JP6927315B2 - 冷凍装置 - Google Patents
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Description
図1は、空調システム100の全体構成図である。空調システム100は、ビルや工場等に設置されて対象空間の空気調和を実現する。空調システム100は、冷媒配管方式の空調システムであって、冷媒回路RCにおいて冷凍サイクルを行うことにより、対象空間の冷房や暖房などを行う。
図2は、室外ユニット10内の冷媒回路図である。室外ユニット10は、例えば建物の屋上やベランダ等の屋外、又は地下等の室外(対象空間外)に設置される。室外ユニット10は、主として、ガス側第1閉鎖弁11と、ガス側第2閉鎖弁12と、液側閉鎖弁13と、アキュームレータ14と、圧縮機15と、第1流路切換弁16と、第2流路切換弁17と、第3流路切換弁18と、室外熱交換器20と、第1室外制御弁23と、第2室外制御弁24と、第3室外制御弁25と、第4室外制御弁26と、過冷却熱交換器27と、を有している。室外ユニット10では、これらの機器がケーシング内に配置され、冷媒配管を介して互いに接続されることで冷媒回路RCの一部が構成されている。また、室外ユニット10は、室外ファン28及び室外ユニット制御部9を有している。
図3は、室内ユニット30及び中間ユニット40内の冷媒回路図である。室内ユニット30の型式は、特に限定されないが、例えば天井裏の空間に設置される天井設置型である。空調システム100は、室外ユニット10に対して並列に配置される複数(n台)の室内ユニット30(30a、30b、30c、・・・)を有している。
中間ユニット40は、室外ユニット10及び各室内ユニット30間に配置され、各室内ユニット30における冷媒の流れを切り換える。中間ユニット40は、複数(ここでは、室内ユニット30の台数と同数)の切換ユニット4(4a、4b、4c、・・・)と、圧力調整部44と、ガス側遮断弁65と、を有している。本実施形態において、切換ユニット4は、いずれかの室内ユニット30と1対1に対応付けられている。すなわち、中間ユニット40は、いずれかの室内ユニット30に1対1に対応する各切換ユニット4を集めて一体に構成されたユニットである。
各室外側連絡配管50及び各室内側連絡配管60は、現地においてサービスマンによって設置される部分を含む。各室外側連絡配管50及び各室内側連絡配管60の配管長や配管径は、設置環境や設計仕様に応じて適宜選択される。各室外側連絡配管50及び各室内側連絡配管60は、室外ユニット10及び切換ユニット4間、又は各切換ユニット4及び対応室内ユニット30間で延びている。なお、各室外側連絡配管50及び各室内側連絡配管60は、必ずしも1本の配管で構成される必要はなく、複数の配管が継手や開閉弁等を介して接続されることで構成されてもよい。
冷媒漏洩センサ70は、室内ユニット30が配置される対象空間(より詳細には、室内ユニット30内)における冷媒漏洩を検知するためのセンサである。本実施形態では、冷媒漏洩センサ70は、冷媒回路RCに封入されている冷媒の種別に応じて公知の汎用品が用いられている。冷媒漏洩センサ70は、室内ユニット30と1対1に対応付けられ、対応する室内ユニット30内に配置されている。
コントローラ80は、各機器の状態を制御することで空調システム100の動作を制御するコンピュータである。本実施形態において、コントローラ80は、室外ユニット制御部9と、各室内ユニット30内の室内ユニット制御部39と、中間ユニット制御部49と、が通信線を介して接続されることで構成されている。コントローラ80の詳細については、後述する。
冷媒回路RCには、以下のような複数の冷媒流路が含まれている。
冷媒回路RCには、室外ユニット10及び室内ユニット30間に配置され(すなわち室外熱交換器20及び各室内熱交換器32間に配置され)、低圧のガス冷媒が流れる第1ガス側冷媒流路GL1が含まれている。第1ガス側冷媒流路GL1は、第1連絡管51と、各切換ユニット4の第1制御弁41及び第2配管P2と、ガス側連絡管GPと、によって構成される冷媒流路である。本実施形態において、中間ユニット40の各切換ユニット4は、いずれかの第1ガス側冷媒流路GL1上に配置されているともいえる。第1ガス側冷媒流路GL1は、室外ユニット10と対応する室内ユニット30との間に配置される。第1ガス側冷媒流路GL1は、複数に分岐して延びている。具体的に、第1ガス側冷媒流路GL1は、複数の第1ガス側分岐流路GLaを含む。各第1ガス側分岐流路GLaは、対応する室内ユニット30と、室外ユニット10との間に配置される。
冷媒回路RCには、室外ユニット10及び室内ユニット30間に配置され(すなわち室外熱交換器20及び各室内熱交換器32間に配置され)、低圧又は高圧のガス冷媒が流れる第2ガス側冷媒流路GL2が含まれている。第2ガス側冷媒流路GL2は、第2連絡管52と、各切換ユニット4の第2制御弁42及び第3配管P3と、によって構成される冷媒流路である。本実施形態において、中間ユニット40の切換ユニット4は、いずれかの第2ガス側冷媒流路GL2上に配置されているともいえる。第2ガス側冷媒流路GL2は、室外ユニット10と対応する室内ユニット30との間に配置される。第2ガス側冷媒流路GL2は、複数に分岐して延びている。具体的に、第2ガス側冷媒流路GL2は、複数の第2ガス側分岐流路GLbを含む。各第2ガス側分岐流路GLbは、対応する室内ユニット30と、室外ユニット10との間に配置される。
