JP5178842B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
実施の形態1.
図1及び図2は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の設置状態の一例を示す全体構成図である。図1及び図2に基づいて、空気調和装置の構成について説明する。この空気調和装置は、冷媒(熱源側冷媒及び熱媒体(水や不凍液等))を循環させる冷凍サイクル(冷凍サイクル回路及び熱媒体循環回路)を利用し、冷房運転又は暖房運転を実行するものである。なお、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
熱源装置1には、圧縮機10と、四方弁11と、熱源側熱交換器(室外熱交換器)12と、アキュムレータ17とが冷媒配管4で直列に接続されて収容されている。また、熱源装置1には、第1接続配管4a、第2接続配管4b、逆止弁13a、逆止弁13b、逆止弁13c、及び、逆止弁13dが設けられている。第1接続配管4a、第2接続配管4b、逆止弁13a、逆止弁13b、逆止弁13c、及び、逆止弁13dを設けることで、室内機2の要求する運転に関わらず、中継ユニット3に流入させる熱源側冷媒の流れを一定方向にすることができる。
室内機2には、それぞれ利用側熱交換器26が搭載されている。この利用側熱交換器26は、配管5を介して第2中継ユニット3bの止め弁24及び流量調整弁25と接続するようになっている。この利用側熱交換器26は、図示省略のファン等の送風機から供給される空気と熱媒体との間で熱交換を行ない、空調対象域に供給するための暖房空気あるいは冷房空気を生成するものである。
中継ユニット3は、第1中継ユニット3aと、第2中継ユニット3bとで、筐体を分けて構成されている。このように構成することにより、上述したように1つの第1中継ユニット3aに対し、複数の第2中継ユニット3bを接続することができる。第1中継ユニット3aには、気液分離器14と、膨張弁16eと、が設けられている。第2中継ユニット3bには、2つの中間熱交換器15と、4つの膨張弁16と、2つのポンプ21と、4つの流路切替弁22と、4つの流路切替弁23と、4つの止め弁24と、4つの流量調整弁25と、が設けられている。
この空気調和装置100は、各室内機2からの指示に基づいて、その室内機2で冷房運転あるいは暖房運転が可能になっている。つまり、空気調和装置100は、室内機2の全部で同一運転をすることができるともに、室内機2のそれぞれで異なる運転をすることができるようになっている。以下に、空気調和装置100が実行する4つの運転モード、つまり駆動している室内機2の全てが冷房運転を実行する全冷房運転モード、駆動している室内機2の全てが暖房運転を実行する全暖房運転モード、冷房負荷の方が大きい冷房主体運転モード、及び、暖房負荷の方が大きい暖房主体運転モードについて、冷媒の流れとともに説明する。
図4は、空気調和装置100の全冷房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図4では、利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26bでのみ冷熱負荷が発生している場合を例に全冷房運転モードについて説明する。つまり、図4では、利用側熱交換器26c及び利用側熱交換器26dで冷熱負荷が発生していない場合を図示しているのである。なお、図4では、太線で表された配管が冷媒(熱源側冷媒及び熱媒体)の循環する配管を示す。また、熱源側冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。
低温・低圧の冷媒が圧縮機10によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機10から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方弁11を通り、熱源側熱交換器12に流入する。そして、熱源側熱交換器12で室外空気に放熱しながら凝縮液化し、高圧液冷媒となる。熱源側熱交換器12から流出した高圧液冷媒は、逆止弁13aを通って熱源装置1から流出し、冷媒配管4を通って第1中継ユニット3aに流入する。第1中継ユニット3aに流入した高圧液冷媒は、気液分離器14へ流入した後、膨張弁16eを経由してから第2中継ユニット3bに流入する。
