compressed and discharged by the
冷媒熱交換器ユニット55に流入した冷媒は冷媒熱交換器8を通過した後、分岐管により一部が分岐して熱交換絞り装置7を通過する。このとき冷媒は減圧される。減圧された冷媒は、冷媒熱交換器8を通過し、室外ユニット51から流入した冷媒を熱交換により冷却する。これにより、冷媒熱交換器ユニット55から流出する冷媒の過冷却度が増大する。冷媒熱交換器ユニット55を流出した冷媒は、液配管101を通過して室内ユニット52に流入する。
The refrigerant that has flowed into the refrigerant
室内ユニット52へ流入した冷媒は、室内絞り装置6で減圧され、室内熱交換器5を通過して室内ユニット52から流出する。このとき、室内熱交換器5において、熱交換により冷媒は蒸発して気化(ガス化)するとともに、たとえば空調対象空間の空気を冷却する。これにより空調対象空間の冷房を行う。
The refrigerant flowing into the
室内ユニット52から流出した冷媒はガス配管102、冷媒熱交換器ユニット55を通過して室外ユニット51に流入する。このとき、冷媒熱交換器ユニット55においては、逆止弁9側から流れてきた冷媒と合流する。室外ユニット51に流入した冷媒は、四方弁3、アキュムレータ4を介して圧縮機1に吸入され、前述したように圧縮され吐出することで循環する。
The refrigerant flowing out of the
次に、暖房運転の冷媒の動作について説明する。暖房運転の場合には冷媒を過冷却する必要がないため、熱交換絞り装置7を閉止し、冷媒が分岐等しないようにしておく。圧縮機1により圧縮されて吐出した高温、高圧のガス(気体)冷媒は、四方弁3を通過して室外ユニット51から流出する。室外ユニット51から流出した冷媒は、冷媒熱交換器ユニット55、ガス配管102を通過して室内ユニット52に流入する。
Next, the operation of the refrigerant in the heating operation will be described. Since it is not necessary to supercool the refrigerant in the heating operation, the heat
室内ユニット52へ流入した冷媒は室内熱交換器5を通過する。このとき、室内熱交換器5において、熱交換により冷媒は凝縮して液化するとともに、たとえば空調対象空間の空気を加熱する。これにより空調対象空間の暖房を行う。そして室内熱交換器5を通過した冷媒は室内絞り装置6で減圧され、室内ユニット52から流出する。
The refrigerant that has flowed into the
室内ユニット52から流出した冷媒は液配管101、冷媒熱交換器ユニット55を通過して室外ユニット51に流入する。室外ユニット51へ流入した冷媒は、室外熱交換器2内を通過し、たとえば室外空気と熱交換することで蒸発、気化する。その後、四方弁2、アキュムレータ4を介して圧縮機1に吸入され、前述したように圧縮され吐出することで循環する。
The refrigerant flowing out of the
図2は本発明の実施の形態1に係る冷暖同時運転型の空気調和装置の構成を表す図である。本実施の形態における冷暖同時運転型の空気調和装置は、図2に示すように、室外ユニット51と複数の室内ユニット52a、52bとの間に冷媒流制御ユニット53及び中継機54を配管接続し、冷媒を循環させる冷媒回路(冷凍サイクル)を構成する。本実施の形態では、室外ユニット51と冷媒流制御ユニット53との間を冷媒配管である液配管101とガス配管102とで接続する。また、冷媒流制御ユニット53と中継機54との間を冷媒配管である低圧管103と高圧管104とで接続する。そして、中継機54と各室内ユニット52a、52bとの間を、それぞれ冷媒配管である液配管105a、105bとガス配管106a、106bとで接続する。以下、ユニット、手段等について、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字を省略して記載する場合がある。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the cooling and heating simultaneous operation type air conditioner according to
[室外ユニット51]
冷暖同時運転型の空気調和装置における室外ユニット51の構成は、冷暖切り替え型の空気調和装置の室外ユニット51の構成と同じである。このため、共通して製造、管理等を行うことができる。
[Outdoor unit 51]
The configuration of the
[冷媒流制御ユニット53]
冷媒流制御ユニット53は、接続配管130〜133及び逆止弁10a〜10dで構成している。接続配管130は、接続配管133の液配管101寄りの部分(接続部分a)側と接続配管132の高圧管104よりの部分(接続部分c)とを接続する配管である。また、接続配管131は、接続配管132のガス配管102寄りの部分(接続部分d)と接続配管133の高圧管104寄りの部分(接続部分b)とを接続する配管である。さらに、接続配管132は、ガス配管102と低圧管103とを接続する配管である。そして、接続配管133は、液配管101と高圧管104とを接続する配管である。
[Refrigerant flow control unit 53]
The refrigerant
逆止弁10aは、接続配管132の接続部分cと接続部分dとの間に設けられており、低圧管103(中継機54)からガス配管102(室外ユニット51)へ流れる冷媒の通過を許容する。また、逆止弁10bは、接続配管133の接続部分aと接続部分bとの間に設けられており、液配管101(室外ユニット51)から高圧管104(中継機54)へ流れる冷媒の通過を許容する。さらに、逆止弁10cは接続配管131に設けられており、ガス配管102(接続部分d)から高圧管104(接続部分b)へ流れる冷媒の通過を許容する。そして、逆止弁10dは、接続配管131に設けられており、低圧管103(接続部分c)から液配管101(接続部分a)に向けて流れる冷媒の通過を許容する。
The
[中継機54]
中継機54は、各室内ユニット52と冷媒流制御ユニット53(室外ユニット51)との間で、各室内ユニット52がそれぞれ冷房か暖房かを選択できる冷暖同時運転ができるように、各室内ユニット52に対する冷媒の流れを制御する。このため、中継機54は、気液分離器11、第1開閉弁12a、12b、第2開閉弁13a、13b、第1絞り装置14、第2絞り装置15、第1冷媒熱交換器16、第2冷媒熱交換器17、バイパス管110及び接続配管111、112で構成している。
[Repeater 54]
The
気液分離器11は、高圧管104から流入する冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する。液冷媒は接続配管111に流れ、ガス冷媒は接続配管112を流れる。第1開閉弁12は、開閉により接続配管112とガス配管106との間の冷媒の通過、遮断の制御を行う。本実施の形態では、ガス配管106(室内ユニット52)の数に合わせて2つの第1開閉弁12a、12bを有している(このため接続配管112は途中で2つに分岐する)。対応する室内ユニット52が暖房を行っている場合には開放して冷媒を通過させ、冷房を行っている場合には閉止して冷媒通過を遮断する。第2開閉弁13は、開閉により低圧管103とガス配管106との間の冷媒の通過、遮断の制御を行う。第2開閉弁13についてもガス配管106(室内ユニット52)の数に合わせて2つの第2開閉弁13a、13bを有している。対応する室内ユニット52が冷房を行っている場合には開放して冷媒を通過させ、暖房を行っている場合には閉止して冷媒通過を遮断する。
The gas-
第1絞り装置14は、第1冷媒熱交換器16と第2冷媒熱交換器17との間において、気液分離器11から流出し、接続配管111、第1冷媒熱交換器16を通過した冷媒(液冷媒)を減圧して第2冷媒熱交換器17に流入させる。また、第2絞り装置15は、第2冷媒熱交換器17を通過して分岐した一部の冷媒を減圧する。ここで、第1絞り装置14、第2絞り装置15をたとえば電子式膨張弁等の開度を変化させて緻密に流量の制御が可能な流量制御手段で構成することができる。
The first expansion device 14 flows out of the gas-
第1冷媒熱交換器16は冷媒同士の熱交換を行う。たとえば、気液分離器11から流出した冷媒と、第2絞り装置15を通過して低圧管103に流れようとする減圧に係る冷媒との間で熱交換を行う。また、第2冷媒熱交換器17についても冷媒同士の熱交換を行う。たとえば、第1絞り装置14を通過した減圧に係る冷媒と第2絞り装置15を通過して低圧管103に流れようとする減圧に係る冷媒との間で熱交換を行う。
The first
バイパス配管110は、気液分離器11から冷媒(液冷媒)が流出する場合には、その冷媒を過冷却する冷媒を通過させて低圧管103に流す流路となる。また、すべての室内ユニット52が暖房を行っている場合等、気液分離器11から冷媒(液冷媒)が流出しない場合には、液配管105(室内ユニット52)から流入した冷媒を低圧管103に流す流路となる。
