JP2006207928A - Refrigeration air conditioning system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばビル用空調などに適用される大規模な冷凍空調システムに係り、特に可燃性冷媒と消火性冷媒を使用するシステムに関する。 The present invention relates to a large-scale refrigeration air conditioning system applied to, for example, a building air conditioning system, and more particularly to a system using a combustible refrigerant and a fire extinguishing refrigerant.
従来の冷凍空調システムにおいては、地球環境問題としてオゾン層破壊の抑制に寄与する冷媒を使用してきたが、地球温暖化を抑制するには至っていない。このような地球温暖化を抑制する冷媒としては、自然冷媒である炭化水素系冷媒や二酸化炭素、あるいは、従来冷媒であるR22やR407Cと比べて地球温暖化係数の低いR32単一冷媒などがあげられる。そして、二酸化炭素と、この二酸化炭素と共沸性の高いプロパンなどの炭化水素系冷媒との混合冷媒を用いた冷凍空調システムも下記の特許文献1に知られている。
Conventional refrigeration and air conditioning systems have used refrigerants that contribute to the suppression of ozone depletion as a global environmental problem, but have not yet suppressed global warming. Examples of such refrigerants that suppress global warming include hydrocarbon refrigerants and carbon dioxide, which are natural refrigerants, and R32 single refrigerant, which has a lower global warming coefficient than conventional refrigerants R22 and R407C. It is done. A refrigerating and air-conditioning system using a mixed refrigerant of carbon dioxide and a hydrocarbon refrigerant such as propane having high azeotropy with carbon dioxide is also known in
ところで、炭化水素系冷媒やR32は可燃性である。また、自然冷媒の動作圧力は従来のR407CやR22と比べて非常に高い圧力となっている。そのために、電気部品を配置した冷媒使用製品機器の内部や、被空調対象である室内などで冷媒が漏洩した場合には、冷媒噴出の勢いが大きいために周囲に広がりやすい。このような可燃性冷媒や高圧動作冷媒を使用しているシステムにおいて、万一、周囲が火災などにより異常に高温にさらされた場合には、空気に触れた冷凍機油の発火、室内の酸素濃度の低下、火災の延焼などが発生するおそれがある。
また、複数の利用側(室内機側)熱交換器を有するシステムの場合、分岐した冷媒配管の途中に室内機があることから、一部の室内機が停止しているときや、冷媒配管分岐部分の形状によっては、一部の室内機の冷媒配管内に、圧縮機など駆動部品のための潤滑油(例えば冷凍機油)が滞留しやすい。また、凝縮圧力が冷媒臨界点を上回るような冷媒は冷房運転において凝縮器出口で常に二相冷媒となりやすい。そのため、複数の分岐配管があると、その冷媒分配が不均一になって一部の分岐回路に冷媒とともに潤滑油が滞留しやすくなる。更に、凝縮器出口から冷媒配管を通って複数の室内機への分岐部分に至ると、同様の偏流が発生しやすい。その場合は極度に冷媒流量が少ない分岐回路を生じるおそれがあり、その流量低下に伴う流速低下によって潤滑油の滞留も発生しやすくなる。そうした状況で冷媒が漏れた場合、同時に滞留している潤滑油も漏洩しやすくなるが、この潤滑油が可燃性の冷凍機油などである場合は、漏れたあとの発火につながる可能性も大きくなる。そして、動作圧力の高い自然冷媒を用いる場合は従来のR22やR407Cなどよりも噴出範囲が広くなるため、噴出して冷凍機油が発火源に触れる可能性が高くなる。
By the way, hydrocarbon refrigerant and R32 are combustible. In addition, the operating pressure of the natural refrigerant is very high compared to conventional R407C and R22. For this reason, when the refrigerant leaks inside the refrigerant-use product device in which the electric parts are arranged or in a room to be air-conditioned, the refrigerant is likely to spread to the surroundings due to the high momentum of the refrigerant jet. In a system using such flammable refrigerants or high-pressure operating refrigerants, if the surroundings are exposed to an abnormally high temperature due to a fire or the like, ignition of refrigerating machine oil exposed to air, indoor oxygen concentration There is a risk of fire deterioration and fire spread.
In addition, in the case of a system having a plurality of use side (indoor unit side) heat exchangers, there are indoor units in the middle of the branched refrigerant pipes. Depending on the shape of the part, lubricating oil (for example, refrigerating machine oil) for driving parts such as a compressor tends to stay in the refrigerant piping of some indoor units. In addition, a refrigerant whose condensing pressure exceeds the refrigerant critical point tends to always become a two-phase refrigerant at the outlet of the condenser during cooling operation. For this reason, if there are a plurality of branch pipes, the refrigerant distribution becomes non-uniform, and the lubricating oil tends to stay together with the refrigerant in some branch circuits. Furthermore, if a branch from the outlet of the condenser to the plurality of indoor units passes through the refrigerant pipe, the same drift is likely to occur. In such a case, there is a risk that a branch circuit having an extremely small refrigerant flow rate may be generated, and the retention of lubricating oil is likely to occur due to a decrease in flow velocity accompanying the decrease in flow rate. If the refrigerant leaks in such a situation, the lubricating oil staying at the same time is likely to leak, but if this lubricant is flammable refrigerating machine oil, etc., the possibility of ignition after the leakage increases. . And when using a natural refrigerant | coolant with a high operating pressure, since the ejection range becomes wider than conventional R22, R407C, etc., possibility that it will eject and refrigeration oil will contact an ignition source becomes high.
