JPWO2010109617A1 - 空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、室内機に熱媒体を循環される従来の空気調和装置は、熱媒体が利用者に及ぼす悪影響が少ないこと等から、室内近傍に配置される熱媒体循環回路からの熱媒体の漏洩の検出について、あまり考慮していなかったという課題があった。
図1及び図2は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の設置状態の一例を示す全体構成図である。図1及び図2に基づいて、空気調和装置の構成について説明する。この空気調和装置は、冷媒(熱源側冷媒及び熱媒体(水や不凍液等))を循環させる冷凍サイクル(冷凍サイクル回路及び熱媒体循環回路)を利用し、冷房運転又は暖房運転を実行するものである。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。
熱源装置1には、圧縮機10と、四方弁11と、熱源側熱交換器(室外熱交換器)12と、アキュムレーター17とが冷媒配管4で直列に接続されて収容されている。また、熱源装置1には、第1接続配管4a、第2接続配管4b、逆止弁13a、逆止弁13b、逆止弁13c、及び、逆止弁13dが設けられている。第1接続配管4a、第2接続配管4b、逆止弁13a、逆止弁13b、逆止弁13c、及び、逆止弁13dを設けることで、室内機2の要求する運転に関わらず、中継ユニット3に流入させる熱源側冷媒の流れを一定方向にすることができる。
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、配管5を介して第2中継ユニット3bの止め弁24及び流量調整弁25と接続するようになっている。この利用側熱交換器26は、図示省略のファン等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、空調対象域に供給するための暖房空気あるいは冷房空気を生成するものである。
中継ユニット3は、第1中継ユニット3aと、第2中継ユニット3bとで、筐体を分けて構成されている。このように構成することにより、上述したように1つの第1中継ユニット3aに対し、複数の第2中継ユニット3bを接続することができる。第1中継ユニット3aには、気液分離器14と、膨張弁16eと、圧力センサー39と、圧力センサー40と、が設けられている。第2中継ユニット3bには、2つの中間熱交換器15と、4つの膨張弁16と、2つのポンプ21と、4つの流路切替弁22と、4つの流路切替弁23と、4つの止め弁24と、4つの流量調整弁25と、が設けられている。
続いて、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。より具体的には、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。つまり、本実施の形態に係る空気調和装置100は、冷暖同時運転可能な空気調和装置である。以下に、空気調和装置100が実行する4つの運転モード、つまり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、冷房負荷の方が大きい冷房主体運転モード、及び、暖房負荷の方が大きい暖房主体運転モードについて、冷媒の流れとともに説明する。
図4は、空気調和装置100の全冷房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図4では、利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器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。つまり、図4では、利用側熱交換器26c及び利用側熱交換器26dで冷熱負荷が発生していない場合を図示しているのである。なお、図4では、太線で表された配管が冷媒(熱源側冷媒及び熱媒体)の循環する配管を示す。また、熱源側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・低圧の冷媒が圧縮機10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10から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方弁11を通り、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、逆止弁13aを通って熱源装置1から流出し、冷媒配管4を通って第1中継ユニット3aに流入する。第1中継ユニット3aに流入した高圧液冷媒は、気液分離器14へ流入した後、膨張弁16eを経由してから第2中継ユニット3bに流入する。
全冷房運転モードでは、第1ポンプ21aは停止しているために、配管5bを介して熱媒体が循環する。第2中間熱交換器15bで熱源側冷媒によって冷却された熱媒体は、第2ポンプ21bによって配管5b内を流動する。第2ポンプ21bで加圧され流出した熱媒体は、流路切替弁22(流路切替弁22a及び流路切替弁22b)を介して、止め弁24(止め弁24a及び止め弁24b)を通り、利用側熱交換器26(利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26b)に流入する。そして、利用側熱交換器26において室内空気から吸熱し、室内機2が設置されている室内等の空調対象域の冷房を行なう。
