WO2020189527A1 - 冷媒サイクルシステム - Google Patents

Abstract

建物等において、冷媒サイクルの施工の自由度を向上させる。本開示の冷媒サイクルシステム（１）は、冷媒サイクルと、第１給電ユニット（３０ａ）と、第２給電ユニット（３０ｂ）と、第１伝送路（４１）と、第２伝送路（４２）と、を備える。給電ユニットは、電源が遮断された利用ユニットに対して補助電源の供給を行う。第１伝送路（４１）は、熱源ユニット（１０）と第１給電ユニット（３０ａ）とを結ぶ。第２伝送路（４２）は、第１給電ユニット（３０ａ）と第２給電ユニット（３０ｂ）とを結ぶ。第２給電ユニット（３０ｂ）は、第１給電ユニット（３０ａ）を介して熱源ユニット（１０）と結ばれている。

Description

冷媒サイクルシステム

　冷媒サイクルシステムに関する。

　従来、１つの室外ユニットに対し、複数の室内ユニットと複数の給電ユニットと、を備えた冷媒サイクルが存在する。非特許文献１（「三菱電機ビル空調マルチエアコンシステム設計・工事マニュアル」三菱電機株式会社、２０１３年７月作成、ｐ１４６、図参照）に示すように、室外ユニットと室内ユニットと給電ユニットとは、通信線を介して並列に接続されている。

　建物等において、冷媒サイクルシステムの施工の自由度を向上させる。

　第１観点の冷媒サイクルシステムは、冷媒サイクルと、第１給電ユニットと、第２給電ユニットと、第１伝送路と、第２伝送路と、を備える。冷媒サイクルは、熱源ユニットと、第１利用ユニット群と、第２利用ユニット群と、を含む。第１給電ユニットは、第１利用ユニット群の各利用ユニットの電源が遮断された時に、電源が遮断された利用ユニットに対して補助電源の供給を行う。第１給電ユニットは、熱源ユニットとは別のユニットである。第２給電ユニットは、第２利用ユニット群の各利用ユニットの電源が遮断された時に、電源が遮断された利用ユニットに対して補助電源の供給を行う。第２給電ユニットは、熱源ユニットとは別のユニットである。第１伝送路は、熱源ユニットと第１給電ユニットとを結ぶ。第２伝送路は、第１給電ユニットと第２給電ユニットとを結ぶ。第２給電ユニットは、第１給電ユニットを介して熱源ユニットと結ばれている。

　これによって、建物等において、冷媒サイクルシステムの施工の自由度が向上する。

　第２観点の冷媒サイクルシステムは、第１観点のシステムであって、第１伝送路及び第２伝送路によって、熱源ユニット、第１給電ユニット、及び第２給電ユニットが、直列に結ばれている。

冷媒サイクルシステムの構成を示す概略図である。 冷媒サイクルシステムの構成を示す概略図である。 冷媒サイクルシステムの処理の流れを示すフローチャートである。

　以下、本開示の一実施形態に係る、冷媒サイクルシステム１について説明する。なお、以下の実施形態は、具体例であって、技術的範囲を限定するものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

　（１）全体構成
　図１は、本実施形態に係る冷媒サイクルシステム１の構成の一例を示す概略図である。図１に示す冷媒サイクルシステム１は、主に、室外ユニット１０と、複数の室内ユニットを含む第１室内ユニット群２０Ａと、複数の室内ユニットを含む第２室内ユニット群２０Ｂと、第１給電ユニット３０ａと、第２給電ユニット３０ｂと、伝送路４０と、を備える。第１室内ユニット群２０Ａは、３つの室内ユニット２０ａ、２０ｂ、２０ｃを含んでいる。第２室内ユニット群２０Ｂは、３つの室内ユニット２０ｄ、２０ｅ、２０ｆを含んでいる。

