JP4396521B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
本発明は、室外機と複数台の室内機とを有し、冷房・暖房を行うことができる空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
特開平5−99525号公報、及び特開2000−105014号公報には、熱源機と複数の室内機とを冷媒配管で接続し、各室内機毎に冷房および暖房の運転ができる冷暖混在型の空気調和装置が記載されている。
また、特開2002−89988号公報には、1台の熱源機と1台の室内機とを冷媒配管で接続し、さらに、室内機に流量制御弁を介して2台の熱交換器を接続させ、冷房運転、暖房運転、冷房再熱除湿、暖房再熱除湿の運転ができる空気調和装置が記載されている。
しかし、特開平5−99525号公報、及び特開2000−105014号公報の空気調和装置では、温度コントロール以外の湿度コントロールはできず、特開2002−89988号公報に記載された空気調和装置では、複数台の室内機を個別に、最適な温湿度状態に保持することができないという問題があった。
【発明の開示】
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、室外機と複数台の室内機とを接続し、各室内機毎に冷房・暖房等の温度コントロールと、除湿・加湿等の湿度コントロールができる空気調和装置を提供することを目的とする。
この目的を達成するために、本発明は、圧縮機、及び熱源側熱交換器を備えた熱源機と、室内空気を除湿するために冷却された室内空気を加熱する再熱用の熱交換器、この再熱用の熱交換器を通過した冷媒を減圧する流量制御装置、及び室内機ファンを備え温湿度調整運転を行う複数の室内機と、を備えた空気調和装置であって、各室内機は、自機の再熱用の熱交換器及び他機の再熱用の熱交換器に接続配管を介して接続された冷却用の熱交換器と、この冷却用の熱交換器に流入する冷媒を減圧する他の流量制御装置とを備え、前記冷却用の熱交換器は、自機の再熱用の熱交換器で使用された冷媒及び他機の再熱用の熱交換器で使用された冷媒の両方を合流させた冷媒を用いて前記室内空気を冷却し除湿するとともに、冷却に使用した冷媒を前記熱源機へ戻すことを特徴とするものである。
また、本発明の空気調和装置は、圧縮機、四方切換弁、及び熱源側熱交換器を備えた熱源機と、複数の熱交換器、前記複数の熱交換器に送風するファン、及び各熱交換器に対応した複数の流量制御装置を備えた複数台の室内機と、それぞれ一端部が前記熱源機に接続された第1の接続配管及び第2の接続配管と、前記各室内機の熱交換器と前記第1の接続配管及び前記第2の接続配管とに接続して設けられた第1の分岐部、前記各室内機の複数の流量制御装置に接続させた配管を合流させ、前記第1の接続配管及び前記第2の接続配管とに接続させるように設けられた第2の分岐部、この第2の分岐部に設けられ前記各室内機内を流れる冷媒を前記複数の熱交換器間の冷媒経路で過冷却し該室内機へ戻す熱交換部、及び前記第1の分岐部に設けられ、前記各室内機を前記第1の接続配管又は前記第2の接続配管に選択的に連通させる弁装置を備えた中継装置と、を有するものである。
このことにより、各部屋毎に冷房運転または暖房運転または温湿度調整運転をすることが可能となり、複数の部屋や複数の場所の温度と湿度のコントロールをできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、実施の形態1の冷媒回路図である。
第2図は、実施の形態1の冷房運転の動作を示す図である。
第3図は、実施の形態1の別の冷房運転の動作を示す図である。
第4図は、実施の形態1の暖房運転の動作を示す図である。
第5図は、実施の形態1の別の暖房運転の動作を示す図である。
第6図は、実施の形態1の暖房主体調湿運転の動作を示す図である。
第7図は、実施の形態1の別の暖房主体調湿運転の動作を示す図である。
第8図は、実施の形態1の冷房主体調湿運転の動作を示す図である。
第9図は、実施の形態1の別の冷房主体調湿運転の動作を示す図である。
第10図は、第1の循環組成検出装置での冷媒状態変化を示す図である。
第11図は、第2の循環組成検知装置での冷媒状態変化を示す図である。
第12図は、制御系統を示す図である。
第13図は、室内機構成図である。
第14図は、制御系統を示す図である。
第15図は、室内機構成図である。
第16図は、室内機の空気線図である。
第17図は、室内機の空気線図である。
第18図は、制御フローチャートである。
第19図は、制御フローチャートである。
第20図は、実施の形態2の冷媒回路図である。
第21図は、実施の形態2の冷房運転の動作を示す図である。
第22図は、実施の形態2の暖房運転の動作を示す図である。
第23図は、実施の形態2の暖房主体調湿運転の動作を示す図である。
第24図は、実施の形態1の冷房主体調湿運転の動作を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
以下、この発明の実施をするための最良の形態を図面を用いて説明する。
実施の形態1
第1図は、この発明の実施の形態1における空気調和装置の冷媒回路図である。
第1図中、空気調和装置は、主に、熱源機(A)、標準室内機(B)・再熱器(D)・加湿器(G)からなる第1の室内機、標準室内機(C)・再熱器(E)・加湿器(H)からなる第2の室内機、中継器(F)とを冷媒配管で接続させることで構成されている。
なお、ここでは、室内機を2台で説明するが、特に、2台に限定されるものではなく、何台でも良い。
熱源機(A)は、容量可変な圧縮機1と、熱源機の冷媒流通方向を切換える四方切換弁2と、熱源機側熱交換器3と、アキュムレータ4と、熱源側切換弁40と、第1の循環組成検出装置50とを冷媒配管で接続させることで主に構成されている。
熱源機側熱交換器3は、空気を送風する送風量可変の熱源機側送風機20と、互いに並列に接続された第1の熱源機側熱交換器41、及び第1の熱源機側熱交換器41と同じ伝熱面積を有する第2の熱源機側熱交換器42と、この2台の熱源側熱交換器をバイパスする熱源機側バイパス路43と、第1の熱源機側熱交換器41と四方切換弁2とを接続する配管に設けられた第1の電磁開閉弁44と、第1の熱源機側熱交換器41を挟んで第1の電磁開閉弁44の反対側に設けられた第2の電磁開閉弁45、第2の熱源機側熱交換器42と四方切換弁2とを接続する配管に設けられた第3の電磁開閉弁46と、第2の熱源側熱交換器42を挟んで第3の電磁開閉弁46の反対側に設けられた第4の電磁開閉弁47と、熱源機側バイパス路43の途中に設けられた第5の電磁開閉弁48とによって構成されている。なお、熱源側送風機20からの送風は、第1の熱源機側熱交換器41及び第2の熱源機側熱交換器42を通り、これら熱交換器を流れる冷媒と熱交換を行う。
熱源側切換弁40は、熱源機(A)と中継機(F)に接続する配管、具体的には四方弁2の一端と中継機(F)に接続する太い第1の接続配管6との間に設けられ、第1の配管6から四方弁2へのみ冷媒流通を許容する第2の逆止弁33と、熱源機側熱交換器3と中継機(F)に接続する第2の接続配管7(第1の接続配管より細い)との間に設けられ、熱源機側熱交換器3から第2の接続配管7へのみ冷媒流通を許容する第1の逆止弁32と、第2の逆止弁33の四方弁2側の配管から第1の逆止弁32の第2の接続配管7側の配管へのみ冷媒流通を許容する第3の逆止弁34と、第2の逆止弁33の第1の配管6側の配管から第1の逆止弁32の熱源機側熱交換器3の配管へのみ冷媒流通を許容する第4の逆止弁35とによって構成されている。
第1の循環組成検出装置50は圧縮機1から吐出する冷媒の冷媒組成比を検出する装置で、圧縮機1の吐出配管と圧縮機の吸入配管をバイパスするバイパス配管51と、バイパス配管51の途中に設けられた第1の減圧装置53と、第1の減圧装置53の前後の冷媒の間で熱交換を行う第4の熱交換部52と、第1の減圧装置53の前後の温度を検出する第1の温度検出手段54および第2の温度検出手段55で構成されている。
また、アキュムレータ4と圧縮機1との間には、第5の圧力検出手段56が設けられている。