図5は、空気調和装置100の全暖房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図5では、利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器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。つまり、図5では、利用側熱交換器26c及び利用側熱交換器26dで温熱負荷が発生していない場合を図示しているのである。なお、図5では、太線で表された配管が冷媒(熱源側冷媒及び熱媒体)の循環する配管を示す。また、熱源側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・低圧の冷媒が圧縮機10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10から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方弁11を通り、第1接続配管4aを導通し、逆止弁13bを通過し、熱源装置1から流出する。熱源装置1から流出した高温・高圧のガス冷媒は、冷媒配管4を通って第1中継ユニット3aに流入する。第1中継ユニット3aに流入した高温・高圧のガス冷媒は、気液分離器14へ流入した後、膨張弁16eを経由してから第1中間熱交換器15aに流入する。第1中間熱交換器15aに流入した高温・高圧のガス冷媒は、熱媒体循環回路を循環する熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、高圧の液冷媒となる。
全暖房運転モードでは、第2ポンプ21bは停止しているために、配管5aを介して熱媒体が循環する。第1中間熱交換器15aで熱源側冷媒によって加熱された熱媒体は、第1ポンプ21aによって配管5a内を流動する。第1ポンプ21aで加圧され流出した熱媒体は、流路切替弁22(流路切替弁22a及び流路切替弁22b)を介して、止め弁24(止め弁24a及び止め弁24b)を通り、利用側熱交換器26(利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26b)に流入する。そして、利用側熱交換器26において室内空気に熱を与え、室内機2が設置されている室内等の空調対象域の暖房を行なう。
図6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の流れを示す冷媒回路図である。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冷房主体運転モードについて説明する。つまり、図6では、利用側熱交換器26c及び利用側熱交換器26dでは温熱負荷及び冷熱負荷のいずれも発生していない場合を図示しているのである。なお、図6では、太線で表された配管が冷媒(熱源側冷媒及び熱媒体)の循環する配管を示す。また、熱源側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・低圧の冷媒が圧縮機10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10から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方弁11を通り、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し、気液二相冷媒となる。熱源側熱交換器12から流出した気液二相冷媒は、逆止弁13aを通って熱源装置1から流出し、冷媒配管4を通って第1中継ユニット3aに流入する。第1中継ユニット3aに流入した気液二相冷媒は、気液分離器14へ流入し、ガス冷媒と液冷媒とに分離され、第2中継ユニット3bに流入する。
冷房主体運転モードでは、第1ポンプ21a及び第2ポンプ21bともに駆動しているために、配管5a及び配管5bの双方を介して熱媒体が循環する。第1中間熱交換器15aで熱源側冷媒によって加熱された熱媒体は、第1ポンプ21aによって配管5a内を流動する。また、第2中間熱交換器15bで熱源側冷媒によって冷却された熱媒体は、第2ポンプ21bによって配管5b内を流動する。
図7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の流れを示す冷媒回路図である。この図7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。つまり、図7では、利用側熱交換器26c及び利用側熱交換器26dでは温熱負荷及び冷熱負荷のいずれも発生していない場合を図示しているのである。なお、図7では、太線で表された配管が冷媒(熱源側冷媒及び熱媒体)の循環する配管を示す。また、熱源側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・低圧の冷媒が圧縮機10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10から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方弁11を通り、第1接続配管4aを導通し、逆止弁13bを通過し、熱源装置1から流出する。熱源装置1から流出した高温・高圧のガス冷媒は、冷媒配管4を通って第1中継ユニット3aに流入する。第1中継ユニット3aに流入した高温・高圧のガス冷媒は、気液分離器14へ流入した後、膨張弁16eを経由してから第1中間熱交換器15aに流入する。第1中間熱交換器15aに流入した高温・高圧のガス冷媒は、熱媒体循環回路を循環する熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、高圧の液冷媒となる。
