JP5984960B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
このような空気調和装置は、通常ビルが室内空間を複数有しているので、それに応じて室内機も複数からなる。また、ビルの規模が大きい場合には、室外機と室内機とを接続する冷媒配管が100mになる場合がある。室外機と室内機とを接続する配管長が長いと、その分だけ冷媒回路に充填される冷媒量が増加する。
このような課題に対応するために、空気調和装置に2次ループ方式を採用し、1次側ループは冷媒で行い、2次側ループには有害でない水やブラインを用い、人の居る空間を空調する空気調和装置も提案されている(例えば、特許文献2参照)。
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100の設置例について説明する。この空気調和装置100は、冷媒を循環させる冷凍サイクルを有しており、各室内機2a〜2d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。そして、本実施の形態に係る空気調和装置100は、冷媒循環回路A(図2参照)、及び、熱媒体循環回路B(図2参照)を有している。冷媒循環回路Aには、冷媒として例えばR−22、R−32、R−134a等の単一冷媒、R−410A、R−404A等の擬似共沸混合冷媒、R−407C等の非共沸混合冷媒、化学式内に二重結合を含む、CF3CF=CH2等の地球温暖化係数が比較的小さい値とされている冷媒やその混合物、あるいはCO2やプロパン等の自然冷媒が採用される。また、熱媒体循環回路Bには、熱媒体として水などが採用される。
室内機2は、建物9の内部の空間(例えば、居室等)である室内空間7に冷房用空気、或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。
熱媒体変換機3は、室外機1及び室内機2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されるものである。この熱媒体変換機3は、室外機1及び室内機2と、冷媒配管4及び配管5を介してそれぞれ接続され、室外機1から供給される冷熱、又は温熱を室内機2に伝達するものである。
図2に示すように、室外機1と熱媒体変換機3とが、熱媒体変換機3に備えられている熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bを介して冷媒配管4で接続されている。また熱媒体変換機3と室内機2とも、配管5で接続されている。なお、冷媒配管4については後段で詳述するものとする。
室外機1には、冷媒を圧縮する圧縮機10、四方弁等で構成される第1冷媒流路切替装置11、蒸発器又は凝縮器として機能する熱源側熱交換器12、及び余剰冷媒を貯留するアキュムレーター19が冷媒配管4に接続されて搭載されている。
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。
第1冷媒流路切替装置11は、暖房運転モード時(全暖房運転モード時及び暖房主体運転モード時)における熱源側冷媒の流れと冷房運転モード時(全冷房運転モード時及び冷房主体運転モード時)における熱源側冷媒の流れとを切り替えるものである。詳しくは、第1冷媒流路切替装置11は、暖房運転モード時(全暖房運転モード時及び暖房主体運転モード時)と冷房運転モード時(全冷房運転モード時及び冷房主体運転モード時)とにおいて、圧縮機10から吐出された熱源側冷媒の流路を切り替えるものである。
熱源側熱交換器12は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器として機能し、図示省略のファン等の室外送風機から供給される空気と熱源側冷媒との間で熱交換を行なうものである。
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によって熱媒体変換機3の熱媒体流量調整装置25と第2熱媒体流路切替装置23に接続されている。この利用側熱交換器26は、ファン等の室内送風機27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。
熱媒体変換機3には、冷媒と熱媒体とが熱交換する2つの熱媒体間熱交換器15a、15b、冷媒を減圧させる2つの絞り装置16a、16b、冷媒配管4の流路を開閉する2つの開閉装置17a、17b、冷媒流路を切り替える2つの第2冷媒流路切替装置18a、18b、熱媒体を循環させる2つのポンプ21a、21b、配管5の一方に接続される4つの第1熱媒体流路切替装置22a〜22d、配管5の他方に接続される4つの第2熱媒体流路切替装置23a〜23d、及び、第2熱媒体流路切替装置22a〜22dが接続される方の配管5に接続される4つの熱媒体流量調整装置25a〜25dが設けられている。
また、熱媒体流量調整装置25を利用側熱交換器26の熱媒体流路の入口側に設けてもよい。
