WO2021240729A1 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

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WO2021240729A1
WO2021240729A1 PCT/JP2020/021141 JP2020021141W WO2021240729A1 WO 2021240729 A1 WO2021240729 A1 WO 2021240729A1 JP 2020021141 W JP2020021141 W JP 2020021141W WO 2021240729 A1 WO2021240729 A1 WO 2021240729A1
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heat medium
heat exchanger
load device
bypass valve
passage
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勇人 堀江
守 濱田
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • Y02B30/54—Free-cooling systems

Definitions

  • This disclosure relates to a refrigeration cycle device.
  • Patent Document 1 discloses an air-conditioning operation method using free cooling.
  • a low-temperature cold water tank and a high-temperature cold water tank are provided. Is supplied to a high-temperature cold water tank for microheat treatment.
  • the low-temperature cold water produced by the refrigerator or the low-temperature cold water produced by the cooling tower is used to produce the high-temperature cold water in the high-temperature cold water tank.
  • the above-mentioned conventional technique requires two water tanks and two pumps for sending water between each water tank and the load, so that there is a problem that the cost is high.
  • the present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present disclosure is to provide a refrigeration cycle device having a simple configuration and advantageous in increasing opportunities to utilize free cooling.
  • the refrigeration cycle apparatus of the present disclosure includes a compressor that compresses the refrigerant, a first heat exchanger that cools the refrigerant compressed by the compressor with outdoor air, a decompression device that reduces the pressure of the refrigerant, and a decompression device.
  • the second heat exchanger that cools the heat medium with the generated refrigerant, the third heat exchanger that cools the heat medium with the outdoor air, and the heat medium outlet of the third heat exchanger are the heat medium inlets of the second heat exchanger.
  • the first heat medium passage connected to the first heat medium passage, the first bypass valve for flowing the heat medium from the first heat medium passage into the first load device, and the second heat medium flowing out from the second heat exchanger to flow into the second load device.
  • Two heat medium passages Two heat medium passages, a second bypass valve that allows the heat medium flowing out of the second heat exchanger to flow into the first load device, a heat medium returned from the first load device, and a heat medium returned from the second load device.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the refrigeration cycle apparatus by Embodiment 1.
  • FIG. 2 It is a figure which shows the state which the refrigerating cycle apparatus is operating in the free cooling combined operation mode. It is a figure which shows the refrigeration cycle apparatus by Embodiment 2.
  • FIG. 2 It is a figure which shows the refrigeration cycle apparatus by Embodiment 3.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the refrigeration cycle apparatus by Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a diagram showing a refrigeration cycle device 1 according to the first embodiment.
  • the refrigeration cycle device 1 reduces the pressure of the refrigerant, the compressor 2 that compresses the refrigerant, the first heat exchanger 3 that cools the refrigerant compressed by the compressor 2 with the outdoor air, and the refrigerant.
  • a decompression device 4 a second heat exchanger 5 that cools the heat medium with the refrigerant decompressed by the decompression device 4, a third heat exchanger 6 that cools the heat medium with outdoor air, and a third heat exchanger 6.
  • the first heat medium passage 7 connecting the heat medium outlet to the heat medium inlet of the second heat exchanger 5, the first bypass valve 8 for flowing the heat medium from the first heat medium passage 7 into the first load device 100, and the first.
  • a second heat medium passage 9 that allows the heat medium flowing out of the second heat exchanger 5 to flow into the second load device 200, and a second bypass that causes the heat medium flowing out of the second heat exchanger 5 to flow into the first load device 100.
  • the return passage 11 through which the valve 10, the heat medium returned from the first load device 100, and the heat medium returned from the second load device 200 pass, and the heat medium do not pass through the return passage 11 to the third heat exchanger 6.
  • a flow path switching valve 12 for switching between a first mode in which the heat medium flows into the first heat medium passage 7 and a second mode in which the heat medium flows into the third heat exchanger 6 from the return passage 11 is provided.
  • the substance used as the refrigerant in the present disclosure is not particularly limited , but may be, for example, CO 2 , HFC, HFO, or a hydrocarbon.
  • the substance used as a heat medium in the present disclosure is typically liquid water.
  • a liquid other than water such as an aqueous solution of calcium chloride, an aqueous solution of ethylene glycol, an aqueous solution of propylene glycol, or alcohol, may be used as a heat medium.
  • a heat medium pump 13 for circulating the heat medium is provided in the return passage 11.
  • the first heat exchanger 3 is configured to cool the heat medium by heat exchange using outdoor air.
  • the first heat exchanger 3 may be configured to directly exchange heat between the outdoor air and the heat medium in a closed cooling tower.
  • the first heat exchanger 3 may be configured to exchange heat between the cooling water cooled by the outdoor air and the heat medium in the open cooling tower.
  • the third heat exchanger 6 is configured to cool the heat medium by heat exchange using outdoor air.
  • the third heat exchanger 6 may be configured to directly exchange heat between the outdoor air and the heat medium in a closed cooling tower.
  • the third heat exchanger 6 may be configured to exchange heat between the cooling water cooled by the outdoor air and the heat medium in the open cooling tower.
  • the first heat exchanger 3 and the third heat exchanger 6 are arranged next to each other. Further, in the illustrated example, a blower 14 for sending outdoor air to the first heat exchanger 3 and the third heat exchanger 6 is provided. The blower 14 may be omitted. Instead of the illustrated example, the third heat exchanger 6 may be arranged at a place away from the first heat exchanger 3. In that case, a blower that sends outdoor air to the first heat exchanger 3 and a blower that sends outdoor air to the third heat exchanger 6 may be individually provided.
  • first load device 100 and the second load device 200 are configured to perform air conditioning in the room by using a heat medium.
  • the present disclosure is not limited to a system that performs air conditioning.
  • either or both of the first load device 100 and the second load device 200 may be configured to cool the production device using a heat medium.
  • the first load device 100 may have a heat exchanger that exchanges heat between the indoor air and the heat medium.
  • the first load device 100 may be configured by, for example, a fan coil unit.
  • the first load device 100 may be configured primarily to handle the sensible heat load in air conditioning. That is, the first load device 100 may be configured to lower the temperature of the indoor air.
  • FIG. 1 shows a state in which the refrigerating cycle device 1 is operated in the chiller independent operation mode.
  • the heat medium is cooled by operating the compressor 2 without performing free cooling by the third heat exchanger 6.
  • the refrigeration cycle device 1 in the chiller independent operation mode operates as follows.
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the compressor 2 flows into the first heat exchanger 3.
  • the refrigerant cooled by the outdoor air in the first heat exchanger 3 is decompressed when passing through the decompression device 4.
  • the first bypass valve 8 is closed.
  • the second bypass valve 10 is open.
  • the flow path switching valve 12 is in the first mode.
  • the heat medium is cooled by exchanging heat between the low-temperature low-pressure refrigerant flowing out of the decompression device 4 and the heat medium.
  • a part of the heat medium flowing out of the second heat exchanger 5 is supplied to the first load device 100 through the second bypass valve 10.
  • the rest of the heat medium flowing out of the second heat exchanger 5 is supplied to the second load device 200 through the second heat medium passage 9.
  • the heat medium returned from the first load device 100 and the heat medium returned from the second load device 200 merge and flow through the return passage 11.
