JP5573296B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
−全体構成−
図1は、本発明の一実施形態にかかる空気調和装置1の概略構成図である。空気調和装置1は、スプリットタイプの空気調和装置である。空気調和装置1は、主として、熱源ユニット2と複数(ここでは、3つ)の利用ユニット5a、5b、5cと、熱源ユニット2と利用ユニット5a、5b、5cとを接続する冷媒連絡管6、7とを有している。そして、空気調和装置1は、冷房運転と暖房運転を切り換え可能な冷媒回路10を構成している。冷媒回路10には、冷凍サイクルを行う作動冷媒として、低GWPで不活性な冷媒である二酸化炭素が封入されている。ここで、「GWP」とは、地球温暖化係数を意味し、「低GWP」とは、この地球温暖化係数が低いことを意味する。また、「不活性」とは、燃焼性や毒性が低いことを意味する。そして、空気調和装置1は、臨界圧力を超える圧力まで作動冷媒を圧縮する超臨界冷凍サイクルを行うようになっている。
利用ユニット5a、5b、5cは、ビル等の屋内の天井に埋め込みや吊り下げ、又は、屋内の壁面に壁掛け等により設置されている。利用ユニット5a、5b、5cは、冷媒連絡管6、7を介して熱源ユニット2に接続されており、冷媒回路10の一部を構成している。
熱源ユニット2は、ビル等の屋上等に設置されている。熱源ユニット2は、冷媒連絡管6、7を介して利用ユニット5a、5b、5cに接続されており、冷媒回路10の一部を構成している。
液冷媒連絡管6は、空気調和装置1を新規に施工する際に現地にて施工される冷媒管や、熱源ユニットや利用ユニットを更新する際に既設の空気調和装置から流用される冷媒連絡管である。液冷媒連絡管6は、液側閉鎖弁26に接続された第2熱源側液冷媒管28に接続されている。液冷媒連絡管6は、四路切換弁23が冷房運転切換状態である場合において、作動冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器24の出口から熱源ユニット2外に液状態の作動冷媒を導出することが可能な冷媒管である。また、液冷媒連絡管6は、四路切換弁23が暖房運転切換状態である場合において、熱源ユニット2外から作動冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器24の入口に液状態の作動冷媒を導入することが可能な冷媒管でもある。そして、液冷媒連絡管6は、液冷媒連絡合流管61と、複数(ここでは、3つ)の液冷媒連絡分岐管62a、62b、62cとを有している。液冷媒連絡合流管61は、第2熱源側液冷媒管28に接続される冷媒管である。液冷媒連絡分岐管62a、62b、62cは、液冷媒連絡合流管61から分岐される冷媒管であり、各利用ユニット5a、5b、5cの利用側膨張弁51a、51b、51cに接続されている。ここでは、液冷媒連絡分岐管62a、62b、62cは、熱源ユニット2から遠い側から順に利用ユニット5a、5b、5cが液冷媒連絡管6に接続されるように、液冷媒連絡合流管61から分岐している。そして、液冷媒連絡管6の熱源ユニット2側の端部の近傍には、上記の冷媒導入弁32や冷媒導入管33等の構成が設けられていることになる。
ガス冷媒連絡管7は、空気調和装置1を新規に施工する際に現地にて施工される冷媒管や、熱源ユニットや利用ユニットを更新する際に既設の空気調和装置から流用される冷媒連絡管である。ガス冷媒連絡管7は、ガス側閉鎖弁29に接続された第2熱源側ガス冷媒管31に接続されている。ガス冷媒連絡管7は、四路切換弁23が冷房運転切換状態である場合において、熱源ユニット2外から圧縮機21の吸入にガス状態の作動冷媒を導入することが可能な冷媒管である。また、ガス冷媒連絡管7は、四路切換弁23が暖房運転切換状態である場合において、圧縮機21の吐出から熱源ユニット2外にガス状態の作動冷媒を導出することが可能な冷媒管でもある。そして、ガス冷媒連絡管7は、ガス冷媒連絡合流管71と、複数(ここでは、3つ)のガス冷媒連絡分岐管72a、72b、72cとを有している。