JP3594426B2 - 空調装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は空調装置に関するものであり、特に詳しくは室外機と、全数もしくは過半数が室外機より下方に設置された複数の室内機との間で、相変化可能な流体を液体用ポンプにより循環させ、各室内機において暖房可能に構成した装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の装置として、例えば図2に示した構成の空調装置が、例えば特開平7−151359号公報に開示されている。図中1は冷水または温水が供給できる室外熱交換器(以下、室外機)、4は室外機1より下層の階に設置された室内機、5は室内機の熱交換器、8は流量調整弁、11は電動ポンプ、22〜25は開閉弁であり、これらを液相管6と気相管7とで図のように配管接続して閉回路3を形成し、閉回路3に封入した冷媒が室外機1と室内機4との間で循環して、室内機4において冷/暖房が行えるようになっている。なお、26は室外機1の側面に設置された液レベルセンサであり、暖房運転時に室外機1に溜った冷媒液が一定となるように電動ポンプ11を制御する。
【0003】
すなわち、上記構成の空調装置においては、室内機4が設置されている室内空気の温度が高いときに、電動ポンプ11を停止した状態で、開閉弁22・23を閉じて開閉弁24・25を開けると共に、流量調整弁8も開け、室外機1において発生させる冷熱によって閉回路3に封入した冷媒を冷却して凝縮させると、室外機1で凝縮した冷媒液は液相管6を自重で流下し、開閉弁24・25および流量調整弁8を介して熱交換器5に流入する。
【0004】
そして、熱交換器5に流入した冷媒液は、熱交換器の管壁を介して室内空気から熱を奪って冷房作用を行うと共に、冷媒自身は蒸発して気相管7に流入し、冷媒が凝縮して低圧となっている室外機1に還流すると云った自然循環が起こるので、電力消費量が年間を通じて最大となる夏期に電動ポンプ11を駆動する電力が不要であり、ランニングコストが削減できると云った利点がある。
【0005】
また、開閉弁22・25を閉じて開閉弁23・24を開けると共に、流量調整弁8も開け、電動ポンプ11を起動して、室外機1において発生させる冷熱によって閉回路3に封入した冷媒を冷却して凝縮させると、室外機1で凝縮した冷媒液は自重と電動ポンプ11の吐出力とで液相管6を流下し、流量調整弁8を通って熱交換器5に入り、冷房作用を行う冷媒の循環が強制的に行われる。
【0006】
このように、電動ポンプ11を起動して冷房を行う場合は、室外機1の直ぐ下に当たる上層階に設置した熱交換器5にも十分な量の冷媒液が供給できると云った利点がある。
【0007】
一方、室内機4が設置されている室内空気の温度が低いときに、開閉弁23・24を閉じて開閉弁22・25を開けると共に、流量調整弁8も開け、電動ポンプ11を起動した状態で、室外機1において発生させる温熱によって閉回路3に封入した冷媒を加熱して蒸発させると、室外機1で蒸発した冷媒蒸気は気相管7を介して熱交換器5に流入する。
【0008】
そして、熱交換器5に流入した冷媒蒸気は、熱交換器の管壁を介して室内空気に放熱して暖房作用を行うと共に、冷媒自身は凝縮して液相管6に流入し、開閉弁25・22を介して電動ポンプ11により室外機1に還流すると云った循環が起こり、室内機4における暖房運転が継続されるようになっている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記構成の空調装置にあっては、室外機で加熱生成した冷媒蒸気をその蒸気圧によって室内機の熱交換器に供給しているので、暖房起動時に急激な熱負荷が発生すると冷媒蒸気の供給が間に合わなくなり、室内機の熱交換器に凝縮した冷媒が滞留する、いわゆる冷媒の寝込み現象が発生して室内には冷風が吹き出し、且つ、この閉回路に封入されている冷媒の量は一定であることから、電動ポンプの停止、あるいは室外機に室内機からの冷媒液が戻らないことが考えられ、これによって閉回路の圧力が局部的に必要以上に上昇すると云った問題点があり、これら問題点の解決が課題となっていた。