  • the heat medium flows from the return passage 11 into the first heat medium passage 7 without passing through the third heat exchanger 6.
  • the entire amount of the heat medium that has flowed into the first heat medium passage 7 flows into the second heat exchanger 5.
  • FIG. 2 is a diagram showing a state in which the refrigerating cycle device 1 is operated in the free cooling combined operation mode.
  • the heat medium is cooled by using the free cooling by the third heat exchanger 6 and the operation of the compressor 2 in combination.
  • the refrigerating cycle device 1 in the free cooling combined operation mode operates as follows.
  • the refrigerant circulates through the same path as in the chiller independent operation mode.
  • the first bypass valve 8 is open.
  • the second bypass valve 10 is closed.
  • the flow path switching valve 12 is in the second mode.
  • the heat medium returned from the first load device 100 and the heat medium returned from the second load device 200 merge and flow through the return passage 11.
  • the heat medium that has passed through the return passage 11 flows into the third heat exchanger 6.
  • the heat medium cooled by the outdoor air in the third heat exchanger 6 flows into the first heat medium passage 7.
  • a part of the heat medium flowing through the first heat medium passage 7 is supplied to the first load device 100 through the first bypass valve 8.
  • the rest of the heat medium flowing through the first heat medium passage 7 flows into the second heat exchanger 5.
  • the heat medium cooled by the refrigerant in the second heat exchanger 5 is supplied to the second load device 200 through the second heat medium passage 9.
  • the temperature of the heat medium flowing from the second heat exchanger 5 to the second load device 200 needs to be lower than the dew point temperature.
  • the power consumption of the compressor 2 when the heat medium is cooled to the same temperature increases as the flow rate of the heat medium flowing through the second heat exchanger 5 increases.
  • the flow rate of the heat medium flowing through the second heat exchanger 5 in the free cooling combined operation mode is smaller than that in the chiller independent operation mode. Therefore, in the free cooling combined operation mode, the power consumption of the compressor 2 can be reduced and energy saving can be achieved as compared with the chiller independent operation mode.
  • the heat medium cooled by the free cooling of the third heat exchanger 6 flows into the first load device 100.
  • the temperature of the heat medium cooled by free cooling changes according to the outside air temperature.
  • the temperature of the heat medium flowing into the first load device 100 that processes the sensible heat may be higher than the dew point temperature.
  • the heat medium cooled by the free cooling can be supplied to the first load device 100, and the heat medium further cooled by the second heat exchanger 5 to a temperature lower than the dew point temperature can be supplied. It can be supplied to the second load device 200. Therefore, in the case of the refrigerating cycle apparatus 1 of the present embodiment, free cooling can be utilized even when the temperature of the heat medium cooled by free cooling is higher than the dew point temperature.
  • the above effect can be achieved by the refrigerating cycle apparatus 1 having a simple structure, so that the product cost can be suppressed.
  • a simple configuration is achieved by eliminating the need for a tank for separately storing the heat medium cooled by free cooling and the heat medium further cooled by the second heat exchanger 5.
  • a simple configuration is achieved by circulating both the heat medium cooled by free cooling and the heat medium further cooled by the second heat exchanger 5 by the common heat medium pump 13. ..
  • the second bypass valve 10 may be opened a little in the free cooling combined operation mode. As a result, the heat medium that has passed through the first bypass valve 8 is mixed with the heat medium that has passed through the second bypass valve 10, so that the temperature of the heat medium that flows into the first load device 100 can be lowered.
  • the refrigeration cycle device 1 may further include a control circuit 50 configured to control the operation of the first bypass valve 8, the operation of the second bypass valve 10, and the operation of the flow path switching valve 12. ..
  • a control circuit 50 configured to control the operation of the first bypass valve 8, the operation of the second bypass valve 10, and the operation of the flow path switching valve 12. ..
  • the control circuit 50 may be configured to close the first bypass valve 8 and open the second bypass valve 10 when the flow path switching valve 12 is in the first mode. This makes it possible to automate the operation of the chiller independent operation mode.
  • the control circuit 50 may be configured to perform a process of opening the first bypass valve 8 and a process of closing the second bypass valve 10 when the flow path switching valve 12 is in the second mode. Further, the control circuit 50 determines the process of opening the first bypass valve 8 and the opening degree of the second bypass valve 10 when the flow path switching valve 12 is in the second mode, and the flow path switching valve 12 is in the first mode. It may be configured to perform a process of making the opening smaller than the opening at the time of. As a result, the operation of the free cooling combined operation mode can be automated.
  • the refrigerating cycle device 1 may be operated in a free cooling independent operation mode in which the heat medium is cooled only by free cooling without operating the compressor 2.
  • the free cooling independent operation mode the compressor 2 is stopped, the flow path switching valve 12 is set to the second mode, the first bypass valve 8 is opened, and the second bypass valve 10 is fully closed.
  • the control circuit 50 may be configured to adjust the ability to cool the heat medium by making the operating speed of the compressor 2 variable, for example, by inverter control.
  • the control circuit 50 may be configured to further control at least one of the operation of the decompression device 4, the operation of the heat medium pump 13, and the operation of the blower 14.
  • the pressure reducing device 4 may be an expansion valve whose opening degree can be adjusted.
  • the control circuit 50 may be configured to adjust the circulation flow rate of the heat medium by making the operating speed of the heat medium pump 13 variable by, for example, inverter control.
  • the control circuit 50 may be configured to adjust the amount of blown air by making the operating speed of the blower 14 variable, for example, by inverter control.
  • the control circuit 50 includes the operating speed of the compressor 2, the circulation flow rate of the heat medium, the opening degree of the decompression device 4, and the blower so that each of the first load device 100 and the second load device 200 satisfies the required capacities. At least one of the 14 operating speeds may be controlled.
  • the refrigeration cycle device 1 may further include an outside air temperature sensor 15 for detecting the outside air temperature and a return temperature sensor 16 for detecting the return temperature.
  • the control circuit 50 may switch the flow path switching valve 12 from the first mode to the second mode when the outside air temperature is lower than the return temperature and the difference between the return temperature and the outside air temperature is larger than the standard. good. That is, when the outside air temperature is lower than the return temperature and the difference between the return temperature and the outside air temperature is larger than the above standard, the control circuit 50 shifts from the chiller independent operation mode to the free cooling combined operation mode. It may be configured as follows. As a result, the opportunity to use the free cooling combined operation mode instead of the chiller independent operation mode increases, so that energy saving can be achieved.
  • the refrigeration cycle device 1 may further include a capacity shortage detection unit for detecting a shortage of supply cooling capacity.
  • the control circuit 50 may have the function of the capacity shortage detection unit.
  • the capacity shortage detection unit has, for example, a supply cooling capacity with respect to the sensible heat capacity which is the cooling capacity required by the first load device 100 and the latent heat capacity which is the cooling capacity required by the second load device 200. It may be determined whether it is sufficient.
  • the capacity shortage detection unit may detect the lack of supply cooling capacity based on the information obtained from the indoor sensor (not shown) that detects the temperature and humidity of the indoor air. For example, the capacity shortage detection unit may detect a shortage of supply cooling capacity based on the difference between the actual room temperature and the target value and the difference between the actual room humidity and the target value.
