JP2014519006A

JP2014519006A - ヒートポンプ型スクリュー圧縮マルチセントラル空調装置

Info

Publication number: JP2014519006A
Application number: JP2014511713A
Authority: JP
Inventors: 徳威程; 燦化姜
Original assignee: 寧波奥克斯電気有限公司
Priority date: 2011-05-24
Filing date: 2012-03-01
Publication date: 2014-08-07
Also published as: CN202101340U; WO2012159475A1

Abstract

ヒートポンプ型スクリュー圧縮マルチセントラル空調は、少なくとも１台の圧縮機（１）、数台の並列な室内機（４５）、アキュムレータ（４３）、オイルセパレータ（２２）及び少なくとも２つの凝縮器アセンブリ（３３）を備える。室内機（４５）及びアキュムレータ（４３）の間に主流体供給管が設けられ、主流体供給管に主流体供給電磁弁（４４）が設けられる。オイルセパレータ（２２）及び凝縮器アセンブリ（３３）の間に接続パイプが設けられ、接続パイプにホットガスバイパス弁及び切換弁が設けられる。アキュムレータ（４３）及び凝縮器アセンブリ（３３）の間に分流パイプが設けられる。セントラル空調は、大容量の大型マルチ空調ユニットを実現することができ、モジュールを組み合わせた空調における、モジュール間のオイルバランスのリスクがない。主流体供給電磁弁がユニットの電源を切るのに使用されるとき、主流体供給管路を断ち、次に圧縮機が再び作動するときに、大量の液体冷媒が圧縮機の還気口に戻って、水撃作用が発生するのを防止する。少なくとも２つの凝縮器アセンブリは交互に霜取りを行い、ユニットが常に暖房運転モードの状態にあることを保証することができ、通常の空調運転モードの切換で生じる暖房停止、さらには冷風が吹きだす欠点を防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空調システム分野に関し、具体的には、ヒートポンプ型スクリュー圧縮マルチセントラル空調装置に関する。

１９８２年に日本のダイキンが初めてＶＲＶを発売し、ビル用マルチ空調の新しい時代が始まった。ＶＲＶは活用面が広く、スマート化されたセントラル空調システムであり、これは従来のセントラル空調方式を打破し、１組の室外機を複数の室内機に同時に接続して制御することができ、なおかつ空調する部屋の必要性に基づき、室内機を自由に起動及び停止させる。１９８７年に交流インバータＶＲＶが誕生し、空調業界において、ＶＲＶのインバータへの波が引き起こされ、ＶＲＶシステムの温度制御の正確性及び省エネ性は、実質的に上昇し、飛躍した。２００３年にダイキンはエコ冷媒Ｒ４１０Ａを採用した直流インバータＶＲＶを発売し、直流インバータ技術をＶＲＶに応用し、ＶＲＶの省エネ性をさらに向上させた。

直流インバータマルチセントラル空調に、ネオジムホウ素希土類永久磁石のブラシレス直流モータを採用して圧縮機モータとし、直流モータに供給する直流電圧を変化させることにより、直流モータの回転速度を変化させる。これにより、交流インバータ圧縮機の電磁ノイズ及び回転子の損失を克服し、圧縮機の効率が向上し、圧縮機のノイズが低下する。直流インバータマルチセントラル空調の生産メーカは主に日本に集中していて、東芝、ダイキン、三菱、日立などの複数の著名なブランドに代表される。１９９０年代初めにＶＲＶ空調技術を国内に導入したのに伴い、マルチシステム技術は国内で急速に発展している。国内メーカが高度な技術開発を行い、さらに次第に核心技術を確立するのに伴い、直流インバータマルチセントラル空調の生産も次第に拡大し、市場におけるシェアも年々増加している。