冷媒回路RCには、室外ユニット10及び室内ユニット30間に配置される、液冷媒(飽和液状態又は過冷却状態の冷媒)若しくは気液二相冷媒が流れる液側冷媒流路LLが複数含まれている。液側冷媒流路LLは、第3連絡管53と、各切換ユニット4の第3制御弁43及び第1配管P1と、液側連絡管LPと、によって構成される冷媒流路である。本実施形態において、切換ユニット4は、液側冷媒流路LL上にそれぞれ配置されているともいえる。液側冷媒流路LLは、室外ユニット10と対応する室内ユニット30との間に配置される。液側冷媒流路LLは、複数に分岐して延びている。具体的に、液側冷媒流路LLは、複数の液側分岐流路LL1を含む。各液側分岐流路LL1は、対応する室内ユニット30と、室外ユニット10との間に配置される。各液側分岐流路LL1は、各液側分岐管531と、各切換ユニット4の第3制御弁43及び第1配管P1と、によって構成される。液側冷媒流路LLには、液側分岐流路LL1の始点となる液側分岐部BP3が複数含まれる。
冷媒回路RCには第1ガス側冷媒流路GL1及び第2ガス側冷媒流路GL2間に配置され、第2ガス側冷媒流路GL2内の冷媒を第1ガス側冷媒流路GL1へバイパスするバイパス流路BLが含まれている。バイパス流路BLは、第2ガス側冷媒流路GL2の第1バイパス部B1から第1ガス側冷媒流路GL1の第2バイパス部B2へ延びる冷媒流路である。バイパス流路BLは、第2ガス側冷媒流路GL2内の冷媒の圧力が所定の圧力基準値以上となった場合に、第2ガス側冷媒流路GL2を構成する機器や配管の損傷を抑制すべく、第2ガス側冷媒流路GL2内の冷媒を他の部分にバイパスさせて圧力を低減させるために設けられている。
以下、冷媒回路RCにおける冷媒の流れについて、状態別に説明する。
〈A1〉
空調システム100が全冷房状態にある場合には、冷媒が吸入配管Paを介して圧縮機15に吸入されて圧縮される。圧縮された高圧のガス冷媒は、吐出配管Pb、第1流路切換弁16又は第2流路切換弁17を経て、室外熱交換器20(第1室外熱交換器21又は第2室外熱交換器22)に流入する。室外熱交換器20に流入した冷媒は、室外熱交換器20を通過する際に、室外ファン28によって送られる空気と熱交換を行い凝縮する。室外熱交換器20を通過した冷媒は、第1室外制御弁23又は第2室外制御弁24を通過した後、液側配管Pcを流れる過程において二手に分岐する。
液側配管Pcにおいて二手に分岐した一方の冷媒は、第4室外制御弁26に流入し、第4室外制御弁26の開度に応じて減圧される。第4室外制御弁26を通過した冷媒は、過冷却熱交換器27の第2流路272に流入し、第2流路272を通過する際に第1流路271を通過する冷媒と熱交換を行う。第2流路272を通過した冷媒は、アキュームレータ14に流入し、アキュームレータ14内において気液分離する。アキュームレータ14から流出するガス冷媒は、吸入配管Paを流れ、圧縮機15に再び吸入される。
液側配管Pcにおいて二手に分岐した冷媒の他方は、過冷却熱交換器27の第1流路271に流入する。第1流路271に流入した冷媒は、第1流路271を通過する際に、第2流路272を通過する冷媒と熱交換を行い、過冷却度のついた液冷媒となる。第1流路271を通過した冷媒は、第3室外制御弁25に流入し、第3室外制御弁25の開度に応じて気液二相搬送に適した圧力に減圧されて気液二相冷媒となる。第3室外制御弁25を通過した冷媒は、液側閉鎖弁13を通過して第3連絡管53(液側冷媒流路LL)に流入し、気液二相状態で第3連絡管53を通過する。第3連絡管53を通過した冷媒は、液側分岐流路LL1に流入し、冷房室内ユニット30に対応する切換ユニット4のいずれかに流入する。
冷房室内ユニット30に対応する切換ユニット4に流入した冷媒は、第3制御弁43に流入する。第3制御弁43に流入した冷媒は、第3制御弁43の開度(騒音抑制開度)に応じて減圧された後、第1配管P1に流入する。第1配管P1を通過した冷媒は、切換ユニット4から流出して液側連絡管LPに流入する。液側連絡管LPを通過した冷媒は、対応する冷房室内ユニット30に流入する。冷房室内ユニット30に流入した冷媒は、室内膨張弁31を通過する際に減圧される。室内膨張弁31を通過した冷媒は、室内熱交換器32に流入し、室内熱交換器32を通過する際に、室内ファン33によって送られる空気と熱交換を行い蒸発して、過熱度のついたガス冷媒となる。各室内熱交換器32を通過した冷媒は、ガス側連絡管GPに流入する。ガス側連絡管GPを流れる冷媒は、冷房室内ユニット30から流出し、対応する切換ユニット4に流入する。
切換ユニット4に流入した冷媒は、第1ガス側分岐流路GLa、又は第2ガス側分岐流路GLbを流れて切換ユニット4から流出する。切換ユニット4の第1ガス側分岐流路GLaから流出した冷媒は、第1連絡管51を通過し、ガス側第1閉鎖弁11を介して室外ユニット10に流入する。切換ユニット4の第2ガス側分岐流路GLbから流出した冷媒は、第2連絡管52を通過し、ガス側第2閉鎖弁12を介して室外ユニット10に流入する。
ガス側第1閉鎖弁11又はガス側第2閉鎖弁12を介して室外ユニット10に流入した冷媒は、アキュームレータ14に流入し、アキュームレータ14内において気液分離する。アキュームレータ14から流出するガス冷媒は、吸入配管Paを流れ、圧縮機15に再び吸入される。
〈B1〉
空調システム100が全暖房状態にある場合には、冷媒が吸入配管Paを介して圧縮機15に吸入されて圧縮される。圧縮された高圧のガス冷媒は、吐出配管Pb及び第3流路切換弁18、及びガス側第2閉鎖弁12を経て、第2連絡管52(第2ガス側冷媒流路GL2)に流入する。
第2連絡管52を通過した冷媒は、暖房室内ユニット30に対応する切換ユニット4のいずれかに流入する。切換ユニット4に流入した冷媒は、第2ガス側分岐流路GLbを通過して、ガス側連絡管GPを経て暖房室内ユニット30に流入する。
暖房室内ユニット30に流入した冷媒は、室内熱交換器32に流入し、室内熱交換器32を通過する際に、室内ファン33によって送られる空気と熱交換を行い凝縮して、液冷媒又は気液二相冷媒となる。各室内熱交換器32を通過した冷媒は、室内膨張弁31を通過した後、液側連絡管LPに流入する。液側連絡管LPを通過した冷媒は、対応する切換ユニット4に流入する。
