JP2020201011A - 空調機 - Google Patents

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Takuo Yamada
拓郎 山田
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英二 熊倉
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Atsushi Yoshimi
敦史 吉見
岩田　育弘
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育弘 岩田
知厚 南田
Tomoatsu Minamida
知厚 南田
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Abstract

【課題】圧縮機から流出した冷凍機油を圧縮機に戻りやすくする。【解決手段】冷媒サイクルシステム１００は、第１冷媒を循環させる一次側サイクル２０と、第２冷媒を二次側サイクル４０と、第１冷媒と第２冷媒との間で熱交換を行わせるカスケード熱交換器３５と、を備える。一次側サイクル２０は、一次側連絡配管を有する。二次側サイクル４０は、第二次側連絡配管を有する。一次側連絡配管は、一次側ガス連絡配管２２及び一次側液連絡配管２１を有する。二次側連絡配管は、二次側ガス連絡配管４２及び二次側液連絡配管４１を有する。一次側ガス連絡配管２２の管径よりも二次側ガス連絡配管４２の管径の方が小さいか、又は、一次側液連絡配管２１の管径よりも二次側液連絡配管４１の管径の方が小さい。【選択図】図１

Description

カスケード熱交換器を有する冷媒サイクルシステム。
特許文献１（特開２０１４−７４５０８号公報）には、カスケード熱交換器を有する冷媒サイクルシステムが開示されている。カスケード熱交換器を導入することによって、冷媒サイクルシステムは、熱源熱交換器を含む一次側サイクルと、利用熱交換器を含む二次側サイクルを有する二元冷媒サイクルを構成する。
カスケード熱交換器を有しない単元冷媒サイクルと比較して、二元冷媒サイクルの二次側サイクルにおいては、冷媒の流速が遅くなる傾向にある。この場合、圧縮機から流出した冷凍機油が再び圧縮機に戻りにくくなる。
第１観点に係る冷媒サイクルシステムは、第１冷媒を循環させる蒸気圧縮式の一次側サイクルと、第２冷媒を循環させる蒸気圧縮式の二次側サイクルと、第１冷媒と第２冷媒との間で熱交換を行わせるカスケード熱交換器と、を備える。一次側サイクルは、第１冷媒に冷熱又は温熱を与えるための熱源熱交換器と、カスケード熱交換器及び熱源熱交換器を連絡する一次側連絡配管と、を有する。二次側サイクルは、第２冷媒がカスケード熱交換器から得る冷熱又は温熱を利用するための利用熱交換器と、カスケード熱交換器及び利用熱交換器を連絡する二次側連絡配管と、を有する。一次側連絡配管は、一次側ガス連絡配管及び一次側液連絡配管を有する。二次側連絡配管は、二次側ガス連絡配管及び二次側液連絡配管を有する。一次側ガス連絡配管の管径よりも二次側ガス連絡配管の管径の方が小さいか、又は、一次側液連絡配管の管径よりも二次側液連絡配管の管径の方が小さい。
この構成によれば、一次側サイクルにおける連絡配管の管径よりも、二次側サイクルにおける連絡配管の管径の方が小さい。したがって、二次側サイクルにおいて冷媒の流速を速めることができるので、圧縮機から流出した冷凍機油が圧縮機に戻りやすくなる。
第２観点に係る冷媒サイクルシステムは、第１観点に係る冷媒サイクルシステムにおいて、第２冷媒は二酸化炭素である。二次側サイクルの冷凍能力が４．５ｋＷ以上かつ５．６ｋＷ以下である。二次側ガス連絡配管の管径が７．９ｍｍ（５／１６インチ）である。
第３観点に係る冷媒サイクルシステムは、第１観点に係る冷媒サイクルシステムにおいて、第２冷媒は二酸化炭素である。二次側サイクルの冷凍能力が７．１ｋＷ以上かつ９．０ｋＷ以下である。二次側ガス連絡配管の管径が９．５ｍｍ（３／８インチ）である。
