JP5784117B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
このような空気調和装置に使用される熱源側冷媒としては、たとえばHFC(ハイドロフルオロカーボン)系冷媒が多く採用されている。また、熱源側冷媒としては、二酸化炭素(CO2 )等の自然冷媒を使うものも提案されている。
このように、利用側の熱交換器を所定の温度に加熱、又は冷却するには、熱媒体を所定の温度へ加熱、又は冷却するための仕事を行う時間が必要となってくる。
また、熱媒体を所定の温度へ加熱又は冷却を行うのに要する時間は、熱媒体の総量により左右される。そのため、ビル用マルチエアコンのように熱媒体の総量が大きい場合には、熱媒体を所定の温度に加熱、又は冷却するための時間が長くなってしまう。
つまり、特許文献1〜5に記載の技術では、冷房運転、又は暖房運転の再開、暖房運転と冷房運転との切り替え、及び凍結緩和モードの実行に時間がかかってしまっていた。
このように、特許文献2、4に記載の技術は、室外側から室内側まで4本の配管を接続しなければならず、工事性が悪いものとなっていた。
加えて、冷媒が流れる熱交換器が室内機の近傍に配置されているので、冷媒が室内、又は室内の近傍で漏れる可能性があった。
実施の形態.
図1は、実施の形態に係る空気調和装置100の設置例を示す概略図である。
本実施の形態に係る空気調和装置100は、室内空間が設定温度に達すると、室内ユニット3に設けられた利用側熱交換器35への熱媒体の供給を停止させる(サーモOFF)。また、空気調和装置100は、室内空間が設定温度に達していなくとも、ユーザーからの指示があれば、室内ユニット3に設けられた利用側熱交換器35への熱媒体の供給を停止させるだけでなく、利用側熱交換器35に付設されるファンの運転も停止させる(停止モード)。このように、本実施の形態に係る空気調和装置100は、室内空間が設定温度に達するとサーモOFFを実行して室内空間の温度を調整し、また、ユーザーから運転停止の指示を受け取ると停止モードを実行する。
空気調和装置100は、サーモOFF状態や停止モードから、再び空調運転(暖房運転、冷房運転など)を開始する際の立ち上がり時間を短縮する機能を有するものである。
中継ユニット2は、室外ユニット1で生成される温熱又は冷熱を、室内ユニット3に伝達するものである。この中継ユニット2は、室外ユニット1及び室内ユニット3とは別筐体として、室外空間6及び室内空間7とは別の位置に設置できるように構成されている。また、中継ユニット2は、冷媒配管4を介して室外ユニット1に接続され、また、熱媒体配管5を介して室内ユニット3に接続されている。
室内ユニット3は、建物9の内部の空間(たとえば、居室など)である室内空間7に冷房用空気あるいは暖房用空気を供給できる位置に配置され、空調対象空間となる室内空間7に冷房用空気あるいは暖房用空気を供給するものである。図1では、室内ユニット3が天井埋込型であるものを図示しているが、これに限定されるものではない。
熱媒体蓄熱槽装置15(図2参照)は、室外ユニット1で生成される温熱又は冷熱を蓄熱可能なものである。熱媒体蓄熱槽装置15が設置される位置は、特に限定されるものではないが、たとえば空間8などに設置されているとよい。熱媒体蓄熱槽装置15は、冷媒配管62a〜62cを介して中継ユニット2の冷媒配管4に接続されている。また、熱媒体蓄熱槽装置15は、熱媒体配管61a〜61dを介して中継ユニット2の熱媒体配管5に接続されている。
さらに、室外ユニット1、中継ユニット2及び室内ユニット3の接続台数は、図1に図示される台数に限定されるものではなく、空気調和装置100が設置される建物9に応じて台数を決定すればよい。
つまり、熱媒体間熱交換器25a、25bは、冷媒配管4を介して供給される熱源側冷媒と、熱媒体配管5を介して供給される熱媒体とを熱交換させるものである。また、蓄熱槽内熱交換器25cは、冷媒配管62a〜62cを介して供給される熱源側冷媒と、後述の熱媒体蓄熱槽60内の熱媒体とを熱交換させるものである。
なお、冷媒配管4、熱媒体配管5、及び冷媒配管62a〜62cについては、後述するものとする。
室外ユニット1には、圧縮機10と、四方弁などの第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で接続されて搭載されている。また、室外ユニット1には、第1接続配管4a、第2接続配管4b、及び逆止弁13a〜13dが設けられている。第1接続配管4a、第2接続配管4b、及び逆止弁13a〜13dが設けられることで、空気調和装置100は、暖房運転モードや冷房運転モードに関わらず、室外ユニット1から中継ユニット2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ようになっている。
