JP2008032275A - 空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】冷媒回路内に封入される冷媒として二酸化炭素を使用するセパレート型の空気調和装置において、現地工事の際に行われる気密試験に使用される気密ガスの消費量の増加を抑え、現地工事の作業性が損なわれにくくする。
【解決手段】空気調和装置1を構成する冷媒連絡管6、7として、定格冷房能力が11.2kW以上14.0kW以下の場合には管外径が12.7mm以下のものが使用され、定格冷房能力が14.0kWよりも大きく22.4kW以下の場合には管外径が15.9mm以下のものが使用され、定格冷房能力が22.4kWよりも大きく35.5kW以下の場合には管外径が19.1mm以下のものが使用され、定格冷房能力が35.5kWよりも大きく45.0kW以下の場合には管外径が22.2mm以下のものが使用され、定格冷房能力が45.0kWよりも大きく56.0kW以下の場合には管外径が25.4mm以下のものが使用される。
【選択図】図2
【解決手段】空気調和装置1を構成する冷媒連絡管6、7として、定格冷房能力が11.2kW以上14.0kW以下の場合には管外径が12.7mm以下のものが使用され、定格冷房能力が14.0kWよりも大きく22.4kW以下の場合には管外径が15.9mm以下のものが使用され、定格冷房能力が22.4kWよりも大きく35.5kW以下の場合には管外径が19.1mm以下のものが使用され、定格冷房能力が35.5kWよりも大きく45.0kW以下の場合には管外径が22.2mm以下のものが使用され、定格冷房能力が45.0kWよりも大きく56.0kW以下の場合には管外径が25.4mm以下のものが使用される。
【選択図】図2
Description
本発明は、空気調和装置、特に、熱源ユニットと利用ユニットとが冷媒連絡管を介して接続されることによって構成されたセパレート型の空気調和装置に関する。
従来より、熱源ユニットと利用ユニットとが冷媒連絡管を介して接続されることによって構成されたセパレート型の空気調和装置がある。このようなセパレート型の空気調和装置では、以下のような手順に従って現地工事が行われる。
まず、熱源ユニットや利用ユニットを据え付け、冷媒連絡管を施工して冷媒回路を構成する。そして、冷媒回路の構成後に、窒素ガスを用いて、冷媒連絡管を含む冷媒回路の気密試験の対象となる部分(以下、気密試験対象部分とする)について気密試験が行われる。そして、気密試験の終了後に、気密試験対象部分に封入されていた窒素ガスは、外部に排出される。そして、窒素ガスの排出後に、少なくとも気密試験対象部分については、真空引きが行われる。そして、真空引きの終了後に、冷媒連絡管の容積に応じて冷媒が追加充填されたり、熱源ユニットに予め封入されていた冷媒が冷媒回路全体に充満されることによって、冷媒回路内に所定量の冷媒が充填されることになる。
尚、上述の気密試験で使用される窒素ガスは、通常、窒素ボンベから気密試験対象部分に供給されて、気密試験圧力まで昇圧される。このため、セパレート型の空気調和装置では、冷媒連絡管を含む冷媒回路の気密試験対象部分の容積に応じて、窒素ボンベが準備されることになる。
特開平10−197112号公報
上述のようなセパレート型の空気調和装置においては、冷媒回路内に封入される冷媒として、R22のようなHCFC系冷媒やR407CのようなHFC系冷媒がよく用いられている。しかし、環境問題の観点から、セパレート型の空気調和装置においても、環境への影響の小さい自然冷媒の使用が検討されており、特に、不燃性でかつ毒性のない二酸化炭素の使用が有望視されている。
ところが、セパレート型の空気調和装置において、冷媒回路内に封入される冷媒として、二酸化炭素を使用すると、冷凍サイクルにおける高圧側の圧力が10MPa程度になるため、R22やR407Cを使用する場合に比べて冷媒回路を構成する機器及び配管の設計圧力が非常に高くなる。そうすると、空気調和装置の現地工事の際に行われる気密試験における気密試験圧力も高くなるため、気密試験に使用される窒素ガスの消費量が多くなってしまい、気密試験対象部分への窒素ガスの供給作業に手間がかかり、現地工事の作業性が損なわれることになる。特に、1台又は複数台の熱源ユニットに複数の利用ユニットが接続されたマルチ型の空気調和装置のような装置容量の大きな空気調和装置においては、さらに多量の窒素ガスが必要となることから、多数の窒素ボンベが必要となり、これらの窒素ボンベの交換の手間もかかるため、現地工事の作業性が損なわれる傾向が顕著になる。
本発明の課題は、冷媒回路内に封入される冷媒として二酸化炭素を使用するセパレート型の空気調和装置において、現地工事の際に行われる気密試験に使用される気密ガスの消費量の増加を抑え、現地工事の作業性が損なわれにくくすることにある。
第1の発明にかかる空気調和装置は、1台以上の熱源ユニットと、1台以上の利用ユニットと、熱源ユニットと利用ユニットとを接続することによって冷媒回路を構成する冷媒連絡管とを備えており、冷媒回路内には、冷媒として二酸化炭素が封入されており、定格冷房能力が11.2kW以上14.0kW以下である場合には、冷媒連絡管として、管外径が12.7mm以下のものが使用される。
第2の発明にかかる空気調和装置は、1台以上の熱源ユニットと、1台以上の利用ユニットと、熱源ユニットと利用ユニットとを接続することによって冷媒回路を構成する冷媒連絡管とを備えており、冷媒回路内には、冷媒として二酸化炭素が封入されており、定格冷房能力が14.0kWよりも大きく22.4kW以下である場合には、冷媒連絡管として、管外径が15.9mm以下のものが使用される。
第3の発明にかかる空気調和装置は、1台以上の熱源ユニットと、1台以上の利用ユニットと、熱源ユニットと利用ユニットとを接続することによって冷媒回路を構成する冷媒連絡管とを備えており、冷媒回路内には、冷媒として二酸化炭素が封入されており、定格冷房能力が22.4kWよりも大きく35.5kW以下である場合には、冷媒連絡管として、管外径が19.1mm以下のものが使用される。
第4の発明にかかる空気調和装置は、1台以上の熱源ユニットと、1台以上の利用ユニットと、熱源ユニットと利用ユニットとを接続することによって冷媒回路を構成する冷媒連絡管とを備えており、冷媒回路内には、冷媒として二酸化炭素が封入されており、定格冷房能力が35.5kWよりも大きく45.0kW以下である場合には、冷媒連絡管として、管外径が22.2mm以下のものが使用される。
第5の発明にかかる空気調和装置は、1台以上の熱源ユニットと、1台以上の利用ユニットと、熱源ユニットと利用ユニットとを接続することによって冷媒回路を構成する冷媒連絡管とを備えており、冷媒回路内には、冷媒として二酸化炭素が封入されており、定格冷房能力が45.0kWよりも大きく56.0kW以下である場合には、冷媒連絡管として、管外径が25.4mm以下のものが使用される。
この空気調和装置では、冷媒回路内に封入される冷媒として二酸化炭素を使用しており、冷凍サイクルにおける高圧側の圧力が10MPa程度になることから、冷媒としてR22等の二酸化炭素よりも低圧の飽和圧力特性(すなわち、高沸点の特性)を持つ冷媒を使用する場合に比べて、冷媒回路内を循環する冷媒の圧力損失による性能低下を抑えることが可能になる。そこで、この空気調和装置では、圧力損失による性能低下が過大にならない範囲で冷媒連絡管の管径を小さくすることによって、冷媒連絡管の容積を極力小さくすることができる。具体的には、上述のように、この空気調和装置の定格冷房能力が11.2kW以上14.0kW以下である場合には、冷媒連絡管として管外径が12.7mm以下のものを使用することで、この空気調和装置の定格冷房能力が14.0kW以上22.4kW以下である場合には、冷媒連絡管として管外径が15.9mm以下のものを使用することで、この空気調和装置の定格冷房能力が22.4kW以上35.5kW以下である場合には、冷媒連絡管として管外径が19.1mm以下のものを使用することで、この空気調和装置の定格冷房能力が35.5kW以上45.0kW以下である場合には、冷媒連絡管として管外径が22.2mm以下のものを使用することで、この空気調和装置の定格冷房能力が45.0kW以上56.0kW以下である場合には、冷媒連絡管として管外径が25.4mm以下のものを使用することで、冷媒連絡管の容積を、冷媒としてR22を使用する場合に比べて、1/3から1/4程度にすることができる。