切換ユニット4に流入した冷媒は、第1配管P1を通過した後、第3制御弁43に流入する。第3制御弁43に流入した冷媒は、第3制御弁43の開度(二相搬送開度)に応じて減圧され気液二相状態となる。第3制御弁43を通過した冷媒は、第3連絡管53に流入する。第3連絡管53を通過した冷媒は、液側閉鎖弁13を介して室外ユニット10に流入する。
液側閉鎖弁13を介して室外ユニット10に流入した冷媒は、第3室外制御弁25を通過し、開度に応じて減圧される。第3室外制御弁25を通過した冷媒は、過冷却熱交換器27の第1流路271に流入する。第1流路271に流入した冷媒は、第1流路271を通過する際に、第2流路272を通過する冷媒と熱交換を行い、過冷却度のついた液冷媒となる。第1流路271を通過した冷媒は、液側配管Pcを流れる過程において二手に分岐する。
冷房室内ユニット30と、暖房室内ユニット30と、が混在する場合については、冷房主体状態にある場合と、暖房主体状態にある場合と、冷暖均衡状態にある場合と、に分けて説明する。また、冷暖均衡状態の場合については、冷房主体状態から冷暖均衡状態となった場合と、暖房主体状態から冷暖均衡状態となった場合と、にさらに分けて説明する。
〈C1〉
空調システム100が冷房主体状態にある場合には、冷媒が吸入配管Paを介して圧縮機15に吸入されて圧縮される。圧縮された高圧のガス冷媒は、吐出配管Pbを流れる際に二手に分岐する。
吐出配管Pbを流れる際に二手に分岐した冷媒の一方は、第3流路切換弁18及びガス側第2閉鎖弁12を経て、第2連絡管52(第2ガス側冷媒流路GL2)に流入する。第2連絡管52に流入した冷媒は、上記〈B2〉に記載の態様で流れ、暖房室内ユニット30に流入する。暖房室内ユニット30に流入した冷媒は、上記〈B3〉に記載の態様で流れ、対応する切換ユニット4の第1配管P1に流入する。係る冷媒は、第1配管P1を通過した後、第3制御弁43に流入する。第3制御弁43に流入した冷媒は、第3制御弁43の開度(二相搬送開度)に応じて減圧され気液二相状態となる。第3制御弁43を通過した冷媒は、第3連絡管53に流入する。第3連絡管53に流入した冷媒は、冷房室内ユニット30に対応する切換ユニット4のいずれかにおける第3制御弁43に流入する。
冷房室内ユニット30に対応する切換ユニット4のいずれかにおける第3制御弁43に流入した冷媒は、上記〈A4〉に記載の態様で流れ、対応する切換ユニット4の第1制御弁(第1ガス側分岐流路GLa)に流入する。その後、切換ユニット4の第1制御弁を通過した冷媒は、第1連絡管51を通過しガス側第1閉鎖弁11を介して室外ユニット10に流入する。ガス側第1閉鎖弁11を介して室外ユニット10に流入した冷媒は、上記〈A6〉に記載の態様で流れ、圧縮機15に再び吸入される。
一方、上記〈C2〉において吐出配管Pbを流れる際に二手に分岐した冷媒の他方は、第1流路切換弁16又は第2流路切換弁17を経て、室外熱交換器20(第1室外熱交換器21又は第2室外熱交換器22)に流入する。室外熱交換器20に流入した冷媒は、室外熱交換器20を通過する際に、室外ファン28によって送られる空気と熱交換を行い凝縮する。室外熱交換器20を通過した冷媒は、第1室外制御弁23又は第2室外制御弁24を通過した後、液側配管Pcを流れる過程において二手に分岐する。
液側配管Pcにおいて二手に分岐した一方の冷媒は、上記〈A2〉に記載の態様で流れ、圧縮機15に再び吸入される。液側配管Pcにおいて二手に分岐した冷媒の他方は、上記〈A3〉に記載の態様で流れ、冷房室内ユニット30に対応する切換ユニット4のいずれかにおける第3制御弁43に流入する。係る冷媒は、上記〈A4〉に記載の態様で流れ、室内ユニット30で蒸発してガス冷媒となった後、ガス側連絡管GPを経て、切換ユニット4の第1ガス側分岐流路GLaに流入する。
切換ユニット4の第1ガス側分岐流路GLaに流入した冷媒は、上記〈A5〉に記載の態様で流れ、ガス側第2閉鎖弁12を介して室外ユニット10に流入する。ガス側第2閉鎖弁12を経て室外ユニット10に流入した冷媒は、上記〈A6〉に記載の態様で流れ、圧縮機15に再び吸入される。
〈D1〉
空調システム100が暖房主体状態にある場合には、冷媒が吸入配管Paを介して圧縮機15に吸入され、上記〈B2〉に記載の態様で流れ、第2連絡管52に流入する。第2連絡管52に流入した冷媒は、上記〈B2〉に記載の態様で流れ、暖房室内ユニット30に流入する。暖房室内ユニット30に流入した冷媒は、上記〈B3〉に記載の態様で流れ、対応する切換ユニット4の第1配管P1に流入する。係る冷媒は、第1配管P1を通過した後、第3制御弁43に流入する。第3制御弁43に流入した冷媒は、第3制御弁43の開度(二相搬送開度)に応じて減圧され気液二相状態となる。第3制御弁43を通過した冷媒は、第3連絡管53に流入する。
第3連絡管53に流入した冷媒の一部は、冷房室内ユニット30に対応する切換ユニット4のいずれかにおける第3制御弁43に流入する。係る冷媒は、上記〈A4〉に記載の態様で流れ、対応する切換ユニット4の第1制御弁(第1ガス側分岐流路GLa)に流入する。その後、切換ユニット4の第1制御弁を通過した冷媒は、第1連絡管51を流れた後、ガス側第1閉鎖弁11を介して室外ユニット10に流入する。ガス側第1閉鎖弁11を介して室外ユニット10に流入した冷媒は、上記〈A6〉に記載の態様で流れ、圧縮機15に再び吸入される。
一方、第3連絡管53に流入した他の冷媒は、液側閉鎖弁13を介して室外ユニット10に流入する。液側閉鎖弁13を介して室外ユニット10に流入した冷媒は、上記〈B5〉に記載の態様で流れ、圧縮機15に再び吸入される。
(3−3−3−1)冷房主体状態において冷暖均衡状態となった場合