第1冷媒流路切替装置11は、全暖房運転モード時及び冷暖房混在運転モードの暖房主体運転モード時において、圧縮機10の吐出側と逆止弁13d、及び熱源側熱交換器12とアキュムレーター19の吸入側を接続するようにするものである。また、第1冷媒流路切替装置11は、全冷房運転モード時及び冷暖房混在運転モードの冷房主体運転モード時において、圧縮機10の吐出側と熱源側熱交換器12、及び逆止弁13cとアキュムレーター19の吸入側を接続するようにするものである。
アキュムレーター19は、暖房運転モード時と冷房運転モード時の違いによる余剰冷媒、過渡的な運転の変化(たとえば、室内ユニット3の運転台数の変化)に対する余剰冷媒を蓄えるものである。このアキュムレーター19は、暖房運転モード時において、吸入側が熱源側熱交換器12に接続され、吐出側が圧縮機10の吸入側に接続される。また、アキュムレーター19は、冷房運転モード時において、吸入側が逆止弁13cに接続され、吐出側が圧縮機10の吸入側に接続される。
逆止弁13aは、熱源側熱交換器12と中継ユニット2との間における冷媒配管4に設けられ、所定の方向(室外ユニット1から中継ユニット2への方向)のみに熱源側冷媒の流れを許容するものである。
逆止弁13dは、第1接続配管4aに設けられ、暖房運転時において圧縮機10から吐出された熱源側冷媒を中継ユニット2に流通させるものである。
逆止弁13bは、第2接続配管4bに設けられ、暖房運転時において中継ユニット2から戻ってきた熱源側冷媒を圧縮機10の吸入側に流通させるものである。
室内ユニット3には、利用側熱交換器35a〜35d(単に利用側熱交換器35とも称することもある)が備えられている。この利用側熱交換器35は、熱媒体配管5を介して熱媒体流量調整装置34a〜34d(単に熱媒体流量調整装置34とも称することもある)と、熱媒体配管5を介して第2熱媒体流路切替装置33a〜33d(単に、第2熱媒体流路切替装置33とも称することもある)に接続されている。この利用側熱交換器35は、図示省略のファンなど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。
中継ユニット2には、2つの熱媒体間熱交換器25a、25b(単に熱媒体間熱交換器25と称することもある)と、2つの第1絞り装置26a、26b(単に第1絞り装置26と称することもある)と、2つの開閉装置(開閉装置27、開閉装置29)と、2つの第2冷媒流路切替装置28(単に第2冷媒流路切替装置28と称することもある)と、2つのポンプ31a、31b(単にポンプ31と称することもある)と、4つの第1熱媒体流路切替装置32a〜32d(単に第1熱媒体流路切替装置32と称することもある)と、4つの第2熱媒体流路切替装置33a〜33d(単に第2熱媒体流路切替装置33と称することもある)と、4つの熱媒体流量調整装置34a〜34d(単に熱媒体流量調整装置34と称することもある)と、が搭載されている。
熱媒体間熱交換器25aは、冷媒循環回路Aにおける第1絞り装置26aと第2冷媒流路切替装置28aとの間に設けられており、冷暖房混在運転モード時において熱媒体の冷却に供するものである。また、熱媒体間熱交換器25bは、冷媒循環回路Aにおける第1絞り装置26bと第2冷媒流路切替装置28bとの間に設けられており、冷暖房混在運転モード時において熱媒体の加熱に供するものである。
開閉装置27は、熱源側冷媒の入口側における冷媒配管4(室外ユニット1と中継ユニット2とを接続している冷媒配管4のうち紙面最下段に位置する冷媒配管4)に設けられている。開閉装置29は、熱源側冷媒の入口側の冷媒配管4と出口側の冷媒配管4とを接続した配管(バイパス管20)に設けられている。なお、開閉装置27及び開閉装置29は、それらが設けられている流路を開閉が可能なものであればよく、たとえば電子式膨張弁などの開度を制御するものでもよい。
熱媒体蓄熱槽装置15には、熱媒体蓄熱槽60と、第2絞り装置26cと、第3冷媒流路切替装置28cと、2つの熱媒体流路開閉装置37a、37b(単に熱媒体流路開閉装置37と称することもある)と、が搭載されている。また、この熱媒体蓄熱槽装置15は、冷媒配管62a〜62cを介して冷媒循環回路Aに接続され、熱媒体配管61a〜61dを介して熱媒体循環回路Bに接続されている。
この温熱又は冷熱が伝達された熱媒体は、以下で説明する各運転モードに応じて、利用側熱交換器35に供給されて暖房又は冷房に利用されるようになっている。
室外ユニット1で生成された温熱又は冷熱は、冷媒配管62a〜62cを介して熱媒体蓄熱槽60の蓄熱槽内熱交換器25cに流入し、この蓄熱槽内熱交換器25cに蓄えられた温熱又は冷熱が、熱媒体蓄熱槽60に貯留される熱媒体に伝達される。そして、温熱又は冷熱が伝達されて加熱又は冷却された熱媒体は、熱媒体配管61a〜61dを介して熱媒体循環回路Bに流入し、その後、利用側熱交換器35に供給される。