When the refrigerant (liquid refrigerant) flows out from the gas-
[室内ユニット52]
冷暖同時運転型の空気調和装置における室内ユニット52の構成は、冷暖切り替え型の空気調和装置の室内ユニット52の構成と同じである。このため、共通して製造、管理等を行うことができる。
[Indoor unit 52]
The configuration of the
次に冷暖同時運転型の空気調和装置の動作について、冷媒回路における冷媒の流れに基づいて説明する。冷暖同時運転型の空気調和装置には4つの運転形態がある。まず、全ての室内ユニット52が冷房を行う運転(以下、全冷房運転と称する)の動作を冷媒の流れに対応させて説明する。ここでは、室内ユニット52a、52bが共に冷房を行っているものとする。
Next, the operation of the cooling and heating simultaneous operation type air conditioner will be described based on the flow of the refrigerant in the refrigerant circuit. There are four operation modes in the cooling and heating simultaneous operation type air conditioner. First, an operation in which all the
圧縮機1により圧縮されて吐出した高温、高圧のガス(気体)冷媒は、四方弁3から室外熱交換器2内を通過して、室外の空気と熱交換することで凝縮、液化して室外ユニット51から流出する。
The high-temperature and high-pressure gas (gas) refrigerant compressed and discharged by the
室外ユニット51から流出した冷媒は、液配管101を通過して、冷媒流制御ユニット53に流入する。冷媒流制御ユニット53においては、接続配管133(逆止弁10b)を通過して流出する。そして、高圧管104を通過して中継機54に流入する。ここで、冷媒流制御ユニット53において、逆止弁10dにより、冷媒は接続配管130を通過することができない。
The refrigerant flowing out of the
中継機54に流入した冷媒は、気液分離器11によりガス冷媒と液冷媒とに分離される。ここで、全冷房運転時に中継機54へ流入する冷媒は液冷媒であるため、接続配管112にはガス冷媒が流れない。
The refrigerant flowing into the
気液分離器11を通過した液冷媒は、第1冷媒熱交換器16、第1絞り装置14、第2冷媒熱交換器17を通過して、一部が第2絞り装置15(バイパス配管110)側に流れ、残りが中継機54から流出する。このとき、第1冷媒熱交換器16により過冷却度が増加され、第1絞り装置14により中間圧に減圧され、第2冷媒熱交換器17によりさらに過冷却度が増加される。
The liquid refrigerant that has passed through the gas-
第2絞り装置15に流入した液冷媒は、低圧に減圧され、第2冷媒熱交換器17及び第1冷媒熱交換器16を通過し、熱交換により気液分離器11からの液冷媒を過冷却するとともに、蒸発して気化(ガス化)する。第1冷媒熱交換器16を通過した冷媒は、バイパス管110を通過し、室内ユニット52a、52b側からのガス冷媒と合流して中継機54から流出する。
The liquid refrigerant flowing into the
一方、中継機54から流出した冷媒は、液配管105a、105bを通過し、それぞれ室内ユニット52a、52bに流入する。室内ユニット52a、52bへ流入した冷媒は、室内絞り装置6a、6bにおいてそれぞれ減圧され、室内熱交換器5a、5bを通過して室内ユニット52a、52bから流出する。このとき、室内熱交換器5a、5bにおいて、熱交換により冷媒は蒸発して気化(ガス化)するとともに、たとえば空調対象空間の空気を冷却する。これにより空調対象空間の冷房を行う。室内ユニット52a、52bから流出した冷媒は、ガス配管106a、106bを通過して中継機54に流入する。
On the other hand, the refrigerant flowing out of the
中継機54に流入した冷媒は、それぞれ第2開閉弁13a、第2開閉弁13bを通過して合流し、さらに、バイパス管110を通過した冷媒と合流して中継機54から流出する。中継機54から流出した冷媒は低圧管103を通過し、冷媒流制御ユニット53に流入する。冷媒流制御ユニット53においては、接続配管132(逆止弁10a)を通過して流出する。そして、ガス配管102を通過して室外ユニット51に流入する。ここで、冷媒流制御ユニット53において、接続配管133側の方が冷媒の圧力が高いため、冷媒流制御ユニット53に流入した冷媒は、逆止弁10c、10dを通過することができない。
The refrigerant that has flowed into the
室外ユニット51に流入した冷媒は、四方弁3、アキュムレータ4を介して圧縮機1に吸入され、前述したように圧縮され吐出することで循環する。
The refrigerant flowing into the
次に、冷房を行う室内ユニット52と暖房を行う室内ユニット52が同時に存在し、かつ、冷房負荷が暖房負荷よりも高い場合(以下、冷房主体運転と称する)の動作を冷媒の流れに対応させて説明する。ここでは、室内ユニット52aが暖房を行い、室内ユニット52bが冷房を行っているものとする。
Next, when the
圧縮機1により圧縮されて吐出した高温、高圧のガス(気体)冷媒は、四方弁3から室外熱交換器2内を通過して、室外の空気と熱交換することで、一部が凝縮、液化して、気液二相冷媒として室外ユニット51から流出する。ここで、室外熱交換器2において凝縮、液化する冷媒の量(ガス冷媒と液冷媒の割合)は、冷房負荷、暖房負荷に応じて定まる。
The high-temperature, high-pressure gas (gas) refrigerant compressed and discharged by the
室外ユニット51から流出した冷媒は、液配管101を通過して、冷媒流制御ユニット53に流入する。冷媒流制御ユニット53においては、接続配管133(逆止弁10b)を通過して流出する。そして、高圧管104を通過して中継機54に流入する。
The refrigerant flowing out of the
中継機54に流入した冷媒は、気液分離器11によりガス冷媒と液冷媒とに分離される。気液分離器11で分離された液冷媒は、第1冷媒熱交換器16、第1絞り装置14、第2冷媒熱交換器17を通過して、一部が第2絞り装置15(バイパス配管110)側に流れ、残りが中継機54から流出する。このとき、第1冷媒熱交換器16により過冷却度が増加され、第1絞り装置14により中間圧に減圧され、第2冷媒熱交換器17によりさらに過冷却度が増加される。
The refrigerant flowing into the
第2絞り装置15に流入した液冷媒は、低圧に減圧され、第2冷媒熱交換器17及び第1冷媒熱交換器16を通過し、熱交換により気液分離器11からの液冷媒を過冷却するとともに、蒸発して気化(ガス化)する。第1冷媒熱交換器16を通過した冷媒は、バイパス管110を通過し、室内ユニット52a、52b側からのガス冷媒と合流して中継機54から流出する。
The liquid refrigerant flowing into the
一方、気液分離器11で分離されたガス冷媒は、第1開閉弁12aを通過して中継機54から流出する。そして、ガス配管106aを通過して室内ユニット52aに流入する。室内ユニット52aへ流入した冷媒は、室内熱交換器5aを通過する。このとき、室内熱交換器5aにおいて、熱交換によって冷媒は凝縮して液化するとともに、たとえば空調対象空間の空気を加熱する。これにより空調対象空間の暖房を行う。そして室内熱交換器5aを通過した冷媒は室内絞り装置6aで減圧されて中間圧の液冷媒となり、室内ユニット52aから流出して、液配管105aを通過する。
On the other hand, the gas refrigerant separated by the gas-
また、中継機54から流出した冷媒は、液配管105aを通過した冷媒と合流して105bを通過し、室内ユニット52bに流入する。室内ユニット52bへ流入した冷媒は、室内絞り装置6bにおいて減圧され、室内熱交換器5a、5bを通過して室内ユニット52bから流出する。このとき、室内熱交換器5bにおいて、熱交換により冷媒は蒸発して気化(ガス化)するとともに、たとえば空調対象空間の空気を冷却する。これにより空調対象空間の冷房を行う。室内ユニット52bから流出した冷媒は、ガス配管106bを通過して中継機54に流入する。
In addition, the refrigerant that has flowed out of the
