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JP6528909B2 - 冷凍装置 - Google Patents

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JP6528909B2
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Description

本開示は、冷凍装置に関する。
従来、例えば、特許文献1(特許5517789号公報)に開示されるように、熱源側熱交換器及び複数の利用側熱交換器を含む冷媒回路において、熱源側熱交換器及び利用側熱交換器間に配置されるガス側冷媒流路及び液側冷媒流路のそれぞれに冷媒の流れを切り換える切換弁を有し、各切換弁の状態を個別に制御することで各利用側熱交換器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。
しかし、特許文献1のように、熱源側熱交換器と各利用側熱交換器との間のガス側冷媒流路及び液側冷媒流路において遮断弁をそれぞれ含む冷凍装置では、各遮断弁が同時に全閉状態(冷媒の流れを遮断する状態)となることが考えられる。例えば、特許文献1では、冷媒漏洩が検知された場合には、ガス側冷媒流路及び液側冷媒流路に配置される各遮断弁が同時に全閉状態に制御される。また例えば、停電等の電源供給異常や切換弁の動作不良等に起因して各遮断弁が同時に全閉状態となることも考えられる。
上述のような冷凍装置においてガス側冷媒流路及び液側冷媒流路に配置される各遮断弁が同時に全閉状態となると、利用側熱交換器と各遮断弁との間に配置される冷媒流路において冷媒の流れが遮断され液封回路が形成されうる。液封回路が形成された場合、液封回路内の冷媒の状態変化に応じて配管や機器の損傷が生じうるため、信頼性低下を招く。
信頼性低下を抑制する冷凍装置を提供することである。
本開示に係る冷凍装置は、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、熱源側熱交換器と、利用側熱交換器と、第1遮断弁と、第2遮断弁と、圧力調整部と、を備える。第1遮断弁は、ガス側冷媒流路上に配置される。ガス側冷媒流路は、熱源側熱交換器及び利用側熱交換器間に配置される。第1遮断弁は、全閉状態となることで冷媒の流れを遮断する。第2遮断弁は、液側冷媒流路上に配置される。液側冷媒流路は、熱源側熱交換器及び利用側熱交換器間に配置される。第2遮断弁は、全閉状態となることで冷媒の流れを遮断する。圧力調整部は、利用側冷媒流路内の冷媒の圧力を調整する。利用側冷媒流路は、第1遮断弁又は第2遮断弁と利用側熱交換器との間に配置される。圧力調整部は、バイパス機構を含む。バイパス機構は、利用側冷媒流路内の冷媒を熱源側冷媒流路へバイパスさせる。熱源側冷媒流路は、第1遮断弁又は第2遮断弁と熱源側熱交換器との間に配置される。
これにより、流路切換ユニットにおいて第1遮断弁及び第2遮断弁が同時に全閉状態なった場合であっても、熱源側熱交換器及び利用側熱交換器間における利用側冷媒流路において冷媒の流れが遮断されることが抑制され、液封回路が形成されることが抑制される。よって、信頼性低下が抑制される。
冷凍装置では、好ましくは、圧力調整部は、バイパス配管をさらに含む。バイパス配管は、バイパス流路を形成する。バイパス流路は、利用側冷媒流路から熱源側冷媒流路へと延びる冷媒流路である。バイパス機構は、バイパス流路上に配置される。バイパス機構は、利用側冷媒流路内の冷媒の圧力が所定の基準値以上となった場合に、バイパス流路を開通させる圧力調整弁である。これにより、簡単な構成にして圧力調整部を構成することが可能となる。よって、コスト増大を抑制しつつ信頼性低下が抑制される。なお、ここでの「所定の基準値」は、利用側冷媒流路を構成する配管や機器の損傷を招く可能性のある圧力に相当する値であり、利用側冷媒流路を構成する配管及び機器の仕様(容量及び型式等)や配置態様に応じて適宜選定される。