標準室内機(B)は、室内側熱交換器5Bと、室内側熱交換器5Bに近傍して接続され、室内側熱交換器5Bが蒸発器として動作する場合には室内側熱交換機の2つの口(入口・出口)に各々設けられた第4の温度検出手段27Bと第5の温度検出手段28Bとで求められるスーパーヒート量、凝縮器として動作する場合にはサブクール量により制御される第1の流量制御装置9Bと、室内側熱交換器5Bに空気を送風する室内機ファン36Bと、室内機ファン36Bの空気吸込み側に設けられた湿度検出手段58B、及び第7の温度検出手段60Bとから構成されている。
再熱器(D)は、再熱器用熱交換器5Dと、再熱器用熱交換器5Dに近傍して接続され、再熱器用熱交換器5Dが蒸発器として動作する場合には再熱器用熱交換器5Dの2つの口に各々設けられた第4の温度検出手段27Dと第5の温度検出手段28Dとで求められるスーパーヒート量、凝縮器として動作する場合にはサブクール量により制御される第1の流量制御装置9Dとから構成されている。
加湿器(G)は、第6の温度検出手段59Bを有している。
なお、標準室内機(B)と再熱器(D)と加湿器(G)は接合しており、室内機ファン36Bからの送風は、室内側熱交換器5Bを通ることで、室内側熱交換器5Bを通る冷媒と熱交換し、その後、再熱器用熱交換器5Dを通ることで、再熱器用熱交換器5Dを通る冷媒と熱交換し、加湿器(G)を通った後に室内に送られる。
なお、標準室内機(C)、再熱器(E)、加湿器(H)は、それぞれ、標準室内機(B)、再熱器(D)、加湿器(G)と同様の構成をしているので、対応する構成にはC、E、Hを付すこととし、詳細説明を省略する。
また、室内側熱交換器5B、室内側熱交換器5C、再熱器用熱交換器5D、再熱器用熱交換器5Eの各々の一方に冷媒出入口は、第1の接続配管6B、6C、6D、6Eにより中継器(F)の第1の分岐部10に接続され、他方の冷媒出入口は、第1の流量制御装置9B、9C、9D、9Eを介して第2の接続配管7B、7C、7D、7Eにより中継器(F)の第2の分岐部11に接続されている。
第1の分岐部10には、第1口8Ba、8Ca、8Da、8Eaを第2の接続配管7側に、第2口8Bb、8Cb、8Db、8Ebを第1の接続配管6に、第3口8Bc、8Cc、8Dc、8Ecを第1の接続配管6B、6C、6D、6Eに接続される、三方切換弁8B、8C、8D、8Eを有している。なお、この三方切換弁8B、8C、8D、8Eにより、第1の接続配管6B、6C、6D、6Eを、第1の接続配管6と第2の接続配管7のどちらに接続させるかの切換が可能となる。
また、中継器(F)は、第2の接続配管7の途中に設けられ、気相部が三方切換弁8B、8C、8D、8Eの第1口8Ba、8Ca、8Da、8Eaに接続され、その液相部は第2の分岐部11に接続されている気液分離装置12と、気液分離装置12と第2の分岐部11との間に接続する開閉自在な第2の流量制御装置(ここでは電気式膨張弁)13と、第2の分岐部11と第1の接続配管6とを結ぶバイパス配管14と、第1のバイパス配管14の途中に設けられた第3の流量制御装置(ここでは電気式膨張弁)15と、第2の分岐部11と第1の接続配管6との間に接続する開閉自在な第4の流量制御装置(ここでは電気式膨張弁)17と、第1のバイパス配管14の第3の流量制御装置15の下流側と気液分離装置12と第2の流量制御装置13とを接続する配管との間で熱交換を行う第1の熱交換部19と、第1の分岐部10と第2の流量制御装置13の間に設けられた第1の圧力検出手段25と、第2の流量制御装置13と第4の流量制御装置17との間に設けられた第2の圧力検出手段26とを有している。
さらに、第2の分岐部11は、第1のバイパス配管14の途中に設けられた第3の流量制御装置15の上流に設けられ、各室内機側/再熱器側の第2の接続配管7B、7C、7D、7Eの合流部との間でそれぞれ熱交換を行う第2の熱交換部16Aと、それぞれ第1のバイパス配管14の第3の流量制御装置15の下流側に設けられ、各室内機側/再熱器側の第2の接続配管7B、7C、7D、7Eとの間でそれぞれ熱交換を行う第3の熱交換部16B、16C、16D、16Eとを有している。
なお、この空気調和装置では、第1の分岐部10または第2の分岐部11までの間の調湿運転の冷房主体の場合に高圧となる配管の途中に設けられた第3の温度検出手段57の検出値及び第4の圧力検出手段18の検出値、第1の循環組成検出装置50の検出値から調湿運転の冷房主体の場合の再熱器(凝縮器)に流入する冷媒組成比を演算する制御も、第2の循環組成検知装置(図示せず)でなされている。
また、この第1図の空気調和装置内には、例えばHFCのR32/R125/R134aが23/25/52wt%の比率で混合されている非共沸混合冷媒であるR407Cが充填されている。
さらに、第1図では、加湿器(G)、(H)を備えているが、除湿のみを行い、加湿を行わないのであれば、加湿器(G)、(H)を備える必要はない。この場合は、第6の温度検出手段59G、59Hは再熱器(D)及び(E)の空気吹出し側に付けることになる。
次に、第1図に示した空気調和装置での動作について、第2図〜第9図に基づいて説明する。
冷房運転.
第2図を用いて冷房運転をする場合の動作について説明する。
第2図で、実線矢印で示すように圧縮機1より吐出された高温高圧のガス冷媒は四方切換弁2を通り、熱源機側熱交換器3で送風量可変の熱源機側送風機20によって送風される空気と熱交換して凝縮液化された後、第1の逆止弁32、第2の接続配管7、気液分離装置12、第2の流量制御装置13の順に通り、更に第2の分岐部11、室内機側の第2の接続配管7B、7Cを通り、各標準室内機(B)、(C)に流入する。
各標準室内機(B)、(C)では、室内側熱交換器5B、5Cの出口のスーパーヒート量により制御される第1の流量制御装置9B、9Cにより低圧まで減圧された後、室内側熱交換器5B、5Cに液冷媒が流入し、室内ファン36B、36Cによって送風される室内空気と熱交換して液冷媒は蒸発してガス化され、室内を冷房する。なお、もし湿度検知手段58B、58Cで検知される室内空気湿度が目標値より低い値を示した場合は、加湿器(G)又は(H)が作動して、室内空気を加湿する。
室内側熱交換器5B、5Cでガス状態となった冷媒は、第1の接続配管6B、6C、三方切換弁8B、8C、第1の接続配管6、第4の逆止弁33、熱源機の四方切換弁2、アキュムレータ4を経て圧縮機1に吸入される。なお、この時、三方切換弁8B、8Cの第1口8Ba、8Caは閉路、第2口8Bb、8Cb及び第3口8Bc、8Ccは開路されている。また、三方切換弁8D、8Eの第1口8Da、8Ea、第2口8Db、8Eb及び第3口8Dc、8Ecは閉路されているので、再熱器(D)、(E)に冷媒は流れない。
なお、第1の接続配管6が低圧、第2の接続配管7が高圧のため必然的に冷媒は第1の逆止弁32、第2の逆止弁33を流通することになる。
また、このサイクルの時、第2の流量制御装置13を通過した冷媒の一部が第1のバイパス配管14へ入り第3の流量制御装置15で低圧まで減圧されて第3の熱交換部16B、16Cで第2の接続配管7B、7Cとの間で、第2の熱交換部16Aで第2の分岐部11の第2の接続配管7B、7C、7D、7Eの合流部との間で、更に第1の熱交換部19で第2の流量制御装置13に流入する冷媒との間で熱交換を行うことで冷媒は蒸発し、第1の接続配管6、第2の逆止弁33を通り、四方切換弁2、アキュムレータ4を経て圧縮機1に吸入される。
一方、第1の熱交換部19、第2の熱交換部16A、第3の熱交換部16B、16Cで熱交換し、冷却されサブクールを充分につけられた冷媒は冷房しようとしている標準室内機(B)、(C)へ流入する。ここで、標準室内機(B)、(C)の蒸発温度及び熱源機側送風機20の凝縮温度が予め定められた目標温度になるように容量可変な圧縮機1の容量及び熱源機側送風機20の送風量を調節し、各標準室内機(B)、(C)では目標とする冷房能力を得ることができる。
なお、第2図の冷房運転とは別に、第3図のように三方切換弁8D、8Eの第1口8Da、8Eaは閉路、第2口8Db、8Eb及び第3口8Dc、8Ecは開路とし、再熱器(D)及び(E)に冷媒を流すようにして、冷房能力を上げるようにしても良い。
暖房運転.
