JP5242746B2 - 液体熱交換ユニットおよび冷凍システム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施の形態である冷凍システムの概略構成を示す図である。
図2は、図1の冷凍システムの各要素の内部構成を模式的に示す図である。
中継ユニット100は、当該流体を通すための配管903を含む。本システムでは、配管902によって構成される流体の経路に配管903の両端が接続されることにより、中継ユニット100が空気調和機に接続される。配管903の、配管902に接続される両端の径は、等しくなり得る。
室内機200には、熱交換器201と、熱交換を促進するためのファン204と、対象空間の温度を検知するためのセンサ202と、熱交換器201から送り出される空気に対するフィルタ203とが備えられている。
室外機300には、配管901から送られてきた作動流体を圧縮する圧縮機301と、当該圧縮後の作動流体を対象空間外の空気と熱交換させるための熱交換器(凝縮器)303と、当該熱交換を促進するためのファン304と、対象空間外の温度を検知するためのセンサ302と、当該熱交換後の作動流体を絞るための膨張弁305が備えられている。
図3は、本実施の形態の冷凍システムの中継ユニット100、室内機200、および、室外機300のハードウェア構成を模式的に示す図である。
図3を参照して、中継ユニット100は、当該中継ユニットの動作を全体的に制御する中央制御部110を含む。中央制御部110は、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサを含む。
室内機200は、当該室内機の動作を全体的に制御する中央制御部210を含む。中央制御部210は、CPUなどのプロセッサを含む。
室外機300は、当該室外機300の動作を全体的に制御する中央制御部310を含む。中央制御部310は、CPU等のプロセッサを含む。
記憶部330は、中央制御部310が実行するプログラムや各種のデータを記憶し、たとえば、ハードディスクによって構成される。
図4は、本実施の形態の冷凍システムが対象空間の空調(冷房)を行なう際に、室内機200の中央制御部210、室外機300の中央制御部310、および、中継ユニット100の中央制御部110において実行される処理のフローチャートである。
室内機200の入力部220に対して、冷房の開始指示が入力されると、室内機200の中央制御部210は、ステップSA10で、対象空間の冷房を開始するための処理を行なう。当該処理は、ファン204の回転の開始を含む。
対象空間の冷房期間中、中継ユニット100の中央制御部110が、給湯ユニット900において給湯の開始指示がなされたことを検知すると、中央制御部110は、ステップSC10から、ステップSC20へ処理を進めるとともに、給湯開始指示を検知した旨の情報を室外機300に送信する。
一方、室外機300の中央制御部310は、中継ユニット100から上記した給湯開始指示の情報を受信すると、ステップSB20で、膨張弁305を開状態として、ステップSB30へ処理を進める。これにより、熱交換器303で熱交換された後の作動流体は、膨張弁305で絞られることなく、配管902へ送られる。なお、ステップSB20では、膨張弁205の開度が最大限上げられなくてもよい。ここでは、中継ユニット100が室内機200と室外機300の間に設けられていない状態で、対象空間の冷房が行なわれる際に作動流体を絞るために調整されるときよりも開度を上げられればよい。
なお、ステップSB30では、ファン304の回転を停止させる代わりに、ファン304の回転数を通常の冷房時よりも低下させてもよい。ステップSB30では、熱交換器303における作動流体の熱交換の度合を通常の冷房時よりも低下させられればよく、ファン304の回転を停止させる代わりに回転数を低下させてもよい。
以上説明した実施の形態において、中継ユニット100は、給湯ユニットの蓄熱材を循環させるポンプの動作を制御できればよく、必ずしも当該ポンプ(図2のポンプ105)をその構成要素としていなくてもよい。
