JPWO2012160605A1 - 空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
Description
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の設置例を示す概略図である。図1に基づいて、空気調和装置の設置例について説明する。この空気調和装置は、冷媒(熱源側冷媒、熱媒体)を循環させる冷凍サイクル(冷媒循環回路A、熱媒体循環回路B)を利用することで各室内機が運転モードとして冷房モードあるいは暖房モードを自由に選択できるようになっている。図1では、複数台の室内ユニット3を接続している空気調和装置の全体を概略的に示している。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。
室外ユニット1には、圧縮機10と、四方弁等の第1冷媒流路切替装置11と、熱源側熱交換器12と、アキュムレーター19とが冷媒配管4で直列に接続されて搭載されている。また、室外ユニット1には、冷媒用接続配管4a、冷媒用接続配管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。冷媒用接続配管4a、冷媒用接続配管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、室内ユニット3の要求する運転に関わらず、中継ユニット2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可能となる。
室内ユニット3には、それぞれ利用側熱交換器35が搭載されている。この利用側熱交換器35は、配管5によって中継ユニット2の熱媒体流量調整装置34と第2熱媒体流路切替装置33に接続するようになっている。この利用側熱交換器35は、図示省略のファン等の送風機から供給される空気と、中継ユニット2から供給される熱媒体と、の間で熱交換を行ない、室内空間7に供給するための暖房用空気あるいは冷房用空気を生成するものである。
中継ユニット2は、2つ以上の熱媒体間熱交換器25を有しており、この熱媒体間熱交換器25において熱源側冷媒と熱媒体とで熱交換を行ない、室外ユニット1で生成され熱源側冷媒に貯えられた冷熱又は温熱を熱媒体に伝達するものである。中継ユニット2には、さらに、2つの絞り装置26と、2つの開閉装置(開閉装置27、開閉装置29)と、2つの第2冷媒流路切替装置28と、2つのポンプ(熱媒体搬送装置)31と、4つの第1熱媒体流路切替装置32と、4つの第2熱媒体流路切替装置33と、4つの熱媒体流量調整装置34と、が搭載されている。
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、各室内ユニット3からの指示に基づいて、その室内ユニット3で冷房運転あるいは暖房運転が可能になっている。つまり、空気調和装置100は、室内ユニット3の全部で同一運転をすることができるとともに、室内ユニット3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。
図3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3では、利用側熱交換器35a〜利用側熱交換器35dの全部で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。なお、図3では、太線で表された配管が熱源側冷媒の流れる配管を示している。また、図3では、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、第1冷媒流路切替装置11を通り、冷媒用接続配管4aを導通し、逆止弁13dを通過し、室外ユニット1から流出する。室外ユニット1から流出した高温・高圧のガス冷媒は、冷媒配管4を通って中継ユニット2に流入する。中継ユニット2に流入した高温・高圧のガス冷媒は、分岐されて第2冷媒流路切替装置28a及び第2冷媒流路切替装置28bを通って、熱媒体間熱交換器25a及び熱媒体間熱交換器25bのそれぞれに流入する。
全暖房運転モードでは、熱媒体間熱交換器25a及び熱媒体間熱交換器25bの双方で熱源側冷媒の温熱が熱媒体に伝えられ、加熱された熱媒体がポンプ31a及びポンプ31bによって配管5内を流動させられることになる。ポンプ31a及びポンプ31bで加圧されて流出した熱媒体は、第2熱媒体流路切替装置33a〜第2熱媒体流路切替装置33dを介して、利用側熱交換器35a〜利用側熱交換器35dに流入する。そして、熱媒体が利用側熱交換器35a〜利用側熱交換器35dで室内空気に放熱することで、室内空間7の暖房を行なう。
図4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4では、利用側熱交換器35のうちのいずれかで温熱負荷が発生し、利用側熱交換器35のうちの残り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。なお、図4では、太線で表された配管が熱源側冷媒の循環する配管を示している。また、図4では、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、第1冷媒流路切替装置11を通り、冷媒用接続配管4aを導通し、逆止弁13dを通過し、室外ユニット1から流出する。室外ユニット1から流出した高温・高圧のガス冷媒は、冷媒配管4を通って中継ユニット2に流入する。中継ユニット2に流入した高温・高圧のガス冷媒は、第2冷媒流路切替装置28bを通って凝縮器として作用する熱媒体間熱交換器25bに流入する。
