JP6188948B2 - 空気調和装置 - Google Patents

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Description

本発明は、複数台の室内機を接続し、各室内機毎に冷暖房を選択的に、または同時に行うことができる空気調和装置に関する。
従来の冷凍サイクル(ヒートポンプサイクル)を利用した空気調和装置では、圧縮機、熱源機側熱交換器を有する熱源機側ユニット(熱源機、室外機など)と流量制御装置(膨張弁など)、室内機側熱交換器を有する負荷側ユニット(室内機など)とを冷媒配管により接続し、冷媒を循環させる冷媒回路を構成している。そして、室内機側熱交換器において、冷媒が蒸発、凝縮する際に、熱交換対象となる空調対象空間の空気から吸熱、放熱することを利用し、冷媒回路における冷媒に係る圧力、温度等を変化させながら空気調和を行っている。
ここで、例えば、室内機に供え付けられたリモコンの設定温度と室内機周辺の気温とに応じて、複数の室内機において、それぞれ冷房、暖房を自動的に判断し、室内機ごとに冷房、暖房を行うことができる冷暖房同時運転(冷暖房混在運転)が可能な空気調和装置があった(例えば、特許文献1参照)。
また、熱源機側熱交換器に供給する熱媒体の入口温度と圧縮機の周波数から、予め定められた関係によって熱媒体の出口温度の目標値を求め、この目標値に合わせて熱媒体搬送器(例えば水ポンプ)の周波数を制御する空気調和装置があった(例えば、特許文献2参照)。
特許第2522361号公報 特許第4832960号公報
従来、熱交換器の容量制御において、熱交換器の熱交換容量であるコンダクタンス(AK値=伝熱面積A[m]×熱通過率K[W/m])を低下させる方法として、空気熱交換器であればファン風量を低下させたり、熱交分割を行うことで伝熱面積Aを低下させたり、熱交換器に流れる冷媒をバイパスして容量制御を行う冷媒回路が提案されている。
また、特許文献1に記載の冷暖房混在運転可能な空調機では、室内機間で熱回収運転となるため、冷房と暖房の空調負荷比率がほぼ同等であり、完全熱回収運転を行う場合は、室外熱交換器での熱交換量を低減する必要がある。つまり、熱回収運転での空調機の快適性および省エネ性を向上するには、冷房主体運転であれば、放熱量ゼロに近づける必要があり、暖房主体運転では吸熱量をゼロに近づける必要がある。
しかしながら、圧縮機の機器信頼性上、圧縮比を所定値以上(例えば2以上)に確保する必要があるため、冷房運転時であれば、低外気もしくは低圧縮機運転容量での運転では、AK値を低下させる必要がある。しかし、空気熱交換器であれば、室外機の電子基盤冷却のために室外ファンを一定以上に確保する必要があり、水熱交換器であれば、孔食のため水流速を一定以上に保つ必要がある。そのため、AK値を所望のAK値まで低下させることができず、冷凍サイクルの低圧が低下する。冷房時は、室内機の凍結防止のため蒸発温度を0℃以上に確保する必要があるが、低圧が低下した場合は、室内機の凍結防止のため機器を停止する必要があり、機器の発停が頻発し、室内の快適性や、省エネ性が悪化するという課題があった。
また、特許文献2に記載の空気調和装置では、圧縮機の周波数に応じて熱媒体搬送器の周波数を制御するため、利用側熱交換器容量の変化等、冷媒系統側の過渡的な変化に追従して熱媒体搬送器の周波数が変化し、熱媒体系統側の運転の安定に時間がかかる。また、冷暖房混在運転時に利用側熱交換器容量は高いが冷房と暖房の運転容量が同等な場合、熱源機側熱交換器へ供給する熱媒体流量を低減させることができるが、圧縮機周波数が高いため熱媒体搬送機の周波数を高くし省エネ性を悪化させるという課題があった。
本発明は、上記のような課題に対処するためになされたもので、熱源機側熱交換器と利用側熱交換器との間で冷媒を循環させて行う冷暖房同時運転中、冷房運転もしくは暖房運転を行っている利用側熱交換器が複数存在する場合であっても安定した制御を行うことができ、かつ利用側熱交換器容量に応じて、冷媒と熱交換を行う熱源機側熱交換器に供給する熱媒体流量を制御することで、熱媒体供給に伴う消費電力を低減し高効率な空気調和装置を提供することを目的とするものである。
本発明に係る空気調和装置は、
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
前記冷媒と前記冷媒とは異なる熱媒体との間で熱交換する熱源機側熱交換器と、
前記冷媒と周囲の利用媒体との間で熱交換する複数の利用側熱交換器と、
前記熱源機側熱交換器と、前記複数の利用側熱交換器との間に設けられ、前記複数の利用側熱交換器の一部を冷房運転に切り換え、前記複数の利用側熱交換器の一部を暖房運転に切り換える中継機と、
前記熱源機側熱交換器に供給する前記熱媒体の流量を調整可能な熱媒体システムとして、少なくとも1系統の熱媒体搬送器、熱媒体流量調整器、および熱媒体流量制御装置を備え、
前記圧縮機と前記熱源機側熱交換器が熱源機に配置され、前記利用側熱交換器が室内機に配置され、
制御指令に応じて、前記複数の利用側熱交換器のそれぞれを前記冷房運転と前記暖房運転とに切り換え、冷暖房同時運転を行う空気調和装置であって、
前記熱源機側熱交換器には、前記複数の利用側熱交換器の総冷房容量と総暖房容量との比率に応じて前記冷媒が流され、
前記熱媒体流量制御装置が、前記複数の利用側熱交換器の総冷房容量と総暖房容量、および前記熱源機側熱交換器の総運転容量を基に、前記熱源機側熱交換器に供給する前記熱媒体流量を制御するように構成されており、
前記熱媒体流量制御装置は、前記熱源機によって定められた前記熱媒体の下限流量である下限値と、前記熱媒体流量調整器の最大開度に対応した流量である上限値との間で前記熱媒体流量を制御し、
前記下限値は、前記熱媒体流量調整器の特性に応じて選択できるように複数設定されている
本発明に係る空気調和装置によれば、冷暖房同時運転中、冷房運転もしくは暖房運転を行っている利用側熱交換器が複数存在する場合であっても、快適性を保つことができる。また、熱媒体流量制御装置が、前記複数の利用側熱交換器の総冷房容量と総暖房容量、および前記熱源機側熱交換器の総運転容量に基づき熱源機に供給される熱媒体流量を制御することで、利用側熱交換器容量に応じて熱媒体流量を低減し、熱媒体搬送器(例えば水ポンプ)の消費電力も低減することができる。したがって、この構成により、高効率な冷暖房同時運転を実施することができるという効果を有する。
本発明の実施の形態1における空気調和装置の構成例を示す図である。 本発明の実施の形態1における冷暖房同時運転であって、冷房主体の場合の運転状態を説明する空気調和装置1の構成例を示す図である。 本発明の実施の形態1における冷暖房同時運転であって、暖房主体の場合の運転状態を説明する空気調和装置1の構成例を示す図である。 本発明の実施の形態1の冷房時における切換弁125のCV値と第4の流量調整器122の開度比との関係の一例を示す図である。 本発明の実施の形態2における熱媒体流量調整制御のフローチャートの一例を説明する図である。 本発明の実施の形態2における熱媒体流量調整状態の4つのパターンの一例を説明する図である。 本発明の実施の形態2における利用側熱交換器容量と熱源機側熱交換器に供給される熱媒体必要流量の関係の一例を説明する図である。 本発明の実施の形態3における熱媒体流量調整制御のフローチャートの一例を説明する図である。 本発明の実施の形態3における熱媒体流量調整制御のフローチャートの別の一例を説明する図である。 本発明の実施の形態3における熱媒体流量調整状態の4つのパターンの一例を説明する図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1における空気調和装置1の構成例を示す図である。図1に示すように、空気調和装置1は、熱源機A、中継機B、室内機C、室内機Dを備え、四方弁102及び逆止弁118〜121等を用い、空気調和装置1内に、冷房用冷凍サイクルと、暖房用冷凍サイクルとを形成し、冷媒を循環させて冷暖房同時運転を行う。
冷暖房同時運転時に冷房運転容量と暖房運転容量が変化した場合には、熱源機A側では、圧力検出手段126,127で検出される圧力、温度検出手段128,129で検出される熱源機の温度を制御することで、各室内機C,Dに設けられた個々の利用側熱交換器105c,105d(まとめて利用側熱交換器105と称する場合もある)に流入する冷媒の温度を一定範囲内に保つ。