  • the control circuit 50 reduces the opening degree of the first bypass valve 8 and increases the opening degree of the second bypass valve 10. You may. That is, when the supply cooling capacity is insufficient during the execution of the free cooling combined operation mode, the control circuit 50 reduces the opening degree of the first bypass valve 8 and increases the opening degree of the second bypass valve 10. It may be configured. When the opening degree of the first bypass valve 8 decreases and the opening degree of the second bypass valve 10 increases, the flow rate of the heat medium flowing into the second heat exchanger 5 and being cooled by the refrigerant increases, so that supply cooling is performed. Increases ability. As a result, the shortage of supply cooling capacity is resolved.
  • control circuit 50 may shift to the free cooling independent operation mode according to the difference between the return temperature and the outside air temperature. Alternatively, during the execution of the free cooling combined operation mode, the control circuit 50 may shift to the free cooling independent operation mode depending on the sufficient supply cooling capacity.
  • the inlet of the first bypass valve 8 is connected to a branch portion 17 provided in the first heat medium passage 7.
  • the outlet of the first bypass valve 8 is connected to the heat medium inlet of the first load device 100 by the heat medium passage 18.
  • the second heat medium passage 9 connects the heat medium outlet of the second heat exchanger 5 to the heat medium inlet of the second load device 200.
  • the inlet of the second bypass valve 10 is connected to a branch portion 19 provided in the second heat medium passage 9.
  • the outlet of the second bypass valve 10 is connected to a branch portion 20 provided in the heat medium passage 18.
  • the upstream portion of the return passage 11 is connected to both the heat medium outlet of the first load device 100 and the heat medium outlet of the second load device 200.
  • the flow path switching valve 12 corresponds to a three-way valve having an inlet 12a, a first outlet 12b, and a second outlet 12c.
  • the entrance 12a is connected to the downstream portion of the return passage 11.
  • the first outlet 12b is connected to a branch portion 21 provided in the first heat medium passage 7.
  • the second outlet 12c is connected to the heat medium inlet of the third heat exchanger 6 by the heat medium passage 22.
  • the flow path switching valve 12 communicates the inlet 12a with the first outlet 12b and closes the second outlet 12c in the first mode.
  • the flow path switching valve 12 communicates the inlet 12a with the second outlet 12c and closes the first outlet 12b in the second mode.
  • the refrigeration cycle device 1 in the illustrated example further includes a refrigerant circuit switching valve 23 that switches between a forward cycle circuit and a reverse cycle circuit.
  • the positive cycle circuit is a circuit in which the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 2 flows into the first heat exchanger 3 through the refrigerant circuit switching valve 23.
  • the reverse cycle circuit is a circuit in which the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 2 flows into the second heat exchanger 5 through the refrigerant circuit switching valve 23.
  • the heat medium is heated by the high temperature and high pressure refrigerant in the second heat exchanger 5.
  • the room can be heated by supplying the heat medium heated by the heating operation to the first load device 100 and the second load device 200.
  • the high-pressure refrigerant that has passed through the second heat exchanger 5 is decompressed by the decompression device 4.
  • the decompressed refrigerant evaporates by absorbing the heat of the outdoor air in the first heat exchanger 3.
  • the evaporated refrigerant is sucked into the compressor 2.
  • the refrigeration cycle device 1 of the present disclosure may not include the refrigerant circuit switching valve 23, that is, the device may not perform the heating operation using the reverse cycle circuit.
  • Each function of the control circuit 50 may be realized by a processing circuit.
  • the processing circuit of the control circuit 50 may include at least one processor and at least one memory. At least one processor may realize each function of the control circuit 50 by reading and executing a program stored in at least one memory.
  • the processing circuit of the control circuit 50 may include at least one dedicated hardware.
  • Embodiment 2 Next, the second embodiment will be described with reference to FIG. 3, but the differences from the first embodiment will be mainly described, and the elements common to or corresponding to the above-mentioned elements have the same reference numerals. Is added to simplify or omit the common explanation.
  • FIG. 3 is a diagram showing a refrigeration cycle device 24 according to the second embodiment.
  • the refrigeration cycle device 24 according to the second embodiment further includes a forward header 31, a return header 32, and an inter-header bypass valve 33.
  • the forward header 31 has a predetermined volume.
  • the return header 32 has a predetermined volume. Note that FIG. 3 shows a state in the free cooling combined operation mode.
  • the outgoing header 31 includes an inlet 31a and a plurality of exits 31b.
  • the inlet 31a is connected to the heat medium outlet of the second heat exchanger 5 by the heat medium passage 25.
  • the second heat medium passage 9 connects one of the plurality of outlets 31b to the heat medium inlet of the second load device 200.
  • the inlet of the second bypass valve 10 is connected to the other one of the plurality of outlets 31b.
  • the return header 32 includes an exit 32a and a plurality of entrances 32b.
  • the upstream portion of the return passage 11 is connected to the exit 32a.
  • One of the plurality of inlets 32b is connected to the heat medium outlet of the first load device 100 by the heat medium passage 26.
  • the other one of the plurality of inlets 32b is connected to the heat medium outlet of the second load device 200 by the heat medium passage 27.
  • the inter-header bypass passage 28 returns the outgoing header 31 and connects it to the header 32.
  • a header-to-header bypass valve 33 is provided in the header-to-header bypass passage 28. When the inter-header bypass valve 33 is opened, the heat medium can move between the forward header 31 and the return header 32 through the inter-header bypass passage 28.
  • the difference between the pressure of the heat medium in the forward header 31 and the pressure of the heat medium in the return header 32 is referred to as "pressure difference between headers".
  • the pressure difference between the headers can be adjusted by changing the opening degree of the bypass valve 33 between the headers.
  • the control circuit 50 may be configured to control the operation of the inter-header bypass valve 33 so that the inter-header pressure difference detected by a sensor (not shown) meets the target.
  • Embodiment 3 Next, the third embodiment will be described with reference to FIG. 4, but the differences between the first and second embodiments described above will be mainly described, and the elements common to or corresponding to the above-mentioned elements will be described. Have the same reference numerals to simplify or omit common descriptions.
  • FIG. 4 is a diagram showing a refrigeration cycle device 30 according to the third embodiment.
  • the refrigeration cycle device 30 according to the third embodiment further includes a forward header 31, a return header 32, and an inter-header bypass valve 33. Further, a plurality of first load devices 100 and a plurality of second load devices 200 are connected to the forward header 31 and the return header 32.
  • the refrigeration cycle device 30 includes a plurality of second bypass valves 10 corresponding to the plurality of first load devices 100. Note that FIG. 4 shows a state in the free cooling combined operation mode.
  • each second load device 200 is connected to one outlet 31b corresponding to the second load device 200 among the plurality of outlets 31b of the forward header 31 by the second heat medium passage 9. ing.
  • the inlet of each second bypass valve 10 is connected to one outlet 31b corresponding to the second bypass valve 10 among the plurality of outlets 31b of the forward header 31 by a heat medium passage 34.
  • the upstream portion of the heat medium passage 35 is connected to the outlet of the first bypass valve 8.
  • the downstream portion of the heat medium passage 35 has a plurality of branch pipes 36 corresponding to the plurality of first load devices 100.
