WO2024252471A1 - Refrigeration cycle device - Google Patents
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- F25B30/00—Heat pumps
- F25B30/06—Heat pumps characterised by the source of low potential heat
Definitions
- This disclosure relates to a refrigeration cycle device capable of multiple operations such as cooling, heating, and hot water supply, and in particular to a refrigeration cycle device that can reduce the load on the heat source side heat exchanger by using unused heat as a heat source.
- the refrigeration cycle device disclosed in Patent Document 1 includes a heat source unit, a relay unit connected to the heat source unit by a high-pressure side connection pipe and a low-pressure side connection pipe, and a user side unit including an indoor unit and a hot water heat source circuit.
- the relay unit has a first distribution section and a second distribution section that are configured so that two connection pipes extending from each user side unit can be selectively connected to the high-pressure side connection pipe or the low-pressure side connection pipe.
- the first distribution section switches the connection between one connection pipe of each user side unit and the high-pressure side connection pipe or the low-pressure side connection pipe, so that each user side unit can individually perform heating operation, cooling operation, or hot water supply operation.
- the refrigeration cycle device of Patent Document 1 balances the cooling load, heating load, and hot water load of multiple user units, improving the efficiency of the entire system.
- Patent Document 2 air conditioning systems that use melted snow water or well water are known from the past (see, for example, Patent Document 2).
- the snow and ice air conditioning system disclosed in Patent Document 2 comprises an indirect outdoor air cooling machine, a compression refrigeration cooling machine, and a snow and ice air conditioning machine.
- the snow and ice air conditioning machine uses the cold energy of the snowy mountains to cool a refrigerant, which then cools the outdoor air supplied to the heat exchangers on the heat source side of the indirect outdoor air cooling machine and the compression refrigeration cooling machine.
- the snow and ice air conditioning system of Patent Document 2 makes effective use of the cold energy of the snowy mountains, enabling energy-saving operation.
- the refrigeration cycle device disclosed in Patent Document 1 can improve the COP by balancing the cooling load, heating load, and hot water load of the user unit, but the heating and cooling capacity required for the load in the corresponding usage situation of the user unit is borne by the heat source unit. Therefore, no further energy saving effect beyond the improvement of the COP of the refrigeration cycle device can be expected.
- the snow and ice air conditioning system disclosed in Patent Document 2 can use the cold energy of snowy mountains to reduce the load on the indirect outdoor air cooler and the compression refrigeration cooler, but the refrigerant circuits of the indirect outdoor air cooler, the compression refrigeration cooler, and the snow and ice cooler are independent.
- the snow and ice cooler supplies cooled outdoor air to the sensible heat exchanger of the indirect outdoor air cooler and the condenser of the compression refrigeration cooler, and the refrigerant circuits of the indirect outdoor air cooler and the compression refrigeration cooler are also independent, making it difficult to improve the efficiency of the entire system by balancing the load on the two coolers.
- This disclosure has been made to solve the problems described above, and provides a refrigeration cycle device that improves COP by balancing the load between each user unit, and enables energy-saving operation of the entire system by utilizing an external heat source.
- the refrigeration cycle device disclosed herein includes a heat source unit having a compressor for compressing a refrigerant, a heat source side heat exchanger, and a first flow path switching device for switching the flow path of the refrigerant, a high-pressure side pipe through which the refrigerant flows out from the heat source unit, a low-pressure side pipe through which the refrigerant flows in and out of the heat source unit, a utilization side unit connected to the high-pressure side pipe and the low-pressure side pipe and having a utilization side heat exchanger and a first flow control device for controlling the flow rate of the refrigerant flowing into the utilization side heat exchanger, a heat medium converter having an inter-heat medium heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and a heat medium carrying heat from an external heat source and a second flow control device for controlling the flow rate of the refrigerant flowing into the inter-heat medium heat exchanger, a first branching section that branches off each of the high-pressure side pipe and the low-pressure side pipe to the utilization side unit
- the first branching section includes a second flow path switching device that switches the connection between the first connection pipe and the high-pressure side pipe or the low-pressure side pipe.
- the first flow path switching device connects the refrigerant so that it flows from the discharge side of the compressor through the heat source side heat exchanger to the high-pressure side pipe and from the low-pressure side pipe to the suction side of the compressor.
- the first flow path switching device connects the refrigerant so that it flows from the discharge side of the compressor to the high-pressure side pipe and from the low-pressure side pipe to the suction side of the compressor.
- the external heat source circuit is configured to allow the refrigerant to flow between the discharge side or suction side of the compressor and the heat source side heat exchanger through the heat medium heat exchanger.
- the refrigeration cycle device is configured so that the heat medium converter using an external heat source can be connected to the heat source device via a relay device, and the heat source device and the heat medium converter can be directly connected by an external heat source circuit. Therefore, the refrigeration cycle device can connect the heat medium converter in series to the upstream or downstream side of the heat source side heat exchanger.
- the heat medium converter can be appropriately used depending on the temperature of the external heat source, and the heat medium converter can be used more efficiently as an auxiliary heat source. Since the heat medium converter can supplement part or all of the capacity of the heat source side heat exchanger with the external heat source, the refrigeration cycle device can operate more energy-efficiently than before.
- FIG. 1 is a schematic diagram of a configuration of a refrigeration cycle device 100 according to a first embodiment.
- 1 is an example of a circuit diagram showing a refrigeration cycle device 100 according to a first embodiment.
- 3 is an explanatory diagram of a flow of a refrigerant when the refrigeration cycle apparatus 100 according to the first embodiment is performing a cooling operation.
- FIG. FIG. 2 is a Mollier diagram of the refrigeration cycle apparatus 100 according to the first embodiment during cooling operation. 3 is an explanatory diagram of a flow of a refrigerant when the refrigeration cycle apparatus 100 according to the first embodiment is performing a cooling operation.
- FIG. FIG. 2 is a Mollier diagram of the refrigeration cycle apparatus 100 according to the first embodiment during cooling operation.
- FIG. 3 is an explanatory diagram of a flow of a refrigerant when the refrigeration cycle apparatus 100 according to the first embodiment is performing a heating operation.
- FIG. FIG. 4 is a Mollier diagram during heating operation of the refrigeration cycle apparatus 100 according to the first embodiment. 3 is an explanatory diagram of a flow of a refrigerant when the refrigeration cycle apparatus 100 according to the first embodiment is performing a heating operation.
- FIG. 4 is a Mollier diagram during a defrost operation of the refrigeration cycle apparatus 100 according to the first embodiment.
- 3 is an explanatory diagram of a flow of a refrigerant when the refrigeration cycle apparatus 100 according to the first embodiment is performing a defrost operation.
- FIG. FIG. 4 is a Mollier diagram during a defrost operation of the refrigeration cycle apparatus 100 according to the first embodiment.
- 11 is an example of a circuit diagram showing a refrigeration cycle device 200 according to a second embodiment.
- FIG. 1 is a schematic diagram of a configuration of a refrigeration cycle apparatus 100 according to embodiment 1.
- the refrigeration cycle apparatus 100 includes a heat source unit A, a relay unit B connected to the heat source unit A by a low-pressure side pipe 6 and a high-pressure side pipe 7, and a user side unit C connected to the relay unit B by a first connection pipe 40 and a second connection pipe 41.
- the user side unit C can select a cooling operation, a heating operation, or a hot water supply operation by using a refrigeration cycle.
- each of the plurality of user side units C can freely select one operation mode from the cooling operation, the heating operation, and the hot water supply operation, and can operate.
- the refrigeration cycle apparatus 100 can perform a mixed cooling and heating operation in which a cooling operation and a heating operation are performed simultaneously, and further a mixed operation such as a water boiling operation.
- the heat source unit A and the relay unit B are connected by low-pressure side piping 6 and high-pressure side piping 7, and the refrigerant compressed by the compressor 1 (see Figure 2) of the heat source unit A is sent to the relay unit B, which distributes the refrigerant to each user-side unit C.
- the operating state of each user-side unit C is changed depending on whether the first connection piping 40 and the second connection piping 41 are connected to the low-pressure side piping 6 or the high-pressure side piping 7.
- Figure 1 shows, as an example, a case where the topmost user-side unit C1 is in heating operation, the second-highest user-side unit C2 is in cooling operation, and the third-highest user-side unit C3 is in water-boiling operation.
- the user side unit C is, for example, an indoor air conditioner or water heater, and is supplied with refrigerant from the repeater B to perform indoor air conditioning or water heating through a refrigeration cycle.
- Each user side unit C is connected in series to the repeater B and in parallel with each other. In FIG. 1, three user side units C are connected to the repeater B, but this number is not limited, and two or more user side units C may be installed, or there may be only one.
- the user side unit C can be an indoor unit of an air conditioner, a water heater, a refrigerator, etc., and there is no limit to the equipment that can be connected.
- the user side heat exchanger 5 When the user side unit C is directly connected to the low pressure side pipe 6, the user side heat exchanger 5 (see FIG. 2) functions as an evaporator and performs cooling operation, and when it is directly connected to the high pressure side pipe 7, the user side heat exchanger 5 functions as a condenser and performs heating operation or water boiling operation.
- the operation of each user side unit C is switched by the second flow path switching device 10c (see FIG. 2) provided in the relay unit B.
- the heat medium converter D is further connected to the relay unit B.
- the heat medium converter D is connected to the relay unit B in a circuit configuration similar to that of the user unit C.
- the heat medium converter D is also configured to allow the refrigerant to flow in from the relay unit B, like the user unit C.
- the heat medium converter D is further connected to an external heat source E.
- the external heat source E and the heat medium converter D are connected by a circuit in which a heat medium different from the refrigerant flowing in from the relay unit B circulates.
- the heat medium converter D is configured to exchange heat between the heat medium having heat from the external heat source E and the refrigerant that has flowed into the heat medium converter D from the heat source unit A via the relay unit B, and to function as a condenser or evaporator by transferring heat or cold from the external heat source E to the refrigerant.
- the heat medium converter D may be configured to circulate a liquid such as well water from the external heat source E in the heat medium circulation circuit 34 (see FIG. 2), or may be configured to circulate an independent heat medium in the heat medium circulation circuit 34.
- the heat medium converter D functions to assist the heat source side heat exchanger 3 (see FIG. 2) of the heat source unit A, and can function as a condenser when the heat source side heat exchanger 3 functions as a condenser, and as an evaporator when the heat source side heat exchanger 3 functions as an evaporator. This allows the heat source side heat exchanger 3 to operate with reduced heat exchange capacity by the amount of use of the external heat source E, and energy savings can be achieved for the refrigeration cycle device 100 as a whole.
- the refrigeration cycle device 100 can also perform defrost operation of the heat source side heat exchanger 3 by utilizing the heat medium heat exchanger 30. This will be described later.
- the external heat source E connected to the heat medium converter D has heat or cold, such as well water, geothermal heat, or sunlight.
- the heat medium converter D is a device that transfers the heat or cold of the external heat source E to a refrigerant via a heat medium.
- the external heat source E is well water
- the well water is pumped up and circulated as a heat medium through the heat medium circulation circuit 34 (see FIG. 2).
- geothermal heat is used as the external heat source E
- a heat medium such as water heated by geothermal heat circulates through the heat medium circulation circuit 34.
- sunlight is used as the external heat source E
- a heat medium such as water heated by sunlight circulates through the heat medium circulation circuit 34.
- Other examples of the external heat source E include ice and snow, melted snow, etc.
- the external heat source E can also be unused heat such as heat from river water, exhaust gas from equipment, wastewater, and waste heat generated by equipment.
- the heat medium, such as water, circulating through the heat medium circulation circuit 34 is heat exchanged with the refrigerant circulating through the heat source unit A, etc., in the heat medium heat exchanger 30 (see FIG. 2).
- the heat medium converter D also includes an external heat source circuit 90 that is directly connected to the heat source A by piping without passing through the relay B. This allows the heat source A to use the heat or cold of the external heat source E by using the heat medium converter D.
- the refrigeration cycle device 100 is capable of directly connecting the compressor 1 and the intermediate heat exchanger 30 to cause the refrigerant to flow.
- the intermediate heat exchanger 30 can be used as a heat exchanger that supplements or replaces the heat source side heat exchanger 3 that is used as a condenser or evaporator.
- one heat transfer medium converter D and one external heat source E are installed, but multiple units may be installed.
- the external heat source E may use multiple types of heat sources.
- Whether the heat medium converter D is used as an evaporator or a condenser is determined based on whether the temperature of the external heat source E is high or low, based on the evaporation temperature and condensation temperature of the refrigerant in the refrigeration cycle that circulates through the heat source unit A, relay unit B, user unit C, and heat medium converter D.
- the heat medium converter D is used as an evaporator
- the heat medium converter D is used as a condenser.
- the heat medium converter D when a relatively high-temperature external heat source E such as geothermal energy or sunlight is used, the heat medium converter D should be used as an evaporator, and when a relatively low-temperature external heat source E such as well water, snow and ice, or melted snow is used, the heat medium converter D should be used as a condenser.
- a relatively high-temperature external heat source E such as geothermal energy or sunlight
- a relatively low-temperature external heat source E such as well water, snow and ice, or melted snow
- the heat medium converter D can switch between using the first connection pipe 40 as an evaporator by directly connecting it to the low-pressure side pipe 6 and using it as a condenser by directly connecting it to the high-pressure side pipe 7, depending on the temperature of the external heat source E. Switching of operation using the heat medium converter D is performed by the first flow path switching device 2a and the third flow path switching device 2b provided in the heat source unit A and the second flow path switching device 10c provided in the relay unit B (see Figure 2).
- the first flow path switching devices 2a and 2b provided in the heat source unit A may be collectively referred to as the heat source side flow path switching device 2.
- FIG. 2 is an example of a circuit diagram showing the refrigeration cycle apparatus 100 according to the first embodiment.
- the heat source unit A and the relay unit B are connected by a low-pressure side pipe 6 and a high-pressure side pipe 7.
- the high-pressure side pipe 7 is a pipe through which the high-pressure refrigerant compressed by the compressor 1 flows out directly or via the heat source side heat exchanger 3.
- the low-pressure side pipe 6 is a pipe through which the low-pressure refrigerant that has passed through the user side unit C or the heat medium converter D flows in, and is a pipe for returning the refrigerant from the relay unit B to the heat source unit A.
- the relay unit B is provided between the heat source unit A and the user side unit C and the heat medium converter D, but the relay unit B does not need to be provided independently as long as each part constituting the refrigerant circuit, such as the first branch unit 10, of the relay unit B is provided.
- the first branching section 10, the second branching section 11, the gas-liquid separation device 12, the third flow control device 13, the fourth flow control device 14, the first heat exchanger 17 and the second heat exchanger 16 provided in the relay unit B may each exist independently or may be present within the heat source unit A or other unit.
- the refrigerant in the high-pressure side pipe 7 flows into the high-pressure side branch 10a of the first branch 10 of the relay unit B.
- the refrigerant in the high-pressure side branch 10a flows into the user unit C or the heat medium converter D by opening the high-pressure side solenoid valves 9c1, 9c2, and 9d1 provided in the first branch 10.
- the high-pressure side solenoid valves 9c1, 9c2, and 9d1 may be collectively referred to as the high-pressure side solenoid valves 9.
- the low-pressure side pipe 6 is connected to the low-pressure side branch portion 10b of the first branch portion 10 of the relay unit B.
- the low-pressure side branch portion 10b receives the refrigerant from the utilization side unit C or the heat medium relay unit D by opening the low-pressure side solenoid valves 8c1, 8c2, and 8d1.
- the low-pressure side solenoid valves 8c1, 8c2, and 8d1 may be collectively referred to as the low-pressure side solenoid valves 8.
- the low-pressure side solenoid valve 8 and the high-pressure side solenoid valve 9 are connected to first connection pipes 40c1, 40c2, and 40d1, which are one of the pipes extending from the user side unit C and the heat medium converter D, respectively.
- the first connection pipes 40c1, 40c2, and 40d1 may be collectively referred to as the first connection pipes 40.
- the other pipes extending from the user unit C and the heat medium converter D are called second connection pipes 41c1, 41c2, and 41d1.
- the second connection pipes 41c1, 41c2, and 41d1 are connected to the second branch 11 of the relay unit.
- the second connection pipes 41c1, 41c2, and 41d1 may be collectively called second connection pipes 41.
- the refrigerant flows from the second branch section 11 to the user side unit C and the heat medium converter D, respectively, or flows from the user side unit C and the heat medium converter D to the second branch section 11.
- the refrigerant flows from the high pressure side branch 10a connected to the high pressure side pipe 7 through the high pressure side solenoid valve 9 into the user side unit C or the heat medium converter D, and the refrigerant that has passed through the user side unit C or the heat medium converter D flows into the second branch 11.
- refrigerant that has passed through another user unit C, another heat medium converter D, or refrigerant that has been separated from the high-pressure side piping 7 by the gas-liquid separator 12 and passed through the first heat exchanger 17 and the second heat exchanger 16 flows from the second branch 11 into the user unit C or the heat medium converter D.
- the refrigerant that has passed through the user unit C or the heat medium converter D passes through the low-pressure side solenoid valve 8 and flows from the low-pressure side branch 10b into the low-pressure side piping 6.
- the first heat exchanger 17 and the second heat exchanger 16 are sometimes referred to as internal heat exchangers.
- the relay unit B switches the connection state of the utilization side unit C or the heat medium converter D by switching the opening and closing of the low pressure side solenoid valve 8 and the high pressure side solenoid valve 9 of the first branch section 10. This switching allows the utilization side heat exchanger 5 of the utilization side unit C and the heat medium converter 30 of the heat medium converter D to switch between functioning as an evaporator or a condenser, respectively.
- the first branching section 10 branches the high-pressure side pipe 7 and the low-pressure side pipe 6 for each of the user side units C and the heat medium converters D, and connects them to the first connection pipe 40, which is one of the pipes extending from each of the user side units C and the heat medium converters D.
- the first branching section 10 controls whether the first connection pipe 40 of the user side units C and the heat medium converters D is connected to the high-pressure side pipe 7 or the low-pressure side pipe 6 by controlling the high-pressure side solenoid valve 9 and the low-pressure side solenoid valve 8 to close one and open the other.
- the low-pressure side solenoid valve 8 and the high-pressure side solenoid valve 9 of the first branching section 10 may be collectively referred to as the second flow path switching device 10c.
- the second flow path switching device 10c includes the high-pressure side solenoid valve 9 and the low-pressure side solenoid valve 8 provided for each of the user side units C and the heat medium converters D, but is not limited to this form and may be configured as a three-way valve to which the high-pressure side pipe 7, the low-pressure side pipe, and the first connection pipe 40 are connected, for example.
- the heat source unit A is usually placed in a space such as a rooftop outside a building, and supplies cold or hot heat to the user units C1 and C2 via the relay unit B.
- the heat source unit A is not limited to being placed outdoors, and may be placed in an enclosed space such as a machine room with a ventilation opening.
- the heat source unit A may also be placed inside a building if the waste heat can be exhausted to the outside of the building through an exhaust duct.
- the heat source unit A may be placed inside a building as a water-cooled outdoor unit.
- the heat source unit A incorporates a compressor 1, a first flow path switching device 2a that switches the refrigerant flow direction of the heat source unit A, a heat source side heat exchanger 3, and an accumulator 29.
- the compressor 1, the first flow path switching device 2a, the heat source side heat exchanger 3, and the accumulator 29 are connected by a low pressure side pipe 6 and a high pressure side pipe 7.
- the heat source side heat exchanger 3 is connected in series with the first flow control device 22.
- a bypass pipe 25 having a second flow control device 26 is connected in parallel with the heat source side heat exchanger 3.
- the second flow control device 26 can adjust the flow rate to adjust the amount of refrigerant that bypasses the heat source side heat exchanger 3.
- the bypass pipe 25 is directly connected to the discharge side of the compressor 1, but it may also be connected between the first flow path switching device 2a and the third flow path switching device 2b.
- an outdoor flow control device 3m is installed near the heat source side heat exchanger 3 to control the flow rate of a fluid such as outdoor air.
- the outdoor air is sent to the heat source side heat exchanger 3 by the outdoor flow control device 3m, and heat exchange with the refrigerant is performed.
- the outdoor flow control device 3m is, for example, a fan that sends outdoor air to the heat source side heat exchanger 3.
- an air-cooled outdoor heat exchanger is used as an example of the heat source side heat exchanger 3
- an outdoor fan is used as an example of the outdoor flow control device 3m.
- the heat source side heat exchanger 3 may be a water-cooled outdoor heat exchanger or the like as long as the refrigerant exchanges heat with another fluid.
- a pump is used as the outdoor flow control device 3m.
- a heat medium such as outdoor air that exchanges heat with the refrigerant in the heat source side heat exchanger 3 may be referred to as a heat source heat medium. Note that, although the first embodiment illustrates a case in which there is one heat source side heat exchanger 3, multiple heat source side heat exchangers 3 may be provided.
- the heat source unit A is also provided with a first connection pipe 60a, a second connection pipe 60b, a check valve 18, a check valve 19, a check valve 20, and a check valve 21.
- first connection pipe 60a, the second connection pipe 60b, the check valve 18, the check valve 19, the check valve 20, and the check valve 21 allow high-pressure refrigerant to flow from the heat source unit A to the relay unit B via the high-pressure side pipe 7.
- the first connection pipe 60a, the second connection pipe 60b, the check valve 18, the check valve 19, the check valve 20, and the check valve 21 allow low-pressure refrigerant from the relay unit B to flow into the heat source unit A via the low-pressure side pipe 6.
- Compressor 1 draws in the refrigerant and compresses it to a high-temperature, high-pressure state, and is composed of, for example, an inverter compressor with a capacity controllable.
- the first flow path switching device 2a switches between the flow of refrigerant during heating operation and the flow of refrigerant during cooling operation.
- the first flow path switching device 2a switches between two connection states. In one connection state, the first pipe 27 and the bypass pipe 25 are connected to the discharge side of the compressor 1, and the low-pressure side pipe 6 is connected to the accumulator 29 provided on the suction side of the compressor 1.
- the first pipe 27 is installed in parallel with the bypass pipe 25 and is a pipe leading to the heat source side heat exchanger 3.
- the first pipe 27 and the bypass pipe 25 are connected to the accumulator 29 provided on the suction side of the compressor 1, and the discharge side of the compressor 1 is directly connected to the high-pressure side pipe 7.
- the third flow path switching device 2b is connected between the first flow path switching device 2a and the first pipe 27 leading to the heat source side heat exchanger 3.
- the third flow path switching device 2b is for directly connecting the heat source unit A and the heat medium converter D via the external heat source circuit 90.
- the third flow path switching device 2b can switch between connecting and disconnecting the heat source unit A and the heat medium converter D.
- the third flow path switching device 2b and the external heat source circuit 90 will be described later.
- the first flow path switching device 2a is illustrated as a four-way switching valve. By switching the flow path of the first flow path switching device 2a, the heat source side heat exchanger 3 functions as an evaporator during heating operation and as a condenser or radiator during cooling operation.