第４観点に係る冷媒サイクルシステムは、第１観点に係る冷媒サイクルシステムにおいて、第２冷媒は二酸化炭素である。二次側サイクルの冷凍能力が１６ｋＷ以上かつ２２．４ｋＷ以下である。二次側ガス連絡配管の管径が１２．７ｍｍ（１／２インチ）である。
第５観点に係る冷媒サイクルシステムは、第１観点に係る冷媒サイクルシステムにおいて、第２冷媒は二酸化炭素である。二次側サイクルの冷凍能力が５．６ｋＷ以上かつ８．０ｋＷ以下である。二次側液連絡配管の管径が４．８ｍｍ（３／１６インチ）である。
第６観点に係る冷媒サイクルシステムは、第１観点に係る冷媒サイクルシステムにおいて、第２冷媒は二酸化炭素である。二次側サイクルの冷凍能力が１１．２ｋＷ以上かつ１６ｋＷ以下である。二次側液連絡配管の管径が６．４ｍｍ（１／４インチ）である。
第７観点に係る冷媒サイクルシステムは、第１観点に係る冷媒サイクルシステムにおいて、第２冷媒は二酸化炭素である。二次側サイクルの冷凍能力が１６ｋＷ以上かつ２８ｋＷ以下である。二次側液連絡配管の管径が７．９ｍｍ（５／１６インチ）である。
第８観点に係る冷媒サイクルシステムは、第１観点に係る冷媒サイクルシステムにおいて、第２冷媒は二酸化炭素である。二次側サイクルの冷凍能力が３３．５ｋＷ以上かつ４５ｋＷ以下である。二次側液連絡配管の管径が９．５ｍｍ（３／８インチ）である。
第９観点に係る冷媒サイクルシステムは、第１観点に係る冷媒サイクルシステムにおいて、第２冷媒はＲ３２である。二次側サイクルの冷凍能力が１６ｋＷ以上かつ２２．４ｋＷ以下である。二次側ガス連絡配管の管径が１５．９ｍｍ（５／８インチ）である。
第１０観点に係る冷媒サイクルシステムは、第１観点に係る冷媒サイクルシステムにおいて、第２冷媒はＲ３２である。二次側サイクルの冷凍能力が２．８ｋＷ以上かつ３．６ｋＷ以下である。二次側液連絡配管の管径が４．８ｍｍ（３／１６インチ）である。
第１１観点に係る冷媒サイクルシステムは、第１観点に係る冷媒サイクルシステムにおいて、第２冷媒はＲ３２である。二次側サイクルの冷凍能力が１４ｋＷ以上かつ１６ｋＷ以下である。二次側液連絡配管の管径が７．９ｍｍ（５／１６インチ）である。
第１２観点に係る冷媒サイクルシステムは、第１観点に係る冷媒サイクルシステムにおいて、第２冷媒はＲ３２である。二次側サイクルの冷凍能力が２８ｋＷ以上かつ３３．５ｋＷ以下である。二次側液連絡配管の管径が９．５ｍｍ（３／８インチ）である。
第１３観点に係る冷媒サイクルシステムは、第１観点に係る冷媒サイクルシステムにおいて、第２冷媒はＲ４５４Ｂである。二次側サイクルの冷凍能力が９．０ｋＷ以上かつ１１．２ｋＷ以下である。二次側ガス連絡配管の管径が１５．９ｍｍ（５／８インチ）である。
第１４観点に係る冷媒サイクルシステムは、第１観点に係る冷媒サイクルシステムにおいて、第２冷媒はＲ４５４Ｂである。二次側サイクルの冷凍能力が１６．０ｋＷ以上かつ２２．４ｋＷ以下である。二次側ガス連絡配管の管径が１９．１ｍｍ（３／４インチ）である。
第１５観点に係る冷媒サイクルシステムは、第１観点に係る冷媒サイクルシステムにおいて、第２冷媒はＲ４５４Ｂである。二次側サイクルの冷凍能力が１６ｋＷ以上かつ２２．４ｋＷ以下である。二次側液連絡配管の管径が９．５ｍｍ（３／８インチ）である。
第１６観点に係る冷媒サイクルシステムは、第１観点に係る冷媒サイクルシステムにおいて、第２冷媒はＲ４５４Ｂである。二次側サイクルの冷凍能力が４５ｋＷ以上かつ５６ｋＷ以下である。二次側液連絡配管の管径が１２．７ｍｍ（１／２インチ）である。
第１７観点に係る冷媒サイクルシステムは、第１観点に係る冷媒サイクルシステムにおいて、第２冷媒はＲ４５４Ｂである。二次側サイクルの冷凍能力が８５ｋＷ以上かつ１０９ｋＷ以下である。二次側液連絡配管の管径が１５．９ｍｍ（５／８インチ）である。
第１８観点に係る冷媒サイクルシステムは、第１観点から第１７観点のいずれか１つに係る冷媒サイクルシステムにおいて、二次側ガス連絡配管の管径は、一次側ガス連絡配管の管径の９０％以下であるか、又は、二次側液連絡配管の管径は、一次側液連絡配管の管径の９０％以下である。
第１９観点に係る冷媒サイクルシステムは、第１観点から第１８観点のいずれか１つに係る冷媒サイクルシステムにおいて、一次側サイクルの圧縮比よりも、二次側サイクルの圧縮比の方が小さい。