  • Each branch pipe 36 is connected to the heat medium inlet of one of the first load devices 100 corresponding to the branch pipe 36 among the plurality of first load devices 100.
  • Each branch pipe 36 is provided with a check valve 37 and a branch portion 38.
  • the outlet of each second bypass valve 10 refers to the branch portion 38 of the branch pipe 36 connected to one first load device 100 corresponding to the second bypass valve 10 among the plurality of first load devices 100. And are connected by a heat medium passage 39.
  • the heat medium flowing out from the second heat exchanger 5 to the forward header 31 corresponds to the second bypass valve 10 of the plurality of first load devices 100. It flows into one first load device 100. At this time, the check valve 37 prevents the heat medium from flowing into the other first load device 100.
  • the system may be configured so that the number of the first load devices 100 operated among the plurality of first load devices 100 can be changed.
  • the operation is performed by closing a valve (not shown) provided in each heat medium passage 26 or each branch pipe 36 to stop the supply of the heat medium to the first load device 100 for stopping the operation.
  • the number of the first load devices 100 may be changed.
  • the number of 100 may be changed.
  • the system may be configured so that the number of the second load devices 200 operated among the plurality of second load devices 200 can be changed. For example, by closing the valve (not shown) provided in each second heat medium passage 9 or each heat medium passage 27, the supply of the heat medium to the second load device 200 for stopping the operation is stopped. , The number of second load devices 200 to be operated may be changed. Alternatively, a second load device operated by providing a bypass passage (not shown) that bypasses each second load device 200 and allowing a heat medium to flow so as to bypass the second load device 200 that stops operation. The number of 200 may be changed.
  • the flow rate of the heat medium supplied to each first load device 100 and each second load device 200 are reached. It is possible to more reliably guarantee that the flow rate of the supplied heat medium is an appropriate value. In particular, even when the number of the first load devices 100 to be operated or the number of the second load devices 200 to be operated changes, it is possible to reliably supply a heat medium having an appropriate flow rate.
  • the second heat exchanger 5 flows into the first load device 100 in the free cooling combined operation mode. It is possible to individually adjust the amount of heat medium to be used. For example, among the plurality of second bypass valves 10, by opening only the second bypass valve 10 corresponding to the first load device 100 having insufficient cooling capacity, only the first load device 100 having insufficient cooling capacity can be used.
  • the heat medium can be supplied from the two heat exchangers 5.
  • 1 refrigeration cycle device 2 compressor, 3 first heat exchanger, 4 decompression device, 5 second heat exchanger, 6 third heat exchanger, 7 first heat medium passage, 8 first bypass valve, 9 second Heat medium passage, 10 second bypass valve, 11 return passage, 12 flow path switching valve, 12a inlet, 12b first outlet, 12c second outlet, 13 heat medium pump, 14 blower, 15 outside air temperature sensor, 16 return temperature sensor , 17 branch part, 18 heat medium passage, 19 branch part, 20 branch part, 21 branch part, 22 heat medium passage, 23 refrigerant circuit switching valve, 24 refrigeration cycle device, 25 heat medium passage, 26 heat medium passage, 27 heat.

