JP7438342B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
[空気調和装置100の構成]
以下、実施の形態に係る空気調和装置100の構成について説明する。図1は、実施の形態に係る空気調和装置100の概略構成図である。図2は、実施の形態に係る空気調和装置100の冷媒回路図である。図1に示すように、空気調和装置100は、室外空間から室外空気を取り込んで、室外空間に室外空気を排出する2つの室外機10a、10bと、室内空間から室内空気を取り込んで、調湿後の室内空気を室内空間に供給する室内機20と、を備えている。また、空気調和装置100は、制御装置40を備えている。なお、室外機10a、10bの数は2つに限定されず、1つでも3つ以上でもよい。
図2に示すように、室外機10aは、圧縮機11a、流路切替装置12a、室外熱交換器13a、膨張弁14a、および、室外送風機15aを備えている。同様に、室外機10bは、圧縮機11b、流路切替装置12b、室外熱交換器13b、膨張弁14b、および、室外送風機15bを備えている。なお、室外熱交換器13a、13aは、第一熱交換器とも称する。
室内機20は、室内熱交換器21a、21b、および、室内送風機22を備えている。また、室内機20には、室内空間から室内空気を内部に取り込む1つの吸込口23と、調湿後の室内空気を内部から室内空間に供給する複数の吹出口24とが、それぞれ形成されており、各吹出口24には、ダンパ25が設けられている。また、室内機20内には、室内送風機22によって室内空間から取り込まれた室内空気が室内熱交換器21a、21bを通過して調湿後に室内空間に送風される風路20aが形成されている。なお、室内熱交換器21a、21bの数は2つに限定されず、室外機10a、10bとの数と同数設けられる。また、室内熱交換器21a、21bは、第二熱交換器とも称する。
室外機10a、10bおよび室内機20は、例えばサーミスタなどで構成される複数の温度センサを備えている。圧縮機11a、11bの吐出側には、冷媒の吐出温度を検出する吐出温度センサ31a、31bが設けられている。室外機10a、10bの吸込口(図示せず)付近には、外気温度を検出する外気温度センサ34a、34bが設けられている。室内機20の吸込口23付近には、室内温度を検出する室内温度センサ35が設けられている。
制御装置40は、各種温度センサおよび各種圧力センサの検出情報に基づいて、室外機10a、10bおよび室内機20に対して運転制御信号を送信し、それらを制御する。なお、実施の形態では、制御装置40は運転モードとして、通常運転と、低負荷運転と、低負荷発停運転とを備えている。通常運転としては、冷房運転および暖房運転がある。低負荷運転としては、低負荷冷房運転および低負荷暖房運転がある。低負荷発停運転としては、低負荷冷房発停運転および低負荷暖房発停運転がある。
冷房運転時は、圧縮機11a、11bの吐出側が室外熱交換器13a、13bとそれぞれ接続されるように、流路切替装置12a、12bが切り替えられる。
圧縮機11aから吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替装置12aを介して室外熱交換器13aに流入する。室外熱交換器13aに流入した高温高圧のガス冷媒は、室外送風機15aによって取り込まれた室外空気と熱交換して放熱しながら凝縮し、高圧の液冷媒となって室外熱交換器13aから流出する。室外熱交換器13aから流出した高圧の液冷媒は、膨張弁14aによって減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となり、室内熱交換器21aに流入する。室内熱交換器21aに流入した低温低圧の気液二相冷媒は、室内送風機22によって取り込まれた室内空気と熱交換して吸熱しながら蒸発し、室内空気を冷却するとともに低温低圧のガス冷媒となって室内熱交換器21aから流出する。室内熱交換器21aから流出した低温低圧のガス冷媒は、圧縮機11aへ吸入され、再び高温高圧のガス冷媒となる。
圧縮機11bから吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替装置12bを介して室外熱交換器13bに流入する。室外熱交換器13bに流入した高温高圧のガス冷媒は、室外送風機15bによって取り込まれた室外空気と熱交換して放熱しながら凝縮し、高圧の液冷媒となって室外熱交換器13bから流出する。室外熱交換器13bから流出した高圧の液冷媒は、膨張弁14bによって減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となり、室内熱交換器21bに流入する。室内熱交換器21bに流入した低温低圧の気液二相冷媒は、室内送風機22によって取り込まれた室内空気と熱交換して吸熱しながら蒸発し、室内空気を冷却するとともに低温低圧のガス冷媒となって室内熱交換器21bから流出する。室内熱交換器21bから流出した低温低圧のガス冷媒は、圧縮機11bへ吸入され、再び高温高圧のガス冷媒となる。
