JP7034250B2 - 空気調和機 - Google Patents
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Description
また、本発明の空気調和機は、流入する熱媒体の流量を調整して前記熱媒体を流出させる熱媒体流量調整弁と、前記熱媒体の流入側が前記熱媒体流量調整弁の流出側に接続され、前記熱媒体と空気との間で熱交換を行う熱交換器とを有する複数の室内機と、複数の前記室内機それぞれの前記熱交換器に要求される能力に応じて前記熱媒体流量調整弁の開度を制御する制御装置とを備え、複数の前記室内機が直列に接続され、前記制御装置は、複数の前記室内機それぞれの前記熱交換器の能力のうち、最も高い能力を有する熱交換器を代表熱交換器として決定し、前記代表熱交換器の能力と他の熱交換器の能力との能力比率に応じて、複数の前記熱媒体流量調整弁の開度を調整する弁開度決定部を有するものである。
また、本発明の空気調和機は、流入する熱媒体の流量を調整して前記熱媒体を流出させる熱媒体流量調整弁と、前記熱媒体の流入側が前記熱媒体流量調整弁の流出側に接続され、前記熱媒体と空気との間で熱交換を行う熱交換器と、前記熱交換器に流入する前記熱媒体の入口温度を検出する入口温度センサと、前記熱交換器から流出する前記熱媒体の出口温度を検出する出口温度センサと、前記熱交換器に吸い込まれる空気の吸込空気温度を検出する吸込温度センサとを有する複数の室内機と、複数の前記室内機それぞれの前記熱交換器に要求される能力に応じて前記熱媒体流量調整弁の開度を制御する制御装置とを備え、複数の前記室内機が直列に接続され、前記制御装置は、前記入口温度、前記出口温度および前記吸込空気温度に基づき、複数の前記熱交換器それぞれの能力を算出する能力算出部を有するものである。
また、本発明の空気調和機は、流入する熱媒体の流量を調整して前記熱媒体を流出させる熱媒体流量調整弁と、前記熱媒体の流入側が前記熱媒体流量調整弁の流出側に接続され、前記熱媒体と空気との間で熱交換を行う熱交換器とを有する室内機を複数備え、複数の前記室内機が直列に接続され、直列に接続された複数の前記室内機の系統が複数設けられ、複数の前記系統が並列に接続されているものである。
また、本発明の空気調和機は、流入する熱媒体の流量を調整して前記熱媒体を流出させる熱媒体流量調整弁と、前記熱媒体の流入側が前記熱媒体流量調整弁の流出側に接続され、前記熱媒体と空気との間で熱交換を行う熱交換器とを有する複数の室内機と、冷媒を循環させて冷熱または温熱を生成する室外機と、前記冷媒と前記熱媒体との間で熱交換を行う中間熱交換器を有する中継装置とを備え、複数の前記室内機が直列に接続されるものである。
以下、本発明の実施の形態1に係る空気調和機について説明する。図1は、本実施の形態1に係る空気調和機100の構成の一例を示す概略図である。図1に示すように、空気調和機100は、室外機1、複数の室内機2a~2cおよび中継装置3で構成されている。室外機1と中継装置3とが冷媒配管10で接続されることにより、冷媒回路が形成される。複数の室内機2a~2cと中継装置3とが熱媒体配管20で接続されることにより、熱媒体回路が形成される。また、複数の室内機2a~2cは、直列に接続されている。
(室外機1)
室外機1は、圧縮機11、冷媒流路切替装置12、熱源側熱交換器13およびアキュムレータ14を備えている。圧縮機11は、低温低圧の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮し、高温高圧の冷媒を吐出する。圧縮機11は、例えば、運転周波数を変化させることにより、単位時間あたりの送出量である容量が制御されるインバータ圧縮機等からなる。圧縮機11の運転周波数は、後述する中継装置3に設けられる制御装置4によって制御される。