次に、第4図を用いて暖房運転する場合の動作について説明する。
第4図で、実線矢印で示すように圧縮機1より吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方切換弁2を通り、第3の逆止弁34、第2の接続配管7、気液分離装置12を通り、三方切換弁8D、8E、第1の接続配管6D、6Eの順に通り、各再熱器(D)、(E)の再熱器用熱交換器5D、5Eに流入し、室内ファン36B、36Cによって送風される室内空気と熱交換して凝縮液化し、室内を暖房する。なお、もし湿度検知手段58B、58Cで検知される室内空気湿度が目標値より低い値を示した場合は、加湿器(G)又は(H)が作動して、室内空気を加湿する。
再熱器用熱交換器5D、5Eで凝縮液化状態となった冷媒は、再熱器側熱交換器5D、5Eの出口サブクール量を制御され第1の流量制御装置9D、9Eを通った後、第2の接続配管7D、7Eから第2の分岐部11に流入して合流し、更に第4の流量制御装置17または第3の流量制御装置15を通る。ここで、再熱器側熱交換器5D、5Eで凝縮した冷媒は、第1の流量制御装置9D、9Eまたは第3の流量制御装置15または第4の流量制御装置17で低圧の気液二相まで減圧される。そして低圧まで減圧され、第1の接続配管6を経て熱源機(A)の第4の逆止弁35、熱源機側熱交換器3に流入し、ここで送風量可変の熱源機側送風機20によって送風される空気と熱交換して蒸発しガス状態となり、四方切換弁2、アキュムレータ4を経て圧縮機1に吸入され。
なお、この時、三方切換弁8D、8Eは、第2口8Db、8Ebは閉路、第1口8Da、8Ea及び第3口8Dc、8Ecは開路されている。また、冷媒はこの時、第1の接続配管6が低圧、第2の接続配管7が高圧であるために必然的に第3の逆止弁34、第4の逆止弁35を流通する。ここで、再熱器(D)、(E)の凝縮温度及び熱源機側送風機20の蒸発温度が予め定められた目標温度になるように容量可変な圧縮機1の容量及び熱源機側送風機20の送風量を調節し、各室内機では目標とする暖房能力を得ることができる。
なお、第4図の暖房運転とは別に、第5図のように三方切換弁8B、8Cの第2口8Bb、8Cbは閉路、第2口8Ba、8Ca及び第3口8Bc、8Ccは開路とし、標準室内機(B)及び(C)に冷媒を流すようにして、暖房能力を上げるようにしても良い。
暖房主体調湿運転(暖房(再熱)運転容量が冷房(除湿)運転容量より大きい時の運転).
暖房主体調湿運転の場合についての動作を第6図を用いて説明する。
第6図で、実線矢印で示すように圧縮機1より吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方切換弁2、第3の逆止弁34、第2の接続配管7、気液分離装置12を通り、三方切換弁8D、8E、第1の接続配管6D、6Eを通り、暖房しようとする各再熱器(D)、(E)に流入し、再熱器用熱交換器5D、5Eで室内空気と熱交換して凝縮液化する。そして、この凝縮液化した冷媒は、再熱器用熱交換器5D、5Eの出口サブクール量により制御され第1の流量制御装置9D、9Eを通り少し減圧された後、第2の接続配管7D、7Eを経て第2の分岐部11に流入する。
第2の分岐部11では、第2の接続配管7D、7Eから送られた液冷媒が合流し、この一部が、第2の接続配管7B、7Cを通って標準室内機(B)、(C)に入り、室内側熱交換器5B、5Cの出口のスーパーヒート量により制御される第1の流量制御装置9B、9Cに入り減圧された後に室内側熱交換器5B、5Cに流入し、熱交換により液状態からガス状態になることで、室内の空気を除湿および冷却し、三方切換弁8B、8Cを介して第1の接続配管6に流入する。なお、標準室内機(B)、(C)で除湿・冷却された室内空気は、再熱器(D)、(E)で暖められて、室内に送られる。また、本運転では加湿器(G)、(H)は動作しないため、室内空気への加湿はされない。
一方、他の冷媒は、第1の圧力検出手段25の検出圧力、第2の圧力検出手段26の検出圧力の圧力差が所定範囲となるように制御される第4の流量制御装置17を通って、室内空気を除湿・冷却しようとする標準室内機(B)又は(C)を通った冷媒と合流して太い第1の接続配管6を経て熱源機(A)の第4の逆止弁35、熱源機側熱交換器3に流入し、ここで送風量可変の熱源機側送風機20によって送風される空気と熱交換して液状態からガス状態となる。なお、標準室内機(B)、(C)の蒸発温度及び再熱器(D)、(E)の凝縮温度が予め定められた目標温度になるように容量可変な圧縮機1の容量及び熱源機側送風機20の送風量を調節し、かつ第1の熱源機側熱交換器41及び第2の熱源機側熱交換器42の両端の第1の電磁弁44、第2の電磁弁45、第3の電磁弁46、第4の電磁弁47を開閉して伝熱面積を調整し、かつ熱源機側バイパス路43の電磁開閉弁48を開閉して第1の熱源機側熱交換器41及び第2の熱源機側熱交換器42を流通する冷媒流量を調整することにより熱源機側熱交換器3で任意量の熱交換量が得られ、また、各標準室内機では目標とする除湿/冷却能力、各再熱器では目標とする過熱能力を得ることができる(ただし、除湿/冷却能力が過熱能力を上回るようにする場合は後述の冷房主体調湿運転に切換わる)。
そして、冷媒は、熱源機(A)の四方切換弁2、アキュムレータ4を経て圧縮機1に吸入される循環サイクルを構成し、暖房主体調湿運転を行う。
なお、この時、除湿/冷却する標準室内機(B)、(C)の室内側熱交換器5B、5Cの蒸発圧力と熱源機側熱交換器3の圧力差が、太い第1の接続配管6に切換えるために小さくなる。また、再熱器(D)、(E)に接続された三方切換弁8D、8Eの第2口8Db、8Ebは閉路、第1口8Da、8Ea及び第3口8Dc、8Ecは開路されており、標準室内機(B)、(C)の第1口8Ba、8Caは閉路、第2口8Bb、8Cb及び第3口8Bc、8Ccは開路されている。また、冷媒はこの時、第1の接続配管6が低圧、第2の接続配管7が高圧のため必然的に第3の逆止弁34、第4の逆止弁35を流通することになる。
また、このサイクルの時、一部の液冷媒は第2の分岐部11の第2の接続配管7B、7C、7D、7Eの合流部から第1のバイパス配管14へ入り第3の流量制御装置15で低圧まで減圧されて第3の熱交換部16B、16C、16D、16Eで第2の分岐部11の第2の接続配管7B、7C、7D、7Eとの間で、第2の熱交換部16Aで第2の分岐部11の第2の接続配管7B、7C、7D、7E及び7B、7C、7D、7Eの合流部との間で熱交換を行い蒸発した冷媒は、第1の接続配管6、第4の逆止弁35へ入り熱源機の四方切換弁2、アキュムレータ4を経て圧縮機1に吸入される。
一方、第2の熱交換部16A、第3の熱交換部16B、16C、16D、16Eで熱交換して冷却され、サブクールを充分つけられた第2の分岐部11の冷媒は室内空気を除湿/冷却しようとしている標準室内機(B)、(C)へ流入する。
なお、第6図の暖房主体調湿運転とは別に、第7図のように、三方切換弁8B、8Cの第2口8Bb、8Cbは閉路、第2口8Ba、8Ca及び第3口8Bc、8Ccは開路、また三方切換弁8D、8Eの第1口8Da、8Eaは閉路、第2口8Db、8Eb及び第3口8Dc、8Ecは開路とすることにより室内側熱交換器5B、5Cを凝縮器、再熱器用熱交換器5D、5Eを蒸発器とする運転とし、調整する湿度の目標値に合せて、第7図の場合の暖房主体調湿運転と切換えても良い。
また、例えば、第6図で、標準室内機(B)、再熱器(D)、加湿器(G)からなる室内機を暖房主体調湿運転にし、標準室内機(C)、再熱器(E)、加湿器(H)からなる室内機を暖房運転にする場合には、三方切換弁8Cの各口を全閉して標準室内機(C)に冷媒を流さないようにすればよい。
さらにまた、例えば、逆に、標準室内機(C)、再熱器(E)、加湿器(H)からなる室内機を冷房運転にする場合には、三方切換弁8Eの各口を全閉して再熱器(E)に冷媒を流さないようにすればよい。
冷房主体調湿運転(冷房(除湿)運転容量が暖房(再熱)運転容量より大きい時の運転).
