JP7406165B2 - 冷凍サイクルシステム、熱源ユニット、および冷凍サイクル装置 - Google Patents

冷凍サイクルシステム、熱源ユニット、および冷凍サイクル装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7406165B2
JP7406165B2 JP2022519640A JP2022519640A JP7406165B2 JP 7406165 B2 JP7406165 B2 JP 7406165B2 JP 2022519640 A JP2022519640 A JP 2022519640A JP 2022519640 A JP2022519640 A JP 2022519640A JP 7406165 B2 JP7406165 B2 JP 7406165B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
refrigerant
flow path
pipe
heat source
switching mechanism
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022519640A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2021225175A1 (ja
Inventor
悠太 井吉
喜記 山野井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daikin Industries Ltd filed Critical Daikin Industries Ltd
Publication of JPWO2021225175A1 publication Critical patent/JPWO2021225175A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7406165B2 publication Critical patent/JP7406165B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B7/00Compression machines, plants or systems, with cascade operation, i.e. with two or more circuits, the heat from the condenser of one circuit being absorbed by the evaporator of the next circuit
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B29/00Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously
    • F25B29/003Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously of the compression type system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/40Fluid line arrangements
    • F25B41/42Arrangements for diverging or converging flows, e.g. branch lines or junctions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/008Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/007Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for three pipes connecting the outdoor side to the indoor side with multiple indoor units
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/023Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for using multiple indoor units
    • F25B2313/0233Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for using multiple indoor units in parallel arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/027Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means
    • F25B2313/0272Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means using bridge circuits of one-way valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/031Sensor arrangements
    • F25B2313/0314Temperature sensors near the indoor heat exchanger
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/031Sensor arrangements
    • F25B2313/0315Temperature sensors near the outdoor heat exchanger
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00Component parts or details not otherwise provided for in this subclass
    • F25B2400/04Refrigeration circuit bypassing means
    • F25B2400/0401Refrigeration circuit bypassing means for compressors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/25Control of valves
    • F25B2600/2519On-off valves

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Description

本開示は、冷凍サイクルシステム、熱源ユニット、および冷凍サイクル装置に関する。
従来より、特許文献1(特開2016-11783号公報)に記載のように、熱源ユニットと複数の利用ユニットが、高低圧ガス接続配管、低圧ガス接続配管、液接続配管を介して接続されることによって構成される冷凍サイクル装置が提案されている。この冷凍サイクル装置では、R32等の可燃性冷媒が充填されており、冷暖同時運転が可能となっている。
この冷凍サイクル装置では、複数の利用ユニットの全てが暖房運転を行う場合には、圧縮機から吐出された冷媒は、上記3つの接続配管のうち高低圧ガス接続配管を介して、複数の利用ユニットに冷媒が供給されている。
ここで、冷凍サイクル装置の冷媒として二酸化炭素を用いる場合には、R32やR410A等の従来利用されてきた冷媒と比較して二酸化炭素冷媒は高圧冷媒と低圧冷媒の密度差が小さくなりがちであることから、複数の利用熱交換器に対して十分な量の高圧冷媒を供給することが困難になる場合がある。
第1観点に係る冷凍サイクルシステムは、二酸化炭素冷媒を使用した冷凍サイクルシステムであって、熱源回路と、複数の利用回路と、第1連絡流路と、第2連絡流路と、第3連絡流路と、接続配管と、第2切換機構と、を備えている。熱源回路は、圧縮機と、熱源熱交換器と、第1切換機構と、吸入流路と、を有する。第1切換機構は、圧縮機から吐出される冷媒が流れる配管と熱源熱交換器との間に位置しており、流路を切り換える。吸入流路は、第1切換機構と、圧縮機に吸入される冷媒が流れる配管と、を接続する。複数の利用回路は、利用熱交換器をそれぞれ有している。第1連絡流路は、複数の利用熱交換器と第1切換機構とを接続する。第2連絡流路は、複数の利用熱交換器と吸入流路とを接続する。第3連絡流路は、複数の利用熱交換器と熱源熱交換器とを接続する。接続配管は、第1連絡流路と第2連絡流路とを接続する。第2切換機構は、第1連絡流路と第2連絡流路が連通する第1状態と、第1連絡流路と第2連絡流路が連通しない第2状態と、を切り換える。
なお、複数の利用熱交換器は、第1切換機構に対して互いに並列に接続されていてよい。複数の利用熱交換器は、吸入流路に対して互いに並列に接続されていてよい。複数の利用熱交換器は、熱源熱交換器に対して互いに並列に接続されていてよい。
また、第3連絡流路は、複数の利用熱交換器と、熱源熱交換器における第1切換機構が設けられている側とは反対側と、を接続するものであってよい。
なお、冷凍サイクルシステムは、第2切換機構の第1状態と第2状態を切り換える制御部を備えるものであってよい。
この冷凍サイクルシステムでは、運転中の各利用熱交換器を二酸化炭素冷媒の放熱器として機能させる場合に、第2切換機構を第1連絡流路と第2連絡流路が連通する第1状態とすることで、圧縮機から吐出され第1切換機構を介して第1連絡流路を流れる高圧冷媒を、接続配管を介して第2連絡流路にも流すことが可能になる。このため、この冷凍サイクルシステムでは、圧縮機から吐出された高圧冷媒を、第1連絡流路と第2連絡流路との両方を使って熱源回路から利用回路に送ることが可能になる。これにより、冷媒として二酸化炭素を用いる場合であっても複数の利用熱交換器に対して十分な量の高圧冷媒を供給することが可能になる。
第2観点に係る冷凍サイクルシステムは、第1観点に係る冷凍サイクルシステムにおいて、第2切換機構は、接続配管に設けられた第1開閉弁である。
なお、第1開閉弁は、少なくとも開状態と閉状態となることが可能な弁であればよく、開度調節が可能な弁であってもよい。
この冷凍サイクルシステムでは、第1開閉弁の開閉状態を切り換えることで第1状態と第2状態を切り換えることが可能になる。
第3観点に係る冷凍サイクルシステムは、第2観点に係る冷凍サイクルシステムにおいて、第2開閉弁をさらに備えている。第2開閉弁は、第2連絡流路において、第1接続箇所と第2接続箇所の間に設けられている。第1接続箇所は、第2連絡流路と接続配管の接続箇所である。第2接続箇所は、第2連絡流路と吸入流路の接続箇所である。第2開閉弁は、第2切換機構が第1状態である場合に閉じられる。
なお、第2開閉弁は、少なくとも開状態と閉状態となることが可能な弁であればよく、開度調節が可能な弁であってもよい。
なお、冷凍サイクルシステムは、第2開閉弁の開閉状態を制御する制御部を備えるものであってよい。
この冷凍サイクルシステムでは、第2切換機構が第1状態である場合に第2開閉弁を閉じて、第2連絡流路から吸入流路に向かう冷媒流れを遮断することで、複数の利用熱交換器に対してより十分な量の高圧冷媒を供給することが可能になる。
第4観点に係る冷凍サイクルシステムは、第1観点に係る冷凍サイクルシステムにおいて、第2切換機構は、三方弁である。三方弁は、第1状態において、第1接続箇所と第2接続箇所とを連通させず、第2状態において、第1接続箇所と第2接続箇所とを連通させる。第1接続箇所は、第2連絡流路と接続配管との接続箇所である。第2接続箇所は、第2連絡流路と吸入流路との接続箇所である。
この冷凍サイクルシステムでは、三方弁の接続状態を切り換えることで第1状態と第2状態を切り換えることが可能になる。
第5観点に係る冷凍サイクルシステムは、第1観点から第4観点のいずれかに係る冷凍サイクルシステムにおいて、複数の利用熱交換器のうちの一部を、冷媒の放熱器として機能させつつ、同時に他の一部を冷媒の蒸発器として機能させる運転が可能である。
なお、この運転では、複数の利用熱交換器において、冷媒の放熱器として機能するものと、冷媒の蒸発器として機能するものと、運転停止状態または冷媒が流れていない状態のものと、が併存していてもよい。
また、この冷凍サイクルシステムは、当該運転を実行する制御部を備えるものであってよい。
この冷凍サイクルシステムでは、複数の利用熱交換器のいずれかが配置された領域を冷やしながら、同時に、複数の利用熱交換器の他のいずれかが配置された領域を暖めることが可能になる。
第6観点に係る冷凍サイクルシステムは、第1観点から第5観点のいずれかに係る冷凍サイクルシステムにおいて、第1運転を実行する。第1運転では、第2切換機構を第1状態にしつつ、第1接続箇所と第2接続箇所を連通させず、複数の利用熱交換器の全てを冷媒の放熱器として機能させる。第1接続箇所は、第2連絡流路と接続配管との接続箇所である。第2接続箇所は、第2連絡流路と吸入流路との接続箇所である。
なお、ここでの「複数の利用熱交換器の全てを冷媒の放熱器として機能させる」には、複数の利用熱交換器において、冷媒の放熱器として機能するものだけでなく、運転停止状態または冷媒が流れていない状態のものが存在している場合も含まれる。
また、この冷凍サイクルシステムは、第1運転を実行する制御部を備えるものであってよい。
この冷凍サイクルシステムでは、複数の利用熱交換器の全てを冷媒の放熱器として機能させる場合においても、複数の利用熱交換器に対して十分な量の高圧冷媒を供給することが可能になる。
第7観点に係る冷凍サイクルシステムは、第1観点から第6観点のいずれかに係る冷凍サイクルシステムにおいて、冷媒の放熱器として機能させる利用熱交換器の負荷が所定レベルを超える場合に、第1運転を実行し、冷媒の放熱器として機能させる利用熱交換器の負荷が所定レベル以下である場合に、第2運転を実行する。第1運転では、第2切換機構を第1状態にしつつ、第2連絡流路と接続配管との接続箇所である第1接続箇所と、第2連絡流路と吸入流路との接続箇所である第2接続箇所と、を連通させず、複数の利用熱交換器の全てを冷媒の放熱器として機能させる。第2運転では、第2切換機構を第2状態にする。
なお、第2運転では、第2連絡流路と接続配管との接続箇所である第1接続箇所と、第2連絡流路と吸入流路との接続箇所である第2接続箇所と、を連通させてもよい。
なお、ここでの「複数の利用熱交換器の全てを冷媒の放熱器として機能させる」には、複数の利用熱交換器において、冷媒の放熱器として機能するものだけでなく、運転停止状態または冷媒が流れていない状態のものが存在している場合も含まれる。
なお、「冷媒の放熱器として機能させる利用熱交換器の負荷」は、複数の利用熱交換器のうち冷媒の放熱器として機能しているものにおける負荷の合計とすることができ、運転停止状態または冷媒が流れていない状態のものに関する負荷は無いものとすることができる。
また、この冷凍サイクルシステムは、上記負荷の所定レベルに応じて第1運転と第2運転を切り換えて実行する制御部を備えるものであってよい。
この冷凍サイクルシステムでは、冷媒の放熱器として機能させる利用熱交換器の負荷が所定レベルを超える場合に第1運転を実行して、複数の利用熱交換器に対して十分な量の高圧冷媒を供給することで、所定レベルを超える利用熱交換器の負荷に対処することが可能となる。
第8観点に係る冷凍サイクルシステムは、第1観点から第7観点のいずれかに係る冷凍サイクルシステムにおいて、第3運転を実行する。第3運転では、第2切換機構を第2状態にして、複数の利用熱交換器の少なくとも一部を冷媒の蒸発器として機能させる。
なお、第3運転は、複数の利用熱交換器の全てを冷媒の蒸発器として機能させる運転であってもよいし、複数の利用熱交換器のいずれかを冷媒の蒸発器として機能させて残りを運転停止状態または冷媒が流れていない状態とする運転であってもよいし、複数の利用熱交換器のいずれかを冷媒の蒸発器として機能させて残りを冷媒の放熱器として機能させる運転であってもよいし、複数の利用熱交換器のいずれかを冷媒の蒸発器として機能させて他のいずれかを冷媒の放熱器として機能させて残りを運転停止状態または冷媒が流れていない状態とする運転であってもよい。
また、この冷凍サイクルシステムは、第3運転を実行する制御部を備えるものであってよい。
この冷凍サイクルシステムでは、第3運転を行う際に圧縮機から吐出された冷媒が接続配管を介して圧縮機に吸入されることを防ぐことが可能になる。