- the heat source side heat exchanger 3 exchanges heat between the refrigerant and the outdoor air, evaporating and gasifying the refrigerant or condensing and liquefying the refrigerant.
- the outdoor flow control device 3m forms an air passage for the air flowing to the heat source side heat exchanger 3.
- the accumulator 29 is provided on the suction side of the compressor 1, and stores surplus refrigerant due to differences between heating and cooling operations or surplus refrigerant due to transient changes in operation. Note that, although the first embodiment illustrates a case in which one heat source side heat exchanger 3 is provided, multiple heat source side heat exchangers 3 may be connected in parallel.
- the check valve 18 is connected to the high-pressure side pipe 7 between the heat source side heat exchanger 3 and the relay unit B, and allows the refrigerant to flow only in the direction from the heat source unit A to the relay unit B.
- the check valve 19 is provided in the low-pressure side pipe 6 between the relay unit B and the first flow switching device 2a, and allows the refrigerant to flow only in the direction from the relay unit B to the heat source unit A.
- the check valve 20 is provided in the first connection pipe 60a, and allows the refrigerant discharged from the compressor 1 to flow to the relay unit B during heating operation.
- the check valve 21 is provided in the second connection pipe 60b, and allows the refrigerant returning from the relay unit B to flow to the suction side of the compressor 1 via the heat source side heat exchanger 3 or the bypass pipe 25 during heating operation.
- the first connection pipe 60a connects the low-pressure side pipe 6 between the first flow switching device 2a and the check valve 19 in the heat source unit A, and the high-pressure side pipe 7 between the check valve 18 and the relay unit B.
- the second connection pipe 60b connects the low-pressure side pipe 6 between the check valve 19 and the relay unit B in the heat source unit A, and the high-pressure side pipe 7 between the heat source side heat exchanger 3 and the check valve 18.
- the heat source unit A may also be provided with a discharge pressure gauge 51, a suction pressure gauge 52, a medium pressure pressure gauge 53, and a thermometer 54.
- the discharge pressure gauge 51 is provided on the discharge side of the compressor 1 and measures the pressure of the refrigerant discharged from the compressor 1.
- the suction pressure gauge 52 is provided on the suction side of the compressor 1 and measures the pressure of the refrigerant sucked into the compressor 1.
- the medium pressure pressure gauge 53 is provided upstream of the check valve 18 and measures the medium pressure, which is the pressure of the refrigerant upstream of the check valve 18.
- the thermometer 54 is provided on the discharge side of the compressor 1 and measures the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 1.
- the pressure information and temperature information detected by the discharge pressure gauge 51, the suction pressure gauge 52, the medium pressure pressure gauge 53, and the thermometer 54 are sent to the control device 50 that controls the operation of the refrigeration cycle device 100, and are used to control each actuator.
- the first flow control device 22 is connected in series to the heat source side heat exchanger 3, and is provided between the check valves 21 and 18 and the heat source side heat exchanger 3, and is configured to be freely opened and closed.
- the first flow control device 22 adjusts the flow rate of refrigerant flowing from the heat source side heat exchanger 3 to the check valve 18 during cooling operation, and adjusts the flow rate of refrigerant flowing from the check valve 21 to the heat source side heat exchanger 3 during heating operation.
- the first flow control device 22 is configured so that the flow path resistance changes continuously.
- the bypass pipe 25 bypasses the heat source side heat exchanger 3.
- the second flow control device 26 is provided midway through the bypass pipe 25 and is configured to be freely opened and closed, and controls the flow rate of the refrigerant flowing through the bypass pipe 25.
- the second flow control device 26 adjusts the flow rate of the refrigerant flowing into the heat source side heat exchanger 3.
- the second flow control device 26 is configured so that the flow path resistance changes continuously.
- the relay unit B incorporates a first branching section 10, a second branching section 11, a gas-liquid separator 12, a first bypass pipe 14a, a second bypass pipe 14b, a third flow control device 13, a fourth flow control device 15, a first heat exchanger 17, a second heat exchanger 16, and a control device 50.
- the control device 50 has the same configuration and function as the control device 50 of the heat source unit A.
- the first branching section 10 branches the refrigerant flowing in the high-pressure side pipe 7 to the user side unit C and the heat medium converter D.
- the first branching section 10 also merges the refrigerant flowing in the user side unit C and the heat medium converter D and allows it to flow into the low-pressure side pipe 6.
- the first branching section 10 includes a low-pressure side solenoid valve 8 and a high-pressure side solenoid valve 9 installed in the first connection pipe 40 of the user side unit C and the heat medium converter D.
- the first connection pipe 40 of the user side unit C and the heat medium converter D is branched at the first branching section 10, one of which is connected to the low-pressure side pipe 6 via the low-pressure side solenoid valve 8, and the other of which is connected to the high-pressure side pipe 7 via the high-pressure side solenoid valve 9.
- the low-pressure side solenoid valve 8 and the high-pressure side solenoid valve 9 are controlled to open and close, so that the first connection pipe 40 of the user side unit C and the heat medium converter D can be switched to connect to either the low-pressure side pipe 6 or the high-pressure side pipe 7.
- the low-pressure side solenoid valve 8 and the high-pressure side solenoid valve 9 provided in the relay unit B are collectively referred to as the second flow path switching device 10c.
- the low-pressure side solenoid valve 8 and the high-pressure side solenoid valve 9 are installed in each pipe where the first connection pipe 40 is branched into two, but they may be configured using, for example, a three-way valve.
- first connection pipe 40 of the user side unit C and the heat medium converter D is configured to connect to either the low-pressure side pipe 6 or the high-pressure side pipe 7.
- the low-pressure side solenoid valve 8 and the high-pressure side solenoid valve 9 are preferably configured to be closed so that the refrigerant does not flow to any of the user side units C and the heat medium converters D.
- the second branch section 11 branches the refrigerant flowing in the first bypass pipe 14a to the user unit C and the heat medium converter D.
- the second branch section 11 also merges the refrigerant flowing in the user unit C and the heat medium converter D and causes it to flow into the second bypass pipe 14b.
- the second branch section 11 has a junction between the first bypass pipe 14a and the second bypass pipe 14b.
- the gas-liquid separator 12 is provided midway through the high-pressure side pipe 7 and separates the refrigerant that flows in through the high-pressure side pipe 7 into gas and liquid.
- the gas phase portion separated by the gas-liquid separator 12 flows to the first branch section 10, and the liquid phase portion separated by the gas-liquid separator 12 flows to the second branch section 11.
- the first bypass pipe 14a is a pipe that connects the gas-liquid separation device 12 and the second branch 11 in the relay unit B.
- the second bypass pipe 14b is a pipe that connects the second branch 11 and the low-pressure side pipe 6 in the relay unit B.
- the third flow control device 13 is provided midway through the first bypass pipe 14a and is configured to be freely opened and closed.
- the fourth flow control device 15 is provided midway through the second bypass pipe 14b and is configured to be freely opened and closed.
- the first heat exchanger 17 exchanges heat between the refrigerant between the gas-liquid separation device 12 and the third flow control device 13 of the first bypass pipe 14a and the refrigerant between the fourth flow control device 15 and the low-pressure side pipe 6 of the second bypass pipe 14b.
- the second heat exchanger 16 exchanges heat between the refrigerant between the third flow control device 13 and the second branch section 11 of the first bypass pipe 14a and the refrigerant between the fourth flow control device 15 and the first heat exchanger 17 of the second bypass pipe 14b.
- the user side units C are installed at positions where they can supply conditioned air to a space to be air-conditioned, such as a room, and supply cooled air or heated air to the space to be air-conditioned by using cold or hot heat from the heat source unit A supplied via the relay unit B.
- the user side units C1 and C2 each have a built-in user side heat exchanger 5c1, 5c2 and a first flow control device 4c1, 4c2.
- a flow control device 5m is installed to control the flow rate of indoor air, which is a fluid that exchanges heat with the refrigerant.
- indoor air which is a fluid that exchanges heat with the refrigerant.
- an air-cooled user-side heat exchanger is used as an example of the user-side heat exchangers 5c1, 5c2, and an indoor fan is used as an example of the flow control device 5m, but a water-cooled user-side heat exchanger or the like may be used as long as the refrigerant exchanges heat with another fluid.
- the user-side heat exchanger 5 may be a water heat exchanger that exchanges heat between water and the refrigerant. In this case, a pump that moves water is used as the flow control device 5m.
- Each of the utilization side heat exchangers 5c1 and 5c2 exchanges heat between the air supplied from the flow control device 5m and the refrigerant to generate heated air or cooled air to be supplied to the space to be air-conditioned.
- the flow control device 5m forms an air path for the air flowing through the utilization side heat exchangers 5c1 and 5c2.
- the first flow control devices 4c1 and 4c2 are provided between the second branching section 11 of the relay unit B and the utilization side heat exchanger 5c1 or 5c2, and are configured to be freely opened and closed.
- the first flow control device 4c1 and the first flow control device 4c2 adjust the flow rate of the refrigerant flowing into the utilization side heat exchangers 5c1 and 5c2.
- the heat medium relay unit D is for supplying heat or cold from an external heat source E to a refrigerant circulating in the refrigeration cycle apparatus 100.
- the heat medium relay unit D has an intermediate heat exchanger 30 that exchanges heat between the refrigerant circulating in the heat source unit A, the relay unit B, and the user side unit C and a heat medium that carries heat from the external heat source E.
- the heat medium relay unit D also has a built-in second flow control device 4d1 that controls the flow rate of the refrigerant circulating in the intermediate heat exchanger 30.
- the second flow control device 4d1 is provided between the second branch section 11 of the relay unit B and the intermediate heat exchanger 30d1, and is configured to be freely opened and closed.
- the second flow control device 4d1 adjusts the flow rate of the refrigerant flowing into the intermediate heat exchanger 30d1.
- the heat medium is circulated through the heat medium circulation circuit 34 by the pump 31 and sent from the external heat source E to the heat medium-intermediate heat exchanger 30.
- the heat medium-intermediate heat exchanger 30 is, for example, a plate-type heat exchanger, inside which the refrigerant and heat medium circulate, and the heat or cold of the heat medium is transferred to the refrigerant.
- the heat medium converter D is equipped with external heat source temperature sensors 32 and 33.
- the external heat source temperature sensor 32 detects the temperature of the heat medium flowing into the heat medium-to-heat medium heat exchanger 30.
- the external heat source temperature sensor 33 detects the temperature of the heat medium flowing out of the heat medium-to-heat medium heat exchanger 30.
- the external heat source E is, for example, well water, melted snow, ice and snow, geothermal heat, solar light, etc., and the heat medium can be appropriately changed depending on the target heat source.
- the external heat source E is well water stored in a large amount in a well underground
- the well water is pumped up by a pump 31 to become a heat medium, and is caused to flow into the heat medium heat exchanger 30 by a heat medium circulation circuit 34.
- the well water exchanges heat with the refrigerant, flows out of the heat medium heat exchanger 30, and its temperature increases.
- the well water with the increased temperature is returned to the well.
- the well water serving as the external heat source E is stored in a large amount underground, and even if the water with an increased temperature is returned through the heat medium converter D, the temperature of the external heat source E hardly changes.
- the heat medium circulation circuit 34 may be configured to circulate an independent heat medium in the heat medium circulation circuit 34. As shown in FIG. 2, the heat medium circulation circuit 34 may be connected to an external heat exchanger F that exchanges heat between the external heat source E and the heat medium flowing through the heat medium circulation circuit 34. The external heat exchanger F exchanges heat between the heat medium and the external heat source E. The heat medium that has been heat exchanged in the external heat exchanger F is sent to the heat medium-to-heat medium heat exchanger 30 and is heat exchanged with the refrigerant circulating through the refrigerant circuit of the refrigeration cycle device 100.
- the quality of the heat medium flowing through the heat medium circulation circuit 34 can be maintained, and the durability of the heat medium circulation circuit 34 and the heat medium converter D can be ensured, as opposed to pumping up well water as the heat medium, for example.
- the configuration of the heat medium circulation circuit 34 may be changed as appropriate depending on what is used as the external heat source E.
- the refrigeration cycle device 100 makes effective use of such an external heat source E to achieve energy savings.
- the refrigeration cycle apparatus 100 is provided with a control device 50.
- the control device 50 controls actuators and the like based on refrigerant pressure information, refrigerant and heat medium temperature information, outdoor temperature information, indoor temperature information, and the like detected by each sensor provided in the refrigeration cycle apparatus 100.
- the control device 50 controls driving of the compressor 1, switching between the first flow path switching device 2a and the second flow path switching device 10c, driving of the fan motor of the outdoor flow control device 3m, driving of the fan motor of the flow control device 5m, and the pump 31 that sends the heat medium to the heat source side heat exchanger 3.
- the control device 50 controls the opening of the first flow control device 22, the second flow control device 26, the third flow control device 13, and the fourth flow control device 15.
- the control device 50 includes a memory 50a in which information for determining each control value is stored.
- the control device 50 may be configured with hardware such as a control circuit that realizes its functions.
- the control device 50 may be configured with a software program stored in a storage unit such as a semiconductor memory, and a computing device such as a microcomputer or a CPU (central processing unit) that executes the software program.
- the control device 50 is provided in the heat source unit A and the relay unit B, but the number of control devices 50 may be one or three or more.
- the control device 50 may be provided in the user unit C or the heat medium converter D, or may be provided as a separate unit in a location other than the heat source unit A, the relay unit B, the user unit C, and the heat medium converter D.
- the heat source unit A and the heat medium relay unit D are configured such that the refrigerant flowing out from the heat source unit A is sent directly to the heat medium relay unit D via the external heat source circuit 90, and the refrigerant is transferred to the external
- the refrigerant is configured to exchange heat between the heat medium having the heat or cold of the heat source E1 and the refrigerant.
- the refrigerant that has exchanged heat with the external heat source E1 returns to the heat source unit A and is then cooled as described above.
- the refrigerant is either used in the utilization unit C or sucked into the compressor 1 and compressed and heated again.
- the heat source unit A has a third flow path switching device 2b connected between the first flow path switching device 2a and the first pipe 27 connected to the heat source side heat exchanger 3.
- the third flow path switching device 2b switches between two connection states. In one connection state, the first pipe 27 connected to the heat source side heat exchanger 3 is connected to the first flow path switching device 2a. In the other connection state, the first flow path switching device 2a is connected to the heat source side heat exchanger 3. By switching between these connection states, the third flow path switching device 2b circulates the refrigerant between the heat source unit A and the heat medium converter D or blocks the refrigerant.
- the second flow path switching device 10c of the relay unit B cuts off the connection between the first branching section 10 and the heat medium converter D. In other words, at this time, refrigerant is not circulated between the relay unit B and the heat medium converter D.
- One pipe 91 of the external heat source circuit 90 connects the third flow path switching device 2b and the second connection pipe 41d1.
- the other pipe 92 of the external heat source circuit 90 connects the first connection pipe 40d1 and the third flow path switching device 2b.
- An on-off valve 93 is installed in one pipe 91.
- the on-off valve 93 closes when refrigerant is not flowing through the external heat source circuit 90, preventing the refrigerant that has flowed into the heat medium converter D via the relay B from flowing into the external heat source circuit 90.
- the on-off valve 93 is installed, so long as it prevents refrigerant from flowing through the external heat source circuit 90.
- the operation of the refrigeration cycle apparatus 100 includes cooling operation, heating operation, and defrost operation.
- the cooling operation includes cooling-dominated operation in which heating operation is performed in some of the user-side units C.
- the heating operation includes heating-dominated operation in which cooling operation is performed in some of the user-side units C.
- the defrost operation includes an operation in which the user-side units C are stopped and the heat source-side heat exchanger 3 is defrosted, and an operation in which the user-side units C are operated and the defrost operation is performed.
- Cooling operation is an operation mode in which all user side units C are either in cooling operation or stopped.
- Heating operation is an operation mode in which all user side units C are either in heating operation or stopped.
- Cooling-dominated operation is an operation mode in which heating or cooling can be selected for each indoor unit, and the cooling load is greater than the heating load.
- Cooling-dominated operation is an operation mode in which the heat source side heat exchanger 3 is connected to the discharge side of the compressor 1 and acts as a condenser.
- Heating-dominated operation is an operation mode in which heating or cooling can be selected for each indoor unit, and the heating load is greater than the cooling load.
- Heating-dominated operation is an operation mode in which the heat source side heat exchanger 3 is connected to the suction side of the compressor 1 and acts as an evaporator.
- Table 1 shows the operation of the refrigeration cycle device 100 according to the first embodiment in each operation mode.
- the control device 50 operates the first flow path switching device 2a, the second flow path switching device 10c, and the third flow path switching device 2b to determine how the refrigerant flows into the heat medium converter D.
- the heat medium-intermediate heat exchanger 30 of the heat medium converter D basically functions to assist the heat source side heat exchanger 3, so it functions as an evaporator when the heat source side heat exchanger 3 is an evaporator, and as a condenser when the heat source side heat exchanger 3 is a condenser.
- the first flow of the refrigerant is changed depending on the relationship between the outside air temperature T, the external heat source temperature t, and the freezing threshold temperature f of the heat medium-intermediate heat exchanger 30, which of the heat medium-intermediate heat exchanger 30 and the heat source side heat exchanger 30 that exchanges heat with the heat source side heat exchanger 3, the first flow of the refrigerant is changed.
- FIG. 3 is an explanatory diagram of the flow of the refrigerant when the refrigeration cycle apparatus 100 according to the first embodiment is operating in cooling mode.
- FIG. 3 shows the state of the refrigeration cycle apparatus 100 under the operating condition No. 1 in Table 1.
- the operating condition No. 1 is a case where the outside air temperature T is higher than the external heat source temperature t.
- the refrigerant discharged from the compressor 1 is condensed in the heat source side heat exchanger 3, and then condensed in the heat medium heat exchanger 30.
- the outside air temperature T is the temperature of the air flowing into the heat source side heat exchanger 3, and is measured by the temperature sensor 3t.
- the external heat source temperature t is measured by the external heat source temperature sensor 33 installed on the outlet side of the heat medium heat exchanger 30d1 of the heat medium circulation circuit 34 of the heat medium converter D1.
- the external heat source temperature t may be a value measured by an external heat source temperature sensor 32 installed on the inlet side of the heat medium heat exchanger 30d1, or the temperature of the external heat source E itself may be measured and used.
- FIG. 3 the case of cooling operation in which all of the user side units C1 and C2 perform cooling will be described.
- the control device 50 switches the first flow path switching device 2a so that the refrigerant discharged from the compressor 1 flows to the heat source side heat exchanger 3.
- the low pressure side solenoid valves 8c1 and 8c2 connected to the user side units C1 and C2 are opened, and the high pressure side solenoid valves 9c1 and 9c2 are closed.
- the closed valves of the second flow path switching device 10c are shown in black.
- the low-temperature, low-pressure gaseous refrigerant is compressed by the compressor 1 and discharged as a high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant.
- the high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant discharged from the compressor 1 flows into the heat source side heat exchanger 3 via the first flow path switching device 2a.
- the third flow path switching device 2b is switched to connect the first flow path switching device 2a and the heat source side heat exchanger 3, and the external heat source circuit 90 is in a blocked state.
- the refrigerant discharged from the compressor 1 and flowing into the heat source side heat exchanger 3 is cooled while heating the outdoor air, and becomes a medium-temperature, high-pressure liquid refrigerant or a gas-liquid two-phase refrigerant.
- the medium-temperature, high-pressure refrigerant flowing out of the heat source side heat exchanger 3 passes through the high-pressure side piping 7 and is separated into a liquid refrigerant and a gaseous refrigerant by the gas-liquid separator 12.
- the liquid refrigerant separated by the gas-liquid separator 12 passes through the first bypass pipe 14a, exchanges heat with the refrigerant flowing through the second bypass pipe 14b in the first heat exchanger 17, passes through the third flow control device 13, exchanges heat with the refrigerant flowing through the second bypass pipe 14b in the second heat exchanger 16, is cooled, and flows into the second branch section 11.
- a portion of the refrigerant that flows into the second branch 11 is bypassed to the second bypass piping 14b, and the remainder flows into the second connection piping 41c1, 41c2 of the user side units C1, C2.
- the high-pressure liquid or gas-liquid two-phase refrigerant branched at the second branch 11 flows through the second connection piping 41c1, 41c2 and flows into the first flow control devices 4c1, 4c2 of the user side units C1, C2.
- the high-pressure liquid refrigerant is then throttled by the first flow control devices 4c1, 4c2, expands and reduces its pressure, becoming a low-temperature, low-pressure, two-phase gas-liquid refrigerant.
- the refrigerant is then heated while cooling the indoor air, becoming a low-temperature, low-pressure gas refrigerant.
- the low-temperature, low-pressure gaseous refrigerant flowing out of the user-side heat exchangers 5c1 and 5c2 passes through the low-pressure solenoid valves 8c1 and 8c2, respectively, and flows into the low-pressure branch 10b of the first branch 10.
- the low-temperature, low-pressure gaseous refrigerant that joins in the low-pressure branch 10b also joins with the low-temperature, low-pressure gaseous refrigerant that has been heated in the first heat exchanger 17 and the second heat exchanger 16 of the second bypass piping 14b, passes through the low-pressure piping 6 and the first flow switching device 2a, and flows into the compressor 1, where it is compressed.
- the heat medium converter D1 When the heat medium converter D1 is connected to the refrigeration cycle device 100, it is determined whether to connect the heat medium converter D1 to the upstream side or downstream side of the heat source side heat exchanger 3 based on the magnitude relationship between the temperature t of the external heat source E1 and the temperature T flowing into the heat source side heat exchanger 3.
- the outside air temperature T is the temperature of the outside air sent to the heat source side heat exchanger 3, and the external heat source temperature t is the temperature of the heat medium circulating in the heat medium circulation circuit 34.
- the temperature t1 is the temperature of the heat medium flowing into the heat medium heat exchanger 30d1 of the heat medium converter D1
- the temperature t2 is the temperature of the heat medium flowing into the heat medium heat exchanger 30d2 of the heat medium converter D2.
- the cooling operation shown in FIG. 3 shows a case where the temperature t of the heat medium is lower than the temperature T of the outside air flowing into the heat source side heat exchanger 3.
- the temperature t2 of the refrigerant flowing out from the heat medium heat exchanger 30d1 is used as the external heat source temperature t.
- the temperature T is measured by a temperature sensor 3t installed near the heat source side heat exchanger 3.
- the temperature t1 is measured by an external heat source temperature sensor 32 installed upstream of the heat medium heat exchanger 30d1 of the heat medium circulation circuit 34 of the heat medium converter D1.
- Temperature t2 is measured by an external heat source temperature sensor 32 installed upstream of the intermediate heat exchanger 30d2 in the heat medium circulation circuit 34 of the heat medium converter D2.
- the medium-temperature, high-pressure liquid refrigerant flowing out of the heat source-side heat exchanger 3 passes through the high-pressure side pipe 7 and is separated into liquid refrigerant and gas refrigerant by the gas-liquid separator 12.
