JP5125124B2 - 冷凍装置 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態1について説明する。本実施形態1は、本発明に係る冷凍装置によって構成された空調機(20)である。この空調機(20)は、冷房運転(冷却運転)と暖房運転(加熱運転)とを選択可能に構成されている。
本実施形態1の空調機(20)は、図1に示すように、1台の室外ユニット(64)と4台の室内ユニット(61a,61b,61c,61d)とを備えている。熱源ユニットである室外ユニット(64)は、建物の屋上に設置されている。第1室内ユニット(61a)、第2室内ユニット(61b)、第3室内ユニット(61c)、及び第4室内ユニット(61d)は、共に室外ユニット(64)よりも下方に設置されている。第1室内ユニット(61a)及び第2室内ユニット(61b)は同じ階に設置され、第3室内ユニット(61c)及び第4室内ユニット(61d)は同じ階に設置されている。第1室内ユニット(61a)及び第2室内ユニット(61b)は、第3室内ユニット(61c)及び第4室内ユニット(61d)より下の階に設置されている。第1室内ユニット(61a)及び第2室内ユニット(61b)は、最下設置の利用ユニットを構成している。なお、室内ユニット(61)の台数は単なる例示である。
室外回路(14)には、圧縮機(26)、室外熱交換器(44)、室外膨張弁(36)、及び四路切換弁(25)が接続されている。また、室外ユニット(64)には、室外熱交換器(44)に室外空気を送るための室外ファンが設けられている(図示省略)。
各室内回路(11a,11b,11c,11d)は、そのガス側端から順に室内熱交換器(41a,41b,41c,41d)と室内膨張弁(51a,51b,51c,51d)とが設けられている。各室内ユニット(61)には、各室内熱交換器(41)に室内空気を送るための室内ファンがそれぞれ設けられている(図示省略)。
本実施形態1の空調機(20)は、高低差入力部(60)と室外制御部(37)と室内制御部(38a,38b,38c,38d)とを備えている。高低差入力部(60)と室外制御部(37)とは、室外ユニット(64)に設けられている。室内制御部(38)は、各室内ユニット(61)にそれぞれ設けられている。各室内制御部(38)は、室外制御部(37)に接続されている。
上記式1において、Xは、冷房運転中に室外膨張弁(36)を常時全開しても室内膨張弁(51)に作用する冷媒の圧力が室内膨張弁(51)の設計圧又は設計使用範囲の上限圧力を上回らない室外ユニット(64)の設置位置と室内ユニット(61)の設置位置との高低差を表している(例えばX=50m)。室内膨張弁(51)の設計圧又は設計使用範囲の上限圧力は、所定の圧力基準値を意味している。損失目標値(L)は、最大高低差(ΔH)が大きいほど大きな値に設定される。なお、最大高低差(ΔH)がXmよりも小さい場合は、損失目標値L=0に設定される。γは液単相の冷媒の密度を表している。
本実施形態1の空調機(20)の運転動作について説明する。この空調機(20)では、四路切換弁(25)によって冷房運転と暖房運転とが切り換えが行われる。
冷房運転では、四路切換弁(25)が図1に実線で示す第1状態に設定される。この状態で圧縮機(26)を運転させると、冷媒回路(10)では室外熱交換器(44)が凝縮器となって各室内熱交換器(41a,41b)が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる。
暖房運転では、四路切換弁(25)が図1に破線で示す第2状態に設定される。この状態で圧縮機(26)を運転させると、冷媒回路(10)では各室内熱交換器(41a,41b)が凝縮器となって室外熱交換器(44)が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる。
目標過冷却度を変更した室内ユニット(61)では、目標過冷却度を変更する前に比べて室内膨張弁(51)の開度が小さくなるので、高圧目標値は高圧増大信号を受信する前に比べて大きな値になる。従って、運転容量制御部(52)が、変更後の高圧目標値に基づいて圧縮機(26)の運転容量を調節すると、圧縮機(26)の運転容量が増加する。