これにより、この空気調和装置では、冷媒として二酸化炭素を使用することで冷媒連絡管の設計圧力が高くなるにもかかわらず、気密試験で使用される窒素ガス等の気密ガスの消費量の増加を抑え、現地工事の作業性が損なわれにくくすることができる。
尚、ここで、定格冷房能力とは、定速モータにより駆動される圧縮機を備えた空気調和装置においては、定格周波数60Hzの条件で称呼される冷房能力をいい、インバータモータにより駆動される圧縮機を備えた空気調和装置においては、冷房運転時の最大周波数の条件で称呼される冷房能力をいう。
第6の発明にかかる空気調和装置は、第1〜第5の発明のいずれかにかかる空気調和装置において、熱源ユニットは、圧縮機と、圧縮機において圧縮された冷媒を冷却することが可能な熱源側熱交換器と、熱源側熱交換器において冷却された冷媒をさらに冷却することが可能な補助冷却器とを有している。
この空気調和装置では、熱源側熱交換器において冷却された冷媒をさらに冷却することが可能な補助冷却器を有しているため、利用ユニットに送る冷媒を冷却することで性能の向上を図ることができ、これにより、冷媒連絡管の管径を小さくすることに起因する性能低下をさらに生じにくくすることができる。
第7の発明にかかる空気調和装置は、第6の発明にかかる空気調和装置において、冷媒連絡管は、補助冷却器において冷却された冷媒を利用ユニットに送ることが可能な第1冷媒連絡管と、利用ユニットから熱源ユニットに冷媒を送ることが可能な第2冷媒連絡管とを有している。熱源ユニットは、圧縮機から熱源側熱交換器及び補助冷却器を通じて第1冷媒連絡管に至るまでの間を流れる冷媒の一部を減圧した後に、圧縮機の吸入側に戻すことが可能な補助冷媒回路を有している。補助冷却器は、補助冷媒回路を流れる冷媒を冷却源とする熱交換器である。
この空気調和装置では、補助冷却器の冷却源として、補助冷媒回路を流れる冷媒を使用しているため、第1及び第2冷媒連絡管を流れる冷媒の流量を減らし、冷媒回路内を循環する冷媒の圧力損失を減らすことができ、これにより、冷媒連絡管の管径を小さくすることに起因する性能低下をさらに生じにくくすることができる。
第8の発明にかかる空気調和装置は、第7の発明にかかる空気調和装置において、熱源側熱交換器において冷却された冷媒を補助冷却器においてさらに20℃以上冷却する。
この空気調和装置では、熱源側熱交換器において冷却された冷媒を補助冷却器においてさらに20℃以上冷却するようにしているため、性能の向上及び圧力損失の低減の効果を確実に得ることができる。
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
第1〜第5の発明では、冷媒として二酸化炭素を使用することで冷媒連絡管の設計圧力が高くなるにもかかわらず、気密試験で使用される窒素ガス等の気密ガスの消費量の増加を抑え、現地工事の作業性が損なわれにくくすることができる。
第6及び第7の発明では、冷媒連絡管の管径を小さくすることに起因する性能低下をさらに生じにくくすることができる。
第8の発明では、性能の向上及び圧力損失の低減の効果を確実に得ることができる。
以下、図面に基づいて、本発明にかかる空気調和装置の実施形態について説明する。
(1)空気調和装置の構成
図1は、本発明の一実施形態にかかる空気調和装置1の概略構成図である。空気調和装置1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、ビル等の室内の冷暖房に使用される装置である。空気調和装置1は、本実施形態において、1台の熱源ユニット2と、複数台(本実施形態では、2台)の利用ユニット4、5と、熱源ユニット2と利用ユニット4、5とを接続する冷媒連絡管としての第1冷媒連絡管6及び第2冷媒連絡管7とを備えている。すなわち、本実施形態の空気調和装置1の蒸気圧縮式の冷媒回路10及び補助冷媒回路61(後述)は、熱源ユニット2と、利用ユニット4、5と、冷媒連絡管6、7とが接続されることによって構成されたセパレート型の空気調和装置である。そして、冷媒回路10及び補助冷媒回路61内には、二酸化炭素が冷媒として封入されており、後述のように、冷媒の臨界圧力を超える圧力まで圧縮され、冷却され、減圧され、蒸発された後に、再び圧縮されるという冷凍サイクル運転が行われるようになっている。
図1は、本発明の一実施形態にかかる空気調和装置1の概略構成図である。空気調和装置1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、ビル等の室内の冷暖房に使用される装置である。空気調和装置1は、本実施形態において、1台の熱源ユニット2と、複数台(本実施形態では、2台)の利用ユニット4、5と、熱源ユニット2と利用ユニット4、5とを接続する冷媒連絡管としての第1冷媒連絡管6及び第2冷媒連絡管7とを備えている。すなわち、本実施形態の空気調和装置1の蒸気圧縮式の冷媒回路10及び補助冷媒回路61(後述)は、熱源ユニット2と、利用ユニット4、5と、冷媒連絡管6、7とが接続されることによって構成されたセパレート型の空気調和装置である。そして、冷媒回路10及び補助冷媒回路61内には、二酸化炭素が冷媒として封入されており、後述のように、冷媒の臨界圧力を超える圧力まで圧縮され、冷却され、減圧され、蒸発された後に、再び圧縮されるという冷凍サイクル運転が行われるようになっている。
<利用ユニット>
利用ユニット4、5は、室内の天井に埋め込みや吊り下げ等により、又は、室内の壁面に壁掛け等により設置されたり、天井裏空間や壁裏空間等に設置されるとともにダクト等を介して室内空間に接続されている。利用ユニット4、5は、冷媒連絡管6、7を介して熱源ユニット2に接続されており、冷媒回路10の一部を構成している。
利用ユニット4、5は、室内の天井に埋め込みや吊り下げ等により、又は、室内の壁面に壁掛け等により設置されたり、天井裏空間や壁裏空間等に設置されるとともにダクト等を介して室内空間に接続されている。利用ユニット4、5は、冷媒連絡管6、7を介して熱源ユニット2に接続されており、冷媒回路10の一部を構成している。
次に、利用ユニット4、5の構成について説明する。尚、利用ユニット4と利用ユニット5とは同様の構成であるため、ここでは、利用ユニット4の構成のみ説明し、利用ユニット5の構成については、それぞれ、利用ユニット4の各部を示す40番台の符号の代わりに50番台の符号を付して、各部の説明を省略する。
利用ユニット4は、主として、冷媒回路10の一部を構成する利用側冷媒回路10a(利用ユニット5では、利用側冷媒回路10b)を有している。この利用側冷媒回路10aは、主として、利用側膨張機構41と、利用熱交換器42とを有している。
利用側膨張機構41は、冷媒を減圧するための機構であり、本実施形態において、利用側冷媒回路10a内を流れる冷媒の流量の調節等を行うために、利用側熱交換器42の一端に接続された電動膨張弁である。利用側膨張機構41は、その一端が利用側熱交換器42に接続され、その他端が第1冷媒連絡管6に接続されている。尚、利用側膨張機構41は、電動膨張弁に限定されるものではなく、冷媒を減圧する機能を有するものであればよい。
