JP2009109059A

JP2009109059A - 空気調和装置

Info

Publication number: JP2009109059A
Application number: JP2007280424A
Authority: JP
Inventors: Kunio Muroi; 邦雄室井; Yuji Matsumoto; 勇司松本; Kaoru Matsushita; 馨松下
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2007-10-29
Filing date: 2007-10-29
Publication date: 2009-05-21

Abstract

【課題】運転効率がよく、水熱交換器の凍結パンクによる破裂がなく、圧力異常上昇がない熱源機を複数台備える空気調和装置を提供する。
【解決手段】本空気調和装置は水熱交換器および流量調整装置を備えた複数台の熱源機の運転状態情報に基づき、熱源機の運転状態に応じて、熱源機全体の水の合計流量を変えずに、停止中の前記熱源機の通水量を減少させ、運転中の熱源機の通水量を増加させる。
【選択図】図３

Description

本発明は空気調和装置に係り、特に水熱交換器により調温される調温水の通水量を調整可能にした熱源機を複数台備える空気調和装置に関する。

一般に大型の空気調和装置には熱源機が用いられ、この熱源機で冷却あるいは加熱される水を室内熱交換器に送り室内を空気調和する。

熱源機は水熱交換器、圧縮機、四方弁、膨張弁、送風機、空気熱交換器で構成され、それぞれの構成機器は冷媒配管にて接続されており、冷凍サイクルを形成している。大型の空気調和装置は、このような熱源機を複数台設置して用いている（例えば、特許文献１参照）。

一般に、負荷変動に対応させるため、複数の空調熱源機器の水回路を並列に配置し、負荷変動に合わせて、空調熱源機器の群制御を行なう方法が広く用いられている。

図４に示すように、従来の空気調和装置１００は、水熱交換器１０１ａ、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｂを有する熱源機１０２ａ、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｂを複数台例えば４台備え、その各々の水回路１０３ａ、１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｂが並列に配置され、水回路１０３ａ、１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｂが合流する水回路系１０４には循環ポンプ１０５が設けられる。

ここで、熱源機１０２ａは運転中であり、熱源機１０２ｂは停止状態を示す。

従来の空気調和装置の場合、運転中の熱源機１０２ａ、１０２ａには、停止している熱源機１０２ｂ、１０２ｂと同じ量の水が流れる。

従って、例えば、入口水温が７．８３℃の場合、各熱源機１０２ａ、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｂから送られた水が合流した水回路系１０４（負荷側）の要求温度（例えば、７℃）にするためには、運転している熱源機１０２ａ、１０２ａは、負荷側の要求温度よりも低い温度（例えば、６．１７℃）になるように運転しなければならない。

このため、熱源機１０２ａ、１０２ａは要求温度よりも低い温度で運転（冷却運転の場合）あるいは高い温度（加熱運転の場合）する必要があり、運転効率が悪くなるといった問題があった。

また、負荷側の要求温度が低い場合には、水熱交換器１０１の凍結パンクといった故障を招く恐れがあった。さらに、加熱運転時における運転圧力異常上昇を招く恐れがあった。
特開２００７−１６３０１７号公報

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、運転効率がよく、水熱交換器の凍結パンクによる破裂がなく、圧力異常上昇がない熱源機を複数台備える空気調和装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係る空気調和装置は、水を調温するための水熱交換器およびこの水熱交換器への通水量を調整する流量調整装置を備えた複数台の熱源機と、この熱源機の運転状態を検知する運転状態検知手段と、この運転状態検知手段が検知する運転状態情報に基づき前記流量調整装置を制御する制御装置とを備え、運転状態検知手段が検知する前記熱源機の運転状態に応じて、制御装置により、前記熱源機全体の水の合計流量を変えずに、停止中の前記熱源機の通水量を減少させ、運転中の前記熱源機の通水量を増加させることを特徴とする。

本発明に係る空気調和装置によれば、運転効率がよく、水熱交換器の凍結パンクによる破裂がなく、圧力異常上昇がない熱源機を複数台備える空気調和装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る空気調和装置について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る空気調和装置に用いる熱源機の冷凍サイクルであり、図２はその熱源機の概念図であり、図３は本発明の一実施形態に係る空気調和装置の概念図である。

図１および図２に示すように、発明の一実施形態に係る空気調和装置に用いる熱源機１は、は水熱交換器２、圧縮機３、四方弁４、膨張弁５、送風機６、空気熱交換器７で構成され、それぞれの構成機器は冷媒配管にて接続されており、冷凍サイクルを形成する。

熱源機１は、水熱交換器２を用いて温調された水を作り出し、水回路系により室内側へ送り出す。なお、本熱源機は、空冷式の熱源機のみならず、空気熱交換器７の代わりに、水熱交換器を装備した水冷式の熱源機でもよい。