- the separated gas refrigerant flows into the high-pressure side branch 10a.
- the high-pressure side solenoid valve 9d1 connected to the heat medium converter D1 is opened, and the low-pressure side solenoid valve 8d1 is closed.
- the gas refrigerant in the high-pressure side branch 10a flows through the first connection pipe 40d1 into the heat medium heat exchanger 30d1.
- the gas refrigerant that flows into the heat medium heat exchanger 30d1 is condensed by heat exchange with the low-temperature heat medium, becoming a high-pressure, low-temperature liquid or gas-liquid two-phase refrigerant.
- the high-pressure, low-temperature refrigerant is throttled and expanded by the second flow control device 4d1, reducing its pressure and becoming a low-temperature, low-pressure, gas-liquid two-phase state.
- the refrigerant that flows out of the second flow control device 4d1 flows into the second branch section 11, where it is mixed with the refrigerant that has flowed into the second branch section 11 from the gas-liquid separator 12 via the first bypass piping 14a, and flows into the user side units C1 and C2.
- the heat medium converter D1 can be used as a condenser. Therefore, in the heat source device A, the output of the outdoor flow control device 3m that blows air to the heat source side heat exchanger 3 can be reduced, or a part of the refrigerant discharged from the compressor 1 can be sent from the bypass pipe 25 to the high pressure side pipe 7.
- the refrigerant that does not pass through the heat source side heat exchanger 3 but passes through the bypass pipe 25 flows from the gas-liquid separator 12 into the high pressure side branch section 10a, and flows into the intermediate heat exchanger 30d1 and is condensed.
- the heat medium converter D1 can complement the capacity of the heat source side heat exchanger 3 by using the external heat source E1.
- the heat medium converter D1 depending on the capacity of the heat medium converter D1, it is possible to prevent the refrigerant from flowing to the heat source side heat exchanger 3 in the heat source unit A, and to have all the refrigerant flow to the high pressure side pipe 7 via the bypass pipe 25.
- the high pressure refrigerant is separated into liquid refrigerant and gas refrigerant in the gas-liquid separator 12.
- the gas refrigerant flows into the heat medium converter D1 via the high pressure side branch section 10a, exchanges heat with the heat medium, and is condensed.
- the refrigerant that has become a low temperature, high pressure liquid or gas-liquid two-phase refrigerant is then decompressed by the flow control devices 4d1, 4c1, 4c2, flows into the user side heat exchangers 5c1, 5c2, exchanges heat with the indoor air, etc., and expands, thereby cooling the room.
- the heat medium converter D1 can also function as a substitute for the heat source side heat exchanger 3 by using the external heat source E1.
- the control unit 50 may control the flow rate of the pump 31 of the heat medium relay unit D1 to be increased. This allows more cold heat from the external heat source E1, which is effective as a heat source that can be used for the condenser, to be utilized.
- the flow rate of the refrigerant flowing through the heat medium relay unit D1 may also be appropriately adjusted using the high-pressure side solenoid valve 9d1. If the heat source side heat exchanger 3 is not used, the outdoor flow rate control unit 3m may be stopped.
- FIG. 4 is a Mollier diagram of the refrigeration cycle apparatus 100 according to the first embodiment during cooling operation.
- the heat source side heat exchanger 3 functions as a condenser
- the use side heat exchanger 5 of the use side unit C functions as an evaporator.
- the use side heat exchanger 5 shown in FIG. 4 may be a single one or a plurality of ones.
- the heat medium heat exchanger 30 is connected so that the refrigerant from the heat source side heat exchanger 3 flows in, and further cools the refrigerant.
- the refrigerant condensed in the heat source side heat exchanger 3 and the heat medium heat exchanger 30 is decompressed by the flow control device 4, which is an expander, evaporated in the use side heat exchangers 5 of the use side units C1 and C2, and sucked into the compressor 1.
- the refrigeration cycle apparatus 100 performs a heat pump cycle by utilizing the heat radiation in the heat source side heat exchanger 3 and the heat medium heat exchanger 30 and the heat absorption in the use side heat exchangers 5c1 and 5c2.
- the refrigeration cycle apparatus 100 shown in FIG. 3 by arranging the heat medium relay unit D1 that utilizes the external heat source E1 having a lower temperature downstream of the heat source side heat exchanger 3, supercooling can be performed to the external heat source temperature t.
- one of the two user side units C1, C2 can also be put into heating operation.
- the user side heat exchanger 5c2 functions as a condenser.
- the second flow path switching device 10c is controlled so that the low pressure side solenoid valve 8c2 is closed, the high pressure side solenoid valve 9c1 is opened, and the refrigerant from the high pressure side branch section 10a flows into the user side heat exchanger 5c2.
- the user side heat exchanger 5c2 is arranged in parallel with the heat medium heat exchanger 30d1 in the refrigerant circuit.
- FIG. 5 is an explanatory diagram of the flow of the refrigerant when the refrigeration cycle apparatus 100 according to the first embodiment is operating in cooling mode.
- Fig. 5 shows the state of the refrigeration cycle apparatus 100 under the operating condition No. 2 in Table 1.
- the operating condition No. 2 is a case where the outside air temperature T is lower than the external heat source temperature t.
- the refrigerant discharged from the compressor 1 is first condensed in the heat medium heat exchanger 30, and then condensed in the heat source side heat exchanger 3. This allows the refrigerant to be condensed to a temperature equivalent to the lower outside air temperature, ensuring an enthalpy difference between the refrigerant before and after passing through the condenser, and thus improving the cooling capacity.
- FIG. 5 As in FIG. 3, a cooling operation in which all of the user side units C1 and C2 perform cooling will be described.
- the control device 50 switches the first flow path switching device 2a so that the refrigerant discharged from the compressor 1 flows to the heat source side heat exchanger 3.
- the low pressure side solenoid valves 8c1 and 8c2 connected to the user side units C1 and C2 are opened, and the high pressure side solenoid valves 9c1 and 9c2 are closed.
- some of the user side units C1 and C2 can also be put into heating operation. In this case, the low pressure side solenoid valve 8 of the user side unit C performing heating operation is closed, and the high pressure side solenoid valve 9 is opened.
- the low-temperature, low-pressure gaseous refrigerant is compressed by the compressor 1 and discharged as a high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant.
- the high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant discharged from the compressor 1 flows into the third flow path switching device 2b via the first flow path switching device 2a.
- the third flow path switching device 2b is switched to connect the external heat source circuit 90 to the first flow path switching device 2a and the heat source side heat exchanger 3, so that the refrigerant that has flowed through the external heat source circuit 90 flows into the heat source side heat exchanger 3.
- the refrigerant discharged from the compressor 1 and flowing into the external heat source circuit 90 flows from the piping 91 into the heat medium heat exchanger 30d1, where it is heat exchanged with the heat medium flowing through the heat medium circulation circuit 34, and is cooled while heating the heat medium, becoming a medium-temperature, high-pressure liquid refrigerant or a gas-liquid two-phase refrigerant.
- the medium-temperature, high-pressure liquid refrigerant or gas-liquid two-phase refrigerant that flows out of the heat medium heat exchanger 30d1 returns to the third flow switching device 2b through the pipe 92, flows into the heat source side heat exchanger 3, and is further condensed.
- the medium-temperature, high-pressure refrigerant that flows out of the heat source side heat exchanger 3 passes through the high-pressure side pipe 7 and is separated into liquid refrigerant and gaseous refrigerant by the gas-liquid separation device 12.
- the refrigerant that flows into the gas-liquid separation device 12 is condensed in the heat medium heat exchanger 30d1 and the heat source side heat exchanger 3, and is basically a high-pressure, medium-temperature supercooled liquid refrigerant.
- the liquid refrigerant separated by the gas-liquid separator 12 flows into the second branch 11, as in the operating state shown in FIG. 3, is decompressed and expanded by the first flow control devices 4c1 and 4c2 of the user side units C1 and C2, is evaporated in the user side heat exchanger 5, returns to the heat source unit A from the low pressure side branch 10b, and is sucked into the low pressure side of the compressor 1.
- the low-pressure side solenoid valve 8d1 and the high-pressure side solenoid valve 9d1 of the second flow switching device 10c are closed, and the first branch section 10 and the heat medium relay unit D1 are not connected.
- the second flow control device 4d1 of the heat medium relay unit D1 is also closed. As a result, the refrigerant that has passed through the relay unit B does not flow into the heat medium relay unit D1.
- FIG. 6 is a Mollier diagram of the refrigeration cycle apparatus 100 according to the first embodiment during cooling operation.
- the heat source side heat exchanger 3 functions as a condenser
- the use side heat exchanger 5 of the use side unit C functions as an evaporator.
- the use side heat exchanger 5 shown in FIG. 6 may be a single one or a plurality of ones.
- the heat medium heat exchanger 30 is connected so that the refrigerant from the compressor 1 flows in, and cools the refrigerant. Thereafter, as necessary, the refrigerant flows into the heat source side heat exchanger 3 and is further cooled.
- the refrigerant condensed in the heat medium heat exchanger 30 and the heat source side heat exchanger 3 is decompressed by the flow control device 4, which is an expander, evaporated in the use side heat exchangers 5 of the use side units C1 and C2, and sucked into the compressor 1.
- the refrigeration cycle apparatus 100 performs a heat pump cycle by utilizing the heat radiation in the heat source side heat exchanger 3 and the heat medium heat exchanger 30 and the heat absorption in the use side heat exchangers 5c1 and 5c2.
- the refrigerant is cooled and condensed using an external heat source E that is relatively hotter than the outside air, and the refrigerant is further cooled using the outside air that is relatively cold, thereby supercooling the refrigerant to the outside air temperature T.
- one of the two user side units C1, C2 can also be put into heating operation.
- the user side heat exchanger 5c2 functions as a condenser.
- the second flow path switching device 10c is controlled so that the low pressure side solenoid valve 8c2 is closed, the high pressure side solenoid valve 9c1 is opened, and the refrigerant from the high pressure side branch section 10a flows into the user side heat exchanger 5c2.
- the user side heat exchanger 5c2 is arranged in series downstream of the heat medium heat exchanger 30d1 and the heat source side heat exchanger 3 in the refrigerant circuit.
- FIG. 7 is an explanatory diagram of the flow of the refrigerant when the refrigeration cycle apparatus 100 according to the first embodiment is in heating operation.
- FIG. 7 shows the state of the refrigeration cycle apparatus 100 under the operating condition of No. 3 in Table 1.
- the operating condition of No. 3 is a case where the external heat source temperature t is lower than the freezing threshold temperature f of the intermediate heat exchanger 30d1.
- the freezing threshold temperature f of the intermediate heat exchanger 30d1 varies depending on the performance of the intermediate heat exchanger 30d1 and is determined by conducting a test.
- the refrigerant discharged from the compressor 1 is used for heating operation in the user side units C1 and C2, and then flows into the intermediate heat exchanger 30d1 of the intermediate heat medium converter D1 functioning as an evaporator, where it is evaporated, and then returns to the heat source unit A and is further evaporated in the heat source side heat exchanger 3.
- the refrigeration cycle apparatus 100 can utilize the external heat source E so that freezing does not occur in the heat medium heat exchanger 30d1 by flowing the refrigerant through the heat medium heat exchanger 30d1 before the heat source side heat exchanger 3.
- a low pressure loss occurs in which the temperature at the outlet side of the evaporator decreases relative to the inlet side due to the resistance of the pipes, and as shown in the diagram of FIG.
- the distance between points da and a is inclined downward toward point a. Due to the low pressure loss, the evaporator may frost because a low temperature refrigerant flows through it, but under the operating conditions shown in FIG. 7, even if the temperature t of the external heat source E1 is low, a relatively high temperature refrigerant flows into the heat medium heat exchanger 30d1 first, so that frost formation is suppressed.
- the refrigeration cycle apparatus 100 improves the evaporation capacity by making the heat medium heat exchanger 30 function as an evaporator in addition to the heat source side heat exchanger 3.
- the control device 50 directly connects the first flow path switching device 2a to the high pressure side pipe 7, and switches so that the refrigerant discharged from the compressor 1 flows out from the high pressure side pipe 7.
- the high pressure side solenoid valves 9c1 and 9c2 connected to the user side units C1 and C2 are opened, and the low pressure side solenoid valves 8c1 and 8c2 are closed.
- the low-temperature, low-pressure gaseous refrigerant is compressed by the compressor 1 and discharged as high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant.
- the high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant discharged from the compressor 1 flows into the high-pressure side branch 10a of the first branch 10 via the first flow switching device 2a and the high-pressure side piping 7.
- the high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant that flows into the high-pressure side branch 10a is branched, passes through the high-pressure side solenoid valves 9c1, 9c2, and flows into the user side heat exchangers 5c1, 5c2.
- the refrigerant is then cooled while heating the indoor air, becoming a medium-temperature, high-pressure liquid refrigerant.
- the refrigerant expands and is decompressed in the first flow control devices 4c1, 4c2, becoming a medium-temperature, medium-pressure two-phase gas-liquid refrigerant, which merges at the second branch section 11.
- the refrigerant that flows into the second branch section 11 flows into the second bypass pipe 14b or the heat medium converter D1.
- a portion of the refrigerant that flows into the second branch 11 flows from the second bypass pipe 14b through the fourth flow control device 15 into the low-pressure branch 10b of the first branch 10.
- a portion of the refrigerant that flows into the second branch 11 flows into the heat medium converter D1.
- the refrigerant that flows into the heat medium converter D1 is expanded and decompressed in the second flow control device 4d1 to be medium-temperature and medium-pressure, and then exchanges heat with the heat medium from the external heat source E1 in the heat medium heat exchanger 30d1 to evaporate, becoming a low-temperature, low-pressure gas refrigerant that flows into the low-pressure branch 10b of the first branch 10.
- the refrigerant that joins at the low-pressure side branch 10b passes through the low-pressure side piping 6 and flows into the first flow control device 22, where it becomes a low-temperature, low-pressure, two-phase gas-liquid state, and is heated while cooling the outdoor air in the heat source side heat exchanger 3, becoming a low-temperature, low-pressure gaseous refrigerant.
- the refrigerant that has entered the low-pressure side piping 6 has become a sufficiently low-temperature, low-pressure gaseous refrigerant, it may be sent to the suction side of the compressor 1 via the bypass piping 25 without passing through the heat source side heat exchanger 3.
- the entire refrigerant that flows into the second branch section 11 from the user side units C1, C2 performing heating operation may be made to flow into the heat medium converter D1.
- the entire amount of refrigerant can be evaporated using the external heat source E1, reducing the load on the heat source side heat exchanger 3 and leading to energy savings.
- the refrigeration cycle apparatus 100 may not use the outdoor flow control device 3m, or may cause the refrigerant to be drawn into the compressor 1 without using the heat source side heat exchanger 3.
- the heat medium converter D1 can be used as an evaporator. Therefore, in the heat source unit A, the output of the outdoor flow control device 3m that sends air to the heat source side heat exchanger 3 can be reduced, or part of the refrigerant flowing through the heat source side heat exchanger 3 can be bypassed and sucked into the compressor 1. The refrigerant that does not pass through the heat source side heat exchanger 3 but passes through the bypass piping 25 flows into the accumulator 29 and is sucked into the compressor 1. In this way, the heat medium converter D1 can complement the capacity of the heat source side heat exchanger 3 by using the external heat source E1.
- the heat medium relay unit D1 it is possible to prevent the refrigerant from flowing through the heat source side heat exchanger 3 in the heat source unit A, and have all the refrigerant sucked into the compressor 1 through the bypass piping 25.
- the refrigerant becomes a low-temperature, low-pressure gas refrigerant, passes through the low-pressure side branching section 10b, passes through the low-pressure side piping 6, passes through the second flow control device 26, passes through the bypass piping 25, and the first flow path switching device 2a, and is sucked into the compressor 1.
- the bypass piping 25 is connected between the first flow path switching device 2a and the third flow path switching device 2b.
- FIG. 8 is a Mollier diagram of the refrigeration cycle apparatus 100 according to the first embodiment during heating operation.
- the user side heat exchanger 5 functions as a condenser
- the heat medium heat exchanger 30 and the heat source side heat exchanger 3 function as evaporators.
- the user side heat exchanger 5 shown in FIG. 8 may be a single one or a plurality of ones.
- the heat medium heat exchanger 30 is connected before the heat source side heat exchanger 3 so that the refrigerant flows in, and heats the refrigerant.
- the refrigerant condensed in the user side heat exchanger 5 is decompressed by the flow control device 4, which is an expander, and evaporates in the heat medium converter D and the heat source unit A, and is sucked into the compressor 1.
- the refrigeration cycle apparatus 100 performs a heat pump cycle by utilizing the heat absorption in the heat source side heat exchanger 3 and the heat medium heat exchanger 30 and the heat release in the user side heat exchangers 5c1 and 5c2.
- a heat medium relay unit D1 that utilizes an external heat source E having a temperature lower than the freezing threshold is disposed upstream of the heat source-side heat exchanger 3. This makes it possible to suppress frost formation on the heat medium relay unit D1 and to assist or complement the ability of the heat source-side heat exchanger 3 to function as an evaporator.
- one of the two user side units C1, C2 can also be put into cooling operation.
- the user side heat exchanger 5c2 functions as an evaporator.
- the second flow path switching device 10c is controlled so that the low pressure side solenoid valve 8c2 is opened, the high pressure side solenoid valve 9c2 is closed, and the refrigerant from the second branch section 11 flows into the user side heat exchanger 5c2 via the flow control device 4c2.
- the user side heat exchanger 5c2 is arranged in parallel with the heat medium heat exchanger 30 in the refrigerant circuit.
- FIG. 9 is an explanatory diagram of the flow of the refrigerant when the refrigeration cycle apparatus 100 according to the first embodiment is in heating operation.
- FIG. 9 shows the state of the refrigeration cycle apparatus 100 under the operating condition No. 4 in Table 1.
- the operating condition No. 4 is a case where the external heat source temperature t is higher than the freezing threshold temperature f of the heat medium heat exchanger 30d1.
- the refrigerant discharged from the compressor 1 is used for heating operation in the user side units C1 and C2, and then flows into the heat source side heat exchanger 3 functioning as an evaporator and is evaporated, and then flows from the third flow switching device 2b into the heat medium heat exchanger 30d1 of the heat medium converter D1 and is further evaporated.
- FIG. 9 as in FIG. 7, a heating operation in which all of the user side units C1 and C2 perform heating will be described.
- the control device 50 directly connects the first flow path switching device 2a to the high pressure side piping 7, and switches so that the refrigerant discharged from the compressor 1 flows out from the high pressure side piping 7.
- the high pressure side solenoid valves 9c1 and 9c2 connected to the user side units C1 and C2 are opened, and the low pressure side solenoid valves 8c1 and 8c2 are closed.
- the low-temperature, low-pressure gaseous refrigerant is compressed by the compressor 1 and discharged as a high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant.
- the high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant discharged from the compressor 1 flows into the user side units C1 and C2 from the high-pressure side branch 10a of the first branch 10, as in the case of FIG. 7.
- the high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant that flows into the user side units C1 and C2 is heated while cooling the indoor air, and becomes a medium-temperature, high-pressure liquid or two-phase gas-liquid refrigerant that flows into the second branch 11.
- the liquid or two-phase gas-liquid refrigerant that flows into the second branch 11 flows into the low-pressure side branch via the second bypass piping 14b and returns to the heat source unit A.
- the refrigerant that has returned to the heat source unit A is evaporated in the heat source side heat exchanger 3, and then flows from the third flow path switching device 2b into the external heat source circuit 90 and is sent to the heat medium converter D.
- the refrigerant is further evaporated in the heat medium heat exchanger 30d1, returns to the heat source unit A again, and is sucked into the compressor 1 via the first flow path switching device 2a.
- a part or all of the refrigerant flowing through the heat source side heat exchanger 3 can also be circulated using the bypass piping 25.
- the bypass piping 25 is preferably connected between the heat source side heat exchanger 3 and the third flow path switching device 2b.
- Fig. 10 is a Mollier diagram of the refrigeration cycle apparatus 100 according to the first embodiment during heating operation.
- the user side heat exchanger 5 functions as a condenser
- the heat medium heat exchanger 30 and the heat source side heat exchanger 3 function as evaporators.
- the user side heat exchanger 5 shown in Fig. 10 may be a single one or a plurality of ones.
- the heat medium heat exchanger 30 is connected after the heat source side heat exchanger 3 so that the refrigerant flows in, and heats the refrigerant.
- the refrigerant condensed in the user side heat exchanger 5 is decompressed by the flow control device 4, which is an expander, and evaporates in the heat medium converter D and the heat source unit A, and is sucked into the compressor 1.
- the refrigeration cycle apparatus 100 performs a heat pump cycle by utilizing the heat absorption in the heat source side heat exchanger 3 and the heat medium heat exchanger 30 and the heat release in the user side heat exchangers 5c1 and 5c2. 9, an external heat source E having a temperature higher than the freezing threshold is used, and a heat medium relay unit D1 that is free from the risk of freezing is disposed downstream of the heat source-side heat exchanger 3, thereby improving the evaporation capacity while avoiding the risk of freezing due to low-pressure pressure loss. Furthermore, a refrigerant with a relatively high temperature is first allowed to flow into the heat source-side heat exchanger 3, thereby suppressing frost formation on the heat source-side heat exchanger 3.
- one of the two user side units C1, C2 can also be put into cooling operation.
- the user side heat exchanger 5c2 functions as an evaporator.
- the second flow path switching device 10c is controlled so that the low pressure side solenoid valve 8c2 is opened, the high pressure side solenoid valve 9c2 is closed, and the refrigerant from the second branch section 11 flows into the user side heat exchanger 5c2 via the flow control device 4c2.
- the user side heat exchanger 5c2 is arranged in series with the heat source side heat exchanger 3 and the heat medium heat exchanger 30 in the refrigerant circuit.
- the operating condition of No. 5 in Table 1 is a case where the external heat source temperature t is lower than the freezing threshold temperature f of the intermediate heat exchanger 30d1.
- the refrigeration cycle apparatus 100 under the operating condition of No. 5 in Table 1 can also perform a conventional heating operation without using the intermediate heat exchanger 30.
- the second flow switching device 10c has the low pressure side solenoid valve 8d1 and the high pressure side solenoid valve 9d1 closed, and the third flow switching device 2b is switched to connect the heat source side heat exchanger 3 and the first flow switching device 2a, and is controlled so that the refrigerant does not flow through the heat medium converter D1.
- the refrigeration cycle apparatus 100 can protect the intermediate heat exchanger 30d1 without using it.
- FIG. 11 is an explanatory diagram of the flow of the refrigerant when the refrigeration cycle apparatus 100 according to the first embodiment is in defrost operation.
- FIG. 11 shows the state of the refrigeration cycle apparatus 100 under the operating condition of No. 6 in Table 1.
- the operating condition of No. 6 is to continue the heating operation of the user side units C1 and C2 while flowing hot gas into the heat source side heat exchanger 3 to perform defrosting.