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Abstract

冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機により圧縮された冷媒を室外空気により冷却する第一熱交換器と、冷媒の圧力を低下させる減圧装置と、減圧装置により減圧された冷媒により熱媒を冷却する第二熱交換器と、室外空気により熱媒を冷却する第三熱交換器と、第三熱交換器の熱媒出口を第二熱交換器の熱媒入口につなぐ第一熱媒通路と、第一熱媒通路から熱媒を第一負荷装置に流入させる第一バイパス弁と、第二熱交換器から流出した熱媒を第二負荷装置に流入させる第二熱媒通路と、第二熱交換器から流出した熱媒を第一負荷装置に流入させる第二バイパス弁と、第一負荷装置から還った熱媒と、第二負荷装置から還った熱媒とが通る還り通路と、熱媒が還り通路から第三熱交換器を通らずに第一熱媒通路に流入する第一モードと、熱媒が還り通路から第三熱交換器に流入する第二モードとを切り替える流路切替弁と、を備える。

Description

冷凍サイクル装置
　本開示は、冷凍サイクル装置に関する。
　下記特許文献１に、フリークーリングを用いた空調運転方法が開示されている。この空調運転方法では、低温冷水槽と高温冷水槽を設け、中間期には、冷凍機で製造した低温の冷水を低温冷水槽に供給して潜熱処理を行い、冷却塔で製造した高温の冷水を高温冷水槽に供給して顕熱処理を行う。夏期または冬期には、冷凍機で製造した低温の冷水、または冷却塔で製造した低温の冷水で、高温冷水槽の高温の冷水を製造する。
日本特許第５５０３４６１号公報
　上述した従来の技術は、２つの水槽を必要とし、かつ、各水槽と負荷の間で送水するために２台のポンプを必要とするので、コストが高いという課題がある。
　本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、簡単な構成で、フリークーリングを活用する機会を増やす上で有利になる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
　本開示の冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機により圧縮された冷媒を室外空気により冷却する第一熱交換器と、冷媒の圧力を低下させる減圧装置と、減圧装置により減圧された冷媒により熱媒を冷却する第二熱交換器と、室外空気により熱媒を冷却する第三熱交換器と、第三熱交換器の熱媒出口を第二熱交換器の熱媒入口につなぐ第一熱媒通路と、第一熱媒通路から熱媒を第一負荷装置に流入させる第一バイパス弁と、第二熱交換器から流出した熱媒を第二負荷装置に流入させる第二熱媒通路と、第二熱交換器から流出した熱媒を第一負荷装置に流入させる第二バイパス弁と、第一負荷装置から還った熱媒と、第二負荷装置から還った熱媒とが通る還り通路と、熱媒が還り通路から第三熱交換器を通らずに第一熱媒通路に流入する第一モードと、熱媒が還り通路から第三熱交換器に流入する第二モードとを切り替える流路切替弁と、を備えるものである。
　本開示によれば、簡単な構成で、フリークーリングを活用する機会を増やす上で有利になる冷凍サイクル装置を提供することが可能となる。
実施の形態１による冷凍サイクル装置を示す図である。 フリークーリング併用運転モードで冷凍サイクル装置が運転されている状態を示す図である。 実施の形態２による冷凍サイクル装置を示す図である。 実施の形態３による冷凍サイクル装置を示す図である。
　以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、説明を簡略化または省略する。本開示においては、建物の外を「室外」と称し、建物の部屋の内部を「室内」と称し、建物の外の空気を「室外空気」と称し、建物の部屋の内部の空気を「室内空気」と称する。また、室外空気の温度を「外気温度」と称する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１による冷凍サイクル装置１を示す図である。図１に示すように、冷凍サイクル装置１は、冷媒を圧縮する圧縮機２と、圧縮機２により圧縮された冷媒を室外空気により冷却する第一熱交換器３と、冷媒の圧力を低下させる減圧装置４と、減圧装置４により減圧された冷媒により熱媒を冷却する第二熱交換器５と、室外空気により熱媒を冷却する第三熱交換器６と、第三熱交換器６の熱媒出口を第二熱交換器５の熱媒入口につなぐ第一熱媒通路７と、第一熱媒通路７から熱媒を第一負荷装置１００に流入させる第一バイパス弁８と、第二熱交換器５から流出した熱媒を第二負荷装置２００に流入させる第二熱媒通路９と、第二熱交換器５から流出した熱媒を第一負荷装置１００に流入させる第二バイパス弁１０と、第一負荷装置１００から還った熱媒と、第二負荷装置２００から還った熱媒とが通る還り通路１１と、熱媒が還り通路１１から第三熱交換器６を通らずに第一熱媒通路７に流入する第一モードと、熱媒が還り通路１１から第三熱交換器６に流入する第二モードとを切り替える流路切替弁１２とを備えている。
　本開示において冷媒として使用される物質は、特に限定されないが、例えばＣＯ２、ＨＦＣ、ＨＦＯ、炭化水素のいずれかでもよい。
　本開示において熱媒として使用される物質は、典型的には、液体の水である。ただし、例えば塩化カルシウム水溶液、エチレングリコール水溶液、プロピレングリコール水溶液、アルコールのような、水以外の液体が熱媒として用いられてもよい。図示の例では、熱媒を循環させるための熱媒ポンプ１３が還り通路１１に設けられている。
　第一熱交換器３は、室外空気を用いた熱交換により熱媒を冷却するように構成されている。例えば、第一熱交換器３は、密閉型の冷却塔において室外空気と熱媒との間で直接的に熱を交換するように構成されていてもよい。あるいは、第一熱交換器３は、開放型の冷却塔において室外空気により冷却された冷却水と、熱媒との間で熱を交換するように構成されていてもよい。
　第三熱交換器６は、室外空気を用いた熱交換により熱媒を冷却するように構成されている。例えば、第三熱交換器６は、密閉型の冷却塔において室外空気と熱媒との間で直接的に熱を交換するように構成されていてもよい。あるいは、第三熱交換器６は、開放型の冷却塔において室外空気により冷却された冷却水と、熱媒との間で熱を交換するように構成されていてもよい。
　図示の例では、第一熱交換器３及び第三熱交換器６が互いに隣り合って配置されている。また、図示の例では、室外空気を第一熱交換器３及び第三熱交換器６へ送り込む送風機１４が設けられている。送風機１４は、無くてもよい。図示の例に代えて、第一熱交換器３から離れた場所に第三熱交換器６が配置されてもよい。その場合に、第一熱交換器３へ室外空気を送り込む送風機と、第三熱交換器６へ室外空気を送り込む送風機とが個別に設けられていてもよい。
　本実施の形態では、第一負荷装置１００及び第二負荷装置２００が熱媒を用いて室内の空気調和を行うように構成される例を中心に説明する。ただし、本開示は、空気調和を行うシステムに限定されるものではない。例えば、第一負荷装置１００及び第二負荷装置２００のいずれか一方または両方が、熱媒を用いて生産装置を冷却するように構成されていてもよい。
　第一負荷装置１００は、室内空気と熱媒との間で熱を交換する熱交換器を有していてもよい。第一負荷装置１００は、例えば、ファンコイルユニットにより構成されていてもよい。主として第一負荷装置１００が空気調和における顕熱負荷を処理するように構成されていてもよい。すなわち、主として第一負荷装置１００が室内空気の温度を低下させるように構成されていてもよい。
　室外から室内へ流入する空気を以下「換気空気」と称する。第二負荷装置２００は、換気空気と熱媒との間で熱を交換する熱交換器を有していてもよい。第二負荷装置２００は、一般に外気処理空調機と呼ばれるものにより構成されていてもよい。主として第二負荷装置２００が空気調和における潜熱負荷を処理するように構成されていてもよい。すなわち、湿度を下げるために、主として第二負荷装置２００が空気を冷却することによって水蒸気を凝縮させるように構成されていてもよい。