第9観点の熱源ユニットは、二酸化炭素冷媒を使用した冷凍サイクル装置の熱源ユニットであって、圧縮機と、熱源熱交換器と、第1切換機構と、吸入流路と、第1冷媒流路と、第2冷媒流路と、第3冷媒流路と、接続配管と、第2切換機構と、を備えている。第1切換機構は、圧縮機から吐出される冷媒が流れる配管と熱源熱交換器との間に位置しており、流路を切り換える。吸入流路は、第1切換機構と圧縮機に吸入される冷媒が流れる配管とを接続する。第1冷媒流路は、第1切換機構に接続される。第2冷媒流路は、吸入流路に接続される。第3冷媒流路は、熱源熱交換器に接続される。接続配管は、第1冷媒流路と第2冷媒流路とを接続する。第2切換機構は、第1冷媒流路と第2冷媒流路が連通する第1状態と、第1冷媒流路と第2冷媒流路が連通しない第2状態と、を切り換える。
なお、熱源ユニットは、上記各構成を内部に収容したケーシングを備えるものであってもよい。
また、熱源ユニットは、第2切換機構における第1状態と第2状態とを切り換える制御部を備えるものであってもよい。
この熱源ユニットは、冷凍サイクル装置の複数の利用熱交換器を二酸化炭素冷媒の放熱器として機能させる場合に、第2切換機構を第1冷媒流路と第2冷媒流路が連通する第1状態とすることで、圧縮機から吐出され第1切換機構を介して第1冷媒流路を流れる高圧冷媒を、接続配管を介して第2冷媒流路にも流すことが可能になる。このため、この熱源ユニットでは、冷凍サイクル装置として用いられた場合に、圧縮機から吐出された高圧冷媒を、第1冷媒流路と第2冷媒流路との両方を使って複数の利用熱交換器に送ることが可能になる。これにより、冷媒として二酸化炭素を用いる場合であっても複数の利用熱交換器に対して十分な量の高圧冷媒を供給することが可能になる。
第10観点の冷凍サイクル装置は、第9観点に係る熱源ユニットと、複数の利用ユニットと、第1連絡管と、第2連絡管と、第3連絡管と、を備えている。複数の利用ユニットは、それぞれ、利用熱交換器を有する。第1連絡管は、第1冷媒流路に接続されており、熱源ユニットと複数の利用ユニットとを接続する。第2連絡管は、第2冷媒流路に接続されており、熱源ユニットと複数の利用ユニットとを接続する。第3連絡管は、第3冷媒流路に接続されており、熱源ユニットと複数の利用ユニットとを接続する。
なお、複数の利用ユニットは、熱源ユニットに対して互いに並列に接続されていてよい。
この冷凍サイクル装置では、運転中の各利用熱交換器を二酸化炭素冷媒の放熱器として機能させる場合に、第2切換機構を第1冷媒流路と第2冷媒流路が連通する第1状態とすることで、圧縮機から吐出され第1切換機構を介して第1冷媒流路を流れる高圧冷媒を、接続配管を介して第2冷媒流路にも流すことが可能になる。このため、この冷凍サイクル装置では、圧縮機から吐出された高圧冷媒を、第1冷媒流路と第1連絡管を含む流路と第2冷媒流路と第2連絡管を含む流路との両方を使って複数の利用熱交換器に送ることが可能になる。これにより、冷媒として二酸化炭素を用いる場合であっても複数の利用熱交換器に対して十分な量の高圧冷媒を供給することが可能になる。
冷凍サイクルシステムの概略構成図である。 冷凍サイクルシステムの概略機能ブロック構成図である。 一次側ユニットと熱源ユニットが接続されている様子を示す外観概略斜視図である。 冷凍サイクルシステムの冷房運転における動作(冷媒の流れ)を示す図である。 冷凍サイクルシステムの第1暖房運転における動作(冷媒の流れ)を示す図である。 冷凍サイクルシステムの第2暖房運転における動作(冷媒の流れ)を示す図である。 冷凍サイクルシステムの冷房主体運転における動作(冷媒の流れ)を示す図である。 冷凍サイクルシステムの暖房主体運転における動作(冷媒の流れ)を示す図である。 冷凍サイクルシステムの暖房運転時の制御フローチャートである。 他の実施形態Aに係る冷凍サイクルシステムの概略構成図である。 他の実施形態Dに係る冷凍サイクルシステムの概略構成図である。
(1)冷凍サイクルシステムの構成
図1は、冷凍サイクルシステム1の概略構成図である。図2は、冷凍サイクルシステム1の概略機能ブロック構成図である。図3は、一次側ユニット5と熱源ユニット2が接続されている様子を示す外観概略斜視図である。
冷凍サイクルシステム1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、ビル等の室内の冷暖房に使用される装置である。
冷凍サイクルシステム1は、一次側ユニット5と二次側ユニット4(冷凍サイクル装置に相当)とを有しており、二元冷凍サイクルを行う二元冷媒回路を備えている。
一次側ユニット5は、蒸気圧縮式の一次側冷媒回路5aを有している。一次側冷媒回路5aには、冷媒として、R32等の冷媒が封入されている。
二次側ユニット4は、蒸気圧縮式の二次側冷媒回路10を有している。二次側冷媒回路10には、冷媒として、二酸化炭素が封入されている。一次側ユニット5と二次側ユニット4とは、後述するカスケード熱交換器35を介して連結されている。
二次側ユニット4は、複数の利用ユニット3a、3b、3cと対応する複数の分岐ユニット6a、6b、6cが対応する第1接続管15a、15b、15cおよび第2接続管16a、16b、16cを介して接続され、かつ、複数の分岐ユニット6a、6b、6cと熱源ユニット2が3つの連絡管7、8、9を介して接続されることによって構成されている。複数の利用ユニット3a、3b、3cは、本実施形態では、第1利用ユニット3aと、第2利用ユニット3bと、第3利用ユニット3cと、の3台である。複数の分岐ユニット6a、6b、6cは、本実施形態では、第1分岐ユニット6aと、第2分岐ユニット6bと、第3分岐ユニット6cと、の3台である。熱源ユニット2は、本実施形態では、1台である。3つの冷媒連絡管は、第1連絡管8と、第2連絡管9と、第3連絡管7である。第1連絡管8には、運転状態に応じて、超臨界状態の冷媒と気液二相状態の冷媒とガス状態の冷媒とのいずれかの冷媒が流れる。第2連絡管9には、運転状態に応じて、気液二相状態の冷媒とガス状態の冷媒とのいずれかの冷媒が流れる。第3連絡管7には、運転状態に応じて、超臨界状態の冷媒と気液二相状態の冷媒と液状態の冷媒とのいずれかの冷媒が流れる。
そして、冷凍サイクルシステム1では、各利用ユニット3a、3b、3cが個別に冷房運転または暖房運転を行うことが可能になっており、暖房運転を行う利用ユニットから冷房運転を行う利用ユニットに冷媒を送ることで利用ユニット間において熱回収を行うことが可能になるように構成されている。具体的には、本実施形態では、冷房運転と暖房運転とを同時に行う冷房主体運転や暖房主体運転を行うことで、熱回収が行われる。また、冷凍サイクルシステム1では、上記の熱回収(冷房主体運転や暖房主体運転)も考慮した複数の利用ユニット3a、3b、3c全体の熱負荷に応じて、熱源ユニット2の熱負荷をバランスさせるように構成されている。
(2)一次側ユニット
一次側ユニット5は、一次側冷媒回路5aと、一次側ファン75と、一次側制御部70と、を有している。また、一次側ユニット5は、一次側冷媒回路5aの一部分と一次側ファン75と一次側制御部70を内部に収容する一次側ケーシング5xを有している。
一次側冷媒回路5aは、一次側圧縮機71と、一次側切換機構72と、一次側熱交換器74と、一次側膨張弁76と、二次側冷媒回路10と共有しているカスケード熱交換器35と、を有している。一次側冷媒回路5aは、冷凍サイクルシステム1において一次側の冷媒回路を構成しており、内部をR32等の冷媒が循環する。
一次側圧縮機71は、一次側の冷媒を圧縮するための機器であり、例えば、圧縮機モータ71aをインバータ制御することで運転容量を可変することが可能なスクロール型等の容積式圧縮機からなる。
一次側切換機構72は、カスケード熱交換器35を一次側の冷媒の蒸発器として機能させる場合には、一次側圧縮機71の吸入側とカスケード熱交換器35の一次側流路35bのガス側とを接続する第5接続状態となる(図1の一次側切換機構72の実線を参照)。また、一次側切換機構72は、カスケード熱交換器35を一次側の冷媒の放熱器として機能させる場合には、一次側圧縮機71の吐出側とカスケード熱交換器35の一次側流路35bのガス側とを接続する第6接続状態となる(図1の一次側切換機構72の破線を参照)。このように、一次側切換機構72は、一次側冷媒回路5a内における冷媒の流路を切り換えることが可能な機器であり、例えば、四路切換弁からなる。そして、一次側切換機構72の切り換え状態を変更することによって、カスケード熱交換器35を一次側の冷媒の蒸発器または放熱器として機能させることが可能になっている。
カスケード熱交換器35は、一次側の冷媒であるR32等の冷媒と、二次側の冷媒である二酸化炭素と、の間で互いに混合させることなく熱交換を行わせるための機器である。カスケード熱交換器35は、例えば、プレート型熱交換器からなる。カスケード熱交換器35は、二次側冷媒回路10に属する二次側流路35aと、一次側冷媒回路5aに属する一次側流路35bと、を有している。二次側流路35aは、そのガス側が第3熱源配管25を介して二次側切換機構22に接続され、その液側が第4熱源配管26(第3連絡流路の一部に相当)を介して熱源側膨張弁36に接続されている。一次側流路35bは、そのガス側が一次側切換機構72を介して一次側圧縮機71に接続され、その液側が一次側膨張弁76に接続されている。
一次側膨張弁76は、一次側冷媒回路5aのカスケード熱交換器35と一次側熱交換器74との間の液配管に設けられている。一次側膨張弁76は、一次側冷媒回路5aの液側の部分を流れる一次側の冷媒の流量の調節等を行う、開度調節が可能な電動膨張弁である。
一次側熱交換器74は、一次側の冷媒と室内空気との熱交換を行うための機器であり、例えば、多数の伝熱管およびフィンによって構成されたフィン・アンド・チューブ型熱交換器からなる。
一次側ファン75は、一次側ユニット5内に設けられており、屋外空気を一次側熱交換器74に導いて、一次側熱交換器74を流れる一次側の冷媒と熱交換させた後に、屋外に排出させる、という空気流れを生じさせる。一次側ファン75は、一次側ファンモータ75aによって駆動される。
また、一次側ユニット5には、各種のセンサが設けられている。具体的には、一次側熱交換器74を通過する前の屋外空気の温度を検出する外気温度センサ77と、一次側圧縮機71から吐出された一次側の冷媒の圧力を検出する一次側吐出圧力センサ78と、が設けられている。
一次側制御部70は、一次側ユニット5を構成する各部71(71a)、72、75(75a)、76の動作を制御する。そして、一次側制御部70は、一次側ユニット5の制御を行うために設けられたCPUやマイクロコンピュータ等のプロセッサとメモリを有しており、リモコン(図示せず)との間で制御信号等のやりとりを行うことや、二次側ユニット4の熱源側制御部20や分岐ユニット制御部60a-cや利用側制御部50a~cとの間で制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。
(3)二次側ユニット
二次側ユニット4は、複数の利用ユニット3a、3b、3cと、複数の分岐ユニット6a、6b、6cと、熱源ユニット2と、が互いに接続されて構成されている。各利用ユニット3a、3b、3cは、対応する分岐ユニット6a、6b、6cと、1対1に接続されている。具体的には、利用ユニット3aと分岐ユニット6aとは第1接続管15aおよび第2接続管16aを介して接続され、利用ユニット3bと分岐ユニット6bとは第1接続管15bおよび第2接続管16bを介して接続され、利用ユニット3cと分岐ユニット6cとは第1接続管15cおよび第2接続管16cを介して接続されている。また、各分岐ユニット6a、6b、6cは、熱源ユニット2と、3つの連絡管である第3連絡管7(第3連絡流路の一部に相当)と第1連絡管8(第1連絡流路の一部に相当)と第2連絡管9(第2連絡流路の一部に相当)とを介して接続されている。具体的には、熱源ユニット2から延び出した第3連絡管7と第1連絡管8と第2連絡管9とは、それぞれ複数に分岐して、各分岐ユニット6a、6b、6cに接続されている。
(3-1)利用ユニット
利用ユニット3a、3b、3cは、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等、または、室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3a、3b、3cは、連絡管7、8、9を介して熱源ユニット2に接続されており、二次側冷媒回路10の一部を構成する利用回路13a、13b、13cを有している。
次に、利用ユニット3a、3b、3cの構成について説明する。なお、第2利用ユニット3bおよび第3利用ユニット3cは、第1利用ユニット3aと同様の構成であるため、ここでは、第1利用ユニット3aの構成のみ説明し、第2利用ユニット3bおよび第3利用ユニット3cの構成については、それぞれ、第1利用ユニット3aの各部を示す符号の添字「a」の代わりに、「b」または「c」の添字を付して、各部の説明を省略する。
第1利用ユニット3aは、主として、二次側冷媒回路10の一部を構成する利用回路13aと、室内ファン53aと、利用側制御部50aと、を有している。なお、室内ファン53aは、室内ファンモータ54aを有している。なお、第2利用ユニット3bは、利用回路13b、室内ファン53b、利用側制御部50b、室内ファンモータ54bを有している。第3利用ユニット3cは、利用回路13c、室内ファン53c、利用側制御部50c、室内ファンモータ54cを有している。
利用回路13aは、主として、利用側熱交換器52a(利用熱交換器に相当)と、第1利用配管57aと、第2利用配管56aと、利用側膨張弁51aと、を有している。
利用側熱交換器52aは、冷媒と室内空気との熱交換を行うための機器であり、例えば、多数の伝熱管およびフィンによって構成されたフィン・アンド・チューブ型熱交換器からなる。ここで、利用ユニット3aは、ユニット内に室内空気を吸入して、利用側熱交換器52aを流れる冷媒と熱交換させた後に、供給空気として室内に供給する室内ファン53aを有している。室内ファン53aは、室内ファンモータ54aによって駆動される。
第2利用配管56aは、その一端が第1利用ユニット3aの利用側熱交換器52aの液側(ガス側とは反対側)に接続されている。第2利用配管56aの他端は、に第2接続管16aに接続されている。第2利用配管56aの途中には、上述した利用側膨張弁51aが設けられている。
利用側膨張弁51aは、利用側熱交換器52aを流れる冷媒の流量の調節等を行う、開度調節が可能な電動膨張弁である。利用側膨張弁51aは、第2利用配管56aに設けられている。
第1利用配管57aは、その一端が第1利用ユニット3aの利用側熱交換器52aのガス側に接続されている。本実施形態では、第1利用配管57aは、利用側熱交換器52aの利用側膨張弁51a側とは反対側に接続されている。第1利用配管57aは、その他端が、第1接続管15aに接続されている。
また、利用ユニット3aには、各種のセンサが設けられている。具体的には、利用側熱交換器52aの液側における冷媒の温度を検出する液側温度センサ58aが設けられている。また、利用ユニット3aには、室内から取り込まれた空気であって、利用側熱交換器52aを通過する前の空気の温度である室内温度を検出する室内温度センサ55aが設けられている。
利用側制御部50aは、利用ユニット3aを構成する各部51a、53a(54a)の動作を制御する。そして、利用側制御部50aは、利用ユニット3aの制御を行うために設けられたCPUやマイクロコンピュータ等のプロセッサとメモリを有しており、リモコン(図示せず)との間で制御信号等のやりとりを行うことや、二次側ユニット4の熱源側制御部20や分岐ユニット制御部60a-cや一次側ユニット5の一次側制御部70との間で制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。
(3-2)分岐ユニット
分岐ユニット6a、6b、6cは、利用ユニット3a、3b、3cと1対1に対応しつつ接続されており、ビル等の室内の天井裏の空間等に設置されている。分岐ユニット6a、6b、6cは、連絡管7、8、9を介して熱源ユニット2に接続されている。分岐ユニット6a、6b、6cは、二次側冷媒回路10の一部を構成する分岐回路14a、14b、14cを有している。
次に、分岐ユニット6a、6b、6cの構成について説明する。なお、第2分岐ユニット6bおよび第3分岐ユニット6cは、第1分岐ユニット6aと同様の構成であるため、ここでは、第1分岐ユニット6aの構成のみ説明し、第2分岐ユニット6bおよび第3分岐ユニット6cの構成については、それぞれ、第1分岐ユニット6aの各部を示す符号の添字「a」の代わりに、「b」または「c」の添字を付して、各部の説明を省略する。
第1分岐ユニット6aは、主として、二次側冷媒回路10の一部を構成する分岐回路14aと、分岐ユニット制御部60aと、を有している。なお、第2分岐ユニット6bは、分岐回路14bと分岐ユニット制御部60bを有している。第3分岐ユニット6cは、分岐回路14cと分岐ユニット制御部60cを有している。