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来技術の課題を解決するため、室外機と、全数もしくは過半数が室外機より下方に設置された複数の室内機との間を気相管と液相管とで連結し、室内機で放熱して凝縮した液体を室内機から室外機に液相管に設けたポンプによって搬送し、室外機で吸熱して蒸発した気体を室内機に流入させ、各室内機において暖房可能に構成した装置において、室内機毎に設置して該室内機に供給する前記流体の量を調整する弁の開度を、暖房起動時には所定時間に渡って所定の大きい開度に保持するとともに、特に、下層階に設置された室内機の弁ほど、暖房起動時に所定時間に渡って大きい開度に保持するようにした構成の空調装置を提供するものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図1を参照して説明する。なお、理解を容易にするため、これらの図においても前記図2において説明した部分と同様の機能を有する部分には、同一の符号を付した。
【0013】
図中1は所望時に冷熱または温熱を発生させることができる、例えば吸収式冷凍機などからなる室外機であり、建物の例えば屋上にある機械室などに設置され、例えば蒸発器の内部に配管した熱交換器2を介して、閉回路3に封入した相変化が可能な流体、例えば低温度でも圧力が低下すると容易に蒸発し得る、R−134aと熱の授受を行って、相変化を起こさせる。
【0014】
室外機1の熱交換器2と、建物の各部屋に設置した室内機4の熱交換器5とは、図のように液相管6・気相管7および流量調整弁8によって配管・接続されて閉回路3を形成している。
【0015】
9は液相管6の共通部6Aに設けた冷暖切替弁(開閉弁)、6Bは冷暖切替弁9をバイパスするように液相管共通部6Aに接続したバイパス管、10と11はこのバイパス管6Bに設けたレシーバタンクと暖房用の電動ポンプである。
【0016】
なお、12は、室内空気を熱交換器5に吹き付けて室内に還流させるための送風機、13と14はR−134aの温度を検出するために熱交換器5のR−134aの出入口に設けた温度センサであり、空調負荷が大きいほど入口側の温度センサ13と出口側の温度センサ14との温度差が大きくなり、空調負荷が小さいほど前記温度差は小さくなる。
【0017】
また、この室外機1には室外制御装置15を、室内機4には室内制御装置16を設けてある。そして、室内制御装置16には、流量調整弁8の弁開度および温度センサ13・14が検出した温度情報を通信信号に変換可能であると共に、外部から受信した通信信号を所要の制御信号に変換することのできる信号変換器(図示せず)を内蔵して、室外制御装置15と室内制御装置16とを通信線17によって接続し、室外制御装置15が出力する制御信号を室内制御装置16が受けて流量調整弁8の開度が制御されるように構成してある。また、室内制御装置16と通信可能で、冷暖房の起動/停止、送風の強弱選択、温度設定などが行えるリモコン18を各室内機4に対応して設置してある。
【0018】
上記構成の空調装置においては、室外機1で温熱を発生しながら冷暖切替弁9を閉弁し、電動ポンプ11を運転すると、室外機1で発生した温熱によって閉回路3のR−134aが熱交換器2の管壁を介して加熱されるので、R−134aは蒸発して気相管7に入り、各室内機4の熱交換器5に供給される。
【0019】
各熱交換器5においては、送風機12によって温度の低い室内空気が強制的に供給されているので、R−134aは室内空気に放熱して凝縮し、暖房作用を行なう。
【0020】
そして、凝縮・液化したR−134aは流量調整弁8を通って下方のレシーバタンク10に入り、電動ポンプ11によって室外機1の熱交換器2に戻されると云った循環が行われる。
【0021】
しかし、発明の課題の所で説明したように、暖房起動時に急激な熱負荷が発生すると、室外機1で蒸発したR−134aの室内機4の熱交換器5への供給が間に合わなくなり、熱交換器5では凝縮したR−134aが滞留する、いわゆる冷媒の寝込み現象が発生して室内に冷風が吹き出し、且つ、この閉回路3に封入しているR−134aの量は一定であることから、電動ポンプ11の停止、あるいは室外機1に室内機4からのR−134aが戻らないことが考えられ、これによって閉回路3の圧力が局部的に必要以上に上昇すると云った問題も起こる。
【0022】
したがって、暖房運転の起動時には、室外制御装置15から通信線17を介して各室内制御装置16に出力する制御信号によって、所定時間、例えば30秒間は、流量調整弁8の開度を高いレベル、例えば全開度に対して開度75%に固定するなどの設定を行う。