第3冷媒流路切替装置28cは、たとえば四方弁などで構成され、運転モードに応じて、蓄熱槽内熱交換器25cが凝縮器(放熱器)又は蒸発器として作用するよう、熱源側冷媒の流れを切り替えるものである。第3冷媒流路切替装置28cは、冷媒配管62a、62b、及び蓄熱槽内熱交換器25cに接続されて設けられている。
熱媒体流路開閉装置37aは、一方が熱媒体配管61aに接続されて設けられ、他方が熱媒体を貯留する熱媒体蓄熱槽60に接続されている。また、熱媒体流路開閉装置37bは、一方が熱媒体配管61cに接続されて設けられ、他方が熱媒体を貯留する熱媒体蓄熱槽60に接続されている。
冷媒配管62bは、一方が第3冷媒流路切替装置28cに接続され、他方が冷媒配管4のうち、冷媒が室外ユニット1から中継ユニット2に向かう側の配管に接続されるものである。
冷媒配管62cは、一方が蓄熱槽内熱交換器25cに接続され、他方が冷媒配管4のうち、開閉装置27、開閉装置29、及び第1絞り装置26を接続する配管に接続されているものである。
熱媒体配管61bは、一方が熱媒体蓄熱槽60に接続され、他方が熱媒体流路開閉装置36aと第1熱媒体流路切替装置32とを接続する熱媒体配管5に接続されている。
熱媒体配管61cは、一方が熱媒体流路開閉装置37bを介して熱媒体蓄熱槽60に接続され、他方が熱媒体間熱交換器25bと熱媒体流路開閉装置36bとを接続する熱媒体配管5に接続されている。
熱媒体配管61dは、一方が熱媒体蓄熱槽60に接続され、他方が熱媒体流路開閉装置36bと第1熱媒体流路切替装置32とを接続する熱媒体配管5に接続されている。
なお、熱媒体流路開閉装置36は、三方弁で構成してもよい。つまり、熱媒体流路開閉装置36aを三方弁で構成した場合には、上記のように2つの接続口が熱媒体配管5に接続され、残りの1つの接続口が熱媒体配管61aの他方、又は熱媒体配管61bの他方に接続されるように構成してもよい。また、熱媒体流路開閉装置36bを三方弁で構成した場合には、上記のように2つの接続口が熱媒体配管5に接続され、残りの1つの接続口が熱媒体配管61cの他方、又は熱媒体配管61dの他方に接続されるように構成してもよい。
暖房蓄熱モードとは、室内ユニット3において暖房運転を実施する際に利用可能な温熱を蓄熱(加熱蓄熱)する運転モードである。
暖房蓄熱分放熱モードとは、暖房蓄熱モードで蓄熱した温熱を、室内ユニット3の利用側熱交換器35に搬送する運転モードである。
冷房蓄熱モードとは、室内ユニット3において冷房運転を実施する際に利用可能な冷熱を蓄熱(冷却蓄熱)する運転モードである。
冷房蓄熱分放熱モードとは、冷房蓄熱モードで蓄熱した冷熱を、室内ユニット3の利用側熱交換器35に搬送する運転モードである。
冷房運転継続蓄熱モードとは、室内ユニット3において冷房運転を継続したまま、暖房運転を実施する際に利用可能な温熱を蓄熱(加熱蓄熱)する運転モードである。
暖房運転継続蓄熱モードとは、室内ユニット3において暖房運転を継続したまま、冷房運転を実施する際に利用可能な冷熱を蓄熱(冷却蓄熱)する運転モードである。
以下に、これらの各モードについて説明する。
図3は、図2に示す空気調和装置100の暖房蓄熱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、4つの室内ユニット3a〜3dが停止モードの状態である暖房蓄熱モードを一例として説明する。室内空間7が設定された温度に到達したことにより、空気調和装置100は停止モードに移行し、ポンプ31a、31bから4つの利用側熱交換器35a〜35dに熱媒体が供給されることを停止している。また、停止モードであるので、4つの利用側熱交換器35のそれぞれに付設されたファンの運転も停止している。
なお、図3では、太線で表された配管が熱源側冷媒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示している。
なお、ポンプ31の動作、熱媒体流路開閉装置36の開閉、及び第2冷媒流路切替装置28の切り替え状態は、いずれでもよい。
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、及び第1接続配管4aを介して室外ユニット1から流出する。室外ユニット1から流出した高温・高圧のガス冷媒は、冷媒配管4を通って中継ユニット2に流入する。中継ユニット2に流入した高温・高圧のガス冷媒は、熱媒体蓄熱槽装置15へと流入する。熱媒体蓄熱槽装置15へと流入した高温・高圧のガス冷媒は、第3冷媒流路切替装置28cを介して蓄熱槽内熱交換器25cに流入する。
熱媒体蓄熱槽60の槽内の熱媒体は、蓄熱槽内熱交換器25cに供給される熱源側冷媒から温熱が伝達される。つまり、熱媒体蓄熱槽60の槽内の熱媒体は、暖房蓄熱モード(停止モード)によって、蓄熱される。すなわち、暖房蓄熱モードとは、熱媒体蓄熱槽60の槽内に貯留されている熱媒体を、室内ユニット3の運転再開に備えて予め加熱しておく運転モードである。
