(57)【要約】【目的】空気調和装置において、過剰能力運転となっているときに、従来は余剰圧力を逃がすために専用で使用されていたバイパス配管を使用せずに過負荷運転を防ぐこと。【解決手段】過剰能力運転の場合に、停止中（負荷増大時に運転予定とされている）の熱交換器に余剰圧力分の冷媒を流すことによって過負荷運転を防止する空気調和装置。【選択図】        図１
2012063063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒ポンプの吐出部から送り出された冷媒を前記冷媒ポンプの吸込部へ戻す循環回路と、該循環回路と並列に接続された１以上の分岐循環回路とを備え、前記循環回路および前記分岐循環回路のそれぞれに、熱交換器、この熱交換器と直列に接続された入口弁およびファンを有する空気調和ユニットとを備えた空気調和装置において、
前記吐出部に設けられる圧力計測手段と、
前記入口弁の開閉と前記ファンの運転および停止を制御するユニット制御手段と、を備え、
該ユニット制御手段は、
一部の前記空気調和ユニットの前記入口弁を開け、該空気調和ユニットに前記冷媒を流入させて熱交換を行い、該空気調和ユニットの前記ファンを回転させて外部へ冷気を送風することで運転を行い、残りの前記空気調和ユニットの前記入口弁を閉じ、該空気調和ユニットの前記ファンを停止させることで停止を行っている状態において、前記圧力計測手段の計測値が所定値を超えたときには、少なくとも１以上の停止中の前記空気調和ユニットの前記入口弁の何れかを開けて前記冷媒をバイパスさせることを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
請求項１に記載の空気調和装置において、
前記空気調和ユニットには、冷媒配管の結露を検出可能な温度検出手段が設けられ、
前記ユニット制御手段は、
バイパスが行われている前記空気調和ユニットの前記温度検出手段の検出温度が所定値を超えたときには、該空気調和ユニットの前記ファンを運転時とは逆方向に回転させることを特徴とする空気調和装置。
【請求項３】
請求項１に記載の空気調和装置において、
前記空気調和ユニットには、冷媒配管の結露を検出可能な温度検出手段が設けられ、
前記ユニット制御手段は、
バイパス中の前記空気調和ユニットの数に対して、停止中の前記空気調和ユニットの数が多い場合に、前記温度検出手段によって結露を検出した際には、該空気調和ユニットの前記入口弁を閉じてバイパスを止め、
バイパスを行っていない他の停止中の前記空気調和ユニットの閉じられた前記入口弁を開けて、該入口弁を介して前記空気調和ユニットに前記冷媒をバイパスして循環させるバイパスユニットの入れ替え制御を行うことを特徴とする空気調和装置。
【請求項４】
請求項３に記載の空気調和装置において、
前記バイパスユニットの入れ替え制御は、前記ユニット制御手段が、
バイパス中の任意の前記空気調和ユニットと、バイパスを行っていない停止中の任意の前記空気調和ユニットとを、定周期で入れ替える制御を行うことを特徴とする空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の空気調和ユニットを備える空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
１台ないし複数の冷媒ポンプと、複数の空気調和ユニットとを備える空気調和装置において、空気調和ユニットは、複数の冷却対象物に対して局所的に冷却を行うことができる。
【０００３】
図６は、従来の空気調和装置を示す図である。１は冷媒ポンプ、２は吐出部、３は循環回路、４は入口弁、７は空気調和ユニット、８は吸込部、１０は分岐循環回路である。
図６では、循環回路３および分岐循環回路１０に、空気調和ユニット７が３台設置されている。また、空気調和ユニット７の内部には、熱交換器およびファン（いずれも図示しない）が備えられている。
【０００４】
次に、図６の動作を説明する。まず、冷媒ポンプ１の吐出部２から送られた冷媒は、開かれている入口弁４を通って、３台の空気調和ユニット７に入り、その内部で熱交換器およびファンにより熱交換され、冷気がファンの回転により外部へ送風される。この送風により、冷却対象物（図示しない）を冷却することができる。
【０００５】
３台の空気調和ユニット７は、個別に運転または停止制御が可能である。そのため、冷却対象物の温度状況に応じて、選択的に必要な台数だけを運転することができる。