冷凍装置では、好ましくは、圧力調整弁は、圧力感知機構を有する膨張弁である。圧力感知機構は、基準値以上の圧力を受けたときに冷媒を通過させる。これにより、特に簡単な構成にして圧力調整部を構成することが可能となる。よって、コスト増大を抑制しつつ信頼性低下が抑制される。
冷凍装置では、好ましくは、バイパス流路は、利用側冷媒流路から熱源側第1冷媒流路へ延びる。熱源側第1冷媒流路は、第1遮断弁と熱源側熱交換器との間に配置される冷媒流路である。これにより、冷凍装置において各遮断弁が同時に全閉状態となった場合であっても、利用側冷媒流路内の冷媒が熱源側第1冷媒流路へバイパスされる。
冷凍装置では、好ましくは、バイパス流路は、熱源側第2冷媒流路へ延びる。熱源側第2冷媒流路は、第2遮断弁と熱源側熱交換器との間に配置される冷媒流路である。これにより、冷媒流路切換ユニットにおいて各遮断弁が同時に全閉状態となった場合であっても、利用側冷媒流路内の冷媒が熱源側第2冷媒流路へバイパスされる。
冷凍装置は、好ましくは、電動膨張弁をさらに備える。電動膨張弁は、利用側熱交換器と第2遮断弁との間の冷媒流路に配置される。電動膨張弁は、開度に応じて通過する冷媒を減圧する。電動膨張弁は、第1遮断弁および第2遮断弁が全閉状態となった場合であっても、冷媒を通過させる。これにより、各遮断弁が同時に全閉状態となった場合であっても、利用ユニット内の電動膨張弁の状態に関わらず、利用側冷媒流路において冷媒の流れが遮断され液封回路が形成されることが抑制される。特に、施工現場において、第2遮断弁と利用ユニット内の電動膨張弁との距離は小さいことが一般的であり、また第2遮断弁と利用ユニット内の電動膨張弁との間の冷媒流路は通常運転時に液冷媒(気液二相冷媒を含む)が流れることから、両者が同時に全閉状態となった場合には当該冷媒流路で液封回路が形成されやすいが、係る態様で液封回路が形成されることが抑制される。よって、信頼性低下が抑制される。
冷凍装置では、好ましくは、圧縮機と、アキュームレータと、をさらに備える。圧縮機は、熱源側熱交換器と第1遮断弁との間の冷媒流路に配置される。圧縮機は、冷媒を圧縮する。アキュームレータは、圧縮機の吸入側に配置される。アキュームレータは、冷媒を貯留する。これにより、冷凍装置において各遮断弁が同時に全閉状態となった場合に、バイパスされた冷媒がアキュームレータにおいて貯留される。よって、圧縮機に液冷媒が吸入される液バック現象が抑制される。
冷凍装置では、好ましくは、熱源ユニットと、複数の利用ユニットと、第1遮断弁ユニットと、をさらに備える。熱源ユニットは、熱源側熱交換器を配置される。利用ユニットは、利用側熱交換器をそれぞれ配置される。第1遮断弁ユニットは、ガス側冷媒流路上に配置される。ガス側冷媒流路は、利用ユニットと熱源ユニットとの間に配置される。第1遮断弁ユニットは、対応する利用ユニットにおける冷媒の流れを遮断する。第1遮断弁は、第1遮断弁ユニットに配置される。圧力調整部は、第1遮断弁ユニットに配置される。これにより、熱源ユニット及び各利用ユニット間に配置される冷媒流路上に配置される遮断弁ユニットより利用側の回路において、液封回路が形成されることが抑制され、信頼性低下が抑制される。