マルチセントラル空調はその技術的優位性により、応用場所がますます広がっていて、例えばマンション、別荘、銀行、レストラン、カラオケボックス、ビジネスオフィスビル、駅、ショッピングセンターなどである。マルチセントラル空調の応用範囲が拡大、発展し続けるのに伴い、現在、大型の駅、ショッピングセンター、食品加工現場などにおける面積は数万平方メートルに達している。しかしながら、直流インバータマルチセントラル空調の応用に伴い、その不足も次第に現れてきていて、主なものは、１組の室外機の動力に制限があり、各組の室外機は最大６４ＨＰしかないことである。広い場所に対しては、大量の室外機を組み合わせる必要があり、この種の空調システムの室外機が占める面積は巨大であるため、いくつかの場所においては、すべての室外機を設置することができない。一方で、組み合わせるモジュールが多いほど、モジュール間のオイルバランスの確実性に対する負担が大きくなる。

そこで、本発明は、動力が十分で、設置スペースを節約することができるヒートポンプ型スクリュー圧縮マルチセントラル空調装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、ヒートポンプ型スクリュー圧縮マルチセントラル空調装置を提供し、これは少なくとも１台の圧縮機、数台の並列な室内機、アキュムレータ、オイルセパレータ、少なくとも２つの凝縮器アセンブリを含む。前記室内機及びアキュムレータの間に主流体供給管が設けられ、前記オイルセパレータ及び凝縮器アセンブリの間に接続パイプが設けられる。隣接する凝縮器アセンブリの間に液管が設けられ、液管に制御弁が設けられる。前記圧縮機はスクリュー圧縮機であり、前記数台のスクリュー圧縮機は並列である。前記主流体供給管に主流体供給電磁弁が設けられ、前記オイルセパレータ及び凝縮器アセンブリの間の接続パイプにホットガスバイパス弁が設けられ、前記アキュムレータ及び凝縮器アセンブリの間に分流パイプが設けられ、前記オイルセパレータ及び凝縮器アセンブリの間に切換弁が設けられる。

本発明の技術を採用すると、本発明は従来技術と比較して以下のような利点を有する。

スクリュー圧縮機の効率は非常に大きく、大容量の大型マルチ空調ユニットを実現することができ、モジュールを組み合わせた空調における、モジュール間のオイルバランスのリスクがなく、最大能力は４００ＨＰ近くに達することができ、通常のマルチ装置の最大能力６４ＨＰよりはるかに大きい。したがって、本発明で提供するヒートポンプ型スクリュー圧縮マルチセントラル空調は、突出した優位性及び特徴を有する。主流体供給電磁弁がユニットの電源を切るのに使用されるとき、主流体供給管路を断ち、次に圧縮機が再び作動するときに、大量の液体冷媒が圧縮機の還気口に戻って、水撃作用が発生するのを防止する。凝縮器アセンブリを少なくとも２つ有し、２つの凝縮器アセンブリが交互に霜取りを行うことを実現する。このようにユニットが常に暖房運転モードの状態にあることを保証することができ、通常の空調運転モードの切換で生じる暖房停止、ひいては冷風が吹く欠点を防止する。

本発明の冷却システムの構成概要図（冷房運転モード）本発明が暖房運転モードのときの冷媒回路の概要図本発明の凝縮器アセンブリＩが霜取りするときの冷媒回路の概要図本発明の凝縮器アセンブリＩＩが霜取りするときの冷媒回路の概要図

以下に、図面及び具体的な実施方式を組み合わせて、本発明についてさらなる説明を行う。

図１に示すように、本発明が提供するヒートポンプ型スクリュー圧縮マルチセントラル空調装置は、少なくとも１台の圧縮機、数台の並列な室内機４５、アキュムレータ４３、オイルセパレータ２２、少なくとも２つの凝縮器アセンブリ３３を含む。
前記室内機４５及びアキュムレータ４３の間に主流体供給管が設けられ、前記オイルセパレータ２２及び凝縮器アセンブリ３３の間に接続パイプが設けられる。隣接する凝縮器アセンブリ３３の間に液管が設けられ、液管に制御弁が設けられる。前記圧縮機はスクリュー圧縮機１であり、数台のスクリュー圧縮機１は並列である。前記主流体供給管に主流体供給電磁弁４４が設けられ、前記オイルセパレータ２２及び凝縮器アセンブリ３３の間の接続パイプにホットガスバイパス弁が設けられ、前記アキュムレータ４３及び凝縮器アセンブリ３３の間に分流パイプが設けられ、前記オイルセパレータ及び凝縮器アセンブリの間に切換弁が設けられる。

