CN102112816B - 空气调节装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能使***的选定所需的操作简单化的空气调节装置。本发明的空气调节装置(100)具有:使制冷剂与热介质进行热交换的至少一台中间热交换器(15);通过制冷剂流通的制冷剂配管(4)连接压缩机(10)、热源侧热交换器(12)、膨胀阀(16e)及中间热交换器(15)的制冷剂侧流路的冷冻循环回路;和通过热介质流通的配管5连接中间热交换器(15)的热介质侧流路、泵(21)及使用侧热交换器(26)的热介质循环回路;压缩机(10)和热源侧热交换器(12)收容在热源装置(1)内;中间热交换器(15)和泵(21)收容在中继单元(3)内;使用侧热交换器(26)收容在室内机(2);在热介质循环回路连接用于吸收热介质的体积变化的膨胀箱(6)。
Description
技术领域
本发明涉及适用于楼房用多路空调等的空气调节装置。
背景技术
以往,存在适用空气调节装置的楼房用多路空调(例如参见专利文献1),该空气调节装置通过使制冷剂在配置于室外的热源机即室外机与配置于室内的室内机之间循环,将冷能(cooling energy)或热能(heating energy)传送到室内等空调对象区域,进行制冷运转或供热运转。作为该空气调节装置中采用的制冷剂,例如多采用HFC系制冷剂。另外,近年来,也采用二氧化碳(CO2)等自然制冷剂。
另外,也存在着以冷机***为代表的其它结构的空气调节装置。在该空气调节装置中,在配置于室外的热源机中,生成冷能或热能,用配置在室外机内的热交换器把冷能或热能传递给水、防冻液等热介质,并将其传送到配置在空调对象区域的室内机即风扇盘管部件、板式加热器等,进行制冷运转或供热运转(例如参见专利文献2)。另外,也有废热回收型冷机那样的、把4根水配管连接在热源机上而供给冷能和热能的装置。
专利文献1:日本特开平2-118372号公报(第3页,图1)
专利文献2:日本特开2003-343936号公报(第5页,图1)
发明内容
发明要解决的课题
在已往的空气调节装置中,由于把高压的制冷剂传送到室内机,制冷剂充填量变得非常大,在制冷剂从制冷剂回路泄漏时,例如会促进地球暖化等,对地球环境造成不良影响。尤其是R410A的地球暖化系数高达1970,使用这样的制冷剂时,从保护地球环境的观点考虑,削减制冷剂充填量是非常重要的。另外,当制冷剂泄漏到居住空间时,会产生因该制冷剂的化学性质对人体有不良影响的情况。因此,必须进行必要量以上的换气或安装泄漏传感器等措施,从而导致成本增加、消耗电力的增加。
专利文献2中记载的冷机***可以解决这些问题。但是,由于在室外机进行制冷剂与水的热交换,将水传送到室内机,所以,水的传送动力变得非常大,增加能量消耗。另外,利用水等供给冷能和热能二者时,配管的连接根数必须增多,设置工程中的工夫、时间、费用都增多。
另外,在利用水的***中,由于水的密度随水温的变化而变化,所以,必须要有吸收水的膨胀的装置,必须对每个设置的***选定膨胀箱,在膨胀箱的选定方面,也花费心思。通常,膨胀箱具有比较大的形状,不能收纳在天花板里等而必须设置在机械室内。即,必须确保能设置膨胀箱的大的设置空间。
本发明是为了解决上述课题而做出的,其目的是提供节能性高、不向室内机传送高压的制冷剂且能防止制冷剂进入居住空间、并容易进行工程、可节省空间的空气调节装置。
解决课题的技术方案
本发明的空气调节装置,具有:至少一台中间热交换器,该中间热交换器将制冷剂和与上述制冷剂不同的热介质进行热交换;冷冻循环回路,该冷冻循环回路经由上述制冷剂流通的配管连接压缩机、室外热交换器、至少一个膨胀阀及上述中间热交换器的制冷剂侧流路;以及热介质循环回路,该热介质循环回路经由上述热介质流通的配管连接上述中间热交换器的热介质侧流路、泵及使用侧热交换器;上述压缩机及上述室外热交换器收容在室外机内;上述中间热交换器及上述泵收容在中继单元内;上述使用侧热交换器收容在室内机内;在上述热介质循环回路,连接有用于吸收上述热介质的体积变化的膨胀吸收装置。
发明效果
根据本发明的空气调节装置,可不必按部件设置膨胀吸收装置,可以使***的选定操作简单化。
附图说明
图1是表示实施方式1的空气调节装置的设置状态的一例的概略图。
图2是表示空气调节装置的结构的概略回路图。
图3是表示连接了膨胀箱的回路结构的一例的部分回路结构图。
图4是表示连接了膨胀箱的回路结构的另一例的部分回路结构图。
图5是表示膨胀箱的概略结构的内部透视图。
图6是表示膨胀箱的供水压与容量之间关系的图表。
图7是表示空气调节装置的全制冷运转模式时的、制冷剂的流动的制冷剂回路图。
图8是表示空气调节装置的全供热运转模式时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。
图9是表示空气调节装置的主要制冷运转模式时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。
图10是表示空气调节装置的主要供热运转模式时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。
图11是表示实施方式2的空气调节装置的回路结构的回路图。
图12是表示空气调节装置的全制冷运转模式时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。
图13是表示空气调节装置的全供热运转模式时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。
图14是表示空气调节装置的主要制冷运转模式时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。
图15是表示空气调节装置的主要供热运转模式时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。
附图标记的说明
1...热源装置(室外机),2...室内机,2a...室内机,2b...室内机,2c...室内机,2d...室内机,3...中继单元,3a...中继单元,3b...中继单元,4...制冷剂配管,4a...第1连接配管,4b...第2连接配管,5...配管,5a...配管,5b...配管,6...室外空间,7...居住空间,9...建筑物,10...压缩机,11...四通阀,12...热源侧热交换器,13a...止回阀,13b...止回阀,13c...止回阀,13d...止回阀,14...气液分离器,15...中间热交换器,15a...第1中间热交换器,15b...第2中间热交换器,16...膨胀阀,16a...膨胀阀,16b...膨胀阀,16c...膨胀阀,16d...膨胀阀,16e...膨胀阀,17...储存器,21...泵,21a...第1泵,21b...第2泵,22...流路切换阀,22a...流路切换阀,22b...流路切换阀,22c...流路切换阀,22d...流路切换阀,22e...流路切换阀,22f...流路切换阀,23...流路切换阀,23a...流路切换阀,23b...流路切换阀,23c...流路切换阀,23d...流路切换阀,23e...流路切换阀,23f...流路切换阀,24...截止阀,24a...截止阀,24b...截止阀,24c...截止阀,24d...截止阀,24e...截止阀,24f...截止阀,25...流量调节阀,25a...流量调节阀,25b...流量调节阀,25c...流量调节阀,25d...流量调节阀,25e...流量调节阀,25f...流量调节阀,26...使用侧热交换器,26a...使用侧热交换器,26b...使用侧热交换器,26c...使用侧热交换器,26d...使用侧热交换器,26e...使用侧热交换器,26f...使用侧热交换器,27...旁路,27a...旁路,27b...旁路,27c...旁路,27d...旁路,27e...旁路,27f...旁路,31...第1温度传感器,31a...第1温度传感器,31b...第1温度传感器,32...第2温度传感器,32a...第2温度传感器,32b...第2温度传感器,33...第3温度传感器,33a...第3温度传感器,33b...第3温度传感器,33c...第3温度传感器,34...第4温度传感器,34a...第4温度传感器,34b...第4温度传感器,34c...第4温度传感器,35...第5温度传感器,36...第1压力传感器,37...第6温度传感器,38...第7温度传感器,39...第8温度传感器,40...第2压力传感器,42...供热侧膨胀箱连接口,43...制冷侧膨胀箱连接口,50...非居住空间,51...管道竖井,60...膨胀箱,60a...供热侧膨胀箱,60b制冷侧膨胀箱,61...膨胀阀,62...水管,65...连接配管,65a...供热侧连接配管,65b...制冷侧连接配管,66...隔壁,100...空气调节装置,101...室外机,102...室内机,102a...室内机,102b...室内机,102c...室内机,102d...室内机,102e...室内机,102f...室内机,103...中继单元,104...三通阀,104a...三通阀,104b...三通阀,105...热源侧热交换器,106...膨胀阀,107...二通阀,107a...二通阀,107b...二通阀,107c...二通阀,108...制冷剂配管,108a...制冷剂配管,108b...制冷剂配管,108c...制冷剂配管,110...压缩机,111...油分离器,113...止回阀,200...空气调节装置,203...膨胀阀,203a...膨胀阀,203b...膨胀阀,204...二通阀,204a...二通阀,204b...二通阀,205...二通阀,205a...二通阀,205b...二通阀。
具体实施方式
下面,说明本发明的实施方式。
实施方式1
R410A、R407C或R404A等HFC系制冷剂的地球暖化系数大,所以,当制冷剂泄漏时,对环境的负担大。为此,近年来,作为代替HFC系制冷剂的制冷剂,考虑采用二氧化碳、氨或烃等自然制冷剂、或HFO等制冷剂。但是,这些制冷剂具有可燃性(例如氨、烃),或者泄漏的极限浓度小。即,虽然这些制冷剂的地球暖化系数小,但是考虑到对人体的影响及安全性,不宜在居住空间内使用。
表1表示由ISO标准规定的居住空间内的极限泄漏浓度的一例。
表1
制冷剂 | 极限浓度[kg/m3] |
R410A | 0.44 |
二氧化碳 | 0.07 |
氨 | 0.0004 |
丙烷 | 0.008 |
从表1可知,目前在直接膨胀式空调机中广泛采用的HFC系制冷剂之一的R410A,其泄漏极限浓度比其它的制冷剂大,泄漏时的影响也并不成为问题。另一方面,氨、作为烃之一的丙烷、以及二氧化碳等自然制冷剂的泄漏极限浓度非常小,所以,为了将这些制冷剂用于空调机,例如,需要采取在泄漏时截断制冷剂部的回路和水部的回路等对策。