＜チラー単独運転モード＞
　図１は、チラー単独運転モードで冷凍サイクル装置１が運転されている状態を示している。チラー単独運転モードでは、第三熱交換器６によるフリークーリングを行うことなく、圧縮機２を作動させることで、熱媒が冷却される。チラー単独運転モードのときの冷凍サイクル装置１は、以下のように作動する。圧縮機２により圧縮された高温高圧の冷媒が第一熱交換器３に流入する。第一熱交換器３にて室外空気により冷却された冷媒は、減圧装置４を通るときに減圧される。第一バイパス弁８は、閉じている。第二バイパス弁１０は、開いている。流路切替弁１２は、第一モードにある。第二熱交換器５では、減圧装置４から流出した低温低圧の冷媒と、熱媒との間で熱が交換されることで、熱媒が冷却される。第二熱交換器５から流出した熱媒の一部は、第二バイパス弁１０を通って、第一負荷装置１００へ供給される。第二熱交換器５から流出した熱媒の残りは、第二熱媒通路９を通って、第二負荷装置２００へ供給される。第一負荷装置１００から還った熱媒と、第二負荷装置２００から還った熱媒とが合流して還り通路１１を流れる。熱媒は、還り通路１１から第三熱交換器６を通らずに第一熱媒通路７に流入する。第一熱媒通路７に流入した熱媒の全量が第二熱交換器５に流入する。
＜フリークーリング併用運転モード＞
　図２は、フリークーリング併用運転モードで冷凍サイクル装置１が運転されている状態を示す図である。フリークーリング併用運転モードでは、第三熱交換器６によるフリークーリングと、圧縮機２の作動とを併用することで、熱媒が冷却される。フリークーリング併用運転モードのときの冷凍サイクル装置１は、以下のように作動する。冷媒は、チラー単独運転モードのときと同じ経路を通って循環する。第一バイパス弁８は、開いている。第二バイパス弁１０は、閉じている。流路切替弁１２は、第二モードにある。第一負荷装置１００から還った熱媒と、第二負荷装置２００から還った熱媒とが合流して還り通路１１を流れる。還り通路１１を通過した熱媒は、第三熱交換器６に流入する。第三熱交換器６にて室外空気により冷却された熱媒は、第一熱媒通路７に流入する。第一熱媒通路７を流れる熱媒の一部は、第一バイパス弁８を通って、第一負荷装置１００へ供給される。第一熱媒通路７を流れる熱媒の残りは、第二熱交換器５に流入する。第二熱交換器５にて冷媒により冷却された熱媒は、第二熱媒通路９を通って、第二負荷装置２００へ供給される。
　第二負荷装置２００により潜熱を処理するには、第二熱交換器５から第二負荷装置２００へ流入する熱媒の温度を、露点温度よりも低くする必要がある。熱媒を等温度まで冷却するときの圧縮機２の消費電力は、第二熱交換器５を流れる熱媒の流量が多いほど、大きくなる。フリークーリング併用運転モードのときに第二熱交換器５を流れる熱媒の流量は、チラー単独運転モードのときよりも少ない。それゆえ、フリークーリング併用運転モードであれば、チラー単独運転モードに比べて、圧縮機２の消費電力を低減でき、省エネルギーが図れる。
　フリークーリング併用運転モードのときには、第三熱交換器６のフリークーリングにより冷却された熱媒が第一負荷装置１００に流入する。フリークーリングにより冷却された熱媒の温度は、外気温度に応じて変化する。顕熱を処理する第一負荷装置１００に流入する熱媒の温度は、露点温度より高くてもよい。フリークーリング併用運転モードであれば、フリークーリングにより冷却された熱媒を第一負荷装置１００へ供給できるとともに、露点温度より低い温度にまで第二熱交換器５にてさらに冷却された熱媒を第二負荷装置２００へ供給できる。それゆえ、本実施の形態の冷凍サイクル装置１であれば、フリークーリングにより冷却された熱媒の温度が露点温度より高いときでもフリークーリングを活用できる。その結果、フリークーリングを活用する機会を増やすことができるので、省エネルギーが図れる。また、本実施の形態であれば、簡単な構成の冷凍サイクル装置１によって上記効果を達成できるので、製品コストを抑制できる。例えば、フリークーリングにより冷却された熱媒と、第二熱交換器５にてさらに冷却された熱媒とを別々に貯留するためのタンクが不要であることにより、簡単な構成が達成される。さらに、フリークーリングにより冷却された熱媒と、第二熱交換器５にてさらに冷却された熱媒との双方を、共通の熱媒ポンプ１３によって循環させることにより、簡単な構成が達成される。
　フリークーリング併用運転モードのときに、第二バイパス弁１０を少し開いてもよい。これにより、第一バイパス弁８を通過した熱媒に、第二バイパス弁１０を通過した熱媒が混合するので、第一負荷装置１００に流入する熱媒の温度を下げることができる。
　冷凍サイクル装置１は、第一バイパス弁８の動作と、第二バイパス弁１０の動作と、流路切替弁１２の動作とを制御するように構成された制御回路５０をさらに備えていてもよい。制御回路５０を付加することで、それらの動作を自動化できるという利点がある。
　制御回路５０は、流路切替弁１２が第一モードにあるときに、第一バイパス弁８を閉じて第二バイパス弁１０を開くように構成されていてもよい。これにより、チラー単独運転モードの動作を自動化できる。
　制御回路５０は、流路切替弁１２が第二モードにあるときに、第一バイパス弁８を開く処理と、第二バイパス弁１０を閉じる処理とを行うように構成されていてもよい。また、制御回路５０は、流路切替弁１２が第二モードにあるときに、第一バイパス弁８を開く処理と、第二バイパス弁１０の開度を、流路切替弁１２が第一モードにあるときの開度よりも小さくする処理とを行うように構成されていてもよい。これらにより、フリークーリング併用運転モードの動作を自動化できる。
＜フリークーリング単独運転モード＞
　図示を省略するが、冷凍サイクル装置１は、圧縮機２を作動させることなく、フリークーリングのみにより熱媒を冷却するフリークーリング単独運転モードで運転されてもよい。フリークーリング単独運転モードでは、圧縮機２が停止され、流路切替弁１２が第二モードとされ、第一バイパス弁８が開かれ、第二バイパス弁１０が全閉とされる。
　制御回路５０は、圧縮機２の動作速度を例えばインバータ制御により可変にすることで、熱媒を冷却する能力を調整するように構成されていてもよい。制御回路５０は、減圧装置４の動作と、熱媒ポンプ１３の動作と、送風機１４の動作とのうちの少なくとも一つをさらに制御するように構成されていてもよい。減圧装置４は、その開度を調整可能な膨張弁でもよい。制御回路５０は、熱媒ポンプ１３の動作速度を例えばインバータ制御により可変にすることで、熱媒の循環流量を調整するように構成されていてもよい。制御回路５０は、送風機１４の動作速度を例えばインバータ制御により可変にすることで、送風量を調整するように構成されていてもよい。制御回路５０は、第一負荷装置１００及び第二負荷装置２００のそれぞれが、必要な能力を満足するように、圧縮機２の動作速度、熱媒の循環流量、減圧装置４の開度、送風機１４の動作速度のうちの少なくとも一つを制御してもよい。
　以下の説明では、還り通路１１を通る熱媒の温度を「還り温度」と称する。冷凍サイクル装置１は、外気温度を検出する外気温度センサ１５と、還り温度を検出する還り温度センサ１６とをさらに備えていてもよい。制御回路５０は、還り温度よりも外気温度が低く、かつ、還り温度と外気温度との差が基準に比べて大きい場合に、流路切替弁１２を第一モードから第二モードに切り替えてもよい。すなわち、制御回路５０は、還り温度よりも外気温度が低く、かつ、還り温度と外気温度との差が上記基準に比べて大きい場合には、チラー単独運転モードからフリークーリング併用運転モードに移行するように構成されていてもよい。これにより、チラー単独運転モードに代えてフリークーリング併用運転モードを使用する機会が増えるので、省エネルギーが図れる。
　以下の説明では、冷凍サイクル装置１が第一負荷装置１００及び第二負荷装置２００へ供給する熱媒による冷却能力を「供給冷却能力」と称する。冷凍サイクル装置１は、供給冷却能力の不足を検出する能力不足検出部をさらに備えていてもよい。能力不足検出部の機能を制御回路５０が有してもよい。能力不足検出部は、例えば、第一負荷装置１００が必要とする冷却能力である顕熱能力と、第二負荷装置２００が必要とする冷却能力である潜熱能力とに対して、供給冷却能力が足りているかどうかを判定してもよい。能力不足検出部は、室内空気の温度及び湿度を検出する室内センサ（図示省略）から得られた情報に基づいて、供給冷却能力の不足を検出してもよい。例えば、能力不足検出部は、実際の室内温度と目標値との差、及び、実際の室内湿度と目標値との差に基づいて、供給冷却能力の不足を検出してもよい。