冷房主体調湿運転の場合の動作について第8図を用いて説明する。
第8図で、実線矢印で示すように圧縮機1より吐出された冷媒ガスは、四方切換弁2を経て熱源機側熱交換器3に流入しここで送風量可変の熱源機側送風機20によって送風される空気と熱交換して二相の高温高圧状態となる。ここで、室内機の蒸発温度及び凝縮温度が予め定められた目標温度になるように容量可変な圧縮機1の容量及び熱源機側送風機20の送風量を調節し、かつ第1の熱源機側熱交換器41及び第2の熱源機側熱交換器42の両端の第1の電磁開閉弁44、第2の電磁開閉弁45、第3の電磁開閉弁46、第4の電磁開閉弁47を開閉して伝熱面積を調整し、かつ熱源機側バイパス路43の電磁開閉弁48を開閉して第1の熱源機側熱交換器41及び第2の熱源機側熱交換器42を流通する冷媒流量を調整することにより熱源機側熱交換器3で任意量の熱交換量が得られ、また、各室内機では目標とする除湿/冷却能力、各再熱器では目標とする過熱能力を得ることができる(ただし、過熱能力が除湿/冷却能力を上回るようにする場合は前述の暖房主体調湿運転に切換わる)。その後、この二相の高温高圧状態の冷媒は第1の逆止弁32、第2の接続配管7を経て、中継機(F)の気液分離装置12へ送られ、ガス状態冷媒と液状態冷媒に分離される。分離されたガス冷媒を第1の分岐部10、三方切換弁8D、8E、第1の接続配管6D、6Eの順に通り、暖房しようとする各再熱器(D)、(E)に流入し、再熱器用熱交換器5D。5Eで室内空気と熱交換して凝縮液化され、第6の温度検出手段59B、59Cにより室内へ吹出す空気の温度を調節するか、又は第7の温度検出手段60B、60Cにより吸込み空気温度を調節する。そして、この凝縮液化した冷媒は、各再熱器用熱交換器5D、5Eの出口サブクール量により制御され第1の流量制御装置9D、9Eを通り少し減圧されて第2の分岐部11に流入する。そして、この液冷媒の一部は、第2の接続配管7B、7Cを通り冷房しようとする標準室内機(B)、(C)に入り、室内側熱交換器5B、5Cの出口のスーパーヒート量により制御される第1の流量制御装置9B、9Cに入り減圧された後に、室内側熱交換器5B、5Cに入って熱交換して蒸発してガス状態となって室内の空気を除湿および冷却し、三方切換弁8B、8Cを介して第1の接続配管6に流入する。なお、標準室内機(B)、(C)で除湿・冷却された室内空気は前述のように再熱器(D)、(E)で暖められて、室内空気温度または再熱器からの吹出し空気の温度を調整される。また、本運転では加湿器(G)、(H)は動作しないため、室内空気への加湿はされない。
一方、気液分離装置12で分離された液冷媒は、第1の圧力検出手段25の検出圧力、第2の圧力検出手段26の検出圧力によって制御される第2の流量制御装置13を通って第2の分岐部(11)に流入し、暖房しようとする各再熱器(D)、(E)を通った冷媒と合流する。そして、第2の分岐部11、室内機側の第2の接続配管7B、7Cの順に通り、各標準室内機(B)、(C)に流入する。そして、各標準室内機(B)、(C)に流入した液冷媒は、室内側熱交換器5B、5Cの出口スーパーヒート量により制御される第1の流量制御装置9B、9Cにより低圧まで減圧されて室内空気と熱交換して蒸発ガス化され室内空気を除湿/冷却する。更に、このガス状態となった冷媒は、第1の接続配管6B、6C、三方切換弁8B、8C、第1の分岐部10を通り、第1の接続配管6、第2の逆止弁33、熱源機(A)の四方切換弁2、アキュムレータ4を経て圧縮機1に吸入される循環サイクルを構成し、冷房主体調湿運転を行う。又、この時、各標準室内機(B)、(C)に接続された三方切換弁8B、8Cの第1口8Ba、8Caは閉路、第2口8Bb、8Cb及び第3口8Bc、8Ccは開路されており、再熱器(D)、(E)に接続された三方切換弁8D、8Eの第2口8Db、8Ebは閉路、第1口8Da、8Ea及び第3口8Dc、8Ecは開路されている。また、冷媒はこの時、第1の接続配管6が低圧、第2の接続配管7が高圧のため必然的に第1の逆止弁32、第2の逆止弁33へ流入する。
さらに、このサイクルの時、第2の分岐部11で合流した冷媒の一部は、第2の分岐部11の第2の接続配管7B、7C、7D、7Eの合流部から第1のバイパス配管14へ入り第3の流量制御装置15で低圧まで減圧されて第3の熱交換部16B、16C、16D、16Eで第2の分岐部11の第2の接続配管7B、7C、17D、7Eの合流部との間で、第2の熱交換部16Aで第2の分岐部11の第2の接続配管7B、7C、7D、7Eの合流部との間で、更に第1の熱交換部19で第2の流量制御装置13に流入する冷媒との間で熱交換を行い蒸発した冷媒は、第1の接続配管6、第2の逆止弁33へ入り熱源機の四方切換弁2、アキュムレータ4を経て圧縮機1に吸入される。一方、第1の熱交換部19、第2の熱交換部16A、第3の熱交換部16B、16C、16D、16Eで熱交換し冷却されサブクールを充分につけられた第2の分岐部11の冷媒は除湿/冷却しようとしている標準室内機(B)、(C)へ流入する。
なお、第8図の冷房主体調湿運転とは別に、第9図のように、三方切換弁8B、8Cの第2口8Bb、8Cbは閉路、第2口8Ba、8Ca及び第3口8Bc、8Ccは開路、また三方切換弁8D、8Eの第1口8Da、8Eaは閉路、第2口8Db、8Eb及び第3口8Dc、8Ecは開路とすることにより室内側熱交換器5B、5Cを凝縮器、再熱器用熱交換器を蒸発器とする運転とし、調整する湿度の目標値に合せて、第8図の冷房主体調湿運転と切換えても良い。
また、例えば、第8図で、標準室内機(B)、再熱器(D)、加湿器(G)からなる室内機を冷房主体調湿運転にし、標準室内機(C)、再熱器(E)、加湿器(H)からなる室内機を暖房運転にする場合には、三方切換弁8Cの各口を全閉して標準室内機(C)に冷媒を流さないようにすればよい。
さらにまた、例えば、逆に、標準室内機(C)、再熱器(E)、加湿器(H)からなる室内機を冷房運転にする場合には、三方切換弁8Eの各口を全閉して再熱器(E)に冷媒を流さないようにすればよい。
このように、複数の室内機毎に冷房または暖房または温湿度調整運転を運転することが可能であるため、複数の部屋や複数の場所の温度と湿度のコントロールを最適にできる。
低沸点冷媒と高沸点冷媒の比率調整.