図2は、図1の室内機2a~2cの構成の一例を示す概略図である。図2に示すように、複数の室内機2a~2cのそれぞれは、ファンコイルユニット(以下、「FCU(Fan Coil Unit)」と称する)21および熱媒体流量調整弁22を備えている。
図1の中継装置3は、膨張弁31、中間熱交換器32、ポンプ33および制御装置4を備えている。膨張弁31は、冷媒を膨張させる。膨張弁31は、例えば、電子式膨張弁等の開度の制御が可能な弁で構成される。膨張弁31の開度は、制御装置4によって制御される。
制御装置4は、空気調和機100における各利用側熱交換器121前後の温度およびポンプ33前後の熱媒体の圧力等の各部から受け取る各種情報に基づき、室外機1、室内機2a~2cおよび中継装置3を含む空気調和機100全体の動作を制御する。具体的には、制御装置4は、圧縮機11の運転周波数、ポンプ33の駆動、熱媒体流量調整弁22の開度および膨張弁31の開度等を制御する。特に、本実施の形態1において、制御装置4は、各FCU21の能力に基づき、ポンプ33の駆動および熱媒体流量調整弁22の開度を制御する。
図4は、図1の熱媒体流量調整弁22の構造の一例を示す上面断面図である。図4に示すように、熱媒体流量調整弁22は、中空円柱状の本体22dを有し、本体22dの上面または底面の中心部に、熱媒体が流入する流入口22aが形成されている。また、熱媒体流量調整弁22の本体22dの側面には、熱媒体が流出する第1の流出口22bおよび第2の流出口22cが形成されている。
次に、上記構成を有する空気調和機100の動作について説明する。ここでは、熱媒体回路を循環する熱媒体としての水の流れと、室内機2a~2cにおける流量調整処理について説明する。
図11は、熱媒体の流れについて説明するための概略図である。図11において、空気調和機100は、3つの室内機2が直列接続された場合の回路構成例を示す。なお、以下の説明では、直列に接続された複数の室内機2のグループを「系統」と称する。すなわち、図11に示す空気調和機100は、直列に接続された複数の室内機2a~2cからなる系統#1が中継装置3に対して並列に接続されて構成されている。
各室内機2a~2cのFCU21に流入する水の流量を調整する流量調整処理について説明する。FCU21に対して必要なFCU能力以上の空調能力となる水量の水を流した場合、水が有する熱を利用しきれず、FCU21を通過した後の水に熱が残存する。そのため、搬送動力に対する熱の利用効率が低下する。
FCU能力=FCU設定能力×(出入口温度差/設定出入口温度差)
×(水空気温度差/設定水空気温度差)
・・・(1)
次に、本発明の実施の形態2に係る空気調和機について説明する。本実施の形態2では、直列に接続された室内機2a~2cからなる系統#1と、直列に接続された複数の室内機2d~2fからなる系統#2とが並列に接続される点で、実施の形態1と相違する。なお、以下の説明において、実施の形態1と共通する構成には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
図15は、本実施の形態2に係る空気調和機200の構成の一例を示す概略図である。図15に示すように、空気調和機200は、室外機1、複数の室内機2a~2fおよび中継装置3で構成されている。室外機1と中継装置3とが冷媒配管10で接続されることにより、冷媒回路が形成される。複数の室内機2a~2fと中継装置3とが熱媒体配管20で接続されることにより、熱媒体回路が形成される。また、室内機2a~2cが直列に接続されて系統#1が構成されるとともに、室内機2d~2fが直列に接続されて系統#2が構成されている。そして、系統#1の室内機2a~2cと系統#2の室内機2d~2fとが並列に接続されている。
次に、上記構成を有する空気調和機200の動作について説明する。ここでは、熱媒体回路を循環する熱媒体としての水の流れについて説明する。なお、室内機2a~2fにおける流量調整処理については、実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
