WO2018116410A1 - 空気調和装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an air conditioner having an outside air conditioning function.
- Outside air conditioning is an outside air conditioning function that, when the outside air temperature is below a certain level, mixes the outside air with the room air (circulation air) and introduces it into the room, or introduces the outside air directly into the room. It is a technology that performs driving.
- the outside air cooling use period is limited because the outside air temperature is low to some extent and there is a demand for cooling on the load side. Therefore, a technique for extending the outdoor air cooling use period has been developed.
- a heat exchanger that exchanges heat with the water in the heat storage water tank, a cooling tower, and a pump are provided, and are connected to an outward path of the cooling water circulation path for free cooling and cool the cooling water in the cooling water circulation path for free cooling
- a cooling circuit for free cooling, a cooling water circuit for free cooling, and a cooling circuit for free cooling provided between the cooling circuit for free cooling and the cooling circuit for free cooling.
- Patent Document 1 is effective for an air conditioner for a data center that operates for 24 hours.
- an air conditioner for office or residence that does not operate for 24 hours, the effect of extending the outside air cooling period is effective. Lower.
- the effect of extending the outside air cooling period is 24. It becomes low compared with the air conditioner that operates for hours.
- an air handling unit (hereinafter referred to as AHU) can introduce outside air
- an air conditioner having only an indoor unit that cannot introduce outside air, such as a fan coil unit (hereinafter referred to as FCU).
- FCU fan coil unit
- the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an air conditioner that realizes an extension of the outside air conditioning period regardless of the presence or absence of operation time.
- An air conditioner includes a compressor, a first heat exchanger, an expansion valve, a refrigerant circuit that circulates a refrigerant by connecting a pipe to the second heat exchanger, and the refrigerant in the second heat exchanger.
- a fluid circuit that circulates a fluid that exchanges heat with a refrigerant that circulates in the circuit, and the fluid circuit branches off the downstream side of the second heat exchanger, and the fluid flows downstream from the branch portion.
- a first branch circuit that connects the connection portion on the side, a branch portion that branches downstream from the connection portion of the first branch circuit, and a connection portion that is downstream of the branch portion and in which the fluid flows.
- a third heat exchanger for exchanging heat between the fluid flowing in the fluid circuit and the outside air, and the second branch circuit includes the third heat exchanger.
- a heat storage tank is provided to store the fluid that has been heat-exchanged with the outside air in the exchanger. It is those who are.
- the fluid exchanged with the outside air in the third heat exchanger is stored in the heat storage tank, and the air conditioning operation using the fluid stored in the heat storage tank is possible. It is possible to extend the outdoor air conditioning operation period regardless of whether or not there is.
- FIG. FIG.1 and FIG.2 is a schematic block diagram which shows an example of the refrigerant circuit structure of the air conditioning apparatus 100 which concerns on Embodiment 1 of this invention. Based on FIG.1 and FIG.2, the air conditioning apparatus 100 is demonstrated.
- the refrigerant flow in the refrigerant circuit is indicated by broken line arrows
- the water flow in the fluid circuit is indicated by solid line arrows
- the air flow is indicated by white arrows.
- the refrigerant flow shown here shows an example of a state in which the first heat exchanger 2a functions as a condenser.
- the air conditioner 100 can perform a vapor compression refrigeration cycle operation and has an outside air conditioning function.
- the outside air conditioning function includes outside air cooling and outside air heating.
- the outside air cooling is a cooling operation that is performed by mixing outside air with the surrounding air and introducing it into the room or by introducing outside air directly into the room when the outside air temperature is below a certain level.
- the outside air heating is a heating operation that is performed by mixing outside air with the ambient air and introducing it into the room when the outside air temperature is above a certain level, or by introducing outside air directly into the room.
- the air conditioner 100 has a refrigerant circuit A and a fluid circuit B.
- a first branch circuit C and a second branch circuit D are connected to the fluid circuit B.
- the refrigerant circuit A is configured by connecting the refrigerant flow paths of the compressor 5, the flow switching device 6, the first heat exchanger 2 a, the expansion device 4, and the second heat exchanger 2 b with a refrigerant pipe 15. By circulating the refrigerant in the refrigerant circuit A, the air conditioning apparatus 100 performs a vapor compression refrigeration cycle operation.
- the compressor 5 is used to convey the refrigerant in the refrigerant circuit A.
- the compressor 5 has a function of compressing the refrigerant and discharging it as a high-temperature and high-pressure gas refrigerant.
- the compressor 5 can be constituted by, for example, an inverter compressor.
- the operating frequency (the number of revolutions) of the compressor 5 can be adjusted by a compressor frequency adjusting means (a control device 50 described below), thereby discharging the capacity of the compressor 5 (per unit time).
- the amount of refrigerant) can be controlled.
- a rotary compressor, a scroll compressor, a screw compressor, a reciprocating compressor, or the like can be employed as the compressor 5.
- the flow path switching device 6 switches the refrigerant flow in the required operating state. That is, the flow path switching device 6 is switched so as to connect the compressor 5 and the first heat exchanger 2a during the operation in which the first heat exchanger 2a acts as a condenser, and evaporates the first heat exchanger 2a. When operating as a compressor, the compressor 5 is switched to the second heat exchanger 2b.
- the flow path switching device 6 may be configured by a four-way valve, for example.
- the flow path switching device 6 may be a combination of a two-way valve or a three-way valve instead of a four-way valve. Further, as shown in FIG. 2, it is not necessary to provide the flow path switching device 6 when switching of the refrigerant is not required.
- the first heat exchanger 2a functions as a condenser or an evaporator, and functions as a refrigerant-air heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant flowing through the refrigerant circuit A and the air supplied by the first blower 1a.
- the first heat exchanger 2a functions as a condenser
- the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 5 exchanges heat with the air supplied by the first blower 1a, and the high temperature High-pressure gas refrigerant condenses.
- the first heat exchanger 2a when the first heat exchanger 2a functions as an evaporator, the first heat exchanger 2a exchanges heat between the low-temperature and low-pressure refrigerant flowing out from the expansion device 4 and the air supplied by the first blower 1a.
- the low-temperature and low-pressure liquid refrigerant or two-phase refrigerant evaporates.
- the 1st heat exchanger 2a can be constituted by a fin and tube type heat exchanger etc., for example.
- the first blower 1a supplies air to the first heat exchanger 2a by controlling the drive.
- the expansion device 4 expands and depressurizes the refrigerant flowing out of the first heat exchanger 2a or the second heat exchanger 2b.
- the expansion device 4 may be constituted by an electric expansion valve that can adjust the flow rate of the refrigerant, for example. It is also possible to apply a capillary tube or the like as the expansion device 4 instead of the expansion valve.
- the second heat exchanger 2b functions as an evaporator or a condenser, and functions as a refrigerant-heat medium heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant flowing through the refrigerant circuit A and the fluid flowing through the fluid circuit B.
- the second heat exchanger 2b functions as an evaporator
- the low-temperature and low-pressure refrigerant that has flowed out of the expansion device 4 exchanges heat with the fluid that flows through the fluid circuit B, so that the low-temperature and low-pressure liquid
- the refrigerant or two-phase refrigerant evaporates.
- the second heat exchanger 2b functions as a condenser
- the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 5 exchanges heat with the fluid flowing through the fluid circuit B, so that the high-temperature and high-pressure The gas refrigerant condenses.
- the 2nd heat exchanger 2b can be constituted by a plate type heat exchanger, a double pipe heat exchanger, etc., for example.
- refrigerant circulating through the refrigerant circuit A for example, there is carbon dioxide.
- the refrigerant circulating through the refrigerant circuit A is not limited to carbon dioxide.
- R32 refrigerant having flammability other flammable refrigerants (for example, R290 refrigerant), natural refrigerants such as hydrocarbon or helium, refrigerants not containing chlorine such as R410A, alternative refrigerants such as R407C and R404A May be adopted.
- the fluid circuit B is configured by connecting the fluid flow paths of the first pump 8 a, the three-way valve 12, the AHU 10, and the second heat exchanger 2 b with a fluid pipe 16. By circulating the fluid in the fluid circuit B, in the air conditioning apparatus 100, the heat stored in the refrigerant in the refrigerant circuit A can be transmitted to the fluid circuit B via the second heat exchanger 2b.
- the first pump 8a is used to transport fluid in the fluid circuit B.
- the three-way valve 12 switches the flow of fluid. That is, the three-way valve 12 switches whether the fluid is passed through the second branch circuit D.
- the second heat exchanger 2b is as described above.
- the AHU 10 is a load device, and heats or cools the air-conditioning target space 150 such as an indoor space while exchanging outside air.
- the AHU 10 is installed in buildings such as offices, buildings, commercial facilities, and factories.
- the AHU 10 has a configuration capable of supplying outside air (OA) to the air-conditioning target space 150 as supply air (SA). Further, the AHU 10 has a configuration capable of supplying the return air (room air, RA) as supply air (SA) to the air-conditioning target space 150. Specifically, an air duct 19 is connected to the AHU 10, and outside air (OA) and air (RA) can be introduced through the air duct 19 at an arbitrary ratio, and heat-exchanged air Is supplied to the air-conditioning target space 150 as supply air (SA). In addition, 0: 100 (%) shall also be included in the arbitrary ratio of outside air (OA) and ring air (RA).
- the AHU 10 includes a water-air heat exchanger for exchanging heat between the fluid flowing in the fluid circuit B and the outside air (OA) or the atmosphere (RA), and the outside air (OA) or atmosphere in the heat exchanger. It has at least a blower for supplying (RA).
- the AHU 10 may have a configuration capable of exhausting outside using return air (room air, RA) as exhaust (EA).
- the fluid heat-exchanged by the second heat exchanger 2b is not necessarily supplied directly to the AHU 10.
- another water-water heat exchanger is provided on the upstream side of the AHU 10, and the water-water heat is provided. It is good also as a structure which supplies a fluid to AHU10 after passing through an exchanger.
- the fluid circulating in the fluid circuit B is, for example, water.
- the fluid circulating through the fluid circuit B is not limited to water.
- brine or a mixed fluid of brine and water may be employed.
- the first branch circuit C connects a branch portion c1 branched from the downstream side of the second heat exchanger 2b and a connection portion c2 on the downstream side of the flow of fluid from the branch portion c1. Specifically, the first branch circuit C branches from the downstream side of the second heat exchanger 2b of the fluid circuit B and is connected to the upstream side of the first pump 8a.
- the first branch circuit C is configured by connecting the solenoid valve 11 and the third heat exchanger 7 by a first branch pipe 17.
- the solenoid valve 11 allows the fluid flow to the first branch circuit C by opening and closing the first branch pipe 17.
- the third heat exchanger 7 is provided on the downstream side of the electromagnetic valve 11, and performs water-air heat exchange in which heat is exchanged between the fluid flowing through the first branch circuit C and the air (outdoor air) supplied by the second blower 1b. It acts as a vessel. By installing the third heat exchanger 7, the air conditioner 100 can introduce and use outside air.