利用側熱交換器42は、冷媒の加熱器又は冷却器として機能する熱交換器である。利用熱交換器42は、その一端が利用側膨張機構41に接続され、その他端が第2冷媒連絡管7に接続されている。
利用ユニット4は、本実施形態において、ユニット内に室内空気を吸入して、再び室内に供給するための利用側ファン43を備えており、室内空気と利用側熱交換器42を流れる冷媒とを熱交換させることが可能である。利用側ファン43は、ファンモータ43aによって回転駆動されるようになっている。
また、利用ユニット4は、利用ユニット4を構成する各部の動作を制御する利用側制御部44を備えている。そして、利用側制御部44は、利用ユニット4の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有しており、利用ユニット4を個別に操作するためのリモコン(図示せず)との間で制御信号等のやりとりを行ったり、熱源ユニット2との間で伝送線8aを介して制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。
<熱源ユニット>
熱源ユニット2は、室外に設置されており、冷媒連絡管6、7を介して利用ユニット4、5に接続されており、利用ユニット4、5の間で冷媒回路10を構成している。
熱源ユニット2は、室外に設置されており、冷媒連絡管6、7を介して利用ユニット4、5に接続されており、利用ユニット4、5の間で冷媒回路10を構成している。
次に、熱源ユニット2の構成について説明する。熱源ユニット2は、主として、冷媒回路10の一部を構成する熱源側冷媒回路10cを有している。この熱源側冷媒回路10cは、主として、圧縮機21と、切換機構22と、熱源側熱交換器23と、熱源側膨張機構24と、補助冷却器25と、第1閉鎖弁26と、第2閉鎖弁27とを有している。
圧縮機21は、本実施形態において、圧縮機駆動モータ21aによって駆動される密閉式圧縮機である。尚、圧縮機21は、本実施形態において、1台のみであるが、これに限定されず、利用ユニットの接続台数等に応じて、2台以上の圧縮機が並列に接続されていてもよい。また、熱源側冷媒回路10cには、圧縮機21の吸入側にアキュムレータ28が設けられている。アキュムレータ28は、切換機構22と圧縮機21との間に接続されており、利用ユニット4、5の運転負荷の変動等に応じて冷媒回路10内に発生する余剰冷媒を溜めることが可能な容器である。
切換機構22は、冷媒回路10内における冷媒の流れの方向を切り換えるための機構であり、冷房運転時には、熱源側熱交換器23を圧縮機21によって圧縮される冷媒の冷却器として、かつ、利用側熱交換器42、52を熱源側熱交換器23及び補助冷却器25において冷却された冷媒の加熱器として機能させるために、圧縮機21の吐出側と熱源側熱交換器23の一端とを接続するとともに圧縮機21の吸入側と第2閉鎖弁27とを接続し(図1の切換機構22の実線を参照)、暖房運転時には、利用側熱交換器42、52を圧縮機21によって圧縮される冷媒の冷却器として、かつ、熱源側熱交換器23を利用側熱交換器42、52において冷却された冷媒の加熱器として機能させるために、圧縮機21の吐出側と第2閉鎖弁27とを接続するとともに圧縮機21の吸入側と熱源側熱交換器23の一端とを接続することが可能である(図1の切換機構22の破線を参照)。本実施形態において、切換機構22は、圧縮機21の吸入側、圧縮機21の吐出側、熱源側熱交換器23及び第2閉鎖弁27に接続された四路切換弁である。尚、切換機構22は、四路切換弁に限定されるものではなく、例えば、複数の電磁弁を組み合わせる等によって、上述と同様の冷媒の流れの方向を切り換える機能を有するように構成したものであってもよい。
熱源側熱交換器23は、冷媒の冷却器又は加熱器として機能する熱交換器である。熱源側熱交換器23は、その一端が切換機構22に接続されており、その他端が熱源側膨張機構24に接続されている。
熱源ユニット2は、ユニット内に室外空気を吸入して、再び室外に排出するための熱源側ファン29を有している。この熱源側ファン29は、室外空気と熱源側熱交換器23を流れる冷媒とを熱交換させることが可能である。熱源側ファン29は、ファンモータ29aによって回転駆動されるようになっている。尚、熱源側熱交換器23の熱源としては、室外空気に限定されるものではなく、水等の別の熱媒体であってもよい。
熱源側膨張機構24は、冷媒を減圧するための機構であり、本実施形態において、熱源側冷媒回路10c内を流れる冷媒の流量の調節等を行うために、熱源側熱交換器23の他端に接続された電動膨張弁である。熱源側膨張機構24は、その一端が熱源側熱交換器23に接続され、その他端が補助冷却器25に接続されている。尚、熱源側膨張機構24は、電動膨張弁に限定されるものではなく、冷媒を減圧する機能を有するものであればよい。また、熱源側冷媒回路10cには、熱源側膨張機構24をバイパスするように逆止機構30が設けられている。逆止機構30は、一方向に向かう冷媒の流れを許容し、かつ、逆方向に向かう冷媒の流れを遮断する機構であり、本実施形態において、熱源側熱交換器23から補助冷却器25に向かう冷媒の流れを許容するが、補助冷却器25から熱源側熱交換器23に向かう冷媒の流れを遮断するように設けられた逆止弁である。
補助冷却器25は、熱源側熱交換器23において冷却された冷媒をさらに冷却することが可能な熱交換器である。補助冷却器25は、その一端が熱源側熱交換器23に接続されており、その他端が第1閉鎖弁26に接続されており、本実施形態において、2重管式の熱交換器である。また、熱源側冷媒回路10cには、圧縮機21から熱源側熱交換器23及び補助冷却器25を通じて第1閉鎖弁26までの間を流れる冷媒の一部を減圧した後に圧縮機21の吸入側に戻すことが可能な補助冷媒回路61が設けられている。本実施形態において、補助冷媒回路61は、熱源側膨張機構24と補助冷却器25との間を流れる冷媒の一部を冷媒回路10から分岐させて圧縮機21の吸入側(より具体的には、切換機構22とアキュムレータ28との間)に戻すように冷媒回路10に接続されている。補助冷媒回路61は、熱源側膨張機構24と補助冷却器25との間の位置から分岐されて補助冷却器25の補助冷却回路61側の入口に至る分岐回路61aと、補助冷却器25の補助冷却回路61側の出口から切換機構22とアキュムレータ28との間の位置に合流する合流回路61bとを有している。そして、分岐回路61aには、補助膨張機構62が設けられている。補助膨張機構62は、冷媒を減圧するための機構であり、本実施形態において、補助冷媒回路61を流れる冷媒の流量の調節を行うために設けられた電動膨張弁である。これにより、熱源側熱交換器23において冷却された冷媒は、その一部が補助冷媒回路61によって圧縮機21の吸入側にバイパスされ、そして、補助冷却器25において、補助冷媒回路61を流れる冷媒を冷却源としてさらに冷却されることになる。
第1閉鎖弁26は、熱源ユニット2と利用ユニット4、5との間で冷媒をやりとりするための第1冷媒連絡管6が接続される弁であり、補助冷却器25に接続されている。第2閉鎖弁27は、熱源ユニット2と利用ユニット4、5との間で冷媒をやりとりするための第2冷媒連絡管7が接続される弁であり、切換機構22に接続されている。ここで、第1及び第2閉鎖弁26、27は、冷媒回路10の外部と連通可能なサービスポートを備えた3方弁である。