中継機54に流入した冷媒は、第2開閉弁13bを通過し、バイパス管110を通過した冷媒と合流して中継機54から流出する。中継機54から流出した冷媒は低圧管103を通過し、冷媒流制御ユニット53に流入する。冷媒流制御ユニット53においては、接続配管132(逆止弁10a)を通過して流出する。そして、ガス配管102を通過して室外ユニット51に流入する。
The refrigerant that has flowed into the
室外ユニット51に流入した冷媒は、四方弁3、アキュムレータ4を介して圧縮機1に吸入され、前述したように圧縮され吐出することで循環する。
The refrigerant flowing into the
次に、冷房を行う室内ユニット52と暖房を行う室内ユニット52が同時に存在し、かつ、暖房負荷が冷房負荷よりも高い場合(以下、暖房主体運転と称する)の動作を冷媒の流れに対応させて説明する。ここでは、室内ユニット52aが暖房を行い、室内ユニット52bが冷房を行っているものとする。
Next, the operation when the
圧縮機1により圧縮されて吐出した高温、高圧のガス(気体)冷媒は、四方弁3を通過して室外ユニット51から流出する。
The high-temperature, high-pressure gas (gas) refrigerant compressed and discharged by the
室外ユニット51から流出した冷媒は、ガス配管102を通過して、冷媒流制御ユニット53に流入する。冷媒流制御ユニット53においては、接続配管131(逆止弁10c)を通過して流出する。そして、高圧管104を通過して中継機54に流入する。ここで、冷媒流制御ユニット53において、逆止弁10aにより、冷媒は低圧管103側を通過することができない。
The refrigerant flowing out of the
中継機54に流入した冷媒は、気液分離器11によりガス冷媒と液冷媒とに分離される。暖房主体運転では接続配管111に液冷媒が流れない。気液分離器11を通過したガス冷媒は、第1開閉弁12aを通過して中継機54から流出する。そして、ガス配管106aを通過して室内ユニット52aに流入する。室内ユニット52aへ流入した冷媒は、室内熱交換器5aを通過する。このとき、室内熱交換器5aにおいて、熱交換によって冷媒は凝縮して液化するとともに、たとえば空調対象空間の空気を加熱する。これにより空調対象空間の暖房を行う。そして室内熱交換器5aを通過した冷媒は室内絞り装置6aで減圧されて中間圧の液冷媒となり、室内ユニット52aから流出して、液配管105aを通過する。
The refrigerant flowing into the
液配管105aを通過した冷媒は、一部が液配管105bを通過して室内ユニット52bに流入し、残りは中継機54に流入する。中継機54に流入した冷媒は、第2絞り装置15、第2冷媒熱交換器17、第1冷媒熱交換器16及びバイパス管110を通過し、室内ユニット52b側からのガス冷媒と合流して中継機54から流出する。
Part of the refrigerant that has passed through the
室内ユニット52bへ流入した冷媒は、室内絞り装置6bにおいて減圧され、室内熱交換器5a、5bを通過して室内ユニット52bから流出する。このとき、室内熱交換器5bにおいて、熱交換により冷媒は蒸発して気化(ガス化)するとともに、たとえば空調対象空間の空気を冷却する。これにより空調対象空間の冷房を行う。室内ユニット52bから流出した冷媒は、ガス配管106bを通過して中継機54に流入する。
The refrigerant flowing into the
中継機54に流入した冷媒は、第2開閉弁13bを通過し、バイパス管110を通過した冷媒と合流して中継機54から流出する。中継機54から流出した冷媒は低圧管103を通過し、冷媒流制御ユニット53に流入する。冷媒流制御ユニット53においては、接続配管130(逆止弁10d)を通過して流出する。そして、液配管101を通過して室外ユニット51に流入する。
The refrigerant that has flowed into the
室外ユニット51に流入した冷媒は、室外熱交換器2内を通過して、室外の空気と熱交換することで蒸発して気化(ガス化)し、さらに四方弁3、アキュムレータ4を介して圧縮機1に吸入され、前述したように圧縮され吐出することで循環する。
The refrigerant flowing into the
最後に全ての室内ユニット52が暖房を行う運転(以下、全暖房運転と称する)の動作を冷媒の流れに対応させて説明する。ここでは、室内ユニット52a、52bが共に暖房を行っているものとする。
Finally, an operation of heating all the indoor units 52 (hereinafter referred to as a heating only operation) will be described in correspondence with the flow of the refrigerant. Here, it is assumed that both the
圧縮機1により圧縮されて吐出した高温、高圧のガス(気体)冷媒は、四方弁3を通過して室外ユニット51から流出する。
The high-temperature, high-pressure gas (gas) refrigerant compressed and discharged by the
室外ユニット51から流出した冷媒は、ガス配管102を通過して、冷媒流制御ユニット53に流入する。冷媒流制御ユニット53においては、接続配管131(逆止弁10c)を通過して流出する。そして、高圧管104を通過して中継機54に流入する。
The refrigerant flowing out of the
中継機54に流入した冷媒は、気液分離器11によりガス冷媒と液冷媒とに分離される。全暖房運転では接続配管111に液冷媒が流れない。気液分離器11を通過したガス冷媒は、第1開閉弁12を通過して中継機54から流出する。そして、ガス配管106を通過して室内ユニット52に流入する。室内ユニット52へ流入した冷媒は、室内熱交換器5を通過する。このとき、室内熱交換器5において、熱交換によって冷媒は凝縮して液化するとともに、たとえば空調対象空間の空気を加熱する。これにより空調対象空間の暖房を行う。そして室内熱交換器5aを通過した冷媒は室内絞り装置6で減圧されて液冷媒となり、室内ユニット52から流出して、液配管105を通過し、中継機54に流入する。
The refrigerant flowing into the
中継機54に流入した冷媒は、第2絞り装置15、第2冷媒熱交換器17、第1冷媒熱交換器16及びバイパス管110を通過して中継機54から流出する。流出した冷媒は低圧管103を通過し、冷媒流制御ユニット53に流入する。冷媒流制御ユニット53においては、接続配管130(逆止弁10d)を通過して流出する。そして、液配管101を通過して室外ユニット51に流入する。
The refrigerant that has flowed into the
室外ユニット51に流入した冷媒は、室外熱交換器2内を通過して、室外の空気と熱交換することで蒸発して気化(ガス化)し、さらに四方弁3、アキュムレータ4を介して圧縮機1に吸入され、前述したように圧縮され吐出することで循環する。
The refrigerant flowing into the
以上のように、実施の形態1の空気調和装置によれば、室外ユニット51、室内ユニット52、冷媒熱交換器ユニット55を配管接続して冷暖切り替え型の空気調和装置を構成し、室外ユニット51、室内ユニット52、冷媒流制御ユニット53と中継機54との組み合わせを配管接続して冷暖同時運転型の空気調和装置を構成するようにしたので、室外ユニット51、室内ユニット52を共通して製造、管理することができる。このため、冷媒回路を構成する主要な機器について、冷暖切り替え型の空気調和装置用、冷暖同時運転型の空気調和装置用に分けて製造等を行う必要がなく、用途に応じて生産の段取りを変更する必要がなく、また、各型に合わせて生産設備、ライン等を設ける必要がないため、生産性を向上させることができる。また、室外ユニット51が冷暖切り替え型の空気調和装置と冷暖同時運転型の空気調和装置とで共通できるため、在庫の管理が容易となる。例えば、一方の型を製造し過ぎて保管場所を確保したり、逆に在庫切れになる危険性(リスク)を低減することができる。また、各ユニットに分けることができるため、搬送時に小型化等をはかることができ、たとえば組み立て時、分解、回収時等において搬送を容易にすることができる。また、冷媒流制御ユニット53と中継機54との組み合わせ又は冷媒熱交換器ユニット55を容易に取り換えることができるので、設置している空気調和装置の型を容易に変更することができる。また、例えば熱交換絞り装置6等が故障した場合でも冷媒熱交換器ユニット55等、対応するユニットを交換等することで対応できるため、装置全体として高寿命をはかることができる。
As described above, according to the air conditioner of the first embodiment, the
実施の形態2.