暖房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器25bで熱源側冷媒の温熱が熱媒体に伝えられ、暖められた熱媒体がポンプ31bによって配管5内を流動させられることになる。また、暖房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器25aで熱源側冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体がポンプ31aによって配管5内を流動させられることになる。ポンプ31aで加圧されて流出した冷やされた熱媒体は、冷熱負荷が発生している利用側熱交換器35に第2熱媒体流路切替装置33を介して流入し、ポンプ31bで加圧されて流出した熱媒体は、温熱負荷が発生している利用側熱交換器35に第2熱媒体流路切替装置33を介して流入する。
図5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5では、利用側熱交換器35a〜利用側熱交換器35dの全部で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。なお、図5では、太線で表された配管が熱源側冷媒の流れる配管を示している。また、図5では、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、第1冷媒流路切替装置11を介して熱源側熱交換器12に流入する。そして、熱源側熱交換器12で外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を通って室外ユニット1から流出し、冷媒配管4を通って中継ユニット2に流入する。中継ユニット2に流入した高圧液冷媒は、開閉装置27を経由した後に分岐されて絞り装置26a及び絞り装置26bで膨張させられて、低温・低圧の二相冷媒となる。
全冷房運転モードでは、熱媒体間熱交換器25a及び熱媒体間熱交換器25bの双方で熱源側冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体がポンプ31a及びポンプ31bによって配管5内を流動させられることになる。ポンプ31a及びポンプ31bで加圧されて流出した熱媒体は、第2熱媒体流路切替装置33a〜第2熱媒体流路切替装置33dを介して、利用側熱交換器35a〜利用側熱交換器35dに流入する。そして、熱媒体が利用側熱交換器35a〜利用側熱交換器35dで室内空気から吸熱することで、室内空間7の冷房を行なう。
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35のうちのいずれかで冷熱負荷が発生し、利用側熱交換器35のうちの残りで温熱負荷が発生している場合を例に第1冷房主体運転モードについて説明する。なお、図6では、太線で表された配管が熱源側冷媒の循環する配管を示している。また、図6では、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、第1冷媒流路切替装置11を介して熱源側熱交換器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、高圧二相冷媒となる。熱源側熱交換器12から流出した二相冷媒は、逆止弁13aを通って室外ユニット1から流出し、冷媒配管4を通って中継ユニット2に流入する。中継ユニット2に流入した二相冷媒は、第2冷媒流路切替装置28bを通って凝縮器として作用する熱媒体間熱交換器25bに流入する。
冷房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器25bで熱源側冷媒の温熱が熱媒体に伝えられ、暖められた熱媒体がポンプ31bによって配管5内を流動させられることになる。また、冷房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器25aで熱源側冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体がポンプ31aによって配管5内を流動させられることになる。ポンプ31a及びポンプ31bで加圧されて流出した熱媒体は、第2熱媒体流路切替装置33a及び第2熱媒体流路切替装置33bを介して、利用側熱交換器35a及び利用側熱交換器35bに流入する。
本実施の形態1に係る空気調和装置100は、中継ユニット2と室内ユニット3(具体的に利用側熱交換器35)との間に熱媒体を循環させている。中継ユニット2と室内ユニット3とを接続する配管5には、たとえばビル用マルチエアコン等で用いられる場合のように片道50m程度になるものがある。