第１実施形態に係る冷媒サイクルシステム１００を示す図である。
（１）全体構成
図１は、冷媒サイクルシステム１００を示す。冷媒サイクルシステム１００は、熱源から冷熱又は温熱を取得して、ユーザに冷熱又は温熱を提供するためのものである。ここで、「熱源から冷熱を取得する」とは熱源に放熱することを意味する。「熱源から温熱を取得する」とは熱源から吸熱することを意味する。「ユーザに冷熱を提供する」とはユーザがいる環境から吸熱することを意味する。また、「ユーザに温熱を提供する」とはユーザがいる環境に放熱することを意味する。
冷媒サイクルシステム１００は、１台の熱源ユニット１０、１台のカスケードユニット３０、１台の利用ユニット５０を有する。
熱源ユニット１０と、カスケードユニット３０とを接続することによって、一次側サイクル２０が構成される。一次側サイクル２０は第１冷媒を循環させる蒸気圧縮式の回路である。
カスケードユニット３０と、利用ユニット５０とを接続することによって、二次側サイクル４０が構成される。二次側サイクル４０は第２冷媒を循環させる蒸気圧縮式の回路である。第１冷媒と第２冷媒は同一の冷媒であってもよいし、異なる冷媒であってもよい。
（２）詳細構成
（２−１）熱源ユニット１０
熱源ユニット１０は、熱源である外気から、冷熱又は温熱を取得する。熱源ユニット１０は、圧縮機１１、四路切換弁１２、熱源熱交換器１３、熱源膨張弁１４、過冷却膨張弁１５、過冷却熱交換器１６、液閉鎖弁１８、ガス閉鎖弁１９を有する。
圧縮機１１は、第１冷媒である低圧ガス冷媒を吸入し、それを圧縮して、高圧ガス冷媒を吐出する。四路切換弁１２は、冷房運転の場合には図１の実線で示す接続を行い、暖房運転の場合には図１の破線で示す接続を行う。熱源熱交換器１３は、第１冷媒と外気との間で熱交換を行うものである。熱源熱交換器１３は、冷房運転の場合には凝縮機として機能し、暖房運転の場合には蒸発機として機能する。熱源膨張弁１４は、第１冷媒の流量を調節する。さらに、熱源膨張弁１４は、第１冷媒を減圧させる減圧装置として機能する。
過冷却膨張弁１５は、循環する第１冷媒を減圧して、冷却用ガスを作り出す。過冷却熱交換器１６は、循環する第１冷媒と冷却用ガスとを熱交換させることによって、第１冷媒に過冷却度を与える。
液閉鎖弁１８、ガス閉鎖弁１９は、熱源ユニット１０の設置工事の場合などに、第１冷媒の循環する流路を遮断する。
（２−２）カスケードユニット３０
カスケードユニット３０は、第１冷媒と第２冷媒の間で熱交換をさせるためのものである。
カスケードユニット３０は、一次側膨張弁３１、二次側膨張弁３２、圧縮機３３、四路切換弁３４、カスケード熱交換器３５、液閉鎖弁３８、ガス閉鎖弁３９、を有する。
一次側膨張弁３１は、一次側サイクル２０を循環する第１冷媒の量を調節する。さらに、一次側膨張弁３１は、第１冷媒を減圧させる。
二次側膨張弁３２は、二次側サイクル４０を循環する第２冷媒の量を調節する。さらに、二次側膨張弁３２は、第２冷媒を減圧させる。
圧縮機３３は、第２冷媒である低圧ガス冷媒を吸入し、それを圧縮して、高圧ガス冷媒を吐出する。四路切換弁３４は切換装置として機能し、冷房運転の場合には図１の実線で示す接続を行い、暖房運転の場合には図１の破線で示す接続を行う。
カスケード熱交換器３５は、第１冷媒と第２冷媒との間で熱交換を行うものである。カスケード熱交換器３５は、例えば、プレート熱交換器である。カスケード熱交換器３５は、第１冷媒通路３５１及び第２冷媒通路３５２を有する。第１冷媒通路３５１は、第１冷媒を通過させる。第２冷媒通路３５２は、第２冷媒を通過させる。カスケード熱交換器３５は、冷房運転の場合には第１冷媒の蒸発器かつ第２冷媒の凝縮器として機能し、暖房運転の場合には第１冷媒の蒸発器かつ第２冷媒の凝縮器として機能する。
液閉鎖弁３８、ガス閉鎖弁３９は、カスケードユニット３０の設置工事の場合などに、第２冷媒の循環する流路を遮断する。
（２−３）利用ユニット５０