分岐回路14aは、主として、合流配管62aと、第1分岐配管63aと、第2分岐配管64aと、第1調節弁66aと、第2調節弁67aと、第3分岐配管61aと、を有している。
合流配管62aは、その一端が第1接続管15aに接続されている。合流配管62aの他端には、第1分岐配管63aと第2分岐配管64aが分岐して接続されている。
第1分岐配管63aは、合流配管62側とは反対側が、第1連絡管8に接続されている。第1分岐配管63aには、開閉可能な第1調節弁66aが設けられている。なお、ここでは、第1調節弁66aとして、開度調節が可能な電動膨張弁を採用しているが、開閉のみが可能な電磁弁等を採用してもよい。
第2分岐配管64aは、合流配管62側とは反対側が、第2連絡管9に接続されている。第2分岐配管64aには、開閉可能な第2調節弁67aが設けられている。なお、ここでは、第2調節弁67aとして、開度調節が可能な電動膨張弁を採用しているが、開閉のみが可能な電磁弁等を採用してもよい。
第3分岐配管61aは、その一端が第2接続管16aに接続されている。第3分岐配管61aは、その他端が第3連絡管7に接続されている。
そして、第1分岐ユニット6aは、後述の冷房運転を行う際には、第1調節弁66aおよび第2調節弁67aを開けた状態にすることで、以下のように機能することができる。具体的には、第1分岐ユニット6aは、第3連絡管7を通じて第3分岐配管61aに流入する冷媒を、第2接続管16aに送る。なお、第2接続管16aを通じて第1利用ユニット3aの第2利用配管56aを流れる冷媒は、利用側膨張弁51aを通じて、第1利用ユニット3aの利用側熱交換器52aに送られる。そして、利用側熱交換器52aに送られた冷媒は、室内空気との熱交換によって蒸発した後、第1利用配管57aを介して、第1接続管15aを流れる。第1接続管15aを流れた冷媒は、第1分岐ユニット6aの合流配管62aに送られる。合流配管62aを流れた冷媒は、第1分岐配管63aと第2分岐配管64aに分岐して流れる。第1分岐配管63aにおいて第1調節弁66aを通過した冷媒は、第1連絡管8に送られる。第2分岐配管64aにおいて第2調節弁67aを通過した冷媒は、第2連絡管9に送られる。
また、第1分岐ユニット6aは、後述の冷房主体運転を行う際と暖房主体運転を行う際に、第1利用ユニット3aにおいて室内を冷房する場合には、第1調節弁66aを閉じた状態にしつつ第2調節弁67aを開けた状態にすることで、以下のように機能することができる。具体的には、第1分岐ユニット6aは、第3連絡管7を通じて第3分岐配管61aに流入する冷媒を、第2接続管16aに送る。なお、第2接続管16aを通じて第1利用ユニット3aの第2利用配管56aを流れる冷媒は、利用側膨張弁51aを通じて、第1利用ユニット3aの利用側熱交換器52aに送られる。そして、利用側熱交換器52aに送られた冷媒は、室内空気との熱交換によって蒸発した後、第1利用配管57aを介して、第1接続管15aを流れる。第1接続管15aを流れた冷媒は、第1分岐ユニット6aの合流配管62aに送られる。合流配管62aを流れた冷媒は、第2分岐配管64aに流れて第2調節弁67aを通過した後、第2連絡管9に送られる。
また、第1分岐ユニット6aは、後述の暖房運転を行う際には、第2調節弁67aを後述するように運転状況に応じて開状態か閉状態にし、かつ、第1調節弁66aを開けた状態にすることで、次のように機能することができる。具体的には、第1分岐ユニット6aでは、第1連絡管8を通じて第1分岐配管63aに流入する冷媒が、第1調節弁66aを通過して、合流配管62に送られる。また、第1分岐ユニット6aでは、第2調節弁67aが開状態に制御される場合には、第2連絡管9を通じて第2分岐配管64aに流入する冷媒が、第2調節弁67aを通過して、合流配管62に送られる。合流配管62aを流れた冷媒は、第1接続管15aを介して、利用ユニット3aの第1利用配管57aを流れて、利用側熱交換器52aに送られる。そして、利用側熱交換器52aに送られた冷媒は、室内空気との熱交換によって放熱した後、第2利用配管56aに設けられた利用側膨張弁51aを通過する。第2利用配管56aを通過した冷媒は、第2接続管16aを介して、第1分岐ユニット6aの第3分岐配管61aを流れた後、第3連絡管7に送られる。
また、第1分岐ユニット6aは、後述の冷房主体運転を行う際と暖房主体運転を行う際に、第1利用ユニット3aにおいて室内を暖房する場合には、第2調節弁67aを閉状態にし、かつ、第1調節弁66aを開けた状態にすることで、次のように機能することができる。具体的には、第1分岐ユニット6aでは、第1連絡管8を通じて第1分岐配管63aに流入する冷媒が、第1調節弁66aを通過して、合流配管62に送られる。合流配管62aを流れた冷媒は、第1接続管15aを介して、利用ユニット3aの第1利用配管57aを流れて、利用側熱交換器52aに送られる。そして、利用側熱交換器52aに送られた冷媒は、室内空気との熱交換によって放熱した後、第2利用配管56aに設けられた利用側膨張弁51aを通過する。第2利用配管56aを通過した冷媒は、第2接続管16aを介して、第1分岐ユニット6aの第3分岐配管61aを流れた後、第3連絡管7に送られる。
このような機能は、第1分岐ユニット6aだけでなく、第2分岐ユニット6b、第3分岐ユニット6cも同様に有している。このため、第1分岐ユニット6a、第2分岐ユニット6b、第3分岐ユニット6cは、ぞれぞれ、各利用側熱交換器52a、52b、52cについて、冷媒の蒸発器として機能させるか、または、冷媒の放熱器として機能させるか、を個別に切り換えることが可能になっている。
分岐ユニット制御部60aは、分岐ユニット6aを構成する各部66a、67aの動作を制御する。そして、分岐ユニット制御部60aは、分岐ユニット6aの制御を行うために設けられたCPUやマイクロコンピュータ等のプロセッサとメモリを有しており、リモコン(図示せず)との間で制御信号等のやりとりを行うことや、二次側ユニット4の熱源側制御部20や利用ユニット3a-cや一次側ユニット5の一次側制御部70との間で制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。
(3-3)熱源ユニット
熱源ユニット2は、利用ユニット3a、3b、3cや分岐ユニット6a、6b、6cが配置された空間とは異なる空間や屋上等に設置されている。熱源ユニット2は、連絡管7、8、9を介して分岐ユニット6a、6b、6cに接続されており、二次側冷媒回路10の一部を構成している。
次に、熱源ユニット2の構成について説明する。熱源ユニット2は、主として、二次側冷媒回路10の一部を構成する熱源回路12を有している。
熱源回路12は、主として、二次側圧縮機21(圧縮機に相当)と、二次側切換機構22(第1切換機構に相当)と、第1熱源配管28(第1連絡流路の一部に相当)と、第2熱源配管29(第2連絡流路の一部に相当)と、吸入流路23と、吐出流路24と、第3熱源配管25と、第4熱源配管26(第3連絡流路の一部に相当)と、第5熱源配管27(第3連絡流路の一部に相当)と、カスケード熱交換器35(熱源熱交換器に相当)と、熱源側膨張弁36と、第3閉鎖弁31と、第1閉鎖弁32と、第2閉鎖弁33と、アキュムレータ30と、連通路45(接続配管に相当)と、第1開閉弁46と、第2開閉弁47と、油分離器34と、油戻し回路40と、熱源側制御部20と、を有している。熱源回路12は、さらにこれらの各要素を収容した二次側熱源ケーシング2xを有している。二次側熱源ケーシング2xは、底フレームと天板と4つの側板によって略直方体形状に構成されるものである。
二次側圧縮機21は、二次側の冷媒を圧縮するための機器であり、例えば、圧縮機モータ21aをインバータ制御することで運転容量を可変することが可能なスクロール型等の容積式圧縮機からなる。なお、二次側圧縮機21は、運転時の負荷に応じて、負荷が大きいほど運転容量が大きくなるように制御される。
二次側切換機構22は、二次側冷媒回路10の接続状態、特に、熱源回路12内における冷媒の流路を切り換えることが可能な機構である。本実施形態では、二次側切換機構22は、環状の流路に二方弁である切換弁22a~22dが4つ並んで設けられて構成されている。なお、二次側切換機構22としては、これに変えて、複数の三路切換弁を組合せたものを用いてもよい。二次側切換機構22は、吐出流路24と第3熱源配管25とを接続する流路に設けられた第1切換弁22aと、吐出流路24と第1熱源配管28とを接続する流路に設けられた第2切換弁22bと、吸入流路23と第3熱源配管25とを接続する流路に設けられた第3切換弁22cと、吸入流路23と第1熱源配管28とを接続する流路に設けられた第4切換弁22dと、を有している。本実施形態において、第1切換弁22aと、第2切換弁22bと、第3切換弁22cと、第4切換弁22dと、はそれぞれ開状態と閉状態とが切り換えられる電磁弁である。
二次側切換機構22は、カスケード熱交換器35を二次側の冷媒の放熱器として機能させる場合には、第1切換弁22aを開状態として二次側圧縮機21の吐出側とカスケード熱交換器35の二次側流路35aのガス側とを接続しつつ、第3切換弁22cを閉状態とする第1接続状態とする。また、二次側切換機構22は、カスケード熱交換器35を二次側の冷媒の蒸発器として機能させる場合には、第3切換弁22cを開状態として二次側圧縮機21の吸入側とカスケード熱交換器35の二次側流路35aのガス側とを接続しつつ、第1切換弁22aを閉状態とする第2接続状態とする。また、二次側切換機構22は、二次側圧縮機21から吐出される二次側の冷媒を第1連絡管8に送る場合には、第2切換弁22bを開状態として二次側圧縮機21の吐出側と第1連絡管8とを接続しつつ、第4切換弁22dを閉状態とする第3接続状態とする。また、二次側切換機構22は、第1連絡管8を流れる冷媒を二次側圧縮機21に吸入させる場合には、第4切換弁22dを開状態として第1連絡管8と二次側圧縮機21の吸入側とを接続しつつ、第2切換弁22bを閉状態とする第4接続状態とする。
カスケード熱交換器35は、上述の通り、一次側の冷媒であるR32等の冷媒と、二次側の冷媒である二酸化炭素と、の間で互いに混合させることなく熱交換を行わせるための機器である。なお、カスケード熱交換器35は、二次側冷媒回路10の二次側の冷媒が流れる二次側流路35aと、一次側冷媒回路5aの一次側の冷媒が流れる一次側流路35bと、を有することで、一次側ユニット5と熱源ユニット2とで共有されている。なお、本実施形態では、カスケード熱交換器35は、熱源ユニット2が有する二次側熱源ケーシング2x内部に配置されており、カスケード熱交換器35のうちの一次側流路35bの両端から延びた冷媒配管が、熱源ユニット2の二次側熱源ケーシング2x外まで延びるように設けられている。
熱源側膨張弁36は、カスケード熱交換器35を流れる二次側の冷媒の流量の調節等を行うために、カスケード熱交換器35の液側に接続された開度調節が可能な電動膨張弁である。
第3閉鎖弁31、第1閉鎖弁32および第2閉鎖弁33は、外部の機器・配管(具体的には、連絡管7、8および9)との接続口に設けられた弁である。具体的には、第3閉鎖弁31は、熱源ユニット2から引き出される第3連絡管7に接続されている。第1閉鎖弁32は、熱源ユニット2から引き出される第1連絡管8に接続されている。第2閉鎖弁33は、熱源ユニット2から引き出される第2連絡管9に接続されている。
第1熱源配管28は、第1閉鎖弁32と二次側切換機構22とを接続する冷媒配管である。具体的には、第1熱源配管28は、第1閉鎖弁32と、二次側切換機構22のうちの第2切換弁22bと第4切換弁22dとの間の部分と、を接続している。
吸入流路23は、二次側切換機構22と二次側圧縮機21の吸入側とを連絡する流路である。具体的には、吸入流路23は、二次側切換機構22のうちの第3切換弁22cと第4切換弁22dとの間の部分と、二次側圧縮機21の吸入側と、を接続している。吸入流路23の途中には、アキュムレータ30が設けられている。
第2熱源配管29は、第2閉鎖弁33と吸入流路23の途中とを接続する冷媒配管である。なお、本実施形態では、第2熱源配管29は、吸入流路23のうち、二次側切換機構22における第2切換弁22bと第4切換弁22dの間の部分と、アキュムレータ30と、の間の部分である第2接続箇所Yにおいて、吸入流路23に接続されている。
吐出流路24は、二次側圧縮機21の吐出側と二次側切換機構22とを接続する冷媒配管である。具体的には、吐出流路24は、二次側圧縮機21の吐出側と、二次側切換機構22のうちの第1切換弁22aと第2切換弁22bとの間の部分と、を接続している。
第3熱源配管25は、二次側切換機構22とカスケード熱交換器35のガス側とを接続する冷媒配管である。具体的には、第3熱源配管25は、二次側切換機構22のうちの第1切換弁22aと第3切換弁22cとの間の部分と、カスケード熱交換器35における二次側流路35aのガス側端部とを接続している。
第4熱源配管26は、カスケード熱交換器35の液側(ガス側とは反対側)と熱源側膨張弁36とを接続する冷媒配管である。具体的には、第4熱源配管26は、カスケード熱交換器35における二次側流路35aの液側端部(ガス側とは反対側の端部)と、熱源側膨張弁36とを接続している。
第5熱源配管27は、熱源側膨張弁36と第3閉鎖弁31とを接続する冷媒配管である。
連通路45は、第1熱源配管28と、第2熱源配管29と、を接続する冷媒流路である。具体的には、連通路45は、第1接続箇所Xにおいて第2熱源配管29と接続されている。
第1開閉弁46は、連通路45に設けられており、開状態と閉状態とが切り換えられる電磁弁である。
第2開閉弁47は、第2熱源配管29に設けられており、開状態と閉状態とが切り換えられる電磁弁である。具体的には、第2開閉弁47は、第2熱源配管29のうち、第2熱源配管29と連通路45の接続箇所である第1接続箇所Xと、第2熱源配管29と吸入流路23との接続箇所である第2接続箇所Yと、の間に設けられている。
アキュムレータ30は、二次側の冷媒を溜めることが可能な容器であり、二次側圧縮機21の吸入側に設けられている。
油分離器34は、吐出流路24の途中に設けられている。油分離器34は、二次側の冷媒に伴って二次側圧縮機21から吐出された冷凍機油を二次側の冷媒から分離して、二次側圧縮機21に戻すための機器である。
油戻し回路40は、油分離器34と吸入流路23とを接続するように設けられている。具体的には、油戻し回路40は、油分離器34から延び出た流路が、吸入流路23のうちアキュムレータ30と二次側圧縮機21の吸入配管21b(圧縮機に吸入される冷媒が流れる配管に相当)との間の部分に合流するように設けられている。油戻し回路40は、油分離器34と吸入流路23との間を互いに並列に接続する第1油戻し流路41と第2油戻し流路43を有している。第1油戻し流路41には、油戻しキャピラリーチューブ42が設けられている。第2油戻し流路43には、油戻し開閉弁44が設けられている。油戻しキャピラリーチューブ42では、二次側圧縮機21の運転に伴って、油分離器34において分離された冷凍機油が二次側圧縮機21に戻される。油戻し開閉弁44では、二次側圧縮機21の運転時において所定の油戻し条件を満たした場合に、開状態を所定時間維持し閉状態を所定時間維持することを繰り返すことにより、油戻し回路40を通じた冷凍機油の返油量が制御される。
また、熱源ユニット2には、各種のセンサが設けられている。具体的には、二次側圧縮機21の吸入側における二次側の冷媒の圧力を検出する二次側吸入圧力センサ37(第3流路における冷媒圧力または冷媒温度を検出するセンサに相当)と、二次側圧縮機21の吐出側における二次側の冷媒の圧力を検出する二次側吐出圧力センサ38と、二次側圧縮機21の吐出側における二次側の冷媒の温度を検出する二次側吐出温度センサ39とが設けられている。
熱源側制御部20は、熱源ユニット2を構成する各部21(21a)、22、36、44、46、47の動作を制御する。そして、熱源側制御部20は、熱源ユニット2の制御を行うために設けられたCPUやマイクロコンピュータ等のプロセッサとメモリを有しており、一次側ユニット5の一次側制御部70や利用ユニット3a、3b、3cの利用側制御部50a、50b、50cや分岐ユニット制御部60a-cとの間で制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。
(4)制御部
冷凍サイクルシステム1では、上述の熱源側制御部20、利用側制御部50a-c、分岐ユニット制御部60a-c、一次側制御部70が、有線または無線を介して相互に通信可能に接続されることで、制御部80を構成している。したがって、この制御部80は、各種センサ37、38、39、77、78、58a等の検出情報および図示しないリモコン等から受け付けた指示情報等に基づいて、各部21(21a)、22、36、44、46、47、51a-c、53a-c(54a-c)、66a-c、67a-c、71(71a)、72、75(75a)、76の動作を制御する。
