JP2019534437A - 空調給湯システム - Google Patents
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Abstract
Description
システム10は、集合住宅、ホテル、オフィスビル、個人住宅等の建物に設置される。システム10は、給湯を伴う加熱運転と、冷却運転とを選択的に行うように構成されている。システム10は、冷媒回路内で冷媒を循環させるヒートポンプ機構を用いて加熱運転及び冷却運転を行う。
室外ユニット110は、室外ユニット側で加熱運転または冷却運転を行い、加熱エネルギーまたは冷却エネルギーを室内ユニット120a、120bおよび給湯ユニット130に供給する。室外ユニット110は、圧縮機111と、切換弁112と、室外熱交換器113と、アキュムレータ114と、室外ファン115と、を含む。
以下、室内ユニット120a、120bに共通する構成および機能について説明する。よって、ある室内ユニットについての説明は他の室内ユニットにも当てはまり、またその逆も成り立つ。
給湯ユニット130は、加熱運転または冷却運転を行うため、室外ユニット110からの加熱エネルギーまたは冷却エネルギーを水に伝える機能を有する。給湯ユニット130は、室内水熱交換器131と、膨張弁132と、貯湯タンク133と、を含む。なお、図1では1つの給湯ユニット130しか図示されていないが、給湯ユニットの数は特に限定されず、2つ以上の給湯ユニットが、給湯ユニット130と同様に、システム10内に設けられてもよい。
冷却運転時には、室外ユニット110と、少なくとも1つの室内ユニット120aとが冷却運転を行う。加熱運転時には、室外ユニット110と、少なくとも1つの給湯ユニット130が加熱運転を行う。後述するシステム10のコントローラ100、200、300は、システム10の関係する構成要素を制御して以下の運転を実行する。
システム10は、加熱運転中、以下の動作を実現するように制御される。低圧のガス冷媒は、圧縮機111に吸入される。冷媒は、圧縮機111で圧縮されて高温高圧の状態になり、圧縮機111から吐出され、切換弁112を通り、ガス冷媒主管101を通って室外ユニット110から流出する。そして、室外ユニット110から流出した高圧のガス冷媒は、室内ユニット120および給湯ユニット130に流入する。室内ユニット120に流入した冷媒は、室内熱交換器121に流入する。給湯ユニット130に流入した冷媒は、室内水熱交換器131に流入する。高圧のガス冷媒は、室内熱交換器121で凝縮して高圧の液冷媒となり、室内熱交換器121から流出する。同様に、高圧のガス冷媒は、室内水熱交換器131で高圧の液冷媒となって室内水熱交換器131から流出する。
システム10は、冷却運転中、以下の動作を実現するように制御される。低圧のガス冷媒は圧縮機111に吸入される。冷媒は、圧縮機111で圧縮されて高温高圧の状態になり、圧縮機111から吐出される。高温高圧の冷媒は、切換弁112を経由して室外熱交換器113に流入する。室外熱交換器113に流入した高圧のガス冷媒は、室外ファン115から供給された空気と熱交換を行って高圧の液冷媒になる。高圧の液冷媒は、液冷媒主管102を通って室外ユニット110から流出して、少なくとも1つの室内ユニット120aに向かって流れる。室内ユニット120aに向かって流れた冷媒は、低圧の気液二相冷媒または低圧の液冷媒になるように、膨張弁122aによって減圧される。そして、冷媒は室内熱交換器121に流入する。
図1に示すように、システム10は、室外コントローラ100と、各室内ユニット120a、120bにそれぞれ対応する2つの室内コントローラ200と、給湯コントローラ300とを含む。室外コントローラ100、室内コントローラ200および給湯コントローラ300は、システム10の全体の運転を制御するように構成されたコントローラを構成する。各コントローラ100、200、300の位置および各コントローラ100、200、300の機能の割り当ては、それらが互いに通信でき、またシステム10の測定装置と通信できるものであれば限定されない。例えば、全てのコントローラを1つのコントローラに集中させて室外ユニット110に配置してもよい。別の実施形態では、室外コントローラ100と各室内コントローラ200の機能が本実施形態とは異なった形で割り当てられる。
室外コントローラ100は、室外ユニット110内の冷媒の圧力および温度を制御するように構成されている。室外コントローラ100は、圧縮機111の周波数、切換弁112、および室外ファン115の回転数を制御するようにさらに構成されている。
室内ユニット120a、120bは、それぞれ室内コントローラ200を有する。以下、室内ユニット120aの室内コントローラ200を例に説明する。システム10の他のどの室内ユニット120bの室内コントローラ200についても同様の説明があてはまる。
給湯コントローラ300は、加熱運転時における給湯ユニット130の過冷却度を制御するように構成されている。給湯コントローラ300は、膨張弁132の開度を制御するように構成されている。給湯コントローラは、バルブやポンプ等を制御するように構成されている。図1には示されていないが、給湯ユニット130には、水流量を制御するための構成要素が配置されている。
上述の機能に加えて、コントローラ100、200、300は、少なくとも1つの室内ユニット120aで冷却運転中に給湯要求が発生したか否かを判定する。判定がイエスの場合、コントローラ100、200、300は、給湯要求が発生した後、所定条件が満たされるまで冷却運転を継続し、その後、加熱運転を開始する。
図2は、室外コントローラ100の機能を示すブロック図である。室外コントローラ100は、運転部101と、受信部102と、更新部103と、メモリ104と、圧縮機部105と、サーモオフ部106と、ファン部107と、弁部108とを有する。