また、熱源ユニット2には、各種のセンサが設けられている。具体的には、熱源ユニット2には、冷媒の冷却器として熱源側熱交換器23を機能させた場合における熱源側熱交換器23の出口には、冷媒の温度Tcoを検出する熱源側熱交換器温度センサ31が設けられている。熱源側熱交換器23において冷却された冷媒をさらに冷却する冷却器として補助冷却器25を機能させた場合における補助冷却器25の冷媒回路10側の出口には、冷媒の温度Tscを検出する補助冷却器温度センサ32が設けられている。本実施形態において、熱源側熱交換器温度センサ31及び補助冷却器温度センサ32は、サーミスタからなる。また、熱源ユニット2は、熱源ユニット2を構成する各部の動作を制御する熱源側制御部33を有している。そして、熱源側制御部33は、熱源ユニット2の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有しており、利用ユニット4、5の利用側制御部44、54との間で伝送線8aを介して制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。
<冷媒連絡管>
冷媒連絡管6、7は、空気調和装置1を設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒管である。第1冷媒連絡管6は、各利用ユニット4、5に接続された分岐管6a、6bと、分岐管6aと分岐管6bとが合流した部分と第1閉鎖弁26との間を結ぶ合流管6cとを有している。第2冷媒連絡管7は、各利用ユニット4、5に接続された分岐管7a、7bと、分岐管7aと分岐管7bとが合流した部分と第2閉鎖弁27との間を結ぶ合流管7cとを有している。そして、合流管6c、7cには、利用ユニット4、5と熱源ユニット2との間でやりとりされる冷媒の全量が流れるようになっている。すなわち、各冷媒連絡管6、7は、本実施形態のように、1台の熱源ユニット2に複数台の利用ユニット4、5が接続されている場合には、複数の利用ユニット4、5と熱源ユニット2との間でやりとりされる冷媒の全量が流れる部分である合流管6c、7cをそれぞれ有しており、複数の利用ユニット4、5と熱源ユニット2との間の冷媒のやりとりは、利用ユニット4、5に近い部分を除いては、概ねこれらの合流管6c、7cによって行われるようになっている。尚、本実施形態とは異なり、1台の熱源ユニットに1台の利用ユニットが接続されている場合には、各冷媒連絡管は、本実施形態における合流管6c、7cに相当する部分のみによって利用ユニットと熱源ユニットとの間の冷媒のやりとりがなされることになる。また、複数台の熱源ユニットに1台の利用ユニットが接続されている場合には、各冷媒連絡管は、本実施形態における分岐管6a、6b、7a、7bに相当する部分が複数台の熱源ユニット間の分岐のために設けられるとともに、これらの分岐管に相当する部分と利用ユニットとを接続するように本実施形態における合流管6c、7cに相当する部分が設けられることになり、概ね本実施形態における合流管6c、7cに相当する部分によって利用ユニットと熱源ユニットとの間の冷媒のやりとりがなされることになる。さらに、複数台の熱源ユニットに複数台の利用ユニットが接続されている場合には、各冷媒連絡管は、本実施形態における分岐管6a、6b、7a、7bに相当する部分が複数台の利用ユニット間の分岐のために及び複数台の熱源ユニット間の分岐のためにそれぞれ設けられるとともに、熱源ユニット側の分岐管に相当する部分と利用ユニット側の分岐管に相当する部分との間を接続するように本実施形態における合流管6c、7cに相当する部分が設けられることになり、概ね本実施形態における合流管6c、7cに相当する部分によって利用ユニットと熱源ユニットとの間の冷媒のやりとりがなされることになる。
冷媒連絡管6、7は、空気調和装置1を設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒管である。第1冷媒連絡管6は、各利用ユニット4、5に接続された分岐管6a、6bと、分岐管6aと分岐管6bとが合流した部分と第1閉鎖弁26との間を結ぶ合流管6cとを有している。第2冷媒連絡管7は、各利用ユニット4、5に接続された分岐管7a、7bと、分岐管7aと分岐管7bとが合流した部分と第2閉鎖弁27との間を結ぶ合流管7cとを有している。そして、合流管6c、7cには、利用ユニット4、5と熱源ユニット2との間でやりとりされる冷媒の全量が流れるようになっている。すなわち、各冷媒連絡管6、7は、本実施形態のように、1台の熱源ユニット2に複数台の利用ユニット4、5が接続されている場合には、複数の利用ユニット4、5と熱源ユニット2との間でやりとりされる冷媒の全量が流れる部分である合流管6c、7cをそれぞれ有しており、複数の利用ユニット4、5と熱源ユニット2との間の冷媒のやりとりは、利用ユニット4、5に近い部分を除いては、概ねこれらの合流管6c、7cによって行われるようになっている。尚、本実施形態とは異なり、1台の熱源ユニットに1台の利用ユニットが接続されている場合には、各冷媒連絡管は、本実施形態における合流管6c、7cに相当する部分のみによって利用ユニットと熱源ユニットとの間の冷媒のやりとりがなされることになる。また、複数台の熱源ユニットに1台の利用ユニットが接続されている場合には、各冷媒連絡管は、本実施形態における分岐管6a、6b、7a、7bに相当する部分が複数台の熱源ユニット間の分岐のために設けられるとともに、これらの分岐管に相当する部分と利用ユニットとを接続するように本実施形態における合流管6c、7cに相当する部分が設けられることになり、概ね本実施形態における合流管6c、7cに相当する部分によって利用ユニットと熱源ユニットとの間の冷媒のやりとりがなされることになる。さらに、複数台の熱源ユニットに複数台の利用ユニットが接続されている場合には、各冷媒連絡管は、本実施形態における分岐管6a、6b、7a、7bに相当する部分が複数台の利用ユニット間の分岐のために及び複数台の熱源ユニット間の分岐のためにそれぞれ設けられるとともに、熱源ユニット側の分岐管に相当する部分と利用ユニット側の分岐管に相当する部分との間を接続するように本実施形態における合流管6c、7cに相当する部分が設けられることになり、概ね本実施形態における合流管6c、7cに相当する部分によって利用ユニットと熱源ユニットとの間の冷媒のやりとりがなされることになる。
このように、これらの冷媒連絡管6、7は、利用ユニットと熱源ユニットとの組み合わせ等によって決まる装置容量の条件や設置場所の条件等に応じて種々の管径や長さを有するものが使用されることになる。
そして、本実施形態においては、図2に示されるように、冷媒連絡管6、7の管径を、定格冷房能力に応じて選定するようにしている。ここで、定格冷房能力とは、圧縮機駆動モータ21aが定速モータである場合においては、定格周波数60Hzの条件で称呼される冷房能力をいい、圧縮機駆動モータ21aがインバータモータである場合においては、冷房運転時の最大周波数の条件で称呼される冷房能力をいう。そして、図2に示される第1冷媒連絡管6の管径の値は、分岐管6a、6bと合流管6cとの間を接続するための管継手等の部材を除いた第1冷媒連絡管6の管径の最大値(すなわち、合流管6cの管径の最大値)を示しており、分岐管6a、6bについては、図2に示される管径よりも小さい管径の冷媒管が使用される。また、図2に示される第2冷媒連絡管7の管径の値は、分岐管7a、7bと合流管7cとの間を接続するための管継手等の部材を除いた第2冷媒連絡管7の管径の最大値(すなわち、合流管7cの管径の最大値)を示しており、分岐管7a、7bについては、図2に示される管径の値よりも小さい管径の冷媒管が使用される。また、図2においては、管径の値として、外径D及び内径dが示されているが、このうち、内径dについては、冷凍サイクル運転における高圧側の冷媒圧力(10MPa程度)を考慮して、冷媒連絡管6、7の設計圧力を12MPaと設定した場合における管肉厚を除いた管径の値が示されている。尚、第2冷媒連絡管7の管径の値が第1冷媒連絡管6の管径の値よりも大きい理由は、冷房運転時において、第2冷媒連絡管7には冷凍サイクル運転における低圧(4MPa程度)のガス状態の冷媒が流れることによるものである。このため、空気調和装置1の冷媒連絡管6、7全体としては、図2に示される第2冷媒連絡管7の管径の値以下の管径を有する冷媒管が使用されることになる。尚、図2は、定格冷房能力と冷媒連絡管6、7の管径との関係を示す表であり、冷媒連絡管6、7のいずれについても、リン脱酸銅継目無銅管(JIS C1220T−1/2H)が使用された例である。
