JP7436933B2 - 冷凍サイクルシステム - Google Patents
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Description
図1は、冷凍サイクルシステム1の概略構成図である。図2は、冷凍サイクルシステム1の概略機能ブロック構成図である。
一次側冷媒回路5aは、一次側圧縮機71(第1圧縮機に相当)と、一次側切換機構72(第1切換部に相当)と、一次側熱交換器74(熱源熱交換器に相当)と、一次側膨張弁76と、第1液閉鎖弁108と、一次側第1連絡管111と、第2液閉鎖弁106と、第1接続配管115と、二次側冷媒回路10と共有しているカスケード熱交換器35と、第2接続配管113と、第2ガス閉鎖弁107と、一次側第2連絡管112と、第1ガス閉鎖弁109と、を有している。
二次側冷媒回路10は、複数の利用ユニット3a、3b、3cと、複数の分岐ユニット6a、6b、6cと、熱源ユニット2と、が互いに接続されて構成されている。各利用ユニット3a、3b、3cは、対応する分岐ユニット6a、6b、6cと、1対1に接続されている。具体的には、利用ユニット3aと分岐ユニット6aとは第1接続管15aおよび第2接続管16aを介して接続され、利用ユニット3bと分岐ユニット6bとは第1接続管15bおよび第2接続管16bを介して接続され、利用ユニット3cと分岐ユニット6cとは第1接続管15cおよび第2接続管16cを介して接続されている。また、各分岐ユニット6a、6b、6cは、熱源ユニット2と、3つの連絡管である二次側第3連絡管7と二次側第1連絡管8と二次側第2連絡管9とを介して接続されている。具体的には、熱源ユニット2から延び出した二次側第3連絡管7と二次側第1連絡管8と二次側第2連絡管9とは、それぞれ複数に分岐して、各分岐ユニット6a、6b、6cに接続されている。
一次側ユニット5は、利用ユニット3a、3b、3cや分岐ユニット6a、6b、6cが配置された空間とは異なる空間や屋上等に設置されている。
熱源ユニット2は、利用ユニット3a、3b、3cや分岐ユニット6a、6b、6cが配置された空間とは異なる空間や屋上等に設置されている。
利用ユニット3a、3b、3cは、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等、または、室内の壁面に壁掛け等により設置されている。
分岐ユニット6a、6b、6cは、ビル等の室内の天井裏の空間等に設置されている。
冷凍サイクルシステム1では、上述の熱源側制御部20、利用側制御部50a、50b、50c、分岐ユニット制御部60a、60b、60c、一次側制御部70が、有線または無線を介して相互に通信可能に接続されることで、制御部80を構成している。したがって、この制御部80は、各種センサ37、38、39、83、84、85、86、87、88、77、78、79、81、82、58a、58b、58c等の検出情報および図示しないリモコン等から受け付けた指示情報等に基づいて、各部21(21a)、22、36、44、46a、48a、51a、51b、51c、53a、53b、53c(54a、54b、54c)、66a、66b、66c、67a、67b、67c、71(71a)、72、75(75a)、76の動作を制御する。
次に、冷凍サイクルシステム1の動作について、図3~図6を用いて説明する。
冷房運転では、例えば、利用ユニット3a、3b、3cの利用側熱交換器52a、52b、52cの全てが冷媒の蒸発器として機能する運転を行い、カスケード熱交換器35が二次側の冷媒の放熱器として機能する運転を行う。この冷房運転では、冷凍サイクルシステム1の一次側冷媒回路5aおよび二次側冷媒回路10は、図3に示すように構成される。なお、図3の一次側冷媒回路5aに付された矢印および二次側冷媒回路10に付された矢印は、冷房運転時の冷媒の流れを示している。
暖房運転では、例えば、利用ユニット3a、3b、3cの利用側熱交換器52a、52b、52cの全てが冷媒の放熱器として機能する運転を行う。また、暖房運転では、カスケード熱交換器35が二次側の冷媒の蒸発器として機能する運転を行う。暖房運転では、冷凍サイクルシステム1の一次側冷媒回路5aおよび二次側冷媒回路10は、図4に示すように構成される。図4の一次側冷媒回路5aに付された矢印および二次側冷媒回路10に付された矢印は、暖房運転時の冷媒の流れを示している。