次に、図3を参照して、凍結緩和モードの暖房蓄熱モードについて説明する。凍結緩和モードとは、熱媒体配管5内の熱媒体が凍結してしまうことを抑制する運転をいう。つまり、暖房蓄熱モード(停止モード)では、少なくとも第2熱媒体流路切替装置33、利用側熱交換器35、及び第1熱媒体流路切替装置32を接続する熱媒体配管5内の熱媒体が循環していない。そのため、外気温度が低いと、その熱媒体配管5内の熱媒体が凍結してしまう可能性がある。そこで、暖房蓄熱モード(凍結緩和モード)では、ポンプ31a、31bを運転させるとともに、第1熱媒体流路切替装置32、第2熱媒体流路切替装置33、及び熱媒体流量調整装置34を開いて、熱媒体配管5内の熱媒体を循環させる。なお、暖房蓄熱モード(停止モード)と同様に、4つの利用側熱交換器35a〜35dのそれぞれに付設されたファンは、停止している。
中継ユニット2では、ポンプ31a及びポンプ31bを駆動させ、熱媒体流量調整装置34a〜熱媒体流量調整装置34dを開放する。また、第2熱媒体流路切替装置33a〜33dは、ポンプ31a及びポンプ31bから供給される熱媒体が、利用側熱交換器35a〜35dのそれぞれに流入するように3つの接続口が開となっている。また、第1熱媒体流路切替装置32a〜32dは、熱媒体流量調整装置34a〜34dから送り込まれる熱媒体が、熱媒体配管61b、61dのそれぞれに流入するように3つの接続口が開となっている。これにより、熱媒体間熱交換器25a及び熱媒体間熱交換器25bのそれぞれと利用側熱交換器35a〜利用側熱交換器35dとの間を熱媒体が循環するようにしている。
熱媒体流路開閉装置36a及び熱媒体流路開閉装置36bは閉止されており、ポンプ31a及びポンプ31bによって搬送される熱媒体は熱媒体蓄熱槽装置15を介して循環するようになっている。
また、熱媒体蓄熱槽装置15において、熱媒体流路開閉装置37a及び熱媒体流路開閉装置37bは開となっている。
暖房蓄熱モード(凍結緩和モード)では、蓄熱槽内熱交換器25c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31a及びポンプ31bによって熱媒体配管5内を流動させられることになる。ポンプ31a及びポンプ31b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33a〜第2熱媒体流路切替装置33dを介して、利用側熱交換器35a〜利用側熱交換器35dに流入する。一方、利用側熱交換器35a〜利用側熱交換器35dにおいては、それぞれに付設されたファンの運転が停止している。したがって、室内ユニット3から室内に加熱された空気が供給されないようになっている。
熱媒体蓄熱槽60内の熱媒体は、一方が熱媒体配管61aを介して中継ユニット2へと流入した後、熱媒体間熱交換器25aに流入し、他方が熱媒体配管61cを介して中継ユニット2へと流入した後熱媒体間熱交換器25bに流入する。そして、熱媒体間熱交換器25aに流入した熱媒体は再びポンプ31aに吸い込まれ、熱媒体間熱交換器25bに流入した熱媒体が再びポンプ31bに吸い込まれる。
図4は、図2に示す空気調和装置100の暖房蓄熱分放熱モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。なお、図4では、太線であらわされた配管が熱源側冷媒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。この図4では、4つの利用側熱交換器35a〜35dの全てに、暖房負荷が発生しているものとする。つまり、4つの室内ユニット3a〜3dの全てが、暖房運転を実行しているということである。
なお、第2絞り装置26cの開度に関しては、全閉としているので、熱媒体蓄熱槽装置15には、熱源側冷媒が供給されないようになっている。
図5は、図2に示す空気調和装置100の冷房蓄熱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、4つの室内ユニット3a〜3dが停止モードの状態である冷房蓄熱モードを一例として説明する。室内空間7が設定された温度に到達したことにより、空気調和装置100は停止モードに移行し、ポンプ31a、31bから4つの利用側熱交換器35a〜35dに熱媒体が供給されることを停止している。また、停止モードであるので、4つの利用側熱交換器35のそれぞれに付設されたファンの運転も停止している。
なお、図5では、太線で表された配管が熱源側冷媒の流れ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示している。
なお、ポンプ31の動作、熱媒体流路開閉装置36の開閉、及び第2冷媒流路切替装置28の切り替え状態は、いずれでもよい。