上述した従来技術の問題点を解決するために、本発明に係る冷凍空調システムは、互いに独立した複数の冷媒回路を有し、共用熱交換器を介して複数の冷媒回路間で熱の授受を行なうようにした冷凍空調システムにおいて、或る冷媒回路に可燃性冷媒を使用し、他の冷媒回路に消火性冷媒を使用したものである。 In order to solve the above-described problems of the prior art, a refrigerating and air-conditioning system according to the present invention has a plurality of refrigerant circuits independent from each other, and transfers heat between the plurality of refrigerant circuits via a common heat exchanger. In the refrigerating and air-conditioning system to be performed, a flammable refrigerant is used in one refrigerant circuit, and a fire extinguishing refrigerant is used in another refrigerant circuit.
また、互いに独立した2つの冷媒回路を有し、共用熱交換器を介して2つの冷媒回路間で熱の授受を行ない、一方の冷媒回路で熱源機を構成し、他方の冷凍回路の利用側熱交換器を室内に配置した冷凍空調システムにおいて、熱源機側の冷媒回路に可燃性冷媒を使用し、室内側の冷媒回路に消火性冷媒を使用したものである。 Moreover, it has two refrigerant circuits independent from each other, exchanges heat between the two refrigerant circuits via a common heat exchanger, and constitutes a heat source unit with one refrigerant circuit, and uses the other refrigeration circuit In a refrigeration and air conditioning system in which a heat exchanger is arranged indoors, a combustible refrigerant is used for the refrigerant circuit on the heat source unit side, and an extinguishing refrigerant is used for the refrigerant circuit on the indoor side.
そして、互いに独立した複数の冷媒回路を有し、各冷媒回路の利用側熱交換器を共用室内機内に配備した冷凍空調システムにおいて、或る冷媒回路に可燃性冷媒を使用し、他の冷媒回路に消火性冷媒を使用したものである。 And in the refrigerating and air-conditioning system having a plurality of refrigerant circuits independent from each other, and using the use side heat exchanger of each refrigerant circuit in the common indoor unit, a combustible refrigerant is used for a certain refrigerant circuit, and other refrigerant circuits It uses fire extinguishing refrigerant.
更に、消火性冷媒を含む冷媒を冷媒回路に使用し、冷媒回路に当該冷媒回路内の冷媒を外部へ放出する冷媒放出手段を設けたものである。 Further, a refrigerant containing a fire extinguishing refrigerant is used in the refrigerant circuit, and the refrigerant circuit is provided with refrigerant discharge means for releasing the refrigerant in the refrigerant circuit to the outside.
また、前記構成において、消火性冷媒を含む冷媒を使用する冷媒回路に、当該冷媒回路内へ空気を注入する空気注入手段を設け、冷媒回路内の冷媒が冷媒放出手段により外部へ放出されたときに、空気注入手段により冷媒回路内に空気を注入するように構成したものである。 Further, in the above configuration, when a refrigerant circuit using a refrigerant containing a fire extinguishing refrigerant is provided with air injection means for injecting air into the refrigerant circuit, and the refrigerant in the refrigerant circuit is released to the outside by the refrigerant discharge means In addition, air is injected into the refrigerant circuit by the air injection means.
そして、圧縮機、熱源機側熱交換器、第1絞り装置、第1利用側熱交換器を順次環状に接続して冷媒回路を形成し、熱源機側熱交換器と第1絞り装置の間の冷媒回路と、第1利用側熱交換器と圧縮機の間の冷媒回路とをつなぐ分岐回路を設け、分岐回路に第2絞り装置および第2利用側熱交換器を設け、圧縮機に貯留されていた可燃性の潤滑油がシステム運転時に冷媒回路および分岐回路を循環するようになっている冷凍空調システムにおいて、冷媒回路および分岐回路に使用される冷媒が、冷媒回路および分岐回路の高圧圧力条件下で超臨界状態となる自然冷媒であり、かつ、消火性冷媒であるものである。
尚、この発明は互いに独立した3以上の冷媒回路を有する冷凍空調システムも含むが、或る冷媒回路の利用側熱交換器を第1利用側熱交換器とすると、残り2以上の冷媒回路の利用側熱交換器はいずれも第2利用側熱交換器と称するものとする。
Then, the compressor, the heat source device side heat exchanger, the first expansion device, and the first usage side heat exchanger are sequentially connected in an annular manner to form a refrigerant circuit, and between the heat source device side heat exchanger and the first expansion device. Is provided with a branch circuit connecting the refrigerant circuit between the first use side heat exchanger and the compressor, and the branch circuit is provided with a second expansion device and a second use side heat exchanger, and stored in the compressor. In the refrigerating and air conditioning system in which the combustible lubricating oil that has been circulated in the refrigerant circuit and the branch circuit during system operation, the refrigerant used in the refrigerant circuit and the branch circuit is the high pressure of the refrigerant circuit and the branch circuit. It is a natural refrigerant that becomes a supercritical state under the conditions, and is a fire extinguishing refrigerant.
