JP6072077B2 - 空気調和装置 - Google Patents

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Description

本発明は、たとえばビル用マルチエアコン等に適用される空気調和装置に関するものである。
従来から、ビル用マルチエアコンなどの空気調和装置においては、たとえば室外に配置した熱源機である室外機と室内に配置した室内機との間に冷媒を循環させることによって冷房運転または暖房運転を実行するようになっている。具体的には、冷媒が放熱して加熱された空気あるいは冷媒が吸熱して冷却された空気により空調対象空間の冷房または暖房を行なっていた。このような空気調和装置に使用される冷媒としては、たとえばHFC(ハイドロフルオロカーボン)系冷媒が多く使われている。また、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。
チラーシステムに代表される別の構成の空気調和装置も存在している。このような空気調和装置では、室外に配置した熱源機において、冷熱又は温熱を生成し、室外機内に配置した熱交換器で水や不凍液等の熱媒体か加熱又は冷却し、これを空調対象域に配置した室内機であるファンコイルユニットやパネルヒー夕等に搬送し、冷房又は暖房を実行するようになっている(例えば、特許文献1参照)。
また、熱源機と室内機の間に4本の水配管を接続し、冷却、加熱した水等を同時に供給し、室内機において冷房または暖房を自由に選択できる排熱回収型チラーと呼ばれる熱源側熱交換器も存在している(たとえば、特許文献2参照)。
冷媒と熱媒体との熱交換器を各室内機の近傍に配置し、室内機に熱媒体を搬送するように構成されている空気調和装置も存在している(たとえば、特許文献3参照)。
また、室外機と熱交換器を持つ分岐ユニットとの間を2本の配管で接続し、室内機に熱媒体を搬送するように構成されている空気調和装置も存在している(たとえば、特許文献4参照)。
また、室外機と中継機を2本の冷媒配管で接続し、中継機と室内機をそれぞれ2本の水等の熱媒体を流す配管で接続し、中継機で冷媒から熱媒体に熱を伝え、冷暖同時を実現する空気調和装置も存在している(たとえば、特許文献5参照)。
特開2005−140444号公報(第4頁、図1等) 特開平5−280818号公報(第4、5頁、図1等) 特開2001−289465号公報(第5〜8頁、図1、図2等) 特開2003−343936号公報(第5頁、図1) WO2010/049998号公報(第6頁、図1)
従来のビル用マルチエアコンなどの空気調和装置では、室内機まで冷媒を循環させているため、冷媒が室内等に漏れる可能性があった。一方、特許文献1および特許文献2に記載されているような空気調和装置では、冷媒が室内機を通過することはない。特許文献1に記載されているような空気調和装置では、冷媒が室内に漏れる心配はないが、冷房運転か暖房運転のいずれかを切り替えて実施するため、室内の多様な空調負荷に対応するための冷暖同時運転はできなかった。
特許文献2に記載されているような空気調和装置においては、室内機毎に冷房または暖房を選択できるようにするためには室外側から室内まで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。特許文献3に記載されている空気調和装置においては、ポンプ等の2次媒体循環手段を室内機個別に持つ必要があるため、高価なシステムとなるだけでなく、騒音も大きいものとなり、実用的なものではなかった。加えて、熱交換器が室内機の近傍にあるため、冷媒が室内に近い場所で漏れる可能性があるということを排除できなかった。
特許文献4に記載されているような空気調和装置においては、熱交換後の冷媒が熱交換前の冷媒と同じ流路に流入しているため、複数の室内機を接続した場合に、各室内機にて最大能力を発揮することができず、エネルギー的に無駄な構成となっていた。また、分岐ユニットと延長配管との接続が冷房2本、暖房2本の合計4本の配管でなされているため、結果的に室外機と分岐ユニットとが4本の配管で接続されているシステムと類似の構成となっており、工事性が悪いシステムとなっていた。
特許文献5に記載されているような空気調和装置においては、室外機から継機までは2本の冷媒配管にて冷媒が搬送され、中継機から室内機まではそれぞれ2本の熱媒体配管にて熱媒体が搬送され、冷暖同時運転も可能となっている。しかし、冷媒として可燃性を有する冷媒を使用した場合、中継機が建物内に設置されるため、中継機の設置位置によっては、発火等の可能性があった。また、冷媒として、HFO−1234yf等の低密度の冷媒を使用した場合、室外機と中継機とを接続する冷媒配管(延長配管)での大きな圧力損失を防ぐためには、太い冷媒配管(延長配管)を使用しなければならず、工事性の悪いシステムとなってしまう、という欠点があった。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、冷媒として、HFO−1234yf等の低密度の冷媒を使用した場合等に、太い冷媒配管(延長配管)を使用しなくて済む、工事性のよい空気調和装置を得ることを第1の目的とするものである。また、本発明は、室外から建物内に冷媒配管を引き入れずに、2本の配管で冷暖同時運転ができる、工事性がよくかつ安全な空気調和装置を得ることを第2の目的とするものである。
本発明に係る空気調和装置は、第一の圧縮機と、第一の冷媒流路切替装置と、第二の冷媒流路切替装置と、複数の第一の熱媒体間熱交換器の冷媒流路と、二相変化または超臨界状態になる第一の冷媒を減圧する複数の第一の絞り装置と、第二の熱媒体間熱交換器の冷媒流路と、を内部に前記第一の冷媒が流通する第一の冷媒配管で接続して第一の冷媒循環回路を構成し、前記複数の第一の熱媒体間熱交換器の熱媒体流路と、複数の第一の熱媒体送出装置と、空調対象空間の空気を加熱または冷却する複数の利用側熱交換器と、前記複数の利用側熱交換器の熱媒体流路の入口および出口のそれぞれに設置され、温熱または冷熱を搬送する第一の熱媒体の流路を切り替える複数の第一の熱媒体流路切替装置と、を内部に前記第一の熱媒体が流通する第一の熱媒体配管で接続して第一の熱媒体循環回路を構成し、前記第二の熱媒体間熱交換器の熱媒体流路と、第三の熱媒体間熱交換器の熱媒体流路と、第二の熱媒体送出装置と、を内部に温熱または冷熱を搬送する第二の熱媒体が流通する第二の熱媒体配管で接続して第二の熱媒体循環回路を構成し、第二の圧縮機と、第三の冷媒流路切替装置と、前記第三の熱媒体間熱交換器の冷媒流路と、二相変化または超臨界状態になる第二の冷媒を減圧する第二の絞り装置と、熱源側熱交換器と、を内部に前記第二の冷媒が流通する第二の冷媒配管で接続して第二の冷媒循環回路を構成し、前記第二の圧縮機、前記第三の冷媒流路切替装置、前記第三の熱媒体間熱交換器、前記第二の絞り装置、および、前記熱源側熱交換器は、室外機に収容され、前記第一の圧縮機、前記第一の冷媒流路切替装置、前記第二の冷媒流路切替装置、前記複数の第一の熱媒体間熱交換器、前記複数の第一の絞り装置、前記第二の熱媒体間熱交換器、前記複数の第一の熱媒体送出装置、および、前記複数の第一の熱媒体流路切替装置は、中継機に収容され、前記利用側熱交換器は室内機に収容され、前記室内機は、空調対象空間の空気を空調可能な位置に設置され、前記中継機は、前記空調対象空間とは別の位置である非空調対象空間に設置可能であり、前記室外機は、屋外空間または屋外空間に繋がる空間に設置され、前記第一の熱媒体と前記第二の熱媒体とは、互いに交じり合わないように前記第一の熱媒体循環回路および前記第二の熱媒体循環回路を構成し、前記第一の冷媒と前記第二の冷媒とは、互いに交じり合わないように前記第一の冷媒循環回路および前記第二の冷媒循環回路を構成し、前記中継機は、前記第一の冷媒の蒸発熱または凝縮熱にて、前記第二の熱媒体から吸熱または放熱し、前記室外機は、前記第二の冷媒の凝縮熱または蒸発熱にて、前記第二の熱媒体に放熱または吸熱し、前記第一の冷媒の蒸発熱または凝縮熱にて、一部の前記第一の熱媒体間熱交換器で前記第一の熱媒体を冷却する冷却運転と、残りの前記第一の熱媒体間熱交換器で前記第一の熱媒体を加熱する加熱運転と、を同時に行い、前記第一の熱媒体の温熱または/および前記第一の熱媒体の冷熱を、前記複数の室内機に振り分け可能にしており、前記中継機の内部または近辺に第一の制御装置を備え、前記室外機の内部または近辺に第二の制御装置を備え、前記第二の熱媒体送出装置を前記第二の制御装置に接続し、前記第一の制御装置と前記第二の制御装置とを有線または無線の信号線で接続し、前記第二の熱媒体間熱交換器の熱媒体流路の入口側または/および前記第二の熱媒体間熱交換器の熱媒体流路の出口側に第一の熱媒体温度検出装置を備え、前記第二の熱媒体循環回路に、開度が調整可能な第二の熱媒体流量調整装置を備え、前記第一の制御装置と前記第二の制御装置との間で、前記第一の熱媒体温度検出装置の検出温度または前記第一の熱媒体温度検出装置の検出温度から演算される値を送受信することにより、前記第二の熱媒体送出装置の回転数の制御を行い、前記第二の熱媒体流量調整装置の開度を制御することにより、前記第二の熱媒体間熱交換器に循環する前記第二の熱媒体の流量を調整し、それに応じて前記第二の熱媒体送出装置の回転数を変化させ、前記第一の制御装置と前記第二の制御装置との間で、少なくとも前記第二の熱媒体流量調整装置の開度に係る情報を送受信することにより、前記第二の熱媒体流量調整装置の開度が全開開度に近づくように、前記第二の熱媒体送出装置の回転数を制御するものである。
本発明に係る空気調和装置は、室外から建物内に冷媒配管を引き入れずに、2本の熱媒体の配管で冷暖同時運転ができ、冷媒を使用する中継機を室内の近傍に設置しないので、冷媒が室内に漏れることはない。また、中継機内の冷媒量はあまり多くないため、可燃性冷媒使用時に中継機から冷媒が漏れても、発火するまでの濃度には上がらない。そのため、本発明に係る空気調和装置によれば、より安全に使用できるものとなる。
本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の設置例を示す概略図である。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の全冷房運転モード時における冷媒および熱媒体の流れを示すシステム回路図である。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の全暖房運転モード時における冷媒および熱媒体の流れを示すシステム回路図である。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の冷房主体運転モード時における冷媒および熱媒体の流れを示すシステム回路図である。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の暖房主体運転モード時における冷媒および熱媒体の流れを示すシステム回路図である。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の除霜運転モード時における冷媒および熱媒体の流れを示すシステム回路図である。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の他の設置例を示す概略図である。 本発明の実施の形態2に係る空気調和装置の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。 本発明の実施の形態2に係る空気調和装置の除霜運転モード時における冷媒および熱媒体の流れを示すシステム回路図である。 本発明の実施の形態3に係る空気調和装置の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。 本発明の実施の形態3に係る空気調和装置の全冷房運転モード時における冷媒および熱媒体の流れを示すシステム回路図である。 本発明の実施の形態3に係る空気調和装置の全暖房運転モード時における冷媒および熱媒体の流れを示すシステム回路図である。 本発明の実施の形態3に係る空気調和装置の冷房主体運転モード時における冷媒および熱媒体の流れを示すシステム回路図である。 本発明の実施の形態3に係る空気調和装置の暖房主体運転モード時における冷媒および熱媒体の流れを示すシステム回路図である。
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。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。また、図1を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1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、第二の冷媒循環回路A、第二の熱媒体循環回路B、第一の冷媒循環回路C、および、第一の熱媒体循環回路D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。
第二の冷媒循環回路Aは、第二の冷媒を循環させる冷媒回路である。第二の熱媒体循環回路Bは、第二の熱媒体を循環させる熱媒体回路である。第一の冷媒循環回路Cは、第一の冷媒を循環させる冷媒回路である。第一の熱媒体循環回路Dは、第一の熱媒体を循環させる熱媒体回路である。なお、各冷媒循環回路、および、各熱媒体循環回路については後段で詳細に説明する。
図1においては、本実施の形態1に係る空気調和装置は、熱源機である1台の室外機1と、複数台の室内機2と、室外機1と室内機2との間に介在する中継機3と、を有している。室外機1は、第二の冷媒の作用で屋外空間に放熱または吸熱して第二の熱媒体を冷却または加熱する。中継機3は、第一の冷媒の作用で第二の熱媒体に放熱または吸熱して第一の熱媒体を冷却または加熱する。室内機2は、冷却または加熱され、中継機3から搬送された第一の熱媒体の作用で空調負荷をまかなう。
室外機1と中継機3とは、第二の熱媒体を導通する熱媒体配管5aで接続されている。中継機3と室内機2とは、第一の熱媒体を導通する熱媒体配管5bで接続されている。そして、室外機1で生成された冷熱あるいは温熱は、中継機3を介して室内機2に配送されるようになっている。なお、第一の冷媒および第二の冷媒は、運転中に二相変化をする、または超臨界状態となるものであり、第一の熱媒体および第二の熱媒体、水または不凍液等の運転中に二相変化もせず超臨界状態にもならないものである。
なお、中継機3は、室外機1および室内機2とは離れた位置に設置可能であり、室外機1と室内機2の間に位置するものであれば、1つの筐体で構成されていてもよいし、複数の筐体で構成されていてもよい。中継機3が複数の筐体で構成されている場合は、その筐体間を第一の冷媒が流れる2本または3本または4本の冷媒配管で接続してもよいし、第一の熱媒体が流れる2本または3本または4本の熱媒体配管で接続してもよい。中継機3が複数の筐体で構成されている場合は、それぞれの筐体は近接した位置に設置してもよいし、離れた位置に設置してもよい。
図1に示すように、本実施の形態1に係る空気調和装置においては、室外機1と中継機3とが2本の熱媒体配管5aを用いて、中継機3と各室内機2とが2本の熱媒体配管5bを用いて、それぞれ接続されている。このように、本実施の形態1に係る空気調和装置では、2本の配管(熱媒体配管5aおよび熱媒体配管5b)を用いて各ユニット(室外機1、室内機2および中継機3)を接続することにより、施工が容易となっている。
なお、図1においては、中継機3が、建物9の内部ではあるが室内空間7とは別の空間である天井裏等の空間(以下、単に空間8と称する)に設置されている状態を例に示している。中継機3は、その他、エレベーター等がある共用空間等に設置することも可能である。また、図1においては、室内機2が天井カセット型であり、本体が天井裏にあり、吹出口が室内空間7に露出している場合を例に示してあるが、これに限定するものではなく、壁掛型のように、本体が室内空間7に設置されているものであっても、天井埋込型や天井吊下式等のように、室内空間7にダクト等により空気を吹き出せるようになっているものであってもよく、室内空間7に暖房用空気あるいは冷房用空気を吹き出し、室内空間7の空調負荷をまかなえるようなものであれば、どんな種類のものでもよい。
図1においては、室外機1が屋外空間6に設置されている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。たとえば、室外機1は、換気口付の機械室等の囲まれた空間に設置してもよく、排気ダクトで廃熱を建物9の外に排気することができるのであれば建物9の内部に設置してもよく、あるいは、水冷式の室外機1を用いて、建物9の内部に設置するようにしてもよい。
また、中継機3は、室外機1とは離れた位置に設置することが可能な構成となっているが、建物9の外に設置することもでき、室外機1の近傍に設置することもできる。さらに、室外機1、室内機2および中継機3の接続台数を図1に図示してある台数に限定するものではなく、本実施の形態1に係る空気調和装置が設置される建物9に応じて台数を決定すればよい。
図2は、本実施の形態1に係る空気調和装置(以下、空気調和装置100と称する)の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。図2に基づいて、空気調和装置100の詳しい構成について説明する。図2に示すように、室外機1と中継機3とが、室外機1に備えられている第三の熱媒体間熱交換器13aおよび中継機に備えられている第二の熱媒体間熱交換器13bを介して、熱媒体配管5aで接続されている。また、中継機3と室内機2とも、第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bを介して熱媒体配管5bで接続されている。
[室外機1]
室外機1には、圧縮機10aと、第三の冷媒流路切替装置11と、熱源側熱交換器12と、第二の絞り装置16cと、第三の熱媒体間熱交換器13aと、アキュムレータ19とが冷媒配管4で直列に接続されて搭載されている。そして、第二の冷媒が冷媒配管4の内部を循環し、第二の冷媒循環回路Aを構成している。また、室外機1では、冷媒配管4aが、第三の熱媒体間熱交換器13aおよび第二の絞り装置16cの前後をバイパスするように接続されている。冷媒配管4aには、バイパス流量調整装置14が設置されている。第二の絞り装置16cおよびバイパス流量調整装置14は、ステッピングモーターで駆動する開度を可変できる電子式膨張弁等とするとよい。
圧縮機10aは、第二の冷媒を吸入し、その第二の冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものであり、たとえば容量制御可能なインバータ圧縮機等で構成するとよい。第三の冷媒流路切替装置11は、例えば、四方弁等で構成され、第二の熱媒体を加熱する運転(以下、加熱運転)の時の第二の冷媒の流れと、第二の熱媒体を冷却する運転(以下、冷却運転)の時の第二の冷媒の流れとを切り替えるものである。熱源側熱交換器12は、加熱運転時には蒸発器として機能し、冷却運転時には凝縮器(または放熱器)として機能し、図示省略の送風機から供給される空気と第二の冷媒との間で熱交換を行ない、その第二の冷媒を蒸発ガス化または凝縮液化するものである。アキュムレータ19は、圧縮機10aの吸入側に設けられており、余剰となった冷媒を貯留するものである。
なお、熱源側熱交換器12がたとえば第二の冷媒と水等との熱交換を行う水冷式の場合は、加熱運転時と冷却運転時とで、冷媒回路中に必要な冷媒量に大きな差がないため、余剰冷媒が発生しない。このような場合には、余剰冷媒を貯留するためのアキュムレータ19は設けなくてもよく、必須のものではない。
バイパス流量調整装置14は、第二の絞り装置16cと連動し、第三の熱媒体間熱交換器13aを流れる第二の冷媒の流量を調整するためのものであり、開度調整可能な電子式膨張弁や流路の開閉が可能な電磁弁等で構成される。
通常の運転においては、第二の絞り装置16cのみで、第三の熱媒体間熱交換器13aを流れる第二の冷媒の流量を調整することができる。そのため、バイパス流量調整装置14は閉状態となる。一方、圧縮機10aが動作可能な最低周波数になっても、第三の熱媒体間熱交換器13aに流れる第二の冷媒の流量が多い場合等に、バイパス流量調整装置14は開状態またはバイパス流量調整装置14の開度を調整し、一部の第二の冷媒を冷媒配管4aに流す。そして、第三の熱媒体間熱交換器13aをバイパスするようにし、第三の熱媒体間熱交換器13aに流れる冷媒の流量を少なくする動作をする。なお、詳細な説明は、後述の各運転モードの動作説明にて行う。
さらに、室外機1には、熱媒体配管5aを導通する熱媒体を循環させるためのポンプ21c(第二の熱媒体送出装置)が設けられている。ポンプ21cは、第三の熱媒体間熱交換器13aの出口流路である熱媒体配管5aに設けられており、たとえば容量制御可能なポンプ等で構成するとよい。
またさらに、室外機1には、各種検出装置(熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31c、熱源側熱交換器出口冷媒温度検出装置32、熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35e、圧縮機吸入冷媒温度検出装置36、低圧冷媒圧力検出装置37a、および、高圧冷媒圧力検出装置38a)が設けられている。これらの検出装置で検出された情報(温度情報、圧力情報)は、室外機1に対応して設けられている制御装置50に送られ、圧縮機10aの駆動周波数、第三の冷媒流路切替装置11の切り替え、第二の絞り装置16cの開度、バイパス流量調整装置14の開度、図示省略の熱源側熱交換器12に送風する送風機の回転数、開閉装置17の切り替え、第二の冷媒流路切替装置18の切り替え、ポンプ21cの駆動周波数等の制御に利用されることになる。
熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31cは、第三の熱媒体間熱交換器13aから流出した第二の熱媒体の温度を検出するものであり、たとえばサーミスタ等で構成するとよい。熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31cは、第三の熱媒体間熱交換器13aとポンプ21cとの間の熱媒体配管5aに設けられている。なお、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31cは、ポンプ21cの下流側の熱媒体配管5aに設けてもよい。
熱源側熱交換器出口冷媒温度検出装置32は、熱源側熱交換器12が凝縮器として使用されている場合の、熱源側熱交換器12から流出した第二の冷媒の温度を検出するものであり、たとえばサーミスタ等で構成するとよい。熱源側熱交換器出口冷媒温度検出装置32は、熱源側熱交換器12と第二の絞り装置16cとの間の冷媒配管4に設けられている。
熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35eは、第三の熱媒体間熱交換器13aが蒸発器として動作する場合の、第三の熱媒体間熱交換器13aに流入する第二の冷媒の温度を検出するものであり、たとえばサーミスタ等で構成するとよい。熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35eは、第三の熱媒体間熱交換器13aと第二の絞り装置16cとの間に設けられている。