図15において、空気調和機200は、室内機2a~2cが直列接続された系統#1と、室内機2d~2fが直列接続された系統#2とが中継装置3に対して並列に接続された場合の回路構成例を示す。
次に、本発明の実施の形態3に係る空気調和機について説明する。本実施の形態3では、直列に接続された室内機2a~2cの系統#1と、直列に接続された複数の室内機2d~2fの系統#2と、直列に接続された複数の室内機2g~2iの系統#3とが並列に接続される点で、実施の形態1および2と相違する。なお、以下の説明において、実施の形態1および2と共通する構成には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
図16は、本実施の形態3に係る空気調和機300の構成の一例を示す概略図である。図16に示すように、空気調和機300は、室外機1、複数の室内機2a~2iおよび中継装置3で構成されている。室外機1と中継装置3とが冷媒配管10で接続されることにより、冷媒回路が形成される。複数の室内機2a~2iと中継装置3とが熱媒体配管20で接続されることにより、熱媒体回路が形成される。また、室内機2a~2cが直列に接続されて系統#1が構成されるとともに、室内機2d~2fが直列に接続されて系統#2が構成され、室内機2g~2iが直列に接続されて系統#3が構成されている。そして、系統#1の室内機2a~2cと系統#2の室内機2d~2fと系統#3の室内機2g~2iとが並列に接続されている。
次に、上記構成を有する空気調和機300の動作について説明する。ここでは、熱媒体回路を循環する熱媒体としての水の流れと、各系統#1~#3に対する水の流量制御について説明する。
図16において、空気調和機300は、室内機2a~2cが直列接続された系統#1と、室内機2d~2fが直列接続された系統#2と、室内機2g~2iが直列接続された系統#3とが中継装置3に対して並列に接続された場合の回路構成例を示す。
次に、各系統#1~#3に対する水の流量制御について説明する。ここでは、各系統#1~#3における代表FCUのFCU能力が異なる場合の水の流量制御について説明する。図17~図20は、系統#1~#3毎に代表FCUのFCU能力が異なる場合の熱媒体流量調整弁22の開度を示す概略図である。図17~図20において、太線で示すFCU21が各系統#1~#3における代表FCUである。
次に、本発明の実施の形態4に係る空気調和機について説明する。本実施の形態4では、各室内機2a~2iに対して室内側制御装置を設ける点で、実施の形態1~3と相違する。なお、以下の説明において、実施の形態1~3と共通する構成には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
図21は、本実施の形態4に係る空気調和機400の構成の一例を示す概略図である。図21に示すように、空気調和機400は、室外機1、複数の室内機2a~2iおよび中継装置3で構成されている。室外機1と中継装置3とが冷媒配管10で接続されることにより、冷媒回路が形成される。複数の室内機2a~2iと中継装置3とが熱媒体配管20で接続されることにより、熱媒体回路が形成される。また、室内機2a~2cが直列に接続されて系統#1が構成されるとともに、室内機2d~2fが直列に接続されて系統#2が構成され、室内機2g~2iが直列に接続されて系統#3が構成されている。そして、系統#1の室内機2a~2cと系統#2の室内機2d~2fと系統#3の室内機2g~2iとが並列に接続されている。
次に、本発明の実施の形態5に係る空気調和機について説明する。本実施の形態5では、室内機2a~2iが停止状態から運転を開始した際の立ち上がりの能力不足を抑制するように、熱媒体流量調整弁22の開度が制御される。なお、以下の説明において、実施の形態1と共通する構成には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