The present invention also includes a refrigeration and air conditioning system having three or more refrigerant circuits independent from each other. However, if the use side heat exchanger of a certain refrigerant circuit is the first use side heat exchanger, the remaining two or more refrigerant circuits are used. All the use side heat exchangers shall be referred to as second use side heat exchangers.
更に、可燃性冷媒を使用する冷媒回路に、当該冷媒回路内へ消火性冷媒を注入する消火性冷媒注入手段を設け、消火性冷媒注入手段により冷媒回路内に注入した消火性冷媒と、可燃性冷媒とを併用するものである。 Further, the refrigerant circuit using the flammable refrigerant is provided with a fire extinguishing refrigerant injection means for injecting the fire extinguishing refrigerant into the refrigerant circuit, the fire extinguishing refrigerant injected into the refrigerant circuit by the fire extinguishing refrigerant injection means, and a flammable A refrigerant is used in combination.
また、前記した各構成において、消火性冷媒が二酸化炭素であるものである。 Moreover, in each above-mentioned structure, a fire extinguishing refrigerant | coolant is a carbon dioxide.
本発明の冷凍空調システムによれば、互いに独立した複数の冷媒回路のうち、或る冷媒回路に可燃性冷媒を使用するとともに他の冷媒回路に消火性冷媒を使用したことにより、火花を発する電気機械部品が多く存在する設置エリアや、利用者が居住する室内に、消火性冷媒使用の冷媒回路を配置できるといったように、安全性を考慮した配置の自由度が高くなる。また、冷媒回路間の熱授受を行なう共用熱交換器において、または、複数の冷媒回路の利用側熱交換器を同時に内蔵した共用室内機において、万一、可燃性冷媒の漏れが発生した場合、消火性冷媒も同時に漏れる可能性が高いことから、発火の防止や延焼の抑制に寄与する。 According to the refrigerating and air-conditioning system of the present invention, among a plurality of independent refrigerant circuits, the use of a flammable refrigerant in a certain refrigerant circuit and the use of a fire extinguishing refrigerant in another refrigerant circuit make it possible to generate electricity. The degree of freedom of arrangement in consideration of safety is increased such that a refrigerant circuit using a fire extinguishing refrigerant can be arranged in an installation area where there are many mechanical parts or a room where a user lives. Also, in the case of a combustible refrigerant leak in a shared heat exchanger that transfers heat between refrigerant circuits, or in a shared indoor unit that simultaneously incorporates use side heat exchangers of a plurality of refrigerant circuits, Since the extinguishing refrigerant is likely to leak at the same time, it contributes to prevention of fire and suppression of fire spread.
また、熱源機側の冷媒回路に可燃性冷媒を使用するとともに室内側の冷媒回路に消火性冷媒を使用したことにより、室内で冷媒回路が破損して冷媒が洩れた場合でも冷媒に着火する危険性がない。寧ろ、室内の火事などに起因して冷媒が洩れた場合に、洩れた冷媒が消化剤の役割を果たし、延焼の抑制ひいては消火につなげることができる。 In addition, the use of a flammable refrigerant in the refrigerant circuit on the heat source unit and the use of an extinguishing refrigerant in the refrigerant circuit on the indoor side may cause the refrigerant to ignite even if the refrigerant circuit is damaged and the refrigerant leaks. There is no sex. On the contrary, when the refrigerant leaks due to an indoor fire or the like, the leaked refrigerant plays the role of a digestive agent, which can suppress the spread of fire and eventually lead to fire extinguishing.
そして、消火性冷媒を含む冷媒を使用する冷媒回路に、冷媒を周囲に放出する冷媒放出手段を設けたことで、周囲の温度が異常に上昇した場合など、冷媒の圧力が異常状態となる前に未然に圧力を低下させることができる。また、火災により周囲温度が上昇したような場合にも、放出された冷媒が消火剤として作用することから延焼を抑制できる。 In addition, before the refrigerant pressure becomes abnormal, such as when the ambient temperature rises abnormally by providing a refrigerant discharge means for releasing the refrigerant to the surroundings in the refrigerant circuit that uses the refrigerant containing the extinguishing refrigerant. The pressure can be reduced in advance. Even when the ambient temperature rises due to a fire, the spread of fire can be suppressed because the released refrigerant acts as a fire extinguishing agent.