空調システム100が冷房主体状態において冷暖均衡状態となった場合には、「(3−3−1)冷房主体状態にある場合」における〈C1〉―〈C6〉において説明した態様で冷媒回路RC内を冷媒が流れる。
〈E1〉
空調システム100が暖房主体状態において冷暖均衡状態となった場合には、冷媒が吸入配管Paを介して圧縮機15に吸入されて圧縮される。圧縮された高圧のガス冷媒は、吐出配管Pbを流れる際に二手に分岐する。
吐出配管Pbを流れる際に二手に分岐した冷媒の一方は、上記〈C2〉−〈C3〉で説明した態様で流れ、圧縮機15に再び吸入される。
一方、上記〈E2〉において吐出配管Pbを流れる際に二手に分岐した冷媒の他方は、吐出配管Pb、第1流路切換弁16を経て、室外熱交換器20(第2室外熱交換器22)に流入する。室外熱交換器20に流入した冷媒は、室外熱交換器20を通過する際に、室外ファン28によって送られる空気と熱交換を行い凝縮する。室外熱交換器20を通過した冷媒は、第2室外制御弁24を通過した後、液側配管Pcを流れる過程において二手に分岐する。
液側配管Pcにおいて二手に分岐した一方の冷媒は、上記〈A2〉に記載の態様で流れ、圧縮機15に再び吸入される。
液側配管Pcにおいて二手に分岐した冷媒の他方は、上記〈A3〉に記載の態様で流れ、冷房室内ユニット30に対応する切換ユニット4のいずれかにおける第3制御弁43に流入する。係る冷媒は、上記〈A4〉に記載の態様で流れ、対応する切換ユニット4の第1制御弁(第1ガス側分岐流路GLa)に流入する。その後、切換ユニット4の第1制御弁を通過した冷媒は、第1連絡管51を通過しガス側第1閉鎖弁11を経て室外ユニット10に流入する。ガス側第1閉鎖弁11を経て室外ユニット10に流入した冷媒は、上記〈A6〉に記載の態様で流れ、圧縮機15に再び吸入される。
空調システム100では、室外ユニット制御部9、各室内ユニット制御部39及び中間ユニット制御部49が通信線で接続されることで、コントローラ80が構成されている。図4は、コントローラ80と、コントローラ80に接続される各部と、を概略的に示したブロック図である。
記憶部81は、例えば、ROM、RAM、及びフラッシュメモリ等で構成されており、揮発性の記憶領域と不揮発性の記憶領域を含む。記憶部81には、コントローラ80の各部における処理を定義した制御プログラムを格納されるプログラム記憶領域M1が含まれている。
入力制御部82は、コントローラ80に接続される各機器から出力される信号を受け付けるためのインターフェースとしての役割を果たす機能部である。例えば、入力制御部82は、各センサ(8、38、60)やリモコンから出力された信号を受けて、記憶部81の対応する記憶領域に格納する、又は所定のフラグをたてる。
モード制御部83は、制御モードを切り換える機能部である。モード制御部83は、通常時(冷媒漏洩検出フラグM6が立てられていない時)には、制御モードを通常運転モードに切り換える。モード制御部83は、冷媒漏洩検出フラグM6が立てられている時には、制御モードを冷媒漏洩モードに切り換える。モード制御部83は、遷移している制御モードに応じて制御モード判別フラグM5を立てる。
冷媒漏洩判定部84は、冷媒回路RCにおいて冷媒漏洩が生じているか否かを判別する機能部である。具体的に、冷媒漏洩判定部84は、所定の冷媒漏洩検出条件が満たされる場合に、冷媒回路RCにおいて冷媒漏洩が生じていると判定し、冷媒漏洩検出フラグM6を立てる。
機器制御部85は、制御プログラムに沿って、状況に応じて、空調システム100に含まれる各機器(例えば15,16,17,18,23,24,25,26,28,31,33,41,42,43,60等)の動作を制御する。機器制御部85は、制御モード判別フラグM5を参照することで遷移している制御モードを判別し、判別した制御モードに基づき各機器の動作を制御する。
機器制御部85は、対象空間内における冷媒漏洩が生じたと想定される時(具体的には冷媒漏洩検出フラグM6が立てられた時)には、冷媒漏洩第1制御を実行する。機器制御部85は、冷媒漏洩第1制御において、各室内ユニット30の室内膨張弁31を閉状態に制御する。これにより、液側冷媒流路LLを介して冷媒漏洩ユニット(冷媒漏洩が生じた室内ユニット30)への冷媒の流入が抑制され、更なる冷媒漏洩が抑制される。すなわち、冷媒漏洩第1制御は、冷媒漏洩が生じた際に室内ユニット30における漏洩冷媒量を抑制するための制御である。
機器制御部85は、対象空間内における冷媒漏洩が生じたと想定される時(具体的には冷媒漏洩検出フラグM6が立てられた時)には、冷媒漏洩第2制御を実行する。機器制御部85は、冷媒漏洩第2制御において、中間ユニット40に含まれる各切換ユニット4の第1制御弁41、第2制御弁42及び第3制御弁43を閉状態に制御する。これにより、室外ユニット10と各室内ユニット30とを連通する冷媒流路を介した冷媒漏洩ユニット(冷媒漏洩が生じた室内ユニット30)への冷媒の流入が抑制され、更なる冷媒漏洩が抑制される。すなわち、冷媒漏洩第2制御は、冷媒漏洩が生じた際に室内ユニット30における漏洩冷媒量を抑制するための制御である。
機器制御部85は、対象空間内における冷媒漏洩が生じたと想定される時には、冷媒漏洩第3制御を実行する。機器制御部85は、冷媒漏洩第3制御において、中間ユニット40のガス側遮断弁65を閉状態に制御する。上述のように、第2ガス側冷媒流路GL2に配置される第2制御弁42は、閉状態に制御された場合にも微量の冷媒を通過させることから、室外ユニット10から室内ユニット30への冷媒の流れを確実に遮断できない。これに関連して、室外ユニット10から室内ユニット30への冷媒の流れを確実に遮断すべく、冷媒漏洩第3制御では、各第2制御弁42より室外ユニット10側に配置されるガス側遮断弁65が閉状態に制御される。すなわち、冷媒漏洩第3制御は、冷媒漏洩が生じた際に室内ユニット30における更なる漏洩冷媒を確実に抑制するための制御である。