これにより、空気調和装置1の定格冷房能力が11.2kW以下である場合には、冷媒連絡管6、7全体として、管外径Dが12.7mm以下(又は、管内径dが10.4mm以下)のものが使用されることになり、より具体的には、第1冷媒連絡管6については、管外径Dが6.35mm(又は、管内径dが5.15mm以下)のものが使用され、第2冷媒連絡管7については、管外径Dが12.7mm以下(又は、管内径dが10.4mm以下)のものが使用される。
また、空気調和装置1の定格冷房能力が11.2kW以上14.0kW以下である場合には、冷媒連絡管6、7全体として、管外径Dが12.7mm以下(又は、管内径dが10.4mm以下)のものが使用されることになり、より具体的には、第1冷媒連絡管6については、管外径Dが7.94mm(又は、管内径dが6.44mm以下)のものが使用され、第2冷媒連絡管7については、管外径Dが12.7mm以下(又は、管内径dが10.4mm以下)のものが使用される。
また、空気調和装置1の定格冷房能力が14.0kWよりも大きく16.0kW以下である場合には、冷媒連絡管6、7全体として、管外径Dが15.9mm以下(又は、管内径dが13.0mm以下)のものが使用されることになり、より具体的には、第1冷媒連絡管6については、管外径Dが7.94mm(又は、管内径dが6.44mm以下)のものが使用され、第2冷媒連絡管7については、管外径Dが15.9mm以下(又は、管内径dが13.0mm以下)のものが使用される。
また、空気調和装置1の定格冷房能力が16.0kWよりも大きく22.4kW以下である場合には、冷媒連絡管6、7全体として、管外径Dが15.9mm以下(又は、管内径dが13.0mm以下)のものが使用されることになり、より具体的には、第1冷媒連絡管6については、管外径Dが9.52mm(又は、管内径dが7.72mm以下)のものが使用され、第2冷媒連絡管7については、管外径Dが15.9mm以下(又は、管内径dが13.0mm以下)のものが使用される。
また、空気調和装置1の定格冷房能力が22.4kWよりも大きく28.0kW以下である場合には、冷媒連絡管6、7全体として、管外径Dが19.1mm以下(又は、管内径dが15.6mm以下)のものが使用されることになり、より具体的には、第1冷媒連絡管6については、管外径Dが9.52mm(又は、管内径dが7.72mm以下)のものが使用され、第2冷媒連絡管7については、管外径Dが19.1mm以下(又は、管内径dが15.6mm以下)のものが使用される。
また、空気調和装置1の定格冷房能力が28.0kWよりも大きく35.5kW以下である場合には、冷媒連絡管6、7全体として、管外径Dが19.1mm以下(又は、管内径dが15.6mm以下)のものが使用されることになり、より具体的には、第1冷媒連絡管6については、管外径Dが12.7mm(又は、管内径dが10.4mm以下)のものが使用され、第2冷媒連絡管7については、管外径Dが19.1mm以下(又は、管内径dが15.6mm以下)のものが使用される。
また、空気調和装置1の定格冷房能力が35.5kWよりも大きく45.0kW以下である場合には、冷媒連絡管6、7全体として、管外径Dが22.2mm以下(又は、管内径dが18.2mm以下)のものが使用されることになり、より具体的には、第1冷媒連絡管6については、管外径Dが12.7mm(又は、管内径dが10.4mm以下)のものが使用され、第2冷媒連絡管7については、管外径Dが22.2mm以下(又は、管内径dが18.2mm以下)のものが使用される。
また、空気調和装置1の定格冷房能力が45.0kWよりも大きく56.0kW以下である場合には、冷媒連絡管6、7全体として、管外径Dが25.4mm以下(又は、管内径dが20.8mm以下)のものが使用されることになり、より具体的には、第1冷媒連絡管6については、管外径Dが12.7mm(又は、管内径dが10.4mm以下)のものが使用され、第2冷媒連絡管7については、管外径Dが25.4mm以下(又は、管内径dが20.8mm以下)のものが使用される。
以上のように、利用側冷媒回路10a、10bと、熱源側冷媒回路10cと、冷媒連絡管6、7とが接続されて、補助冷媒回路61とともに冷媒回路10が構成されている。そして、本実施形態の空気調和装置1は、利用側制御部44、54と熱源側制御部33と制御部33、44、54間を接続する伝送線8aとによって、空気調和装置1の各種運転制御を行う制御手段としての制御部8が構成されている。制御部8は、図3に示されるように、各種センサ31、32の検出信号を受けることができるように接続されるとともに、これらの検出信号等に基づいて各種機器及び弁21、22、24、29、41、43、51、53、62を制御することができるように接続されている。ここで、図3は、空気調和装置1の制御ブロック図である。
(2)空気調和装置の現地工事
次に、空気調和装置1の現地工事について説明する。
次に、空気調和装置1の現地工事について説明する。
<機器設置(冷媒回路構成)>
まず、利用ユニット4、5及び熱源ユニット2を設置場所に据え付け、冷媒連絡管6、7を施工し、利用ユニット4、5及び熱源ユニット2に接続して、空気調和装置1の冷媒回路10を構成する。ここで、熱源ユニット2の閉鎖弁26、27は閉止されており、熱源側冷媒回路10cと冷媒連絡管6、7とは連通していない状態になっている。尚、熱源ユニット2の熱源側冷媒回路10c内には、冷媒としての二酸化炭素が予め封入されている。
まず、利用ユニット4、5及び熱源ユニット2を設置場所に据え付け、冷媒連絡管6、7を施工し、利用ユニット4、5及び熱源ユニット2に接続して、空気調和装置1の冷媒回路10を構成する。ここで、熱源ユニット2の閉鎖弁26、27は閉止されており、熱源側冷媒回路10cと冷媒連絡管6、7とは連通していない状態になっている。尚、熱源ユニット2の熱源側冷媒回路10c内には、冷媒としての二酸化炭素が予め封入されている。
<気密試験>
空気調和装置1の冷媒回路10を構成した後、冷媒連絡管6、7の気密試験を行う。尚、利用ユニット4、5と冷媒連絡管6、7とが連通している場合には、冷媒連絡管6、7の気密試験は、利用ユニット4、5が連通した状態で行われる。
空気調和装置1の冷媒回路10を構成した後、冷媒連絡管6、7の気密試験を行う。尚、利用ユニット4、5と冷媒連絡管6、7とが連通している場合には、冷媒連絡管6、7の気密試験は、利用ユニット4、5が連通した状態で行われる。
まず、冷媒連絡管6、7を含む冷媒回路10の気密試験対象部分に対して、気密ガスとしての窒素ガスを供給して、気密試験対象部分を気密試験圧力まで昇圧する。本実施形態において、窒素ガスは、図4に示されるように、第2閉鎖弁27のサービスポートに窒素ボンベ9を接続して供給される。尚、窒素ボンベ9を接続する場所は、第2閉鎖弁27のサービスポートに限定されず、第1閉鎖弁26のサービスポートでもよいし、冷媒連絡管6、7に別途チャージポートが設けられている場合には、このチャージポートに窒素ボンベ9を接続するようにしてもよい。そして、窒素ガスの供給を停止した後、気密試験対象部分について、所定の試験時間にわたって気密試験圧力が維持されることを確認する。尚、図4は、気密試験において窒素ボンベが接続された状態を示す冷媒回路図である。
