JP5752148B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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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、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、暖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の第1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第1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。
第1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、第1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36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の第2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を例に第2暖房主体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。
第2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、第2暖房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器25aで熱源側冷媒と熱媒体とが熱交換を行なわないまま、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。第1暖房主体運転モードで冷やされていた熱媒体は、ポンプ31aで加圧されて流出し、冷熱負荷が発生している利用側熱交換器36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8は、空気調和装置100の第1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8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第1全冷房運転モードについて説明する。なお、図8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8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。
第1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9は、空気調和装置100の第2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9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第2全冷房運転モードについて説明する。なお、図9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9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、開閉装置29を通過し、中継ユニット2から流出する。中継ユニット2から流出した冷媒は、冷媒配管4を通って再び室外ユニット1へ流入する。
第2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の双方に熱源側冷媒が流入していないことから、第1全冷房運転モードで冷やされていた熱媒体が冷媒と熱交換することなくポンプ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11は、空気調和装置100の第1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11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11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11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、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。
第1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、第1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。
図12は、空気調和装置100の第2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12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第2冷房主体運転モードについて説明する。なお、図12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12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、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。
第2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、第2暖房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器25aで熱源側冷媒と熱媒体とが熱交換を行なわないまま、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。第1冷房主体運転モードで冷やされていた熱媒体は、ポンプ31aで加圧されて流出し、冷熱負荷が発生している利用側熱交換器36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。
以上説明したように、本実施の形態に係る空気調和装置100は、幾つかの運転モードを具備している。これらの運転モードにおいては、室外ユニット1と中継ユニット2とを接続する冷媒配管4には熱源側冷媒が流れている。
本実施の形態に係る空気調和装置100が実行する幾つかの運転モードにおいては、中継ユニット2と室内ユニット3を接続する配管5には水や不凍液等の熱媒体が流れている。
Claims (4)
- 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、利用側熱交換器、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、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、
前記圧縮機及び前記熱源側熱交換器が収容された室外ユニットと、
前記熱媒体間熱交換器、前記絞り装置及び前記ポンプが収容され、前記室外ユニット側から流入する冷媒が流れる入口側の冷媒配管及び前記室外ユニット側へ流出する冷媒が流れる出口側の冷媒配管を介して前記室外ユニットに接続された中継ユニットと、
前記利用側熱交換器が収容された室内ユニットとを有し、
前記熱媒体間熱交換器のすべてが凝縮器として作用し、前記入口側の前記冷媒配管及び前記出口側の冷媒配管に対して前記熱媒体間熱交換器同士の接続関係が並列になっている全暖房運転モードと、
前記熱媒体間熱交換器のすべてが蒸発器として作用し、前記入口側の前記冷媒配管及び前記出口側の冷媒配管に対して前記熱媒体間熱交換器同士の接続関係が並列になっている全冷房運転モードと、
前記熱媒体間熱交換器の一部が凝縮器として作用し、前記熱媒体間熱交換器の他部が蒸発器として作用し、前記凝縮器として作用する前記一部の前記熱媒体間熱交換器の能力が前記蒸発器として作用する前記他部の前記熱媒体間熱交換器の能力よりも大きく、前記入口側の前記冷媒配管及び前記出口側の冷媒配管に対して前記熱媒体間熱交換器の接続関係が直列になっている暖房主体運転モードと、
前記熱媒体間熱交換器の一部が凝縮器として作用し、前記熱媒体間熱交換器の他部が蒸発器として作用し、前記蒸発器として作用する前記他部の前記熱媒体間熱交換器の能力が前記凝縮器として作用する前記一部の前記熱媒体間熱交換器の能力よりも大きく、前記入口側の前記冷媒配管及び前記出口側の冷媒配管に対して前記熱媒体間熱交換器の接続関係が直列になっている冷房主体運転モードとを備え、
運転モードに応じて開閉される開閉装置を有し、前記冷媒循環回路に設けられ、一端が前記入口側の冷媒配管に接続され、他端が前記出口側の冷媒配管に接続され、前記熱媒体間熱交換器をバイパスして熱源側冷媒を前記圧縮機に戻すバイパス管を備え、
前記熱媒体間熱交換器の少なくとも1つを蒸発器として用いる際、
前記蒸発器として機能する熱媒体間熱交換器を通過する熱源側冷媒の蒸発温度が、
前記蒸発器として機能する熱媒体間熱交換器を通過する熱媒体の温度を凍結温度以下とする温度であることを検知した場合であって前記全冷房運転モード、前記暖房主体運転モード及び前記冷房主体運転モードのうちのいずれかを運転中である場合、
前記蒸発器として機能する熱媒体間熱交換器への熱源側冷媒の流入を遮断し、前記開閉装置を開として前記バイパス管を介して熱源側冷媒を流す熱媒体凍結防止運転を実行する
空気調和装置。 - 前記熱媒体間熱交換器を通過する冷媒の蒸発温度が予め設定してある第1所定温度となったことを検知した場合、
又は、
前記熱媒体間熱交換器を流れる冷媒の蒸発温度が予め設定してある第2所定温度よりも高い温度であることを一定時間検知した場合、
又は、
前記熱媒体間熱交換器を通過する熱媒体の温度が予め設定してある第3所定温度以下となったことを検知した場合、
前記熱媒体凍結防止運転を実行する
請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記蒸発器として機能する熱媒体間熱交換器の熱源側冷媒の蒸発温度が前記熱源側熱交換器の蒸発温度に依存し、前記熱源側熱交換器の蒸発温度が外気温によって決定されるようになっているとき、
前記熱媒体凍結防止運転は、
前記冷房暖房運転混在運転モードのうち冷房負荷よりも暖房負荷の方が大きい暖房主体運転モードの運転中に実行される
請求項1又は2に記載の空気調和装置。 - 前記蒸発器として機能する熱媒体間熱交換器の熱源側冷媒の蒸発温度が前記絞り装置の絞り操作によって低下するようになっているとき、
前記熱媒体凍結防止運転は、
前記全冷房運転モード、又は、前記冷房暖房運転混在運転モードのうち暖房負荷よりも冷房負荷の方が大きい冷房主体運転モードの運転中に実行される
請求項1又は2に記載の空気調和装置。
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