图1是表示本发明的实施方式1的空气调节装置的设置状态的一例的概略图。参照图1说明空气调节装置的概略结构。该空气调节装置,利用使制冷剂(热源侧制冷剂和热介质(水、防冻液等))循环的冷冻循环(冷冻循环回路和热介质循环回路),进行制冷运转或供热运转。另外,包括图1,在以下的附图中,各结构部件的大小的关系,有时与实际情况有差异。
如图1所示,该空气调节装置具有作为热源机的一台热源装置1、多台室内机2、介于热源装置1与室内机2之间的中继单元3。中继单元3在热源侧制冷剂和热介质进行热交换,具有第1中继单元3a和第2中继单元3b。热源装置1和中继单元3由导通热源侧制冷剂的制冷剂配管4连接,中继单元3和室内机2由导通热介质的配管5连接,把在热源装置1生成的冷能或热能配送到室内机2。另外,热源装置1、室内机2和中继单元3的连接台数并不局限于图示的台数。
热源装置1配置在楼房等建筑物9之外的空间即室外空间6,通过中继单元3向室内机2供给冷能或热能。室内机2配置在能传送制冷用空气或供热用空气的建筑物9的内部的居室、服务室等居住空间7内,把制冷用空气或供热用空气供给到作为空调对象区域的居住空间7。中继单元3,与热源装置1及室内机2分体地构成,配置在室外空间6及居住空间7以外的位置(下面称为非居住空间50),连接热源装置1及室内机2,把从热源装置1供给的冷能或热能传递到室内机2。
室外空间6是指建筑物9的外部的地方,例如图1所示的屋顶。非居住空间50是指走廊的上面等的不总是有人的地方,例如公用区的天花板里、有电梯等的公用部、机械室、计算机室或仓库等。另外,居住空间7是指经常有人的地方、暂时有多人或少数人的地方,例如办公室、教室、会议室、食堂、服务室等。另外,图1所示的斜线部表示用于布设配管5的管道竖井51。
热源装置1和第1中继单元3a由2根制冷剂配管4连接。第1中继单元3a和第2中继单元3b由3根制冷剂配管4连接。另外,第2中继单元3b和各室内机2分别由2根配管5连接。这样,用2根制冷剂配管4将热源装置1与中继单元3连接,用2根配管5将室内机2与中继单元3连接,从而使得空气调节装置的施工容易。
这样,把中继单元3分成2个中继单元,即第1中继单元3a和第2中继单元3b,对一个第1中继单元3a可以连接多个第2中继单元3b(见图2)。另外,在图1中,室内机2以天花板盒型为例表示,但并不局限于此,可以为任意型,只要能直接或用管道等将冷能或热能吹到居住空间7即可,例如也可以是天花板埋入型或天花板吊下式等。
另外,在图1中,以把热源装置1设置在室外空间6的情况为例表示,但并不局限于此。例如,热源装置1也可以设置在带换气口的机械室等的包围空间内,如果能用排气管道将废热排出到建筑物9之外则也可以设置在建筑物9的内部,或者,在采用水冷式的热源装置1时也可以设置在建筑物9的内部。即使在这样的地方设置热源装置1,也不会发生什么特别问题。
图2是表示空气调节装置100的结构的概略回路图。参照图2说明空气调节装置100的具体的结构。如图2所示,热源装置1和中继单元3经由第2中继单元3b所具有的第1中间热交换器15a及第2中间热交换器15b连接,中继单元3和室内机2也经由第2中继单元3所具有的第1中间热交换器15a及第2中间热交换器15b连接。下面,说明设置在空气调节装置100的各构成设备的结构及功能。
[热源装置1]
在热源装置1收容用制冷剂配管4串联连接的压缩机10、作为制冷剂流路切换装置的四通阀11、热源侧热交换器(室外热交换器)12和储存器17。另外,在热源装置1设有第1连接配管4a、第2连接配管4b、止回阀13a、止回阀13b、止回阀13c及止回阀13d。通过设置第1连接配管4a、第2连接配管4b、止回阀13a、止回阀13b、止回阀13c及止回阀13d,不管室内机2要求怎样的运转,都可以使流入中继单元3的热源侧制冷剂的流动朝向一定方向。
压缩机10吸入热源侧制冷剂,将该热源侧制冷剂压缩而成为高温、高压状态,例如可以由可控制容量的变频压缩机等构成。四通阀11用于切换供热运转时的热源侧制冷剂的流动和制冷运转时的热源侧制冷剂的流动。热源侧热交换器12,在供热运转时,起到蒸发器的作用,在制冷运转时,起到冷凝器的作用,在自图示省略的风扇等送风机供给的空气与热源侧制冷剂之间进行热交换,将该热源侧制冷剂蒸发气化或冷凝液化。储存器17设置在压缩机10的吸入侧,用于存留过剩的制冷剂。
止回阀13d设在中继单元3与四通阀11之间的制冷剂配管4,只容许热源侧制冷剂朝规定的方向(从中继单元3到热源装置1的方向)流动。止回阀13a设在热源侧热交换器12与中继单元3之间的制冷剂配管4,只容许热源侧制冷剂朝规定的方向(从热源装置1到中继单元3的方向)流动。止回阀13b设在第1连接配管4a,只容许热源侧制冷剂从止回阀13d的下游侧朝止回阀13a的下游侧的方向流通。止回阀13c设在第2连接配管4b,只容许热源侧制冷剂从止回阀13d的上游侧朝止回阀13a的上游侧的方向流通。
第1连接配管4a,在热源装置1内,连接止回阀13d的下游侧的制冷剂配管4和止回阀13a的下游侧的制冷剂配管4。第2连接配管4b,在热源装置1内,连接止回阀13d的上游侧的制冷剂配管4和止回阀13a的上游侧的制冷剂配管4。另外,在图2中,以设置了第1连接配管4a、第2连接配管4b、止回阀13a、止回阀13b、止回阀13c及止回阀13d的情况为例表示,但并不局限于此,不一定非要设置这些部件。
[室内机2]
在室内机2分别搭载有使用侧热交换器26。该使用侧热交换器26经由配管5与第2中继单元3b的截止阀24及流量调节阀25连接。该使用侧热交换器26,在自图示省略的风扇等送风机供给的空气与热介质之间进行热交换,生成用于供给空调对象区域的供热空气或制冷空气。
在该图2中,例示出4台室内机2与中继单元3连接的情况,从图面下方起示出室内机2a、室内机2b、室内机2c、室内机2d。另外,使用侧热交换器26与室内机2a~2d对应地,也从图面下方起依次示出使用侧热交换器26a、使用侧热交换器26b、使用侧热交换器26c、使用侧热交换器26d。另外,与图1同样地,室内机2的连接台数并不限于如图2所示的4台。
[中继单元3]
中继单元3由第1中继单元3a、第2中继单元3b分框体构成。通过采用这样的构造,可以对一个第1中继单元3a连接多个第2中继单元3b。在第1中继单元3a,设有气液分离器14和膨胀阀16e。在第2中继单元3b,设有2个中间热交换器15、4个膨胀阀16、2个泵21、4个流路切换阀22、4个流路切换阀23、4个截止阀24和4个流量调节阀25。
气液分离器14,与连接于热源装置1的1根制冷剂配管4和连接第2中继单元3b的第1中间热交换器15a及第2中间热交换器15b的2根制冷剂配管4连接,把自热源装置1供给的热源侧制冷剂分离成为蒸汽状制冷剂和液体制冷剂。膨胀阀16e设置在连接着膨胀阀16a及膨胀阀16b的制冷剂配管4与气液分离器14之间,起到减压阀、节流装置的作用,使热源侧制冷剂减压、膨胀。膨胀阀16e可以由能可变地控制开度的例如电子式膨胀阀等构成。
2个中间热交换器15(第1中间热交换器15a及第2中间热交换器15b)起到冷凝器或蒸发器的作用,在热源侧制冷剂和热介质进行热交换,把在热源装置1生成的冷能或热能供给到室内机2。在热源侧制冷剂的流动中,第1中间热交换器15a设在气液分离器14与膨胀阀16d之间。在热源侧制冷剂的流动中,第2中间热交换器15b设在膨胀阀16a与膨胀阀16c之间。
4个膨胀阀16(膨胀阀16a~16d)起到减压阀、节流装置的作用,使热源侧制冷剂减压、膨胀。膨胀阀16a设在膨胀阀16e与第2中间热交换器15b之间。膨胀阀16b与膨胀阀16a并联地设置。膨胀阀16c设在第2中间热交换器15b与第1中继单元3a之间。膨胀阀16d设在第1中间热交换器15a与膨胀阀16a及膨胀阀16b之间。4个膨胀阀16可以由能可变地控制开度的例如电子式膨胀阀等构成。
2个泵21(第1泵21a及第2泵21b)由泵等构成,使导通配管5的热介质循环。第1泵21a设在第1中间热交换器15a与流路切换阀22之间的配管5。第2泵21b设在第2中间热交换器15b与流路切换阀22之间的配管5。第1泵21a及第2泵21b的种类没有特别限定,例如可以由可控制容量的泵等构成。
4个流路切换阀22(流路切换阀22a~22d)由三通阀构成,用于切换热介质的流路。流路切换阀22设置有与室内机2的设置台数对应的个数(这里是4个)。流路切换阀22设在使用侧热交换器26的热介质流路的入口侧,其三通中的一方与第1中间热交换器15a连接,一方与第2中间热交换器15b连接,一方与截止阀24连接。另外,与室内机2相对应地,从图面下方起依次示出流路切换阀22a、流路切换阀22b、流路切换阀22c、流路切换阀22d。
4个流路切换阀23(流路切换阀23a~23d)由三通阀构成,用于切换热介质的流路。流路切换阀23设置有与室内机2的设置台数对应的个数(这里是4个)。流路切换阀23设在使用侧热交换器26的热介质流路的出口侧,其三通中的一方与第1中间热交换器15a连接,一方与第2中间热交换器15b连接,一方与流量调节阀25连接。另外,与室内机2相对应地,从图面下方起依次示出流路切换阀23a、流路切换阀23b、流路切换阀23c、流路切换阀23d。
4个截止阀24(截止阀24a~24d)由二通阀构成,用于开闭配管5。截止阀24设置有与室内机2的设置台数对应的个数(这里是4个)。截止阀24设在使用侧热交换器26的热介质流路的入口侧,其二通中的一方与使用侧热交换器26连接,另一方与流路切换阀22连接。另外,与室内机2相对应地,从图面下方起依次示出截止阀24a、截止阀24b、截止阀24c、截止阀24d。
4个流量调节阀25(流量调节阀25a~25d)由三通阀构成,用于切换热介质的流路。流路切换阀25设置有与室内机2的设置台数对应的个数(这里是4个)。流量调节阀25设在使用侧热交换器26的热介质流路的出口侧,其三通中的一方与使用侧热交换器26连接,一方与旁路27连接,一方与流路切换阀23连接。另外,与室内机2相对应地,从图面下方起依次示出流量调节阀25a、流量调节阀25b、流量调节阀25c、流量调节阀25d。
旁路27连接配管5和流量调节阀25,该配管5在截止阀24与使用侧热交换器26之间。旁路27设置有与室内机2的设置台数对应的个数(这里是4个,即,旁路27a、旁路27b、旁路27c和旁路27d)。另外,与室内机2相对应地,从图面下方起依次示出旁路27a、旁路27b、旁路27c、旁路27d。
另外,在第2中继单元3b设有2个第1温度传感器31、2个第2温度传感器32、4个第3温度传感器33、4个第4温度传感器34、第5温度传感器35、第1压力传感器36、第6温度传感器37和第7温度传感器38。这些检测机构检测出的信息被送到控制空气调节装置100的动作的未图示的控制装置,用于控制压缩机10、泵21的驱动频率、在配管5中流动的热介质的流路切换等。