利用ユニット５０は、ユーザに冷熱又は温熱を提供するためのものである。利用ユニット５０は、利用熱交換器５１、利用膨張弁５２を有する。利用熱交換器５１は、冷熱又は温熱をユーザに利用させるためのものである。利用熱交換器５１は、マイクロチャネル熱交換器であり、扁平多穴管を有する。利用膨張弁５２は、二次側サイクル４０を循環する第２冷媒の量を調節する。さらに、利用膨張弁５２は、第２冷媒を減圧させる減圧装置として機能する。
（２−４）一次側連絡配管
一次側連絡配管は、一次側液連絡配管２１及び一次側ガス連絡配管２２を含む。一次側液連絡配管２１は、熱源ユニット１０の液閉鎖弁１８と、カスケードユニット３０とを接続する。一次側ガス連絡配管２２は、熱源ユニット１０のガス閉鎖弁１９と、カスケードユニット３０とを接続する。
（２−５）二次側連絡配管
二次側連絡配管は、二次側液連絡配管４１及び二次側ガス連絡配管４２を含む。二次側液連絡配管４１は、カスケードユニット３０の液閉鎖弁３８と、利用ユニット５０とを接続する。二次側ガス連絡配管４２は、カスケードユニット３０のガス閉鎖弁３９と、利用ユニット５０とを接続する。
（３）動作
（３−１）冷房運転
（３−１−１）一次側サイクル２０の動作
圧縮機１１は、第１冷媒である低圧ガス冷媒を吸入し、高圧ガス冷媒を吐出する。高圧ガス冷媒は、四路切換弁１２を経由して、熱源熱交換器１３へ到達する。熱源熱交換器１３は、高圧ガス冷媒を凝縮させ、それによって高圧液冷媒を作る。このとき、第１冷媒である冷媒は外気へ熱を放出する。高圧液冷媒は、全開にされた熱源膨張弁１４を通過し、過冷却熱交換器１６を通過し、液閉鎖弁１８及び一次側液連絡配管２１を経由して、一次側膨張弁３１へ到達する。適切な開度を設定された一次側膨張弁３１は、高圧液冷媒を減圧し、それによって低圧気液二相冷媒を作る。低圧気液二相冷媒は、カスケード熱交換器３５の第１冷媒通路３５１に入る。カスケード熱交換器３５は、低圧気液二相冷媒を蒸発させ、それによって低圧ガス冷媒を作る。このとき、第１冷媒は第２冷媒から熱を吸収する。低圧ガス冷媒は、第１冷媒通路３５１を出て、一次側ガス連絡配管２２及びガス閉鎖弁１９を通過し、四路切換弁１２を経由して、圧縮機１１に吸入される。
熱源膨張弁１４を出た高圧液冷媒の一部は、適切な開度を設定された過冷却膨張弁１５によって減圧され、気液二相の冷却用ガスとなる。冷却用ガスは過冷却熱交換器１６を通過する。このとき、冷却用ガスは、高圧液冷媒を冷やすことによって過冷却度を与える。冷却用ガスは、過冷却熱交換器１６を出て、四路切換弁１２から来る低圧ガス冷媒と混ざり、圧縮機１１へ吸入される。
（３−１−２）二次側サイクル４０の動作
圧縮機３３は、第２冷媒である低圧ガス冷媒を吸入し、高圧ガス冷媒を吐出する。高圧ガス冷媒は、四路切換弁３４を経由して、カスケード熱交換器３５の第２冷媒通路３５２へ入る。カスケード熱交換器３５は、高圧ガス冷媒を凝縮させ、それによって高圧液冷媒を作る。このとき、第２冷媒は第１冷媒へ熱を放出する。高圧液冷媒は、第２冷媒通路３５２を出て、二次側膨張弁３２へ到達する。適切な開度を設定された二次側膨張弁３２は、高圧液冷媒を減圧し、それによって低圧気液二相冷媒を作る。低圧気液二相冷媒は、液閉鎖弁３８及び二次側液連絡配管４１を通過し、利用膨張弁５２へ到達する。適切な開度を設定された利用膨張弁５２は、低圧気液二相冷媒の圧力をさらに低下させる。低圧気液二相冷媒は、利用熱交換器５１へ到達する。利用熱交換器５１は、低圧気液二相冷媒を蒸発させ、それによって低圧ガス冷媒を作る。このとき、第２冷媒である冷媒は、ユーザのいる環境から熱を吸収する。低圧ガス冷媒は、利用熱交換器５１を出て、二次側ガス連絡配管４２及びガス閉鎖弁３９を通過し、四路切換弁１２を経由して、圧縮機３３に吸入される。
（３−２）暖房運転
（３−２−１）一次側サイクル２０の動作