- the 3rd heat exchanger 7 can be comprised by a fin and tube type
- the second blower 1b supplies air (outdoor air) to the third heat exchanger 7 by controlling the drive.
- the second branch circuit D connects a branch part d1 branched downstream from the connection part c2 of the first branch circuit C and a connection part d2 downstream of the fluid flow from the branch part d1.
- the second branch circuit D branches from the downstream side of the first pump 8 a of the fluid circuit B and is connected to the upstream side of the AHU 10.
- the second branch circuit D is configured by connecting the three-way valve 12, the heat storage tank 9, and the second pump 8 b with a second branch pipe 18.
- the three-way valve 12 is as described above.
- the heat storage tank 9 stores the fluid passed through the second branch circuit D.
- capacitance of the heat storage tank 9 is not specifically limited, The fluid of the quantity which can cover the driving
- the configuration of the heat storage tank 9 is not particularly limited, as shown in FIGS. 1 and 2, the second branch pipe 18 on the upstream side of the heat storage tank 9 is connected above the heat storage tank 9, and the heat storage tank The second branch pipe 18 on the downstream side of the heat sink 9 may be connected below the heat storage tank 9.
- the second pump 8b is used to transport fluid in the second branch circuit D.
- the air conditioning apparatus 100 includes a heat source unit 110 and a tank unit 120.
- a part of the fluid circuit B including the refrigerant circuit A and the first branch circuit C is mounted on the heat source unit 110.
- the tank unit 120 is mounted with another part of the fluid circuit B including the second branch circuit D.
- the heat source unit 110 and the tank unit 120 are connected via a fluid pipe 16. Note that the tank unit 120 is not necessarily provided.
- the “heat source unit 110” corresponds to the “first unit” of the present invention.
- the air conditioning apparatus 100 includes a control device 50 that controls the entire air conditioning apparatus 100.
- a control device 50 that controls the entire air conditioning apparatus 100.
- a case where the control device 50 is mounted on the heat source unit 110 is shown as an example.
- the control device 50 controls the operation of each actuator (drive component) constituting the air conditioner 100.
- the actuator include a compressor 5, a flow path switching device 6, a throttle device 4, a first blower 1a, a second blower 1b, a first pump 8a, a second pump 8b, an electromagnetic valve 11, and a three-way valve 12. It is done. That is, the control device 50 has functions such as compressor frequency adjusting means.
- the AHU 10 is equipped with an AHU control device. And the actuator of AHU10 will be controlled when the control apparatus 50 mounted in the heat-source unit 110 and the AHU control apparatus mounted in AHU10 communicate.
- the control device 50 includes the function of the AHU control device.
- the control device 50 can be configured by hardware such as a circuit device that realizes the function, or can be configured by an arithmetic device such as a microcomputer or a CPU, and software executed thereon.
- the air conditioner 100 can perform normal operation, cold storage operation, and heat storage tank water supply operation.
- the refrigerant is circulated in the refrigerant circuit A
- the fluid is circulated in the fluid circuit B without circulating the fluid in the first branch circuit C and the second branch circuit D
- the heat is exchanged in the second heat exchanger 2b.
- This is an operation for supplying the processed fluid to the AHU 10.
- the cold storage operation is an operation in which the fluid heat-exchanged in the third heat exchanger 7 is stored in the heat storage tank 9 without circulating the refrigerant in the refrigerant circuit A.
- the heat storage tank water supply operation is an operation for supplying the fluid stored in the heat storage tank 9 to the AHU 10.
- FIG. 3 is a schematic configuration diagram schematically illustrating the flow of the refrigerant and the fluid during the normal operation of the air conditioning apparatus 100.
- the normal operation of the air conditioner 100 will be described based on FIG.
- the compressor 5 is driven, the first pump 8a is driven, the second pump 8b is stopped, and the AHU 10 is driven.
- the electromagnetic valve 11 is closed, and the state is shown in black.
- the three-way valve 12 is configured not to allow fluid to pass through the second branch circuit D, and the state is shown in black.
- FIG. 3 the refrigerant circuit structure which is not provided with the flow-path switching apparatus 6 is shown.
- the flow of the refrigerant in the refrigerant circuit A during the normal operation of the air conditioner 100 will be described.
- the flow of the refrigerant in the refrigerant circuit A in which the first heat exchanger 2a functions as a condenser and the second heat exchanger 2b functions as an evaporator will be described.
- the refrigerant is sucked into the compressor 5 by driving the compressor 5.
- the compressor 5 compresses the drawn refrigerant and discharges it as a high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant.
- the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 5 flows into the first heat exchanger 2a.
- heat exchange is performed between the flowing high-temperature and high-pressure gas refrigerant and the air supplied by the first blower 1a, and the high-temperature and high-pressure gas refrigerant is condensed to a high-pressure liquid.
- the high-pressure liquid refrigerant sent out from the first heat exchanger 2a is converted into a two-phase refrigerant consisting of a low-pressure gas refrigerant and a liquid refrigerant by the expansion device 4.
- the two-phase refrigerant flows into the second heat exchanger 2b.
- heat exchange is performed between the refrigerant flowing in the two-phase state and the fluid flowing in the fluid circuit B, and the liquid refrigerant evaporates out of the refrigerant in the two-phase state, and the low-pressure gas become a refrigerant.
- the low-pressure gas refrigerant sent out from the second heat exchanger 2 b flows into the compressor 5, is compressed to become a high-temperature and high-pressure gas refrigerant, and is discharged from the compressor 5 again. Thereafter, this cycle is repeated.
- the solenoid valve 11 is closed so that no fluid flows through the first branch circuit C. Further, during the normal operation of the air conditioner 100, the three-way valve 12 prevents fluid from flowing into the second branch circuit D.
- the fluid is circulated in the fluid circuit B by driving the first pump 8a.
- the fluid that has flowed into the second heat exchanger 2b is cooled by the refrigerant that has flowed into the second heat exchanger 2b.
- the second heat exchanger 2b functions as an evaporator, the refrigerant evaporates when the fluid is cooled.
- the fluid cooled by the second heat exchanger 2b becomes cold water and is supplied to the tank unit 120.
- the three-way valve 12 is controlled so that the fluid does not flow to the second branch circuit D, so that the cold water supplied to the tank unit 120 is supplied to the AHU 10 without passing through the second branch circuit D. Is done.
- cold water and air flowing through the fluid circuit B outside air (OA) or atmosphere (RA), or mixed air of outside air (OA) and atmosphere (RA)
- OA outside air
- RA mixed air of outside air
- RA atmosphere
- FIG. 4 is a schematic configuration diagram schematically showing the flow of fluid during the cold storage operation of the air-conditioning apparatus 100. Based on FIG. 4, the cold storage operation of the air conditioning apparatus 100 will be described. When the cold storage operation is executed, the compressor 5 is stopped, the first pump 8a is driven, the second pump 8b is stopped, and the AHU 10 is stopped. The electromagnetic valve 11 is opened, and the state is shown in white. Further, the three-way valve 12 is configured to pass a fluid through the second branch circuit D, and the state thereof is shown in black. Furthermore, in FIG. 4, the refrigerant circuit structure which is not provided with the flow-path switching apparatus 6 is shown.
- the flow of the refrigerant in the refrigerant circuit A during the cold storage operation of the air conditioner 100 will be described.
- the compressor 5 is stopped. That is, the refrigerant is not circulated in the refrigerant circuit A.
- the solenoid valve 11 is opened so that a fluid flows through the first branch circuit C. Further, during the cold storage operation of the air conditioner 100, the fluid flows through the second branch circuit D by the three-way valve 12.
- the fluid is circulated in the fluid circuit B by driving the first pump 8a.
- the fluid that has flowed into the second heat exchanger 2b flows out of the second heat exchanger 2b without being cooled by the refrigerant.
- the fluid flowing out from the second heat exchanger 2 b flows through the first branch pipe 17 through the electromagnetic valve 11 and flows into the third heat exchanger 7.
- heat exchange is performed between the fluid which flowed in and the air supplied by the 2nd air blower 1b, and the fluid is cooled.
- the fluid cooled by the third heat exchanger 7 becomes cold water and is supplied to the tank unit 120.
- the three-way valve 12 is controlled so that the fluid flows through the second branch circuit D. Therefore, the cold water supplied to the tank unit 120 flows through the second branch pipe 18 and is supplied to the heat storage tank 9. The At this time, since the second pump 8 b is stopped, the cold water supplied to the heat storage tank 9 is stored in the heat storage tank 9. Hereinafter, the cold storage operation is continued until a necessary amount of cold water is stored in the heat storage tank 9.
- FIG. 5 is a schematic configuration diagram schematically showing the flow of the fluid during the heat storage tank water supply operation of the air-conditioning apparatus 100. Based on FIG. 5, the heat storage tank water supply operation
- the first pump 8a is driven, the second pump 8b is driven, and the AHU 10 is driven.
- the electromagnetic valve 11 is opened, and the state is shown in white.
- the three-way valve 12 is configured to pass a fluid through the second branch circuit D, and the state thereof is shown in black. Further, whether the refrigerant is circulated in the refrigerant circuit A depends on the temperature of the fluid returning from the AHU 10 to the heat source unit 110.
- the refrigerant circuit structure which is not provided with the flow-path switching apparatus 6 is shown.
- the fluid is circulated in the fluid circuit B by driving the first pump 8a.
- the fluid that has flowed into the second heat exchanger 2b flows out of the second heat exchanger 2b without being cooled by the refrigerant.
- the fluid flowing out from the second heat exchanger 2 b flows through the first branch pipe 17 through the electromagnetic valve 11 and flows into the third heat exchanger 7.
- heat exchange is performed between the fluid which flowed in and the air supplied by the 2nd air blower 1b, and the fluid is cooled.
- the fluid cooled by the third heat exchanger 7 becomes cold water and is supplied to the tank unit 120.
- the three-way valve 12 is controlled so that the fluid flows through the second branch circuit D. Therefore, the cold water supplied to the tank unit 120 flows through the second branch pipe 18 and is supplied to the heat storage tank 9.
- the cold water stored in the heat storage tank 9 flows out of the heat storage tank 9 by the second pump 8b and is supplied to the AHU 10.
- cold water and air flowing through the fluid circuit B (outside air (OA) or atmosphere (RA), or outside air (OA) and atmosphere (RA) mixed air)) are water-air mounted on the AHU 10. Heat is exchanged by the heat exchanger, and the air is cooled. This air is blown into the air-conditioning target space 150 as supply air SA.
- the air conditioner 100 it is determined whether to circulate the refrigerant in the refrigerant circuit A depending on whether the temperature of the fluid returning from the AHU 10 (hereinafter referred to as “circular water”) exceeds a predetermined threshold value T1.
- the threshold value T1 is a variable determined by the season, the indoor set temperature, and the load, and can be changed.
- the indoor set temperature is a set temperature of an air-conditioning target space such as a room set by a user via a remote controller or the like.