　冷媒サイクルシステム１に含まれる、室外ユニット１０と、各室内ユニット２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆとは、冷媒配管２（図２参照）によって互いに接続されることで、冷媒サイクルを構成している。冷媒サイクルシステム１に含まれる、室外ユニット１０と、各室内ユニット２０ａ、２０ｂ、２０ｃ２０ｄ、２０ｅ、２０ｆと、第１給電ユニット３０ａと、第２給電ユニット３０ｂとは、伝送路４０によって互いに接続されている。これによって、各ユニット間の通信が可能である。

　１つの室外ユニットに対して、接続可能な室内ユニットの数は、室外ユニットの容量及び性能等によって決まっている。本実施形態における室外ユニット１０に接続可能な室内ユニットの数は、例えば１６台であるが、これに限定されない。また、給電ユニットの配置は図１に示す配置に限られず、給電ユニットの数もこれに限られない。本開示において冷媒サイクルシステム１は、少なくとも１つの室外ユニットと、１つ以上の室内ユニットを含む１つ以上の室内ユニット群と、１つ以上の給電ユニットと、によって構成されていればよい。

　冷媒配管２は、分岐管によって分岐され、室外ユニット１０と、各室内ユニット２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆと、を接続している。冷媒配管２の内部には、冷媒が流れる。ここで、冷媒の種類は特に限定されない。

　（２）冷媒サイクルシステム１の詳細構成
　以下に、冷媒サイクルシステム１に含まれる、室外ユニット１０、室内ユニット２０ａ、及び第１給電ユニット３０ａについて図２を参照して説明する。ここで、図２に示す冷媒サイクルシステムは、説明を簡略にするために、図１に示す冷媒サイクルシステム１の一部（破線に囲まれた部分）を拡大したものである。なお、本実施形態において、冷媒サイクルシステム１に含まれる各室内ユニット２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆは、図２に示す室内ユニット２０ａと同様の構成であって、冷媒サイクルシステム１に含まれる第２給電ユニット３０ｂは、図２に示す第１給電ユニット３０ａと同様の構成であるものとして説明を行う。各構成は、具体例であって趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であるし、各ユニットは他のユニットと同様のものでなくてもよいことはもちろんである。

　（２－１）室外ユニット１０
　熱源ユニットとしての室外ユニット１０は、図２に示すように、商用電源であって室外ユニット１０の主電源である電源１１に接続される。室外ユニット１０は、室外熱交換器１２と、室外ファン１３と、圧縮機１４と、室外制御部１５と、通信部１６と、を有する。室外熱交換器１２は、冷媒配管２を流れる冷媒を凝縮または蒸発させて熱交換を行う。室外ファン１３は、室外熱交換器１２に送風して冷媒を熱交換させる。圧縮機１４は、冷媒配管２の冷媒を圧縮及び循環させる。室外制御部１５は、室外ユニット１０と冷媒サイクルシステム１全体の制御を行う。通信部１６は、他のユニットと通信を行う。

　室外ユニット１０が有するこれらの各構成は、電源線を介して電源１１から電力が供給されることによって機能する。

　（２－２）室内ユニット２０ａ
　利用ユニットとしての室内ユニット２０ａは、商用電源であって室内ユニット２０ａの主電源である電源２１ａに接続される。室内ユニット２０ａは、室内熱交換器２２ａと、室内ファン２３ａと、膨張弁２４ａと、室内制御部２５ａと、通信部２６ａと、遮断検出部２７ａとを有する。室内熱交換器２２ａは、冷媒配管２を流れる冷媒を凝縮または蒸発させて熱交換を行う。室内ファン２３ａは、室内熱交換器２２ａに送風して冷媒を熱交換させる。膨張弁２４ａは、冷媒配管２を流れる冷媒の量を調整する。室内制御部２５ａは、室内ユニット２０ａ全体の制御を行う。通信部２６ａは、他のユニットと通信を行う。遮断検出部２７ａは、電源２１ａからの電力の供給が遮断されたことを検出すると、室外ユニット１０の室外制御部１５に対して遮断信号を送信する。遮断信号は、主電源が遮断されたことを知らせるための信号と、主電源が遮断された室内ユニットの識別情報とを含む。室内ユニットの識別情報は、各室内ユニットに固有の情報である。室内ユニットそれぞれの識別情報は、室外ユニット１０の室外制御部１５に記憶されている。

