JP5420057B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
前記熱媒体間熱交換器の熱媒体側流路、ポンプ、第1熱媒体流路切替装置、利用側熱交換器、熱媒体流量調整装置、第2熱媒体流路切替装置が直列に配管接続され、熱媒体が循環する熱媒体循環回路と、を有し、
前記圧縮機及び前記室外熱交換器を室外機に収容し、
前記熱媒体間熱交換器、前記絞り装置及び前記ポンプを熱媒体変換機に収容し、
前記第1熱媒体流路切替装置及び前記第2熱媒体流路切替装置を熱媒体調整器に収容し、
前記利用側熱交換器を室内機に収容し、
前記熱媒体流量調整装置を前記熱媒体調整器又は前記室内機に収容し、
前記室外機、前記熱媒体変換機、前記熱媒体調整器、前記室内機をそれぞれ別体とし、
前記室外機と前記熱媒体変換機とを少なくとも2本の冷媒配管で接続し、
前記熱媒体変換機と前記熱媒体調整器とを4本の熱媒体配管で接続し、
前記熱媒体調整器と前記室内機とを2本の熱媒体配管で接続し、
前記ポンプの回転数を制御する第1制御装置と、凝縮温度あるいは高圧側が超臨界状態である場合の擬似凝縮温度または/及び蒸発温度から前記圧縮機の回転数を制御する第2制御装置とを設け、
前記第1制御装置と前記第2制御装置とを有線または無線で接続し、連携制御を可能としている。
図1は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の設置例を示す概略図である。図1に基づいて、空気調和装置の設置例について説明する。この空気調和装置は、冷媒(熱源側冷媒、熱媒体)を循環させる冷凍サイクル(冷媒循環回路A、熱媒体循環回路B)を利用することで各室内機が運転モードとして冷房モードあるいは暖房モードを自由に選択できるものである。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。
室外機1は、第1筐体内に、圧縮機10と、四方弁等の第1冷媒流路切替装置11と、熱源側熱交換器12と、アキュムレーター19とが冷媒配管4で直列に接続されて搭載され、構成されている。また、室外機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、熱媒体変換機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は、第4筐体内に利用側熱交換器26が搭載されて構成されている。この利用側熱交換器26は、配管5によって熱媒体調整器14の熱媒体流量調整装置25と第2熱媒体流路切替装置23に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、室内空間7に供給するための暖房用空気あるいは冷房用空気を生成するものである。
熱媒体調整器14は、第3筐体内に、第1熱媒体流路切替装置22と、第2熱媒体流路切替装置23と、熱媒体流量調整装置25と、が搭載されて構成されている。熱媒体調整器14は、室内機2の設置台数に応じた個数(ここでは4つ)が設けられるようになっている。なお、熱媒体変換機14内においては、第1熱媒体流路切替装置22及び第2熱媒体流路切替装置23が、第1熱媒体流路切替装置22の熱媒体の出入口と、第2熱媒体流路切替装置23の熱媒体の出入口とを、揃えるように配置されている。
熱媒体変換機3は、第2筐体内に、2つの熱媒体間熱交換器15と、2つの絞り装置16と、2つの開閉装置17と、2つの第2冷媒流路切替装置18と、2つのポンプ21と、が搭載されて構成されている。
図3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3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。なお、図3では、太線で表された配管が冷媒(熱源側冷媒及び熱媒体)の流れる配管を示している。また、図3では、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、第1冷媒流路切替装置11を介して熱源側熱交換器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を通って室外機1から流出し、冷媒配管4を通って熱媒体変換機3に流入する。熱媒体変換機3に流入した高圧液冷媒は、開閉装置17aを経由した後に分岐されて絞り装置16a及び絞り装置16bで膨張させられて、低温・低圧の二相冷媒となる。
全冷房運転モードでは、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bの双方で熱源側冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体がポンプ21a及びポンプ21bによって配管5内を流動させられることになる。ポンプ21a及びポンプ21bで加圧されて流出した熱媒体は、第2熱媒体流路切替装置23a及び第2熱媒体流路切替装置23bを介して、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、熱媒体が利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26bで室内空気から吸熱することで、室内空間7の冷房を行なう。