　流路切替弁１２が第二モードにあるときに供給冷却能力が不足すると、制御回路５０は、第一バイパス弁８の開度を低下させ、かつ、第二バイパス弁１０の開度を増大させてもよい。すなわち、制御回路５０は、フリークーリング併用運転モードの実行中に供給冷却能力が不足すると、第一バイパス弁８の開度を低下させ、かつ、第二バイパス弁１０の開度を増大させるように構成されていてもよい。第一バイパス弁８の開度が低下し、第二バイパス弁１０の開度が増大すると、第二熱交換器５に流入して冷媒により冷却される熱媒の流量が増加するので、供給冷却能力が増加する。その結果、供給冷却能力の不足が解消する。
　また、フリークーリング併用運転モードの実行中に、制御回路５０は、還り温度と外気温度との差に応じてフリークーリング単独運転モードに移行してもよい。あるいは、フリークーリング併用運転モードの実行中に、制御回路５０は、供給冷却能力が十分に足りていることに応じてフリークーリング単独運転モードに移行してもよい。
　以下、本実施の形態の冷凍サイクル装置１について、さらに説明する。第一バイパス弁８の入口は、第一熱媒通路７に設けられた分岐部１７に接続されている。第一バイパス弁８の出口は、熱媒通路１８により、第一負荷装置１００の熱媒入口に接続されている。第二熱媒通路９は、第二熱交換器５の熱媒出口を第二負荷装置２００の熱媒入口につなぐ。第二バイパス弁１０の入口は、第二熱媒通路９に設けられた分岐部１９に接続されている。第二バイパス弁１０の出口は、熱媒通路１８に設けられた分岐部２０に接続されている。
　還り通路１１の上流部は、第一負荷装置１００の熱媒出口と、第二負荷装置２００の熱媒出口との双方に接続されている。流路切替弁１２は、入口１２ａと、第一出口１２ｂと、第二出口１２ｃとを有する三方弁に相当する。入口１２ａは、還り通路１１の下流部に接続されている。第一出口１２ｂは、第一熱媒通路７に設けられた分岐部２１に接続されている。第二出口１２ｃは、熱媒通路２２により、第三熱交換器６の熱媒入口に接続されている。流路切替弁１２は、第一モードのときに、入口１２ａを第一出口１２ｂに連通させるとともに第二出口１２ｃを閉鎖する。流路切替弁１２は、第二モードのときに、入口１２ａを第二出口１２ｃに連通させるとともに第一出口１２ｂを閉鎖する。
　図示の例の冷凍サイクル装置１は、正サイクル回路と逆サイクル回路とを切り替える冷媒回路切替弁２３をさらに備えている。正サイクル回路は、図１及び図２に示すように、圧縮機２から吐出された高温高圧の冷媒が冷媒回路切替弁２３を通って第一熱交換器３に流入する回路である。図示を省略するが、逆サイクル回路は、圧縮機２から吐出された高温高圧の冷媒が冷媒回路切替弁２３を通って第二熱交換器５に流入する回路となる。冷媒回路切替弁２３を付加することで、冷凍サイクル装置１は、逆サイクル回路を用いた加熱運転を行うことが可能となる。加熱運転では、第二熱交換器５にて高温高圧の冷媒により熱媒が加熱される。例えば、加熱運転により加熱された熱媒を第一負荷装置１００及び第二負荷装置２００へ供給することで、室内を暖房することができる。加熱運転では、第二熱交換器５を通過した高圧冷媒が減圧装置４により減圧される。その減圧された冷媒が第一熱交換器３にて室外空気の熱を吸収することにより蒸発する。その蒸発した冷媒が圧縮機２に吸入される。ただし、本開示の冷凍サイクル装置１は、冷媒回路切替弁２３を備えないもの、すなわち逆サイクル回路を用いた加熱運転を行わないものでもよい。
　制御回路５０の各機能は、処理回路により実現されてもよい。制御回路５０の処理回路は、少なくとも１つのプロセッサと少なくとも１つのメモリとを備えてもよい。少なくとも１つのプロセッサは、少なくとも１つのメモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、制御回路５０の各機能を実現してもよい。制御回路５０の処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェアを備えてもよい。
実施の形態２．
　次に、図３を参照して、実施の形態２について説明するが、前述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、前述した要素と共通または対応する要素には、同一の符号を付して、共通する説明を簡略化または省略する。
　図３は、実施の形態２による冷凍サイクル装置２４を示す図である。図３に示すように、実施の形態２による冷凍サイクル装置２４は、往きヘッダー３１と、還りヘッダー３２と、ヘッダー間バイパス弁３３とをさらに備える。往きヘッダー３１は、所定の容積を有する。還りヘッダー３２は、所定の容積を有する。なお、図３は、フリークーリング併用運転モードのときの状態を示している。
　往きヘッダー３１は、入口３１ａと、複数の出口３１ｂとを備える。入口３１ａは、熱媒通路２５により、第二熱交換器５の熱媒出口に接続されている。第二熱媒通路９は、複数の出口３１ｂのうちの一つを第二負荷装置２００の熱媒入口につなぐ。複数の出口３１ｂのうちの他の一つに第二バイパス弁１０の入口が接続されている。
　還りヘッダー３２は、出口３２ａと、複数の入口３２ｂとを備える。出口３２ａに還り通路１１の上流部が接続されている。複数の入口３２ｂのうちの一つは、熱媒通路２６により、第一負荷装置１００の熱媒出口に接続されている。複数の入口３２ｂのうちの他の一つは、熱媒通路２７により、第二負荷装置２００の熱媒出口に接続されている。
　ヘッダー間バイパス通路２８は、往きヘッダー３１を還りヘッダー３２につなぐ。ヘッダー間バイパス通路２８にヘッダー間バイパス弁３３が設けられている。ヘッダー間バイパス弁３３が開くと、熱媒がヘッダー間バイパス通路２８を通って往きヘッダー３１と還りヘッダー３２との間を移動できる。
　以下の説明では、往きヘッダー３１内の熱媒の圧力と、還りヘッダー３２内の熱媒との圧力の差を「ヘッダー間圧力差」と称する。本実施の形態であれば、ヘッダー間バイパス弁３３の開度を変えることで、ヘッダー間圧力差を調整できる。ヘッダー間圧力差を調整することにより、第一負荷装置１００へ供給される熱媒の流量及び第二負荷装置２００へ供給される熱媒の流量が適切な値になることをより確実に保障できる。特に、第一負荷装置１００までの距離あるいは第二負荷装置２００までの距離が遠い場合であっても、適切な流量の熱媒を確実に供給することが可能となる。
　制御回路５０は、図示しないセンサにより検出されるヘッダー間圧力差が目標に適合するように、ヘッダー間バイパス弁３３の動作を制御するように構成されていてもよい。
実施の形態３．
　次に、図４を参照して、実施の形態３について説明するが、前述した実施の形態１及び実施の形態２との相違点を中心に説明し、前述した要素と共通または対応する要素には、同一の符号を付して、共通する説明を簡略化または省略する。
　図４は、実施の形態３による冷凍サイクル装置３０を示す図である。図４に示すように、実施の形態３による冷凍サイクル装置３０は、往きヘッダー３１と、還りヘッダー３２と、ヘッダー間バイパス弁３３とをさらに備える。また、複数の第一負荷装置１００及び複数の第二負荷装置２００が往きヘッダー３１及び還りヘッダー３２に対して接続されている。冷凍サイクル装置３０は、複数の第一負荷装置１００に対応する複数の第二バイパス弁１０を備えている。なお、図４は、フリークーリング併用運転モードのときの状態を示している。
　各々の第二負荷装置２００の熱媒入口は、往きヘッダー３１の複数の出口３１ｂのうち、その第二負荷装置２００に対応する一つの出口３１ｂに対して、第二熱媒通路９により接続されている。各々の第二バイパス弁１０の入口は、往きヘッダー３１の複数の出口３１ｂのうち、その第二バイパス弁１０に対応する一つの出口３１ｂに対して、熱媒通路３４により接続されている。
