WO2018135279A1

WO2018135279A1 - 空調システム

Info

Publication number: WO2018135279A1
Application number: PCT/JP2017/047002
Authority: WO
Inventors: 岡本　敦
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2017-01-22
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2018-07-26
Anticipated expiration: 2019-07-22
Also published as: MY196222A; AU2017395110B2; AU2017395110A1; CN108344079A

Abstract

冷媒配管の一部を構成する冷却用配管の結露抑制に有用な空調システムを提供する。本発明の空調システムは、冷媒配管によって順に接続された圧縮機と、室外熱交換器と、室外流量調節装置と、容器と、室内熱交換器とを含む。容器と室内熱交換器の間の冷媒配管は、冷却用配管を含む。空調システムは、流量制御部材が設けられた容器増圧配管と、空調システムの運転に対して制御を行う制御部とをさらに含み、容器増圧配管の一端は圧縮機と室外熱交換器の間に接続され、他端は容器と室外流量調節装置の間に接続される。制御部が冷却用配管に結露が発生する条件である冷却用配管結露条件を満たすと判断した時、制御部は流量制御部材の開度を大きくする。

Description

空調システム

　本発明は空調システムに関し、特に、冷却用配管を利用して電装品に対し冷却を行う空調システムに関する。

　従来、冷媒配管によって順に接続された圧縮機と、室外熱交換器と、室外流量調節装置と、容器と、室内熱交換器とを含み、容器と室内熱交換器の間の冷媒配管が、入口端および出口端を有する冷却用配管を含み、冷却用配管が金属板を介して電装品と接触する空調システムがある。

　このような空調システムでは、室外熱交換器において空気等と熱交換を行い、温度が低下した後の、冷却用配管を流れる冷媒を利用して、電装品に対し冷却を行うので、ファン等を設けて電装品に対し冷却を行う場合と比べて、構造を簡易化でき、製造コストを下げることができる。

　しかし、上述の空調システムでは、入口端から冷却用配管に流入する冷媒の温度が、空気の露点温度よりも低くなることがあるため、冷却用配管（特に入口端側）に結露が発生することがある。このような場合に、結露水が空調システムの電気部品等に滴下すると、ショート等の問題を引き起こし、理想的ではない。

　本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、冷媒配管の一部を構成する冷却用配管の結露抑制に有用な空調システムを提供することにある。

　上述の目的を実現するために、本発明の第１観点に係る空調システムは、冷媒配管によって順に接続された圧縮機と、室外熱交換器と、室外流量調節装置と、容器と、室内熱交換器とを含む。容器と室内熱交換器の間の冷媒配管は冷却用配管を含む。空調システムは、容器増圧配管と制御部をさらに含む。容器増圧配管には流量制御部材が設けられ、かつ、容器増圧配管の一端は圧縮機と室外熱交換器の間に接続され、他端は容器と室外流量調節装置の間に接続される。制御部は空調システムの運転に対し制御を行う。制御部が冷却用配管に結露が発生する条件である冷却用配管結露条件を満たすと判断した時、制御部は流量制御部材の開度を大きくする。

　本発明の第１観点に係る空調システムによると、制御部が冷却用配管結露条件を満たすと判断した時、制御部は流量制御部材の開度を大きくする。よって、容器の出口部分の過冷度が０℃である飽和液冷媒の圧力が上昇し、これにより、冷却用配管の温度（例えば、出口温度）が上昇するので、冷却用配管の結露を抑制しやすくなる。その結果、結露水が空調システムを構成する電気部品等に滴下してショートを引き起こす等の問題が発生しにくい。

　本発明の第２観点に係る空調システムは、本発明の第１観点に係る空調システムであって、制御部が冷却用配管結露条件を満たすと判断した時、制御部は、冷却用配管の出口温度が環境温度と等しくなるか、または環境温度より高くなるように、流量制御部材の開度を最大にした後、室外流量調節装置の開度を小さくする。

　本発明の第２観点に係る空調システムによると、流量制御部材の開度制御と、室外流量調節装置の開度制御の時間をずらしているので、制御を簡易化できる。

　本発明の第３観点に係る空調システムは、本発明の第１観点に係る空調システムであって、制御部が冷却用配管結露条件を満たすと判断した時、制御部は、冷却用配管の出口温度が環境温度と等しくなるか、または環境温度より高くなるように、流量制御部材の開度を大きくすると同時に、室外流量調節装置の開度を小さくする。

