JP4952210B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係る空気調和装置1の概略構成図である。空気調和装置1は、その冷媒回路10の1つの系統内に圧縮機を2台、膨張弁を2つ有し、2段圧縮2段膨張冷凍サイクル運転を行うことによって、ビル等の室内の冷暖房に使用される装置である。空気調和装置1は、主として、1台の熱源ユニットとしての室外ユニット2と、それに接続された利用ユニットとしての室内ユニット3a〜3cと、室外ユニット2と室内ユニット3a〜3cとを接続する冷媒連絡配管4とを備えている。冷媒連絡配管4は、液冷媒連絡配管41とガス冷媒連絡配管42とから構成される。すなわち、本実施形態の空気調和装置1の冷媒回路10は、室外ユニット2と、室内ユニット3a〜3cと、冷媒連絡配管4とが接続されることによって構成されている。
室外ユニット2は、ビル等の室外に設置されており、冷媒連絡配管4を介して室内ユニット3a〜3cに接続されており、冷媒回路10を構成している。
室内ユニット3a〜3cは、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等、または、室内の壁面に壁掛け等により設置されている。室内ユニット3a〜3cは、冷媒連絡配管4を介して室外ユニット2に接続されており、冷媒回路10の一部を構成している。
冷媒連絡配管4は、空気調和装置1をビル等の設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒配管であり、設置場所や室外ユニット2と室内ユニット3a〜3cとの組み合わせ等の設置条件に応じて種々の長さや管径を有するものが使用される。
次に、本実施形態の空気調和装置1の動作について説明する。
まず、冷房運転について、図1および図2を用いて説明する。冷房運転時は、室外ユニット2の室外側冷媒回路20において、室外四路切換弁V1が図1の実線で示される状態に切り換えられ、かつ、室内ユニット3a〜3cの室内側冷媒回路30a〜30cにおいて、室内四路切換弁V6a〜V6cが図1の実線で示される状態に切り換えられることによって、室外熱交換器23が凝縮器として機能し、かつ、室内熱交換器33a〜33cが蒸発器として機能するようになっている。
暖房運転時は、室外ユニット2の室外側冷媒回路20において、室外四路切換弁V1が図1の破線で示される状態に切り換えられ、かつ、室内ユニット3a〜3cの室内側冷媒回路30a〜30cにおいて、室内四路切換弁V6a〜V6cが図1の破線で示される状態に切り換えられることによって、室外熱交換器23が蒸発器として機能し、かつ、室内熱交換器33a〜33cが凝縮器として機能するようになっている。
図2は、超臨界条件下における冷凍サイクルをp−h線図(モリエル線図)により示している。本発明では、冷媒に超臨界冷媒であるCO2冷媒を利用している。また、冷媒回路10の1つの系統内に2台の圧縮機を用いて2段に分けて圧縮し、2つの膨張機構を用いて2段に分けて膨張させるようにした2段圧縮2段膨張冷凍サイクルを採用している。この2段圧縮2段膨張サイクルについて、図1および図2を用いて説明する。ここでは、前述の冷房運転の場合について説明する。前述のように、この冷媒回路10は、主に、室内圧縮機31a〜31c、室外圧縮機21、室外熱交換器23、室外膨張弁V2、室内膨張弁V7a〜V7c、および室内熱交換器33a〜33cから構成されている。図2のA1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1、およびI1は、図1におけるそれぞれの点に対応した冷媒の状態を表している。
(1)
本実施形態では、室内ユニット3a〜3cが複数台(本実施形態では3台)ある場合に、室外ユニット2だけではなく室内ユニット3a〜3cにもそれぞれ室内圧縮機31a〜31cを配備している。この室内圧縮機31a〜31cは容量可変の圧縮機であり、インバータ制御が可能である。そして、制御部5が、各室内ユニット3a〜3cの運転負荷に応じて室内圧縮機31a〜31cを制御している。
本実施形態では、冷房運転および暖房運転の運転状態を切り替えることのできる室外四路切換弁V1と室内四路切換弁V6a〜V6cとが備えられている。この室外四路切換弁V1は室外ユニット2に備えられ、室内四路切換弁V6a〜V6cは室内ユニット3a〜3cに備えられている。
(1)
本実施形態では、室外膨張弁V2と室内膨張弁V7a〜V7cとの間、および、室外圧縮機21と室内圧縮機31a〜31cとの間には、冷媒連絡配管4(液冷媒連絡配管41およびガス冷媒連絡配管42)がそのまま接続されているが、さらに、この間に中間冷却器27aを設けていてもよい。例えば、図3のように、室外ユニット2内に設けるようにしても良い。以下、中間冷却器27aを有する冷媒回路10aにおける冷凍サイクルについて説明する。