2个第1温度传感器31(第1温度传感器31a及第1温度传感器31b)用于检测从中间热交换器15流出的热介质即中间热交换器15的出口处的热介质的温度,例如可由热敏电阻等构成。第1温度传感器31a设在第1泵21a的入口侧的配管5。第2温度传感器31b设在第2泵21b的入口侧的配管5。
2个第2温度传感器32(第2温度传感器32a及第2温度传感器32b)用于检测流入中间热交换器15的热介质即中间热交换器15的入口处的热介质的温度,例如可由热敏电阻等构成。第2温度传感器32a设在第1中间热交换器15a的入口侧的配管5。第2温度传感器32b设在第2中间热交换器15b的入口侧的配管5。
4个第3温度传感器33(第3温度传感器33a~33d)设在使用侧热交换器26的热介质流路的入口侧,用于检测流入使用侧热交换器26的热介质的温度,可由热敏电阻等构成。第3温度传感器33设置有与室内机2的设置台数对应的个数(这里是4个)。另外,与室内机2相对应地,从图面下方起依次示出第3温度传感器33a、第3温度传感器33b、第3温度传感器33c、第3温度传感器33d。
4个第4温度传感器34(第4温度传感器34a~34d)设在使用侧热交换器26的热介质流路的出口侧,用于检测从使用侧热交换器26流出的热介质的温度,可由热敏电阻等构成。第4温度传感器34设置有与室内机2的设置台数对应的个数(这里是4个)。另外,与室内机2相对应地,从图面下方起依次示出第4温度传感器34a、第4温度传感器34b、第4温度传感器34c、第4温度传感器34d。
第5温度传感器35设在第1中间热交换器15a的热源侧制冷剂流路的出口侧,用于检测从第1中间热交换器15a流出的热源侧制冷剂的温度,可由热敏电阻等构成。第1压力传感器36设在第1中间热交换器15a的热源侧制冷剂流路的出口侧,用于检测从第1中间热交换器15a流出的热源侧制冷剂的压力。
第6温度传感器37设在第2中间热交换器15b的热源侧制冷剂流路的入口侧,用于检测流入第2中间热交换器15b的热源侧制冷剂的温度,可由热敏电阻等构成。第7温度传感器38设在第2中间热交换器15b的热源侧制冷剂流路的出口侧,用于检测从第2中间热交换器15b流出的热源侧制冷剂的温度,可由热敏电阻等构成。
导通热介质的配管5,由与第1中间热交换器15a连接的配管(下面称为配管5a)和与第2中间热交换器15b连接的配管(下面称为配管5b)构成。配管5a和配管5b按照与中继单元3连接的室内机2的台进行分支(这里各分成4支)。配管5a和配管5b由流路切换阀22、流路切换阀23连接。通过控制流路切换阀22和流路切换阀23,决定是使导通配管5a的热介质流入使用侧热交换器26还是使导通配管5b的热介质流入使用侧热交换器26。
在该空气调节装置100中,用制冷剂配管4依次串联连接压缩机10、四通阀11、热源侧热交换器12、第1中间热交换器15a及第2中间热交换器15b,从而构成了冷冻循环回路。另外,用配管5a依次串联连接第1中间热交换器15a、第1泵21a及使用侧热交换器26,从而构成了热介质循环回路。同样地,用配管5b依次串联连接第2中间热交换器15b、第2泵21b及使用侧热交换器26,从而构成了热介质循环回路。即,多台使用侧热交换器26与各中间热交换器15并联连接,将热介质循环回路形成为多个***。
即,在空气调节装置100中,热源装置1和中继单元3经由设在中继单元3的第1中间热交换器15a及第2中间热交换器15b连接。中继单元3和室内机2由第1中间热交换器15a和第2中间热交换器15b连接,作为在冷冻循环回路中循环的初级侧制冷剂的热源侧制冷剂和作为在热介质循环回路中循环的次级侧制冷剂的热介质,在第1中间热交换器15a及第2中间热交换器15b进行热交换。
在此,说明在冷冻循环回路及热介质循环回路中采用的制冷剂的种类。
在冷冻循环回路,例如可采用R407C等非共沸混合制冷剂、R410A等疑似共沸混合制冷剂、或者R22等单一制冷剂等。另外,也可以采用二氧化碳、烃等自然制冷剂。通过采用自然制冷剂作为热源侧制冷剂,可以抑制因制冷剂泄漏所造成的地球温室效应。尤其是二氧化碳,由于其高压侧在超临界状态下不冷凝地进行热交换,所以,如图2所示,在第1中间热交换器15a及第2中间热交换器15b使热源侧制冷剂和热介质成为对向流形式时,能提高加热热介质时的热交换性能。
热介质循环回路,如上所述,与室内机2的使用侧热交换器26连接。因此,在空气调节装置100中,考虑到热介质泄漏到设置着室内机2的房间等情况,以采用安全性高的热介质为前提。因此,作为热介质,例如可以采用水、防冻液、水和防冻液的混合液等。根据该结构,即使在低的室外空气温度下,也能防止因冻结、腐蚀而引起的制冷剂泄漏,得到高可靠性。另外,在计算机室等应避免水分的地方设置室内机2时,作为热介质,也可以采用热绝缘性高的氟系非活性液体。
图3是表示连接了膨胀箱60的回路结构的一例的部分回路结构图。图4是表示连接了膨胀箱60的回路结构的另一例的部分回路结构图。图5是表示膨胀箱60的概略结构的内部透视图。图6是表示膨胀箱60的供水压与容量之间关系的图表。参照图3~图6,与中继单元3的设置限制一起说明膨胀箱60。如图3或图4所示,在空气调节装置100中,作为用于吸收热介质的体积变化的膨胀吸收装置之一的膨胀箱60,与第2中继单元3b连接。另外,以膨胀箱60收容在中继单元3内的情形为例进行说明。在图6中,横轴表示自来水供给水压[MPaG],纵轴表示膨胀箱60的容量[L]。
水等热介质具有温度上升时体积增加而温度下降时体积减小的特性。因此,在如实施方式1的空气调节装置100那样,热介质的流路是密闭回路时,如果没有用于吸收其体积变化的机构,则可能会由于体积膨胀而导致配管5破裂。为此,在空气调节装置100,设置2台作为用于吸收热介质的膨胀的装置的膨胀箱60。2台膨胀箱60(供热侧膨胀箱60a及制冷侧膨胀箱60b),用连接配管65(供热侧连接配管65a及制冷侧连接配管65b)分别与图2所示的供热侧膨胀箱连接口42及制冷侧膨胀箱连接口43连接。
供热侧膨胀箱60a及制冷侧膨胀箱60b,内部具有挠性的橡胶等的隔壁66,以该隔壁66作为边界,在下部形成了空气积存部,热介质流入上部。即,在供热侧膨胀箱60a的上部连接供热侧连接配管65a,在制冷侧膨胀箱60b的上部连接制冷侧连接配管65b,隔壁66因流入的热介质的体积而膨胀。当热介质的温度低时,隔壁66位于上部,当热介质的温度上升、热介质的体积增加时,隔壁66朝下部鼓起,由此吸收体积膨胀。
下面,说明膨胀箱60的容积。
假设热介质膨胀前的空气积存部的压力为P0,空气积存部的容积为V0,热介质膨胀后,空气积存部的压力达到膨胀箱60的极限压力P1、空气积存部的容积减小,空气积存部的容积成为了V1。于是,根据波义耳-查理定律,下式(1)成立。
(1)P0*V0=P1*V1
V1=P0*V0/P1
设热介质的膨胀量为Ve,下式(2)成立。
(2)Ve=V0-V1=V0-P0*V0/P1=V0*(1-P0/P1)
因此,空气积存部的必要容积用热介质的膨胀量和压力表示时,为下式(3)。
(3)V0=Ve/(1-P0/P1)
从式(3)可知,为了减小膨胀箱60的容积,必须减小P0/P1。
即,作为减小膨胀箱60的容积的具体的装置,可考虑降低空气积存部的最低压力、或提高膨胀箱60的耐压等的装置。尤其是若考虑到中继单元3的设置状况,则由于中继单元3多设置在天花板里等,所以,存在着必须把中继单元3的高度抑制在300mm以下程度的限制。基于这样的背景,要求膨胀箱60小型化、即要求减小P0/P1。
欲要增大P0(提高耐压),就必须增加膨胀箱60的容器的壁厚,从而导致膨胀箱60变重,不容易收纳在天花板里。另外,欲要减小P1(减小初期压力),就必须限制供水压力、限制中继单元3和室内机2的位置。从图6可知,膨胀箱60的容积因最低压力的不同而有很大差异。即,从图6可知,为了将膨胀箱60的容积抑制在5升以下的程度,必须使最低压力为100kPaG左右。
另外,为了使第1泵21a及第2泵21b的压头不作用在膨胀箱60上,往膨胀箱60上连接的连接口(供热侧膨胀箱连接口42及制冷侧膨胀箱连接口43),如图2所示,必须从第1泵21a及第2泵21b的吸入侧取出。另外,这里,说明了膨胀箱60的极限压力为490kPaG的情形。
如图3所示,把中继单元3设置在室内机2的上方时,由于没有压头作用在膨胀箱60上,P0无限地接近于0,所以膨胀箱60可以小型化。但是,实际上,中继单元3并不一定设置在室内机2的上方。即,可考虑如图4所示那样地设置中继单元3和室内机2。另外,水管62经由膨胀阀61与空气调节装置100的热介质循环回路连接,借助水管水的压力,向热介质循环回路注入水。
即,就图4所示的设置状况而言,从水管62供给的水管水的压力作用在膨胀箱60。因此,如图4所示,设室内机2与中继单元3的高低差h为10m,水管水的供水压为100kPaG左右时,从图6可知,可以把膨胀箱60的容积抑制在5升左右,因此,可做成能收纳在天花板里的大小。这样,由于在空气调节装置100预先具有膨胀箱60,所以,不需要像已往那样按部件设置膨胀水箱60,可以使***的选定操作简单化。另外,不把膨胀箱60收容在中继单元3内时,室内机2和膨胀箱60的高低差h为10m。
在此,说明空气调节装置100执行的各运转模式。
该空气调节装置100,按照来自各室内机2的指示,可在该室内机2进行制冷运转或供热运转。即,空气调节装置100,可以用全部的室内机2进行相同的运转,也可以用各个室内机2进行不同的运转。下面,说明在空气调节装置100执行的4个运转模式、即驱动的室内机2都执行制冷运转的全制冷运转模式、驱动的室内机2都执行供热运转的全供热运转模式、制冷负荷偏大的主要制冷运转模式以及供热负荷偏大的主要供热运转模式中,制冷剂的流动。
[全制冷运转模式]
图7是表示空气调节装置100的全制冷运转模式时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。在该图7中,以只在使用侧热交换器26a及使用侧热交换器26b产生冷能负荷的情形为例,说明全制冷运转模式。即,在图7中,表示在使用侧热交换器26c及使用侧热交换器26d不产生冷能负荷的情形。另外,在图7中,用粗线表示的配管是制冷剂(热源侧制冷剂及热介质)循环的配管。另外,用实线箭头表示热源侧制冷剂的流动方向,用虚线箭头表示热介质的流动方向。
在图7所示的全制冷运转模式时,在热源装置1中,切换四通阀11,使得从压缩机10排出的热源侧制冷剂流入热源侧热交换器12。在中继单元3中,停止第1泵21a,驱动第2泵21b,开放截止阀24a及截止阀24b,关闭截止阀24c及截止阀24d,热介质在第2中间热交换器15b与各使用侧热交换器26(使用侧热交换器26a及使用侧热交换器26b)之间循环。在该状态下,开始压缩机10的运转。
首先说明冷冻循环回路中的热源侧制冷剂的流动。