図3は本発明の実施の形態2に係る空気調和装置の構成を表す図である。図3において、図1等と同じ符号を付した手段等については、実施の形態1で説明したことと同様の機能を果たすことになる。本実施の形態は、冷媒熱交換器ユニット55よりも多い台数の室外ユニット51を有する冷暖切り替え型の空気調和装置としたものである。図3では、2台の室外ユニット51を並列に冷媒熱交換器ユニット55と配管接続して冷媒回路を構成している。ここで、本実施の形態の空気調和装置は、室外ユニット51において、室外熱交換器2と冷媒熱交換器ユニット55の冷媒熱交換器8との間に、室外絞り装置21(21a、21b)を配置している。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an air-conditioning apparatus according to
ここで、図3に示すように、複数台の室外ユニット51を並列に接続し、さらに1又は複数台の冷媒熱交換器ユニット55と配管接続した構成とすることが望ましいが、他の構成としても一定の効果を得ることができる。たとえば、室外ユニット51aと冷媒熱交換器ユニット55と配管接続する。そして、冷媒熱交換器ユニット55と室内ユニット52とを接続する液配管101及びガス配管102において室外ユニット51bを配管接続する。
Here, as shown in FIG. 3, it is desirable that a plurality of
室外ユニット51は、圧縮機1の吐出側に高圧圧力センサ31を有し、吸入側に低圧圧力センサ32を有している。また、冷媒熱交換器ユニット55は、分岐して熱交換絞り装置7を通過した冷媒が冷媒熱交換器8に流入出する部分にそれぞれ温度センサ33、34を有している。さらに、室内ユニット52は、室内熱交換器5の暖房運転時における冷媒流出口に温度センサ35を有し、冷房運転時における冷媒流出口に温度センサ36を有している。各センサは、圧力、温度等の物理量を検知して信号を送信する。
The
次に本実施の形態の空気調和装置が冷房運転を実施する場合の冷媒の流れについて説明する。たとえば、圧縮機1aにより圧縮されて吐出した高温、高圧のガス冷媒は、四方弁3から室外熱交換器2a内を通過して、室外の空気と熱交換することで凝縮、液化し、液冷媒として室外ユニット51aから流出する。また、室外ユニット51bにおいても同様に冷媒が流出する。室外ユニット51a、51bから流出した冷媒は、合流して冷媒熱交換器ユニット55へ流入する。
Next, the flow of the refrigerant when the air-conditioning apparatus of the present embodiment performs the cooling operation will be described. For example, a high-temperature, high-pressure gas refrigerant compressed and discharged by the compressor 1a passes through the
冷媒熱交換器ユニット55及び室内ユニット52における冷媒の流れ等については、実施の形態1において説明したことと同様である。そして、冷媒熱交換器ユニット55から流出した冷媒は、分岐して室外ユニット51a、51bへ流入する。各室外ユニット51へ流入した冷媒は、室外熱交換器2内を通過し、たとえば室外空気と熱交換することで蒸発、気化する。その後、四方弁2、アキュムレータ4を介して圧縮機1に吸入され、前述したように圧縮され吐出することで循環する。
The refrigerant flow and the like in the refrigerant
また、暖房運転を行う場合においては、室外絞り装置21a、21bの開度をそれぞれ制御することにより、冷媒熱交換器ユニット55から流出した冷媒が室外ユニット51a、51bへ流入する量を制御することができる。このため、複数の圧縮機1を並列に接続する場合には、室外絞り装置21を設ける方がよい。これは、冷暖同時運転型の空気調和装置についても同様である。
Moreover, when performing heating operation, the amount of the refrigerant flowing out of the refrigerant
図4は本実施の形態の空気調和装置における制御に係る装置の関係を表す図である。室外ユニット51a、51bは、それぞれ図4に示す室外側制御器201a、201bを有している。また、冷媒熱交換器ユニット55は冷媒熱交換器制御器202を有している。そして、室内ユニット52は室内側制御器203を有しているものとする。本実施の形態では、各制御器を通信線で接続しており、信号通信を行うことができるものとする。ここでは、室外側制御器201aが空気調和装置全体を統括するメインの制御器であるものとして説明する。そして、室外側制御器201aは、計時を行うためのタイマ(図示せず)を有しているものとする。
FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship of devices related to control in the air-conditioning apparatus of the present embodiment. The
室外側制御器201aには、高圧圧力センサ31aから圧力Pd_aの信号及び低圧圧力センサ32aから圧力Ps_aの信号が送られる。また、室外側制御器201bについても同様に、高圧圧力センサ31bから圧力Pd_bの信号及び低圧圧力センサ32bから圧力Ps_bの信号が送られる。そして、室外側制御器201bは、圧力Pd_b、圧力Ps_bの信号を室外側制御器201aに送る。さらに、冷媒熱交換器制御器202には、温度センサ33、34からそれぞれ温度T33、T34の信号が送られる。そして、冷媒熱交換器制御器202は、温度T33、T34の信号を室外側制御器201aに送る。また、室内側制御器203には、温度センサ35、36からそれぞれ温度T35、T36の信号が送られる。
The outdoor controller 201a is supplied with a signal of pressure Pd_a from the
室外側制御器201aは、これらのデータに基づいて、圧縮機1a及び1bの運転周波数、室外熱交換器2a及び2bの熱交換容量並びに熱交換絞り装置7の開度を演算する。そして、演算に基づいて、室外ユニット51aの圧縮機1aの運転周波数と室外熱交換器2aの熱交換容量を制御する。一方、制御対象でない室外ユニット51bに係る圧縮機1bの運転周波数及び室外熱交換器2bの熱交換容量については、演算に基づくデータを含む信号を室外側制御器201bに送信する。制御対象でない冷媒熱交換器ユニット55についても熱交換絞り装置7の開度のデータを含む信号を冷媒熱交換器制御器202に送信する。
The outdoor side controller 201a calculates the operating frequency of the compressors 1a and 1b, the heat exchange capacity of the
室外側制御器201aからの信号に基づいて、室外側制御器201bは室外ユニット51bの圧縮機1bの運転周波数と室外熱交換器2bの熱交換容量を制御する。また、冷媒熱交換器制御器202は熱交換絞り装置7の開度を制御する。ここで、冷媒熱交換器制御器202は、室外側制御器201aが演算した熱交換絞り装置7の開度に基づいて制御を行うようにしたが、冷媒熱交換器制御器202が演算を行い、熱交換絞り装置7の開度制御を行うようにしてもよい。
Based on the signal from the outdoor controller 201a, the outdoor controller 201b controls the operating frequency of the compressor 1b of the
室内側制御器203は、温度T35、T36に基づいて、室内絞り装置6の開度を演算し、室内絞り装置6を制御する。
The indoor side controller 203 calculates the opening degree of the
図5は室外ユニット51の圧縮機1における運転周波数Fと室外熱交換器2の熱交換容量AKとを決定する処理を行うフローチャートを示す図である。図5に基づいて室外側制御器201aが行う処理について説明する。たとえば1又は複数の室内ユニット52から冷房又は暖房を行う指令の信号が送られると、室外側制御器201aは、たとえば室外ユニット51aに運転に係る動作を開始させる。このときには、あらかじめ定めた運転周波数F及び熱交換容量AKに基づいて運転を制御するように設定する。また、室外側制御器201aはタイマによる計時を開始する。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a process for determining the operating frequency F in the
STEP1では、タイマに基づいて、運転開始からの時間が所定時間tmを経過したかどうかを判断する。所定時間tmを経過していると判断するとSTEP2に進む。そして、STEP2ではタイマの時間をリセットして0とする。