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に流入し、外気との熱交換を行い、高温高圧の液または二相冷媒となる。そして、逆止弁13aを介して室外ユニット1から流出する。室外ユニット1から流出した高温・高圧の液または二相冷媒は、冷媒配管4を通って中継ユニット2に流入する。中継ユニット2に流入した高温・高圧の液または二相冷媒は、開閉装置27を通過した後、熱媒体蓄熱槽装置15へと流入する。熱媒体蓄熱槽装置15へと流入した高温・高圧の液または二相冷媒は、第2絞り装置26cで膨張させられて、低温・低圧の二相冷媒となって蓄熱槽内熱交換器25cに流入する。
熱媒体蓄熱槽60の槽内の熱媒体は、蓄熱槽内熱交換器25cに供給される熱源側冷媒から冷熱が伝達される。つまり、熱媒体蓄熱槽60の槽内の熱媒体は、冷房蓄熱モード(停止モード)によって、冷熱を蓄熱可能となっている。すなわち、冷房蓄熱モード(停止モード)とは、熱媒体蓄熱槽60の槽内に貯留されている熱媒体を、室内ユニット3の運転再開に備えて予め冷却しておく運転モードである。
図5を参照して、凍結緩和モードの冷房蓄熱モードについて説明する。冷房蓄熱モード(停止モード)では、少なくとも第2熱媒体流路切替装置33、利用側熱交換器35、及び第1熱媒体流路切替装置32を接続する熱媒体配管5内の熱媒体が循環していない。そのため、外気温度が低いと、その熱媒体配管5内の熱媒体が凍結してしまう可能性がある。そこで、冷房蓄熱モード(凍結緩和モード)では、ポンプ31a、31bを運転させるとともに、第1熱媒体流路切替装置32、第2熱媒体流路切替装置33、及び熱媒体流量調整装置34を開いて、熱媒体配管5内の熱媒体を循環させる。なお、冷房蓄熱モード(停止モード)と同様に、4つの利用側熱交換器35a〜35dのそれぞれに付設されたファンは、停止している。
熱媒体流路開閉装置36a及び熱媒体流路開閉装置36bは閉止されており、ポンプ31a及びポンプ31bによって搬送される熱媒体は熱媒体蓄熱槽装置15を循環するようになっている。
また、熱媒体蓄熱槽装置15において、熱媒体流路開閉装置37a及び熱媒体流路開閉装置37bは開となっている。
冷房蓄熱モード(凍結緩和モード)では、蓄熱槽内熱交換器25cで熱媒体の温熱を熱源側冷媒に伝えられ、冷却された熱媒体がポンプ31a及びポンプ31bによって熱媒体配管5内を流動させられることになる。ポンプ31a及びポンプ31b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33a〜第2熱媒体流路切替装置33dを介して、利用側熱交換器35a〜利用側熱交換器35dに流入する。一方、利用側熱交換器35a〜利用側熱交換器35dにおいては、それぞれに付設されたファンの運転が停止している。したがって、室内ユニット3から室内に冷却された空気が供給されないようになっている。
熱媒体蓄熱槽60内の熱媒体は、一方が熱媒体配管61aを介して中継ユニット2へと流入した後熱媒体間熱交換器25aに流入し、他方が熱媒体配管61cを介して中継ユニット2へと流入した後熱媒体間熱交換器25bに流入する。そして、熱媒体間熱交換器25aに流入した熱媒体は再びポンプ31aに吸い込まれ、熱媒体間熱交換器25bに流入した熱媒体が再びポンプ31bに吸い込まれる。
図6は、図2に示す空気調和装置100の冷房蓄熱分放熱モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。なお、図6では、太線で表された配管が熱源側冷媒の流れ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。この図6では、4つの利用側熱交換器35a〜35dの全てに、冷房負荷が発生しているものとする。つまり、4つの室内ユニット3a〜3dの全てが、冷房運転を実行しているということである。
冷房蓄熱分放熱モードでは、冷房蓄熱モードにて冷却された熱媒体が、熱媒体配管5内を流動させられる。つまり、冷房蓄熱モードによって、熱媒体は、蓄熱槽内熱交換器25cに供給される熱源側冷媒から冷熱が伝達されて冷熱を蓄熱し、ポンプ31a及びポンプ31bによって熱媒体配管5内を流動させられる。これにより、ポンプ31a及びポンプ31b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33a〜第2熱媒体流路切替装置33dを介して、利用側熱交換器35a〜利用側熱交換器35dに流入する。そして、熱媒体が利用側熱交換器35a〜利用側熱交換器35dで室内空気に放熱することで、室内空間7の冷房を行なう。
図7は、図2に示す空気調和装置100の冷房運転継続蓄熱モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。冷房運転継続蓄熱モードでは、4つの利用側熱交換器35a〜35dのうちのいずれかで冷熱負荷が発生している。なお、図7では、利用側熱交換器35a、35c、35dに冷熱負荷が発生している例を図示している。したがって、ポンプ31a、及び利用側熱交換器35a、35c、35dのそれぞれに付設されたファンは運転している。なお、図7では、太線で表された配管が熱源側冷媒の循環する配管を示している。また、図7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。