低温、低压的制冷剂由压缩机10压缩而成为高温、高压的气体制冷剂后排出。从压缩机10排出的高温、高压的气体制冷剂,通过四通阀11,流入热源侧热交换器12。然后,在热源侧热交换器12,一边向室外空气散热一边冷凝液化而成为高压液体制冷剂。从热源侧热交换器12流出的高压液体制冷剂,通过止回阀13a从热源装置1流出,通过制冷剂配管4流入第1中继单元3a。流入到第1中继单元3a的高压液体制冷剂流入气液分离器14后,经由膨胀阀16e流入第2中继单元3b。
流入到第2中继单元3b的制冷剂被膨胀阀16a节流而膨胀,成为低温、低压的气液二相制冷剂。该气液二相制冷剂流入起蒸发器作用的第2中间热交换器15b,从在热介质循环回路内循环的热介质中吸热,这样,一边将热介质冷却一边成为低温、低压的气体制冷剂。从第2中间热交换器15b流出的气体制冷剂经过膨胀阀16c后,从第2中继单元3b及第1中继单元3a流出,通过制冷剂配管4流入热源装置1。流入到热源装置1的制冷剂通过止回阀13d,经由四通阀11及储存器17,再次被吸入到压缩机10。另外,膨胀阀16b及膨胀阀16d为制冷剂不流过的小开度,膨胀阀16c是全开状态,不产生压力损失。
下面,说明热介质循环回路中的热介质的流动。
在全制冷运转模式中,由于第1泵21a停止,所以,热介质经由配管5b循环。在第2中间热交换器15b由热源侧制冷剂冷却了的热介质,借助第2泵21b在配管5b内流动。在第2泵21b被加压而流出的热介质,经由流路切换阀22(流路切换阀22a及流路切换阀22b),通过截止阀24(截止阀24a及截止阀24b)而流入使用侧热交换器26(使用侧热交换器26a及使用侧热交换器26b)。然后,在使用侧热交换器26,从室内空气吸热,对设置着室内机2的室内等空调对象区域进行制冷。
然后,从使用侧热交换器26流出的热介质流入流量调节阀25(流量调节阀25a及流量调节阀25b)。这时,借助流量调节阀25的作用,只是为了供给室内等空调对象区域所需的空调负荷而需要的流量的热介质,流入使用侧热交换器26,其余的热介质通过旁路27(旁路27a及旁路27b)旁通使用侧热交换器26地流动。
通过旁路27的热介质不参与热交换,与经过了使用侧热交换器26的热介质合流,通过流路切换阀23(流路切换阀23a及流路切换阀23b),流入第2中间热交换器15b,再被吸入第2泵21b。另外,将第3温度传感器33和第4温度传感器34的温度差控制保持在目标值,从而可以供给室内等空调对象区域所需的空调负荷。
这时,由于不必使热介质流入无热负荷的使用侧热交换器26(包括停热),所以,用截止阀24关闭流路,使热介质不流向使用侧热交换器26。在图7中,在使用侧热交换器26a及使用侧热交换器26b中,由于有热负荷,所以,使热介质流过,而在使用侧热交换器26c及使用侧热交换器26d中,没有热负荷,将对应的截止阀24c及截止阀24d设置为关闭状态。在从使用侧热交换器26c或使用侧热交换器26d产生了冷能负荷的情况下,将截止阀24c或截止阀24d开放而使热介质循环即可。
[全供热运转模式]
图8是表示空气调节装置100的全供热运转模式时的制冷剂流动的制冷剂回路图。在该图8中,以只在使用侧热交换器26a及使用侧热交换器26b产生热能负荷的情形为例,说明全供热运转模式。即,在图8中,表示在使用侧热交换器26c及使用侧热交换器26d不产生热能负荷的情形。另外,在图8中,用粗线表示的配管是制冷剂(热源侧制冷剂及热介质)循环的配管。另外,用实线箭头表示热源侧制冷剂的流动方向,用虚线箭头表示热介质的流动方向。
在图8所示的全供热运转模式时,在热源装置1中,切换四通阀11,使得从压缩机10排出的热源侧制冷剂不经过热源侧热交换器12就流入中继单元3。在中继单元3,驱动第1泵21a,停止第2泵21b,开放截止阀24a及截止阀24b,关闭截止阀24c及截止阀24d,使热介质在第1中间热交换器15a与各使用侧热交换器26(使用侧热交换器26a及使用侧热交换器26b)之间循环地进行切换。在该状态下,开始压缩机10的运转。
首先说明冷冻循环回路中的热源侧制冷剂的流动。
低温、低压的制冷剂由压缩机10压缩而成为高温、高压的气体制冷剂后排出。从压缩机10排出的高温、高压的气体制冷剂,通过四通阀11,流过第1连接配管4a,通过止回阀13b而从热源装置1流出。从热源装置1流出的高温、高压的气体制冷剂,通过制冷剂配管4,流入第1中继单元3a。流入到第1中继单元3a的高温、高压的气体制冷剂流入气液分离器14,然后,流入第1中间热交换器15a。流入第1中间热交换器15a的高温、高压的气体制冷剂,一边向在热介质循环回路内循环的热介质散热一边冷凝液化而成为高压的液体制冷剂。
从第1中间热交换器15a流出的高压的液体制冷剂被膨胀阀16d节流而膨胀,成为低温、低压的气液二相状态。被膨胀阀16d节流的气液二相状态的制冷剂经过膨胀阀16b,流过制冷剂配管4,再流入热源装置1。流入热源装置1的制冷剂,经由止回阀13c,通过第2连接配管4b,流入起蒸发器作用的热源侧热交换器12。然后,流入热源侧热交换器12的制冷剂,在热源侧热交换器12从室外空气吸热,成为低温、低压的气体制冷剂。从热源侧热交换器12流出的低温、低压的气体制冷剂经由四通阀11和储存器17,返回到压缩机10。另外,膨胀阀16a、膨胀阀16c及膨胀阀16e是制冷剂不流过的小开度。
下面,说明热介质循环回路中的热介质的流动。
在全供热运转模式中,由于第2泵21b停止,所以,热介质通过配管5b循环。在第1中间热交换器15a由热源侧制冷剂加热了的热介质,借助第1泵21a在配管5a内流动。在第1泵21a被加压而流出的热介质,经由流路切换阀22(流路切换阀22a及流路切换阀22b),通过截止阀24(截止阀24a及截止阀24b)而流入使用侧热交换器26(使用侧热交换器26a及使用侧热交换器26b)。然后,在使用侧热交换器26中,向室内空气供热,对设置着室内机2的室内等空调对象区域进行供热。
然后,从使用侧热交换器26流出的热介质流入流量调节阀25(流量调节阀25a及流量调节阀25b)。这时,借助流量调节阀25的作用,只是为了供给室内等空调对象区域所需的空调负荷而需要的流量的热介质,流入使用侧热交换器26,其余的热介质通过旁路27(旁路27a及旁路27b)旁通使用侧热交换器26地流动。
通过旁路27的热介质不参与热交换,与经过了使用侧热交换器26的热介质合流,通过流路切换阀23(流路切换阀23a及流路切换阀23b),流入第1中间热交换器15a,再被吸入第1泵21a。另外,将第3温度传感器33和第4温度传感器34的温度差控制保持在目标值,从而可以供给室内等空调对象区域所需的空调负荷。
这时,由于不必使热介质流入无热负荷的使用侧热交换器26(包括停热),所以,用截止阀24关闭流路,使热介质不流向使用侧热交换器26。在图8中,在使用侧热交换器26a及使用侧热交换器26b中,由于有热负荷,所以,使热介质流过,而在使用侧热交换器26c及使用侧热交换器26d中,没有热负荷,将对应的截止阀24c及截止阀24d设置为关闭状态。在从使用侧热交换器26c或使用侧热交换器26d产生了热能负荷的情况下,将截止阀24c或截止阀24d开放而使热介质循环即可。
[主要制冷运转模式]
图9是表示空气调节装置100的主要制冷运转模式时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。在该图9中,以在使用侧热交换器26a产生热能负荷、在使用侧热交换器26b产生冷能负荷的情形为例,说明主要制冷运转模式。即,在图9中,表示在使用侧热交换器26c及使用侧热交换器26d不产生热能负荷及冷能负荷两者的情形。另外,在图9中,用粗线表示的配管是制冷剂(热源侧制冷剂及热介质)循环的配管。另外,用实线箭头表示热源侧制冷剂的流动方向,用虚线箭头表示热介质的流动方向。
在图9所示的主要制冷运转模式时,在热源装置1中,切换四通阀11,使得从压缩机10排出的热源侧制冷剂流入热源侧热交换器12。在中继单元3中,驱动第1泵21a和第2泵21b,开放截止阀24a及截止阀24b,关闭截止阀24c及截止阀24d,热介质在第1中间热交换器15a与使用侧热交换器26a之间、和在第2中间热交换器15b与使用侧热交换器26b之间循环。在该状态下,开始压缩机10的运转。
首先说明冷冻循环回路中的热源侧制冷剂的流动。
低温、低压的制冷剂由压缩机10压缩而成为高温、高压的气体制冷剂后排出。从压缩机10排出的高温、高压的气体制冷剂,通过四通阀11,流入热源侧热交换器12。然后,在热源侧热交换器12,一边向室外空气散热一边冷凝而成为气液二相制冷剂。从热源侧热交换器12流出的气液二相制冷剂,通过止回阀13a从热源装置1流出,通过制冷剂配管4流入第1中继单元3a。流入第1中继单元3a的气液二相制冷剂流入气液分离器14,分离成为气体制冷剂和液体制冷剂,流入第2中继单元3b。
在气液分离器14被分离的气体制冷剂流入第1中间热交换器15a。流入第1中间热交换器15a的气体制冷剂,一边向在热介质循环回路中循环的热介质散热一边冷凝液化而成为液体制冷剂。从第1中间热交换器15a流出的液体制冷剂通过膨胀阀16d。另一方面,在气液分离器14被分离的液体制冷剂,经过膨胀阀16e,与在第1中间热交换器15a冷凝液化并通过了膨胀阀16d的液体制冷剂合流,在膨胀阀16a被节流而膨胀,成为低温、低压的气液二相制冷剂,流入第2中间热交换器15b。
该气液二相制冷剂,在起到蒸发器作用的第2中间热交换器15b,从在热介质循环回路内循环的热介质吸热,从而一边将热介质冷却一边成为低温、低压的气体制冷剂。从第2中间热交换器15b流出的气体制冷剂经过膨胀阀16c后,从第2中继单元3b及第1中继单元3a流出,通过制冷剂配管4流入热源装置1。流入热源装置1的制冷剂通过止回阀13d,经由四通阀11及储存器17,再次被吸入压缩机10。另外,膨胀阀16b是制冷剂不流过的小开度,膨胀阀16c是全开状态、不产生压力损失。
下面,说明热介质循环回路中的热介质的流动。
在主要制冷运转模式中,由于第1泵21a和第2泵21b都驱动,所以,热介质经由配管5a及配管5b二者循环。在第1中间热交换器15a由热源侧制冷剂加热了的热介质,借助第1泵21a在配管5a内流动。另外,在第2中间热交换器15b由热源侧制冷剂冷却了的热介质,借助第2泵21b在配管5b内流动。
在第1泵21a被加压而流出的热介质经由流路切换阀22a,通过截止阀24a,流入使用侧热交换器26a。然后,在使用侧热交换器26a,向室内空气供热,对设置着室内机2的室内等的空调对象区域进行供热。另外,在第2泵21b被加压而流出的热介质经由流路切换阀22b,通过截止阀24b,流入使用侧热交换器26b。然后,在使用侧热交换器26b,从室内空气吸热,对设置着室内机2的室内等的空调对象区域进行制冷。
进行了供热的热介质流入流量调节阀25a。这时,借助流量调节阀25a的作用,只是为了供给空调对象区域所需的空调负荷而需要的流量的热介质,流入使用侧热交换器26a,其余的热介质通过旁路旁路27a旁通使用侧热交换器26a地流动。通过旁路27a的热介质不参与热交换,与经过了使用侧热交换器26a的热介质合流,通过流路切换阀23a,流入第1中间热交换器15a,再被吸入第1泵21a。
