JPH04222358A - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機

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JPH04222358A
JPH04222358A JP2340338A JP34033890A JPH04222358A JP H04222358 A JPH04222358 A JP H04222358A JP 2340338 A JP2340338 A JP 2340338A JP 34033890 A JP34033890 A JP 34033890A JP H04222358 A JPH04222358 A JP H04222358A
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water
refrigerant
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    • Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、水熱交換器を有する空気調和機に関する。
（従来の技術） 水熱交換器を有する空気調和機として、圧縮機、水熱交
換器、受液器を有する熱源ユニット、およびそれぞれが
空気熱交換器を有する複数台の室内ユニットを備え、上
記圧縮機、水熱交換器、受液器、各空気熱交換器を接続
して冷凍サイクルを構成したものがある。
この空気調和機の熱源ユニットの一例を第８図に示す。
図中１は底板で、その底板１を囲むように側板２，２、
背板３、および天板４を設けている。５は電気部品箱で
ある。
そして、底板１上に、圧縮機１１、油分離器１２、水熱
交換器１３、気液分離器１４、受液器１５を設けている
。
一方、水熱交換器を有する複数台の空気調和機に対して
クーリングタワー（冷却水塔）を接続し、このクーリン
グタワーの水を送水ポンプによって上記各空気調和機の
水熱交換器に循環させる構成の空気調和装置もある。
この空気調和装置の場合、各空気調和機の空調負荷に基
づき、各空気調和機の水熱交換器に流れる冷却水の量を
調整するようにしている。
（発明が解決しようとする課題） ところで、第８図に示した熱源ユニットの場合、水熱交
換器１３が受液器１５と同じ高さに配置されているので
、液冷媒が水熱交換器１３に常に溜まり込む事態が生じ
、熱交換面積が小さくなって能力の低下を生じるという
欠点がある。
また、上記の空気調和装置の場合、各空気調和機の空調
負荷の変動に伴い、各水熱交換器の相互間に水の偏流が
生じ、空調が不安定になるという欠点がある。特に、水
熱交換器が蒸発器として働く暖房運転時は、上記偏流の
影響で水熱交換器が凍結パンクすることもある。
この発明は上記の事情を考慮したもので、請求項１の空
気調和機は、水熱交換器に液冷媒が常時溜まり込む事態
を防ぐことができ、水熱交換器の熱交換面積を拡大して
能力の向上を図ることを目的とする。
請求項２の空気調和機は、水熱交換器に関わるトラブル
を解消して常に安全かつ安定した運転を可能とすること
を目的とする。
請求項３の空気調和機は、水熱交換器に関わるトラブル
を解消するとともに、室内ユニットの運転台数の変化に
かかわらず常に最適な冷媒流量を保つことができ、これ
により常に安全かつ効率の良い運転を可能とすることを
目的とする。
請求項４の空気調和機は、請求項１、請求項２、または
請求項３の空気調和機において、水熱交換器の効率の良
い熱交換を可能とすることを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 請求項１の空気調和機は、圧縮機、水熱交換器、受液器
を有する熱源ユニットと、それぞれが空気熱交換器を有
する複数台の室内ユニットと、前記圧縮機、水熱交換器
、受液器、各空気熱交換器を接続した冷凍サイクルとを
備え、前記水熱交換器を前記圧縮機および受液器の上方
に設ける。
請求項２の空気調和機は、圧縮機および複数の水熱交換
器を有する熱源ユニットと、それぞれが空気熱交換器を
有する複数台の室内ユニットと、前記圧縮機、各水熱交
換器の並列回路、各空気熱交換器を接続した冷凍サイク
ルと、前記各水熱交換器の冷媒流路に設けた複数の二方
弁と、前記冷凍サイクルの高圧側圧力を検知する圧力検