　本発明の第３観点に係る空調システムによると、比較的早く冷却用配管の出口温度を環境温度と等しく、あるいは環境温度より高くすることができる。

　本発明の第４観点に係る空調システムは、本発明の第１観点に係る空調システムであって、圧縮機と室外熱交換器の間の冷媒配管には、空調システムを冷房運転と暖房運転とに切り換える切換装置が設置され、容器増圧配管の一端は圧縮機と切換装置の間に接続される。

　本発明の第４観点に係る空調システムによると、必要に応じて冷房運転と暖房運転を切り換えることができる。

　本発明の第５観点に係る空調システムは、本発明の第１観点から第４観点のいずれか１つに係る空調システムであって、流量制御部材は電動弁または電磁弁である。

　本発明の第５観点に係る空調システムによると、流量制御部材を容易に構成することができる。

　本発明の第６観点に係る空調システムは、本発明の第１観点から第４観点のいずれか１つに係る空調システムであって、室外熱交換器は水熱交換器である。

　本発明の第６観点に係る空調システムによると、室外熱交換器を容易に構成することができる。

　本発明の第７観点に係る空調システムは、本発明の第１観点から第４観点のいずれか１つに係る空調システムであって、冷房運転において冷却用配管の出口温度が環境温度より低い時、制御部は冷却用配管結露条件を満たすと判断する。

　本発明の第８観点に係る空調システムは、冷媒配管によって順に接続された圧縮機と、室外熱交換器と、室外流量調節装置と、室内熱交換器とを含む。室外流量調節装置と室内熱交換器の間の冷媒配管は冷却用配管を含む。空調システムは、増圧配管と制御部をさらに含む。増圧配管には流量制御部材が設けられ、かつ、増圧配管の一端は圧縮機と室外熱交換器の間に接続され、他端は冷却用配管と室外流量調節装置の間に接続される。制御部は空調システムの運転に対し制御を行う。制御部が冷却用配管に結露が発生する条件である冷却用配管結露条件を満たすと判断した時、制御部は流量制御部材の開度を大きくする。

　本発明の第８観点に係る空調システムによると、制御部が冷却用配管結露条件を満たすと判断した時、制御部は流量制御部材の開度を大きくする。よって、冷却用配管の入口部分の過冷度が０℃である飽和液冷媒の圧力が上昇し、これにより、冷却用配管の温度（例えば、出口温度）が上昇するので、冷却用配管の結露を抑制しやすくなる。その結果、結露水が空調システムを構成する電気部品等に滴下してショートを引き起こす等の問題が発生しにくい。

　本発明の第９観点に係る空調システムは、本発明の第８観点に係る空調システムであって、制御部が冷却用配管結露条件を満たすと判断した時、制御部は、冷却用配管の出口温度が環境温度と等しくなるか、または環境温度より高くなるように、流量制御部材の開度を最大にした後、室外流量調節装置の開度を小さくする。

　本発明の空調システムによると、冷却用配管結露条件を満たすと判断した時、制御部は流量制御部材の開度を大きくする。これにより容器の出口部分の過冷度が０℃である飽和液冷媒の圧力が上昇するので、冷却用配管の温度（出口温度）が上昇し、冷却用配管の結露を抑制しやすくなる。その結果、結露水が空調システムを構成する電気部品等に滴下してショートを引き起こす等の問題が発生しにくい。

本発明の実施形態１に係る空調システムの回路構造を示す模式図である。本発明の実施形態２に係る空調システムの回路構造を示す模式図である。

　以下、図面とあわせながら本発明の実施形態に係る空調システムについて説明する。
＜実施形態１＞
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態１にかかる空調システムについて説明する。図１は本発明の実施形態１に係る空調システムの回路構造を示す模式図である。

　図１に示すように、空調システムは冷媒配管Ｒによって順に接続された圧縮機１０と、室外熱交換器３０と、室外流量調節装置ＣＤと、容器４０と室内熱交換器５０とを含む。容器４０と室内熱交換器５０の間の冷媒配管Ｒは、入口端ＣＲａと出口端ＣＲｂを有する冷却用配管ＣＲを含む。

　ここで、冷却用配管ＣＲは金属板ＭＢを介して電装品と接触する。

　また、空調システムは容器増圧配管ＢＰと制御部６０をさらに含む。容器増圧配管ＢＰには流量制御部材ＤＭが設けられる。また、容器増圧配管ＢＰの一端は圧縮機１０と室外熱交換器３０の間に接続され、他端は容器４０と室外流量調節装置ＣＤの間に接続される。制御部６０は空調システムの運転に対し制御を行う。