- the refrigerant is circulated through the refrigerant circuit A in the same manner as in the operation in which the compressor 5 is operated, the electromagnetic valve 11 is closed, and the second blower 1b is stopped, that is, the normal operation.
- the temperature of the return water is equal to or lower than the threshold value T1
- FIG. 6 is a flowchart showing the flow of processing when determining the three operating states of the air conditioner 100.
- Control device 50 obtains the current time, outside air temperature, heat storage tank water temperature, and indoor set temperature.
- the control device 50 obtains the current time from, for example, a timer built in itself.
- the control apparatus 50 acquires outside temperature from the outside temperature sensor installed in the heat source unit 110, for example.
- the control device 50 obtains the heat storage tank temperature from, for example, a temperature sensor installed in the heat storage tank 9.
- the control device 50 obtains the indoor set temperature from the content set by the user via a remote controller or the like.
- the control device 50 determines whether or not the acquired current time is within the air conditioning time.
- the air conditioning time is a time required for the operation of the air conditioning apparatus 100 and is a time determined by the user.
- the air conditioning time is a time zone in which the user exists in the room and air conditioning is required, for example, 9 am to 7 pm.
- step ST01 If the current time is within the air conditioning time (step ST01; YES), the control device 50 determines whether or not the heat storage tank water temperature is lower than the indoor set temperature in step ST02.
- step ST02 If the heat storage tank water temperature is lower than the indoor set temperature (step ST02; YES), the control device 50 starts the heat storage tank water supply operation (step ST03). On the other hand, if the heat storage tank water temperature is equal to or higher than the indoor set temperature (step ST02; NO), the control device 50 starts normal operation (step ST04).
- the controller 50 After starting the heat storage tank water supply operation, the controller 50 compares the temperature of the return water from the load device with the threshold value T1 in step ST05. When the return water temperature is equal to or lower than the threshold T1 (step ST05; YES), the control device 50 stops the compressor 5 and sets the operation state similar to the cold storage operation (step ST06). On the other hand, when the return water temperature is higher than the threshold value T1 (step ST05; NO), the control device 50 operates the compressor 5 to set the same operation state as the normal operation (step ST07). At this time, the refrigerating capacity exhibited by the refrigerant circuit A is variably adjusted by the compressor 5 and the first pump 8a according to the difference between the return water temperature and the threshold value T1.
- step ST08 When the current time is outside the air conditioning time in step ST01 (step ST01; NO), the control device 50 compares the magnitude relationship between the outside air temperature and the heat storage tank water temperature (step ST08). When the outside air temperature is lower than the heat storage tank water temperature (step ST08; YES), the control device 50 starts the cold storage operation (step ST09). On the other hand, when the outside air temperature is higher than the heat storage tank water temperature (step ST08; NO), the control device 50 stops the operation of all the devices (step ST10).
- the control device 50 makes a determination again according to the flowchart after a predetermined time has elapsed after the operating state is determined, and determines the operating state again.
- the fluid cooled by the low temperature outside air in the third heat exchanger 7 can be stored in the heat storage tank 9 in the cold storage operation outside the air conditioning time. Therefore, in the air conditioning apparatus 100, in the heat storage tank water supply operation performed within the air conditioning time, the outside air cooling effect can be exhibited using the cold water stored in the heat storage tank 9.
- the air conditioner 100 performs the cold storage operation outside the air conditioning time, so that the effect of extending the outdoor air cooling period can be obtained without performing the 24-hour air conditioning operation. Therefore, it is possible to reduce energy consumption by extending the outside air cooling period.
- the air conditioner 100 since the air conditioner 100 includes the AHU 10, since the outside air OA can be directly introduced into the AHU 10, the outside air cooling by the conventional outside air direct introduction can also be used.
- FIG. 7 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a refrigerant circuit configuration of a modified example (hereinafter, referred to as an air conditioning device 100A) of the air conditioning device 100 according to Embodiment 1 of the present invention. Based on FIG. 7, the air conditioner 100A will be described. In FIG. 7, the flow of water in the water circuit is indicated by solid arrows, and the flow of air is indicated by white arrows.
- the AHU 10 is connected as a load device.
- the FCU 13 is connected as a load device instead of the AHU 10.
- FCUs generally cannot introduce outside air. Therefore, in a system in which only the FCU is installed, it is generally not possible to execute the outside air cooling.
- the air conditioner 100 ⁇ / b> A low-temperature outdoor air can be used via the third heat exchanger 7, so that an outdoor air cooling effect can be obtained.
- the cold storage operation is performed outside the air conditioning time period, and the cold water stored in the heat storage tank 9 is performed by executing the heat storage tank water supply operation within the air conditioning time period. It can be used to exert an outside air cooling effect.
- the air conditioner 100A includes the FCU 13 that cannot introduce outside air. However, since the third heat exchanger 7 performs heat exchange between outdoor air and fluid, indirect outside air cooling can be realized. . Therefore, according to the air conditioning apparatus 100A, it is possible to reduce energy consumption.
- the first heat exchanger 2a functions as a condenser and cold water is stored in the heat storage tank 9
- the first heat exchanger 2a is You may make it function as an evaporator and store warm water in the thermal storage tank 9.
- FIG. Also in this case, the same effect as when cold water is stored in the heat storage tank 9 is produced.
- FIG. FIG. 8 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a refrigerant circuit configuration of the air-conditioning apparatus 100B according to Embodiment 2 of the present invention.
- the air conditioner 100B will be described based on FIG.
- differences from the first embodiment will be mainly described, and the same parts as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
- the third heat exchanger 7, the electromagnetic valve 11, the second blower 1b, and the first branch pipe 17 are mounted on the heat source unit 110 .
- the third heat exchange is performed.
- the unit 7, the electromagnetic valve 11, the second blower 1 b, and the first branch pipe 17 are mounted on an outside air introduction unit 130 that is independent from the heat source unit 110 and the tank unit 120.
- the “heat source unit 110” corresponds to the “first unit” of the present invention.
- the “outside air introduction unit 130” corresponds to the “second unit” of the present invention.
- the outside air introduction unit 130 is additionally installed later. This will increase functionality extensibility.
- the third heat exchanger 7, the electromagnetic valve 11, the second blower 1b, and the first branch pipe 17 are mounted on the outside air introduction unit 130. Therefore, according to the air conditioning apparatus 100B, the maintenance work of the third heat exchanger 7 can be executed more easily. In addition, operations such as retrofitting or exchanging the third heat exchanger 7 can be performed more easily.
- the air conditioner 100 is provided with a third heat exchanger 7 for exchanging heat between the fluid flowing in the fluid circuit B and the outside air in the first branch circuit C, and the fluid flowing in the fluid circuit B in the second branch circuit D.
- a heat storage tank 9 for storage is provided. Therefore, according to the air conditioner 100, the heat storage tank 9 can store the fluid exchanged with the outside air by the third heat exchanger 7, and the operation using the fluid stored in the heat storage tank 9 can be executed. That is, according to the air conditioning apparatus 100, the use of the third heat exchanger 7 and the heat storage tank 9 can realize the extension of the outside air conditioning period regardless of the operation time.
- the third heat exchanger 7 is mounted on the heat source unit 110.
- the third heat exchanger 7, the first branch circuit C, the second blower 1b, and the electromagnetic valve 11 are connected to the heat source unit 110.
- the heat source unit 110 is not increased in size, and the size of the heat source unit 110 is not increased, and the cost is not increased because the configuration and the fluid circuit are not complicated.
- the third heat exchanger 7 is mounted on the outside air introduction unit, maintenance work, retrofit work, and exchange work are facilitated.
- the air conditioner 100 can perform the cold storage operation outside the air conditioning time, the fluid that has been heat exchanged by the outside air in the third heat exchanger 7 can be stored in the heat storage tank 9. Therefore, according to the air conditioning apparatus 100, in the heat storage tank water supply operation performed within the air conditioning time, the outside air cooling (outside air heating) effect can be exhibited using the fluid stored in the heat storage tank 9.
- the air conditioning apparatus 100 When the outside air temperature is higher than the temperature of the fluid stored in the heat storage tank in the operation state in which the air conditioner 100 stores in the heat storage tank 9 the hot water heat-exchanged with the outside air in the third heat exchanger 7, Perform cold storage operation. Therefore, according to the air conditioning apparatus 100, since the cold storage operation can be performed in a time zone outside the air conditioning time when the outside air temperature is high, the effect of extending the outside air cooling / heating can be obtained without performing the air conditioning operation for 24 hours. As a result, energy consumption can be reduced.
- the air conditioner 100 can execute the heat storage tank water supply operation within the air conditioning time, the fluid stored in the third heat exchanger 7 during the cold storage operation T can be supplied to the load device. Therefore, according to the air conditioning apparatus 100, the load apparatus can execute an air conditioning operation using the fluid stored in the heat storage tank 9, and energy consumption can be reduced.
- the air conditioning apparatus 100 stores the cold water heat-exchanged with the outside air in the third heat exchanger 7 in the heat storage tank 9, the indoor set temperature is higher than the temperature of the fluid stored in the heat storage tank 9.
- the heat storage tank water supply operation is executed. Therefore, according to the air conditioner 100, since the cooling operation of the air-conditioning target space 150 can be executed by the heat storage tank water supply operation according to the indoor set temperature and the temperature of the fluid, a wasteful operation state can be avoided and energy consumption can be avoided. Can be further reduced.
- the air conditioner 100 When the indoor set temperature is lower than the temperature of the fluid stored in the heat storage tank 9, the air conditioner 100 stores the hot water heat-exchanged with the outside air in the third heat exchanger 7 in the heat storage tank 9. The heat storage tank water supply operation is executed. Therefore, according to the air conditioner 100, since the cooling operation of the air-conditioning target space 150 can be executed by the heat storage tank water supply operation according to the indoor set temperature and the temperature of the fluid, a wasteful operation state can be avoided and energy consumption can be avoided. Can be further reduced.
- the air conditioner 100 performs a cold storage operation by comparing the outside air temperature with the temperature of the fluid stored in the heat storage tank 9 outside the air conditioning time, and the indoor set temperature and the heat storage tank 9 within the air conditioning time.
- the heat storage tank water supply operation is executed by comparison with the temperature of the stored fluid, and the normal operation is executed when the indoor set temperature is equal to or lower than the temperature of the fluid stored in the heat storage tank 9 within the air conditioning time. Therefore, according to the air conditioning apparatus 100, the use of the third heat exchanger 7 and the heat storage tank 9 makes it possible to extend the outside air conditioning period regardless of the operating time.
- the refrigerant circuit A includes the flow path switching device 6, an operation of heating the fluid with the third heat exchanger 7 can be performed, and hot water is stored in the heat storage tank 9.
- the cooling operation not only the cooling operation but also the heating operation can be performed in the load device.
- the present invention is not limited to the contents described in each embodiment, and is appropriately within the scope of the present invention. Can be changed.