また、熱媒体流路開閉装置36aは開、第2熱媒体流路切替装置33bは閉、第1熱媒体流路切替装置32bは閉とする。
また、第2冷媒流路切替装置28aは冷房側に切り替えられており、開閉装置27は閉、開閉装置29は閉、第1絞り装置26bは閉となっている。なお、熱媒体流路開閉装置36bは、開でも閉でもよい。
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、及び第1接続配管4aを介して室外ユニット1から流出する。室外ユニット1から流出した高温・高圧のガス冷媒は、冷媒配管4を通って中継ユニット2に流入する。中継ユニット2に流入した高温・高圧のガス冷媒は、冷媒配管62bを介して熱媒体蓄熱槽装置15に流入する。熱媒体蓄熱槽装置15に流入した高温・高圧のガス冷媒は、第3冷媒流路切替装置28cを介して、凝縮器として作用する蓄熱槽内熱交換器25cに流入する。
まず、冷房運転に利用されない熱媒体について説明する。ポンプ31bが停止していることと、熱媒体流路開閉装置37aが閉であることにより、熱媒体蓄熱槽60には、熱媒体配管61b、61dから熱媒体が供給されないようになっている。なお、熱媒体蓄熱槽60の槽内の熱媒体は、蓄熱槽内熱交換器25cに供給される熱源側冷媒から温熱が伝達される。つまり、熱媒体蓄熱槽60の槽内の熱媒体は、冷房運転継続蓄熱モードによって、温熱を蓄熱可能となっている。
なお、室内空間7にて必要とされる空調負荷は、利用側熱交換器35a、35c、35dから流出した熱媒体の温度と温度センサー40aで検出された温度との差を目標値として保つように制御することにより、賄うことができる。
図8は、図2に示す空気調和装置100の暖房運転継続蓄熱モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。暖房運転継続蓄熱モードでは、4つの利用側熱交換器35a〜35dのうちのいずれかで温熱負荷が発生している。なお、図8では、利用側熱交換器35a、35c、35dに温熱負荷が発生している例を図示している。したがって、ポンプ31a、及び利用側熱交換器35a、35c、35dのそれぞれに付設されたファンは運転している。なお、図8では、太線で表された配管が熱源側冷媒の循環する配管を示している。また、図8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。
また、熱媒体流路開閉装置36bは開、第2熱媒体流路切替装置33bは閉、第1熱媒体流路切替装置32bは閉とする。
また、第2冷媒流路切替装置28bは暖房側に切り替えられており、開閉装置27、開閉装置29、及び第1絞り装置26aは閉となっている。なお、熱媒体流路開閉装置36aは、開でも閉でもよい。
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、及び第1接続配管4aを介して室外ユニット1から流出する。室外ユニット1から流出した高温・高圧のガス冷媒は、冷媒配管4を通って中継ユニット2に流入する。中継ユニット2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28bを介して凝縮器として作用する熱媒体間熱交換器25bに流入する。
まず、暖房運転に利用されない熱媒体について説明する。ポンプ31aが停止していることと、熱媒体流路開閉装置37bが閉であることにより、熱媒体蓄熱槽60には、熱媒体配管61b、61dから熱媒体が供給されないようになっている。なお、熱媒体蓄熱槽60の槽内の熱媒体は、蓄熱槽内熱交換器25cに供給される熱源側冷媒から冷熱が伝達される。つまり、熱媒体蓄熱槽60の槽内の熱媒体は、暖房運転継続蓄熱モードによって、蓄熱可能となっている。
なお、室内空間7にて必要とされる空調負荷は、利用側熱交換器35a、35c、35dから流出した熱媒体の温度と温度センサー40bで検出された温度との差を目標値として保つように制御することにより、賄うことができる。
図9は、中継ユニット2及び利用側熱交換器35以外を占める熱媒体の総量を増加させた際に、所定温度まで熱媒体の温度が低下するまでの時間を説明するグラフである。図9の横軸は、中継ユニット2及び利用側熱交換器35以外を占める熱媒体の総量の増加分を表している。また、図9の縦軸は、所定温度まで熱媒体の温度が低下するまでの時間を比率(到達時間割合)で表している。つまり、熱媒体の増加量が0(L)であるときは、所定温度まで熱媒体の温度が低下するまでの時間を1としている。
なお、所定温度とは、任意の数値である。すなわち、図9に示されるグラフは、ある所定温度を設定したときの一例である。また、以下の説明において、中継ユニット2及び利用側熱交換器35以外を占める熱媒体の総量を、単に熱媒体の総量というものとする。
