JP4219060B2

JP4219060B2 - 空調装置

Info

Publication number: JP4219060B2
Application number: JP25347299A
Authority: JP
Inventors: 伸浩出射; 朗畑山; 暁中谷
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-09-07
Filing date: 1999-09-07
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2019-09-07
Also published as: JP2001082764A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、暖房運転可能な空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
室外機に吸収冷凍機を使用し、この室外機で発生させる温熱を利用して加熱蒸発させた気体の熱操作流体を室内機に循環供給して暖房を行う空調装置がある。
【０００３】
上記構成の空調装置にあっては、相変化可能な熱操作流体を加熱して蒸発させるための室外機における温熱の発生（量）を、通常は室外機で加熱されて蒸発した熱操作流体の温度または圧力の何れかに基づいて制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記温熱の発生を熱操作流体の温度に基づいて制御したのでは、室外機に熱容量の大きい吸収冷凍機を使用した空調装置においては、空調負荷の変動に速やかに対処することができないと云った問題点があり、熱操作流体の圧力に基づいて制御したのでは負荷変動に対する追従性は向上するが、室外機に戻される熱操作流体が不足するといくら加熱しても圧力上昇が起きないために、著しく過熱されることがあると云った問題点があったので、空調負荷の変動には速やかに対処でき、且つ、著しく過熱されることがないようにする必要があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来技術の課題を解決するため、室外機で吸熱蒸発した気体の熱操作流体を室外機と室内機との間に形成された循環路を介して室内機に送り、室内機で室内空気と熱交換して室内空気を加熱すると共に、室内機で室内空気と熱交換して放熱凝縮した液体の熱操作流体を室外機に戻す暖房運転可能な空調装置において、熱操作流体を加熱して蒸発させるための室外機における温熱発生を、室外機で蒸発した熱操作流体の実測温度と、室外機で蒸発した熱操作流体の圧力から換算した飽和温度との差が第１の所定値より大きく、且つ、前記実測温度が第２の所定値より高いときには前記実測温度に基づいて制御し、前記条件を満たさないときには前記圧力に基づいて制御する制御手段を設けるようにした第１の構成の空調装置と、
【０００６】
前記第１の構成の空調装置において、室外機に吸収冷凍機を使用するようにした第２の構成の空調装置と、
を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。図１に示した冷暖房可能な空調装置は、例えばビルの屋上などに設置される室外機１０と、各階に分散して設置される複数の室内機２０と、地下室などの最も低い部分に設置される暖房用ポンプユニット３０と、これらを接続して循環時に相変化が可能な熱操作流体、例えば冷媒のＲ−１３４ａを循環させるための配管群４０と、これらの機器を制御する制御器５０とから構成されている。
【０００８】
室外機１０は、配管群４０を通って室内機２０から戻ってきた冷媒のＲ−１３４ａを加熱して蒸発させたり、冷却して凝縮させたりするための熱操作部１１、レシーバタンク１２、ポンプ１３などを備えて構成されている。
【０００９】
そして、熱操作部１１は例えば特開平７−３１８１８９号公報などに開示された吸収冷凍機の下胴からなるものであり、高温再生器１１Ａの図示しないガスバーナなどで生成する熱を利用して駆動され、図示しない蒸発器に設けた伝熱管の管壁などを介して冷媒のＲ−１３４ａを加熱蒸発させた気体のＲ−１３４ａをガス管４１に供給したり、放熱凝縮させた液体のＲ−１３４ａをレシーバタンク１２、ポンプ１３が介在する液降下管４２に供給することが、適宜選択できるようになっている。
【００１０】