知手段と、この圧力検知手段の検知結果に応じて前記各
二方弁を開閉制御する手段とを備える。
請求項３の空気調和機は、圧縮機および複数の水熱交換
器を有する熱源ユニットと、それぞれが空気熱交換器を
有する複数台の室内ユニットと、前記圧縮機、各水熱交
換器の並列回路、各空気熱交換器を接続した冷凍サイク
ルと、前記各水熱交換器の冷媒流路において前記各空気
熱交換器に対応する側に設けた複数の二方弁と、前記冷
凍サイクルの高圧側圧力を検知する圧力検知手段と、こ
の圧力検知手段の検知結果に応じて前記各二方弁を開閉
制御する手段とを備える。
請求項４の空気調和機は、請求項１，請求項２，または
請求項３の空気調和機において、水熱交換器として、冷
媒が通る管と水が通る管とを同軸的に配置した二重管式
のものを用いる。
（作用） 請求項１の空気調和機では、水熱交換器が圧縮機および
受液器の上方にあるので、水熱交換器に液冷媒が常に溜
まり込まない。
請求項２の空気調和機では、冷凍サイクルの高圧側圧力
に応じて、複数の水熱交換器に対し選択的に冷媒が流れ
る。
請求項３の空気調和機では、冷凍サイクルの高圧側圧力
に応じて、複数の水熱交換器に対し選択的に冷媒が流れ
る。しかも、冷房運転では、室内ユニットの運転台数の
減少に際し、冷媒の流れの止まった水熱交換器に余剰冷
媒が封入される。
請求項４の空気調和機では、水熱交換器における熱交換
の効率が良い。
（実施例） 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。なお、図面において第８図と同一部分には同一符
号を付し、その詳細な説明は省略する。
第１図に示すように、熱源ユニットＡにおいて、水熱交
換器１３を、圧縮機１１、油分離器１２、気液分離器１
４、および受液器１５の上方に配設する。
冷凍サイクルを第２図に示す。
熱源ユニットＡに液管Ｗおよびガス管Ｇを介して分岐ユ
ニットＢを接続し、同分岐ユニットＢに複数の室内ユニ
ットＣ１，Ｃ２，Ｃ３を接続している。
熱源ユニットＡにおいて、１１は能力可変圧縮機で、こ
の能力可変圧縮機１１の吐出口に油分離器１２を設け、
その油分離器１２から圧縮機１１の吸入口にかけてオイ
ルバイパス２１を設けている。
圧縮機１１の吐出口（油分離器１２）に四方弁２２を介
して水熱交換器１３を接続する。
この水熱交換器１３は、冷媒が通る管と水が通る管とを
同軸的に配置した二重管式のもので、３つの水熱交換器
１３ａ，１３ｂ，１３ｃに分割し、それらをヘッダにて
並列に接続した構成となっている。ここで、熱源ユニッ
トＡの能力が５ＨＰ（馬力）であるとすれば、水熱交換
器１３ａ，１３ｂ，１３ｃの容量をそれぞれ２ＨＰ相当
の凝縮（蒸発）能力に対応させている。
そして、２つの水熱交換器１３ｂ，１３ｃの冷媒流路に
それぞれ電磁式の二方弁２３，２４を設ける。
また、水熱交換器１３ａ，１３ｂ，１３ｃに暖房用膨張
弁２５と逆止弁２６の並列回路を介してリキッドタンク
１４を接続し、そのリキッドタンク１４に液管Ｗを接続
する。
液管Ｗには、分岐ユニットＢの電子流量調整弁（パルス
モータバルブ；以下ＰＭＶと略称する）３１，４１，５
１を介して冷房用膨張弁３２，４２，５２を接続してい
る。この膨張弁３２，４２，５２には、逆止弁３３，４
３，５３を並列に接続する。
膨張弁３２，４２，５２には、室内ユニットＣ１，Ｃ２
，Ｃ３の空気熱交換器３４，４４，５４を接続する。
空気熱交換器３４，４４，５４にガス管Ｇを接続し、同
ガス管Ｇを上記四方弁２２および受液器１５を介して圧
縮機１の吸入口に接続する。
そして、油分離器１２と四方弁２２との間の高圧側管に
圧力検知手段として圧力センサ２７を取り付ける。
上記水熱交換器１３ａ，１３ｂ，１３ｃの水路側をクー
リングタワー（冷却水塔）２８および加熱器２９に接続
する。
すなわち、冷房運転時は図示実線矢印の方向に冷媒を流
して冷房サイクルを形成し、水熱交換器１３ａ，１３ｂ
，１３ｃの少なくとも１つを凝縮器、空気熱交換器３４
，４４，５４のうち運転要求を出している空気熱交換器
を蒸発器として働かせる。
暖房運転時は、四方弁２２の切換により図示破線矢印の
方向に冷媒を流して暖房サイクルを形成し、空気熱交換
器３４，４４，５４のうち運転要求を出している空気熱
交換器を凝縮器、水熱交換器１３ａ、１３ｂ、１３ｃの
少なくとも１つを蒸発器として働かせる。
制御回路を第３図に示す。