冷房主体運転では、例えば、利用ユニット3a、3bの利用側熱交換器52a、52bが冷媒の蒸発器として機能し、かつ、利用ユニット3cの利用側熱交換器52cが冷媒の放熱器として機能する運転を行う。冷房主体運転では、カスケード熱交換器35は、二次側の冷媒の放熱器として機能する。冷房主体運転では、冷凍サイクルシステム1の一次側冷媒回路5aおよび二次側冷媒回路10は、図5に示されるように構成される。図5の一次側冷媒回路5aに付された矢印および二次側冷媒回路10に付された矢印は、冷房主体運転時の冷媒の流れを示している。
暖房主体運転では、例えば、利用ユニット3a、3bの利用側熱交換器52a、52bが冷媒の放熱器として機能し、かつ、利用側熱交換器52cが冷媒の蒸発器として機能する運転を行う。暖房主体運転では、カスケード熱交換器35は、二次側の冷媒の蒸発器として機能する。暖房主体運転では、冷凍サイクルシステム1の一次側冷媒回路5aおよび二次側冷媒回路10は、図6に示すように構成される。図6の一次側冷媒回路5aに付された矢印および二次側冷媒回路10に付された矢印は、暖房主体運転時の冷媒の流れを示している。
冷凍サイクルシステム1では、暖房運転時または暖房主体運転時である通常運転時に所定条件を満たした場合に、蓄熱運転およびデフロスト運転が行われる。以下、蓄熱運転およびデフロスト運転について、図7のフローチャートを参照しつつ説明する。
本実施形態の冷凍サイクルシステム1では、デフロスト運転を開始する前に、蓄熱運転としての第1蓄熱運転および第2蓄熱運転を行っている。
(12-1)他の実施形態A
上記実施形態では、デフロスト運転を開始する前に、蓄熱運転としての第1蓄熱運転および第2蓄熱運転を行う場合を例として挙げて説明した。
上記実施形態では、第2蓄熱運転およびデフロスト運転時に、バイパス回路46に冷媒を流す場合を例として挙げて説明した。
上記実施形態では、第1蓄熱運転時に、室内ファン53a、53b、53cを停止させる場合を例に挙げて説明した。
上記実施形態では、第2蓄熱運転時およびデフロスト運転時に、利用側膨張弁51a、51b、51cを閉状態に制御する場合を例に挙げて説明した
これに対して、第2蓄熱運転およびデフロスト運転としては、利用側膨張弁51a、51b、51cを完全に閉止する制御に限られず、例えば、利用側膨張弁51a、51b、51cの弁開度を、暖房運転または暖房主体運転である通常運転時の弁開度よりも低下させる制御としてもよい。この場合であっても、利用側熱交換器52a、52b、52cに送られる二次側の冷媒の量が抑制されることにより、利用側熱交換器52a、52b、52cでの熱の放出が抑制される。
上記実施形態では、蓄熱運転時に、一次側冷媒回路5aにおいて一次側圧縮機71から吐出された冷媒をカスケード熱交換器35の一次側流路35bに供給させる制御を例に挙げて説明した。
上記実施形態では、第2蓄熱運転時およびデフロスト運転時に、バイパス膨張弁46aを開ける制御を行ってバイパス回路46に二次側の冷媒を流す場合を例に挙げて説明した。
上記実施形態では、一次側冷媒回路5aにおいて用いられる冷媒としてR32を例示し、二次側冷媒回路10において用いられる冷媒として二酸化炭素を例示した。
上記実施形態では、二次側冷媒回路10として、第1連絡管8と第2連絡管9と第3連絡管7を有する三管式の冷暖同時運転可能な冷媒回路を例に挙げて例示した。
上記実施形態では、デフロスト運転を開始する前に、蓄熱運転として第1蓄熱運転および第2蓄熱運転を行う場合を例に挙げて説明した。
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。
2 :熱源ユニット
3a :第1利用ユニット
3b :第2利用ユニット
3c :第3利用ユニット
4 :二次側ユニット
5 :一次側ユニット
5a :一次側冷媒回路(第1回路)
7 :液冷媒連絡管
8 :高低圧ガス冷媒連絡管
9 :低圧ガス冷媒連絡管
10 :二次側冷媒回路(第2回路)
11 :熱源側膨張機構
12 :熱源回路
13a-c:利用回路
20 :熱源側制御部
21 :二次側圧縮機(第2圧縮機)
21a :圧縮機モータ
22 :二次側切換機構(第2切換部)
23 :吸入流路
24 :吐出流路
25 :第3熱源配管
26 :第4熱源配管
27 :第5熱源配管
28 :第1熱源配管
29 :第2熱源配管
30 :アキュムレータ
31 :第3閉鎖弁
32 :第1閉鎖弁
33 :第2閉鎖弁
34 :油分離器
35 :カスケード熱交換器
35a :二次側流路
35b :一次側流路
36 :熱源側膨張弁
37 :二次側吸入圧力センサ
38 :二次側吐出圧力センサ
39 :二次側吐出温度センサ