駆動信号出力部86は、機器制御部85の制御内容に応じて、各機器(例えば15,16,17,18,23,24,25,26,28,31,33,41,42,43,60等)に対して対応する駆動信号(駆動電圧)を出力する。駆動信号出力部86には、インバータ(図示省略)が複数含まれており、特定の機器(例えば圧縮機15、室外ファン28、又は各室内ファン33等)に対しては、対応するインバータから駆動信号を出力する。
以下、コントローラ80の処理の流れの一例について、図5を参照しながら説明する。図5は、コントローラ80の処理の流れの一例を示したフローチャートである。コントローラ80は、電源を投入されると、図5のステップS101からS109に示すような流れで処理を行う。なお、図5に示す処理の流れは、一例であり適宜変更可能である。例えば、矛盾のない範囲でステップの順序が変更されてもよいし、一部のステップが他のステップと並列に実行されてもよいし、他のステップが新たに追加されてもよい。
(6−1)
従来、熱源ユニット及び並列に配置される複数の利用ユニットを含む冷媒回路において冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、熱源ユニット及び利用ユニット間で延びる冷媒配管のそれぞれに冷媒の流れを切り換える制御弁を有し、各制御弁の状態を個別に制御することで各利用ユニットへの冷媒の流れ方向を個別に切り換える冷凍装置が知られている。このような冷凍装置では、いずれかの利用ユニットにおいて冷媒漏洩が生じた際に、対応する制御弁を閉状態に制御することで、冷媒漏洩が生じた利用ユニットに冷媒が送られることを抑制し更なる冷媒漏洩を抑制することが考えられる。
上記実施形態では、第2制御弁42(「ガス側第1制御弁」に相当)は、閉状態の場合に微量の冷媒を通過させるように構成されている。これにより、圧縮機15への冷凍機油の回収が促進されている。特に、いずれかの室内ユニット30が停止状態にある場合に、当該室内ユニット30に連通する冷媒流路において冷媒及び冷凍機油が滞留することが抑制されており、信頼性低下が抑制されている。
上記実施形態では、ガス側遮断弁65(「遮断弁」に相当)は、中間ユニット40(「流路切換ユニット」に相当)内に配置されている。これにより、施工現場における遮断弁の施工が容易となっており、遮断弁の施工性が向上している。
上記実施形態に係る空調システム100は、コントローラ80(「制御部」に相当)と、冷媒漏洩センサ70(「冷媒漏洩検知部」に相当)と、を備える。コントローラ80は、ガス側遮断弁65の動作を制御する。冷媒漏洩センサ70は、室内ユニット30(「利用ユニット」に相当)内における冷媒漏洩を検知する。コントローラ80は、冷媒漏洩センサ70によって冷媒漏洩が検知された時に、ガス側遮断弁65(「遮断弁」に相当)を閉状態に制御する。
上記実施形態に係る空調システム100は、第3連絡管53(「液側連絡配管」に相当)と、複数の液側分岐管531と、を備える。第3連絡管53は、室外ユニット10(「熱源ユニット」に相当)と室内ユニット30(「利用ユニット」に相当)との間に配置される。第3連絡管53は、液状態の冷媒が流れる。複数の液側分岐管531は、第3連絡管53に含まれる支管である。液側分岐管531は、対応する室内ユニット30に連通する。中間ユニット40(「冷媒流路切換ユニット」に相当)は、複数の第3制御弁43(「液側制御弁」に相当)を有する。第3制御弁43は、液側分岐管531に配置される。第3制御弁43は、対応する室内ユニット30における冷媒の流れを切り換える。コントローラ80(「制御部」に相当)は、第3制御弁43の状態をさらに制御する。コントローラ80は、冷媒漏洩センサ70(「冷媒漏洩検知部」に相当)によって冷媒漏洩が検知された時に、対応する第3制御弁43を閉状態に制御する。
上記実施形態では、コントローラ80(「制御部」に相当)は、第2制御弁42(「ガス側第1制御弁」に相当)の状態をさらに制御する。コントローラ80は、冷媒漏洩センサ70(「冷媒漏洩検知部」に相当)によって冷媒漏洩が検知された時に、対応する第2制御弁42を閉状態に制御する。
上記実施形態に係る空調システム100では、第1連絡管51(「ガス側第2連絡配管」に相当)と、複数の第1分岐管511(「ガス側第2分岐管」に相当)と、を備える。第1連絡管51は、室外ユニット10と中間ユニット40(「冷媒流路切換ユニット」に相当)との間に配置される。第1連絡管51は、低圧のガス冷媒が流れる配管である。第1分岐管511は、第1連絡管51に含まれる支管である。第1分岐管511は、対応する室内ユニット30(「利用ユニット」に相当)に連通する。中間ユニット40は、複数の第1制御弁41(「ガス側第2制御弁」に相当)を有する。第1制御弁41は、第1分岐管511に配置される。第1制御弁41は、対応する室内ユニット30(「利用ユニット」に相当)における冷媒の流れを切り換える。コントローラ80(「制御部」に相当)は、第1制御弁41の状態をさらに制御する。コントローラ80は、冷媒漏洩センサ70(「冷媒漏洩検知部」に相当)によって冷媒漏洩が検知された時に、対応する第1制御弁41を閉状態に制御する。
上記実施形態では、空調システム100では、圧力調整弁45(「バイパス機構」に相当)を備える。圧力調整弁45は、第2連絡管52(「ガス側第1連絡配管」に相当)内の冷媒を、室外ユニット10に連通する第1連絡管51(「ガス側第2連絡配管」に相当)に設けられた第2バイパス部B2へバイパスさせる。
上記実施形態では、圧力調整弁45は、バイパス配管(P7、P8)に配置される。バイパス配管(P7、P8)は、第2連絡管52(「ガス側第1連絡配管」に相当)からバイパス部へと延びる配管である。圧力調整弁45は「バイパス機構」として機能する。圧力調整弁45は、第2連絡管52内の冷媒の圧力が所定の基準値以上となった場合に、バイパス配管(P7、P8)を開通させる。