この実施形態1では、室外ユニット(64)の設置位置と室内ユニット(61)の設置位置との高低差が大きい場合に冷房運転中に室内膨張弁(51)に作用する圧力が大きくなる状態に対応できるように、室内膨張弁(51)に作用する圧力を調節するための室外膨張弁(36)の開度の調節が行われる。このため、上記高低差に対応して室内膨張弁(51)に作用する圧力を調節できない従来の冷凍装置に比べて液ヘッド圧を大きくすることができるので、室外ユニット(64)の設置位置と室内ユニット(61)の設置位置との高低差を従来よりも拡大することができる。
実施形態1の変形例について説明する。この変形例では、室外側開度制御部(53)が、冷房運転時における室外ユニット(64)の出口の冷媒の圧力を監視しながら室外膨張弁(36)の開度を調節するように構成されている。なお、図示しないが、液側閉鎖弁(17)と室外膨張弁(36)との間には、その間を流れる液冷媒の圧力を検出する液側圧力センサが設けられている。
上記式3において、Aは、室内膨張弁(51)の設計圧又は設計使用範囲の上限圧力よりも若干小さな値である。室外側開度制御部(53)は、液側圧力センサの検出値を室外ユニット(64)の出口の圧力として検出し、液側圧力センサの検出値と圧力目標値(P)と比較する。そして、液側圧力センサの検出値が圧力目標値(P)より大きい場合には、液側圧力センサの検出値が圧力目標値(P)になるに室外膨張弁(36)の開度を縮小する。液側圧力センサの検出値が圧力目標値(P)より小さい場合には、液側圧力センサの検出値が圧力目標値(P)になるに室外膨張弁(36)の開度を拡大する。
参考形態について説明する。参考形態の空調機(20)では、図6に示すように、室外制御部(37)に、室外側開度制御部(53)の代わりに室外側上限設定部(58)が、室内指令部(54)の代わりに室内側上限設定部(59)が設けられている。室外側上限設定部(58)は熱源側上限設定手段を構成している。また、室内側上限設定部(59)は、利用側上限設定手段を構成している。
この参考形態では、最下階の室内ユニット(61)の室内膨張弁(51)に作用する液ヘッド圧の大きさに応じて、室外膨張弁(36)の開度の上限値が設定されるようにしている。ここで、液ヘッド圧の大きさに応じて室外膨張弁(36)の開度の上限値を設定できない従来の空調機では、例えば冷房運転時に室外膨張弁(36)の開度が全開である状態でも、室内膨張弁(51)に流入する冷媒の圧力が大きくなりすぎて室内膨張弁(51)が破損しないように、室外ユニット(64)の設置位置と室内ユニット(61)の設置位置との高低差の上限値が決定される。これに対して、この参考形態では、冷房運転時に室外膨張弁(36)の開度が上限値になる状態、つまり従来よりも室外膨張弁(36)における冷媒の圧力損失が大きい状態を想定して、室外ユニット(64)の設置位置と室内ユニット(61)の設置位置との高低差の上限値が決定される。従って、液ヘッド圧を従来よりも大きくすることができるので、室外ユニット(64)の設置位置と室内ユニット(61)の設置位置との高低差を従来よりも拡大することができる。
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
11 室内回路(利用側回路)
14 室外回路(熱源側回路)
20 空調機(冷凍装置)
26 圧縮機
36 室外膨張弁(熱源側膨張弁)
38 室内制御部(利用側開度制御手段)
41 室内熱交換器(利用側熱交換器)
44 室外熱交換器(熱源側熱交換器)
51 室内膨張弁(利用側膨張弁)
52 運転容量制御部(運転容量制御手段)
53 室外側開度制御部(熱源側開度制御手段)
54 室内指令部(利用側開度制御手段)
58 室外側上限設定部(熱源側上限設定手段)
59 室内側上限設定部(利用側上限設定手段)
61 室内ユニット(利用ユニット)
64 室外ユニット(熱源ユニット)
Claims (7)
- 圧縮機(26)と熱源側熱交換器(44)と熱源側膨張弁(36)とが接続された熱源側回路(14)を有する熱源ユニット(64)と、
上記熱源ユニット(64)よりも下方に設置されると共に、利用側熱交換器(41)と利用側膨張弁(51)とが接続された利用側回路(11)を有する利用ユニット(61)とを備え、