全冷房運転モードでは、第1ポンプ21aは停止しているために、配管5bを介して熱媒体が循環する。第2中間熱交換器15bで熱源側冷媒によって冷却された熱媒体は、第2ポンプ21bによって配管5b内を流動する。第2ポンプ21bで加圧され流出した熱媒体は、流路切替弁22(流路切替弁22a及び流路切替弁22b)を介して、止め弁24(止め弁24a及び止め弁24b)を通り、利用側熱交換器26(利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26b)に流入する。そして、利用側熱交換器26において室内空気から吸熱し、室内機2が設置されている室内等の空調対象域の冷房を行なう。
図5は、空気調和装置100の全暖房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図5では、利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26bでのみ温熱負荷が発生している場合を例に全暖房運転モードについて説明する。つまり、図5では、利用側熱交換器26c及び利用側熱交換器26dで温熱負荷が発生していない場合を図示しているのである。なお、図5では、太線で表された配管が冷媒(熱源側冷媒及び熱媒体)の循環する配管を示す。また、熱源側冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。
低温・低圧の冷媒が圧縮機10によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機10から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方弁11を通り、第1接続配管4aを導通し、逆止弁13bを通過し、熱源装置1から流出する。熱源装置1から流出した高温・高圧のガス冷媒は、冷媒配管4を通って第1中継ユニット3aに流入する。第1中継ユニット3aに流入した高温・高圧のガス冷媒は、気液分離器14へ流入した後、第1中間熱交換器15aに流入する。第1中間熱交換器15aに流入した高温・高圧のガス冷媒は、熱媒体循環回路を循環する熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、高圧の液冷媒となる。
全暖房運転モードでは、第2ポンプ21bは停止しているために、配管5aを介して熱媒体が循環する。第1中間熱交換器15aで熱源側冷媒によって加熱された熱媒体は、第1ポンプ21aによって配管5a内を流動する。第1ポンプ21aで加圧され流出した熱媒体は、流路切替弁22(流路切替弁22a及び流路切替弁22b)を介して、止め弁24(止め弁24a及び止め弁24b)を通り、利用側熱交換器26(利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26b)に流入する。そして、利用側熱交換器26において室内空気に熱を与え、室内機2が設置されている室内等の空調対象域の暖房を行なう。
図6は、空気調和装置100の冷房主体運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図6では、利用側熱交換器26aで温熱負荷が発生し、利用側熱交換器26bで冷熱負荷が発生している場合を例に冷房主体運転モードについて説明する。つまり、図6では、利用側熱交換器26c及び利用側熱交換器26dでは温熱負荷及び冷熱負荷のいずれも発生していない場合を図示しているのである。なお、図6では、太線で表された配管が冷媒(熱源側冷媒及び熱媒体)の循環する配管を示す。また、熱源側冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。
低温・低圧の冷媒が圧縮機10によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機10から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方弁11を通り、熱源側熱交換器12に流入する。そして、熱源側熱交換器12で室外空気に放熱しながら凝縮し、気液二相冷媒となる。熱源側熱交換器12から流出した気液二相冷媒は、逆止弁13aを通って熱源装置1から流出し、冷媒配管4を通って第1中継ユニット3aに流入する。第1中継ユニット3aに流入した気液二相冷媒は、気液分離器14へ流入し、ガス冷媒と液冷媒とに分離され、第2中継ユニット3bに流入する。
冷房主体運転モードでは、第1ポンプ21a及び第2ポンプ21bともに駆動しているために、配管5a及び配管5bの双方を介して熱媒体が循環する。第1中間熱交換器15aで熱源側冷媒によって加熱された熱媒体は、第1ポンプ21aによって配管5a内を流動する。また、第2中間熱交換器15bで熱源側冷媒によって冷却された熱媒体は、第2ポンプ21bによって配管5b内を流動する。