同样地,进行了制冷的热介质流入流量调节阀25b。这时,借助流量调节阀25b的作用,只是为了供给空调对象区域所需的空调负荷而需要的流量的热介质,流入使用侧热交换器26b,其余的热介质通过旁路27b旁通使用侧热交换器26b地流动。通过旁路27b的热介质不参与热交换,与经过了使用侧热交换器26b的热介质合流,通过流路切换阀23b,流入第2中间热交换器15b,再被吸入第2泵21b。
在此期间,热的热介质(用于热能负荷的热介质)和冷的热介质(用于冷能负荷的热介质),在流路切换阀22(流路切换阀22a及流路切换阀22b)和流路切换阀23(流路切换阀23a及流路切换阀23b)的作用下,流入有热能负荷的使用侧热交换器26a、有冷能负荷的使用侧热交换器26b而不混合。另外,将第3温度传感器33和第4温度传感器34的温度差控制保持在目标值,从而可以供给室内等空调对象区域所需的空调负荷。
这时,由于不必使热介质流入无热能负荷的使用侧热交换器26(包括停热),所以,用截止阀24关闭流路,使热介质不流向使用侧热交换器26。在图9中,在使用侧热交换器26a及使用侧热交换器26b,由于有热负荷,所以,热介质流过,而在使用侧热交换器26c及使用侧热交换器26d,没有热负荷,所以,使对应的截止阀24c及截止阀24d成为关闭状态。在从使用侧热交换器26c或使用侧热交换器26d产生了热能负荷或冷能负荷的情况下,将截止阀24c或截止阀24d开放而使热介质循环即可。
[主要供热运转模式]
图10是表示空气调节装置100的主要供热运转模式时的、制冷剂的流动的制冷剂回路图。在该图10中,以在使用侧热交换器26a产生热能负荷、在使用侧热交换器26b产生冷能负荷的情形为例,说明主要供热运转模式。即,在图10中,表示在使用侧热交换器26c及使用侧热交换器26d不产生热能负荷及冷能负荷两者的情形。另外,在图10中,用粗线表示的配管是制冷剂(热源侧制冷剂及热介质)循环的配管。另外,用实线箭头表示热源侧制冷剂的流动方向,用虚线箭头表示热介质的流动方向。
在图10所示的主要供热运转模式时,在热源装置1中,切换四通阀11,使得从压缩机10排出的热源侧制冷剂不经过热源侧热交换器12地流入中继单元3。在中继单元3,驱动第1泵21a和第2泵21b,开放截止阀24a及截止阀24b,关闭截止阀24c及截止阀24d,热介质在第1中间热交换器15a与使用侧热交换器26a之间、在第2中间热交换器15b与使用侧热交换器26b之间循环。在该状态下,开始压缩机10的运转。
首先说明冷冻循环回路中的热源侧制冷剂的流动。
低温、低压的制冷剂,被压缩机10压缩而成为高温、高压的气体制冷剂后排出。从压缩机10排出的高温、高压的气体制冷剂,通过四通阀11,流过第1连接配管4a,通过止回阀13b,从热源装置1流出。从热源装置1流出的高温、高压的气体制冷剂,通过制冷剂配管4流入第1中继单元3a。流入第1中继单元3a的高温、高压的气体制冷剂流入气液分离器14,然后,流入第1中间热交换器15a。流入到第1中间热交换器15a的高温、高压的气体制冷剂,一边向在热介质循环回路中循环的热介质散热一边冷凝液化而成为高压的液体制冷剂。
从第1中间热交换器15a流出的高压的液体制冷剂,在膨胀阀16d被节流而膨胀,成为低温、低压的气液二相状态。在膨胀阀16d被节流的气液二相状态的制冷剂被分到通过膨胀阀16a的流路和通过膨胀阀16b的流路。经过了膨胀阀16a的制冷剂,借助该膨胀阀16a更加膨胀,成为低温、低压的气液二相制冷剂,流入起蒸发器作用的第2中间热交换器15b。然后,流入第2中间热交换器15b的制冷剂,在第2中间热交换器15b从热介质吸热,成为低温、低压的气体制冷剂。从第2中间热交换器15b流出的低温、低压的气体制冷剂经过膨胀阀16c。
另一方面,在膨胀阀16d被节流后流入膨胀阀16b的制冷剂,与经过了第2中间热交换器15b及膨胀阀16c的制冷剂合流,成为干度更大的低温、低压的制冷剂。然后,合流了的制冷剂从第2中继单元3b及第1中继单元3a流出,通过制冷剂配管4流入热源装置1。流入热源装置1的制冷剂经由止回阀13c,流过第2连接配管4b,流入起蒸发器作用的热源侧热交换器12。然后,流入热源侧热交换器12的制冷剂,在热源侧热交换器12从室外空气吸热,成为低温、低压的气体制冷剂。从热源侧热交换器12流出的低温、低压的气体制冷剂,经由四通阀11及储存器17,返回压缩机10。另外,膨胀阀16e是制冷剂不流过的小开度。
下面,说明热介质循环回路的热介质的流动。
在主要供热运转模式中,由于第1泵21a及第2泵21b都驱动,所以,热介质通过配管5a及配管5b二者循环。在第1中间热交换器15a被热源侧制冷剂加热了的热介质,借助第1泵21a在配管5a内流动。另外,在第2中间热交换器15b被热源侧制冷剂冷却了的热介质,借助第2泵21b在配管5b内流动。
在第1泵21a被加压而流出的热介质经由流路切换阀22a,通过截止阀24a,流入使用侧热交换器26a。然后,在使用侧热交换器26a,向室内空气供热,对设置着室内机2的室内等的空调对象区域进行供热。另外,在第2泵21b被加压而流出的热介质经由流路切换阀22b,通过截止阀24b,流入使用侧热交换器26b。然后,在使用侧热交换器26b,从室内空气吸热,对设置着室内机2的室内等的空调对象区域进行制冷。
从使用侧热交换器26a流出的热介质流入流量调节阀25a。这时,借助流量调节阀25a的作用,只是为了供给室内等空调对象区域所需的空调负荷而需要的流量的热介质,流入使用侧热交换器26a,其余的热介质通过旁路27a旁通使用侧热交换器26a地流动。通过旁路27a的热介质不参与热交换,与经过了使用侧热交换器26a的热介质合流,通过流路切换阀23a,流入第1中间热交换器15a,再被吸入第1泵21a。
同样地,从使用侧热交换器26b流出的热介质流入流量调节阀25b。这时,借助流量调节阀25b的作用,只是为了供给室内等空调对象区域所需的空调负荷而需要的流量的热介质,流入使用侧热交换器26b,其余的热介质通过旁路27b旁通使用侧热交换器26b地流动。通过旁路27b的热介质不参与热交换,与经过了使用侧热交换器26b的热介质合流,通过流路切换阀23b,流入第2中间热交换器15b,再被吸入第2泵21b。
在此期间,热的热介质和冷的热介质,在流路切换阀22(流路切换阀22a及流路切换阀22b)和流路切换阀23(流路切换阀23a及流路切换阀23b)的作用下,流入有热能负荷的使用侧热交换器26a、有冷能负荷的使用侧热交换器26b而不混合。另外,将第3温度传感器33和第4温度传感器34的温度差控制保持在目标值,从而可以供给室内等空调对象区域所需的空调负荷。
这时,由于不必使热介质流入无热负荷的使用侧热交换器26(包括停热),所以,用截止阀24关闭流路,使热介质不流向使用侧热交换器26。在图10中,在使用侧热交换器26a及使用侧热交换器26b,由于有热能负荷,所以,热介质流过,而在使用侧热交换器26c及使用侧热交换器26d中,没有热能负荷,使对应的截止阀24c及截止阀24d成为关闭状态。在从使用侧热交换器26c或使用侧热交换器26d产生了热能负荷或冷能负荷的情况下,将截止阀24c或截止阀24d开放而使热介质循环即可。
如上所述,在第1中继单元3a内设置气液分离器14,将气体制冷剂和液体制冷剂分离,所以,可以在热源装置1与第1中继单元3a之间用2根制冷剂配管4连接,并且进行制冷及供热的同时运转。另外,通过切换及控供热介质侧的流路切换阀22、流路切换阀23、截止阀24和流量调节阀25,可以把在热源装置1生成的冷能或热能通过热介质供给到负荷侧,所以,对于负荷侧,也能用2根配管5向各使用侧热交换器26自由地供给冷能或热能。
另外,中继单元3(第1中继单元3a及第2中继单元3b)是与热源装置1及室内机2分开的框体,所以可将中继单元3设置在不同于它们的位置,如图1所示,如果将第1中继单元3a及第2中继单元3b设置在非居住空间50,则可以隔开热源侧制冷剂与热介质,可以防止热源侧制冷剂流入居住空间7,提高空气调节装置100的安全性和可靠性。
在加热侧的第1中间热交换器15a中,用第1温度传感器31a检测到的第1中间热交换器15a的出口处的热介质温度不高于用第2温度传感器32a检测到的第1中间热交换器15a的入口处的热介质温度,热源侧制冷剂的过热气体区域的加热量少。因此,第1中间热交换器15a的出口处的热介质温度受到大致由第1压力传感器36的饱和温度求出的冷凝温度的限制。另外,在冷却侧的第2中间热交换器15b,用第1温度传感器31b检测到的第2中间热交换器15b的出口处的热介质温度不低于用第2温度传感器32b检测到的第2中间热交换器15b的入口处的热介质温度。
因此,在空气调节装置100中,使冷冻循环回路侧的冷凝温度或蒸发温度变化,就能有效地应对次级侧(使用侧)的热负荷的增加或减少。为此,希望根据使用侧的热负荷的大小,变更存储在控制装置(图示省略)的冷冻循环回路的冷凝温度或/和蒸发温度的控制目标值。这样,可容易地跟随使用侧的热负荷的大小的变化。
对于使用侧的热负荷的变化的掌握,由与第2中继单元3b连接的控制装置进行。另一方面,冷凝温度及蒸发温度的控制目标值存储在控制装置内,该控制装置与内置有压缩机10及热源侧热交换器12的热源装置1连接。为此,在与第2中继单元3b连接的控制装置和与热源装置1连接的控制装置之间连接信号线,利用通信,发送冷凝温度或/和蒸发温度的控制目标值,变更存储在与热源装置1连接的控制装置中的冷凝温度或/和蒸发温度的控制目标值。另外,也可以传达控制目标值的偏差值,使控制目标值变化。
通过进行这样的控制,可以恰当地应对使用侧的热负荷的变化。即,控制装置在掌握了使用侧的热负荷降低的情况下,可以控制压缩机10的驱动频率,使得压缩机10的工作量降低。因此,在空气调节装置100中,能够进行更节能的运转。另外,也可以用一个控制装置担负起与第2中继单元3b连接的控制装置和与热源装置1连接的控制装置。
在实施方式1中,作为热源侧制冷剂,如上所述,举例说明了可采用R410A、R404A等疑似共沸混合制冷剂、R407C等非共沸混合制冷剂、化学式内包含双键结合的CF3CF=CH2等地球暖化系数比较小的值的制冷剂或其混合物、或者二氧化碳、丙烷等自然制冷剂等的情况,但是,并不局限于在此例举的制冷剂。另外,在实施方式1中,说明了在热源装置1中设置了储存器17的情况的例子,但即使不设置储存器17,也能够进行同样的动作,得到同样的效果。
另外,通常,在热源侧热交换器12及使用侧热交换器26设有风扇等送风装置并利用送风来促进冷凝或蒸发的情况居多,但并不局限于此。例如,作为使用侧热交换器26可以采用利用了放射的板式加热器那样的热交换器,作为热源侧热交换器12可以采用借助水、防冻液而使热移动的水冷式热交换器,只要是能散热或吸热的构造,可以采用任何形式的热交换器。