また、空気調和装置100には、各室内機2に対応して、複数のリモートコントローラー(以下、リモコン53と称する)が設けられている。本実施の形態では、室内機2a〜2dに対応して、リモコン53a〜53dが設けられている。これらリモコン53a〜53dのそれぞれには、対応する室内機2が空調する空調対象空間の温度を検出する温度センサー39a〜39d(従来の空気調和装置の吸込み温度センサーに対応する温度センサー)、及び、対応する室内機2が空調する空調対象空間の設定温度(空調対象空間を空調する際の目標温度)を設定する設定温度設定部40a〜40dが設けられている。
室外機制御装置57は、第2圧力センサー37及び第3圧力センサー38が所定の目標値となるように、圧縮機10の回転数及び室外送風機の回転数(ON/OFF含む)を制御する。また、室外機制御装置57は、リモコン53a〜53dから熱媒体変換機制御装置52を介して送信された運転モードの情報等に基づいて、第1冷媒流路切替装置11の流路、室外送風機の回転数(ON/OFF含む)を制御する。
熱媒体変換機制御装置52は、第3温度センサー35の検出値から熱媒体間熱交換器15の冷媒循環回路A側のスーパーヒート又はサブクールを算出し、絞り装置16の開度を制御する。また、熱媒体変換機制御装置52は、リモコン53a〜53dから送信された運転モードの情報等に基づいて、第2冷媒流路切替装置18の流路、開閉装置17a、17bの開閉、第1熱媒体流路切替装置22の切り替え、第2熱媒体流路切替装置23の切り替え、熱媒体流量調整装置25の開度及び、ポンプ21の回転数等を制御する。
室内機制御装置54は、リモコン53a〜53dから送信された室内送風機27の回転数に関するデータ(例えば、強、中、弱)に基づいて、室内送風機27の回転数(ON/OFF含む)を制御する。
空気調和装置100は、圧縮機10、第1冷媒流路切替装置11、熱源側熱交換器12、開閉装置17、第2冷媒流路切替装置18、熱媒体間熱交換器15aの冷媒流路、絞り装置16、及び、アキュムレーター19を、冷媒配管4で接続して冷媒循環回路Aを構成している。また、熱媒体間熱交換器15aの熱媒体流路、ポンプ21、第1熱媒体流路切替装置22、熱媒体流量調整装置25、利用側熱交換器26、及び、第2熱媒体流路切替装置23を、配管5で接続して熱媒体循環回路Bを構成している。つまり、熱媒体間熱交換器15のそれぞれに複数台の利用側熱交換器26が並列に接続され、熱媒体循環回路Bを複数系統としているのである。
図3は、図2に示す空気調和装置100の全冷房運転モード時(パターン1)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〜26bの室内機で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、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高圧の液冷媒となる。熱源側熱交換器12から流出した高圧冷媒は、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。なお、開閉装置17bは閉となっている。
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、図2に示す空気調和装置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、26bで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、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、逆止弁13bを通り、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、図2に示す空気調和装置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26dで温熱負荷が発生し、利用側熱交換器26a〜26c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。なお、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液冷媒となる。熱源側熱交換器12から流出した冷媒は、室外機1から流出し、逆止弁13a、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。
図6は、図2に示す空気調和装置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26b〜26dで温熱負荷が発生し、利用側熱交換器26a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、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、逆止弁13bを通り、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〜26dに流入する。