圧縮機吸入冷媒温度検出装置36は、圧縮機10aに吸入される第二の冷媒の温度を検出するものであり、たとえばサーミスタ等で構成するとよい。圧縮機吸入冷媒温度検出装置36は、圧縮機10aの入口側の冷媒配管4に設けられている。
低圧冷媒圧力検出装置37aは、圧縮機10aの吸入流路に設けられ、圧縮機10aに吸入される第二の冷媒の圧力を検出するものである。
高圧冷媒圧力検出装置38aは、圧縮機10aの吐出流路に設けられ、圧縮機10aから吐出される第二の冷媒の圧力を検出するものである。
また、制御装置50は、マイコン等で構成されており、各種検出装置での検出情報およびリモコンからの指示に基づいて、圧縮機10aの駆動周波数、第三の冷媒流路切替装置11の切り替え、第二の絞り装置16cの開度、バイパス流量調整装置14の開度、図示省略の熱源側熱交換器12に付属の送風機の回転数、開閉装置17の切り替え、第二の冷媒流路切替装置18の切り替え、ポンプ21cの駆動周波数等を制御し、後述する各運転モードを実行するようになっている。
第二の熱媒体を導通する熱媒体配管5aは、第三の熱媒体間熱交換器13aの入口および出口に接続されている。第三の熱媒体間熱交換器13aの入口に接続されている熱媒体配管5aは、中継機3と接続されており、第三の熱媒体間熱交換器13aの出口に接続されている熱媒体配管5aは、ポンプ21cを介して、中継機3と接続されている。
[室内機2]
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、熱媒体配管5bによって中継機3の第一の熱媒体流量調整装置25と第二の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。
この図2では、4台の室内機2が中継機3に接続されている場合を例に示しており、紙面下から室内機2a、室内機2b、室内機2c、室内機2dとして図示している。また、室内機2a〜2dに応じて、利用側熱交換器26も、紙面下側から利用側熱交換器26a、利用側熱交換器26b、利用側熱交換器26c、利用側熱交換器26dとして図示している。なお、図1と同様に、室内機2の接続台数を図2に示す4台に限定するものではない。
[中継機3]
中継機3には、圧縮機10bと、四方弁等の第一の冷媒流路切替装置27と、第二の熱媒体間熱交換器13bと、第一の絞り装置16aおよび第一の絞り装置16bと、第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bと、第二の冷媒流路切替装置18aおよび第二の冷媒流路切替装置18bとが冷媒配管4で直列に接続されて搭載されている。そして、第一の冷媒が冷媒配管4の内部を循環し、第一の冷媒循環回路Cを構成している。
また、中継機3には、ポンプ21aおよびポンプ21bと、4つの第一の熱媒体流路切替装置22と、4つの第二の熱媒体流路切替装置23と、4つの第一の熱媒体流量調整装置25と、が搭載されている。そして、第一の熱媒体が熱媒体配管5bの内部を循環し、第一の熱媒体循環回路Dの一部を構成している。
さらに、中継機3には、冷媒配管4b、冷媒配管4c、逆止弁24a、逆止弁24b、逆止弁24c、および、逆止弁24dが設けられている。これらを設けることで、第一の冷媒流路切替装置27の向きによらず、開閉装置17aの入口側に流れる第一の冷媒の向きを一定方向にすることができる。これにより、第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bのそれぞれにて、第一の熱媒体を冷却するか加熱するかを切り替えための回路を簡易構築にすることができる。なお、逆止弁は設けなくても構成でき、後述の実施の形態3で逆止弁を設けない構成を説明する。
またさらに、中継機3には、第二の熱媒体循環回路Bの一部を構成する第二の熱媒体流量調整装置28が第二の熱媒体間熱交換器13bの熱媒体流路の入口側に設けられている。
なお、中継機3には、2つの開閉装置17が設けられている。
圧縮機10bは、第一の冷媒を吸入し、その第一の冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものであり、たとえば容量制御可能なインバータ圧縮機等で構成するとよい。
第一の冷媒流路切替装置27は、例えば、四方弁等で構成され、第二の熱媒体間熱交換器13bを凝縮器として動作させて、第一の冷媒から第二の熱媒体に熱を放熱する冷房運転と、第二の熱媒体間熱交換器13bを蒸発器として動作させて、第二の熱媒体から第一の冷媒に熱を吸熱する暖房運転と、を切り替えるものである。
第二の熱媒体間熱交換器13bは、凝縮器または蒸発器として機能し、第一の冷媒の冷熱または温熱を、第二の熱媒体に伝達するものである。第二の熱媒体間熱交換器13bは、第一の冷媒循環回路Cにおける第一の冷媒流路切替装置27と逆止弁24aとの間に設けられており、第二の熱媒体の冷却または加熱に供するものである。
第一の熱媒体間熱交換器15(第一の熱媒体間熱交換器15a、第一の熱媒体間熱交換器15b)は、凝縮器または蒸発器として機能し、第一の冷媒の冷熱または温熱を、第一の熱媒体に伝達するものである。第一の熱媒体間熱交換器15aは、第一の冷媒循環回路Cにおける第一の絞り装置16aと第二の冷媒流路切替装置18aとの間に設けられており、冷房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、第一の熱媒体間熱交換器15bは、第一の冷媒循環回路Cにおける第一の絞り装置16bと第二の冷媒流路切替装置18bとの間に設けられており、冷房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。
2つの第一の絞り装置16aおよび第一の絞り装置16bは、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、第一の冷媒を減圧して膨張させるものである。第一の絞り装置16aは、第一の熱媒体間熱交換器15aが蒸発器として動作する場合の熱媒体間熱交換器15aの上流側に設けられている。第一の絞り装置16bは、第一の熱媒体間熱交換器15bが蒸発器として動作する場合の熱媒体間熱交換器15bの上流側に設けられている。2つの第一の絞り装置16aおよび第一の絞り装置16bは、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。
2つの開閉装置17(開閉装置17a、開閉装置17b)は、二方弁、電磁弁、電子式膨張弁等で構成されており、冷媒配管4を開閉するものである。開閉装置17aは、冷房運転時の第二の熱媒体間熱交換器13bの出口側と第一の絞り装置16の入口側とを接続する流路に設けられている。開閉装置17bは、第一の熱媒体間熱交換器15を蒸発器として使用する場合の第一の絞り装置16の入口側流路と第二の冷媒流路切替装置18の出口側流路とを接続する位置に設けられている。
2つの第二の冷媒流路切替装置18(第二の冷媒流路切替装置18a、第二の冷媒流路切替装置18b)は、運転モードに応じて冷媒の流れを切り替えるものである。第二の冷媒流路切替装置18aは、第一の熱媒体間熱交換器15aが蒸発器として動作する場合における第一の熱媒体間熱交換器15aの下流側に設けられている。第二の冷媒流路切替装置18bは、第一の熱媒体間熱交換器15aが蒸発器として動作する場合における第一の熱媒体間熱交換器15bの下流側に設けられている。第二の冷媒流路切替装置18は、例えば、四方弁、二方弁、電磁弁等で構成される。図2では、四方弁を用いた場合を示している。
2つのポンプ21aおよびポンプ21b(第一の熱媒体送出装置)は、熱媒体配管5bを導通する熱媒体を循環させるものである。ポンプ21aは、第一の熱媒体間熱交換器15aと第二の熱媒体流路切替装置23との間の熱媒体配管5bに設けられている。ポンプ21bは、第一の熱媒体間熱交換器15bと第二の熱媒体流路切替装置23との間における熱媒体配管5bに設けられている。ポンプ21aおよびポンプ21bは、たとえば容量制御可能なポンプ等で構成するとよい。
4つの第一の熱媒体流路切替装置22(第一の熱媒体流路切替装置22a〜22d)は、三方弁等で構成されており、熱媒体の流路を切り替えるものである。第一の熱媒体流路切替装置22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。第一の熱媒体流路切替装置22は、三方のうちの一つが第一の熱媒体間熱交換器15aに、三方のうちの一つが第一の熱媒体間熱交換器15bに、三方のうちの一つが第一の熱媒体流量調整装置25に、それぞれ接続され、利用側熱交換器26の熱媒体流路の出口側に設けられている。なお、室内機2に対応させて、紙面下側から第一の熱媒体流路切替装置22a、第一の熱媒体流路切替装置22b、第一の熱媒体流路切替装置22c、第一の熱媒体流路切替装置22dとして図示している。
4つの第二の熱媒体流路切替装置23(第二の熱媒体流路切替装置23a〜23d)は、三方弁等で構成されており、熱媒体の流路を切り替えるものである。第二の熱媒体流路切替装置23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。第二の熱媒体流路切替装置23は、三方のうちの一つが第一の熱媒体間熱交換器15aに、三方のうちの一つが第一の熱媒体間熱交換器15bに、三方のうちの一つが利用側熱交換器26に、それぞれ接続され、利用側熱交換器26の熱媒体流路の入口側に設けられている。なお、室内機2に対応させて、紙面下側から第二の熱媒体流路切替装置23a、第二の熱媒体流路切替装置23b、第二の熱媒体流路切替装置23c、第二の熱媒体流路切替装置23dとして図示している。
なお、第一の熱媒体流路切替装置22と第二の熱媒体流路切替装置23とが別体に設けられている必要はなく、利用側熱交換器26に流れる第一の熱媒体の流路をポンプ21a側とポンプ21b側とで切りかえられればよい。そのため、第一の熱媒体流路切替装置22と第二の熱媒体流路切替装置23とが一体に形成されていてもよい。
4つの第一の熱媒体流量調整装置25(第一の熱媒体流量調整装置25a〜25d)は、開度(開口面積)を制御できる二方弁等で構成されており、熱媒体配管5bに流れる流量を制御するものである。第一の熱媒体流量調整装置25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。第一の熱媒体流量調整装置25は、一方が利用側熱交換器26に、他方が第一の熱媒体流路切替装置22に、それぞれ接続され、利用側熱交換器26の熱媒体流路の出口側に設けられている。なお、室内機2に対応させて、紙面下側から第一の熱媒体流量調整装置25a、第一の熱媒体流量調整装置25b、第一の熱媒体流量調整装置25c、第一の熱媒体流量調整装置25dとして図示している。
なお、第一の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。さらに、第一の熱媒体流量調整装置25は、第一の熱媒体流路切替装置22および第二の熱媒体流路切替装置23と別体に設けられている必要はなく、熱媒体配管5bを流れる第一の熱媒体の流量を調整できれば、第一の熱媒体流路切替装置22または第二の熱媒体流路切替装置23と一体に形成されていてもよい。また、第一の熱媒体流路切替装置22と第二の熱媒体流路切替装置23と第一の熱媒体流量調整装置25とが一体に形成されていてもよい。
第二の熱媒体流量調整装置28は、開度(開口面積)が調整可能な二方弁等で構成されており、第二の熱媒体間熱交換器13bに流れる第二の熱媒体の流量を調整するものである。第二の熱媒体流量調整装置28は、第二の熱媒体間熱交換器13bの入口流路であり、第二の熱媒体が流通する熱媒体配管5aに設けられている。ただし、第二の熱媒体流量調整装置28は、第二の熱媒体間熱交換器13bの出口流路に設けられていてもよい。第二の熱媒体流量調整装置28は、例えば、熱媒体間熱交換器温度検出装置33bの検出温度と熱媒体間熱交換器温度検出装置33aの検出温度との温度差が一定になるように、開度が調整される。
また、中継機3には、各種検出装置(2つの熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31a,31b、2つの熱媒体間熱交換器温度検出装置33a,33b、4つの利用側熱交換器出口温度検出装置34a〜34d、4つの熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35a〜35d、低圧冷媒圧力検出装置37b、および、高圧冷媒圧力検出装置38b)が設けられている。これらの検出装置で検出された情報(温度情報、圧力情報)は、中継機3に対応して設けられている制御装置60に送られ、圧縮機10bの駆動周波数、第一の冷媒流路切替装置27の切り替え、第一の絞り装置16の開度、開閉装置17の開閉、第二の冷媒流路切替装置18の切り替え、ポンプ21の駆動周波数、第一の熱媒体流路切替装置22の切り替え、第二の熱媒体流路切替装置23の切り替え、第一の熱媒体流量調整装置25の開度、第二の熱媒体流量調整装置28の開度等の制御に利用されることになる。
2つの熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31(熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31a,31b)は、第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bから流出した第一の熱媒体の温度を検出するものであり、たとえばサーミスタ等で構成するとよい。熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31aは、ポンプ21aの入口側における熱媒体配管5bに設けられている。熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31bは、ポンプ21bの入口側における熱媒体配管5bに設けられている。
4つの利用側熱交換器出口温度検出装置34(利用側熱交換器出口温度検出装置34a〜34d)は、第一の熱媒体流路切替装置22と第一の熱媒体流量調整装置25との間に設けられ、利用側熱交換器26から流出した第一の熱媒体の温度を検出するものであり、サーミスタ等で構成するとよい。利用側熱交換器出口温度検出装置34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、室内機2に対応させて、紙面下側から利用側熱交換器出口温度検出装置34a、利用側熱交換器出口温度検出装置34b、利用側熱交換器出口温度検出装置34c、利用側熱交換器出口温度検出装置34dとして図示している。なお、利用側熱交換器出口温度検出装置34は、第一の熱媒体流量調整装置25と利用側熱交換器26との間の流路に設けられていてもよい。
4つの熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35(熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35a〜35d)は、第一の熱媒体間熱交換器15の冷媒の入口側または出口側に設けられ、第一の熱媒体間熱交換器15に流入する第一の冷媒の温度または第一の熱媒体間熱交換器15から流出した第一の冷媒の温度を検出するものであり、サーミスタ等で構成するとよい。熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35aは、第一の熱媒体間熱交換器15aと第二の冷媒流路切替装置18aとの間に設けられている。熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35bは、第一の熱媒体間熱交換器15aと第一の絞り装置16aとの間に設けられている。熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35cは、第一の熱媒体間熱交換器15bと第二の冷媒流路切替装置18bとの間に設けられている。熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35dは、第一の熱媒体間熱交換器15bと第一の絞り装置16bとの間に設けられている。
熱媒体間熱交換器温度検出装置33aは、第二の熱媒体間熱交換器13bの熱媒体の入口流路に設けられ、第二の熱媒体間熱交換器13bに流入する第二の熱媒体の温度を検出するものである。熱媒体間熱交換器温度検出装置33bは、第二の熱媒体間熱交換器13bの熱媒体の出口流路に設けられ、第二の熱媒体間熱交換器13bから流出する第二の熱媒体の温度を検出するものである。熱媒体間熱交換器温度検出装置33aおよび熱媒体間熱交換器温度検出装置33bは、サーミスタ等で構成するとよい。
低圧冷媒圧力検出装置37bは、圧縮機10bの吸入流路に設けられ、圧縮機10bに吸入される第一の冷媒の圧力を検出するものである。高圧冷媒圧力検出装置38bは、圧縮機10bの吐出流路に設けられ、圧縮機10bから吐出される第一の冷媒の圧力を検出するものである。
また、制御装置60は、マイコン等で構成されており、各種検出装置での検出情報およびリモコンからの指示に基づいて、圧縮機10bの駆動周波数、第一の冷媒流路切替装置27の切り替え、ポンプ21aおよびポンプ21bの駆動周波数、第一の絞り装置16aおよび第一の絞り装置16bの開度、開閉装置17の開閉、第二の冷媒流路切替装置18の切り替え、第一の熱媒体流路切替装置22の切り替え、第二の熱媒体流路切替装置23の切り替え、および、第一の熱媒体流量調整装置25の開度、第二の熱媒体流量調整装置28の開度等を制御し、後述する各運転モードを実行するようになっている。
第二の熱媒体を導通する熱媒体配管5aは、第二の熱媒体間熱交換器13bの入口および出口に接続されている。第二の熱媒体間熱交換器13bの出口に接続されている熱媒体配管5aは、室外機1と接続されており、第二の熱媒体間熱交換器13bの入口に接続されている熱媒体配管5aは、第二の熱媒体流量調整装置28を介して、室外機1と接続されている。
第一の熱媒体を導通する熱媒体配管5bは、第一の熱媒体間熱交換器15aに接続されるものと、第一の熱媒体間熱交換器15bに接続されるものと、で構成されている。熱媒体配管5bは、中継機3に接続される室内機2の台数に応じて分岐(ここでは、各4分岐)されている。そして、熱媒体配管5bは、第一の熱媒体流路切替装置22、および、第二の熱媒体流路切替装置23で接続されている。第一の熱媒体流路切替装置22および第二の熱媒体流路切替装置23を制御することで、第一の熱媒体間熱交換器15aからの熱媒体を利用側熱交換器26に流入させるか、第一の熱媒体間熱交換器15bからの熱媒体を利用側熱交換器26に流入させるかが決定されるようになっている。
空気調和装置100では、圧縮機10a、第三の冷媒流路切替装置11、熱源側熱交換器12、第二の絞り装置16c、第三の熱媒体間熱交換器13aの冷媒流路、および、アキュムレータ19を、冷媒配管4で接続して、室外機1内の第二の冷媒循環回路Aを構成している。
また、空気調和装置100では、圧縮機10b、第一の冷媒流路切替装置27、第二の熱媒体間熱交換器13bの冷媒流路、開閉装置17、第一の絞り装置16、第一の熱媒体間熱交換器15の冷媒流路、および、第二の冷媒流路切替装置18を、冷媒配管4で接続して中継機3内の第一の冷媒循環回路Cを構成している。
空気調和装置100では、第三の熱媒体間熱交換器13aの熱媒体流路、ポンプ21c、第二の熱媒体流量調整装置28、および、第二の熱媒体間熱交換器13bの熱媒体流路を、熱媒体配管5aで接続して、室外機1と中継機3との間を循環する第二の熱媒体循環回路Bを構成している。
また、空気調和装置100では、第一の熱媒体間熱交換器15の熱媒体流路、ポンプ21aおよびポンプ21b、第一の熱媒体流路切替装置22、第一の熱媒体流量調整装置25、利用側熱交換器26、および、第二の熱媒体流路切替装置23を、熱媒体配管5bで接続して、中継機3と室内機2との間を循環する第一の熱媒体循環回路Dを構成している。
空気調和装置100では、第一の熱媒体間熱交換器15のそれぞれには、複数台の利用側熱交換器26が並列に接続され、第一の熱媒体循環回路Dを複数系統としている。
すなわち、空気調和装置100では、室外機1と中継機3とが、室外機1に設けられている第三の熱媒体間熱交換器13aおよび中継機3に設けられている第二の熱媒体間熱交換器13bを介して接続されている。また、空気調和装置100では、中継機3と室内機2とが、第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bを介して接続されている。
空気調和装置100では、第三の熱媒体間熱交換器13aで、室外機1の第二の冷媒循環回路Aを循環する第二の冷媒と室外機1の第二の熱媒体循環回路Bを循環する第二の熱媒体とが熱交換するようになっており、第二の熱媒体間熱交換器13bで、中継機3の第一の冷媒循環回路Cを循環する第一の冷媒と室外機1から搬送された第二の熱媒体とが熱交換するようになっている。そして、第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bで中継機3の第一の冷媒循環回路Cを循環する第一の冷媒と中継機3の第一の熱媒体循環回路Dを循環する第一の熱媒体とが熱交換するようになっている。
この際、第二の冷媒は室外機1内で循環しており、第一の冷媒は中継機3内で循環しているため、混じり合うことはない。また、第一の熱媒体と第二の熱媒体は、共に、中継機3に流入および流出するが、互いに、流路が分かれており、第一の熱媒体と第二の熱媒体とが混じりあうことはない。
また、空気調和装置100では、室外機1に搭載されている制御装置50と、中継機3に搭載されている制御装置60と、が通信線70を介して無線又は有線接続されている。そして、制御装置50と制御装置60とが互いに通信可能に構成されている。なお、制御装置50を室外機1の内部ではなく、室外機1の近辺に設置してもよい。また、制御装置60を中継機3の内部ではなく、中継機3の近辺に設置してもよい。
空気調和装置100が実行する各運転モードについて説明する。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。
空気調和装置100が実行する運転モードには、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、冷房暖房混在運転のうち冷房負荷の方が大きい冷房主体運転モード、および、冷房暖房混在運転のうち暖房負荷の方が大きい暖房主体運転モードがある。以下に、各運転モードについて、冷媒および熱媒体の流れとともに説明する。
[全冷房運転モード]
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および熱媒体の流れを示すシステム回路図である。この図3では、利用側熱交換器26aおよび利用側熱交換器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および熱媒体の流れる配管を示している。また、図3では、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。