ここで、空気調和装置1では、上述のように、冷媒として二酸化炭素を使用しており、冷凍サイクルにおける高圧側の圧力が臨界圧力を超える圧力(10MPa程度)になることから、冷凍サイクルにおける高圧側の圧力の冷媒が流れる冷媒回路10及び補助冷媒回路61の機器及び配管の設計圧力がこれより高い圧力に設定されており、これに伴い、気密試験圧力も設計圧力に応じて高い圧力に設定されている。そして、本実施形態では、冷媒回路10及び補助冷媒回路61の高圧側の設計圧力が12MPaに設定されており、冷媒連絡管6、7を含む気密試験対象部分には、冷凍サイクルにおける高圧側の圧力の冷媒が流れるため、気密試験圧力も高圧側の設計圧力と同じ12MPaに設定されている。このため、冷媒としてR22やR407Cを使用する場合に比べて、気密試験において使用される窒素ガスの消費量が増加する傾向にある。
しかし、本実施形態においては、図2及び図5に示されるように、冷媒連絡管6、7の管径が、冷媒としてR22やR407Cを使用した場合に比べて小さくなるように選定されているため、冷媒として二酸化炭素を使用することで冷媒連絡管6、7の設計圧力が高くなるにもかかわらず、気密試験における窒素ガスの消費量の増加が抑えられている。
具体的には、冷媒連絡管6、7について、仮に、冷媒としてR22を使用した場合と同じ管内径dの冷媒管を使用した場合には、図6に示されるように、窒素ボンベ(ここでは、一般に流通している充填圧力14.7MPa、内容積47lのものを使用するものとする)が、定格冷房能力が11.2kW〜56.0kWの範囲において、冷媒連絡管6、7の長さをそれぞれ100mと想定した場合に3本〜7本と多数必要となるのに対して、本実施形態の冷媒連絡管6、7のように(すなわち、図2に示されるように)の管径を小さくした場合には、図6に示されるように、冷媒連絡管6、7の容積V1を、冷媒としてR22を使用した場合(この場合の冷媒連絡管6、7の容積を容積V2とする)に比べて、1/3〜1/4程度にすることができるようになり、その結果、窒素ボンベの使用本数を、定格冷房能力が11.2kW〜56.0kWの範囲において、冷媒連絡管100m当たり2本〜3本に抑えることができる。これにより、気密試験における窒素ガスの消費量の増加を抑えるとともに、窒素ボンベの交換の手間の増加も極力抑えることができるため、現地工事の作業性が損なわれにくくなっている。また、冷媒連絡管6、7自体の重量も減らすことができるため、冷媒連絡管6、7の材料コストの低減にも寄与できる。尚、図5は、冷媒としてR22を使用した場合における定格冷房能力と冷媒連絡管の管径との関係を示す表である。図6は、本発明における冷媒連絡管を使用した場合と、冷媒としてR22を使用した場合と同じ管内径の冷媒管を冷媒連絡管として使用した場合とを比較した表である。
<気密ガス放出>
気密試験が終了した後、気密試験対象部分の圧力を減圧するために、気密試験対象部分の窒素ガスを大気放出する。ここで、大気放出作業においては、冷媒回路10の外部からの空気の侵入を防ぐために、冷媒連絡管6、7を含む気密試験対象部分の圧力が大気圧よりもわずかに高い圧力になるまで減圧している。
気密試験が終了した後、気密試験対象部分の圧力を減圧するために、気密試験対象部分の窒素ガスを大気放出する。ここで、大気放出作業においては、冷媒回路10の外部からの空気の侵入を防ぐために、冷媒連絡管6、7を含む気密試験対象部分の圧力が大気圧よりもわずかに高い圧力になるまで減圧している。
<真空引き>
窒素ガスの放出が終了した後、気密試験対象部分から窒素ガスを完全に除去するために、ここでは図示しないが、真空ポンプを閉鎖弁26、27のサービスポート等に接続して、気密試験対象部分の真空引き作業を行う。
窒素ガスの放出が終了した後、気密試験対象部分から窒素ガスを完全に除去するために、ここでは図示しないが、真空ポンプを閉鎖弁26、27のサービスポート等に接続して、気密試験対象部分の真空引き作業を行う。
<冷媒充填>
真空引きが終了した後、閉鎖弁26、27を開けることによって熱源側冷媒回路10c内に予め封入されている冷媒を冷媒回路10全体に充満させる作業を行う。また、冷媒連絡管6、7の管長が長い場合等のように、熱源側冷媒回路10c内に予め封入されている冷媒量だけで冷媒回路10全体に必要な冷媒量に満たない場合には、外部から冷媒を追加充填する作業を、上述の閉鎖弁26、27を開ける作業を行う際又はその前後に、閉鎖弁26、27のサービスポート等に冷媒ボンベを接続して行う。
真空引きが終了した後、閉鎖弁26、27を開けることによって熱源側冷媒回路10c内に予め封入されている冷媒を冷媒回路10全体に充満させる作業を行う。また、冷媒連絡管6、7の管長が長い場合等のように、熱源側冷媒回路10c内に予め封入されている冷媒量だけで冷媒回路10全体に必要な冷媒量に満たない場合には、外部から冷媒を追加充填する作業を、上述の閉鎖弁26、27を開ける作業を行う際又はその前後に、閉鎖弁26、27のサービスポート等に冷媒ボンベを接続して行う。
(3)空気調和装置の動作
次に、本実施形態の空気調和装置1の動作について説明する。
次に、本実施形態の空気調和装置1の動作について説明する。
<冷房運転>
冷房運転時は、切換機構22が図1の実線で示される状態、すなわち、圧縮機21の吐出側が熱源側熱交換器23に接続され、かつ、圧縮機21の吸入側が第2閉鎖弁27に接続された状態となっている。熱源側膨張機構24は全閉状態にされている。閉鎖弁26、27は、開状態にされている。各利用側膨張機構41、51は、利用側熱交換器42、52の負荷に応じて開度調節されるようになっている。また、補助膨張機構62は、補助冷却器25の冷媒回路10側の出口における冷媒の温度Tscが冷媒の冷却器として機能する熱源側熱交換器23の出口における冷媒の温度Tcoよりも20℃以上低くなるように開度調節されるようになっている。尚、この補助膨張機構62の開度制御は、種々の冷媒回路10及び補助冷媒回路61の運転状態量を用いて行うことが可能であるが、本実施形態においては、温度Tcoを検出する熱源側熱交換器温度センサ31及び温度Tscを検出する補助冷却器温度センサ32を利用して、Tcoの値からTscの値を減算して温度差ΔTを求め、この温度差ΔTが20℃未満になった場合には、補助膨張機構62の開度を大きくする制御を行うようになっている。
冷房運転時は、切換機構22が図1の実線で示される状態、すなわち、圧縮機21の吐出側が熱源側熱交換器23に接続され、かつ、圧縮機21の吸入側が第2閉鎖弁27に接続された状態となっている。熱源側膨張機構24は全閉状態にされている。閉鎖弁26、27は、開状態にされている。各利用側膨張機構41、51は、利用側熱交換器42、52の負荷に応じて開度調節されるようになっている。また、補助膨張機構62は、補助冷却器25の冷媒回路10側の出口における冷媒の温度Tscが冷媒の冷却器として機能する熱源側熱交換器23の出口における冷媒の温度Tcoよりも20℃以上低くなるように開度調節されるようになっている。尚、この補助膨張機構62の開度制御は、種々の冷媒回路10及び補助冷媒回路61の運転状態量を用いて行うことが可能であるが、本実施形態においては、温度Tcoを検出する熱源側熱交換器温度センサ31及び温度Tscを検出する補助冷却器温度センサ32を利用して、Tcoの値からTscの値を減算して温度差ΔTを求め、この温度差ΔTが20℃未満になった場合には、補助膨張機構62の開度を大きくする制御を行うようになっている。