詳しくは、熱媒体変換機制御装置52は、運転モードに基づいて、開閉装置17a、17bの開閉、第2冷媒流路切替装置18の流路の切り替え、第1熱媒体流路切替装置22の流路の切り替え、及び、第2熱媒体流路切替装置23の流路の切り替え等を行う。そして、熱媒体変換機制御装置52は、設定温度設定部40の設定温度及び温度センサー39の検出温度に基づいて、絞り装置16の開度、ポンプ21の回転数、及び熱媒体流量調整装置25の開度等を所定の値に設定する。その後、熱媒体変換機制御装置52は、上述のように絞り装置16の開度、ポンプ21の回転数、及び熱媒体流量調整装置25の開度等を制御する。
また、室外機制御装置57は、運転モードに基づいて、第1冷媒流路切替装置11の流路を切り替える。そして、室外機制御装置57は、設定温度設定部40の設定温度及び温度センサー39の検出温度に基づいて、圧縮機10の回転数及び室外送風機の回転数を所定の値に設定する。その後、室外機制御装置57は、上述のように圧縮機10の回転数及び室外送風機の回転数を制御する。
また、室内機制御装置54のそれぞれは、室内送風機27の回転数に関するデータに基づいて、室内送風機27の回転数を制御する。
また、室内機2には自己アドレス及び熱媒体変換機3の接続分岐アドレス、リモコン53に対応室内機の接続アドレスが備えられているが、空気調和装置100の電源立ち上げ時に室外機1、熱媒体変換機3、室内機2、リモコン53の設定を把握するため、通常の運転の度に各関係を把握する必要はない。
また、本実施の形態では、冷媒循環回路A及び熱媒体循環回路Bを備えた空気調和装置100を例に本発明を説明したが、熱源機(室外機)で加温又は冷却された冷媒を直接室内機に送り込む空気調和装置に本発明を実施しても、上記と同様の効果を得ることができる。
Claims (3)
- 室外空気と熱源側熱交換器とを熱交換させ、冷熱又は温熱を生成する室外機と、
室内送風機により供給された空調対象空間の空気と利用側熱交換器とを熱交換させて、前記室外機から供給された冷熱又は温熱を前記空調対象空間に供給し、前記空調対象空間を空調する複数の室内機と、
該室内機と前記室外機との間に接続され、前記熱源側熱交換器で生成された冷熱又は温熱を運ぶ熱源側冷媒と前記利用側熱交換器に冷熱又は温熱を運ぶ熱媒体との間で熱交換を行う熱媒体間熱交換器を備える熱媒体変換機と、
複数の前記室内機に対応して設けられ、対応する前記室内機の運転・停止の指令、運転モード、及び、対応する前記室内機の前記空調対象空間の設定温度が入力されるリモートコントローラーと、
前記室外機に設けられ、前記室外機の構成機器を制御する室外機制御装置と、
前記室内機のそれぞれに設けられ、前記室内機の構成機器を制御する室内機制御装置と、
前記熱媒体変換機に設けられ、前記熱媒体変換機の構成機器を制御する熱媒体変換機制御装置と、
を備え、
前記リモートコントローラーのそれぞれは、
対応する前記空調対象空間の温度を検出する温度センサーを備え、
前記熱媒体変換機制御装置及び対応する前記室内機の室内機制御装置と通信可能となっており、
対応する前記室内機制御装置には、運転・停止の指令、及び室内送風機の回転数に関するデータを送信し、
前記熱媒体変換機制御装置には、運転・停止の指令と、前記設定温度及び前記温度センサーの検出値あるいはその差と、を送信することを特徴とする空気調和装置。 - 圧縮機、前記熱源側熱交換器、複数の絞り装置、複数の前記熱媒体間熱交換器の冷媒側流路、及び、循環経路を切り替える複数の冷媒流路切替装置を冷媒配管で接続して前記熱源側冷媒を循環させる冷媒循環回路と、
ポンプ、複数の前記利用側熱交換器、熱媒体流路切替装置、及び、前記熱媒体間熱交換器の熱媒体側流路を熱媒体配管で接続して前記熱媒体を循環させる熱媒体循環回路と、
を備え、
前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、複数の前記絞り装置、複数の前記熱媒体間熱交換器、複数の前記冷媒流路切替装置、前記ポンプ、及び、前記熱媒体流路切替装置が前記室外機に設けられ、
前記利用側熱交換器のそれぞれが、前記室内機のそれぞれに設けられ、
前記熱源側熱交換器で生成された冷熱又は温熱は、前記熱源側冷媒によって前記熱媒体間熱交換器に運ばれて前記熱媒体に伝達され、前記熱媒体によって前記利用側熱交換器に運ばれることを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記室外機には、前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、及び、複数の前記冷媒流路切替装置のうち、前記圧縮機から吐出された前記熱源側冷媒の流路を切り替える第1冷媒流路切替装置が設けられ、
前記熱媒体変換機には、複数の前記絞り装置、複数の前記熱媒体間熱交換器、複数の前記冷媒流路切替装置のうちの前記第1流路切替装置以外の前記冷媒流路切替装置、前記ポンプ、及び、前記熱媒体流路切替装置が設けられることを特徴とする請求項2に記載の空気調和装置。
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