JP4186492B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和装置、特に、水を熱源とする熱源側熱交換器と、圧縮手段とを含む蒸気圧縮式冷媒回路を備えた空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の空気調和装置として、水を熱源とする熱源側熱交換器を有する熱源ユニットを備えた空気調和装置がある。このような空気調和装置は、利用側冷媒回路を含む利用ユニットと、熱源側冷媒回路を含む熱源ユニットと、利用側冷媒回路と熱源側冷媒回路とを接続する接続冷媒回路とを備えている。ここで、利用側冷媒回路は、利用側熱交換器と利用側膨張手段とを含んでいる。熱源側冷媒回路は、冷媒を圧縮する圧縮手段と、熱源側熱交換器と、熱源側熱交換器を蒸発器及び凝縮器として機能させるための切換手段とを含んでいる。
【０００３】
この空気調和装置では、空気調和装置の外部に設置された冷却塔設備やボイラー設備等から熱源となる水が供給されており、冷媒回路内の冷媒の蒸発及び凝縮に使用されている。このため、空冷式の熱源ユニットを備えた空気調和装置とは異なり、空気調和装置の運転前に水供給の有無を確認しておく必要がある。特に、暖房運転等のように熱源側熱交換器を蒸発器として作動させる場合、熱源側熱交換器に水が供給されていないと、熱源側熱交換器内を低温の冷媒液が熱交換されずに流れるため、熱源側熱交換器が凍結するおそれがある。
【０００４】
これに対して、従来から熱源側熱交換器の入口には、サーミスタ等の温度測定手段が設置されており、この温度測定手段によって測定される水入口温度が所定の温度範囲内にあるかどうかを判定して、水入口温度が所定の温度範囲内にあれば、熱源側熱交換器に水が供給されているものとして、空気調和装置を起動するようにしている。つまり、熱源側熱交換器の水の入口温度を空気調和装置の起動条件として、熱源側熱交換器の凍結防止を行うようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、空気調和装置の起動前に熱源側熱交換器の水の入口温度が正常であっても、熱源側熱交換器に水が供給されていない場合や十分な量が供給されていない場合も考えられる。特に、水冷式の熱源ユニットは、空冷式の熱源ユニットとは異なり、屋内に設置されている場合もあり、熱源側熱交換器に水が供給されていない場合でも、上記の起動条件の温度範囲を満たしていることもある。このため、空気調和装置の起動前に、水の入口温度を確認するだけでは、熱源側熱交換器に水が十分に供給されているかどうかを判定するのに不十分である。
【０００６】
本発明の課題は、水を熱源とする熱源側熱交換器と、圧縮手段とを含む蒸気圧縮式冷媒回路を備えた空気調和装置において、装置起動時の熱源側熱交換器の凍結を防ぐことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の空気調和装置は、水を熱源とする熱源側熱交換器と、圧縮手段とを含む蒸気圧縮式冷媒回路を備えた空気調和装置であって、第１温度測定手段と、第２温度測定手段と、判定手段とを備えている。第１温度測定手段は、熱源側熱交換器の水入口温度を測定する。第２温度測定手段は、熱源側熱交換器の冷媒ガス温度を測定する。判定手段は、熱源側熱交換器が蒸発器として機能する運転モードで起動する際に、起動開始から所定時間経過後に第１温度測定手段で測定された水入口温度から第２温度測定手段で測定された冷媒ガス温度を差し引いた温度差に基づいて、運転を停止する指令を行う。
【０００８】
水を熱源とする熱源側熱交換器を備えた空気調和装置において、十分な量の水が供給されていない状態、かつ、暖房運転等のような熱源側熱交換器を蒸発器として作動させる状態で起動した場合、熱源側熱交換器に流れ込む冷媒液は、ほとんど蒸発されることなく熱源側熱交換器を出ることになる。このため、熱源となる水の入口温度から熱源側熱交換器出口の冷媒ガス温度を差し引いた温度差は、運転起動後、徐々に大きくなり、水が供給された状態で運転した場合の温度差に比べて大きな温度差を示すようになる。