そこで、本実施の形態に係る空気調和装置100は、図9に示すように熱媒体の総量の変化に対応する到達時間割合の差に基づいて、暖房能力(圧縮機10の回転数など)や、熱媒体蓄熱槽60の槽内の熱媒体の量などを決定するとよい。
本実施の形態に係る空気調和装置100は、暖房蓄熱モードにより、熱媒体蓄熱槽60の槽内に貯留されている熱媒体を、室内ユニット3の運転再開に備えて予め加熱(加熱蓄熱)しておくことができる。そして、暖房運転の再開にあたり、暖房蓄熱分放熱モードによりその加熱蓄熱された熱媒体が利用側熱交換器35に搬送されるので、暖房運転の立ち上がり時間を短縮することができる。
また、本実施の形態に係る空気調和装置100は、暖房運転継続蓄熱モードにより、室内ユニット3で暖房運転を実行しながら、熱媒体蓄熱槽60の槽内に貯留されている熱媒体を、室内ユニット3の運転再開に備えて予め冷却(冷却蓄熱)しておくことができる。これにより、室内ユニット3の暖房運転を冷房運転に切り替える際に要する立ち上がり時間を短縮することができる。
本実施の形態に係る空気調和装置100は、冷房蓄熱モード(停止モード)により、熱媒体蓄熱槽60の槽内に貯留されている熱媒体を、室内ユニット3の運転再開に備えて予め冷却(冷却蓄熱)しておくことができる。そして、冷房運転の再開にあたり、冷房蓄熱分放熱モードによりその冷却蓄熱された熱媒体が利用側熱交換器35に搬送されるので、冷房運転の立ち上がり時間、及び冷房運転から暖房運転への切替時間を短縮することができる。
また、本実施の形態に係る空気調和装置100は、冷房運転継続蓄熱モードにより、室内ユニット3で冷房運転を実行しながら、熱媒体蓄熱槽60の槽内に貯留されている熱媒体を、室内ユニット3の運転再開に備えて予め加熱(加熱蓄熱)しておくことができる。これにより、室内ユニット3の冷房運転を暖房運転に切り替える際に要する立ち上がり時間を短縮することができる。
また、本実施の形態に係る空気調和装置100は、冷房運転継続蓄熱モードにより、室内ユニット3のいずれかで冷房運転を実施しながら、熱媒体蓄熱槽60の槽内の熱媒体に温熱を蓄熱可能である。
さらに、空気調和装置100は、凍結緩和モードを実行して、熱媒体を熱媒体配管5を流動させることにより、熱媒体配管5中の熱媒体が凍結してしまうことを抑制することができる。これにより、凍結緩和モードを実行するのに要する時間を短縮することができる。また、熱源側冷媒として非共沸混合冷媒を採用しても、熱媒体間熱交換器25a、25bが蒸発器として機能している際に、熱媒体が凍結に至ってしまうことが抑制される。
また、空気調和装置100は、室外ユニット1と中継ユニット2とを接続する配管の本数は2本である。また、中継ユニット2と室内ユニット3とを接続する配管の本数は、室内ユニット3の台数×2本である。このように、室外ユニット1と中継ユニット2とを接続する配管(冷媒配管4)、及び中継ユニット2と室内ユニット3とを接続する配管(熱媒体配管5)の本数が少ない分、配管工事が容易となっている。つまり、空気調和装置100は、工事性を向上させたものとなっている。
さらに、空気調和装置100は、室内ユニット3の近傍に冷媒配管4が配置される構成でないので、熱源側冷媒が室内空間、又は室内空間の近傍に漏洩してしまうことが抑制される。
また、熱媒体間熱交換器25及び第1絞り装置26として、機能を有するものが複数個設置されていても、当然問題ない。
また、熱媒体流量調整装置34は、中継ユニット2に内蔵されている場合を例に説明したが、それに限定されるものではない。つまり、熱媒体流量調整装置34は、室内ユニット3に内蔵されていてもよいし、中継ユニット2及び室内ユニット3に内蔵されていなくてもよい。
また、熱媒体間熱交換器25a、熱媒体間熱交換器25bが2つである場合を例に説明したが、それに限定されるものではなく、熱媒体を冷却または/及び加熱できるように構成すれば、幾つ設置してもよい。さらに、ポンプ31a、及びポンプ31bは、それぞれ一つとは限らず、複数の小容量のポンプを並列に並べて接続してもよい。
熱媒体としてこれらを採用することで、室内空間7への熱媒体の漏洩に対する安全性の向上に寄与することになる。
Claims (9)
- 圧縮機、第1冷媒流路切替装置、複数の熱媒体間熱交換器、第1絞り装置、及び熱源側熱交換器を有し、これらの間を冷媒が循環して冷凍サイクルを構成する冷媒循環回路と、
前記複数の熱媒体間熱交換器、ポンプ、及び複数の利用側熱交換器を有し、これらの間を熱媒体が循環する熱媒体循環回路とを有する空気調和装置であって、
前記熱媒体循環回路に接続され、前記熱媒体を貯留する熱媒体蓄熱部と、
前記冷媒循環回路に接続され、供給された熱源側冷媒によって前記熱媒体蓄熱部内の前記熱媒体を加熱又は冷却する蓄熱部内熱交換器とを有し、