上記実施形態は、以下の変形例に示すように適宜変形が可能である。なお、各変形例は、矛盾が生じない範囲で他の変形例と組み合わせて適用されてもよい。
空調システム100では、上記実施形態におけるバイパス流路BLとともに又はバイパス流路BLに代えて、図6に示すようなバイパス流路BL´が配置されてもよい。図6では、バイパス流路BL´が、バイパス配管(P7´及びP8´)によって構成され、第2連絡管52の第1バイパス部B1から第3連絡管53に設けられた第2バイパス部B2´(「バイパス部」に相当)へ延びている。第2バイパス部B2´は、第3連絡管53において、各液側分岐部BP3よりも室外ユニット10側に配置されている。このようなバイパス流路BL´が、バイパス流路BLとともに又はバイパス流路BLに代えて配置される場合にも、上記実施形態と同様の作用効果を実現可能である。
上記実施形態では、空調システム100が室外ユニット10と中間ユニット40とが3本の連絡管(51、52、53)で接続されるいわゆる「3管式」の冷暖フリー回路(室内ユニット30毎に冷房運転及び暖房運転を個別に切換可能な冷媒回路)である冷媒回路RCを有する場合について説明した。しかし、必ずしも、室外ユニット10及び中間ユニット40は3本の連絡管(51、52、53)で接続される必要はない。例えば、冷媒回路RCは、図7に示される冷媒回路RC1のように構成されてもよい。
上記実施形態では、複数の切換ユニット4が、一体に集められて中間ユニット40が構成されていた。しかし、図8及び図9に示す空調システム100aのように、各切換ユニット4は、それぞれ個別に配置されてもよい。図8及び図9に示す空調システム100aでは、空調システム100とは異なり、いずれかの室内ユニット30と1対1に対応する複数の切換ユニット4が、個別に配置されている。係る場合でも上記実施形態と同様の効果を実現可能である。
上記実施形態では、ガス側遮断弁65は、中間ユニット40内に配置された。しかし、ガス側遮断弁65は、必ずしも中間ユニット40内に配置される必要はなく、中間ユニット40の外部に配置されてもよい。
上記実施形態における室内膨張弁31については、必ずしも必要ではなく、適宜省略されてもよい。係る場合、第3制御弁43に室内膨張弁31(「電動膨張弁」)としての機能を担わせてもよい。係る場合においても上記(6−1)において説明した作用効果について実現されうる。
図示は省略するが、上記実施形態における第3制御弁43については、必ずしも必要ではなく省略されてもよい。係る場合、室内膨張弁31については、閉状態の場合に冷媒の流れを遮断する全閉状態となるものを採用して、室内膨張弁31に第3制御弁43(「第2遮断弁」)としての機能を担わせればよい。
上記実施形態では、室内膨張弁31が、閉状態(最小開度)の場合に微小流路を形成する微開状態となる電動弁である場合について説明した。しかし、特に支障がない限り、室内膨張弁31は、必ずしも係る態様の膨張弁でなくてもよい。すなわち、室内膨張弁31は、最小開度の場合に冷媒の流れを遮断する全閉状態となるものであってもよい。
上記実施形態では、第2制御弁42が、閉状態(最小開度)の場合に微小流路を形成する微開状態となる電動弁である場合について説明した。しかし、特に支障がない限り、第2制御弁42は、必ずしも係る態様の膨張弁でなくてもよい。すなわち、第2制御弁42は、最小開度の場合に冷媒の流れを遮断する全閉状態となるものであってもよい。
上記実施形態では、圧力調整弁45(「バイパス機構」に相当)が、一端側に加わる圧力基準値以上の圧力に応じて弁体が移動する圧力感知機構を有する機械式の自動膨張弁である場合について説明した。しかし、圧力調整弁45は、第2連絡管52における冷媒をバイパス可能な弁である限り、他の弁であってもよい。例えば、圧力調整弁45は、閉状態の場合に冷媒を通過させる微小流路を形成する微開状態となる電動式の膨張弁が採用されてもよい。係る場合にも、第2連絡管52内の冷媒が、圧力調整弁45の微小流路を介して第2バイパス部B2へバイパスされることとなる。
上記実施形態における圧力調整部44(圧力調整弁45及びバイパス流路BL)については、ガス側遮断弁65が閉状態に制御された場合に液封回路が形成されることを抑制するという観点上、支障がない場合には、必ずしも必要ではなく適宜省略されてもよい。
上記実施形態では、第1制御弁41、第2制御弁42、第3制御弁43及びガス側遮断弁65が、開度調整可能な電動弁である場合について説明した。しかし、第1制御弁41、第2制御弁42、第3制御弁43及びガス側遮断弁65のいずれか又は全ては、駆動電圧を供給されることで開状態と閉状態とが択一的に切り換わる電磁弁でもよい。
上記実施形態では、複数の流路切換弁19(第1流路切換弁16、第2流路切換弁17、及び第3流路切換弁18)が配置され、各流路切換弁19が運転状態に応じて第1流路状態と第2流路状態とを切り換えられることで、冷媒回路RC内における冷媒の流れが切り換えられていた。しかし、これに限定されず、他の方法によって冷媒回路RC内における冷媒の流れを切り換えるように構成されてもよい。
上記実施形態における冷媒回路RCの回路構成や回路内に配置される機器については、本開示に係る思想の目的を達成するうえで支障が生じない限り、設置環境や設計仕様に応じて適宜変更が可能であり、一部の機器を省略してもよいし、他の機器を新たに追加してもよいし、新たな流路を含んでいてもよい。
上記実施形態では、室外ユニット10は1台のみであった。しかし、室外ユニット10は、各室内ユニット30又は各切換ユニット4に対して、直列又は並列に複数台配置されてもよい。