圧縮機１１は、第１冷媒である低圧ガス冷媒を吸入し、高圧ガス冷媒を吐出する。高圧ガス冷媒は、四路切換弁１２を経由して、ガス閉鎖弁１９及び一次側ガス連絡配管２２を通過し、カスケード熱交換器３５の第１冷媒通路３５１へ入る。カスケード熱交換器３５は、高圧ガス冷媒を凝縮させ、それによって高圧液冷媒を作る。このとき、第１冷媒は第２冷媒に熱を放出する。高圧液冷媒は、全開にされた一次側膨張弁３１を通過し、次いで一次側液連絡配管２１、液閉鎖弁１８及び過冷却熱交換器１６を通過し、熱源膨張弁１４へ到達する。適切な開度を設定された熱源膨張弁１４は、高圧液冷媒を減圧し、それによって低圧気液二相冷媒を作る。低圧気液二相冷媒は、熱源熱交換器１３に到達する。熱源熱交換器１３は、低圧気液二相冷媒を蒸発させ、それによって低圧ガス冷媒を作る。このとき、第１冷媒である冷媒は外気から熱を吸収する。低圧ガス冷媒は、四路切換弁１２を通過し、圧縮機１１に吸入される。
（３−２−２）二次側サイクル４０の動作
圧縮機３３は、第２冷媒である低圧ガス冷媒を吸入し、高圧ガス冷媒を吐出する。高圧ガス冷媒は、四路切換弁３４を経由して、ガス閉鎖弁３９及び二次側ガス連絡配管４２を通過し、利用熱交換器５１に到達する。利用熱交換器５１は、高圧ガス冷媒を凝縮させ、それによって高圧液冷媒を作る。このとき、第２冷媒である冷媒は、ユーザのいる環境に対して熱を放出する。高圧液冷媒は、利用膨張弁５２へ到達する。適切な開度を設定された利用膨張弁５２は、高圧液冷媒を減圧し、それによって低圧気液二相冷媒を作る。低圧気液二相冷媒は、二次側液連絡配管４１及び液閉鎖弁３８を通過し、二次側膨張弁３２へ到達する。適切な開度を設定された二次側膨張弁３２は、低圧気液二相冷媒の圧力をさらに低下させる。低圧気液二相冷媒は、カスケード熱交換器３５の第２冷媒通路３５２へ入る。カスケード熱交換器３５は、低圧気液二相冷媒を蒸発させ、それによって低圧ガス冷媒を作る。このとき、第２冷媒は第１冷媒から熱を吸収する。低圧ガス冷媒は、第２冷媒通路３５２を出て、四路切換弁３４を通過し、圧縮機３３に吸入される。
（４）二次側連絡配管の管径
表１〜表６に二次側連絡配管の管径の例を示す。「馬力」及び「冷房能力」の欄には、実現すべき能力を異なる単位で記した数値が示されている。「単元」の欄には、「冷凍能力」で示した能力を単元サイクルにおいて実現するために必要な、ガス連絡配管及び液連絡配管の管径が示されている。「二元」の欄には、「冷凍能力」で示した能力を二元サイクルにおいて実現するために必要な、二次側ガス連絡配管４２及び二次側液連絡配管４１の管径が示されている。
二元サイクルにおける一次側ガス連絡配管２２及び一次側液連絡配管２１の管径は、「単元」の欄に示したものと同等である。
管径に関して、表中においてミリメートル単位で標記している数値は、インチ単位に基づく規格によって製造された管を指している。すなわち、４．８ｍｍは３／１６インチを指す。６．４ｍｍは１／４インチを指す。７．９ｍｍは５／１６インチを指す。９．５ｍｍは３／８インチを指す。１２．７ｍｍは１／２インチを指す。１５．９ｍｍは５／８インチを指す。１９．１ｍｍは３／４インチを指す。２２．２ｍｍは７／８インチを指す。２５．４ｍｍは１インチを指す。２８．６ｍｍは９／８インチを指す。３１．８ｍｍは５／４インチを指す。３８．１ｍｍは３／２インチを指す。４４．５ｍｍは７／４インチを指す。５０．８ｍｍは２インチを指す。６３．５ｍｍは５／２インチを指す。
（４−１）冷媒が二酸化炭素である場合
表１には、冷媒として二酸化炭素を用いる冷媒サイクルシステム１００における、二次側ガス連絡配管４２及び二次側液連絡配管４１の管径が示されている。
Figure 2020201011
二次側サイクル４０の冷凍能力が４．５ｋＷ以上かつ５．６ｋＷ以下である場合において、二次側ガス連絡配管４２の管径が７．９ｍｍである。この管径は、同等能力の単元サイクルにおけるガス連絡配管の管径９．５ｍｍよりも小さい。
二次側サイクル４０の冷凍能力が７．１ｋＷ以上かつ９．０ｋＷ以下である場合において、二次側ガス連絡配管４２の管径が９．５ｍｍである。この管径は、同等能力の単元サイクルにおけるガス連絡配管の管径１２．７ｍｍよりも小さい。
二次側サイクル４０の冷凍能力が１６ｋＷ以上かつ２２．４ｋＷ以下である場合において、二次側ガス連絡配管４２の管径が１２．７ｍｍである。この管径は、同等能力の単元サイクルにおけるガス連絡配管の管径１５．９ｍｍよりも小さい。
二次側サイクル４０の冷凍能力が５．６ｋＷ以上かつ８．０ｋＷ以下である場合において、二次側液連絡配管４１の管径が４．８ｍｍである。この管径は、同等能力の単元サイクルにおける液連絡配管の管径６．４ｍｍよりも小さい。