- the operating condition of No. 6 is a case where the external heat source temperature t is higher than the freezing threshold temperature f of the heat medium heat exchanger 30d1.
- the high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant discharged from the compressor 1 is defrosted by flowing directly into the heat source side heat exchanger 3 from the first flow switching device 2a through the third flow switching device 2b.
- the refrigerant that has left the heat source side heat exchanger 3 is sent to the user side units C1 and C2, where it is cooled and condensed while heating the indoor air, etc.
- the refrigerant flowing out of the user side units C2 and C2 joins at the second branching section 11 and flows into the heat medium relay unit D1.
- the refrigerant is evaporated by utilizing heat from the external heat source E1.
- the evaporated refrigerant returns to the heat source unit A via the low pressure side pipe 6, and is drawn into the compressor 1 via the first flow switching device 2a and the accumulator 29.
- Fig. 12 is a Mollier diagram of the refrigeration cycle apparatus 100 according to the first embodiment during defrost operation.
- the heat source side heat exchanger 3 performing defrosting and the user side heat exchanger 5 performing heating operation function as condensers, and the heat medium heat exchanger 30 functions as an evaporator.
- the user side heat exchanger 5 shown in Fig. 12 may be a single one or a plurality of heat medium heat exchangers.
- the heat medium heat exchanger 30 is connected so that the refrigerant flows into the heat source side heat exchanger 3 and the user side units C1 and C2 after the heat source side heat exchanger 3 and heats the refrigerant.
- the refrigeration cycle apparatus 100 can perform a defrost operation of the heat source side heat exchanger 3 while continuing the heating operation by using the external heat source E1.
- Fig. 13 is an explanatory diagram of the flow of the refrigerant when the refrigeration cycle apparatus 100 according to the first embodiment is in defrost operation.
- Fig. 13 shows the state of the refrigeration cycle apparatus 100 under the operating condition No. 7 in Table 1.
- the operating condition No. 7 is a case where the external heat source temperature t is lower than the freezing threshold temperature f of the heat medium heat exchanger 30d1, and defrosting is performed by flowing hot gas into the heat source side heat exchanger 3 while the heating operation of the user side units C1 and C2 is stopped.
- the high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant discharged from the compressor 1 is defrosted by flowing directly into the heat source side heat exchanger 3 through the first flow switching device 2a and the third flow switching device 2b.
- the refrigerant that has left the heat source side heat exchanger 3 flows into the heat medium relay unit D1 through the gas-liquid separator 12 and the second branching section 11, and is evaporated.
- the refrigerant that has flowed out of the heat medium relay unit D1 returns to the heat source unit A through the low-pressure side pipe 6, and is then sucked into the compressor 1 through the first flow switching device 2a and the accumulator 29.
- Fig. 14 shows a Mollier diagram during defrost operation of the refrigeration cycle apparatus 100 according to the first embodiment.
- the heat source side heat exchanger 3 performing defrosting functions as a condenser
- the heat medium heat exchanger 30 functions as an evaporator.
- the heat medium heat exchanger 30 is connected after the heat source side heat exchanger 3 so that the refrigerant flows in, and heats the refrigerant.
- the refrigeration cycle apparatus 100 can perform the defrost operation of the heat source side heat exchanger 3 in a short time by using the external heat source E1 as an evaporator.
- No. 8 in Table 1 is a case where the external heat source temperature t is lower than the freezing threshold temperature f of the heat exchanger 30d1. In this case, no refrigerant flows through the heat exchanger 30d1, and defrost operation is performed only by the compressor 1.
- the refrigeration cycle apparatus 100 is configured so that the heat medium converter D1 utilizing the external heat source E can be used to supplement or complement the heat source side heat exchanger 3, and further so that the heat medium converter D1 can be appropriately connected to the upstream side or downstream side of the heat source side heat exchanger 3.
- This allows the refrigeration cycle apparatus 100 to appropriately use the heat medium converter D1 depending on the temperature of the external heat source E1, and the heat medium converter D1 can be used more efficiently as an auxiliary heat source.
- a refrigeration cycle apparatus 200 according to the second embodiment is a case where a plurality of heat medium relay units D1, D2 are provided in the refrigeration cycle apparatus 100 according to the first embodiment.
- the following mainly describes the differences between the second embodiment and the first embodiment.
- FIG. 15 is an example of a circuit diagram showing a refrigeration cycle apparatus 200 according to the second embodiment.
- the refrigeration cycle apparatus 200 is obtained by adding a heat medium converter D2 to the components of the first embodiment.
- the heat medium converter D2 is connected to the relay unit B in the same manner as the heat medium converter D1, and is also directly connected to the heat source unit A.
- the heat source unit A and the heat medium converters D1 and D2 are connected via an external heat source circuit 90.
- pipes 91 and 92 extending from the third flow switching device 2b of the heat source unit A branch off and are connected to the heat medium converters D1 and D2, respectively.
- the pipe 91 is connected to the second connection pipes 41d1 and 41d2, and the pipe 92 is connected to the first connection pipes 40d1 and 40d2, respectively.
- the pipe 91 is provided with opening and closing valves 94d1 and 94d2 on the branched pipes, respectively, and it is possible to select whether or not to circulate the refrigerant from the heat source unit A to the heat medium heat exchangers 30d1 and 30d2.
- the two heat medium relay units D1 and D2 can be used in the same way, or one can receive refrigerant directly from the heat source unit A, and the other can receive refrigerant via the relay unit B.
- the refrigeration cycle apparatus 200 can use the heat medium relay units D1 and D2 depending on the relationship between the external heat source temperature t and the outside air temperature T or the freezing threshold temperature f. This allows the heat medium relay units D1 and D2 to efficiently assist and complement the capacity of the heat source side heat exchanger 3 as a condenser or evaporator depending on the environment.
- two heat medium relay units D are connected to the refrigeration cycle apparatus 200, but more may be installed.
- a plurality of external heat sources E can be used for the refrigeration cycle device 200.
- the heat source side heat exchanger 3 functions as a condenser
- the heat medium converter D1 using the well water as the external heat source E1 also functions as a condenser, so that the capacity of the heat source side heat exchanger 3 during cooling operation or cooling-dominated operation can be supplemented by the heat medium converter D1.
- the heat source side heat exchanger 3 functions as an evaporator
- the heat medium converter D2 using the sunlight as the external heat source E2 also functions as an evaporator, so that the capacity of the heat source side heat exchanger 3 during heating operation or heating-dominated operation can be supplemented by the heat medium converter D2.
- the refrigeration cycle apparatus 200 can appropriately select the operating state of the multiple user side units C from cooling, heating, and water heating operation by switching the connection between the heat source unit A and the user side units C using the second flow path switching device 10c, thereby enabling simultaneous cooling and heating operation.
- the refrigeration cycle apparatus 200 can appropriately switch the external heat source E to be used as an auxiliary for the heat source side heat exchanger 3 or as a substitute for the heat source side heat exchanger 3 by switching the connection state with the multiple heat medium converters D using the second flow path switching device 10c.
- the first and second embodiments of the present disclosure have been described.
- the first and second embodiments are merely examples of the refrigeration cycle devices 100 and 200, and may be combined with other known technologies.
- the refrigeration cycle devices 100 and 200 may have parts of their configuration omitted or modified without departing from the gist of the present disclosure.
- the refrigeration cycle devices 100 and 200 include the range of design modifications and application variations that would normally be made by a person skilled in the art, without departing from the technical concept thereof.
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Abstract
Description
本開示は、冷房運転、暖房運転及び給湯運転などの複合的な運転が可能な冷凍サイクル装置において、特に未利用熱を熱源として利用して熱源側熱交換器の負荷を低減できる冷凍サイクル装置に関する。 This disclosure relates to a refrigeration cycle device capable of multiple operations such as cooling, heating, and hot water supply, and in particular to a refrigeration cycle device that can reduce the load on the heat source side heat exchanger by using unused heat as a heat source.
従来から、空調給湯複合システムを含め、冷房負荷、暖房負荷及び給湯負荷を同時に供給できる空調給湯複合システムにおいては、冷房負荷、暖房負荷および給湯負荷をバランスさせることによりシステムCOPが向上することが知られている(例えば特許文献1参照)。特許文献1に開示されている冷凍サイクル装置は、熱源ユニットと、高圧側接続配管及び低圧側接続配管により熱源ユニットと接続された中継機と、室内ユニット及び給湯用熱源回路を含む利用側ユニットと、を備える。中継機は、各利用側ユニットから延びる2つの接続配管が、高圧側接続配管又は低圧側接続配管に選択的に接続できるように構成された第1分配部及び第2分配部を有している。特許文献1においては、第1分配部において、各利用側ユニットの一方の接続配管と高圧側接続配管又は低圧側接続配管との接続を切り替えることにより、各利用側ユニットのそれぞれが、暖房運転、冷房運転、又は給湯運転を個別に行うことができる。特許文献1の冷凍サイクル装置は、複数の利用側ユニットの冷房負荷、暖房負荷及び給湯負荷をバランスさせて、システム全体の効率が向上する。
It has been known that in air conditioning and hot water combined systems that can simultaneously supply cooling loads, heating loads, and hot water loads, including air conditioning and hot water combined systems, the system COP can be improved by balancing the cooling load, heating load, and hot water load (see, for example, Patent Document 1). The refrigeration cycle device disclosed in
また、従来から融雪水または井水などを利用した空調システムが知られている(例えば特許文献2参照)。特許文献2に開示されている雪氷利用空調システムは、間接外気利用冷房機と圧縮冷凍冷房機と雪氷冷房機とを備えている。雪氷冷房機は、雪山の冷熱を利用して冷媒を冷却し、その冷媒により間接外気利用冷房機及び圧縮冷凍冷房機の熱源側の熱交換器に供給する外気を冷却している。特許文献2の雪氷利用空調システムは、雪山の冷熱の有効利用が可能となり、省エネ運転が可能となる。 Furthermore, air conditioning systems that use melted snow water or well water are known from the past (see, for example, Patent Document 2). The snow and ice air conditioning system disclosed in Patent Document 2 comprises an indirect outdoor air cooling machine, a compression refrigeration cooling machine, and a snow and ice air conditioning machine. The snow and ice air conditioning machine uses the cold energy of the snowy mountains to cool a refrigerant, which then cools the outdoor air supplied to the heat exchangers on the heat source side of the indirect outdoor air cooling machine and the compression refrigeration cooling machine. The snow and ice air conditioning system of Patent Document 2 makes effective use of the cold energy of the snowy mountains, enabling energy-saving operation.
特許文献1に開示された冷凍サイクル装置は、利用側ユニットの冷房負荷、暖房負荷及び給湯負荷をバランスさせてCOPの向上が可能だが、利用側ユニットの当該使用状況における負荷に必要な冷暖房能力は熱源ユニットが負担する。そのため、冷凍サイクル装置のCOPの向上以上のさらなる省エネ効果は見込めなかった。
The refrigeration cycle device disclosed in
また、特許文献2に開示された雪氷空調システムは、雪山の冷熱を使用して間接外気利用冷房機及び圧縮冷凍冷房機の負荷を下げることが可能であるが、間接外気利用冷房機、圧縮冷凍冷房機及び雪氷冷房機のそれぞれの冷媒回路が独立している。雪氷冷房機は、冷却した外気を間接外気利用冷房機の顕熱交換器及び圧縮冷凍冷房機の凝縮器に供給するものであり、間接外気利用冷房機及び圧縮冷凍冷房機の冷媒回路も独立しているため、2つの冷房機の負荷のバランスによりシステム全体の効率化を図るのは困難であった。 The snow and ice air conditioning system disclosed in Patent Document 2 can use the cold energy of snowy mountains to reduce the load on the indirect outdoor air cooler and the compression refrigeration cooler, but the refrigerant circuits of the indirect outdoor air cooler, the compression refrigeration cooler, and the snow and ice cooler are independent. The snow and ice cooler supplies cooled outdoor air to the sensible heat exchanger of the indirect outdoor air cooler and the condenser of the compression refrigeration cooler, and the refrigerant circuits of the indirect outdoor air cooler and the compression refrigeration cooler are also independent, making it difficult to improve the efficiency of the entire system by balancing the load on the two coolers.
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、各利用側ユニット間の負荷のバランスによりCOPを向上させるとともに、外部の熱源を利用してシステム全体の省エネ運転を可能とする、冷凍サイクル装置を提供するものである。 This disclosure has been made to solve the problems described above, and provides a refrigeration cycle device that improves COP by balancing the load between each user unit, and enables energy-saving operation of the entire system by utilizing an external heat source.
本開示の冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮する圧縮機、熱源側熱交換器、及び前記冷媒の流路を切り替える第1流路切替装置を有する熱源機と、前記熱源機から前記冷媒が流出する高圧側配管と、前記熱源機へ前記冷媒が流出入する低圧側配管と、前記高圧側配管及び前記低圧側配管に接続され、利用側熱交換器及び前記利用側熱交換器に流れる前記冷媒の流量を制御する第1流量制御装置を有する利用側ユニットと、外部熱源からの熱を運ぶ熱媒体と前記冷媒とを熱交換する熱媒体間熱交換器及び前記熱媒体間熱交換器に流れる前記冷媒の流量を制御する第2流量制御装置を有する熱媒体変換機と、前記高圧側配管及び前記低圧側配管のそれぞれを前記利用側ユニットに分岐し、前記利用側ユニットから延びる第1接続配管に接続された第1分岐部と、前記第1流量制御装置から延びる第2接続配管と接続された第2分岐部と、前記第1分岐部及び前記第2分岐部を経ずに前記熱源機と前記熱媒体変換機との間に前記冷媒を循環させる外部熱源回路と、を備え、前記第1分岐部は、前記第1接続配管と前記高圧側配管又は前記低圧側配管との接続を切り替える第2流路切替装置を備え、前記第1流路切替装置は、前記熱源側熱交換器が凝縮器として機能する場合に、前記圧縮機の吐出側から前記熱源側熱交換器を経て前記高圧側配管に前記冷媒が流れるように接続し、かつ前記低圧側配管から前記圧縮機の吸入側に前記冷媒が流れるように接続し、前記熱源側熱交換器が蒸発器として機能する場合に、前記圧縮機の吐出側から前記高圧側配管に前記冷媒が流れるように接続し、かつ前記低圧側配管から前記熱源側熱交換器を経て前記圧縮機の吸入側に前記冷媒が流れる様に接続するように構成され、前記外部熱源回路は、前記圧縮機の吐出側又は吸入側と前記熱源側熱交換器との間に前記熱媒体間熱交換器を介して前記冷媒を流動できるように構成されている。 The refrigeration cycle device disclosed herein includes a heat source unit having a compressor for compressing a refrigerant, a heat source side heat exchanger, and a first flow path switching device for switching the flow path of the refrigerant, a high-pressure side pipe through which the refrigerant flows out from the heat source unit, a low-pressure side pipe through which the refrigerant flows in and out of the heat source unit, a utilization side unit connected to the high-pressure side pipe and the low-pressure side pipe and having a utilization side heat exchanger and a first flow control device for controlling the flow rate of the refrigerant flowing into the utilization side heat exchanger, a heat medium converter having an inter-heat medium heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and a heat medium carrying heat from an external heat source and a second flow control device for controlling the flow rate of the refrigerant flowing into the inter-heat medium heat exchanger, a first branching section that branches off each of the high-pressure side pipe and the low-pressure side pipe to the utilization side unit, a first branching section that is connected to a first connecting pipe extending from the utilization side unit, a second branching section that is connected to a second connecting pipe extending from the first flow control device, and a heat medium converter that converts the heat from the refrigerant into the heat medium without passing through the first branching section and the second branching section. and an external heat source circuit that circulates the refrigerant between the heat source unit and the heat medium converter. The first branching section includes a second flow path switching device that switches the connection between the first connection pipe and the high-pressure side pipe or the low-pressure side pipe. When the heat source side heat exchanger functions as a condenser, the first flow path switching device connects the refrigerant so that it flows from the discharge side of the compressor through the heat source side heat exchanger to the high-pressure side pipe and from the low-pressure side pipe to the suction side of the compressor. When the heat source side heat exchanger functions as an evaporator, the first flow path switching device connects the refrigerant so that it flows from the discharge side of the compressor to the high-pressure side pipe and from the low-pressure side pipe to the suction side of the compressor. The external heat source circuit is configured to allow the refrigerant to flow between the discharge side or suction side of the compressor and the heat source side heat exchanger through the heat medium heat exchanger.
本開示によれば、冷凍サイクル装置は、外部熱源を利用した熱媒体変換機を中継機を介して熱源機と接続するだけでなく、熱源機と熱媒体変換機とを外部熱源回路により直接接続できるように構成されている。そのため、冷凍サイクル装置は、熱媒体変換機を熱源側熱交換器に対し上流側又は下流側に直列に接続できる。これにより、冷凍サイクル装置は、冷暖同時運転及び給湯運転などを同時にできると共に熱媒体変換機が熱源側熱交換器の能力を補助または代替するように機能させることができ、さらに外部熱源の温度に応じて熱媒体変換機を適宜使い分けることができ、より効率的に熱媒体変換機を補助熱源として使用できる。熱媒体変換機は、熱源側熱交換器の能力の一部又は全部を外部熱源により補うことができるため、冷凍サイクル装置は、従来と比較して省エネ運転が可能となる。 According to the present disclosure, the refrigeration cycle device is configured so that the heat medium converter using an external heat source can be connected to the heat source device via a relay device, and the heat source device and the heat medium converter can be directly connected by an external heat source circuit. Therefore, the refrigeration cycle device can connect the heat medium converter in series to the upstream or downstream side of the heat source side heat exchanger. This allows the refrigeration cycle device to simultaneously perform simultaneous heating and cooling operations and hot water supply operations, and the heat medium converter can function to supplement or replace the capacity of the heat source side heat exchanger. Furthermore, the heat medium converter can be appropriately used depending on the temperature of the external heat source, and the heat medium converter can be used more efficiently as an auxiliary heat source. Since the heat medium converter can supplement part or all of the capacity of the heat source side heat exchanger with the external heat source, the refrigeration cycle device can operate more energy-efficiently than before.
実施の形態1.
以下、本開示に係る空気調和装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100の構成の概略図である。図1に示すように、冷凍サイクル装置100は、熱源機Aと、熱源機Aに低圧側配管6及び高圧側配管7により接続された中継機Bと、中継機Bに第1接続配管40及び第2接続配管41により接続された利用側ユニットCを備える。利用側ユニットCは、冷凍サイクルを利用することによって、冷房運転、暖房運転又は給湯運転が選択できる。冷凍サイクル装置100が複数の利用側ユニットCを備える場合には、複数の利用側ユニットCのそれぞれは、冷房運転、暖房運転及び給湯運転から1つの運転モードを自由に選択し、運転が実施できる。つまり、冷凍サイクル装置100は、冷房運転及び暖房運転を同時に行う冷暖混在運転、さらに湯沸かし運転なども混在した運転が可能である。
Hereinafter, an embodiment of an air conditioner according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a configuration of a
熱源機Aと中継機Bとは低圧側配管6及び高圧側配管7により接続され、熱源機Aが備える圧縮機1(図2参照)で圧縮された冷媒を中継機Bに送り、中継機Bが各利用側ユニットCに冷媒を分配する様に構成されている。各利用側ユニットCは、第1接続配管40及び第2接続配管41を、低圧側配管6及び高圧側配管7のうち何れかに連通させるかにより、運転状態が変更されるものである。図1は、一例として、1番上の利用側ユニットC1が暖房運転、上から2番目の利用側ユニットC2が冷房運転、上から3番目の利用側ユニットC3が湯沸かし運転を行っている場合を示している。
The heat source unit A and the relay unit B are connected by low-
利用側ユニットCは、例えば室内の空気調和装置又は給湯機などであり、中継機Bから冷媒が供給され、冷凍サイクルにより室内の空調又は湯沸かし等を行うものである。各利用側ユニットCは、中継機Bに対し直列に接続され、互いに並列に接続されている。図1において、3台の利用側ユニットCが中継機Bに接続されているが、台数を限定するものではなく、利用側ユニットCは2つ又はさらに多く設置されていても良いし、単数であっても良い。また、利用側ユニットCは、空気調和装置の室内機、給湯機又は冷凍機などを選択でき、接続できる機器を限定するものではない。 The user side unit C is, for example, an indoor air conditioner or water heater, and is supplied with refrigerant from the repeater B to perform indoor air conditioning or water heating through a refrigeration cycle. Each user side unit C is connected in series to the repeater B and in parallel with each other. In FIG. 1, three user side units C are connected to the repeater B, but this number is not limited, and two or more user side units C may be installed, or there may be only one. In addition, the user side unit C can be an indoor unit of an air conditioner, a water heater, a refrigerator, etc., and there is no limit to the equipment that can be connected.
