(57)【要約】【課題】室内機が冷房運転時に、冷媒が温水ユニットに流入することによる暖房循環水の凍結を予防する冷凍装置およびその制御方法を提供する。【解決手段】圧縮機３１、室外熱交換器３２、減圧装置３４及び冷媒対水熱交換器４を閉ループに接続し、冷媒対水熱交換器４に並列に室内熱交換器３８を接続し、冷媒対水熱交換器４に循環ポンプ９を介して端末６〜８を接続した冷凍装置１００において、冷媒対水熱交換器４に取り付けられた温度センサ１４〜１６と、室内熱交換器３８を蒸発器として運転させる場合に、前記温度センサ１４〜１６での検出温度が所定温度以下となったとき、循環ポンプ９を運転し、あるいは、圧縮機３１の運転を停止する制御手段５０とを設けたことを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、室外熱交換器、減圧装置及び冷媒対水熱交換器を閉ループに接続し、冷媒対水熱交換器に並列に室内熱交換器を接続し、冷媒対水熱交換器に循環ポンプを介して端末を接続した冷凍装置において、
冷媒対水熱交換器に取り付けられた温度センサと、室内熱交換器を蒸発器として運転させる場合に、前記温度センサでの検出温度が所定温度以下となったとき、循環ポンプを運転し、あるいは、圧縮機の運転を停止する制御手段とを設けたことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
前記温度センサは、冷媒側コイルに設けられた第１の温度センサと、水側コイルの出口側に設けられた第２の温度センサと、循環ポンプの吸込み側に設けられた第３の温度センサとを含み、前記制御手段は、前記第１乃至第３の温度センサでの検出温度のうち、少なくとも１つが、第１の温度以下となったとき、前記循環ポンプを運転することを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記制御手段は、第１の温度センサでの検出温度が、第１の温度よりも低い、第２の温度以下のとき、前記圧縮機の運転を停止することを特徴とする請求項２記載の冷凍装置。
【請求項４】
圧縮機、室外熱交換器、減圧装置及び冷媒対水熱交換器を閉ループに接続し、冷媒対水熱交換器に並列に室内熱交換器を接続し、冷媒対水熱交換器に循環ポンプを介して端末を接続した冷凍装置の制御方法において、
室内熱交換器を蒸発器として運転させる運転過程と、
この運転過程で、冷媒対水熱交換器の冷媒または水の温度が、所定温度以下となったとき、循環ポンプを運転し、あるいは、圧縮機の運転を停止する制御過程とを設けたことを特徴とする冷凍装置の制御方法。
【請求項５】
前記制御過程は、冷媒側コイルの冷媒温度、水側コイルの出口側での水温度、あるいは、循環ポンプの吸込み側での水温度のうち、少なくとも１つが、第１の温度以下となったとき、前記循環ポンプを運転することを特徴とする請求項４記載の冷凍装置の制御方法。
【請求項６】
前記制御過程は、冷媒側コイルの冷媒温度が、第１温度よりも低い、第２の温度以下のとき、前記圧縮機の運転を停止することを特徴とする請求項５記載の冷凍装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温水暖房を行う空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、夏季には、室外機から冷媒を室内機のみに供給し、この室内機で空調冷房を行い、冬季には、室外機から冷媒を室内機及び温水ユニットに供給し、この室内機で空調暖房を行うとともに、この温水ユニットで加熱された暖房循環水を循環ポンプにより複数の端末に供給して温水暖房を行う冷凍装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種のものでは、外気温または室温が所定温度以下となった場合、暖房循環水の凍結のおそれが発生する。この場合には、循環ポンプを動作させる等によって、暖房循環水の凍結を予防している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−８８６２８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の構成では、室内機が冷房運転中に、室外機と温水ユニットとを接続した冷媒管路中に設けられた弁が故障などした場合には、冷媒が温水ユニットに流入し、暖房循環水を凍結させるおそれがある。