- the case where the first pump 8a is mounted on the heat source unit 110 and the second pump 8b is mounted on the tank unit 120 has been described as an example.
- the first pump 8a and the second pump 8b are described. Both may be mounted on the heat source unit 110.
- a three-way valve may be used as a substitute for the electromagnetic valve 11.
- An electromagnetic valve may be used as a substitute for the three-way valve 12.
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Abstract
空気調和装置は、圧縮機、第1熱交換器、膨張弁、及び、第2熱交換器を配管接続して冷媒を循環させる冷媒回路と、第2熱交換器において冷媒回路を循環する冷媒と熱交換する流体を循環させる流体回路と、を有し、流体回路は、第2熱交換器の下流側を分岐した分岐部分と分岐部分よりも流体の流れ下流側の接続部分とを接続する第1分岐回路と、第1分岐回路の接続部分よりも下流側を分岐した分岐部分と分岐部分よりも流体の流れ下流側の接続部分とを接続する第2分岐回路と、を含み、第1分岐回路には、流体回路を流れる流体と外気とで熱交換する第3熱交換器が設けられ、第2分岐回路には、第3熱交換器で外気と熱交換された流体を貯留する蓄熱槽が設けられている。
Description
本発明は、外気空調機能を備えた空気調和装置に関するものである。
外気空調機能を備えた空気調和装置が存在している。外気空調機能のうちの外気冷房とは、外気温度が一定以下の時に、外気を室内空気(環気)と混合して室内に導入したり、外気を直接室内に導入したりすることで、冷房運転を実行する技術である。
外気冷房を実行する場合、外気温度がある程度低く、かつ負荷側に冷却需要があることが条件となるため、外気冷房使用期間は限定的であった。
そこで、外気冷房使用期間を延長する技術が開発されている。
そこで、外気冷房使用期間を延長する技術が開発されている。
例えば、特許文献1に記載されているように、「外気温度が還気温度以下の場合は、還気を空調機で冷やすより、外気を空調機で冷やす方が、所定の給気温度を得るために必要となる投入熱量を少なくすることができるため、給気温度より外気温度が高い場合にも外気導入を行い、給気温度まで必要分のみ空調機により冷却することで、外気冷房を使用する温度範囲が広くなり、一年のうち、一日の外気温度の変化が還気温度を跨ぐ時期においては、同じ投入熱量で午前中と日没以降において、現状より長い時間冷房運転を行うことができる」ようにした技術が開示されている。
また、特許文献2に記載されているように、「冷水を蓄える蓄熱水槽と、外気湿球温度計と、冷凍機群と冷却塔とポンプとを備えた冷却水循環路と、冷却塔とポンプとを備えたフリークーリング用の冷却水循環路と、前記冷却水循環路内の冷却水と前記蓄熱水槽内の水とを熱交換する熱交換器と、前記フリークーリング用の冷却水循環路内の冷却水と前記蓄熱水槽内の水とを熱交換する熱交換器と、冷却塔とポンプとを備え、前記フリークーリング用の冷却水循環路の往路に接続され前記フリークーリング用の冷却水循環路の冷却水を冷却するフリークーリング用の冷却回路と、前記フリークーリング用の冷却水循環路と前記フリークーリング用の冷却回路との間に設け、前記フリークーリング用の冷却水循環路と前記フリークーリング用の冷却回路とを直列に接続する切替機構と、前記切替機構の切替制御を行う制御装置とを備えた」技術が開示されている。
特許文献1に記載の技術により、外気冷房期間が延び、通年の空調機のエネルギー効率を向上させることができる。
特許文献2に記載の技術により、2台の冷却塔を直列に接続することを可能にし、フリークーリング時間が延び、消費エネルギーの低減化を図ることができる。
特許文献2に記載の技術により、2台の冷却塔を直列に接続することを可能にし、フリークーリング時間が延び、消費エネルギーの低減化を図ることができる。
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、24時間運転するデータセンター用の空気調和装置等には有効だが、24時間運転しないオフィス又は居住用の空気調和装置においては、外気冷房期間の延長効果が低くなる。つまり、オフィス又は居住用の空気調和装置では、外気温度がある程度低く、かつ負荷側に冷却需要があるという条件を満たす時間帯において、運転しないことが多くなるため、外気冷房期間の延長効果が24時間運転する空気調和装置に比べて低いものとなってしまう。
また、特許文献2に記載の技術においては、フリークーリング用に2台の冷却塔を別途備えなければならず、装置の大型化及び費用の増大を招くことになってしまう。また、装置を据え付けるオフィス又は住居などの建物の設置スペースも大きく確保する必要が生じ、更なる費用の増大につながりかねない。
さらに、エアハンドリングユニット(以下、AHUと称する)は外気を導入することができるが、ファンコイルユニット(以下、FCUと称する)のように外気を導入できない室内機のみを持つ空気調和装置も存在し、外気を導入できない空気調和装置では外気冷房自体を実行することができない。
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、運転時間の有無を問わずに外気空調期間の延長を実現した空気調和装置を提供することを目的としている。
本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、第1熱交換器、膨張弁、及び、第2熱交換器を配管接続して冷媒を循環させる冷媒回路と、前記第2熱交換器において前記冷媒回路を循環する冷媒と熱交換する流体を循環させる流体回路と、を有し、前記流体回路は、前記第2熱交換器の下流側を分岐した分岐部分と前記分岐部分よりも流体の流れ下流側の接続部分とを接続する第1分岐回路と、前記第1分岐回路の接続部分よりも下流側を分岐した分岐部分と前記分岐部分よりも流体の流れ下流側の接続部分とを接続する第2分岐回路と、を含み、前記第1分岐回路には、前記流体回路を流れる流体と外気とで熱交換する第3熱交換器が設けられ、前記第2分岐回路には、前記第3熱交換器で外気と熱交換された流体を貯留する蓄熱槽が設けられているものである。
本発明に係る空気調和装置によれば、第3熱交換器において外気と熱交換した流体を蓄熱槽に貯めておき、蓄熱槽に貯めた流体を利用した空調運転が可能であるので、運転時間の有無を問わずに外気空調運転期間の延長を実現することが可能になる。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。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。また、図1を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。
実施の形態1.
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100の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。図1及び図2に基づいて、空気調和装置100について説明する。なお、図1及び図2では、冷媒回路における冷媒の流れを破線矢印で示し、流体回路における水の流れを実線矢印で示し、空気の流れを白抜き矢印で示している。ここで示す冷媒の流れは、第1熱交換器2aを凝縮器として機能させている状態を例に示している。なお、第1熱交換器2aを蒸発器として機能させる場合には、流路切替装置6を制御して、冷媒の流れを切り替えればよい。ただし、図2に示すように、流路切替装置6を設置せず、第1熱交換器2aを凝縮器としてのみ機能させてもよい。
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100の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。図1及び図2に基づいて、空気調和装置100について説明する。なお、図1及び図2では、冷媒回路における冷媒の流れを破線矢印で示し、流体回路における水の流れを実線矢印で示し、空気の流れを白抜き矢印で示している。ここで示す冷媒の流れは、第1熱交換器2aを凝縮器として機能させている状態を例に示している。なお、第1熱交換器2aを蒸発器として機能させる場合には、流路切替装置6を制御して、冷媒の流れを切り替えればよい。ただし、図2に示すように、流路切替装置6を設置せず、第1熱交換器2aを凝縮器としてのみ機能させてもよい。
<空気調和装置100の構成>
空気調和装置100は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことが可能であり、また外気空調機能を備えたものである。外気空調機能には、外気冷房及び外気暖房がある。外気冷房とは、外気温度が一定以下の時に、外気を環気と混合して室内に導入したり、外気を直接室内に導入したりすることで実行する冷房運転のことである。外気暖房とは、外気温度が一定以上の時に、外気を環気と混合して室内に導入したり、外気を直接室内に導入したりすることで実行する暖房運転のことである。
空気調和装置100は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことが可能であり、また外気空調機能を備えたものである。外気空調機能には、外気冷房及び外気暖房がある。外気冷房とは、外気温度が一定以下の時に、外気を環気と混合して室内に導入したり、外気を直接室内に導入したりすることで実行する冷房運転のことである。外気暖房とは、外気温度が一定以上の時に、外気を環気と混合して室内に導入したり、外気を直接室内に導入したりすることで実行する暖房運転のことである。
空気調和装置100は、冷媒回路A、及び、流体回路Bを有している。また、流体回路Bには、第1分岐回路Cと、第2分岐回路Dと、が接続されている。
(冷媒回路A)
冷媒回路Aは、圧縮機5、流路切替装置6、第1熱交換器2a、絞り装置4、第2熱交換器2bの冷媒流路が冷媒配管15で配管接続されて構成されている。冷媒回路Aに冷媒を循環させることで、空気調和装置100では蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うようになっている。
冷媒回路Aは、圧縮機5、流路切替装置6、第1熱交換器2a、絞り装置4、第2熱交換器2bの冷媒流路が冷媒配管15で配管接続されて構成されている。冷媒回路Aに冷媒を循環させることで、空気調和装置100では蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うようになっている。