In STEP1, based on the timer, it is determined whether the time from the start of operation has passed a predetermined time tm. If it is determined that the predetermined time tm has elapsed, the process proceeds to STEP2. In
STEP3では、高圧圧力センサ31からの信号に基づいて高圧圧力Pdを決定する。ここで、室外ユニット51a、51bが共に運転している場合には、圧力Pd_a、Pd_bの平均値、最大値、最小値等を代表値として高圧圧力Pdを決定する。また、STEP4では、低圧圧力センサ32からの信号に基づいて低圧圧力Psを決定する。ここで、室外ユニット51a、51bが共に運転している場合には、圧力Ps_a、Ps_bの平均値、最大値、最小値等を代表値として低圧圧力Psを決定する。
In
STEP5では高圧圧力Pdと高圧圧力の目標値Pdmとの差ΔPdを演算する。また、STEP6では低圧圧力Psと低圧圧力の目標値Psmとの差ΔPsを演算する。STEP7では、差ΔPdと差ΔPsとに基づいて、圧縮機1の運転周波数の補正値ΔFと室外熱交換器2の熱交換容量の補正値ΔAKとを次式(1)、(2)に基づいて演算する。この演算において使用する係数a、b、c及びdは、予め試験などによって決定しておく。
ΔF =a・ΔPd+b・ΔPs …(1)
ΔAK=c・ΔPd+d・ΔPs …(2)
In
ΔF = a · ΔPd + b · ΔPs (1)
ΔAK = c · ΔPd + d · ΔPs (2)
STEP8では、現設定の運転周波数Fに、演算した補正値ΔFを加えて新たな運転周波数Fとして設定する。また、現設定の熱交換容量AKに、演算した補正値ΔAKを加えて新たな熱交換容量AKとして設定する。
In
STEP9では、新たな運転周波数Fが1台の室外ユニット51における圧縮機1の運転周波数Fの上限値F1maxを超えているかどうかを判断する。超えていると判断すると、複数台の室外ユニット51での運転動作を行わせるためにSTEP10に進み、超えていないと判断するとSTEP11に進む。
In
STEP10では、新たな運転周波数F及び室外熱交換器AKに基づいて、圧縮機1a、1bのそれぞれの運転周波数Fa、Fbと室外熱交換器2a、2bのそれぞれの熱交換容量AKa、AKbを演算する。たとえば本実施の形態では、Fa=Fb=F/2、AKa=AKb=AK/2として等分する。ただ、等分に限定するものではなく、室外ユニット51における圧縮機1の吐出容量等が異なる場合において、吐出容量に応じて按分するようにしてもよい。
In
STEP11では、室外ユニット51aを運転させても負荷に対する熱量を供給できるため、Fa=F、Fb=0、AKa=AK、AKb=0とする。
In
STEP12では、運転を終了するかどうかを判断する。終了するものと判断すると、STEP13に進み、室外ユニット51の圧縮機1等を停止させる。終了しないものと判断すると、STEP1に戻り、所定時間tmが経過する度に上記の処理を繰り返す。
In STEP 12, it is determined whether or not to end the operation. If it is determined that the process is to be ended, the process proceeds to STEP 13 and the
ここで、前述したSTEP10において、室外ユニット51aを運転させるようにしたが、これに限定するものではない。たとえば運転時間の偏りをなくし、たとえば寿命等が均一になるようにするため、所定時間経過、デフロストの実施、運転が一旦停止する等のタイミングにより、適宜1台で運転させる室外ユニット51を変更させるようにしてもよい。
Here, in STEP10 mentioned above, although the
図6は冷媒熱交換器ユニット55の熱交換絞り装置7の開度LEV7を決定する処理を行うフローチャートを示す図である。図6に基づいて室外側制御器201aが行う処理について説明する。
FIG. 6 is a flowchart illustrating a process for determining the opening degree LEV7 of the heat
STEP21では、タイマに基づいて、運転開始からの時間が所定時間tm1を経過したかどうかを判断する。所定時間tm1を経過していると判断するとSTEP22に進む。そして、STEP22ではタイマの時間をリセットして0とする。
In
STEP23では、冷媒熱交換器制御器202から送られた信号に基づいて温度T33、T34の検知を行う。STEP24では、冷媒の飽和温度を表す温度T33と冷媒(ガス冷媒)の温度を表すT34の温度差SHbを演算する。STEP25では、温度差SHbと目標値SHbmの差ΔSHbを演算する。STEP26では、たとえば係数k1を差ΔSHbに乗算して熱交換絞り装置7の開度の補正値ΔLEV7を演算する。ここで、k1は予め試験等により決定しておく。STEP27では、現設定の開度LEV7に、演算した補正値ΔLEV7を加えて新たな熱交換絞り装置7の開度LEV7として設定する。
In STEP23, the temperatures T33 and T34 are detected based on the signal sent from the refrigerant
STEP28では、運転を終了するかどうかを判断する。終了するものと判断すると、STEP29に進み、たとえば熱交換絞り装置7を冷媒が通過しないようにして処理を終了する。終了しないものと判断すると、STEP21に戻り、所定時間tm1が経過する度に上記の処理を繰り返す。
In STEP 28, it is determined whether or not to end the operation. If it is determined that the process is to be ended, the process proceeds to STEP 29, and for example, the process is ended by preventing the refrigerant from passing through the heat
図7は室内ユニット52の室内絞り装置6の開度LEV6を決定する処理を行うフローチャートを示す図である。図7に基づいて室内側制御器203が行う処理について説明する。
FIG. 7 is a flowchart illustrating a process for determining the opening degree LEV6 of the
STEP31では、タイマに基づいて、運転開始からの時間が所定時間tm2を経過したかどうかを判断する。所定時間tm2を経過していると判断するとSTEP32に進む。そして、STEP32ではタイマの時間をリセットして0とする。
In
STEP33では、温度センサ35、36から送られた信号に基づいて温度T35、T36の検知を行う。STEP34では、冷媒の飽和温度を表す温度T35と冷媒(ガス冷媒)の温度を表すT36の温度差SHを演算する。STEP35では、温度差SHと目標値SHmの差ΔSHを演算する。STEP36では、たとえば係数k2を差ΔSHに乗算して室内絞り装置6の開度の補正値ΔLEV6を演算する。ここで、k2は予め試験等により決定しておく。STEP37では、現設定の開度LEV6に、演算した補正値ΔLEV6を加えて新たな室内絞り装置6の開度LEV6として設定する。
In
STEP38では、運転を終了するかどうかを判断する。終了するものと判断すると、STEP39に進み、たとえば熱交換絞り装置7を冷媒が通過しないようにして処理を終了する。終了しないものと判断すると、STEP31に戻り、所定時間tm2が経過する度に上記の処理を繰り返す。
In STEP 38, it is determined whether or not to end the operation. If it is determined that the process is to be ended, the process proceeds to STEP 39, and for example, the process is ended by preventing the refrigerant from passing through the heat
以上のように、実施の形態2の空気調和装置によれば、複数台の室外ユニット51から流出した冷媒を、室外ユニット51よりも台数が少ない冷媒熱交換器ユニット55において過冷却することができるため、安価なシステムで冷媒音の発生を抑えることができる。また、冷媒を過冷却度の幅が拡がることで室内絞り装置6における流量制御性を高めることができる。
As described above, according to the air conditioning apparatus of the second embodiment, the refrigerant that has flowed out of the plurality of
ここで、本実施の形態では、1台の冷媒熱交換器ユニット55に対し、2台の室外ユニット51を並列に配管接続して、冷暖切り替え型の空気調和装置を構成したが、これに限定するものではない。たとえば、複数台を並列に配管接続した冷媒熱交換器ユニット55に対し、冷媒熱交換器ユニット55よりも台数が多い室外ユニット51を並列に配管接続して構成する場合でも、本実施の形態で説明した効果を奏することができる。
Here, in the present embodiment, two
実施の形態3.