利用側ユニットCは、低圧側配管6と直接接続させた場合に利用側熱交換器5(図2参照)が蒸発器として機能し冷房運転が行われ、高圧側配管7と直接接続させた場合に利用側熱交換器5が凝縮器として機能し暖房運転又は湯沸かし運転が行われる。各利用側ユニットCの運転の切り替えは、中継機Bが備える第2流路切替装置10c(図2参照)により行われる。
When the user side unit C is directly connected to the low
中継機Bには、さらに熱媒体変換機Dが接続されている。熱媒体変換機Dは、中継機Bに接続されており、利用側ユニットCと同様な回路構成で接続されている。熱媒体変換機Dも、利用側ユニットCと同様に中継機Bから冷媒が流入できるように構成されている。熱媒体変換機Dは、更に外部熱源Eと接続されている。外部熱源Eと熱媒体変換機Dとは、中継機Bから流入する冷媒とは異なる熱媒体が循環する回路により接続されている。熱媒体変換機Dは、外部熱源Eからの熱を有する熱媒体と熱源機Aから中継機Bを経て熱媒体変換機Dに流れ込んだ冷媒との間で熱交換を行い、外部熱源Eからの熱又は冷熱を冷媒に伝達することにより、凝縮器又は蒸発器として機能するように構成されている。なお、熱媒体変換機Dは、外部熱源Eが有する井水などの液体を熱媒体循環回路34(図2参照)に循環させるように構成させても良いし、熱媒体循環回路34に独立した熱媒体を循環させるように構成されていても良い。
The heat medium converter D is further connected to the relay unit B. The heat medium converter D is connected to the relay unit B in a circuit configuration similar to that of the user unit C. The heat medium converter D is also configured to allow the refrigerant to flow in from the relay unit B, like the user unit C. The heat medium converter D is further connected to an external heat source E. The external heat source E and the heat medium converter D are connected by a circuit in which a heat medium different from the refrigerant flowing in from the relay unit B circulates. The heat medium converter D is configured to exchange heat between the heat medium having heat from the external heat source E and the refrigerant that has flowed into the heat medium converter D from the heat source unit A via the relay unit B, and to function as a condenser or evaporator by transferring heat or cold from the external heat source E to the refrigerant. The heat medium converter D may be configured to circulate a liquid such as well water from the external heat source E in the heat medium circulation circuit 34 (see FIG. 2), or may be configured to circulate an independent heat medium in the heat
実施の形態1においては、熱媒体変換機Dは、熱源機Aが有する熱源側熱交換器3(図2参照)を補助するように機能し、熱源側熱交換器3が凝縮器として機能する場合には凝縮器として、熱源側熱交換器3が蒸発器として機能する場合には蒸発器として機能させることができる。これにより、熱源側熱交換器3は、外部熱源Eを利用した分だけ熱交換能力を落とした運転が可能となり、冷凍サイクル装置100全体として省エネルギー化が図れる。
In the first embodiment, the heat medium converter D functions to assist the heat source side heat exchanger 3 (see FIG. 2) of the heat source unit A, and can function as a condenser when the heat source
さらに、冷凍サイクル装置100は、熱媒体間熱交換器30を利用して熱源側熱交換器3のデフロスト運転も可能である。これについては後述する。
Furthermore, the
熱媒体変換機Dに接続されている外部熱源Eは、例えば井水、地熱、太陽光などの熱又は冷熱を有するものである。熱媒体変換機Dは、外部熱源Eが有する熱又は冷熱を、熱媒体を介して冷媒に伝達する装置である。外部熱源Eが井水である場合、その井水をくみ上げ、井水を熱媒体として熱媒体循環回路34(図2参照)に循環させる。また、外部熱源Eとして地熱を利用する場合、地熱により加熱された水などの熱媒体が熱媒体循環回路34を循環する。また、外部熱源Eとして太陽光を利用する場合は、太陽光により熱せられた水などの熱媒体が熱媒体循環回路34に循環する。その他、外部熱源Eとして氷雪又は融雪水などを利用しても良い。また、外部熱源Eとしては、河川の水が持つ熱、設備からの排ガス、排水、設備が発する廃熱などの未利用熱を利用することもできる。熱媒体循環回路34を循環する水などの熱媒体は、熱媒体間熱交換器30(図2参照)において熱源機Aなどを循環する冷媒と熱交換される。
The external heat source E connected to the heat medium converter D has heat or cold, such as well water, geothermal heat, or sunlight. The heat medium converter D is a device that transfers the heat or cold of the external heat source E to a refrigerant via a heat medium. When the external heat source E is well water, the well water is pumped up and circulated as a heat medium through the heat medium circulation circuit 34 (see FIG. 2). When geothermal heat is used as the external heat source E, a heat medium such as water heated by geothermal heat circulates through the heat
また、熱媒体変換機Dは、中継機Bを経ずに熱源機Aと直接的に配管で接続されている外部熱源回路90を備える。これにより、熱源機Aは、熱媒体変換機Dを用いて外部熱源Eの熱又は冷熱を利用できる。冷凍サイクル装置100は、圧縮機1と熱媒体間熱交換器30とを直接的に接続して冷媒を流動させることが可能となる。熱媒体間熱交換器30は、凝縮器若しくは蒸発器として用いられる熱源側熱交換器3を、補助又は代替する熱交換器として使用できる。
The heat medium converter D also includes an external
図1において熱媒体変換機D及び外部熱源Eは、一台設置されているが、複数でも良い。また、外部熱源Eは、複数種の熱源を利用しても良い。 In FIG. 1, one heat transfer medium converter D and one external heat source E are installed, but multiple units may be installed. In addition, the external heat source E may use multiple types of heat sources.
熱源機A、中継機B、利用側ユニットC及び熱媒体変換機Dを循環する冷凍サイクルの冷媒の蒸発温度及び凝縮温度を基準にして外部熱源Eの温度が高いか低いかにより、熱媒体変換機Dが蒸発器として用いられるか凝縮器に用いられるかが決まる。外部熱源Eの温度が冷媒の蒸発温度より高い場合は、熱媒体変換機Dは蒸発器として用いられ、外部熱源Eの温度が冷媒の凝縮温度よりも低い場合は、熱媒体変換機Dは凝縮器として用いられる。一般に、地熱又は太陽光などの比較的温度の高い外部熱源Eとして用いる場合は、熱媒体変換機Dを蒸発器として用い、井水、氷雪、融雪水などの比較的温度の低い外部熱源Eを用いる場合は、熱媒体変換機Dを凝縮器として用いると良い。 Whether the heat medium converter D is used as an evaporator or a condenser is determined based on whether the temperature of the external heat source E is high or low, based on the evaporation temperature and condensation temperature of the refrigerant in the refrigeration cycle that circulates through the heat source unit A, relay unit B, user unit C, and heat medium converter D. When the temperature of the external heat source E is higher than the evaporation temperature of the refrigerant, the heat medium converter D is used as an evaporator, and when the temperature of the external heat source E is lower than the condensation temperature of the refrigerant, the heat medium converter D is used as a condenser. In general, when a relatively high-temperature external heat source E such as geothermal energy or sunlight is used, the heat medium converter D should be used as an evaporator, and when a relatively low-temperature external heat source E such as well water, snow and ice, or melted snow is used, the heat medium converter D should be used as a condenser.
熱媒体変換機Dは、外部熱源Eの温度に応じて、第1接続配管40を低圧側配管6と直接接続させて蒸発器として用いるか、第1接続配管40を高圧側配管7と直接接続させて凝縮器として用いるかを切り替えることができる。熱媒体変換機Dを使用した運転の切り替えは、熱源機Aが備える第1流路切替装置2a及び第3流路切替装置2b並びに中継機Bが備える第2流路切替装置10c(図2参照)により行われる。熱源機Aが備える第1流路切替装置2a及び2bを合わせて熱源側流路切替装置2と称する場合がある。
The heat medium converter D can switch between using the
(冷凍サイクル装置100の回路構成)
図2は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100を示す回路図の一例である。熱源機Aと中継機Bとは、低圧側配管6及び高圧側配管7により接続されている。高圧側配管7は、圧縮機1により圧縮された高圧の冷媒を、直接又は熱源側熱交換器3を経て流出させる配管である。低圧側配管6は、利用側ユニットC又は熱媒体変換機Dを経た低圧の冷媒が流入する配管であり、中継機Bから熱源機Aに冷媒を戻すための配管である。なお、図1及び図2に示す冷凍サイクル装置100は、熱源機Aと利用側ユニットC及び熱媒体変換機Dとの間に中継機Bが設けられているが、中継機Bが有する第1分岐部10等の冷媒回路を構成する各部分が備わっていれば、中継機Bが独立して存在しなくとも良い。例えば、中継機Bが備える第1分岐部10、第2分岐部11、気液分離装置12、第3の流量制御装置13、第4の流量制御装置14、第1熱交換器17及び第2熱交換器16は、それぞれ独立して存在していても良いし、熱源機A又はその他のユニット内に存在していても良い。
(Circuit configuration of refrigeration cycle device 100)
FIG. 2 is an example of a circuit diagram showing the
高圧側配管7の冷媒は、中継機Bの第1分岐部10の高圧側分岐部10aに流入する。高圧側分岐部10aの冷媒は、第1分岐部10が備える高圧側電磁弁9c1、9c2及び9d1を開くことにより、利用側ユニットC又は熱媒体変換機Dに流入する。高圧側電磁弁9c1、9c2及び9d1をまとめて高圧側電磁弁9と呼ぶ場合がある。
The refrigerant in the high-
低圧側配管6は、中継機Bの第1分岐部10の低圧側分岐部10bに接続されている。
低圧側分岐部10bは、低圧側電磁弁8c1、8c2及び8d1を開くことにより利用側ユニットC又は熱媒体変換機Dからの冷媒が流入する。なお、低圧側電磁弁8c1、8c2及び8d1をまとめて低圧側電磁弁8と呼ぶ場合がある。
The low-
The low-pressure
低圧側電磁弁8及び高圧側電磁弁9は、それぞれ利用側ユニットC及び熱媒体変換機Dから延びる一方の配管である第1接続配管40c1、40c2及び40d1に接続されている。なお、第1接続配管40c1、40c2及び40d1をまとめて第1接続配管40と呼ぶ場合がある。
The low-pressure
利用側ユニットC及び熱媒体変換機Dから延びる他方の配管を第2接続配管41c1、41c2及び41d1と呼ぶ。第2接続配管41c1、41c2及び41d1は、中継機の第2分岐部11に接続されている。なお、第2接続配管41c1、41c2及び41d1をまとめて第2接続配管41と呼ぶ場合がある。
The other pipes extending from the user unit C and the heat medium converter D are called second connection pipes 41c1, 41c2, and 41d1. The second connection pipes 41c1, 41c2, and 41d1 are connected to the
第1分岐部10の低圧側電磁弁8及び高圧側電磁弁9の開閉を切り替えることにより、第2分岐部11から利用側ユニットC及び熱媒体変換機Dのそれぞれへ冷媒が流入するか、又は利用側ユニットC及び熱媒体変換機Dのそれぞれから第2分岐部11に冷媒が流出するかが切り替わる。
By switching the low-pressure
例えば高圧側電磁弁9が開いて低圧側電磁弁8が閉じれば、高圧側配管7に接続された高圧側分岐部10aから高圧側電磁弁9を通り利用側ユニットC又は熱媒体変換機Dに冷媒が流入し、利用側ユニットC又は熱媒体変換機Dを通過した冷媒は、第2分岐部11に流入する。
For example, when the high pressure side solenoid valve 9 is open and the low pressure
例えば、高圧側電磁弁9が閉じて低圧側電磁弁8が開けば、他の利用側ユニットCを経た冷媒、他の熱媒体変換機Dを経た冷媒、又は高圧側配管7から気液分離装置12により分離され第1熱交換器17及び第2熱交換器16を経た冷媒が、第2分岐部11から利用側ユニットC又は熱媒体変換機Dに流入する。その利用側ユニットC又は熱媒体変換機Dを経た冷媒は、低圧側電磁弁8を通って低圧側分岐部10bから低圧側配管6に流入する。なお、第1熱交換器17及び第2熱交換器16は、内部熱交換器と称される場合がある。
For example, when the high-pressure side solenoid valve 9 is closed and the low-pressure
以上のように、中継機Bは、第1分岐部10の低圧側電磁弁8及び高圧側電磁弁9の開閉の切り替えにより、利用側ユニットC又は熱媒体変換機Dの接続状態が切り替わる。この切り替えにより、利用側ユニットCの利用側熱交換器5及び熱媒体変換機Dの熱媒体間熱交換器30がそれぞれ蒸発器として機能するか凝縮器として機能するかを切り替えられる。
As described above, the relay unit B switches the connection state of the utilization side unit C or the heat medium converter D by switching the opening and closing of the low pressure
第1分岐部10は、高圧側配管7及び低圧側配管6のそれぞれを利用側ユニットC及び熱媒体変換機Dごとに分岐し、利用側ユニットC及び熱媒体変換機Dのそれぞれから延びる一方の配管である第1接続配管40に接続している。第1分岐部10は、高圧側電磁弁9及び低圧側電磁弁8の一方を閉じ他方を開ける制御により、利用側ユニットC及び熱媒体変換機Dの第1接続配管40が高圧側配管7に接続されるか、低圧側配管6に接続されるかを制御するものである。なお、第1分岐部10の低圧側電磁弁8及び高圧側電磁弁9をまとめて第2流路切替装置10cと呼ぶ場合がある。第2流路切替装置10cは、利用側ユニットC及び熱媒体変換機Dごとに設けられた高圧側電磁弁9及び低圧側電磁弁8を備えるが、この形態のみに限定されるものではなく、例えば高圧側配管7、低圧側配管及び第1接続配管40が接続された三方弁で構成されていても良い。
The first branching
(熱源機A)
熱源機Aは、通常、ビル等の建物の外の屋上等の空間に配置され、中継機Bを介して利用側ユニットC1及びC2に冷熱又は温熱を供給するものである。なお、熱源機Aは、室外に設置される場合に限らず、たとえば換気口が形成された機械室等の囲まれた空間に設置されてもよい。また、熱源機Aは、排気ダクトで廃熱を建物の外に排気することができる場合、建物の内部に設置されてもよい。更に、熱源機Aは、水冷式の室外機として建物の内部に設置されるようにしてもよい。
(Heat source machine A)
The heat source unit A is usually placed in a space such as a rooftop outside a building, and supplies cold or hot heat to the user units C1 and C2 via the relay unit B. The heat source unit A is not limited to being placed outdoors, and may be placed in an enclosed space such as a machine room with a ventilation opening. The heat source unit A may also be placed inside a building if the waste heat can be exhausted to the outside of the building through an exhaust duct. Furthermore, the heat source unit A may be placed inside a building as a water-cooled outdoor unit.
熱源機Aは、圧縮機1、熱源機Aの冷媒流通方向を切り替える第1流路切替装置2a、熱源側熱交換器3及びアキュムレータ29を内蔵している。圧縮機1、第1流路切替装置2a、熱源側熱交換器3及びアキュムレータ29は、低圧側配管6及び高圧側配管7により接続されている。
The heat source unit A incorporates a
熱源側熱交換器3は、第1の流量制御装置22と直列に接続されている。また、熱源機Aは、第2の流量制御装置26を有するバイパス配管25が熱源側熱交換器3と並列に接続されている。第2の流量制御装置26は、流量を調整して熱源側熱交換器3をバイパスして流れる冷媒の量を調整できる。図3において、バイパス配管25は、圧縮機1の吐出側に直接接続されているが、第1流路切替装置2aと第3流路切替装置2bとの間に接続されていても良い。
The heat source
また、熱源側熱交換器3の近傍には、例えば室外空気等の流体の流量を制御する室外流量制御装置3mが設置されている。実施の形態1においては、室外空気が室外流量制御装置3mにより空気を熱源側熱交換器3に送られ、冷媒と熱交換が行われる。室外流量制御装置3mは、例えば室外の空気を熱源側熱交換器3に送るファンである。実施の形態1では、熱源側熱交換器3の一例として空冷式の室外熱交換器が用いられ、室外流量制御装置3mの一例として室外ファンが用いられる。なお、熱源側熱交換器3は、冷媒が他の流体と熱交換する形態であれば水冷式等の室外熱交換器とされてもよい。この場合、室外流量制御装置3mとして、ポンプが用いられる。熱源側熱交換器3において冷媒と熱交換を行う室外空気などの熱媒体を熱源熱媒体と称する場合がある。なお、実施の形態1では、熱源側熱交換器3が1つの場合について例示しているが、複数設けられてもよい。
Also, an outdoor
また、熱源機Aには、第1接続配管60a、第2接続配管60b、逆止弁18、逆止弁19、逆止弁20及び逆止弁21が設けられている。第1接続配管60a、第2接続配管60b、逆止弁18、逆止弁19、逆止弁20及び逆止弁21によって、第1流路切替装置2aの接続方向にかかわらず、高圧の冷媒が高圧側配管7を介して熱源機A内から中継機Bに流出する。また、第1接続配管60a、第2接続配管60b、逆止弁18、逆止弁19、逆止弁20及び逆止弁21によって、中継機Bからの低圧の冷媒が低圧側配管6を介して熱源機A内に流入する。
The heat source unit A is also provided with a
圧縮機1は、冷媒を吸入し、圧縮して高温且つ高圧の状態にするものであり、例えば容量制御可能なインバーター圧縮機等で構成される。
第1流路切替装置2aは、暖房運転時における冷媒の流れと冷房運転時における冷媒の流れとを切り替えるものである。第1流路切替装置2aは、2つの接続状態を切り替える。一方の接続状態は、第1の配管27及びバイパス配管25が圧縮機1の吐出側に接続され、低圧側配管6が圧縮機1の吸入側に設けられたアキュムレータ29に接続される接続状態である。第1の配管27は、バイパス配管25と並列に設置され、熱源側熱交換器3に通じる配管である。他方の接続状態は、第1の配管27及びバイパス配管25が圧縮機1の吸入側に設けられたアキュムレータ29に接続され圧縮機1の吐出側が直接高圧側配管7に接続される接続状態である。なお、図2においては、第1流路切替装置2aと熱源側熱交換器3に繋がる第1の配管27との間に第3流路切替装置2bが接続されている。第3流路切替装置2bは、外部熱源回路90を介して熱源機Aと熱媒体変換機Dとを直接的に接続できる様にするためのものである。第3流路切替装置2bは、熱源機Aと熱媒体変換機Dとの接続又は遮断を切り替えできる。第3流路切替装置2b及び外部熱源回路90につては後述する。
The first flow path switching device 2a switches between the flow of refrigerant during heating operation and the flow of refrigerant during cooling operation. The first flow path switching device 2a switches between two connection states. In one connection state, the
第1流路切替装置2aは、四方切替弁として例示している。第1流路切替装置2aの流路の切替により、熱源側熱交換器3は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器又は放熱器として機能する。
The first flow path switching device 2a is illustrated as a four-way switching valve. By switching the flow path of the first flow path switching device 2a, the heat source
実施の形態1において、熱源側熱交換器3は、冷媒と室外空気との熱交換を行い、その冷媒を蒸発してガス化又は凝縮して液化するものである。室外流量制御装置3mは、熱源側熱交換器3に流れる空気の風路を形成する。アキュムレータ29は、圧縮機1の吸入側に設けられており、暖房運転時と冷房運転時との違いによる余剰冷媒又は過渡的な運転の変化に対する余剰冷媒を蓄えるものである。なお、実施の形態1では、1台の熱源側熱交換器3が設けられている場合について例示しているが、複数台の熱源側熱交換器3が並列に接続されてもよい。
In the first embodiment, the heat source
逆止弁18は、熱源側熱交換器3と中継機Bとの間における高圧側配管7に接続され、熱源機Aから中継機Bへの方向のみに冷媒の流れを許容するものである。逆止弁19は、中継機Bと第1流路切替装置2aとの間における低圧側配管6に設けられ、中継機Bから熱源機Aへの方向のみに冷媒の流れを許容するものである。逆止弁20は、第1接続配管60aに設けられ、暖房運転時において圧縮機1から吐出された冷媒を中継機Bに流通させるものである。逆止弁21は、第2接続配管60bに設けられ、暖房運転時において中継機Bから戻ってきた冷媒を熱源側熱交換器3又はバイパス配管25を介して圧縮機1の吸入側に流通させるものである。
The
第1接続配管60aは、熱源機A内において、第1流路切替装置2aと逆止弁19との間における低圧側配管6と、逆止弁18と中継機Bとの間における高圧側配管7とを接続するものである。第2接続配管60bは、熱源機A内において、逆止弁19と中継機Bとの間における低圧側配管6と、熱源側熱交換器3と逆止弁18との間における高圧側配管7とを接続するものである。
The
また、熱源機Aには、吐出圧力計51、吸入圧力計52、中圧圧力計53及び温度計54が設けられていても良い。吐出圧力計51は、圧縮機1の吐出側に設けられ、圧縮機1から吐出された冷媒の圧力を測定する。吸入圧力計52は、圧縮機1の吸入側に設けられ、圧縮機1に吸入される冷媒の圧力を測定する。中圧圧力計53は、逆止弁18の上流側に設けられ、逆止弁18の上流側における冷媒の圧力である中圧を測定する。温度計54は、圧縮機1の吐出側に設けられ、圧縮機1から吐出された冷媒の温度を測定するものである。吐出圧力計51、吸入圧力計52、中圧圧力計53及び温度計54によって検出された圧力情報及び温度情報は、冷凍サイクル装置100の動作を制御する制御装置50に送られ、各アクチュエータの制御に利用される。
The heat source unit A may also be provided with a
第1の流量制御装置22は、熱源側熱交換器3に直列に接続され、逆止弁21及び逆止弁18と熱源側熱交換器3との間に設けられており、開閉自在に構成されている。第1の流量制御装置22は、冷房運転時には熱源側熱交換器3から逆止弁18へ流れる冷媒の流量を調整し、暖房運転時には逆止弁21から熱源側熱交換器3へ流入する冷媒の流量を調整する。なお、第1の流量制御装置22は、流路抵抗が連続的に変化するように構成されている。
The first
バイパス配管25は、熱源側熱交換器3をバイパスするものである。第2の流量制御装置26は、バイパス配管25の途中に設けられ、開閉自在に構成され、バイパス配管25に流れる冷媒の流量を制御する。第2の流量制御装置26は、熱源側熱交換器3に流入する冷媒の流量を調整する。なお、第2の流量制御装置26は、流路抵抗が連続的に変化するように構成されている。
The
(中継機B)
中継機Bは、第1分岐部10、第2分岐部11、気液分離装置12、第1バイパス配管14a、第2バイパス配管14b、第3の流量制御装置13、第4の流量制御装置15、第1熱交換器17、第2熱交換器16及び制御装置50を内蔵している。なお、制御装置50は、熱源機Aの制御装置50と同様の構成及び機能を有している。
(Repeater B)
The relay unit B incorporates a first branching
第1分岐部10は、高圧側配管7に流れる冷媒を、利用側ユニットC及び熱媒体変換機Dに分岐させるものである。また、第1分岐部10は、利用側ユニットC及び熱媒体変換機Dに流れる冷媒を合流させて低圧側配管6に流入させるものである。第1分岐部10は、利用側ユニットC及び熱媒体変換機Dの第1接続配管40に設置された低圧側電磁弁8及び高圧側電磁弁9を備えている。言い換えると、利用側ユニットC及び熱媒体変換機Dの第1接続配管40は、第1分岐部10で分岐され、分岐された一方が低圧側電磁弁8を介して低圧側配管6に接続され、分岐された他方が高圧側電磁弁9を介して高圧側配管7に接続されている。
The first branching
低圧側電磁弁8及び高圧側電磁弁9は、開閉が制御されることで、利用側ユニットC及び熱媒体変換機Dの第1接続配管40が低圧側配管6又は高圧側配管7のいずれかに接続するように切り替え可能にしたものである。なお、中継機Bに設けられた低圧側電磁弁8及び高圧側電磁弁9をまとめて第2流路切替装置10cと称する。低圧側電磁弁8及び高圧側電磁弁9は、第1接続配管40が二股に分かれたそれぞれの配管に設置されているが、例えば三方弁などを用いて構成されていても良い。つまり、利用側ユニットC及び熱媒体変換機Dの第1接続配管40が低圧側配管6及び高圧側配管7の何れかに接続する様に構成されていれば、他の構造を用いても良い。また、低圧側電磁弁8及び高圧側電磁弁9は、任意の利用側ユニットC及び熱媒体変換機Dに冷媒が流通しないように閉止できる様に構成されていると良い。
The low-pressure
第2分岐部11は、第1バイパス配管14aに流れる冷媒を、利用側ユニットC及び熱媒体変換機Dに分岐させるものである。また、第2分岐部11は、利用側ユニットC及び熱媒体変換機Dに流れる冷媒を合流させて第2バイパス配管14bに流入させるものでもある。第2分岐部11は、第1バイパス配管14aと第2バイパス配管14bとの会合部を有している。
The
気液分離装置12は、高圧側配管7の途中に設けられ、高圧側配管7を介して流入した冷媒をガスと液とに分離するものである。気液分離装置12で分離された気相部分は第1分岐部10に流れ、気液分離装置12で分離された液相部分は第2分岐部11に流れる。
The gas-
第1バイパス配管14aは、中継機B内において、気液分離装置12と第2分岐部11とを接続する配管である。第2バイパス配管14bは、中継機B内において、第2分岐部11と低圧側配管6とを接続する配管である。第3の流量制御装置13は、第1バイパス配管14aの途中に設けられ、開閉自在に構成されている。第4の流量制御装置15は、第2バイパス配管14bの途中に設けられ、開閉自在に構成されている。
The
第1熱交換器17は、第1バイパス配管14aの気液分離装置12と第3の流量制御装置13との間の冷媒と、第2バイパス配管14bの第4の流量制御装置15と低圧側配管6の間の冷媒とを熱交換する。第2熱交換器16は、第1バイパス配管14aの第3の流量制御装置13と第2分岐部11との間の冷媒と、第2バイパス配管14bの第4の流量制御装置15と第1熱交換器17の間の冷媒とを熱交換する。
The
(利用側ユニットC)
利用側ユニットCは、例えばそれぞれ室内等の空調対象空間に空調空気を供給できる位置に設置され、中継機Bを介して供給された熱源機Aからの冷熱又は温熱により、空調対象空間に冷房空気又は暖房空気を供給するものである。利用側ユニットC1、C2には、それぞれ利用側熱交換器5c1、5c2及び第1流量制御装置4c1、4c2が内蔵されている。
(User unit C)
The user side units C are installed at positions where they can supply conditioned air to a space to be air-conditioned, such as a room, and supply cooled air or heated air to the space to be air-conditioned by using cold or hot heat from the heat source unit A supplied via the relay unit B. The user side units C1 and C2 each have a built-in user side heat exchanger 5c1, 5c2 and a first flow control device 4c1, 4c2.