　ここで、室外熱交換器３０としては、水熱交換器を採用する。

　また、室外流量調節装置ＣＤとしては、電動弁を採用する。

　また、流量制御部材ＤＭとしては、電動弁を採用する。

　以下、本発明の実施形態１に係る空調システムの運転について説明する。
－冷房運転－
　ここで、説明の便宜上、流量制御部材ＤＭは閉められていると仮定する。

　この状態において、圧縮機１０により圧縮され、圧縮機１０の排出端から排出された冷媒は、室外熱交換器３０に流入し、熱交換を行って温度が低下した後、流量調節装置ＣＤを流れ、そして容器４０に流入する。

　次に、容器４０から流出した冷媒は、冷却用配管ＣＲに流入し、冷却用配管ＣＲを利用することによって、電装品に対し冷却を行う。

　その後、冷媒は冷却用配管ＣＲから流出して、室内熱交換器５０に流入し、室内熱交換器５０において熱交換を行う。

　最後に、冷媒は室内熱交換器５０から流出し、圧縮機１０の吸入端に戻る。
－結露抑制運転－
　制御部６０が冷却用配管結露条件を満たすと判断した時（例えば、冷房運転において、冷却用配管ＣＲの出口温度ＴＬが環境温度Ｔａよりも低い時）、制御部６０は流量制御部材ＤＭの開度を大きくする。

　具体的には、制御部６０が冷却用配管結露条件を満たすと判断した時、制御部６０は流量制御部材ＤＭの開度を大きくするとともに、冷却用配管ＣＲの出口温度ＴＬが環境温度Ｔａと等しいか否かを判断する。流量制御部材ＤＭの開度を最大にしても、冷却用配管ＣＲの出口温度ＴＬを環境温度Ｔａと等しくすることができなければ、制御部６０は室外流量調節装置ＣＤの開度を小さくする。

　ここで、先に流量制御部材ＤＭの開度を大きくしてから、室外流量調節装置ＣＤの開度を小さくするのは、以下の理由からである。先に室外流量調節装置ＣＤの開度を小さくすると、回路の圧力損失が大きくなり、冷却用配管ＣＲの入口部分の圧力が低下し、さらには、冷却用配管ＣＲの温度低下により結露が発生してしまう。

　本実施形態の空調システムによると、冷却用配管結露条件を満たすと判断した時、制御部６０は流量制御部材ＤＭの開度を大きくする。よって、容器の出口部分の過冷度が０℃である飽和液冷媒の圧力が上昇し、これにより、冷却用配管ＣＲの温度（出口温度）が上昇するので、冷却用配管ＣＲの結露を抑制しやすくなる。その結果、結露水が空調システムを構成する電気部品等に滴下してショートを引き起こす等の問題が発生しにくい。

　また、本実施形態の空調システムでは、結露抑制運転において、流量制御部材ＤＭの開度制御と室外流量調節装置ＣＤの開度制御の時間をずらしているので、制御を簡易化できる。
＜実施形態２＞
　以下、図２を参照して、本発明の実施形態２の空調システムについて説明する。図２は本発明の実施形態２に係る空調システムの回路構造を示す模式図である。

　本実施形態の空調システムの構造は、上述の実施形態１の空調システムと基本的に同じであり、相違点は本実施形態の空調システムには切換装置２０が設置されていることである。

　具体的には、図２に示すように、圧縮機１０と室外熱交換器３０の間の冷媒配管Ｒに、空調システムを冷房運転と暖房運転とに切り換える切換装置２０が設置される。容器増圧配管ＢＰの一端は圧縮機１０と切換装置２０の間に接続され、かつ、他端は容器４０と室外流量調節装置ＣＤの間に接続される。ここで、切換装置２０としては、例えば四方切換弁が採用される。

　以下、本発明の実施形態２にかかる空調システムの運転について説明する。

　本実施形態の空調システムは、冷房運転と結露抑制運転のほか、暖房運転を行うことができる。ここで、冷房運転、結露抑制運転はそれぞれ上述の実施形態１の冷房運転、結露抑制運転と同様であるため、ここでは説明を省略し、暖房運転についてのみ説明する。
－暖房運転－
　ここでは、制御部６０によって流量制御部材ＤＭが閉じられ、かつ、切換装置２０が図２の破線で示す状態に切り換えられている。