更に、消火性冷媒を含む冷媒を放出したのちに、冷媒回路内に外部の空気を注入することで、注入された空気は冷媒回路内を搬送されて冷媒放出先の空間へ噴き出される。これにより、冷媒放出先の空間の酸素濃度が必要以上に低下することを防止できる。 Furthermore, after discharging the refrigerant containing the extinguishing refrigerant, the outside air is injected into the refrigerant circuit, so that the injected air is transported through the refrigerant circuit and jetted into the refrigerant discharge destination space. Thereby, it can prevent that the oxygen concentration of the space of a refrigerant | coolant discharge | release destination falls more than necessary.
複数の利用側熱交換器を有する冷凍空調システムでは、個々の利用側熱交換器は冷媒回路からそれぞれ冷媒配管で分岐した各分岐回路に存在することから、冷媒配管の位置や形状により分岐回路の冷媒配管内に可燃性の潤滑油が滞留することがある。このように滞留した潤滑油が冷媒配管から漏れた場合、同時に消火性冷媒も漏れるので、可燃性潤滑油からの発火を防ぐことが可能となる。 In a refrigeration and air conditioning system having a plurality of usage-side heat exchangers, each usage-side heat exchanger exists in each branch circuit branched from the refrigerant circuit by a refrigerant pipe. Flammable lubricating oil may stay in the refrigerant piping. When the accumulated lubricating oil leaks from the refrigerant pipe, the fire extinguishing refrigerant also leaks at the same time, so that ignition from the combustible lubricating oil can be prevented.
そして、炭化水素系冷媒などの可燃性冷媒と二酸化炭素などの消火性冷媒を併用することで、従来汎用のR407Cなどと比べて大幅に地球温暖化を抑制することが可能となる。 By using a combustible refrigerant such as a hydrocarbon-based refrigerant and a fire extinguishing refrigerant such as carbon dioxide in combination, global warming can be significantly suppressed as compared with conventional general-purpose R407C and the like.
更に、消火性冷媒として二酸化炭素を用いることで地球温暖化を抑制できる。また、冷媒回路における動作圧力はR32よりも二酸化炭素の方が高いので、消火性のある二酸化炭素の方が可燃性のあるR32よりも先に漏れる可能性が高く、延焼防止に効果的である。 Furthermore, global warming can be suppressed by using carbon dioxide as a fire extinguishing refrigerant. In addition, since the operating pressure in the refrigerant circuit is higher for carbon dioxide than for R32, the extinguishing carbon dioxide is more likely to leak before the flammable R32, which is effective in preventing the spread of fire. .
実施の形態1.
図1に本発明の一実施形態を示す。図1において、1は圧縮機、2は熱源機側熱交換器、3は絞り装置、4は共用熱交換器、5は熱源機、6は二次側冷媒ポンプ、7は二次側絞り装置、8は室内機側熱交換器、9は室内機である。
本実施形態では、圧縮機1、熱源機側熱交換器2、絞り装置3、共用熱交換器4を冷媒配管でつなげてなる一次側の第1冷媒回路で、熱源機5の要部が構成されている。また、二次側冷媒ポンプ6、二次側絞り装置7、室内機側熱交換器8、共用熱交換器4を冷媒配管でつなげてなる二次側の第2冷媒回路で、室内機9の要部が構成されている。
これら第1冷媒回路と第2冷媒回路は互いに独立した回路であり、共用熱交換器4を介して回路間の熱授受が行なわれるようになっている。そして、熱源機5側の第1冷媒回路には、地球温暖化係数(TEWI)がR22やR407Cよりも小さい炭化水素(プロパン:可燃性冷媒)が使用されている。一方、室内機9側の第2冷媒回路には、同じく地球温暖化係数(TEWI)がR22やR407Cよりも小さい二酸化炭素(消火性冷媒)が使用されている。図1中の矢印は冷媒の流れ方向を示し、室内機側を冷却する冷凍サイクルシステムとなっている。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a compressor, 2 is a heat source machine side heat exchanger, 3 is a throttle device, 4 is a common heat exchanger, 5 is a heat source machine, 6 is a secondary refrigerant pump, and 7 is a secondary side throttle device. , 8 are indoor unit side heat exchangers, and 9 is an indoor unit.