図7は、図2に示された冷凍システムの構成の変形例を示す図である。また、図8は、図3に示されたハードウェア構成の変形例を示す図である。
図9を参照して、ステップSC10で中継ユニット100の中央制御部110が給湯ユニット900から給湯開始の指示があった旨の通知を受けると、中央制御部110は、ポンプ105をステップSC20でオンさせるとともに、その旨の通知を受けたことを、室外機300へ通知する。
以上説明した本実施の形態および各変形例では、給湯ユニット900において給湯指示がなされたことを条件として、ポンプ105(または、ポンプ905)の駆動が開始された。なお、このポンプは、給湯ユニット900に対する給湯指示がなされていない状態であっても、駆動されてもよい。たとえば、室外機300に搭載されたセンサ302が検知する外気の温度と、センサ501が検知する蓄熱材の温度を比較し、当該比較の結果に応じて、ポンプ105(または、ポンプ905)の動作が制御されてもよい。
本実施の形態の冷凍システムでは、室外機300では、冷房動作中の給湯ユニット900における給湯が行なわれる際には、蓄熱材の温度とその設定温度との差に応じて圧縮機301の動作が制御されてもよい。
以上説明した実施の形態およびその変形例では、中央制御部310は、膨張弁305の開度を調整できる。本明細書では、中央制御部310が膨張弁305の開度を調整するための制御量を変化させることにより、当該開度が調整される。制御量とは、たとえば、膨張弁305の開度を調整するために印加される電圧の電位である。一定値ずつ電位を変化させる制御ステップが設定されている場合には、ステップ数とすることもできる。
図12は、本変形例の冷凍システムの構成を模式的に示す図である。また、図13は、本変形例の各要素のハードウェア構成を模式的に示す図である。
以上説明した本実施の形態では、既存の空気調和機に対して中継ユニットを接続することにより、改めて中継ユニットを含むような空気調和システムを導入することなく、空気調和機における廃熱を有効利用することができる。
Claims (9)
- 対象空間を冷却するための冷凍サイクルであって、対象空間内熱交換器と、圧縮機と、対象空間外熱交換器と、第1の膨張弁とが順次接続されてなる冷凍サイクルに接続される液体熱交換ユニットであって、
前記対象空間外熱交換器は、放熱ファンを含み、
前記対象空間内熱交換器および前記対象空間外熱交換器を通過する第一作動流体と、第二作動流体との間で熱交換させるための液体熱交換器と、
第2の膨張弁と、
前記液体熱交換器の動作を制御する制御手段と、
前記液体熱交換器に対する動作指示を受け付ける指示手段とを備え、
前記圧縮機と、前記対象空間外熱交換器と、前記第1の膨張弁と、前記液体熱交換器と、前記第2の膨張弁と、前記対象空間内熱交換器とが順次接続されるように、前記冷凍サイクルに着脱可能に接続され、
前記制御手段は、前記指示手段に対して前記液体熱交換器の動作の開始指示が入力された場合に、前記対象空間外熱交換器および前記第1の膨張弁を制御する制御装置に対して、前記放熱ファンの回転を低減または停止させ、かつ、前記第1の膨張弁の開度を上昇させるための信号を送信する、液体熱交換ユニット。 - 前記対象空間外熱交換器から前記第2の膨張弁に、前記液体熱交換器を通過させることなく前記第一作動流体を送るためのバイパス経路と、
前記第一作動流体を前記バイパス経路に通過させるか否かを制御するための所定の弁とをさらに備え、
前記制御手段は、前記指示手段に対して前記液体熱交換器の動作の開始指示が入力された場合に、前記所定の弁を、前記第一作動流体が前記バイパス経路を通過することを妨げる状態にする、請求項1に記載の液体熱交換ユニット。 - 前記第二作動流体を循環させる循環手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記指示手段に対して前記液体熱交換器の動作の開始指示が入力された場合に、前記循環手段の循環動作を開始させる、請求項2に記載の液体熱交換ユニット。 - 前記第二作動流体の温度と、前記対象空間外熱交換器が前記第一作動流体の熱交換の対象となる前記対象空間外の温度とを取得する取得手段をさらに備え、