次に、空気調和装置における冷媒の低沸点冷媒と高沸点冷媒の比率について説明する。
ただし、以後低沸点冷媒と高沸点冷媒の比率はどちらか一方が分かれば分かるので、低沸点冷媒と高沸点冷媒の比率を冷媒組成比率として表現する。
冷房運転の場合、暖房運転の場合及び暖房主体調湿運転の場合では気液分離装置12において冷媒を気相と液相に分離しないためにアキュムレータ4内のガス冷媒を含め冷凍サイクルを循環する冷媒は同じ冷媒組成比率の冷媒となる。冷暖房同時運転における暖房主体の場合では、気液分離装置12において冷媒を気相と液相に分離するために、アキュムレータ4内のガス冷媒を含め冷凍サイクルを循環する冷媒は、圧縮機1から同じ冷媒組成比率の冷媒となる。すなわち、冷房運転の場合、アキュムレータ4内のガス冷媒、圧縮機1から吐出されたガス冷媒、気液分離装置12での気液二相冷媒、各標準室内機(B)、(C)の出口のガス冷媒は同じ冷媒組成比率となる。
また、暖房運転の場合、アキュムレータ4内のガス冷媒、圧縮機1から吐出されたガス冷媒、各再熱器(D)、(E)の出口の液冷媒は同じ冷媒組成比率となる。
また、暖房主体調湿運転の場合、圧縮機1から吐出されたガス冷媒、気液分離装置12での気液二相冷媒、過熱しようとする再熱器(D)、(E)の出口の液冷媒、除湿/冷却しようとする標準室内機(B)、(C)の出口のガス冷媒は同じ冷媒組成比率となる。
また、冷房主体調湿運転の場合、圧縮機1から吐出されたガス冷媒の冷媒組成比率は、気液分離装置12での気液二相冷媒が液冷媒とガス冷媒とに別れ、この気液分離装置12から別れたガス冷媒は圧縮機1の吐出部の冷媒組成比より低沸点成分R32,R125の割合が多い冷媒組成比となり過熱しようとする再熱器(D)、(E)へ流入し、再熱器(D)、(E)から出た冷媒、気液分離装置12から別れた液冷媒は高沸点成分R134aの割合が多い冷媒組成比合流して圧縮機1から吐出されたガス冷媒と同じ冷媒組成比となり、除湿/冷却しようとする標準室内機(B)、(C)へ流入する。
一方、アキュムレータ4のガス冷媒、液冷媒を考えると、アキュムレータ4で気液平衡関係が成立する。非共沸混合冷媒において気液平衡が成立するとき、ガスは液よりも低沸点成分を多く含む冷媒となる。従って、アキュムレータ4内のガス冷媒は液冷媒よりも低沸点の冷媒R32、R125が多く含まれる冷媒となる。逆に、アキュムレータ4内の液冷媒は、ガス冷媒よりも高沸点の冷媒R134aが多く含まれる冷媒となる。空気調和装置内の全冷媒は、空気調和装置内を循環している冷媒とアキュムレータ4内の液冷媒を合わせた冷媒となり、合わせた冷媒の冷媒組成比率が充填した冷媒R407Cの冷媒組成比率と同じになるので、アキュムレータ4内に液冷媒が存在する場合は、アキュムレータ4内のガス冷媒を含め、第1図の冷凍サイクルを循環する冷媒は充填した冷媒よりも低沸点の冷媒R32,R125が多く含まれる冷媒となり、アキュムレータ4内の液冷媒は、充填した冷媒R407Cの組成よりも高沸点の冷媒R134aが多く含まれる冷媒となる。
また、アキュムレータ4内に液冷媒が存在しない場合は、第1図の空気調和装置内を循環する冷媒の冷媒組成比率はR407Cと同じ冷媒組成比率となる。
次に、第1の循環組成検出装置50の作用を説明する。
圧縮機1を出た高圧のガス冷媒は、第2のバイパス配管51を通り、第4の熱交換部52で低圧の冷媒と熱交換し、液化した後、第1の減圧装置53で減圧し、低圧の二相冷媒となる。その後、第4の熱交換部52で高圧の冷媒と熱交換して蒸発し、ガス化した後、圧縮機1の吸入に戻る。この装置において、第1の温度検出手段54の液冷媒の温度、第2の温度検出手段55と第5の圧力検出手段56の二相冷媒の温度と圧力を検出し(第5の圧力検出手段56の値と第1の減圧装置53の出口圧力はほぼ等しいため、第1の減圧装置53の出口圧力を第5の圧力検出手段56の値とする)、その温度と圧力に基づいて冷凍装置内の非共沸混合冷媒の冷媒循環組成を演算、検出する。またこの循環組成検知は、冷凍空調装置に電源が投入されている間、常時行われる。
ここで、冷媒循環組成の演算の方法を説明する。R407Cは非共沸三種混合冷媒であり、三種類の冷媒循環組成は未知数であるため、3つの方程式を立てて、これを解けば未知である循環組成がわかる。しかし、三種類の各循環組成をたせば1となるため、R32はα32、R125はα125、R134aはα134aと現すと、
α32+α125+α134a=1 …式(1)
が常に成り立つので、未知である二種類の循環組成に対して2つの方程式(上記α32+α125+α134a=1は除く)をたてて、これを解けば循環組成がわかる。例えば、α32とα125を未知とする方程式が2つできれば循環組成がわかる。
それでは、このα32とα125を未知とする方程式の立て方について説明する。
まず一つ目の方程式は、第1の循環組成検出装置50から立てることができる。第10図は、第1の循環組成検出装置50における冷媒の状態変化を表したモリエル線図であるが、この第10図のなかで(1)は圧縮機1を出た高圧のガス冷媒の状態、(2)は第4の熱交換部52で低圧の冷媒と熱交換し、液化した状態、(3)は第1の減圧装置53で減圧し、低圧の二相冷媒となった状態、(4)は第4の熱交換部52で高圧の冷媒と熱交換して蒸発し、ガス化した状態を示す。この第10図の(2)及び(3)は同じエンタルピであるために、α32とα125を未知数とする(2)のエンタルピ及び(3)のエンタルピが等しいとする方程式が立てることができる。すなわち、(2)のエンタルピをhl、(3)のエンタルピをht、第1の温度検出手段(54)の温度をT11、第2の温度検出手段55の温度をT12、第5の圧力検出手段56の圧力をP13とすると、
hl(α32,α125,T11)=ht(α32,α125,T12,P13) …式(2)
と立てることができる。
二つ目の方程式は、冷凍装置に最初に入れる充填組成がR407Cである限りにおいては、気液平衡が成り立ち、アキュムレータに液が滞留したり、冷媒漏れした後でも循環組成の各組成成分間には一定の関係がある。すなわち、A及びBを定数とすると
α32=A×α125+B …式(3)
とする気液平衡組成実験式を立てることができる。
以上のようにして立てた式(2)、式(3)を解くことで、α32、α125及びα134aがわかる。そして、α32=A×α125+Bの式、及びα32+α125+α134a=1の式から、循環組成の三種類の成分の内一つの組成の値が既知であれば、他の組成の値もこれらの式からわかる。
次に、第2の循環組成検知装置の作用について説明する。
まず、冷房主体調湿運転の場合に気液分離装置12に流入する冷媒は第1の循環組成検出装置50で検出する冷媒組成比と同じである。また、この運転の場合は、流入する冷媒は気液二相状態であるため、気液分離装置12の温度及び圧力として第3の温度検出手段57、及び第4の圧力検出手段18の検出値が検出されると、その値から第11図のような気液平衡の関係が求められる。また、気液分離装置12に流入する冷媒の冷媒組成比として、第1の循環組成検出装置50で検出する冷媒組成比が分かるので、例えば、その値がR32:R125:R134a=25%:27%:48%(第11図の(1)の状態で)であるとすると、分離したガス冷媒の冷媒組成比率がR32:R125:R134a=30%:32%:38%(第11図の(2)の状態)、分離した液冷媒の冷媒組成比率R32:R125:R134a=20%:22%:48%(第11図の(3)の状態)と演算でき、再熱器に流入するガス冷媒の冷媒組成比(第11図の(2)の状態)を検出できる。
この第1の循環組成検出装置50の検出値から冷房主体調湿運転の場合の再熱器に流入する冷媒組成比を演算する。また、通常冷房運転、通常暖房運転、暖房主体調湿運転時の第2の循環組成検知装置の検出値は第1の循環組成検出装置50の検出値に同じである。
次に、室内側熱交換器5B、5C、再熱器用熱交換器5D、5E及び熱源機側熱交換器3の蒸発温度または凝縮温度を目標温度に制御する場合の蒸発温度または凝縮温度の演算方法について説明する。
まず、通常冷房運転の場合、室内側熱交換器5B、5Cまたは再熱器用熱交換器5D、5Eの蒸発温度は第5の圧力検出手段56の検出圧力と第1の循環組成検出装置50で検出される冷媒組成比によって第5の圧力検出手段56の検出圧力での飽和温度(液飽和温度)として演算され、また熱源機側熱交換器3の凝縮温度は、第4の圧力検出手段18の検出圧力と第1の循環組成検出装置50で検出される冷媒組成比によって第5の圧力検出手段56の検出圧力での飽和温度(液飽和温度とガス飽和温度の平均値)として演算される。そして、それぞれ予め定められた目標温度になるように容量可変な圧縮機1の容量及び熱源機側送風機20の送風量を調節する。
ただし、第5の圧力検出手段56の検出圧力と第1の循環組成検出装置50で検出される冷媒組成比によって演算される第5の圧力検出手段56の検出圧力での飽和温度(液飽和温度)は、第2の温度検出手段55で検出した値を使用しても良い。
通常暖房運転の場合、熱源機側熱交換器3の蒸発温度は第5の圧力検出手段56の検出圧力と第1の循環組成検出装置50で検出される冷媒組成比によって第5の圧力検出手段56の検出圧力での飽和温度(液飽和温度)として演算され、また再熱器用熱交換器5D、5Eまたは室内側熱交換器5B、5Cの凝縮温度は、第4の圧力検出手段18の検出圧力と第1の循環組成検出装置50で検出される冷媒組成比によって第4の圧力検出手段18の検出圧力での飽和温度(液飽和温度とガス飽和温度の平均値)として演算される。そして、それぞれ予め定められた目標温度になるように容量可変な圧縮機1の容量及び熱源機側送風機20の送風量を調節する。
ただし、第5の圧力検出手段56の検出圧力と第1の循環組成検出装置50で検出される冷媒組成比によって演算される第5の圧力検出手段56の検出圧力での飽和温度(液飽和温度)は、第2の温度検出手段55で検出した値を使用しても良い。
暖房主体調湿運転の場合、冷房する室内側熱交換器5B、5Cの蒸発温度は第5の圧力検出手段56の検出圧力と第1の循環組成検出装置50で検出される冷媒組成比によって第5の圧力検出手段56の検出圧力での飽和温度(液飽和温度)として演算され、また再熱する再熱器用熱交換器5D、5Eの凝縮温度は、第4の圧力検出手段18の検出圧力と第1の循環組成検出装置50で検出される冷媒組成比によって第4の圧力検出手段18の検出圧力での飽和温度(液飽和温度とガス飽和温度の平均値)として演算される。そして、それぞれ予め定められた目標温度になるように容量可変な圧縮機1の容量及び熱源機側送風機26の送風量を調節し、かつ第1の熱源機側熱交換器41及び第2の熱源機側熱交換器42の両端の第1の電磁弁44、第2の電磁弁45、第3の電磁弁46、第4の電磁弁47を開閉して伝熱面積を調整し、かつ熱源機側バイパス路43の電磁開閉弁48を開閉して第1の熱源機側熱交換器41及び第2の熱源機側熱交換器42を流通する冷媒流量を調整する。
ただし、第5の圧力検出手段56の検出圧力と第1の循環組成検出装置50で検出される冷媒組成比によって演算される第5の圧力検出手段56の検出圧力での飽和温度(液飽和温度)は、第2の温度検出手段55で検出した値を使用しても良い。
冷房主体調湿運転の場合、冷房する室内側熱交換器5B、5Cの蒸発温度は第5の圧力検出手段56の検出圧力と第1の循環組成検出装置50で検出される冷媒組成比によって第5の圧力検出手段56の検出圧力での飽和温度(液飽和温度)として演算され、また再熱する再熱器用熱交換器5D、5Eの凝縮温度は、第4の圧力検出手段18の検出圧力と第2の循環組成検出装置で検出される冷媒組成比によって第4の圧力検出手段18の検出圧力での飽和温度(液飽和温度とガス飽和温度の平均値)として演算される。そして、それぞれ予め定められた目標温度になるように容量可変な圧縮機1の容量及び熱源機側送風機20の送風量を調節し、かつ第1の熱源機側熱交換器41及び第2の熱源機側熱交換器42の両端の第1の電磁開閉弁44、第2の電磁開閉弁45、第3の電磁開閉弁46、第4の電磁開閉弁47を開閉して伝熱面積を調整し、かつ熱源機側バイパス路43の電磁開閉弁48を開閉して第1の熱源機側熱交換器41及び第2の熱源機側熱交換器42を流通する冷媒流量を調整する。
ただし、第5の圧力検出手段56の検出圧力と第1の循環組成検出装置50で検出される冷媒組成比によって演算される第5の圧力検出手段56の検出圧力での飽和温度(液飽和温度)は、第2の温度検出手段55で検出した値を使用しても良い。
制御系統.