虽然以与各使用侧热交换器26相对应地分别设置了流路切换阀22、流路切换阀23、截止阀24和流量调节阀25的情况为例进行了说明,但并不局限于此。例如,也可以对一台使用侧热交换器26连接多个上述各部件,这时,只要使与相同的使用侧热交换器26连接的流路切换阀22、流路切换阀23、截止阀24和流量调节阀25进行相同的动作即可。另外,虽然举例说明了设有2个中间热交换器15的情况,但是,当然并不限定个数,只要能冷却或/和加热热介质,也可以设置3个以上。
另外,示出了在第2中继单元3b的内部配置流量调节阀25、第3温度传感器33和第4温度传感器34的情形,但也可以把它们之中的一部分或全部配置在室内机2内。把它们配置在第2中继单元3b内时,由于把热介质侧的阀、泵等集中在同一框体内,所以,具有容易维护的优点。另一方面,在把它们配置在室内机2内时,可以与已往的直接膨胀式室内机的膨胀阀同样地使用,所以容易使用,并且,由于设置在使用侧热交换器26的附近,所以,不会受到延长配管的热损失的影响,室内机2内的热负荷的控制性好。
如上所述,实施方式1的空气调节装置100,把冷冻循环回路的热能或/和冷能经由多个中间热交换器15传递到使用侧热交换器26,所以,可以把室外侧框体(热源装置1)设置在室外侧的室外空间6,把室内侧框体(室内机2)设置在室内侧的居住空间7,把热介质变换框体(中继单元3)设置在非居住空间50,可以防止热源侧制冷剂进入居住空间7,提高***的安全性及可靠性。
另外,空气调节装置100,使水、盐水等热介质在热介质循环回路流动,所以,可大幅度地减少热源侧制冷剂量,可大幅度地降低制冷剂泄漏时对环境的影响。另外,空气调节装置100,通过用2根热介质配管(配管5)将中继单元3与多个室内机2的各个连接,可减小水的传送动力,节能而且设置工程容易。另外,空气调节装置100,通过限制中继单元3和室内机2的关系、水管62的水管水的供水压,可以使膨胀箱60小型化,最终可以使中继单元3小型化,容易处理。
实施方式2
图11是表示本发明的实施方式2的空气调节装置200的回路结构的回路图。下面,根据图11,说明空气调节装置200的回路结构。该空气调节装置200,与空气调节装置100同样地利用使制冷剂(热源侧制冷剂及热介质(水、防冻液等))循环的冷冻循环(冷冻循环回路及热介质循环回路),进行制冷运转或供热运转。该空气调节装置200,在制冷剂配管是3管方式的方面,与实施方式1的空气调节装置100是不同的。另外,在实施方式2中,以与实施方式1的不同点为中心进行说明,与实施方式1相同的部分注以相同的标记,其说明从略。
如图11所示,空气调节装置200具有作为热源机的一台热源装置101、多台室内机102、和介于热源装置101与室内机102之间的中继单元103。中继单元103在热源侧制冷剂和热介质进行热交换。热源装置101和中继单元103由导通热源侧制冷剂的制冷剂配管108连接,中继单元103和室内机102由导通热介质的配管5连接,把在热源装置101生成的冷能或热能配送到室内机102。另外,热源装置101、室内机102和中继单元103的连接台数并不局限于图示的台数。
热源装置101,如图1所示那样地配置在室外空间6,通过中继单元103向室内机102供给冷能或热能。室内机102,如图1所示那样地配置在居住空间7,把制冷用空气或供热用空气供给到作为空调对象区域的居住空间7。中继单元103,与热源装置101及室内机102分体地构成,配置在非居住空间50,连接热源装置101和室内机102,把从热源装置101供给的冷能或热能传递到室内机102。
热源装置101和中继单元103用3根制冷剂配管108(制冷剂配管108a~108c)连接。另外,中继单元103和各室内机102分别由2根配管5连接。这样,空气调节装置200的施工容易。即,热源装置101和中继单元103经由中继单元103所具有的第1中间热交换器15a及第2中间热交换器15b连接。中继单元103和室内机102也经由第1中间热交换器15a及第2中间热交换器15b连接。下面,说明设在空气调节装置200的各构成设备的结构及功能。
[热源装置101]
在热源装置101,收容着用制冷剂配管108连接的压缩机110、油分离器111、止回阀113、作为制冷剂流路切换装置的三通阀104(三通阀104a及三通阀104b)、热源侧热交换器105和膨胀阀106。另外,在热源装置101设有二通阀107(二通阀107a、二通阀107b和二通阀107c)。在该热源装置101中,通过控制三通阀104a及三通阀104b来决定热源侧制冷剂的流动方向。
压缩机110吸入热源侧制冷剂,将该热源侧制冷剂压缩而成为高温、高压的状态,例如可以由可控制容量的变频压缩机等构成。油分离器111设在压缩机110的排出侧,把从压缩机110排出的制冷剂所含的冷冻机油分离出来。止回阀113设在油分离器111的下游侧,只容许经过了油分离器111的热源侧制冷剂的流动朝向规定的方向(从油分离器111朝向三通阀104的方向)。
三通阀104用于切换供热运转时的热源侧制冷剂的流动和制冷运转时的热源侧制冷剂的流动。三通阀104a设置于在止回阀113的下游侧分支的制冷剂配管108中的一方上,三通中的一方与止回阀113连接,一方经由二通阀107b与中间热交换器15连接,一方经由二通阀107c与中间热交换器15连接。三通阀104b设置于在止回阀113的下游侧分支的制冷剂配管108的另一方上,三通中的一方与止回阀113连接,一方与热源侧热交换器105连接,一方与压缩机110及三通阀104a和二通阀107c之间的制冷剂配管108连接。
热源侧热交换器105,在供热运转时起到蒸发器的作用,在制冷运转时起到冷凝器的作用,在从图示省略的风扇等送风机供给的空气与热源侧制冷剂之间进行热交换,将该热源侧制冷剂蒸发气化或冷凝液化。膨胀阀106设在连接热源侧热交换器105和中间热交换器15的制冷剂配管108上,起到减压阀、节流装置的作用,使热源侧制冷剂减压、膨胀。膨胀阀106可以由能可变地控制开度的例如电子式膨胀阀等构成。
二通阀107用于开闭制冷剂配管108。二通阀107a设在膨胀阀106与后述的膨胀阀203之间的制冷剂配管108a。二通阀107b设在三通阀104a与后述的二通阀204b之间的制冷剂配管108b。二通阀107c设在三通阀104a与后述的二通阀205b之间的制冷剂配管108c。制冷剂配管108a是高压液体配管,制冷剂配管108b是高压气体配管,制冷剂配管108c是低压气体配管。
[室内机102]
在各室内机102分别搭载有使用侧热交换器26。该使用侧热交换器26经由配管5与中继单元103的截止阀24及流量调节阀25连接。在该图11中,表示了以6台室内机102与中继单元103连接为例的情况,从图面下方起依次示出室内机102a、室内机102b、室内机102c、室内机102d、室内机102e、室内机102f。
另外,使用侧热交换器26与室内机102a~102f相对应地,从图面下方起也依次示出使用侧热交换器26a、使用侧热交换器26b、使用侧热交换器26c、使用侧热交换器26d、使用侧热交换器26e、使用侧热交换器26f。另外,与实施方式1同样地,室内机102的连接台数并不局限于图11所示的6台。另外,使用侧热交换器26与收容在实施方式1的空气调节装置100的室内机2的使用侧热交换器相同。
[中继单元103]
在中继单元103设有2个膨胀阀203、2个中间热交换器15、2个二通阀204、2个二通阀205、2个泵21、6个流路切换阀22、6个流路切换阀23、6个截止阀24和6个流量调节阀25。另外,中间热交换器15、泵21、流路切换阀22、流路切换阀23、截止阀24和流量调节阀25,与收容在实施方式1的空气调节装置100的第2中继单元3b的部件相同。
2个膨胀阀203(膨胀阀203a及膨胀阀203b)起到减压阀、节流装置的作用,将热源侧制冷剂减压,使其膨胀。膨胀阀203a设在二通阀107a与第1中间热交换器15a之间。膨胀阀203b与膨胀阀203a并列地设置在二通阀107a与第2中间热交换器15b之间。2个膨胀阀203可以由能可变地控制开度的例如电子式膨胀阀等构成。
2个二通阀204(二通阀204a及二通阀204b)用于开闭制冷剂配管108。二通阀204a设在二通阀107b与第1中间热交换器15a之间的制冷剂配管108b。二通阀204b与二通阀204a并列地设在二通阀107b与第2中间热交换器15b之间的制冷剂配管108b。另外,二通阀204a设在从二通阀107b与二通阀204b之间的制冷剂配管108b分支的制冷剂配管108b。
2个二通阀205(二通阀205a及二通阀205b)用于开闭制冷剂配管108。二通阀205a设在二通阀107c与第1中间热交换器15a之间的制冷剂配管108c。二通阀205b与二通阀205a并列地设在二通阀107c与第2中间热交换器15b之间的制冷剂配管108c。另外,二通阀205a设在从二通阀107c与二通阀205b之间的制冷剂配管108c分支的制冷剂配管108c。
另外,在中继单元103,如实施方式1的空气调节装置100的第2中继单元3b那样,设有2个第1温度传感器31、2个第2温度传感器32、6个第3温度传感器33、6个第4温度传感器34、第5温度传感器35、第1压力传感器36、第6温度传感器37和第7温度传感器38。另外,在中继单元103设有第8温度传感器39和第2压力传感器40。这些检测机构检测到的信息被送到统一控制整个空气调节装置200的图示省略的控制装置,用于压缩机110、泵21的驱动频率、流过配管5的热介质的流路切换等的控制。
第8温度传感器39设在第1中间热交换器15a的热源侧制冷剂流路的入口侧,用于检测流入第1中间热交换器15a的热源侧制冷剂的温度,可由热敏电阻等构成。第2压力传感器40设在第2中间热交换器15b的热源侧制冷剂流路的出口侧,用于检测从第2中间热交换器15b流出的热源侧制冷剂的压力。另外,第1压力传感器36起到加热用压力传感器的作用,第2压力传感器40起到冷却用压力检测机构的作用。
在该空气调节装置200中,用制冷剂配管108,将压缩机110、油分离器111、热源侧热交换器105、膨胀阀106、第1中间热交换器15a和第2中间热交换器15b串联连接,构成冷冻循环回路。另外,用配管5a依次将第1中间热交换器15a、第1泵21a及使用侧热交换器26串联连接,构成热介质循环回路。同样地,用配管5b依次将第2中间热交换器15b、第2泵21b及使用侧热交换器26串联连接,构成热介质循环回路。
即,在空气调节装置200中,热源装置101和中继单元103经由设在中继单元103的第1中间热交换器15a及第2中间热交换器15b连接,中继单元103和室内机102由第1中间热交换器15a及第2中间热交换器15b连接,作为在冷冻循环回路中循环的初级侧的制冷剂的热源侧制冷剂和作为在热介质循环回路中循环的次级侧的制冷剂的热介质,在第1中间热交换器15a和第2中间热交换器15b进行热交换。