【０００９】
この空気調和装置では、上記のような水入口温度と冷媒ガス温度との温度差の経時的な変化に基づいて、空気調和装置の運転の停止又は継続を判定する判定手段を備えている。判定手段は、例えば、第１温度測定手段で測定された水入口温度から第２温度測定手段で測定された冷媒ガス温度を差し引いた温度差と、水が供給された状態で運転した場合の温度差の最大値（以下、規定温度差とする）との比較を行うことができるようになっている。そして、判定手段は、起動から所定時間経過後に測定され算出された温度差が規定温度差よりも大きい場合には、熱源側熱交換器への水の供給不足が生じているものと判断して、空気調和装置の運転停止指令を出せるようになっている。ここで、起動から所定時間経過後の温度差によって判断している理由は、起動直後の場合、熱源側熱交換器の熱容量等の影響から温度差の変化が生じるまでにタイムラグがあることを考慮しているためである。これにより、熱源側熱交換器の凍結を防止することができる。
【００１０】
請求項２に記載の空気調和装置は、請求項１において、温度測定手段は、通常運転中の装置状態を検知するために使用されるサーミスタである。
【００１１】
この空気調和装置では、温度測定手段として、通常運転の装置状態を検知するためのサーミスタを使用しているので、新たにサーミスタを追加することなく、熱源側熱交換器の凍結を防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
（１）空気調和装置の構成
図１は、本発明の第１実施形態の空気調和装置１の冷媒回路図である。
【００１４】
空気調和装置１は、冷暖同時運転が可能であり、主に、１台の熱源ユニット２と、複数（本実施形態では、３台）の利用ユニット３と、利用ユニット３に対応して設けられた接続ユニット４と、熱源ユニット２と接続ユニット４とを接続する第１連絡配管群５と、接続ユニット４と利用ユニット３とを接続する第２連絡配管群６とを備えている。
【００１５】
＜熱源ユニット＞
熱源ユニット２は、水を熱源としており、主に、圧縮手段２１と、主熱交換器２２と、第１切換手段Ｖ１と、主冷媒開閉手段Ｖ２と、補助熱交換器２３と、第２切換手段Ｖ３と、補助冷媒開閉手段Ｖ４と、受液器２４とを備えている。これらの機器が冷媒配管によって接続されて、熱源側冷媒回路２ａを構成している。
【００１６】
圧縮手段２１は、冷媒ガスを圧縮するための手段であり、第１圧縮機２１ａと第２圧縮機２１ｂとが互いに並列に接続されて構成されている。
【００１７】
各圧縮機２１ａ、２１ｂの吸入側には、アキュムレータ２１ｃが設けられている。アキュムレータ２１ｃの出口には、冷媒ガスの圧縮機２１ａ、２１ｂの吸入温度を測定するためのサーミスタＴ１が設けられている。また、第２圧縮機２１ｂの吸入側には、冷媒ガスの圧縮機２１ａ、２１ｂの吸入圧力を測定するための圧力センサＰ１が設けられている。また、アキュムレータ２１ｃは、第２冷媒ガス配管２８及び第１連絡配管群５を介して接続ユニット４に接続されている。
【００１８】
各圧縮機２１ａ、２１ｂの吐出側には、圧縮された冷媒ガス中の油を分離するための油分離器２１ｄが設けられている。各圧縮機２１ａ、２１ｂと油分離器２１ｄとの間には、各圧縮機２１ａ、２１ｂに対応して圧縮機２１ａ、２１ｂのケーシング保護のための高圧圧力開閉器ＰＨ１、ＰＨ２がそれぞれ設けられている。また、第２圧縮機２１ｂの吐出側には、冷媒ガスの圧縮機２１ａ、２１ｂの吐出圧力を測定するための圧力センサＰ２が設けられている。さらに、各圧縮機２１ａ、２１ｂの吐出側には、冷媒ガスの圧縮機２１ａ、２１ｂの吐出温度を測定するためのサーミスタＴ２、Ｔ３が設けられている。
【００１９】
油分離器２１ｄで分離された冷媒ガスは、第１切換手段Ｖ１及び第２切換手段Ｖ３に向かって流れ、分離された油は、油戻し管２１ｅを介して吸入側に戻されるようになっている。油戻し管２１ｅは、互いが並列に接続されたキャピラリＣ１及び電磁弁Ｖ５を備えている。第１圧縮機２１ａと第２圧縮機２１ｂの吸入側との間には、第１圧縮機２１ａから第２圧縮機２１ｂの吸入側に向かって油を供給するための油送り配管２１ｆが設けられている。油送り配管２１ｆは、互いに直列に接続された電磁弁Ｖ６及びキャピラリＣ２を備えている。