暖房主体運転モードでは、第1ポンプ21a及び第2ポンプ21bともに駆動しているために、配管5a及び配管5bの双方を介して熱媒体が循環する。第1中間熱交換器15aで熱源側冷媒によって加熱された熱媒体は、第1ポンプ21aによって配管5a内を流動する。また、第2中間熱交換器15bで熱源側冷媒によって冷却された熱媒体は、第2ポンプ21bによって配管5b内を流動する。
空気調和装置100の熱媒体循環回路から熱媒体が漏洩すると、この漏洩した熱媒体が居住空間7等に浸入してしまう場合がある。居住空間7等に浸入した水や不凍液等の熱媒体は、人体に与える悪影響は少ないものの、室内環境を汚染してしまう場合がある。そこで、居住空間7等の室内環境の汚染を抑制するため、本実施の形態1に係る空気調和装置100は、以下のように熱媒体循環回路からの熱媒体の漏洩を検出している。
熱媒体の漏洩検出工程が始まると(ステップS1)、制御装置60は、空気調和装置100を全暖房運転モードにする(ステップS2)。そして、流量調整弁25の開度、及び室内機2の送風機の風量を予め定められた値に制御する。これにより、利用側熱交換器26の温熱負荷(熱負荷)を、予め定められた負荷に制御することができる。この状態で、ステップS3に進む。
全ての室内機2(室内機2a〜室内機2d)の冷房運転が終了すると、ステップS6に進む。
ステップS8では、全ての室内機2の冷房運転中に第4温度センサー34の検出温度Tcが上昇したか否かを判定する。全ての室内機2の冷房運転中において第4温度センサー34の検出温度Tcが上昇した場合、冷媒用熱媒体循環回路の中間ユニット側(止め弁24よりも上流側の配管、及び流量調整弁25よりも下流側の配管)から熱媒体が漏洩しているとし、ステップS9に進む。そして、排出弁71bを開いて、冷媒用熱媒体循環回路内の熱媒体を排出する。その後、ステップS12に進み、熱媒体の漏洩検出を終了する。ここで、排出弁71bが、本発明の熱媒体排出部に相当する。
実施の形態1では、一つの工程により、暖房用熱媒体循環回路からの熱媒体漏洩と冷房用熱媒体循環回路からの熱媒体漏洩とを検出した(図8)。これに限らず、別々の工程により、暖房用熱媒体循環回路からの熱媒体漏洩と冷房用熱媒体循環回路からの熱媒体漏洩とを検出してもよい。なお、本実施の形態2において、特に記述しない項目については実施の形態1と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
熱媒体の漏洩検出工程が始まると(ステップS21)、制御装置60は、空気調和装置100を全暖房運転モードにする(ステップS22)。そして、流量調整弁25の開度、及び室内機2の送風機の風量を予め定められた値に制御する。これにより、利用側熱交換器26の温熱負荷(熱負荷)を、予め定められた負荷に制御することができる。この状態で、ステップS23に進む。
熱媒体の漏洩検出工程が始まると(ステップS31)、制御装置60は、空気調和装置100を全冷房運転モードにする(ステップS32)。そして、流量調整弁25の開度、及び室内機2の送風機の風量を予め定められた値に制御する。これにより、利用側熱交換器26の冷熱負荷(熱負荷)を、予め定められた負荷に制御することができる。この状態で、ステップS33に進む。
実施の形態1及び実施の形態2では、熱媒体循環回路内を循環する熱媒体の温度に基づき、熱媒体循環回路からの熱媒体の漏洩を検出した。これに限らず、ポンプ21の電流値に基づいて、熱媒体循環回路からの熱媒体の漏洩を検出した。なお、本実施の形態3において、特に記述しない項目については実施の形態1又は実施の形態2と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
ポンプ21の温度に基づいて、熱媒体循環回路からの熱媒体の漏洩を検出してもよい。なお、本実施の形態4において、特に記述しない項目については実施の形態1〜実施の形態3と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
低温・低圧の冷媒が圧縮機10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10から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方弁11を通り、第1接続配管4aを導通し、逆止弁13bを通過し、熱源装置1から流出する。熱源装置1から流出した高温・高圧のガス冷媒は、冷媒配管4を通って第1中継ユニット3aに流入する。第1中継ユニット3aに流入した高温・高圧のガス冷媒は、気液分離器14へ流入した後、第1中間熱交換器15aに流入する。第1中間熱交換器15aに流入した高温・高圧のガス冷媒は、熱媒体循環回路を循環する熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、高圧の液冷媒となる。