在此,说明空气调节装置200执行的各运转模式。
该空气调节装置200,按照来自各室内机102的指示,可在室内机102进行制冷运转或供热运转。即,空气调节装置200,可以用全部室内机102进行相同的运转,也可用各个室内机102分别进行不同的运转。下面,说明在空气调节装置200执行的4个运转模式中、即在全制冷运转模式、全供热运转模式、主要制冷运转模式、主要供热运转模式中,制冷剂的流动。
[全制冷运转模式]
图12是表示空气调节装置200的全制冷运转模式时的制冷剂流动的制冷剂回路图。在该图12中,以全部的使用侧热交换器26a~26f都产生冷能负荷的情形为例,说明全制冷运转模式。另外,在图12中,用粗线表示的配管是制冷剂(热源侧制冷剂及热介质)循环的配管。另外,用实线箭头表示热源侧制冷剂的流动方向,用虚线箭头表示热介质的流动方向。
在图12所示的全制冷运转模式时,在热源装置101中,切换三通阀104b,使得从压缩机110排出的热源侧制冷剂流入热源侧热交换器105,切换三通阀104a,使得经过了第2中间热交换器15b的热源侧制冷剂被吸入压缩机110,开放二通阀107a及二通阀107c,关闭二通阀107b。在中继单元103,停止第1泵21a,驱动第2泵21b,开放截止阀24,热介质在第2中间热交换器15b与各使用侧热交换器26之间循环。在该状态下,开始压缩机110的运转。
首先说明冷冻循环回路的热源侧制冷剂的流动。
低温、低压的制冷剂由压缩机110压缩而成为高温、高压的气体制冷剂后排出。从压缩机110排出的高温、高压的气体制冷剂,经由三通阀104b,流入热源侧热交换器105。然后,在热源侧热交换器105,一边向室外空气散热一边冷凝液化而成为高压液体制冷剂。从热源侧热交换器105流出的高压液体制冷剂,通过二通阀107a从热源装置101流出,通过制冷剂配管108a流入中继单元103。流入中继单元103的高压液体制冷剂,在膨胀阀203b被节流而膨胀,成为低温、低压的气液二相制冷剂。
该气液二相制冷剂流入起蒸发器作用的第2中间热交换器15b,从在热介质循环回路循环的热介质中吸热,从而一边将热介质冷却一边成为低温、低压的气体制冷剂。从第2中间热交换器15b流出的气体制冷剂,通过二通阀205b从中继单元103流出,通过制冷剂配管108c流入热源装置101。流入到热源装置101的制冷剂,通过二通阀107c,再次被吸入压缩机110。
下面,说明热介质循环回路的热介质的流动。
在全制冷运转模式中,由于第1泵21a停止,所以,热介质经由配管5b循环。在第2中间热交换器15b由热源侧制冷剂冷却了的热介质,借助第2泵21b在配管5b内流动。在第2泵21b被加压而流出的热介质,经由流路切换阀22,通过截止阀24,流入各使用侧热交换器26。然后,在使用侧热交换器26,从室内空气吸热,对设置着室内机102的室内等空调对象区域进行制冷。
然后,从各使用侧热交换器26流出的热介质流入流量调节阀25。这时,借助流量调节阀25的作用,只是为了供给室内等空调对象区域所需的空调负荷而需要的流量的热介质,流入使用侧热交换器26,其余的热介质通过旁路27旁通使用侧热交换器26地流动。通过旁路27的热介质不参与热交换,与经过了使用侧热交换器26的热介质合流,通过流路切换阀23,流入第2中间热交换器15b,再被吸入第2泵21b。另外,将第3温度传感器33和第4温度传感器34的温度差控制保持在目标值,从而可以供给室内等空调对象区域所需的空调负荷。
[全供热运转模式]
图13是表示空气调节装置200的全供热运转模式时的制冷剂流动的制冷剂回路图。在该图13中,以全部的使用侧热交换器26a~26f都产生热能负荷的情形为例,说明全供热运转模式。另外,在图13中,用粗线表示的配管是制冷剂(热源侧制冷剂及热介质)循环的配管。另外,用实线箭头表示热源侧制冷剂的流动方向,用虚线箭头表示热介质的流动方向。
在图13所示的全供热运转模式时,在热源装置101中,切换三通阀104a,使得从压缩机110排出的热源侧制冷剂流入第1中间热交换器15a,切换三通阀104b,使得经过了热源侧热交换器105的热源侧制冷剂被吸入压缩机110,开放二通阀107a及二通阀107b,关闭二通阀107c。在中继单元103,驱动第1泵21a,停止第2泵21b,开放截止阀24,热介质在第2中间热交换器15b与各使用侧热交换器26之间循环。在该状态下,开始压缩机110的运转。
首先说明冷冻循环回路的热源侧制冷剂的流动。
低温、低压的制冷剂由压缩机110压缩而成为高温、高压的气体制冷剂后排出。从压缩机110排出的高温、高压的气体制冷剂,经由三通阀104a及二通阀107b从热源装置101流出,通过制冷剂配管108a流入中继单元103。流入到中继单元103的制冷剂,通过二通阀204a流入第1中间热交换器15a。流入到第1中间热交换器15a的高温、高压的气体制冷剂,一边向在热介质循环回路循环的热介质散热一边冷凝液化而成为高压的液体制冷剂。
从第1中间热交换器15a流出的高压的液体制冷剂,通过膨胀阀203a从中继单元103流出,通过制冷剂配管108a流入热源装置101。流入到热源装置101的制冷剂,通过二通阀107a流入膨胀阀106,在膨胀阀106被节流而膨胀,成为低温、低压的气液二相状态。在膨胀阀106被节流的气液二相状态的制冷剂,流入起蒸发器作用的热源侧热交换器105。流入到热源侧热交换器105的制冷剂,在热源侧热交换器105,从室外空气吸热,成为低温、低压的气体制冷剂。从热源侧热交换器105流出的低温、低压的气体制冷剂,经由三通阀104b返回压缩机110。
下面,说明热介质循环回路的热介质的流动。
在全供热运转模式中,由于第2泵21b停止,所以,热介质通过配管5b循环。在第1中间热交换器15a由热源侧制冷剂加热了的热介质,借助第1泵21a在配管5a内流动。在第1泵21a加压而流出的热介质,经由流路切换阀22,通过截止阀24,流入各使用侧热交换器26。然后,在使用侧热交换器26中,向室内空气散热,对设置着室内机2的室内等空调对象区域进行供热。
然后,从使用侧热交换器26流出的热介质流入流量调节阀25。这时,借助流量调节阀25的作用,只是为了供给室内等空调对象区域所需的空调负荷而需要的流量的热介质,流入使用侧热交换器26,其余的热介质通过旁路27旁通使用侧热交换器26地流动。通过旁路27的热介质不参与热交换,与经过了使用侧热交换器26的热介质合流,通过流路切换阀23,流入第1中间热交换器15a,再被吸入第1泵21a。另外,将第3温度传感器33和第4温度传感器34的温度差控制保持在目标值,从而可以供给室内等空调对象区域所需的空调负荷。
[主要制冷运转模式]
图14是表示空气调节装置200的主要制冷运转模式时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。在该图14中,以在使用侧热交换器26a及使用侧热交换器26b产生热能负荷、在使用侧热交换器26c~26f产生冷能负荷的情形为例,说明主要制冷运转模式。另外,在图14中,用粗线表示的配管是制冷剂(热源侧制冷剂及热介质)循环的配管。另外,用实线箭头表示热源侧制冷剂的流动方向,用虚线箭头表示热介质的流动方向。
在图14所示的主要制冷运转模式时,在热源装置101中,切换三通阀104a,使得从压缩机110排出的热源侧制冷剂流入第1中间热交换器15a,切换三通阀104b,使得从压缩机110排出的热源侧制冷剂,流入热源侧热交换器105,开放二通阀107a~107c。在中继单元103,驱动第1泵21a和第2泵21b,开放截止阀24,热介质在第1中间热交换器15a与使用侧热交换器26a及使用侧热交换器26b之间、在第2中间热交换器15b与使用侧热交换器26c~26f之间循环。在该状态下,开始压缩机110的运转。
首先说明冷冻循环回路的热源侧制冷剂的流动。
低温、低压的制冷剂由压缩机110压缩而成为高温、高压的气体制冷剂后排出。从压缩机110排出的高温、高压的气体制冷剂在止回阀113的下游侧分流。分流后的一方制冷剂经由三通阀104b流入热源侧热交换器105。然后,在热源侧热交换器105,一边向室外空气散热一边冷凝液化,成为高压液体制冷剂。从热源侧热交换器105流出的高压液体制冷剂,通过二通阀107a从热源装置101流出,通过制冷剂配管108a流入中继单元103。
分流后的另一方制冷剂,经由三通阀104a及二通阀107b流经制冷剂配管108b,流入中继单元103。流入到中继单元103的气体制冷剂,通过二通阀204a,流入第1中间热交换器15a。流入到第1中间热交换器15a的高温、高压的气体制冷剂,一边向在热介质循环回路内循环的热介质散热一边冷凝液化,成为高压的液体制冷剂。该液体制冷剂与通过制冷剂配管108a流入中继单元103的制冷剂合流。
合流后的液体制冷剂,在膨胀阀203b被节流而膨胀,成为低温、低压的气液二相制冷剂,然后,流入起蒸发器作用的第2中间热交换器15b,在第2中间热交换器15b,从在热介质循环回路内循环的热介质吸热,从而一边将热介质冷却一边成为低温、低压的气体制冷剂。从第2中间热交换器15b流出的气体制冷剂,通过二通阀205b从中继单元103流出,再通过制冷剂配管108c流入热源装置101。流入到热源装置101的制冷剂,经由二通阀107c,再次被吸入压缩机110。
下面,说明热介质循环回路的热介质的流动。
在主要制冷运转模式中,由于第1泵21a和第2泵21b都驱动,所以,热介质通过配管5a及配管5b二者循环。在第1中间热交换器15a由热源侧制冷剂加热了的热介质,借助第1泵21a在配管5a内流动。另外,在第2中间热交换器15b由热源侧制冷剂冷却了的热介质,借助第2泵21b在配管5b内流动。
在第1泵21a被加压而流出的热介质,经由流路切换阀22a及流路切换阀22b,通过截止阀24a及截止阀24b,流入使用侧热交换器26a及使用侧热交换器26b。然后,在使用侧热交换器26a及使用侧热交换器26b,向室内空气散热,对设置着室内机102的室内等的空调对象区域进行供热。另外,在第2泵21b被加压而流出的热介质,经由流路切换阀22c~22f,通过截止阀24c~24f,流入使用侧热交换器26c~26f。然后,在使用侧热交换器26c~26f,从室内空气吸热,对设置着室内机102的室内等的空调对象区域进行制冷。
进行了供热后的热介质流入流量调节阀25a及流量调节阀25b。这时,借助流量调节阀25a及流量调节阀25b的作用,只是为了供给空调对象区域所需的空调负荷而需要的流量的热介质,流入使用侧热交换器26a及使用侧热交换器26b,其余的热介质通过旁路27a及旁路27b旁通使用侧热交换器26a及使用侧热交换器26b地流动。通过旁路27a及旁路27b的热介质不参与热交换,与经过了使用侧热交换器26a及使用侧热交换器26b的热介质合流,通过流路切换阀23a及流路切换阀23b,流入第1中间热交换器15a,再被吸入第1泵21a。