本発明のマルチセントラル空調装置（ヒートポンプ型スクリュー圧縮マルチセントラル空調装置と呼ぶこともできる）は、実際の動作中に以下のコンポーネントが関わっている。
すなわち、スクリュー圧縮機１、圧縮機注油口またはオイルバランス孔４、オイルヒーター５、油面確認窓６、油温センサー７、油面スイッチ８、噴射口またはＥＣＯ口９、油圧センサー１０、圧縮機吸気口（スリーブ、ストップ弁を含む）１１、吸気温度センサー１２、油戻し電磁弁１３、圧縮機排気口（スリーブ、ストップ弁、チェック弁を含む）１４、排気温度センサー１５、容量調節電磁弁１６、噴射温度膨張弁１７、噴射電磁弁１８、圧縮機還気分配分岐管１９、圧縮機排気収集分岐管２０、アンロード電磁弁（ＥＶＲ１３）２１、オイルセパレータ２２、システム高圧センサー（ＨＰＳ）２３、高圧スイッチ（ＨＰＳＷ）２４、排気逆止弁２５、主４路切換弁（ＳＶ０）２６、凝縮器コンポーネントＩＩガスバイパス４路切換弁（ＳＶ２）２７、凝縮器コンポーネントＩガスバイパス４路切換弁（ＳＶ１）２８、凝縮器コンポーネントＩＩ液管電磁弁（ＥＶＲ８）２９、凝縮器コンポーネントＩＩバイパス液管電磁弁（ＥＶＲ１０）３０、凝縮器コンポーネントＩ液管電磁弁（ＥＶＲ７）３１、凝縮器コンポーネントＩバイパス液管電磁弁（ＥＶＲ９）３２、凝縮器コンポーネント（凝縮器コンポーネントＩ、凝縮器コンポーネントＩＩ）３３、凝縮器コンポーネントＩファン電動機３４、外気温度（Ｔａｍｂｏ）３５、凝縮器コンポーネントＩ低中温度センサー（Ｔｃｍ１）３６、凝縮器コンポーネントＩ霜取り制御温度センサー（Ｔｄｅｆ１）３７、凝縮器コンポーネントＩＩファン電動機３８、凝縮器コンポーネントＩＩ低中温度センサー（Ｔｃｍ２）３９、凝縮器コンポーネントＩＩ霜取り制御温度センサー（Ｔｄｅｆ２）４０、システム暖房双方向温度膨張弁（ＴＥＸ０）４１、流体供給管逆止弁４２、高圧アキュムレータ４３、主流体供給電磁弁（ＥＶＲ１１）４４、室内機４５、室内電子膨張弁（ＥＥＶ（ｉ））４６、室内蒸発器入口温度（Ｔｉｎ（ｉ））４７、室内蒸発器コイル中間点温度（Ｔｃｍ（ｉ））４８、室内蒸発器出口温度（Ｔｏｕｔ（ｉ））４９、室内温度（Ｔａｍｂ（ｉ））５０、気液分離器５１、低温センサー（ＬＰＳ）５２、低温スイッチ（ＬＰＳＷ）５３、低負荷油戻し電磁弁（ＥＶＲ１２）５４である。