ガス冷媒連絡合流管71は、第2熱源側ガス冷媒管31に接続される冷媒管である。ガス冷媒連絡分岐管72a、72b、72cは、ガス冷媒連絡合流管71から分岐される冷媒管であり、各利用ユニット5a、5b、5cの利用側熱交換器52a、52b、52cに接続されている。ここでは、ガス冷媒連絡分岐管72a、72b、72cは、熱源ユニット2から遠い側から順に利用ユニット5a、5b、5cがガス冷媒連絡管7に接続されるように、ガス冷媒連絡合流管71から分岐している。そして、ガス冷媒連絡管7の熱源ユニット2側の端部の近傍には、上記の冷媒放出弁35や冷媒放出管36等の構成が設けられていることになる。
上記の利用側制御部55a、55b、55cと熱源側制御部41とが伝送線等を介して接続されることによって、空気調和装置1の運転制御を行う制御部8が構成されている。制御部8は、図2に示すように、各種センサ39、40の検出信号等を受けることができるように構成されるとともに、これらの検出信号等に基づいて各種機器及び弁21a、23、25、51a〜51c、54a〜54c、32、35を制御することができるように構成されている。ここで、図2は、空気調和装置1の制御ブロック図である。
次に、空気調和装置1の通常運転モードにおける動作(冷房運転及び暖房運転)について説明する。
冷房運転時は、四路切換弁23を図1の実線で示される冷房運転切換状態にする。また、冷媒導入弁32及び冷媒放出弁35を閉止状態にし、液側閉鎖弁26及びガス側閉鎖弁29を開状態にする。
暖房運転時は、四路切換弁23を図1の破線で示される暖房運転切換状態にする。また、冷媒導入弁32及び冷媒放出弁35を閉止状態にし、液側閉鎖弁26及びガス側閉鎖弁29を開状態にする。
次に、図1〜図5に基づいて、第1実施形態にかかる空気調和装置1の施工について説明する。ここで、図3は、本実施形態にかかる空気調和装置1の施工の手順を示すフローチャートである。図4は、パージ動作の手順を示すフローチャートである。図5は、水分捕捉動作の手順を示すフローチャートである。尚、パージ動作や水分捕捉動作は、熱源ユニット2やリモコン等に設けられた残留ガス除去動作開始スイッチ(図示せず)や水分捕捉動作開始スイッチ(図示せず)からの指令を受けた制御部8が行う。
まず、新設の利用ユニット5a、5b、5c及び熱源ユニット2を据え付け、液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7を設置し、利用ユニット5a、5b、5cと熱源ユニット2とを冷媒連絡管6、7を介して接続することによって、冷媒回路10を構成する。ここで、熱源ユニット2の閉鎖弁26、29は、熱源ユニット2と冷媒連絡管6、7とが連通しないように閉止されており、冷媒連絡管6、7には、据付工事・配管工事後に残留した空気を主成分とする残留ガスが充満した状態になっている。また、熱源ユニット2には、所定量の作動冷媒が予め充填されている。
上記のように、空気調和装置1の冷媒回路10を構成した後、冷媒連絡管6、7に残留した残留ガスを除去するために、パージ動作を行う。ここで、パージ動作とは、作動冷媒を冷媒連絡管6、7の一端から導入しながら、冷媒連絡管6、7の他端から残留ガスとともに放出する動作である。尚、ここでは、冷媒連絡管6、7と利用ユニット5a、5b、5cとが連通した状態でパージ動作を行うものとする。
上記のように、パージ動作が完了した後、冷媒連絡管6、7に残留した水分を除去するために、水分捕捉動作を行う。ここで、水分捕捉動作は、冷媒回路10を暖房サイクルで動作させることによって冷媒連絡管6、7内に作動冷媒を流し、冷媒連絡管6、7に残留した水分を、液冷媒連絡管6の熱源ユニット2側の端部の近傍において捕捉する動作である。
本実施形態にかかる残留成分除去方法(パージ動作及び水分捕捉動作)及び空気調和装置1には、以下のような特徴がある。