【００２０】
主熱交換器２２は、水を熱源として冷媒を蒸発及び凝縮させるための熱交換器であり、本実施形態では、プレート熱交換器を採用している。主熱交換器２２の冷媒液側と受液器２４との間には、電動膨張弁からなる主冷媒開閉手段Ｖ２が設けられており、主熱交換器２２を流れる冷媒量を調整できるようになっている。受液器２４は、冷媒液配管２５及び第１連絡配管群５を介して接続ユニット４に接続されている。冷媒液配管２５には、冷媒液の温度を測定するためのサーミスタＴ４が設けられている。主熱交換器２２の冷媒ガス側は、第１切換手段Ｖ１に接続されている。主熱交換器２２の冷媒ガス側には冷媒ガス温度を測定するためのサーミスタＴ５が設けられており、主熱交換器２２の冷媒液側には冷媒液温度を測定するためのサーミスタＴ６が設けられている。
【００２１】
第１切換手段Ｖ１は、主熱交換器２２を蒸発器及び凝縮器として機能させるために設けられた、四路切換弁である。第１切換手段Ｖ１は、主熱交換器２２の冷媒ガス側と、圧縮手段２１の吸入側のアキュムレータ２１ｃと、圧縮手段２１の吐出側の油分離器２１ｄと、第１連絡配管群５を介して接続ユニット４に接続される第１冷媒ガス配管２６とに接続されている。そして、主熱交換器２２を凝縮器として機能させる際には、圧縮手段２１の吐出側と主熱交換器２２の冷媒ガス側とを接続するとともに、圧縮手段２１の吸入側のアキュムレータ２１ｃと第１冷媒ガス配管２６とを接続することができる。逆に、主熱交換器２２を蒸発器として機能させる際には、主熱交換器２２の冷媒ガス側と圧縮手段２１の吸入側のアキュムレータ２１ｃとを接続するとともに、圧縮手段２１の吐出側と第１冷媒ガス配管２６とを接続することができる。
【００２２】
補助熱交換器２３は、主熱交換器２２に並列に接続された冷媒を蒸発及び凝縮させるための熱交換器であり、本実施形態では、主熱交換器２２と同様、プレート熱交換器を採用している。補助熱交換器２３の冷媒液側と受液器２４との間には、電磁弁からなる補助冷媒開閉手段Ｖ４が設けられている。補助熱交換器２３の冷媒ガス側は、第２切換手段Ｖ３に接続されている。補助熱交換器２３の冷媒ガス側には冷媒ガス温度を測定するためのサーミスタＴ７が設けられており、補助冷媒熱交換器２３の冷媒液側には冷媒液温度を測定するためのサーミスタＴ８が設けられている。そして、全ての利用ユニット３を暖房運転する際には、主熱交換器２２及び補助熱交換器２３を蒸発器として機能させて、全ての利用ユニット３を暖房運転する際の最大の蒸発負荷に対応できるようになっている。本実施形態では、主熱交換器２２の蒸発容量を最大の蒸発負荷から補助熱交換器２３の容量を差し引いた容量になるようにしている。
【００２３】
また、熱源となる水は、空気調和装置１の外部に設置された冷水塔設備やボイラー設備から供給されるようになっている。本実施形態において、熱源水は、冷水塔設備やボイラー設備からの水入口配管２９を通じて主熱交換器２２及び補助熱交換器２３に並列に送られて、冷媒と熱交換される。この熱交換器２２、２３で熱交換に使用された熱源水は、主熱交換器２２及び補助熱交換器２３において冷媒との熱交換に使用された後、再度合流して、水出口配管３０を介して冷水塔設備やボイラー設備に戻されるようになっている。ここで、各熱交換器２２、２３の水入口は各熱交換器２２、２３の上側に設けられており、水出口は、各熱交換器２２、２３の下側に設けられている。すなわち、熱源水は、各熱交換器２２、２３の内部を上から下に向かって流れるようになっている。また、水入口配管２９には熱源水の入口温度を測定するためのサーミスタＴ９が設けられ、水出口配管３０には熱源水の出口温度を測定するためのサーミスタＴ１０が設けられている。
【００２４】