空気調和ユニット７の運転とは、入口弁４を開くことによりユニット内部の熱交換器に冷媒を流し、かつファンを回転させることである。
【０００６】
空気調和ユニット７の停止とは、入口弁４を閉じることによりユニットへの冷媒流入を止め、かつファンを回転させずに停止することである。
従って、冷却対象物の温度が上昇した場合には、空気調和ユニット７の運転台数を増加させ、温度が低下した場合には、運転台数を減らすことで、空気調和装置全体の使用エネルギーを削減することができる。
【０００７】
ここで、冷媒を循環させるためには、冷媒ポンプ１の最大出力は、最低でも全ての空気調和ユニット７内の熱交換器の最大出力を合計した値以上の能力となるように設定される必要がある。
【０００８】
そのため、空気調和装置が大型化すると、それに伴い、冷媒ポンプ１の能力も増大する。
このような場合に、空気調和ユニット７の運転台数を減らすと、それに合わせて冷媒ポンプ１の出力も低下させる必要がある。
【０００９】
なぜなら、冷媒ポンプ１の最低出力が、運転中の空気調和ユニット７内の熱交換器の合計出力を上回ってしまう場合には、空気調和ユニット７にかかる圧力が増大し、配管破裂などが生じてしまうからである。
【００１０】
例えば、１ｋＷ出力の空気調和ユニット７が１０台ある場合、冷媒ポンプ１の最大出力は最低でも１０ｋＷ（＝１ｋＷ×１０台）以上必要である。このとき、冷媒ポンプ１の最低出力が３ｋＷで、空気調和ユニット７を１台のみ運転すると、１ｋＷが必要な空気調和ユニット７に３ｋＷの出力で冷媒を流し込むこととなり、空気調和ユニット７の配管に負担がかかってしまう。
【００１１】
ところが、上述のように、冷媒ポンプ１自体の出力が増大されていると、最低出力も大きくなってしまうため、上記の危険性は高い。
そこで、特許文献１の構成が開示されている。これを図７により説明する。
【００１２】
図７は、従来の他の空気調和装置を示す図である。１３はバイパス配管、１４は例えば三方弁の様に流れの方向を二方向以上に切り替える事が可能な弁である。
図７は、空気調和装置にバイパス配管１３と三方弁１４を取りつけ、必要分を上回った余剰冷媒を三方弁１４によりバイパス配管１３へ流し、余剰圧力を逃がす構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００８−２６１５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、このような従来の空気調和装置には、以下のような課題があった。
特許文献１では、所望の冷媒量をバイパス配管１１に流すためには、入口弁４の開度を調節する必要があるが、この調節は非常に困難であった。
【００１５】
例えば、バイパス配管１１と運転中の空気調和ユニット７の配管に５：５の割合で冷媒を流そうとしても、６：４や４：６の割合で流れてしまうことが多い。
また、専用のバイパス配管１１と三方弁１４を別途設置する必要があるため、設置コストがかかってしまう。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、上記の課題を解決するべく、空気調和ユニットを余剰圧力から保護できる空気調和装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記の目的を達成するために、本発明によれば、冷媒ポンプの吐出部から送り出された冷媒を前記冷媒ポンプの吸込部へ戻す循環回路と、該循環回路と並列に接続された１以上の分岐循環回路とを備え、前記循環回路および前記分岐循環回路のそれぞれに、熱交換器、この熱交換器と直列に接続された入口弁およびファンを有する空気調和ユニットとを備えた空気調和装置において、前記吐出部に設けられる圧力計測手段と、前記入口弁の開閉と前記ファンの運転および停止を制御するユニット制御手段と、を備え、該ユニット制御手段は、一部の前記空気調和ユニットの前記入口弁を開け、該空気調和ユニットに前記冷媒を流入させて熱交換を行い、該空気調和ユニットの前記ファンを回転させて外部へ冷気を送風することで運転を行い、残りの前記空気調和ユニットの前記入口弁を閉じ、該空気調和ユニットの前記ファンを停止させることで停止を行っている状態において、前記圧力計測手段の計測値が所定値を超えたときには、少なくとも１以上の停止中の前記空気調和ユニットの前記入口弁の何れかを開けて前記冷媒をバイパスさせることを特徴とする空気調和装置とする。