(5)冷凍サイクルシステムの動作
次に、冷凍サイクルシステム1の動作について、図4~図8を用いて説明する。
冷凍サイクルシステム1の冷凍サイクル運転は、主として、冷房運転と、暖房運転と、冷房主体運転と、暖房主体運転と、に分けることができる。
ここで、冷房運転は、利用側熱交換器が冷媒の蒸発器として機能する運転を行う利用ユニットだけが存在し、利用ユニット全体の蒸発負荷に対してカスケード熱交換器35を二次側の冷媒の放熱器として機能させる冷凍サイクル運転である。
暖房運転は、利用側熱交換器が冷媒の放熱器として機能する運転を行う利用ユニットだけが存在し、利用ユニット全体の放熱負荷に対してカスケード熱交換器35を二次側の冷媒の蒸発器として機能させる冷凍サイクル運転である。
冷房主体運転は、利用側熱交換器が冷媒の蒸発器として機能する運転を行う利用ユニットと、利用側熱交換器が冷媒の放熱器として機能する運転を行う利用ユニットと、を混在させる運転である。冷房主体運転は、利用ユニット全体の熱負荷において蒸発負荷が主体である場合に、この利用ユニット全体の蒸発負荷に対してカスケード熱交換器35を二次側の冷媒の放熱器として機能させる冷凍サイクル運転である。
暖房主体運転は、利用側熱交換器が冷媒の蒸発器として機能する運転を行う利用ユニットと、利用側熱交換器が冷媒の放熱器として機能する運転を行う利用ユニットと、を混在させる運転である。暖房主体運転は、利用ユニット全体の熱負荷において放熱負荷が主体である場合に、この利用ユニット全体の放熱負荷に対してカスケード熱交換器35を二次側の冷媒の蒸発器として機能させる冷凍サイクル運転である。
なお、これらの冷凍サイクル運転を含む冷凍サイクルシステム1の動作は、上記の制御部80によって行われる。
なお、これらのいずれの運転においても、利用ユニットのいずれかが運転停止状態であってもよい。利用ユニット3a-cは、図示しないリモコン等からの指令を受け付けた利用側制御部50a-cが、運転停止状態に制御する。利用ユニット3a-cは、運転停止状態では、利用側膨張弁51a-cを閉じるか、第1調節弁66a-cおよび第2調節弁67a-cを閉じた状態にして、室内ファン53a-cを停止させる。これによって、運転停止状態の利用ユニット3a-cにおける冷媒の流れが途絶える。
(5-1)冷房運転
冷房運転では、例えば、利用ユニット3a、3b、3cの利用側熱交換器52a、52b、52cの全てが冷媒の蒸発器として機能する運転を行い、カスケード熱交換器35が二次側の冷媒の放熱器として機能する運転を行う。この冷房運転では、冷凍サイクルシステム1の一次側冷媒回路5aおよび二次側冷媒回路10は、図4に示すように構成される。なお、図4の一次側冷媒回路5aに付された矢印および二次側冷媒回路10に付された矢印は、冷房運転時の冷媒の流れを示している。
具体的には、一次側ユニット5においては、一次側切換機構72を第5接続状態に切り換えることによって、カスケード熱交換器35を一次側の冷媒の蒸発器として機能させるようになっている。なお、一次側切換機構72の第5接続状態は、図4の一次側切換機構72において実線で示す接続状態である。これにより、一次側ユニット5では、一次側圧縮機71から吐出された一次側の冷媒は、一次側切換機構72を通過して、一次側熱交換器74において一次側ファン75から供給される外気と熱交換を行うことで凝縮する。一次側熱交換器74において凝縮した一次側の冷媒は、一次側膨張弁76において減圧された後、カスケード熱交換器35の一次側流路35bを流れて蒸発し、一次側切換機構72を介して、一次側圧縮機71に吸入される。
また、熱源ユニット2においては、二次側切換機構22を第1接続状態でかつ第4接続状態に切り換えることによって、カスケード熱交換器35を二次側の冷媒の放熱器として機能させるようになっている。なお、二次側切換機構22の第1接続状態は、第1切換弁22aが開状態で第3切換弁22cが閉状態となる接続状態である。二次側切換機構22の第4接続状態は、第4切換弁22dが開状態で第2切換弁22bが閉状態となる接続状態である。ここで、熱源側膨張弁36は、開度調節されている。また、第1開閉弁46および/または第2開閉弁47は、開状態に制御される。第1~第3利用ユニット3a~3cにおいては、第1調節弁66a、66b、66c、および、第2調節弁67a、67b、67cを開状態にする。これにより、利用ユニット3a、3b、3cの利用側熱交換器52a、52b、52cの全てが冷媒の蒸発器として機能する。また、利用ユニット3a、3b、3cの利用側熱交換器52a、52b、52cの全てと熱源ユニット2の二次側圧縮機21の吸入側とは、第1利用配管57a-c、第1接続管15a-c、合流配管62a-c、第1分岐配管63a-c、第2分岐配管64a-c、第1連絡管8および第2連絡管9を介して接続された状態になっている。利用ユニット3a、3b、3cにおいては、利用側膨張弁51a、51b、51cは、開度調節されている。なお、冷房運転では、複数の利用ユニット3a、3b、3cに運転停止状態の利用ユニットが含まれていてもよい。
このような二次側冷媒回路10において、二次側圧縮機21で圧縮され吐出された二次側の高圧冷媒は、二次側切換機構22を通じて、カスケード熱交換器35の二次側流路35aに送られる。カスケード熱交換器35では、二次側流路35aを流れる二次側の高圧冷媒は放熱し、カスケード熱交換器35の一次側流路35bを流れる一次側の冷媒は蒸発する。カスケード熱交換器35において放熱した二次側の冷媒は、開度調節されている熱源側膨張弁36を通過した後、第3閉鎖弁31を通じて、第3連絡管7に送られる。
そして、第3連絡管7に送られた冷媒は、3つに分岐されて、各第1~第3分岐ユニット6a、6b、6cの第3分岐配管61a、61b、61cを通過する。その後、各第2接続管16a、16b、16cを流れた冷媒は、各第1~第3利用ユニット3a、3b、3cの第2利用配管56a、56b、56cに送られる。第2利用配管56a、56b、56cに送られた冷媒は、利用ユニット3a、3b、3cの利用側膨張弁51a、51b、51cに送られる。
そして、開度調節されている利用側膨張弁51a、51b、51ccを通過した冷媒は、利用側熱交換器52a、52b、52cにおいて、室内ファン53a、53b、53cによって供給される室内空気と熱交換を行う。これにより、利用側熱交換器52a、52b、52cを流れる冷媒は、蒸発し、低圧のガス冷媒となる。室内空気は、冷却されて室内に供給される。これにより、室内空間が冷房される。利用側熱交換器52a、52b、52cにおいて蒸発した低圧のガス冷媒は、第1利用配管57a-cを流れ、第1接続管15a-cを流れた後、第1~第3利用ユニット3a~3cの合流配管62a、62b、62cに送られる。
そして、合流配管62a、62b、62cに送られた低圧のガス冷媒は、第1分岐配管63a、63b、63cと、第2分岐配管64a、64b、64cと、に分岐して流れる。第1分岐配管63a、63b、63cにおいて第1調節弁66a、66b、66cを通過した冷媒は、第1連絡管8に送られる。第2分岐配管64a、64b、64cにおいて第2調節弁67a、67b、67cを通過した冷媒は、第2連絡管9に送られる。
そして、第1連絡管8および第2連絡管9に送られた低圧のガス冷媒は、第1閉鎖弁32、第2閉鎖弁33、第1熱源配管28、第2熱源配管29、第1開閉弁46と第2開閉弁47のうち開状態に制御されているもの、二次側切換機構22、吸入流路23およびアキュムレータ30を通じて、二次側圧縮機21の吸入側に戻される。
このようにして、冷房運転における動作が行われる。
(5-2)暖房運転
暖房運転では、二次側の冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器52a-cが設置されている空調対象空間の負荷に応じて、負荷が大きい場合の暖房運転である第1暖房運転と、負荷が小さい場合の暖房運転である第2暖房運転と、が選択的に行われる。
ここでの負荷は、二次側の冷媒の放熱器として機能する各利用側熱交換器52a-cが設置されている空調対象空間の負荷の合計として判断される。本実施形態では、図示しないリモコン等を介して利用側制御部50a-cが受け付けた利用ユニット3a-cのそれぞれの設定温度と、室内温度センサ55a-cのそれぞれの検出温度と、の差の合計に基づいて負荷を求める。具体的には、室内温度が設定温度よりも低く、その差が大きいほど、暖房運転における負荷が大きいと判断されることになる。そして、当該負荷が所定レベルを超えている場合には、第1暖房運転が行われ、超えていない場合には、第2暖房運転が行われる。
(5-2-1)第1暖房運転
負荷が大きい場合の暖房運転では、例えば、利用ユニット3a、3b、3cの利用側熱交換器52a、52b、52cの全てが冷媒の放熱器として機能する運転を行う。また、第1暖房運転では、カスケード熱交換器35が二次側の冷媒の蒸発器として機能する運転を行う。第1暖房運転では、冷凍サイクルシステム1の一次側冷媒回路5aおよび二次側冷媒回路10は、図5に示すように構成される。図5の一次側冷媒回路5aに付された矢印および二次側冷媒回路10に付された矢印は、第1暖房運転実行時の冷媒の流れを示している。
具体的には、一次側ユニット5においては、一次側切換機構72を第6運転状態に切り換えることによって、カスケード熱交換器35を一次側の冷媒の放熱器として機能させるようになっている。一次側切換機構72の第6運転状態は、図5の一次側切換機構72において破線で示す接続状態である。これにより、一次側ユニット5では、一次側圧縮機71から吐出された一次側の冷媒は、一次側切換機構72を通過して、カスケード熱交換器35の一次側流路35bを流れて凝縮する。カスケード熱交換器35において凝縮した一次側の冷媒は、一次側膨張弁76において減圧された後、一次側熱交換器74において一次側ファン75から供給される外気と熱交換を行うことで蒸発し、一次側切換機構72を介して、一次側圧縮機71に吸入される。
また、熱源ユニット2においては、二次側切換機構22を第2接続状態でかつ第3接続状態に切り換えることによって、カスケード熱交換器35を二次側の冷媒の蒸発器として機能させるようになっている。二次側切換機構22の第2接続状態は、第1切換弁22aが閉状態で第3切換弁22cが開状態の接続状態である。二次側切換機構22の第3接続状態は、第2切換弁22bが開状態で第4切換弁22dが閉状態の接続状態である。ここで、負荷が大きな場合の暖房運転においては、二次側圧縮機21の吐出冷媒の圧力は、所定圧力を超えるように制御され、例えば、5MPa以上12MPa以下となるように制御される。また、熱源側膨張弁36は、開度調節されている。また、第1開閉弁46は開状態に制御され、第2開閉弁47は閉状態に制御される。第1~第3分岐ユニット6a~6cにおいては、第1調節弁66a、66b、66cと第2調節弁67a、67b、67c開は状態に制御される。これによって、利用ユニット3a、3b、3cの利用側熱交換器52a、52b、52cの全てが冷媒の放熱器として機能する。また、利用ユニット3a、3b、3cの利用側熱交換器52a、52b、52cの全てと熱源ユニット2の二次側圧縮機21の吐出側とは、吐出流路24、第1熱源配管28、第1連絡管8、第1分岐配管63a-c、連通路45、第2熱源配管29、第2連絡管9、第2分岐配管64a-c、合流配管62a-c、第1接続管15a-c、第1利用配管57a-cを介して接続された状態になっている。利用ユニット3a、3b、3cの利用側膨張弁51a、51b、51cは、開度調節されている。なお、第1暖房運転では、複数の利用ユニット3a、3b、3cに運転停止状態の利用ユニットが含まれていてもよい。
このような二次側冷媒回路10において、二次側圧縮機21で圧縮され吐出された高圧冷媒は、二次側切換機構22において開状態に制御された第2切換弁22bを通じて、第1熱源配管28に送られる。第1熱源配管28に送られた冷媒は、その一部が、第1閉鎖弁32を通じて、第1連絡管8に送られ、残りが、連通路45と開状態に制御された第1開閉弁46と第2熱源配管29を通じて、第2連絡管9に送られる。なお、第2開閉弁47は閉状態に制御されているため、第2熱源配管29から第2接続箇所Yを介して吸入流路23に冷媒が流れることはない。
そして、第1連絡管8に送られた高圧冷媒は、3つに分岐されて、各第1~第3分岐ユニット6a~6cの第1分岐配管63a、63b、63cに送られる。第1分岐配管63a、63b、63cに送られた高圧冷媒は、第1調節弁66a、66b、66cを通じて、合流配管62a、62b、62cに流れる。また、第2連絡管9に送られた高圧冷媒は、3つに分岐されて、各第1~第3分岐ユニット6a~6cの第2分岐配管64a、64b、64cに送られる。第2分岐配管64a、64b、64cに送られた高圧冷媒は、第2調節弁67a、67b、67cを通じて、合流配管62a、62b、62cに流れる。第1調節弁66a、66b、66cを通過した冷媒と第2調節弁67a、67b、67cを通過した冷媒とは、合流配管62a、62b、62cにおいて合流し、利用ユニット3a、3b、3cの利用側熱交換器52a、52b、52cに送られる。
そして、利用側熱交換器52a、52b、52cに送られた高圧冷媒は、利用側熱交換器52a、52b、52cにおいて、室内ファン53a、53b、53cによって供給される室内空気と熱交換を行う。これにより、利用側熱交換器52a、52b、52cを流れる冷媒は、放熱する。室内空気は、加熱されて室内に供給される。これにより、室内空間が暖房される。利用側熱交換器52a、52b、52cにおいて放熱した冷媒は、開度調節されている利用側膨張弁51a、51b、51cを通過した後、各第1~第3利用ユニット3a、3b、3cの第2利用配管56a、56b、56cに送られる。
そして、各第2利用配管56a、56b、56cに送られた冷媒は、各第2接続管16a、16b、16cを介して、各分岐ユニット6a、6b、6cの第3分岐配管61a、61b、61cに送られる。各第3分岐配管61a、61b、61cを流れた冷媒は、第3連絡管7に送られて合流する。
そして、第3連絡管7に送られた冷媒は、第3閉鎖弁31を通じて、熱源側膨張弁36に送られる。熱源側膨張弁36に送られた冷媒は、開度調節されている熱源側膨張弁36を通過する。熱源側膨張弁36を通過することで、冷媒は、冷凍サイクルにおける低圧まで減圧される。その後、カスケード熱交換器35では、二次側流路35aを流れる二次側の冷媒が、蒸発して低圧のガス冷媒となって二次側切換機構22に送られる。カスケード熱交換器35の一次側流路35bを流れる一次側の冷媒は、凝縮する。そして、二次側切換機構22に送られた二次側の低圧のガス冷媒は、吸入流路23およびアキュムレータ30通じて、二次側圧縮機21の吸入側に戻される。
このようにして、第1暖房運転における動作が行われる。
(5-2-2)第2暖房運転
第2暖房運転は、熱源回路12については、主として、第1開閉弁46が閉状態に制御され、第2開閉弁47が開状態に制御される点で、上記第1暖房運転と異なる。
以下、第2暖房運転について、図6に示すように、第3利用ユニット3cが運転停止状態であり、第1利用ユニット3aと第2利用ユニット3bにおける負荷の合計が所定レベルを超えない場合を例に挙げて説明する。
この場合には、利用ユニット3a、3bの利用側熱交換器52a、52bが冷媒の放熱器として機能する運転を行い、カスケード熱交換器35が二次側の冷媒の蒸発器として機能する運転を行う。第2暖房運転では、冷凍サイクルシステム1の一次側冷媒回路5aおよび二次側冷媒回路10は、図6に示されるように構成される。図6の一次側冷媒回路5aに付された矢印および二次側冷媒回路10に付された矢印は、第2暖房運転実行時の冷媒の流れを示している。
具体的には、一次側ユニット5については、第1暖房運転と同様である。
また、熱源ユニット2においては、第1暖房運転と同様に、二次側切換機構22を第2接続状態でかつ第3接続状態に切り換える。これにより、カスケード熱交換器35を二次側の冷媒の蒸発器として機能させるようになっている。二次側切換機構22の第2接続状態は、第1切換弁22aが閉状態で第3切換弁22cが開状態の接続状態である。二次側切換機構22の第3接続状態は、第2切換弁22bが開状態で第4切換弁22dが閉状態の接続状態である。また、熱源側膨張弁36は、開度調節されている。そして、第1暖房運転とは異なり、第1開閉弁46は閉状態に制御され、第2開閉弁47は開状態に制御される。分岐ユニット6a、6bにおいては、第1調節弁66a、66bが開状態に制御され、第2調節弁67a、67bが閉状態に制御される。これにより、利用ユニット3a、3bの利用側熱交換器52a、52bが冷媒の放熱器として機能する。そして、利用ユニット3a、3bの利用側熱交換器52a、52bと熱源ユニット2の二次側圧縮機21の吐出側とは、吐出流路24、第1熱源配管28、第1連絡管8、第1分岐配管63a、63b、合流配管62a、62b、第1接続管15a、15b、第1利用配管57a、57bを介して接続された状態になっている。利用ユニット3a、3bにおいては、利用側膨張弁51a、51bは、開度調節されている。なお、第3分岐ユニット6cにおいては、第1調節弁66cを開状態にして、第2調節弁67cを閉状態にする。第3利用ユニット3cは、利用側膨張弁51cが閉状態に制御されることによって、運転停止状態となる。