40 :油戻し回路
41 :油戻し流路
42 :油戻しキャピラリーチューブ
44 :油戻し開閉弁
45 :レシーバ
46 :バイパス回路(バイパス回路)
46a :バイパス膨張弁(制御弁)
47 :過冷却熱交換器(冷媒冷却器)
48 :過冷却回路(バイパス回路)
48a :過冷却膨張弁(制御弁)
50a-c:利用側制御部
51a-c:利用側膨張弁(膨張弁)
52a-c:利用側熱交換器(利用熱交換器)
53a-c:室内ファン
56a、56b、56c:第2利用配管
57a、57b、57c:第1利用配管
58a、58b、58c:液側温度センサ
60a、60b、60c:分岐ユニット制御部
61a、61b、61c:第3分岐配管
62a、62b、62c:合流配管
63a、63b、63c:第1分岐配管
64a、64b、64c:第2分岐配管
66a、66b、66c:第1調節弁
67a、67b、67c:第2調節弁
70 :一次側制御部
71 :一次側圧縮機(第1圧縮機)
72 :一次側切換機構(第1切換部)
74 :一次側熱交換器(熱源熱交換器)
76 :一次側膨張弁
77 :外気温度センサ
78 :一次側吐出圧力センサ
79 :一次側吸入圧力センサ
81 :一次側吸入温度センサ
82 :一次側熱交温度センサ
83 :二次側カスケード温度センサ
84 :レシーバ出口温度センサ
85 :バイパス回路温度センサ
86 :過冷却出口温度センサ
87 :過冷却回路温度センサ
88 :二次側吸入温度センサ
80 :制御部
Claims (8)
- 第1冷媒が循環する回路であって、第1圧縮機(71)と、カスケード熱交換器(35)と、熱源熱交換器(74)と、前記第1冷媒の流路を切り換える第1切換部(72)と、を有する第1回路(5a)と、
第2冷媒が循環する回路であって、第2圧縮機(21)と、前記カスケード熱交換器(35)と、利用熱交換器(52a、52b、52c)と、前記第2冷媒の流路を切り換える第2切換部(22)と、を有する第2回路(10)と、
を備え、
前記第2回路は、前記利用熱交換器と前記カスケード熱交換器との間と、前記第2圧縮機の吸入流路(23)と、を接続するバイパス回路(46、48)と、前記バイパス回路に設けられた制御弁(46a、48a)と、を有しており、
前記第1圧縮機、前記熱源熱交換器、前記カスケード熱交換器の順に前記第1冷媒を循環させつつ、前記第2圧縮機、前記カスケード熱交換器、前記バイパス回路の順に前記第2冷媒を循環させるデフロスト運転を行う、
冷凍サイクルシステム(1)。 - 前記第2回路は、前記利用熱交換器と前記カスケード熱交換器との間のうち前記バイパス回路が分岐している部分と、前記利用熱交換器と、の間に設けられた膨張弁(51a、51b、51c)を有している、
請求項1に記載の冷凍サイクルシステム。 - 前記デフロスト運転時には、前記膨張弁の開度が、前記デフロスト運転が開始される前の開度よりも小さくなる、
請求項2に記載の冷凍サイクルシステム。 - 前記デフロスト運転時には、前記膨張弁が閉状態である、
請求項2に記載の冷凍サイクルシステム。 - 前記デフロスト運転時には、前記第2圧縮機が吸入する前記第2冷媒の過熱度と、前記第2圧縮機から吐出される前記第2冷媒の過熱度と、前記第2回路の冷凍サイクルにおける高圧冷媒の圧力と、前記第2回路のうち前記利用熱交換器と前記カスケード熱交換器との間を流れる前記第2冷媒の温度と、前記デフロスト運転開始からの経過時間と、の少なくともいずれかが所定条件を満たした場合に、前記制御弁の開度を下げ、前記膨張弁の開度を上げる、
請求項2から4のいずれか1項に記載の冷凍サイクルシステム。 - 前記第2回路は、前記第2圧縮機の前記吸入流路のうち、前記バイパス回路が接続されている部分よりも下流側に設けられたアキュムレータ(30)を有している、
請求項1から5のいずれか1項に記載の冷凍サイクルシステム。 - 前記第2回路は、前記カスケード熱交換器と前記利用熱交換器との間に設けられており、前記第2冷媒を貯留するレシーバ(45)を有しており、
前記バイパス回路は、前記レシーバ内のガス冷媒を前記第2圧縮機の前記吸入流路に導く、
請求項1から6のいずれか1項に記載の冷凍サイクルシステム。 - 前記第2回路は、前記カスケード熱交換器と前記利用熱交換器との間に設けられた冷媒冷却器(47)を有しており、
前記バイパス回路は、前記冷媒冷却器を通過する、
請求項1から7のいずれか1項に記載の冷凍サイクルシステム。
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