JPWO2014083681A1 - 空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
Description
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ユニット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。
熱源側冷媒は、室外ユニット1から中継ユニット2に冷媒配管4を通して搬送される。搬送された熱源側冷媒は、中継ユニット2内の熱媒体間熱交換器(後述する熱媒体間熱交換器25)にて熱媒体と熱交換を行ない、熱媒体を加温又は冷却する。つまり、熱媒体間熱交換器で、温水又は冷水が作り出される。中継ユニット2にて作られた温水又は冷水は、熱媒体搬送装置(後述するポンプ31)にて、配管5を通して室内ユニット3へ搬送され、室内ユニット3にて室内空間7に対する暖房運転(温水を必要とする運転状態であればよい)又は冷房運転(冷水を必要とした運転状態であればよい)に供される。
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できる。
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には、少なくとも2つ以上の熱媒体間熱交換器25と、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、温めら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4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を介して熱源側熱交換器12を通過し、外気との熱交換を行い、高温高圧の液または二相冷媒となり、逆止弁13aを通過した後、冷媒用接続配管4aを導通し、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・高圧の液または二相冷媒は、冷媒配管4を通って中継ユニット2に流入する。
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加圧されて流出し、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の冷房を行う。
図5は、空気調和装置100の冷房暖房混在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である冷房暖房混在運転のうち、暖房主体運転モードについて説明する。図5では、利用側熱交換器35a、35bで冷熱負荷が発生し、利用側熱交換器35c、35dで温熱負荷が発生している状態を例に示している。なお、図5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6は、室内ユニット3のいずれかが停止運転モードから冷房運転に移行する場合の説明図である。図6(a)は、中継ユニット2及び室内ユニット3の動作の説明図であり、図6(b)は、熱源側冷媒及び熱媒体の流れと室内ユニット3の送風機の動作の説明図である。図6を参照して、停止運転モードから冷房運転に移行する際に行われる冷房起動モードについて説明する。
また、停止運転モードから冷房運転を実施するために、ポンプ31、第1熱媒体流路切替装置32、第2熱媒体流路切替装置33及び熱媒体流量調整装置34といった中継ユニット2内に搭載されているアクチュエータ等を制御する運転モードを冷房起動モードと定義する。冷房起動モードも、冷房運転に含まれる。
冷房起動モードの開始時期は、停止運転モードから冷房起動モードへの移行時であり、冷房起動モードの終了時期は、ポンプ31、第1熱媒体流路切替装置32、第2熱媒体流路切替装置33及び熱媒体流量調整装置34などの動作が完了したときである。
また、制御装置50は、冷房運転を開始する室内ユニット3に対応する利用側熱交換器35に対して熱媒体が搬送されるように、第1熱媒体流路切替装置32及び第2熱媒体流路切替装置33の流路の切り替えを行うように制御するとともに、熱媒体流量調整装置34を開とし、利用側熱交換器35と熱媒体間熱交換器25との間を熱媒体が循環するようにする(図6の動作(1)参照)。
すなわち、制御装置50は、第1熱媒体流路切替装置32、第2熱媒体流路切替装置33の流路の切り替え及び熱媒体流量調整装置34の開放を同時に動作させるとよい。これにより、熱媒体循環回路Bの流路を確保し、確実に熱媒体を循環させることができるからである。
また、制御装置50は、ポンプ31を運転する前に、第1熱媒体流路切替装置32及び第2熱媒体流路切替装置33の切り替え、及び熱媒体流量調整装置34の開放を実施するとよい。このように、第1熱媒体流路切替装置32、第2熱媒体流路切替装置33及び熱媒体流量調整装置34が、ステッピングモータ等で構成されると、ポンプ31と、第1熱媒体流路切替装置32、第2熱媒体流路切替装置33及び熱媒体流量調整装置34との動作に時間差を設けることができ、熱媒体循環回路Bの流路を確保し、確実に熱媒体を循環させることができるからである。
そのため、本実施の形態では、制御装置50は、停止運転モードから冷房起動モードへ移行した直後に、冷房運転する室内ユニット3に対応する利用側熱交換器35の送風機(図示省略)を起動させている。
ここで、ユーザーに供給される空気の温度は、利用側熱交換器35の周囲温度程度であれば、ユーザーに空気が送風されてユーザーから気化熱を奪うことができ、温風感を感じさせることはない。すなわち、停止運転モードから冷房起動モードへ移行した直後に、送風機(図示省略)を起動させて室内空間に空気を供給しても、ユーザーにとって温風感を感じさせることがなく、ユーザーの快適性を向上させることができる。
図7は、室内ユニット3のいずれかが停止運転モードから暖房運転に移行する場合の説明図である。図7(a)は、中継ユニット2及び室内ユニット3の動作の説明図であり、図7(b)は、熱源側冷媒及び熱媒体の流れと室内ユニット3の送風機の動作の説明図である。図7を参照して、停止運転モードから暖房運転に移行する際に行われる暖房起動モードについて説明する。