第２切換手段Ｖ３は、補助熱交換器２３を蒸発器及び凝縮器として機能させるために設けられた、四路切換弁である。第２切換手段Ｖ３は、補助熱交換器２３の冷媒ガス側と、圧縮手段２１の吸入側のアキュムレータ２１ｃと、圧縮手段２１の吐出側の油分離器２１ｄと、圧縮手段２１の吸入側のアキュムレータ２１ｃに接続されたバイパス配管２７とに接続されている。バイパス配管２７は、キャピラリＣ３を備えている。そして、補助熱交換器２３を凝縮器として機能させる際には、圧縮手段２１の吐出側と補助熱交換器２３の冷媒ガス側とを接続する。逆に、補助熱交換器２３を蒸発器として機能させる際には、補助熱交換器２３の冷媒ガス側と圧縮手段２１の吸入側のアキュムレータ２１ｃとを接続する。
【００２５】
＜利用ユニット＞
複数の利用ユニット３は、主に、ファン３１と、利用側熱交換器３２と、利用側膨張手段Ｖ７とを備えている。これらの機器が冷媒配管によって接続されて、利用側冷媒回路３ａが構成されている。ファン３１は、空気調和される室内の空気を利用ユニット３内に取り込んで、利用側熱交換器３２と熱交換させた後、室内に吹き込むための機器である。利用側熱交換器３２は、暖房時には冷媒の凝縮器として機能し、冷房時には冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。利用側膨張手段Ｖ７は、冷房時に冷媒液を減圧するための電動膨張弁である。そして、利用側冷媒回路３ａは、第２連絡配管群６を介して接続ユニット４に接続されている。
【００２６】
＜接続ユニット＞
複数の接続ユニット４は、主に、過冷却熱交換器４１を備えている。接続ユニット４は、利用ユニット３が冷房運転を行う際に熱源側冷媒回路２ａの冷媒液配管２５から第１連絡配管群５を介して供給される冷媒液を利用側冷媒回路３ａの利用側膨張手段Ｖ７に供給し利用側熱交換器３２で蒸発した冷媒ガスを電磁弁Ｖ８及び第１連絡配管群５を通じて第２冷媒ガス配管２８に戻すことができ、利用ユニット３が暖房運転する際に熱源側冷媒回路２ａの第１冷媒ガス配管２６から第１冷媒配管群５及び電磁弁Ｖ９を通じて供給される冷媒ガスを利用側冷媒回路３ａの利用側熱交換器３２に供給し利用側熱交換器３２で凝縮した冷媒液を過冷却熱交換器４１及び第１連絡配管群５を通じて冷媒液配管２５に戻すことができる。過冷却熱交換器４１は、利用ユニット３が冷暖房同時運転をする際に、冷媒液配管２５に戻す冷媒液の一部を減圧配管４２を通じて過冷却熱交換器４１に送り、冷媒液配管２５に戻す冷媒液を過冷却するための機器である。この過冷却熱交換器４１に導入された冷媒液の一部は、熱交換により蒸発し、第１連絡配管群５及び第２冷媒ガス配管２８を通じて熱源側冷媒回路２ａに戻されるようになっている。減圧配管４２は、電磁弁Ｖ１０とキャピラリＣ４が直列に接続されている。
【００２７】
ここで、第１連絡配管群５は、熱源ユニット２の冷媒液配管２５と各接続ユニット４の過冷却熱交換器４１とを接続する冷媒液連絡配管５ａと、熱源ユニット２の第１冷媒ガス配管２６と各接続ユニット４の電磁弁Ｖ９とを接続する第１冷媒ガス連絡配管５ｂと、熱源ユニット２の第２冷媒ガス配管２８と各接続ユニット４の電磁弁Ｖ８とを接続する第２冷媒ガス連絡配管５ｃとを備えている。第２連絡配管群６は、接続ユニット４の電磁弁Ｖ８、Ｖ９と利用ユニット３の利用側熱交換器３２とを接続する第３冷媒ガス連絡配管６ａと、接続ユニット４の過冷却熱交換器４１と利用ユニット３の利用側膨張手段Ｖ７とを接続する第２冷媒液接続配管６ｂとを備えている。上記の第１連絡配管群５と、接続ユニット４の冷媒回路と、第２連絡配管群６とによって、接続冷媒回路７が構成されている。
【００２８】
以上のように、熱源側冷媒回路２ａと利用側冷媒回路３ａとが接続冷媒回路４ａを介して接続されて、冷暖房同時運転が可能な空気調和装置１の冷媒回路が構成されている。
【００２９】
また、空気調和装置１は、熱交換器２２、２３に十分な量の水が供給されていない場合に、運転を停止して、熱交換器２２、２３の凍結を防止するための凍結防止制御手段１０をさらに備えている。以下に、凍結防止制御手段１０について説明する。
【００３０】
＜凍結防止制御手段＞
凍結防止制御手段１０（判定手段）は、熱交換器２２、２３（熱源側熱交換器）の各冷媒ガス側に設置されたサーミスタＴ５及びＴ７（温度測定手段）によって測定された冷媒ガス温度に基づいて、主熱交換器２２、２３に水が十分に流れているかどうかを判定して、水が十分に流れていないと判定した場合に、圧縮手段２１に運転停止指令を行うための手段である。
