JP6415701B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1における冷凍サイクル装置500の冷媒回路図である。本実施の形態の冷凍サイクル装置500は、複数の利用ユニット30における空調(冷房および暖房)に使用されるビル用マルチエアコンである。本実施の形態の冷凍サイクル装置500は、熱源機100と、第1分流ユニット1aおよび第2分流ユニット1bと、第1分流ユニット1aおよび第2分流ユニット1bにそれぞれ接続される複数の利用ユニット30と、を備える。図1に示すように、熱源機100と、第1分流ユニット1aおよび第2分流ユニット1bとは、高圧冷媒配管2aおよび低圧冷媒配管2bで接続される。また、第1分流ユニット1aと第2分流ユニット1bとは、中圧冷媒配管2cで接続される。また、高圧冷媒配管2aには、熱源機100からの高圧冷媒を第1分流ユニット1aおよび第2分流ユニット1bに分配する分配管25が設けられている。以下、各装置の構成および運転モードについて説明する。
熱源機100は、屋外に設置される室外機である。熱源機100は、冷媒を高温高圧に圧縮して冷媒経路内へ搬送するための圧縮機50と、熱源機100の運転モードに応じて冷媒の流れを切替える四方弁等の冷媒流路切替装置51と、蒸発器または凝縮器として機能する熱源機側熱交換器52と、運転モードの違いによる余剰冷媒または過渡的な運転の変化に対する余剰冷媒を蓄えるアキュムレータ53と、を備える。また、熱源機100は、冷凍サイクル装置500全体を制御する制御装置90(図5)を備える。
第1分流ユニット1aおよび第2分流ユニット1bは、同一の内部構造を有するため、第1分流ユニット1aを代表として説明する。第1分流ユニット1aは、熱媒体間熱交換器3aおよび4aを有している。熱媒体間熱交換器3aおよび4aは、熱源側の冷媒と、例えば水または不凍液等の利用側の二次側熱媒体とで熱交換を行ない、熱源機100で生成された熱源側冷媒の冷熱または温熱を二次側熱媒体に伝達するものである。従って、熱媒体間熱交換器3aおよび4aは、暖房運転を行う利用ユニット30に対して温熱媒体を供給する際には凝縮器(放熱器)として機能し、冷房運転を行う利用ユニット30に対して冷熱媒体を供給する際には蒸発器として機能する。
利用ユニット30は、屋内の天井に埋め込みや吊り下げ等により、または屋内の壁面に壁掛け等により設置され、設定された運転モードおよび温度に従って室内の暖房または冷房を行う室内機(ファンコイルユニット)である。利用ユニット30は、第1分流ユニット1aおよび第2分流ユニット1bから流入される熱媒体と室内空気との熱交換を行う利用側熱交換器33を備える。また、利用ユニット30には、利用ユニット30内への吸込空気温度を検出する温度センサT5aおよび利用ユニット30の出口における熱媒体の温度を検出する温度センサT6aを備えている。
第1分流ユニット1aおよび第2分流ユニット1bは、それぞれ運転モードとして、駆動している利用ユニット30の全てが暖房運転を行っている全暖房運転モードと、駆動している利用ユニット30の全てが冷房運転を行っている全冷房運転モードと、冷房運転を行っている利用ユニット30と暖房運転を行っている利用ユニット30が混在している混在運転モードと、を有している。さらに、混在運転モードにおいては、冷房運転を行っている利用ユニット30の負荷が大きい冷房主体運転モードと、暖房運転を行っている利用ユニット30の負荷が大きい暖房主体運転モードと、がある。各運転モードにおける冷媒および二次側熱媒体の動作について、以下に説明する。なお、第1分流ユニット1aおよび第2分流ユニット1bにおける冷媒および二次元媒熱媒体の動作は同様であるため、第1分流ユニット1aを代表として説明する。
まず、全冷房運転モードにおける冷媒の流れについて説明する。低温低圧のガス冷媒は圧縮機50へ流入し、高温高圧のガス冷媒として吐出される。吐出された高温高圧のガス冷媒は熱源機側熱交換器52へと流入し、室外空気と熱交換を行うことで、高圧の液冷媒となり熱源機100から高圧冷媒配管2aに流入する。高圧冷媒配管2aから第1分流ユニット1aへと流入した液冷媒は、全開の開閉弁12aを通って分流ユニット中圧流路20cに流入する。また、分流ユニット中圧流路20cに流入した冷媒は、HIC回路40において分岐され、第3絞り装置9aによって減圧された冷媒と熱交換が行われる。そして、第1絞り装置7aおよび第2絞り装置8aを通過して膨張された冷媒は、低圧の気液二相冷媒となって熱媒体間熱交換器3aおよび4aに流入する。そして、熱媒体間熱交換器3aおよび4aにて水または不凍液等の二次側熱媒体と熱交換し、蒸発してガス冷媒となる。このとき、第1絞り装置7aおよび第2絞り装置8aは、温度センサT2aとT4aで検出した熱媒体間熱交換器3aおよび4aの出口冷媒温度と蒸発温度との温度差である過熱度が目標値(例えば2℃)となるように開度制御される。