このような二次側冷媒回路10において、二次側圧縮機21で圧縮され吐出された高圧冷媒は、二次側切換機構22において開状態に制御された第2切換弁22bを通じて、第1熱源配管28に送られる。第1熱源配管28に送られた冷媒は、第1閉鎖弁32を通じて、第1連絡管8に送られる。なお、第1開閉弁46は閉状態に制御されているため、第1熱源配管28を流れる冷媒が連通路45を介して第2熱源配管29や第2連絡管9に送られることはない。
そして、第1連絡管8に送られた高圧冷媒は、2つに分岐されて、運転中の利用ユニットである各利用ユニット3a、3bと接続されている各分岐ユニット6a、6bの第1分岐配管63a、63bに送られる。第1分岐配管63a、63bに送られた高圧冷媒は、第1調節弁66a、66bを通過し、合流配管62a、62bを流れる。その後、第1接続管15a、15bおよび第1利用配管57a、57bを流れた冷媒が、利用側熱交換器52a、52bに送られる。
そして、利用側熱交換器52a、52bに送られた高圧冷媒は、利用側熱交換器52a、52bにおいて、室内ファン53a、53bによって供給される室内空気と熱交換を行う。これにより、利用側熱交換器52a、52bを流れる冷媒は、放熱する。室内空気は、加熱されて室内に供給される。これにより、室内空間が暖房される。利用側熱交換器52a、52bにおいて放熱した冷媒は、第2利用配管56a、56bを流れて、開度調節されている利用側膨張弁51a、51bを通過する。その後、第2接続管16a、16bを流れた冷媒は、各分岐ユニット6a、6bの第3分岐配管61a、61bを流れる。
そして、第3分岐配管61a、61bに送られた冷媒は、第3連絡管7に送られて合流する。その後の冷媒の流れは、第1暖房運転と同様である。
このようにして、第2暖房運転における動作が行われる。
(5-3)冷房主体運転
冷房主体運転では、例えば、利用ユニット3a、3bの利用側熱交換器52a、52bが冷媒の蒸発器として機能し、かつ、利用ユニット3cの利用側熱交換器52cが冷媒の放熱器として機能する運転を行う。冷房主体運転では、カスケード熱交換器35は、二次側の冷媒の放熱器として機能する。冷房主体運転では、冷凍サイクルシステム1の一次側冷媒回路5aおよび二次側冷媒回路10は、図7に示されるように構成される。図7の一次側冷媒回路5aに付された矢印および二次側冷媒回路10に付された矢印は、冷房主体運転時の冷媒の流れを示している。
具体的には、一次側ユニット5においては、一次側切換機構72を第5接続状態(図7の一次側切換機構72の実線で示された状態)に切り換えることによって、カスケード熱交換器35を一次側の冷媒の蒸発器として機能させるようになっている。これにより、一次側ユニット5では、一次側圧縮機71から吐出された一次側の冷媒は、一次側切換機構72を通過して、一次側熱交換器74において一次側ファン75から供給される外気と熱交換を行うことで凝縮する。一次側熱交換器74において凝縮した一次側の冷媒は、一次側膨張弁76において減圧された後、カスケード熱交換器35の一次側流路35bを流れて蒸発し、一次側切換機構72を介して、一次側圧縮機71に吸入される。
また、熱源ユニット2においては、二次側切換機構22を第1接続状態(第1切換弁22aが開状態で第3切換弁22cが閉状態)でかつ第3接続状態(第2切換弁22bが開状態で第4切換弁22dが閉状態)に切り換えることによって、カスケード熱交換器35を二次側の冷媒の放熱器として機能させるようになっている。また、熱源側膨張弁36は、開度調節されている。また、第1開閉弁46は閉状態に制御され、第2開閉弁47は開状態に制御される。第1~第3分岐ユニット6a~6cにおいては、第1調節弁66c、および、第2調節弁67a、67bが開状態に制御され、かつ、第1調節弁66a、66b、および、第2調節弁67cが閉状態に制御される。これにより、利用ユニット3a、3bの利用側熱交換器52a、52bが冷媒の蒸発器として機能し、かつ、利用ユニット3cの利用側熱交換器52cが冷媒の放熱器として機能する。そして、利用ユニット3a、3bの利用側熱交換器52a、52bと熱源ユニット2の二次側圧縮機21の吸入側とが、第2連絡管9を介して接続された状態になる。また、利用ユニット3cの利用側熱交換器52cと熱源ユニット2の二次側圧縮機21の吐出側とが、第1連絡管8を介して接続された状態になる。利用ユニット3a、3b、3cにおいては、利用側膨張弁51a、51b、51cは、開度調節されている。なお、冷房主体運転では、複数の利用ユニット3a、3b、3cに運転停止状態の利用ユニットが含まれていてもよい。
このような二次側冷媒回路10において、二次側圧縮機21で圧縮され吐出された二次側の高圧冷媒は、その一部が、二次側切換機構22、第1熱源配管28および第1閉鎖弁32を通じて、第1連絡管8に送られ、残りが、二次側切換機構22および第3熱源配管25を通じて、カスケード熱交換器35の二次側流路35aに送られる。なお、第1開閉弁46は閉状態に制御されているため、第1熱源配管28を流れる冷媒が連通路45を介して第2熱源配管29に流れることはない。
そして、第1連絡管8に送られた高圧冷媒は、第1分岐配管63cに送られる。第1分岐配管63cに送られた高圧冷媒は、第1調節弁66cおよび合流配管62cを通じて、利用ユニット3cの利用側熱交換器52cに送られる。
そして、利用側熱交換器52cに送られた高圧冷媒は、利用側熱交換器52cにおいて、室内ファン53cによって供給される室内空気と熱交換を行う。これにより、利用側熱交換器52cを流れる冷媒は、放熱する。室内空気は、加熱されて室内に供給されて、利用ユニット3cの暖房運転が行われる。利用側熱交換器52cにおいて放熱した冷媒は、第2利用配管56cを流れ、利用側膨張弁51cにおいて流量調節される。その後、第2接続管16cを流れた冷媒は、分岐ユニット6cの第3分岐配管61cに送られる。
そして、第3分岐配管61cに送られた冷媒は、第3連絡管7に送られる。
また、カスケード熱交換器35の二次側流路35aに送られた高圧冷媒は、カスケード熱交換器35において、一次側流路35bを流れる一次側の冷媒と熱交換を行うことによって放熱する。カスケード熱交換器35において放熱した二次側の冷媒は、熱源側膨張弁36において流量調節された後、第3閉鎖弁31を通じて、第3連絡管7に送られて、利用側熱交換器52cにおいて放熱した冷媒と合流する。
そして、第3連絡管7において合流した冷媒は、2つに分岐して、分岐ユニット6a、6bの各第3分岐配管61a、61bに送られる。その後、第2接続管16a、16bを流れた冷媒は、各第1~第2分岐ユニット6a~6bの第3分岐配管61a、61bに送られる。第3分岐配管61a、61bに送られた冷媒は、利用ユニット3a、3bの利用側膨張弁51a、51bに送られる。
そして、開度調節されている利用側膨張弁51a、51bを通過した冷媒は、利用側熱交換器52a、52bにおいて、室内ファン53a、53bによって供給される室内空気と熱交換を行う。これにより、利用側熱交換器52a、52bを流れる冷媒は、蒸発し、低圧のガス冷媒となる。室内空気は、冷却されて室内に供給されて、利用ユニット3a、3bの冷房運転が行われる。利用側熱交換器52a、52bにおいて蒸発した低圧のガス冷媒は、第1~第2分岐ユニット6a~6bの合流配管62a、62bに送られる。
そして、合流配管62a、62bに送られた低圧のガス冷媒は、第2調節弁67a、67bおよび第2分岐配管64a、64bを通じて、第2連絡管9に送られて合流する。
そして、第2連絡管9に送られた低圧のガス冷媒は、第2閉鎖弁33、第2熱源配管29、吸入流路23およびアキュムレータ30を通じて、二次側圧縮機21の吸入側に戻される。なお、第2熱源配管29を流れる冷媒は、第2開閉弁47が開状態に制御されているため、第2接続箇所Yを介して吸入流路23に流れることができる。
このようにして、冷房主体運転における動作が行われる。
(5-4)暖房主体運転
暖房主体運転では、例えば、利用ユニット3a、3bの利用側熱交換器52a、52bが冷媒の放熱器として機能し、かつ、利用側熱交換器52cが冷媒の蒸発器として機能する運転を行う。暖房主体運転では、カスケード熱交換器35は、二次側の冷媒の蒸発器として機能する。暖房主体運転では、冷凍サイクルシステム1の一次側冷媒回路5aおよび二次側冷媒回路10は、図8に示すように構成される。図8の一次側冷媒回路5aに付された矢印および二次側冷媒回路10に付された矢印は、暖房主体運転時の冷媒の流れを示している。
具体的には、一次側ユニット5においては、一次側切換機構72を第6運転状態に切り換えることによって、カスケード熱交換器35を一次側の冷媒の放熱器として機能させるようになっている。一次側切換機構72の第6運転状態は、図8の一次側切換機構72において破線で示された接続状態である。これにより、一次側ユニット5では、一次側圧縮機71から吐出された一次側の冷媒は、一次側切換機構72を通過して、カスケード熱交換器35の一次側流路35bを流れて凝縮する。カスケード熱交換器35において凝縮した一次側の冷媒は、一次側膨張弁76において減圧された後、一次側熱交換器74において一次側ファン75から供給される外気と熱交換を行うことで蒸発し、一次側切換機構72を介して、一次側圧縮機71に吸入される。
熱源ユニット2においては、二次側切換機構22を第2接続状態でかつ第3接続状態に切り換える。二次側切換機構22の第2接続状態は、第1切換弁22aが閉状態で第3切換弁22cが開状態の接続状態である。二次側切換機構22の第3接続状態は、第2切換弁22bが開状態で第4切換弁22dが閉状態の接続状態である。これによって、カスケード熱交換器35を二次側の冷媒の蒸発器として機能させるようになっている。また、熱源側膨張弁36は、開度調節されている。また、第1開閉弁46は閉状態に制御され、第2開閉弁47は開状態に制御される。第1~第3分岐ユニット6a~6cにおいては、第1調節弁66a、66b、および、第2調節弁67cが開状態に制御され、かつ、第1調節弁66c、および、第2調節弁67a、67bが閉状態に制御される。これによって、利用ユニット3a、3bの利用側熱交換器52a、52bは冷媒の放熱器として機能し、利用ユニット3cの利用側熱交換器52cは冷媒の蒸発器として機能する。そして、利用ユニット3cの利用側熱交換器52cと熱源ユニット2の二次側圧縮機21の吸入側とは、第1利用配管57c、第1接続管15c、合流配管62c、第2分岐配管64c、および第2連絡管9を介して接続された状態になる。また、利用ユニット3a、3bの利用側熱交換器52a、52bと熱源ユニット2の二次側圧縮機21の吐出側とは、吐出流路24、第1熱源配管28、第1連絡管8、第1分岐配管63a、63b、合流配管62a、62b、第1接続管15a、15b、第1利用配管57a、57bを介して接続された状態になっている。利用ユニット3a、3b、3cにおいては、利用側膨張弁51a、51b、51cは、開度調節されている。なお、暖房主体運転では、複数の利用ユニット3a、3b、3cに運転停止状態の利用ユニットが含まれていてもよい。
このような二次側冷媒回路10において、二次側圧縮機21で圧縮され吐出された二次側の高圧冷媒は、二次側切換機構22、第1熱源配管28および第1閉鎖弁32を通じて、第1連絡管8に送られる。なお、第1開閉弁46は閉状態に制御されているため、第1熱源配管28を流れる冷媒が連通路45を介して第2熱源配管29に流れることはない。
そして、第1連絡管8に送られた高圧冷媒は、2つに分岐されて、運転中の利用ユニットである各第1利用ユニット3aと第2利用ユニット3bにそれぞれ接続されている第1分岐ユニット6aと第2分岐ユニット6bの第1分岐配管63a、63bに送られる。第1分岐配管63a、63bに送られた高圧冷媒は、第1調節弁66a、66bおよび合流配管62a、62bを通じて、第1利用ユニット3aと第2利用ユニット3bの利用側熱交換器52a、52bに送られる。
そして、利用側熱交換器52a、52bに送られた高圧冷媒は、利用側熱交換器52a、52bにおいて、室内ファン53a、53bによって供給される室内空気と熱交換を行う。これにより、利用側熱交換器52a、52bを流れる冷媒は、放熱する。室内空気は、加熱されて室内に供給される。これにより、室内空間が暖房される。利用側熱交換器52a、52bにおいて放熱した冷媒は、第2利用配管56a、56bを流れ、開度調節されている利用側膨張弁51a、51bを通過する。その後、第2接続管16a、16bを流れた冷媒は、分岐ユニット6a、6bの第3分岐配管61a、61bを介して、第3連絡管7に送られる。
そして、第3連絡管7に送られた冷媒は、その一部が、分岐ユニット6cの第3分岐配管61cに送られ、残りが、第3閉鎖弁31を通じて、熱源側膨張弁36に送られる。
そして、第3分岐配管61cに送られた冷媒は、第2接続管16cを介して、利用ユニット3cの第2利用配管56cを流れ、利用側膨張弁51cに送られる。
そして、開度調節されている利用側膨張弁51cを通過した冷媒は、利用側熱交換器52cにおいて、室内ファン53cによって供給される室内空気と熱交換を行う。これにより、利用側熱交換器52cを流れる冷媒は、蒸発し、低圧のガス冷媒となる。室内空気は、冷却されて室内に供給される。これにより、室内空間が冷房される。利用側熱交換器52cにおいて蒸発した低圧のガス冷媒は、第1利用配管57cと第1接続管15cを通過し、合流配管62cに送られる。
そして、合流配管62cに送られた低圧のガス冷媒は、第2調節弁67cおよび第2分岐配管64cを通じて、第2連絡管9に送られる。
そして、第2連絡管9に送られた低圧のガス冷媒は、第2閉鎖弁33、第2熱源配管29、吸入流路23およびアキュムレータ30を通じて、二次側圧縮機21の吸入側に戻される。なお、第2熱源配管29を流れる冷媒は、第2開閉弁47が開状態に制御されているため、第2接続箇所Yを介して吸入流路23に流れることができる。
また、熱源側膨張弁36に送られた冷媒は、開度調節されている熱源側膨張弁36を通過した後、カスケード熱交換器35の二次側流路35aにおいて、一次側流路35bを流れる一次側の冷媒と熱交換を行う。これにより、カスケード熱交換器35の二次側流路35aを流れる冷媒は、蒸発して低圧のガス冷媒になり、二次側切換機構22に送られる。二次側切換機構22に送られた低圧のガス冷媒は、吸入流路23において利用側熱交換器52cにおいて蒸発した低圧のガス冷媒と合流する。合流した冷媒は、アキュムレータ30を介して、二次側圧縮機21の吸入側に戻される。
このようにして、暖房主体運転における動作が行われる。
(6)暖房運転時の制御
以下、冷凍サイクルシステム1の暖房運転時の制御について、図9のフローチャートを参照しつつ説明する。
ステップS1では、制御部80は、二次側の冷媒の放熱器として機能する各利用側熱交換器52a-cが設置されている空調対象空間の負荷の合計が所定レベルを超えているか否かを判断する。ここで、負荷が所定レベルを超えていると判断された場合には、ステップS2に移行する。負荷が所定レベルを超えていないと判断された場合には、ステップS3に移行する。
ステップS2では、制御部80は、負荷が大きい場合に行われる暖房運転である第1暖房運転を実行する。具体的には、制御部80は、第1開閉弁46を開状態に制御し、第2開閉弁47を閉状態に制御する等して、上記(4-2-1)に記載のように、第1暖房運転を実行する。
ステップS3では、制御部80は、負荷が小さい場合に行われる暖房運転である第2暖房運転を実行する。具体的には、制御部80は、第1開閉弁46を閉状態に制御し、第2開閉弁47を開状態に制御する等して、上記(4-2-2)に記載のように、第2暖房運転を実行する。
(7)実施形態の特徴
本実施形態の冷凍サイクルシステム1では、二次側冷媒回路10において、冷媒として二酸化炭素が用いられている。このため、地球温暖化係数(GWP)を低く抑えることが可能になっている。また、利用側において冷媒漏洩が生じたとしても、冷媒にフロンが含まれていないため、利用側においてフロンが流出することがない。また、本実施形態の冷凍サイクルシステム1では、二元冷凍サイクルが採用されているため、二次側冷媒回路10において十分な能力を出すことが可能となっている。