図9は、熱媒体流量調整装置34の開度の増加方法を説明するための説明図である。図9に基づいて、空気調和装置100が実行する熱媒体流量調整装置34の開度の増加方法、具体的には第1開度から第2開度に増加する際の開度の増加方法について説明する。図9では、6パターンの熱媒体流量調整装置34の開度の増加方法を表形式として図示している。熱媒体流量調整装置34の開度の増加方法を図9に示すどのパターンにしてもよいが、制御構成、システムへの影響、圧力変動抑制運転終了までの時間、大きな圧力変動の可能性などを総合して決定するとよい。
第1のパターンは、スピードを重視した固定開度制御パターンである。その概要は、熱媒体流量調整装置34の開度を増加させるタイミングで開度を一定に固定し、圧力変動抑制運転を終了するまで同開度とするものである。詳細な内容としては、熱媒体流量調整装置34の固定開度を比較的大きな開度とする。第1のパターンは、制御構成が簡易であり、システムへの影響が大きく、圧力変動抑制運転終了までの時間が早く、大きな圧力変動発生の可能性が高いという効果を有している。
第2のパターンは、システムの影響を重視した固定開度制御パターンである。その概要は、第1のパターンと同様であり、熱媒体流量調整装置34の開度を増加させるタイミングで開度を一定に固定し、圧力変動抑制運転を終了するまで同開度とするものである。ただし、詳細な内容としては、熱媒体流量調整装置34の固定開度を比較的小さな開度とする。第2のパターンは、制御構成が簡易であり、システムへの影響が小さく、圧力変動抑制運転終了までの時間が遅く、大きな圧力変動発生の可能性が低いという効果を有している。
第3のパターンは、スピードを重視したインチング開度制御パターンである。その概要は、熱媒体流量調整装置34の開度を増加させるタイミングで一定開度ずつ増加させるものである。詳細な内容としては、熱媒体流量調整装置34のインチング幅を比較的大きくする。第3のパターンは、制御構成が普通であり、システムへの影響が大きく、圧力変動抑制運転終了までの時間が早く、大きな圧力変動発生の可能性が高いという効果を有している。
第4のパターンは、システムの影響を重視したインチング開度制御パターンである。その概要は、第3のパターンと同様であり、熱媒体流量調整装置34の開度を増加させるタイミングで一定開度ずつ増加させるものである。ただし、詳細な内容としては、熱媒体流量調整装置34のインチング幅を比較的小さくする。第4のパターンは、制御構成が普通であり、システムへの影響が小さく、圧力変動抑制運転終了までの時間が遅く、大きな圧力変動発生の可能性が低いという効果を有している。
第5のパターンは、スピードを重視した目標開度制御パターンである。この第5のパターンは、その基準温度にT0を使用した室内ユニット3bの暖房運転開始がベースとなっている。その概要は、基準温度と検出温度の差から熱媒体流量調整装置34の開度を決定し、目標開度を熱媒体流量調整装置34の開度を増加させるタイミングで決定するというものである。詳細な内容としては、まず、熱媒体流量調整装置34の開口面積をパルス数に変換する換算式Δpulse=f(Am−A1)を使用して開度増加分を決定する。ここで、Amは目標開口面積を、A1は現在の開口面積を示している。そして、Am=A1xΔT1/ΔTmの関係を持つことから、(Am−A1)=(ΔT1/ΔTm−1)xA1で表すことができる。ここで、ΔTmは基準温度T0からの目標温度差(>0℃)を、ΔTは、(基準温度(目標温度)T0−検出温度Ta)を示している。第5のパターンは、制御構成が複雑であり、システムへの影響が普通であり、圧力変動抑制運転終了までの時間が早く、大きな圧力変動発生の可能性が高いという効果を有している。なお、室内ユニット3bの冷房運転開始パターンでは、基準温度がT10となり、ΔTの式の内容が逆になる(ΔT=(検出温度Ta−基準温度(目標温度)T10)。
第6のパターンは、システムの影響を重視した目標開度制御パターンである。その概要は、第5のパターンと同様であり、基準温度と検出温度の差から熱媒体流量調整装置34の開度を決定し、目標開度を熱媒体流量調整装置34の開度を増加させるタイミングで決定するというものである。ただし、詳細な内容としては、目標温度差と現在の基準温度からの温度差の差に反比例して開度増加分を決定する。式としては、Δpulse=f(Am−A1)/(ΔT1−ΔTm)である。第6のパターンは、制御構成が複雑であり、システムへの影響が小さく、圧力変動抑制運転終了までの時間が普通であり、大きな圧力変動発生の可能性が低いという効果を有している。
図10は、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置が実行する圧力変動抑制運転の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図10に基づいて、実施の形態2に係る空気調和装置が実行する熱源側冷媒側の圧力変動抑制運転の処理の流れの一例について説明する。なお、この実施の形態2では上述した実施の形態1との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態1と同一部分には、同一符号を付している。また、実施の形態2に係る空気調和装置の回路構成及び運転モードについては、実施の形態1に係る空気調和装置100と同様である。