　電源２１ａから電力の供給が遮断されていない場合において、室内ユニット２０ａが有する各構成は、電源線を介して電源２１ａから電力が供給されることで機能する。

　（２－３）第１給電ユニット３０ａ
　第１給電ユニット３０ａは、商用電源であって第１給電ユニット３０ａの主電源である電源３１ａに接続される。第１給電ユニット３０ａは、給電ユニット３０ａ全体の制御を行う給電制御部３２ａと、他のユニットと通信するための通信部３３ａと、を有する。

　第１給電ユニット３０ａが有するこれらの各構成は、電源線を介して電源３１ａから電力が供給されることで機能する。

　給電ユニットが同時に給電可能な室内ユニットの数は、給電ユニットの性能等によってあらかじめ決められている。なお、給電ユニットが室内ユニットに対して供給する電力は、補助電源として使用される。

　補助電源は、主に、室内ユニットの膨張弁の開度を調整するために使用される。一方で、補助電源は、室内ユニットにおいて、各種アクチュエータ動作に使用されてもよい。アクチュエータ動作とは、例えば、室内ユニットに含まれるグリルパネルを閉じる動作、室内ユニットに関する各種情報を収集する動作、等である。補助電源を用いて行われるアクチュエータ動作は、あらかじめ設定された動作である。

　なお、各室内ユニットに対して補助電源を供給する給電ユニットは、あらかじめ設定されており、各室内ユニットの主電源の供給が遮断された場合、設定された給電ユニットが補助電源を供給する。

　例えば、図１において、第１給電ユニット３０ａは、２０ａ、２０ｂ、２０ｃに対して補助電源を供給する。第２給電ユニット３０ｂは、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆに対して補助電源を供給する。給電ユニットが、室内ユニットに対して補助電源を供給する処理については、後で詳述する。

　（２－４）伝送路４０
　図１に示すように、伝送路４０は、冷媒サイクル１に含まれる各ユニットを接続している。

　伝送路４０は、通常、主に通信用として使用され、各通信部間の通信を可能にする。一方で、伝送路４０は、室内ユニットの主電源が遮断された場合において、給電ユニットから室内ユニットへ補助電源を供給するための電源線としての役割を果たす。言い換えると、伝送路４０は、伝送・給電兼用である。

　本実施形態において、図１に示すように伝送路４０は、第１伝送路４１と、第２伝送路４２と、第３伝送路４３と、を含む。

　第１伝送路４１は、室外ユニット１０と第１給電ユニット３０ａとを直列に結ぶ。

　第２伝送路４２は、第１給電ユニット３０ａと第２給電ユニット３０ｂとを直列に結ぶ。具体的には、第２伝送路４２は、各ユニット間を接続する伝送路４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄを含み、第１給電ユニット３０ａと、室内ユニット群２０Ａに含まれる各室内ユニット２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、第２給電ユニット３０ｂとを結んでいる。ここで、第２伝送路４２は、第１給電ユニット３０ａと第２給電ユニット３０ｂとを直列に結んでいればよく、室内ユニット群２０Ａに含まれる各室内ユニット２０ａ、２０ｂ、２０ｃの接続形態は特に限定されない。各室内ユニット２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、例えば数珠繋ぎに接続されている。

　第３伝送路４３は、第２給電ユニット３０ｂと図示しない第３給電ユニットとを直列に結ぶ。具体的には、第３伝送路４３は、各ユニット間を接続する伝送路４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄを含み、第２給電ユニット３０ｂと、室内ユニット群２０Ｂに含まれる各室内ユニット２０ｄ、２０ｅ、２０ｆと、第３給電ユニットとを結んでいる。ここで、第３伝送路４３は、第２給電ユニット３０ｂと第３給電ユニットとを直列に結んでいればよく、室内ユニット群２０Ｂに含まれる各室内ユニット２０ｄ、２０ｅ、２０ｆの接続形態は特に限定されない。