暖房運転時は、圧縮機11a、11bの吐出側が室内熱交換器21a、21bとそれぞれ接続されるように、流路切替装置12a、12bが切り替えられる。
圧縮機11aから吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替装置12aを介して室内熱交換器21aに流入する。室内熱交換器21aに流入した高温高圧のガス冷媒は、室内送風機22によって取り込まれた室内空気と熱交換して放熱しながら凝縮し、室内空気を加熱するとともに高圧の液冷媒となって室内熱交換器21aから流出する。室内熱交換器21aから流出した高圧の液冷媒は、膨張弁14aによって減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となり、室外熱交換器13aに流入する。室外熱交換器13aに流入した低温低圧の気液二相冷媒は、室外送風機15aによって取り込まれた室外空気と熱交換して吸熱しながら蒸発し、低温低圧のガス冷媒となって室外熱交換器13aから流出する。室外熱交換器13aから流出した低温低圧のガス冷媒は、圧縮機11aへ吸入され、再び高温高圧のガス冷媒となる。
圧縮機11bから吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替装置12bを介して室内熱交換器21bに流入する。室内熱交換器21bに流入した高温高圧のガス冷媒は、室内送風機22によって取り込まれた室内空気と熱交換して放熱しながら凝縮し、室内空気を加熱するとともに高圧の液冷媒となって室内熱交換器21bから流出する。室内熱交換器21bから流出した高圧の液冷媒は、膨張弁14bによって減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となり、室外熱交換器13bに流入する。室外熱交換器13bに流入した低温低圧の気液二相冷媒は、室外送風機15bによって取り込まれた室外空気と熱交換して吸熱しながら蒸発し、低温低圧のガス冷媒となって室外熱交換器13bから流出する。室外熱交換器13bから流出した低温低圧のガス冷媒は、圧縮機11bへ吸入され、再び高温高圧のガス冷媒となる。
図4は、従来の2台の圧縮機を備えた空気調和装置の低負荷運転時の圧縮機周波数の時系列変化を示す図である。図5は、実施の形態に係る空気調和装置100の低負荷運転時の圧縮機周波数の時系列変化を示す図である。
低負荷運転時に運転させる圧縮機11a、11bを切り替えるためには、連続運転時間の最大値を規定する必要がある。低負荷冷房運転が発生する時間帯(以下、低負荷冷房時間帯と称する)は、日射による負荷が少なく、かつ、室内空間で発生する負荷が少ない時間帯であるため、一般的には深夜である。一般的な生活パターン(建築環境・省エネルギー機構(IBEC)規定の生活スケジュール参照)とした場合、低負荷冷房運転は夜23時から朝7時までの時間帯に発生することが予想される。また、低負荷暖房運転が発生する時間帯(以下、低負荷暖房時間帯と称する)は、日射による負荷が多く、かつ、室内空間での発熱が多い時間帯であるため、一般的には昼間である。一般的な生活パターン(建築環境・省エネルギー機構(IBEC)規定の生活スケジュール参照)とした場合、低負荷暖房運転は朝8時から夕方4時までの時間帯に発生することが予想される。
図6は、従来の2台の圧縮機を備えた空気調和装置の低負荷発停運転時の圧縮機周波数の時系列変化を示す図である。図7は、実施の形態に係る空気調和装置100の低負荷発停運転時の圧縮機周波数の時系列変化を示す図である。
図8は、実施の形態に係る空気調和装置100の冷房運転、低負荷冷房運転、および、低負荷冷房発停運転の各状態遷移を示す図である。
図9は、実施の形態に係る空気調和装置100の暖房運転、低負荷暖房運転、および、低負荷暖房発停運転の各状態遷移を示す図である。
図10は、実施の形態に係る空気調和装置100の低負荷運転時にいずれの冷媒回路101a、101bも応急制御オン条件を満たしていない場合の消費電力の時系列変化を示す図である。図11は、実施の形態に係る空気調和装置100の低負荷運転時にいずれかの冷媒回路101a、101bが応急制御オン条件を満たしている場合の消費電力の時系列変化を示す図である。図12は、実施の形態に係る空気調和装置100の応急制御がオフでの通常運転時の圧縮機周波数の時系列変化を示す図である。図13は、実施の形態に係る空気調和装置100の応急制御がオンでの通常運転時の圧縮機周波数の時系列変化を示す図である。