Claims (37)
- 熱媒体が流入する流入口と、前記熱媒体の流量を調整して前記熱媒体を流出させる複数の流出口とを有する熱媒体流量調整弁と、
前記熱媒体の流入側が前記熱媒体流量調整弁の一方の流出側に接続され、前記熱媒体と空気との間で熱交換を行う熱交換器と
を有する室内機を複数備え、
複数の前記室内機が直列に接続され、
前記室内機は、
前記熱媒体流量調整弁の他方の前記流出口が前記熱交換器の前記熱媒体の流出側に接続されて形成されたバイパス配管をさらに有し、
前記バイパス配管は、
前記室内機の外部を経由して形成されている
空気調和機。 - 複数の前記室内機それぞれの前記熱交換器に要求される能力に応じて前記熱媒体流量調整弁の開度を制御する制御装置をさらに備える
請求項1に記載の空気調和機。 - 前記制御装置は、
複数の前記室内機それぞれの前記熱交換器の能力のうち、最も高い能力を有する熱交換器を代表熱交換器として決定し、前記代表熱交換器の能力と他の熱交換器の能力との能力比率に応じて、複数の前記熱媒体流量調整弁の開度を調整する弁開度決定部を有する
請求項2に記載の空気調和機。 - 前記室内機は、
前記熱交換器に流入する前記熱媒体の入口温度を検出する入口温度センサと、
前記熱交換器から流出する前記熱媒体の出口温度を検出する出口温度センサと、
前記熱交換器に吸い込まれる空気の吸込空気温度を検出する吸込温度センサと
をさらに有し、
前記制御装置は、
前記入口温度、前記出口温度および前記吸込空気温度に基づき、複数の前記熱交換器それぞれの能力を算出する能力算出部をさらに有する
請求項2または3に記載の空気調和機。 - 直列に接続された複数の前記室内機の系統が複数設けられ、
複数の前記系統が並列に接続されている
請求項1~4のいずれか一項に記載の空気調和機。 - 前記弁開度決定部は、
それぞれの前記系統における前記代表熱交換器に接続された熱媒体流量調整弁の開度を全開とし、
前記他の熱交換器に接続された熱媒体流量調整弁の開度を、前記能力比率に基づき決定する
請求項3に従属する請求項5に記載の空気調和機。 - それぞれの前記系統の最前段に絞り装置がそれぞれ設けられ、
前記制御装置は、
それぞれの前記系統における前記代表熱交換器の能力比率に応じて、それぞれの前記系統の絞り装置の開度を決定する
請求項6に記載の空気調和機。 - 前記弁開度決定部は、
それぞれの前記系統における前記代表熱交換器のうち、最も高い能力を有する代表熱交換器に接続された熱媒体流量調整弁の開度を全開とし、
他の前記代表熱交換器に接続された熱媒体流量調整弁の開度を、前記能力比率に基づき決定する
請求項3に従属する請求項5に記載の空気調和機。 - 前記弁開度決定部は、
他方の前記流出口と前記他の代表熱交換器の前記熱媒体の流出側とが連通するように、前記他の代表熱交換器に対応する熱媒体流量調整弁の開度を決定する
請求項8に記載の空気調和機。 - 前記弁開度決定部は、
複数の前記室内機が全て停止している場合に、他方の前記流出口と前記熱交換器の前記熱媒体の流出側とが連通するように、すべての前記熱媒体流量調整弁の開度を決定する
請求項3に記載の空気調和機。 - 複数の前記室内機は、
前記熱交換器に対して空気を供給するファンをさらに有する
請求項1~10のいずれか一項に記載の空気調和機。 - 冷媒を循環させて冷熱または温熱を生成する室外機と、
前記冷媒と前記熱媒体との間で熱交換を行う中間熱交換器を有する中継装置と
をさらに備える
請求項1~11のいずれか一項に記載の空気調和機。 - 流入する熱媒体の流量を調整して前記熱媒体を流出させる熱媒体流量調整弁と、
前記熱媒体の流入側が前記熱媒体流量調整弁の流出側に接続され、前記熱媒体と空気との間で熱交換を行う熱交換器と
を有する複数の室内機と、
複数の前記室内機それぞれの前記熱交換器に要求される能力に応じて前記熱媒体流量調整弁の開度を制御する制御装置と