この冷媒回路10及び補助冷媒回路61の状態において、圧縮機21、熱源側ファン29及び利用側ファン43、53を起動すると、低圧(4MPa程度)の冷媒は、圧縮機21に吸入されて臨界圧力を超える圧力まで圧縮されて高圧(10MPa程度)の冷媒となる。その後、高圧の冷媒は、切換機構22を経由して熱源側熱交換器23に送られて、熱源側ファン29によって供給される室外空気と熱交換を行って冷却される。そして、熱源側熱交換器23において冷却された高圧の冷媒は、逆止機構30を通過して、補助冷却器25に流入し、補助冷媒回路61を流れる冷媒と熱交換を行ってさらに20℃以上冷却される。このとき、熱源側熱交換器23において冷却された高圧の冷媒の一部は、補助冷媒回路61に分岐され、補助膨張機構62によって減圧された後に、圧縮機21の吸入側に戻される。そして、補助冷媒回路61の補助膨張機構62の出口から圧縮機21の吸入側に向かって流れる冷媒は、補助冷却器25を通過する際に、冷媒回路10側を流れる高圧の冷媒と熱交換を行って加熱される。
そして、補助冷却器25において冷却された高圧の冷媒は、第1閉鎖弁26及び第1冷媒連絡管6を経由して、利用ユニット4、5に送られる。この利用ユニット4、5に送られた高圧の冷媒は、各利用側膨張機構41、51によって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となって各利用側熱交換器42、52に送られ、各利用側熱交換器42、52において室内空気と熱交換を行って加熱されることによって蒸発して低圧の冷媒となる。
この利用側熱交換器42、52において加熱された低圧の冷媒は、第2冷媒連絡管7を経由して熱源ユニット2に送られ、第2閉鎖弁27及び切換機構22を経由して、アキュムレータ28に流入する。そして、アキュムレータ28に流入した低圧の冷媒は、再び、圧縮機21に吸入される。
<暖房運転>
暖房運転時は、切換機構22が図1の破線で示される状態、すなわち、圧縮機21の吐出側が第2閉鎖弁27に接続され、かつ、圧縮機21の吸入側が熱源側熱交換器23に接続された状態となっている。熱源側膨張機構24は、冷媒を熱源側熱交換器23において蒸発させることが可能な圧力まで減圧するために開度調節されるようになっている。また、第1閉鎖弁26及び第2閉鎖弁27は、開状態にされている。利用側膨張機構41、51は、利用側熱交換器42、52の負荷に応じて開度調節されるようになっている。また、補助膨張機構62は、閉止されている。
暖房運転時は、切換機構22が図1の破線で示される状態、すなわち、圧縮機21の吐出側が第2閉鎖弁27に接続され、かつ、圧縮機21の吸入側が熱源側熱交換器23に接続された状態となっている。熱源側膨張機構24は、冷媒を熱源側熱交換器23において蒸発させることが可能な圧力まで減圧するために開度調節されるようになっている。また、第1閉鎖弁26及び第2閉鎖弁27は、開状態にされている。利用側膨張機構41、51は、利用側熱交換器42、52の負荷に応じて開度調節されるようになっている。また、補助膨張機構62は、閉止されている。
この冷媒回路10及び補助冷媒回路61の状態において、圧縮機21、熱源側ファン29及び利用側ファン43、53を起動すると、低圧(4MPa程度)の冷媒は、圧縮機21に吸入されて臨界圧力を超える圧力まで圧縮されて高圧(10MPa程度)の冷媒となる。この高圧の冷媒は、切換機構22、第2閉鎖弁27及び第2冷媒連絡管7を経由して、利用ユニット4、5に送られる。
そして、利用ユニット4、5に送られた高圧の冷媒は、利用側熱交換器42、52において、室内空気と熱交換を行って冷却された後、各利用側膨張機構41、51を通過する際に、各利用側膨張機構41、51の開度に応じて減圧される。
この利用側膨張機構41、51を通過した冷媒は、第1冷媒連絡管6を経由して熱源ユニット2に送られ、第1閉鎖弁26、補助冷却器25及び熱源側膨張機構24を経由してさらに減圧された後に、熱源側熱交換器23に流入する。そして、熱源側熱交換器23に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、熱源側ファン29によって供給される室外空気と熱交換を行って加熱されることによって蒸発して低圧の冷媒となり、切換機構22を経由してアキュムレータ24に流入する。そして、アキュムレータ24に流入した低圧の冷媒は、再び、圧縮機21に吸入される。
以上のような冷房運転及び暖房運転における運転制御は、運転制御手段として機能する制御部8(より具体的には、利用側制御部44、54と熱源側制御部33と制御部33、44、54間を接続する伝送線8a)によって行われる。
(4)空気調和装置の特徴
本実施形態の空気調和装置1には、以下のような特徴がある。
本実施形態の空気調和装置1には、以下のような特徴がある。
(A)
本実施形態の空気調和装置1では、冷媒回路10及び補助冷媒回路61内に封入される冷媒として二酸化炭素を使用しており、冷凍サイクルにおける高圧側の圧力が10MPa程度になることから、冷媒としてR22等の二酸化炭素よりも低圧の飽和圧力特性(すなわち、高沸点の特性)を持つ冷媒を使用する場合に比べて、冷媒回路10内を循環する冷媒の圧力損失による性能低下を抑えることが可能になる。そこで、この空気調和装置1では、圧力損失による性能低下が過大にならない範囲で冷媒連絡管6、7の管径を小さくすることによって、冷媒連絡管6、7の容積を極力小さくすることができる。
本実施形態の空気調和装置1では、冷媒回路10及び補助冷媒回路61内に封入される冷媒として二酸化炭素を使用しており、冷凍サイクルにおける高圧側の圧力が10MPa程度になることから、冷媒としてR22等の二酸化炭素よりも低圧の飽和圧力特性(すなわち、高沸点の特性)を持つ冷媒を使用する場合に比べて、冷媒回路10内を循環する冷媒の圧力損失による性能低下を抑えることが可能になる。そこで、この空気調和装置1では、圧力損失による性能低下が過大にならない範囲で冷媒連絡管6、7の管径を小さくすることによって、冷媒連絡管6、7の容積を極力小さくすることができる。
具体的には、定格冷房能力が11.2kW以上14.0kW以下である場合には、冷媒連絡管6、7全体として管外径Dが12.7mm以下(管内径dが10.4mm以下)のものを使用することで、定格冷房能力が14.0kWよりも大きく22.4kW以下である場合には冷媒連絡管6、7全体として管外径Dが15.9mm以下(管内径dが13.0mm以下)のものを使用することで、定格冷房能力が22.4kWよりも大きく35.5kW以下である場合には冷媒連絡管6、7全体として管外径Dが19.1mm以下(管内径dが15.6mm以下)のものを使用することで、定格冷房能力が35.5kWよりも大きく45.0kW以下である場合には冷媒連絡管6、7全体として管外径Dが22.2mm以下(管内径dが18.2mm以下)のものを使用することで、定格冷房能力が45.0kWよりも大きく56.0kW以下である場合には冷媒連絡管6、7全体として管外径Dが25.4mm以下(管内径dが25.4mm以下)のものを使用することで、冷媒連絡管6、7の容積を、冷媒としてR22を使用する場合に比べて、1/3から1/4程度にすることができる。
これにより、この空気調和装置1では、冷媒として二酸化炭素を使用することで冷媒連絡管6、7の設計圧力が高くなるにもかかわらず、気密試験で使用される窒素ガス等の気密ガスの消費量の増加を抑え、現地工事の作業性が損なわれにくくすることができる。
(B)
本実施形態の空気調和装置1では、熱源側熱交換器23において冷却された冷媒をさらに冷却することが可能な補助冷却器25を有しているため、利用ユニット4、5に送る冷媒を冷却することで性能の向上を図ることができ、これにより、冷媒連絡管6、7の管径を小さくすることに起因する性能低下をさらに生じにくくすることができるようになっている。