熱源ユニットＡは、マイクロコンピュータおよびその周
辺回路からなる室外制御部６０を備える。
この室外制御部６０に、インバータ回路６１、四方弁２
２、二方弁２３、２４、および圧力センサ２７を接続す
る。
インバータ回路６１は、交流電源６２の電圧を整流し、
それを室外制御部６０の指令に応じた所定周波数（およ
びレベル）の交流電圧に変換し、圧縮機モータ１Ｍに駆
動電力として供給するものである。
分岐ユニットＢは、マイクロコンピュータおよびその周
辺回路からなるマルチ制御部７０を備える。このマルチ
制御部７０に、ＰＭＶ３１、４１、５１を接続する。
室内ユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３は、それぞれマイクロコ
ンピュータおよびその周辺回路からなる室内制御部８０
を備える。これら室内制御部８０に、リモートコントロ
ール式の運転操作部（以下、リモコンと略称する）８１
および室内温度センサ８２を接続する。
そして、室内制御部８０は、次の機能手段を備えている
。
■リモコン８１の操作に基づく冷房運転モードの要求ま
たは暖房運転モードの要求をマルチ制御部７０に送る手
段。
■リモコン８１で設定される室内温度と室内温度センサ
８２の検知温度との差を要求冷房能力（冷房運転モード
時）または要求暖房能力（暖房運転モード時）としてマ
ルチ制御部７０に送る手段。
また、マルチ制御部７０、室外制御部６０、各ＰＭＶ、
および各二方弁により、次の機能手段を構成している。
■室内ユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３の要求に従って冷房運
転または暖房運転を実行する手段。
■運転時、室内ユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３の要求能力の
総和に応じて圧縮機１の運転周波数（インバータ回路６
１の出力周波数）を制御する手段。
■運転時、室内ユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３の要求能力に
応じてＰＭＶ３１、４１、５１の開度を制御する手段。
■運転時、圧力センサ２７の検知圧力Ｐｄ（高圧側圧力
）に応じて二方弁２３、２４を開閉制御する手段。
つぎに、上記の構成において作用を説明する。
冷房運転時、図示実線矢印の方向に冷媒を流して冷房サ
イクルを形成し、水熱交換器１３ａ、１３ｂ、１３ｃの
少なくとも１つを凝縮器、空気熱交換器３４、４４、５
４のうち運転要求を出している空気熱交換器を蒸発器と
して働かせる。
そして、室内ユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３の要求能力の総
和に応じて圧縮機１の運転周波数（インバータ回路６１
の出力周波数）を制御するとともに、室内ユニットＣ１
、Ｃ２、Ｃ３の要求能力に応じて対応するＰＭＶ３１、
４１、５１の開度を制御する。
この冷房運転時、圧力センサ２７が高圧側圧力Ｐｄを検
知しており、その検知圧力Ｐｄに応じて二方弁２３、２
４を第４図および第５図に示すように開閉制御する。
高圧側圧力Ｐｄが所定値以上ならば二方弁２３、２４を
共に開き、全ての水熱交換器１３ａ、１３ｂ、１３ｃを
凝縮器として働かせる。
室内ユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３のいずれか１つの単独運
転になると、凝縮能力が過大となり、高圧側圧力Ｐｄが
低下するようになる。
高圧側圧力Ｐｄが１２ｋｇ／ｃｍ２Ｇ未満、１０ｋｇ／
ｃｍ２Ｇ以上の範囲に下がると、二方弁２４を閉じ、水
熱交換器１３ｃへの冷媒の流入を止める。
高圧側圧力Ｐｄが１０ｋｇ／ｃｍ２Ｇ未満に下がると、
二方弁２３、２４の両方を閉じ、水熱交換器１３ｂ、１
３ｃへの冷媒の流入を止める。
こうして、水熱交換器１３ａ、１３ｂ、１３ｃを選択的
に働かせることにより、凝縮能力の過大な上昇を押さえ
て必要十分な高圧側圧力Ｐｄを維持することができる。
暖房運転時は、四方弁２２の切換により図示破線矢印の
方向に冷媒を流して暖房サイクルを形成し、空気熱交換
器３４、４４、５４のうち運転要求を出している空気熱
交換器を凝縮器、水熱交換器１３ａ、１３ｂ、１３ｃの
少なくとも１つを蒸発器として働かせる。