【００１８】
また、本発明によれば、上記の構成において、前記空気調和ユニットには、冷媒配管の結露を検出可能な温度検出手段が設けられ、前記ユニット制御手段は、バイパスが行われている前記空気調和ユニットの前記温度検出手段の検出温度が所定値を超えたときには、該空気調和ユニットの前記ファンを運転時とは逆方向に回転させることを特徴とする空気調和装置とする。
【００１９】
また、本発明によれば、上記の構成において、前記空気調和ユニットには、冷媒配管の結露を検出可能な温度検出手段が設けられ、前記ユニット制御手段は、バイパス中の前記空気調和ユニットの数に対して、停止中の前記空気調和ユニットの数が多い場合に、前記温度検出手段によって結露を検出した際には、該空気調和ユニットの前記入口弁を閉じてバイパスを止め、バイパスを行っていない他の停止中の前記空気調和ユニットの閉じられた前記入口弁を開けて、該入口弁を介して前記空気調和ユニットに前記冷媒をバイパスして循環させるバイパスユニットの入れ替え制御を行うことを特徴とする空気調和装置とする。
【００２０】
また、本発明によれば、上記の構成において、前記バイパスユニットの入れ替え制御は、前記ユニット制御手段が、バイパス中の任意の前記空気調和ユニットと、バイパスを行っていない停止中の任意の前記空気調和ユニットとを、定周期で入れ替える制御を行うことを特徴とする空気調和装置とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、空気調和ユニットを余剰圧力から保護できる空気調和装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施例の空気調和装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例の空気調和装置の空気調和ユニット内の構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施例の空気調和装置の運転状態とバイパス状態を示す表である。
【図４】本発明の第２の実施例の空気調和装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例の空気調和装置の結露防止制御を示す図である。
【図６】従来の空気調和装置を示す図である。
【図７】従来の他の空気調和装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
実施の形態を以下の実施例で説明する。以下の説明で従来の構造と同一部位には同一の符号を付した。
【実施例】
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施例の空気調和装置の構成を示す図である。１は冷媒ポンプ、２は吐出部、３は循環回路、４は入口弁、７は空気調和ユニット、８は吸込部、９は圧力計測センサ、１０は分岐循環回路、１１はユニット制御装置である。
【００２５】
図１の構成を説明する。
冷媒ポンプ１は、吐出部２および吸込部８を有している。吐出部２には圧力計測センサ９が形成されている。循環回路３および分岐循環回路１０には、それぞれに入口弁４および空気調和ユニット７が設けられている。入口弁４および空気調和ユニット７は、ユニット制御装置１１により制御される。
【００２６】
なお、空気調和ユニット７の内部には熱交換器およびファンが形成されているが、その詳細は図２で説明する。
図１の動作を説明する。
【００２７】
冷媒ポンプ１の吐出部２から冷媒が送られ、循環回路３に沿って移動する。
このとき、冷媒ポンプ１の圧力が圧力計測センサ９により計測される。
この圧力計測値が所定値を超えていない場合、ユニット制御装置１１では、冷却対象に近い分岐循環回路１０の入口弁４を一つもしくは複数個開いてその空気調和ユニット７を運転させるとともに、その他の分岐循環回路１０の入口弁４を閉じて、それぞれの空気調和ユニット７を停止させる。
【００２８】
ここで、上記の所定値とは、空気調和ユニット７の１台分の圧力値である。
冷媒は、入口弁４が開いている分岐循環回路１０にのみ流入する。
分岐循環回路１０に入った冷媒は、空気調和ユニット７に流入される。その内部では、熱交換器により冷媒が熱交換され、冷気をファンが外部の冷却対象物（図示せず）へ送風することになるが、その詳細は図２で説明する。
【００２９】
その後、冷媒は循環回路３へ戻り、吸込部８へ戻る。