以上の本実施形態の冷凍サイクルシステム1では、二次側冷媒回路10において冷媒として二酸化炭素を用いているが、この二酸化炭素冷媒は、R32やR410A等の従来利用されてきた冷媒と比較して、冷凍サイクルにおける高圧冷媒と低圧冷媒の密度差が小さくなりがちであることから、複数の利用側熱交換器52a-cに対して十分な量の高圧冷媒を供給することが困難になる場合がある。特に、複数の利用側熱交換器52a-cの全てが二次側の冷媒の放熱器として機能しており、これらにおける負荷が大きい場合には、当該大きな負荷を処理するために、多くの高圧冷媒を複数の利用側熱交換器52a-cに供給することになる。ここで、従来の高低圧ガス冷媒連絡管と低圧ガス冷媒連絡管と液冷媒連絡管を用いた3管式の冷媒回路では、暖房運転時には、圧縮機から吐出された高圧冷媒を、高低圧ガス冷媒連絡管のみを用いて複数の利用側熱交換器に搬送している。このため、十分な量の冷媒を送ることが困難になる場合がある。
これに対して、本実施形態では、二次側圧縮機21から吐出された高圧冷媒を、第1連絡管8と第2連絡管9との両方を用いて、複数の利用側熱交換器52a-cに搬送する。これにより、二次側圧縮機21から吐出された高圧冷媒は、より広い流路面積を介して流れることになるため、複数の利用側熱交換器52a-cに対して十分な量の冷媒を送ることが可能になる。
なお、十分な量の高圧冷媒を複数の利用側熱交換器に送るために、流路面積の大きい、内径の大きな連絡管を用いることも考えられる。しかし、連絡管の内径を大きく設計すればするほど、耐圧強度を確保するために必要となる連絡管の肉厚が増大してしまう。特に、二次側の冷媒として二酸化炭素冷媒が用いられる上記実施形態では、超臨界状態が含まれる比較的高い圧力で冷媒が用いられるため、耐圧強度を確保するために必要となる肉厚が顕著になりがちである。また、肉厚の増大に伴い、施工時の作業性が悪化し、連絡管自体のコストも増大してしまう。以上より、単に、流露面積の大きな連絡管を用いるよりも、上記実施形態のように、複数の連絡管を用いて高圧冷媒を搬送させる方が、上記各問題を避けることができる点で有利である。
また、本実施形態では、二次側圧縮機21から吐出された高圧冷媒を、第1連絡管8と第2連絡管9の両方を介して複数の利用側熱交換器52a-cに送るため、第1連絡管8のみを介して複数の利用側熱交換器52a-cに送る場合と比べて、冷媒が受ける圧力損失を小さく抑えることも可能になる。
また、第2連絡管9は、第1連絡管8と第2連絡管9を用いた高圧冷媒の利用側熱交換器52a-cへの搬送のためのみに設けられたものではなく、他の運転においても用いられるものである。具体的には、冷房運転時には、複数の利用側熱交換器52a-cで蒸発した冷媒を二次側圧縮機21の吸入側に戻すための流路として用いられる。また、冷房主体運転時および暖房主体運転時には、複数の利用側熱交換器52a-cのうち冷媒の蒸発器として機能するものにおいて蒸発した冷媒を二次側圧縮機21の吸入側に戻すための流路として用いられる。このため、第2連絡管9を流用することで、別異の連絡管を追加で設けることなく、暖房運転時において十分な量の高圧冷媒を複数の利用側熱交換器52a-cに供給することが可能になる。
また、本実施形態では、二次側圧縮機21から吐出された冷媒を複数の利用側熱交換器52a-cに送る際に、第1連絡管8だけでなく第1連絡管8と第2連絡管9の両方を用いる場合には、連通路45に設けられている第1開閉弁46を開状態に制御するだけで足りる。
さらに、本実施形態では、二次側圧縮機21から吐出された冷媒を、第1連絡管8と第2連絡管9の両方を用いて複数の利用側熱交換器52a-cに送る場合に、第2開閉弁47が閉状態に制御される。このため、第2熱源配管29を流れる冷媒が吸入流路23を介して二次側圧縮機21に戻ることを回避することができる。
また、本実施形態では、第1連絡管8に接続された第1熱源配管28と、第2連絡管9に接続された第2熱源配管29と、を接続する連通路45が、二次側熱源ケーシング2x内に位置している。このため、例えば、第1連絡管8と第2連絡管9とを利用ユニット3a-cの近くで接続する場合と比べて、二次側圧縮機21から吐出された冷媒が流れる2つの流路の長さを十分に確保することができている。
(8)他の実施形態
(8-1)他の実施形態A
上記実施形態では、熱源回路12が、第1熱源配管28と第2熱源配管29と連通路45と第1開閉弁46と第2開閉弁47とを有している場合を例として挙げて説明した。
これに対して、例えば、図10に示すように、熱源回路12は、上記実施形態における第2熱源配管29と連通路45aと第1開閉弁46と第2開閉弁47の代わりに、第6熱源配管29aと第7熱源配管29bと連通路45aと三方弁48とを有するものであってもよい。
第6熱源配管29aは、第2閉鎖弁33から延びた冷媒配管である。第7熱源配管29bは、吸入流路23の途中に接続された冷媒配管である。具体的には、第7熱源配管29bは、吸入流路23のうち、二次側切換機構22の第3切換弁22cと第4切換弁22dとの間の部分と、アキュムレータ30と、の間に接続されている。連通路45aは、第1熱源配管28の途中に接続されている。三方弁48は、第6熱源配管29aを、連通路45aに接続する状態と、第7熱源配管29bに接続する状態と、を切り換えることが可能な弁である。
以上の構成において、上記実施形態における冷房運転と第2暖房運転と冷房主体運転と暖房主体運転では、制御部80が、第6熱源配管29aと第7熱源配管29bが接続されるように三方弁48を制御する。また、上記実施形態における第1暖房運転では、制御部80が、第6熱源配管29aと連通路45aが接続されるように三方弁48を制御する。これにより、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
(8-2)他の実施形態B
上記実施形態では、暖房運転を行う場合に、負荷の大きさに応じて、第1連絡管8だけを用いて高圧冷媒を搬送する場合と、第1連絡管8と第2連絡管9の両方を用いて高圧冷媒を搬送する場合とを選択的に実行する場合を例として挙げて説明した。
これに対して、例えば、暖房運転を行う場合には、負荷に関係なく、第1連絡管8と第2連絡管9の両方を用いて高圧冷媒を搬送するようにしてもよい。
(8-3)他の実施形態C
上記実施形態では、カスケード熱交換器35において、一次側冷媒回路5aを流れる冷媒と二次側冷媒回路10を流れる冷媒とで熱交換を行わせる場合を例に挙げて説明した。
これに対して、熱源回路12では、カスケード熱交換器35の代わりに、空気熱交換器を用いてもよい。この場合には、空気熱交換器に外気を供給する室外ファンを用いることができる。
また、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う一次側冷媒回路5aの代わりに、ブラインや水等の熱媒体が循環する循環回路を用いて、カスケード熱交換器35において二次側の冷媒と熱媒体とを熱交換させるようにしてもよい。
(8-4)他の実施形態D
上記実施形態では、熱源ユニット2に設けられた熱源側膨張弁36と、利用ユニット3a、3b、3cに設けられた利用側膨張弁51a、51b、51cと、分岐ユニット6a、6b、6cに設けられた第1調節弁66a、66b、66cおよび第2調節弁67a、67b、67cと、を有する二次側ユニット4を例に挙げて説明した。
これに対して、上記実施形態の二次側ユニット4は、例えば、図11に示す二次側ユニット4a(冷凍サイクル装置に相当)のように構成されていてもよい。
二次側ユニット4aは、上記実施形態の熱源側膨張弁36の代わりに、熱源ユニット2において熱源側膨張機構11が設けられている。熱源側膨張機構11は、第4熱源配管26と第5熱源配管27との間に設けられている。熱源側膨張機構11は、互いに並列に並んだ流路である、第1熱源側分岐流路11aと第2熱源側分岐流路11bとを有している。第1熱源側分岐流路11aには、第1熱源側膨張弁17aと第1熱源側逆止弁18aとが並んで設けられている。第2熱源側分岐流路11bには、第2熱源側膨張弁17bと第2熱源側逆止弁18bとが並んで設けられている。第1熱源側膨張弁17aと第2熱源側膨張弁17bは、いずれも開度調節が可能な電動膨張弁である。第1熱源側逆止弁18aは、第4熱源配管26から第5熱源配管27に向けて流れる冷媒流れのみを通過させる逆止弁である。第2熱源側逆止弁18bは、第5熱源配管27から第4熱源配管26に向けて流れる冷媒流れのみを通過させる逆止弁である。以上の構成において、第1熱源側膨張弁17aは、第4熱源配管26から第5熱源配管27に向けて冷媒が流れる運転が行われる際に開度制御され、第2熱源側膨張弁17bは、第5熱源配管27から第4熱源配管26に向けて冷媒が流れる際に開度制御される。具体的には、第1熱源側膨張弁17aは、冷房運転時と冷房主体運転時に開度制御され、第2熱源側膨張弁17bは、暖房運転時と暖房主体運転時に開度制御される。以上の熱源側膨張機構11では、第1熱源側膨張弁17aに対して第1熱源側逆止弁18aが接続され、第2熱源側膨張弁17bに対して第2熱源側逆止弁18bが接続されている。このため、第1熱源側膨張弁17aを通過する冷媒流れ方向を一方向に限ることができ、第2熱源側膨張弁17bを通過する冷媒流れ方向についても一方向に限ることができている。したがって、冷媒圧力が高い状況または高圧冷媒と低圧冷媒との圧力差が大きい状況において所望の弁開度に制御できる膨張弁の確保が困難な場合でも、上記実施形態の熱源側膨張弁36の制御による作用効果と同様の作用効果をより確実に得ることができる。
ここで、冷媒圧力が高い状況または高圧冷媒と低圧冷媒との圧力差が大きい状況において所望の弁開度の制御が確保になる要因としては、例えば、次に述べることが挙げられる。具体的には、二次側冷媒回路10の冷媒として二酸化炭素冷媒を用いる場合には、従来のR32やR410A等の冷媒を使用する場合と比較して、冷凍サイクル内の高圧冷媒の圧力が高い状態で用いられる。ここで、膨張弁としては、弁座に対してニードルを移動させることによって弁の開閉や弁開度の調節を行うものが多い。このようなニードルを備える膨張弁では、弁を閉めるまたは弁開度を狭める際に、ニードルを移動させる方向に対向する向きに冷媒が流れる状況で使用されると、ニードルの先端が冷媒の圧力を受けることになる。この場合に、ニードルの先端に作用する冷媒圧力が高いほど、ニードルの移動が抑制されるため、所望の弁開度に調節することが困難になるおそれがある。特に、ニードルの先端側に高圧冷媒が作用する向きで膨張弁が用いられている場合において、膨張弁の前後の冷媒圧力の差が大きい場合には、膨張弁を全閉状態に制御しようとしても、弁開度を適切に閉めきることができず、ニードルと弁座との間を冷媒が通過して、冷媒の漏れが生じるおそれがある。また、膨張弁を所望の低開度に制御しようとする場合においては、意図する弁開度に制御することができず、所望の低開度よりも弁が開いてしまうおそれがある。このように、冷媒圧力が高い状況または高圧冷媒と低圧冷媒との圧力差が大きい状況では、膨張弁を意図した状態に制御することが困難になるおそれがある。これに対して、上記熱源側膨張機構11を採用した場合には、上記課題を解決することが可能になる。
二次側ユニット4aは、上記実施形態の利用ユニット3a、3b、3cにおいて、利用側膨張弁51a、51b、51cの代わりに、利用側膨張機構151a、151b、151cが設けられている。以下、第1利用側膨張機構151aについて説明するが、第2利用側膨張機構151bおよび第3利用側膨張機構151cの構成については、それぞれ、第1利用側膨張機構151aの各部を示す符号の添字「a」の代わりに、「b」または「c」の添字を付して、各部の説明を省略する。第1利用側膨張機構151aは、第2利用配管56aの途中に設けられている。第1利用側膨張機構151aは、互いに並列に並んだ流路である、第1利用側分岐流路90aと第2利用側分岐流路93aとを有している。第1利用側分岐流路90aには、第1利用側膨張弁91aと第1利用側逆止弁92aとが並んで設けられている。第2利用側分岐流路93aには、第2利用側膨張弁94aと第2利用側逆止弁95aとが並んで設けられている。第1利用側膨張弁91aと第2利用側膨張弁94aは、いずれも開度調節が可能な電動膨張弁である。第1利用側逆止弁92aは、第2接続管16a側から利用側熱交換器52a側に向けて流れる冷媒流れのみを通過させる逆止弁である。第2利用側逆止弁95aは、利用側熱交換器52a側から第2接続管16a側に向けて流れる冷媒流れのみを通過させる逆止弁である。以上の構成において、第1利用側膨張弁91aは、第2接続管16a側から利用側熱交換器52a側に向けて冷媒が流れる運転が行われる際に開度制御され、第2利用側膨張弁94aは、利用側熱交換器52a側から第2接続管16a側に向けて冷媒が流れる際に開度制御される。具体的には、第1利用側膨張弁91aは、冷房運転時と、冷房主体運転時において利用側熱交換器52aが冷媒の蒸発器として機能する時と、暖房主体運転時において利用側熱交換器52aが冷媒の蒸発器として機能する時に、開度制御される。第2利用側膨張弁94aは、暖房運転時と、冷房主体運転時において利用側熱交換器52aが冷媒の放熱器として機能する時と、暖房主体運転時において利用側熱交換器52aが冷媒の放熱器として機能する時に、開度制御される。以上の第1利用側膨張機構151aでは、第1利用側膨張弁91aに対して第1利用側逆止弁92aが接続され、第2利用側膨張弁94aに対して第2利用側逆止弁95aが接続されている。このため、第1利用側膨張弁91aを通過する冷媒流れ方向を一方向に限ることができ、第2利用側膨張弁94aを通過する冷媒流れ方向についても一方向に限ることができている。したがって、冷媒圧力が高い状況または高圧冷媒と低圧冷媒との圧力差が大きい状況において所望の弁開度に制御できる膨張弁の確保が困難な場合でも、上記実施形態の利用側膨張弁51aの制御による作用効果と同様の作用効果をより確実に得ることができる。なお、第2利用側膨張機構151b、第3利用側膨張機構151cについても同様である。
二次側ユニット4aは、上記実施形態の分岐ユニット6a、6b、6cにおいて、第1調節弁66a、66b、66cの代わりに、第1調節弁96a、96b、96cおよび第1逆止弁196a、196b、196cが設けられ、第2調節弁67a、67b、67cの代わりに、第2調節弁97a、97b、97cおよび第2逆止弁197a、197b、197cが設けられている。さらに、二次側ユニット4aは、分岐ユニット6a、6b、6cにおいて、第1分岐配管63a、63b、63cと第2分岐配管64a、64b、64cとを接続する接続流路98a、98b、98cを有している。接続流路98a、98b、98cには、逆止弁99a、99b、99cが設けられている。以下、第1分岐ユニット6aに設けられた第1調節弁96a、第2調節弁97a、接続流路98aおよび逆止弁99aについて説明するが、第2分岐ユニット6bおよび第3分岐ユニット6cの対応する構成については、各部を示す符号の添字「a」の代わりに、「b」または「c」の添字を付して、各部の説明を省略する。第1分岐配管63aには、第1調節弁96aと第1逆止弁196aとが並んで設けられている。第2分岐配管64aには、第2調節弁97aと第2逆止弁197aとが並んで設けられている。第1調節弁96aと第2調節弁97aは、いずれも、開状態と閉状態とが切り換えられる電磁弁である。第1逆止弁196aは、第1連絡管8から合流配管62aに向けて流れる冷媒流れのみを通過させる逆止弁である。第2逆止弁197aは、合流配管62aから第2連絡管9に向けて流れる冷媒流れのみを通過させる逆止弁である。接続流路98aは、第1分岐配管63aにおける第1調節弁96aおよび第1逆止弁196aよりも第1連絡管8側の部分と、第2分岐配管64aにおける第2調節弁97aおよび第2逆止弁197aよりも第2連絡管9側の部分と、を接続している。逆止弁99aは、第2分岐配管64aから第1分岐配管63aに向かう冷媒流れのみを許容する。以上の構成において、冷房運転時には、第2調節弁97aを開状態に制御し、第1調節弁96aを閉状態に制御する。これにより、利用側熱交換器52aにおいて蒸発して第2分岐配管64aの第2調節弁97aを通過した冷媒は、一部が第2連絡管9を流れ、他の一部が接続流路98aの逆止弁99aを通過して第1連絡管8に流れる。暖房運転時には、第1調節弁96aを開状態に制御し、第2調節弁97aを閉状態に制御する。これにより、第1暖房運転では、第1連絡管8を流れた冷媒と、第2連絡管9を流れて接続流路98aの逆止弁99aを通過した冷媒と、が合流して、第1調節弁96aを通過するように流れる。なお、第2暖房運転では、第1連絡管8を流れた冷媒が第1調節弁96aを通過するように流れる。冷房主体運転時および暖房主体運転時において利用側熱交換器52aが冷媒の蒸発器として機能する時には、第1調節弁96aを閉状態に制御し、第2調節弁97aを開状態に制御する。これにより、利用側熱交換器52aにおいて蒸発した冷媒は、第2分岐配管64aの第2調節弁97aを通過して、第2連絡管9に流れる。冷房主体運転時および暖房主体運転時において利用側熱交換器52aが冷媒の放熱器として機能する時には、第1調節弁96aを開状態に制御し、第2調節弁97aを閉状態に制御する。これにより、第1連絡管8を流れた冷媒は、第1分岐配管63aの第1調節弁96aを通過させて、利用側熱交換器52aに送られる。なお、第1調節弁96aと第2調節弁97aは、いずれも、弁座に対して移動するニードルを備えた電磁弁であり、上述の意図した状態に制御することが困難になるという課題と同様の課題が生じうる。これに対して、以上のように、第1調節弁96aおよび第1逆止弁196aと、第2調節弁97aおよび第2逆止弁197aと、を互いに並列に設けた構成によれば、第1調節弁96aを通過する冷媒流れ方向を一方向に限ることができ、第2調節弁97aを通過する冷媒流れ方向についても一方向に限ることができている。したがって、冷媒圧力が高い状況または高圧冷媒と低圧冷媒との圧力差が大きい状況において所望の閉状態に制御できる電磁弁の確保が困難な場合でも、上記実施形態の第1調節弁66aおよび第2調節弁67aの制御による作用効果と同様の作用効果をより確実に得ることができる。なお、第1調節弁96bおよび第1逆止弁196bと第2調節弁97bおよび第2逆止弁197bとを互いに並列に設けた構成や、第1調節弁96cおよび第1逆止弁196cと第2調節弁97cおよび第2逆止弁197cとを互いに並列に設けた構成についても同様である。