圧縮機5は、冷媒回路Aにおいて冷媒を搬送するのに利用されるものである。具体的には、圧縮機5は、冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒として吐出する機能を有するものである。圧縮機5は、例えば、インバータ圧縮機などで構成することができる。インバータ圧縮機とすれば、圧縮機5の運転周波数(回転数)を圧縮機周波数調整手段(以下で説明する制御装置50)によって調整でき、これにより圧縮機5の容量(単位時間当たりに吐出する冷媒の量)が制御できる。例えば、ロータリ圧縮機、スクロール圧縮機、スクリュー圧縮機、往復圧縮機等を圧縮機5として採用することができる。
流路切替装置6は、要求される運転状態において冷媒の流れを切り替えるものである。つまり、流路切替装置6は、第1熱交換器2aを凝縮器として作用させる運転時には圧縮機5と第1熱交換器2aとを接続するように切り替えられ、第1熱交換器2aを蒸発器として作用させる運転時には圧縮機5と第2熱交換器2bとを接続するように切り替えられる。なお、流路切替装置6は、例えば四方弁で構成するとよい。また流路切替装置6を四方弁ではなく、二方弁又は三方弁の組み合わせを用いてもよい。また、図2に示すように、冷媒の切り替えが要求されない場合には、流路切替装置6を設ける必要はない。
第1熱交換器2aは、凝縮器又は蒸発器として機能し、冷媒回路Aを流れる冷媒と第1送風機1aにより供給される空気とが熱交換する冷媒-空気熱交換器として作用するものである。第1熱交換器2aが凝縮器として機能する場合、第1熱交換器2aでは、圧縮機5から吐出された高温高圧の冷媒と第1送風機1aにより供給される空気とが熱交換し、高温高圧のガス冷媒が凝縮する。一方、第1熱交換器2aが蒸発器として機能する場合、第1熱交換器2aでは、絞り装置4から流出された低温低圧の冷媒と第1送風機1aにより供給される空気とが熱交換し、低温低圧の液冷媒または二相冷媒が蒸発する。
第1熱交換器2aは、例えば、フィン・アンド・チューブ型熱交換器等で構成することができる。
第1熱交換器2aは、例えば、フィン・アンド・チューブ型熱交換器等で構成することができる。
第1送風機1aは、駆動が制御されることにより第1熱交換器2aに空気を供給するものである。
絞り装置4は、第1熱交換器2a又は第2熱交換器2bから流出した冷媒を膨張させて減圧するものである。絞り装置4は、例えば冷媒の流量を調整可能な電動膨張弁等で構成するとよい。また、絞り装置4を膨張弁ではなく、キャピラリーチューブ等を絞り装置4として適用することも可能である。
第2熱交換器2bは、蒸発器又は凝縮器として機能し、冷媒回路Aを流れる冷媒と流体回路Bを流れる流体とが熱交換する冷媒-熱媒体熱交換器として作用するものである。第2熱交換器2bが蒸発器として機能する場合、第2熱交換器2bでは、絞り装置4から流出された低温低圧の冷媒と流体回路Bを流れる流体とが熱交換し、低温低圧の液冷媒または二相冷媒が蒸発する。一方、第2熱交換器2bが凝縮器として機能する場合、第2熱交換器2bでは、圧縮機5から吐出された高温高圧の冷媒と流体回路Bを流れる流体とが熱交換し、高温高圧のガス冷媒が凝縮する。
第2熱交換器2bは、例えば、プレート型熱交換器、2重管熱交換器等で構成することができる。
第2熱交換器2bは、例えば、プレート型熱交換器、2重管熱交換器等で構成することができる。
冷媒回路Aを循環させる冷媒としては、例えば二酸化炭素がある。ただし、冷媒回路Aを循環させる冷媒を二酸化炭素に限定するものではない。例えば、可燃性を有したR32冷媒、その他可燃性冷媒(例えば、R290冷媒)、炭化水素又はヘリウム等のような自然冷媒、R410Aはもちろん、R407C、R404A等の代替冷媒等の塩素を含まない冷媒を採用してもよい。
(流体回路B)
流体回路Bは、第1ポンプ8a、三方弁12、AHU10、第2熱交換器2bの流体流路が流体配管16で配管接続されて構成されている。流体回路Bに流体を循環させることで、空気調和装置100では第2熱交換器2bを介して冷媒回路Aで冷媒に蓄えられた熱を流体回路Bに伝達することが可能になっている。
流体回路Bは、第1ポンプ8a、三方弁12、AHU10、第2熱交換器2bの流体流路が流体配管16で配管接続されて構成されている。流体回路Bに流体を循環させることで、空気調和装置100では第2熱交換器2bを介して冷媒回路Aで冷媒に蓄えられた熱を流体回路Bに伝達することが可能になっている。
第1ポンプ8aは、流体回路Bにおいて流体を搬送するのに利用されるものである。
三方弁12は、流体の流れを切り替えるものである。つまり、三方弁12によって、第2分岐回路Dに流体を経由させるかどうかが切り替えられる。
第2熱交換器2bは、上述した通りである。
三方弁12は、流体の流れを切り替えるものである。つまり、三方弁12によって、第2分岐回路Dに流体を経由させるかどうかが切り替えられる。
第2熱交換器2bは、上述した通りである。
AHU10は、負荷装置であり、外気を入れ換えつつ、室内空間などの空調対象空間150の暖房又は冷房を行う。AHU10は、例えばオフィス、ビル、商業施設および工場などの建物内に設置される。
AHU10は、外気(OA)を供給空気(SA)として空調対象空間150に供給可能な構成を備えている。また、AHU10は、還気(室内空気、RA)を供給空気(SA)として空調対象空間150に供給可能な構成を備えている。具体的には、AHU10には空気ダクト19が接続されており、空気ダクト19を介して外気(OA)と環気(RA)が任意の割合で導入可能になっており、熱交換された空気が供給空気(SA)として空調対象空間150に供給される。なお、外気(OA)と環気(RA)との任意の割合には、0:100(%)も含まれるものとする。
すなわち、AHU10は、流体回路Bを流れる流体と、外気(OA)又は環気(RA)と、で熱交換する水-空気熱交換器、及び、この熱交換器に外気(OA)又は環気(RA)を供給する送風機を少なくとも有している。
なお、AHU10は、還気(室内空気、RA)を排気(EA)として外部に排気可能な構成を備えていてもよい。
また、第2熱交換器2bで熱交換された流体を、必ずしも直接AHU10に供給することはなく、例えばAHU10の上流側にさらに別の水-水熱交換器を設けて、その水-水熱交換器を経由させてからAHU10に流体を供給するような構成としてもよい。
また、第2熱交換器2bで熱交換された流体を、必ずしも直接AHU10に供給することはなく、例えばAHU10の上流側にさらに別の水-水熱交換器を設けて、その水-水熱交換器を経由させてからAHU10に流体を供給するような構成としてもよい。
流体回路Bを循環させる流体としては、例えば水がある。ただし、流体回路Bを循環させる流体を水に限定するものではない。例えば、ブライン又はブラインと水の混合流体等を採用してもよい。
(第1分岐回路C)
第1分岐回路Cは、第2熱交換器2bの下流側を分岐した分岐部分c1と、分岐部分c1よりも流体の流れ下流側の接続部分c2と、を接続する。具体的には、第1分岐回路Cは、流体回路Bの第2熱交換器2bの下流側から分岐して、第1ポンプ8aの上流側に接続して構成されている。
第1分岐回路Cは、電磁弁11及び第3熱交換器7が第1分岐配管17で配管接続されて構成されている。
第1分岐回路Cは、第2熱交換器2bの下流側を分岐した分岐部分c1と、分岐部分c1よりも流体の流れ下流側の接続部分c2と、を接続する。具体的には、第1分岐回路Cは、流体回路Bの第2熱交換器2bの下流側から分岐して、第1ポンプ8aの上流側に接続して構成されている。
第1分岐回路Cは、電磁弁11及び第3熱交換器7が第1分岐配管17で配管接続されて構成されている。
電磁弁11は、第1分岐配管17を開閉することで第1分岐回路Cへの流体の流れを許容するものである。
第3熱交換器7は、電磁弁11の下流側に設けられ、第1分岐回路Cを流れる流体と第2送風機1bにより供給される空気(室外空気)とが熱交換する水-空気熱交換器として作用するものである。第3熱交換器7を設置したことによって、空気調和装置100では、外気を導入して利用することが可能になっている。
第3熱交換器7は、例えば、フィン・アンド・チューブ型熱交換器等で構成することができる。なお、第3熱交換器7を電磁弁11の上流側に設けるようにしてもよい。
第3熱交換器7は、電磁弁11の下流側に設けられ、第1分岐回路Cを流れる流体と第2送風機1bにより供給される空気(室外空気)とが熱交換する水-空気熱交換器として作用するものである。第3熱交換器7を設置したことによって、空気調和装置100では、外気を導入して利用することが可能になっている。
第3熱交換器7は、例えば、フィン・アンド・チューブ型熱交換器等で構成することができる。なお、第3熱交換器7を電磁弁11の上流側に設けるようにしてもよい。
第2送風機1bは、駆動が制御されることにより第3熱交換器7に空気(室外空気)を供給するものである。
(第2分岐回路D)
第2分岐回路Dは、第1分岐回路Cの接続部分c2よりも下流側を分岐した分岐部分d1と、分岐部分d1よりも流体の流れ下流側の接続部分d2と、を接続する。具体的には、第2分岐回路Dは、流体回路Bの第1ポンプ8aの下流側から分岐して、AHU10の上流側に接続して構成されている。
第2分岐回路Dは、三方弁12、蓄熱槽9及び第2ポンプ8bが第2分岐配管18で配管接続されて構成されている。
第2分岐回路Dは、第1分岐回路Cの接続部分c2よりも下流側を分岐した分岐部分d1と、分岐部分d1よりも流体の流れ下流側の接続部分d2と、を接続する。具体的には、第2分岐回路Dは、流体回路Bの第1ポンプ8aの下流側から分岐して、AHU10の上流側に接続して構成されている。
第2分岐回路Dは、三方弁12、蓄熱槽9及び第2ポンプ8bが第2分岐配管18で配管接続されて構成されている。
三方弁12は、上述した通りである。
蓄熱槽9は、第2分岐回路Dに経由された流体を貯めるものである。蓄熱槽9の容量を特に限定するものではないが、以下で説明する蓄熱槽送水運転時の運転を賄える量の流体が貯留できればよい。また、断熱材を蓄熱槽9の周囲に設置しておくとよい。
なお、特に蓄熱槽9の構成を限定するものではないが、図1及び図2に示すように、蓄熱槽9の上流側の第2分岐配管18を蓄熱槽9の上方に接続し、蓄熱槽9の下流側の第2分岐配管18を蓄熱槽9の下方に接続するとよい。
第2ポンプ8bは、第2分岐回路Dにおいて流体を搬送するのに利用されるものである。
蓄熱槽9は、第2分岐回路Dに経由された流体を貯めるものである。蓄熱槽9の容量を特に限定するものではないが、以下で説明する蓄熱槽送水運転時の運転を賄える量の流体が貯留できればよい。また、断熱材を蓄熱槽9の周囲に設置しておくとよい。
なお、特に蓄熱槽9の構成を限定するものではないが、図1及び図2に示すように、蓄熱槽9の上流側の第2分岐配管18を蓄熱槽9の上方に接続し、蓄熱槽9の下流側の第2分岐配管18を蓄熱槽9の下方に接続するとよい。