暖房運転が要求された前記利用側熱交換器に、前記熱媒体蓄熱部で加熱され、前記熱媒体蓄熱部に貯留されている加熱蓄熱された前記熱媒体を搬送し、
又は、
冷房運転が要求された前記利用側熱交換器に、前記熱媒体蓄熱部で冷却され、前記熱媒体蓄熱部に貯留されている冷却蓄熱された前記熱媒体を搬送し、
前記熱媒体蓄熱部内の前記熱媒体の蓄熱中には、
前記熱源側冷媒が、前記熱媒体間熱交換器を経由せず、前記蓄熱部内熱交換器を経由して前記冷媒循環回路を循環するようにし、
前記熱媒体が、前記熱媒体蓄熱部を経由して前記熱媒体循環回路を循環するようにした
ことを特徴とする空気調和装置。 - 圧縮機、前記圧縮機に接続された第1冷媒流路切替装置、複数の熱媒体間熱交換器、前記熱媒体間熱交換器に接続された第2冷媒流路切替装置、第1絞り装置、及び熱源側熱交換器を有し、これらの間を冷媒が循環して冷凍サイクルを構成する冷媒循環回路と、
前記複数の熱媒体間熱交換器、ポンプ、及び複数の利用側熱交換器を有し、これらの間を熱媒体が循環する熱媒体循環回路とを有する空気調和装置であって、
前記熱媒体循環回路に接続され、前記熱媒体を貯留する熱媒体蓄熱部と、
前記冷媒循環回路に接続され、供給された熱源側冷媒によって前記熱媒体蓄熱部内の前記熱媒体を加熱又は冷却する蓄熱部内熱交換器と
前記蓄熱部内熱交換器の一方側に接続され、前記熱媒体蓄熱部内の前記熱媒体を加熱又は冷却するかに応じて切り替えられる第3冷媒流路切替装置と、
前記蓄熱部内熱交換器の他方側に接続され、前記蓄熱部内熱交換器から流出する前記熱源側冷媒、又は前記蓄熱部内熱交換器に流入する前記熱源側冷媒を膨張させる第2絞り装置とを有し、
暖房運転が要求された前記利用側熱交換器に、前記熱媒体蓄熱部で加熱され、前記熱媒体蓄熱部に貯留されている加熱蓄熱された前記熱媒体を搬送し、
又は、
冷房運転が要求された前記利用側熱交換器に、前記熱媒体蓄熱部で冷却され、前記熱媒体蓄熱部に貯留されている冷却蓄熱された前記熱媒体を搬送する
ことを特徴とする空気調和装置。 - 前記利用側熱交換器の運転開始時に、
前記加熱蓄熱又は前記冷却蓄熱された前記熱媒体を、前記暖房運転又は前記冷房運転が要求された前記利用側熱交換器に搬送する
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。 - 前記加熱蓄熱は、
前記利用側熱交換器が前記冷房運転中、又は前記利用側熱交換器に前記熱媒体が供給されていないときに行われ、
前記冷却蓄熱は、
前記利用側熱交換器が前記暖房運転中、又は前記利用側熱交換器に前記熱媒体が供給されていないときに行われる
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 前記圧縮機、前記第1冷媒流路切替装置、及び前記熱源側熱交換器を有する室外ユニットと、
前記複数の熱媒体間熱交換器、第2冷媒流路切替装置、前記第1絞り装置及び前記ポンプを有する中継ユニットと、
前記複数の利用側熱交換器を有する室内ユニットと、
前記熱媒体蓄熱部、及び前記蓄熱部内熱交換器を有する熱媒体蓄熱槽装置とを備えた
ことを特徴とする請求項1、請求項1に従属する請求項2〜4のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 前記熱媒体蓄熱槽装置は、
前記蓄熱部内熱交換器に対する前記熱源側冷媒の流入、又は流出を切り替える第3冷媒流路切替装置と、
前記蓄熱部内熱交換器から流出する前記熱源側冷媒、又は前記蓄熱部内熱交換器に流入する前記熱源側冷媒を膨張させる第2絞り装置と、
前記熱媒体循環回路と前記熱媒体蓄熱部との間の流路を開閉する熱媒体流路開閉装置とを有する
ことを特徴とする請求項5に記載の空気調和装置。 - 前記熱媒体蓄熱部内の前記熱媒体の蓄熱中に、
前記熱媒体が、前記熱媒体蓄熱部を経由して前記熱媒体循環回路を循環するようにした
ことを特徴とする請求項2、請求項2に従属する請求項3、4のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 前記圧縮機、前記第1冷媒流路切替装置、及び前記熱源側熱交換器を有する室外ユニットと、
前記複数の熱媒体間熱交換器、前記第2冷媒流路切替装置、前記第1絞り装置及び前記ポンプを有する中継ユニットと、
前記複数の利用側熱交換器を有する室内ユニットと、
前記熱媒体蓄熱部、及び前記蓄熱部内熱交換器を有する熱媒体蓄熱槽装置とを備えた
ことを特徴とする請求項2、7、請求項2に従属する請求項3、4のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 前記熱媒体蓄熱槽装置は、
前記第3冷媒流路切替装置と、
前記第2絞り装置と、
前記熱媒体循環回路と前記熱媒体蓄熱部との間の流路を開閉する熱媒体流路開閉装置とを有する
ことを特徴とする請求項8に記載の空気調和装置。
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