なお、実施の形態に係る空気調和装置100は、2つの冷媒回路101a、101bを備えている構成としたが、それに限定されず、図14に示すように、複数の圧縮機を有する冷媒回路101cを1つ備えた構成でも成立するものに関しては、その構成でもよい。また、実施の形態に係る空気調和装置100は、流路切替装置を備えている構成としたが、それに限定されず、流路切替装置を備えていない構成でも成立するものに関しては、その構成でもよい。
Claims (13)
- 第一圧縮機、第二圧縮機、第一熱交換器、膨張弁、および、第二熱交換器が配管で接続されて冷媒が循環する冷媒回路と、
前記第一圧縮機および前記第二圧縮機を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記第一圧縮機および前記第二圧縮機を運転させて冷房を行う冷房運転時、または、前記第一圧縮機および前記第二圧縮機を運転させて暖房を行う暖房運転時において、低負荷切替条件を満たした場合、
前記冷房運転から前記第一圧縮機および前記第二圧縮機のうち1台を運転させて冷房を行う低負荷冷房運転、または、前記暖房運転から前記第一圧縮機および前記第二圧縮機のうち1台を運転させて暖房を行う低負荷暖房運転へと切り替え、
前記低負荷冷房運転または前記低負荷暖房運転では、
前記第一圧縮機および前記第二圧縮機のうち1台を起動後、あらかじめ設定された連続運転時間が経過したら、前記第一圧縮機および前記第二圧縮機のうち別の1台に運転対象を変更するものであり、
前記低負荷冷房運転時または前記低負荷暖房運転時において、低負荷発停切替条件を満たした場合、
前記低負荷冷房運転から前記第一圧縮機および前記第二圧縮機のうち1台で発停運転しながら冷房を行う低負荷冷房発停運転、または、前記低負荷暖房運転から前記第一圧縮機および前記第二圧縮機のうち1台で発停運転しながら暖房を行う低負荷暖房発停運転へと切り替え、
前記低負荷冷房発停運転または前記低負荷暖房発停運転では、
前記第一圧縮機および前記第二圧縮機のうち1台を起動後、発停回数があらかじめ設定された第四閾値以上となったら、前記第一圧縮機および前記第二圧縮機のうち別の1台に運転対象を変更するものであり、
前記第四閾値は、前記低負荷冷房運転時よりも前記低負荷暖房運転時の方が大きい値が設定される
空気調和装置。 - 第一圧縮機、第一熱交換器、第一膨張弁、および、第二熱交換器が配管で接続されて冷媒が循環する第一の冷媒回路と、
第二圧縮機、第三熱交換器、第二膨張弁、および、第四熱交換器が配管で接続されて冷媒が循環する第二の冷媒回路と、
前記第一圧縮機および前記第二圧縮機を制御する制御装置と、
冷媒の流れる方向を切り替える流路切替装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記第一圧縮機および前記第二圧縮機を運転させて冷房を行う冷房運転時、または、前記第一圧縮機および前記第二圧縮機を運転させて暖房を行う暖房運転時において、低負荷切替条件を満たした場合、
前記冷房運転から前記第一圧縮機および前記第二圧縮機のうち1台を運転させて冷房を行う低負荷冷房運転、または、前記暖房運転から前記第一圧縮機および前記第二圧縮機のうち1台を運転させて暖房を行う低負荷暖房運転へと切り替え、
前記低負荷冷房運転または前記低負荷暖房運転では、
前記第一圧縮機および前記第二圧縮機のうち1台を起動後、あらかじめ設定された連続運転時間が経過したら、前記第一圧縮機および前記第二圧縮機のうち別の1台に運転対象を変更するものであり、
前記冷房運転時の前記低負荷切替条件は、圧縮機周波数、消費電力、外気温度、または、室内温度があらかじめ設定された第一閾値以下となった場合、あるいは、サーモオフ制御がオフからオンとなった場合であり、
前記暖房運転時の前記低負荷切替条件は、圧縮機周波数、または、消費電力があらかじめ設定された第二閾値以下となった場合、外気温度、または、室内温度があらかじめ設定された第三閾値以上となった場合、サーモオフ制御がオフからオンとなった場合、および、デフロスト制御がオフからオンとなった場合のいずれかであり、
前記冷房運転時の前記低負荷切替条件が、前記圧縮機周波数が前記第一閾値以下となった場合、かつ、前記暖房運転時の前記低負荷切替条件が、前記圧縮機周波数が前記第二閾値以下となった場合において、
前記第二閾値が前記第一閾値よりも大きい
空気調和装置。 - 前記冷房運転時の前記低負荷切替条件は、圧縮機周波数、消費電力、外気温度、または、室内温度があらかじめ設定された第一閾値以下となった場合、あるいは、サーモオフ制御がオフからオンとなった場合である