　（３）冷媒サイクルシステム１の処理
　図３は、本発明の実施の形態にかかる冷媒サイクルシステム１の処理の一例を示すフローチャートである。ここで示すフローチャートは、図１に示す、冷媒サイクルシステム１に含まれる室内ユニット２０ａが、主電源を遮断され、冷媒サイクルシステム１に含まれる第１給電ユニット３０ａから伝送路４０を介して補助電源を供給される場合について示している。

　まず、ステップＳ１において、室内ユニット２０ａは、電源２１ａから電力を供給された状態において、各種処理を開始する。室内ユニット２０ａは、この状態において、各構成を機能させ、冷房又は暖房等の空調運転を行う事が可能である。

　ステップＳ２において、室内ユニット２０ａの遮断検出部２７ａは、電源２１ａから電力の供給が遮断されているか否かの判定を行う。ステップＳ２において、遮断検出部２７ａが電源２１ａからの電力の遮断を検出していない場合（Ｓ２：ＮＯ）、室内ユニット２０ａは空調運転を継続し、遮断検出部２７ａは判定を継続する。

　一方で、ステップＳ２において、遮断検出部２７ａが電源２１ａからの電力の遮断を検出した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、室内ユニット２０ａは、室内ユニット２０ａの電力の供給源を電源２１ａから第１給電ユニット３０ａに切り替える。（ステップＳ３）。言い換えると、室内ユニット２０ａは、伝送路４０を介して、第１給電ユニット３０ａから補助電源の供給を開始する。

　ステップＳ４において、室内ユニット２０ａは、伝送路４０を介して、室外ユニット１０へ遮断信号を出力する。

　ステップＳ５において、室外ユニット１０の室外制御部１５は、室内ユニット２０ａに対して膨張弁２４ａの開度調整指示を送信する。開度調整指示は、膨張弁２４ａを全開する、全閉する、開度を大きくする、又は開度を小さくする等、の指示である。これによって、室内ユニット２０ａの油戻し運転等を行う事が可能である。なお、室外ユニット１０の室外制御部１５は、室内ユニット２０ａに対して、各種アクチュエータ動作指示する動作指示を送信してもよい。室内ユニット２０ａの室内制御部２５ａは、動作指示に基づいて、各種アクチュエータの制御を行う。

　ステップＳ６において、室内ユニット２０ａの室内制御部２５ａは、室外ユニット１０からの開度調整指示に基づいて、膨張弁２４ａの開度を調整する。

　ステップＳ７において、室内ユニット２０ａの遮断検出部２７ａは、電源２１ａからの電力が遮断されているか否かの判定を行う。言い換えると、主電源からの給電が復旧したか否かを判定する。ステップＳ７において、遮断検出部２７ａが電源２１ａからの電力の遮断を検出した場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、遮断検出部２７ａは判定を繰り返し、第１給電ユニット３０ａからの給電を継続する。

　一方で、ステップＳ７において、遮断検出部２７ａが電源２１ａからの電力の遮断を検出しない場合（Ｓ７：ＮＯ）、言い換えると、主電源からの給電が再開された場合、室内ユニット２０ａの電力供給源を第１給電ユニット３０ａから電源２１ａに切り替える。（ステップＳ８）。

　以上で、室内ユニット２０ａの主電源が遮断された場合において、第１給電ユニット３０ａから伝送路４０を介して、室内ユニット２０ａに補助電源の供給を行う処理を終了する。