この残留成分除去方法及び空気調和装置1では、作動冷媒として、低GWPで不活性な冷媒という、空気調和装置1内から放出されたとしても環境に悪影響を及ぼすおそれが非常に少ないものを使用している。このため、上記のパージ動作によって、冷媒連絡管6、7から真空引きを行うことなく、冷媒連絡管6、7から残留ガスを放出することができ、これにより、現地施工の省力化を図ることができる。また、パージ動作では、後述のチャージアンドベント動作(第2実施形態)に比べて、作動冷媒の使用量や作業時間が少なく済むという利点がある。
この残留成分除去方法及び空気調和装置1では、パージ動作において、冷媒連絡管6、7の他端(ここでは、ガス冷媒連絡管7)から遠い側の利用ユニット(ここでは、利用ユニット5a)から順に利用側膨張弁を開ける利用ユニットを変更するようにしている。このため、冷媒連絡管6、7の他端から遠い側の部分の残留ガスの放出を促進することができ、これにより、冷媒連絡管6、7によどみ部分が生じにくくすることができる。
この残留成分除去方法及び空気調和装置1では、パージ動作の完了の検知を、冷媒連絡管6、7の他端から残留ガスとともに放出される作動冷媒の減圧前後の温度差に基づいて行うようにしているため、パージ動作における残留ガスの放出完了を確実に検知することができる。特に、ここでは、作動流体として二酸化炭素を使用していることから、減圧前後の温度差が、残留ガスの主成分である空気の温度差に比べて非常に大きくなるため、残留ガスの放出完了をより明確に検知することができる。
この残留成分除去方法及び空気調和装置1では、作動冷媒を熱源ユニット2から導入するようにしているため、冷媒ボンベの接続作業を行うことなく、パージ動作を行うことができ、これにより、現地施工の省力化に寄与することができる。
この残留成分除去方法及び空気調和装置1では、パージ動作の後に、上記の水分捕捉動作を行っているため、冷媒連絡管6、7に残留した水分を熱源ユニット2に導入させることなく捕捉することができ、これにより、冷凍機油の劣化等を抑えることができる。また、ガス冷媒連絡管7に高温の作動冷媒を流すことができるため、ガス冷媒連絡管7に付着した水分が蒸発されやすくなり、ガス冷媒連絡管に付着した水分の脱離を促進することができる。
この残留成分除去方法及び空気調和装置1では、水分捕捉動作において、利用側ファン53a、53b、53cを停止又は低風量Lにしているため、利用側熱交換器52a、52b、52cの出口における作動冷媒の温度を高めて、液冷媒連絡管6に付着した水分が蒸発されやすくしているため、液冷媒連絡管6に付着した水分の脱離を促進することができる。
次に、図1、図2、図7、図8、図5、図6に基づいて、第2実施形態にかかる空気調和装置1の施工について説明する。ここで、図7は、本実施形態にかかる空気調和装置1の施工の手順を示すフローチャートである。図8は、チャージアンドベント動作の手順を示すフローチャートである。尚、チャージアンドベント動作や水分捕捉動作は、熱源ユニット2やリモコン等に設けられた残留ガス除去動作開始スイッチ(図示せず)や水分捕捉動作開始スイッチ(図示せず)からの指令を受けた制御部8が行う。
まず、新設の利用ユニット5a、5b、5c及び熱源ユニット2を据え付け、液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7を設置し、利用ユニット5a、5b、5cと熱源ユニット2とを冷媒連絡管6、7を介して接続することによって、冷媒回路10を構成する。尚、このステップS1は、第1実施形態のステップS1と同様であるため、ここでは説明を省略する。
上記のように、空気調和装置1の冷媒回路10を構成した後、冷媒連絡管6、7に残留した残留ガスを除去するために、チャージアンドベント動作を行う。ここで、チャージアンドベント動作とは、冷媒導入弁32を開けて冷媒連絡管6、7に導入し、所定の保持時間が経過した後に、冷媒放出弁35を開けて残留ガスとともに放出する動作である。尚、ここでは、冷媒連絡管6、7と利用ユニット5a、5b、5cとが連通した状態でチャージアンドベント動作を行うものとする。