第2ポンプ8bは、第2分岐回路Dにおいて流体を搬送するのに利用されるものである。
また、空気調和装置100は、熱源ユニット110と、タンクユニット120と、を有している。
熱源ユニット110には、冷媒回路A、及び、第1分岐回路Cを含んだ流体回路Bの一部が搭載されている。
タンクユニット120には、第2分岐回路Dを含んだ流体回路Bの他の一部が搭載されている。
熱源ユニット110とタンクユニット120とは、流体配管16を介して接続されている。
なお、タンクユニット120を必ずしも設けなくてもよい。
「熱源ユニット110」が、本発明の「第1ユニット」に相当する。
熱源ユニット110には、冷媒回路A、及び、第1分岐回路Cを含んだ流体回路Bの一部が搭載されている。
タンクユニット120には、第2分岐回路Dを含んだ流体回路Bの他の一部が搭載されている。
熱源ユニット110とタンクユニット120とは、流体配管16を介して接続されている。
なお、タンクユニット120を必ずしも設けなくてもよい。
「熱源ユニット110」が、本発明の「第1ユニット」に相当する。
また、空気調和装置100は、空気調和装置100の全体を統括する制御装置50を備えている。ここでは、制御装置50が熱源ユニット110に搭載されている場合を例に示している。
制御装置50は、空気調和装置100を構成している各アクチュエータ(駆動部品)の動作を制御する。アクチュエータとしては、例えば、圧縮機5、流路切替装置6、絞り装置4、第1送風機1a、第2送風機1b、第1ポンプ8a、第2ポンプ8b、電磁弁11、三方弁12等が挙げられる。つまり、制御装置50は、圧縮機周波数調整手段等の機能を有している。
なお、一般的には、AHU10にはAHU制御装置が搭載されている。そして、熱源ユニット110に搭載された制御装置50とAHU10に搭載されたAHU制御装置とが通信することにより、AHU10のアクチュエータが制御されることになる。ただし、ここでは、便宜的に、制御装置50がAHU制御装置の機能も含むものとして説明する。
制御装置50は、その機能を実現する回路デバイスのようなハードウェアで構成することもできるし、マイコンまたはCPUのような演算装置と、その上で実行されるソフトウェアとにより構成することもできる。
<空気調和装置100の動作>
ここで、空気調和装置100の動作について説明する。空気調和装置100は、通常運転、蓄冷運転、蓄熱槽送水運転を実行可能になっている。通常運転とは、冷媒回路Aで冷媒を循環させ、第1分岐回路C及び第2分岐回路Dに流体を循環させることなく流体回路Bで流体を循環させ、第2熱交換器2bで熱交換された流体をAHU10に供給する運転である。蓄冷運転とは、冷媒回路Aで冷媒を循環させることなく、第3熱交換器7で熱交換された流体を蓄熱槽9に貯める運転である。蓄熱槽送水運転とは、蓄熱槽9に貯められた流体をAHU10に供給する運転である。
ここで、空気調和装置100の動作について説明する。空気調和装置100は、通常運転、蓄冷運転、蓄熱槽送水運転を実行可能になっている。通常運転とは、冷媒回路Aで冷媒を循環させ、第1分岐回路C及び第2分岐回路Dに流体を循環させることなく流体回路Bで流体を循環させ、第2熱交換器2bで熱交換された流体をAHU10に供給する運転である。蓄冷運転とは、冷媒回路Aで冷媒を循環させることなく、第3熱交換器7で熱交換された流体を蓄熱槽9に貯める運転である。蓄熱槽送水運転とは、蓄熱槽9に貯められた流体をAHU10に供給する運転である。
(通常運転)
図3は、空気調和装置100の通常運転時の冷媒及び流体の流れを概略的に示す概略構成図である。図3に基づいて、空気調和装置100の通常運転について説明する。通常運転を実行する際、圧縮機5は駆動、第1ポンプ8aは駆動、第2ポンプ8bは停止、AHU10は駆動している。なお、電磁弁11は閉止されており、その状態を黒塗りで示している。また、三方弁12は第2分岐回路Dに流体を経由させないようになっており、その状態を黒塗りで示している。さらに、図3では、流路切替装置6を備えていない冷媒回路構成を示している。
図3は、空気調和装置100の通常運転時の冷媒及び流体の流れを概略的に示す概略構成図である。図3に基づいて、空気調和装置100の通常運転について説明する。通常運転を実行する際、圧縮機5は駆動、第1ポンプ8aは駆動、第2ポンプ8bは停止、AHU10は駆動している。なお、電磁弁11は閉止されており、その状態を黒塗りで示している。また、三方弁12は第2分岐回路Dに流体を経由させないようになっており、その状態を黒塗りで示している。さらに、図3では、流路切替装置6を備えていない冷媒回路構成を示している。
まず、空気調和装置100の通常運転時における冷媒回路Aにおける冷媒の流れについて説明する。ここでは、第1熱交換器2aを凝縮器、第2熱交換器2bを蒸発器としてそれぞれ機能させている冷媒回路Aの冷媒の流れについて説明する。
圧縮機5を駆動させることによって、圧縮機5に冷媒が吸入される。圧縮機5は、吸入した冷媒を圧縮して、高温高圧のガス状態の冷媒として吐出する。圧縮機5から吐出した高温高圧のガス冷媒は、第1熱交換器2aに流れ込む。第1熱交換器2aでは、流れ込んだ高温高圧のガス冷媒と、第1送風機1aによって供給される空気との間で熱交換が行われて、高温高圧のガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒になる。
第1熱交換器2aから送り出された高圧の液冷媒は、絞り装置4によって、低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、第2熱交換器2bに流れ込む。第2熱交換器2bでは、流れ込んだ二相状態の冷媒と、流体回路Bを流れる流体との間で熱交換が行われて、二相状態の冷媒のうち液冷媒が蒸発して低圧のガス冷媒になる。第2熱交換器2bから送り出された低圧のガス冷媒は、圧縮機5に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機5から吐出する。以下、このサイクルが繰り返される。
次に、空気調和装置100の通常運転時における流体回路Bにおける流体の流れについて説明する。空気調和装置100の通常運転時では、電磁弁11が閉止されており第1分岐回路Cに流体が流れないようになっている。また、空気調和装置100の通常運転時では、三方弁12により第2分岐回路Dに流体が流れないようになっている。
第1ポンプ8aを駆動させることによって、流体回路Bにおいて流体が循環される。第2熱交換器2bに流入した流体は、第2熱交換器2bに流入した冷媒によって冷却される。このとき、第2熱交換器2bは蒸発器として機能しているため、冷媒は、流体を冷却する際に蒸発する。第2熱交換器2bで冷却された流体は、冷水となって、タンクユニット120に供給される。
タンクユニット120では、第2分岐回路Dに流体が流れないように三方弁12が制御されているので、タンクユニット120に供給された冷水は、第2分岐回路Dを経由せずにAHU10に供給される。AHU10では、流体回路Bを流れる冷水と空気(外気(OA)又は環気(RA)、あるいは外気(OA)と環気(RA)の混合空気)とが、AHU120に搭載されている水-空気熱交換器で熱交換し、空気が冷やされることになる。この空気は、空調対象空間150に供給空気SAとして送風される。
(蓄冷運転)
図4は、空気調和装置100の蓄冷運転時の流体の流れを概略的に示す概略構成図である。図4に基づいて、空気調和装置100の蓄冷運転について説明する。蓄冷運転を実行する際、圧縮機5は停止、第1ポンプ8aは駆動、第2ポンプ8bは停止、AHU10は停止している。なお、電磁弁11は開放されており、その状態を白塗りで示している。また、三方弁12は第2分岐回路Dに流体を経由させるようになっており、その状態を黒塗りで示している。さらに、図4では、流路切替装置6を備えていない冷媒回路構成を示している。
図4は、空気調和装置100の蓄冷運転時の流体の流れを概略的に示す概略構成図である。図4に基づいて、空気調和装置100の蓄冷運転について説明する。蓄冷運転を実行する際、圧縮機5は停止、第1ポンプ8aは駆動、第2ポンプ8bは停止、AHU10は停止している。なお、電磁弁11は開放されており、その状態を白塗りで示している。また、三方弁12は第2分岐回路Dに流体を経由させるようになっており、その状態を黒塗りで示している。さらに、図4では、流路切替装置6を備えていない冷媒回路構成を示している。
まず、空気調和装置100の蓄冷運転時における冷媒回路Aにおける冷媒の流れについて説明する。
蓄冷運転時においては、圧縮機5は停止している。つまり、冷媒回路Aにおいて冷媒が循環していない。
蓄冷運転時においては、圧縮機5は停止している。つまり、冷媒回路Aにおいて冷媒が循環していない。
次に、空気調和装置100の蓄冷運転時における流体回路Bにおける流体の流れについて説明する。空気調和装置100の蓄冷運転時では、電磁弁11が開放されており第1分岐回路Cに流体が流れるようになっている。また、空気調和装置100の蓄冷運転時では、三方弁12により第2分岐回路Dに流体が流れるようになっている。
第1ポンプ8aを駆動させることによって、流体回路Bにおいて流体が循環される。第2熱交換器2bに流入した流体は、冷媒によって冷却されることなく、第2熱交換器2bから流出する。第2熱交換器2bから流出した流体は、電磁弁11を介して第1分岐配管17を流れて第3熱交換器7に流入する。第3熱交換器7では、流れ込んだ流体と、第2送風機1bによって供給される空気との間で熱交換が行われて、流体が冷やされる。第3熱交換器7で冷やされた流体は、冷水となって、タンクユニット120に供給される。
タンクユニット120では、第2分岐回路Dに流体が流れるように三方弁12が制御されているので、タンクユニット120に供給された冷水は、第2分岐配管18を流れて蓄熱槽9に供給される。このとき、第2ポンプ8bは停止しているので、蓄熱槽9に供給された冷水は、蓄熱槽9に貯められることになる。以下、必要量の冷水が蓄熱槽9に貯められるまで、蓄冷運転が継続される。
(蓄熱槽送水運転)
図5は、空気調和装置100の蓄熱槽送水運転時の流体の流れを概略的に示す概略構成図である。図5に基づいて、空気調和装置100の蓄熱槽送水運転について説明する。蓄熱槽送水運転を実行する際、第1ポンプ8aは駆動、第2ポンプ8bは駆動、AHU10は駆動している。なお、電磁弁11は開放されており、その状態を白塗りで示している。また、三方弁12は第2分岐回路Dに流体を経由させるようになっており、その状態を黒塗りで示している。さらに、冷媒回路Aで冷媒を循環させるかどうかは、AHU10から熱源ユニット110に戻ってくる流体の温度によって決まる。図5では、流路切替装置6を備えていない冷媒回路構成を示している。