図3に示す全冷房運転モードの場合、室外機1では、第三の冷媒流路切替装置11を、圧縮機10aから吐出された冷媒が、熱源側熱交換器12へ流入してから、第三の熱媒体間熱交換器13aに流入させるように切り替え、ポンプ21cを駆動させて第二の熱媒体を循環させる。中継機3では、第一の冷媒流路切替装置27を、圧縮機10bから吐出された冷媒が、第二の熱媒体間熱交換器13bへ流入させるように切り替え、ポンプ21aおよびポンプ21bを駆動させ、第一の熱媒体流量調整装置25aおよび第一の熱媒体流量調整装置25bを開放し、第一の熱媒体流量調整装置25cおよび第一の熱媒体流量調整装置25dを全閉とし、第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bのそれぞれと利用側熱交換器26aおよび利用側熱交換器26bとの間を熱媒体が循環するようにしている。
まず始めに、室外機1の第二の冷媒循環回路Aにおける第二の冷媒の流れについて説明する。
第二の冷媒は、低温・低圧のガス状態で圧縮機10a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10aから吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第三の冷媒流路切替装置11を介して凝縮器として作用する熱源側熱交換器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、第二の絞り装置16cに流入して、絞られて膨張させられて、低温・低圧の二相冷媒となる。この低温・低圧の二相冷媒は、蒸発器として作用する第三の熱媒体間熱交換器13aに流入し、第二の熱媒体循環回路Bを循環する第二の熱媒体から吸熱することで、第二の熱媒体を冷却しながら、低温・低圧のガス冷媒となる。このとき、第三の熱媒体間熱交換器13aにおいて、第二の冷媒と第二の熱媒体とは並行流になるように流れが構成されている。そして、第三の熱媒体間熱交換器13aから流出したガス冷媒は、第三の冷媒流路切替装置11およびアキュムレータ19を介して、圧縮機10aへ再度吸入される。
このとき、第二の絞り装置16cは、圧縮機吸入冷媒温度検出装置36の検出温度と熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35eの検出温度との温度差として得られるスーパーヒート(過熱度)が一定になるように開度が制御される。なお、このとき、バイパス流量調整装置14は全閉となっている。
また、圧縮機10aは、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31cで検出された第二の熱媒体の温度が目標温度になるように、周波数(回転数)が制御される。このときの熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31cの検出温度の制御目標温度は、例えば、10℃から40℃、特に15℃から35℃まで程度の温度とする。この程度の温度にしておけば、室内機2の運転モードによらず、冷水または/および温水を作りやすくなる。また、この程度の温度にしておけば、熱媒体配管5aでの外気への放熱損失が少なくなり、システムとしての総合効率が高くなり、省エネになる。また、この程度の温度にしておけば、熱源側熱交換器12に送風される外気温度がかなり高い場合においても、圧縮機10aの容量が少し小さめのものでも確実に制御目標温度にすることができ、システムを安価に構成できる。
ただし、この制御目標温度は、中継機3の運転モードに応じて、可変してもよく、全冷房運転モードにおいては、例えば10℃等としてもよい。全冷房運転モードにおいて、第二の熱媒体をこのような低めの温度にすると、中継機3の圧縮機10bとして、小さめの容量のものを選定しても、室内機2の冷房要求に対応することができ、システムを安価に構成できる。また、この制御目標温度を、例えば40℃等としてもよい。全冷房運転モードにおいて、第二の熱媒体をこのくらいの温度にすると、室外機1の圧縮機10aとして、必要な圧縮比を小さくできるため、小さめの容量のものを選定することができ、システムを安価に構成できる。
また、圧縮機10aは、低圧冷媒圧力検出装置37aが検出する第二の冷媒の圧力が目標圧力に近づくように、周波数を制御してもよい。さらに、圧縮機10aの周波数と熱源側熱交換器12に送風している送風機(図示せず)の回転数の双方を制御し、低圧冷媒圧力検出装置37aが検出する第二の冷媒の圧力(低圧)と高圧冷媒圧力検出装置38aが検出する第二の冷媒の圧力(高圧)との双方が目標圧力に近づくようにしてもよい。また、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31cの検出温度が目標温度に近づくように、圧縮機10aの周波数を制御してもよい。
また、圧縮機10aには、制御可能な最低周波数が存在する。そこで、例えば、熱源側熱交換器12に吸い込まれる外気の温度がかなり低い場合等は、圧縮機10aの周波数が最低周波数になっても、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31cの検出温度が目標温度よりも低い状態や低圧冷媒圧力検出装置37aの検出圧力が目標圧力よりも低い状態になる可能性がある。このような場合は、バイパス流量調整装置14の開度を調整し、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31cの検出温度や低圧冷媒圧力検出装置37aの検出圧力等が目標値になるように制御するようにするとよい。このようにすると、環境条件によらず、確実に運転状態を制御目標通りにすることができ、動作の安定したシステムを得ることができる。
また、第三の熱媒体間熱交換器13a内を流れる第二の冷媒の温度が下がりすぎて、第三の熱媒体間熱交換器13a内の第二の熱媒体が凍結し、第三の熱媒体間熱交換器13aが破壊する凍結パンクを防止することができ、安全に運転できるシステムを得ることができる。バイパス流量調整装置14をこのように制御する場合は、冷媒配管4aを液冷媒または乾き度の小さい二相冷媒が流れ、第三の熱媒体間熱交換器13aを流出したガス状態の第二の冷媒と合流する。そのため、圧縮機吸入冷媒温度検出装置36で検出する第二の冷媒の温度は乾き度の大きい二相冷媒の温度となり、第二の絞り装置16cで乾き度制御ができなくなる。
この場合は、例えば、第二の絞り装置16cの開度とバイパス流量調整装置14の開度との比率を一定とし、双方を一緒に制御して、圧縮機吸入冷媒温度検出装置36の位置の第二の冷媒がガス冷媒になるように制御してもよい。あるいは、第三の熱媒体間熱交換器13aの熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35eが設置されている側(入口側)と反対側(出口側)に、冷媒の温度を検出できる別の検出装置(図示せず)を追加設置し、この検出装置の検出温度と熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35eの検出温度との温度差である過熱度が目標値になるように、第二の絞り装置16cの開度を制御してもよい。
バイパス流量調整装置14を開度が可変できる電子式膨張弁とすると、制御をスムーズに行うことができるが、これに限るものではなく、複数の電磁弁を備えるようにし、開とする電磁弁の数を制御し、冷媒配管4aを流れる冷媒の流量が可変となるようにしてもよい。また、電磁弁を1つとし、開とすると所定の流量が流れるようにしてもよい。この場合は、制御性は少し悪くなるが、第三の熱媒体間熱交換器13aの凍結パンクを防ぐことができる。
また、圧縮機10aの最低周波数が小さい値まで制御できる場合は、バイパス流量調整装置14および冷媒配管4aを備えなくてもよく、特段の問題は発生しない。
次に、室外機1から中継機3に至る第二の熱媒体循環回路Bにおける第二の熱媒体の流れについて説明する。
全冷房運転モードでは、第三の熱媒体間熱交換器13aで第二の冷媒の冷熱が第二の熱媒体に伝えられ、冷やされた第二の熱媒体がポンプ21cによって熱媒体配管5a内を流動させられる。ポンプ21cで加圧されて流出した第二の熱媒体は、室外機1を流出し、熱媒体配管5aを通って、中継機3に流入する。中継機3に流入した第二の熱媒体は、第二の熱媒体流量調整装置28を介して、第二の熱媒体間熱交換器13bに流入する。この第二の熱媒体は、第二の熱媒体間熱交換器13bで、冷熱を第一の冷媒に伝えた後、中継機3から流出する。中継機3から流出した第二の熱媒体は、熱媒体配管5aを通って、室外機1に流入し、再び、第三の熱媒体間熱交換器13aに流入する。
この際、第二の熱媒体流量調整装置28は、熱媒体間熱交換器温度検出装置33bが検出する第二の熱媒体間熱交換器13bの出口側の第二の熱媒体の温度と、熱媒体間熱交換器温度検出装置33aが検出する第二の熱媒体間熱交換器13bの入口側の第二の熱媒体の温度との温度差が目標値になるように、開度が制御される。そして、この制御された第二の熱媒体流量調整装置28の開度がなるべく全開開度に近づくように、ポンプ21cの回転数を制御する。すなわち、第二の熱媒体流量調整装置28の開度が全開に対してかなり小さい開度になっていたら、ポンプ21cの回転数が小さくなるように制御し、第二の熱媒体流量調整装置28の開度が全開に近い開度でも、同一の第二の熱媒体流量となるように、開度を制御する。なお、目標とする第二の熱媒体流量調整装置28の開度は全開でなくても全開の90%や85%等の大き目の開度であればよい。
そして、この場合、第二の熱媒体流量調整装置28の開度を制御している制御装置60は中継機3の内部あるいは近辺に設置されている。また、ポンプ21cの回転の回転数を制御している制御装置50は室外機1の内部あるいは近辺に設置されている。例えば、室外機1(制御装置50)が建物の屋上に設置され、中継機3(制御装置60)が建物内の所定階の天井裏等に設置され、互いに離れた位置に設置されている。そこで、中継機3の制御装置60と室外機1の制御装置50とは、双方の制御装置を接続している有線または無線の通信線70を通じて、第二の熱媒体流量調整装置28の開度を信号として送受信し、上述のような連携制御を行う。
なお、室外機1の制御装置50は、圧縮機10a、第二の絞り装置16c、バイパス流量調整装置14および図示省略の熱源側熱交換器12に付属の送風機等の冷媒側のアクチュエータの制御も行っている。
次に、中継機3の第一の冷媒循環回路Cにおける第一の冷媒の流れについて説明する。
低温・低圧の第一の冷媒が圧縮機10b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10bから吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第一の冷媒流路切替装置27を介して凝縮器として作用する第二の熱媒体間熱交換器13bに流入する。そして、第二の熱媒体間熱交換器13bで第二の熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、高圧液冷媒となる。このとき、第二の熱媒体間熱交換器13bにおいて、第二の熱媒体の流れ方向と第一の冷媒の流れ方向とは対向流となるように、流路が構成されている。
第二の熱媒体間熱交換器13bから流出した高圧液冷媒は、逆止弁24aを通って、開閉装置17aを経由した後に分岐されて、第一の絞り装置16aおよび第一の絞り装置16bで膨張させられて、低温・低圧の二相冷媒となる。この二相冷媒は、蒸発器として作用する第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bのそれぞれに流入し、第一の熱媒体循環回路Dを循環する第一の熱媒体から吸熱することで、第一の熱媒体を冷却しながら、低温・低圧のガス冷媒となる。このとき、第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bにおいて、第一の冷媒の流れ方向と第一の熱媒体の流れ方向とは並行流となるように、流路が構成されている。
そして、第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bから流出したガス冷媒は、第二の冷媒流路切替装置18aおよび第二の冷媒流路切替装置18bを経由した後に合流され、逆止弁24dを通って、第一の冷媒流路切替装置27を介して、圧縮機10bへ再度吸入される。
このとき、第一の絞り装置16aは、熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35aで検出された温度と熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35bで検出された温度との差として得られるスーパーヒート(過熱度)が一定になるように開度が制御される。同様に、第一の絞り装置16bは、熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35cで検出された温度と熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35dで検出された温度との差として得られるスーパーヒートが一定になるように開度が制御される。また、開閉装置17aは開、開閉装置17bは閉となっている。
また、圧縮機10bは、低圧冷媒圧力検出装置37bで検出される第一の冷媒の圧力(低圧)が目標圧力、例えば0℃の飽和圧力、になるように制御される。また、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31aの検出温度または/および熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31bの検出温度が目標温度に近づくように、圧縮機10bの周波数を制御してもよい。
次に、第一の熱媒体循環回路Dにおける第一の熱媒体の流れについて説明する。
全冷房運転モードでは、第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bのすべてで第一の冷媒の冷熱が第一の熱媒体に伝えられ、冷やされた第一の熱媒体がポンプ21aおよびポンプ21bによって熱媒体配管5b内を流動させられることになる。ポンプ21aおよびポンプ21bで加圧されて流出した第一の熱媒体は、第二の熱媒体流路切替装置23aおよび第二の熱媒体流路切替装置23bを介して、利用側熱交換器26aおよび利用側熱交換器26bに流入する。そして、第一の熱媒体が利用側熱交換器26aおよび利用側熱交換器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。
それから、第一の熱媒体は、利用側熱交換器26aおよび利用側熱交換器26bから流出して第一の熱媒体流量調整装置25aおよび第一の熱媒体流量調整装置25bに流入する。このとき、第一の熱媒体流量調整装置25aおよび第一の熱媒体流量調整装置25bの作用によって第一の熱媒体の流量が室内にて必要とされる空調負荷をまかなうのに必要な流量に制御されて利用側熱交換器26aおよび利用側熱交換器26bに流入するようになっている。第一の熱媒体流量調整装置25aおよび第一の熱媒体流量調整装置25bから流出した熱媒体は、第一の熱媒体流路切替装置22aおよび第一の熱媒体流路切替装置22bを通って、第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bへ流入し、再びポンプ21aおよびポンプ21bへ吸い込まれる。
なお、利用側熱交換器26の熱媒体配管5b内では、第二の熱媒体流路切替装置23から第一の熱媒体流量調整装置25を経由して第一の熱媒体流路切替装置22へ至る向きに第一の熱媒体が流れている。また、室内空間7にて必要とされる空調負荷は、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31aで検出された温度、あるいは、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31bで検出された温度と利用側熱交換器出口温度検出装置34で検出された温度との差を目標値に保つように制御することにより、賄うことができる。
第一の熱媒体間熱交換器15の出口温度は、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31aまたは熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31bのどちらの温度を使用してもよいし、これらの平均温度を使用してもよい。このとき、第一の熱媒体流路切替装置22および第二の熱媒体流路切替装置23は、第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bのすべてに流路を確保し、熱交換量に応じた流量が流れるような開度に制御されている。
また、本来、利用側熱交換器26は、その入口と出口の温度差で制御すべきであるが、利用側熱交換器26の入口側の熱媒体温度は、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31aまたは熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31bで検出された温度とほとんど同じ温度であり、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31aまたは/および熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31bを使用することにより温度センサーの数を減らすことができ、安価にシステムを構成できる。
なお、以下に説明する全暖房運転モード、冷房主体運転モード、暖房主体運転モードでも同様である。
全冷房運転モードを実行する際、熱負荷のない利用側熱交換器26(サーモオフを含む)へは熱媒体を流す必要がないため、第一の熱媒体流量調整装置25により流路を閉じて、利用側熱交換器26へ熱媒体が流れないようにする。図3においては、利用側熱交換器26aおよび利用側熱交換器26bにおいては熱負荷があるため熱媒体を流しているが、利用側熱交換器26cおよび利用側熱交換器26dにおいては熱負荷がなく、対応する第一の熱媒体流量調整装置25cおよび第一の熱媒体流量調整装置25dを全閉としている。そして、利用側熱交換器26cや利用側熱交換器26dから熱負荷の発生があった場合には、第一の熱媒体流量調整装置25cや第一の熱媒体流量調整装置25dを開放し、熱媒体を循環させればよい。
なお、以下に説明する全暖房運転モード、冷房主体運転モード、暖房主体運転モードでも同様である。
[全暖房運転モード]
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および熱媒体の流れを示すシステム回路図である。この図4では、利用側熱交換器26aおよび利用側熱交換器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および熱媒体の流れる配管を示している。また、図4では、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。
図4に示す全暖房運転モードの場合、室外機1では、第三の冷媒流路切替装置11を、圧縮機10aから吐出された冷媒が、第三の熱媒体間熱交換器13aへ流入してから、熱源側熱交換器12に流入させるように切り替え、ポンプ21cを駆動させて第二の熱媒体を循環させる。中継機3では、第一の冷媒流路切替装置27を、第二の熱媒体間熱交換器13bから流出した冷媒が、圧縮機10bへ吸入されるように切り替え、ポンプ21aおよびポンプ21bを駆動させ、第一の熱媒体流量調整装置25aおよび第一の熱媒体流量調整装置25bを開放し、第一の熱媒体流量調整装置25cおよび第一の熱媒体流量調整装置25dを全閉とし、第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bのそれぞれと利用側熱交換器26aおよび利用側熱交換器26bとの間を熱媒体が循環するようにしている。
まず始めに、室外機1の第二の冷媒循環回路Aにおける第二の冷媒の流れについて説明する。
第二の冷媒は、低温・低圧のガス状態で圧縮機10a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10aから吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第三の冷媒流路切替装置11を通り、凝縮器として作用する第三の熱媒体間熱交換器13aに流入する。そして、第三の熱媒体間熱交換器13aで第二の熱媒体循環回路Bを循環する第二の熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、高圧液冷媒となる。このとき、第三の熱媒体間熱交換器13aにおいて、第二の冷媒と第二の熱媒体とは対向流になるように流れが構成されている。
第三の熱媒体間熱交換器13aから流出した高圧液冷媒は、第二の絞り装置16cに流入して、絞られて膨張させられて、低温・低圧の二相冷媒となる。この低温・低圧の二相冷媒は、蒸発器として作用する熱源側熱交換器12に流入し、室外空気から吸熱しながら蒸発し、低温・低圧のガス冷媒となる。そして、熱源側熱交換器12から流出したガス冷媒は、第三の冷媒流路切替装置11およびアキュムレータ19を介して、圧縮機10aへ再度吸入される。
このとき、第二の絞り装置16cは、高圧冷媒圧力検出装置38aの検出圧力から計算される飽和温度と熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35eの検出温度との温度差として得られるサブクール(過冷却度)が一定になるように開度が制御される。なお、このとき、バイパス流量調整装置14は全閉となっている。
また、圧縮機10aは、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31cで検出された第二の熱媒体の温度が目標温度になるように、周波数(回転数)が制御される。このときの熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31cの検出温度の制御目標温度は、例えば、10℃から40℃、特に15℃から35℃まで程度の温度とする。この程度の温度にしておけば、室内機2の運転モードによらず、冷水または/および温水を作りやすくなる。また、この程度の温度にしておけば、熱媒体配管5aでの外気への放熱損失が少なくなり、システムとしての総合効率が高くなり、省エネになる。また、この程度の温度にしておけば、熱源側熱交換器12に送風される外気温度がかなり低い場合においても、圧縮機10aの容量が少し小さめのものでも確実に制御目標温度にすることができ、システムを安価に構成できる。
ただし、この制御目標温度は、中継機3の運転モードに応じて、可変してもよく、全暖房運転モードにおいては、例えば40℃等としてもよい。全暖房運転モードにおいて、第二の熱媒体をこのような高めの温度にすると、中継機3の圧縮機10bとして、小さめの容量のものを選定しても、室内機2の暖房要求に対応することができ、システムを安価に構成できる。また、この制御目標温度を、例えば10℃等としてもよい。全暖房運転モードにおいて、第二の熱媒体をこのくらいの温度にすると、室外機1の圧縮機10aとして、必要な圧縮比を小さくできるため、小さめの容量のものを選定することができ、システムを安価に構成できる。