この結果、冷暖房同時運転中に冷房運転容量と暖房運転容量が変化した場合であっても、低コストで、安定した冷暖房運転を継続させる。
なお、熱源機として組合わせ熱源機A1,A2を備える構成としてもよい。熱源機A1,A2の構成はたとえば熱源機Aと同じでもよい。
以下、上述した内容の詳細について順に説明する。
空気調和装置1において、中継機Bは、熱源機Aと、室内機C及び室内機Dとの間に設けられる。熱源機Aと、中継機Bとは、第1の接続配管106と、第1の接続配管106と比べて配管径が細い第2の接続配管107とで接続されている。また、中継機Bと、室内機Cとは、第3の接続配管106cと、第4の接続配管107cとで接続されている。そして、中継機Bと、室内機Dとは、第5の接続配管106dと、第6の接続配管107dとで接続されている。この接続構成で、中継機Bは、熱源機Aと、室内機C及び室内機Dとの間を流れる冷媒を中継する。
なお、以下では、熱源機Aが1台、中継機Bが1台、室内機C,Dが2台の場合の一例について説明するが、これに限定されるものではない。例えば、室内機が2台以上の複数台の場合であってもよい。また、例えば、熱源機や中継機が複数台であってもよい。
熱源機Aは、圧縮機101、四方弁102、熱源機側熱交換器103、及びアキュムレータ104を備える。また、熱源機Aは、逆止弁118、逆止弁119、逆止弁120、及び逆止弁121を備える。また、熱源機Aは、第4の流量調整器122、気液分離器123、第5の流量調整器124、切換弁125及び制御部141を備える。また、熱源機Aは、第1の圧力検出手段126、第2の圧力検出手段127、熱源機側熱交換器103の冷媒入口側または冷媒出口側の温度検出手段128,129を備え、それらによって検出された圧力及び温度を制御部141に供給する。
圧縮機101は、四方弁102と、アキュムレータ104との間に設けられる。圧縮機101は、冷媒を圧縮して吐出するものであり、吐出側が四方弁102に接続され、吸入側がアキュムレータ104に接続される。
四方弁102は、4つのポートを備え、各ポートは、圧縮機101の吐出側と、熱源機側熱交換器103と、アキュムレータ104と、逆止弁119の出口側及び逆止弁120の入口側とにそれぞれ接続され、冷媒の流路を切り換える。
熱源機側熱交換器103は、一方が四方弁102に接続され、他方が第4の流量調整器122と、気液分離器123とに接続された配管に接続される。また、切換弁125は開閉可能な弁であり、熱源機側熱交換器103と第4の流量調整器122とをバイパスする回路に配置される。
なお、熱源機側熱交換器103において、その中の冷媒回路を流れる冷媒と熱交換するのは、冷媒と異なる熱媒体であり、それは例えば、水若しくはブラインである。
アキュムレータ104は、四方弁102と、圧縮機101の吸入側との間に接続され、液冷媒を分離し、ガス冷媒を圧縮機101へ供給する。
また、第5の流量調整器124は、アキュムレータ104と気液分離器123との間に接続され、熱源機側熱交換器103に流入する冷媒を調整する。
上記で説明した圧縮機101、四方弁102、及び熱源機側熱交換器103で、冷媒回路の一部が構成される。
逆止弁118は、熱源機側熱交換器103に接続された第4の流量調整器122と、第2の接続配管107及び逆止弁120の出口側との間に設けられる。逆止弁118の入口側は、第4の流量調整器122に接続された配管に接続される。逆止弁118の出口側は、第2の接続配管107及び逆止弁120の出口側に接続された配管に接続される。逆止弁118は、熱源機側熱交換器103から第4の流量調整器122を介して第2の接続配管107への一方向からのみの冷媒の流通を許容する。
逆止弁119は、四方弁102及び逆止弁120の入口側と、第1の接続配管106及び逆止弁121の入口側との間に設けられる。逆止弁119の入口側は、第1の接続配管106と、逆止弁121の入口側とに接続された配管に接続される。逆止弁119の出口側は、四方弁102と、逆止弁120の入口側とに接続された配管に接続される。逆止弁119は、第1の接続配管106から四方弁102への一方向からのみの冷媒の流通を許容する。
逆止弁120は、四方弁102及び逆止弁119の出口側と、逆止弁118の出口側及び第2の接続配管107との間に設けられる。逆止弁120の入口側は、四方弁102と、逆止弁119の出口側とに接続された配管に接続される。逆止弁120の出口側は、逆止弁118の出口側と、第2の接続配管107とに接続された配管に接続される。逆止弁120は、四方弁102から第2の接続配管107への一方向からのみの冷媒の流通を許容する。
逆止弁121は、逆止弁119の入口側及び第1の接続配管106と、熱源機側熱交換器103に接続された気液分離器123との間に設けられる。逆止弁121の入口側は、逆止弁119の入口側と、第1の接続配管106とに接続された配管に接続される。逆止弁121の出口側は、気液分離器123に接続された配管に接続される。逆止弁121は、第1の接続配管106から気液分離器123への一方向からのみの冷媒の流通を許容する。
上記で説明した逆止弁118〜逆止弁121で、冷媒回路の流路切り換え弁が構成される。この流路切り換え弁と、後述する中継機Bとにより、冷暖房同時運転中において、冷媒回路の中に、冷房運転の冷凍サイクルと、暖房運転の冷凍サイクルとの形成を可能としている。
第4の流量調整器122は、一端が逆止弁118の入口側に接続され、他端が熱源機側熱交換器103及び気液分離器123の出口側に接続される。逆止弁118の出口側は、第2の接続配管107の一端に接続されている。第2の接続配管107の他端は、中継機Bに接続されている。
切換弁125は、一端が熱源機側熱交換器103に接続され、他端が第4の流量調整器122に接続されている。
この接続構成のため、第4の流量調整器122及び切換弁125は、それぞれ中継機Bと直列接続され、中継機Bへ冷媒が供給される。なお、第4の流量調整器122は、開度が可変な流量制御装置である。
したがって、第4の流量調整器122の開度を調整することで熱源機側熱交換器103へ流入する冷媒量を制御し、第4の流量調整器122を通過した冷媒を切換弁125を通過した冷媒と合流させて、冷媒を中継機Bへ供給する。
第5の流量調整器124は、気液分離器123と、アキュムレータ104との間に設けられ、一端が気液分離器123の一方の出口側に接続され、他端がアキュムレータ104の入口側に接続される。気液分離器123の他方の出口側は、熱源機側熱交換器103に接続されている。また、気液分離器123の入口側は、逆止弁121の出口側に接続され、逆止弁121の入口側は、第1の接続配管106の一端に接続されている。第1の接続配管106の他端は、中継機Bに接続されている。
この接続構成のため、第5の流量調整器124及び熱源機側熱交換器103は、それぞれ中継機Bと直列接続され、中継機Bから冷媒が供給される。なお、第5の流量調整器124は、開度が可変な流量制御装置である。
したがって、第5の流量調整器124の開度を調整することで中継機Bから流入する冷媒量を制御し、冷媒量を制御した状態で冷媒を熱源機側熱交換器103に供給する。
圧力検出手段126,127は、例えば、センサで形成される。第1の圧力検出手段126は、圧縮機101から吐出される冷媒の圧力を測定し、第2の圧力検出手段127は、熱源機側熱交換器103の出口側(または圧縮機101の吸入側)の冷媒の圧力を測定する。それらの測定結果は、制御部141に供給される。圧力検出手段126,127は、測定結果をそのまま制御部141に供給してもよく、一定期間測定結果を蓄積後に蓄積した測定結果を所定の周期間隔で制御部141に供給してもよい。
なお、圧力検出手段126,127は、冷媒圧力を検出できるものであればよく、種類などは限定されない。
温度検出手段128,129は、例えば、サーミスタで形成される。温度検出手段128,129は、熱源機側熱交換器103の入口側と出口側(運転態様により入口と出口は変わる)の冷媒温度を測定する。それらの測定結果は制御部141に供給される。温度検出手段128,129は、測定結果をそのまま制御部141に供給してもよく、一定期間測定結果を蓄積後に蓄積した測定結果を所定の周期間隔で制御部141に供給してもよい。