図１に示すのは、冷房運転モードのときの冷媒回路の過程である。
すなわち、室内機４５が始動コマンドを受けて始動し、さらに始動コマンドを室外の電気制御システムに送ると、電気制御システムがスクリュー圧縮機に作動コマンドを送る。スクリュー圧縮機は必要容量に基づいて起動し、スクリュー圧縮機の起動負荷は容量調節弁１６により制御される。スクリュー圧縮機が排気してオイルセパレータ２２に送られ、排気中の分離された潤滑油は油戻し電磁弁１３及び油面スイッチ８により制御され、スクリュー圧縮機（１、２、３）の還気管に戻る。オイルセパレータが分離した気体冷媒はオイルセパレータ２２から排出され、主４路切換弁２６の切換により、凝縮器コンポーネント３３に送られ、液体の高温高圧冷媒に凝縮される。凝縮器コンポーネント３３から排出される液体冷媒は高圧アキュムレータ４３で蓄えられる。高圧アキュムレータ４３から出てきた液体冷媒は室内機４５に送られ、室内電子膨張弁４６を経て低温低圧の２相混合冷媒に減圧され、蒸発器で蒸発されて、空調する部屋の空気を冷却し、空調する部屋の温度を低下させる。すべての室内機内で蒸発された気体冷媒が集められると、気液分離器５１に送られ、分離された気体冷媒がスクリュー圧縮機の還気口に戻り、次の循環過程に入る。このように繰り返し冷房を続け、空調する部屋の温度を設定温度に低下させ、維持する。

図２に示すのは、暖房運転モードのときの冷媒回路の過程である。
すなわち、室内機４５は始動コマンドを受けて始動し、さらに始動コマンドを室外の電気制御システムに送ると、電気制御システムがスクリュー圧縮機に作動コマンドを送る。スクリュー圧縮機は必要容量に基づいて起動し、スクリュー圧縮機の起動負荷は容量調節弁１６により制御される。スクリュー圧縮機が排気してオイルセパレータ２２に送られ、排気中の分離された潤滑油は油戻し電磁弁１３及び油面スイッチ８により制御され、スクリュー圧縮機（１、２、３）の還気管に戻る。オイルセパレータが分離した気体冷媒はオイルセパレータ２２から排出され、主４路切換弁２６の切換により、室内機４５に送られ、液体の高温高圧冷媒に凝縮される。すべての室内機４５の蒸発器内の凝縮された液体冷媒が集められると、高圧アキュムレータ４３で蓄えられる。高圧アキュムレータ４３から出てきた液体冷媒は、システム暖房双方向温度膨張弁（ＴＥＸ０）４１を経て減圧された後、凝縮器コンポーネント３３で蒸発される。蒸発後の気体冷媒は気液分離器５１に送られ、分離された気体冷媒はスクリュー圧縮機（１、２、３）の還気口に戻り、次の循環過程に入る。このように繰り返し暖房を続け、空調する部屋の温度を設定温度に上昇させ、維持する。

図３に示すのは凝縮器アセンブリＩの霜取りであり、凝縮器アセンブリＩＩは暖房モードの運転のシステム循環を続ける。
具体的な動作過程は次の通りである。霜取りを始める条件に達すると、霜取り過程を開始する。霜取りは凝縮器アセンブリＩ及び凝縮器アセンブリＩＩが交互に霜取りを行う方式を採用する。

凝縮器アセンブリＩの霜取り過程は次の通りである。電磁弁３２を開き、電磁弁３１を閉じ、ホットガスバイパス４路切換弁２８が流れ方向を切り換えて、ホットガスバイパスから凝縮器アセンブリＩに送られ、霜取りが行われる。霜取りを終了する条件に達すると、凝縮器アセンブリＩの霜取りが終了する。ホットガスバイパス４路切換弁２８が方向を切り換え、電磁弁３１を開き、電磁弁３２を閉じる。凝縮器アセンブリＩＩの霜取りに転じる。

凝縮器アセンブリＩＩの霜取り過程は次の通りである。電磁弁３０を開き、電磁弁２９を閉じ、ホットガスバイパス４路切換弁２７が流れ方向を切り換えて、ホットガスバイパスから凝縮器アセンブリＩＩに送られ、霜取りが行われる。霜取りを終了する条件に達すると、凝縮器アセンブリＩＩの霜取りが終了する。ホットガスバイパス４路切換弁２７が方向を切り換え、電磁弁２９を開き、電磁弁３０を閉じる。