を備え、
複数の前記室内機が直列に接続され、
前記制御装置は、
複数の前記室内機それぞれの前記熱交換器の能力のうち、最も高い能力を有する熱交換器を代表熱交換器として決定し、前記代表熱交換器の能力と他の熱交換器の能力との能力比率に応じて、複数の前記熱媒体流量調整弁の開度を調整する弁開度決定部を有する
空気調和機。 - 前記熱媒体流量調整弁は、
前記熱媒体が流入する流入口と、前記熱媒体の流量を調整して前記熱媒体を流出させる複数の流出口とを有し、
前記熱交換器は、
前記熱媒体の流入側が前記熱媒体流量調整弁の一方の前記流出口に接続され、
前記室内機は、
前記熱媒体流量調整弁の他方の前記流出口が前記熱交換器の前記熱媒体の流出側に接続されて形成されたバイパス配管をさらに有する
請求項13に記載の空気調和機。 - 前記室内機は、
前記熱交換器に流入する前記熱媒体の入口温度を検出する入口温度センサと、
前記熱交換器から流出する前記熱媒体の出口温度を検出する出口温度センサと、
前記熱交換器に吸い込まれる空気の吸込空気温度を検出する吸込温度センサと
をさらに有し、
前記制御装置は、
前記入口温度、前記出口温度および前記吸込空気温度に基づき、複数の前記熱交換器それぞれの能力を算出する能力算出部をさらに有する
請求項13に記載の空気調和機。 - 直列に接続された複数の前記室内機の系統が複数設けられ、
複数の前記系統が並列に接続されている
請求項13~15のいずれか一項に記載の空気調和機。 - 前記弁開度決定部は、
それぞれの前記系統における前記代表熱交換器に接続された熱媒体流量調整弁の開度を全開とし、
前記他の熱交換器に接続された熱媒体流量調整弁の開度を、前記能力比率に基づき決定する
請求項16に記載の空気調和機。 - それぞれの前記系統の最前段に絞り装置がそれぞれ設けられ、
前記制御装置は、
それぞれの前記系統における前記代表熱交換器の能力比率に応じて、それぞれの前記系統の絞り装置の開度を決定する
請求項17に記載の空気調和機。 - 前記弁開度決定部は、
それぞれの前記系統における前記代表熱交換器のうち、最も高い能力を有する代表熱交換器に接続された熱媒体流量調整弁の開度を全開とし、
他の前記代表熱交換器に接続された熱媒体流量調整弁の開度を、前記能力比率に基づき決定する
請求項16に記載の空気調和機。 - 前記弁開度決定部は、
他方の前記流出口と前記他の代表熱交換器の前記熱媒体の流出側とが連通するように、前記他の代表熱交換器に対応する熱媒体流量調整弁の開度を決定する
請求項14に従属する請求項16に従属する請求項19に記載の空気調和機。 - 前記弁開度決定部は、
複数の前記室内機が全て停止している場合に、他方の前記流出口と前記熱交換器の前記熱媒体の流出側とが連通するように、すべての前記熱媒体流量調整弁の開度を決定する
請求項14に記載の空気調和機。 - 複数の前記室内機は、
前記熱交換器に対して空気を供給するファンをさらに有する
請求項13~21のいずれか一項に記載の空気調和機。 - 冷媒を循環させて冷熱または温熱を生成する室外機と、
前記冷媒と前記熱媒体との間で熱交換を行う中間熱交換器を有する中継装置と
をさらに備える
請求項13~22のいずれか一項に記載の空気調和機。 - 流入する熱媒体の流量を調整して前記熱媒体を流出させる熱媒体流量調整弁と、
前記熱媒体の流入側が前記熱媒体流量調整弁の流出側に接続され、前記熱媒体と空気との間で熱交換を行う熱交換器と、
前記熱交換器に流入する前記熱媒体の入口温度を検出する入口温度センサと、
前記熱交換器から流出する前記熱媒体の出口温度を検出する出口温度センサと、
前記熱交換器に吸い込まれる空気の吸込空気温度を検出する吸込温度センサと
を有する複数の室内機と、
複数の前記室内機それぞれの前記熱交換器に要求される能力に応じて前記熱媒体流量調整弁の開度を制御する制御装置と
を備え、
複数の前記室内機が直列に接続され、
前記制御装置は、