なお、上記の説明では、温度検出手段128,129は、サーミスタで形成される一例について説明したが、特にこれに限定しない。
制御部141は、例えば、マイクロプロセッサユニットを主体として構成され、各検出手段の測定結果などを基に、熱源機Aの統括制御と、外部機器、例えば、中継機Bとの通信とを行う。また、熱源機Aの統括制御に際しては、それに必要な演算処理を実行する。
中継機Bは、第1の分岐部110、第2の分岐部111、気液分離器112、第2の流量調整器113、第3の流量調整器115、第1の熱交換器116、第2の熱交換器117、温度検出手段132、第3の圧力検出手段130a、第4の圧力検出手段130b、及び制御部151等を備える。
中継機Bは、第1の接続配管106及び第2の接続配管107を介して、熱源機Aと接続されている。また、中継機Bは、第3の接続配管106c及び第4の接続配管107cを介して、室内機Cと接続されている。さらに、中継機Bは、第5の接続配管106d及び第6の接続配管107dを介して、室内機Dと接続されている。
第1の分岐部110は、電磁弁108aと、電磁弁108bとを備える。電磁弁108a及び電磁弁108bは、第3の接続配管106cを介して、室内機Cと接続されている。また、電磁弁108a及び電磁弁108bは、第5の接続配管106dを介して、室内機Dと接続されている。
電磁弁108aは、開閉可能な弁であり、一端が第1の接続配管106に接続され、他端が第3の接続配管106c、第5の接続配管106d、及び電磁弁108bの一方の端子と接続されている。電磁弁108bは、開閉可能な弁であり、一端が気液分離器112を有する第2の接続配管107に接続され、他端が第3の接続配管106c、第5の接続配管106d、及び電磁弁108aの一方の端子と接続されている。
第1の分岐部110は、第3の接続配管106cを介して、室内機Cと接続されている。第1の分岐部110は、第5の接続配管106dを介して、室内機Dと接続されている。第1の分岐部110は、第1の接続配管106及び第2の接続配管107を介して、熱源機Aと接続されている。第1の分岐部110は、電磁弁108a及び電磁弁108bを用いて、第3の接続配管106cを、第1の接続配管106及び第2の接続配管107の何れかと接続させる。第1の分岐部110は、電磁弁108a及び電磁弁108bを用いて、第5の接続配管106dを、第1の接続配管106及び第2の接続配管107の何れかと接続させる。
第2の分岐部111は、逆止弁131aと、逆止弁131bとを備える。逆止弁131aと、逆止弁131bとは互いに逆並列関係に接続されている。逆止弁131aの入力側及び逆止弁131bの出力側は、第4の接続配管107cを介して室内機Cに接続され、第6の接続配管107dを介して室内機Dに接続されている。逆止弁131aの出力側は、会合部131a_allに接続されている。逆止弁131bの入力側は、会合部131b_allに接続されている。会合部131a_allと会合部131b_allは、図2と図3に明示している。
第2の分岐部111は、第4の接続配管107cを介して、室内機Cに接続されている。第2の分岐部111は、第6の接続配管107dを介して、室内機Dに接続されている。第2の分岐部111は、会合部131a_allを介して、第2の流量調整器113及び第1の熱交換器116に接続されている。第2の分岐部111は、会合部131b_allを介して、第3の流量調整器115及び第1の熱交換器116に接続されている。
気液分離器112は、第2の接続配管107の途中に設けられ、その気相部は、第1の分岐部110の電磁弁108bに接続され、その液相部は、第1の熱交換器116、第2の流量調整器113、第2の熱交換器117を介して、第2の分岐部111に接続されている。
第2の流量調整器113は、一端が第1の熱交換器116に接続され、他端が第2の熱交換器117の一端及び第2の分岐部111の会合部131a_allに接続されている。第1の熱交換器116と第2の流量調整器113との間の配管には、第3の圧力検出手段130aが設けられている。第2の流量調整器113と第2の熱交換器117及び会合部131a_allとの間の配管には、第4の圧力検出手段130bが設けられている。
第2の流量調整器113は、開度が調整可能な流量調整器であり、第3の圧力検出手段130aで検出した圧力値と、第4の圧力検出手段130bで検出した圧力値との差が一定となるように開度を調整する。
第3の流量調整器115は、一端が第2の熱交換器117のバイパス配管114側に接続され、他端が会合部131b_allと第2の熱交換器117とを接続する配管側に接続される。第3の流量調整器115は、開度が調整可能な流量調整器であり、温度検出手段132、第3の圧力検出手段130a及び第4の圧力検出手段130bの何れか、又はその複数の組合わせにより開度が調整される。
また、バイパス配管114は、一端が第1の接続配管106に接続され、他端が第3の流量調整器115に接続されている。
したがって、第3の流量調整器115の開度に応じて、熱源機Aへ供給する冷媒量は変動する。
第1の熱交換器116は、気液分離器112と、第2の熱交換器117及び第2の流量調整器113との間に設けられ、バイパス配管114と、気液分離器112と第2の流量調整器113との間に設けられた配管との間で熱交換を行う。
第2の熱交換器117は、第1の熱交換器116と第3の流量調整器115の一端との間で、かつ第2の流量調整器113と第3の流量調整器115の他端との間に設けられている。なお、この場合における第3の流量調整器115の他端は、会合部131b_allと接続されている側である。第2の熱交換器117は、バイパス配管114と、第2の流量調整器113と第3の流量調整器115との間に設けられた配管との間で熱交換を行う。
温度検出手段132は、例えば、サーミスタで形成される。温度検出手段132は、第2の熱交換器117の出口、すなわち、第2の熱交換器117の下流側に設けられた配管内を流れる冷媒の温度を測定し、測定結果を制御部151に供給する。温度検出手段132は、測定結果をそのまま制御部151に供給してもよく、一定期間測定結果を蓄積後に蓄積した測定結果を所定の周期間隔で制御部151に供給してもよい。
なお、上記の説明では、温度検出手段132は、サーミスタで形成される一例について説明したが、特にこれに限定しない。
第3の圧力検出手段130aは、第1の熱交換器116と、第2の流量調整器113との間に設けられた配管内を流れる冷媒の圧力を測定し、測定結果を制御部151に供給する。
第4の圧力検出手段130bは、第2の流量調整器113と、第2の熱交換器117及び第2の分岐部111との間に設けられた配管内を流れる冷媒の圧力を測定し、測定結果を制御部151に供給する。
なお、第3の圧力検出手段130a及び第4の圧力検出手段130bを総称して、圧力検出手段130と称する。圧力検出手段130は、測定結果をそのまま制御部151に供給してもよく、一定期間測定結果を蓄積後に蓄積した測定結果を所定の周期間隔で制御部151に供給してもよい。圧力検出手段130は冷媒圧力を検出できるものであればよく、種類などは限定されない。
制御部151は、例えば、マイクロプロセッサユニットを主体として構成され、各検出手段の測定結果などを基に、中継機Bの制御と、外部機器、例えば、熱源機Aや室内機C,Dとの通信とを行う。また、中継機Bの統括制御に際しては、それに必要な演算処理を実行する。
室内機Cは、利用側熱交換器105cと第1の流量調整器109cとを備える。利用側熱交換器105cは複数台設けられる。利用側熱交換器105cと、第1の流量調整器109cとの間には、配管の温度を検出する液管温度検出手段133が設けられる。また、利用側熱交換器105cと、第1の分岐部110との間には、配管の温度を検出するガス管温度検出手段134が設けられる。なお、図1〜図3では、紙面の関係上、室内機Dの利用側熱交換器105dの1つについてのみ液管温度検出手段133とガス管温度検出手段134を表示しているが、これらの温度検出手段は室内機Cと室内機Dの全ての利用側熱交換器にそれぞれ設けられているものとする。
上記で説明した利用側熱交換器105c及び第1の流量調整器109cで、冷媒回路の一部が構成される。