なお、入口弁４が閉じられている分岐循環回路においては冷媒が循環することはない。
しかし、圧力計測センサ９の圧力計測値が所定値を超えている場合には、上記とは異なり、ユニット制御装置１１は、圧力計測値が所定値を超えない様にするため、一台乃至複数台の停止中の分岐循環回路１０の入口弁４を開ける。
【００３０】
これにより、入口弁４が解放された分岐循環回路からそれら空気調和ユニット７へも余剰冷媒が循環することとなり、空気調和ユニット７をバイパスして循環させることができる。
【００３１】
このとき、バイパス状態の空気調和ユニット７内の熱交換器でも熱交換が行われるが、ファンを停止したままとすることによって外部への送風は行われない。
次に、空気調和ユニット７の内部を図２により説明する。
【００３２】
図２は、本発明の第１の実施例の空気調和装置の空気調和ユニット内の構成を示す図である。５は熱交換器、６はファン（送風機）である。
図２の構成を説明する。
【００３３】
冷媒を流入する配管に熱交換器５が連結されている。熱交換器５に対向する位置にファン６が設置されている。
図２の動作を説明する。
【００３４】
図１で図示した入口弁４が開けられ、冷媒が空気調和ユニット７の内部に流入されると、熱交換器５によって熱交換が行われる。
それにより熱交換器５とファン６の間に発生した冷気を外部に送風するため、ファン６が外部に送風できる方向に回転する。
【００３５】
これにより、冷気を外部の冷却対象物（図示せず）へ送風することができ、冷却を行うことができる。
続いて、運転状態とバイパス状態との関係について、図３により説明する。
【００３６】
図３は、本発明の第１の実施例の空気調和装置の運転状態とバイパス状態を示す表である。
図３では、ユニット制御装置１１が行う、入口弁４および空気調和ユニット７の制御について、「弁状態」（入口弁４）と「送風機状態」（ファン６）の動作の観点から表の形式で示している。
【００３７】
空気調和ユニット７が「運転中」「停止中」「冷媒バイパス中」の場合、入口弁４とファン６の状態は、以下のとおりである。
「運転中」は、入口弁４は開かれており、ファン６の送風運転が行われている。これにより、図２で説明した冷却が行われて、冷却対象物を冷却することができる。
【００３８】
「停止中」は、入口弁４は閉じられており、ファン６は停止している。これにより、空気調和ユニット７には冷媒は流入せず、その分岐循環回路１０にも冷媒は通らない。
「冷媒バイパス中」は、入口弁４は開かれており、ファン６は停止している。これにより、空気調和ユニット７には冷媒は流入し、その分岐循環回路１０を冷媒が通過する。
【００３９】
しかし、「運転中」とは異なり、ファン６は停止されているため、外部への送風は行われない。
かくして本発明の第１の実施例によれば、複数の空気調和ユニット７を備える空気調和装置において、冷却対象の温度などから任意の数の空気調和ユニット７に対して運転または停止を指示することが可能であり、一部の空気調和ユニット７のみが運転中で、冷媒ポンプ１の出力が過剰となった場合に、余剰冷媒を一台乃至複数台の停止中の空気調和ユニット７内の熱交換器５に流入させることで、冷媒バイパス状態を作り出すことができる。
【００４０】
これにより、別途バイパス配管等を設置しなくても、運転中の空気調和ユニット７に過剰な圧力がかかることを抑制することができる。
なお、上記では圧力計測センサ９を使用して、冷媒ポンプ１の圧力を計測し、その圧力計測値が所定値を超えた場合に、ユニット制御装置１１は冷媒バイパスを作り出すように空気調和ユニット７を制御するが、圧力計測センサ９を使用しなくともよい。
【００４１】
その場合、ユニット制御装置１１は、冷媒ポンプ１の圧力値と空気調和ユニット７の各圧力値に基づき、空気調和ユニット７の運転台数が所定の台数となったときに、冷媒バイパス状態を作り出すように制御を行う。
【００４２】
次に、本発明の第２の実施例の空気調和装置を説明する。
図４は、本発明の第２の実施例の空気調和装置の構成を示す図である。１２は温度検出センサである。
【００４３】
図４の構成を説明する。第２の実施例では、温度検出センサ１２以外は第１の実施例と同様であるので、説明を省略する。冷媒配管内の結露を検出可能とするために、温度検出センサ１２が空気調和ユニット７に取り付けられている。
【００４４】
図４の動作を説明する。第２の実施例では、温度検出センサ１２の関連する動作以外は第１の実施例と同様であるので、説明を省略する。
