JPWO2018003096A1 - 空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1では、冷暖同時運転が実施される空気調和装置において、中継機と室内機との間に弁装置を新たに設け、冷媒の漏洩が発生した場合には弁装置を閉止することで、室内機外への冷媒の漏洩を防止している。
以下、本発明に係る空気調和装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置1を示す冷媒回路図である。
以下、本実施の形態に係る空気調和装置1の構成について、図1を用いて説明する。
図1に示すように、空気調和装置1は、熱源機100と、複数台の室内機300a,300bと、中継機200と、制御装置10とを備えている。
熱源機100は、2台の室内機300a,300bに温熱又は冷熱を供給する機能を有している。2台の室内機300a,300bは、それぞれ互いに並列に接続されており、それぞれ同じ構成となっている。
中継機200は、熱源機100と室内機300a,300bとの間に介在し、室内機300a,300bからの要求に応じて熱源機100から供給される冷媒の流れを切り替える機能を有している。
熱源機100は、室内機300a,300bに温熱又は冷熱を供給する機能を有している。
熱源機100は、容量可変の圧縮機101と、熱源機100において冷媒が流れる方向を切り替える流路切替弁102と、熱源側熱交換ユニット120と、圧縮機101の吸入側に接続され、液状態の冷媒を貯留するアキュムレータ104と、冷媒が流れる方向を制限する熱源側流路調整ユニット140とを備えている。
なお、流路切替弁102は、四方弁である場合について例示しているが、二方弁又は三方弁等を組み合わせることによって構成されてもよい。
熱源側熱交換器103は、蒸発器又は凝縮器として機能する。熱源側熱交換器103は、空冷式の場合、冷媒と室外空気とを熱交換するものであり、水冷式の場合、冷媒と水又はブライン等とを熱交換するものである。
主管114は、一方が流路切替弁102に接続され、他方が高圧管402に接続されており、途中に熱源側熱交換器103が設けられている。
第3の逆止弁105は、熱源側熱交換ユニット120と高圧管402とを接続する配管に設けられ、熱源側熱交換ユニット120から高圧管402に向かう冷媒の流れを許容する。
第4の逆止弁106は、熱源機100の流路切替弁102と低圧管401とを接続する配管に設けられ、低圧管401から流路切替弁102に向かう冷媒の流れを許容する。
第6の逆止弁108は、熱源側熱交換ユニット120と低圧管401とを接続する配管に設けられ、低圧管401から熱源側熱交換ユニット120に向かう冷媒の流れを許容する。
吐出圧力検知部126は、流路切替弁102と圧縮機101の吐出側とを接続する配管に設けられており、圧縮機101の吐出圧力を検知するものである。吐出圧力検知部126は、例えば圧力センサ等で構成されており、検知された吐出圧力の信号を制御装置10に送信する。
なお、吐出圧力検知部126は、記憶装置等を有していてもよい。この場合、吐出圧力検知部126は、検知された吐出圧力のデータを記憶装置等に所定期間蓄積し、所定の周期毎に検知された吐出圧力のデータを含む信号を制御装置10に送信する。
なお、吸入圧力検知部127は、記憶装置等を有していてもよい。この場合、吸入圧力検知部127は、検知された吸入圧力のデータを記憶装置等に所定期間蓄積し、所定の周期毎に検知された吸入圧力のデータを含む信号を制御装置10に送信する。
室内機300a,300bは、それぞれ、凝縮器又は蒸発器として機能する負荷側熱交換器301a,301bを備えている。
ガス管温度検知部304a,304bは、それぞれ、負荷側熱交換器301a,301bの一方と中継機200との間に設けられており、負荷側熱交換器301a,301bと中継機200とを接続するガス枝管403a,403bに流れる冷媒の温度を検知するものである。ガス管温度検知部304a,304bは、例えばサーミスタ等で構成されており、検知された温度の信号を制御装置10に送信する。
中継機200は、熱源機100と室内機300a,300bとの間に介在し、室内機300a,300bからの要求に応じて熱源機100から供給される冷媒の流れを切り替え、熱源機100から供給される冷媒を複数台の室内機300a,300bに分配する機能を有している。