二次側サイクル４０の冷凍能力が１１．２ｋＷ以上かつ１６ｋＷ以下である場合において、二次側液連絡配管４１の管径が６．４ｍｍである。この管径は、同等能力の単元サイクルにおける液連絡配管の管径７．９ｍｍよりも小さい。
二次側サイクル４０の冷凍能力が１６ｋＷ以上かつ２８ｋＷ以下である場合において、
二次側液連絡配管４１の管径が７．９ｍｍである。この管径は、同等能力の単元サイクルにおける液連絡配管の管径９．５ｍｍよりも小さい。
二次側サイクル４０の冷凍能力が３３．５ｋＷ以上かつ４５ｋＷ以下である場合において、二次側液連絡配管４１の前記管径が９．５ｍｍである。この管径は、同等能力の単元サイクルにおける液連絡配管の管径１２．７ｍｍよりも小さい。
（４−２）冷媒がＲ３２である場合
表２には、冷媒としてＲ３２を用いる冷媒サイクルシステム１００における、二次側ガス連絡配管４２及び二次側液連絡配管４１の管径が示されている。
Figure 2020201011
二次側サイクル４０の冷凍能力が１６ｋＷ以上かつ２２．４ｋＷ以下である場合において、二次側ガス連絡配管４２の管径が１５．９ｍｍである。この管径は、同等能力の単元サイクルにおけるガス連絡配管の管径１９．１ｍｍよりも小さい。
二次側サイクル４０の冷凍能力が２．８ｋＷ以上かつ３．６ｋＷ以下である場合において、二次側液連絡配管４１の管径が４．８ｍｍである。この管径は、同等能力の単元サイクルにおける液連絡配管の管径６．４ｍｍよりも小さい。
二次側サイクル４０の冷凍能力が１４ｋＷ以上かつ１６ｋＷ以下である場合において、二次側液連絡配管の管径が７．９ｍｍである。この管径は、同等能力の単元サイクルにおける液連絡配管の管径９．５ｍｍよりも小さい。
二次側サイクル４０の冷凍能力が２８ｋＷ以上かつ３３．５ｋＷ以下である場合において、二次側液連絡配管の管径が９．５ｍｍである。この管径は、同等能力の単元サイクルにおける液連絡配管の管径１２．７ｍｍよりも小さい。
（４−３）冷媒がＲ４５４Ｂである場合
表３には、冷媒としてＲ４５４Ｂを用いる冷媒サイクルシステム１００における、二次側ガス連絡配管４２及び二次側液連絡配管４１の管径が示されている。
Figure 2020201011
二次側サイクル４０の冷凍能力が９．０ｋＷ以上かつ１１．２ｋＷ以下である場合において、二次側ガス連絡配管４２の管径が１５．９ｍｍである。この管径は、同等能力の単元サイクルにおけるガス連絡配管の管径１９．１ｍｍよりも小さい。
二次側サイクル４０の冷凍能力が１６．０ｋＷ以上かつ２２．４ｋＷ以下である場合において、二次側ガス連絡配管４２の管径が１９．１ｍｍである。この管径は、同等能力の単元サイクルにおけるガス連絡配管の管径２２．２ｍｍよりも小さい。
二次側サイクル４０の冷凍能力が１６ｋＷ以上かつ２２．４ｋＷ以下である場合において、二次側液連絡配管４１の管径が９．５ｍｍである。この管径は、同等能力の単元サイクルにおける液連絡配管の管径１２．７ｍｍよりも小さい。
二次側サイクル４０の冷凍能力が４５ｋＷ以上かつ５６ｋＷ以下である場合において、二次側液連絡配管４１の管径が１２．７ｍｍである。この管径は、同等能力の単元サイクルにおける液連絡配管の管径１５．９ｍｍよりも小さい。
二次側サイクル４０の冷凍能力が８５ｋＷ以上かつ１０９ｋＷ以下である場合において、二次側液連絡配管４１の管径が１５．９ｍｍである。この管径は、同等能力の単元サイクルにおける液連絡配管の管径１９．１ｍｍよりも小さい。
（４−４）冷媒がＲ１２３４ｙｆである場合
表４には、冷媒としてＲ１２３４ｙｆを用いる冷媒サイクルシステム１００における、二次側ガス連絡配管４２及び二次側液連絡配管４１の管径が示されている。
Figure 2020201011
（４−５）冷媒がＲ１２３４ｚｅである場合
表５には、冷媒としてＲ１２３４ｚｅを用いる冷媒サイクルシステム１００における、二次側ガス連絡配管４２及び二次側液連絡配管４１の管径が示されている。
Figure 2020201011
（４−６）冷媒が混合冷媒である場合