図３に示すように、空気調和装置１０は、複数台例えば４台の熱源機１ａ、１ａ、１ｂ、１ｂを備える。

ここで、熱源機１ａは運転中であり、熱源機１ｂは停止状態であることを示す。

各々の熱源機１ａ、１ａ、１ｂ、１ｂには水熱交換器２ａ、２ａ、２ｂ、２ｂおよび水熱交換器２ａ、２ａ、２ｂ、２ｂに供給する水量を制御する流量調整装置１１ａ、１１ａ、１１ｂ、１１ｂが設けられ、水熱交換器２ａ、２ａ、２ｂ、２ｂおよび水熱交換器２ａ、２ａ、２ｂ、２ｂは各々並列に設けられる水回路１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂにより接続される。

水回路１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂが合流する水回路系１３には循環ポンプ１４が設けられる。水回路系１３にはいずれも図示しない送風機を備えた室内熱交換器が接続される。

空気調和装置１０はそれぞれの熱源機１ａ、１ａ、１ｂ、１ｂを一括制御する制御装置１５を備える。

この制御装置１５には、流量調整装置１１ａ、１１ａ、１１ｂ、１１ｂおよび循環ポンプ１４が接続され、さらに、運転状態を検知する運転状態検知手段としての各々の熱源機１ａ、１ａ、１ｂ、１ｂの圧縮機３に設けた電流計３ａが接続される。

流量調整装置の具体例としては、インバータポンプや流量調整弁が挙げられる。流量調整弁を用いると循環ポンプが必要となるが、インバータポンプを用いると循環ポンプを必要としない。

次に本実施形態に係る空気調和装置に用いる熱源機に流量調整制御について説明する。

図３に示すように、冷却運転時、流量調整装置１１ａ、１１ａ、１１ｂ、１１ｂは、熱源機１ａ、１ａ、１ｂ、１ｂの運転状態を検知し、この運転状態に応じて、制御装置１５により、熱源機全体に供給される水の合計流量を変えずに、停止中の熱源機１ｂ、１ｂの水熱交換器２ｂ、２ｂの通水量を減少させ、運転中の熱源機の水熱交換器２ａ、２ａの通水量を増加させる。

流量調整装置１１ａ、１１ａ、１１ｂ、１１ｂによる流量調整は、水熱交換器に給水する循環ポンプ１４の性能曲線（流量−揚程曲線）を用い、制御装置１５に備えられるマイコンにより演算し判断することで行われる。例えば、性能曲線は各種性能値をグラフとして表現したもので、横軸に流量、縦軸に揚程を取ったものであり、予め試験により循環ポンプ１４の性能曲線を求めてＲＯＭに記憶し、水回路１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂに流れる水量を検知して、予め求めた性能曲線から流量が調整される。

また、流量調整は、各熱源機の水回路に設けた流量計からの流量情報または水回路に設けた差圧計からの圧力情報を用いて判断することもできる。

具体的には、例えば、入口水温が７．８３℃のとき、停止している熱源機１ｂ、１ｂの流量を５０％にし、運転中の熱源機１ａ、１ａの流量を１５０％にすれば、各熱源機１ａ、１ａ、１ｂ、１ｂから送られた水が合流する水回路系１３が負荷側の要求温度（例えば、７℃）にするためには、運転している空調熱源機１ａ、１ａは、出口水温が６．７２℃になるように運転すればよい。

本実施形態の空気調和装置において、停止している熱源機１ｂ、１ｂの流量を減少し、運転している熱源機１ａ、１ａの流量を増加することができるため、運転している熱源機１ａ、１ａは極端に低い温度（冷却運転の場合）あるいは高い温度（加熱運転の場合）で運転する必要がなくなる。

従って、運転効率の低下を防ぐことができ、また、冷却運転における水熱交換器の凍結パンク、加熱運転における運転圧力異常上昇のリスクを低減することができる。

さらに、全体の合計流量を変えずに上述のような運転ができるため、システム全体として安定した運転を継続することができる。

本発明の一実施形態に係る空気調和装置に用いる熱源機の冷凍サイクル図。本発明の一実施形態に係る空気調和装置に用いる熱源機の概念図。本発明の一実施形態に係る空気調和装置に用いる熱源機の流量調整状態を示す概念図。従来の空気調和装置用いる熱源機の流量調整状態を示す概念図。

符号の説明

１…熱源機、２…水熱交換器、３…圧縮機、４…四方弁、５…膨張弁、６…送風機、７…空気熱交換器、１０…空気調和装置、１１ａ、１１ｂ…流量調整装置、１２ａ、１２ｂ…水回路、１３…水回路系、１４…循環ポンプ、１５…制御装置。

Claims

水を調温するための水熱交換器およびこの水熱交換器への通水量を調整する流量調整装置を備えた複数台の熱源機と、
この熱源機の運転状態を検知する運転状態検知手段と、
この運転状態検知手段が検知する運転状態情報に基づき前記流量調整装置を制御する制御装置とを備え、
運転状態検知手段が検知する前記熱源機の運転状態に応じて、前記制御装置により、前記熱源機全体の水の合計流量を変えずに、停止中の前記熱源機の通水量を減少させ、運転中の前記熱源機の通水量を増加させることを特徴とする空気調和装置。
前記流量調整装置による流量調整は、前記水熱交換器に給水するポンプの性能曲線を用いたマイコンによる判断あるいは、前記各熱源機に設けた流量計からの流量情報または、各熱源機に設けた差圧計からの圧力情報を用いて判断することを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。