　熱媒通路３５の上流部は、第一バイパス弁８の出口に接続されている。熱媒通路３５の下流部は、複数の第一負荷装置１００に対応する複数の枝管３６を有する。各々の枝管３６は、複数の第一負荷装置１００のうち、その枝管３６に対応する一つの第一負荷装置１００の熱媒入口に接続されている。各々の枝管３６に逆止弁３７及び分岐部３８が設けられている。逆止弁３７と第一負荷装置１００との間の枝管３６に分岐部３８がある。各々の第二バイパス弁１０の出口は、複数の第一負荷装置１００のうち、その第二バイパス弁１０に対応する一つの第一負荷装置１００に接続された枝管３６の分岐部３８に対して、熱媒通路３９により接続されている。
　複数の第二バイパス弁１０のうちの一つが開くと、第二熱交換器５から往きヘッダー３１へ流出した熱媒が、複数の第一負荷装置１００のうち、その第二バイパス弁１０に対応する一つの第一負荷装置１００に流入する。このとき、逆止弁３７は、当該熱媒が他の第一負荷装置１００に流入することを防止する。
　複数の第一負荷装置１００のうちで運転される第一負荷装置１００の台数が変更可能となるようにシステムが構成されていてよい。例えば、各々の熱媒通路２６または各々の枝管３６に設けられた弁（図示省略）を閉じて、運転を停止する第一負荷装置１００への熱媒の供給を停止することで、運転される第一負荷装置１００の台数が変更されてもよい。あるいは、各々の第一負荷装置１００を迂回するバイパス通路（図示省略）を設け、運転を停止する第一負荷装置１００を迂回するように熱媒を流れさせることにより、運転される第一負荷装置１００の台数が変更されてもよい。
　複数の第二負荷装置２００のうちで運転される第二負荷装置２００の台数が変更可能となるようにシステムが構成されていてよい。例えば、各々の第二熱媒通路９または各々の熱媒通路２７に設けられた弁（図示省略）を閉じて、運転を停止する第二負荷装置２００への熱媒の供給を停止することで、運転される第二負荷装置２００の台数が変更されてもよい。あるいは、各々の第二負荷装置２００を迂回するバイパス通路（図示省略）を設け、運転を停止する第二負荷装置２００を迂回するように熱媒を流れさせることにより、運転される第二負荷装置２００の台数が変更されてもよい。
　本実施の形態であれば、ヘッダー間バイパス弁３３を用いてヘッダー間圧力差を調整することにより、各々の第一負荷装置１００へ供給される熱媒の流量及び各々の第二負荷装置２００へ供給される熱媒の流量が適切な値になることをより確実に保障できる。特に、運転される第一負荷装置１００の台数あるいは運転される第二負荷装置２００の台数が変わる場合でも、適切な流量の熱媒を確実に供給することが可能となる。
　本実施の形態では、複数の第一負荷装置１００に対応する複数の第二バイパス弁１０を設けたことで、フリークーリング併用運転モードにおいて、第二熱交換器５から第一負荷装置１００に流入する熱媒の量を個別に調整することが可能となる。例えば、複数の第二バイパス弁１０のうち、冷却能力が不足する第一負荷装置１００に対応する第二バイパス弁１０だけを開くことで、冷却能力が不足する第一負荷装置１００だけに、第二熱交換器５から熱媒を供給することができる。
１　冷凍サイクル装置、　２　圧縮機、　３　第一熱交換器、　４　減圧装置、　５　第二熱交換器、　６　第三熱交換器、　７　第一熱媒通路、　８　第一バイパス弁、　９　第二熱媒通路、　１０　第二バイパス弁、　１１　還り通路、　１２　流路切替弁、　１２ａ　入口、　１２ｂ　第一出口、　１２ｃ　第二出口、　１３　熱媒ポンプ、　１４　送風機、　１５　外気温度センサ、　１６　還り温度センサ、　１７　分岐部、　１８　熱媒通路、　１９　分岐部、　２０　分岐部、　２１　分岐部、　２２　熱媒通路、　２３　冷媒回路切替弁、　２４　冷凍サイクル装置、　２５　熱媒通路、　２６　熱媒通路、　２７　熱媒通路、　２８　ヘッダー間バイパス通路、　３０　冷凍サイクル装置、　３１　往きヘッダー、　３１ａ　入口、　３１ｂ　出口、　３２　還りヘッダー、　３２ａ　出口、　３２ｂ　入口、　３３　ヘッダー間バイパス弁、　３４　熱媒通路、　３５　熱媒通路、　３６　枝管、　３７　逆止弁、　３８　分岐部、　３９　熱媒通路、　５０　制御回路、　１００　第一負荷装置、　２００　第二負荷装置

Claims (7)

  1. 　冷媒を圧縮する圧縮機と、
    　前記圧縮機により圧縮された前記冷媒を室外空気により冷却する第一熱交換器と、
    　前記冷媒の圧力を低下させる減圧装置と、
    　前記減圧装置により減圧された前記冷媒により熱媒を冷却する第二熱交換器と、
    　前記室外空気により前記熱媒を冷却する第三熱交換器と、
    　前記第三熱交換器の熱媒出口を前記第二熱交換器の熱媒入口につなぐ第一熱媒通路と、
    　前記第一熱媒通路から前記熱媒を第一負荷装置に流入させる第一バイパス弁と、
    　前記第二熱交換器から流出した前記熱媒を第二負荷装置に流入させる第二熱媒通路と、
    　前記第二熱交換器から流出した前記熱媒を前記第一負荷装置に流入させる第二バイパス弁と、
    　前記第一負荷装置から還った前記熱媒と、前記第二負荷装置から還った前記熱媒とが通る還り通路と、
    　前記熱媒が前記還り通路から前記第三熱交換器を通らずに前記第一熱媒通路に流入する第一モードと、前記熱媒が前記還り通路から前記第三熱交換器に流入する第二モードとを切り替える流路切替弁と、
    　を備える冷凍サイクル装置。
  2. 　前記第一バイパス弁の動作と、前記第二バイパス弁の動作と、前記流路切替弁の動作とを制御する制御回路をさらに備える請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
  3. 　前記室外空気の温度である外気温度を検出する外気温度センサと、
    　前記還り通路を通る前記熱媒の温度である還り温度を検出する還り温度センサと、
    　をさらに備え、
    　前記制御回路は、前記還り温度よりも前記外気温度が低く、かつ、前記還り温度と前記外気温度との差が基準に比べて大きい場合に、前記流路切替弁を前記第二モードに切り替える請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
  4. 　前記流路切替弁が前記第一モードにあるときに、前記制御回路は、前記第一バイパス弁を閉じて前記第二バイパス弁を開き、
    　前記流路切替弁が前記第二モードにあるときに、前記制御回路は、前記第一バイパス弁を開く処理と、前記第二バイパス弁を閉じるか前記第二バイパス弁の開度を前記第一モードのときの開度よりも小さくする処理とを行う前記請求項２または請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
  5. 　前記冷凍サイクル装置が前記第一負荷装置及び前記第二負荷装置へ供給する前記熱媒による冷却能力である供給冷却能力の不足を検出する能力不足検出部をさらに備え、
    　前記流路切替弁が前記第二モードにあるときに前記供給冷却能力が不足すると、前記制御回路は、前記第一バイパス弁の開度を低下させ、かつ、前記第二バイパス弁の開度を増大させる請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
  6. 　室内空気と前記熱媒との間で熱を交換する熱交換器を有する前記第一負荷装置と、
    　室外から室内へ流入する換気空気と前記熱媒との間で熱を交換する熱交換器を有する前記第二負荷装置と、
    　を備える請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
  7. 　前記第二熱交換器の熱媒出口、前記第二バイパス弁、及び前記第二熱媒通路のそれぞれに接続された往きヘッダーと、
    　前記還り通路、前記第一負荷装置、及び前記第二負荷装置のそれぞれに接続された還りヘッダーと、
    　前記往きヘッダーを前記還りヘッダーにつなぐヘッダー間バイパス通路と、
    　前記ヘッダー間バイパス通路に設けられたヘッダー間バイパス弁と、
    　をさらに備える請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
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