請求項1に記載の空気調和装置。 - 冷媒の流れる方向を切り替える流路切替装置を備えた
請求項1または3に記載の空気調和装置。 - 前記暖房運転時の前記低負荷切替条件は、圧縮機周波数、または、消費電力があらかじめ設定された第二閾値以下となった場合、外気温度、または、室内温度があらかじめ設定された第三閾値以上となった場合、サーモオフ制御がオフからオンとなった場合、および、デフロスト制御がオフからオンとなった場合のいずれかである
請求項4に記載の空気調和装置。 - 前記第一圧縮機および前記第二圧縮機を含む複数の圧縮機を有し、
過去の運転データを記憶する記憶部を備え、
前記制御装置は、
前記運転データに基づいて低負荷時間帯を求め、
前記低負荷時間帯を前記複数の圧縮機の台数で割った値以下を前記連続運転時間に設定する
請求項1~5のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 前記第一圧縮機および前記第二圧縮機を含む複数の圧縮機を有し、
前記制御装置は、
8時間を前記複数の圧縮機の台数で割った値以下を前記連続運転時間に設定する
請求項1~5のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 第一圧縮機、第一熱交換器、第一膨張弁、および、第二熱交換器が配管で接続されて冷媒が循環する第一の冷媒回路と、
第二圧縮機、第三熱交換器、第二膨張弁、および、第四熱交換器が配管で接続されて冷媒が循環する第二の冷媒回路と、
前記第一圧縮機および前記第二圧縮機を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記第一圧縮機および前記第二圧縮機を運転させて冷房を行う冷房運転時、または、前記第一圧縮機および前記第二圧縮機を運転させて暖房を行う暖房運転時において、低負荷切替条件を満たした場合、
前記冷房運転から前記第一圧縮機および前記第二圧縮機のうち1台を運転させて冷房を行う低負荷冷房運転、または、前記暖房運転から前記第一圧縮機および前記第二圧縮機のうち1台を運転させて暖房を行う低負荷暖房運転へと切り替え、
前記低負荷冷房運転または前記低負荷暖房運転では、
前記第一圧縮機および前記第二圧縮機のうち1台を起動後、あらかじめ設定された連続運転時間が経過したら、前記第一圧縮機および前記第二圧縮機のうち別の1台に運転対象を変更するものであり、
前記低負荷冷房運転時または前記低負荷暖房運転時において、低負荷発停切替条件を満たした場合、
前記低負荷冷房運転から前記第一圧縮機および前記第二圧縮機のうち1台で発停運転しながら冷房を行う低負荷冷房発停運転、または、前記低負荷暖房運転から前記第一圧縮機および前記第二圧縮機のうち1台で発停運転しながら暖房を行う低負荷暖房発停運転へと切り替え、
前記低負荷冷房発停運転または前記低負荷暖房発停運転では、
前記第一圧縮機および前記第二圧縮機のうち1台を起動後、発停回数があらかじめ設定された第四閾値以上となったら、前記第一圧縮機および前記第二圧縮機のうち別の1台に運転対象を変更するものであり、
前記第四閾値は、前記低負荷冷房運転時よりも前記低負荷暖房運転時の方が大きい値が設定される
空気調和装置。 - 前記低負荷冷房運転時および前記低負荷暖房運転時の低負荷発停切替条件は、前記第一圧縮機および前記第二圧縮機のうち運転中のものの圧縮機周波数が下限値に到達した場合、もしくはサーモオフ制御がオフからオンとなった場合である
請求項1~8のいずれか一項に記載の空気調和装置。
に記載の空気調和装置。 - 前記制御装置は、
前記低負荷冷房運転時、または、前記低負荷暖房運転時において、前記第一圧縮機および前記第二圧縮機のうち運転中のものが応急制御オン条件を満たした場合、
前記第一圧縮機および前記第二圧縮機のうち前記応急制御オン条件を満たしたものに対して応急制御をオンにし、
前記第一圧縮機および前記第二圧縮機のうち前記応急制御がオンとなっているものは停止させたまま起動させない
請求項1~9のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 前記応急制御オン条件は、圧縮機周波数、消費電力、膨張弁開度、吐出温度、凝縮温度、または、蒸発温度が予め設定された第五閾値以上となった場合である
請求項10に記載の空気調和装置。 - 前記応急制御オン時に応急制御オンであることをユーザーに報知する報知手段を備えた
請求項10または11に記載の空気調和装置。 - 前記報知手段は、携帯電話あるいはHEMSである
請求項12に記載の空気調和装置。
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