本実施形態の空気調和装置1では、3台の室内ユニット3a〜3cにそれぞれ対応して、室内圧縮機31a〜31cが3台設けられているが、これに限らずに、例えば図5のように3台の室内ユニット8a〜8cを熱交換部6a〜6cと圧縮機部7a〜7cとから構成されるようにしても構わない。
本実施形態の空気調和装置1では、膨張機構として室外ユニット2内に室外膨張弁V2を設け、室内ユニット3内に室内膨張弁V7を設けているが、これらの膨張弁に限らずに、例えば膨張機などでも構わない。
2,2a 室外ユニット(熱源ユニット)
3a〜3c 室内ユニット(第1利用ユニット、第2利用ユニット)
4 冷媒連絡配管(冷媒連絡配管)
5 制御部
8a〜8c 室内ユニット(第1利用ユニット、第2利用ユニット)
21 室外圧縮機(熱源側圧縮機)
27a 中間冷却器
31a〜31c 室内圧縮機(第1利用側圧縮機、第2利用側圧縮機)
71a〜71c 室内圧縮機(第1利用側圧縮機、第2利用側圧縮機)
V1 室外四路切換弁(熱源側切換機構)
V2 室外膨張弁(熱源側膨張機構)
V6a〜V6c 室内四路切換弁(第1利用側切換機構、第2利用側切換機構)
V7a〜V7c 室内膨張弁(第1利用側膨張機構、第2利用側膨張機構)
V8a〜V8c 室内膨張弁(第1利用側膨張機構、第2利用側膨張機構)
V9a〜V9c 室内四路切換弁(第1利用側切換機構、第2利用側切換機構)
Claims (4)
- 冷媒を状態変化させて空気調和を行う空気調和装置であって、
前記冷媒を圧縮する熱源側圧縮機(21)と、前記冷媒を熱交換させる熱源側熱交換器(23)と、前記冷媒を減圧する熱源側膨張機構(V2)と、前記熱源側熱交換器を凝縮器及び蒸発器として機能させるための熱源側四路切換弁(V1)と、を有する熱源ユニット(2,2a)と、
前記冷媒を圧縮する第1利用側圧縮機と、前記冷媒を熱交換させる第1利用側熱交換器と、前記冷媒を減圧する第1利用側膨張機構と、前記第1利用側熱交換器を凝縮器及び蒸発器として機能させるための第1利用側四路切換弁と、を有する第1利用ユニットと、
前記冷媒を圧縮する第2利用側圧縮機と、前記冷媒を熱交換させる第2利用側熱交換器と、前記冷媒を減圧する第2利用側膨張機構と、前記第2利用側熱交換器を凝縮器及び蒸発器として機能させるための第2利用側四路切換弁と、を有する第2利用ユニットと、
前記熱源ユニットと前記第1利用ユニットおよび前記第2利用ユニットとを接続する冷媒連絡配管(4)と、
前記第1利用ユニットの負荷に応じて前記第1利用側圧縮機と前記第1利用側膨張機構と前記第1利用側四路切換弁とを制御し、前記第2利用ユニットの負荷に応じて前記第2利用側圧縮機と前記第2利用側膨張機構と前記第2利用側四路切換弁とを制御する制御部(5)と、
を備える空気調和装置(1,1a)。 - 前記第1利用側圧縮機および前記第2利用側圧縮機は、インバータ制御可能である、
請求項1に記載の空気調和装置(1)。 - 前記熱源ユニット(2a)は、中間冷却器(27a)をさらに有する、
請求項1または2に記載の空気調和装置(1a)。 - 前記熱源側四路切換弁(V1)は、前記熱源ユニットにおいて、前記第1利用側圧縮機または前記第2利用側圧縮機で中間圧力まで圧縮された前記冷媒が前記熱源側圧縮機に流入し、かつ、前記熱源側圧縮機で高圧まで圧縮された前記冷媒が前記熱源側熱交換器に流入する第1状態と、前記熱源側熱交換器で蒸発された低圧の前記冷媒が前記熱源側圧縮機に流入し、かつ、前記熱源側圧縮機で中間圧力まで圧縮された前記冷媒が前記第1利用側圧縮機または前記第2利用側圧縮機に流入する第2状態とを切換可能である熱源側切換機構(V1)を構成し、
前記第1利用側四路切換弁は、前記第1利用ユニットにおいて、前記第1利用側熱交換器で蒸発された低圧の前記冷媒が前記第1利用側圧縮機に流入し、かつ、前記第1利用側圧縮機で中間圧力まで圧縮された前記冷媒が前記熱源側圧縮機に流入する第3状態と、前記熱源側圧縮機で中間圧力まで圧縮された前記冷媒が前記第1利用側圧縮機に流入し、かつ、前記第1利用側圧縮機で高圧まで圧縮された前記冷媒が前記第1利用側熱交換器に流入する第4状態とを切換可能である第1利用側切換機構を構成し、
前記第2利用側四路切換弁は、前記第2利用ユニットにおいて、前記第2利用側熱交換器で蒸発された低圧の前記冷媒が前記第2利用側圧縮機に流入し、かつ、前記第2利用側圧縮機で中間圧力まで圧縮された前記冷媒が前記熱源側圧縮機に流入する第5状態と、前記熱源側圧縮機で中間圧力まで圧縮された前記冷媒が前記第2利用側圧縮機に流入し、かつ、前記第2利用側圧縮機で高圧まで圧縮された前記冷媒が前記第1利用側熱交換器に流入する第6状態とを切換可能である第2利用側切換機構を構成し、
前記制御部は、前記熱源側切換機構を前記第1状態に、かつ、前記第1利用側切換機構を前記第3状態に、かつ、前記第2利用側切換機構を前記第5状態にする第1制御と、前記熱源側切換機構を前記第2状態に、かつ、前記第2切換機構を前記第4状態に、かつ、前記第2利用側切換機構を前記第6状態にする第2制御とを行う、
請求項1〜3のいずれかに記載の空気調和装置(1)。
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