また、圧縮機10aは、高圧冷媒圧力検出装置38aが検出する第二の冷媒の圧力が目標圧力に近づくように、周波数を制御してもよい。また、圧縮機10aの周波数と熱源側熱交換器12に送風している送風機(図示せず)の回転数の双方を制御し、高圧冷媒圧力検出装置38aが検出する第二の冷媒の圧力(高圧)と低圧冷媒圧力検出装置37aが検出する第二の冷媒の圧力(低圧)との双方が目標圧力に近づくようにしてもよい。また、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31cの検出温度が目標温度に近づくように、圧縮機10aの周波数を制御してもよい。
また、圧縮機10aには、制御可能な最低周波数が存在する。そこで、例えば、熱源側熱交換器12に吸い込まれる外気の温度がかなり高い場合等は、圧縮機10aの周波数が最低周波数になっても、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31cの検出温度が目標温度よりも高い状態や高圧冷媒圧力検出装置38aの検出圧力が目標圧力よりも高い状態になる可能性がある。このような場合は、バイパス流量調整装置14の開度を調整し、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31cの検出温度や低圧冷媒圧力検出装置37aの検出圧力等が目標値になるように制御するようにするとよい。このようにすると、環境条件によらず、確実に運転状態を制御目標通りにすることができ、動作の安定したシステムを得ることができる。
バイパス流量調整装置14を開度が可変できる電子式膨張弁とすると、制御をスムーズに行うことができるが、これに限るものではなく、複数の電磁弁を備えるようにし、開とする電磁弁の数を制御し、冷媒配管4aを流れる冷媒の流量が可変となるようにしてもよい。また、電磁弁を1つとし、開とすると所定の流量が流れるようにしてもよい。
また、圧縮機10aの最低周波数が小さい値まで制御できる場合は、バイパス流量調整装置14および冷媒配管4aを備えなくてもよく、特段の問題は発生しない。
次に、室外機1から中継機3に至る第二の熱媒体循環回路Bにおける第二の熱媒体の流れについて説明する。
全暖房運転モードでは、第三の熱媒体間熱交換器13aで第二の冷媒の温熱が第二の熱媒体に伝えられ、暖められた第二の熱媒体がポンプ21cによって熱媒体配管5a内を流動させられる。ポンプ21cで加圧されて流出した第二の熱媒体は、室外機1を流出し、熱媒体配管5aを通って、中継機3に流入する。中継機3に流入した第二の熱媒体は、第二の熱媒体流量調整装置28を介して、第二の熱媒体間熱交換器13bに流入する。この第二の熱媒体は、第二の熱媒体間熱交換器13bで、温熱を第二の冷媒に伝えた後、中継機3から流出する。中継機3から流出した第二の熱媒体は、熱媒体配管5aを通って、室外機1に流入し、再び、第三の熱媒体間熱交換器13aに流入する。
この際、第二の熱媒体流量調整装置28は、熱媒体間熱交換器温度検出装置33aが検出する第二の熱媒体間熱交換器13bの入口側の第二の熱媒体の温度と、熱媒体間熱交換器温度検出装置33bが検出する第二の熱媒体間熱交換器13bの出口側の第二の熱媒体の温度との温度差が目標値になるように、開度が制御される。そして、この制御された第二の熱媒体流量調整装置28の開度がなるべく全開開度に近づくように、ポンプ21cの回転数を制御する。すなわち、第二の熱媒体流量調整装置28の開度が全開に対してかなり小さい開度になっていたら、ポンプ21cの回転数が小さくなるように制御し、第二の熱媒体流量調整装置28の開度が全開に近い開度でも、同一の第二の熱媒体流量となるように、開度を制御する。なお、目標とする第二の熱媒体流量調整装置28の開度は全開でなくても全開の90%や85%等の大き目の開度であればよい。
そして、この場合、第二の熱媒体流量調整装置28の開度を制御している制御装置60は中継機3の内部あるいは近辺に設置されている。また、ポンプ21cの回転の回転数を制御している制御装置50は室外機1の内部あるいは近辺に設置されている。例えば、室外機1(制御装置50)が建物の屋上に設置され、中継機3(制御装置60)が建物内の所定階の天井裏等に設置され、互いに離れた位置に設置されている。そこで、中継機3の制御装置60と室外機1の制御装置50とは、双方の制御装置を接続している有線または無線の通信線70を通じて、第二の熱媒体流量調整装置28の開度を信号として送受信し、上述のような連携制御を行う。
なお、室外機1の制御装置50は、圧縮機10a、第二の絞り装置16c、バイパス流量調整装置14および図示省略の熱源側熱交換器12に付属の送風機の制御等の冷媒側のアクチュエータの制御も行っている。
次に、中継機3の第一の冷媒循環回路Cにおける第一の冷媒の流れについて説明する。
低温・低圧の第一の冷媒が圧縮機10b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10bから吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第一の冷媒流路切替装置27を介して、逆止弁24bおよび冷媒配管4bを通過した後に分岐される。分岐された高温・高圧のガス冷媒は、第二の冷媒流路切替装置18aおよび第二の冷媒流路切替装置18bを通って、凝縮器として作用する第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bに流入する。
第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bに流入した高温・高圧のガス冷媒は、第一の熱媒体循環回路Dを循環する第一の熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、高圧の液冷媒となる。このとき、第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bにおいて、第一の冷媒の流れ方向と第一の熱媒体の流れ方向とは対向流となるように、流路が構成されている。
第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bから流出した液冷媒は、第一の絞り装置16aおよび第一の絞り装置16bで膨張させられて、低温・低圧の二相冷媒となった後に合流される。合流された低温・低圧の二相冷媒は、開閉装置17bを通った後、逆止弁24cおよび冷媒配管4cを通過して、蒸発器として作用する第二の熱媒体間熱交換器13bに流入する。第二の熱媒体間熱交換器13bに流入した冷媒は、第二の熱媒体循環回路Bを流れる第二の熱媒体から吸熱して、低温・低圧のガス冷媒となり、第一の冷媒流路切替装置27を介して圧縮機10bへ再度吸入される。このとき、第二の熱媒体間熱交換器13bにおいて、第一の冷媒の流れ方向と第二の熱媒体の流れ方向とは並行流となるように、流路が構成されている。
このとき、第一の絞り装置16aは、高圧冷媒圧力検出装置38bで検出された第一の冷媒の圧力(高圧)から計算される飽和温度と熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35bで検出された温度との差として得られるサブクール(過冷却度)が一定になるように開度が制御される。同様に、第一の絞り装置16bは、高圧冷媒圧力検出装置38bで検出された第一の冷媒の圧力(高圧)から計算される飽和温度と熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35dで検出された温度との差として得られるサブクール(過冷却度)が一定になるように開度が制御される。また、開閉装置17aは閉、開閉装置17bは開となっている。なお、第一の熱媒体間熱交換器15の中間位置の温度が測定できる場合は、その中間位置での温度を高圧冷媒圧力検出装置38bの代わりに用いてもよく、安価にシステムを構成できる。
また、圧縮機10bは、高圧冷媒圧力検出装置38bで検出される第一の冷媒の圧力(高圧)が目標圧力、例えば49℃の飽和圧力、になるように制御される。また、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31aの検出温度または/および熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31bの検出温度が目標温度に近づくように、圧縮機10bの周波数を制御してもよい。
次に、第一の熱媒体循環回路Dにおける第一の熱媒体の流れについて説明する。
全暖房運転モードでは、第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bのすべてで第一の冷媒の温熱が第一の熱媒体に伝えられ、暖められた第一の熱媒体がポンプ21aおよびポンプ21bによって熱媒体配管5b内を流動させられることになる。ポンプ21aおよびポンプ21bで加圧されて流出した第一の熱媒体は、第二の熱媒体流路切替装置23aおよび第二の熱媒体流路切替装置23bを介して、利用側熱交換器26aおよび利用側熱交換器26bに流入する。そして、第一の熱媒体が利用側熱交換器26aおよび利用側熱交換器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。
それから、第一の熱媒体は、利用側熱交換器26aおよび利用側熱交換器26bから流出して第一の熱媒体流量調整装置25aおよび第一の熱媒体流量調整装置25bに流入する。このとき、第一の熱媒体流量調整装置25aおよび第一の熱媒体流量調整装置25bの作用によって第一の熱媒体の流量が室内にて必要とされる空調負荷をまかなうのに必要な流量に制御されて利用側熱交換器26aおよび利用側熱交換器26bに流入するようになっている。第一の熱媒体流量調整装置25aおよび第一の熱媒体流量調整装置25bから流出した第一の熱媒体は、第一の熱媒体流路切替装置22aおよび第一の熱媒体流路切替装置22bを通って、第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bへ流入し、再びポンプ21aおよびポンプ21bへ吸い込まれる。
なお、利用側熱交換器26の熱媒体配管5b内では、第二の熱媒体流路切替装置23から第一の熱媒体流量調整装置25を経由して第一の熱媒体流路切替装置22へ至る向きに熱媒体が流れている。また、室内空間7にて必要とされる空調負荷は、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31aで検出された温度、あるいは、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31bで検出された温度と利用側熱交換器出口温度検出装置34で検出された温度との差を目標値に保つように制御することにより、賄うことができる。
第一の熱媒体間熱交換器15の出口温度は、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31aまたは熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31bのどちらの温度を使用してもよいし、これらの平均温度を使用してもよい。このとき、第一の熱媒体流路切替装置22および第二の熱媒体流路切替装置23は、熱媒体間熱交換器15aおよび熱媒体間熱交換器15bのすべてに流路を確保し、熱交換量に応じた流量が流れるような開度に制御されている。
[冷房主体運転モード]
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および熱媒体の流れを示すシステム回路図である。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および熱媒体の循環する配管を示している。また、図5では、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。
図5に示す冷房主体運転モードの場合、室外機1では、第三の冷媒流路切替装置11を、圧縮機10aから吐出された冷媒が、熱源側熱交換器12へ流入してから、第三の熱媒体間熱交換器13aに流入させるように切り替え、ポンプ21cを駆動させて第二の熱媒体を循環させる。中継機3では、第一の冷媒流路切替装置27を、圧縮機10bから吐出された冷媒が、第二の熱媒体間熱交換器13bへ流入させるように切り替え、ポンプ21aおよびポンプ21bを駆動させ、第一の熱媒体流量調整装置25aおよび第一の熱媒体流量調整装置25bを開放し、第一の熱媒体流量調整装置25cおよび第一の熱媒体流量調整装置25dを全閉とし、第一の熱媒体間熱交換器15aと利用側熱交換器26aとの間を、第一の熱媒体間熱交換器15bと利用側熱交換器26bとの間を、それぞれ熱媒体が循環するようにしている。
まず始めに、室外機1の第二の冷媒循環回路Aにおける第二の冷媒の流れについて説明する。
第二の冷媒は、低温・低圧のガス状態で圧縮機10a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10aから吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第三の冷媒流路切替装置11を介して凝縮器として作用する熱源側熱交換器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、第二の絞り装置16cに流入して、絞られて膨張させられて、低温・低圧の二相冷媒となる。この低温・低圧の二相冷媒は、蒸発器として作用する第三の熱媒体間熱交換器13aに流入し、第二の熱媒体循環回路Bを循環する第二の熱媒体から吸熱することで、第二の熱媒体を冷却しながら、低温・低圧のガス冷媒となる。このとき、第三の熱媒体間熱交換器13aにおいて、第二の冷媒と第二の熱媒体とは並行流になるように流れが構成されている。そして、第三の熱媒体間熱交換器13aから流出したガス冷媒は、第三の冷媒流路切替装置11およびアキュムレータ19を介して、圧縮機10aへ再度吸入される。
このとき、第二の絞り装置16cは、圧縮機吸入冷媒温度検出装置36の検出温度と熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35eの検出温度との温度差として得られるスーパーヒート(過熱度)が一定になるように開度が制御される。なお、このとき、バイパス流量調整装置14は全閉となっている。
また、圧縮機10aは、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31cで検出された第二の熱媒体の温度が目標温度になるように、周波数(回転数)が制御される。このときの熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31cの検出温度の制御目標温度は、例えば、10℃から40℃、特に15℃から35℃まで程度の温度とする。この程度の温度にしておけば、室内機2の運転モードによらず、冷水または/および温水を作りやすくなる。また、この程度の温度にしておけば、熱媒体配管5aでの外気への放熱損失が少なくなり、システムとしての総合効率が高くなり、省エネになる。また、この程度の温度にしておけば、熱源側熱交換器12に送風される外気温度がかなり高い場合においても、圧縮機10aの容量が少し小さめのものでも確実に制御目標温度にすることができ、システムを安価に構成できる。
また、圧縮機10aは、低圧冷媒圧力検出装置37aが検出する第二の冷媒の圧力が目標圧力に近づくように、周波数を制御してもよい。さらに、圧縮機10aの周波数と熱源側熱交換器12に送風している送風機(図示せず)の回転数の双方を制御し、低圧冷媒圧力検出装置37aが検出する第二の冷媒の圧力(低圧)と高圧冷媒圧力検出装置38aが検出する第二の冷媒の圧力(高圧)との双方が目標圧力に近づくようにしてもよい。また、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31cの検出温度が目標温度に近づくように、圧縮機10aの周波数を制御してもよい。
また、圧縮機10aには、制御可能な最低周波数が存在する。そこで、例えば、熱源側熱交換器12に吸い込まれる外気の温度がかなり低い場合等は、圧縮機10aの周波数が最低周波数になっても、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31cの検出温度が目標温度よりも低い状態や低圧冷媒圧力検出装置37aの検出圧力が目標圧力よりも低い状態になる可能性がある。このような場合は、バイパス流量調整装置14の開度を調整し、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31cの検出温度や低圧冷媒圧力検出装置37aの検出圧力等が目標値になるように制御するようにするとよい。このようにすると、環境条件によらず、確実に運転状態を制御目標通りにすることができ、動作の安定したシステムを得ることができる。
また、第三の熱媒体間熱交換器13a内を流れる第二の冷媒の温度が下がりすぎて、第三の熱媒体間熱交換器13a内の第二の熱媒体が凍結し、第三の熱媒体間熱交換器13aが破壊する凍結パンクを防止することができ、安全に運転できるシステムを得ることができる。バイパス流量調整装置14をこのように制御する場合は、冷媒配管4aを液冷媒または乾き度の小さい二相冷媒が流れ、第三の熱媒体間熱交換器13aを流出したガス状態の第二の冷媒と合流する。そのため、圧縮機吸入冷媒温度検出装置36で検出する第二の冷媒の温度は乾き度の大きい二相冷媒の温度となり、第二の絞り装置16cで乾き度制御ができなくなる。
この場合は、例えば、第二の絞り装置16cの開度とバイパス流量調整装置14の開度との比率を一定とし、双方を一緒に制御して、圧縮機吸入冷媒温度検出装置36の位置の第二の冷媒がガス冷媒になるように制御してもよい。あるいは、第三の熱媒体間熱交換器13aの熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35eが設置されている側(入口側)と反対側(出口側)に、冷媒の温度を検出できる別の検出装置(図示せず)を追加設置し、この検出装置の検出温度と熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35eの検出温度との温度差である過熱度が目標値になるように、第二の絞り装置16cを制御してもよい。
バイパス流量調整装置14を開度が可変できる電子式膨張弁とすると、制御をスムーズに行うことができるが、これに限るものではなく、複数の電磁弁を備えるようにし、開とする電磁弁の数を制御し、冷媒配管4aを流れる冷媒の流量が可変となるようにしてもよい。また、電磁弁を1つとし、開とすると所定の流量が流れるようにしてもよい。この場合は、制御性は少し悪くなるが、第三の熱媒体間熱交換器13aの凍結パンクを防ぐことができる。
また、圧縮機10aの最低周波数が小さい値まで制御できる場合は、バイパス流量調整装置14および冷媒配管4aを備えなくてもよく、特段の問題は発生しない。
次に、室外機1から中継機3に至る第二の熱媒体循環回路Bにおける第二の熱媒体の流れについて説明する。
冷房主体運転モードでは、第三の熱媒体間熱交換器13aで第二の冷媒の冷熱が第二の熱媒体に伝えられ、冷やされた第二の熱媒体がポンプ21cによって熱媒体配管5a内を流動させられる。ポンプ21cで加圧されて流出した第二の熱媒体は、室外機1を流出し、熱媒体配管5aを通って、中継機3に流入する。中継機3に流入した第二の熱媒体は、第二の熱媒体流量調整装置28を介して、第二の熱媒体間熱交換器13bに流入する。この第二の熱媒体は、第二の熱媒体間熱交換器13bで、冷熱を第二の冷媒に伝えた後、中継機3から流出し、熱媒体配管5aを通って、室外機1に流入し、再び、第三の熱媒体間熱交換器13aに流入する。
この際、第二の熱媒体流量調整装置28は、後述の第一の冷媒循環回路Cにおける高圧側圧力が目標圧力に近づくように、開度が制御され、第二の熱媒体間熱交換器13bを流れる第二の熱媒体の流量を制御する。そして、この制御された第二の熱媒体流量調整装置28の開度がなるべく全開開度に近づくように、ポンプ21cの回転数を制御する。すなわち、第二の熱媒体流量調整装置28の開度が全開に対してかなり小さい開度になっていたら、ポンプ21cの回転数が小さくなるように制御し、第二の熱媒体流量調整装置28の開度が全開に近い開度でも、同一の第二の熱媒体流量となるように、開度を制御する。なお、目標とする第二の熱媒体流量調整装置28の開度は全開でなくても全開の90%や85%等の大き目の開度であればよい。
そして、この場合、第二の熱媒体流量調整装置28の開度を制御している制御装置60は中継機3の内部あるいは近辺に設置されている、また、ポンプ21cの回転の回転数を制御している制御装置50は室外機1の内部あるいは近辺に設置されている。例えば、室外機1(制御装置50)が建物の屋上に設置され、中継機3(制御装置60)が建物内の所定階の天井裏等に設置され、互いに離れた位置に設置されている。そこで、中継機3の制御装置60と室外機1の制御装置50とは、双方の制御装置を接続している有線または無線の通信線70を通じて、第二の熱媒体流量調整装置28の開度を信号として送受信し、上述のような連携制御を行う。
なお、室外機1の制御装置50は、圧縮機10a、第二の絞り装置16c、バイパス流量調整装置14および図示省略の熱源側熱交換器12に付属の送風機の制御等の冷媒側のアクチュエータの制御も行っている。
次に、中継機3の第一の冷媒循環回路Cにおける第一の冷媒の流れについて説明する。
低温・低圧の第一の冷媒が圧縮機10b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10bから吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第一の冷媒流路切替装置27を介して第一の凝縮器として作用する第二の熱媒体間熱交換器13bに流入する。そして、第二の熱媒体間熱交換器13bで第二の熱媒体に放熱しながら凝縮し、高圧の二相冷媒となる。このとき、第二の熱媒体間熱交換器13bにおいて、第二の熱媒体の流れ方向と第一の冷媒の流れ方向とは対向流となるように、流路が構成されている。
第二の熱媒体間熱交換器13bから流出した高圧二相冷媒は、逆止弁24aを通って、第二の冷媒流路切替装置18bを通って、第二の凝縮器として作用する第一の熱媒体間熱交換器15bに流入する。第一の熱媒体間熱交換器15bに流入した高圧二相冷媒は、第一の熱媒体循環回路Dを循環する第一の熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、液冷媒となる。このとき、第一の熱媒体間熱交換器15bにおいて、第一の冷媒の流れ方向と第一の熱媒体の流れ方向とは対向流となるように、流路が構成されている。
第一の熱媒体間熱交換器15bから流出した液冷媒は、第一の絞り装置16bで膨張させられて低圧二相冷媒となった後、第一の絞り装置16aを介して蒸発器として作用する第一の熱媒体間熱交換器15aに流入する。
第一の熱媒体間熱交換器15aに流入した低圧二相冷媒は、第一の熱媒体循環回路Dを循環する第一の熱媒体から吸熱することで、第一の熱媒体を冷却しながら、低圧のガス冷媒となる。このとき、第一の熱媒体間熱交換器15aにおいて、第一の冷媒の流れ方向と第一の熱媒体の流れ方向とは並行流となるように、流路が構成されている。
そして、第一の熱媒体間熱交換器15aから流出したガス冷媒は、第二の冷媒流路切替装置18aを介して、逆止弁24dを通って、第一の冷媒流路切替装置27を介して、圧縮機10bへ再度吸入される。