また、利用側熱交換器5c1、5c2の近傍には、冷媒と熱交換する流体である室内空気の流量を制御する流量制御装置5mが設置されている。なお、実施の形態1では、利用側熱交換器5c1、5c2の一例として空冷式の利用側熱交換器を用い、流量制御装置5mの一例として室内ファンを用いて説明するが、冷媒が他の流体と熱交換する形態であれば水冷式等の利用側熱交換器としてもよい。また、利用側ユニットCとして給湯機が用いられる場合は、利用側熱交換器5は、水と冷媒との間で熱交換を行う水熱交換器を用いても良い。この場合、流量制御装置5mとして、水を流動させるポンプが用いられる。
Furthermore, near the user-side heat exchangers 5c1, 5c2, a
利用側熱交換器5c1及び5c2のそれぞれは、流量制御装置5mから供給される空気と冷媒との間で熱交換を行い、空調対象空間に供給するための暖房空気又は冷房空気を生成する。流量制御装置5mは、利用側熱交換器5c1、5c2に流れる空気の風路を形成する。第1流量制御装置4c1及び4c2は、中継機Bの第2分岐部11と、利用側熱交換器5c1又は5c2との間に設けられ、開閉自在に構成されている。第1流量制御装置4c1及び第1流量制御装置4c2によって、利用側熱交換器5c1、5c2に流入する冷媒流量を調整する。
Each of the utilization side heat exchangers 5c1 and 5c2 exchanges heat between the air supplied from the
(熱媒体変換機D)
熱媒体変換機Dは、外部熱源Eの熱又は冷熱を、冷凍サイクル装置100を循環する冷媒に供給するためのものである。熱媒体変換機Dは、熱源機A、中継機B及び利用側ユニットCを循環する冷媒と、外部熱源Eからの熱を運ぶ熱媒体との熱交換を行う熱媒体間熱交換器30を有する。また、熱媒体変換機Dは、熱媒体間熱交換器30を循環する冷媒の流量を制御する第2流量制御装置4d1を内蔵している。第2流量制御装置4d1は、中継機Bの第2分岐部11と、熱媒体間熱交換器30d1との間に設けられ、開閉自在に構成されている。第2流量制御装置4d1は、熱媒体間熱交換器30d1に流入する冷媒流量を調整する。
(Heat medium converter D)
The heat medium relay unit D is for supplying heat or cold from an external heat source E to a refrigerant circulating in the
熱媒体は、熱媒体循環回路34をポンプ31により循環し、外部熱源Eから熱媒体間熱交換器30に送られる。熱媒体間熱交換器30は、例えばプレート式の熱交換器であり内部を冷媒及び熱媒体が循環し、熱媒体の熱または冷熱が冷媒に伝達される。
The heat medium is circulated through the heat
熱媒体変換機Dは、外部熱源温度センサ32及び33を備える。外部熱源温度センサ32は、熱媒体間熱交換器30に流れ込む熱媒体の温度を検出する。外部熱源温度センサ33は、熱媒体間熱交換器30から流出する熱媒体の温度を検出する。
The heat medium converter D is equipped with external heat source temperature sensors 32 and 33. The external heat source temperature sensor 32 detects the temperature of the heat medium flowing into the heat medium-to-heat
(外部熱源E)
外部熱源Eは、例えば井水、融雪水、氷雪、地熱、太陽光などであり、対象となる熱源により熱媒体を適宜変更できる。例えば、外部熱源Eが地中の井戸に大量に貯留された井水である場合、ポンプ31により井水をくみ上げ熱媒体とし、熱媒体循環回路34により熱媒体間熱交換器30に流入させる。井水は、冷媒と熱交換を行い、熱媒体間熱交換器30から流出し、温度が上昇する。温度が上昇した井水は、井戸に戻される。外部熱源Eとなる井水は、地中に大量に貯留されているものであり、熱媒体変換機Dを経て温度が上昇した水が戻されても、外部熱源Eの温度はほぼ変動しない。
(External heat source E)
The external heat source E is, for example, well water, melted snow, ice and snow, geothermal heat, solar light, etc., and the heat medium can be appropriately changed depending on the target heat source. For example, when the external heat source E is well water stored in a large amount in a well underground, the well water is pumped up by a
なお、熱媒体循環回路34は、熱媒体循環回路34に独立した熱媒体を循環させるように構成されていても良い。図2に示す様に、熱媒体循環回路34は、外部熱源Eと熱媒体循環回路34を流れる熱媒体との間で熱交換を行う外部熱交換器Fに接続されていても良い。外部熱交換器Fは、熱媒体と外部熱源Eとの間で熱交換を行う。外部熱交換器Fにおいて熱交換された熱媒体は、熱媒体間熱交換器30に送られて、冷凍サイクル装置100の冷媒回路を循環する冷媒と熱交換される。このように構成することにより、例えば井水をくみ上げて熱媒体とするよりも熱媒体循環回路34を流動する熱媒体の品質が保たれ、熱媒体循環回路34及び熱媒体変換機Dの耐久性を確保できる。熱媒体循環回路34の構成は、外部熱源Eに何を使用するかによって適宜変更しても良い。
The heat
また、地熱を外部熱源Eとして利用する場合、水などの熱媒体が循環する配管を地中まで延ばし、地熱を熱媒体に伝達させる。また、太陽光を外部熱源Eとして利用する場合、水などの熱媒体が循環する配管を太陽熱温水器などに接続し、太陽光による熱を熱媒体に伝達させる。実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100は、このような外部熱源Eを有効利用して、省エネを実現するものである。
When geothermal energy is used as the external heat source E, piping through which a heat medium such as water circulates is extended into the ground, and the geothermal energy is transferred to the heat medium. When sunlight is used as the external heat source E, piping through which a heat medium such as water circulates is connected to a solar water heater or the like, and the heat from the sunlight is transferred to the heat medium. The
(制御装置50)
冷凍サイクル装置100には、制御装置50が設けられている。制御装置50は、冷凍サイクル装置100に設けられた各センサで検出された冷媒の圧力情報、冷媒及び熱媒体の温度情報、室外温度情報及び室内温度情報等に基づいて、アクチュエータ等を制御する。例えば、制御装置50は、圧縮機1の駆動、第1流路切替装置2a及び第2流路切替装置10cの切り替え、室外流量制御装置3mのファンモーターの駆動、流量制御装置5mのファンモーターの駆動、熱源側熱交換器3へ熱媒体を送るポンプ31を制御する。
(Control device 50)
The
また、制御装置50は、第1の流量制御装置22、第2の流量制御装置26、第3の流量制御装置13及び第4の流量制御装置15の開度を制御する。制御装置50は、各制御値を決定する情報が格納されるメモリ50aを備えている。なお、制御装置50は、その機能を実現する制御回路のようなハードウェアで構成されるようにしてもよい。また、制御装置50は、半導体メモリなどの記憶部に記憶されたソフトウェアプログラムと、このソフトウェアプログラムを実行するマイコン又はCPU(中央演算装置)のような演算装置とによって構成されるようにしてもよい。また、実施の形態1では、制御装置50が熱源機A及び中継機Bに設けられている場合について例示しているが、制御装置50は1個でも3個以上でもよい。また、制御装置50は、利用側ユニットC又は熱媒体変換機Dに設置されてもよいし、熱源機A、中継機B、利用側ユニットC及び熱媒体変換機D以外の場所に別ユニットとして設置されてもよい。
The
(外部熱源回路90)
図1及び図2に示す様に、熱源機Aと熱媒体変換機Dとは、熱源機Aから流出した冷媒が外部熱源回路90を介して直接的に熱媒体変換機Dに送られ、外部熱源E1の熱又は冷熱を持った熱媒体と冷媒との間で熱交換できるように構成されている。外部熱源E1と熱交換した冷媒は、再び熱源機Aに戻り、上記で説明したように利用側ユニットCで利用されるか、圧縮機1に吸入されて再び加圧及び加熱される。
(External heat source circuit 90)
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the heat source unit A and the heat medium relay unit D are configured such that the refrigerant flowing out from the heat source unit A is sent directly to the heat medium relay unit D via the external
熱源機Aは、第1流路切替装置2aと熱源側熱交換器3に繋がる第1の配管27との間に第3流路切替装置2bが接続されている。第3流路切替装置2bは、2つの接続状態を切り替える。一方の接続状態は、熱源側熱交換器3に繋がる第1の配管27と第1流路切替装置2aと接続した状態である。他方の接続状態は、第1流路切替装置2aと熱源側熱交換器3とを接続した状態である。これらの接続状態を切り替えることにより、第3流路切替装置2bは、熱源機Aと熱媒体変換機Dとの間に冷媒を循環させたり、冷媒を遮断したりする。
The heat source unit A has a third flow path switching device 2b connected between the first flow path switching device 2a and the
熱源機Aと熱媒体変換機Dとの間に外部熱源回路90を介して冷媒を循環させる場合、中継機Bの第2流路切替装置10cは、第1分岐部10と熱媒体変換機Dとの接続を遮断する。つまり、このとき中継機Bと熱媒体変換機Dとの間で冷媒の循環は行われない。
When refrigerant is circulated between the heat source unit A and the heat medium converter D via the external
外部熱源回路90の一方の配管91は、第3流路切替装置2bと第2接続配管41d1とを接続している。外部熱源回路90の他方の配管92は、第1接続配管40d1と第3流路切替装置2bとを接続している。一方の配管91は、開閉弁93が設置されている。開閉弁93は、外部熱源回路90に冷媒を流動させないときに閉止し、中継機Bを介して熱媒体変換機Dに流入した冷媒が外部熱源回路90に流入しないようにするものである。開閉弁93は外部熱源回路90を冷媒が流動しないようされていれば、設置場所は限定されない。
One
(冷凍サイクル装置100の運転モード)
次に、冷凍サイクル装置100が実行する各種運転時の運転動作について説明する。冷凍サイクル装置100の運転動作には、冷房運転、暖房運転、デフロスト運転がある。冷房運転には、一部の利用側ユニットCにおいて暖房運転を行う冷房主体運転も含まれる。暖房運転には、一部の利用側ユニットCにおいて冷房運転を行う暖房主体運転も含まれる。デフロスト運転には、利用側ユニットCを停止して熱源側熱交換器3のデフロストを行う運転と、利用側ユニットCを運転したままデフロストを行う運転がある。
(Operation Mode of Refrigeration Cycle Apparatus 100)
Next, the operation during various operations performed by the
冷房運転は、全ての利用側ユニットCが冷房運転及び停止の何れかの状態である運転モードである。暖房運転は、全ての利用側ユニットCが暖房運転及び停止の何れかの状態である運転モードである。冷房主体運転は、室内機毎に冷暖房を選択することができる運転モードであり、冷房負荷が暖房負荷よりも大きい。冷房主体運転は、熱源側熱交換器3が、圧縮機1の吐出側に接続されて凝縮器として作用する運転モードである。暖房主体運転は、室内機毎に冷暖房を選択することができる運転モードであり、暖房負荷が冷房負荷よりも大きい。暖房主体運転は、熱源側熱交換器3が、圧縮機1の吸入側に接続されて蒸発器として作用する運転モードである。
Cooling operation is an operation mode in which all user side units C are either in cooling operation or stopped. Heating operation is an operation mode in which all user side units C are either in heating operation or stopped. Cooling-dominated operation is an operation mode in which heating or cooling can be selected for each indoor unit, and the cooling load is greater than the heating load. Cooling-dominated operation is an operation mode in which the heat source
表1は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100の各運転モードにおける動作を示している。制御装置50は、第1流路切替装置2a、第2流路切替装置10c及び第3流路切替装置2bを操作し、熱媒体変換機Dにどのように冷媒が流入するかを決定する。熱媒体変換機Dの熱媒体間熱交換器30は、基本的には熱源側熱交換器3を補助するように機能するため、熱源側熱交換器3が蒸発器である場合は蒸発器として、熱源側熱交換器3が凝縮器である場合には凝縮器として機能する。ただし、熱源側熱交換器3と熱交換を行う外気温度T、外部熱源温度t及び熱媒体間熱交換器30の凍結閾値温度fの関係により、熱媒体間熱交換器30と熱源側熱交換器3とのどちらに先に冷媒を流動させるかを変更する。
Table 1 shows the operation of the
(運転条件No.1について;冷房運転)
図3は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100が冷房運転している場合の冷媒の流れの説明図である。図3は、上記表1のNo.1の運転条件における冷凍サイクル装置100の状態を示している。No.1の運転条件は、外部熱源温度tよりも外気温度Tが高い場合である。圧縮機1から吐出された冷媒は、熱源側熱交換器3で凝縮され、続いて熱媒体間熱交換器30で凝縮される。これにより、より温度の低い外部熱源E1の温度相当まで冷媒を凝縮させ、凝縮器を通過する前後の冷媒のエンタルピー差を確保し、より冷房能力を向上させることが可能となる。外気温度Tは、熱源側熱交換器3に流入する空気の温度であり、温度センサ3tで測定される。外部熱源温度tは、熱媒体変換機D1の熱媒体循環回路34の熱媒体間熱交換器30d1の出口側に設置された外部熱源温度センサ33により測定される。ただし、外部熱源温度tは、熱媒体間熱交換器30d1の入口側に設置された外部熱源温度センサ32で測定された値を用いても良いし、外部熱源E自体の温度を測定して用いても良い。
(Operation condition No. 1: Cooling operation)
FIG. 3 is an explanatory diagram of the flow of the refrigerant when the
図3においては、利用側ユニットC1、C2の全てが冷房をする冷房運転の場合について説明する。冷房運転が行われる場合、制御装置50は、第1流路切替装置2aを、圧縮機1から吐出された冷媒が熱源側熱交換器3に流れるように切り替える。また、利用側ユニットC1及びC2に接続された低圧側電磁弁8c1、8c2は開放され、高圧側電磁弁9c1、9c2は閉止される。なお、図3以降の図においては、第2流路切替装置10cのうち閉止した弁を黒塗りで表示している。
In FIG. 3, the case of cooling operation in which all of the user side units C1 and C2 perform cooling will be described. When cooling operation is performed, the
圧縮機1の運転が開始されると低温且つ低圧のガス状冷媒が圧縮機1によって圧縮され、高温且つ高圧のガス状冷媒となって吐出される。圧縮機1から吐出された高温且つ高圧のガス状冷媒は、第1流路切替装置2aを介して熱源側熱交換器3に流入する。また、第3流路切替装置2bは、第1流路切替装置2aと熱源側熱交換器3とを接続するように切り替えられており、外部熱源回路90が遮断された状態となっている。圧縮機1から吐出され熱源側熱交換器3に流入した冷媒は、室外空気を加熱しながら冷却され、中温且つ高圧の液状冷媒又は気液二相冷媒となる。熱源側熱交換器3から流出した中温且つ高圧の冷媒は、高圧側配管7を通り、気液分離装置12で液状冷媒とガス状冷媒とに分離される。
When the
気液分離装置12で分離された液状冷媒は、第1バイパス配管14aを通り、第1熱交換器17で第2バイパス配管14bを流れる冷媒と熱交換した後、第3の流量制御装置13を通り、第2熱交換器16で第2バイパス配管14bを流れる冷媒と熱交換し、冷却され、第2分岐部11に流入する。
The liquid refrigerant separated by the gas-
第2分岐部11に流入した冷媒は、一部が第2バイパス配管14bにバイパスされ、残りが利用側ユニットC1、C2の第2接続配管41c1、41c2に流入する。第2分岐部11で分岐された高圧の液状又は気液二相冷媒は、第2接続配管41c1、41c2を流れ、利用側ユニットC1、C2の第1流量制御装置4c1、4c2に流入する。そして、高圧の液状冷媒は、第1流量制御装置4c1、4c2で絞られ、膨張して減圧し、低温且つ低圧の気液二相状態になる。第1流量制御装置4c1、4c2から流出した低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒は、利用側熱交換器5c1、5c2に流入する。そして、冷媒が室内空気を冷却しながら加熱され、低温且つ低圧のガス状冷媒となる。
A portion of the refrigerant that flows into the
利用側熱交換器5c1、5c2から流出した低温且つ低圧のガス状冷媒は、それぞれ低圧側電磁弁8c1、8c2を通り、第1分岐部10の低圧側分岐部10bに流入する。低圧側分岐部10bで合流した低温且つ低圧のガス状冷媒は、第2バイパス配管14bの第1熱交換器17及び第2熱交換器16で加熱された低温且つ低圧のガス状冷媒とも合流し、低圧側配管6及び第1流路切替装置2aを通って圧縮機1に流入し、圧縮される。
The low-temperature, low-pressure gaseous refrigerant flowing out of the user-side heat exchangers 5c1 and 5c2 passes through the low-pressure solenoid valves 8c1 and 8c2, respectively, and flows into the low-
冷凍サイクル装置100に熱媒体変換機D1が接続されている場合、外部熱源E1の温度tと熱源側熱交換器3に流入する温度Tとの大小関係に基づいて熱媒体変換機D1を熱源側熱交換器3の上流側に接続するか、下流側に接続するかを決定する。
When the heat medium converter D1 is connected to the
外気温度Tは、熱源側熱交換器3に送られる外気の温度であり、外部熱源温度tは、熱媒体循環回路34を循環する熱媒体の温度である。特に、温度t1は、熱媒体変換機D1の熱媒体間熱交換器30d1に流入する熱媒体の温度であり、温度t2は、熱媒体変換機D2の熱媒体間熱交換器30d2に流入する熱媒体の温度である。図3に示す冷房運転は、熱媒体の温度tが熱源側熱交換器3に流入する外気の温度Tよりも低い場合を示している。なお、実施の形態1においては、外部熱源温度tは、熱媒体間熱交換器30d1から流出した冷媒の温度t2を用いている。温度Tは、熱源側熱交換器3の近傍に設置された温度センサ3tにより測定される。また、温度t1は、熱媒体変換機D1の熱媒体循環回路34の熱媒体間熱交換器30d1の上流側に設置された外部熱源温度センサ32により測定される。温度t2は、熱媒体変換機D2の熱媒体循環回路34の熱媒体間熱交換器30d2の上流側に設置された外部熱源温度センサ32により測定される。
The outside air temperature T is the temperature of the outside air sent to the heat source
熱源側熱交換器3から流出した中温且つ高圧の液状冷媒は、高圧側配管7を通り、気液分離装置12で液状冷媒とガス冷媒とに分離される。分離されたガス冷媒は、高圧側分岐部10aに流入する。熱媒体変換機D1に接続された高圧側電磁弁9d1は開放され、低圧側電磁弁8d1は閉止される。高圧側分岐部10aのガス冷媒は、第1接続配管40d1を通って、熱媒体間熱交換器30d1に流入する。
The medium-temperature, high-pressure liquid refrigerant flowing out of the heat source-
熱媒体間熱交換器30d1に流入したガス冷媒は、低温の熱媒体と熱交換することにより凝縮され、高圧低温の液状又は気液二相冷媒となる。高圧低温の冷媒は、第2流量制御装置4d1で絞られて膨張して減圧し、低温且つ低圧の気液二相状態になる。第2流量制御装置4d1から流出した冷媒は、第2分岐部11に流入し、気液分離装置12から第1バイパス配管14aを経て第2分岐部11に流入した冷媒と混合され、利用側ユニットC1、C2に流入する。
The gas refrigerant that flows into the heat medium heat exchanger 30d1 is condensed by heat exchange with the low-temperature heat medium, becoming a high-pressure, low-temperature liquid or gas-liquid two-phase refrigerant. The high-pressure, low-temperature refrigerant is throttled and expanded by the second flow control device 4d1, reducing its pressure and becoming a low-temperature, low-pressure, gas-liquid two-phase state. The refrigerant that flows out of the second flow control device 4d1 flows into the
以上のように、冷凍サイクル装置100の冷房運転においては、熱源側熱交換器3を凝縮器として利用するだけでなく、熱媒体変換機D1も凝縮器として利用することができる。そのため、熱源機Aにおいては、熱源側熱交換器3に送風する室外流量制御装置3mの出力を落とす、又は圧縮機1から吐出された冷媒の一部をバイパス配管25から高圧側配管7に送ることもできる。熱源側熱交換器3を通過せずバイパス配管25を経た冷媒は、気液分離装置12から高圧側分岐部10aに流れ込み、熱媒体間熱交換器30d1に流入して凝縮される。このように、熱媒体変換機D1は、外部熱源E1を利用することにより、熱源側熱交換器3の能力を補完できる。
As described above, in the cooling operation of the
また、熱媒体変換機D1の能力によっては、熱源機Aにおいて熱源側熱交換器3に冷媒が流れないようにして、冷媒が全てバイパス配管25を経て高圧側配管7に流れる様にすることもできる。高圧冷媒は、気液分離装置12において液冷媒とガス冷媒とに分離される。ガス冷媒は、高圧側分岐部10aを経て熱媒体変換機D1に流れ込み、熱媒体と熱交換し、凝縮される。その後、低温高圧の液状または気液二相冷媒となった冷媒が、流量制御装置4d1、4c1、4c2で減圧され、利用側熱交換器5c1、5c2に流入し室内空気などと熱交換して膨張し、室内の冷房が行われる。このように、熱媒体変換機D1は、外部熱源E1を利用することにより、熱源側熱交換器3の代替として機能することもできる。
Also, depending on the capacity of the heat medium converter D1, it is possible to prevent the refrigerant from flowing to the heat source
なお、表1に示すNo.1の冷房運転においては、熱媒体変換機D1を循環する熱媒体の温度tが低いため、制御装置50は、熱媒体変換機D1のポンプ31の流量を多くするように制御しても良い。これにより、凝縮器に使用できる熱源として有効な外部熱源E1の冷熱をより多く利用できる。また、熱媒体変換機D1に流れる冷媒の流量も、高圧側電磁弁9d1を用いて適宜調整すると良い。また、熱源側熱交換器3を使用しない場合は、室外流量制御装置3mを停止させても良い。
In addition, in the cooling operation No. 1 shown in Table 1, since the temperature t of the heat medium circulating through the heat medium relay unit D1 is low, the
(図3の冷凍サイクル装置100の作用)
図4は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100の冷房運転時のモリエル線図である。図4に示す様に、冷房運転時においては熱源側熱交換器3が凝縮器として機能し、利用側ユニットCの利用側熱交換器5が蒸発器として機能する。なお、図4に示す利用側熱交換器5は、複数でも良いし単数でもよい。熱媒体間熱交換器30は、熱源側熱交換器3からの冷媒が流入するように接続されており、冷媒を更に冷却させる。熱源側熱交換器3及び熱媒体間熱交換器30において凝縮された冷媒は、膨張器である流量制御装置4で減圧され、利用側ユニットC1、C2の利用側熱交換器5で蒸発し、圧縮機1に吸入される。冷凍サイクル装置100は、熱源側熱交換器3及び熱媒体間熱交換器30における放熱と利用側熱交換器5c1、5c2の吸熱とを利用してヒートポンプサイクルを行う。特に図3に示す冷凍サイクル装置100においては、より温度の低い外部熱源E1を利用する熱媒体変換機D1を熱源側熱交換器3の下流側に配置することにより、外部熱源温度tまで過冷却を行える。
(Function of the
4 is a Mollier diagram of the
なお、図3に示す冷凍サイクル装置100の冷房運転において、2つの利用側ユニットC1、C2のうち一方を暖房運転にすることもできる。例えば図3の利用側ユニットC2を暖房運転とした場合、利用側熱交換器5c2が凝縮器として機能する。このとき、第2流路切替装置10cは、低圧側電磁弁8c2が閉じ、高圧側電磁弁9c1が開き、高圧側分岐部10aからの冷媒が利用側熱交換器5c2に流入するように制御される。つまり、図4(b)に示すように、利用側熱交換器5c2は、冷媒回路において熱媒体間熱交換器30d1と互いに並列に配置される。
Note that in the cooling operation of the
(運転条件No.2について;冷房運転)