図4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4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。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)の流れる配管を示している。また、図4では、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、第1冷媒流路切替装置11を通り、第1接続配管4aを導通し、逆止弁13bを通過し、室外機1から流出する。室外機1から流出した高温・高圧のガス冷媒は、冷媒配管4を通って熱媒体変換機3に流入する。熱媒体変換機3に流入した高温・高圧のガス冷媒は、分岐されて第2冷媒流路切替装置18a及び第2冷媒流路切替装置18bを通って、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bのそれぞれに流入する。
全暖房運転モードでは、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bの双方で熱源側冷媒の温熱が熱媒体に伝えられ、暖められた熱媒体がポンプ21a及びポンプ21bによって配管5内を流動させられることになる。ポンプ21a及びポンプ21bで加圧されて流出した熱媒体は、第2熱媒体流路切替装置23a及び第2熱媒体流路切替装置23bを介して、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、熱媒体が利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26bで室内空気に放熱することで、室内空間7の暖房を行なう。
図5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5では、利用側熱交換器26aで冷熱負荷が発生し、利用側熱交換器26bで温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。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している。また、図5では、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、第1冷媒流路切替装置11を介して熱源側熱交換器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、二相冷媒となる。熱源側熱交換器12から流出した二相冷媒は、逆止弁13aを通って室外機1から流出し、冷媒配管4を通って熱媒体変換機3に流入する。熱媒体変換機3に流入した二相冷媒は、第2冷媒流路切替装置18bを通って凝縮器として作用する熱媒体間熱交換器15bに流入する。
冷房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器15bで熱源側冷媒の温熱が熱媒体に伝えられ、暖められた熱媒体がポンプ21bによって配管5内を流動させられることになる。また、冷房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器15aで熱源側冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体がポンプ21aによって配管5内を流動させられることになる。ポンプ21a及びポンプ21bで加圧されて流出した熱媒体は、第2熱媒体流路切替装置23a及び第2熱媒体流路切替装置23bを介して、利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26bに流入する。
図6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暖房主体運転モードについて説明する。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している。また、図6では、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、第1冷媒流路切替装置11を通り、第1接続配管4aを導通し、逆止弁13bを通過し、室外機1から流出する。室外機1から流出した高温・高圧のガス冷媒は、冷媒配管4を通って熱媒体変換機3に流入する。熱媒体変換機3に流入した高温・高圧のガス冷媒は、第2冷媒流路切替装置18bを通って凝縮器として作用する熱媒体間熱交換器15bに流入する。
暖房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器15bで熱源側冷媒の温熱が熱媒体に伝えられ、暖められた熱媒体がポンプ21bによって配管5内を流動させられることになる。また、暖房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器15aで熱源側冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体がポンプ21aによって配管5内を流動させられることになる。ポンプ21a及びポンプ21bで加圧されて流出した熱媒体は、第2熱媒体流路切替装置23a及び第2熱媒体流路切替装置23bを介して、利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26bに流入する。
以上説明したように、本実施の形態に係る空気調和装置100は、幾つかの運転モードを具備している。これらの運転モードにおいては、室外機1と熱媒体変換機3とを接続する冷媒配管4には熱源側冷媒が流れている。
本実施の形態に係る空気調和装置100が実行する幾つかの運転モードにおいては、熱媒体変換機3と熱媒体調整器14とを、熱媒体調整器14と室内機2とを、それぞれ接続する配管5には水や不凍液等の熱媒体が流れている。