次に、この空気調和装置での制御系統について、第12図の制御系統図、第13図の室内機構成図に基づいて説明する。
熱源器(A)及び中継器(F)は2本の配管で、中継器(F)と標準室内機(B)、標準室内機(C)、再熱器(D)、再熱器(E)はそれぞれ2本の配管で接続されている。
また加湿器(G)、(H)は配管接続されていない。また、熱源器(A)に内蔵される熱源機制御ボックス(「熱源機制御装置」)61と中継器(F)に内蔵される中継器制御ボックス(「中継機制御装置」)62、標準室内機(B)、(C)に内蔵される標準室内機制御ボックス(「標準室内機制御装置」)63B、63C、再熱器(「再熱器制御装置」)(D)、(E)に内蔵される再熱器制御ボックス64D、64E、リモコン65は相互に伝送線でつながれており、各制御ボックス、リモコンで計算される数値が送受信される。
第13図は、標準室内機(B)、再熱器(D)、加湿器(G)からなる室内機の構成を示しており、標準室内機(B)、再熱器(D)、加湿器(G)は各筐体を個々に持ち、ネジ等で筐体自体を接続するようになっている。従って、標準室内機(B)を取り付け、その後に必要に応じて、再熱器(D)または加湿器(G)を取り付けることが可能である。
標準室内機(B)は、空気吸込み側に湿度検出手段58Bと第7の温度検出手段60Bが備え付けられ、またファン36B、室内側熱交換器5B、第4の温度検出手段27B、第5の温度検出手段28B、第1の流量制御装置9B、標準室内機制御ボックス63Bから構成されており、標準室内機制御ボックス63Bにより、第4の温度検出手段27B、第5の温度検出手段28Bから演算される室内側熱交換器の蒸発器スーパーヒートを第1の流量制御装置9Bをコントロールすることで、目標値に近づける。また、室内側熱交換器5Bを凝縮器として使用する場合は、熱源機制御ボックス61及び中継器制御ボックス62で演算されて標準室内機制御ボックス63Bに送信される凝縮温度と温度検出手段28Bの検知値から標準室内機制御ボックス63Bにより演算される室内側熱交換器の凝縮器サブクールを第1の流量制御装置9Bをコントロールすることで目標値に近づける。
再熱器(D)は、再熱器用熱交換器5D、第4の温度検出手段27D、第5の温度検出手段28D、第1の流量制御装置9D、再熱器制御ボックス64Dから構成され、熱源機制御ボックス61及び中継器制御ボックス62で演算されて再熱器制御ボックス64Dに送信される凝縮温度と温度検出手段28Dの検知値から再熱器制御ボックス64Dにより演算される再熱器用熱交換器の凝縮器サブクールを第1の流量制御装置9Dをコントロールすることで目標値に近づける。また、再熱器を凝縮器として使用する場合は、再熱器制御ボックス64Dにより第4の温度検出手段27D、第5の温度検出手段28Dから演算される再熱用用熱交換器の蒸発器スーパーヒートを第1の流量制御装置9Dをコントロールすることで目標値に近づける。
加湿器(G)は水分を蒸発させる透湿膜と水タンク66G、及び水タンク66Gから透湿膜へ送る給水量を調整する給水量調整弁67Gから構成され、給水量調整弁67Gの開度は標準熱交換機制御ボックス63Bから送信される値で調整される。
なお、標準室内機(C)、再熱器(E)、加湿器(H)も、それぞれ、標準室内機(B)、再熱器(D)、加湿器(G)と同じ形態をしている。
また、標準室内機用制御ボックス63B、再熱器用制御ボックス64Dを一つの制御ボックスとしても当然によい。
さらにまた、標準室内機、再熱器を別筐体にせず、1つの筐体内に収めるようにしても当然によい。第14図、第15図は、標準室内機の機能と、再熱器の機能を1つの筐体内に収めた室内機(I)、(J)での制御系統図、及び室内機構成図であり、このようにすることで、小型化を図ることができる。
次に、調湿運転制御について第16図〜第19図に基づいて説明する。
第16図(a)は標準室内機(B)の制御を示す空気線図(「温度と湿度との相関表」)、第16図(b)は再熱器(D)の制御を示す空気線図、第16図(c)は加湿器(G)の制御を示す空気線図である。まず、第16図(a)の標準室内機の制御は、例えば目標温度Xm、目標湿度Ymに対して、第7の温度検出手段60Bの検出値がX、湿度検出手段58Bの検出値がYとした場合、温度範囲をX−Xm≧1、1>X−Xm≧−1、X−Xm<−1の3種類、湿度範囲をY−Ym≧5%、5%>Y−Ym≧−5%、Y−Ym<−5%の3種類のそれぞれを組み合わせた9つの範囲に区切る。なお、この例では、湿度は相対湿度検知とする。ここで、9つの湿度・温度範囲では、それぞれの範囲で(1)〜(4)の標準室内機熱交換器能力設定を持ち、標準室内機熱交換器目標スーパーヒート(標準室内機熱交換器目標SH)により標準室内機(B)の第1の流量制御装置9Bをコントロールする。ここでは、(1)は標準室内機熱交換器目標SH=5、(2)は標準室内機熱交換器目標SH=15、(3)は標準室内機熱交換器目標SH=25、(4)は標準室内機熱交換器目標SH=35とし、目標より高い温度、目標より高い湿度の場合は標準室内機(B)の能力が高くなるようにしている。なお、この標準室内機(B)において、例えばX−Xm<−5を検知した場合は第1の流量制御装置9B、9Cを全閉として、過度の温度低下を防いでも良い。また、9つの湿度・温度範囲は9つの範囲には限らなくても良い。また、第16図(c)の加湿器(G)の制御も標準室内機(B)と同じく第7の温度検出手段60Bの検出値、湿度検出手段58Bの検出値により9つの湿度・温度範囲を持ち、それぞれの範囲で(1)〜(4)の加湿器能力設定があり、それに応じて給水量調整弁67Gによって加湿量をコントロールする。ここでは、(1)は加湿量=100%、(2)は加湿量=50%、(3)は加湿量=25%、(4)は加湿量=0%とし、目標より低い湿度、目標より低い温度では加湿量を高く設定している。第16図(b)は再熱器(D)の制御で、第7の温度検出手段60Bの検出値がX、目標温度がXmとした場合の温度範囲をX−Xm≧0.5、0.5>X−Xm≧−1、−1>X−Xm≧−2、X−Xm<−2の4種類で区切り、それぞれの範囲で(1)〜(3)の再熱器熱交換能力設定値及びX−Xm≧0.5の範囲での再熱器能力OFFを持ち、再熱器熱交換器目標サブクール(再熱器熱交換器目標SC)により再熱器(D)の第1の流量制御装置9Dをコントロールする。ここでは、(1)は再熱器熱交換器目標SC=10、(2)は再熱器熱交換器目標SC=25、(3)は再熱器熱交換器目標SC=50、再熱器能力OFFは第1の流量制御装置9Dを全閉とし、より目標より低い温度の場合は再熱器(D)の能力が高くなるようにしている。なお、再熱器(D)の制御は温度範囲のみで判定しているが、標準室内機(B)と同様、第7の温度検出手段60Bの検出値、湿度検出手段58Bの検出値による温度と湿度範囲からの判定としても良い。なお、この第16図のような例では、標準室内機(B)の能力制御を室内側熱交換器5Bのスーパーヒートで、再熱器(D)の能力制御を再熱器用熱交換器5Dのサブクールで制御したが、第17図に示すように、標準室内機の能力制御を蒸発温度で、再熱器の能力制御を凝縮温度で制御しても良い。
また、標準室内機(C)、再熱器(E)、加湿器(H)の制御も、第16図、第17図と同様の空気線図に基づき制御が行われることになる。