なお、液降下管４２の熱操作部１１とレシーバタンク１２とを連結している部分と、ポンプ１３の吐出側には、開閉弁１４、１５が設けられ、さらにレシーバタンク１２の上部とガス管４１とは、途中に開閉弁１６を備えた均圧管１７を介して連結されている。
【００１１】
また、レシーバタンク１２には液面センサ１２Ａ、１２Ｂが上下二箇所に設けられ、タンクに溜まっている液体のＲ−１３４ａの液面が液面センサ１２Ａの取り付け位置より低いのか、液面センサ１２Ｂの取り付け位置より高いのか、液面センサ１２Ａと１２Ｂとの間に位置しているのかが検出できるようになっている。
【００１２】
さらに、ガス管４１の熱操作部１１側には温度センサ１８Ａと圧力センサ１８Ｂとが設けられて、熱操作部１１で吸熱蒸発してガス管４１に流れ出た気体のＲ−１３４ａの温度Ｔｍと圧力Ｐとが検出できるようになっている。また、液降下管４２の熱操作部１１側には温度センサ１９が設けられて、熱操作部１１で放熱凝縮して液降下管４２に流れ出た液体のＲ−１３４ａの温度が検出できるようにもなっている。
【００１３】
上記構成の室外機１０においては、冷房運転時に高温再生器１１Ａのガスバーナなどに供給する燃料を増やして火力を強めると、高温再生器１１Ａで吸収液から蒸発分離する冷媒の量が増加する。この増加した冷媒蒸気が、図示しない凝縮器で放熱して凝縮し、熱操作部１１を構成している下胴の蒸発器内に設けられた伝熱管の周囲に液体で供給され、伝熱管内を流れる冷媒のＲ−１３４ａから熱を奪って蒸発するので、熱操作部１１内を流れるＲ−１３４ａを冷却する機能が強化され、流量が同じであればその温度低下幅が拡大する。逆に、高温再生器１１Ａのガスバーナなどの火力を弱めると、熱操作部１１内を流れる冷媒のＲ−１３４ａを冷却する機能は弱まり、その温度低下幅は縮小する。
【００１４】
一方、暖房運転時に高温再生器１１Ａのガスバーナなどに供給する燃料を増やして火力を強めると、冷媒ならびに吸収液は熱操作部１１を構成している下胴の蒸発器内の伝熱管の周囲に供給され、伝熱管内を流れる冷媒のＲ−１３４ａに放熱するので、熱操作部１１内を流れるＲ−１３４ａを加熱する機能が強化され、流量が同じであればその温度上昇幅が拡大する。逆に、高温再生器１１Ａのガスバーナなどの火力を弱めると、熱操作部１１内を流れる冷媒のＲ−１３４ａを加熱する機能は弱まり、その温度上昇幅は縮小する。
【００１５】
室内機２０は、冷媒のＲ−１３４ａが図示しない送風機によって送られる室内空気と熱交換するための伝熱管２１と、膨張弁２２などを備えて構成され、伝熱管２１の膨張弁２２が設けられた側が液降下管４２に連結されている液水平管４３に連結され、その反対側がガス管４１に連結されている。
【００１６】
また、伝熱管２１の出入口に臨んだ部位と、伝熱管２１の略中間部には温度センサ２３、２４、２５が設けられて、管内を流れている冷媒のＲ−１３４ａの温度が検出できるようになっている。
【００１７】
暖房用ポンプユニット３０は、レシーバタンク３１と、その下流側に設けられたポンプ３２とから構成され、液降下管４２と液上昇管４４の下端部に図示したよう接続されている。すなわち、液降下管４２の下端部がレシーバタンク３１を介してポンプ３２の吸込み側に連結され、上端部が熱操作部１１に連結されている液上昇管４４の下端部がポンプ３２の吐出側に連結されている。
【００１８】
なお、レシーバタンク３１には液面センサ３１Ａ、３１Ｂが上下二箇所に設けられ、タンクに溜まっている液体のＲ−１３４ａの液面が液面センサ３１Ａの取り付け位置より低いのか、液面センサ３１Ｂの取り付け位置より高いのか、液面センサ３１Ａと３１Ｂとの間に位置しているのかが検出できるようになっている。
【００１９】
制御器５０は、図示しないパネル面に設けたボタンスイッチなどにより冷暖房運転の切換指示などが行えるように構成されている。そして、例えば冷房運転が指示されると、室外機１０の熱操作部１１で冷却する冷媒のＲ−１３４ａが所定の低温度、例えば７℃の液体となって液降下管４２に流れ出るようにするための所要の制御プログラムを制御器５０は備えている。
【００２０】
すなわち、冷房運転が指示されたときには開閉弁１４、１５、１６は開弁され、熱操作部１１における冷媒のＲ−１３４ａに対する冷却は、温度センサ１９が検出する冷媒のＲ−１３４ａの温度が所定の７℃になるように、高温再生器１１Ａのガスバーナなどで生成する熱量が制御される。
【００２１】