　（４）特徴
　本実施形態の冷媒サイクルシステム１は、冷媒サイクルと、第１給電ユニット３０ａと、第２給電ユニット３０ｂと、第１伝送路４１と、第２伝送路４２と、を備える。冷媒サイクルは、熱源ユニットとしての室外ユニット１０と、第１利用ユニット群としての第１室内ユニット２０Ａと、第２利用ユニット群としての第２室内ユニット２０Ｂと、を含む。第１給電ユニット３０ａは、第１室内ユニット群２０Ａの各室内ユニット２０ａ、２０ｂ、２０ｃの電源が遮断された時に、電源が遮断された利用ユニットに対して補助電源の供給を行う。第１給電ユニット３０ａは、室外ユニット１０とは別のユニットである。第２給電ユニット３０ｂは、第２室内ユニット群２０Ｂの各利用ユニット２０ｄ、２０ｅ、２０ｆの電源が遮断された時に、電源が遮断された利用ユニットに対して補助電源の供給を行う。第２給電ユニット２０Ｂは、室外ユニット１０とは別のユニットである。第１伝送路４１は、室外ユニット１０と第１給電ユニット３０ａとを結ぶ。第２伝送路４２は、第１給電ユニット３０ａと第２給電ユニット３０ｂとを結ぶ。第２給電ユニット３０ｂは、第１給電ユニット３０ａを介して室外ユニット１０と結ばれている。

　また、本実施形態の冷媒サイクルシステム１は、第１伝送路４１及び第２伝送路４２によって、室外ユニット１０、第１給電ユニット３０ａ、及び第２給電ユニット３０ｂが、直列に結ばれている。

　室外ユニットと給電ユニットとを並列にしか結べない場合、室外ユニットと給電ユニットとを結ぶ伝送路が長くなりすぎてしまう場合がある。このような場合においては、配線施工に手間がかかり、施工にかかるコストが高くなってしてしまう。

　本実施形態の冷媒サイクルシステム１は、室外ユニット１０と第１給電ユニット３０ａと第２給電ユニット３０ｂとを、第１伝送路４１と第２伝送路４２とによって、直列に接続しているため、各ユニット間の配線施工を効率よく行う事が可能である。

　これによって、室外ユニットと給電ユニットとを、従来よりも離れた場所に配置することが可能となり、建物等における冷媒サイクルシステムの施工の自由度が向上する。

　（５）
　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。

１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　冷媒サイクルシステム
１０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　熱源ユニット
２０Ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第１利用ユニット群
２０Ｂ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第２利用ユニット群
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆ　利用ユニット
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ　電源
３０ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第１給電ユニット
３０ｂ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第２給電ユニット
４１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第１伝送路
４２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第２伝送路

「三菱電機ビル空調マルチエアコンシステム設計・工事マニュアル」三菱電機株式会社、２０１３年７月作成、ｐ１４６

Claims (2)

1. 　熱源ユニット（１０）と、第１利用ユニット群（２０Ａ）と、第２利用ユニット群（２０Ｂ）と、を含む冷媒サイクルと、
   　前記第１利用ユニット群（２０Ａ）の各利用ユニット（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）の電源（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）が遮断された時に、電源が遮断された前記利用ユニットに対して補助電源の供給を行う、前記熱源ユニット（１０）とは別の第１給電ユニット（３０ａ）と、
   　前記第２利用ユニット群（２０Ｂ）の各利用ユニット（２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ）の電源（２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ）が遮断された時に、電源が遮断された前記利用ユニットに対して補助電源の供給を行う、前記熱源ユニット（１０）とは別の第２給電ユニット（３０ｂ）と、
   　前記熱源ユニット（１０）と前記第１給電ユニット（３０ａ）とを結ぶ第１伝送路（４１）と、
   　前記第１給電ユニット（３０ａ）と前記第２給電ユニット（３０ｂ）とを結ぶ第２伝送路（４２）と、
   を備え、
   　前記第２給電ユニット（３０ｂ）が、前記第１給電ユニット（３０ａ）を介して前記熱源ユニット（１０）と結ばれている、
   冷媒サイクルシステム（１）。
2. 　前記第１伝送路（４１）及び前記第２伝送路（４２）によって、前記熱源ユニット（１０）、前記第１給電ユニット（３０ａ）、及び前記第２給電ユニット（３０ｂ）が、直列に結ばれている、
   請求項１に記載の冷媒サイクルシステム（１）。

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