まず、全暖房運転モードにおける冷媒の流れについて説明する。低温低圧の冷媒は圧縮機50へ流入し、高温高圧のガス冷媒として吐出される。吐出された高温高圧のガス冷媒は熱源機100から高圧冷媒配管2aに流入する。高圧冷媒配管2aから第1分流ユニット1aへと流入したガス冷媒は、第1冷媒流路切替装置5aおよび第2冷媒流路切替装置6aへ分岐されて流入する。このとき、第1冷媒流路切替装置5aおよび第2冷媒流路切替装置6aは暖房側に切替えられている。第1冷媒流路切替装置5aおよび第2冷媒流路切替装置6aをそれぞれ通過したガス冷媒は、熱媒体間熱交換器3aおよび4aを通過し、水または不凍液等の二次側熱媒体と熱交換を行う。
次に、混在運転モードにおける冷房体運転モード時の冷媒の流れについて説明する。図2は、冷房主体運転モードにおける冷媒の流れを示す図である。低温低圧の冷媒は圧縮機50へ流入し、高温高圧のガス冷媒として吐出される。吐出された高温高圧の冷媒は熱源機100の冷媒流路切替装置51を通過して、熱源機側熱交換器52に流入する。熱源機側熱交換器52では、冷媒が持っている熱容量のうち、暖房運転を実施する利用ユニット30が必要とする以外の熱容量が放熱され、気液二相冷媒とされる。
次に、暖房主体運転モードにおける冷媒の流れについて説明する。低温低圧の冷媒は圧縮機50へ流入し、高温高圧のガス冷媒として吐出される。吐出された高温高圧のガス冷媒は熱源機100から高圧冷媒配管2aに流入する。すなわち、暖房主体運転モードにおいて、冷媒流路切替装置51は、圧縮機50から吐出された高温高圧のガス冷媒を熱源機側熱交換器52を通過せずに熱源機100外へ搬出するように切替えられている。熱源機100からのガス冷媒は、高圧冷媒配管2aを通り第1分流ユニット1aへ流入する。
続いて、本発明の実施の形態2について説明する。実施の形態2では、能力検出部94における第1分流ユニット1aおよび第2分流ユニット1bの能力の検出方法が実施の形態1と相違する。その他の冷凍サイクル装置500の構成については実施の形態1と同様である。
Claims (11)
- 冷媒を供給する熱源機と、
前記熱源機にそれぞれ接続される第1分流ユニットおよび第2分流ユニットと、
前記熱源機と、前記第1分流ユニットおよび前記第2分流ユニットとの間に配置され、前記熱源機からの冷媒を前記第1分流ユニットおよび前記第2分流ユニットに分配する分配管と、を備え、
前記第1分流ユニットおよび前記第2分流ユニットは、凝縮器として機能する熱交換器をそれぞれ備え、
前記分配管を通った前記冷媒が前記第1分流ユニットと前記第2分流ユニットとに不均等に分配される場合、前記第1分流ユニットおよび前記第2分流ユニットのうち、分配された冷媒の乾き度が高い方の分流ユニットの前記熱交換器の出口における過冷却度が増加される冷凍サイクル装置。 - 前記第1分流ユニットおよび前記第2分流ユニットにそれぞれ接続される複数の利用ユニットをさらに備え、
前記複数の利用ユニットは、前記利用ユニット内への吸込空気温度および前記利用ユニットの出口における熱媒体温度をそれぞれ検出する複数の温度センサを備え、
前記分配管を通った前記冷媒が前記第1分流ユニットと前記第2分流ユニットとに不均等に分配される場合、前記第1分流ユニットおよび前記第2分流ユニットのうち、接続される前記利用ユニットにおける前記吸込空気温度と前記熱媒体温度との差が大きい方の分流ユニットの前記熱交換器の出口における過冷却度が増加される請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記第1分流ユニットおよび前記第2分流ユニットにそれぞれ接続される複数の利用ユニットをさらに備え、
前記複数の利用ユニットは、前記利用ユニットの出口における熱媒体温度を検出する温度センサを備え、