【００３１】
図２は、熱源ユニット２の冷媒回路２ａと凍結防止制御手段１０とを示す図である。凍結防止制御手段１０は、タイマー部１０ａと、判定部１０ｂとを備えている。タイマー部１０ａは、空気調和装置１の起動から所定時間を計数する。判定部１０ｂは、タイマー部１０ａによって所定時間が経過した後のサーミスタＴ５及びサーミスタＴ７で測定された冷媒ガス温度と規定温度とを比較して、各冷媒ガス温度が規定温度よりも低い場合に、圧縮手段２１の運転停止を指令する。ここで、規定温度は、熱交換器２２、２３を蒸発器として機能させた場合の冷媒ガス温度の最低値になるように設定されている。また、タイマー部１０ａの所定時間は、起動してから冷媒ガス温度の温度変化が生じるまでのタイムラグに相当する時間に設定されている。
【００３２】
（２）空気調和装置の起動時の動作
次に、本実施形態の空気調和装置１を起動する際の動作について説明する。ここでは、３台の利用ユニット３が全て暖房運転している暖房運転モードで起動する場合の起動時の動作について説明する。
【００３３】
全ての利用ユニット３を暖房運転する際、空気調和装置１の冷媒回路は、図２に示すように構成されている（冷媒の流れは、矢印で図示）。
【００３４】
具体的には、熱源ユニット２の熱源側冷媒回路２ａにおいて、第１切換手段Ｖ１及び第２切換手段Ｖ３を図２に示すように切り換えるとともに、主冷媒開閉手段Ｖ２及び補助冷媒開閉手段Ｖ４が開状態にして、主熱交換器２２及び補助熱交換器２３を蒸発器として作動させるようにしている。利用ユニット３の利用側冷媒回路３ａにおいて、利用側膨張手段Ｖ７が開状態にして、室内を暖房するために各利用側熱交換器３２を冷媒の凝縮器として作動させるようにしている。接続ユニット４において、電磁弁Ｖ８、Ｖ１０を閉状態、電磁弁Ｖ９を開状態にする。
【００３５】
上記の冷媒回路の構成において、圧縮手段２１を起動すると、冷媒ガスが圧縮手段２１によって圧縮され、第１切換手段Ｖ１、第１冷媒ガス配管２６及び第１連絡配管群５を介して接続ユニット４に送られる。そして、この冷媒ガスは、電磁弁Ｖ９を介して利用側熱交換器３２に送られ、室内空気と熱交換することによって凝縮して冷媒液となる。この冷媒液は、利用側膨張手段Ｖ７を介して過冷却熱交換器４１に送られる。そして、この過冷却された冷媒液は、冷媒液配管２５、主冷媒開閉手段Ｖ２及び補助冷媒開閉手段Ｖ４を介して、主熱交換器２２及び補助熱交換器２３に送られる。主熱交換器２２及び補助熱交換器２３に送られた冷媒液は、水と熱交換して蒸発された後、第１切換手段Ｖ１及び第２切換手段Ｖ３を介して圧縮手段２１の吸入側に送られる。
【００３６】
次に、図３及び図４を用いて、凍結防止制御手段１０の動作を説明する。
【００３７】
まず、圧縮手段２１が起動（ステップＳ１、Ｓ５）した後、タイマー部１０ａによって所定時間を経過させる（ステップＳ２、Ｓ６）。次に、判定部１０ｂにおいて、所定時間経過後にサーミスタＴ５及びＴ７で測定された冷媒ガス温度と規定温度とを比較して、規定温度よりも低い場合は熱交換器２２、２３に水が十分に供給されていないものと判断して圧縮手段２１に運転停止指令を出す（ステップＳ３、Ｓ７）。これにより、空気調和装置１が停止する（ステップＳ４、Ｓ８）。逆に、冷媒ガス温度が規定温度よりも高い場合は、熱交換器２２、２３に十分に水が供給されているものと判断して処理を終了し、運転を継続する。
【００３８】
（３）空気調和装置の特徴
本実施形態の空気調和装置１には、以下のような特徴がある。
【００３９】
＜熱交換器の凍結防止＞
本実施形態の空気調和装置１において、十分な量の水が供給されていない状態、かつ、暖房運転等のような熱交換器２２、２３を蒸発器として作動させる状態で起動した場合、熱交換器２２、２３に流れ込む冷媒液は、ほとんど蒸発されることなく熱交換器２２、２３を出ることになる。このため、熱交換器２２、２３の出口の冷媒ガス温度（サーミスタＴ５、Ｔ７）は、図５に示すように、運転起動後、徐々に低下して、所定時間経過後には、水が供給された状態で運転した場合の冷媒温度Ａに比べて低い温度Ｂを示すようになる。