前記入口温度、前記出口温度および前記吸込空気温度に基づき、複数の前記熱交換器それぞれの能力を算出する能力算出部を有する
空気調和機。 - 前記熱媒体流量調整弁は、
前記熱媒体が流入する流入口と、前記熱媒体の流量を調整して前記熱媒体を流出させる複数の流出口とを有し、
前記熱交換器は、
前記熱媒体の流入側が前記熱媒体流量調整弁の一方の前記流出口に接続され、
前記室内機は、
前記熱媒体流量調整弁の他方の前記流出口が前記熱交換器の前記熱媒体の流出側に接続されて形成されたバイパス配管をさらに有する
請求項24に記載の空気調和機。 - 直列に接続された複数の前記室内機の系統が複数設けられ、
複数の前記系統が並列に接続されている
請求項24または25に記載の空気調和機。 - 複数の前記室内機は、
前記熱交換器に対して空気を供給するファンをさらに有する
請求項24~26のいずれか一項に記載の空気調和機。 - 冷媒を循環させて冷熱または温熱を生成する室外機と、
前記冷媒と前記熱媒体との間で熱交換を行う中間熱交換器を有する中継装置と
をさらに備える
請求項24~27のいずれか一項に記載の空気調和機。 - 流入する熱媒体の流量を調整して前記熱媒体を流出させる熱媒体流量調整弁と、
前記熱媒体の流入側が前記熱媒体流量調整弁の流出側に接続され、前記熱媒体と空気との間で熱交換を行う熱交換器と
を有する室内機を複数備え、
複数の前記室内機が直列に接続され、
直列に接続された複数の前記室内機の系統が複数設けられ、
複数の前記系統が並列に接続されている
空気調和機。 - 前記熱媒体流量調整弁は、
前記熱媒体が流入する流入口と、前記熱媒体の流量を調整して前記熱媒体を流出させる複数の流出口とを有し、
前記熱交換器は、
前記熱媒体の流入側が前記熱媒体流量調整弁の一方の前記流出口に接続され、
前記室内機は、
前記熱媒体流量調整弁の他方の前記流出口が前記熱交換器の前記熱媒体の流出側に接続されて形成されたバイパス配管をさらに有する
請求項29に記載の空気調和機。 - 複数の前記室内機それぞれの前記熱交換器に要求される能力に応じて前記熱媒体流量調整弁の開度を制御する制御装置をさらに備える
請求項29または30に記載の空気調和機。 - 複数の前記室内機は、
前記熱交換器に対して空気を供給するファンをさらに有する
請求項29~31のいずれか一項に記載の空気調和機。 - 冷媒を循環させて冷熱または温熱を生成する室外機と、
前記冷媒と前記熱媒体との間で熱交換を行う中間熱交換器を有する中継装置と
をさらに備える
請求項29~32のいずれか一項に記載の空気調和機。 - 流入する熱媒体の流量を調整して前記熱媒体を流出させる熱媒体流量調整弁と、
前記熱媒体の流入側が前記熱媒体流量調整弁の流出側に接続され、前記熱媒体と空気との間で熱交換を行う熱交換器と
を有する複数の室内機と、
冷媒を循環させて冷熱または温熱を生成する室外機と、
前記冷媒と前記熱媒体との間で熱交換を行う中間熱交換器を有する中継装置と
を備え、
複数の前記室内機が直列に接続される
空気調和機。 - 前記熱媒体流量調整弁は、
前記熱媒体が流入する流入口と、前記熱媒体の流量を調整して前記熱媒体を流出させる複数の流出口とを有し、
前記熱交換器は、
前記熱媒体の流入側が前記熱媒体流量調整弁の一方の前記流出口に接続され、
前記室内機は、
前記熱媒体流量調整弁の他方の前記流出口が前記熱交換器の前記熱媒体の流出側に接続されて形成されたバイパス配管をさらに有する
請求項34に記載の空気調和機。 - 複数の前記室内機それぞれの前記熱交換器に要求される能力に応じて前記熱媒体流量調整弁の開度を制御する制御装置をさらに備える
請求項34または35に記載の空気調和機。 - 複数の前記室内機は、
前記熱交換器に対して空気を供給するファンをさらに有する
請求項34~36のいずれか一項に記載の空気調和機。
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