前記制御手段は、
前記指示手段に対して前記液体熱交換器に対する動作指示がなされていない場合に、前記取得手段が取得した前記第二作動流体の温度と前記対象空間外の温度を比較し、
前記第二作動流体の温度が前記対象空間外の温度よりも低いときには、前記制御装置に対して、前記第1の膨張弁の開度を上昇させるための信号を送信し、さらに、前記循環手段に前記第二作動流体を循環させ、
前記第二作動流体の温度が前記対象空間外の温度以上であるときには、前記制御装置に対して、前記放熱ファンおよび前記第1の膨張弁を前記第一作動流体の熱交換のために動作させるための信号を送信し、さらに、前記循環手段による前記第二作動流体の循環を停止させる、請求項3に記載の液体熱交換ユニット。 - 前記第二作動流体の温度と、前記対象空間外熱交換器が前記第一作動流体の熱交換の対象となる前記対象空間外の温度とを取得する取得手段をさらに備え、
前記制御手段は、
前記指示手段に対して前記液体熱交換器に対する動作指示がなされていない場合に、前記取得手段が取得した前記第二作動流体の温度と前記対象空間外の温度を比較し、
前記第二作動流体の温度が前記対象空間外の温度よりも低いときには、前記所定の弁を、前記第一作動流体が前記バイパス経路を通過することを妨げる状態にして、さらに、前記循環手段に前記第二作動流体を循環させ、
前記第二作動流体の温度が前記対象空間外の温度以上であるときには、前記所定の弁を、前記第一作動流体が前記バイパス経路を通過する状態にする、請求項3に記載の液体熱交換ユニット。 - 対象空間を冷却するための冷凍サイクルであって、対象空間内熱交換器、圧縮機、対象空間外熱交換器、および、第1の膨張弁が順次接続されてなる冷凍サイクルと、
前記冷凍サイクルに接続される液体熱交換ユニットとを備え、
前記対象空間外熱交換器は、放熱ファンを含み、
前記冷凍サイクルは、前記対象空間外熱交換器および前記第1の膨張弁を制御する制御装置を含み、
前記液体熱交換ユニットは、
前記対象空間内熱交換器および前記対象空間外熱交換器を通過する第一作動流体と、第二作動流体との間で熱交換させるための液体熱交換器と、
第2の膨張弁と、
前記液体熱交換器の動作を制御する制御手段と、
前記液体熱交換器に対する動作指示を受け付ける指示手段とを含み、
前記圧縮機と、前記対象空間外熱交換器と、前記第1の膨張弁と、前記液体熱交換器と、前記第2の膨張弁と、前記対象空間内熱交換器とが順次接続されるように、前記冷凍サイクルに着脱可能に接続され、
前記制御手段は、前記指示手段に対して前記液体熱交換器の動作の開始指示が入力された場合に、前記制御装置に対して、前記放熱ファンの回転を低減または停止させ、かつ、前記第1の膨張弁の開度を上昇させるための信号を送信する、冷凍システム。 - 前記液体熱交換ユニットは、前記第二作動流体の温度を取得する取得手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記取得手段が取得した前記第二作動流体の温度を前記制御装置へ送信し、
前記制御装置は、前記第二作動流体とその目標温度との差に応じて、前記圧縮機の回転数を制御する、請求項6に記載の冷凍システム。 - 前記制御装置は、前記第二作動流体とその目標温度との差に応じて、前記放熱ファンの回転数、または、前記第1の膨張弁の開度の少なくとも一方を制御する、請求項7に記載の冷凍システム。
- 前記第1の膨張弁は、当該第1の膨張弁に対する制御量に応じた流量特性の中途に変曲点を持ち、当該変曲点よりも流量が多い領域よりも小さい領域の方が、制御量に対する流量の変化量が小さい、請求項6〜請求項8のいずれかに記載の冷凍システム。
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