【0023】
このため、暖房運転の起動時に空調負荷が急増し、熱交換器5におけるR−134aの放熱量が急に増えても、室外機1から供給されるR−134aの量が多いので、熱交換器5の入口側でもR−134aが凝縮してしまって冷風が室内に吹き出すと云った不都合は回避される。
【0024】
なお、熱交換器5で凝縮したR−134aの液体は、下層階に設置されている熱交換器5ほどレシーバタンク10との上下差が小さいため、レシーバタンク10の側に排出され難い。また、下層階に設置されている熱交換器5ほど、室外機1の熱交換器2で蒸発したR−134aは圧力低下した状態で作用するので、下層階に設置されている熱交換器5ほど凝縮したR−134aの液体は排出され難い。このため、下層階に設置されている熱交換器5ほど、流量調整弁8の開度を大きく開いて暖房運転を開始する。
【0025】
また、流量調整弁8を通って熱交換器5から排出されるR−134aの量は、上記したように開度が同じであっても上層階に設置されている室内機4ほど多く、下層階に設置されている室内機4ほど少なくなる傾向にあるので、温度センサ13・14が検出した温度情報が同じであるからと云って、流量調整弁8に同じ制御信号を出力してその開度制御を行ったのでは、暖房負荷に応じたR−134aの適量供給が困難となる。
【0026】
したがって、起動運転時を除く通常運転時においても、温度センサ13・14が検出した温度情報が同じであっても、室外制御装置15には室内機4が設置されている階によって異なった制御信号、すなわち下の階に設置されている室内機4ほど流量調整弁8の開度を大きく開ける所定の制御プログラム、例えば室内機4を10の階に分けて設置した空調装置の場合には、例えば一番高い階に設置した室内機4の補正係数を1とし、1階下がる毎に1に0.05を加えた数値をその階の補正係数とし、温度センサ13・14が検出した温度情報に基づいて先ず無補正時の流量調整弁8の開度を求め、さらにこの開度に所要の補正係数を乗算して室内機4に実際に出力する流量調整弁8の開度を求め、このようにして求めた開度に室内機4の流量調整弁8の開度を調整するための制御信号を出力する制御プログラムを室外制御装置15に記憶して、この制御プログラムに基づいて室内機4それぞれの流量調整弁8の開度を制御するように構成する。
【0027】
このため、室外制御装置15は、温度センサ13・14が検出した温度情報を通信回線17を介して室内制御装置16から受け取ると、それが何階に設置された室内機4から送信された信号であるかを先ず確認してその補正係数を求め、このようにして求めた補正係数を考慮して流量調整弁8の開度を所定のプログラムにより算出し、所要の制御信号を通信回線17を介して該当する室内制御装置16に出力し、設置階に応じた開度に流量調整弁8の開度を調整する。
【0028】
また、上記構成になる本発明の空調装置は、室内温度が高いときに、電動ポンプ11を運転せずに冷暖切替弁9を開き、室外機1において冷熱を発生させると、室外機1で発生した冷熱によって閉回路3のR−134aは熱交換器2の管壁を介して冷却されるので、R−134aは凝縮して下流側の液相管6に溜り、室内機4の流量調整弁8を介して各熱交換器5に供給される。
【0029】
そして、各熱交換器5においては、送風機12によって温度の高い室内空気が強制的に供給されているので、R−134aは室内空気から熱を奪って蒸発し、冷房作用を行なう。
【0030】
そして、R−134aが冷却されて凝縮・液化し、低圧になっている室外機1の熱交換器2に気体還流管7を通って還流すると云った循環が自然に起こる。
【0031】
なお、図1に破線で示したように、レシーバタンク19と電動ポンプ20とを設置した構成とすることも可能である。
【0032】
このように構成すると、R−134aの液体と気体の比重差に加えて電動ポンプ20による搬送力が加算されるので、室内機4の一部を室外機1と同じフロアもしくは室外機1より高い位置に設置しても、R−134aの冷房運転のための循環が確実に行われる。この場合、暖房運転時に開弁し、冷房運転時に閉弁する冷暖切替弁(開閉弁)21を備えたバイパス管6Cを、液相管共通部6Aに破線で示すように接続することが好ましい。
【0033】
なお、蒸発器に配管した熱交換器2から冷熱を供給したり、温熱を供給することができる吸収式冷凍機としては、例えば特開平7−318189号公報などに開示されたものが使用できる。