【００４０】
この空気調和装置１では、凍結防止制御手段１０を備えているため、起動から所定時間経過後に測定された冷媒ガス温度が規定温度Ｃよりも低い場合には、熱交換器２２、２３への水の供給不足が生じているものと判断して、圧縮手段２１に運転停止指令を出せるようになっている。これにより、熱交換器２２、２３の凍結を防止することができる。
【００４１】
＜サーミスタの追加を必要としない構成＞
本実施形態の空気調和装置１では、熱交換器２２、２３の冷媒ガス温度を測定するサーミスタＴ５、Ｔ７を熱交換器２２、２３の凍結防止制御に使用している。サーミスタＴ５、Ｔ７は、通常運転の装置状態を検知するためのサーミスタでもあるため、新たなサーミスタを追加することなく熱交換器２２、２３の凍結防止制御が実現されている。
【００４２】
［第２実施形態］
本実施形態の空気調和装置１０１は、第１実施形態の空気調和装置１の凍結防止制御手段１０が冷媒ガス温度（サーミスタＴ５、Ｔ７）に基づいて、熱交換器２２、２３に水が十分に供給されているかどうかを判定しているのに対して、冷媒ガス温度とともに水入口温度（サーミスタＴ９）を使用して判定する凍結防止制御手段１１０を有している点のみが異なる。以下、この相違点についてのみ説明する。
【００４３】
空気調和装置１０１の凍結防止制御手段１１０（判定手段）は、熱交換器２２、２３の水入口側に設置されたサーミスタＴ９（第１温度測定手段）によって測定された水入口温度と、熱交換器２２、２３（熱源側熱交換器）の各冷媒ガス側に設置されたサーミスタＴ５及びＴ７（第２温度測定手段）によって測定された冷媒ガス温度とを取り込んで、水入口温度から冷媒ガス温度を差し引いた温度差に基づいて、熱交換器２２、２３に水が十分に流れているかどうかを判定して、水が十分に流れていないと判定した場合に、圧縮手段２１の運転停止指令を行うための手段である。
【００４４】
図６は、熱源ユニット２の冷媒回路２ａと凍結防止制御手段１１０とを示す図である。凍結防止制御手段１１０は、タイマー部１１０ａと、判定部１１０ｂとを備えている。タイマー部１１０ａは、空気調和装置１の起動から所定時間を計数する。判定部１１０ｂは、タイマー部１１０ａによって所定時間が経過した後のサーミスタＴ９で測定された水入口温度からサーミスタＴ５及びサーミスタＴ７で測定された冷媒ガス温度を差し引いた温度差と規定温度差とを比較して、各冷媒ガス温度が規定温度差より大きい場合に、圧縮手段２１に運転停止を指令する。ここで、規定温度差は、熱交換器２２、２３を蒸発器として機能させた場合の水入口温度から冷媒ガス温度を差し引いた温度差の最大値になるように設定されている。また、タイマー部１０ａの所定時間は、起動してから温度差の変化が生じるまでのタイムラグに相当する時間に設定されている。
【００４５】
次に、図７及び図８を用いて、暖房運転を行う際の凍結防止制御手段１１０の動作を説明する。
【００４６】
まず、圧縮手段２１が起動（ステップＳ１１、Ｓ１５）した後、タイマー部１１０ａによって所定時間を経過させる（ステップＳ１２、Ｓ１６）。次に、判定部１１０ｂにおいて、所定時間経過後にサーミスタＴ９で測定された水入口温度からサーミスタＴ５及びＴ７で測定された冷媒ガス温度を差し引いた温度差と規定温度差とを比較して、規定温度差よりも大きい場合は熱交換器２２、２３に水が十分に供給されていないものと判断して圧縮手段２１に運転停止指令を出す（ステップＳ１３、Ｓ１７）。これにより、空気調和装置１が停止する（ステップＳ１４、Ｓ１８）。逆に、温度差が規定温度差よりも小さい場合は、熱交換器２２、２３に十分に水が供給されているものと判断して処理を終了し、運転を継続する。
【００４７】