表６には、冷媒としてＲ３２、Ｒ１２３４ｙｆ、及びＲ１１２３からなる混合冷媒を用いる冷媒サイクルシステム１００における、二次側ガス連絡配管４２及び二次側液連絡配管４１の管径が示されている。ここで、混合冷媒におけるＲ３２、Ｒ１２３４ｙｆ、及びＲ１１２３の比率は、それぞれ、２１．５％、１８．５％、及び６０％である。
Figure 2020201011
（５）特徴
（５−１）
一次側サイクル２０における連絡配管の管径よりも、二次側サイクル４０における連絡配管の管径の方が小さい。したがって、二次側サイクルにおいて冷媒の流速を速めることができるので、圧縮機から流出した冷凍機油が圧縮機に戻りやすくなる。
（５−２）
二次側ガス連絡配管４２の管径は、一次側ガス連絡配管２２の管径の９０％以下であるか、又は、二次側液連絡配管４１の管径は、一次側液連絡配管２１の管径の９０％以下であってもよい。
（５−３）
一次側サイクル２０の圧縮比よりも、二次側サイクル４０の圧縮比の方が小さくともよい。
（６）変形例
前述の実施形態において、冷媒サイクルシステム１００は、１台の熱源ユニット１０、１台のカスケードユニット３０、１台の利用ユニット５０を有する。これに代えて、冷媒サイクルシステム１００は、１台の熱源ユニット１０と、複数台のカスケードユニット３０、及び複数台の利用ユニット５０を有していてもよい。
＜むすび＞
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
１０ ：熱源ユニット
１３ ：熱源熱交換器
２０ ：一次側サイクル
２１ ：一次側液連絡配管
２２ ：一次側ガス連絡配管
３０ ：カスケードユニット
３５ ：カスケード熱交換器
４０ ：二次側サイクル
４１ ：二次側液連絡配管
４２ ：二次側ガス連絡配管
５０ ：利用ユニット
５２ ：利用膨張弁
１００ ：冷媒サイクルシステム
特開２０１４−７４５０８号公報

Claims (19)

  1. 第１冷媒を循環させる蒸気圧縮式の一次側サイクル（２０）と、
    第２冷媒を循環させる蒸気圧縮式の二次側サイクル（４０）と、
    前記第１冷媒と前記第２冷媒との間で熱交換を行わせるカスケード熱交換器（３５）と、
    を備え、
    前記一次側サイクルは、前記第１冷媒に冷熱又は温熱を与えるための熱源熱交換器（１３）と、前記カスケード熱交換器及び前記熱源熱交換器を連絡する一次側連絡配管（２１、２２）と、を有し、
    前記二次側サイクルは、前記第２冷媒が前記カスケード熱交換器から得る前記冷熱又は前記温熱を利用するための利用熱交換器（５１）と、前記カスケード熱交換器及び前記利用熱交換器を連絡する二次側連絡配管（４１、４２）と、を有し、
    前記一次側連絡配管は、一次側ガス連絡配管及（２２）び一次側液連絡配管（２１）を有し、
    前記二次側連絡配管は、二次側ガス連絡配管（４２）及び二次側液連絡配管（４１）を有し、
    前記一次側ガス連絡配管の管径よりも前記二次側ガス連絡配管の管径の方が小さいか、又は、前記一次側液連絡配管の管径よりも前記二次側液連絡配管の管径の方が小さい、
    冷媒サイクルシステム。
  2. 前記第２冷媒は二酸化炭素であり、
    前記二次側サイクルの冷凍能力が４．５ｋＷ以上かつ５．６ｋＷ以下であり、
    前記二次側ガス連絡配管の前記管径が７．９ｍｍ（５／１６インチ）である、
    請求項１に記載の冷媒サイクルシステム。
  3. 前記第２冷媒は二酸化炭素であり、
    前記二次側サイクルの冷凍能力が７．１ｋＷ以上かつ９．０ｋＷ以下であり、
    前記二次側ガス連絡配管の前記管径が９．５ｍｍ（３／８インチ）である、
    請求項１に記載の冷媒サイクルシステム。
  4. 前記第２冷媒は二酸化炭素であり、
    前記二次側サイクルの冷凍能力が１６ｋＷ以上かつ２２．４ｋＷ以下であり、
    前記二次側ガス連絡配管の前記管径が１２．７ｍｍ（１／２インチ）である、
    請求項１に記載の冷媒サイクルシステム。
  5. 前記第２冷媒は二酸化炭素であり、
    前記二次側サイクルの冷凍能力が５．６ｋＷ以上かつ８．０ｋＷ以下であり、