　この状態において、圧縮機１０により圧縮され、圧縮機１０の排出端から排出された冷媒は、切換装置２０を経て室内熱交換器５０に流入する。室内熱交換器５０において熱交換を行い温度が低下した冷媒は、その後、冷却用配管ＣＲに流入し、冷却用配管ＣＲを利用することによって電装品に対し冷却を行う。

　次に、冷媒は冷却用配管ＣＲから流出し、容器４０、流量調節装置ＣＤを流れる。

　その後、冷媒は室外熱交換器３０に流入し、室外熱交換器３０において熱交換を行う。

　最後に、冷媒は室外熱交換器３０から流出し、切換装置２０を経由して、圧縮機１０の吸入端に戻る。

　本実施形態の空調システムによれば、上述の実施形態１と同様に、冷却用配管結露条件を満たすと判断した時（例えば、冷房運転において、冷却用配管ＣＲの出口温度ＴＬが環境温度Ｔａよりも低い時）、制御部６０は流量制御部材ＤＭの開度を大きくする。これにより、容器４０の出口部分の過冷度が０℃である飽和液冷媒の圧力が上昇するので、冷却用配管ＣＲの温度（出口温度）が上昇し、冷却用配管ＣＲの結露を抑制しやすくなる。その結果、結露水が空調システムを構成する電気部品等に滴下して、ショートを引き起こす等の問題が発生しにくい。

　また、本実施形態の空調システムによれば、必要に応じて冷房運転と暖房運転を切り換えることができる。

　以上、図面とあわせながら、本発明について例示的な説明を行ったが、本発明の具体的な実施においては、上述の実施形態の制約を受けないことは明らかである。

　例えば、上述の実施形態では、室外熱交換器３０として水熱交換器を採用しているが、これに限られたものではなく、空気熱交換器を採用してもよい。

　また、上述の実施形態では、結露抑制運転において、冷却用配管結露条件を満たすと判断した時に、制御部６０が流量制御部材ＤＭの開度を大きくするとともに、冷却用配管ＣＲの出口温度ＴＬが環境温度Ｔａと等しいか否かを判断している。そして、流量制御部材ＤＭの開度を最大にしても、冷却用配管ＣＲの出口温度ＴＬを環境温度Ｔａと等しくすることができなければ、制御部６０は室外流量調節装置ＣＤの開度を小さくしている。

　しかし、これに限られず、冷却用配管結露条件を満たすと判断した時、制御部６０は、冷却用配管の出口温度が環境温度と等しくなるか、または環境温度より高くなるように、流量制御部材の開度を大きくすると同時に、室外流量調節装置の開度を小さくしてもよい。

　この場合、比較的早く、冷却用配管の出口温度を環境温度と等しく、または環境温度より高くすることができる。

　また、上述の実施形態では、流量制御部材ＤＭとして電動弁を採用しているが、これに限られたものではなく、電磁弁を採用してもよい。

　この場合、結露抑制運転において、例えば、冷却用配管結露条件を満たすと判断した時、制御部６０は流量制御部材ＤＭを開くとともに、冷却用配管ＣＲの出口温度ＴＬが環境温度Ｔａ以上であるか否か判断し、流量制御部材ＤＭを開いても冷却用配管ＣＲの出口温度ＴＬを環境温度Ｔａ以上にすることができなければ、制御部６０は室外流量調節装置ＣＤの開度を小さくする。

　また、この場合、結露抑制運転において、例えば、冷却用配管結露条件を満たすと判断した時、制御部６０は、冷却用配管の出口温度が環境温度と等しくなるか、または環境温度より高くなるように、流量制御部材を開くと同時に室外流量調節装置の開度を小さくしてもよい。
＜その他の実施形態＞
　実施形態１及び２の空調システムでは、冷却用配管ＣＲと室外流量調節装置ＣＤとの間に容器４０を介在させているが、容器４０を除去したものであってもよい。

１０　　　　　圧縮機
２０　　　　　切換装置
３０　　　　　室外熱交換器
４０　　　　　容器
５０　　　　　室内熱交換器
６０　　　　　制御部
Ｒ　　　　　　冷媒配管
ＣＤ　　　　　室外流量調節装置
ＣＲ　　　　　冷却用配管
ＣＲａ　　　　入口端
ＣＲｂ　　　　出口端
ＤＭ　　　　　流量制御部材
ＭＢ　　　　　金属板