次に、この第16図のように第7の温度検出手段の検出値、湿度検出手段の検出値を目標値に近づける制御のフローチャートを第18図のフローチャートに基づいて説明する。
まず、リモコンONにより調湿運転を開始する(ステップ(以下「S」とする)0)。
その後、室内機(B)の第7の温度検知手段60B、湿度検知手段58B、室内機(C)の第7の温度検知手段60C、湿度検知手段58Cの値を検知し(S1)、第16図に示すような空気線図MAP上の現在の位置を選定(S2)、標準室内機(B)、(C)の第1の流量制御装置9B、9Cにより標準室内機のスーパーヒートを、再熱器(D)、(E)の第1の流量制御装置9D、9Eにより再熱器のサブクールを、加湿器(G)、(H)のそれぞれの給水量調整弁67G、67Hにより加湿量を調整する(S3)。その後、一定時間(例えば20秒)経過したかを判定し(S4)、もし、一定時間経過していた場合はS1に戻る。なお、S1及びS2の動作は、S4の動作タイミングより短くても良い。
このように、標準室内機及び再熱器の能力を調整することで室内空気の温度及び湿度を目標値に調整するものであるため、現在の部屋の温度や湿度を正確にコントロールできる。
さらに、標準室内機または再熱器または加湿器の能力の調整指標を空気線図上の温度と湿度で区切られた範囲ごとに持つものであるため、制御上の動きが明確であり、信頼性の高い温湿度制御が可能となる。
また、同様の運転制御は、空気線図MAPを使用せず、第1の流量制御装置9B、9C、9D、9E及び給水量調整弁67G、67Hの調整値を演算により求めるようにしても良く、その方法を第19図のフローチャートに基づいて説明する。
まず、リモコンONにより調湿運転を開始する(S10)。その後、標準室内機(B)の第7の温度検知手段60B、湿度検知手段58B、標準室内機(C)の第7の温度検知手段60C、湿度検知手段58Cの値を検知し(S11)、
[(60B)検知値]−[室内機(B)目標温度] …式(4)
[(58B)検知値]−[室内機(B)目標湿度] …式(5)
[(60C)検知値]−[室内機(C)目標温度] …式(6)
[(58C)検知値]−[室内機(C)目標湿度] …式(7)
を演算し(S12)、このS12の演算値から標準室内機(B)、(C)の目標スーパーヒート、再熱器(D)、(E)の目標サブクール、加湿器(G)、(H)の加湿量を演算(S13)、標準室内機(B)、(C)の第1の流量制御装置9B、9Cにより標準室内機(B)、(C)のスーパーヒートを、再熱器(D)、(E)の第1の流量制御装置9D、9Eにより再熱器(D)、(E)のサブクールを、加湿器(G)、(H)のそれぞれの給水調整弁67G、67Hにより加湿量を調整する(S14)。その後、一定時間(例えば20秒)経過したかを判定し(S15)、もし、一定時間経過していた場合はS1に戻る。
なお、この実施の形態では、加湿器(G)、(H)を組み込んだ場合について述べたが、特に除湿を対象とする場合、もしくは標準室内機と再熱器の選定により、加湿器を組み込まなくても良い。
このように、標準室内機または再熱器の能力を室内機熱交換器または再熱器用熱交換器のスーパーヒートまたはサブクールにより調整するものであるため、複数室内機の個別温湿度空調が正確にコントロール可能である。
実施の形態2
第20図は、この発明の実施の形態2における空気調和装置の冷媒回路図であり、熱源機と中継器を3管で接続する形式において、複数台の室内機の冷房・暖房・温湿度空調を個々に制御させることを可能にしたものである。また、第20図では、熱源機1台に標準室内機2台、再熱器2台、加湿器2台を接続した場合について説明するが、特に、2台に限定されることはなく、何台にしてもよい。また、標準室内機、再熱器、加湿器の接続仕様、室内機の制御方法は、第12図〜第19図に示すものと同様である。
第20図中、中継器(F1)は、第1の配管6、第2の配管7、第3の配管104と標準室内機(B)の2つの配管を接続するように構成され、中継器(F2)は第1の配管6、第2の配管7、第3の配管104と再熱器(D)の2つの配管を接続するように構成され、中継器(F3)は、第1の配管6、第2の配管7、第3の配管104と標準室内機(C)の2つの配管を接続するように構成され、中継器(F4)は第1の配管6、第2の配管7、第3の配管104と再熱器(E)の2つの配管を接続するように構成されている。
熱源機(A)は、容量可変な圧縮機1、熱源機側熱交換器3、第1の切換弁100、第2の切換弁101、圧縮機1の吐出高圧側に接続される圧力検知手段108、熱源機側熱交換器3に送風する熱源機側送風機20を有しており、圧縮機1の吸入側と第2の切換弁101、圧縮機1の吐出側と第1の切換弁102はそれぞれ配管で接続され、第2の切換弁101の圧縮機1との接続の反対側と、第1の切換弁100の圧縮機1との接続の反対側とは配管で接続合流し、2台の熱源機側熱交換器3と配管で接続されている。また、圧縮機1の吐出側であり第1の切換弁100の圧縮機1との接続側配管は、第2の配管7に接続され、圧縮機1の吸入側であり第2の切換弁101の圧縮機1との接続側配管は、第1の配管6に接続され、熱源機側熱交換器3の第1の切換弁100及び第2の切換弁101との接続の反対側は、第3の配管104と接続されている。
また、第3の接続配管104は標準室内機(B)に接続され、標準室内機(B)では、冷媒流量を制御する第1の流量制御装置9Bの一方の口が第3の接続配管104に接続し、他方の口が標準室内機用熱交換器5Bの一方の口に接続され、他方の口は配管を介して中継器(F1)に接続されている。中継器(F1)では、この標準室内機からの配管を2つに分岐し、一方を第3の切換弁102F1を介して第1の配管6に接続させ、他方を第4の切換弁103F1をを介して第2の配管7に接続させている。
また、第3の接続配管104は再熱器(D)に接続され、再熱器(D)では、冷媒流量を制御する第1の流量制御装置9Dの一方の口が第3の接続配管104に接続し、他方の口が再熱器用熱交換器5Dの一方の口に接続され、他方の口は配管を介して中継器(F2)に接続されている。中継器(F2)では、この再熱器からの配管を2つに分岐し、一方を第3の切換弁102F2を介して第1の配管6に接続させ、他方を第4の切換弁103F2を介して第2の配管7に接続させている。
なお、標準室内機(C)は標準室内機(B)と同様の構成であり、再熱器(E)は再熱器(D)と同じ構成であり、中継器(F3)、(F4)のそれぞれ中継器(F1)、(F2)と同じ構成である。
さらに、第4の温度検出手段27B、27C、27D、27Eは室内側熱交換器5B、5C、再熱器用熱交換器5D、5Eの中継器側の配管に接続され、第5の温度検出手段28B、28C、28D、28Eは第第1の流量制御装置側の配管に接続されている。
その他、第1図と同様に、標準室内機(B)、(C)は、室内機ファン36B、36C、室内機吸込み空気湿度を検知する湿度検出手段58B、58C、室内機吹出し空気温度を検知する第3の温度検出手段59B、59C、室内機吸込み空気温度を検知する第7の温度検出手段60B、60Cを有している。
また、第20図の冷媒回路には、例えばR410Aのような冷媒が封入されている。
冷房運転.