室内機Dは、利用側熱交換器105dと第1の流量調整器109dとを備える。利用側熱交換器105dは複数台設けられる。利用側熱交換器105dと、第1の流量調整器109dとの間には、配管の温度を検出する液管温度検出手段133が設けられる。また、利用側熱交換器105dと、第1の分岐部110との間には、配管の温度を検出するガス管温度検出手段134が設けられる。
上記で説明した利用側熱交換器105d及び第1の流量調整器109dで、冷媒回路の一部が構成される。
次に、熱源機Aに備えた熱媒体システムについて説明する。なお、本実施の形態では、該熱媒体システムを熱源機Aに備えた例で説明するが、該熱媒体システムの全体または一部を、熱源機Aの外に設置してもよい。
該熱媒体システムは、熱源機側熱交換器103を流れる冷媒と熱交換を行う水やブラインなどの冷媒とは異なる熱媒体を、熱源機側熱交換器103に供給するためのものである。そのシステムの構成要素として、熱媒体流量調整器201、熱媒体搬送器202、熱媒体流入温度検出手段203、熱媒体流出温度検出手段204、および熱媒体流量制御装置250がある。該熱媒体システムは、通常、熱媒体の温度も調整できるように構成されている。
熱媒体流量調整器201は、熱源機側熱交換器103を流れる熱媒体の流量を調整するもので弁などから構成される。熱媒体搬送器202は熱媒体を送り出すものでポンプなどから構成される。熱媒体流入温度検出手段203と熱媒体流出温度検出手段204は、それぞれ熱源機側熱交換器103の入口側と出口側で、熱媒体の温度を測定する温度センサである。熱媒体流量調整器201と熱媒体搬送器202は、熱媒体流入温度検出手段203および熱媒体流出温度検出手段204の検出値などを基に、熱媒体流量制御装置250により制御される。
熱媒体流量制御装置250は、熱源機Aおよび組合せ熱源機の圧縮機の停止中または稼働中を判定する熱源機運転モード検知手段205と、複数の利用側熱交換器105の冷房運転と暖房運転のそれぞれの場合の容量の合計である室内機冷房運転容量の合計と、室内機暖房運転容量の合計とを検出する室内機運転モード検知手段210とを備える。さらに、熱媒体流入温度検出手段203と熱媒体流出温度検出手段204の測定値の差を算出する、熱媒体温度差演算手段251を備える。
熱媒体流量制御装置250は、熱媒体温度差演算手段251での結果をもとに、熱源機側熱交換器103に供給する熱媒体の流量を算出する。
また、熱媒体流量制御装置250は、熱源機運転モード検知手段205および室内機運転モード検知手段210を利用して、室内機冷房運転容量の合計、室内機暖房運転容量の合計、および熱源機Aと組合わせ熱源機の運転容量の合計(熱源機の総運転容量)から、熱源機側熱交換器103に供給する熱媒体の流量も算出する。
加えて、熱媒体流量制御装置250は、熱媒体流量値を入力できる設定スイッチ252を備えている。
なお、熱媒体流量制御装置250は、熱源機Aの制御部141に含められてもよい。
図2は、本発明の実施の形態1における冷暖房同時運転であって、冷房主体の場合の運転状態を説明する空気調和装置1の構成例を示す図である。
前提条件として、室内機Cには冷房運転、室内機Dには暖房運転がそれぞれ設定され、冷房主体で空気調和装置1の運転が行われると想定する。
第1の分岐部110において、電磁弁108aのうち、室内機C側が開口され、室内機D側が閉止される。また第1の分岐部110において、電磁弁108bのうち、室内機C側が閉止され、室内機D側が開口される。
第2の流量調整器113の開度は、第3の圧力検出手段130aと第4の圧力検出手段130bとの差圧が適度な値になるように制御される。
この場合の冷媒の流れについて説明する。実線矢印で示すように、圧縮機101で圧縮され、吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁102を経て、熱源機側熱交換器103へ流入する。
熱源機側熱交換器103は、水等の熱媒体と熱交換する。熱交換した高温高圧のガス冷媒は、気液二相の高温高圧の冷媒となる。次に、気液二相の高温高圧の冷媒は、第4の流量調整器122、逆止弁118を経て、第2の接続配管107を通過し、中継機Bの気液分離器112へ供給される。このとき、第1の圧力検出手段126の検出圧力値から得られる温度とその目標値との差に応じて切換弁125が所定の開度に制御される。
気液分離器112は、気液二相の高温高圧の冷媒を、ガス状冷媒と、液状冷媒とに分離する。
分離されたガス状冷媒は、第1の分岐部110へ流入する。第1の分岐部110へ流入したガス状冷媒は、開口している側の電磁弁108b、第5の接続配管106dを経て、暖房運転が設定されている室内機Dへ供給される。
室内機D内では、利用側熱交換器105dが空気等の利用媒体と熱交換を行い、供給されたガス状冷媒を、凝縮して液化する。
また、利用側熱交換器105dは、利用側熱交換器105dの出口の過冷却度に基づいて、第1の流量調整器109dで制御される。
第1の流量調整器109dは、利用側熱交換器105dで凝縮液化された液冷媒を減圧し、高圧と、低圧との中間の圧力である中間圧の冷媒にする。
中間圧となった冷媒は、第2の分岐部111に流入される。
このとき、第1の接続配管106は低圧であり、第2の接続配管107は高圧である。よって、両者の圧力差のため、逆止弁118と、逆止弁119へ冷媒は流通し、一方、逆止弁120と、逆止弁121へ冷媒は流通しない。
一方、気液分離器112で分離された液状冷媒は、高圧と中間圧との差圧を一定にするように制御する第2の流量調整器113を通過し、第2の分岐部111に流入する。
次に、第2の分岐部111では、供給された液状冷媒は、室内機C側に接続されている逆止弁131bを通過し、第4の接続配管107cを通って室内機Cへ流入する。
次に、流入した液状冷媒は、室内機Cの利用側熱交換器105cの出口の過熱度に応じて制御される第1の流量調整器109cを用いて低圧まで減圧された状態で、利用側熱交換器105cに供給される。
利用側熱交換器105cでは、供給された液状冷媒は、空気等の利用媒体と熱交換することで、蒸発してガス化する。
ガス化してガス冷媒となった冷媒は、第3の接続配管106cを通過し、第1の分岐部110へ流入する。第1の分岐部110では、室内機Cと接続された側の電磁弁108aが開口している。そこで、流入したガス冷媒は、室内機Cと接続された側の電磁弁108aを通過し、第1の接続配管106へ流入する。
次に、ガス冷媒は、逆止弁121よりも低圧の逆止弁119側へ流入し、四方弁102、アキュムレータ104を経て、圧縮機101へ吸入される。
このような動作で、冷凍サイクルが形成され、冷房主体運転が行われる。
なお、気液分離器112で分離された液状冷媒で、第2の分岐部111に流入した冷媒のうち、室内機Cへ流入しなかった冷媒も存在する。このような液状冷媒は、第2の流量調整器113を通過後、第2の熱交換器117を経て、第2の分岐部111に流入せず、第3の流量調整器115へ流入する。第3の流量調整器115は、流入した液状冷媒を、低圧まで減圧して冷媒の蒸発温度を下げる。蒸発温度が下がった液状冷媒は、バイパス配管114を通過していく途中で、第2の熱交換器117においては、主に第2の流量調整器113から供給される液冷媒と熱交換することで、気液二相冷媒となり、第1の熱交換器116においては、気液分離器112から供給される高温高圧の液冷媒と熱交換することで、ガス冷媒となって、第1の接続配管106へ流入する。
図3は、本発明の実施の形態1における冷暖房同時運転であって、暖房主体の場合の運転状態を説明する空気調和装置1の構成例を示す図である。
前提条件として、室内機Cには暖房運転、室内機Dには冷房運転がそれぞれ設定され、暖房主体で空気調和装置1の運転が行われると想定する。
第1の分岐部110においては、電磁弁108aのうち、室内機C側が閉止され、室内機D側が開口される。また、電磁弁108bのうち、室内機C側が開口され、室内機D側が閉止される。
第2の流量調整器113の開度は、第3の圧力検出手段130aと第4の圧力検出手段130bとの差圧が適度な値になるように制御される。
この場合の冷媒の流れについて説明する。実線太矢印で示すように、圧縮機101で圧縮され、吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁102を経て、逆止弁120を経て、第2の接続配管107を通過し、中継機Bの気液分離器112へ供給される。