そして、室内ユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３の要求能力の総
和に応して圧縮機１の運転周波数（インバータ回路６１
の出力周波数）を制御するとともに、室内ユニットＣ１
、Ｃ２、Ｃ３の要求能力に応して対応するＰＭＶ３１、
４１、５１の開度を制御する。
この暖房運転時、圧力センサ２７が高圧側圧力Ｐｄを検
知しており、その検知圧力Ｐｄに応じてニ方弁２３、２
４を第６図のように開閉制御する。
高圧側圧力Ｐｄが所定値以下ならば二方弁２３、２４を
共に開いて全ての水熱交換器１３ａ、１３ｂ、１３ｃを
凝縮器として働かせる。
室内ユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３のいずれか１つの単独運
転になると、蒸発能力が過大となり、蒸発圧力の上昇と
ともに高圧側圧力Ｐｄも上昇するようになる。
高圧側圧力Ｐｄが２６ｋｇ／ｃｍ２Ｇ以上、２８ｋｇ／
ｃｍ２Ｇ未満の範囲に上がると、二方弁２４を閉し、水
熱交換器１３ｃへの冷媒の流入を止める。
高圧側圧力Ｐｄが２８ｋｇ／ｃｍ２Ｇ以上に下がると、
二方弁２３、２４の両方を閉じ、水熱交換器１３ｂ、１
３ｃへの冷媒の流入を止める。
こうして、水熱交換器１３ａ、１３ｂ、１３ｃを選択的
に働かせることにより、蒸発能力の過大な上昇を押さえ
て高圧側圧力Ｐｄの異常上昇を抑制することができる。
しかも、水熱交換器１３ａ、１３ｂ、１３ｃのいずれか
に常に水が流れるので、凍結パンクを未然に防ぐことが
できる。また、冷媒の流れが止まった水熱交換器につい
ては、水温に相当する飽和温度に応じた量の冷媒が寝込
むので、冷凍サイクル中の余剰冷媒を溜め込むことがで
きるという効果がある。
ここまでは、室内ユニットの運転台数の変化に基づく作
用について説明したが、冷房低負荷運転時（水温が低い
場合）の高圧側圧力Ｐｄの維持、および暖房過負荷運転
時（水温が高い場合）の高圧側圧力Ｐｄの異常上昇防止
という効果も得られる。
また、熱源ユニットＡについて見ると、水熱交換器１３
ａ、１３ｂ、１３ｃが圧縮機１および受液器１５の上方
にあるので、水熱交換器１３ａ、１３ｂ、１３ｃのうち
冷媒が流れるべき水熱交換器に液冷媒が常に溜まり込む
事態を防ぐことができる。したがって、水熱交換器１３
ａ、１３ｂ、１３ｃの熱交換面積が拡大し、能力の向上
が図れる。
さらに、この水熱交換器１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、冷
媒が通る管と水が通る管とを同軸的に配置した二重管式
のものであるから、効率の良い熱交換が可能である。
なお、上記実施例では、水熱交換器１３ｂ、１３ｃの冷
媒流路において、四方弁２２に対応する側（つまり圧縮
機１１に対応する側）に二方弁２３、２４を設けたが、
第７図に示すように、膨張弁２５と逆止弁２６に対応す
る側（つまり空気熱交換器３４、４４、５４に対応する
側）に二方弁２３、２４を設ける構成としてもよい。
この構成によれば、冷房運転での室内ユニットの運転台
数の減少に際し、冷媒の流れの止まった水熱交換器に余
剰冷媒が保持される。つまり、二方弁２３または二方弁
２４の閉成により、冷媒は水熱交換器に封入された状態
となる。
こうして、余剰冷媒が水熱交換器に封入されることによ
り、室内ユニットの運転台数の変化にかかわらず常に最
適な冷媒流量を保つことができる。
したがって、常に効率の良い運転が可能となり、省エネ
ルギー効果の向上が図れる。
なお、上記実施例では、室内ユニットが３台の場合を例
に説明したが、その台数に限定はない。
また、水熱交換器１３を３つに分割したが、その分割の
数についても室内ユニットの台数や容量に応じて適宜に
設定可能である。
［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明によれば、 請求項１の空気調和機は、圧縮機、水熱交換器、受液器
を有する熱源ユニットと、それぞれが空気熱交換器を有
する複数台の室内ユニットと、前記圧縮機、水熱交換器
、受液器、各空気熱交換器を接続した冷凍サイクルとを
備え、前記水熱交換器を前記圧縮機および受液器の上方
に設けたので、水熱交換器に液冷媒が常時溜まり込む事
態を防ぐことができ、水熱交換器の熱交換面積を拡大し
て能力の向上が図れる。
請求項２の空気調和機は、圧縮機および複数の水熱交換
器を有する熱源ユニットと、それぞれが空気熱交換器を