上記のように、チャージアンドベント動作が完了した後、冷媒連絡管6、7に残留した水分を除去するために、水分捕捉動作を行う。尚、この水分捕捉動作は、第1実施形態の水分捕捉動作と同様であるため、ここでは説明を省略する。
本実施形態にかかる残留成分除去方法(チャージアンドベント動作及び水分捕捉動作)及び空気調和装置1には、以下のような特徴がある。
この残留成分除去方法及び空気調和装置1では、作動冷媒として、低GWPで不活性な冷媒という、空気調和装置1内から放出されたとしても環境に悪影響を及ぼすおそれが非常に少ないものを使用している。このため、上記のチャージアンドベント動作によって、冷媒連絡管6、7から真空引きを行うことなく、冷媒連絡管6、7から残留ガスを放出することができ、これにより、現地施工の省力化を図ることができる。また、チャージアンドベント動作では、上記のパージ動作(第1実施形態)に比べて、よどみ部分を生じにくく、利用側膨張弁51a、51b、51cの制御を行う必要がないという利点がある。
この残留成分除去方法及び空気調和装置1では、冷媒放出管36に逆止弁37が設けられているため、冷媒放出弁35を開けている際に、外部から冷媒連絡管6、7内に空気が逆流しないようにすることができる。特に、チャージアンドベント動作では、作動冷媒を放出する際に、冷媒連絡管6、7の圧力が大気圧近くまで低下するため、外部から冷媒連絡管6、7内に空気が逆流しやすいが、逆止弁37によって逆流しないようにすることができる。
この残留成分除去方法及び空気調和装置1では、作動冷媒を熱源ユニット2から導入するようにしているため、冷媒ボンベの接続作業を行うことなく、チャージアンドベント動作を行うことができ、これにより、現地施工の省力化に寄与することができる。
この残留成分除去方法及び空気調和装置1では、チャージアンドベント動作の後に、上記の水分捕捉動作を行っているため、第1実施形態と同様に、冷媒連絡管6、7に残留した水分を熱源ユニット2に導入させることなく捕捉することができ、これにより、冷凍機油の劣化等を抑えることができる。
次に、図1、図2、図9、図10、図5、図6に基づいて、第3実施形態にかかる空気調和装置1の施工について説明する。ここで、図9は、本実施形態にかかる空気調和装置1の施工の手順を示すフローチャートである。図10は、パージ/チャージアンドベント動作の手順を示すフローチャートである。尚、パージ/チャージアンドベント動作や水分捕捉動作は、熱源ユニット2やリモコン等に設けられた残留ガス除去動作開始スイッチ(図示せず)や水分捕捉動作開始スイッチ(図示せず)からの指令を受けた制御部8が行う。
まず、新設の利用ユニット5a、5b、5c及び熱源ユニット2を据え付け、液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7を設置し、利用ユニット5a、5b、5cと熱源ユニット2とを冷媒連絡管6、7を介して接続することによって、冷媒回路10を構成する。尚、このステップS1は、第1実施形態のステップS1と同様であるため、ここでは説明を省略する。
上記のように、空気調和装置1の冷媒回路10を構成した後、冷媒連絡管6、7に残留した残留ガスを除去するために、パージ/チャージアンドベント動作を行う。ここで、パージ/チャージアンドベント動作とは、第1実施形態と同様のパージ動作を行った後に、第2実施形態と同様のチャージアンドベント動作を行うものである。尚、パージ/チャージアンドベント動作は、パージ動作の後にチャージアンドベント動作を行う点を除いては、第1実施形態のパージ動作及び第2実施形態のチャージアンドベント動作と基本的に同じであるため、ここでは説明を省略する。
上記のように、パージ/チャージアンドベント動作が完了した後、冷媒連絡管6、7に残留した水分を除去するために、水分捕捉動作を行う。この水分捕捉動作は、第1実施形態の水分捕捉動作と同様であるため、ここでは説明を省略する。
本実施形態にかかる残留成分除去方法(パージ/チャージアンドベント動作及び水分捕捉動作)及び空気調和装置1には、以下のような特徴がある。