冷凍装置では、好ましくは、熱源ユニットと、複数の利用ユニットと、第1遮断弁ユニットと、第2遮断弁ユニットと、をさらに備える。熱源ユニットは、熱源側熱交換器を配置される。利用ユニットは、利用側熱交換器をそれぞれ配置される。第1遮断弁ユニットは、ガス側冷媒流路上に配置される。ガス側冷媒流路は、利用ユニットと熱源ユニットとの間に配置される。第1遮断弁ユニットは、対応する利用ユニットにおける冷媒の流れを遮断する。第2遮断弁ユニットは、液側冷媒流路上に配置される。液側冷媒流路は、利用ユニットと熱源ユニットとの間に配置される。第2遮断弁ユニットは、対応する利用ユニットにおける冷媒の流れを遮断する。第1遮断弁は、第1遮断弁ユニットに配置される。第2遮断弁は、第2遮断弁ユニットに配置される。圧力調整部は、第1遮断弁ユニット若しくは第2遮断弁ユニットに配置される、又は第1遮断弁ユニット及び第2遮断弁ユニットのそれぞれに個別に配置される。これにより、熱源ユニット及び各利用ユニット間に配置される冷媒流路上に配置される遮断弁ユニットより利用側の回路において、液封回路が形成されることが抑制され、信頼性低下が抑制される。
冷凍装置は、好ましくは、熱源ユニットと、複数の利用ユニットと、冷媒流路切換ユニットと、をさらに備える。熱源ユニットは、熱源側熱交換器を配置される。複数の利用ユニットは、利用側熱交換器をそれぞれ配置される。複数の利用ユニットは、熱源ユニットに対して並列に配置される。冷媒流路切換ユニットは、ガス側冷媒流路及び液側冷媒流路上に配置される。ガス側冷媒流路は、対応する利用ユニットと熱源ユニットとの間に配置される。液側冷媒流路は、対応する利用ユニットと熱源ユニットとの間に配置される。冷媒流路切換ユニットは、対応する利用ユニットにおける冷媒の流れを切り換える。第1遮断弁は、冷媒流路切換ユニットに配置される。第2遮断弁は、冷媒流路切換ユニットに配置される。圧力調整部は、冷媒流路切換ユニットに配置される。これにより、熱源ユニット及び各利用ユニット間に配置される冷媒流路上に配置される冷媒流路切換ユニットにおいて、液封回路が形成されることが抑制され、信頼性低下が抑制される。
冷凍装置は、好ましくは、ガス側冷媒流路には、ガス側分岐流路が複数含まれる。ガス側分岐流路は、分岐して熱源ユニット及びいずれかの利用ユニット間に配置される。ガス側分岐流路には、第1ガス側分岐流路と、第2ガス側分岐流路と、が含まれる。第1ガス側分岐流路は、低圧のガス冷媒が流れる。第2ガス側分岐流路は、第1ガス側分岐流路から分岐して熱源ユニットまで延びる。第2ガス側分岐流路は、低圧/高圧のガス冷媒が流れる。第1遮断弁は、各ガス側分岐流路の第1ガス側分岐流路及び第2ガス側分岐流路のそれぞれに配置される。これにより、熱源ユニット及び各利用ユニット間に配置される3つの冷媒流路(第1ガス側分岐流路、第2ガス側分岐流路、及び液側冷媒流路)上に冷媒流路切換ユニットが配置される場合においても液封回路が形成されることが抑制され、信頼性低下が抑制される。
冷凍装置は、好ましくは、液側冷媒流路は、液側分岐流路を複数含む。液側分岐流路は、分岐して熱源ユニット及びいずれかの利用ユニット間に配置される。液側冷媒流路には、液側分岐部分が複数含まれる。液側分岐部分は、液側分岐流路の始点である。冷媒流路切換ユニットは、利用ユニット群に対応する。利用ユニット群は、複数の利用ユニットである。第2遮断弁は、各分岐部分よりも熱源側熱交換器側に配置される。バイパス機構は、利用側冷媒流路内の冷媒を熱源側冷媒流路へバイパスさせる。利用側冷媒流路は、第2遮断弁と各利用側熱交換器との間に配置される。熱源側冷媒流路は、第1遮断弁又は第2遮断弁と熱源側熱交換器との間に配置される。これにより、第2遮断弁及び圧力調整部の数を削減することが可能となり、コスト増大が抑制される。