このとき、第一の絞り装置16bは、熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35aで検出された温度と熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35bで検出された温度との差として得られるスーパーヒート(過熱度)が一定になるように開度が制御される。また、第一の絞り装置16aは全開、開閉装置17aは閉、開閉装置17bは閉となっている。なお、第一の絞り装置16bは、高圧冷媒圧力検出装置38bで検出された圧力を飽和温度に換算した値と熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35dで検出された温度との差として得られるサブクール(過冷却度)が一定になるように開度を制御してもよい。また、第一の絞り装置16bを全開とし、第一の絞り装置16aでスーパーヒートまたはサブクールを制御するようにしてもよい。
また、圧縮機10bの周波数および第二の熱媒体流量調整装置28の開度は、低圧冷媒圧力検出装置37bで検出される第一の冷媒の圧力(低圧)および高圧冷媒圧力検出装置38bで検出される第一の冷媒の圧力(高圧)が目標圧力になるように制御される。制御目標値は、例えば高圧側が49℃の飽和圧力、低圧側が0℃の飽和圧力等である。圧縮機10bの周波数を制御すると、第一の熱媒体間熱交換器15および第二の熱媒体間熱交換器13bを流れる第一の冷媒の流量が変化し、第二の熱媒体流量調整装置28の開度を制御すると、第二の熱媒体間熱交換器13bを流れる第二の熱媒体の流量が変化する。これによって、第一の熱媒体間熱交換器15a、第一の熱媒体間熱交換器15bおよび第二の熱媒体間熱交換器13bでの冷媒と熱媒体との熱交換量を変化させることができ、高圧側圧力および低圧側圧力の双方を目標値に制御することが可能となる。
また、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31aの検出温度および熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31bの検出温度が目標温度に近づくように、圧縮機10bの周波数および第二の熱媒体流量調整装置28の開度を制御するようにしてもよい。
次に、第一の熱媒体循環回路Dにおける第一の熱媒体の流れについて説明する。
冷房主体運転モードでは、第一の熱媒体間熱交換器15bで第一の冷媒の温熱が第一の熱媒体に伝えられ、暖められた第一の熱媒体がポンプ21bによって熱媒体配管5b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、第一の熱媒体間熱交換器15aで第一の冷媒の冷熱が第一の熱媒体に伝えられ、冷やされた第一の熱媒体がポンプ21aによって熱媒体配管5b内を流動させられることになる。ポンプ21aおよびポンプ21bで加圧されて流出した第一の熱媒体は、第二の熱媒体流路切替装置23aおよび第二の熱媒体流路切替装置23bを介して、利用側熱交換器26aおよび利用側熱交換器26bに流入する。
利用側熱交換器26bでは第一の熱媒体が室内空気に放熱することで、室内空間7の暖房を行なう。また、利用側熱交換器26aでは第一の熱媒体が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。このとき、第一の熱媒体流量調整装置25aおよび第一の熱媒体流量調整装置25bの作用によって熱媒体の流量が室内にて必要とされる空調負荷をまかなうのに必要な流量に制御されて利用側熱交換器26aおよび利用側熱交換器26bに流入するようになっている。利用側熱交換器26bを通過し若干温度が低下した第一の熱媒体は、第一の熱媒体流量調整装置25bおよび第一の熱媒体流路切替装置22bを通って、第一の熱媒体間熱交換器15bへ流入し、再びポンプ21bへ吸い込まれる。利用側熱交換器26aを通過し若干温度が上昇した第一の熱媒体は、第一の熱媒体流量調整装置25aおよび第一の熱媒体流路切替装置22aを通って、第一の熱媒体間熱交換器15aへ流入し、再びポンプ21aへ吸い込まれる。
この間、暖かい第一の熱媒体と冷たい第一の熱媒体とは、第一の熱媒体流路切替装置22および第二の熱媒体流路切替装置23の作用により、混合することなく、それぞれ温熱負荷、冷熱負荷がある利用側熱交換器26へ導入される。なお、利用側熱交換器26の熱媒体配管5b内では、暖房側、冷房側ともに、第二の熱媒体流路切替装置23から第一の熱媒体流量調整装置25を経由して第一の熱媒体流路切替装置22へ至る向きに熱媒体が流れている。また、室内空間7にて必要とされる空調負荷は、暖房側においては熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31bで検出された温度と利用側熱交換器出口温度検出装置34で検出された温度との差を、冷房側においては利用側熱交換器出口温度検出装置34で検出された温度と熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31aで検出された温度との差を目標値に保つように制御することにより、賄うことができる。
[暖房主体運転モード]
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および熱媒体の流れを示すシステム回路図である。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および熱媒体の循環する配管を示している。また、図6では、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。
図6に示す暖房主体運転モードの場合、室外機1では、第三の冷媒流路切替装置11を、圧縮機10aから吐出された冷媒が、第三の熱媒体間熱交換器13aへ流入してから、熱源側熱交換器12に流入させるように切り替え、ポンプ21cを駆動させて第二の熱媒体を循環させる。中継機3では、第一の冷媒流路切替装置27を、第二の熱媒体間熱交換器13bから流出した冷媒が、圧縮機10bへ吸入されるように切り替え、ポンプ21aおよびポンプ21bを駆動させ、第一の熱媒体流量調整装置25aおよび第一の熱媒体流量調整装置25bを開放し、第一の熱媒体流量調整装置25cおよび第一の熱媒体流量調整装置25dを全閉とし、第一の熱媒体間熱交換器15aと利用側熱交換器26bとの間を、第一の熱媒体間熱交換器15bと利用側熱交換器26aとの間を、それぞれ熱媒体が循環するようにしている。
まず始めに、室外機1の第二の冷媒循環回路Aにおける第二の冷媒の流れについて説明する。
第二の冷媒は、低温・低圧のガス状態で圧縮機10a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10aから吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第三の冷媒流路切替装置11を通り、凝縮器として作用する第三の熱媒体間熱交換器13aに流入する。そして、第三の熱媒体間熱交換器13aで第二の熱媒体循環回路Bを循環する第二の熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、高圧液冷媒となる。このとき、第三の熱媒体間熱交換器13aにおいて、第二の冷媒と第二の熱媒体とは対向流になるように流れが構成されている。
第三の熱媒体間熱交換器13aから流出した高圧液冷媒は、第二の絞り装置16cに流入して、絞られて膨張させられて、低温・低圧の二相冷媒となる。この低温・低圧の二相冷媒は、蒸発器として作用する熱源側熱交換器12に流入し、室外空気から吸熱しながら蒸発し、低温・低圧のガス冷媒となる。そして、熱源側熱交換器12から流出したガス冷媒は、第三の冷媒流路切替装置11およびアキュムレータ19を介して、圧縮機10aへ再度吸入される。
このとき、第二の絞り装置16cは、高圧冷媒圧力検出装置38aの検出圧力から計算される飽和温度と熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35eの検出温度との温度差として得られるサブクール(過冷却度)が一定になるように開度が制御される。なお、このとき、バイパス流量調整装置14は全閉となっている。
また、圧縮機10aは、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31cで検出された第二の熱媒体の温度が目標温度になるように、周波数(回転数)が制御される。このときの熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31cの検出温度の制御目標温度は、例えば、10℃から40℃、特に15℃から35℃まで程度の温度とする。この程度の温度にしておけば、室内機2の運転モードによらず、冷水または/および温水を作りやすくなる。また、この程度の温度にしておけば、熱媒体配管5aでの外気への放熱損失が少なくなり、システムとしての総合効率が高くなり、省エネになる。また、この程度の温度にしておけば、熱源側熱交換器12に送風される外気温度がかなり低い場合においても、圧縮機10aの容量が少し小さめのものでも確実に制御目標温度にすることができ、システムを安価に構成できる。
また、圧縮機10aは、高圧冷媒圧力検出装置38aが検出する第二の冷媒の圧力が目標圧力に近づくように、周波数を制御してもよい。また、圧縮機10aの周波数と熱源側熱交換器12に送風している送風機(図示せず)の回転数の双方を制御し、高圧冷媒圧力検出装置38aが検出する第二の冷媒の圧力(高圧)と低圧冷媒圧力検出装置37aが検出する第二の冷媒の圧力(低圧)との双方が目標圧力に近づくようにしてもよい。また、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31cの検出温度が目標温度に近づくように、圧縮機10aの周波数を制御してもよい。
また、圧縮機10aには、制御可能な最低周波数が存在する。そこで、例えば、熱源側熱交換器12に吸い込まれる外気の温度がかなり高い場合等は、圧縮機10aの周波数が最低周波数になっても、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31cの検出温度が目標温度よりも高い状態や高圧冷媒圧力検出装置38aの検出圧力が目標圧力よりも高い状態になる可能性がある。このような場合は、バイパス流量調整装置14の開度を調整し、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31cの検出温度や低圧冷媒圧力検出装置37aの検出圧力等が目標値になるように制御するようにするとよい。このようにすると、環境条件によらず、確実に運転状態を制御目標通りにすることができ、動作の安定したシステムを得ることができる。
バイパス流量調整装置14を開度が可変できる電子式膨張弁とすると、制御をスムーズに行うことができるが、これに限るものではなく、複数の電磁弁を備えるようにし、開とする電磁弁の数を制御し、冷媒配管4aを流れる冷媒の流量が可変となるようにしてもよい。また、電磁弁を1つとし、開とすると所定の流量が流れるようにしてもよい。
また、圧縮機10aの最低周波数が小さい値まで制御できる場合は、バイパス流量調整装置14および冷媒配管4aを備えなくてもよく、特段の問題は発生しない。
次に、室外機1から中継機3に至る第二の熱媒体循環回路Bにおける第二の熱媒体の流れについて説明する。
暖房主体運転モードでは、第三の熱媒体間熱交換器13aで第二の冷媒の温熱が第二の熱媒体に伝えられ、暖められた第二の熱媒体がポンプ21cによって熱媒体配管5a内を流動させられる。ポンプ21cで加圧されて流出した第二の熱媒体は、室外機1を流出し、熱媒体配管5aを通って、中継機3に流入する。中継機3に流入した第二の熱媒体は、第二の熱媒体流量調整装置28を介して、第二の熱媒体間熱交換器13bに流入する。この第二の熱媒体は、第二の熱媒体間熱交換器13bで、温熱を第二の冷媒に伝えた後、中継機3から流出し、熱媒体配管5aを通って、室外機1に流入し、再び、第三の熱媒体間熱交換器13aに流入する。
この際、第二の熱媒体流量調整装置28は、後述の第一の冷媒循環回路Cにおける低圧側圧力が目標圧力に近づくように、開度が制御され、第二の熱媒体間熱交換器13bを流れる第二の熱媒体の流量を制御する。そして、この制御された第二の熱媒体流量調整装置28の開度がなるべく全開開度に近づくように、ポンプ21cの回転数を制御する。すなわち、第二の熱媒体流量調整装置28の開度が全開に対してかなり小さい開度になっていたら、ポンプ21cの回転数が小さくなるように制御し、第二の熱媒体流量調整装置28の開度が全開に近い開度でも、同一の第二の熱媒体流量となるように、開度を制御する。なお、目標とする第二の熱媒体流量調整装置28の開度は全開でなくても全開の90%や85%等の大き目の開度であればよい。
そして、この場合、第二の熱媒体流量調整装置28の開度を制御している制御装置60は中継機3の内部あるいは近辺に設置されている。また、ポンプ21cの回転の回転数を制御している制御装置50は室外機1の内部あるいは近辺に設置されている。例えば、室外機1(制御装置50)が建物の屋上に設置され、中継機3(制御装置60)が建物内の所定階の天井裏等に設置され、互いに離れた位置に設置されている。そこで、中継機3の制御装置60と室外機1の制御装置50とは、双方の制御装置を接続している有線または無線の通信線70を通じて、第二の熱媒体流量調整装置28の開度を信号として送受信し、上述のような連携制御を行う。
なお、室外機1の制御装置50は、圧縮機10a、第二の絞り装置16c、バイパス流量調整装置14および図示省略の熱源側熱交換器12に付属の送風機の制御等の冷媒側のアクチュエータの制御も行っている。
次に、中継機3の第一の冷媒循環回路Cにおける第一の冷媒の流れについて説明する。
低温・低圧の第一の冷媒が圧縮機10b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10bから吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第一の冷媒流路切替装置27を通り、逆止弁24bおよび冷媒配管4bを通過し、第二の冷媒流路切替装置18bを通って凝縮器として作用する第一の熱媒体間熱交換器15bに流入する。第一の熱媒体間熱交換器15bに流入したガス冷媒は、第一の熱媒体循環回路Dを循環する第一の熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、液冷媒となる。このとき、第一の熱媒体間熱交換器15bにおいて、第一の冷媒の流れ方向と第一の熱媒体の流れ方向とは対向流となるように、流路が構成されている。
第一の熱媒体間熱交換器15bから流出した液冷媒は、第一の絞り装置16bで膨張させられて低圧二相冷媒となり、第一の絞り装置16aを介して蒸発器として作用する第一の熱媒体間熱交換器15aに流入する。
第一の熱媒体間熱交換器15aに流入した低圧二相冷媒は、第一の熱媒体循環回路Dを循環する第一の熱媒体から吸熱することで蒸発し、第一の熱媒体を冷却する。このとき、第一の熱媒体間熱交換器15aにおいて、第一の冷媒の流れ方向と第一の熱媒体の流れ方向とは並行流となるように、流路が構成されている。
そして、第一の熱媒体間熱交換器15aから流出した低圧二相冷媒は、第二の冷媒流路切替装置18aを介して、逆止弁24cを通って、蒸発器として作用する第二の熱媒体間熱交換器13bに流入する。そして、第二の熱媒体間熱交換器13bに流入した冷媒は、第二の熱媒体循環回路Bを循環する第二の熱媒体から吸熱して、低温・低圧のガス冷媒となり、第一の冷媒流路切替装置27を介して圧縮機10bへ再度吸入される。
このとき、第一の絞り装置16bは、高圧冷媒圧力検出装置38bで検出された圧力を飽和温度に換算した値と熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35dで検出された温度との差として得られるサブクール(過冷却度)が一定になるように開度が制御される。また、第一の絞り装置16aは全開、開閉装置17aは閉、開閉装置17bは閉となっている。なお、第一の絞り装置16bを全開とし、第一の絞り装置16aでサブクールを制御するようにしてもよい。
また、圧縮機10bの周波数および第二の熱媒体流量調整装置28の開度は、低圧冷媒圧力検出装置37bで検出される第一の冷媒の圧力(低圧)および高圧冷媒圧力検出装置38bで検出される第一の冷媒の圧力(高圧)が目標圧力になるように制御される。制御目標値は、例えば高圧側が49℃の飽和圧力、低圧側が0℃の飽和圧力等である。圧縮機10bの周波数を制御すると、第一の熱媒体間熱交換器15および第二の熱媒体間熱交換器13bを流れる第一の冷媒の流量が変化し、第二の熱媒体流量調整装置28の開度を制御すると、第二の熱媒体間熱交換器13bを流れる第二の熱媒体の流量が変化する。これによって、第一の熱媒体間熱交換器15a、第一の熱媒体間熱交換器15bおよび第二の熱媒体間熱交換器13bでの冷媒と熱媒体との熱交換量を変化させることができ、高圧側圧力および低圧側圧力の双方を目標値に制御することが可能となる。
また、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31aの検出温度および熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31bの検出温度が目標温度に近づくように、圧縮機10bの周波数および第二の熱媒体流量調整装置28の開度を制御するようにしてもよい。
次に、第一の熱媒体循環回路Dにおける第一の熱媒体の流れについて説明する。
暖房主体運転モードでは、第一の熱媒体間熱交換器15bで第一の冷媒の温熱が第一の熱媒体に伝えられ、暖められた第一の熱媒体がポンプ21bによって熱媒体配管5b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、第一の熱媒体間熱交換器15aで第一の冷媒の冷熱が第一の熱媒体に伝えられ、冷やされた第一の熱媒体がポンプ21aによって熱媒体配管5b内を流動させられることになる。ポンプ21aおよびポンプ21bで加圧されて流出した第一の熱媒体は、第二の熱媒体流路切替装置23aおよび第二の熱媒体流路切替装置23bを介して、利用側熱交換器26aおよび利用側熱交換器26bに流入する。
利用側熱交換器26bでは第一の熱媒体が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。また、利用側熱交換器26aでは第一の熱媒体が室内空気に放熱することで、室内空間7の暖房を行なう。このとき、第一の熱媒体流量調整装置25aおよび第一の熱媒体流量調整装置25bの作用によって熱媒体の流量が室内にて必要とされる空調負荷をまかなうのに必要な流量に制御されて利用側熱交換器26aおよび利用側熱交換器26bに流入するようになっている。利用側熱交換器26bを通過し若干温度が上昇した第一の熱媒体は、第一の熱媒体流量調整装置25bおよび第一の熱媒体流路切替装置22bを通って、第一の熱媒体間熱交換器15aに流入し、再びポンプ21aへ吸い込まれる。利用側熱交換器26aを通過し若干温度が低下した第一の熱媒体は、第一の熱媒体流量調整装置25aおよび第一の熱媒体流路切替装置22aを通って、第一の熱媒体間熱交換器15bへ流入し、再びポンプ21bへ吸い込まれる。
この間、暖かい第一の熱媒体と冷たい第一の熱媒体とは、第一の熱媒体流路切替装置22および第二の熱媒体流路切替装置23の作用により、混合することなく、それぞれ温熱負荷、冷熱負荷がある利用側熱交換器26へ導入される。なお、利用側熱交換器26の熱媒体配管5b内では、暖房側、冷房側ともに、第二の熱媒体流路切替装置23から第一の熱媒体流量調整装置25を経由して第一の熱媒体流路切替装置22へ至る向きに熱媒体が流れている。また、室内空間7にて必要とされる空調負荷は、暖房側においては熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31bで検出された温度と利用側熱交換器出口温度検出装置34で検出された温度との差を、冷房側においては利用側熱交換器出口温度検出装置34で検出された温度と熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31aで検出された温度との差を目標値に保つように制御することにより、賄うことができる。
[除霜運転モード]
図7は、空気調和装置100の除霜運転モード時における冷媒および熱媒体の流れを示すシステム回路図である。この図7では、利用側熱交換器26aおよび利用側熱交換器26bで温熱負荷が発生している場合を例に除霜運転モードについて説明する。なお、図7では、太線で表された配管が冷媒および熱媒体の循環する配管を示している。また、図7では、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。図7に基づき、除霜運転モードの空気調和装置100の動作につき説明する。
除霜運転モードとは、図4の全暖房運転モード時および図6の暖房主体運転モード時に、熱源側熱交換器12の周囲に着霜が発生するため、その霜を解かすために行う運転のことである。
図7に示す除霜運転モードの場合、室外機1では、第三の冷媒流路切替装置11を、圧縮機10aから吐出された冷媒を熱源側熱交換器12に流入させるように切り替える。中継機3では、ポンプ21aおよびポンプ21bを駆動させ、第一の熱媒体流量調整装置25aおよび第一の熱媒体流量調整装置25bを開放し、第一の熱媒体流量調整装置25cおよび第一の熱媒体流量調整装置25dを全閉とし、第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bのそれぞれと利用側熱交換器26aおよび利用側熱交換器26bとの間を熱媒体が循環するようにしている。
室外機1の第二の冷媒循環回路Aでは、第二の冷媒は、圧縮機10aによって圧縮され、圧縮機10aの筐体に蓄積された温熱ももらって加熱された後に吐出され、第三の冷媒流路切替装置11を通り、周囲に着霜が起きている熱源側熱交換器12に流入する。そして、熱源側熱交換器12で、熱源側熱交換器12の周囲に着霜している霜を解かして、凝縮液化し、高圧液冷媒となって熱源側熱交換器12から流出する。熱源側熱交換器12から流出した高圧液冷媒は、バイパス流量調整装置14および冷媒配管4aを流れる。このとき、第二の絞り装置16cは全閉、バイパス流量調整装置14は全開となっており、第二の冷媒が第三の熱媒体間熱交換器13aに流入しないようにしている。
霜は0度で潜熱変化をするため、熱源側熱交換器12で霜と熱交換した第二の冷媒は、0度近くまで温度が下がる。この温度の下がった第二の冷媒を第三の熱媒体間熱交換器13aに流入させると、第三の熱媒体間熱交換器13aの内部で第二の熱媒体が凍結し、第三の熱媒体間熱交換器13aが凍結パンクを起こす可能性がある。また、仮に凍結パンクが起きなかったとしても、第二の冷媒が温度の高い第二の熱媒体と熱交換をしてしまい、第二の熱媒体の温度を下げてしまうことになる。そこで、第二の絞り装置16cは全閉、バイパス流量調整装置14は全開とし、第二の冷媒が第三の熱媒体間熱交換器13aを流れずに、バイパス流量調整装置14および冷媒配管4aを流れるようにする。
そして、冷媒配管4aを通った第二の冷媒は、第三の冷媒流路切替装置11およびアキュムレータ19を介して、圧縮機10aへ吸入される。なお、このとき、圧縮機10aの周波数は最大周波数になっている。