上記熱源側回路(14)と上記利用側回路(11)とが接続された冷媒回路(10)において上記熱源側熱交換器(44)が凝縮器となって上記利用側熱交換器(41)が蒸発器となるように冷媒を循環させる冷却運転を行う冷凍装置において、
上記冷媒回路(10)では、上記熱源側膨張弁(36)と上記利用側膨張弁(51)とが液側連絡配管(15)を介して接続される一方、
上記冷却運転中に上記熱源ユニット(64)から流出する冷媒の圧力が、上記利用側膨張弁(51)に流入する冷媒の圧力が所定の圧力基準値以下になるように上記熱源ユニット(64)の設置位置と上記利用ユニット(61)の設置位置との高低差に基づいて設定された冷却運転時の制御目標値である圧力目標値となるように、上記熱源側膨張弁(36)の開度を制御する熱源側開度制御手段(53)を備えていることを特徴とする冷凍装置。 - 圧縮機(26)と熱源側熱交換器(44)と熱源側膨張弁(36)とが接続された熱源側回路(14)を有する熱源ユニット(64)と、
上記熱源ユニット(64)よりも下方に設置されると共に、利用側熱交換器(41)と利用側膨張弁(51)とが接続された利用側回路(11)を有する利用ユニット(61)とを備え、
上記熱源側回路(14)と上記利用側回路(11)とが接続された冷媒回路(10)において上記熱源側熱交換器(44)が凝縮器となって上記利用側熱交換器(41)が蒸発器となるように冷媒を循環させる冷却運転を行う冷凍装置において、
上記冷媒回路(10)では、上記熱源側膨張弁(36)と上記利用側膨張弁(51)とが液側連絡配管(15)を介して接続される一方、
上記冷却運転中に上記熱源側膨張弁(36)における冷媒の圧力損失が、上記利用側膨張弁(51)に流入する冷媒の圧力が所定の圧力基準値以下になるように上記熱源ユニット(64)の設置位置と上記利用ユニット(61)の設置位置との高低差に基づいて設定された冷却運転時の制御目標値である損失目標値に保たれるように上記熱源側膨張弁(36)の開度を制御する熱源側開度制御手段(53)を備えていることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項1又は2において、
上記利用ユニット(61)は、複数台設けられて、上記熱源ユニット(64)に対して並列に接続されており、
上記冷却運転時の制御目標値は、上記熱源ユニット(64)の設置位置と最も下方に設置された最下設置の利用ユニット(61)の設置位置との高低差に基づいて設定されることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項3において、
上記冷却運転と、上記冷媒回路(10)において上記熱源側熱交換器(44)が蒸発器となって上記利用側熱交換器(41)が凝縮器となるように冷媒を循環させる加熱運転とを選択的に行うように構成される一方、
上記加熱運転中に複数台の利用ユニット(61)の中に、冷媒流量が能力を発揮させるために必要な流量を下回る少流量の利用ユニット(61)が存在していれば、該少流量の利用ユニット(61)以外の利用ユニット(61)の利用側膨張弁(51)の開度を縮小する開度縮小動作を行う利用側開度制御手段(38,54)を備えていることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項4において、
上記加熱運転中の利用側開度制御手段(38,54)は、上記利用側膨張弁(51)の開度が所定値以上になっている利用ユニット(61)を上記少流量の利用ユニット(61)であると判断することを特徴とする冷凍装置。 - 請求項4又は5において、
上記加熱運転中に利用側開度制御手段(38,54)が上記開度縮小動作を実行する際に上記圧縮機(26)の運転容量を増加させる運転容量制御手段(52)を備えていることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項4乃至6の何れか1つにおいて、
上記加熱運転中の利用側開度制御手段(38,54)は、各利用ユニット(61)について利用側熱交換器(41)から流出した冷媒の過冷却度が目標過冷却度になるように利用側膨張弁(51)の開度を制御する一方、上記開度縮小動作では該開度縮小動作を行う該利用ユニット(61)の目標過冷却度を大きな値に変更することを特徴とする冷凍装置。
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