本実施形態の空気調和装置１０１において、十分な量の水が供給されていない状態、かつ、暖房運転等のような熱源側熱交換器を蒸発器として作動させる状態で起動した場合、熱交換器２２、２３に流れ込む冷媒液は、ほとんど蒸発されることなく熱交換器２２、２３を出ることになる。このため、熱源となる水の入口温度（サーミスタＴ９）から熱交換器２２、２３の出口の冷媒ガス温度（サーミスタＴ５、Ｔ７）を差し引いた温度差は、図９に示すように、運転起動後、所定時間経過後には、徐々に大きくなり、水が供給された状態で運転した場合の温度差Ｉに比べて大きな温度差Ｈを示すようになる。
【００４８】
この空気調和装置では、凍結防止制御手段１１０を備えているため、起動から所定時間経過後に測定され算出された温度差Ｈが規定温度差Ｊよりも大きい場合には、熱交換器２２、２３への水の供給不足が生じているものと判断して、圧縮手段２１に運転停止指令を出すことができるようになっている。これにより、熱交換器２２、２３の凍結を防止することができる。
【００４９】
また、水入口温度を測定するためのサーミスタＴ９は、通常運転の装置状態を検知するためのサーミスタでもあるため、新たなサーミスタを追加することなく熱交換器２２、２３の凍結防止制御が実現されている。
【００５０】
［第３実施形態］
本実施形態の空気調和装置２０１は、第１実施形態の空気調和装置１の凍結防止制御手段１０が冷媒ガス温度（サーミスタＴ５、Ｔ７）に基づいて、熱交換器２２、２３に水が十分に供給されているかどうかを判定しているのに対して、圧縮手段２１の吸入圧力（圧力センサＰ１）を使用して判定する凍結防止制御手段２１０を有している点のみが異なる。以下、この相違点についてのみ説明する。
【００５１】
空気調和装置２０１の凍結防止制御手段２１０（判定手段）は、熱交換器２２、２３の冷媒ガス側に接続された圧縮手段２１の圧力センサＰ１（圧力測定手段）で測定された吸入圧力に基づいて、熱交換器２２、２３（熱源側熱交換器）に水が十分に流れているかどうかを判定して、水が十分に流れていないと判定した場合に、圧縮手段２１に運転停止指令を行うための手段である。
【００５２】
図１０は、熱源ユニット２の冷媒回路２ａと凍結防止制御手段２１０とを示す図である。凍結防止制御手段２１０は、タイマー部２１０ａと、判定部２１０ｂとを備えている。タイマー部２１０ａは、空気調和装置２０１の起動から所定時間を計数する。判定部２１０ｂは、タイマー部２１０ａによって所定時間が経過した後の圧力センサＰ１で測定された吸入圧力と規定圧力とを比較して、各冷媒ガス温度が規定圧力よりも低い場合に、圧縮手段２１に運転停止を指令する。ここで、規定圧力は、熱交換器２２、２３を蒸発器として機能させた場合の圧縮手段２１の吸入圧力の最低値になるように設定されている。また、タイマー部１０ａの所定時間は、起動してから吸入圧力の変化が生じるまでのタイムラグに相当する時間に設定されている。
【００５３】
次に、図１１を用いて、暖房運転を行う際の凍結防止制御手段２１０の動作を説明する。
【００５４】
まず、圧縮手段２１が起動（ステップＳ２１）した後、タイマー部２１０ａによって所定時間を経過させる（ステップＳ２２）。次に、判定部２１０ｂにおいて、所定時間経過後に圧力センサＰ１で測定された吸入圧力と規定圧力とを比較して、規定圧力よりも低い場合は熱交換器２２、２３に水が十分に供給されていないものと判断して圧縮手段２１に運転停止指令を出す（ステップＳ２３）。これにより、空気調和装置１が停止する（ステップＳ２４）。逆に、吸入圧力が規定圧力よりも高い場合は、熱交換器２２、２３に十分に水が供給されているものと判断して処理を終了し、運転を継続する。
【００５５】
本実施形態の空気調和装置２０１において、十分な量の水が供給されていない状態、かつ、暖房運転等のような熱交換器２２、２３を蒸発器として作動させる状態で起動した場合、熱交換器２２、２３に流れ込む冷媒液は、ほとんど蒸発されることなく熱交換器２２、２３を出ることになる。このため、熱交換器２２、２３の出口から出る冷媒ガスを吸入して圧縮する圧縮手段２１の吸入圧力は、図１２に示すように、運転起動後、所定時間経過後には、徐々に低下して、水が供給された状態で運転した場合の吸入圧力Ｌに比べて低い圧力Ｍを示すようになる。
【００５６】