上記実施形態では、室外ユニット制御部9と、各室内ユニット30の室内ユニット制御部39と、中間ユニット制御部49が通信線を介して接続されることで、空調システム100の動作を制御するコントローラ80が構成されていた。しかし、コントローラ80の構成態様については必ずしもこれに限定されず、設計仕様や設置環境に応じて適宜変更が可能である。すなわち、コントローラ80の構成態様については特に限定されず、コントローラ80に含まれる要素の一部又は全部は、必ずしも、室外ユニット10、室内ユニット30、及び中間ユニット40のいずれかに配置される必要はなく、他の装置において配置されてもよいし、独立に配置されてもよい。
上記実施形態では、コントローラ80は、冷媒漏洩が生じた場合に、冷媒漏洩第1制御、冷媒漏洩第2制御及び冷媒漏洩第3制御を実行していた(図5のステップS105−108)。しかし、冷媒漏洩時にコントローラ80が行う制御のうち、冷媒漏洩第1制御については、必ずしも実行される必要はない。つまり、冷媒漏洩時に室内膨張弁31については、必ずしも閉状態に制御される必要はない。すなわち、冷媒漏洩第2制御及び冷媒漏洩第3制御によって、冷媒漏洩ユニットへの冷媒の流れが遮断され、更なる冷媒漏洩が抑制される場合には、冷媒漏洩第1制御については適宜省略されてもよい。
上記実施形態では、コントローラ80は、冷媒漏洩が生じた場合に、冷媒漏洩第2制御において、第3制御弁43を閉状態に制御していた。しかし、コントローラ80は、冷媒漏洩時に冷媒漏洩第1制御を実行する限り(すなわち、室内膨張弁31が閉状態に制御される限り)、冷媒漏洩ユニットへの冷媒の流入が抑制されることから、冷媒漏洩第2制御では、必ずしも第3制御弁43を閉状態に制御する必要はない。
上記実施形態では、本開示に係る思想が、空調システム100に適用される場合について説明した。しかし、これに限定されず、本開示に係る思想は、上記実施形態の冷媒回路RCに類似する冷媒回路を含む他の冷凍装置(例えば給湯器やチラー等)にも適用可能である。
上記実施形態では、冷媒回路RCを循環する冷媒の一例としてR32を挙げた。しかし、冷媒回路RCで用いられる冷媒は、特に限定されない。例えば、冷媒回路RCでは、HFO1234yf、HFO1234ze(E)やこれらの冷媒の混合冷媒などが、R32に代えて用いられてもよい。また、冷媒回路RCでは、R407CやR410A等のHFC系冷媒を用いられてもよい。
以上、本発明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発明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。
8 :室外側センサ
9 :室外ユニット制御部
10、10´ :室外ユニット(熱源ユニット)
11 :ガス側第1閉鎖弁
12 :ガス側第2閉鎖弁
13 :液側閉鎖弁
14 :アキュームレータ
15 :圧縮機
16 :第1流路切換弁
17 :第2流路切換弁
18 :第3流路切換弁
20 :室外熱交換器(熱源側熱交換器)
21 :第1室外熱交換器
22 :第2室外熱交換器
23 :第1室外制御弁
24 :第2室外制御弁
25 :第3室外制御弁
26 :第4室外制御弁
27 :過冷却熱交換器
28 :室外ファン
30 :室内ユニット(利用ユニット)
31 :室内膨張弁(利用側制御弁)
32 :室内熱交換器(利用側熱交換器)
33 :室内ファン
38 :室内側センサ
39 :室内ユニット制御部
40、40´ :中間ユニット(冷媒流路切換ユニット)
41 :第1制御弁(ガス側第2制御弁)
42 :第2制御弁(ガス側第1制御弁)
43 :第3制御弁(液側制御弁)
44 :圧力調整部
45 :圧力調整弁(バイパス機構)
48 :レシーバ
49 :中間ユニット制御部
50 :室外側連絡配管
51 :第1連絡管 (ガス側第2連絡配管)
52 :第2連絡管(ガス側第1連絡配管)
53 :第3連絡管(液側連絡配管)
60 :室内側連絡配管
65 :ガス側遮断弁(遮断弁)
70 :冷媒漏洩センサ(冷媒漏洩検知部)
80 :コントローラ(制御部)
81 :記憶部
82 :入力制御部
83 :モード制御部
84 :冷媒漏洩判定部
85 :機器制御部
86 :駆動信号出力部
100、100a :空調システム
271 :第1流路
272 :第2流路
511 :第1分岐管(ガス側第2分岐管)
521 :第2分岐管(ガス側第1分岐管)
531 :液側分岐管
B1 :第1バイパス部
B2、B2´ :第2バイパス部(バイパス部)
BL、BL´ :バイパス流路
BP1 :ガス側第1分岐部
BP2 :ガス側第2分岐部(分岐部)
BP3 :液側分岐部
GL :ガス側冷媒流路
GL1 :第1ガス側冷媒流路
GL2 :第2ガス側冷媒流路
GLa :第1ガス側分岐流路
GLb :第2ガス側分岐流路
GP :ガス側連絡管
IL :室内側冷媒流路
LL :液側冷媒流路
LL1 :液側分岐流路
LP :液側連絡管
P1 :第1配管
P2 :第2配管
P3 :第3配管
P7、P7´ :第7配管(バイパス配管)
P8、P8´ :第8配管(バイパス配管)
Pa :吸入配管
Pb :吐出配管
Pc :液側配管
RC、RC1 :冷媒回路
Claims (10)
- 冷媒回路(RC、RC1)において冷凍サイクルを行う冷凍装置(100、100a)であって、
冷媒の圧縮機及び熱源側熱交換器を有する熱源ユニット(10、10´)と、
前記熱源ユニットに対して並列に配置され、利用側熱交換器を有する複数の利用ユニット(30)と、
対応する前記利用ユニットにおける冷媒の流れを切り換える複数のガス側第1制御弁(42)を有し、各前記利用ユニットにおける冷媒の流れを個別に切り換える冷媒流路切換ユニット(40、40´)と、
前記熱源ユニットと各前記ガス側第1制御弁との間に配置され、高圧のガス冷媒が流れるガス側第1連絡配管(52)と、