１スクリュー圧縮機
２スクリュー圧縮機
３スクリュー圧縮機
４圧縮機注油口またはオイルバランス孔
５オイルヒーター
６油面確認窓
７油温センサー
８油面スイッチ
９噴射口またはＥＣＯ口
１０油圧センサー
１１圧縮機吸気口（スリーブ、ストップ弁を含む）
１２吸気温度センサー
１３油戻し電磁弁
１４圧縮機排気口（スリーブ、ストップ弁、チェック弁を含む）
１５排気温度センサー
１６容量調節電磁弁
１７噴射温度膨張弁
１８噴射電磁弁
１９圧縮機還気分配分岐管
２０圧縮機排気収集分岐管
２１アンロード電磁弁（ＥＶＲ１３）
２２オイルセパレータ
２３システム高圧センサー（ＨＰＳ）
２４高圧スイッチ（ＨＰＳＷ）
２５排気逆止弁
２６主４路切換弁（ＳＶ０）
２７凝縮器コンポーネントＩＩガスバイパス４路切換弁（ＳＶ２）
２８凝縮器コンポーネントＩガスバイパス４路切換弁（ＳＶ１）
２９凝縮器コンポーネントＩＩ液管電磁弁（ＥＶＲ８）
３０凝縮器コンポーネントＩＩバイパス液管電磁弁（ＥＶＲ１０）
３１凝縮器コンポーネントＩ液管電磁弁（ＥＶＲ７）
３２凝縮器コンポーネントＩバイパス液管電磁弁（ＥＶＲ９）
３３凝縮器コンポーネント（凝縮器コンポーネントＩ、凝縮器コンポーネントＩＩ）
３４凝縮器コンポーネントＩファン電動機
３５外気温度（Ｔａｍｂｏ）
３６凝縮器コンポーネントＩ低中温度センサーＴｃｍ１
３７凝縮器コンポーネントＩ霜取り制御温度センサー（Ｔｄｅｆ１）
３８凝縮器コンポーネントＩＩファン電動機
３９凝縮器コンポーネントＩＩ低中温度センサーＴｃｍ２
４０凝縮器コンポーネントＩＩ霜取り制御温度センサー（Ｔｄｅｆ２）
４１システム暖房双方向温度膨張弁（ＴＥＸ０）
４２流体供給管逆止弁
４３高圧アキュムレータ
４４主流体供給電磁弁（ＥＶＲ１１）
４５室内機
４６室内電子膨張弁（ＥＥＶ（ｉ））
４７室内蒸発器入口温度（Ｔｉｎ（ｉ））
４８室内蒸発器コイル中間点温度（Ｔｃｍ（ｉ））
４９室内蒸発器出口温度（Ｔｏｕｔ（ｉ））
５０室内温度（Ｔａｍｂ（ｉ））
５１気液分離器
５２低温センサー（ＬＰＳ）
５３低温スイッチ（ＬＰＳＷ）
５４低負荷油戻し電磁弁（ＥＶＲ１２）

Claims

ヒートポンプ型スクリュー圧縮マルチセントラル空調装置であって、
少なくとも１台の圧縮機（１）、数台の並列な室内機（４５）、アキュムレータ（４３）、オイルセパレータ（２２）、少なくとも２つの凝縮器アセンブリ（３３）を備え、
室内機（４５）及びアキュムレータ（４３）の間に主流体供給管が設けられ、オイルセパレータ（２２）及び凝縮器アセンブリ（３３）の間に接続パイプが設けられ、隣接する凝縮器アセンブリ（３３）の間に液管が設けられ、液管に制御弁が設けられるヒートポンプ型スクリュー圧縮マルチセントラル空調装置であり、
圧縮機がスクリュー圧縮機（１）であり、数台のスクリュー圧縮機（１）が並列であり、主流体供給管に主流体供給電磁弁（４４）が設けられ、オイルセパレータ（２２）及び凝縮器アセンブリ（３３）の間の接続パイプにホットガスバイパス弁が設けられ、アキュムレータ（４３）及び凝縮器アセンブリ（３３）の間に分流パイプが設けられ、オイルセパレータ（２２）及び凝縮器アセンブリ（３３）の間に切換弁が設けられる
ことを特徴とするヒートポンプ型スクリュー圧縮マルチセントラル空調装置。