中継機200は、第1の分岐部240と、第2の分岐部250と、気液分離器201と、中継バイパス配管209と、高圧ガス管402Aと、高圧液管402Bと、戻り中圧管401Aと、液流出側流量調整弁204と、熱交換部26と、中継バイパス流量調整弁205とを備えている。
冷房用電磁弁203a,203bは、それぞれの一方がガス枝管403a,403bに接続され、それぞれの他方が低圧管401に接続されており、冷房運転時に開放され、暖房運転時に閉止されるものである。
第2の膨張弁211a,211bは、それぞれの一方が液枝管404a,404bに接続され、それぞれの他方が戻り中圧管401Aに接続されており、暖房運転時において、負荷側熱交換器301a,301bの出口側のサブクール量を制御するために開度が制御されるものである。
気液分離器201は、ガス状態の冷媒と液状態の冷媒とを分離するものであり、流入側が高圧管402に接続され、ガス流出側が高圧ガス管402Aを介して第1の分岐部240に接続され、液流出側が高圧液管402Bを介して第2の分岐部250に接続されている。
中継バイパス配管209は、高圧液管402Bとで、第2の分岐部250と低圧管401とを接続するものである。
第1の熱交換部206は、気液分離器201の液流出側と液流出側流量調整弁204との間の配管、及び、中継バイパス配管209に設けられている。第1の熱交換部206は、気液分離器201から流出した液状態の冷媒と、低圧管401に向かって中継バイパス配管209を流れる冷媒とを熱交換するものである。
第2の熱交換部207は、液流出側流量調整弁204の下流側の配管、及び、中継バイパス配管209に設けられている。第2の熱交換部207は、液流出側流量調整弁204から流出した冷媒と、低圧管401に向かって中継バイパス配管209を流れる冷媒とを熱交換するものである。
第1液流出圧力検知部231は、第1の熱交換部206と液流出側流量調整弁204との間に設けられており、気液分離器201の液流出側の冷媒の圧力を検知するものである。第1液流出圧力検知部231は、例えば圧力センサ等で構成されており、検知された圧力の信号を制御装置10に送信する。なお、第1液流出圧力検知部231は、記憶装置等を有していてもよい。この場合、第1液流出圧力検知部231は、検知された圧力のデータを記憶装置等に所定期間蓄積し、所定の周期毎に検知された圧力のデータを含む信号を制御装置10に送信する。
空気調和装置1は、配管の内部に冷媒が充填されている。冷媒は、例えば二酸化炭素(CO2)、炭化水素、ヘリウム等の自然冷媒、HFC410A、可燃性のR32冷媒等が使用される。なお、空気調和装置1の配管の内部に、冷媒ではなく熱媒体が充填されていてもよい。熱媒体は、例えば水、ブライン等である。
漏洩検知部400は、冷媒の漏洩を検知して信号を出力する冷媒の漏洩検知手段であり、例えば、金属酸化物半導体が冷媒ガスと接触した時に発生する抵抗値の変化を空気中の冷媒ガス濃度として検出する半導体式ガスセンサである。なお、半導体式ガスセンサ以外でもよく、例えば、赤外線がガスによって吸収される量で検知する非分散型赤外線方式のセンサ、冷媒ガス濃度の測定はできないが、冷媒ガスの有無は検知できる方式のもの、室内の酸素濃度を測定する酸素濃度計等であってもよい。漏洩検知部400により冷媒の漏洩を検知した情報は制御装置10に送信され、ポンプダウン運転のトリガーとする。
制御装置10は、空気調和装置1のシステム全体を制御するものであり、例えばCPU及びメモリ等を備えるマイクロプロセッサユニットによって構成されている。制御装置10は、ガス管温度検知部304a,304b、液管温度検知部303a,303b、第1液流出圧力検知部231、第2液流出圧力検知部232、中継バイパス温度検知部208、吐出圧力検知部126、及び、吸入圧力検知部127から受信した検知情報、及び、リモコン(図示せず)からの指示に基づいて、圧縮機101の駆動周波数、熱源側送風機112の回転数、負荷側熱交換器301a,301bに設けられている室内送風機(図示せず)の回転数、流路切替弁102の切り替え、暖房用電磁弁202a,202b及び冷房用電磁弁203a,203bの開閉、第1の膨張弁210a,210b、第2の膨張弁211a,211b、液流出側流量調整弁204、及び、中継バイパス流量調整弁205の開度等を制御する。