有する複数台の室内ユニットと、前記圧縮機、各水熱交
換器の並列回路、各空気熱交換器を接続した冷凍サイク
ルと、前記各水熱交換器の冷媒流路に設けた複数の二方
弁と、前記冷凍サイクルの高圧側圧力を検知する圧力検
知手段と、この圧力検知手段の検知結果に応じて前記各
二方弁を開閉制御する手段とを備えたので、水熱交換器
に関わるトラブルを解消して常に安全かつ安定した運転
が可能である。
請求項３の空気調和機は、圧縮機および複数の水熱交換
器を有する熱源ユニットと、それぞれが空気熱交換器を
有する複数台の室内ユニットと、前記圧縮機、各水熱交
換器の並列回路、各空気熱交換器を接続した冷凍サイク
ルと、前記各水熱交換器の冷媒流路において前記各空気
熱交換器に対応する側に設けた複数の二方弁と、前記冷
凍サイクルの高圧側圧力を検知する圧力検知手段と、こ
の圧力検知手段の検知結果に応じて前記各二方弁を開閉
制御する手段とを備えたので、水熱交換器に関わるトラ
ブルを解消するとともに、室内ユニットの運転台数の変
化にかかわらず常に最適な冷媒流量を保つことができ、
これにより常に安全かつ効率の良い運転が可能である。
請求項４の空気調和機は、水熱交換器として、冷媒が通
る管と水が通る管とを同軸的に配置した二重管式のもの
を用いたので、請求項１、請求項２、または請求項３の
空気調和機において、水熱交換器の効率の良い熱交換が
可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例の熱源ユニットの構成を分
解して示す斜視図、第２図は同実施例の冷凍サイクルの
構成を示す図、第３図は同実施例の制御回路の構成を示
す図、第４図は同実施例の冷房運転時の作用を説明する
ためのフローチャート、第５図は同実施例の冷房運転時
高圧側圧力Ｐｄと水熱交換器の働く個数との関係を示す
図、第６図は同実施例の暖房運転時の作用を説明するた
めのフローチャート、第７図は同実施例の冷凍サイクル
の変形例の構成を示す図、第８図は従来の空気調和機の
熱源ユニットの構成を分解して示す図である。 Ａ…熱源ユニット、Ｂ…分岐ユニット、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ
３…室内ユニット、１１…能力可変圧縮機、１３ａ、１
３ｂ、１３ｃ…水熱交換器、２３、２４…二方弁、２７
…圧力センサ（圧力検知手段）。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】圧縮機、水熱交換器、受液器を有する熱源
    ユニットと、それぞれが空気熱交換器を有する複数台の
    室内ユニットと、前記圧縮機、水熱交換器、受液器、各
    空気熱交換器を接続した冷凍サイクルとを備え、前記水
    熱交換器を前記圧縮機および受液器の上方に設けたこと
    を特徴とする空気調和機。
  2. 【請求項２】圧縮機および複数の水熱交換器を有する熱
    源ユニットと、それぞれが空気熱交換器を有する複数台
    の室内ユニットと、前記圧縮機、各水熱交換器の並列回
    路、各空気熱交換器を接続した冷凍サイクルと、前記各
    水熱交換器の冷媒流路に設けた複数の二方弁と、前記冷
    凍サイクルの高圧側圧力を検知する圧力検知手段と、こ
    の圧力検知手段の検知結果に応じて前記各二方弁を開閉
    制御する手段とを具備したことを特徴とする空気調和機
    。
  3. 【請求項３】圧縮機および複数の水熱交換器を有する熱
    源ユニットと、それぞれが空気熱交換器を有する複数台
    の室内ユニットと、前記圧縮機、各水熱交換器の並列回
    路、各空気熱交換器を接続した冷凍サイクルと、前記各
    水熱交換器の冷媒流路において前記各空気熱交換器に対
    応する側に設けた複数の二方弁と、前記冷凍サイクルの
    高圧側圧力を検知する圧力検知手段と、この圧力検知手
    段の検知結果に応じて前記各二方弁を開閉制御する手段
    とを具備したことを特徴とする空気調和機。
  4. 【請求項４】水熱交換器は、冷媒が通る管と水が通る管
    とを同軸的に配置した二重管式のものであることを特徴
    とする請求項１，請求項２，または請求項３記載の空気
    調和機。
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