JP3594426B2

JP3594426B2 - 空調装置

Info

Publication number: JP3594426B2
Application number: JP31092996A
Authority: JP
Inventors: 秀俊有馬; 敏男久保; 守久保
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1996-11-21
Filing date: 1996-11-21
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2016-11-21
Also published as: JPH10153334A

Description

【０００１】
【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

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。