この場合には、外気温または室温が所定温度以上であったとしても、暖房循環水が凍結するという問題が生じる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、室内機が冷房運転中に、室外機と温水ユニットとを接続した冷媒管路中に設けられた弁が故障などした場合であっても、冷媒が温水ユニットに流入することによる暖房循環水の凍結を予防する冷凍装置およびその制御方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、圧縮機、室外熱交換器、減圧装置及び冷媒対水熱交換器を閉ループに接続し、冷媒対水熱交換器に並列に室内熱交換器を接続し、冷媒対水熱交換器に循環ポンプを介して端末を接続した冷凍装置において、冷媒対水熱交換器に取り付けられた温度センサと、室内熱交換器を蒸発器として運転させる場合に、前記温度センサでの検出温度が所定温度以下となったとき、循環ポンプを運転し、あるいは、圧縮機の運転を停止する制御手段とを設けたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のものにおいて、前記温度センサは、冷媒側コイルに設けられた第１の温度センサと、水側コイルの出口側に設けられた第２の温度センサと、循環ポンプの吸込み側に設けられた第３の温度センサとを含み、前記制御手段は、前記第１乃至第３の温度センサでの検出温度のうち、少なくとも１つが、第１の温度以下となったとき、前記循環ポンプを運転することを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項２記載のものにおいて、前記制御手段は、第１の温度センサでの検出温度が、第１の温度よりも低い、第２の温度以下のとき、前記圧縮機の運転を停止することを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、圧縮機、室外熱交換器、減圧装置及び冷媒対水熱交換器を閉ループに接続し、冷媒対水熱交換器に並列に室内熱交換器を接続し、冷媒対水熱交換器に循環ポンプを介して端末を接続した冷凍装置の制御方法において、室内熱交換器を蒸発器として運転させる運転過程と、この運転過程で、冷媒対水熱交換器の冷媒または水の温度が、所定温度以下となったとき、循環ポンプを運転し、あるいは、圧縮機の運転を停止する制御過程とを設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項４記載のものにおいて、前記制御過程は、冷媒側コイルの冷媒温度、水側コイルの出口側での水温度、あるいは、循環ポンプの吸込み側での水温度のうち、少なくとも１つが、第１の温度以下となったとき、前記循環ポンプを運転することを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の発明は、請求項５記載のものにおいて、前記制御過程は、冷媒側コイルの冷媒温度が、第１温度よりも低い、第２の温度以下のとき、前記圧縮機の運転を停止することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態にかかる冷凍装置１００の全体構成を示す系統図である。冷凍装置１００は、図１に示すように、大別して、室外機１と、室内機２と、温水ユニット３とを備えている。室内機２及び温水ユニット３は、室外機１の冷媒回路の配管接続部Ｔ１及びＴ２にて、室外機１に接続されており、温水ユニット３は、室内機２に並列に接続されている。
【００１４】
室外機１は、主に屋外に設置され、外気から熱を汲み取り、あるいは外気に熱を放出するものである。この室外機１は圧縮機３１を備え、この圧縮機３１の吐出側には四方弁３２、室外熱交換器３３、減圧装置３４が順次接続され、並列に設けられた、電動弁３６，３７を介して、上記配管接続部Ｔ２へと接続されている。また、四方弁３２を介して、上記配管接続部Ｔ１へと接続されている。圧縮機３１の吸込み側にはアキュムレータ３５が接続されている。
【００１５】
室内機２は、空気調和対象となる室内に設置され、室外機１から供給される冷媒と熱交換して、この室内に温風または冷風を送風するものである。この室内機２は、室内熱交換器３８などを備え、この室内熱交換器３８は、上記配管接続部Ｔ１及びＴ２に接続されている。
【００１６】
温水ユニット３は、室外機１を熱源とするものであり、室外機１から供給される冷媒と暖房循環水（水）との熱交換を行うものである。この温水ユニット３は、冷媒側コイル４Ａと水側コイル４Ｂとを有する冷媒対水熱交換器４を備える。この冷媒側コイル４Ａは、上記配管接続部Ｔ１及びＴ２に接続されている。水側コイル４Ｂの入口側には、循環ポンプ９及び貯湯タンク１０が接続され、水側コイル４Ｂの出口側には、熱動弁１１，１２，１３を介して暖房端末６，７，８が並列接続されている。
【００１７】
水側コイル４Ｂにて加熱された暖房循環水は、熱動弁１１〜１３を経て、各暖房端末６〜８に供給され、ここで冷却された後、貯湯タンク１０、循環ポンプ９を経て、水側コイル４Ｂに流入し、ここで再び加熱される。
【００１８】
冷媒対水熱交換器４は、第１の温度センサ１４と、第２の温度センサ１５と、第３の温度センサ１６とを備える。第１の温度センサ１４は、冷媒対水熱交換器４の冷媒側コイル４Ａの入口側に設けられ、この冷媒側コイル４Ａを流れる冷媒温度を検出する。第２の温度センサ１５は、冷媒対水熱交換器４の水側コイル４Ｂの出口側に設けられ、この水側コイル４Ｂにて高温に昇温された暖房循環水の温度を検出する。第３の温度センサは、冷媒対水熱交換器４の循環ポンプ９の吸込み側に設けられ、暖房端末６〜８にて冷却された暖房循環水の温度を検出する。