そして、熱操作部１１で所定の温度に冷却され、凝縮して液降下管４２に流れ出た液体のＲ−１３４ａは、その自重（詳細には液体と気体との比重差）によりレシーバタンク１２に流れ込み、上側に設置された液面センサ１２Ｂが液体のＲ−１３４ａを検出するとポンプ１３の運転を開始して液体のＲ−１３４ａを液降下管４２と液水平管４３とを介して各階に分散設置された室内機２０に供給し、下側に設置された液面センサ１２Ａが液体のＲ−１３４ａを検出しなくなるとポンプ１３の運転を停止するように制御される。
【００２２】
各室内機２０の膨張弁２２の開度は、例えば温度センサ２５が検出する冷媒のＲ−１３４ａの温度が例えば１２℃となるように制御器５０によって制御されており、このように開度が制御される膨張弁２２を通って伝熱管２１に流入した液体のＲ−１３４ａが図示しない送風機によって供給される温度の高い室内空気から熱を奪って蒸発し冷房作用を行う。
【００２３】
そして、この冷房作用によって蒸発した気体のＲ−１３４ａは、Ｒ−１３４ａが凝縮して圧力が低くなっている室外機１０にガス管４１を介して戻される。
【００２４】
また、制御器５０は、暖房運転が指示されたときには室外機１０の熱操作部１１で加熱する冷媒のＲ−１３４ａが所定の高温・高圧の気体となってガス管４１に流れ出るようにするためと、暖房用ポンプユニット３０のポンプ３２を起動してレシーバタンク３１に溜まっている液体のＲ−１３４ａを室外機１０に戻すための所要の制御プログラムも備えている。
【００２５】
すなわち、暖房運転が指示されたときには開閉弁１４、１５、１６は閉弁され、温度センサ１８Ａが検出する冷媒のＲ−１３４ａの温度Ｔｍと、圧力センサ１８Ｂが検出するＲ−１３４ａの圧力Ｐから換算した飽和温度Ｔｓとの差、すなわち熱操作部１１で加熱作用を受けて蒸発し、ガス管４１に流れ出たＲ−１３４ａの温度Ｔｍと、そのＲ−１３４aの圧力Ｐから換算した飽和温度Ｔｓとの差（Ｔｍ−Ｔｓ）が所定温度、例えば１０℃以上開いており、且つ、前記温度Ｔｍが例えば５０℃以上であって、Ｒ−１３４ａが過熱（空焚き）状態になって、Ｒ−１３４ａを幾ら加熱しても圧力が上昇しない懸念のあるときには、温度センサ１８Ａが検出するＲ−１３４ａの温度Ｔｍが所定の温度５５℃になるように、高温再生器１１Ａのガスバーナなどの燃焼量が制御され、上記温度条件を満たさないときには圧力センサ１８Ｂが検出するＲ−１３４ａの圧力Ｐが所定の圧力、例えば２．４ＭＰａになるように、高温再生器１１Ａのガスバーナなどの燃焼量が制御される。
【００２６】
そして、上記のように制御される室外機１０の熱操作部１１で加熱され、蒸発してガス管４１に流れ出た気体のＲ−１３４ａは各室内機２０に供給される。
【００２７】
各室内機２０においては、図示しない送風機によって供給される温度の低い室内空気に気体のＲ−１３４ａが伝熱管２１の管壁を介して放熱凝縮し、この凝縮時に暖房作用を行なう。
【００２８】
なお、膨張弁２２の開度は、温度センサ２３が検出する冷媒のＲ−１３４ａの温度、すなわち伝熱管２１で暖房作用を行って凝縮し、温度低下してガス管４１に流れ出たＲ−１３４ａが所定の温度、例えば５０℃になるように制御される。
【００２９】
そして、この暖房作用によって凝縮した液体のＲ−１３４ａは、暖房用ポンプユニット３０のレシーバタンク３１に流れ込み、ポンプ３２によって室外機１０に還流すると云った冷媒のＲ−１３４ａの循環が起こって、暖房運転が継続される。
【００３０】
なお、制御器５０により暖房用ポンプユニット３０のポンプ３２は、上側に設置された液面センサ３１Ｂが液体のＲ−１３４ａを検出すると運転を開始し、下側に設置された液面センサ３１Ａが液体のＲ−１３４ａを検出しなくなると運転を停止するように制御される。
【００３１】
この冷媒のＲ−１３４ａの循環において、ある室内機２０における暖房負荷が増加（または減少）し、その室内機２０の温度センサ２３が検出するＲ−１３４ａの温度が低下（または上昇）すると、その温度低下（または温度上昇）が解消するように、その制御器５０からの制御信号を受けて該当する膨張弁２２の開度が増加（または減少）し、暖房負荷が増加した室内機２０の伝熱管２１に流入するＲ−１３４ａの量が増加（または減少）するので、その温度センサ１９が検出するＲ−１３４ａの温度低下（または上昇）はその内解消する。
【００３２】