熱媒体流量調整装置25は、第1温度センサー31の検出温度と第2温度センサー34の検出温度との温度差を目標値に近づけるように、開度が制御される。たとえば、利用側熱交換器26aが冷房運転を行なっているときは、第2温度センサー34aの検出温度と第1温度センサー31aの検出温度との温度差が、目標値であるたとえば5度に近づくように熱媒体流量調整装置25aの開度を制御する。また、利用側熱交換器26aが暖房運転を行なっているときは、第1温度センサー31aの検出温度と第2温度センサー34aの検出温度との温度差が、目標値であるたとえば7度に近づくように熱媒体流量調整装置25aの開度を制御する。
熱媒体流量調整装置25の開度が小さい(流路の開口面積が小さい)ときは、流路の圧力損失が大きいため、ポンプ21の回転数は大きい値でバランスし運転される。一方、熱媒体流量調整装置25の開度が大きい(流路の開口面積が大きい)ときは、流路の圧力損失が小さいため、ポンプ21の回転数を小さくすることが可能となる。
ここでは、利用側熱交換器26へ送出する熱媒体の温度を一定値に制御するものとする。利用側熱交換器26へ循環させる熱媒体の流量は、第1圧力センサー32の検出圧力または熱媒体流量調整装置25の開度との相関で決まり、第3温度センサー33の温度は成り行きになる。そこで、第3温度センサー33の検出温度が目標値、たとえば冷房運転時は7度、暖房運転時は45度になるように、圧縮機10の回転数または/および熱源側熱交換器12に付属の送風機の回転数を制御する。
Claims (8)
- 圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、及び、熱媒体間熱交換器の冷媒側流路が直列に配管接続され、熱源側冷媒が循環する冷媒循環回路と、
前記熱媒体間熱交換器の熱媒体側流路、ポンプ、第1熱媒体流路切替装置、利用側熱交換器、熱媒体流量調整装置、第2熱媒体流路切替装置が直列に配管接続され、熱媒体が循環する熱媒体循環回路と、を有し、
前記圧縮機及び前記室外熱交換器を室外機に収容し、
前記熱媒体間熱交換器、前記絞り装置及び前記ポンプを熱媒体変換機に収容し、
前記第1熱媒体流路切替装置及び前記第2熱媒体流路切替装置を熱媒体調整器に収容し、
前記利用側熱交換器を室内機に収容し、
前記熱媒体流量調整装置を前記熱媒体調整器又は前記室内機に収容し、
前記室外機、前記熱媒体変換機、前記熱媒体調整器、前記室内機をそれぞれ別体とし、
前記室外機と前記熱媒体変換機とを少なくとも2本の冷媒配管で接続し、
前記熱媒体変換機と前記熱媒体調整器とを4本の熱媒体配管で接続し、
前記熱媒体調整器と前記室内機とを2本の熱媒体配管で接続し、
前記ポンプの回転数を制御する第1制御装置と、凝縮温度あるいは高圧側が超臨界状態である場合の擬似凝縮温度または/及び蒸発温度から前記圧縮機の回転数を制御する第2制御装置とを設け、
前記第1制御装置と前記第2制御装置とを有線または無線で接続し、連携制御を可能としている
ことを特徴とする空気調和装置。 - 前記熱媒体変換機には、1つまたは複数の前記熱媒体調整器が接続され、1つの前記熱媒体調整器には、1つまたは複数の前記室内機が接続されている
ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記熱媒体変換機と前記熱媒体調整器とを接続している4本の熱媒体配管は、
略鉛直方向に設置された4本の縦配管と、略水平方向に設置された4本の横配管と、で構成されている
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に流出入する熱媒体の温度から前記熱媒体流量調整装置の開度を制御する第3制御装置を設け、
前記第3制御装置を前記第1制御装置及び前記第2制御装置のそれぞれと通信可能に有線または無線で接続し、
前記第1制御装置は、
前記第3制御装置からの前記熱媒体流量調整装置の開度情報に基づいて、前記熱媒体流量調整装置の開度を目標値に近づけるように前記ポンプの回転数を制御する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の空気調和装置。 - 前記利用側熱交換器に流入する熱媒体の温度を検出する第1温度センサーと、
前記利用側熱交換器から流出した熱媒体の温度を検出する第2温度センサーと、を前記熱媒体調整器に設け、
前記第3制御装置は、
前記第1温度センサーの検出温度と前記第2温度センサーの検出温度との温度差を目標値に近づけるように前記熱媒体流量調整装置の開度を制御する
ことを特徴とする請求項4に記載の空気調和装置。 - 前記ポンプに流入する熱媒体の圧力または前記ポンプから流出した熱媒体の圧力を検出する圧力センサーを前記熱媒体変換機に設け、
前記第1制御装置は、
前記熱媒体流量調整装置の開度情報に基づいて、前記圧力センサーの制御目標値を変更する
ことを特徴とする請求項4又は5に記載の空気調和装置。 - 前記熱媒体流量調整装置の制御間隔よりも、前記ポンプの制御間隔を長くし、熱源側冷媒の凝縮温度または/及び蒸発温度の制御間隔を更に長くしている
ことを特徴とする請求項4〜6のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 前記ポンプの制御間隔を、前記熱媒体流量調整装置の制御間隔の3倍以上とし、熱源側冷媒の凝縮温度または/および蒸発温度の制御間隔を、前記ポンプの制御間隔の3倍以上としている
ことを特徴とする請求項7に記載の空気調和装置。
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