図5は、空気調和装置100の蓄熱槽送水運転時の流体の流れを概略的に示す概略構成図である。図5に基づいて、空気調和装置100の蓄熱槽送水運転について説明する。蓄熱槽送水運転を実行する際、第1ポンプ8aは駆動、第2ポンプ8bは駆動、AHU10は駆動している。なお、電磁弁11は開放されており、その状態を白塗りで示している。また、三方弁12は第2分岐回路Dに流体を経由させるようになっており、その状態を黒塗りで示している。さらに、冷媒回路Aで冷媒を循環させるかどうかは、AHU10から熱源ユニット110に戻ってくる流体の温度によって決まる。図5では、流路切替装置6を備えていない冷媒回路構成を示している。
空気調和装置100の蓄熱槽送水運転時における流体回路Bにおける流体の流れについて説明する。空気調和装置100の蓄熱槽送水運転時では、電磁弁11が開放されており第1分岐回路Cに流体が流れるようになっている。また、空気調和装置100の蓄熱槽送水運転時では、三方弁12により第2分岐回路Dに流体が流れるようになっている。
第1ポンプ8aを駆動させることによって、流体回路Bにおいて流体が循環される。第2熱交換器2bに流入した流体は、冷媒によって冷却されることなく、第2熱交換器2bから流出する。第2熱交換器2bから流出した流体は、電磁弁11を介して第1分岐配管17を流れて第3熱交換器7に流入する。第3熱交換器7では、流れ込んだ流体と、第2送風機1bによって供給される空気との間で熱交換が行われて、流体が冷やされる。第3熱交換器7で冷やされた流体は、冷水となって、タンクユニット120に供給される。
タンクユニット120では、第2分岐回路Dに流体が流れるように三方弁12が制御されているので、タンクユニット120に供給された冷水は、第2分岐配管18を流れて蓄熱槽9に供給される。
蓄熱槽9に貯められた冷水は、第2ポンプ8bによって蓄熱槽9から流出し、AHU10に供給される。AHU10では、流体回路Bを流れる冷水と空気(外気(OA)又は環気(RA)、あるいは外気(OA)と環気(RA)の混合空気)とが、AHU10に搭載されている水-空気熱交換器で熱交換し、空気が冷やされることになる。この空気は、空調対象空間150に供給空気SAとして送風される。
ここで、空気調和装置100では、AHU10から戻ってくる流体(以下、環水と称する)の温度があらかじめ定められている閾値T1を超えるかどうかによって冷媒回路Aに冷媒を循環させるかどうかを決定する。なお、閾値T1は、季節、室内設定温度、負荷によって決まる変数であり、変更可能になっている。室内設定温度とは、ユーザーによってリモコンなどを介して設定される室内などの空調対象空間の設定温度のことである。
還水の温度が閾値T1よりも高い場合、空調対象空間150で要求される空調負荷が高いと判断することができる。そのため、図3に示すように、圧縮機5を作動させ、電磁弁11を閉じ、第2送風機1bを停止させる運転、つまり通常運転と同じようにして冷媒回路Aに冷媒を循環させる。
一方、還水の温度が閾値T1以下の場合、空調対象空間150で要求される空調負荷がそれほど高くないと判断することができる。そのため、図4に示すように、圧縮機5を停止させ、電磁弁11を開き、第2送風機1bを駆動させる運転、つまり蓄冷運転と同じようにして冷媒回路Aに冷媒を循環させない。
一方、還水の温度が閾値T1以下の場合、空調対象空間150で要求される空調負荷がそれほど高くないと判断することができる。そのため、図4に示すように、圧縮機5を停止させ、電磁弁11を開き、第2送風機1bを駆動させる運転、つまり蓄冷運転と同じようにして冷媒回路Aに冷媒を循環させない。
ここで、空気調和装置100の3つの運転状態を決定する際の処理の流れについて説明する。図6は、空気調和装置100の3つの運転状態を決定する際の処理の流れを示すフローチャートである。
制御装置50は、現在時刻、外気温度、蓄熱槽水温、室内設定温度を入手する。制御装置50は、例えば、自身に内蔵されているタイマーから現在時刻を入手する。また、制御装置50は、例えば、熱源ユニット110に設置されている外気温センサから外気温度を入手する。制御装置50は、例えば、蓄熱槽9に設置されている温度センサから蓄熱槽温度を入手する。制御装置50は、例えば、リモコンなどを介してユーザーにより設定された内容から室内設定温度を入手する。
ステップST01において、制御装置50は、入手した現在時刻が空調時間内であるかどうかを判定する。ここで、空調時間とは、空気調和装置100の運転が必要な時間であり、ユーザーによって決められる時間である。具体的には、ユーザーが室内に存在し、空調が必要な時間帯、例えば午前9時から午後7時などが空調時間となる。
現在時刻が空調時間内であれば(ステップST01;YES)、制御装置50は、ステップST02で蓄熱槽水温が室内設定温度よりも低いかどうかを判定する。
蓄熱槽水温が室内設定温度よりも低ければ(ステップST02;YES)、制御装置50は、蓄熱槽送水運転を開始する(ステップST03)。
一方、蓄熱槽水温が室内設定温度以上であれば(ステップST02;NO)、制御装置50は、通常運転を開始する(ステップST04)。
一方、蓄熱槽水温が室内設定温度以上であれば(ステップST02;NO)、制御装置50は、通常運転を開始する(ステップST04)。
制御装置50は、蓄熱槽送水運転を開始した後、ステップST05において負荷装置からの還水の温度と閾値T1の大小関係を比較する。
還水温度が閾値T1以下の場合(ステップST05;YES)、制御装置50は、圧縮機5を停止し、蓄冷運転と同様の運転状態にする(ステップST06)。
一方、還水温度が閾値T1よりも高い場合(ステップST05;NO)、制御装置50は、圧縮機5を作動させ、通常運転と同じ運転状態とする(ステップST07)。このとき、冷媒回路Aが発揮する冷凍能力は、還水温度と閾値T1の差に応じて圧縮機5及び第1ポンプ8aによって可変に調整される。
還水温度が閾値T1以下の場合(ステップST05;YES)、制御装置50は、圧縮機5を停止し、蓄冷運転と同様の運転状態にする(ステップST06)。
一方、還水温度が閾値T1よりも高い場合(ステップST05;NO)、制御装置50は、圧縮機5を作動させ、通常運転と同じ運転状態とする(ステップST07)。このとき、冷媒回路Aが発揮する冷凍能力は、還水温度と閾値T1の差に応じて圧縮機5及び第1ポンプ8aによって可変に調整される。
ステップST01において現在時刻が空調時間外である場合(ステップST01;NO)、制御装置50は、外気温度と蓄熱槽水温の大小関係を比較する(ステップST08)。
外気温度が蓄熱槽水温よりも低い場合(ステップST08;YES)、制御装置50は、蓄冷運転を開始する(ステップST09)。
一方、外気温度が蓄熱槽水温よりも高い場合(ステップST08;NO)、制御装置50は、全ての機器の運転を停止する(ステップST10)。
外気温度が蓄熱槽水温よりも低い場合(ステップST08;YES)、制御装置50は、蓄冷運転を開始する(ステップST09)。
一方、外気温度が蓄熱槽水温よりも高い場合(ステップST08;NO)、制御装置50は、全ての機器の運転を停止する(ステップST10)。
制御装置50は、運転状態が決まった後、一定時間経過後に再度フローチャートに従って判定を行い、運転状態を再度決めるようになっている。
このように、空気調和装置100では、空調時間外における蓄冷運転において、第3熱交換器7で低温の外気によって冷却された流体を蓄熱槽9に貯留しておくことができる。そのため、空気調和装置100では、空調時間内に実行する蓄熱槽送水運転において、蓄熱槽9に貯留した冷水を用いて外気冷房効果を発揮できることになる。
また、空気調和装置100は、空調時間外に蓄冷運転を実行することにより、24時間空調運転を実行しなくても、外気冷房期間延長効果が得られることになる。そのため、外気冷房期間を延長できることにより、エネルギーの消費を低減することが可能になる。
また、空気調和装置100は、AHU10を備えているので、外気OAを直接AHU10に導入できるため、従来の外気直接導入による外気冷房をも利用できる。
また、空気調和装置100は、空調時間外に蓄冷運転を実行することにより、24時間空調運転を実行しなくても、外気冷房期間延長効果が得られることになる。そのため、外気冷房期間を延長できることにより、エネルギーの消費を低減することが可能になる。
また、空気調和装置100は、AHU10を備えているので、外気OAを直接AHU10に導入できるため、従来の外気直接導入による外気冷房をも利用できる。
<空気調和装置100の変形例>
図7は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の変形例(以下、空気調和装置100Aと称する)の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。図7に基づいて、空気調和装置100Aについて説明する。なお、図7では、水回路における水の流れを実線矢印で示し、空気の流れを白抜き矢印で示している。
図7は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の変形例(以下、空気調和装置100Aと称する)の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。図7に基づいて、空気調和装置100Aについて説明する。なお、図7では、水回路における水の流れを実線矢印で示し、空気の流れを白抜き矢印で示している。
空気調和装置100では、負荷装置としてAHU10が接続されていたが、空気調和装置100Aでは、負荷装置としてAHU10ではなくFCU13が接続されている。FCUは一般的に外気を導入できない。そのため、FCUのみが設置されるシステムでは、一般的に外気冷房を実行することができない。
それに対して、空気調和装置100Aでは、第3熱交換器7を介して低温の室外空気を利用できるため、外気冷房効果が得られることになる。
それに対して、空気調和装置100Aでは、第3熱交換器7を介して低温の室外空気を利用できるため、外気冷房効果が得られることになる。
このように、空気調和装置100Aでは、空気調和装置100と同様に、空調時間外に蓄冷運転を実行し、空調時間内に蓄熱槽送水運転を実行することで、蓄熱槽9に貯留した冷水を用いて外気冷房効果を発揮できることになる。
また、空気調和装置100Aは、外気を導入できないFCU13を備えているが、第3熱交換器7で室外空気と流体の熱交換を行うため、間接的な外気冷房を実現することができることになる。そのため、空気調和装置100Aによれば、エネルギーの消費を低減することが可能になる。
また、空気調和装置100Aは、外気を導入できないFCU13を備えているが、第3熱交換器7で室外空気と流体の熱交換を行うため、間接的な外気冷房を実現することができることになる。そのため、空気調和装置100Aによれば、エネルギーの消費を低減することが可能になる。
なお、空気調和装置100及び空気調和装置100Aにおいては、第1熱交換器2aを凝縮器として機能させ、蓄熱槽9に冷水を貯留する場合を例に説明したが、第1熱交換器2aを蒸発器として機能させ、蓄熱槽9に温水を貯留するようにしてもよい。この場合も、蓄熱槽9に冷水を貯留する場合と同様な効果を奏することになる。
実施の形態2.