この空気調和装置２０１では、凍結防止制御手段２１０を備えているため、起動から所定時間経過後に測定された吸入圧力Ｍが規定圧力Ｎよりも低い場合には、熱交換器２２、２３への水の供給不足が生じているものと判断して、圧縮手段２１の運転停止指令を出せるようになっている。これにより、熱交換器２２、２３の凍結を防止することができる。
【００５７】
また、圧縮手段２１の吸入圧力を測定するための圧力センサＰ１は、通常運転の装置状態を検知するための圧力センサでもあるため、新たな圧力センサを追加することなく熱交換器２２、２３の凍結防止制御が実現されている。
【００５８】
【発明の効果】
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００５９】
請求項１にかかる発明では、判定手段によって、起動から所定時間経過後に第１温度測定手段で測定された水入口温度と第２温度測定手段で測定された冷媒ガス温度との温度差に基づいて、熱源側熱交換器に水が供給されているかどうかを判断して、空気調和装置の運転停止指令を出すことができるようになっている。これにより、熱源側熱交換器の凍結を防止することができる。
【００６０】
請求項２にかかる発明では、温度測定手段として、通常運転の装置状態を検知するためのサーミスタを使用しているので、新たにサーミスタを追加することなく、熱源側熱交換器の凍結を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態の空気調和装置の冷媒回路図。
【図２】 第１実施形態の空気調和装置の冷媒回路の主要部及び凍結防止制御手段を示す図であって、起動時の動作を説明する図。
【図３】 第１実施形態の空気調和装置の凍結防止制御のフローチャート（主熱交換器側）。
【図４】 第１実施形態の空気調和装置の凍結防止制御のフローチャート（補助熱交換器側）。
【図５】 第１実施形態の空気調和装置の起動後における熱交換器の冷媒ガス温度の温度変化を示す図。
【図６】 第２実施形態の空気調和装置の冷媒回路の主要部及び凍結防止制御手段を示す図であって、起動時の動作を説明する図。
【図７】 第２実施形態の空気調和装置の凍結防止制御のフローチャート（主熱交換器側）。
【図８】 第２実施形態の空気調和装置の凍結防止制御のフローチャート（補助熱交換器側）。
【図９】 第２実施形態の空気調和装置の起動後における熱交換器の冷媒ガス温度と水入口温度との温度差の変化を示す図。
【図１０】 第３実施形態の空気調和装置の冷媒回路の主要部及び凍結防止制御手段を示す図であって、起動時の動作を説明する図。
【図１１】 第３実施形態の空気調和装置の凍結防止制御のフローチャート。
【図１２】 第３実施形態の空気調和装置の起動後における圧縮手段の吸入圧力の圧力変化を示す図。
【符号の説明】
１、１０１、２０１ 空気調和装置
１０、１１０、２１０ 凍結防止制御手段（判定手段）
２１ 圧縮手段
２２ 主熱交換器（熱源側熱交換器）
２３ 補助熱交換器（熱源側熱交換器）
Ｐ１ 圧力センサ（圧力測定手段）
Ｔ５、Ｔ７ サーミスタ（温度測定手段、第２温度測定手段）
Ｔ９ サーミスタ（第１温度測定手段）

Claims (2)

1. 水を熱源とする熱源側熱交換器（２２、２３）と、圧縮手段（２１）とを含む蒸気圧縮式冷媒回路を備えた空気調和装置（１０１）であって、
   前記熱源側熱交換器（２２、２３）の水入口温度を測定する第１温度測定手段（Ｔ９）と、
   前記熱源側熱交換器（２２、２３）の冷媒ガス温度を測定する第２温度測定手段（Ｔ５、Ｔ７）と、
   前記熱源側熱交換器（２２、２３）が蒸発器として機能する運転モードで起動する際に、起動開始から所定時間経過後に前記第１温度測定手段（Ｔ９）で測定された水入口温度から前記第２温度測定手段（Ｔ５、Ｔ７）で測定された冷媒ガス温度を差し引いた温度差に基づいて、運転を停止する指令を行う判定手段（１１０）と、
   を備えた空気調和装置（１０１）。
2. 前記温度測定手段（Ｔ５、Ｔ７、Ｔ９）は、通常運転中の装置状態を検知するために使用されるサーミスタである、請求項１に記載の空気調和装置（１０１）。

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