In the present embodiment, the main part of the
The first refrigerant circuit and the second refrigerant circuit are independent from each other, and heat is transferred between the circuits via the common heat exchanger 4. And the hydrocarbon (propane: flammable refrigerant | coolant) whose global warming potential (TEWI) is smaller than R22 or R407C is used for the 1st refrigerant circuit by the side of the
本実施形態の冷凍空調システムによれば、可燃性のあるプロパンが、万一、共用熱交換器4で漏れた場合、同じ共用熱交換器4を流れる二酸化炭素も同時に漏れる可能性が高い。そのため、消火性の二酸化炭素が漏れて可燃性のプロパンを希釈することから、プロパンの発火が防止されたり、例え発火して燃えたとしても周囲への延焼が抑制される。加えて、火花を発する電気機械部品が多く存在する設置エリアや、利用者が居住する室内に、消火性冷媒使用の冷媒回路を配置できるといったように、安全性を考慮した配置の自由度が高くなる。
そして、消火性冷媒として二酸化炭素を用いたことで二酸化炭素が回路内に封入使用されるために、地球温暖化を抑制できる。また、冷媒回路における動作圧力はR32よりも二酸化炭素の方が高いので、消火性のある二酸化炭素の方が可燃性のあるR32よりも先に漏れる可能性が高く、延焼防止により効果がある。
According to the refrigerating and air-conditioning system of this embodiment, in the event that flammable propane leaks in the shared heat exchanger 4, the carbon dioxide flowing through the same shared heat exchanger 4 is likely to leak at the same time. Therefore, fire extinguishing carbon dioxide leaks and dilutes combustible propane, so that propane is prevented from being ignited, or even if ignited and burned, the spread of fire to the surroundings is suppressed. In addition, there is a high degree of freedom in arrangement in consideration of safety such that a refrigerant circuit using a fire extinguishing refrigerant can be arranged in an installation area where there are many electromechanical parts that emit sparks or in a room where a user lives. Become.
And since carbon dioxide is enclosed and used in a circuit by using carbon dioxide as a fire extinguishing refrigerant | coolant, global warming can be suppressed. Further, since the operating pressure in the refrigerant circuit is higher in carbon dioxide than in R32, the extinguishing carbon dioxide is more likely to leak before the flammable R32, which is more effective in preventing the spread of fire.
尚、熱源機には火花を飛ばしやすいスイッチ類が多く配備されているので、第1冷媒回路に消火性冷媒を用い、第2冷媒回路に可燃性冷媒を用いたシステムも、本発明に含まれることは言うまでもない。また、互いに独立した3つ以上の冷媒回路を有し、共用熱交換器を介してこれら3つ以上の冷媒回路間で熱の授受を行なうようにしたものも本発明に含まれる。 In addition, since many switches that can easily spark are provided in the heat source machine, a system using a fire extinguishing refrigerant in the first refrigerant circuit and a combustible refrigerant in the second refrigerant circuit is also included in the present invention. Needless to say. Further, the present invention includes three or more refrigerant circuits that are independent from each other, and that transfers heat between these three or more refrigerant circuits via a common heat exchanger.
実施の形態2.
図2に本発明の一実施形態を示す。1a,1bは圧縮機、2a,2bは熱源機側熱交換器、3a,3bは絞り装置、5a,5bは熱源機、8a,8bは室内機側熱交換器、9Aは絞り装置3aと室内機側熱交換器8aおよび絞り装置3bと室内機側熱交換器8bを同じケーシング内に配備した共用室内機である。この実施形態では、圧縮機1a、熱源機側熱交換器2a、絞り装置3a、室内機側熱交換器8aを冷媒配管でつなげて第1冷媒回路が構成され、圧縮機1b、熱源機側熱交換器2b、絞り装置3b、室内機側熱交換器8bを冷媒配管でつなげて第2冷媒回路が構成されている。これら第1冷媒回路と第2冷媒回路は互いに独立している。この場合、熱源機5a側の第1冷媒回路に可燃性冷媒であるHFC32が使用され、熱源機5b側の第2冷媒回路に消火性の自然冷媒である二酸化炭素が使用されている。また、消火性冷媒が使われている熱源機5b側の冷媒回路において絞り装置3aの上流側に、冷媒放出手段10bが取り付けられている。この冷媒放出手段10bはいくつかの方式のものが考えられる。例えば、冷媒温度(飽和温度)が所定値に達した場合に自動的に溶融して冷媒を放出する可溶栓、もしくは、冷媒の温度、圧力、温度センサ17により検出された室内の温度、輻射熱のいずれかが所定値になった場合に制御装置18からの指令により自動的に開弁して冷媒を放出する制御弁、あるいは、外部の火災報知器、煙感知器、可燃性冷媒漏れ検知器などからの信号を制御装置18により受信し自動的に開弁して冷媒を放出する制御弁などが、冷媒放出手段として挙げられる。
FIG. 2 shows an embodiment of the present invention. 1a and 1b are compressors, 2a and 2b are heat source side heat exchangers, 3a and 3b are expansion devices, 5a and 5b are heat source units, 8a and 8b are indoor unit side heat exchangers, and 9A is an