図5は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100が冷房運転している場合の冷媒の流れの説明図である。図5は、上記表1のNo.2の運転条件における冷凍サイクル装置100の状態を示している。No.2の運転条件は、外部熱源温度tよりも外気温度Tが低い場合である。圧縮機1から吐出された冷媒は、まず熱媒体間熱交換器30で凝縮され、続いて熱源側熱交換器3で凝縮される。これにより、より温度の低い外気の温度相当まで冷媒を凝縮させ、凝縮器を通過する前後の冷媒のエンタルピー差を確保し、より冷房能力を向上させることが可能となる。
(Operation condition No. 2: Cooling operation)
Fig. 5 is an explanatory diagram of the flow of the refrigerant when the
図5においては、図3と同様に利用側ユニットC1、C2の全てが冷房をする冷房運転の場合について説明する。このとき、制御装置50は、第1流路切替装置2aを、圧縮機1から吐出された冷媒が熱源側熱交換器3に流れるように切り替える。また、利用側ユニットC1及びC2に接続された低圧側電磁弁8c1、8c2は開放され、高圧側電磁弁9c1、9c2は閉止される。なお、利用側ユニットC1、C2の一部を暖房運転とすることもできる。この場合は暖房運転される利用側ユニットCの低圧側電磁弁8は閉じられ、高圧側電磁弁9が開放される。
In FIG. 5, as in FIG. 3, a cooling operation in which all of the user side units C1 and C2 perform cooling will be described. At this time, the
圧縮機1の運転が開始されると低温且つ低圧のガス状冷媒が圧縮機1によって圧縮され、高温且つ高圧のガス状冷媒となって吐出される。圧縮機1から吐出された高温且つ高圧のガス状冷媒は、第1流路切替装置2aを介して第3流路切替装置2bに流入する。第3流路切替装置2bは、外部熱源回路90と第1流路切替装置2a及び熱源側熱交換器3を接続するように切り替えられており、外部熱源回路90を流れた冷媒が熱源側熱交換器3に流れ込むようになっている。圧縮機1から吐出され外部熱源回路90に流入した冷媒は、配管91から熱媒体間熱交換器30d1に流入し、熱媒体循環回路34を流動する熱媒体と熱交換され、熱媒体を加熱しながら冷却され、中温且つ高圧の液状冷媒又は気液二相冷媒となる。熱媒体間熱交換器30d1を流出した中温且つ高圧の液状冷媒又は気液二相冷媒は、配管92から第3流路切替装置2bに戻り、熱源側熱交換器3に流入しさらに凝縮される。熱源側熱交換器3から流出した中温且つ高圧の冷媒は、高圧側配管7を通り、気液分離装置12で液状冷媒とガス状冷媒とに分離される。ただし、図5に示す運転状態においては、気液分離装置12に流入した冷媒は、熱媒体間熱交換器30d1及び熱源側熱交換器3において凝縮され、基本的には高圧中温の過冷却液冷媒になっている。
When the
気液分離装置12で分離された液状冷媒は、図3に示した運転状態と同様に、第2分岐部11に流入し、利用側ユニットC1、C2の第1流量制御装置4c1、4c2で減圧膨張し、利用側熱交換器5で蒸発され、低圧側分岐部10bから熱源機Aに戻り、圧縮機1の低圧側に吸入される。
The liquid refrigerant separated by the gas-
図5に示す運転状態においては、第2流路切替装置10cは、低圧側電磁弁8d1及び高圧側電磁弁9d1が閉じられており、第1分岐部10と熱媒体変換機D1とは接続されていない状態になっている。また、熱媒体変換機D1の第2流量制御装置4d1も閉止されている。これにより、中継機Bを介した冷媒は、熱媒体変換機D1に流入しない。
In the operating state shown in FIG. 5, the low-pressure side solenoid valve 8d1 and the high-pressure side solenoid valve 9d1 of the second
(図5の冷凍サイクル装置100の作用)
図6は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100の冷房運転時のモリエル線図である。図6に示す様に、冷房運転時においては熱源側熱交換器3が凝縮器として機能し、利用側ユニットCの利用側熱交換器5が蒸発器として機能する。なお、図6に示す利用側熱交換器5は、複数でも良いし単数でもよい。熱媒体間熱交換器30は、圧縮機1からの冷媒が流入するように接続されており、冷媒を冷却させる。その後必要に応じ、冷媒は熱源側熱交換器3に流入し、更に冷却される。熱媒体間熱交換器30及び熱源側熱交換器3において凝縮された冷媒は、膨張器である流量制御装置4で減圧され、利用側ユニットC1、C2の利用側熱交換器5で蒸発し、圧縮機1に吸入される。冷凍サイクル装置100は、熱源側熱交換器3及び熱媒体間熱交換器30における放熱と利用側熱交換器5c1、5c2の吸熱とを利用してヒートポンプサイクルを行う。特に図5に示す冷凍サイクル装置100においては、外気より温度の比較的高い外部熱源Eを用いて冷媒を冷却凝縮し、さらに比較的温度の低い外気を利用して冷媒を冷却することにより、外気温度Tまで冷媒の過冷却を行える。
(Function of the
FIG. 6 is a Mollier diagram of the
なお、図5に示す冷凍サイクル装置100の冷房運転において、2つの利用側ユニットC1、C2のうち一方を暖房運転にすることもできる。例えば図5の利用側ユニットC2を暖房運転とした場合、利用側熱交換器5c2が凝縮器として機能する。このとき、第2流路切替装置10cは、低圧側電磁弁8c2が閉じ、高圧側電磁弁9c1が開き、高圧側分岐部10aからの冷媒が利用側熱交換器5c2に流入するように制御される。つまり、図6(b)に示すように、利用側熱交換器5c2は、冷媒回路において熱媒体間熱交換器30d1及び熱源側熱交換器3の下流側に直列に配置される。
Note that in the cooling operation of the
(運転条件No.3について;暖房運転)
図7は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100が暖房運転している場合の冷媒の流れの説明図である。図7は、上記表1のNo.3の運転条件における冷凍サイクル装置100の状態を示している。No.3の運転条件は、外部熱源温度tが熱媒体間熱交換器30d1の凍結閾値温度fよりも低い場合である。なお、熱媒体間熱交換器30d1の凍結閾値温度fは、熱媒体間熱交換器30d1の性能によって異なり、試験を実施して決定されるものである。圧縮機1から吐出された冷媒は、利用側ユニットC1、C2における暖房運転に使用されたあと、蒸発器として機能する熱媒体変換機D1の熱媒体間熱交換器30d1に流入し、そこで蒸発された後、熱源機Aに戻り、熱源側熱交換器3でさらに蒸発される。冷凍サイクル装置100は、熱源側熱交換器3よりも先に熱媒体間熱交換器30d1に冷媒を流すことにより、熱媒体間熱交換器30d1に凍結が発生しないように外部熱源Eを利用することができる。実際の冷凍サイクルにおいては、管の抵抗等により、蒸発器の入口に対し出口側の温度が下がる低圧圧損が生じ、図8などの線図に示すように、点da間は点aに向かうに従い下に傾斜している。低圧圧損により、蒸発器は、温度の低い冷媒が流れるため着霜する場合があるが、図7に示す運転条件においては、外部熱源E1の温度tが低くても、先に熱媒体間熱交換器30d1に比較的温度の高い冷媒を流入させるため、着霜を抑えられる。また、冷凍サイクル装置100は、熱源側熱交換器3に加えて熱媒体間熱交換器30を蒸発器として機能させることにより、蒸発能力が向上する。
(Operation condition No. 3: heating operation)
FIG. 7 is an explanatory diagram of the flow of the refrigerant when the
図7においては、利用側ユニットC1、C2の全てが暖房をする暖房運転の場合について説明する。暖房運転が行われる場合、制御装置50は、第1流路切替装置2aを、高圧側配管7に直接的に接続し、圧縮機1から吐出された冷媒が高圧側配管7から流出するように切り替える。また、利用側ユニットC1及びC2に接続された高圧側電磁弁9c1、9c2は開放され、低圧側電磁弁8c1、8c2は閉止される。
In FIG. 7, the case of heating operation in which all of the user side units C1 and C2 perform heating will be described. When heating operation is performed, the
圧縮機1が運転されると低温且つ低圧のガス状冷媒が圧縮機1によって圧縮され、高温且つ高圧のガス状冷媒となって吐出される。圧縮機1から吐出された高温且つ高圧のガス状冷媒は、第1流路切替装置2a及び高圧側配管7を介して第1分岐部10の高圧側分岐部10aに流入する。高圧側分岐部10aに流入した高温且つ高圧のガス状冷媒は、分岐され、高圧側電磁弁9c1、9c2を通り、利用側熱交換器5c1、5c2に流入する。そして、冷媒が室内空気を加熱しながら冷却され、中温且つ高圧の液状冷媒となる。
When the
利用側熱交換器5c1、5c2から流出した中温且つ高圧の液状冷媒は、第1流量制御装置4c1、4c2に流入する。冷媒は、第1流量制御装置4c1、4c2において膨張、減圧され、中温中圧の気液二相冷媒となり、第2分岐部11で合流する。第2分岐部11に流入した冷媒は、第2バイパス配管14b又は熱媒体変換機D1に流入する。
The medium-temperature, high-pressure liquid refrigerant flowing out of the user-side heat exchangers 5c1, 5c2 flows into the first flow control devices 4c1, 4c2. The refrigerant expands and is decompressed in the first flow control devices 4c1, 4c2, becoming a medium-temperature, medium-pressure two-phase gas-liquid refrigerant, which merges at the
第2分岐部11に流入した冷媒の一部は、第2バイパス配管14bから第4の流量制御装置15を通り第1分岐部10の低圧側分岐部10bに流入する。また、第2分岐部11に流入した冷媒の一部は、熱媒体変換機D1に流入する。熱媒体変換機D1に流入した冷媒は、第2流量制御装置4d1において膨張、減圧され、中温中圧にされた後、熱媒体間熱交換器30d1において外部熱源E1からの熱媒体と熱交換して蒸発し、低温低圧のガス冷媒となり第1分岐部10の低圧側分岐部10bに流入する。
A portion of the refrigerant that flows into the
低圧側分岐部10bで合流した冷媒は、低圧側配管6を通り、第1の流量制御装置22に流入し、低温低圧の気液二相状態になり、熱源側熱交換器3において室外空気を冷却しながら加熱され、低温且つ低圧のガス状冷媒となる。なお、低圧側配管6に入った冷媒は、十分に低温且つ低圧のガス状冷媒になっている場合には、熱源側熱交換器3を通過せずにバイパス配管25を経て圧縮機1の吸入側に送られても良い。
The refrigerant that joins at the low-
また、暖房運転をしている利用側ユニットC1、C2から第2分岐部11に流入した冷媒は、全部が熱媒体変換機D1に流入する様にしても良い。このようにすることで、冷媒の全量を外部熱源E1を用いて蒸発させることができ、熱源側熱交換器3への負荷が低くなり、省エネに繋がる。また、熱媒体変換機D1において冷媒の全量を十分に低温低圧のガス冷媒にできている場合は、冷凍サイクル装置100は、室外流量制御装置3mを使用しない、又は熱源側熱交換器3を使用せずに冷媒を圧縮機1に吸入させても良い。
Also, the entire refrigerant that flows into the
以上のように、冷凍サイクル装置100の暖房運転においては、熱源側熱交換器3を蒸発器として利用するだけでなく、熱媒体変換機D1も蒸発器として利用することができる。そのため、熱源機Aにおいては、熱源側熱交換器3に送風する室外流量制御装置3mの出力を落とす、又は熱源側熱交換器3に流れる冷媒の一部をバイパスさせて圧縮機1に吸入させるようにしても良い。熱源側熱交換器3を通過せずバイパス配管25を経た冷媒は、アキュムレータ29に流れ込み、圧縮機1に吸入される。このように、熱媒体変換機D1は、外部熱源E1を利用することにより、熱源側熱交換器3の能力を補完できる。
As described above, in the heating operation of the
また、熱媒体変換機D1の能力によっては、熱源機Aにおいて熱源側熱交換器3に冷媒が流れないようにして、冷媒が全てバイパス配管25を経て圧縮機1に吸入されるようにできる。熱媒体変換機D1において、冷媒は低温低圧のガス冷媒となり、低圧側分岐部10bを経て、低圧側配管6から第2の流量制御装置26を通りバイパス配管25、第1流路切替装置2aを経て圧縮機1に吸入される。なお、図6において、バイパス配管25は、第1流路切替装置2aと第3流路切替装置2bとの間に接続されていると良い。
Also, depending on the capacity of the heat medium relay unit D1, it is possible to prevent the refrigerant from flowing through the heat source
(図7の冷凍サイクル装置100の作用)
図8は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100の暖房運転時のモリエル線図である。図8に示す様に、暖房運転時においては利用側熱交換器5が凝縮器として機能し、熱媒体間熱交換器30及び熱源側熱交換器3が蒸発器として機能する。なお、図8に示す利用側熱交換器5は、複数でも良いし単数でもよい。熱媒体間熱交換器30は、熱源側熱交換器3の前に冷媒が流入するように接続されており、冷媒を加熱させるものである。利用側熱交換器5において凝縮された冷媒は、膨張器である流量制御装置4で減圧され、熱媒体変換機D及び熱源機Aで蒸発し、圧縮機1に吸入される。冷凍サイクル装置100は、熱源側熱交換器3及び熱媒体間熱交換器30における吸熱と利用側熱交換器5c1、5c2の放熱とを利用してヒートポンプサイクルを行う。特に図8に示す冷凍サイクル装置100においては、凍結閾値よりも温度の低い外部熱源Eを利用する熱媒体変換機D1を熱源側熱交換器3の上流側に配置することにより、熱媒体変換機D1の着霜を抑えつつ、蒸発器として機能する熱源側熱交換器3の能力を補助又は補完できる。
(Operation of the
FIG. 8 is a Mollier diagram of the
なお、図7に示す冷凍サイクル装置100の暖房運転において、2つの利用側ユニットC1、C2のうち一方を冷房運転にすることもできる。例えば図7の利用側ユニットC2を冷房運転とした場合、利用側熱交換器5c2が蒸発器として機能する。このとき、第2流路切替装置10cは、低圧側電磁弁8c2が開き、高圧側電磁弁9c2が閉じ、第2分岐部11からの冷媒が流量制御装置4c2を経て利用側熱交換器5c2に流入するように制御される。つまり、図8(b)に示すように、利用側熱交換器5c2は、冷媒回路において熱媒体間熱交換器30と互いに並列に配置される。
Note that in the heating operation of the
(運転条件No.4について;暖房運転)
図9は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100が暖房運転している場合の冷媒の流れの説明図である。図9は、上記表1のNo.4の運転条件における冷凍サイクル装置100の状態を示している。No.4の運転条件は、外部熱源温度tが熱媒体間熱交換器30d1の凍結閾値温度fよりも高い場合である。圧縮機1から吐出された冷媒は、利用側ユニットC1、C2における暖房運転に使用されたあと、蒸発器として機能する熱源側熱交換器3に流入し蒸発された後、第3流路切替装置2bから熱媒体変換機D1の熱媒体間熱交換器30d1に流入しさらに蒸発される。これにより、熱源側熱交換器3に比較的温度の高い冷媒を流入させるため、熱源側熱交換器3は着霜を抑えられ、また、凍結のおそれがない熱媒体間熱交換器30に低圧圧損により温度の下がった冷媒を流入させ蒸発させることにより、冷凍サイクル装置100は全体として蒸発能力が向上する。
(Regarding operation condition No. 4: heating operation)
FIG. 9 is an explanatory diagram of the flow of the refrigerant when the
図9においては、図7と同様に利用側ユニットC1、C2の全てが暖房をする暖房運転の場合について説明する。暖房運転が行われる場合、制御装置50は、第1流路切替装置2aを、高圧側配管7に直接的に接続し、圧縮機1から吐出された冷媒が高圧側配管7から流出するように切り替える。また、利用側ユニットC1及びC2に接続された高圧側電磁弁9c1、9c2は開放され、低圧側電磁弁8c1、8c2は閉止される。
In FIG. 9, as in FIG. 7, a heating operation in which all of the user side units C1 and C2 perform heating will be described. When heating operation is performed, the
圧縮機1が運転されると低温且つ低圧のガス状冷媒が圧縮機1によって圧縮され、高温且つ高圧のガス状冷媒となって吐出される。圧縮機1から吐出された高温且つ高圧のガス状冷媒は、図7の場合と同様に第1分岐部10の高圧側分岐部10aから利用側ユニットC1及びC2に流入する。利用側ユニットC1及びC2に流入した高温且つ高圧のガス状冷媒は、冷媒が室内空気を冷却しながら加熱され、中温且つ高圧の液状又は気液二相冷媒となり第2分岐部11に流入する。第2分岐部11に流入した液状又は気液二相冷媒は、第2バイパス配管14bを経て低圧側分岐部に流入し、熱源機Aに戻る。
When the
熱源機Aに戻った冷媒は、熱源側熱交換器3において蒸発され、さらに第3流路切替装置2bから外部熱源回路90に流入し、熱媒体変換機Dに送られる。冷媒は、熱媒体変換機Dにおいて、熱媒体間熱交換器30d1でさらに蒸発され、再び熱源機Aに戻り、第1流路切替装置2aを経て圧縮機1に吸入される。なお、熱源側熱交換器3に流れる冷媒の一部又は全部をバイパス配管25を使用して流動させることもできる。図9においては、バイパス配管25は、熱源側熱交換器3と第3流路切替装置2bとの間に接続されていると良い。
The refrigerant that has returned to the heat source unit A is evaporated in the heat source
なお、図9に示す運転状態においては、第2流路切替装置10cは、低圧側電磁弁8d1及び高圧側電磁弁9d1が閉じられており、第1分岐部10と熱媒体変換機D1とは接続されていない状態になっている。
In the operating state shown in FIG. 9, the low-pressure side solenoid valve 8d1 and the high-pressure side solenoid valve 9d1 of the second flow
(図9の冷凍サイクル装置100の作用)
図10は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100の暖房運転時のモリエル線図である。図10に示す様に、暖房運転時においては利用側熱交換器5が凝縮器として機能し、熱媒体間熱交換器30及び熱源側熱交換器3が蒸発器として機能する。なお、図10に示す利用側熱交換器5は、複数でも良いし単数でもよい。熱媒体間熱交換器30は、熱源側熱交換器3の後に冷媒が流入するように接続されており、冷媒を加熱させる。利用側熱交換器5において凝縮された冷媒は、膨張器である流量制御装置4で減圧され、熱媒体変換機D及び熱源機Aで蒸発し、圧縮機1に吸入される。冷凍サイクル装置100は、熱源側熱交換器3及び熱媒体間熱交換器30における吸熱と利用側熱交換器5c1、5c2の放熱とを利用してヒートポンプサイクルを行う。特に図9に示す冷凍サイクル装置100においては、凍結閾値よりも温度の高い外部熱源Eを利用し、凍結のおそれがない熱媒体変換機D1を熱源側熱交換器3の下流側に配置して、低圧圧損による凍結のリスクを回避しつつ蒸発能力を向上している。そして、熱源側熱交換器3には、先に比較的温度の高い冷媒を流入させることにより、熱源側熱交換器3の着霜を抑えている。
(Function of the
Fig. 10 is a Mollier diagram of the
なお、図9に示す冷凍サイクル装置100の暖房運転において、2つの利用側ユニットC1、C2のうち一方を冷房運転にすることもできる。例えば図9の利用側ユニットC2を冷房運転とした場合、利用側熱交換器5c2が蒸発器として機能する。このとき、第2流路切替装置10cは、低圧側電磁弁8c2が開き、高圧側電磁弁9c2が閉じ、第2分岐部11からの冷媒が流量制御装置4c2を経て利用側熱交換器5c2に流入するように制御される。つまり、図10(b)に示すように、利用側熱交換器5c2は、冷媒回路において熱源側熱交換器3及び熱媒体間熱交換器30と直列に配置される。
Note that in the heating operation of the
(運転条件No.5について;暖房運転)
上記表1のNo.5の運転条件は、外部熱源温度tが熱媒体間熱交換器30d1の凍結閾値温度fよりも低い場合である。上記表1のNo.5の運転条件における冷凍サイクル装置100は、熱媒体間熱交換器30を使用しない従来どおりの暖房運転も可能である。このとき、第2流路切替装置10cは、低圧側電磁弁8d1及び高圧側電磁弁9d1が閉じられており、第3流路切替装置2bは、熱源側熱交換器3と第1流路切替装置2aとを接続するように切り替えられており、熱媒体変換機D1には冷媒が流動しないように制御されている。このように、冷凍サイクル装置100は、外部熱源温度tが熱媒体間熱交換器30d1の凍結閾値温度fよりも低い場合には、熱媒体間熱交換器30d1を使用せず保護することもできる。
(Operation condition No. 5: heating operation)
The operating condition of No. 5 in Table 1 is a case where the external heat source temperature t is lower than the freezing threshold temperature f of the intermediate heat exchanger 30d1. The
(運転条件No.6について;デフロスト運転)
図11は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100がデフロスト運転している場合の冷媒の流れの説明図である。図11は、上記表1のNo.6の運転条件における冷凍サイクル装置100の状態を示している。No.6の運転条件は、利用側ユニットC1及びC2の暖房運転を継続しつつ、熱源側熱交換器3にホットガスを流し除霜を行うものである。なお、No.6の運転条件は、外部熱源温度tが熱媒体間熱交換器30d1の凍結閾値温度fよりも高い場合である。圧縮機1から吐出された高温高圧のガス状冷媒は、第1流路切替装置2aから第3流路切替装置2bを経て直接的に熱源側熱交換器3に流入することにより除霜を行う。熱源側熱交換器3を出た冷媒は、利用側ユニットC1及びC2に送られ、室内空気などを加熱しながら冷却され、凝縮される。利用側ユニットC2及びC2を流出した冷媒は、第2分岐部11で合流し、熱媒体変換機D1に流入する。熱媒体変換機D1では、外部熱源E1の熱を利用して冷媒を蒸発させる。蒸発した冷媒は、低圧側配管6を経て熱源機Aに戻り、第1流路切替装置2aからアキュムレータ29を経て圧縮機1に吸入される。
(Regarding operating condition No. 6: Defrost operation)
FIG. 11 is an explanatory diagram of the flow of the refrigerant when the
(図11の冷凍サイクル装置100の作用)
図12は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100のデフロスト運転時のモリエル線図である。図12に示すデフロスト運転時においてはデフロストを行う熱源側熱交換器3及び暖房運転している利用側熱交換器5が凝縮器として機能し、熱媒体間熱交換器30が蒸発器として機能する。なお、図12に示す利用側熱交換器5は、複数でも良いし単数でもよい。熱媒体間熱交換器30は、熱源側熱交換器3及び利用側ユニットC1及びC2の後に冷媒が流入するように接続されており、冷媒を加熱させる。これにより、冷凍サイクル装置100は、外部熱源E1を使用することによって、暖房運転を継続させつつ、熱源側熱交換器3の除霜運転を行うことができる。
(Function of the
Fig. 12 is a Mollier diagram of the
(運転条件No.7について;デフロスト運転)
図13は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100がデフロスト運転している場合の冷媒の流れの説明図である。図13は、上記表1のNo.7の運転条件における冷凍サイクル装置100の状態を示している。No.7の運転条件は、外部熱源温度tが熱媒体間熱交換器30d1の凍結閾値温度fよりも低い場合であり、利用側ユニットC1及びC2の暖房運転を停止した状態で、熱源側熱交換器3にホットガスを流し除霜を行うものである。圧縮機1から吐出された高温高圧のガス状冷媒は、第1流路切替装置2aから第3流路切替装置2bを経て直接的に熱源側熱交換器3に流入することにより除霜を行う。熱源側熱交換器3を出た冷媒は、気液分離装置12から第2分岐部11を経て熱媒体変換機D1に流入し、蒸発される。熱媒体変換機D1を流出した冷媒は、低圧側配管6を経て熱源機Aに戻り、第1流路切替装置2aからアキュムレータ29を経て圧縮機1に吸入される。
(Regarding operating condition No. 7: Defrost operation)
Fig. 13 is an explanatory diagram of the flow of the refrigerant when the
(図13の冷凍サイクル装置100の作用)
図14は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100のデフロスト運転時のモリエル線図を示している。図14に示すデフロスト運転時においてはデフロストを行う熱源側熱交換器3のみが凝縮器として機能し、熱媒体間熱交換器30が蒸発器として機能する。熱媒体間熱交換器30は、熱源側熱交換器3の後に冷媒が流入するように接続されており、冷媒を加熱させる。冷凍サイクル装置100は、外部熱源E1を蒸発器として使用することによって、熱源側熱交換器3の除霜運転を短時間で行うことができる。
(Operation of the
Fig. 14 shows a Mollier diagram during defrost operation of the
なお、表1のNo.8は外部熱源温度tが熱媒体間熱交換器30d1の凍結閾値温度fよりも低い場合であり、この場合は、熱媒体間熱交換器30d1に冷媒を流さず、圧縮機1のみによりデフロスト運転を行う。
No. 8 in Table 1 is a case where the external heat source temperature t is lower than the freezing threshold temperature f of the heat exchanger 30d1. In this case, no refrigerant flows through the heat exchanger 30d1, and defrost operation is performed only by the
以上のように、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100は、外部熱源Eを利用した熱媒体変換機D1を熱源側熱交換器3を補助又は補完するように使用でき、さらに熱媒体変換機D1を熱源側熱交換器3に対し上流側又は下流側に適宜接続できるように構成されている。これにより、冷凍サイクル装置100は、外部熱源E1の温度に応じて熱媒体変換機D1を適宜使い分けることができ、より効率的に熱媒体変換機D1を補助熱源として使用できる。
As described above, the
実施の形態2.