図11は、本発明の実施の形態3に係る空気調和装置が実行する圧力変動抑制運転の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図11に基づいて、実施の形態3に係る空気調和装置が実行する熱源側冷媒側の圧力変動抑制運転の処理の流れの一例について説明する。なお、この実施の形態3では上述した実施の形態1との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態1と同一部分には、同一符号を付している。また、実施の形態3に係る空気調和装置の回路構成及び運転モードについては、実施の形態1に係る空気調和装置100と同様である。
Claims (11)
- 圧縮機、熱源側熱交換器、複数の絞り装置、複数の熱媒体間熱交換器の冷媒側流路、循環経路を切り替える複数の冷媒流路切替装置を冷媒配管で接続して熱源側冷媒を循環させる冷媒循環回路と、
ポンプ、複数の利用側熱交換器、熱媒体流量調整装置、前記熱媒体間熱交換器の熱媒体側流路を熱媒体配管で接続して熱媒体を循環させる熱媒体循環回路と、
前記熱媒体流量調整装置の開度を制御して熱媒体の流量を調整する制御装置と、
を有し、
前記制御装置は、
前記利用側熱交換器のうちのいずれかの利用側熱交換器が運転を開始する前又は運転モードの切替前に、該利用側熱交換器に所定量の熱媒体が流れるように前記熱媒体流量調整装置を第1開度に制御することで、前記冷媒循環回路側の冷媒圧力変動を抑制する圧力変動抑制運転を実行している
空気調和装置。 - 前記制御装置は、
前記熱媒体流量調整装置を前記第1開度に制御した後、
前記熱媒体流量調整装置を前記第1開度にする前における熱源側冷媒の圧力と、前記熱媒体流量調整装置を前記第1開度にした後における熱源側冷媒の圧力と、の圧力差を予め設定されている所定圧力と比較し、
前記圧力差が前記所定圧力よりも小さいとき、前記第1開度に制御されている前記熱媒体流量調整装置の開度を前記第1開度よりも増加させた第2開度に制御する
請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記所定圧力は、
6kgf/cm2 までの範囲内で設定されている
請求項2に記載の空気調和装置。 - 前記制御装置は、
前記熱媒体流量調整装置を前記第1開度に制御した後、
前記熱媒体流量調整装置を前記第1開度にする前における熱媒体の温度と、前記熱媒体流量調整装置を前記第1開度にした後における熱媒体の温度と、の温度差を予め設定されている所定温度と比較し、
前記温度差が前記所定温度よりも低いとき、前記第1開度に制御されている前記熱媒体流量調整装置の開度を前記第1開度よりも増加させた第2開度に制御する
請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記所定温度は、
10℃までの範囲内で設定されている
請求項4に記載の空気調和装置。 - 前記制御装置は、
前記圧力差が前記所定圧力以上のとき、あるいは、前記熱媒体流量調整装置の開度を前記第2開度にした後、
前記第2開度に制御されている前記熱媒体流量調整装置が接続されている前記利用側熱交換器を循環する熱媒体の温度を予め設定されている所定温度と比較し、
運転中の前記利用側熱交換器が暖房運転を実行している際には前記熱媒体の温度が前記所定温度以上になったとき、運転中の前記利用側熱交換器が冷房運転を実行している際には前記熱媒体の温度が前記所定温度以下になったときにそれぞれ前記圧力変動抑制運転を終了する
請求項2〜5のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 前記制御装置は、
前記第1開度に制御されている前記熱媒体流量調整装置が接続されている前記利用側熱交換器を循環する熱媒体の温度が予め設定されている所定温度よりも低いとき、
前記第1開度に制御されている前記熱媒体流量調整装置が接続されている前記利用側熱交換器を備えた室内ユニットの容量に比例して前記第1開度に制御されている前記熱媒体流量調整装置の開度を前記第1開度よりも増加させた第2開度に制御する
請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記制御装置は、
前記第1開度に制御されている前記熱媒体流量調整装置が接続されている前記利用側熱交換器を循環する熱媒体の温度を予め設定されている所定温度と比較し、
運転中の前記利用側熱交換器が暖房運転を実行している際には前記熱媒体の温度が前記所定温度以上になったとき、運転中の前記利用側熱交換器が冷房運転を実行している際には前記熱媒体の温度が前記所定温度以下になったときにそれぞれ前記圧力変動抑制運転を終了する
請求項7に記載の空気調和装置。 - 前記制御装置は、
前記熱媒体流量調整装置を前記第2の開度に一定に固定する
請求項2、4又は7に記載の空気調和装置。 - 前記制御装置は、
前記熱媒体流量調整装置を一定開度ずつ増加させて前記第2の開度にする
請求項2、4又は7に記載の空気調和装置。 - 前記制御装置は、
前記所定温度と前記温度差から前記第2の開度の目標開度を演算により決定する
請求項2、4又は7に記載の空気調和装置。
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