気液分離器112は、高温高圧のガス冷媒を、第1の分岐部110へ供給する。第1の分岐部110へ供給されたガス冷媒は、開口している側の電磁弁108b、第3の接続配管106cを経て、暖房運転が設定されている室内機Cへ供給される。
室内機C内では、利用側熱交換器105cが空気等の利用媒体と熱交換を行い、供給されたガス冷媒を、凝縮して液化する。
また、利用側熱交換器105cは、利用側熱交換器105cの出口の過冷却度に基づいて、第1の流量調整器109cで制御される。
第1の流量調整器109cは、利用側熱交換器105cで凝縮液化された液冷媒を減圧し、高圧と、低圧との中間の圧力である中間圧の液冷媒にする。
中間圧となった液冷媒は、第4の接続配管107cを通って第2の分岐部111に流入される。
次に、第2の分岐部111に流入した液冷媒は、会合部131a_allで合流する。会合部131a_allで合流した液冷媒は、第2の熱交換器117を通過する。このとき、先に第2の熱交換器117を通過した液冷媒は、第3の流量調整器115をその一部が通過し、減圧された状態で第2の熱交換器117に流入している。よって、第2の熱交換器117では、中間圧の液冷媒と、低圧の液冷媒とが熱交換され、低圧の液冷媒は蒸発温度が低いので、ガス冷媒となって、バイパス配管114を経た後、第1の接続配管106へ流入する。一方、中間圧の液冷媒は、会合部131b_allに至り、室内機Dに接続されている逆止弁131bを経て、第6の接続配管107dを通り、室内機Dに流入する。
次に、室内機Dに流入した液状冷媒は、室内機Dの利用側熱交換器105dの出口の過熱度に応じて制御される第1の流量調整器109dを用いて低圧まで減圧されて蒸発温度が低い状態で、利用側熱交換器105dに供給される。
利用側熱交換器105dでは、供給された蒸発温度の低い液状冷媒は、空気等の利用媒体と熱交換することで、蒸発してガス化する。
ガス化して、ガス冷媒となった冷媒は、第5の接続配管106dを通過し、第1の分岐部110へ流入する。第1の分岐部110では、室内機Dと接続された側の電磁弁108aが開口している。そこで、流入したガス冷媒は、室内機Dと接続された側の電磁弁108aを通過し、第1の接続配管106へ流入する。
次に、ガス冷媒は、逆止弁119よりも低圧の逆止弁121側へ流入し、気液分離器123を通過した液冷媒は、熱源機側熱交換器103に流入して蒸発してガス状態となり、四方弁102、アキュムレータ104を経て圧縮機101へ吸入される。また、気液分離器123を通過したガス冷媒は、第5の流量調整器124を通り、アキュムレータ104を経て圧縮機101へ吸入される。
このような動作で、冷凍サイクルが形成され、暖房主体運転が行われる。
このとき、第1の接続配管106は低圧であり、第2の接続配管107は高圧である。よって、両者の圧力差のため、逆止弁120と、逆止弁121へ冷媒は流通し、一方、逆止弁118と、逆止弁119へ冷媒は流通しない。
次に、上記の構成において、冷暖房同時運転中であって、冷房主体運転時、冷房運転容量と暖房運転容量との比率が変化した場合を想定する。
暖房運転容量が大きくなるにつれ、中継機Bへ流入する冷媒の状態として、乾き度が大きい状態とする必要がある。この結果、熱源機Aが備える熱源機側熱交換器103の凝縮温度、すなわち、高圧圧力も低下していく。この現象のため、冷房運転している室内機Cの液管温度検出手段133が検出する液管温度は低下する。この結果、室内機Cは発停を繰り返すことになるため、空気調和装置1は、継続した冷房運転を維持することができなくなり、さらに、凝縮温度が低く、暖房能力が低下するため、空気調和装置1を利用するユーザーは不快な状態になる。
室内機Cの発停を防ぐには、室内機Cの液管温度検出手段133が検出する液管温度を所定値以上に上げる必要がある。しかしながら、室内機Cの液管温度検出手段133で検出される液管温度は、室内機Cの各々の利用側熱交換器105cで異なる。よって、液管温度を上げる処理を行う場合、各々の利用側熱交換器105cに応じて、個別に液管温度の制御をしなければならず、制御は複雑であった。
また、暖房能力を確保するには、熱源機側熱交換器103の凝縮温度、すなわち高圧圧力を所定値にする必要がある。
したがって、熱源機側熱交換器103を流れる冷媒量と切換弁125を介して熱源機側熱交換器103をバイパスする冷媒量は、冷房運転容量(室内機C)と暖房運転容量(室内機D)との比率により決定される。
図4は、本発明の実施の形態1の冷房時における切換弁125のCV値と第4の流量調整器122の開度比との関係の一例を示す図である。
横軸が切換弁125のCV値であると想定し、縦軸が熱源機側熱交換器103の流量を制御する第4の流量調整器122の開度比と想定する。また、ΣQjcは冷房時総熱量、ΣQjhは暖房時総熱量であるとそれぞれ想定する。
図4に示すように、冷房主体運転時、室内機Cに対して室内機Dの比率が大きくなる場合、第1の圧力検出手段126で検出した圧力が低下するため、冷媒の乾き度を大きくする必要があり、室内機Cと室内機Dの比率が同じ場合は、同じ乾き度線上を移動することとなる。冷房時総熱量ΣQjcによって圧縮機周波数が決定され、暖房時総熱量ΣQjhによって切換弁125のCV値が決定される。
第4の流量調整器122の開度は、第1の圧力検出手段126の測定値と、熱源機側熱交換器103の出入口の冷媒温度検出手段128,129の測定値とにより決定される。また、熱源機側熱交換器103に流れる冷媒流量が多い領域では、過冷却度が小さくなり、熱源機側熱交換器103の出口乾き度が大きくなる。そのため、切換弁125に対する特性線は右上がりの傾きとなる。
具体的には、上記の場合には、第1の圧力検出手段126で検出した圧力から求められる温度と目標制御温度との差分を、切換弁125のCV値と第4の流量調整器122の開度比、及び圧縮機101の周波数にて制御すればよい。この動作のため、室内機の温度毎に目標制御温度を個別に定めていく必要がなくなり、熱源機Aの第1の圧力検出手段126の検出結果に基づいて制御すればよいことになる。
したがって、制御が容易となり、安定した冷暖房同時運転を継続させることができる。
なお、上記の説明では、室内機Dが増加した場合について説明したが、室内機Dが減少した場合についても同様に処理できる。よって、室内機Dが減少した場合には熱源機Aの第1の圧力検出手段126が検出する温度は大きくなる。つまり、上述した処理と逆のことをすればよい。
以上の説明から、熱源機Aの熱源機側熱交換器103の流量を制御する第4の流量調整器と熱源機側熱交換器103をバイパスするバイパス回路を開閉する切換弁125を備え、熱源機Aが備える第1の圧力検出手段126で検出した圧力を制御することで、冷暖房同時運転中、冷房運転もしくは暖房運転を行っている利用側熱交換器105が複数存在する場合であっても、安定した制御を簡易にすることができる。したがって、低コストで、快適性を保つことができる。
以上、実施の形態1では、
熱源機側熱交換器103と、
複数の利用側熱交換器105と、
熱源機側熱交換器103と複数の利用側熱交換器105との間に設けられ、複数の利用側熱交換器105の一部を冷房運転側に切り換え、複数の利用側熱交換器105の一部を暖房運転側に切り換える中継機Bと、
熱源機側熱交換器103に流入する冷媒の流量を調整する第4の流量調整器122と、
熱源機側熱交換器103をバイパスする流路に配置された切換弁125と、
第4の流量調整器122と切換弁125を調整する制御部141とを備え、
制御指令に応じて、複数の利用側熱交換器105のそれぞれを冷房運転側と暖房運転側とに切り換え、冷暖房同時運転を行う空気調和装置1であって、
熱源機側熱交換器103の入口圧力(圧縮機101の吐出圧力)と、熱源機側熱交換器103の冷媒の入口及び出口温度と、複数の利用側熱交換器105の冷房運転容量と暖房運転容量との比率に基づいて、熱源機側熱交換器103の目標制御温度を求め、目標制御温度に応じて、第4の流量調整器122及び切換弁125を調整し、熱源機側熱交換器103の流量を制御する。これにより、冷暖房同時運転中、冷房運転を行っている利用側熱交換器が複数存在する場合であっても、冷房運転もしくは暖房運転を行う制御を簡易にすることができる。この構成のため、低コストで、安定した冷暖房同時運転を継続させることができる。
実施の形態2.