図7は、空気調和装置100の暖房主体運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図7では、利用側熱交換器26aで温熱負荷が発生し、利用側熱交換器26bで冷熱負荷が発生している場合を例に暖房主体運転モードについて説明する。つまり、図7では、利用側熱交換器26c及び利用側熱交換器26dでは温熱負荷及び冷熱負荷のいずれも発生していない場合を図示しているのである。なお、図7では、太線で表された配管が冷媒(熱源側冷媒及び熱媒体)の循環する配管を示す。また、熱源側冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。
低温・低圧の冷媒が圧縮機10によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機10から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方弁11を通り、第1接続配管4aを導通し、逆止弁13bを通過し、熱源装置1から流出する。熱源装置1から流出した高温・高圧のガス冷媒は、冷媒配管4を通って第1中継ユニット3aに流入する。第1中継ユニット3aに流入した高温・高圧のガス冷媒は、気液分離器14へ流入した後、第1中間熱交換器15aに流入する。第1中間熱交換器15aに流入した高温・高圧のガス冷媒は、熱媒体循環回路を循環する熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、高圧の液冷媒となる。
暖房主体運転モードでは、第1ポンプ21a及び第2ポンプ21bともに駆動しているために、配管5a及び配管5bの双方を介して熱媒体が循環する。第1中間熱交換器15aで熱源側冷媒によって加熱された熱媒体は、第1ポンプ21aによって配管5a内を流動する。また、第2中間熱交換器15bで熱源側冷媒によって冷却された熱媒体は、第2ポンプ21bによって配管5b内を流動する。
式(1)
式(2)
全部の室内機2にて、リモコンから運転停止指令がなされたものとする。そうすると、各室内機2に付属の送風機を停止して風の流れを止め、圧縮機10を停止して冷媒の流れを止めることになる。一般的に、室内機2と熱源装置1とは別の制御器で制御されており、全部の室内機2が一つのリモコンに接続されているわけではなく、1つの室内機2又は1つの部屋に1つのリモコンが設置されている場合が多い。
図14は、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置200の回路構成を示す回路図である。図14に基づいて、空気調和装置200の回路構成について説明する。この空気調和装置200は、空気調和装置100と同様に冷媒(熱源側冷媒及び熱媒体を循環させる冷凍サイクル(冷凍サイクル回路及び熱媒体循環回路)を利用し、冷房運転又は暖房運転を実行するものである。この空気調和装置200は、流量調整弁25a〜25dに対応する流量調整弁125a〜125dの構成を実施の形態1に係る空気調和装置100と相違させている。なお、実施の形態2では実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
中継ユニット3には、4つの流量調整弁125が設けられている。また、中継ユニット3には、バイパス27及び止め弁24が設けられていない。つまり、空気調和装置200では、流量調整弁125を二方流路調整弁で構成しているため、止め弁24と利用側熱交換器26との間における配管5と流量調整弁125とを接続するバイパス27、及び、熱媒体流路を開閉するための止め弁24が不要になっているのである。なお、空気調和装置200の他の構成については、実施の形態1に係る空気調和装置100と同様である。
図15は、各運転モードを停止させる際の処理の流れを示すフローチャートである。図15に基づいて、各運転モードの停止について説明する。制御装置60は、リモコンから停止指令が入力されることで各運転モードを停止させる際の処理を開始する(ST0)。まず、制御装置60は、対応する室内機2の送風機を止める(ST1)。そして、制御装置60は、停止する室内機2が最後に停止する室内機2であるかどうかを判断する(ST2)。制御装置60は、停止する室内機2が最後に停止する室内機2ではないと判断した場合(ST2;No)、対応する流量調整弁125を熱媒体が流動しない非常に小さい開口面積に設定し、各室内機2への熱媒体の流れを停止させる(ST7)。