【００１９】
温水ユニット３には、冷凍装置１００全体を制御するコントローラ５０（制御手段）が設けられている。このコントローラ５０は、第１〜第３の温度センサ１４〜１６によって検出された温度等が入力され、循環ポンプ９、圧縮機３１、四方弁３２、減圧装置３４、電動弁３６及び電動弁３７等を制御する。
【００２０】
冷凍装置１００が、室内機２の冷房運転をする場合には、四方弁３２が実線位置に切り替わり、圧縮機３１から吐出された冷媒が、四方弁３２を介して、室外熱交換器３３に流入し、ここで凝縮した後に、減圧装置３４、電動弁３７を経て、室内機２の室内熱交換器３８に流入し、ここで蒸発して気化し、四方弁３２、アキュムレータ３５を経て圧縮機３１に戻される。ここで、室内機２を冷房運転中には、電動弁３６は全閉するように制御されているため、温水ユニット３の冷媒対水熱交換器４の冷媒側コイル４Ａに、冷媒が流入することはない。
【００２１】
また、室内機２もしくは温水ユニット３の暖房運転をする場合には、四方弁３２が破線位置に切り替わり、圧縮機３１から吐出された冷媒は、四方弁３２を経た後、室内機２及び温水ユニット３へと分流される。室内機２へと分流された冷媒は、室内機２の室内熱交換器３８へ流入し、ここで凝縮され、電動弁３７を経た後に、温水ユニット３から戻ってきた冷媒と合流し、減圧装置３４で減圧され、室外熱交換器３３に流入し、ここで蒸発して気化した後、四方弁３２、アキュムレータ３５を経て圧縮機３１に戻される。また、温水ユニット３へと分流された冷媒は、冷媒対水熱交換器４の冷媒側コイル４Ａへ流入し、ここで凝縮され、電動弁３６を経た後に、室内機２から戻ってきた冷媒と合流し、減圧装置３４で減圧され、室外熱交換器３３に流入し、ここで蒸発して気化した後、四方弁３２、アキュムレータ３５を経て圧縮機３１に戻される。
【００２２】
電動弁３６及び電動弁３７は、温水ユニット３及び室内機２にかかる暖房負荷に応じて、それぞれの弁開度を変化させ、温水ユニット３及び室内機２を流れる冷媒の量を調整している。
【００２３】
次に、本実施形態による、暖房循環水の凍結を予防する制御の動作について、図２を参照して説明する。図２は、室内機２が冷房運転中に動作する凍結予防運転の手順を示すフローチャートである。
【００２４】
室内機２が冷房運転中には、電動弁３６は全閉するように制御されているため、温水ユニット３に冷媒が流入することはない。従って、本来であれば、循環ポンプ９の運転も停止されている。
【００２５】
しかし、温水ユニット３の雰囲気温度が低下した場合や、電動弁３６が故障して、冷房運転時の冷媒が、温水ユニット３に流入した場合には、温水ユニット３内の暖房循環水が凍結するおそれがある。そのため、凍結予防運転が行われる。ここで、凍結予防運転とは、本来であれば停止中の循環ポンプ９を運転することをいい、この循環ポンプ９の運転に加え、室外機１の圧縮機３１の運転を強制的に停止することをも含む。
【００２６】
コントローラ５０は、冷凍装置１００が、凍結予防運転を行っているかどうかを判定する（ステップＳ１）。すなわち、循環ポンプ９が運転されているかどうかが判定される。
【００２７】
冷凍装置１００が凍結予防運転をしていない場合（ステップＳ１；Ｎｏ）には、暖房循環水の凍結のおそれがあるか否かを判断するために、温水ユニット３に設けられた、第１〜第３の温度センサ１４〜１６によって検出される温度のうち、少なくとも一つが、第１の温度（所定温度）以下であるかどうかを判定する（ステップＳ２）。第１の温度は、任意に設定することができ、本実施形態では、５℃に設定されている。
【００２８】
ステップＳ２の判定において、第１〜第３の温度センサ１４〜１６の検出する温度のうち、少なくとも一つが５℃以下となっている場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）には、温水ユニット３の雰囲気温度の低下が考えられる。この場合、このままでは、暖房循環水が凍結するおそれがあるため、循環ポンプ９を運転し（ステップＳ３）、冷媒対水熱交換器４内の暖房循環水を循環させて、暖房循環水の凍結を予防する。また、上記温度センサ１４〜１６の検出する温度が、いずれも５℃以下でない場合（ステップＳ２；Ｎｏ）には、暖房循環水の凍結するおそれがないため、ステップＳ１へと戻される。
【００２９】
また、凍結予防運転をしている場合（ステップＳ１；Ｙｅｓ）には、循環ポンプ９を運転することのみによって、暖房循環水の凍結が予防できるのか否かを判断するため、第１の温度センサ１４によって検出される温度が、第１の温度よりも低い、第２の温度（所定温度）以下であるかどうかを判定する（ステップＳ４）。この第２の温度は、第１の温度よりも低い温度であれば、任意に設定することができる。本実施形態では、第１の温度である５℃よりも低い、１℃に設定されている。