なお、第1分岐ユニット6aにおいて、第1調節弁96aと第2調節弁97aは、いずれも、電磁弁ではなく、開度調節が可能な電動膨張弁としてもよい。具体的には、電動膨張弁である第1調節弁96aおよび第1逆止弁196aと、電動膨張弁である第2調節弁97aおよび第2逆止弁197aと、を互いに並列に設けた構成を採用してもよい。この点は、第2分岐ユニット6bおよび第3分岐ユニット6cにおいても同様である。
このように、二次側ユニット4aにおいても、上記実施形態の二次側ユニット4と同様の運転を行うことが可能である。
なお、上記実施形態の熱源側膨張弁36の代わりに熱源側膨張機構11を設けることと、利用側膨張弁51a、51b、51cの代わりに利用側膨張機構151a、151b、151cを設けることと、第1調節弁66a、66b、66cの代わりに第1調節弁96a、96b、96cおよび第1逆止弁196a、196b、196cを設けて第2調節弁67a、67b、67cの代わりに第2調節弁97a、97b、97cおよび第2逆止弁197a、197b、197cを設けつつ接続流路98a、98b、98cと逆止弁99a、99b、99cを設けることと、については、互いに独立した事項である。したがって、これらを適宜組合せた実施形態としてもよい。
なお、利用側膨張機構151a~151cが設けられている利用ユニット3a~3cと、第1調節弁96a~96cおよび第1逆止弁196a~196cと第2調節弁97a~97cおよび第2逆止弁197a~197cとが並列に設けられている分岐ユニット6a~6cと、を備える二次側ユニット4aにおいても、上記実施形態と同様に、各種運転時において、運転停止状態の利用ユニットが含まれていてもよい。この場合、例えば、冷媒の蒸発器として機能していた利用側熱交換器52a~52cを備える利用ユニット3a~3cが運転停止状態となる際には、運転停止状態となる利用ユニット3a~3cが備える利用側膨張機構151a~151cが閉状態に制御される。より具体的には、運転停止状態となる利用ユニット3a~3cが備える第1利用側膨張弁91a~91cが閉状態に制御される。また、冷媒の放熱器として機能していた利用側熱交換器52a~52cを備える利用ユニット3a~3cが運転停止状態となる際には、例えば、制御パターン1または制御パターン2のどちらかで制御される。制御パターン1では、運転停止状態となる利用ユニット3a~3cが備える利用側膨張機構151a~151cの第1利用側膨張弁91a~91cおよび第2利用側膨張弁94a~94cが閉状態に制御され、かつ、運転停止状態となる利用ユニット3a~3cに対応して接続される分岐ユニット6a~6cが備える第1調節弁96a~96cが閉状態に制御される。制御パターン2では、運転停止状態となる利用ユニット3a~3cが備える利用側膨張機構151a~151cの第2利用側膨張弁94a~94cが所定の低開度に制御され、かつ、運転停止状態となる利用ユニット3a~3cに対応して接続される分岐ユニット6a~6cが備える第1調節弁96a~96cが開状態に制御される。
(8-5)他の実施形態E
上記実施形態では、第2熱源配管29に第2開閉弁47が設けられている場合を挙げて説明した。
これに対して、第2熱源配管29には、第2開閉弁47の代わりに、第2熱源配管と吸入流路23の接続箇所である第2接続箇所Yから、第2熱源配管29と連通路45の接続箇所である第1接続箇所Xに向かう冷媒流れのみを許容し、第2熱源配管29と連通路45の接続箇所である第1接続箇所Xから、第2熱源配管29と吸入流路23の接続箇所である第2接続箇所Yに向かう冷媒流れを許容しない逆止弁を用いてもよい。
(8-6)他の実施形態F
上記実施形態では、第1連絡管8に接続された第1熱源配管28と、第2連絡管9に接続された第2熱源配管29と、を接続する連通路45が、二次側熱源ケーシング2x内に設けられている場合を例に挙げて説明した。
これに対して、上記実施形態における二次側熱源ケーシング2x内に設けられた連通路45の代わりに、二次側熱源ケーシング2xの外側において、第1連絡管8と第2連絡管9とを接続する連通路を用いるようにしてもよい。
また、上記実施形態を以下に述べる構成に変更してもよい。具体的には、上記実施形態の第1熱源配管28と第1連絡管8との間に介在する第1閉鎖弁32、および、第2熱源配管29と第2連絡管9との間に介在する第2閉鎖弁33を、二次側熱源ケーシング2xの外側に配置させる。そして、上記実施形態における二次側熱源ケーシング2x内に設けられた連通路45の代わりに、第1熱源配管28と第2熱源配管29のうち二次側熱源ケーシング2xの外側に位置する部分同士を接続する連通路を用いる。
以上の構成においても、上記実施形態と同様に、第1暖房運転時において、二次側圧縮機21から吐出された冷媒が流れる2つの流路の長さを十分に確保することができる。
(8-7)他の実施形態G
上記実施形態では、負荷として、利用ユニット3a-cのそれぞれの設定温度と、室内温度センサ55a-cのそれぞれの検出温度と、の差の合計を用いる場合を挙げて説明した。
これに対して、負荷としては、特に限定されず、例えば、利用側熱交換器52a、52b、52cを流れる冷媒の温度について設定された目標温度がある場合には、当該目標温度と利用側熱交換器52a、52b、52cを流れる冷媒の温度との差の合計を用いるようにしてもよい。
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
1 :冷凍サイクルシステム
2 :熱源ユニット
2x :二次側熱源ケーシング
3a :第1利用ユニット
3b :第2利用ユニット
3c :第3利用ユニット
4 :二次側ユニット(冷凍サイクルシステム、冷凍サイクル装置)
4a :二次側ユニット(冷凍サイクルシステム、冷凍サイクル装置)
5 :一次側ユニット
5a :一次側冷媒回路
5x :一次側ケーシング
6a-c :分岐ユニット
7 :第3連絡管(第3連絡流路)
8 :第1連絡管(第1連絡流路)
9 :第2連絡管(第2連絡流路)
10 :二次側冷媒回路
11 :熱源側膨張機構
12 :熱源回路
13a-c:利用回路
14a-c:分岐回路
15a-c:第1接続管
16a-c:第2接続管
20 :熱源側制御部
21 :二次側圧縮機(圧縮機)
21a :圧縮機モータ
21b :吸入配管(圧縮機に吸入される冷媒が流れる配管)
22 :二次側切換機構(第1切換機構)
23 :吸入流路
24 :吐出流路(圧縮機から吐出される冷媒が流れる配管)
25 :第3熱源配管
26 :第4熱源配管(第3連絡流路、第3冷媒流路)
27 :第5熱源配管(第3連絡流路、第3冷媒流路)
28 :第1熱源配管(第1連絡流路、第1冷媒流路)
29 :第2熱源配管(第2連絡流路、第2冷媒流路)
29a :第6熱源配管(第2連絡流路、第2冷媒流路)
29b :第7熱源配管(第2連絡流路、第2冷媒流路)
30 :アキュムレータ
31 :第3閉鎖弁
32 :第1閉鎖弁
33 :第2閉鎖弁
34 :油分離器
35 :カスケード熱交換器(熱源熱交換器)
35a :二次側流路
35b :一次側流路
36 :熱源側膨張弁
45 :連通路(接続配管)
45a :連通路(接続配管)
46 :第1開閉弁(第2切換機構)
47 :第2開閉弁
48 :三方弁(第2切換機構)
50a-c:利用側制御部
51a-c:利用側膨張弁
52a-c:利用側熱交換器(利用熱交換器)
56a-c:第2利用配管
57a-c:第1利用配管
58a-c:液側温度センサ
60a-c:分岐ユニット制御部
61a-c:第3分岐配管
62a-c:合流配管
63a-c:第1分岐配管
64a-c:第2分岐配管
66a-c:第1調節弁
67a-c:第2調節弁
70 :一次側制御部
77 :外気温度センサ
80 :制御部
151a-c:利用膨張機構
X :第1接続箇所
Y :第2接続箇所
特開2016-11783号公報

Claims (16)

  1. 二酸化炭素冷媒を使用した冷凍サイクルシステム(1、4、4a)であって、
    圧縮機(21)と、熱源熱交換器(35)と、前記圧縮機から吐出される前記冷媒が流れる配管(24)と前記熱源熱交換器との間に位置しており流路を切り換える第1切換機構(22)と、前記第1切換機構と前記圧縮機に吸入される前記冷媒が流れる配管(21b)とを接続する吸入流路(23)と、を有する熱源回路(12)と、
    利用熱交換器(52a、52b、52c)をそれぞれ有する複数の利用回路(13a、13b、13c)と、
    前記複数の利用熱交換器と前記第1切換機構とを接続する第1連絡流路(8、28)と、
    前記複数の利用熱交換器と前記吸入流路とを接続する第2連絡流路(9、29、29a、29b)と、
    前記複数の利用熱交換器と前記熱源熱交換器とを接続する第3連絡流路(7、26、27)と、
    前記第1連絡流路と前記第2連絡流路とを接続する接続配管(45、45a)と、
    前記第1連絡流路と前記第2連絡流路が連通する第1状態と、前記第1連絡流路と前記第2連絡流路が連通しない第2状態と、を切り換える第2切換機構(46、48)と、
    を備え
    前記第2切換機構は、前記接続配管に設けられた第1開閉弁(46)であり、
    前記第2連絡流路(9、29)において、前記第2連絡流路と前記接続配管との接続箇所である第1接続箇所(X)と、前記第2連絡流路と前記吸入流路との接続箇所である第2接続箇所(Y)と、の間に設けられた第2開閉弁(47)をさらに備え、
    前記第2開閉弁は、前記第2切換機構が前記第1状態である場合に閉じられる、
    冷凍サイクルシステム。
  2. 二酸化炭素冷媒を使用した冷凍サイクルシステム(1、4、4a)であって、
    圧縮機(21)と、熱源熱交換器(35)と、前記圧縮機から吐出される前記冷媒が流れる配管(24)と前記熱源熱交換器との間に位置しており流路を切り換える第1切換機構(22)と、前記第1切換機構と前記圧縮機に吸入される前記冷媒が流れる配管(21b)とを接続する吸入流路(23)と、を有する熱源回路(12)と、
    利用熱交換器(52a、52b、52c)をそれぞれ有する複数の利用回路(13a、13b、13c)と、
    前記複数の利用熱交換器と前記第1切換機構とを接続する第1連絡流路(8、28)と、
    前記複数の利用熱交換器と前記吸入流路とを接続する第2連絡流路(9、29、29a、29b)と、
    前記複数の利用熱交換器と前記熱源熱交換器とを接続する第3連絡流路(7、26、27)と、
    前記第1連絡流路と前記第2連絡流路とを接続する接続配管(45、45a)と、
    前記第1連絡流路と前記第2連絡流路が連通する第1状態と、前記第1連絡流路と前記第2連絡流路が連通しない第2状態と、を切り換える第2切換機構(46、48)と、
    を備え
    前記第2切換機構は、三方弁(48)であり、
    前記三方弁は、前記第1状態において、前記第2連絡流路と前記接続配管との接続箇所である第1接続箇所(X)と、前記第2連絡流路と前記吸入流路との接続箇所である第2接続箇所(Y)と、を連通させず、前記第2状態において、前記第1接続箇所と前記第2接続箇所とを連通させる、
    冷凍サイクルシステム。
  3. 二酸化炭素冷媒を使用した冷凍サイクルシステム(1、4、4a)であって、
    圧縮機(21)と、熱源熱交換器(35)と、前記圧縮機から吐出される前記冷媒が流れる配管(24)と前記熱源熱交換器との間に位置しており流路を切り換える第1切換機構(22)と、前記第1切換機構と前記圧縮機に吸入される前記冷媒が流れる配管(21b)とを接続する吸入流路(23)と、を有する熱源回路(12)と、
    利用熱交換器(52a、52b、52c)をそれぞれ有する複数の利用回路(13a、13b、13c)と、
    前記複数の利用熱交換器と前記第1切換機構とを接続する第1連絡流路(8、28)と、
    前記複数の利用熱交換器と前記吸入流路とを接続する第2連絡流路(9、29、29a、29b)と、
    前記複数の利用熱交換器と前記熱源熱交換器とを接続する第3連絡流路(7、26、27)と、
    前記第1連絡流路と前記第2連絡流路とを接続する接続配管(45、45a)と、
    前記第1連絡流路と前記第2連絡流路が連通する第1状態と、前記第1連絡流路と前記第2連絡流路が連通しない第2状態と、を切り換える第2切換機構(46、48)と、
    を備え
    前記第2切換機構を前記第1状態にしつつ、前記第2連絡流路と前記接続配管との接続箇所である第1接続箇所(X)と、前記第2連絡流路と前記吸入流路との接続箇所である第2接続箇所(Y)と、を連通させず、前記複数の利用熱交換器の全てを前記冷媒の放熱器として機能させる第1運転を実行する、
    冷凍サイクルシステム。
  4. 二酸化炭素冷媒を使用した冷凍サイクルシステム(1、4、4a)であって、
    圧縮機(21)と、熱源熱交換器(35)と、前記圧縮機から吐出される前記冷媒が流れる配管(24)と前記熱源熱交換器との間に位置しており流路を切り換える第1切換機構(22)と、前記第1切換機構と前記圧縮機に吸入される前記冷媒が流れる配管(21b)とを接続する吸入流路(23)と、を有する熱源回路(12)と、
    利用熱交換器(52a、52b、52c)をそれぞれ有する複数の利用回路(13a、13b、13c)と、
    前記複数の利用熱交換器と前記第1切換機構とを接続する第1連絡流路(8、28)と、
    前記複数の利用熱交換器と前記吸入流路とを接続する第2連絡流路(9、29、29a、29b)と、
    前記複数の利用熱交換器と前記熱源熱交換器とを接続する第3連絡流路(7、26、27)と、
    前記第1連絡流路と前記第2連絡流路とを接続する接続配管(45、45a)と、
    前記第1連絡流路と前記第2連絡流路が連通する第1状態と、前記第1連絡流路と前記第2連絡流路が連通しない第2状態と、を切り換える第2切換機構(46、48)と、
    を備え
    前記冷媒の放熱器として機能させる前記利用熱交換器の負荷が所定レベルを超える場合に、前記第2切換機構を前記第1状態にしつつ、前記第2連絡流路と前記接続配管との接続箇所である第1接続箇所(X)と、前記第2連絡流路と前記吸入流路との接続箇所である第2接続箇所(Y)と、を連通させず、前記複数の利用熱交換器の全てを前記冷媒の放熱器として機能させる第1運転を実行し、
    前記冷媒の放熱器として機能させる前記利用熱交換器の負荷が前記所定レベル以下である場合に、前記第2切換機構を前記第2状態にする、
    冷凍サイクルシステム。
  5. 前記第2切換機構は、前記接続配管に設けられた第1開閉弁(46)である、
    請求項2から4のいずれか1項に記載の冷凍サイクルシステム。
  6. 前記第2連絡流路(9、29)において、前記第2連絡流路と前記接続配管との接続箇所である第1接続箇所(X)と、前記第2連絡流路と前記吸入流路との接続箇所である第2接続箇所(Y)と、の間に設けられた第2開閉弁(47)をさらに備え、
    前記第2開閉弁は、前記第2切換機構が前記第1状態である場合に閉じられる、
    請求項に記載の冷凍サイクルシステム。
  7. 前記第2切換機構は、三方弁(48)であり、
    前記三方弁は、前記第1状態において、前記第2連絡流路と前記接続配管との接続箇所である第1接続箇所(X)と、前記第2連絡流路と前記吸入流路との接続箇所である第2接続箇所(Y)と、を連通させず、前記第2状態において、前記第1接続箇所と前記第2接続箇所とを連通させる、