また、ポンプ21cは停止させ、第二の熱媒体循環回路Bでの第二の熱媒体の流れは停止させる。さらに、圧縮機10bも停止させ、第一の冷媒循環回路での第一の冷媒の流れも停止させる。
中継機3では、ポンプ21a、ポンプ21b、第一の熱媒体流路切替装置22、第二の熱媒体流路切替装置23、および、第一の熱媒体流量調整装置25を、室内機2での空調負荷に応じて、通常の他の運転モードと同じく動作させる。図7においては、図4の全暖房運転モードと同じ流れ状態になっている。第一の熱媒体循環回路D内の第一の熱媒体は水等の熱容量が大きい流体であるため、除霜運転モードに入っても、その前の他の運転モードで加熱または冷却されて生成された温熱または冷熱を保有している。そのため、除霜運転モードに入っても、第一の熱媒体をそのまま循環させると、空調対象空間の暖房または冷房を継続することができる。
[熱媒体配管5a]
以上説明したように、本実施の形態1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と中継機3とを接続する熱媒体配管5aには水や不凍液等の第二の熱媒体が流れている。
[熱媒体配管5b]
また、本実施の形態1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、中継機3と室内機2を接続する熱媒体配管5bには水や不凍液等の第一の熱媒体が流れている。
なお、第一の熱媒体と第二の熱媒体とは、互いに交じり合うことはなく、同じ種類の熱媒体を使用してもよいし、異なる種類の熱媒体としてもよい。
[第一の冷媒流路切替装置27と第三の冷媒流路切替装置11の関係]
以上説明した通り、全冷房運転モードにおいては、第三の熱媒体間熱交換器13aは蒸発器として作用して第二の熱媒体を冷却し、第二の熱媒体間熱交換器13bは凝縮器として作用し第二の熱媒体を加熱する。また、全暖房運転モードにおいては、第三の熱媒体間熱交換器13aは凝縮器として作用して第二の熱媒体を加熱し、第二の熱媒体間熱交換器13bは蒸発器として作用して第二の熱媒体を冷却する。また、冷房主体運転モードにおいては、第三の熱媒体間熱交換器13aは蒸発器として作用して第二の熱媒体を冷却し、第二の熱媒体間熱交換器13bは凝縮器として作用して第二の熱媒体を冷却する。また、暖房主体運転モードにおいては、第三の熱媒体間熱交換器13aは凝縮器として作用して第二の熱媒体を加熱し、第二の熱媒体間熱交換器13bは蒸発器として作用して第二の熱媒体を冷却する。
このように、第三の熱媒体間熱交換器13aと第二の熱媒体間熱交換器13bとは、一方が凝縮器として第二の熱媒体を加熱している場合は、他方が蒸発器として第二の熱媒体を冷却するという、逆動作となっている。これによって、第二の熱媒体の温度がほぼ一定温度に制御される。そこで、中継機3における第一の冷媒の第一の冷媒循環回路Cにおける第一の冷媒流路切替装置27の切り替え方向を、中継機3の制御装置60と室外機1の制御装置50との間で、通信することにより、第三の冷媒流路切替装置11の切り替え方向を、第一の冷媒流路切替装置27の向きに合わせて、即座に切り替えることができる。
このように制御することにより、第二の熱媒体の温度を安定に制御することができる。なお、第一の冷媒流路切替装置27の切り替え方向の送受信は、運転モード(全冷房運転モード、全暖房運転モード、冷房主体運転モード、暖房主体運転モード)を送受信することによっても代用できる。
ただし、第三の冷媒流路切替装置11の制御と、第一の冷媒流路切替装置27の制御の制御とは、双方の制御装置同士で通信を行って、同時に制御をする方法でなくてもよい。双方の制御装置(制御装置50,60)での通信を行わなくても、室内機2の空調負荷状態に応じて、中継機3の第一の冷媒循環回路Cが、全冷房運転モード、全暖房運転モード、冷房主体運転モード、暖房主体運転モードのいずれかでの運転状態となり、これに応じて、第一の冷媒流路切替装置27の切り替え方向が決まる。
すると、第二の熱媒体が加熱または冷却され、例えば、第三の熱媒体間熱交換器13aと第二の熱媒体間熱交換器13bの双方が第二の熱媒体を加熱する状態になった場合、室外機1の熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31cの検出温度が、どんどん高くなり、圧縮機10aの周波数を最低周波数まで低下させ、さらにバイパス流量調整装置14を使用しても、この温度を目標温度に制御できない状態になる。このように、第三の熱媒体間熱交換器13aを凝縮器として作用させている場合に、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31cの検出温度が所定の温度よりも高くなった場合、第三の冷媒流路切替装置11を切り替えて、第三の熱媒体間熱交換器13aを蒸発器として作用させるように制御することにすればよい。
そして、第三の熱媒体間熱交換器13aと第二の熱媒体間熱交換器13bの双方が第二の熱媒体を冷却する状態になった場合は、室外機1の熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31cの検出温度が、どんどん低くなり、圧縮機10aの周波数を最低周波数まで低下させ、さらにバイパス流量調整装置14を使用しても、この温度を目標温度に制御できない状態になる。このように、第三の熱媒体間熱交換器13aを蒸発器として作用させている場合に、熱媒体間熱交換器出口温度検出装置31cの検出温度が所定の温度よりも低くなった場合、第三の冷媒流路切替装置11を切り替えて、第三の熱媒体間熱交換器13aを凝縮器として作用させるように制御することにすればよい。
このように制御すれば、室外機1の制御装置50と中継機3の制御装置60との間で、運転モードの通信を行わなくても、双方の冷媒流路切替装置を連動して制御することができる。
また、中継機3を複数台設置する場合は、図8のように、室外機1と中継機3を接続している熱媒体配管5aを分岐し、中継機3a、中継機3bを接続し、それぞれに室内機2を接続すればよい。なお、図8では、中継機3が2台である場合を例に示しているが、これに限るものではなく、何台でも接続できる。図8は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の他の設置例を示す概略図である。
また、図示していないが、室外機1が複数台設置され、各室外機1から流出した第二の熱媒体を合流させて、熱媒体配管5aを循環させ、1台または複数台の中継機3に流入するようにシステムを構成してもよい。
また、ここでは、中継機3は、一つの筐体内にすべての部品が収容されている場合について説明を行ったが、中継機3は複数の筐体に分かれていてもよい。例えば、図2において、ポンプ21aおよびポンプ21bの図示右側の部分が別筐体となっており、中継機3の2つの筐体の間を4本の第一の熱媒体が流れる配管で接続するようにしてもよい。この場合、2つの中継機3の筐体は離れた位置に設置してもよい。
また、ここでは、第一の熱媒体流路切替装置22と第二の熱媒体流路切替装置23と第一の熱媒体流量調整装置25とが、別々のものである場合について説明したが、これに限るものではなく、熱媒体の流路切り替えと熱媒体の流量調整とができれば、どんなものでもよい。例えば、第一の熱媒体流路切替装置22と第二の熱媒体流路切替装置23と第一の熱媒体流量調整装置25とのすべてが一体になっていてもよいし、第一の熱媒体流路切替装置22と第二の熱媒体流路切替装置23と第一の熱媒体流量調整装置25とのうちいずれか2つが一体となっていてもよい。
また、ここでは、第二の熱媒体流量調整装置28の開度を調整して、第二の熱媒体間熱交換器13bを流れる熱媒体の流量を調整し、第二の熱媒体流量調整装置28の開度が全開に近くなるように、ポンプ21cの回転数を変化させる場合について説明を行ったが、これに限定するものではない。例えば、第二の熱媒体流量調整装置28を備えていなくても、ポンプ21cの回転数を直接変化させて、第二の熱媒体間熱交換器13bを流れる熱媒体の流量を調整してもよい。この場合は、制御装置50と制御装置60との間で送受信される信号は、第二の熱媒体流量調整装置28の開度ではなく、熱媒体間熱交換器温度検出装置33aの検出温度、または、熱媒体間熱交換器温度検出装置33bの検出温度、または、熱媒体間熱交換器温度検出装置33bの検出温度と熱媒体間熱交換器温度検出装置33aの検出温度との温度差のいずれか1つ以上の信号を送受信するようにすればよい。
空気調和装置100では、利用側熱交換器26にて暖房負荷または冷房負荷のみが発生している場合は、対応する第一の熱媒体流路切替装置22および第二の熱媒体流路切替装置23を中間の開度にし、第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bの双方に熱媒体が流れるようにしている。これにより、第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bの双方を暖房運転または冷房運転に使用することができるため、伝熱面積が大きくなり、効率のよい暖房運転または冷房運転を行なうことができる。
また、利用側熱交換器26にて暖房負荷と冷房負荷とが混在して発生している場合は、暖房運転を行なっている利用側熱交換器26に対応する第一の熱媒体流路切替装置22および第二の熱媒体流路切替装置23を加熱用の第一の熱媒体間熱交換器15bに接続される流路へ切り替え、冷房運転を行なっている利用側熱交換器26に対応する第一の熱媒体流路切替装置22および第二の熱媒体流路切替装置23を冷却用の第一の熱媒体間熱交換器15aに接続される流路へ切り替える。こうすることにより、各室内機2にて、暖房運転、冷房運転を自由に行なうことができる。
なお、ここで説明した第一の熱媒体流路切替装置22および第二の熱媒体流路切替装置23は、三方弁等の三方流路を切り替えられるもの、開閉弁等の二方流路の開閉を行なうものを2つ組み合わせる等、流路を切り替えられるものであればよい。また、ステッピングモーター駆動式の混合弁等の三方流路の流量を変化させられるもの、電子式膨張弁等の2方流路の流量を変化させられるものを2つ組み合わせる等して第一の熱媒体流路切替装置22および第二の熱媒体流路切替装置23として用いてもよい。この場合は、流路の突然の開閉によるウォーターハンマーを防ぐこともできる。さらに、ここでは、第一の熱媒体流量調整装置25が二方弁である場合を例に説明を行なったが、三方流路を持つ制御弁とし利用側熱交換器26をバイパスするバイパス管と共に設置するようにしてもよい。
また、第一の熱媒体流量調整装置25および第二の熱媒体流量調整装置28は、ステッピングモーター駆動式で流路を流れる流量を制御できるものを使用するとよく、二方弁でも三方弁の一端を閉止したものでもよい。また、第一の熱媒体流量調整装置25として、開閉弁等の二法流路の開閉を行うものを用い、ON/OFFを繰り返して平均的な流量を制御するようにしてもよい。
また、第二の冷媒流路切替装置18が四方弁であるかのように示したが、これに限るものではなく、二方流路切替弁や三方流路切替弁を複数個用い、同じように冷媒が流れるように構成してもよい。
また、利用側熱交換器26と第一の熱媒体流量調整装置25とが1つしか接続されていない場合でも同様のことが成り立つのは言うまでもない。さらに、第一の熱媒体間熱交換器15および絞り装置(第一の絞り装置16a,16b、第二の絞り装置16c)として、同じ動きをするものが複数個設置されていても、当然問題ない。さらに、第一の熱媒体流量調整装置25は、中継機3に内蔵されている場合を例に説明したが、これに限るものではなく、室内機2に内蔵されていてもよく、中継機3と室内機2とは別体に構成されていてもよい。
空気調和装置100は、室外機1にて用いる第二の冷媒としては、HFO−1234yfやHFO−1234ze(E)等の低圧側のガス密度の小さい冷媒、または、プロパン(R290)等の強燃性を示す冷媒を使用する場合に、特に効果が大きいが、これに限るものではない。その他に、たとえばR−22、HFO−134a、R−32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、CO2等の自然冷媒や、これらを含む混合冷媒も用いることができる。第三の熱媒体間熱交換器13aが凝縮器として作用している場合において、通常の二相変化をする冷媒は、凝縮液化し、CO2等の超臨界状態となる冷媒は、超臨界の状態で冷却されるが、どちらでも、その他は同じ動きをし、同様の効果を奏する。
また、空気調和装置100において、中継機3は主に建物の中に設置されるため、中継機3の第一の冷媒循環回路Cにて使用する第一の冷媒の冷媒は、建物の中の中継機3を設置した空間(非空調対象空間)に存在することになる。そのため、第一の冷媒としては、R−22、HFO−134a、R−410A、R−404A、R−407C等の不燃性の冷媒を使用すると、安全に使用できる。また、第一の冷媒として、HFO−1234yf、HFO−1234ze(E)、R32といった微燃性冷媒に区分される冷媒(ASHRAE(American Society of Heating,Refrigerating and Air−Conditioning Engineers)の区分でA2Lに分類される冷媒((A2(弱燃性)に分類される冷媒のうち、燃焼速度が10cm/s以下の冷媒)))を使用することもでき、更にはCO2等の高圧側超臨界状態で使用する冷媒やプロパン(R290)の強燃性冷媒やその他の冷媒も使用できる。
第一の熱媒体間熱交換器15aまたは第一の熱媒体間熱交換器15bを凝縮器として作用させる場合、通常の二相変化をする冷媒は、凝縮液化し、CO2等の超臨界状態となる冷媒は、超臨界の状態で冷却されるが、どちらでも、その他は同じ動きをし、同様の効果を奏する。
また、空気調和装置に、可燃性を示す冷媒を使用する場合、冷媒回路に封入する冷媒量は、その空気調和装置が設置される空間(部屋)の容積によって上限値が定められている。空間の冷媒濃度がLFL(燃焼下限界。Lower Flammable Limit)を超えて、空間に着火源があると、着火する。そして、ASHRAEの規定では、可燃性冷媒は、LFL×4以下の冷媒量の場合は、機器を設置する空間の容積に規定はなく、どんな大きさの空間に設置してもよいと定められている。
更に、可燃性冷媒の中でも、R32、HFO−1234yf、HFO−1234ze(E)等の微燃性冷媒に区分される冷媒(A2L冷媒)を使用する場合、機器に封入された冷媒量が、LFL×4×1.5以下であれば、機器を設置する空間の容積に規定はなく、どんな大きさの空間に設置してもよいと定められている。R−32のLFLは0.306(kg/m)、HFO−1234yfのLFLは0.289(kg/m)であり、これに4×1.5を乗じ、R−32の場合は1.836(kg)、HFO−1234yfの場合は1.734(kg)となり、冷媒量がこれ以下であれば、機器の設置制約はなくなる。
よって、空気調和装置100においては、建物の中にある冷媒を封入してある機器は中継機3だけである。そこで、中継機3の第一の冷媒循環回路C内には、R−32の場合は1.8(kg)以下、HFO−1234yfの場合は1.7(kg)以下の冷媒量を封入するようにするとよい。また、R−32とHFO−1234yfとの混合冷媒の場合は、その混合比率で計算される限界冷媒量以下の冷媒量を封入するようにするとよい。このようにすれば、中継機3の設置位置に制約がなくなり、どこにでも設置できるようになる。
また、第一の冷媒として、可燃性が強い強燃性冷媒(ISOおよびASHRAE区分でA3)であるプロパン(R−290)を使用する場合においても、プロパンのLFLは0.038(kg/m)であり、第一の冷媒循環回路C内に封入する冷媒量を、これに4を乗じた値である0.152(kg)以下にすれば、機器の設置制約はなくなり、安全に使用できる。
なお、冷媒循環回路内に封入する冷媒量を少なくするためには、機器の容量を小さくする必要がある。よって、中継機3に搭載する圧縮機10bは、使用する冷媒がR−32の場合は1.8(kg)以下、HFO−1234yfの場合は1.7(kg)以下、プロパンの場合は0.15(kg)以下の封入冷媒量となるような容量(冷却能力)の圧縮機とする。建物の空調負荷が決めた中継機3が発揮できる能力(冷却熱量または加熱熱量)よりも大きい場合は、図8に示したように、1台の室外機1に複数台の中継機3を接続するようにすればよい。
なお、室外機1は屋外空間に設置されているため、室外機1の第二の冷媒循環回路Aに封入する冷媒量に関しては、上述の冷媒量とは異なり、別に規定された最大冷媒量以下の冷媒量とする必要があるが、ここでは詳細は説明しない。
一般的に、可燃性冷媒には、GWP(Global Warming Potential、地球温暖化係数)が小さいものが多い。例えば、可燃性が強い強燃性冷媒(ISOおよびASHRAE区分でA3)であるプロパン(R−290)のGWPは6、可燃性が非常に弱い微燃性冷媒(ASHRAE区分でA2L)であるHFO−1234yfのGWPは4、HFO−1234ze(E)のGWPは6である。
空気調和装置100では、室外機1は屋外空間に設置され、中継機3は建物内の非空調対象空間に設置されている。強燃性冷媒を屋内で使うと、漏れた時の火災発生のリスクが大きく、危険であるが、屋外空間であれば、空間の容積が大きいため、冷媒が漏れた時に、冷媒濃度がLFLに到達する可能性は、屋内に比べれば小さい。そこで、室外機1の第二の冷媒循環回路Aに用いる第二の冷媒として、強燃性冷媒でありかつGWPが小さい(GWPが50以下等)冷媒、例えばプロパン、を使用し、中継機3の第一の冷媒循環回路Cに用いる第一の冷媒として、微燃性冷媒でありかつGWPが小さい(GWPが50以下等)冷媒、例えばHFO−1234yfまたはHFO−1234ze(E)、を用いるようにすると、安全でかつ地球の温暖化への影響が小さい、空気調和装置100を得ることができる。
第一の熱媒体と第二の熱媒体とは、同じ種類のものであっても、異なる種類のものであってもよく、たとえばブライン(不凍液)や水、ブラインと水の混合液、水と防食効果が高い添加剤の混合液等を用いることができる。したがって、空気調和装置100においては、第一の熱媒体が室内機2を介して室内空間7に漏洩したとしても、熱媒体に安全性の高いものを使用しているため安全性の向上に寄与することになる。また、室外機1と中継機3との間を、冷媒ではなく熱媒体を循環させているため、システム全体での冷媒量を少なくすることができ、第一の冷媒または/および第二の冷媒として、可燃性を示す冷媒を使用した場合でも、安全に使用できる。
また、ここまでは、第二の熱媒体として、運転中に二相変化もせず超臨界状態にもならない水や不凍液を使用する場合について説明を行ったが、第二の熱媒体としては、冷媒を使用することもでき、第一の冷媒や第二の冷媒と同様の種類の冷媒を使用することができる。第二の熱媒体として、冷媒を使用する場合は、ポンプ21cとして冷媒ポンプを使用する。ポンプ21cは、室外機1と中継機3との間を、温熱または冷熱を搬送するものであり、これはポンプ21cとして冷媒ポンプを使用した場合でも同様である。すなわち、圧縮機は、圧縮機の前後の圧力差が、所定値以上でないと動作に不具合が出る構造となっているが、ポンプ21cは、熱搬送媒体としての冷媒を搬送するものであり、ポンプ21cの前後で、あまり大きな圧力差が生じない状態で運転できる構造となっている。
また、冷媒は、液状態でもガス状態でもよく、また、第三の熱媒体間熱交換器13aおよび第二の熱媒体間熱交換器13bにおいては、第二の熱媒体が相変化をしても構わないし、超臨界状態であってもよいし、液状態のままあるいはガス状態のまま相変化をしない状態で使用してもよい。また、第二の熱媒体として、冷媒を使用する場合は、CO2等の自然冷媒やHFO−1234yf、HFO−1234ze(E)等のGWPが小さい冷媒を使用すると、漏れた場合の環境への影響が小さいシステムを得ることができ、より好ましい。なお、第一の熱媒体としても、冷媒を使用することもできるが、第一の熱媒体循環回路Dは、建物の内部の天井裏等に設置されているため、周囲に漏れた時の影響を考慮し、第一の熱媒体としては水または不凍液を使用する方が望ましい。
また、ここでは、室外機1と中継機3とを設置し、室外機1と中継機3とを熱媒体配管5aで接続する場合について説明した。しかし、空気調和装置100を設置する建物として、水道等の水源が完備しており、かつ、室外機1の設置場所の問題や室外機1から中継機3まで熱媒体配管5aを引き回すのが困難な場合等は、室外機1を設置せずに、水道等の水源を直接中継機3に接続し、第二の熱媒体として使用するようにしてもよい。また、第二の熱媒体を中継機3と冷却塔との間で循環させ、第二の熱媒体の放熱または吸熱を冷却塔で行うようにしてもよい。
ただし、この場合は、第二の熱媒体間熱交換器13bを流れる第二の熱媒体の温度は、水源によって決まり、第二の熱媒体の温度を調整することができない。そのため、水源の温度が変化すると、第一の冷媒循環回路Cの高圧および低圧が変動する。よって、室外機1を使用する場合に比べて、空気調和装置100としての動作は、多少不安定になるが、この場合でも、第一の冷媒循環回路Cおよび第一の熱媒体循環回路Dを用いて、空調対象空間の空気を冷却、加熱することはできる。
また、一般的に、熱源側熱交換器12および利用側熱交換器26a〜26dには、送風機が取り付けられており、送風により冷媒または熱媒体と空気との伝熱を促進させる場合が多いが、これに限るものではない。例えば、利用側熱交換器26a〜26dとしては放射を利用したパネルヒータのようなものも用いることができるし、熱源側熱交換器12としては、水や不凍液により熱を移動させる水冷式のタイプのものも用いることができ、放熱あるいは吸熱をできる構造のものであればどんなものでも用いることができる。
また、中継機3の第一の冷媒循環回路Cにおいては、圧縮機10bの吸入側にアキュムレータがない構成としたが、アキュムレータを備える構成としてもよい。
また、ここでは、利用側熱交換器26a〜26dが4つである場合を例に説明を行ったが、幾つ接続してもよい。
また、第一の熱媒体間熱交換器15a、第一の熱媒体間熱交換器15bが2つである場合を例に説明を行ったが、当然、これに限るものではなく、熱媒体を冷却または/および加熱できるように構成すれば、幾つ設置してもよい。
また、ポンプ21a、ポンプ21b、ポンプ21c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もよい。
また、第二の熱媒体を導通する熱媒体配管5aは、主に、屋外空間6に配置され、第一の熱媒体を導通する熱媒体配管5bは、主に、建物9内の空間に配置されている。寒冷地においては、冬には、屋外空間6の温度が下がり、第二の熱媒体が凍結する可能性があるため、第二の熱媒体として、ブライン等の不凍液を用いることが望ましい。一方、建物9内の空間の温度はあまり下がらないため、第一の熱媒体として、水等の第二の熱媒体よりも凍結温度が高く、粘度が小さい液体を用いることが望ましい。このようにすると、熱媒体配管5a内を流れる第二の熱媒体の凍結を防ぐことができ、第一の熱媒体が流れる熱媒体配管5bの長さを長くすることができる。
以上より、空気調和装置100によれば、室外から建物内に冷媒配管を引き入れずに、2本の熱媒体配管5a,5bで冷暖同時運転ができ、冷媒を使用する室外機1は屋外または機械室に、中継機3は建物内の非空調対象空間に設置することができ、冷媒が室内に漏れることはなく、中継機3内の冷媒量はあまり多くないため、可燃性冷媒使用時に中継機3から冷媒が漏れても、発火するまでの濃度には上がらず、安全に使用することができる。
実施の形態2.