このように、地球温暖化の影響が小さい複数種の冷媒を用い、一方を可燃性冷媒、他方を消火性冷媒とし、更に所定の条件になると消火性冷媒が自動的に冷媒回路から放出されるように構成することにより、周囲の温度が異常に上昇した場合など、冷媒の圧力が異常状態となる前に未然に圧力を低下させることができる。また、火災などにより周囲温度が上昇したような場合にも、放出した冷媒が消火剤として作用する。すなわち、可燃性冷媒が漏れた場合にも消火性冷媒の放出によって迅速に可燃性冷媒の着火や延焼防止が可能となるため、安全性に優れた冷凍空調システムを実現することができる。
尚、本実施形態では可燃性冷媒としてHFC32を例に挙げたが、これに替えて炭化水素系自然冷媒であるプロパンなどを用いた場合でも同様の作用効果を呈する。また、冷媒放出手段10bは共用室外機9Aに設置されているが、同様の冷媒放出手段10Aを熱源機5bにも取り付け、その冷媒放出手段10Aの冷媒放出先を熱源機5a内とすることにより、熱源機5a内の可燃性冷媒の漏れに対しても同様の作用効果を呈する。
In this way, a plurality of types of refrigerants that are less affected by global warming are used, one is a flammable refrigerant, the other is a fire extinguishing refrigerant, and the fire extinguishing refrigerant is automatically released from the refrigerant circuit under certain conditions. With such a configuration, the pressure can be reduced before the refrigerant pressure becomes abnormal, such as when the ambient temperature rises abnormally. Also, when the ambient temperature rises due to a fire or the like, the discharged refrigerant acts as a fire extinguisher. That is, even when the flammable refrigerant leaks, it is possible to quickly ignite the flammable refrigerant and prevent fire spread by releasing the fire-extinguishing refrigerant, and thus it is possible to realize a refrigeration and air conditioning system with excellent safety.
In the present embodiment, the HFC 32 is taken as an example of the combustible refrigerant, but similar effects can be obtained even when propane, which is a hydrocarbon-based natural refrigerant, is used instead. The refrigerant discharge means 10b is installed in the shared outdoor unit 9A, but the same refrigerant discharge means 10A is also attached to the heat source unit 5b, and the refrigerant discharge destination of the refrigerant discharge unit 10A is set in the heat source unit 5a. The same action and effect are exhibited against leakage of the combustible refrigerant in the heat source unit 5a.
実施の形態3.
図3に本発明の一実施形態を示す。図3において、1は圧縮機、2は熱源機側熱交換器、3は絞り装置、5は熱源機、8は室内機側熱交換器、9は室内機、10は冷媒回路内の冷媒を室内に放出する室内機側開閉弁(冷媒放出手段の例)、11は熱源機5周辺の空気を冷媒回路内に注入する熱源機側開閉弁(空気注入手段の例)である。尚、熱源機5と室内機9は冷媒配管を介して接続されている。
FIG. 3 shows an embodiment of the present invention. In FIG. 3, 1 is a compressor, 2 is a heat source side heat exchanger, 3 is a throttle device, 5 is a heat source unit, 8 is an indoor unit side heat exchanger, 9 is an indoor unit, and 10 is a refrigerant in the refrigerant circuit. An indoor unit side on-off valve (an example of a refrigerant discharge unit) that discharges indoors, and 11 is a heat source unit side on-off valve (an example of an air injection unit) that injects air around the
本実施形態では、冷媒として自然冷媒である二酸化炭素(消火性冷媒)を用いている。図3の冷凍空調システムは熱源機5と室内機9が冷媒配管で接続されるシステムであることから、設置自由度の高いシステムとなっている。そして、冷媒回路内には、圧縮機1から一部排出された圧縮機摺動部の潤滑油である冷凍機油が循環している。この実施形態で使用されている冷凍機油は可燃性油である。この場合、冷媒配管が長くなることで冷媒回路内に存在する冷凍機油も多くなるが、圧縮機1に残る冷凍機油が枯渇しないよう、予め冷凍機油は多目に封入されている。このため、万一、配管亀裂等により冷媒が漏れた場合、冷媒とともに冷凍機油が広く噴出する可能性がある。しかし、本システムでは消火性冷媒である二酸化炭素が用いられているので、漏洩部から冷凍機油とともに二酸化炭素も放出されるため、発火の恐れが殆どなくなる。
一方で、火災報知器20からの火災発生信号に連動して制御装置21が室内機側開閉弁10の弁を開くように構成しておくと、万一、室内で火災が発生した場合でも、消火性ガスである二酸化炭素が室内側に噴出される。これにより、火災の延焼を未然に防止することができる。同時に、冷媒の放出により冷媒回路内の圧力が低下したことを圧力センサ19が検知して、制御装置21が熱源機側開閉弁11を開放する。この場合、熱源機側開閉弁11は冷媒回路(例えば圧縮機1の吸入側)につながっているので、冷媒回路内の圧力が周囲の気圧(通常は大気圧)より下がったときに圧縮機1の駆動により周囲の空気を熱源機側開閉弁11から吸い込んで圧縮し、室内機9に向けて冷媒回路内を搬送する。室内機9では室内機側開閉弁10が開いているため、搬送された空気は冷媒放出先である室内へ噴出される。室内ではすでに消火性冷媒の放出により鎮火しており、そこに空気が供給されることから室内の酸素濃度が上昇し、必要以上に酸素濃度が低下することを防いで人の呼吸のための空気が確保される。よって、高圧冷媒を利用した冷凍サイクルにおいて、冷媒漏洩時に冷凍機油が広く飛散した場合に、万一、発火が生じても延焼を防止できる。尚、室内機9が複数台並列に接続されたマルチシステムにおいては、全ての室内機9に同様の室内機側開閉弁10を設け、必要に応じて選択的にその一つを開く動作をさせることも可能である。
In the present embodiment, carbon dioxide (extinguishing refrigerant), which is a natural refrigerant, is used as the refrigerant. The refrigeration and air conditioning system of FIG. 3 is a system in which the
On the other hand, if the
実施の形態4.