図5は、実施の形態2に係わる熱媒体流量制御装置250が実行する熱媒体流量調整制御の流れを示すフローチャートを表す図である。図5に基づいて、熱媒体流量制御装置250が、入力値取得から熱媒体流量調整器201へ電気信号を出力するまでの流れを説明する。
熱源機Aが稼動できる状態になると熱媒体流量調整を開始する(ステップS101)。熱媒体流量調整を開始後、予め設定している所定時間T1秒(ここでは30秒とする)の経過を判断し(ステップS102)、経過していれば、次に進んで熱媒体流量調整に必要な入力値を取得する。入力値としては、熱源機運転モード検知手段205により熱源機Aの運転状態と(圧縮機101が停止中か動作中か)、熱媒体流入温度検出手段203および熱媒体流出温度検出手段204の測定値に基づく熱媒体温度差演算手段251からの熱媒体温度差と、を取得する(ステップS103)。続いて、熱媒体流量制御装置250は、熱源機Aの運転状態から、図6に示す関係を用いて熱媒体流量調整状態のパターン(パターンA、B、C、D)を決定する(ステップS104)。
パターンA(流量ゼロ)では、熱源機Aの圧縮機101が停止、かつ組合わせ熱源機の圧縮機が全て停止した状態である。このため熱源機側熱交換器103に熱媒体を供給する必要はなく、熱媒体必要流量Gwとしては0[m/h]となる(ステップS105)。熱媒体必要流量を算出後、熱媒体流量調整器201へ電気信号として出力する。ここでは電圧信号を0〜10Vの範囲とし、かつ0Vを全開、10Vを全閉に想定しているため、10Vを出力することとなる(ステップS111)。なお、0Vを全閉に対応させ、10Vを全開に対応させてもよいが、安全性の観点から、0Vを全開に対応させ、10Vを全閉に対応させる方が好ましい。
また、ここでは電圧信号をベースに記載しているが、電流信号であってもよい。
パターンB(下限流量)では、熱源機Aの圧縮機101が停止、かつ組合わせ熱源機の圧縮機が1台以上運転している状態である。このため、圧縮機101を停止している熱源機側熱交換器103の凍結を防止するため、熱媒体としては熱源機Aによって定められた下限流量を熱源機側熱交換器103に供給する(ステップS106)。熱媒体必要流量を算出後、熱媒体流量調整器201へ電気信号として出力することとなるが、熱媒体流量調整器201の開閉速度も考慮して前回出力からの経過時間と所定時間T2秒(ここでは120秒とする)と比較する。前回出力からの経過時間が所定時間T2秒以上のとき(ステップS107;YES)、熱媒体流量調整器201へ電気信号を出力する。ここでは電圧信号を0〜10Vの範囲とし、かつ0Vを全開、10Vを全閉に想定しているため、0〜10Vの間となるが、ここでは5Vと仮定して出力している(ステップS111)。一方、前回出力からの経過時間が経過時間T2秒より短いとき(ステップS107;NO)、熱媒体流量調整開始(ステップS101)まで戻り、再度ステップを踏んでいくようにする。
パターンC(演算流量)では、熱源機Aの圧縮機101が運転、かつ圧縮機運転時間が所定時間T0分(ここでは5分とする)以上の状態である。このため、熱源機側熱交換器103に供給する熱媒体流量Gwを演算する(ステップS108)。なお、熱媒体必要流量を算出後、熱媒体流量調整器201へ電気信号として出力することとなるが、熱媒体流量調整器201の開閉速度も考慮して前回出力からの経過時間と所定時間T2秒(ここでは120秒とする)と比較する。前回出力からの経過時間が所定時間T2秒以上のとき(ステップS109;YES)熱媒体流量調整器201へ電気信号を出力する。ここでは電圧信号を0〜10Vの範囲、かつ0Vを全開、10Vを全閉、下限流量を5Vに想定しているため、0〜5Vの間で出力している(ステップS111)。一方、前回出力からの経過時間が経過時間T2秒より短いとき(ステップS109;NO)、熱媒体流量調整開始(ステップS101)まで戻り、再度ステップを踏んでいくようにする。
パターンCの「熱媒体流量Gw」は、冷房運転をしている利用側熱交換器105の総容量(室内機冷房運転容量の合計)と、暖房運転をしている利用側熱交換器105の総容量(室内機暖房運転容量の合計)と、熱源機側熱交換器103の総運転容量(熱源機運転容量)と、定格流量Gwmaxとを利用して、熱媒体流量制御装置250が図6に示す式から算出する。
なお、上記の熱媒体流量Gwは、組合わせ熱源を含めても、熱媒体流量調整器201が1台の場合のものである。組合わせ熱源の各熱源機が熱媒体流量調整器201をそれぞれ備える場合は、各熱源機の熱媒体流量は、Gw/nとなる(n=組合わせ熱源の台数)。
パターンD(最大流量)では、熱源機Aの圧縮機101が運転、かつ圧縮機運転時間が所定時間T0分(ここでは5分とする)より短い状態である。このため、圧縮機起動状態を想定し、熱媒体としては熱媒体流量調整器201の定格流量(最大流量)を熱源機側熱交換器103に供給する(ステップS110)。圧縮機起動時は冷媒系統内の圧力も安定していないため、ここで熱媒体流量調整制御を実施すると冷媒系統内の圧力変動を助長する。このため、熱媒体流量調整器201の開度変化が頻繁となり熱媒体系統内の圧力変動を発生する可能性がある。そこで、固定流量として、圧縮起動時の高圧上昇または熱媒体熱交換器の凍結防止を考慮して定格流量を設定している。熱媒体必要流量を算出後、熱媒体流量調整器201へ電気信号として出力する。ここでは電圧信号を0〜10Vの範囲とし、かつ0Vを全開、10Vを全閉に想定しているため、0Vを出力することとなる(ステップS111)。
上記のとおり熱媒体必要流量を算出し(ステップS105〜110)、算出した熱媒体必要流量を電気信号出力値に変換し(ステップS111)、その信号を熱媒体流量調整器201に出力する(ステップS112)。熱媒体流量調整器201への電気信号出力後、前回出力からの経過時間のタイマーをリセットし(ステップS113)、熱媒体流量調整開始(ステップS101)まで戻り、再度ステップを踏んでいくようにする。
熱媒体流量制御装置250による以上の制御をまとめると、図7のように表わせる。すなわち、熱源機側熱交換器103に供給する熱媒体は、パターンAでは0(ゼロ)、パターンBでは熱源機Aで規定される下限流量、パターンCでは熱源機側熱交換器103の熱媒体の出入口の温度差に基づいて算出した流量(図6の熱媒体流量Gw)、パターンDでは熱媒体流量調整器201の定格流量に対応した最大流量となる。なお、熱媒体流量の制御にあたっては、具体的には以下のような対応が取られる。
熱媒体流量制御装置250は、熱源機Aによって定められた熱媒体の下限流量を下限値とし、熱媒体流量調整器201の最大開度に対応した流量(定格流量)を上限値とし、熱媒体流量制御装置250は、下限値と上限値の間で熱媒体流量を制御する。
なお、下限値は、熱媒体流量調整器201の特性に応じて選択できるように複数設定されるのが好ましい。また、下限値は、熱源機Aの運転に支障をきたさない量であって、熱源機側熱交換器103の孔食防止または凍結防止のいずれからの観点から要求される流量から選択されてもよい。
熱媒体流量制御装置250は、下限値を設定する複数のスイッチ252またはボタンを備えるようにしてもよい。この場合のスイッチ252等は、下限値自体(最小流量)を変更するのに使用されるのではなく、熱媒体流量調整器201の仕様(定格Cv値)が異なっても、熱源機側熱交換器103に供給される最小流量が同じになるように設定するのに用いられる。
熱媒体流量制御装置250は、熱源機Aが有する圧縮機101が起動してからは最大流量を確保し、所定時間後に演算流量のパターンCに移行するように、熱媒体流量調整器201を制御するのが好ましい。
なお、パターンCへの安定状態に早く移行したいこと、または熱媒体流量調整器201の弁のこじりを避ける観点からは、パターンDの最大流量を定めるに際しては、熱媒体流量調整器201の開度は定格である最大開度より少し小さな開度とするのが良い。
熱源機Aが他の熱源機と組合わせて利用されるものであり、熱源機Aの圧縮機101が停止しているが、他の熱源機の圧縮機が運転している場合、熱媒体流量制御装置250は、熱媒体流量調整器201に供給する熱媒体の流量を上記下限値とするのが好ましい。
熱源機Aが他の熱源機と組合わせて利用されるものであり、熱源機Aの圧縮機101が停止し、かつ他の熱源機の圧縮機も停止している場合、熱媒体流量制御装置250は、熱媒体流量調整器201に供給する熱媒体の流量をゼロとする。
また、パターンCでは、複数の利用側熱交換器105の総冷房容量と総暖房容量との差が大きくなると、熱媒体流量調整器201に供給する熱媒体の流量を増大させる。
また、パターンCでは、複数の利用側熱交換器105の総冷房容量と総暖房容量との差を熱源機側熱交換器の総運転容量(組合わせ熱源がある場合にはそれも含めた容量)で割った容量比に比例して、熱媒体流量調整器201に供給する熱媒体の変更量を増大させる。
また、パターンCでは、上記容量比が予め定めた値以下の場合には熱媒体の供給流量の変更量をゼロとする。
なお、熱媒体流量制御装置250と熱媒体流量調整器201との間の通信が切断されても熱源機Aに供給される熱媒体流量を確保するため、熱媒体流量調整器201への指令電気出力値が大の場合に流量小又は下限値とし、指令電気出力値が小の場合に流量大または定格流量となる組合せとするのが好ましい。
空気調和装置1によれば、上記のような制御処理を行なうことによって、熱源機Aに備えた熱源機運転モード検知手段205および室内機運転モード検知手段210を利用して熱源機Aに供給される熱媒体流量を制御することで、利用側熱交換器容量に応じて熱媒体流量を低減し、空気調和装置1としての快適性を維持しながら、熱媒体搬送器202(例えば水ポンプ)の消費電力も低減することができる。したがって、この構成により、高効率な冷暖房同時運転を実施することができるという効果を得ることができる。
実施の形態3.