設定手段12は、空気調和装置1が冷房主体運転であるか暖房主体運転であるかを判断する機能を有する。さらに、設定手段12は、冷房主体運転の場合、熱源側熱交換器103の凝縮目標温度が凝縮目標温度閾値以上であるか否かを判断する機能を有する。なお、設定手段12は、複数台の室内機300a,300bのうち冷房運転が行われている室内機の台数と暖房運転が行われている室内機の台数とから、冷暖房負荷容量を演算してもよい。また、設定手段12は、吐出圧力検知部126によって検知された吐出圧力又は吸入圧力検知部127によって検知された吸入圧力等から、冷暖房負荷容量を演算してもよい。この場合、吐出圧力検知部126又は吸入圧力検知部127は、負荷容量検知部20の構成要素となる。
空気調和装置1は、運転モードとして、全冷房運転、全暖房運転、冷房主体運転、及び、暖房主体運転を備えている。
全冷房運転は、全ての室内機300a,300bが冷房運転を行うモードである。
全暖房運転は、全ての室内機300a,300bが暖房運転を行うモードである。
冷房主体運転は、冷暖同時運転のうち、冷房運転の容量が暖房運転の容量よりも大きいモードである。
暖房主体運転は、冷暖同時運転のうち、暖房運転の容量が冷房運転の容量よりも大きいモードである。
図2は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置1の全冷房運転時の状態を示す冷媒回路図である。なお、図2において、高圧冷媒を実線矢印で示し、低圧冷媒を破線矢印で示す。また、後述する図3〜図5についても同様である。
先ず、空気調和装置1の全冷房運転について、図2を参照して説明する。全冷房運転では、空気調和装置1において、全ての室内機300a,300bが冷房運転を行っている。
図2に示すように、圧縮機101から吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替弁102を通り、熱源側熱交換器103において熱源側送風機112によって送風される室外空気と熱交換されて凝縮液化する。凝縮液化した冷媒は、第3の逆止弁105、高圧管402を通って、中継機200の気液分離器201に至る。
図3は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置1の全暖房運転時の状態を示す冷媒回路図である。
次に、空気調和装置1の全暖房運転について、図3を参照して説明する。全暖房運転では、空気調和装置1において、全ての室内機300a,300bが暖房運転を行っている。
図3に示すように、圧縮機101から吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替弁102を通り、第5の逆止弁107、高圧管402を通って、中継機200の気液分離器201に至る。
図4は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置1の冷房主体運転時の状態を示す冷媒回路図である。
次に、空気調和装置1の冷房主体運転について、図4を参照して説明する。冷房主体運転では、空気調和装置1において、室内機300aから冷房要求があり、室内機300bから暖房要求がある。
図4に示すように、圧縮機101から吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替弁102を通り、熱源側熱交換器103において熱源側送風機112によって送風される室外空気と熱交換されて凝縮液化する。凝縮液化した冷媒は、第3の逆止弁105、高圧管402を通って、中継機200の気液分離器201に至る。
図5は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置1の暖房主体運転時の状態を示す冷媒回路図である。
次に、空気調和装置1の暖房主体運転について、図5を参照して説明する。暖房主体運転では、空気調和装置1において、室内機300bから暖房要求があり、室内機300aから冷房要求がある。