    請求項1、3、4のいずれか1項に記載の冷凍サイクルシステム。
  8. 前記複数の利用熱交換器のうちの一部を、前記冷媒の放熱器として機能させつつ、同時に他の一部を前記冷媒の蒸発器として機能させる運転が可能である、
    請求項1からのいずれか1項に記載の冷凍サイクルシステム。
  9. 前記第2切換機構を前記第1状態にしつつ、前記第2連絡流路と前記接続配管との接続箇所である第1接続箇所(X)と、前記第2連絡流路と前記吸入流路との接続箇所である第2接続箇所(Y)と、を連通させず、前記複数の利用熱交換器の全てを前記冷媒の放熱器として機能させる第1運転を実行する、
    請求項1、2、4のいずれか1項に記載の冷凍サイクルシステム。
  10. 前記冷媒の放熱器として機能させる前記利用熱交換器の負荷が所定レベルを超える場合に、前記第2切換機構を前記第1状態にしつつ、前記第2連絡流路と前記接続配管との接続箇所である第1接続箇所(X)と、前記第2連絡流路と前記吸入流路との接続箇所である第2接続箇所(Y)と、を連通させず、前記複数の利用熱交換器の全てを前記冷媒の放熱器として機能させる第1運転を実行し、
    前記冷媒の放熱器として機能させる前記利用熱交換器の負荷が前記所定レベル以下である場合に、前記第2切換機構を前記第2状態にする、
    請求項1、2、3のいずれか1項に記載の冷凍サイクルシステム。
  11. 前記第2切換機構を前記第2状態にして、前記複数の利用熱交換器の少なくとも一部を前記冷媒の蒸発器として機能させる第3運転を実行する、
    請求項1から10のいずれか1項に記載の冷凍サイクルシステム。
  12. 二酸化炭素冷媒を使用した冷凍サイクル装置(4、4a)の熱源ユニット(2)であって、
    圧縮機(21)と、
    熱源熱交換器(35)と、
    前記圧縮機から吐出される前記冷媒が流れる配管(24)と前記熱源熱交換器との間に位置しており流路を切り換える第1切換機構(22)と、
    前記第1切換機構と前記圧縮機に吸入される前記冷媒が流れる配管(21b)とを接続する吸入流路(23)と、
    前記第1切換機構に接続される第1冷媒流路(28)と、
    前記吸入流路に接続される第2冷媒流路(29、29a、29b)と、
    前記熱源熱交換器に接続される第3冷媒流路(26、27)と、
    前記第1冷媒流路と前記第2冷媒流路とを接続する接続配管(45、45a)と、
    前記第1冷媒流路と前記第2冷媒流路が連通する第1状態と、前記第1冷媒流路と前記第2冷媒流路が連通しない第2状態と、を切り換える第2切換機構(46、48)と、
    を備え
    前記第2切換機構は、前記接続配管に設けられた第1開閉弁(46)であり、
    前記第2冷媒流路(9、29)において、前記第2冷媒流路と前記接続配管との接続箇所である第1接続箇所(X)と、前記第2冷媒流路と前記吸入流路との接続箇所である第2接続箇所(Y)と、の間に設けられた第2開閉弁(47)をさらに備え、
    前記第2開閉弁は、前記第2切換機構が前記第1状態である場合に閉じられる、
    熱源ユニット。
  13. 二酸化炭素冷媒を使用した冷凍サイクル装置(4、4a)の熱源ユニット(2)であって、
    圧縮機(21)と、
    熱源熱交換器(35)と、
    前記圧縮機から吐出される前記冷媒が流れる配管(24)と前記熱源熱交換器との間に位置しており流路を切り換える第1切換機構(22)と、
    前記第1切換機構と前記圧縮機に吸入される前記冷媒が流れる配管(21b)とを接続する吸入流路(23)と、
    前記第1切換機構に接続される第1冷媒流路(28)と、
    前記吸入流路に接続される第2冷媒流路(29、29a、29b)と、
    前記熱源熱交換器に接続される第3冷媒流路(26、27)と、
    前記第1冷媒流路と前記第2冷媒流路とを接続する接続配管(45、45a)と、
    前記第1冷媒流路と前記第2冷媒流路が連通する第1状態と、前記第1冷媒流路と前記第2冷媒流路が連通しない第2状態と、を切り換える第2切換機構(46、48)と、
    を備え
    前記第2切換機構は、三方弁(48)であり、
    前記三方弁は、前記第1状態において、前記第2冷媒流路と前記接続配管との接続箇所である第1接続箇所(X)と、前記第2冷媒流路と前記吸入流路との接続箇所である第2接続箇所(Y)と、を連通させず、前記第2状態において、前記第1接続箇所と前記第2接続箇所とを連通させる、
    熱源ユニット。
  14. 二酸化炭素冷媒を使用した冷凍サイクル装置(4、4a)の熱源ユニット(2)であって、
    圧縮機(21)と、
    熱源熱交換器(35)と、
    前記圧縮機から吐出される前記冷媒が流れる配管(24)と前記熱源熱交換器との間に位置しており流路を切り換える第1切換機構(22)と、
    前記第1切換機構と前記圧縮機に吸入される前記冷媒が流れる配管(21b)とを接続する吸入流路(23)と、
    前記第1切換機構に接続される第1冷媒流路(28)と、
    前記吸入流路に接続される第2冷媒流路(29、29a、29b)と、
    前記熱源熱交換器に接続される第3冷媒流路(26、27)と、
    前記第1冷媒流路と前記第2冷媒流路とを接続する接続配管(45、45a)と、
    前記第1冷媒流路と前記第2冷媒流路が連通する第1状態と、前記第1冷媒流路と前記第2冷媒流路が連通しない第2状態と、を切り換える第2切換機構(46、48)と、
    を備え
    前記第2切換機構を前記第1状態にしつつ、前記第2冷媒流路と前記接続配管との接続箇所である第1接続箇所(X)と、前記第2冷媒流路と前記吸入流路との接続箇所である第2接続箇所(Y)と、を連通させず、前記冷凍サイクル装置が備える複数の利用回路(13a、13b、13c)それぞれの利用熱交換器の全てが前記冷媒の放熱器として機能する第1運転を実行する、
    熱源ユニット。
  15. 二酸化炭素冷媒を使用した冷凍サイクル装置(4、4a)の熱源ユニット(2)であって、
    圧縮機(21)と、
    熱源熱交換器(35)と、
    前記圧縮機から吐出される前記冷媒が流れる配管(24)と前記熱源熱交換器との間に位置しており流路を切り換える第1切換機構(22)と、
    前記第1切換機構と前記圧縮機に吸入される前記冷媒が流れる配管(21b)とを接続する吸入流路(23)と、
    前記第1切換機構に接続される第1冷媒流路(28)と、
    前記吸入流路に接続される第2冷媒流路(29、29a、29b)と、
    前記熱源熱交換器に接続される第3冷媒流路(26、27)と、
    前記第1冷媒流路と前記第2冷媒流路とを接続する接続配管(45、45a)と、
    前記第1冷媒流路と前記第2冷媒流路が連通する第1状態と、前記第1冷媒流路と前記第2冷媒流路が連通しない第2状態と、を切り換える第2切換機構(46、48)と、
    を備え
    前記冷凍サイクル装置が備える複数の利用回路(13a、13b、13c)において前記冷媒の放熱器として機能する利用熱交換器の負荷が所定レベルを超える場合に、前記第2切換機構を前記第1状態にしつつ、前記第2冷媒流路と前記接続配管との接続箇所である第1接続箇所(X)と、前記第2冷媒流路と前記吸入流路との接続箇所である第2接続箇所(Y)と、を連通させず、前記複数の利用熱交換器の全てが前記冷媒の放熱器として機能する第1運転を実行し、
    前記冷媒の放熱器として機能する前記利用熱交換器の負荷が前記所定レベル以下である場合に、前記第2切換機構を前記第2状態にする、
    熱源ユニット。
  16. 請求項12から15のいずれか1項に記載の熱源ユニットと、
    利用熱交換器(52a、52b、52c)をそれぞれ有する複数の利用ユニット(3a、3b、3c)と、
    前記第1冷媒流路に接続されており、前記熱源ユニットと複数の前記利用ユニットとを接続する第1連絡管(8)と、
    前記第2冷媒流路に接続されており、前記熱源ユニットと複数の前記利用ユニットとを接続する第2連絡管(9)と、
    前記第3冷媒流路に接続されており、前記熱源ユニットと複数の前記利用ユニットとを接続する第3連絡管(7)と、
    を備えた冷凍サイクル装置(4、4a)。
JP2022519640A 2020-05-08 2021-05-10 冷凍サイクルシステム、熱源ユニット、および冷凍サイクル装置 Active JP7406165B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020082787 2020-05-08
JP2020082787 2020-05-08
PCT/JP2021/017688 WO2021225175A1 (ja) 2020-05-08 2021-05-10 冷凍サイクルシステム、熱源ユニット、および冷凍サイクル装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2021225175A1 JPWO2021225175A1 (ja) 2021-11-11
JP7406165B2 true JP7406165B2 (ja) 2023-12-27

Family

ID=78468010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022519640A Active JP7406165B2 (ja) 2020-05-08 2021-05-10 冷凍サイクルシステム、熱源ユニット、および冷凍サイクル装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US12480692B2 (ja)
EP (1) EP4148346A4 (ja)
JP (1) JP7406165B2 (ja)
WO (1) WO2021225175A1 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007240108A (ja) 2006-03-10 2007-09-20 Daikin Ind Ltd 空気調和装置
JP2009210142A (ja) 2008-02-29 2009-09-17 Daikin Ind Ltd 空気調和装置および冷媒量判定方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5938568A (ja) 1982-08-27 1984-03-02 株式会社日立製作所 二元ヒ−トポンプ式冷凍装置
JP3829340B2 (ja) * 1995-02-06 2006-10-04 ダイキン工業株式会社 空気調和装置
JP3754272B2 (ja) * 2000-05-29 2006-03-08 三洋電機株式会社 空気調和装置
JP2004190917A (ja) 2002-12-10 2004-07-08 Sanyo Electric Co Ltd 冷凍装置
JP2007218460A (ja) 2006-02-15 2007-08-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 冷凍サイクル装置および保冷庫
JP4904908B2 (ja) * 2006-04-28 2012-03-28 ダイキン工業株式会社 空気調和装置
JP2008039332A (ja) 2006-08-09 2008-02-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd マルチ型ヒートポンプ式空気調和機
JP2008064439A (ja) * 2006-09-11 2008-03-21 Daikin Ind Ltd 空気調和装置
JP5962143B2 (ja) 2012-03-30 2016-08-03 ダイキン工業株式会社 冷凍装置
JP5488678B1 (ja) 2012-11-30 2014-05-14 ダイキン工業株式会社 水加熱システム
JP6003635B2 (ja) * 2012-12-28 2016-10-05 ダイキン工業株式会社 空気調和装置及び空気調和装置の施工方法
CN103759455B (zh) * 2014-01-27 2015-08-19 青岛海信日立空调系统有限公司 热回收变频多联式热泵系统及其控制方法
JP6417750B2 (ja) 2014-06-27 2018-11-07 ダイキン工業株式会社 冷暖同時運転型空気調和装置
JP6453475B2 (ja) 2015-09-11 2019-01-16 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 空気調和機
EP3643988B1 (en) * 2017-06-23 2022-03-30 Daikin Industries, Ltd. Heat transfer system
JP6589946B2 (ja) 2017-07-20 2019-10-16 ダイキン工業株式会社 冷凍装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007240108A (ja) 2006-03-10 2007-09-20 Daikin Ind Ltd 空気調和装置
JP2009210142A (ja) 2008-02-29 2009-09-17 Daikin Ind Ltd 空気調和装置および冷媒量判定方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP4148346A4 (en) 2024-01-24
WO2021225175A1 (ja) 2021-11-11
US20230065072A1 (en) 2023-03-02
EP4148346A1 (en) 2023-03-15
JPWO2021225175A1 (ja) 2021-11-11
US12480692B2 (en) 2025-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5306449B2 (ja) 空気調和装置
JP5436575B2 (ja) 空気調和装置
US8794020B2 (en) Air-conditioning apparatus
JP5474048B2 (ja) 空気調和装置
JP5611376B2 (ja) 空気調和装置
EP2650620A1 (en) Heat pump device
JPWO2010050006A1 (ja) 空気調和装置
JP5984960B2 (ja) 空気調和装置
US20230057478A1 (en) Refrigeration cycle apparatus
JP4475278B2 (ja) 冷凍装置及び空気調和装置
WO2015030173A1 (ja) 熱回収型冷凍装置
CN118043610B (zh) 制冷剂容器和冷冻循环装置
CN102770724B (zh) 空调装置
WO2011064830A1 (ja) 空気調和装置
CN116507865A (zh) 冷冻循环系统
CN119948303A (zh) 冷冻循环装置
CN119968540A (zh) 冷冻循环装置
JP7436932B2 (ja) 冷凍サイクルシステム
JP6311249B2 (ja) 冷凍装置
JP7406165B2 (ja) 冷凍サイクルシステム、熱源ユニット、および冷凍サイクル装置
WO2022118843A1 (ja) 冷凍サイクルシステム
JP7473836B2 (ja) 冷凍サイクルシステム
JP6537603B2 (ja) 空気調和装置
JP5751299B2 (ja) 冷凍装置
WO2021225176A1 (ja) 冷凍サイクルシステム、熱源ユニット、および冷凍サイクル装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20221107

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230725

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230925

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20231114

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231127

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7406165

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151