前記分配管を通った前記冷媒が前記第1分流ユニットと前記第2分流ユニットとに不均等に分配される場合、前記第1分流ユニットおよび前記第2分流ユニットのうち、接続される前記利用ユニットにおける設定温度と前記熱媒体温度との差が小さい方の分流ユニットの前記熱交換器の出口における過冷却度が増加される請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記第1分流ユニットおよび前記第2分流ユニットにそれぞれ接続される複数の利用ユニットと、
前記第1分流ユニットおよび前記第2分流ユニットを制御する制御装置と、をさらに備え、
前記第1分流ユニットおよび前記第2分流ユニットは、前記熱交換器の出口における過冷却度を制御目標値となるよう制御する絞り装置をそれぞれ備え、
前記制御装置は、
前記第1分流ユニットおよび前記第2分流ユニットの能力に不均等が生じたか否かを判定する不均等判定部と、
前記不均等判定部によって前記不均等が生じたと判定された場合、前記分配管によって前記冷媒が前記第1分流ユニットと前記第2分流ユニットとに不均等に分配されるとして、前記第1分流ユニットまたは前記第2分流ユニットの何れかの前記制御目標値を変更する目標値変更部と、を有する請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記制御装置は、前記第1分流ユニットおよび前記第2分流ユニットの能力をそれぞれ検出する能力検出部をさらに有し、
前記不均等判定部は、前記能力検出部によって検出された前記第1分流ユニットおよび前記第2分流ユニットの能力の差が、予め設定された閾値以上である場合に、前記第1分流ユニットおよび前記第2分流ユニットの能力に不均等が生じたと判定する請求項4に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記目標値変更部は、前記不均等判定部によって前記不均等が生じたと判定された場合、前記第1分流ユニットおよび前記第2分流ユニットのうち、能力の高い分流ユニットにおける前記制御目標値を予め設定された値だけ増加する請求項4または5に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記目標値変更部は、前記不均等判定部によって前記不均等が生じたと判定された場合、前記第1分流ユニットおよび前記第2分流ユニットのうち、能力の高い分流ユニットにおける前記制御目標値を前記第1分流ユニットおよび前記第2分流ユニットの能力差に応じて増加する請求項4または5に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記複数の利用ユニットは、前記利用ユニット内への吸込空気温度および前記利用ユニットの出口における熱媒体温度をそれぞれ検出する温度センサを備え、
前記能力検出部は、前記複数の利用ユニットのうち、暖房運転を行っている利用ユニットにおける前記吸込空気温度と前記熱媒体温度との差から前記第1分流ユニットおよび前記第2分流ユニットの能力を算出する請求項5〜7の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記複数の利用ユニットは、前記利用ユニットの出口における熱媒体温度を検出する温度センサを備え、
前記能力検出部は、前記複数の利用ユニットのうち、暖房運転を行っている利用ユニットにおける設定温度と前記熱媒体温度との差から前記第1分流ユニットおよび前記第2分流ユニットの能力を算出する請求項5〜7の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記不均等判定部は、前記分配管によって気液二相冷媒が分配される場合に、前記不均等が生じたか否かを判定するものである請求項4〜9の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記不均等判定部は、前記第1分流ユニットおよび前記第2分流ユニットが、接続される前記複数の利用ユニットが暖房運転および冷房運転の両方を行う混在運転モードの場合であって、かつ前記冷房運転を行っている前記利用ユニットの負荷が前記暖房運転を行っている前記利用ユニットの負荷よりも大きい場合に、前記不均等が生じたか否かを判定するものである請求項10に記載の冷凍サイクル装置。
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