暖房負荷の変動に起因する室内機２０における冷媒のＲ−１３４ａの圧力と温度の変化は、室外機１０では圧力センサ１８Ｂが検出するＲ−１３４ａの圧力にいち早く影響が表れる。すなわち、温度センサ１８Ａが冷媒のＲ−１３４ａの温度変化を検出するのは、室内機２０で温度が変化したＲ−１３４ａが室外機１０に実際に流入して初めて影響が表れる（Ｒ−１３４ａの循環速度に比較すると熱伝導は無視し得る）が、室内機２０におけるＲ−１３４ａの圧力変化は伝播によって速やかに室外機１０に伝わる。
【００３３】
そして、本発明においては制御器５０により、温度センサ１８Ａが検出する冷媒のＲ−１３４ａの温度Ｔｍと、圧力センサ１８Ｂが検出するＲ−１３４ａの圧力Ｐから換算した飽和温度Ｔｓとの温度差（Ｔｍ−Ｔｓ）が所定の１０℃以上あり、且つ、温度センサ１８Ａが所定の５０℃以上を検出して、冷媒のＲ−１３４ａが過熱（空焚き）状態となっている懸念があるときには、応答性に劣るがそれ以上の加熱が行われないように温度センサ１８Ａが検出するＲ−１３４ａの温度Ｔｍが所定の５５℃になるように、高温再生器１１Ａのガスバーナなどの燃焼量が制御され、冷媒のＲ−１３４ａが過熱状態となっている懸念がないとき、すなわち上記温度条件を満たしてないときには、応答性に優れた圧力センサ１８Ｂが検出するＲ−１３４ａの圧力Ｐが所定の圧力２．４ＭＰａになるように、高温再生器１１Ａのガスバーナなどの燃焼量が制御される。
【００３４】
すなわち、高温再生器１１Ａのガスバーナなどの発熱量、すなわち室外機１０の熱操作部１１で冷媒のＲ−１３４ａを加熱するための温熱の発生量は、冷媒のＲ−１３４ａが過熱状態に陥る懸念がないときには温度より応答性に優れた圧力に基づいて制御され、冷媒のＲ−１３４ａが過熱状態に陥る懸念があるときには、圧力より応答性は劣るが過熱状態になっても正確に制御できる温度に基づいて制御されるので、室外機１０の熱操作部１１で加熱する冷媒のＲ−１３４ａが所定の温度以上に過熱されて劣化や分解すると云った不都合、伝熱管などを構成している金属部分の異常高温による腐食の進展などが回避できる。
【００３５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【００３６】
例えば、ポンプ１３を設置せず、冷房運転時には冷媒のＲ−１３４ａの液体と気体の比重差を利用して循環させるものであっても良いし、液降下管４２も設けないで、暖房運転専用の空調装置とすることもできる。
【００３７】
また、制御器５０は、室外機１０を制御する室外機制御器と、室内機２０を制御する室内機制御器と、室外機制御器と室内機制御器と通信して全体を制御するシステム制御器とからなるように構成することもできる。
【００３８】
また、室外機１０と室内機２０との間で循環させる流体としては、Ｒ−１３４ａの他にもＲ−４０７ｃ、Ｒ−４０４Ａ、Ｒ−４１０ｃなどの他の相変化可能なものであっても良い。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、負荷変動に速やかに対応した温熱の発生が室外機で可能であると共に、室外機が過熱状態に陥ることがないので、熱操作流体が過熱されて劣化や分解するなどと云った不都合が回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１０室外機
１１熱操作部
１２レシーバタンク
１２Ａ、１２Ｂ液面センサ
１３ポンプ
１４、１５、１６開閉弁
１７均圧管
１８Ａ温度センサ
１８Ｂ圧力センサ
１９温度センサ
２０室内機
２１伝熱管
２２膨張弁
２３、２４、２５温度センサ
３０暖房用ポンプユニット
３１レシーバタンク
３１Ａ、３１Ｂ液面センサ
３２ポンプ
４０配管群
４１ガス管
４２液降下管
４３液水平管
４４液上昇管
５０制御器

Claims

室外機で吸熱蒸発した気体の熱操作流体を室外機と室内機との間に形成された循環路を介して室内機に送り、室内機で室内空気と熱交換して室内空気を加熱すると共に、室内機で室内空気と熱交換して放熱凝縮した液体の熱操作流体を室外機に戻す暖房運転可能な空調装置において、熱操作流体を加熱して蒸発させるための室外機における温熱発生を、室外機で蒸発した熱操作流体の実測温度と、室外機で蒸発した熱操作流体の圧力から換算した飽和温度との差が第１の所定値より大きく、且つ、前記実測温度が第２の所定値より高いときには前記実測温度に基づいて制御し、前記条件を満たさないときには前記圧力に基づいて制御する制御手段を設けたことを特徴とする空調装置。
室外機に吸収冷凍機が使用されたことを特徴とする請求項１記載の空調装置。