図9は、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置(以下、空気調和装置100Aと称する)の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。図9に基づいて、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置100Aについて説明する。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。
空気調和装置100Aには、空気調和装置100に対して、第三の熱媒体流路切替装置29が、ポンプ21cの出口側に設置してある。また、第三の熱媒体間熱交換器13aをパイパスするバイパス配管5cが、第三の熱媒体流路切替装置29と第三の熱媒体間熱交換器13aの第三の熱媒体流路切替装置29とは反対側の第二の熱媒体流路との間を接続している。なお、第三の熱媒体流路切替装置29およびバイパス配管5cは、室外機1に収容されている。
本実施の形態2において、全冷房運転モード、全暖房運転モード、冷房主体運転モード、および、暖房主体運転モードにおいては、第三の熱媒体流路切替装置29は、バイパス配管5cへの流れを閉止し、第二の熱媒体間熱交換器13b(中継機3)へ第二の熱媒体が流れるような向きに切り替えられている。全冷房運転モード、全暖房運転モード、冷房主体運転モード、および、暖房主体運転モードにおけるその他の動作は実施の形態1と同じであるため、説明を省略する。
図10は、空気調和装置100Aの除霜運転モード時における冷媒および熱媒体の流れを示すシステム回路図である。この図10では、利用側熱交換器26aおよび利用側熱交換器26bで温熱負荷が発生している場合を例に除霜運転モードについて説明する。なお、図10では、太線で表された配管が冷媒および熱媒体の循環する配管を示している。また、図10では、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。図10に基づき、除霜運転モードの空気調和装置の動作につき説明する。
除霜運転モードとは、実施の形態1で説明した通り、全暖房運転モード時および暖房主体運転モード時に、熱源側熱交換器12の周囲に着霜が発生するため、その霜を解かすために行う運転のことである。
図10に示す暖房主体運転モードにおいて、第二の冷媒循環回路Aにおける第二の冷媒の動作は、実施の形態1と同じである。また、第一の冷媒循環回路Cにおける第一の冷媒の動作(停止状態)、および、第一の熱媒体循環回路Dにおける第一の熱媒体の動作も、実施の形態1と同一であり、異なるのは、第二の熱媒体循環回路Bにおける第二の熱媒体の動作のみである。
図10の除霜運転モード時において、第三の熱媒体流路切替装置29は、第二の熱媒体間熱交換器13b(中継機3)への流れを閉止し、バイパス配管5cへ第二の熱媒体が流れるような向きに切り替えられている。そのため、図10の第二の熱媒体循環回路Bにおいて、ポンプ21cを動作させ、ポンプ21cで吐出された第二の熱媒体は、第三の熱媒体流路切替装置29およびバイパス配管5cを通る。そして、第二の熱媒体は、第三の熱媒体間熱交換器13aへ流れ、その後、ポンプ21cに吸入される。
除霜運転モード時には、第二の冷媒循環回路Aにおいて、第二の冷媒は、第三の熱媒体間熱交換器13aをバイパスし、第三の熱媒体間熱交換器13aには流れないようになっている。しかし、第三の熱媒体間熱交換器13aの第二の絞り装置16cが設置されている一端と反対側の他端には、流路の閉止弁がついておらず、温度の低い第二の冷媒が第三の熱媒体間熱交換器13aの他端から第三の熱媒体間熱交換器13aの内部に流入する可能性がある。また、第二の絞り装置16cの内部にスラッジやゴミ等が溜まって、完全に流路が閉止する状態にならなかった場合等は、第三の熱媒体間熱交換器13aを介した第二の冷媒の流れができてしまう。
このようなことが起きると、第三の熱媒体間熱交換器13aの内部にて第二の熱媒体が凍結し、第三の熱媒体間熱交換器13aが凍結パンクを起こしてしまう。そこで、空気調和装置100Aでは、第三の熱媒体流路切替装置29およびバイパス配管5cを設け、除霜運転モード中に、第三の熱媒体間熱交換器13aに第二の熱媒体を循環させるようにする。そうすると、第三の熱媒体間熱交換器13aの内部での第二の熱媒体の凍結を防ぎ、第三の熱媒体間熱交換器13aの凍結パンクを防ぐことができ、安全にシステムを使用することができる。
なお、第三の熱媒体流路切替装置29およびバイパス配管5cを設けなくても、第二の熱媒体を、第三の熱媒体間熱交換器13a(室外機1)と第二の熱媒体間熱交換器13b(中継機3)との間で循環させても、第三の熱媒体間熱交換器13aの凍結パンクは防げる。しかし、第三の熱媒体間熱交換器13aは室外機1に収容されており、第二の熱媒体間熱交換器13bは室外機1とは離れた位置に設置されている中継機3に収容されている。そのため、室外機1と中継機3との間を第二の熱媒体を循環させると、ポンプ21cの動力が多大にかかってしまい、動力の無駄である。そのため、本実施の形態2のように構成すると、除霜運転モード時の第二の熱媒体は、室外機1の内部でのみ循環させることができ、第三の熱媒体間熱交換器13aの凍結パンクを防ぎながら、ポンプ21cの動力を少なくすることができ、省エネになる。
以上より、空気調和装置100Aによれば、空気調和装置100と同様の効果を奏するとともに、第三の熱媒体間熱交換器13aの凍結パンクを防ぎながら、ポンプ21cの動力を少なくすることができ、更に省エネ効果が得られる。
実施の形態3.
図11は、本発明の実施の形態3に係る空気調和装置(以下、空気調和装置100Bと称する)の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。図11に基づいて、本発明の実施の形態3に係る空気調和装置100Bについて説明する。なお、実施の形態3では実施の形態1、2との相違点を中心に説明し、実施の形態1、2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。
空気調和装置100Bには、空気調和装置100に対して、中継機3内の第一の冷媒循環回路Cの回路構成が、異なっている。具体的には、第一の冷媒流路切替装置27の代わりに、第一の冷媒流路切替装置27aおよび第一の冷媒流路切替装置27bが設置されている。また、圧縮機10bの吐出側の配管が第二の冷媒流路切替装置18に繋がる配管と第二の熱媒体間熱交換器13bに繋がる配管に分岐されている。そして、第一の冷媒循環回路Cの図示左側の冷媒回路と図示右側の冷媒回路が3本の冷媒配管4にて接続されている。
なお、第一の冷媒流路切替装置27aおよび第一の冷媒流路切替装置27bは、電磁弁や二方弁等の開閉を切り替える開閉弁を用いるが、流路の開閉が行えればどのようなものでもよいし、第一の冷媒流路切替装置27aと第一の冷媒流路切替装置27bとを一体に構成し、流路切替が同時に行えるようなものでもよい。
空気調和装置100Aが実行する運転モードには、空気調和装置100と同様に、全冷房運転モード、全暖房運転モード、冷房主体運転モード、および、暖房主体運転モードがある。以下に、各運転モードについて、第一の冷媒循環回路Cにおける第一の冷媒の流れについて説明する。その他の第二の冷媒循環回路A、第二の熱媒体循環回路B、および、第一の熱媒体循環回路Dの動作は実施の形態と同一であり、説明を省略する。
[全冷房運転モード]
図12は、空気調和装置100の全冷房運転モード時における冷媒および熱媒体の流れを示すシステム回路図である。この図12では、利用側熱交換器26aおよび利用側熱交換器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12では、太線で表された配管が冷媒および熱媒体の流れる配管を示している。また、図12では、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・低圧の第一の冷媒が圧縮機10b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10bから吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第一の冷媒流路切替装置27bを介して凝縮器として作用する第二の熱媒体間熱交換器13bに流入する。そして、第二の熱媒体間熱交換器13bで第二の熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、高圧液冷媒となる。このとき、第二の熱媒体間熱交換器13bにおいて、第二の熱媒体の流れ方向と第一の冷媒の流れ方向とは対向流となるように、流路が構成されている。
第二の熱媒体間熱交換器13bから流出した高圧液冷媒は、分岐され、第一の絞り装置16aおよび第一の絞り装置16bで膨張させられて、低温・低圧の二相冷媒となる。この二相冷媒は、蒸発器として作用する第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bのそれぞれに流入し、第一の熱媒体循環回路Dを循環する第一の熱媒体から吸熱することで、第一の熱媒体を冷却しながら、低温・低圧のガス冷媒となる。このとき、第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bにおいて、第一の冷媒の流れ方向と第一の熱媒体の流れ方向とは並行流となるように、流路が構成されている。
そして、第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bから流出したガス冷媒は、第二の冷媒流路切替装置18aおよび第二の冷媒流路切替装置18bを経由した後に合流され、圧縮機10bへ再度吸入される。このとき、第一の冷媒流路切替装置27aは閉、第一の冷媒流路切替装置27bは開となっている。
[全暖房運転モード]
図13は、空気調和装置100Bの全暖房運転モード時における冷媒および熱媒体の流れを示すシステム回路図である。この図13では、利用側熱交換器26aおよび利用側熱交換器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13では、太線で表された配管が冷媒および熱媒体の流れる配管を示している。また、図13では、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・低圧の第一の冷媒が圧縮機10b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10bから吐出された高温・高圧のガス冷媒は、分岐されて第二の冷媒流路切替装置18aおよび第二の冷媒流路切替装置18bを通って、凝縮器として作用する第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bに流入する。
第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bに流入した高温・高圧のガス冷媒は、第一の熱媒体循環回路Dを循環する第一の熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、高圧の液冷媒となる。このとき、第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bにおいて、第一の冷媒の流れ方向と第一の熱媒体の流れ方向とは対向流となるように、流路が構成されている。
第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第一の熱媒体間熱交換器15bから流出した液冷媒は、第一の絞り装置16aおよび第一の絞り装置16bで膨張させられて、低温・低圧の二相冷媒となった後に合流される。合流された低温・低圧の二相冷媒は、蒸発器として作用する第二の熱媒体間熱交換器13bに流入する。そして、第二の熱媒体間熱交換器13bに流入した冷媒は、第二の熱媒体循環回路Bを流れる第二の熱媒体から吸熱して、低温・低圧のガス冷媒となり、第一の冷媒流路切替装置27aを介して圧縮機10bへ再度吸入される。このとき、第二の熱媒体間熱交換器13bにおいて、第一の冷媒の流れ方向と第二の熱媒体の流れ方向とは並行流となるように、流路が構成されている。また、第一の冷媒流路切替装置27aは開、第一の冷媒流路切替装置27bは閉となっている。
[冷房主体運転モード]
図14は、空気調和装置100Bの冷房主体運転モード時における冷媒および熱媒体の流れを示すシステム回路図である。この図14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14では、太線で表された配管が冷媒および熱媒体の流れる配管を示している。また、図14では、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・低圧の第一の冷媒が圧縮機10b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10bから吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第一の冷媒流路切替装置27bを介して第一の凝縮器として作用する第二の熱媒体間熱交換器13bに流入する冷媒と、第二の冷媒流路切替装置18bを通って、第二の凝縮器として作用する第一の熱媒体間熱交換器15bに流入する冷媒とに分岐される。
そして、第一の冷媒流路切替装置27bを介して第一の凝縮器として作用する第二の熱媒体間熱交換器13bに流入した冷媒は、第二の熱媒体間熱交換器13bで第二の熱媒体に放熱しながら凝縮し、高圧液冷媒となる。このとき、第二の熱媒体間熱交換器13bにおいて、第二の熱媒体の流れ方向と第一の冷媒の流れ方向とは対向流となるように、流路が構成されている。
また、圧縮機10bの吐出側で分岐され、第二の冷媒流路切替装置18bを通って、第二の凝縮器として作用する第一の熱媒体間熱交換器15bに流入した高圧ガス冷媒は、第一の熱媒体循環回路Dを循環する第一の熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、液冷媒となる。このとき、第一の熱媒体間熱交換器15bにおいて、第一の冷媒の流れ方向と第一の熱媒体の流れ方向とは対向流となるように、流路が構成されている。
熱媒体間熱交換器15bから流出した液冷媒は、全開状態の第一の絞り装置16bを通った後、第二の熱媒体間熱交換器13bから流出した高圧液冷媒と合流する。合流した液冷媒は、第一の絞り装置16aにて絞られて低圧二相冷媒になり、蒸発器として作用する第一の熱媒体間熱交換器15aに流入する。第一の熱媒体間熱交換器15aに流入した低圧二相冷媒は、第一の熱媒体循環回路Dを循環する第一の熱媒体から吸熱することで、第一の熱媒体を冷却しながら、低圧のガス冷媒となる。このとき、第一の熱媒体間熱交換器15aにおいて、第一の冷媒の流れ方向と第一の熱媒体の流れ方向とは並行流となるように、流路が構成されている。
そして、第一の熱媒体間熱交換器15aから流出したガス冷媒は、第二の冷媒流路切替装置18aを介して、圧縮機10bへ再度吸入される。このとき、第一の冷媒流路切替装置27aは閉、第一の冷媒流路切替装置27bは開となっており、第一の絞り装置16bは全開、第一の絞り装置16aは、熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35aで検出された温度と熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35bで検出された温度との差として得られるスーパーヒート(過熱度)が一定になるように開度が制御される。なお、第一の絞り装置16aは、高圧冷媒圧力検出装置38bで検出された圧力を飽和温度に換算した値と熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35dで検出された温度との差として得られるサブクール(過冷却度)が一定になるように開度を制御してもよい。
[暖房主体運転モード]
図15は、空気調和装置100Bの暖房主体運転モード時における冷媒および熱媒体の流れを示すシステム回路図である。この図15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15では、太線で表された配管が冷媒および熱媒体の流れる配管を示している。また、図15では、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・低圧の第一の冷媒が圧縮機10b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10bから吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第二の冷媒流路切替装置18bを通って凝縮器として作用する第一の熱媒体間熱交換器15bに流入する。第一の熱媒体間熱交換器15bに流入したガス冷媒は、第一の熱媒体循環回路Dを循環する第一の熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、液冷媒となる。このとき、第一の熱媒体間熱交換器15bにおいて、第一の冷媒の流れ方向と第一の熱媒体の流れ方向とは対向流となるように、流路が構成されている。
第一の熱媒体間熱交換器15bから流出した液冷媒は、第一の絞り装置16bで膨張させられて低圧二相冷媒となった後、全開状態の第一の絞り装置16aを介して蒸発器として作用する第一の熱媒体間熱交換器15aに流入する冷媒と、蒸発器として作用する第二の熱媒体間熱交換器13bに流入する冷媒と、に分岐される。全開状態の第一の絞り装置16aを介して蒸発器として作用する第一の熱媒体間熱交換器15aに流入した低圧二相冷媒は、第一の熱媒体循環回路Dを循環する熱媒体から吸熱することで蒸発し、第一の熱媒体を冷却して、低温・低圧のガス冷媒となる。一方、第二の熱媒体間熱交換器13bに流入した冷媒は、第二の熱媒体循環回路Bを循環する第二の熱媒体から吸熱して、低温・低圧のガス冷媒となる。
そして、第一の熱媒体間熱交換器15aから流出した低温・低圧のガス冷媒は、第二の冷媒流路切替装置18aを通った後、第二の熱媒体間熱交換器13bから流出し、第一の冷媒流路切替装置27aを通った低温・低圧のガス冷媒と合流し、圧縮機10bへ再度吸入される。このとき、第一の熱媒体間熱交換器15aおよび第二の熱媒体間熱交換器13bにおいては、冷媒の流れ方向と熱媒体の流れ方向とは並行流となるように、流路が構成されている。
また、このとき、第一の冷媒流路切替装置27aは開、第一の冷媒流路切替装置27bは閉となっており、第一の絞り装置16aは全開、第一の絞り装置16bは、高圧冷媒圧力検出装置38bで検出された圧力を飽和温度に換算した値と熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置35dで検出された温度との差として得られるサブクール(過冷却度)が一定になるように開度を制御する。
なお、空気調和装置100Bの構成では、第二の熱媒体間熱交換器13bに流れる冷媒の流量と第一の熱媒体間熱交換器15aに流れる冷媒の流量とは、動的に制御することはできず、配管の流動抵抗等で決まる。そこで、第二の熱媒体間熱交換器13bの入口側冷媒流路に、別の絞り装置(図示せず)をさらに備えるようにすると、この絞り装置と第一の絞り装置16aとの双方を制御して、第二の熱媒体間熱交換器13bに流れる冷媒の流量と第一の熱媒体間熱交換器15aに流れる冷媒の流量とを調整することができ、熱媒体間熱交換器をより有効に活用できる。
以上より、空気調和装置100Bの構成を採用しても、空気調和装置100と同様の効果を奏することが可能になる。また、空気調和装置100Bに、実施の形態2で説明した構成を追加採用してもよい。こうすれば、第三の熱媒体間熱交換器13aの凍結パンクを防ぎながら、ポンプ21cの動力を少なくすることができ、更に省エネ効果が得られることになる。