図4は本発明の一実施形態を示す。図4において、1は圧縮機、2は熱源機側熱交換器、3aは第2絞り装置、3bは第1絞り装置、5は熱源機、8aは第2室内機側(利用側)熱交換器、8bは第1室内機側(利用側)熱交換器、9aは第2室内機、9bは第1室内機、15は冷房用と暖房用の冷媒回路切替を行う四方弁、16は分岐回路である。尚、Aは2台の室内機9a,9bに対して冷媒が分岐する分岐部を示し、Bは2台の室内機9a,9bからの冷媒が合流する合流部を示している。
この実施形態では、圧縮機1、熱源機側熱交換器2、第1絞り装置3b、第1室内機側熱交換器8bを冷媒配管を介して順次環状に接続して冷媒回路が形成されている。また、分岐回路16は、熱源機側熱交換器2と第1絞り装置3bの間の冷媒回路と、第1室内機側熱交換器8bと圧縮機1の間の冷媒回路とをつないでおり、この分岐回路16に第2絞り装置3aおよび第2室内機側熱交換器8aが設けられている。この本実施形態では冷媒として二酸化炭素を使用し、圧縮機1の冷凍機油(潤滑油)として可燃性のエーテル油を使用している。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 4 shows an embodiment of the present invention. In FIG. 4, 1 is a compressor, 2 is a heat source side heat exchanger, 3a is a second expansion device, 3b is a first expansion device, 5 is a heat source unit, and 8a is a second indoor unit side (use side) heat exchange. 8b is a first indoor unit side (use side) heat exchanger, 9a is a second indoor unit, 9b is a first indoor unit, 15 is a four-way valve that switches between a cooling and a heating refrigerant circuit, and 16 is a branch. Circuit. In addition, A shows the branch part where a refrigerant branches with respect to the two
In this embodiment, a compressor circuit, a heat source unit
図4中の矢印は暖房運転時の冷媒の流れ方向を示している。圧縮機1から吐出された冷媒は臨界状態にあり、そのまま四方弁15を経由して分岐部Aに至り、分岐部Aで分岐して冷媒回路の第1室内機9bと分岐回路16の第2室内機9aで熱交換し、合流部Bで合流したあと、熱源機側熱交換器2を経由して圧縮機1に戻る。このとき、圧縮機1に貯留されていた冷凍機油は冷媒とともに一部が吐出され、分岐部Aおよび合流部Bを経て冷媒回路および分岐回路16を循環し、熱源機側熱交換器2を経て圧縮機1に戻る。
ここで、第2室内機9aが停止し第1室内機9bが運転している場合について考えると、例えば第2室内機9aにある第2絞り装置3aを全閉とする。これにより、冷媒は第1室内機9bに流れ、室内機9a,9bを個別に空調動作させることが可能となる。
こうした場合、分岐部Aから停止中の第2室内機9aに向かう分岐回路16および第2室内機側熱交換器8a内には以前に流れていた冷凍機油の一部が滞留している。また、当該部分には、流れはないが臨界圧力よりも高圧状態(いわゆる超臨界状態)の冷媒が存在している。かかる超臨界状態の冷媒は、狭い隙間に入り込みやすいガスの特性と、溶解し易い液の特性を併有しているため、冷凍機油に溶解しやすい。このため、冷媒配管や熱交換器内に滞留している冷凍機油の流動性が高くなる。かかる状況で、万一、停止中の第2室内機9aもしくは前後の分岐回路16で冷媒漏れが発生した場合、流動性の高くなった冷凍機油が吹き出しやすくなる。しかしながら、同時に消火性の二酸化炭素も漏れるので、冷凍機油の可燃性が抑制され、火災などの問題を最小限に食い止めることが可能となる。
一方で、圧縮機1は容量制御可能であり第1室内機9b側の負荷によってその冷媒流量を調整できるような場合に、冷媒流量が低下すると、流れのある第1室内機9b側であっても分岐部Aから第1室内機9bに至る冷媒回路で冷凍機油が滞留しやすくなる。しかしながら、消化性冷媒である二酸化炭素を有していることから、先述した停止中の第2室内機9aと同じような、冷媒漏洩に対する火災抑制効果を呈する。このように、複数の室内機9a,9bが個別運転可能で、かつ、圧縮機1が可変容量で冷媒流量が増減するシステムにおいて有用な機器を提供することができる。
The arrow in FIG. 4 has shown the flow direction of the refrigerant | coolant at the time of heating operation. The refrigerant discharged from the
Here, considering the case where the second
In such a case, a part of the refrigerating machine oil that has flown before stays in the
On the other hand, when the capacity of the
尚、この実施形態では、1台の圧縮機1を有する冷媒回路に対し、1つの分岐回路を並列に設けた例を示したが、2つ以上の分岐回路を前記の冷媒回路に並列接続したものも本発明に含まれる。その場合の分岐回路における室内機、絞り装置、室内機側熱交換器も、それぞれ、本発明の第2室内機、第2絞り装置、第2室内機側熱交換器と言うものとする。
In addition, in this embodiment, the example which provided one branch circuit in parallel with respect to the refrigerant circuit which has one
実施の形態5.