図8は実施の形態3に係わる熱媒体流量制御装置250が実行する熱媒体流量調整制御の流れを示すフローチャートを表す図である。図9は本発明の実施の形態3における熱媒体流量調整制御のフローチャートの別の一例を説明する図である。図10は本発明の実施の形態3における熱媒体流量調整状態の4つのパターン(パターンDは既に説明済みなので省略)の一例を説明する図である。図8〜図10に基づいて、パターンC、C−1、及びC−2(演算流量)について説明する。なお、実施の形態3においては、実施の形態2と同一の処理については割愛する。また、図8のパターンCは、図9、図10のパターンC−2と同じであり、図9、図10のパターンC−1は、は図5、図6のパターンCと同じである。
図8は図5、図6とパターンCが異なる。ここのパターンCでは、「熱媒体流量Gw」は、熱媒体定格流量と、熱源機Aの圧縮機の運転周波数と、熱源機Aの圧縮機の最大周波数と、熱源機Aの圧縮機の最小周波数とに基づいて、熱媒体流量制御装置250が図10のパターンC−2に示す式から算出する。
図9では、「熱媒体流量Gw」は、パターンC−1による、熱媒体定格流量、室内機冷房運転容量の合計と、室内暖房運転容量の合計と、熱源機Aの運転容量とに基づいて算出される第1演算流量、及び、パターンC−2による、熱源機Aの圧縮機の運転周波数と、熱源機Aの圧縮機の最大周波数と、熱源機Aの圧縮機の最小周波数とに基づいて算出される第2演算流量に基づいて算出決定する(ステップS116、ステップS117)。
ステップS116において、室内機冷房運転容量の合計と、室内暖房運転容量の合計と、熱源機Aの運転容量とに基づいて算出される第1演算流量を算出する。ステップS117において、熱源機Aの圧縮機の運転周波数と、熱源機Aの圧縮機の最大周波数と、熱源機Aの圧縮機の最小周波数とに基づいて第2演算流量を算出する。熱媒体流量制御装置250は、熱源機Aの圧縮機の運転周波数が熱源機の圧縮機の最小周波数より大きいとき、熱媒体流量調整器201に供給する熱媒体の流量を増大させる。ステップS118において、熱媒体流量制御装置250は、第1演算流量及び第2演算流量のうち大きい方を熱媒体流量調整器201に供給する熱媒体の流量とする。
また、水量側の流量変動を抑制するために、熱媒体定格流量をある範囲でStepに区切り、Stepの範囲内の数値に対して代表流量を出力してもよい。例えば、最小流量2m/h、定格流量6m/hとした場合、Step1:2m/h、Step2:3m/h(2m/h〜3m/h)、Step3:4m/h(3m/h〜4m/h)、Step4:5m/h(4m/h〜5m/h)とするとよい。
A 熱源機、B 中継機、C,D 室内機、1 空気調和装置、101 圧縮機、102 四方弁、103 熱源機側熱交換器、104 アキュムレータ、105、105c、105d 利用側熱交換器、106 第1の接続配管、106c 第3の接続配管、106d 第5の接続配管、107 第2の接続配管、107c 第4の接続配管、107d 第6の接続配管、108,108a,108b 電磁弁、109,109c,109d 第1の流量調整器、110 第1の分岐部、111 第2の分岐部、112 気液分離器、113 第2の流量調整器、114 バイパス配管、115 第3の流量調整器、116 第1の熱交換器、117 第2の熱交換器、118〜121、137a、137b 逆止弁、122 第4の流量調整器、123 気液分離器、124 第5の流量調整器、125 切換弁、126 第1の圧力検出手段、127 第2の圧力検出手段、128 入口温度検出手段、129 出口温度検出手段、130a 第3の圧力検出手段、130b 第4の圧力検出手段、131a、131b 逆止弁、131a_all、131b_all 会合部、132 温度検出手段、133 液管温度検出手段、134 ガス管温度検出手段、141,151 制御部、201 熱媒体流量調整器、202 熱媒体搬送器、203 熱媒体流入温度検出手段、204 熱媒体流出温度検出手段、205 熱源機運転モード検知手段、210 室内機運転モード検知手段、250 熱媒体流量制御装置、251 熱媒体温度差演算手段、252 設定スイッチ。

Claims (17)

  1. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
    前記冷媒と前記冷媒とは異なる熱媒体との間で熱交換する熱源機側熱交換器と、
    前記冷媒と周囲の利用媒体との間で熱交換する複数の利用側熱交換器と、
    前記熱源機側熱交換器と、前記複数の利用側熱交換器との間に設けられ、前記複数の利用側熱交換器の一部を冷房運転に切り換え、前記複数の利用側熱交換器の一部を暖房運転に切り換える中継機と、
    前記熱源機側熱交換器に供給する前記熱媒体の流量を調整可能な熱媒体システムとして、少なくとも1系統の熱媒体搬送器、熱媒体流量調整器、および熱媒体流量制御装置を備え、
    前記圧縮機と前記熱源機側熱交換器が熱源機に配置され、前記利用側熱交換器が室内機に配置され、
    制御指令に応じて、前記複数の利用側熱交換器のそれぞれを前記冷房運転と前記暖房運転とに切り換え、冷暖房同時運転を行う空気調和装置であって、
    前記熱源機側熱交換器には、前記複数の利用側熱交換器の総冷房容量と総暖房容量との比率に応じて前記冷媒が流され、
    前記熱媒体流量制御装置が、前記複数の利用側熱交換器の総冷房容量と総暖房容量、および前記熱源機側熱交換器の総運転容量を基に、前記熱源機側熱交換器に供給する前記熱媒体流量を制御するように構成されており、
    前記熱媒体流量制御装置は、前記熱源機によって定められた前記熱媒体の下限流量である下限値と、前記熱媒体流量調整器の最大開度に対応した流量である上限値との間で前記熱媒体流量を制御し、
    前記下限値は、前記熱媒体流量調整器の特性に応じて選択できるように複数設定されている
    空気調和装置。
  2. 前記下限値は、前記熱源機の運転に支障をきたさない、熱源機側熱交換器の孔食防止または凍結防止のいずれからの流量から選択される請求項に記載の空気調和装置。
  3. 前記下限値を設定する複数のスイッチまたはボタンを備える請求項1または2に記載の空気調和装置。
  4. 前記熱媒体流量制御装置は、前記熱源機の運転モードに応じて、前記熱媒体流量調整器を、熱媒体を流さない「流量ゼロ」、前記熱源機によって定められた最小流量である「下限流量」、冷房運転をしている前記利用側熱交換器の総容量と、暖房運転をしている前記利用側熱交換器の総容量と、前記熱源機側熱交換器の総運転容量とに基づいて算出決定する「演算流量」、および前記熱媒体流量調整器の定格流量に対応した「最大流量」の4つのパターンで制御する請求項1〜のいずれか1項に記載の空気調和装置。
  5. 前記熱媒体流量制御装置は、前記熱源機が有する前記圧縮機が起動してからは最大流量とし、所定時間後に前記演算流量のパターンに移行するように、前記熱媒体流量調整器を制御する請求項に記載の空気調和装置。