暖房起動モードの開始時期は、停止運転モードから暖房起動モードへの移行時であり、暖房起動モードの終了時期は、ポンプ31、第1熱媒体流路切替装置32、第2熱媒体流路切替装置33及び熱媒体流量調整装置34などの動作が完了したときである。
また、制御装置50は、暖房運転を開始する室内ユニット3に対応する利用側熱交換器35に対して熱媒体が搬送されるように、第1熱媒体流路切替装置32及び第2熱媒体流路切替装置33の流路の切り替えを行うように制御するとともに、熱媒体流量調整装置34を開とし、利用側熱交換器35と熱媒体間熱交換器25との間を熱媒体が循環するようにする(図7の動作(1)参照)。
制御装置50は、ポンプ31、第1熱媒体流路切替装置32、第2熱媒体流路切替装置33及び熱媒体流量調整装置34などの動作が完了し、暖房起動モードを終えると、暖房運転に移行して、送風機の風量を上げる。ただし、送風機の風量は、暖房運転において予め設定されている風量よりも小さい風量(弱風)とする。
そして、制御装置50は、温度センサー40の検出結果により、熱媒体の温度が予め設定されている温度に達すると、さらに風量を上げて、暖房運転において予め設定されている風量で送風機を運転させる(図7の動作(2)参照)。なお、この予め設定される温度は、たとえば、室内ユニット3が設けられる室内温度に設定するとよい。また、この予め設定される温度は、室内温度より大きくしてもよい。
すなわち、制御装置50は、第1熱媒体流路切替装置32、第2熱媒体流路切替装置33の流路の切り替え及び熱媒体流量調整装置34の開放を同時に動作させるとよい。これにより、熱媒体循環回路Bの流路を確保し、確実に熱媒体を循環させるからである。
また、制御装置50は、ポンプ31を運転する前に、第1熱媒体流路切替装置32及び第2熱媒体流路切替装置33の切り替え、及び熱媒体流量調整装置34の開放を実施するとよい。このように、第1熱媒体流路切替装置32、第2熱媒体流路切替装置33及び熱媒体流量調整装置34が、ステッピングモータ等で構成されると、ポンプ31と、第1熱媒体流路切替装置32、第2熱媒体流路切替装置33及び熱媒体流量調整装置34との動作に時間差を設けることができ、熱媒体循環回路Bの流路を確保し、確実に熱媒体を循環さるからである。
本実施の形態に係る空気調和装置100は、停止運転モードから冷房運転である冷房起動モードに移行した場合には、図示省略の室内ユニット3の送風機を即座に起動させるので、素早い冷房運転の開始が可能であるとともに、ユーザーに温風感を感じさせることがなく、ユーザーの快適性を向上させることができる。
また、本実施の形態で説明した第1熱媒体流路切替装置32及び第2熱媒体流路切替装置33は、三方弁等の三方流路を切り替えられるもの、開閉弁等の二方流路の開閉を行なうものを2つ組み合わせる等、流路を切り替えられるものであればよい。また、ステッピングモーター駆動式の混合弁等の三方流路の流量を変化させられるもの、電子式膨張弁等の二方流路の流量を変化させられるものを2つ組み合わせる等して第1熱媒体流路切替装置32及び第2熱媒体流路切替装置33として用いてもよい。この場合は、流路の突然の開閉によるウォーターハンマーを防ぐこともできる。さらに、本実施の形態では、熱媒体流量調整装置34が二方弁である場合を例に説明を行なったが、三方流路を持つ制御弁とし利用側熱交換器35をバイパスするバイパス管と共に設置するようにしてもよい。
Claims (6)
- 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、前記複数の熱媒体間熱交換器の熱媒体側流路を熱媒体搬送配管で接続して熱媒体を循環させる熱媒体循環回路と、
各利用側熱交換器に対応した送風機と、を有し、
前記熱媒体間熱交換器において前記熱源側冷媒と前記熱媒体とが熱交換する空気調和装置であって、
前記熱媒体間熱交換器で冷却された熱媒体により、複数の前記利用側熱交換器のうちの少なくとも1台が冷房運転を実施する冷房運転モードと、
前記熱媒体間熱交換器で加熱された熱媒体により、複数の前記利用側熱交換器のうちの少なくとも1台が暖房運転を実施する暖房運転モードと、
前記圧縮機と、前記ポンプと、各利用側熱交換器及び各送風機とが停止している停止運転モードとを備え、
前記停止運転モードから前記冷房運転モードを開始する場合には、
開始指令があった前記室内ユニットの前記送風機を運転させ、
前記停止運転モードから前記暖房運転モードを開始する場合には、
熱媒体の温度が予め設定される温度以上になってから、開始指令があった前記室内ユニットの前記送風機を運転させる
ことを特徴とする空気調和装置。 - いずれの前記熱媒体間熱交換器から前記利用側熱交換器に熱媒体を供給するかを切り換える熱媒体流路切替装置と、
前記熱媒体間熱交換器から前記利用側熱交換器に供給される熱媒体の流量を調節する熱媒体流量調整装置と、
を有し、
前記停止運転モードから前記冷房運転モードへと運転モードが変化した場合、及び前記停止運転モードから前記暖房運転モードへと運転モードが変化した場合には、
前記熱媒体流路切替装置及び前記熱媒体流量調整装置を動作させて、前記熱媒体循環回路の流路を確保する
ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記ポンプを運転させる前に、前記熱媒体流路切替装置及び前記熱媒体流量調整装置を動作させて前記熱媒体循環回路の流路を確保する
ことを特徴とする請求項2に記載の空気調和装置。 - 前記暖房運転モードを開始する場合における、前記熱媒体の前記予め設定される温度を、前記室内ユニットが設けられる室内温度の温度としている
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 前記熱源側冷媒は、
単一冷媒、擬似共沸混合冷媒、非共沸混合冷媒、自然冷媒を含む二相変化を伴う冷媒、又は超臨界となる冷媒のいずれかである
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 前記熱媒体は、
水と、
不凍液と、
水と不凍液の混合液と、
水、不凍液、又は水と不凍液の混合液と防食効果が高い添加剤の混合液とのうちのいずれかである
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の空気調和装置。
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