実施の形態2に係る冷凍サイクル装置200は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100に複数の熱媒体変換機D1、D2を設けた場合である。以下、実施の形態2が実施の形態1と異なる点を中心に説明する。
Embodiment 2.
A
図15は、実施の形態2に係る冷凍サイクル装置200を示す回路図の一例である。冷凍サイクル装置200は、実施の形態1に対し熱媒体変換機D2が追加されている。熱媒体変換機D2は、熱媒体変換機D1と同様に中継機Bに対し接続され、さらに熱源機Aにも直接接続されている。
FIG. 15 is an example of a circuit diagram showing a
熱源機Aと熱媒体変換機D1及びD2とは外部熱源回路90を介して接続されている。外部熱源回路90は、熱源機Aの第3流路切替装置2bから延びる配管91、92が分岐し、熱媒体変換機D1及びD2のそれぞれに接続されている。配管91は、第2接続配管41d1、41d2に接続されており、配管92は、第1接続配管40d1、40d2のそれぞれに接続されている。配管91は、分岐された配管に開閉弁94d1、94d2がそれぞれ設けられており、熱媒体間熱交換器30d1及び30d2に熱源機Aからの冷媒を流通させるか否かを選択することができる。
The heat source unit A and the heat medium converters D1 and D2 are connected via an external
実施の形態2に係る冷凍サイクル装置200においては、2つの熱媒体変換機D1、D2を同じように使用することもできるし、一方は熱源機Aから直接的に冷媒を流入させ、他方は中継機Bを介して冷媒を流入させることができる。冷凍サイクル装置200は、2つの温度の異なる外部熱源E1及びE2を利用する場合に、外部熱源温度tと外気温度T又は凍結閾値温度fとの関係に応じて熱媒体変換機D1、D2を使い分けることができる。これにより、熱媒体変換機D1、D2は、環境に応じて効率よく熱源側熱交換器3の凝縮器又は蒸発器としての能力を補助、補完できる。なお、実施の形態2において、熱媒体変換機Dは、冷凍サイクル装置200に2台接続されているが、更に多く設置されていても良い。
In the
図15に示す様に、熱媒体変換機Dは、中継機Bに並列に複数設置できるため、複数の外部熱源Eを冷凍サイクル装置200に利用できる。例えば、冷凍サイクル装置200が冷房運転又は冷房主体運転を行う場合、熱源側熱交換器3は凝縮器として機能し、上記の井水を外部熱源E1として使用した熱媒体変換機D1も凝縮器として機能させることにより、冷房運転又は冷房主体運転時の熱源側熱交換器3の能力を熱媒体変換機D1により補うことができる。また、例えば冷凍サイクル装置100が暖房運転又は暖房主体運転を行う場合、熱源側熱交換器3は蒸発器として機能し、上記の太陽光を外部熱源E2として使用した熱媒体変換機D2も蒸発器として機能させることにより、暖房運転又は暖房主体運転時の熱源側熱交換器3の能力を熱媒体変換機D2により補うことができる。
As shown in FIG. 15, since a plurality of heat medium converters D can be installed in parallel on the relay unit B, a plurality of external heat sources E can be used for the
実施の形態2に係る冷凍サイクル装置200は、第2流路切替装置10cにより熱源機Aと利用側ユニットCとの接続を切り替えることにより、複数の利用側ユニットCの運転状態を冷房、暖房及び湯沸かし運転から適宜選択し、冷暖同時運転を可能としている。これと共に、冷凍サイクル装置200は、第2流路切替装置10cにより複数の熱媒体変換機Dとの接続状態を切り替えることにより、利用する外部熱源Eを適宜切り替えて熱源側熱交換器3の補助または熱源側熱交換器3の代替として使用できる。
The
以上のように、本開示の実施の形態1及び2について説明したが、実施の形態1及び2は、冷凍サイクル装置100及び200の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることもできる。また冷凍サイクル装置100及び200は、本開示の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略変更することもできる。要するに、冷凍サイクル装置100及び200は、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更及び応用のバリエーションの範囲を含むものである。
As described above, the first and second embodiments of the present disclosure have been described. However, the first and second embodiments are merely examples of the
1 圧縮機、2 熱源側流路切替装置、2a 第1流路切替装置、2b 第3流路切替装置、3 熱源側熱交換器、3m 室外流量制御装置、3t 温度センサ、4 流量制御装置、4c1 (第1)流量制御装置、4c2 (第1)流量制御装置、4d1 (第2)流量制御装置、5 利用側熱交換器、5c1 利用側熱交換器、5c2 利用側熱交換器、5m 流量制御装置、6 低圧側配管、7 高圧側配管、8 低圧側電磁弁、8c1 低圧側電磁弁、8c2 低圧側電磁弁、8d1 低圧側電磁弁、9 高圧側電磁弁、9c1 高圧側電磁弁、9c2 高圧側電磁弁、9d1 高圧側電磁弁、10 第1分岐部、10a 高圧側分岐部、10b 低圧側分岐部、10c 第2流路切替装置、11 第2分岐部、12 気液分離装置、13 第3の流量制御装置、14 第4の流量制御装置、14a 第1バイパス配管、14b 第2バイパス配管、15 第4の流量制御装置、16 第2熱交換器、17 第1熱交換器、18 逆止弁、19 逆止弁、20 逆止弁、21 逆止弁、22 第1の流量制御装置、25 バイパス配管、26 第2の流量制御装置、27 第1の配管、29 アキュムレータ、30 熱媒体間熱交換器、30d1 熱媒体間熱交換器、30d2 熱媒体間熱交換器、31 ポンプ、32 外部熱源温度センサ、33 外部熱源温度センサ、34 熱媒体循環回路、40 第1接続配管、40c1 第1接続配管、40c2 第1接続配管、40d1 第1接続配管、40d2 第1接続配管、41 第2接続配管、41c1 第2接続配管、41c2 第2接続配管、41d1 第2接続配管、41d2 第2接続配管、50 制御装置、50a メモリ、51 吐出圧力計、52 吸入圧力計、53 中圧圧力計、54 温度計、60a 第1接続配管、60b 第2接続配管、90 外部熱源回路、91 配管、92 配管、93 開閉弁、94d1 開閉弁、94d2 開閉弁、100 冷凍サイクル装置、200 冷凍サイクル装置、A 熱源機、B 中継機、C 利用側ユニット、C1 利用側ユニット、C2 利用側ユニット、C3 利用側ユニット、D 熱媒体変換機、D1 熱媒体変換機、D12 熱媒体変換機、D2 熱媒体変換機、E 外部熱源、E1 外部熱源、E2 外部熱源、F 外部熱交換器。 1 compressor, 2 heat source side flow switching device, 2a first flow switching device, 2b third flow switching device, 3 heat source side heat exchanger, 3m outdoor flow control device, 3t temperature sensor, 4 flow control device, 4c1 (first) flow control device, 4c2 (first) flow control device, 4d1 (second) flow control device, 5 utilization side heat exchanger, 5c1 utilization side heat exchanger, 5c2 utilization side heat exchanger, 5m flow control device, 6 low pressure side piping, 7 high pressure side piping, 8 low pressure side solenoid valve, 8c1 low pressure side solenoid valve, 8c2 low pressure side solenoid valve, 8d1 low pressure side solenoid valve, 9 high pressure side solenoid valve, 9c1 High pressure side solenoid valve, 9c2 high pressure side solenoid valve, 9d1 high pressure side solenoid valve, 10 first branch, 10a high pressure side branch, 10b low pressure side branch, 10c second flow path switching device, 11 second branch, 12 gas-liquid separation device, 13 third flow control device, 14 fourth flow control device, 14a first bypass piping, 14b second bypass piping, 15 fourth flow control device, 16 second heat exchanger, 17 first heat exchanger, 18 check valve, 19 check valve, 20 check valve, 21 check valve, 22 first flow control device, 25 bypass piping, 26 second flow control device, 27 second 1 pipe, 29 accumulator, 30 intermediate heat exchanger, 30d1 intermediate heat exchanger, 30d2 intermediate heat exchanger, 31 pump, 32 external heat source temperature sensor, 33 external heat source temperature sensor, 34 heat medium circulation circuit, 40 first connection pipe, 40c1 first connection pipe, 40c2 first connection pipe, 40d1 first connection pipe, 40d2 first connection pipe, 41 second connection pipe, 41c1 second connection pipe, 41c2 second connection pipe, 41d1 second connection pipe, 41d2 second connection pipe, 50 control device, 50a memory, 51 discharge pressure gauge, 52 Suction pressure gauge, 53 medium pressure gauge, 54 thermometer, 60a first connection pipe, 60b second connection pipe, 90 external heat source circuit, 91 pipe, 92 pipe, 93 on-off valve, 94d1 on-off valve, 94d2 on-off valve, 100 refrigeration cycle device, 200 refrigeration cycle device, A heat source device, B relay device, C user unit, C1 user unit, C2 user unit, C3 user unit, D heat medium converter, D1 heat medium converter, D12 heat medium converter, D2 heat medium converter, E external heat source, E1 external heat source, E2 external heat source, F external heat exchanger.
Claims (6)
前記熱源機から前記冷媒が流出する高圧側配管と、
前記熱源機へ前記冷媒が流出入する低圧側配管と、
前記高圧側配管及び前記低圧側配管に接続され、利用側熱交換器及び前記利用側熱交換器に流れる前記冷媒の流量を制御する第1流量制御装置を有する利用側ユニットと、
外部熱源からの熱を運ぶ熱媒体と前記冷媒とを熱交換する熱媒体間熱交換器及び前記熱媒体間熱交換器に流れる前記冷媒の流量を制御する第2流量制御装置を有する熱媒体変換機と、
前記高圧側配管及び前記低圧側配管のそれぞれを前記利用側ユニットに分岐し、前記利用側ユニットから延びる第1接続配管に接続された第1分岐部と、
前記第1流量制御装置から延びる第2接続配管と接続された第2分岐部と、
前記第1分岐部及び前記第2分岐部を経ずに前記熱源機と前記熱媒体変換機との間に前記冷媒を循環させる外部熱源回路と、を備え、
前記第1分岐部は、
前記第1接続配管と前記高圧側配管又は前記低圧側配管との接続を切り替える第2流路切替装置を備え、
前記第1流路切替装置は、
前記熱源側熱交換器が凝縮器として機能する場合に、前記圧縮機の吐出側から前記熱源側熱交換器を経て前記高圧側配管に前記冷媒が流れるように接続し、かつ前記低圧側配管から前記圧縮機の吸入側に前記冷媒が流れるように接続し、
前記熱源側熱交換器が蒸発器として機能する場合に、前記圧縮機の吐出側から前記高圧側配管に前記冷媒が流れるように接続し、かつ前記低圧側配管から前記熱源側熱交換器を経て前記圧縮機の吸入側に前記冷媒が流れる様に接続するように構成され、
前記外部熱源回路は、
前記圧縮機の吐出側又は吸入側と前記熱源側熱交換器との間に前記熱媒体間熱交換器を介して前記冷媒を流動できるように構成されている、
冷凍サイクル装置。 A heat source unit including a compressor that compresses a refrigerant, a heat source side heat exchanger, and a first flow path switching device that switches a flow path of the refrigerant;
A high-pressure side pipe through which the refrigerant flows out from the heat source unit;
A low-pressure side pipe through which the refrigerant flows in and out of the heat source unit;
a utilization side unit connected to the high pressure side pipe and the low pressure side pipe, the utilization side unit including a first flow control device for controlling a flow rate of the refrigerant flowing through the utilization side heat exchanger;
a heat medium converter including an intermediate heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and a heat medium carrying heat from an external heat source, and a second flow rate control device for controlling a flow rate of the refrigerant flowing through the intermediate heat exchanger;
a first branching section that branches each of the high pressure side pipe and the low pressure side pipe to the utilization side unit and is connected to a first connection pipe extending from the utilization side unit;
a second branch portion connected to a second connection pipe extending from the first flow control device;
an external heat source circuit that circulates the refrigerant between the heat source unit and the heat medium converter without passing through the first branch portion and the second branch portion;
The first branch portion is
A second flow path switching device is provided to switch a connection between the first connection pipe and the high pressure side pipe or the low pressure side pipe,
The first flow path switching device is
When the heat source side heat exchanger functions as a condenser, the refrigerant is connected so as to flow from the discharge side of the compressor through the heat source side heat exchanger to the high pressure side pipe, and the refrigerant is connected so as to flow from the low pressure side pipe to the suction side of the compressor,
When the heat source side heat exchanger functions as an evaporator, the refrigerant is connected to flow from the discharge side of the compressor to the high pressure side pipe, and the refrigerant is connected to flow from the low pressure side pipe to the suction side of the compressor via the heat source side heat exchanger,
The external heat source circuit includes:
The refrigerant is configured to flow between the discharge side or the suction side of the compressor and the heat source side heat exchanger via the heat medium heat exchanger.
Refrigeration cycle equipment.
前記第1分岐部に接続される第1接続配管と、
前記第2流量制御装置から延び、前記第2分岐部に接続される前記第2接続配管と、を更に備え、
前記第2流路切替装置は、
前記熱源側熱交換器が凝縮器として機能する場合に前記熱媒体間熱交換器が補助凝縮器として機能することが可能なように、前記熱源側熱交換器が蒸発器として機能する場合には前記熱媒体間熱交換器が補助蒸発器として機能することが可能なように構成されている、
請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 The heat transfer medium converter comprises:
A first connection pipe connected to the first branch portion;
The second connection pipe extends from the second flow control device and is connected to the second branch portion,
The second flow path switching device is
The heat medium-to-heat medium heat exchanger is configured to function as an auxiliary condenser when the heat source-side heat exchanger functions as a condenser, and the heat medium-to-heat medium heat exchanger is configured to function as an auxiliary evaporator when the heat source-side heat exchanger functions as an evaporator.
The refrigeration cycle device according to claim 1.
前記第1流路切替装置と前記熱源側熱交換器との間に接続された第3流路切替装置を更に備え、
前記第3流路切替装置は、
前記外部熱源回路に接続され、前記圧縮機と前記熱源側熱交換器との間を流れる前記冷媒を、前記熱媒体熱交換器に流動させるように切替えることができる、
請求項1又は2に記載の冷凍サイクル装置。 The heat source machine is
Further comprising a third flow path switching device connected between the first flow path switching device and the heat source side heat exchanger,
The third flow path switching device is
The refrigerant is connected to the external heat source circuit and flows between the compressor and the heat source side heat exchanger, and the refrigerant is switched to flow to the heat medium heat exchanger.
The refrigeration cycle device according to claim 1 or 2.
前記制御装置は、
冷房運転時に外気温度Tと外部熱源温度tとの関係がt>Tの場合、又は暖房運転時に前記熱媒体間熱交換器の凍結閾値温度fと前記外部熱源温度tとの関係がt>fの場合に、
前記外部熱源回路に前記冷媒を流動させるように前記第3流路切替装置を制御し、
前記第1分岐部と前記熱媒体変換機との間の前記冷媒の流動を停止するように前記第2流路切替装置を制御する、
請求項3に記載の冷凍サイクル装置。 A control device is provided to control the first flow path switching device, the second flow path switching device, and the third flow path switching device.
The control device includes:
When the relationship between the outdoor air temperature T and the external heat source temperature t is t>T during cooling operation, or when the relationship between the freezing threshold temperature f of the heat medium heat exchanger and the external heat source temperature t is t>f during heating operation,
controlling the third flow path switching device to cause the refrigerant to flow through the external heat source circuit;
controlling the second flow switching device to stop the flow of the refrigerant between the first branch portion and the heat medium relay unit;
The refrigeration cycle device according to claim 3.
前記制御装置は、
冷房運転時に外気温度Tと外部熱源温度tとの関係がt<Tの場合、又は暖房運転時に前記熱媒体間熱交換器の凍結閾値温度fと前記外部熱源温度tとの関係がt<fの場合に、
前記外部熱源回路に前記冷媒を流動させないように前記第3流路切替装置を制御し、
前記第1分岐部と前記熱媒体変換機との間に前記冷媒の流動させるように前記第2流路切替装置を制御する、
請求項3又は4に記載の冷凍サイクル装置。 A control device is provided to control the first flow path switching device, the second flow path switching device, and the third flow path switching device.
The control device includes:
When the relationship between the outdoor air temperature T and the external heat source temperature t is t<T during cooling operation, or when the relationship between the freezing threshold temperature f of the heat medium heat exchanger and the external heat source temperature t is t<f during heating operation,
controlling the third flow switching device so as not to cause the refrigerant to flow through the external heat source circuit;
controlling the second flow switching device so as to cause the refrigerant to flow between the first branch portion and the heat medium relay unit;
The refrigeration cycle device according to claim 3 or 4.
前記制御装置は、
前記外部熱源回路に前記冷媒を流動させないように前記第3流路切替装置を制御し、
前記第1分岐部と前記熱媒体変換機との間に前記冷媒の流動を停止するように前記第2流路切替装置を制御する、
請求項3~5の何れか1項に記載の冷凍サイクル装置。 A control device is provided to control the first flow path switching device, the second flow path switching device, and the third flow path switching device.
The control device includes:
controlling the third flow switching device so as not to cause the refrigerant to flow through the external heat source circuit;
controlling the second flow switching device to stop the flow of the refrigerant between the first branch portion and the heat medium relay unit;
The refrigeration cycle device according to any one of claims 3 to 5.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 23940578 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2025525447 Country of ref document: JP |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