この残留成分除去方法及び空気調和装置1では、作動冷媒として、低GWPで不活性な冷媒という、空気調和装置1内から放出されたとしても環境に悪影響を及ぼすおそれが非常に少ないものを使用している。このため、上記のパージ/チャージアンドベント動作によって、冷媒連絡管6、7から真空引きを行うことなく、冷媒連絡管6、7から残留ガスを放出することができ、これにより、現地施工の省力化を図ることができる。
この残留成分除去方法及び空気調和装置1では、パージ動作の完了の検知を、冷媒連絡管6、7の他端から残留ガスとともに放出される作動冷媒の減圧前後の温度差に基づいて行うようにしているため、パージ動作における残留ガスの放出完了を確実に検知することができる。特に、ここでは、作動流体として二酸化炭素を使用していることから、減圧前後の温度差が、残留ガスの主成分である空気の温度差に比べて非常に大きくなるため、残留ガスの放出完了をより明確に検知することができる。
この残留成分除去方法及び空気調和装置1では、作動冷媒を熱源ユニット2から導入するようにしているため、冷媒ボンベの接続作業を行うことなく、パージ/チャージアンドベント動作を行うことができ、これにより、現地施工の省力化に寄与することができる。
この残留成分除去方法及び空気調和装置1では、パージ/チャージアンドベント動作の後に、上記の水分捕捉動作を行っているため、第1実施形態と同様に、冷媒連絡管6、7に残留した水分を熱源ユニット2に導入させることなく捕捉することができ、これにより、冷凍機油の劣化等を抑えることができる。
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、上記の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
冷媒回路の構成は、上記の実施形態のものに限定されない。また、利用ユニットの接続台数は、上記の実施形態のものに限定されない。
水分捕捉動作が不要の場合には、ドライヤを削除してもよい。また、ドライヤを削除する場合、冷媒導入弁及び冷媒導入管をガス側閉鎖弁側(すなわち、ガス冷媒連絡管側)に設けて、冷媒放出弁及び冷媒放出管を液側閉鎖弁側(すなわち、液冷媒連絡管側)に設けてもよい。
熱源ユニットから作動冷媒を冷媒連絡管に導入するのではなく、冷媒ボンベから作動冷媒を冷媒連絡管に導入してもよい。但し、この場合には、冷媒導入弁にサービスポートを設けたり、冷媒導入管に、冷媒ボンベを接続するための充填用ポートを設ける必要がある。
上記のチャージアンドベント動作では、冷媒導入の完了や冷媒放出の完了を時間によって判定しているが、圧力によって行うようにしてもよい。この場合には、冷媒導入管や冷媒放出管に圧力センサを設ける必要がある。
上記のパージ動作では、パージ動作の完了の検知を減圧前後の温度差に基づいて行うにあたり、放出減圧機構を設けているが、冷媒放出弁が放出減圧機構を兼ねるようにしてもよい。また、上記のパージ動作では、放出減圧機構の上流側及び下流側の両方に温度センサを設けて温度差を得るようにしているが、放出減圧機構の上流側の温度が概ね安定しているものとみなして、下流側の温度のみ(実質的には、下流側の温度を温度差に相当するものとみなす)で判定してもよい。この場合には、上流側温度センサが不要になる。
2 熱源ユニット
5a、5b、5c 利用ユニット
6、7 冷媒連絡管
8 制御部
10 冷媒回路
26 液側閉鎖弁
29 ガス側閉鎖弁
32 冷媒導入弁
33 冷媒導入管
34 ドライヤ
35 冷媒放出弁
38 放出側減圧機構
51a、51b、51c 利用側膨張弁
52a、52b、52c 利用側熱交換器
53a、53b、53c 利用側ファン
Claims (7)
- 現地施工時に熱源ユニット(2)と利用ユニット(5a、5b、5c)とが冷媒連絡管(6、7)を介して接続されることによって冷媒回路(10)を構成する空気調和装置であって、
前記熱源ユニットに設けられており、前記冷媒連絡管に接続される液側閉鎖弁(26)及びガス側閉鎖弁(29)と、