図3は、室外コントローラ100のメモリ104に記憶されているレベルテーブルを示す。レベルテーブルは、各要求レベルに対応する数値と、圧縮機111の回転数を増加または減少するステップ幅とを関連付ける。ステップ幅の各値は、圧縮機111の回転数の所定の変化に対応している。
図4Aは、室外コントローラ100のメモリ104に記憶されている状態テーブルの例を示す。状態テーブルは、「エリア」、「要求レベル」、「運転状態」、「目標温度」、「風量レベル」、「現在温度」を互いに関連付けて記憶する。
運転部101は、好ましくは、給湯要求が発生した後、所定の期間P1が経過するまで冷却運転を継続するように構成されている。給湯要求から期間P1が経過した後、運転部101は、冷却運転を停止するように構成されている。
運転部101は、好ましくは、加熱運転を開始する前に冷却運転の能力を増大するように構成されている。能力増大の好ましい例を以下に説明する。
図5は、室内ユニット120aの室内コントローラ200の機能を示すブロック図である。以下の説明は他の室内ユニットにも当てはまる。室内コントローラ200は、運転部201と、受信部202と、更新部203と、メモリ204と、要求部205と、ファン部206と、弁部207とを有する。
図6は、給湯要求によってトリガされる冷却運転から加熱運転への切り換えのタイムチャートの好ましい例を示す。冷却運転中の時間t0に発生した給湯要求により、運転モードが冷却運転から加熱運転に切り換わる。
<室外コントローラ100のメイン処理>
図7Aおよび図7Bは、室外コントローラ100によって行われるメイン処理の例を示す。メイン処理は、室外ユニットの電源がオンになると開始される。
図8は、図7A、7Bのメイン処理中に、室外コントローラ100によって行われる増大処理の流れの例を示す。メイン処理のステップS4において、室外コントローラ100は、給湯要求後の時点で行われている冷却運転の能力を増大させる増大処理を行う。
図9は、室内コントローラ200によって行われるメイン処理の例を示している。室内のメイン処理は、室内ユニットの電源がオンになると開始される。
以下は、本発明のシステムに係る他の好ましい実施形態である。
図10は、上述の実施形態のシステム10の変形例に係るシステム10’を示す。システム10’は、各室内ユニットまたは給湯ユニットにそれぞれ対応する膨張弁が、室外ユニットに配置されている点でシステム10と相違する。図1および図10中、システム10とシステム10’において同じ参照符号で表す構成要素は、同じまたは対応する機能を有する。よって、システム10とシステム10’の相違点のみを以下に説明する。システム10とシステム10’に共通の構成要素および/または機能については、上述のシステム10についての説明を参照することができる。
室外コントローラ100、100’、各室内コントローラ200、200’、および給湯コントローラ300の機能を、上述のシステム10、10’とは異なるように割り当ててもよい。例えば、室内コントローラ200、200’によって行われる制御の一部は、代わりに、対応する室外コントローラ100、100’により行われてもよいし、またその逆でもよい。システム10、10’のいずれかの構成要素の制御を、所定の条件に従って、室外コントローラ100、100’と室内コントローラ200、200’とで取り換えてもよい。
Claims (5)
- 冷却運転と加熱運転とを選択的に行うように構成された空調給湯システム(10)であって、
圧縮機(111)および室外熱交換器(113)を有する室外ユニット(110)と、
それぞれが、前記室外ユニット(110)と接続され、室内熱交換器を有する、少なくとも1つの室内ユニット(120a、120b)と、
前記少なくとも1つの室内ユニット(120a、120b)と並列に配置されるように前記室外ユニット(110)に接続され、冷媒−水熱交換器を有する給湯ユニット(130)と、
前記少なくとも1つの室内ユニット(120a、120b)のうちの、少なくとも1つの室内ユニットで前記冷却運転が行われている際の、前記給湯ユニット(130)からの給湯の要求の発生を監視し、前記要求に従って前記加熱運転を開始するように構成されたコントローラ(100)と、
を備え、
前記コントローラ(100)は、前記冷却運転がオンされている少なくとも1つの室内ユニットの全てに、各室内ユニットに配置されたファンを停止するファン停止コマンドを送信するように構成されている、
空調給湯システム(10)。 - 前記コントローラ(100)は、前記圧縮機(111)を停止する圧縮機停止コマンドを前記圧縮機(111)に送信するようにさらに構成され、
前記コントローラ(100)は、前記圧縮機停止コマンドと前記ファン停止コマンドとをほぼ同時に送信するようにさらに構成されている、
請求項1に記載の空調給湯システム(10)。 - 前記コントローラ(100)は、前記加熱運転を開始する前に、前記ファン停止コマンドを送信するようにさらに構成されている、
請求項1または2に記載の空調給湯システム(10)。 - 複数の弁(122a、122b、132)であって、それぞれが、前記給湯ユニット(130)および前記少なくとも1つの室内ユニット(120a、120b)のそれぞれ用に配置され、対応するユニットに供給される冷媒の量を制御するように構成されている複数の弁をさらに備える、
請求項1から3のいずれか1項に記載の空調給湯システム(10)。 - 前記コントローラ(100)は、前記加熱運転中、全ての室内ユニット(120a、120b)のそれぞれに対応する各弁を所定の開度に保つように構成されている、
請求項4に記載の空調給湯システム(10)。
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