図8は本発明の実施の形態3に係る空気調和装置の構成を表す図である。図8において、図1等と同じ符号を付した手段等については、実施の形態1等で説明したことと同様の機能を果たすことになる。本実施の形態は、室外ユニット51よりも多い台数の冷媒熱交換器ユニット55を有する冷暖切り替え型の空気調和装置としたものである。図8では、2台の冷媒熱交換器ユニット55を並列に室外ユニット51と配管接続して冷媒回路を構成している。
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of an air-conditioning apparatus according to
次に図8の冷暖切り替え型の空気調和装置における冷房運転の場合の冷媒の動作について説明する。圧縮機1により圧縮されて吐出した高温、高圧のガス冷媒は、四方弁3から室外熱交換器2内を通過して、室外の空気と熱交換することで凝縮、液化し、たとえば液冷媒として室外ユニット51から流出する。室外ユニット51から流出した冷媒は分岐して、それぞれ冷媒熱交換器ユニット55aと55bとに流入する。
Next, the operation of the refrigerant in the cooling operation in the cooling / heating switching type air conditioner of FIG. 8 will be described. The high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed and discharged by the
冷媒熱交換器ユニット55a、55bにそれぞれ流入した冷媒は冷媒熱交換器8a、8bを通過した後、分岐管により一部が分岐して熱交換絞り装置7a、7bを通過する。このとき冷媒は減圧される。減圧された冷媒は、冷媒熱交換器8a、8bを通過し、熱交換により室外ユニット51から流入した冷媒を冷却する。これにより、冷媒熱交換器ユニット55a、55bから流出する冷媒の過冷却度が増大する。冷媒熱交換器ユニット55a、55bを流出した冷媒は、再び合流して液配管101を通過し、室内ユニット52に流入する。
The refrigerant that has flowed into the refrigerant
室内ユニット52へ流入した冷媒は、室内絞り装置6で減圧され、室内熱交換器5を通過して室内ユニット52から流出する。このとき、室内熱交換器5において、熱交換により冷媒は蒸発して気化(ガス化)するとともに、たとえば空調対象空間の空気を冷却する。これにより空調対象空間の冷房を行う。
The refrigerant flowing into the
室内ユニット52から流出した冷媒はガス配管102を通過して、再び分岐して冷媒熱交換器ユニット55a、55bに流入する。冷媒熱交換器ユニット55a、55bに流入した冷媒は、それぞれ逆止弁9a、9b側から流れてきた冷媒と合流して流出する。流出した冷媒は合流して室外ユニット51に流入する。室外ユニット51に流入した冷媒は、四方弁3、アキュムレータ4を介して圧縮機1に吸入され、前述したように圧縮され吐出することで循環する。ここで、本実施の形態においては、ガス配管102を通過した冷媒を冷媒熱交換器ユニット55a、55bに分岐させているが、例えば冷媒熱交換器ユニット55bをガス配管102に接続させず、分岐しないようにしてもよい。
The refrigerant flowing out of the
図9は本実施の形態の空気調和装置における制御に係る装置の関係を表す図である。室外ユニット51は、室外側制御器201を有している。また、冷媒熱交換器ユニット55a、55bは、それぞれ冷媒熱交換器制御器202a、202bを有している。そして、室内ユニット52は室内側制御器203を有しているものとする。各制御器を通信線で接続することで信号通信を行うことができるものとする。
FIG. 9 is a diagram illustrating the relationship of devices related to control in the air-conditioning apparatus of the present embodiment. The
室外側制御器201には、高圧圧力センサ31から高圧圧力Pdの信号及び低圧圧力センサ32から低圧圧力Psの信号が送られる。冷媒熱交換器制御器202aには、温度センサ33a、34aからそれぞれ温度T33_a、T34_aの信号が送られる。そして、冷媒熱交換器制御器202aは、温度T33_a、T34_aの信号を室外側制御器201に送信する。また、冷媒熱交換器制御器202bも同様に、温度センサ33b、34bからそれぞれ温度T33_b、T34_bの信号が送られる。そして、冷媒熱交換器制御器202bは、温度T33_b、T34_bの信号を室外側制御器201aに送信する。また、室内側制御器203には、温度センサ35、36からそれぞれ温度T35、T36の信号が送られる。
The outdoor controller 201 is supplied with a high pressure Pd signal from the
室外側制御器201は、これらのデータに基づいて、圧縮機1の運転周波数、室外熱交換器2の熱交換容量並びに熱交換絞り装置7a及び7bの開度を演算する。そして、演算に基づいて、室外ユニット51の圧縮機1の運転周波数と室外熱交換器2の熱交換容量を制御する。一方、制御対象でない冷媒熱交換器ユニット55a、55bについては、熱交換絞り装置7a、7bの開度のデータを含む信号を、それぞれ冷媒熱交換器制御器202a、202bに送信する。そして、冷媒熱交換器制御器202a、202bはそれぞれ熱交換絞り装置7a、7bの開度を制御する。
The outdoor side controller 201 calculates the operating frequency of the
室内側制御器203は、温度T35、T36に基づいて、室内絞り装置6の開度を演算し、室内絞り装置6を制御する。
The indoor side controller 203 calculates the opening degree of the
図10は室外ユニット51の圧縮機1における運転周波数Fと室外熱交換器2の熱交換容量AKとを決定する処理を行うフローチャートを示す図である。図10に基づいて室外側制御器201が行う処理について説明する。たとえば1又は複数の室内ユニット52から冷房又は暖房を行う指令の信号が送られると、室外側制御器201は、たとえば室外ユニット51に運転に係る動作を開始させる。このときには、あらかじめ定めた運転周波数F及び熱交換容量AKに基づいて運転を制御するように設定する。また、室外側制御器201はタイマによる計時を開始する。
FIG. 10 is a flowchart illustrating a process for determining the operating frequency F in the
STEP41では、タイマに基づいて、運転開始からの時間が所定時間tmを経過したかどうかを判断する。所定時間tmを経過していると判断するとSTEP42に進む。そして、STEP42ではタイマの時間をリセットして0とする。 In STEP 41, based on the timer, it is determined whether the time from the start of operation has passed a predetermined time tm. If it is determined that the predetermined time tm has elapsed, the process proceeds to STEP42. In STEP 42, the timer time is reset to zero.
STEP43では、高圧圧力センサ31からの信号に基づいて高圧圧力Pdを決定する。また、STEP44では、低圧圧力センサ32からの信号に基づいて低圧圧力Psを決定する。
In STEP 43, the high pressure Pd is determined based on the signal from the
STEP45では高圧圧力Pdと高圧圧力の目標値Pdmとの差ΔPdを演算する。また、STEP46では低圧圧力Psと低圧圧力の目標値Psmとの差ΔPsを演算する。STEP47では、差ΔPdと差ΔPsとに基づいて、圧縮機1の運転周波数の補正値ΔFと室外熱交換器2の熱交換容量の補正値ΔAKとを、実施の形態2において説明した(1)、(2)式に基づいて演算する。
In STEP 45, a difference ΔPd between the high pressure Pd and the target value Pdm of the high pressure is calculated. In STEP 46, the difference ΔPs between the low pressure Ps and the target value Psm of the low pressure is calculated. In STEP 47, the correction value ΔF of the operating frequency of the
STEP48では、現設定の運転周波数Fに、演算した補正値ΔFを加えて新たな運転周波数Fとして設定する。また、現設定の熱交換容量AKに、演算した補正値ΔAKを加えて新たな熱交換容量AKとして設定する。 In STEP 48, the calculated correction value ΔF is added to the currently set operating frequency F to set it as a new operating frequency F. Further, the calculated correction value ΔAK is added to the currently set heat exchange capacity AK to set a new heat exchange capacity AK.