同样地,进行了制冷后的热介质流入流量调节阀25c~25f。这时,借助流量调节阀25c~25f的作用,只是为了供给空调对象区域所需的空调负荷而需要的流量的热介质,流入使用侧热交换器26c~26f,其余的热介质通过旁路27c~27f旁通使用侧热交换器26c~26f地流动。通过旁路27c~27f的热介质不参与热交换,与经过了使用侧热交换器26c~26f的热介质合流,通过流路切换阀23c~23f,流入第2中间热交换器15b,再被吸入第2泵21b。
在此期间,热的热介质(用于热能负荷的热介质)和冷的热介质(用于冷能负荷的热介质),借助流路切换阀22a~22f和流路切换阀23a~23f的作用,流入有热能负荷的使用侧热交换器26a及使用侧热交换器26b、有冷能负荷的使用侧热交换器26c~使用侧热交换器26f而不混合。另外,将第3温度传感器33和第4温度传感器34的温度差控制保持在目标值,从而可以供给室内等空调对象区域所需的空调负荷。
[主要供热运转模式]
图15是表示空气调节装置200的主要供热运转模式时的制冷剂流动的制冷剂回路图。在该图15中,以在使用侧热交换器26a~26d产生热能负荷、在使用侧热交换器26e及使用侧热交换器26f产生冷能负荷的情形为例,说明主要供热运转模式。另外,在图15中,用粗线表示的配管是制冷剂(热源侧制冷剂及热介质)循环的配管。另外,用实线箭头表示热源侧制冷剂的流动方向,用虚线箭头表示热介质的流动方向。
在图15所示的主要供热运转模式时,在热源装置101中,切换三通阀104a,使得从压缩机110排出的热源侧制冷剂流入第1中间热交换器15a,切换三通阀104b,使得经过了热源侧热交换器105的热源侧制冷剂被吸入压缩机110,开放二通阀107a~107c。在中继单元103,驱动第1泵21a和第2泵21b,开放截止阀24,热介质在第1中间热交换器15a与使用侧热交换器26a~26d之间、在第2中间热交换器15b与使用侧热交换器26e及使用侧热交换器26f之间循环。在该状态下,开始压缩机110的运转。
首先说明冷冻循环回路的热源侧制冷剂的流动。
低温、低压的制冷剂由压缩机110压缩而成为高温、高压的气体制冷剂后排出。从压缩机110排出的高温、高压的气体制冷剂,经由三通阀104a及二通阀107b从热源装置101流出,通过制冷剂配管108b流入中继单元103。流入到第1中间热交换器15a的高温、高压的气体制冷剂,一边向在热介质循环回路循环的热介质散热一边冷凝液化,成为高压的液体制冷剂。从第1中间热交换器15a流出的制冷剂,通过了全开的膨胀阀203a后,分流成为通过制冷剂配管108a返回热源装置101的制冷剂和流入第2中间热交换器15b的制冷剂。
流入到第2中间热交换器15b的制冷剂,在膨胀阀203b膨胀,成为低温、低压的二相制冷剂后流入起蒸发器作用的第2中间热交换器15b,从在热介质循环回路内循环的热介质吸热,从而一边将热介质冷却一边成为低温、低压的气体制冷剂。从第2中间热交换器15b流出的气体制冷剂,通过二通阀205b从中继单元103流出,通过制冷剂配管108c流入热源装置101。
另一方面,通过制冷剂配管108a返回热源装置101的制冷剂,在膨胀阀106被减压,成为气液二相制冷剂后,流入起蒸发器作用的热源侧热交换器105。然后,流入到热源侧热交换器105的制冷剂,在热源侧热交换器105,从室外空气吸热,成为低温、低压的气体制冷剂。该气体制冷剂,通过三通阀104b,与通过制冷剂配管108c流入热源装置101的低压气体制冷剂合流后,再次被吸入压缩机110。
下面,说明热介质循环回路的热介质的流动。
在主要供热运转模式中,由于第1泵21a和第2泵21b都驱动,所以,热介质通过配管5a及配管5b二者循环。在第1中间热交换器15a由热源侧制冷剂加热了的热介质,借助第1泵21a在配管5a内流动。另外,在第2中间热交换器15b由热源侧制冷剂冷却了的热介质,借助第2泵21b在配管5b内流动。
在第1泵21a被加压而流出的热介质,经由流路切换阀22a~22d,通过截止阀24a~24d,流入使用侧热交换器26a~26d。然后,在使用侧热交换器26a~26d,向室内空气散热,对设置着室内机102的室内等的空调对象区域进行供热。另外,在第2泵21b被加压而流出的热介质,经由流路切换阀22e及流路切换阀22f,通过截止阀24e及截止阀24f,流入使用侧热交换器26e及使用侧热交换器26f。然后,在使用侧热交换器26e及使用侧热交换器26f,从室内空气吸热,对设置着室内机102的室内等的空调对象区域进行制冷。
从使用侧热交换器26a~26d流出的热介质流入流量调节阀25a~25d。这时,借助流量调节阀25a~25d的作用,只是为了供给室内等空调对象区域所需的空调负荷而需要的流量的热介质,流入使用侧热交换器26a~26d,其余的热介质通过旁路27a~27d旁通使用侧热交换器26a~26d地流动。通过旁路27a~27d的热介质不参与热交换,与经过了使用侧热交换器26a~26d的热介质合流后,通过流路切换阀23a~23d,流入第1中间热交换器15a,再被吸入第1泵21a。
同样地,从使用侧热交换器26e及使用侧热交换器26f流出的热介质,流入流量调节阀25e及流量调节阀25f。这时,借助流量调节阀25e及流量调节阀25f的作用,只是为了供给室内等空调对象区域所需的空调负荷而需要的流量的热介质,流入使用侧热交换器26e及使用侧热交换器26f,其余的热介质通过旁路27e及旁路27f旁通使用侧热交换器26e及使用侧热交换器26f地流动。通过旁路27e及旁路27f的热介质不参与热交换,与经过了使用侧热交换器26e及使用侧热交换器26f的热介质合流后,通过流路切换阀23e及流路切换阀23f,流入第2中间热交换器15b,再被吸入第2泵21b。
在此期间,热的热介质和冷的热介质,借助流路切换阀22(流路切换阀22a~22f)和流路切换阀23a~23f的作用,流入有热能负荷的使用侧热交换器26a~26d、有冷能负荷的使用侧热交换器26e及使用侧热交换器26f而不混合。另外,将第3温度传感器33和第4温度传感器34的温度差控制保持在目标值,从而可以供给室内等空调对象区域所需的空调负荷。
如上所述,中继单元103是与热源装置101及室内机102分开的框体,所以,可以将中继单元103设置在不同于它们的位置,如图1所示,如果把中继单元103设置在非居住空间50,则可以将热源侧制冷剂和热介质隔开,可以防止热源侧制冷剂流入居住空间7,提高空气调节装置200安全性和可靠性。
在加热侧的第1中间热交换器15a,用第1温度传感器31a检测到的第1中间热交换器15a的出口处的热介质温度不高于用第2温度传感器32a检测到的第1中间热交换器15a的入口处的热介质温度,热源侧制冷剂的过热气体区域的加热量少。因此,第1中间热交换器15a的出口处的热介质温度受到大致由第1压力传感器36的饱和温度求出的冷凝温度的限制。另外,在冷却侧的第2中间热交换器15b,用第1温度传感器31b检测到的第2中间热交换器15b的出口处的热介质温度不低于用第2温度传感器32b检测到的第2中间热交换器15b的入口处的热介质温度。
因此,在空气调节装置200中,使冷冻循环回路侧的冷凝温度或蒸发温度变化,就能有效地应对次级侧(使用侧)的热负荷的增加或减少。为此,希望根据使用侧的热负荷的大小,变更存储在控制装置(图示省略)的冷冻循环回路的冷凝温度或/和蒸发温度的控制目标值。这样,可容易地跟随使用侧的热负荷大小的变化。
对于使用侧的热负荷的变化的掌握,由与第2中继单元3b连接的控制装置进行的。另一方面,冷凝温度及蒸发温度的控制目标值存储在控制装置内,该控制装置与内置着压缩机110及热源侧热交换器105的热源装置101连接。为此,在与第2中继单元3b连接的控制装置和与热源装置101连接的控制装置之间连接信号线,利用通信,发送冷凝温度或/和蒸发温度的控制目标值,变更存储在与热源装置101连接的控制装置内的冷凝温度或/和蒸发温度的控制目标值。另外,也可以传达控制目标值的偏差值,使控制目标值变化。
通过进行这样的控制,可以恰当地对应使用侧的热负荷的变化。即,控制装置在掌握了使用侧的热负荷降低的情况下,可以控制压缩机110的驱动频率,使得压缩机110的工作量降低。因此,在空气调节装置200,能够进行更节能的运转。另外,也可以用一个控制装置担负起与第2中继单元3b连接的控制装置和与热源装置101连接的控制装置。
另外,在实施方式2的空气调节装置200中,也经由如图11所示的供热侧膨胀箱连接口42及制冷侧膨胀箱连接口43连接实施方式1中说明的膨胀箱60。另外,在实施方式2中,以采用了三通阀的情况为例进行了说明,但并不局限于此,例如也可以使四通阀、电磁阀等组合起来而具有同样的功能。另外,对于可采用的热源侧制冷剂及热介质,也与实施方式1中说明的相同。
Claims (4)
1.一种空气调节装置,其特征在于,具有:
用于热介质的加热的中间热交换器(15a)和用于热介质的冷却的中间热交换器(15b),上述两中间热交换器将制冷剂和与上述制冷剂不同的上述热介质进行热交换;
冷冻循环回路,该冷冻循环回路经由上述制冷剂流通的配管(4)连接压缩机(10)、室外热交换器(12)、至少一个膨胀阀(16)及上述中间热交换器(15a、15b)的制冷剂侧流路;以及
热介质循环回路,该热介质循环回路经由上述热介质流通的配管(5)连接上述中间热交换器(15a、15b)的热介质侧流路、泵(21)及使用侧热交换器(26);
上述压缩机(10)及上述室外热交换器(12)收容在室外机(1)内;
上述中间热交换器(15a、15b)及上述泵(21)收容在中继单元(3)内;
上述使用侧热交换器(26)收容在室内机(2)内;
在上述热介质循环回路的上述泵(21)的吸入侧,连接有用于吸收被加热的上述热介质和被冷却的上述热介质双方的体积变化的膨胀吸收装置(60);
上述中继单元(3)分为第1中继单元(3a)和第2中继单元(3b);
用于将制冷剂分离为气体和液体的气液分离器(14)收容在上述第1中继单元(3a)内;
上述中间热交换器(15a、15b)及上述泵(21)收容在上述第2中继单元(3b)内;
由作为制冷剂的往复通路的2根配管(4)连接上述室外机(1)和上述第1中继单元(3a);
由作为热介质的往复通路的2根配管(5)连接上述第2中继单元(3b)和各上述室内机(2);
以与上述泵(21)的吸引侧连通的方式连接着上述膨胀吸收装置(60);
上述膨胀吸收装置(60)的容积在5升以下。
2.如权利要求1所述的空气调节装置,其特征在于,上述膨胀吸收装置(60)是膨胀箱。
3.如权利要求2所述的空气调节装置,其特征在于,在上述室内机(2)配置在上述膨胀箱(60)的上侧的空气调节装置中,上述膨胀箱(60)与上述室内机(2)的高度差在10m以下。
4.如权利要求1至3中任一项所述的空气调节装置,其特征在于,向上述热介质循环回路供给时的热介质的压力设置为100kPaG。
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