本開示の一実施形態に係る空調システムの全体構成図。 室外ユニット内の冷媒回路図。 室内ユニット及び中間ユニット内の冷媒回路図。 変形例2に係るバイパス流路を含む冷媒回路図。 変形例3に係るバイパス流路を含む冷媒回路図。 変形例4に係るバイパス流路を含む冷媒回路図。 変形例5に係る冷媒回路図。 変形例7に係る他の例の冷媒回路図。 変形例8に係る空調システムの全体構成図。 変形例8に係る室内ユニット及び中間ユニット内の冷媒回路図。 変形例8に係る他の例の室内ユニット及び中間ユニット内の冷媒回路図。 変形例9に係る冷媒回路図。 変形例10に係る冷媒回路図。 変形例11に係る冷媒回路図。
以下、図面を参照しながら、本開示の一実施形態に係る空調システム100(「冷凍装置」に相当)について説明する。なお、以下の実施形態は、本開示の具体例であって、技術的範囲を限定するものではなく、要旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
(1)空調システム100
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。
空調システム100は、主として、熱源ユニットとしての1台の室外ユニット10と、利用ユニットとしての複数の室内ユニット30(30a、30b、30c、・・・)と、室外ユニット10及び室内ユニット30間における冷媒の流れを切り換える複数の中間ユニット40(40a、40b、40c、・・・)と、室外ユニット10及び中間ユニット40の間で延びる室外側連絡配管50(第1連絡管51、第2連絡管52、及び第3連絡管53)と、室内ユニット30及び中間ユニット40の間で延びる複数の室内側連絡配管60(液側連絡管LP及びガス側連絡管GP)と、を有している。
空調システム100では、中間ユニット40(「冷媒流路切換ユニット」に相当)が、いずれかの室内ユニット30と対応付けられており、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。これにより、空調システム100では、各室内ユニット30が冷房運転及び暖房運転等の運転種別を個別に切り換えられる。すなわち、空調システム100は、室内ユニット30毎に冷房運転及び暖房運転を個別に選択可能ないわゆる冷暖フリータイプである。なお、各室内ユニット30は、図示しないリモートコントロール装置を介して、運転種別や設定温度等の各種設定項目の切換えに係るコマンドを入力される。
以下の説明においては、説明の便宜上、冷房運転中の室内ユニット30を「冷房室内ユニット30」と称し、暖房運転中の室内ユニット30を「暖房室内ユニット30」と称し、運転停止状態又は運転休止状態の室内ユニット30を「停止室内ユニット30」と称する。
空調システム100では、室外ユニット10と各中間ユニット40とが室外側連絡配管50で個別に接続され、各中間ユニット40と対応する室内ユニット30とが各室内側連絡配管60で接続されることで、冷媒回路RCが構成されている。具体的に、室外ユニット10と各中間ユニット40とは、室外側連絡配管50としての第1連絡管51、第2連絡管52、及び第3連絡管53で接続されている。また、いずれかの室内ユニット30といずれかの中間ユニット40とは、室内側連絡配管60としてのガス側連絡管GP及び液側連絡管LPで接続されている。換言すると、冷媒回路RCには、1台の室外ユニット10と、複数台の室内ユニット30と、複数台の中間ユニット40と、が含まれている。
空調システム100では、冷媒回路RC内に封入された冷媒が、圧縮され、冷却又は凝縮され、減圧され、加熱又は蒸発された後に、再び圧縮される、という蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。冷媒回路RCに充填される冷媒は、特に限定されないが、例えばR32冷媒が充填されている。