【0034】
また、温度センサ13・14は、熱交換器5に吹き付ける室内空気の温度変化が検出できるように設置したり、温度センサ13・14に代えて、熱交換器5の出入口部におけるR−134aの圧力差が検出できる圧力センサを設置して、室外制御装置15に空調負荷として出力するように構成することもできる。
【0035】
また、閉回路3に封入する相変化可能な流体としては、R−134aの他にも、R−407c、R−404A、R−410cなど、潜熱による熱移動が可能なものであっても良い。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の空調装置は、室内機毎に設置して該室内機に供給する相変化が可能な流体の量を調整する流量調整弁の開度を、暖房運転の起動時には所定時間に渡って所定の大きい開度に保持するので、起動時に暖房負荷が急増しても前記流体の供給量が不足することがない。
【0037】
このため、従来技術のような、室内機の熱交換器入口側でも前記流体が凝縮してしまって冷風が室内に吹き出すと云った不都合は起こらない。
【0038】
また、実施形態で示したようにガスや油を燃焼して冷熱や温熱を発生することができる吸収式冷温水機を室外機として使用した空調装置においては、冷房時の電力としては制御関係に消費される電力を除いて使用されないので、発電量が年間を通して最大となる盛夏時の電力ピークカットに効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】冷/暖房が可能に構成した一実施形態の説明図である。
【図2】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
1 室外機
2 熱交換器
3 閉回路
4 室内機
5 熱交換器
6 液相管
6A 液相管共通部
6B・6C バイパス管
7 気相管
8 流量調整弁
9 冷暖切替弁
10 レシーバタンク
11 電動ポンプ
12 送風機
13・14 温度センサ
15 室外制御装置
16 室内制御装置
17 通信線
18 リモコン
19 レシーバタンク
20 電動ポンプ
21 冷暖切替弁
Claims (1)
- 室外機と、全数もしくは過半数が室外機より下方に設置された複数の室内機との間を気相管と液相管とで連結し、室内機で放熱して凝縮した液体を室内機から室外機に液相管に設けたポンプによって搬送し、室外機で吸熱して蒸発した気体を室内機に流入させ、各室内機において暖房可能に構成した装置であって、室内機毎に設置して該室内機に供給する前記気体の量を調整する弁の開度を、暖房起動時には所定時間に渡って所定の大きい開度に保持するとともに、特に、下層階に設置された室内機の弁ほど、暖房起動時に所定時間に渡って大きい開度に保持することを特徴とする空調装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CN97125959.3A CN1119575C (zh) | 1996-10-31 | 1997-10-31 | 空调*** |
Applications Claiming Priority (1)
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JP31092996A JP3594426B2 (ja) | 1996-11-21 | 1996-11-21 | 空調装置 |
Publications (2)
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JPH10153334A JPH10153334A (ja) | 1998-06-09 |
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Families Citing this family (1)
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- 1996-11-21 JP JP31092996A patent/JP3594426B2/ja not_active Expired - Fee Related
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