空気調和ユニット７に取り付けられた温度検出センサ１２は、空気調和ユニット７の内部の温度を検出する。
【００４５】
そして、この温度が所定値（例えば露点温度）を超えたときには、ユニット制御装置１１が以下の制御を行う。
停止中の空気調和ユニット７が１台のみであって、その１台で冷媒のバイパスを行っている場合には、入口弁４を閉めずにバイパス状態を継続したまま、ファンを運転中の回転方向（外部へ送風する方向）とは逆方向に回転させて、外気を流入させることによって除湿を行いその空気調和ユニット７（および熱交換器５）の結露の低減を図る。
【００４６】
停止中の空気調和ユニット７が複数あり、そのうち任意の台数が冷媒のバイパスを行っている場合には、入口弁４を閉めてバイパス状態を中止する。
一方、他の停止中の空気調和ユニット７の入口弁４を開けて、冷媒を流入させ、新たに冷媒のバイパス状態を開始する。この際、バイパス状態を停止したユニットの結露低減は自然除湿もしくは前記の様にファンを逆転させることによる除湿のどちらで行っても良い。
【００４７】
かくして本発明の第２の実施例によれば、ファン６が運転時とは逆方向に回転することで外気が流入され、空気調和ユニット７内部へ送風が行われることによる除湿効果で空気調和ユニット７内部の結露を低減することができる。
次に、本発明の第３の実施例の空気調和装置を説明する。
【００４８】
図５は、本発明の第３の実施例の空気調和装置の結露低減制御を示す図である。それぞれの空気調和ユニット７の熱交換器５を熱交換器Ａ〜Ｃとしている。
ユニット制御装置１１において、停止中の空気調和ユニット７が複数ある場合には、バイパス状態を定周期でシフトさせる制御を行うことができる。
【００４９】
熱交換器Ａ（運転中の空気調和ユニット７）は、運転中であるため、入口弁４が開けられ、運転中は常に冷媒が流入されている。流入された冷媒は、熱交換器５で熱交換が行われて、ファン６が送風回転することで、冷却対象物を冷却している。
【００５０】
熱交換器ＢおよびＣは、停止中の空気調和ユニット７である。これらは、ユニット制御装置１１により、ともに冷媒バイパスとして使用されているが、バイパス状態を定周期でシフトしている。
【００５１】
熱交換器Ｂに冷媒が流入されてバイパス状態の期間には、熱交換器Ｃの除湿が行われ結露が低減されている。
次に、熱交換器Ｂを結露低減に切り換えた期間は、熱交換器Ｃの入口弁４を開けて冷媒を流入させることにより、バイパスを行う。
【００５２】
さらに、熱交換器Ｂが結露低減から冷媒を流入させたバイパス状態へ切り替わった際には、熱交換器Ｃは結露低減へ移行する。
このようにバイパス状態を定周期でシフトさせて行くことによって、空気調和ユニット内の結露を気にすることなくバイパス動作が可能となる。
【００５３】
かくして本発明の第３の実施例によれば、停止中の空気調和ユニット７が複数ある場合において、ユニット制御装置１１により、他の停止中の空気調和ユニット７で冷媒のバイパスを行っているため、バイパス状態の効果も継続することができる。
【００５４】
また、ユニット制御装置１１により、複数の停止中の空気調和ユニット７について、上記の結露低減とバイパス状態の切り換えを定周期でシフトさせる制御を行うことにより、結露低減の効率とバイパス状態による圧力抑制を効率良く両立させることができる。
【００５５】
これにより、別途バイパス配管等を設置しなくても、運転中の空気調和ユニット７に過剰な圧力がかかることを抑制することができるだけでなく、バイパス状態の空気調和ユニット７の結露低減も効率的に行うことができる。
【符号の説明】
【００５６】
１    冷媒ポンプ
２    吐出部
３    循環回路（冷媒回路）
４    入口弁
５    熱交換器
６    ファン（送風機）
７    空気調和ユニット
８    吸込部
９    圧力計測センサ
１０  分岐循環回路
１１  ユニット制御装置
１２  温度検出センサ
１３  バイパス配管
１４  三方弁
【図３】
2012063063.tif 000003
【図５】
2012063063.tif 000004
【図６】
2012063063.tif 000005
【図７】
2012063063.tif 000006
【図１】
2012063063.tif 000007
【図２】
2012063063.tif 000008
【図４】
2012063063.tif 000009