  6. 前記熱源機が他の熱源機と組合わせて利用されるものであり、前記熱源機の前記圧縮機が停止しているが、前記他の熱源機の圧縮機が運転している場合、
    前記熱媒体流量制御装置は、前記熱媒体流量調整器に供給する前記熱媒体の流量を前記下限流量とする請求項またはに記載の空気調和装置。
  7. 前記熱源機が他の熱源機と組合わせて利用されるものであり、前記熱源機の前記圧縮機が停止し、かつ前記他の熱源機の全ての圧縮機が停止転している場合、
    前記熱媒体流量制御装置は、前記熱媒体流量調整器に供給する前記熱媒体の流量をゼロとする請求項またはに記載の空気調和装置。
  8. 前記演算流量のパターンでは、前記複数の利用側熱交換器の総冷房容量と総暖房容量との差が大きくなると、前記熱媒体流量調整器に供給する前記熱媒体の流量を増大させる請求項のいずれか1項に記載の空気調和装置。
  9. 前記演算流量のパターンでは、前記複数の利用側熱交換器の総冷房容量と総暖房容量との差を前記熱源機側熱交換器の総運転容量で割った容量比に比例して、前記熱媒体流量調整器に供給する前記熱媒体の変更量を増大させる請求項のいずれか1項に記載の空気調和装置。
  10. 前記演算流量のパターンでは、前記複数の利用側熱交換器の総冷房容量と総暖房容量との差を前記熱源機側熱交換器の総運転容量で割った容量比が予め定めた値以下の場合には、前記熱媒体の供給流量の変更量をゼロとする請求項のいずれか1項に記載の空気調和装置。
  11. 前記熱媒体流量調整器に出力する開度指令の電気出力値は、前記最大流量に対応する出力値が前記下限流量に対応する出力値に対して小さくなるように設定されている請求項10のいずれか1項に記載の空気調和装置。
  12. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
    前記冷媒と前記冷媒とは異なる熱媒体との間で熱交換する熱源機側熱交換器と、
    前記冷媒と周囲の利用媒体との間で熱交換する複数の利用側熱交換器と、
    前記熱源機側熱交換器と、前記複数の利用側熱交換器との間に設けられ、前記複数の利用側熱交換器の一部を冷房運転に切り換え、前記複数の利用側熱交換器の一部を暖房運転に切り換える中継機と、
    前記熱源機側熱交換器に供給する前記熱媒体の流量を調整可能な熱媒体システムとして、少なくとも1系統の熱媒体搬送器、熱媒体流量調整器、および熱媒体流量制御装置を備え、
    前記圧縮機と前記熱源機側熱交換器が熱源機に配置され、前記利用側熱交換器が室内機に配置され、
    制御指令に応じて、前記複数の利用側熱交換器のそれぞれを前記冷房運転と前記暖房運転とに切り換え、冷暖房同時運転を行う空気調和装置であって、
    前記熱媒体流量制御装置が、前記熱源機の前記圧縮機の運転周波数と、前記熱源機の前記圧縮機の最大周波数と、前記熱源機の前記圧縮機の最小周波数とを利用して、前記熱源機側熱交換器に供給する熱媒体流量を制御するように構成されており、
    前記熱媒体流量制御装置は、前記熱源機によって定められた前記熱媒体の下限流量である下限値と、前記熱媒体流量調整器の最大開度に対応した流量である上限値との間で前記熱媒体流量を制御し、
    前記下限値は、前記熱媒体流量調整器の特性に応じて選択できるように複数設定されている
    空気調和装置。
  13. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
    前記冷媒と前記冷媒とは異なる熱媒体との間で熱交換する熱源機側熱交換器と、
    前記冷媒と周囲の利用媒体との間で熱交換する複数の利用側熱交換器と、
    前記熱源機側熱交換器と、前記複数の利用側熱交換器との間に設けられ、前記複数の利用側熱交換器の一部を冷房運転に切り換え、前記複数の利用側熱交換器の一部を暖房運転に切り換える中継機と、
    前記熱源機側熱交換器に供給する前記熱媒体の流量を調整可能な熱媒体システムとして、少なくとも1系統の熱媒体搬送器、熱媒体流量調整器、および熱媒体流量制御装置を備え、
    前記圧縮機と前記熱源機側熱交換器が熱源機に配置され、前記利用側熱交換器が室内機に配置され、
    制御指令に応じて、前記複数の利用側熱交換器のそれぞれを前記冷房運転と前記暖房運転とに切り換え、冷暖房同時運転を行う空気調和装置であって、
    前記熱媒体流量制御装置が、前記熱源機の前記圧縮機の運転周波数と、前記熱源機の前記圧縮機の最大周波数と、前記熱源機の前記圧縮機の最小周波数とを利用して、前記熱源機側熱交換器に供給する熱媒体流量を制御するように構成されており、
    前記熱媒体流量制御装置は、前記熱源機の運転モードに応じて、前記熱媒体流量調整器を、熱媒体を流さない「流量ゼロ」、前記熱源機によって定められた最小流量である「下限流量」、前記熱源機の前記圧縮機の運転周波数と、前記熱源機の前記圧縮機の最大周波数と、前記熱源機の前記圧縮機の最小周波数とに基づいて算出決定する「演算流量」、および前記熱媒体流量調整器の定格流量に対応する「最大流量」の4つのパターンで制御する
    空気調和装置。
  14. 前記演算流量のパターンでは、前記熱媒体流量制御装置は、前記熱源機の前記圧縮機の運転周波数が前記熱源機の前記圧縮機の最小周波数より大きいとき、前記熱媒体流量調整器に供給する前記熱媒体の流量を増大させる請求項13に記載の空気調和装置。
  15. 前記熱媒体流量制御装置が、室内機冷房運転容量の合計と、室内暖房運転容量の合計と、前記熱源機の運転容量と、前記熱源機の前記圧縮機の運転周波数と、前記熱源機の前記圧縮機の最大周波数と、前記熱源機の前記圧縮機の最小周波数とを利用して、前記熱源機側熱交換器に供給する熱媒体流量を制御するように構成されている請求項1に記載の空気調和装置。
  16. 前記熱媒体流量制御装置は、前記熱源機の運転モードに応じて、前記熱媒体流量調整器を、熱媒体を流さない「流量ゼロ」、前記熱源機によって定められた最小流量である「下限流量」、前記室内機冷房運転容量の合計と、前記室内暖房運転容量の合計と、前記熱源機の運転容量とに基づいて算出される第1演算流量、及び、前記熱源機の前記圧縮機の運転周波数と、前記熱源機の前記圧縮機の最大周波数と、前記熱源機の前記圧縮機の最小周波数とに基づいて第2演算流量に基づいて算出決定する「演算流量」、並びに前記熱媒体流量調整器の定格流量に対応する「最大流量」の4つのパターンで制御する請求項15に記載の空気調和装置。
  17. 前記演算流量のパターンでは、熱媒体流量制御装置は、前記第1演算流量及び前記第2演算流量のうち大きい方を前記熱媒体流量調整器に供給する前記熱媒体の流量とする請求項16に記載の空気調和装置。
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