図5に示すように、圧縮機101から吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替弁102を通り、第5の逆止弁107、高圧管402を通って、中継機200の気液分離器201に至る。
次に、空気調和装置1の冷媒の漏洩検知時の動作について、図6を参照して説明する。
漏洩検知部400は、冷媒回路から冷媒が漏洩したかどうかを検知している(ステップS1)。
そして、漏洩検知部400によって冷媒が漏洩したことが検知された場合(ステップS1のYes)、その検知信号は制御装置10へ送信される(ステップS2)。
一方、運転モードが全冷房運転以外の場合、すなわち全暖房運転、冷房主体運転、及び、暖房主体運転のいずれか、又は停止である場合は(ステップS3のNo)、制御装置10は、運転モードを全冷房運転へ強制的に切り替えて運転する(ステップS4)。
一方、漏洩検知部400と室内機又は居室がそれぞれ対応できていなければ、つまり、漏洩検知部400によって室内機系統毎又は居室系統毎に冷媒の漏洩を検知することが可能でなければ(ステップS6のNo)、制御装置10は、全ての冷房用電磁弁203a及び203bを開放する(ステップS8)。
なお、漏洩検知部400と室内機又は居室がそれぞれ対応できていても、空気調和装置1のシステム全体を点検したい場合には、全ての冷房用電磁弁203a,203bを開放してもよい。
ポンプダウン運転は冷媒の回収が完了するまで行い、冷媒の回収が完了したら(ステップS10のYes)、制御装置10は、圧縮機101を停止し、全ての冷房用電磁弁203a,203bを閉止し(ステップS11)、終了となる。
図7は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置1のポンプダウン運転時の状態を示す冷媒回路図である。
次に、空気調和装置1のポンプダウン運転ついて、図7を参照して説明する。
図7に示すように、圧縮機101から吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替弁102を通り、熱源側熱交換器103において熱源側送風機112によって送風される室外空気と熱交換されて凝縮液化する。凝縮液化した冷媒は、第3の逆止弁105、高圧管402を通って、中継機200の気液分離器201に至る。
Claims (5)
- 圧縮機、流路切替弁、及び、熱源側熱交換器を有する熱源機と、
負荷側熱交換器を有し、冷房運転又は暖房運転を行う複数台の室内機と、
前記熱源機と各前記室内機とを接続する低圧管及び高圧管と、
各前記負荷側熱交換器の一方を前記低圧管に接続するように切り替える第1の開閉弁、及び、各前記負荷側熱交換器の前記一方を前記高圧管に接続するように切り替える第2の開閉弁を有する第1の分岐部と、各前記負荷側熱交換器の他方を、第1の膨張弁を介して高圧液管に、及び、第2の膨張弁を介して戻り中圧管に接続する第2の分岐部と、を有する中継機と、
冷媒の漏洩を検知する漏洩検知部と、
前記第1の膨張弁及び前記第2の膨張弁を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記漏洩検知部により冷媒の漏洩を検知したら、全ての前記第1の膨張弁及び前記第2の膨張弁を閉止して冷媒を前記熱源機に回収するポンプダウン運転を行う
空気調和装置。 - 複数台の前記室内機が全て冷房運転を行う全冷房運転モードと、それ以外の運転モードとを有しており、
前記制御装置は、
前記ポンプダウン運転を開始する前において、
全冷房運転モード以外の運転モードだったら、全冷房運転モードとなるように前記流路切替弁を切り替える
請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記制御装置は、
前記漏洩検知部により冷媒の漏洩を検知したら、全ての前記第1の開閉弁を開放する
請求項1又は2に記載の空気調和装置。 - 前記漏洩検知部を前記室内機毎に備え、
前記制御装置は、
前記漏洩検知部により冷媒の漏洩を検知したら、冷媒の漏洩が検知された前記室内機に対応する前記第1の開閉弁を開放する
請求項1又は2に記載の空気調和装置。 - 前記熱源機は、アキュムレータを備える
請求項1〜4のいずれか一項に記載の空気調和装置。
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