Claims

　冷媒配管によって順に接続された圧縮機（１０）と、室外熱交換器（３０）と、室外流量調節装置（ＣＤ）と、容器（４０）と、室内熱交換器（５０）とを含み、前記容器（４０）と前記室内熱交換器（５０）の間の冷媒配管は冷却用配管（ＣＲ）を含む空調システムであって、
　前記空調システムは、容器増圧配管（ＢＰ）と制御部（６０）をさらに含み、前記容器増圧配管（ＢＰ）には流量制御部材（ＤＭ）が設けられ、かつ、前記容器増圧配管（ＢＰ）の一端は前記圧縮機（１０）と前記室外熱交換器（３０）の間に接続され、他端は前記容器（４０）と前記室外流量調節装置（ＣＤ）の間に接続され、前記制御部（６０）は前記空調システムの運転に対して制御を行い、
　前記制御部（６０）が前記冷却用配管（ＣＲ）に結露が発生する条件である冷却用配管結露条件を満たすと判断した時、前記制御部（６０）は前記流量制御部材（ＤＭ）の開度を大きくすることを特徴とする、
空調システム。
　前記制御部（６０）が冷却用配管結露条件を満たすと判断した時、前記制御部（６０）は、前記冷却用配管（ＣＲ）の出口温度が環境温度と等しくなるか、または環境温度より高くなるように、前記流量制御部材（ＤＭ）の開度を最大にした後、前記室外流量調節装置（ＣＤ）の開度を小さくすることを特徴とする、
請求項１に記載の空調システム。
　前記制御部（６０）が冷却用配管結露条件を満たすと判断した時、前記制御部（６０）は前記流量制御部材（ＤＭ）の開度を大きくすると同時に、前記室外流量調節装置（ＣＤ）の開度を小さくすることを特徴とする、
請求項１に記載の空調システム。
　前記圧縮機（１０）と前記室外熱交換器（３０）の間の冷媒配管には、前記空調システムを冷房運転と暖房運転とに切り換える切換装置（２０）が設置され、
　前記容器増圧配管（ＢＰ）の一端は前記圧縮機（１０）と前記切換装置（２０）の間に接続されることを特徴とする、
請求項１に記載の空調システム。
　前記流量制御部材（ＤＭ）は電動弁または電磁弁であることを特徴とする、
請求項１から４のいずれか１項に記載の空調システム。
　前記室外熱交換器（３０）は水熱交換器であることを特徴とする、
　請求項１から４のいずれか１項に記載の空調システム。
　冷房運転において前記冷却用配管（ＣＲ）の出口温度が環境温度より低い時、前記制御部（６０）は前記冷却用配管結露条件を満たすと判断することを特徴とする、
請求項１から４のいずれか１項に記載の空調システム。
　冷媒配管によって順に接続された圧縮機（１０）と、室外熱交換器（３０）と、室外流量調節装置（ＣＤ）と、室内熱交換器（５０）とを含み、前記室外流量調節装置（ＣＤ）と前記室内熱交換器（５０）の間の冷媒配管は冷却用配管（ＣＲ）を含む空調システムであって、
　前記空調システムは、増圧配管（ＢＰ）と制御部（６０）をさらに含み、前記増圧配管には流量制御部材（ＤＭ）が設けられ、かつ、前記増圧配管（ＢＰ）の一端は前記圧縮機（１０）と前記室外熱交換器（３０）の間に接続され、他端は前記冷却用配管（ＣＲ）と前記室外流量調節装置（ＣＤ）の間に接続され、前記制御部（６０）は前記空調システムの運転に対して制御を行い、
　前記制御部（６０）が前記冷却用配管（ＣＲ）に結露が発生する条件である冷却用配管結露条件を満たすと判断した時、前記制御部（６０）は前記流量制御部材（ＤＭ）の開度を大きくすることを特徴とする、
空調システム。
　前記制御部（６０）が冷却用配管結露条件を満たすと判断した時、前記制御部（６０）は、前記冷却用配管（ＣＲ）の出口温度が環境温度と等しくなるか、または環境温度より高くなるように、前記流量制御部材（ＤＭ）の開度を最大にした後、前記室外流量調節装置（ＣＤ）の開度を小さくすることを特徴とする、
請求項８に記載の空調システム。