    前記二次側液連絡配管の前記管径が４．８ｍｍ（３／１６インチ）である、
    請求項１に記載の冷媒サイクルシステム。
  6. 前記第２冷媒は二酸化炭素であり、
    前記二次側サイクルの冷凍能力が１１．２ｋＷ以上かつ１６ｋＷ以下であり、
    前記二次側液連絡配管の前記管径が６．４ｍｍ（１／４インチ）である、
    請求項１に記載の冷媒サイクルシステム。
  7. 前記第２冷媒は二酸化炭素であり、
    前記二次側サイクルの冷凍能力が１６ｋＷ以上かつ２８ｋＷ以下であり、
    前記二次側液連絡配管の前記管径が７．９ｍｍ（５／１６インチ）である、
    請求項１に記載の冷媒サイクルシステム。
  8. 前記第２冷媒は二酸化炭素であり、
    前記二次側サイクルの冷凍能力が３３．５ｋＷ以上かつ４５ｋＷ以下であり、
    前記二次側液連絡配管の前記管径が９．５ｍｍ（３／８インチ）である、
    請求項１に記載の冷媒サイクルシステム。
  9. 前記第２冷媒はＲ３２であり、
    前記二次側サイクルの冷凍能力が１６ｋＷ以上かつ２２．４ｋＷ以下であり、
    前記二次側ガス連絡配管の前記管径が１５．９ｍｍ（５／８インチ）である、
    請求項１に記載の冷媒サイクルシステム。
  10. 前記第２冷媒はＲ３２であり、
    前記二次側サイクルの冷凍能力が２．８ｋＷ以上かつ３．６ｋＷ以下であり、
    前記二次側液連絡配管の前記管径が４．８ｍｍ（３／１６インチ）である、
    請求項１に記載の冷媒サイクルシステム。
  11. 前記第２冷媒はＲ３２であり、
    前記二次側サイクルの冷凍能力が１４ｋＷ以上かつ１６ｋＷ以下であり、
    前記二次側液連絡配管の前記管径が７．９ｍｍ（５／１６インチ）である、
    請求項１に記載の冷媒サイクルシステム。
  12. 前記第２冷媒はＲ３２であり、
    前記二次側サイクルの冷凍能力が２８ｋＷ以上かつ３３．５ｋＷ以下であり、
    前記二次側液連絡配管の前記管径が９．５ｍｍ（３／８インチ）である、
    請求項１に記載の冷媒サイクルシステム。
  13. 前記第２冷媒はＲ４５４Ｂであり、
    前記二次側サイクルの冷凍能力が９．０ｋＷ以上かつ１１．２ｋＷ以下であり、
    前記二次側ガス連絡配管の前記管径が１５．９ｍｍ（５／８インチ）である、
    請求項１に記載の冷媒サイクルシステム。
  14. 前記第２冷媒はＲ４５４Ｂであり、
    前記二次側サイクルの冷凍能力が１６．０ｋＷ以上かつ２２．４ｋＷ以下であり、
    前記二次側ガス連絡配管の前記管径が１９．１ｍｍ（３／４インチ）である、
    請求項１に記載の冷媒サイクルシステム。
  15. 前記第２冷媒はＲ４５４Ｂであり、
    前記二次側サイクルの冷凍能力が１６ｋＷ以上かつ２２．４ｋＷ以下であり、
    前記二次側液連絡配管の前記管径が９．５ｍｍ（３／８インチ）である、
    請求項１に記載の冷媒サイクルシステム。
  16. 前記第２冷媒はＲ４５４Ｂであり、
    前記二次側サイクルの冷凍能力が４５ｋＷ以上かつ５６ｋＷ以下であり、
    前記二次側液連絡配管の前記管径が１２．７ｍｍ（１／２インチ）である、
    請求項１に記載の冷媒サイクルシステム。
  17. 前記第２冷媒はＲ４５４Ｂであり、
    前記二次側サイクルの冷凍能力が８５ｋＷ以上かつ１０９ｋＷ以下であり、
    前記二次側液連絡配管の前記管径が１５．９ｍｍ（５／８インチ）である、
    請求項１に記載の冷媒サイクルシステム。
  18. 前記二次側ガス連絡配管の前記管径は、前記一次側ガス連絡配管の前記管径の９０％以下であるか、又は、前記二次側液連絡配管の前記管径は、前記一次側液連絡配管の前記管径の９０％以下である、
    請求項１から１７のいずれか１項に記載の冷媒サイクルシステム。
  19. 前記一次側サイクルの圧縮比よりも、前記二次側サイクルの圧縮比の方が小さい、
    請求項１から１８のいずれか１項に記載の冷媒サイクルシステム。
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