本実施形態の空気調和装置1では、熱源側熱交換器23において冷却された冷媒をさらに冷却することが可能な補助冷却器25を有しているため、利用ユニット4、5に送る冷媒を冷却することで性能の向上を図ることができ、これにより、冷媒連絡管6、7の管径を小さくすることに起因する性能低下をさらに生じにくくすることができるようになっている。
しかも、この補助冷却器25の冷却源として、補助冷媒回路61を流れる冷媒を使用しているため、第1及び第2冷媒連絡管6、7を流れる冷媒の流量を減らし、冷媒回路10内を循環する冷媒の圧力損失を減らすことができ、これにより、冷媒連絡管6、7の管径を小さくすることに起因する性能低下をさらに生じにくくすることができるようになっている。
特に、本実施形態の空気調和装置1では、熱源側熱交換器23において冷却された冷媒を補助冷却器25においてさらに20℃以上冷却するようにしているため、性能の向上及び圧力損失の低減の効果を確実に得ることができるようになっている。
(5)変形例
上述の実施形態においては、補助冷却器25の冷却源としての冷媒が流れる補助冷媒回路61が、熱源側膨張機構24と補助冷却器25との間を流れる冷媒の一部を冷媒回路10から分岐させて圧縮機21の吸入側に戻すように設けられているが、熱源側熱交換器23において冷却された冷媒をさらに冷却することが可能な冷媒を供給することができ、かつ、第1及び第2冷媒連絡管6、7を流れる冷媒の流量を減らすことができればよいため、図7に示されるように、熱源側熱交換器23と熱源側膨張機構24との間を流れる冷媒の一部を冷媒回路10から分岐させて圧縮機21の吸入側に戻すように設けられていてもよい。
上述の実施形態においては、補助冷却器25の冷却源としての冷媒が流れる補助冷媒回路61が、熱源側膨張機構24と補助冷却器25との間を流れる冷媒の一部を冷媒回路10から分岐させて圧縮機21の吸入側に戻すように設けられているが、熱源側熱交換器23において冷却された冷媒をさらに冷却することが可能な冷媒を供給することができ、かつ、第1及び第2冷媒連絡管6、7を流れる冷媒の流量を減らすことができればよいため、図7に示されるように、熱源側熱交換器23と熱源側膨張機構24との間を流れる冷媒の一部を冷媒回路10から分岐させて圧縮機21の吸入側に戻すように設けられていてもよい。
また、補助冷媒回路61が、図8に示されるように、補助冷却器25と第1閉鎖弁26との間を流れる冷媒の一部を冷媒回路10から分岐させて圧縮機21の吸入側に戻すように設けられていてもよい。
この場合においては、上述の実施形態に比べて、補助冷却器25の冷媒回路10側を流れる冷媒の処理流量が多くなるが、熱源側熱交換器23における冷却だけでなく補助冷却器25においてさらに冷却された後の冷媒を使用して、補助冷却器25の冷媒回路10側を流れる冷媒を冷却することができる。
また、補助冷媒回路61が、図9に示されるように、熱源側熱交換器23内を流れる冷媒の一部を分岐させて圧縮機21の吸入側に戻すように設けられていてもよい。
この場合においては、補助冷媒回路61の接続部分よりも下流側の熱源側熱交換器23における冷媒の処理流量が減少することから、補助冷媒回路61の接続部分よりも下流側の熱源側熱交換器23における冷媒の冷却を促進することができる。
(6)他の実施形態
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
本発明を利用すれば、冷媒回路内に封入される冷媒として二酸化炭素を使用するセパレート型の空気調和装置において、現地工事の際に行われる気密試験に使用される気密ガスの消費量の増加を抑え、現地工事の作業性が損なわれにくくすることができる。
1 空気調和装置
2 熱源ユニット
4、5 利用ユニット
6、7 冷媒連絡管
10 冷媒回路
21 圧縮機
23 熱源側熱交換器
25 補助冷却器
61 補助冷媒回路
2 熱源ユニット
4、5 利用ユニット
6、7 冷媒連絡管
10 冷媒回路
21 圧縮機
23 熱源側熱交換器
25 補助冷却器
61 補助冷媒回路
Claims (8)
- 1台以上の熱源ユニット(2)と、
1台以上の利用ユニット(4、5)と、
前記熱源ユニットと前記利用ユニットとを接続することによって冷媒回路(10)を構成する冷媒連絡管(6、7)とを備え、
前記冷媒回路内には、冷媒として二酸化炭素が封入されており、
定格冷房能力が11.2kW以上14.0kW以下である場合には、前記冷媒連絡管として、管径が12.7mm以下のものが使用される、
空気調和装置(1)。 - 1台以上の熱源ユニット(2)と、
1台以上の利用ユニット(4、5)と、
前記熱源ユニットと前記利用ユニットとを接続することによって冷媒回路(10)を構成する冷媒連絡管(6、7)とを備え、
前記冷媒回路内には、冷媒として二酸化炭素が封入されており、
定格冷房能力が14.0kWよりも大きく22.4kW以下である場合には、前記冷媒連絡管として、管径が15.9mm以下のものが使用される、
空気調和装置(1)。 - 1台以上の熱源ユニット(2)と、
1台以上の利用ユニット(4、5)と、
前記熱源ユニットと前記利用ユニットとを接続することによって冷媒回路(10)を構成する冷媒連絡管(6、7)とを備え、
前記冷媒回路内には、冷媒として二酸化炭素が封入されており、
定格冷房能力が22.4kWよりも大きく35.5kW以下である場合には、前記冷媒連絡管として、管外径が19.1mm以下のものが使用される、
空気調和装置(1)。 - 1台以上の熱源ユニット(2)と、
1台以上の利用ユニット(4、5)と、
前記熱源ユニットと前記利用ユニットとを接続することによって冷媒回路(10)を構成する冷媒連絡管(6、7)とを備え、
前記冷媒回路内には、冷媒として二酸化炭素が封入されており、
定格冷房能力が35.5kWよりも大きく45.0kW以下である場合には、前記冷媒連絡管として、管外径が22.2mm以下のものが使用される、
空気調和装置(1)。 - 1台以上の熱源ユニット(2)と、
1台以上の利用ユニット(4、5)と、
前記熱源ユニットと前記利用ユニットとを接続することによって冷媒回路(10)を構成する冷媒連絡管(6、7)とを備え、
前記冷媒回路内には、冷媒として二酸化炭素が封入されており、
定格冷房能力が45.0kWよりも大きく56.0kW以下である場合には、前記冷媒連絡管として、管外径が25.4mm以下のものが使用される、
空気調和装置(1)。 - 前記熱源ユニット(2)は、圧縮機(21)と、前記圧縮機において圧縮された冷媒を冷却することが可能な熱源側熱交換器(23)と、前記熱源側熱交換器において冷却された冷媒をさらに冷却することが可能な補助冷却器(25)とを有している、
請求項1〜5のいずれかに記載の空気調和装置(1)。 - 前記冷媒連絡管は、前記補助冷却器(25)において冷却された冷媒を前記利用ユニット(4、5)に送ることが可能な第1冷媒連絡管(6)と、前記利用ユニットから前記熱源ユニット(2)に冷媒を送ることが可能な第2冷媒連絡管(7)とを有しており、
前記熱源ユニットは、前記圧縮機(21)から前記熱源側熱交換器(23)及び前記補助冷却器(25)を通じて前記第1冷媒連絡管に至るまでの間を流れる冷媒の一部を減圧した後に、前記圧縮機の吸入側に戻すことが可能な補助冷媒回路(61)を有しており、
前記補助冷却器は、前記補助冷媒回路を流れる冷媒を冷却源とする熱交換器である、
請求項6に記載の空気調和装置(1)。 - 前記熱源側熱交換器(23)において冷却された冷媒を前記補助冷却器(25)においてさらに20℃以上冷却する、請求項7に記載の空気調和装置(1)。
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