前記液側閉鎖弁及び前記ガス側閉鎖弁の一方の近傍に設けられており、前記冷媒連絡管にガスを導入するための冷媒導入弁(32)と、
前記液側閉鎖弁及び前記ガス側閉鎖弁の他方の近傍に設けられており、前記冷媒連絡管からガスを放出するための冷媒放出弁(35)と、
前記冷媒導入弁及び前記冷媒放出弁を制御する制御部(8)とを備え、
前記制御部は、前記冷媒回路における冷凍サイクルを行う作動冷媒として使用される二酸化炭素を、前記冷媒導入弁を開けて前記冷媒連絡管に導入し、所定の保持時間が経過した後に、前記冷媒放出弁を開けて前記冷媒連絡管に残留した残留ガスとともに放出するチャージアンドベント動作、及び/又は、前記冷媒回路における冷凍サイクルを行う作動冷媒として使用される二酸化炭素を、前記冷媒導入弁を開けて前記冷媒連絡管の一端から導入しながら、前記冷媒放出弁を開けて前記冷媒連絡管の他端から前記残留ガスとともに放出するパージ動作を行うものであり、
前記熱源ユニットには、前記作動冷媒が予め封入されており、
前記冷媒導入弁は、前記液側閉鎖弁及び前記ガス側閉鎖弁の一方をバイパスする冷媒導入管に設けられており、
前記制御部は、前記チャージアンドベント動作、及び/又は、前記パージ動作において、前記冷媒導入弁を開けて、前記作動冷媒を前記熱源ユニットから前記冷媒連絡管に導入する、
空気調和装置(1)。 - 前記制御部(8)は、前記パージ動作を行った後に、前記チャージアンドベント動作を行う、請求項1に記載の空気調和装置(1)。
- 前記利用ユニット(5a、5b、5c)は、前記冷媒連絡管(6、7)に並列に複数接続されており、
前記各利用ユニットは、利用側膨張弁(51a、51b、51c)を有しており、
前記制御部(8)は、前記パージ動作において、前記冷媒連絡管の他端から遠い側の利用ユニットから順に前記利用側膨張弁を開ける利用ユニットを変更する、
請求項1又は2に記載の空気調和装置(1)。 - 前記液側閉鎖弁(26)及び前記ガス側閉鎖弁(29)の他方の近傍には、前記冷媒連絡管(6、7)の他端から前記残留ガスとともに放出される冷媒を減圧する放出側減圧機構(38)が設けられており、
前記制御部(8)は、前記放出側減圧機構の前後の前記残留ガスとともに放出される冷媒の温度差に基づいて、前記パージ動作の完了を検知する、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の空気調和装置(1)。 - 前記冷媒連絡管(6、7)は、前記液側閉鎖弁(26)に接続されており前記冷媒回路(10)における冷凍サイクル中に液状態の前記作動冷媒が流れる液冷媒連絡管と、前記ガス側閉鎖弁(29)に接続されており前記冷媒回路における冷凍サイクル中にガス状態の前記作動冷媒が流れるガス冷媒連絡管とを有しており、
前記冷媒導入管(33)には、前記冷媒導入弁(32)に直列にドライヤ(34)が設けられており、
前記制御部(8)は、前記チャージアンドベント動作、及び/又は、前記パージ動作の後に、前記冷媒導入弁を開けた状態で前記冷媒回路を暖房サイクルで動作させることによって前記冷媒連絡管内に前記作動冷媒を流し、前記冷媒連絡管に残留した水分を、前記ドライヤよって捕捉する水分捕捉動作を行う、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の空気調和装置(1)。 - 前記利用ユニット(5a、5b、5c)は、利用側熱交換器(52a、52b、52c)と利用側ファン(53a、53b、53c)とを有しており、
前記制御部(8)は、前記利用側ファンを停止又は低風量にした状態で、前記水分捕捉動作を行う、
請求項5に記載の空気調和装置(1)。 - 前記利用ユニット(5a、5b、5c)は、利用側熱交換器(52a、52b、52c)と利用側ファン(53a、53b、53c)とを有しており、
前記制御部(8)は、前記利用側ファンを高風量にした状態で、前記水分捕捉動作を行う、
請求項5に記載の空気調和装置(1)。
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