前記ガス側第1連絡配管に含まれ、対応する前記利用ユニットに連通する複数のガス側第1分岐管(521)と、
前記ガス側第1連絡配管に配置され、閉状態となることで冷媒の流れを遮断する遮断弁(65)と、
を備え、
前記ガス側第1制御弁は、対応する前記利用ユニットに連通する前記ガス側第1分岐管に配置され、
前記ガス側第1連絡配管は、前記ガス側第1分岐管に接続される分岐部(BP2)を複数含み、
前記遮断弁は、各前記分岐部よりも前記熱源ユニット側に配置され、
前記ガス側第1制御弁は、閉状態の場合に微量の冷媒を通過させる、
冷凍装置(100、100a)。 - 前記遮断弁は、前記冷媒流路切換ユニット内に配置される、
請求項1に記載の冷凍装置(100、100a)。 - 前記遮断弁の動作を制御する制御部(80)と、
前記利用ユニット内における冷媒漏洩を検知する冷媒漏洩検知部(70)と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記冷媒漏洩検知部によって冷媒漏洩が検知された時に、前記遮断弁を閉状態に制御する、
請求項1または2に記載の冷凍装置(100、100a)。 - 前記熱源ユニットと前記利用ユニットとの間に配置され、液状態の冷媒が流れる液側連絡配管(53)と、
前記液側連絡配管に含まれ、対応する前記利用ユニットに連通する複数の液側分岐管(531)と、
前記利用ユニットに配置され、前記液側分岐管に連通する利用側制御弁(31)と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記利用側制御弁の状態をさらに制御し、前記冷媒漏洩検知部によって冷媒漏洩が検知された時に、対応する前記利用側制御弁を閉状態に制御する、
請求項3に記載の冷凍装置(100、100a)。 - 前記熱源ユニットと前記利用ユニットとの間に配置され、液状態の冷媒が流れる液側連絡配管(53)と、
前記液側連絡配管に含まれ、対応する前記利用ユニットに連通する複数の液側分岐管(531)と、
をさらに備え、
前記冷媒流路切換ユニットは、前記液側分岐管に配置され対応する前記利用ユニットにおける冷媒の流れを切り換える複数の液側制御弁(43)を有し、
前記制御部は、前記液側制御弁の状態をさらに制御し、前記冷媒漏洩検知部によって冷媒漏洩が検知された時に、対応する前記液側制御弁を閉状態に制御する、
請求項3に記載の冷凍装置(100、100a)。 - 前記制御部は、前記ガス側第1制御弁の状態をさらに制御し、前記冷媒漏洩検知部によって冷媒漏洩が検知された時に、対応する前記ガス側第1制御弁を閉状態に制御する、
請求項3から5のいずれか1項に記載の冷凍装置(100、100a)。 - 前記熱源ユニットと前記冷媒流路切換ユニットとの間に配置され、低圧のガス冷媒が流れるガス側第2連絡配管(51)と、
前記ガス側第2連絡配管に含まれ、対応する前記利用ユニットに連通する複数のガス側第2分岐管(511)と、
をさらに備え、
前記冷媒流路切換ユニットは、前記ガス側第2分岐管に配置され対応する前記利用ユニットにおける冷媒の流れを切り換える複数のガス側第2制御弁(41)を有し、
前記制御部は、前記ガス側第2制御弁の状態をさらに制御し、前記冷媒漏洩検知部によって冷媒漏洩が検知された時に、対応する前記ガス側第2制御弁を閉状態に制御する、
請求項3から6のいずれか1項に記載の冷凍装置(100、100a)。 - 前記ガス側第1連絡配管内の冷媒を前記熱源ユニットに連通する他の配管に設けられたバイパス部(B2、B2´)へバイパスさせるバイパス機構(45)をさらに備える、
請求項1から7のいずれか1項に記載の冷凍装置(100、100a)。 - 前記バイパス機構は、前記ガス側第1連絡配管から前記バイパス部へと延びるバイパス配管(P7、P7´、P8、P8´)に配置され、前記ガス側第1連絡配管内の冷媒の圧力が所定の基準値以上となった場合に前記バイパス配管を開通させる圧力調整弁(45)である、
請求項8に記載の冷凍装置(100、100a)。 - 冷媒回路(RC、RC1)において冷凍サイクルを行う冷凍装置(100、100a)であって、
冷媒の圧縮機及び熱源側熱交換器を有する熱源ユニット(10、10´)と、
前記熱源ユニットに対して並列に配置され、利用側熱交換器を有する複数の利用ユニット(30)と、
対応する前記利用ユニットにおける冷媒の流れを切り換える複数のガス側第1制御弁(42)を有し、各前記利用ユニットにおける冷媒の流れを個別に切り換える冷媒流路切換ユニット(40、40´)と、
前記熱源ユニットと各前記ガス側第1制御弁との間に配置され、高圧のガス冷媒が流れるガス側第1連絡配管(52)と、
前記ガス側第1連絡配管に含まれ、対応する前記利用ユニットに連通する複数のガス側第1分岐管(521)と、
前記ガス側第1連絡配管に配置され、閉状態となることで冷媒の流れを遮断する遮断弁(65)と、
前記ガス側第1連絡配管内の冷媒を前記熱源ユニットに連通する他の配管に設けられたバイパス部(B2、B2´)へバイパスさせるバイパス機構(45)と、
を備え、
前記ガス側第1制御弁は、対応する前記利用ユニットに連通する前記ガス側第1分岐管に配置され、
前記ガス側第1連絡配管は、前記ガス側第1分岐管に接続される分岐部(BP2)を複数含み、
前記遮断弁は、各前記分岐部よりも前記熱源ユニット側に配置され、
前記バイパス機構は、前記ガス側第1連絡配管から前記バイパス部へと延びるバイパス配管(P7、P7´、P8、P8´)に配置され、前記ガス側第1連絡配管内の冷媒の圧力が所定の基準値以上となった場合に前記バイパス配管を開通させる圧力調整弁(45)である、
冷凍装置(100、100a)。
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