Claims (8)
- 冷媒と前記冷媒と異なる水や不凍液などの熱媒体とを熱交換する少なくとも1台の中間熱交換器と、
圧縮機、室外熱交換器、少なくとも1つの膨張弁、及び、前記中間熱交換器の冷媒側流路を、前記冷媒が流通する配管を介して接続した冷凍サイクル回路と、
前記中間熱交換器の熱媒体側流路、ポンプ、及び、利用側熱交換器を、前記熱媒体が流通する配管を介して接続した熱媒体循環回路と、
前記圧縮機の駆動を制御する第1制御装置と、
前記ポンプの駆動を制御する第2制御装置と、を有し、
前記圧縮機、前記室外熱交換器、及び前記第1制御装置を熱源装置に、
前記中間熱交換器、前記ポンプ、及び前記第2制御装置を中継ユニットに、
前記利用側熱交換器を室内機に、それぞれ収容し、
前記第1制御装置と前記第2制御装置とが通信可能に構成されており、
前記第1制御装置及び前記第2制御装置は、
前記利用側熱交換器での熱負荷の減少によるサーモオフ又は運転停止指令に基づき前記圧縮機を停止させるときは、通信することによって前記圧縮機の停止後に前記ポンプを停止させる運転を行う
ことを特徴とする空気調和装置。 - 前記第1制御装置及び前記第2制御装置は、
前記圧縮機停止中に、前記利用側熱交換器での熱負荷の増加又は運転開始指令に基づき前記圧縮機を起動させるときは、通信することによって前記ポンプの起動後に前記圧縮機を起動させる運転を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記利用側熱交換器の熱媒体側流路の入口側又は出口側のいずれかに、前記利用側熱交換器に流す前記熱媒体の流量を調整する流量調整弁を備え、
前記第2制御装置は、
最後に運転していた利用側熱交換器が停止される場合、前記最後に運転していた利用側熱交換器に対応する前記流量調整弁により熱媒体流路全部を閉止させる前に、前記ポンプを停止させる
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の空気調和装置。 - 前記利用側熱交換器の熱媒体側流路の入口側又は出口側のいずれかに、前記利用側熱交換器に流す前記熱媒体の流量を調整する流量調整弁を備え、
前記第2制御装置は、
運転指令又は熱負荷のある前記利用側熱交換器に対応する前記流量調整弁を制御して熱媒体流路を開放した状態にした後に、前記ポンプを起動させる
ことを特徴とする請求項2に記載の空気調和装置。 - 前記中間熱交換器、前記ポンプ及び前記利用側熱交換器を複数台備え、
前記利用側熱交換器に温熱及び冷熱を供給する冷暖混在運転モード、前記利用側熱交換器に温熱のみを供給する暖房運転モード、あるいは、前記利用側熱交換器に冷熱のみを供給する冷房運転モードが実行可能なものにおいて、
前記第1制御装置及び前記第2制御装置は、
前記冷暖混在運転モードから、前記暖房運転モード、あるいは、前記冷房運転モードに切り替える場合は、通信することによって、運転モードを切り替えた後に、切り替え後の運転モードに非対応の前記ポンプを停止させる運転、及び、
前記暖房運転モード、あるいは、前記冷房運転モードから、前記冷暖混在運転モードに切り替える場合は、通信することによって、運転モードを切り替える前に停止していた前記ポンプを起動させた後に、前記運転モードの切り替えを実行する運転、のうち少なくとも一つを行う
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の空気調和装置。 - 前記利用側熱交換器の熱媒体側流路の入口側又は出口側のいずれかに、前記利用側熱交換器に流す前記熱媒体の流量を調整する流量調整弁を備え、
前記第2制御装置は、
運転モードを切り替え、この運転モードに非対応の前記ポンプを停止させるとき、この運転モードに非対応の利用側熱交換器に対応した前記流量調整弁を制御して熱媒体流路の全部を閉止させるよりも前に、前記ポンプを停止させる
ことを特徴とする請求項5に記載の空気調和装置。 - 前記利用側熱交換器の熱媒体側流路の入口側又は出口側のいずれかに、前記利用側熱交換器に流す前記熱媒体の流量を調整する流量調整弁を備え、
前記第2制御装置は、
運転モードを切り替える前に停止していた前記ポンプを起動させるとき、この運転モードに対応の利用側熱交換器に対応した前記流量調整弁を制御して熱媒体流路を開放させた後に、前記ポンプを起動させる
ことを特徴とする請求項5に記載の空気調和装置。 - 前記流量調整弁が二方弁あるいは三方弁で構成されている
ことを特徴とする請求項3、4、6又は7のいずれか一項に記載の空気調和装置。
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