図5に本発明の一実施形態を示す。図5において、1は圧縮機、2は熱源機側熱交換器、3は絞り装置、5は熱源機、8は室内機側熱交換器、9は室内機、12は消火性冷媒である二酸化炭素が内部に充填された容器、13は冷媒回路の低圧圧力を検知する圧力センサ、14は容器12の二酸化炭素を冷媒回路に注入するための開閉弁(消火性冷媒注入手段の例)である。
FIG. 5 shows an embodiment of the present invention. In FIG. 5, 1 is a compressor, 2 is a heat source side heat exchanger, 3 is an expansion device, 5 is a heat source unit, 8 is an indoor unit side heat exchanger, 9 is an indoor unit, and 12 is a fire extinguishing refrigerant. A container filled with carbon, 13 is a pressure sensor for detecting the low pressure of the refrigerant circuit, and 14 is an on-off valve for injecting carbon dioxide in the
本実施形態において通常は、冷媒として可燃性冷媒であるプロパンを使用している。そのプロパンが外部に漏洩したことを検知した場合(例えば圧力センサ13が所定値以下の低圧圧力を検出した場合)に、制御装置22が開閉弁14を開き、消火性冷媒である二酸化炭素を容器12から冷媒回路に注入してプロパンと併用させる。このように、普段は単一冷媒による安定した運転を確保する一方、漏洩などの非常時には消火性冷媒を混入させることで、動作特性の異なる複数の冷媒による運転安定性の低下を生じながらも、火災防止を優先させた安全な装置が提供可能となる。また、上記のように、炭化水素系冷媒などの可燃性冷媒と二酸化炭素などの消火性冷媒を併用することで、従来汎用のR407Cなどと比べて大幅に地球温暖化を抑制することが可能となる。
尚、図5では容器12ならびに開閉弁14を熱源機5内部に設置しているが、これらを室内機9内部に設置しても同様の作用効果を呈する。尚、開閉弁14の作動は、例えば室内機9に設けた火災報知器23や熱源機5に設けた火災報知器24と連動させるなどの構成を採用してもよい。
In this embodiment, propane, which is a flammable refrigerant, is normally used as the refrigerant. When it is detected that the propane has leaked to the outside (for example, when the
In FIG. 5, the
本発明の活用例としては、大型ビルでかつ高層階で間仕切りが多く、消火活動に困難を来たす空間の空調システムとして極めて有効となる。 As an example of use of the present invention, it is extremely effective as an air conditioning system for a space which is a large building and has many partitions on a high floor, which makes it difficult for fire fighting activities.
1,1a,1b 圧縮機、2,2a,2b 熱源機側熱交換器、3,3a,3b 絞り装置、4 共用熱交換器、5,5a,5b 熱源機、6 二次側冷媒ポンプ、7 二次側絞り装置、8,8a,8b 室内機側熱交換器、9,9a,9b 室内機、9A 共用室内機、10 室内機側開閉弁、10b 冷媒放出手段、11 熱源機側開閉弁、12 容器、14 開閉弁、16 分岐回路、18 制御装置、21 制御装置、22 制御装置。 1, 1a, 1b Compressor, 2, 2a, 2b Heat source side heat exchanger, 3, 3a, 3b Expansion device, 4 Common heat exchanger, 5, 5a, 5b Heat source unit, 6 Secondary side refrigerant pump, 7 Secondary side expansion device, 8, 8a, 8b Indoor unit side heat exchanger, 9, 9a, 9b Indoor unit, 9A Shared indoor unit, 10 Indoor unit side on / off valve, 10b Refrigerant discharge means, 11 Heat source unit side on / off valve, 12 containers, 14 on-off valves, 16 branch circuits, 18 control devices, 21 control devices, 22 control devices.
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