【００３０】
第１の温度センサ１４は、上述のように、冷媒温度を検出するものであり、この第１の温度センサ１４によって検出される温度が１℃以下となっている場合（ステップＳ４；Ｙｅｓ）には、室外機２において冷房運転中の冷媒が、電動弁３６で止まらず、温水ユニット３に流入しているものと考えられる。このまま室外機１の運転を継続すると、循環ポンプ９を運転している場合であっても、水側コイル４Ｂにて暖房循環水が凍結するおそれがある。そのため、室外機１の圧縮機３１の運転を強制的に停止（ステップＳ５）して、暖房循環水の凍結を予防する。また、第１の温度センサ１４によって検出される温度が１℃以下でない場合（ステップＳ４；Ｎｏ）には、循環ポンプ９を運転することのみで暖房循環水の凍結は予防できると判断されるため、室外機１の運転を継続する。
【００３１】
続いて、コントローラ５０は、実行されている凍結予防運転を解除することが出来るか否かを判断するため、第１〜第３の温度センサ１４〜１６によって検出される温度が、すべて第３の温度以上となっているかどうかを判定する（ステップＳ６）。この第３の温度は、第１の温度よりも高い温度であれば、任意に設定することができる。本実施形態では、第１の温度である５℃よりも高い、１０℃に設定されている。第１〜第３の温度センサ１４〜１６によって検出される温度が、すべて１０℃以上に上昇した場合（ステップＳ６；Ｙｅｓ）には、暖房循環水の凍結するおそれが解消したと判断されるため、凍結予防運転が解除される（ステップＳ７）。また、上記温度センサ１４〜１６によって検出される温度が、すべて１０℃以上に上昇しない場合（ステップＳ６；Ｎｏ）には、暖房循環水の凍結するおそれが、依然として解消していないため、ステップＳ１へと戻され、凍結予防運転が継続される。
【００３２】
第１〜第３の温度センサ１４〜１６によって検出される温度が、すべて１０℃以上となり、暖房循環水が凍結するおそれが解消したと判断された場合には、もはや凍結予防運転を継続する必要は無いため、凍結予防運転は解除される。すなわち、凍結予防運転として、循環ポンプ９のみを運転している場合には、この循環ポンプ９の運転が停止される。ただし、循環ポンプ９の運転を停止した場合であっても、室内機２が冷房運転を継続していれば、暖房循環水が凍結するおそれがあるため、再び凍結予防運転の手順が繰り返される（ステップＳ１〜Ｓ７）。また、凍結予防運転として、循環ポンプ９の運転に加えて、圧縮機３１の運転を強制的に停止した場合には、循環ポンプ９の運転が停止されるとともに、上記圧縮機３１の運転を停止した指示が解除される。この場合には、作業員によって、上記圧縮機３１の運転が強制的に停止された原因が調査され、この原因を取り除いた後に、冷凍装置１００の運転を再開することができる。室内機２が冷房運転された場合には、暖房循環水が凍結するおそれがあるため、再び凍結予防運転の手順が繰り返される（ステップＳ１〜Ｓ７）。
【００３３】
本実施形態によると、第１〜第３の温度センサ１４〜１６での検出温度のうち、少なくとも一つが、５℃以下の場合には循環ポンプ９の運転を開始し、更に、第１の温度センサ１４での検出温度が１℃以下の場合には、前記循環ポンプ９の運転に加えて、圧縮機３１の運転を強制的に停止する構成により、電動弁３６が故障したとしても、温水ユニット３内に冷房運転中の冷媒が継続して流入されることが防止されるため、暖房循環水の凍結は防止され、ひいては、水側コイル４Ｂや循環ポンプ等の破損が防止される。
【００３４】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、種々変更が可能である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明では、水対冷媒熱交換器に取り付けられた温度センサによる検出温度が、所定温度以下の場合には、循環ポンプを運転し、あるいは、圧縮機の運転を停止するため、室内機が冷房運転中に、室外機と温水ユニットとを接続した冷媒管路中に設けられた弁が故障などした場合であっても、冷媒が温水ユニットに流入することによる暖房循環水の凍結を予防することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷凍装置の全体系統図である。
【図２】冷凍装置の凍結予防運転のフローチャートである。
【符号の説明】
１  室外機
２  室内機
３  温水ユニット
４  冷媒対水熱交換器
４Ａ  冷媒側コイル
４Ｂ  水側コイル
６，７，８  端末
９  循環ポンプ
１４  第１の温度センサ
１５  第２の温度センサ
１６  第３の温度センサ
３１  圧縮機
３３  室外熱交換器
３４  減圧装置
３６  電動弁
３８  室内熱交換器
５０  コントローラ（制御手段）
１００  冷凍装置
【図１】
2004278814.tif 000003
【図２】
2004278814.tif 000004