STEP49では、運転を終了するかどうかを判断する。終了するものと判断すると、STEP50に進み、室外ユニット51の圧縮機1等を停止させる。終了しないものと判断すると、STEP41に戻り、所定時間tmが経過する度に上記の処理を繰り返す。
In STEP 49, it is determined whether or not to end the operation. If it is determined that the process is to be ended, the process proceeds to STEP 50, and the
図11は冷媒熱交換器ユニット55の熱交換絞り装置7の開度LEV7を決定する処理を行うフローチャートを示す図である。図11に基づいて室外側制御器201が行う処理について説明する。
FIG. 11 is a flowchart illustrating a process for determining the opening degree LEV7 of the heat
STEP51では、タイマに基づいて、運転開始からの時間が所定時間tm1を経過したかどうかを判断する。所定時間tm1を経過していると判断するとSTEP52に進む。そして、STEP52ではタイマの時間をリセットして0とする。
In
STEP53では、冷媒熱交換器制御器202a、202bから送られた信号に基づいて温度T33_a、T34_a、T33_b、T34_bの検知を行う。STEP54では、温度T33_aとT34_aの温度差SHb1、温度T33_bとT34_bの温度差SHb2を演算する。STEP55では、温度差SHb1と目標値SHbmの差ΔSHb1及び温度差SHb2と目標値SHbmの差ΔSHb2を演算する。STEP56では、たとえば係数k1を差ΔSHb1に乗算して熱交換絞り装置7aの開度の補正値ΔLEV7aを演算する。また、係数k1を差ΔSHb2に乗算して熱交換絞り装置7bの開度の補正値ΔLEV7bを演算する。ここで、k1は予め試験等により決定しておく。STEP57では、現設定の開度LEV7aに、演算した補正値ΔLEV7aを加えて新たな熱交換絞り装置7aの開度LEV7aとして設定する。同様に、現設定の開度LEV7bに、演算した補正値ΔLEV7bを加えて新たな熱交換絞り装置7bの開度LEV7bとして設定する。
In
STEP58では、運転を終了するかどうかを判断する。終了するものと判断すると、STEP59に進み、たとえば熱交換絞り装置7a、7bを冷媒が通過しないようにして処理を終了する。終了しないものと判断すると、STEP51に戻り、所定時間tm1が経過する度に上記の処理を繰り返す。
In STEP 58, it is determined whether or not to end the operation. If it is determined that the process is to be terminated, the process proceeds to STEP 59, and the process is terminated by preventing the refrigerant from passing through, for example, the heat
室内側制御器203が行う室内ユニット52の室内絞り装置6の開度LEV6を決定する処理については、実施の形態2で説明した手順と同じである。
The process of determining the opening degree LEV6 of the
以上のように、実施の形態3の空気調和装置によれば、室外ユニット51から流出した冷媒を、室外ユニット51よりも台数が多い冷媒熱交換器ユニット55において過冷却することができるため、安価なシステムで冷媒音の発生を抑えることができる。また、冷媒を過冷却度の幅を拡げることができるため、室内絞り装置6における流量制御性を高めることができる。
As described above, according to the air conditioning apparatus of the third embodiment, the refrigerant that has flowed out of the
ここで、本実施の形態では、1台の室外ユニット51に対し、2台の冷媒熱交換器ユニット55を並列に配管接続して、冷暖切り替え型の空気調和装置を構成したが、これに限定するものではない。たとえば、室外ユニット51よりも台数が多い冷媒熱交換器ユニット55を並列に配管接続して構成する場合でも、本実施の形態で説明した効果を奏することができる。また、冷媒熱交換器ユニット55を直列に配管接続して構成するようにしてもよい。
Here, in the present embodiment, two refrigerant
実施の形態4.
図12は本発明の実施の形態4に係る空気調和装置の構成を表す図である。図12において、図2等と同じ符号を付した手段等については、実施の形態1等で説明したことと同様の機能を果たすことになる。本実施の形態は、室外ユニット51よりも多い台数の冷媒流制御ユニット53を有する冷暖同時運転型の空気調和装置としたものである。図12では、2台の冷媒流制御ユニット53(53a、53b)を並列に室外ユニット51と中継機54との間に配管接続して冷媒回路を構成している。
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of an air-conditioning apparatus according to
ここで、冷媒流制御ユニット53bにおける逆止弁10e、10f、10g、10hは、それぞれ冷媒流制御ユニット53aにおける逆止弁10a、10b、10c、10dに対応する。
Here, the
次に冷暖同時運転型の空気調和装置の動作について説明する。室外ユニット51、中継機54及び室内ユニット52における動作等については、実施の形態1で説明したことと同様である。ここでは、冷媒流制御ユニット53a、53bにおける冷媒の流れについて説明する。
Next, the operation of the cooling and heating simultaneous operation type air conditioner will be described. The operations and the like in the
全冷房運転及び冷房主体運転時の冷媒流制御ユニット53における冷媒の流れについて説明する。室外ユニット51から流出した高圧の冷媒(液冷媒)は、液配管101を通過して分岐し、それぞれ冷媒流制御ユニット53a、53bに流入する。冷媒流制御ユニット53aにおいては、接続配管133a(逆止弁10b)を通過して流出する。また、冷媒流制御ユニット53bにおいては、接続配管133b(逆止弁10e)を通過して流出する。そして、冷媒流制御ユニット53a、53bから流出した冷媒は合流して高圧管104を通過して中継機54に流入する。
The refrigerant flow in the refrigerant
一方、中継機54から流出した冷媒は低圧管103を通過して分岐し、それぞれ冷媒流制御ユニット53a、53bに流入する。冷媒流制御ユニット53aにおいては、接続配管132a(逆止弁10a)を通過して流出する。また、冷媒流制御ユニット53bにおいては、接続配管132b(逆止弁10a)を通過して流出する。そして、冷媒流制御ユニット53a、53bから流出した冷媒は合流してガス配管102を通過し、室外ユニット51に流入する。
On the other hand, the refrigerant that has flowed out of the
全暖房運転及び暖房主体運転時の冷媒流制御ユニット53における冷媒の流れについて説明する。室外ユニット51から流出した高圧の冷媒(ガス冷媒)は、ガス配管102を通過して分岐し、それぞれ冷媒流制御ユニット53a、53bに流入する。冷媒流制御ユニット53aにおいては、接続配管131a(逆止弁10c)を通過して流出する。また、冷媒流制御ユニット53bにおいては、接続配管131b(逆止弁10g)を通過して流出する。そして、冷媒流制御ユニット53a、53bから流出した冷媒は合流して高圧管104を通過して中継機54に流入する。
The refrigerant flow in the refrigerant
一方、中継機54から流出した冷媒は低圧管103を通過して分岐し、それぞれ冷媒流制御ユニット53a、53bに流入する。冷媒流制御ユニット53aにおいては、接続配管130a(逆止弁10d)を通過して流出する。また、冷媒流制御ユニット53bにおいては、接続配管130b(逆止弁10h)を通過して流出する。そして、冷媒流制御ユニット53a、53bから流出した冷媒は合流してガス配管102を通過し、室外ユニット51に流入する。
On the other hand, the refrigerant that has flowed out of the
以上のように実施の形態4の空気調和装置によれば、並列に配管接続した複数台の冷媒流制御ユニット53(53a、53b)に冷媒を通過させるようにしたので、圧力損失を抑えることができ、効率の良い運転を行うことができる。 As described above, according to the air conditioning apparatus of the fourth embodiment, since the refrigerant is allowed to pass through the plurality of refrigerant flow control units 53 (53a, 53b) connected in parallel with each other, pressure loss can be suppressed. And efficient operation can be performed.
ここで、本実施の形態では、1台の室外ユニット51に対し、2台の冷媒流制御ユニット53を並列に配管接続して、冷暖同時運転型の空気調和装置を構成したが、これに限定するものではない。たとえば、室外ユニット51よりも台数が多い冷媒流制御ユニット53を並列に配管接続して構成する場合でも、本実施の形態で説明した効果を奏することができる。
Here, in the present embodiment, two refrigerant
実施の形態5.