1 室外機、2 室内機、2a 室内機、2b 室内機、2c 室内機、2d 室内機、3 中継機、3a 中継機、3b 中継機、4 冷媒配管、4a 冷媒配管、4b 冷媒配管、4c 冷媒配管、5a 熱媒体配管(第二の熱媒体配管)、5b 熱媒体配管(第一の熱媒体配管)、5c バイパス配管、6 屋外空間、7 室内空間、8 空間、9 建物、10a 圧縮機(第二の圧縮機)、10b 圧縮機(第一の圧縮機)、11 第三の冷媒流路切替装置、12 熱源側熱交換器、13a 第三の熱媒体間熱交換器、13b 第二の熱媒体間熱交換器、14 バイパス流量調整装置、15 第一の熱媒体間熱交換器、15a 第一の熱媒体間熱交換器、15b 第一の熱媒体間熱交換器、16 第一の絞り装置、16a 第一の絞り装置、16b 第一の絞り装置、16c 第二の絞り装置、17 開閉装置、17a 開閉装置、17b 開閉装置、18 第二の冷媒流路切替装置、18a 第二の冷媒流路切替装置、18b 第二の冷媒流路切替装置、21 ポンプ、21a ポンプ、21b ポンプ、21c ポンプ、22 第一の熱媒体流路切替装置、22a 第一の熱媒体流路切替装置、22b 第一の熱媒体流路切替装置、22c 第一の熱媒体流路切替装置、22d 第一の熱媒体流路切替装置、23 第二の熱媒体流路切替装置、23a 第二の熱媒体流路切替装置、23b 第二の熱媒体流路切替装置、23c 第二の熱媒体流路切替装置、23d 第二の熱媒体流路切替装置、24a 逆止弁、24b 逆止弁、24c 逆止弁、24d 逆止弁、25 第一の熱媒体流量調整装置、25a 第一の熱媒体流量調整装置、25b 第一の熱媒体流量調整装置、25c 第一の熱媒体流量調整装置、25d 第一の熱媒体流量調整装置、26 利用側熱交換器、26a 利用側熱交換器、26b 利用側熱交換器、26c 利用側熱交換器、26d 利用側熱交換器、27 第一の冷媒流路切替装置、27a 第一の冷媒流路切替装置、27b 第一の冷媒流路切替装置、28 第二の熱媒体流量調整装置、29 第三の熱媒体流路切替装置、31 熱媒体間熱交換器出口温度検出装置、31a 熱媒体間熱交換器出口温度検出装置、31b 熱媒体間熱交換器出口温度検出装置、31c 熱媒体間熱交換器出口温度検出装置、32 熱源側熱交換器出口冷媒温度検出装置、33a 熱媒体間熱交換器温度検出装置、33b 熱媒体間熱交換器温度検出装置、34 利用側熱交換器出口温度検出装置、34a 利用側熱交換器出口温度検出装置、34b 利用側熱交換器出口温度検出装置、34c 利用側熱交換器出口温度検出装置、34d 利用側熱交換器出口温度検出装置、35 熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置、35a 熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置、35b 熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置、35c 熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置、35d 熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置、35e 熱媒体間熱交換器冷媒温度検出装置、36 圧縮機吸入冷媒温度検出装置、37a 低圧冷媒圧力検出装置、37b 低圧冷媒圧力検出装置、38a 高圧冷媒圧力検出装置、38b 高圧冷媒圧力検出装置、50 制御装置(第二の制御装置)、60 制御装置(第一の制御装置)、70 通信線、100 空気調和装置、100A 空気調和装置、100B 空気調和装置、A 第二の冷媒循環回路、B 第二の熱媒体循環回路、C 第一の冷媒循環回路、D 第一の熱媒体循環回路。

Claims (13)

  1. 第一の圧縮機と、第一の冷媒流路切替装置と、第二の冷媒流路切替装置と、複数の第一の熱媒体間熱交換器の冷媒流路と、二相変化または超臨界状態になる第一の冷媒を減圧する複数の第一の絞り装置と、第二の熱媒体間熱交換器の冷媒流路と、を内部に前記第一の冷媒が流通する第一の冷媒配管で接続して第一の冷媒循環回路を構成し、
    前記複数の第一の熱媒体間熱交換器の熱媒体流路と、複数の第一の熱媒体送出装置と、空調対象空間の空気を加熱または冷却する複数の利用側熱交換器と、前記複数の利用側熱交換器の熱媒体流路の入口および出口のそれぞれに設置され、温熱または冷熱を搬送する第一の熱媒体の流路を切り替える複数の第一の熱媒体流路切替装置と、を内部に前記第一の熱媒体が流通する第一の熱媒体配管で接続して第一の熱媒体循環回路を構成し、
    前記第二の熱媒体間熱交換器の熱媒体流路と、第三の熱媒体間熱交換器の熱媒体流路と、第二の熱媒体送出装置と、を内部に温熱または冷熱を搬送する第二の熱媒体が流通する第二の熱媒体配管で接続して第二の熱媒体循環回路を構成し、
    第二の圧縮機と、第三の冷媒流路切替装置と、前記第三の熱媒体間熱交換器の冷媒流路と、二相変化または超臨界状態になる第二の冷媒を減圧する第二の絞り装置と、熱源側熱交換器と、を内部に前記第二の冷媒が流通する第二の冷媒配管で接続して第二の冷媒循環回路を構成し、
    前記第二の圧縮機、前記第三の冷媒流路切替装置、前記第三の熱媒体間熱交換器、前記第二の絞り装置、および、前記熱源側熱交換器は、室外機に収容され、
    前記第一の圧縮機、前記第一の冷媒流路切替装置、前記第二の冷媒流路切替装置、前記複数の第一の熱媒体間熱交換器、前記複数の第一の絞り装置、前記第二の熱媒体間熱交換器、前記複数の第一の熱媒体送出装置、および、前記複数の第一の熱媒体流路切替装置は、中継機に収容され、
    前記利用側熱交換器は室内機に収容され、
    前記室内機は、空調対象空間の空気を空調可能な位置に設置され、
    前記中継機は、前記空調対象空間とは別の位置である非空調対象空間に設置可能であり、
    前記室外機は、屋外空間または屋外空間に繋がる空間に設置され、
    前記第一の熱媒体と前記第二の熱媒体とは、互いに交じり合わないように前記第一の熱媒体循環回路および前記第二の熱媒体循環回路を構成し、
    前記第一の冷媒と前記第二の冷媒とは、互いに交じり合わないように前記第一の冷媒循環回路および前記第二の冷媒循環回路を構成し、
    前記中継機は、前記第一の冷媒の蒸発熱または凝縮熱にて、前記第二の熱媒体から吸熱または放熱し、
    前記室外機は、前記第二の冷媒の凝縮熱または蒸発熱にて、前記第二の熱媒体に放熱または吸熱し、
    前記第一の冷媒の蒸発熱または凝縮熱にて、一部の前記第一の熱媒体間熱交換器で前記第一の熱媒体を冷却する冷却運転と、残りの前記第一の熱媒体間熱交換器で前記第一の熱媒体を加熱する加熱運転と、を同時に行い、前記第一の熱媒体の温熱または/および前記第一の熱媒体の冷熱を、前記複数の室内機に振り分け可能にしており、
    前記中継機の内部または近辺に第一の制御装置を備え、
    前記室外機の内部または近辺に第二の制御装置を備え、
    前記第二の熱媒体送出装置を前記第二の制御装置に接続し、
    前記第一の制御装置と前記第二の制御装置とを有線または無線の信号線で接続し、
    前記第二の熱媒体間熱交換器の熱媒体流路の入口側または/および前記第二の熱媒体間熱交換器の熱媒体流路の出口側に第一の熱媒体温度検出装置を備え、
    前記第二の熱媒体循環回路に、開度が調整可能な第二の熱媒体流量調整装置を備え、
    前記第一の制御装置と前記第二の制御装置との間で、前記第一の熱媒体温度検出装置の検出温度または前記第一の熱媒体温度検出装置の検出温度から演算される値を送受信することにより、前記第二の熱媒体送出装置の回転数の制御を行い、
    前記第二の熱媒体流量調整装置の開度を制御することにより、前記第二の熱媒体間熱交換器に循環する前記第二の熱媒体の流量を調整し、それに応じて前記第二の熱媒体送出装置の回転数を変化させ、
    前記第一の制御装置と前記第二の制御装置との間で、少なくとも前記第二の熱媒体流量調整装置の開度に係る情報を送受信することにより、
    前記第二の熱媒体流量調整装置の開度が全開開度に近づくように、前記第二の熱媒体送出装置の回転数を制御する
    空気調和装置。
  2. 前記第一の冷媒循環回路には、前記第一の冷媒としてGWPが50以下でかつ弱燃性でかつ燃焼速度が10cm/s以下の冷媒を使用する
    ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。
  3. 前記第一の冷媒循環回路には、前記第一の冷媒の種類がR−32の場合は1.8kg以下、前記第一の冷媒の種類がHFO−1234yfの場合は1.7kg以下の冷媒量が封入されている
    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。
  4. 前記第二の冷媒循環回路には、前記第二の冷媒としてGWPが50以下でかつ強燃性の冷媒を使用する
    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。
  5. 前記第一の冷媒循環回路には、前記第一の冷媒の種類がプロパンであり、0.15(kg)以下の冷媒量が封入されている
    ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  6. 前記第一の熱媒体を加熱する第一の熱媒体間熱交換器にて加熱された前記第一の熱媒体の温度は、前記第二の熱媒体の温度よりも高く、
    前記第一の熱媒体を冷却する第一の熱媒体間熱交換器にて冷却された前記第一の熱媒体の温度は前記第二の熱媒体の温度よりも低い
    ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  7. 前記第二の熱媒体の温度は、
    10℃以上であり、かつ、40℃以下である
    ことを特徴とする請求項に記載の空気調和装置。
  8. 前記第二の絞り装置の一端と前記第三の熱媒体間熱交換器の冷媒流路の一端とを接続し、前記第二の絞り装置の他端と前記熱源側熱交換器とを接続する配管のいずれかの位置と、前記第三の熱媒体間熱交換器の他端が接続される配管のいずれかの位置との間を接続する第一のバイパス配管を有する
    ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  9. 前記熱源側熱交換器を流出した第二の冷媒を、前記第三の熱媒体間熱交換器に流さずに、前記第一のバイパス配管を介して、前記第三の熱媒体間熱交換器の他端に導く除霜運転を有する
    ことを特徴とする請求項に記載の空気調和装置。
  10. 前記熱源側熱交換器を除霜している間、前記第一の熱媒体を循環させ、前記室内機で、冷房運転および/または暖房運転を行うことができる
    ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  11. 前記第三の熱媒体間熱交換器の熱媒体流路の入口側の流路のいずれかの位置と、前記第三の熱媒体間熱交換器の熱媒体流路の出口側の流路のいずれかの位置と、を接続する第二のバイパス配管を、前記室外機に有する
    ことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  12. 前記除霜運転時は、前記第三の熱媒体間熱交換器を流出した第二の熱媒体を、前記第二のバイパス配管を介して、前記第三の熱媒体間熱交換器に流入させる
    ことを特徴とする請求項9に従属する請求項11に記載の空気調和装置。
  13. 前記第二の熱媒体として不凍液を使用し、前記第一の熱媒体として第二の熱媒体よりも粘度が小さい液体を使用する
    ことを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載の空気調和装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4283217A3 (en) * 2022-05-24 2024-01-10 Carrier Corporation Heat pump system and control method thereof

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9732992B2 (en) * 2011-01-27 2017-08-15 Mitsubishi Electric Corporation Air-conditioning apparatus for preventing the freezing of non-azeotropic refrigerant
US9933192B2 (en) * 2012-12-20 2018-04-03 Mitsubishi Electric Corporation Air-conditioning apparatus
CN103759455B (zh) * 2014-01-27 2015-08-19 青岛海信日立空调系统有限公司 热回收变频多联式热泵系统及其控制方法
GB2552084B (en) 2014-01-29 2018-08-01 Illinois Tool Works A locker system
WO2017187618A1 (ja) * 2016-04-28 2017-11-02 三菱電機株式会社 冷凍サイクル装置
CN110325806A (zh) * 2016-10-05 2019-10-11 江森自控科技公司 用于hvac&r系统的热泵
WO2018096580A1 (ja) * 2016-11-22 2018-05-31 三菱電機株式会社 冷凍サイクル装置
US10352605B2 (en) * 2017-02-14 2019-07-16 Heatcraft Refrigerator Products, LLC Cooling system with intermediate heat exchange fluid loop
US11585578B2 (en) * 2017-07-07 2023-02-21 Mitsubishi Electric Corporation Refrigeration cycle apparatus
US11105539B2 (en) 2017-12-01 2021-08-31 Johnson Controls Technology Company Heating, ventilation, and air conditioning system with primary and secondary heat transfer loops
CN108317769B (zh) * 2018-01-04 2019-12-13 山东科技大学 一种热电协同蓄能式吸收-吸附复叠多效制冷系统
EP3751213A4 (en) * 2018-02-07 2021-02-17 Mitsubishi Electric Corporation AIR CONDITIONING CONTROL SYSTEM AND AIR CONDITIONING CONTROL PROCEDURES
CN113661364B (zh) * 2019-04-18 2023-03-10 三菱电机株式会社 空气调节装置的控制装置、室外机、中继机、热源机以及空气调节装置
WO2021065944A1 (ja) * 2019-09-30 2021-04-08 ダイキン工業株式会社 空気調和装置
JP7233568B2 (ja) * 2019-11-29 2023-03-06 三菱電機株式会社 空気調和システムおよびその制御方法
US20220397318A1 (en) * 2020-01-09 2022-12-15 Mitsubishi Electric Corporation Air Conditioning Apparatus
WO2021224956A1 (ja) * 2020-05-07 2021-11-11 三菱電機株式会社 熱媒体変換装置
WO2024029482A1 (ja) * 2022-08-05 2024-02-08 パナソニックIpマネジメント株式会社 冷凍装置
WO2024089797A1 (ja) * 2022-10-26 2024-05-02 三菱電機株式会社 空気調和装置

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5889766U (ja) 1981-12-10 1983-06-17 三洋電機株式会社 恆温装置
JPH07111288B2 (ja) * 1985-09-20 1995-11-29 株式会社日立製作所 空気調和機
JPH0311632Y2 (ja) * 1987-04-06 1991-03-20
JPH05280818A (ja) 1992-04-01 1993-10-29 Matsushita Refrig Co Ltd 多室冷暖房装置
JPH0682110A (ja) * 1992-09-01 1994-03-22 Matsushita Refrig Co Ltd 多室冷暖房装置
JPH06337138A (ja) * 1993-05-27 1994-12-06 Matsushita Refrig Co Ltd 多室冷暖房装置
JP3414825B2 (ja) * 1994-03-30 2003-06-09 東芝キヤリア株式会社 空気調和装置
JP3408022B2 (ja) * 1995-06-13 2003-05-19 三洋電機株式会社 冷凍装置
JP3654702B2 (ja) * 1996-03-29 2005-06-02 松下電器産業株式会社 冷凍サイクル装置
JP2000257800A (ja) * 1999-03-09 2000-09-19 Kamui Sangyo Kk 液体循環装置
US6360553B1 (en) * 2000-03-31 2002-03-26 Computer Process Controls, Inc. Method and apparatus for refrigeration system control having electronic evaporator pressure regulators
JP2001289465A (ja) 2000-04-11 2001-10-19 Daikin Ind Ltd 空気調和装置
JP4123829B2 (ja) 2002-05-28 2008-07-23 三菱電機株式会社 冷凍サイクル装置
US20040031280A1 (en) * 2002-08-14 2004-02-19 Delaware Capital Formation, Inc. Refrigeration system
JP2005140444A (ja) 2003-11-07 2005-06-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 空気調和機およびその制御方法
JP2006242441A (ja) 2005-03-02 2006-09-14 Mitsubishi Electric Corp 空気調和装置
KR20080035173A (ko) 2006-10-18 2008-04-23 삼성전자주식회사 공기조화기 및 그 제어방법
US20090065596A1 (en) * 2007-05-09 2009-03-12 Johnson Controls Technology Company Systems and methods for increasing building space comfort using wireless devices
JP4325714B2 (ja) * 2007-09-28 2009-09-02 ダイキン工業株式会社 冷凍装置
DE102008019878A1 (de) * 2008-04-21 2009-10-22 Friedhelm Meyer Verfahren und Vorrichtung zum Abführen der Abwärme von Kälteanlagen
US8631666B2 (en) * 2008-08-07 2014-01-21 Hill Phoenix, Inc. Modular CO2 refrigeration system
JP2010049998A (ja) 2008-08-22 2010-03-04 Mitsubishi Chemicals Corp コンセント及び電源供給切替装置
US9587843B2 (en) 2008-10-29 2017-03-07 Mitsubishi Electric Corporation Air-conditioning apparatus and relay unit
JP5242434B2 (ja) * 2009-01-30 2013-07-24 パナソニック株式会社 液体循環式暖房システム
US8881548B2 (en) * 2009-05-08 2014-11-11 Mitsubishi Electric Corporation Air-conditioning apparatus
JP5387235B2 (ja) * 2009-08-28 2014-01-15 パナソニック株式会社 ヒートポンプ式温水暖房装置
US9360226B2 (en) * 2009-12-28 2016-06-07 Daikin Industries, Ltd. Heat pump system
WO2012042573A1 (ja) * 2010-09-30 2012-04-05 三菱電機株式会社 空気調和装置
KR101203579B1 (ko) * 2010-11-05 2012-11-21 엘지전자 주식회사 공조 겸용 급탕 장치 및 그 운전방법
WO2012077156A1 (ja) * 2010-12-07 2012-06-14 三菱電機株式会社 ヒートポンプ装置
KR20120136889A (ko) * 2011-06-10 2012-12-20 삼성전자주식회사 히트 펌프 보일러 및 히트 펌프 보일러 제어 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4283217A3 (en) * 2022-05-24 2024-01-10 Carrier Corporation Heat pump system and control method thereof

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