図8は、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置100Bの冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。図8に基づいて、空気調和装置100Bについて説明する。なお、実施の形態2では実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
図8は、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置100Bの冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。図8に基づいて、空気調和装置100Bについて説明する。なお、実施の形態2では実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
空気調和装置100では、第3熱交換器7、電磁弁11、第2送風機1b、第1分岐配管17を熱源ユニット110に搭載した例について示したが、空気調和装置100Bでは、第3熱交換器7、電磁弁11、第2送風機1b、第1分岐配管17を熱源ユニット110及びタンクユニット120とは別個独立の外気導入ユニット130に搭載している。
「熱源ユニット110」が、本発明の「第1ユニット」に相当する。
「外気導入ユニット130」が、本発明の「第2ユニット」に相当する。
「熱源ユニット110」が、本発明の「第1ユニット」に相当する。
「外気導入ユニット130」が、本発明の「第2ユニット」に相当する。
したがって、空気調和装置100Bでは、第3熱交換器7、電磁弁11、第2送風機1b、第1分岐配管17が外気導入ユニット130に搭載されているので、外気導入ユニット130を後付けで追加設置でき、機能拡張性が高まることになる。
このように、空気調和装置100Bでは、第3熱交換器7、電磁弁11、第2送風機1b、第1分岐配管17を、外気導入ユニット130に搭載している。そのため、空気調和装置100Bによれば、第3熱交換器7のメンテナンス作業が更に容易に実行することができる。また、第3熱交換器7を後付けしたり、交換したり等の作業も更に容易に実行することができることになる。
<空気調和装置100(空気調和装置100A及び空気調和装置100Bも含む)の奏する効果>
空気調和装置100は、第1分岐回路Cに、流体回路Bを流れる流体と外気とで熱交換する第3熱交換器7が設けられ、第2分岐回路Dに、流体回路Bを流れる流体を貯留する蓄熱槽9が設けられている。そのため、空気調和装置100によれば、蓄熱槽9に、第3熱交換器7によって外気と熱交換した流体を貯留でき、蓄熱槽9に貯留された流体を利用した運転が実行可能になる。つまり、空気調和装置100によれば、第3熱交換器7及び蓄熱槽9を利用することによって、運転時間の有無を問わずに外気空調期間の延長を実現することができる。
空気調和装置100は、第1分岐回路Cに、流体回路Bを流れる流体と外気とで熱交換する第3熱交換器7が設けられ、第2分岐回路Dに、流体回路Bを流れる流体を貯留する蓄熱槽9が設けられている。そのため、空気調和装置100によれば、蓄熱槽9に、第3熱交換器7によって外気と熱交換した流体を貯留でき、蓄熱槽9に貯留された流体を利用した運転が実行可能になる。つまり、空気調和装置100によれば、第3熱交換器7及び蓄熱槽9を利用することによって、運転時間の有無を問わずに外気空調期間の延長を実現することができる。
空気調和装置100によれば、第3熱交換器7を熱源ユニット110に搭載しているが、第3熱交換器7、第1分岐回路C、第2送風機1b、電磁弁11を熱源ユニット110に搭載するだけで済み、熱源ユニット110の大型化を招くことがなく、また他の構成及び流体回路の複雑化を伴わないため、費用の増大を招くこともない。
空気調和装置100によれば、第3熱交換器7を外気導入ユニットに搭載したので、メンテナンス作業、後付け作業、交換作業が容易になる。
空気調和装置100は、空調時間外において蓄冷運転を実行できるので、第3熱交換器7で外気によって熱交換された流体を蓄熱槽9に貯留しておくことができる。そのため、空気調和装置100によれば、空調時間内に実行する蓄熱槽送水運転において、蓄熱槽9に貯留した流体を用いて外気冷房(外気暖房)効果を発揮できることになる。
空気調和装置100は、蓄熱槽9に、第3熱交換器7で外気と熱交換した冷水を貯留する運転状態において、外気温度が前記蓄熱槽に貯留された流体の温度よりも低いときに、蓄冷運転を実行する。そのため、空気調和装置100によれば、外気温度の低くなっている空調時間外の時間帯で蓄冷運転を実行できるので、24時間空調運転を実行しなくても、外気冷房期間延長効果が得られることになり、エネルギーの消費を低減できる。
空気調和装置100は、蓄熱槽9に、第3熱交換器7で外気と熱交換した温水を貯留する運転状態において、外気温度が前記蓄熱槽に貯留された流体の温度よりも高いときに、蓄冷運転を実行する。そのため、空気調和装置100によれば、外気温度の高くなっている空調時間外の時間帯で蓄冷運転を実行できるので、24時間空調運転を実行しなくても、外気冷暖房間延長効果が得られることになり、エネルギーの消費を低減できる。
空気調和装置100は、空調時間内において蓄熱槽送水運転を実行できるので、蓄冷運T年で第3熱交換器7に貯留した流体を、負荷装置に供給できる。そのため、空気調和装置100によれば、負荷装置では、蓄熱槽9に貯留した流体を用いた空調運転が実行できることになり、エネルギーの消費を低減できる。
空気調和装置100は、第3熱交換器7で外気と熱交換した冷水を蓄熱槽9に貯留している状態において、室内設定温度が蓄熱槽9に貯留された流体の温度よりも高いときに、蓄熱槽送水運転を実行する。そのため、空気調和装置100によれば、室内設定温度及び流体の温度に応じて蓄熱槽送水運転により空調対象空間150の冷房運転を実行できることになるので、無駄な運転状態を回避でき、エネルギーの消費を更に低減できる。
空気調和装置100は、第3熱交換器7で外気と熱交換した温水を蓄熱槽9に貯留している状態において、室内設定温度が蓄熱槽9に貯留された流体の温度よりも低いときに、蓄熱槽送水運転を実行する。そのため、空気調和装置100によれば、室内設定温度及び流体の温度に応じて蓄熱槽送水運転により空調対象空間150の冷房運転を実行できることになるので、無駄な運転状態を回避でき、エネルギーの消費を更に低減できる。
空気調和装置100は、空調時間外においては、外気温度と蓄熱槽9に貯留された流体の温度との比較により、蓄冷運転を実行し、空調時間内においては、室内設定温度と蓄熱槽9に貯留された流体の温度との比較により、蓄熱槽送水運転を実行し、空調時間内においては、室内設定温度が蓄熱槽9に貯留された流体の温度以下のときは、通常運転を実行する。そのため、空気調和装置100によれば、第3熱交換器7及び蓄熱槽9を利用することによって、運転時間の有無を問わずに外気空調期間の延長を実現することができる。
空気調和装置100によれば、冷媒回路Aに流路切替装置6を備えているので、第3熱交換器7で流体を加温する運転もすることができ、蓄熱槽9に温水を貯留することができ、負荷装置において冷房運転だけでなく、暖房運転もすることができることになる。
本発明の実施の形態を実施の形態1、2に分けて説明したが、本発明は各実施の形態で説明した内容に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。例えば、実施の形態では、第1ポンプ8aが熱源ユニット110に搭載され、第2ポンプ8bがタンクユニット120に搭載された場合を例に挙げて説明したが、第1ポンプ8a及び第2ポンプ8bの双方を熱源ユニット110に搭載してもよい。また、電磁弁11の代用として三方弁を利用してもよい。また、三方弁12の代用として電磁弁を利用してもよい。
1a 第1送風機、1b 第2送風機、2a 第1熱交換器、2b 第2熱交換器、4 絞り装置、5 圧縮機、6 流路切替装置、7 第3熱交換器、8a 第1ポンプ、8b 第2ポンプ、9 蓄熱槽、11 電磁弁、12 三方弁、15 冷媒配管、16 流体配管、17 第1分岐配管、18 第2分岐配管、19 空気ダクト、50 制御装置、100 空気調和装置、100A 空気調和装置、100B 空気調和装置、110 熱源ユニット、120 タンクユニット、130 外気導入ユニット、150 空調対象空間、A 冷媒回路、B 流体回路、C 第1分岐回路、c1 分岐部分、d2 接続部分、D 第2分岐回路、d1 分岐部分、d2 接続部分。
Claims (11)
- 圧縮機、第1熱交換器、膨張弁、及び、第2熱交換器を配管接続して冷媒を循環させる冷媒回路と、
前記第2熱交換器において前記冷媒回路を循環する冷媒と熱交換する流体を循環させる流体回路と、を有し、
前記流体回路は、
前記第2熱交換器の下流側を分岐した分岐部分と前記分岐部分よりも流体の流れ下流側の接続部分とを接続する第1分岐回路と、
前記第1分岐回路の接続部分よりも下流側を分岐した分岐部分と前記分岐部分よりも流体の流れ下流側の接続部分とを接続する第2分岐回路と、を含み、
前記第1分岐回路には、前記流体回路を流れる流体と外気とで熱交換する第3熱交換器が設けられ、
前記第2分岐回路には、前記第3熱交換器で外気と熱交換された流体を貯留する蓄熱槽が設けられている
空気調和装置。 - 前記圧縮機、前記第1熱交換器、前記膨張弁、前記第2熱交換器、前記第1分岐回路、及び、前記第3熱交換器を、第1ユニットに搭載した
請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記圧縮機、前記第1熱交換器、前記膨張弁、及び、前記第2熱交換器を、第1ユニットに搭載し、
前記第1分岐回路、及び、前記第3熱交換器を、前記第1ユニットとは別の第2ユニットに搭載した
請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記冷媒回路における冷媒の流れ、及び、前記流体回路における流体の流れを制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、
空調時間外において、前記冷媒回路での冷媒の循環を停止し、前記第1分岐回路及び前記第2分岐回路に流体が流れるようにし、前記第3熱交換器で外気と熱交換した流体を前記蓄熱槽に貯留する蓄冷運転を実行する
請求項1~3のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 前記第3熱交換器で冷却された流体を前記蓄熱槽に貯留している状態において、
前記制御装置は、
外気温度が前記蓄熱槽に貯留された流体の温度よりも低いときに、前記蓄冷運転を実行する
請求項4に記載の空気調和装置。 - 前記第3熱交換器で加温された流体を前記蓄熱槽に貯留している状態において、
前記制御装置は、
外気温度が前記蓄熱槽に貯留された流体の温度よりも高いときに、前記蓄冷運転を実行する
請求項4に記載の空気調和装置。 - 前記冷媒回路における冷媒の流れ、及び、前記流体回路における流体の流れを制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、
空調時間内において、
前記冷媒回路での冷媒の循環を停止し、前記第1分岐回路及び前記第2分岐回路に流体が流れるようにし、前記蓄熱槽に貯留した流体を負荷装置に供給する蓄熱槽送水運転を実行する
請求項1~3のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 前記第3熱交換器で冷却された流体を前記蓄熱槽に貯留している状態において、
前記制御装置は、
前記負荷装置が設けられた空調対象空間の設定温度が前記蓄熱槽に貯留された流体の温度よりも高いときに、前記蓄熱槽送水運転を実行する
請求項7に記載の空気調和装置。 - 前記第3熱交換器で加温された流体を前記蓄熱槽に貯留している状態において、
前記制御装置は、
前記負荷装置が設けられた空調対象空間の設定温度が前記蓄熱槽に貯留された流体の温度よりも低いときに、前記蓄熱槽送水運転を実行する
請求項7に記載の空気調和装置。 - 前記冷媒回路における冷媒の流れ、及び、前記流体回路における流体の流れを制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、
空調時間外において、外気温度と前記蓄熱槽に貯留された流体の温度との比較により、
前記冷媒回路での冷媒の循環を停止し、前記第1分岐回路及び前記第2分岐回路に流体が流れるようにし、前記第3熱交換器で外気と熱交換した流体を前記蓄熱槽に貯留する蓄冷運転を実行し、
空調時間内において、負荷装置が設けられた空調対象空間の設定温度と前記蓄熱槽に貯留された流体の温度との比較により、
前記冷媒回路での冷媒の循環を停止し、前記第1分岐回路及び前記第2分岐回路に流体が流れるようにし、前記蓄熱槽に貯留した流体を前記負荷装置に供給する蓄熱槽送水運転を実行し、
空調時間内において、前記負荷装置が設けられた空調対象空間の設定温度が前記蓄熱槽に貯留された流体の温度以下のときは、
前記冷媒回路で冷媒を循環させ、前記第1分岐回路及び前記第2分岐回路に流体が流れないようにし、前記冷媒回路で熱交換した流体を前記負荷装置に供給する通常運転を実行する
請求項1~3のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 前記冷媒回路に冷媒の流れを切り替える流路切替装置を備えた
請求項1~10のいずれか一項に記載の空気調和装置。
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