図13は本発明の実施の形態5に係る空気調和装置の構成を表す図である。図13において、図2等と同じ符号を付した手段等については、実施の形態1等で説明したことと同様の機能を果たすことになる。本実施の形態は、室外ユニット51と冷媒流制御ユニット53との間を冷媒配管である液配管101aとガス配管102aとで接続する。また、冷媒流制御ユニット53と中継機54との間を冷媒配管である低圧管103aと高圧管104aとで接続する。そして、液配管101a、ガス配管102aの長さを、それぞれ低圧管103aと高圧管104aよりも長くする。また、ガス配管102aの配管径を液配管101aの配管径よりも大きくする(ガス配管102aを液配管101aよりも太くする)。
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of an air-conditioning apparatus according to
本実施の形態における空気調和装置の動作等については、実施の形態1で説明した冷暖同時運転型の空気調和装置の動作等と同様である。実施の形態1において冷媒が液配管101を通過する代わりに本実施の形態では液配管101aを通過する。また、実施の形態1において冷媒がガス配管102を通過する代わりに本実施の形態ではガス配管102aを通過する。さらに実施の形態1において冷媒が低圧管103を通過する代わりに本実施の形態では低圧管103aを通過する。そして、実施の形態1において冷媒が高圧管104を通過する代わりに本実施の形態では高圧管104aを通過する。
The operation and the like of the air conditioner in the present embodiment are the same as the operation and the like of the cooling and heating simultaneous operation type air conditioner described in the first embodiment. Instead of the refrigerant passing through the
例えば、ガス冷媒は配管径の大きさによる圧力損失の影響を液冷媒よりも多く受けるため、ガス冷媒が通過する配管を液冷媒が通過する配管より太くした方がよい。また、液冷媒が室外ユニット51側に戻りすぎると、冷媒の流れが変化する際に圧縮機1への液バック量が多くなることがあるため、液冷媒が通過する配管径は適度な大きさがよい。ここで、冷暖同時運転型の空気調和装置においては、中継機54に冷媒を流入出させるための高圧管、低圧管には、ガス冷媒、液冷媒が共に通過し得るため、上記のような配管構成を採ることが困難である。このため、高圧管104a、低圧管103aが長くなると、その分、圧力損失が大きくなる。
For example, since the gas refrigerant is more affected by the pressure loss due to the size of the pipe diameter than the liquid refrigerant, the pipe through which the gas refrigerant passes should be thicker than the pipe through which the liquid refrigerant passes. Further, if the liquid refrigerant returns too much to the
そこで、本実施の形態の空気調和装置においては、ガス冷媒のみが通過するガス配管102aを、液冷媒が通過する液配管101aよりも太くする。その上で、ガス配管102a、液配管101aを低圧管103a、高圧管104aよりも長くするように構成する。 Therefore, in the air conditioning apparatus of the present embodiment, the gas pipe 102a through which only the gas refrigerant passes is made thicker than the liquid pipe 101a through which the liquid refrigerant passes. In addition, the gas pipe 102a and the liquid pipe 101a are configured to be longer than the low pressure pipe 103a and the high pressure pipe 104a.
以上のように実施の形態5の空気調和装置によれば、冷媒流制御ユニット53に接続する配管について、ガス配管102a、液配管101aの配管径を異ならせ、そのガス配管102a、液配管101aを低圧管103a、高圧管104aよりも長くするように構成したので、圧力損失の低減、また、停止や運転モード変化時の一時的な液バック量を抑えることができ、信頼性の高い空気調和装置を構成することができる。
As described above, according to the air conditioner of the fifth embodiment, the pipes connected to the refrigerant
1 圧縮機、2 室外熱交換器、3 四方弁、4 アキュムレータ、5,5a,5b 室内熱交換器、6,6a,6b 室内絞り装置、7,7a,7b 熱交換絞り装置、8,8a,8b 冷媒熱交換器、9,9a,9b 逆止弁、10,10a,10b,10c,10d,10e,10f,10g,10h 逆止弁、11 気液分離器、12,12a,12b 第1開閉弁、13,13a,13b 第2開閉弁、14 第1絞り装置、15 第2絞り装置、16 第1冷媒熱交換器、17 第2冷媒熱交換器、21,21a,21b 室外絞り装置、31,31a,31b 高圧圧力センサ、32,32a,32b 低圧圧力センサ、33,33a,33b,34,34a,34b,35,36 温度センサ、51,51a,51b 室外ユニット、52,52a,52b 室内ユニット、53,53a,53b 冷媒流制御ユニット、54 中継機、55,55a,55b 冷媒熱交換器ユニット、101,101a 液配管、102,102a ガス配管、103,103a 低圧管、104,104a 高圧管、105,105a,105b 液配管、106,106a,106b ガス配管、110 バイパス管、111,112,130,131,132,133 接続配管、201,201a、201b 室外側制御器、202,202a,202b 冷媒熱交換器制御器、203 室内側制御器、a,b,c,d。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor, 2 Outdoor heat exchanger, 3 Four way valve, 4 Accumulator, 5, 5a, 5b Indoor heat exchanger, 6, 6a, 6b Indoor expansion device, 7, 7a, 7b Heat exchange expansion device, 8, 8a, 8b Refrigerant heat exchanger, 9, 9a, 9b Check valve, 10, 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h Check valve, 11 Gas-liquid separator, 12, 12a, 12b First open / close Valve, 13, 13a, 13b second on-off valve, 14 first throttle device, 15 second throttle device, 16 first refrigerant heat exchanger, 17 second refrigerant heat exchanger, 21, 21a, 21b outdoor throttle device, 31 , 31a, 31b High pressure sensor, 32, 32a, 32b Low pressure sensor, 33, 33a, 33b, 34, 34a, 34b, 35, 36 Temperature sensor, 51, 51a, 51b Outdoor unit, 52 52a, 52b Indoor unit, 53, 53a, 53b Refrigerant flow control unit, 54 Relay machine, 55, 55a, 55b Refrigerant heat exchanger unit, 101, 101a Liquid pipe, 102, 102a Gas pipe, 103, 103a Low pressure pipe, 104 104a High pressure pipe, 105, 105a, 105b Liquid pipe, 106, 106a, 106b Gas pipe, 110 Bypass pipe, 111, 112, 130, 131, 132, 133 Connection pipe, 201, 201a, 201b Outdoor controller, 202 202a, 202b Refrigerant heat exchanger controller, 203 indoor controller, a, b, c, d.
Claims (5)
空調対象の空気と冷媒との熱交換を行う室内熱交換器及び冷媒を減圧するための室内絞り装置を有する室内ユニットと、
室外ユニットから流れる冷媒の一部を減圧する熱交換絞り装置と、該熱交換絞り装置を通過した冷媒との熱交換により室外ユニット側から前記室内ユニット側に流れる冷媒を過冷却する冷媒熱交換器とを有する冷媒熱交換器ユニット、又は、暖房を行う前記室内ユニットに気体の冷媒を供給し、冷房を行う前記室内ユニットに液体の冷媒を供給するための流路を形成する中継機と、前記室外ユニットと前記中継機との間における冷媒の流れを制御する冷媒流制御ユニットとの組み合わせのいずれか一方を、前記室外ユニットと前記室内ユニットとの間の2つの流路を構成する冷媒配管に接続して冷媒回路を構成することを特徴とする空気調和装置。 A compressor that compresses and discharges the refrigerant, a heat source machine side heat exchanger that exchanges heat between the outside air and the refrigerant, and an outdoor unit that has a four-way valve for switching the flow path of the refrigerant;
An indoor unit having an indoor heat exchanger for exchanging heat between air to be air-conditioned and a refrigerant and an indoor expansion device for depressurizing the refrigerant;
A heat exchange throttle device that decompresses a part of the refrigerant flowing from the outdoor unit, and a refrigerant heat exchanger that supercools the refrigerant flowing from the outdoor unit side to the indoor unit side by heat exchange with the refrigerant that has passed through the heat exchange throttle device A refrigerant heat exchanger unit, or a relay that forms a flow path for supplying a gaseous refrigerant to the indoor unit for heating and supplying a liquid refrigerant to the indoor unit for cooling, and Either one of the combinations of the refrigerant flow control unit that controls the flow of the refrigerant between the outdoor unit and the relay unit is used as a refrigerant pipe that forms two flow paths between the outdoor unit and the indoor unit. An air conditioner that is connected to form a refrigerant circuit.
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