第21図を用いて冷房運転をする場合の動作について説明する。
第21図で、実線矢印で示すように、圧縮機1より吐出された高温高圧のガス冷媒は第1の切換弁100を通り、熱源機側熱交換器3で凝縮液化し、第3の配管104、第1の流量制御装置9B、9C、9D、9Eを通って圧力低下して2相化し、室内側熱交換器5B、5C、再熱器用熱交換器5D、5Eを通って蒸発ガス化し、第3の切換弁102F1、102F2、102F3、102F4、第1の配管6を経由して圧縮機1へ戻る。この時、第1の切換弁100と第3の切換弁102F1、102F2、102F3、102F4はすべて開、第2の切換弁101と第4の切換弁103F1、103F2、103F3、103F4はすべて閉である。
暖房運転.
第22図を用いて暖房運転をする場合の動作について説明する。
第22図で、実線矢印で示すように、圧縮機1より吐出された高温高圧のガス冷媒は第2の配管7、第4の切換弁103F1、103F2、103F3、103F4を通り、室内側熱交換器5B、5C、再熱器用熱交換器5D、5Eを通って凝縮液化し、第1の流量制御装置9B、9C、9D、9Eを通って圧力低下して2相化し、第3の配管104、熱源機側熱交換器3で蒸発ガス化し、第2の切換弁101を経由して圧縮機1へ戻る。この時、第1の切換弁100と第3の切換弁102F1、102F2、102F3、102F4はすべて閉、第2の切換弁101と第4の切換弁103F1、103F2、103F3、103F4はすべて開である。
暖房主体調湿運転.
暖房主体調湿運転の場合について動作を第23図を用いて説明する。
第23図で、実線矢印で示すように圧縮機1より吐出された高温高圧のガス冷媒は第2の配管7を通り、再熱器(D)、(E)に接続する第4の切換弁103F2、103F4を経由して、再熱器側熱交換器5D、5Eを通って凝縮液化し、第1の流量制御装置9D、9Eを通って圧力低下して2相化し、第3の配管104へ入る。第3の配管104の2相冷媒の一部は、標準室内機(B)、(C)の第1の流量制御装置9B、9Dで減圧された後、室内側熱交換器5B、5Cで蒸発ガス化して標準室内機に接続する第1の配管6へ流入する。また、第3の配管104の2相冷媒の一部は、熱源機側熱交換器3で蒸発ガス化し、第2の切換弁101を経由した後、第1の配管6のガス冷媒と合流して圧縮機1へ戻る。この時、第1の切換弁100と第3の切換弁102F2、102F4、第4の切換弁103F1、103F3は閉、第2の切換弁101と第3の切換弁102F1、102F3、第4の切換弁103F2、103F4は開である。
冷房主体調湿運転.
冷房主体調湿運転の場合について動作を第24図を用いて説明する。
第24図で、実線矢印で示すように圧縮機1より吐出された高温高圧のガス冷媒の一部は、第1の切換弁100を経由して、熱源機側熱交換器3で凝縮液化し、第3の配管104に流入する。また、圧縮機1より吐出された高温高圧冷媒ガスの一部は、第2の配管7に流入し、再熱器(D)、(E)に接続する第4の切換弁103F2、103F4を経由して、再熱器側熱交換器5D、5Eを通って凝縮液化し、第1の流量制御装置9D、9Eを通って圧力低下して2相化し、第3の配管104に流入し、熱源機側熱交換器3を経由した冷媒と合流する。第3の配管104の冷媒は、標準室内機(B)、(C)の第1の流量制御装置9B、9Dで減圧された後、室内側熱交換器5B、5Cで蒸発ガス化して標準室内機に接続する第1の配管6へ流入し、圧縮機1へ戻る。この時、第1の切換弁100と第3の切換弁102F1、102F3、第4の切換弁103F2、103F4は開、第2の切換弁101と第3の切換弁102F2、102F4、第4の切換弁103F1、103F3は閉である。
【産業上の利用可能性】
以上のように、この発明における空気調和装置では、複数の室内機で暖房運転、冷房運転、除湿暖房運転を個々に行うことができるので、ビルや店舗等、部屋によって空調の設定が個々に変える必要がある場合に適している。
Claims (10)
- 圧縮機、及び熱源側熱交換器を備えた熱源機と、
室内空気を除湿するために冷却された室内空気を加熱する再熱用の熱交換器、この再熱用の熱交換器を通過した冷媒を減圧する流量制御装置、及び室内機ファンを備え温湿度調整運転を行う複数の室内機と、
を備えた空気調和装置であって、
各室内機は、自機の再熱用の熱交換器及び他機の再熱用の熱交換器に接続配管を介して接続された冷却用の熱交換器と、この冷却用の熱交換器に流入する冷媒を減圧する他の流量制御装置とを備え、前記冷却用の熱交換器は、自機の再熱用の熱交換器で使用された冷媒及び他機の再熱用の熱交換器で使用された冷媒の両方を合流させた冷媒を用いて前記室内空気を冷却し除湿するとともに、冷却に使用した冷媒を前記熱源機へ戻すことを特徴とする空気調和装置。 - 室内機は、水タンクと給水調整弁を有する加湿器を備えていることを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。
- 熱源機と複数の室内機との間に接続され、前記熱源機から供給される冷媒を前記複数の室内機に分配する中継器を備え、
前記中継器は、各室内機の流量制御装置と他の流量制御装置とを接続する接続配管に設けられ、この接続配管を流れる冷媒と複数の室内機からの冷媒を合流させ減圧させた冷媒との間で熱交換を行うサブクール用の熱交換器を備え、このサブクール用の熱交換器で冷却された冷媒が前記接続配管を通して当該室内機へ戻され冷却用に再利用されることを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。 - 室内機は、室内機ファン、少なくとも1台の冷却用の熱交換器、及び流量制御装置を筐体内に収めた標準室内機と、再熱用の熱交換器、及び他の流量調整装置を筐体内に収めた再熱器と、加湿器とからなることを特徴とする請求項2に記載の空気調和装置。
- 他の流量制御装置は、冷却用の熱交換器出口のスーパーヒート量により通過する冷媒の流量を制御し、自機の再熱用の熱交換器を通過した冷媒のうち自機の冷却用の熱交換器で使用されなかった余剰冷媒が接続配管を通して他機に使用されるようにすることを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。
- 複数の室内機の再熱用熱交換器から流出した冷媒を合流させ、合流した冷媒を前記複数の室内機の冷却用の熱交換器に流入させる分岐部を有することを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。
- 室内の温度を検出する温度検出手段と、室内の湿度を検出する湿度検出手段と、前記検出された温度及び湿度に基づいて室内機ファンの回転数、流量制御装置の流量、及び給水調整弁の弁開度を制御する制御装置を有することを特徴とする請求項4に記載の空気調和装置。
- 制御装置は、温度と湿度との相関表を有し、検知した室内の温度及び湿度と、前記相関表とを比較することで室内機ファンの回転数、流量制御装置の流量、及び給水調整弁の弁開度を制御することを特徴とする請求項7に記載の空気調和装置。
- 冷却用の熱交換器の入口側に設けられた第1の温度検出手段と、前記冷却用の熱交換器の出口側に設けられた第2の温度検出手段と、前記第1の温度検出手段および前記第2の温度検出手段で検出された温度に基づいて、他の流量制御装置の流量を制御する制御装置を有することを特徴とする請求項5に記載の空気調和装置。
- 圧縮機、四方切換弁、及び熱源側熱交換器を備えた熱源機と、
複数の熱交換器、前記複数の熱交換器に送風するファン、及び各熱交換器に対応した複数の流量制御装置を備えた複数台の室内機と、
それぞれ一端部が前記熱源機に接続された第1の接続配管及び第2の接続配管と、
前記各室内機の熱交換器と前記第1の接続配管及び前記第2の接続配管とに接続して設けられた第1の分岐部、前記各室内機の複数の流量制御装置に接続させた配管を合流させ、前記第1の接続配管及び前記第2の接続配管とに接続させるように設けられた第2の分岐部、この第2の分岐部に設けられ前記各室内機内を流れる冷媒を前記複数の熱交換器間の冷媒経路で過冷却し該室内機へ戻す熱交換部、及び前記第1の分岐部に設けられ、前記各室内機を前記第1の接続配管又は前記第2の接続配管に選択的に連通させる弁装置を備えた中継装置と、
を有することを特徴とする空気調和装置。
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