低温・低圧の冷媒が圧縮機10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10から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方弁11を通り、第1接続配管4aを導通し、逆止弁13bを通過し、熱源装置1から流出する。熱源装置1から流出した高温・高圧のガス冷媒は、冷媒配管4を通って第1中継ユニット3aに流入する。第1中継ユニット3aに流入した高温・高圧のガス冷媒は、気液分離器14へ流入した後、第1中間熱交換器15aに流入する。第1中間熱交換器15aに流入した高温・高圧のガス冷媒は、熱媒体循環回路を循環する熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、高圧の液冷媒となる。
Claims (9)
- 二相変化する冷媒または超臨界状態の冷媒と前記冷媒と異なる水や不凍液などの熱媒体とを熱交換する少なくとも1台の中間熱交換器と、
圧縮機、室外熱交換器、少なくとも1つの膨張弁、及び、前記中間熱交換器の冷媒側流路を、前記冷媒が流通する配管を介して接続した冷凍サイクル回路と、
前記中間熱交換器の熱媒体側流路、ポンプ、及び、利用側熱交換器を、前記熱媒体が流通する配管を介して接続した熱媒体循環回路と、
を有し、
前記熱媒体循環回路には、前記熱媒体循環回路を流通する前記熱媒体の温度を検出する熱媒体温度検出部を備え、
該熱媒体温度検出部の検出温度の変化量に基づいて、前記熱媒体循環回路からの熱媒体の漏洩を検出することを特徴とする空気調和装置。 - 前記利用側熱交換器の熱負荷が所定の値となるように、前記冷凍サイクル回路及び前記熱媒体回路を動作させ、
前記熱媒体温度検出部は、前記利用側熱交換器から流出する前記熱媒体の温度を検出して、
暖房運転を行っている場合は、前記熱媒体温度検出部の検出温度の低下量に基づいて、前記熱媒体循環回路からの熱媒体の漏洩を検出し、
冷房運転を行っている場合は、前記熱媒体温度検出部の検出温度の上昇量に基づいて、前記熱媒体循環回路からの熱媒体の漏洩を検出する、ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。 - 二相変化する冷媒または超臨界状態の冷媒と前記冷媒と異なる水や不凍液などの熱媒体とを熱交換する少なくとも1台の中間熱交換器と、
圧縮機、室外熱交換器、少なくとも1つの膨張弁、及び、前記中間熱交換器の冷媒側流路を、前記冷媒が流通する配管を介して接続した冷凍サイクル回路と、
前記中間熱交換器の熱媒体側流路、ポンプ、及び、利用側熱交換器を、前記熱媒体が流通する配管を介して接続した熱媒体循環回路と、
を有し、
前記ポンプには、前記ポンプに流れる電流の値を検出する電流値検出部を備え、
該電流値検出部の検出値に基づいて、前記熱媒体循環回路からの熱媒体の漏洩を検出することを特徴とする空気調和装置。 - 前記利用側熱交換器の熱負荷が所定の値となるように、前記冷凍サイクル回路及び前記熱媒体回路を動作させ、
前記電流値検出部の検出値の低下量に基づいて、前記熱媒体循環回路からの熱媒体の漏洩を検出することを特徴とする請求項3に記載の空気調和装置。 - 二相変化する冷媒または超臨界状態の冷媒と前記冷媒と異なる水や不凍液などの熱媒体とを熱交換する少なくとも1台の中間熱交換器と、
圧縮機、室外熱交換器、少なくとも1つの膨張弁、及び、前記中間熱交換器の冷媒側流路を、前記冷媒が流通する配管を介して接続した冷凍サイクル回路と、
前記中間熱交換器の熱媒体側流路、ポンプ、及び、利用側熱交換器を、前記熱媒体が流通する配管を介して接続した熱媒体循環回路と、
を有し、
前記ポンプには、前記ポンプの温度を検出するポンプ温度検出部を備え、
該ポンプ温度検出部の検出温度に基づいて、前記熱媒体循環回路からの熱媒体の漏洩を検出することを特徴とする空気調和装置。 - 前記利用側熱交換器の熱負荷が所定の値となるように、前記冷凍サイクル回路及び前記熱媒体回路を動作させ、
前記ポンプ温度検出部の検出値の上昇量に基づいて、前記熱媒体循環回路からの熱媒体の漏洩を検出することを特徴とする請求項5に記載の空気調和装置。 - 前記利用側熱交換器は複数設けられ、
複数の前記利用側熱交換器のそれぞれの熱媒体流入側の配管には、前記利用側熱交換器への熱媒体の流路を開閉する開閉装置を備え、
前記開閉装置を開閉することにより、前記利用側熱交換器の一台ごとに前記熱媒体を流入させ、
前記熱媒体の漏洩箇所を検出することを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 前記利用側熱交換器と接続された配管から前記熱媒体が漏洩している場合、
該利用側熱交換器に接続された前記開閉装置を閉じ、前記熱媒体の漏洩を抑制することを特徴とする請求項7に記載の空気調和装置。 - 前記熱媒体循環回路に熱媒体排出部を設け、
前記熱媒体循環回路から前記熱媒体が漏洩していると判断した場合、
前記熱媒体循環回路の内部の前記熱媒体を前記熱媒体排出部から排出することを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の空気調和装置。
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