空調システム100では、室外ユニット10及び中間ユニット40間で延びる第3連絡管53において、冷媒が気液二相状態で搬送される気液二相搬送が行われる。より詳細には、室外ユニット10及び中間ユニット40間で延びる第3連絡管53において搬送される冷媒に関し、液状態で搬送される場合と比較して、気液二相状態で搬送される場合のほうが、能力低下が抑制されつつ少ない冷媒充填量で運転を行うことが可能となることに鑑みて、空調システム100は、省冷媒を実現するために第3連絡管53において気液二相搬送が行われるように構成されている。
空調システム100では、運転中、全冷房状態、全暖房状態、冷房主体状態、暖房主体状態、及び冷暖均衡状態のいずれかに運転状態が遷移する。全冷房状態は、運転中の全ての室内ユニット30が冷房室内ユニット30である状態(すなわち、運転中の室内ユニット30の全てが冷房運転を行っている状態)である。全暖房状態は、運転中の全ての室内ユニット30が暖房室内ユニット30である状態(すなわち、運転中の室内ユニット30の全てが暖房運転を行っている状態)である。
冷房主体状態は、全ての冷房室内ユニット30の熱負荷が、全ての暖房室内ユニット30の熱負荷よりも大きいと想定される状態である。暖房主体状態は、全ての暖房室内ユニット30の熱負荷が、全ての冷房室内ユニット30の熱負荷よりも大きいと想定される状態である。冷暖均衡状態は、全ての冷房室内ユニット30の熱負荷と、全ての暖房室内ユニット30の熱負荷と、が均衡していると想定される状態である。
(1−1)室外ユニット10(熱源ユニット)
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(図示省略)を有している。
ガス側第1閉鎖弁11、ガス側第2閉鎖弁12及び液側閉鎖弁13は、冷媒の充填やポンプダウン等の際に開閉される手動の弁である。
ガス側第1閉鎖弁11は、一端が第1連絡管51に接続され、他端がアキュームレータ14まで延びる冷媒配管に接続されている。ガス側第2閉鎖弁12は、一端が第2連絡管52に接続され、他端が第3流路切換弁18まで延びる冷媒配管に接続されている。ガス側第1閉鎖弁11及びガス側第2閉鎖弁12は、室外ユニット10においてガス冷媒の出入口(ガス側出入口)として機能する。
液側閉鎖弁13は、一端が第3連絡管53に接続され、他端が第3室外制御弁25まで延びる冷媒配管に接続されている。液側閉鎖弁13は、室外ユニット10において液冷媒又は気液二相冷媒の出入口(液側出入口)として機能する。
アキュームレータ14は、圧縮機15に吸入される低圧冷媒を一時的に貯留し気液分離するための容器である。アキュームレータ14の内部では、気液二相状態の冷媒がガス冷媒と液冷媒とに分離される。アキュームレータ14は、ガス側第1閉鎖弁11と圧縮機15との間(すなわち圧縮機15の吸入側)に配置されている。アキュームレータ14の冷媒出入口には、ガス側第1閉鎖弁11から延びる冷媒配管が接続されている。アキュームレータ14の冷媒流出口には、圧縮機15まで延びる吸入配管Paが接続されている。
圧縮機15は、圧縮機用モータ(図示省略)を内蔵する密閉式の構造を有しており、例えばスクロール方式やロータリ方式等の圧縮機構を有する容積式の圧縮機である。なお、圧縮機15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、2台以上の圧縮機15が直列或いは並列に接続されていてもよい。圧縮機15の吸入口(図示省略)には、吸入配管Paが接続されている。圧縮機15の吐出口(図示省略)には、吐出配管Pbが接続されている。圧縮機15は、吸入配管Paを介して吸入した低圧冷媒を圧縮し、吐出配管Pbへ吐出する。
圧縮機15は、吸入側において、吸入配管Pa、アキュームレータ14、ガス側第1閉鎖弁11及び第1連絡管51等を介して各中間ユニット40と連通している。また、圧縮機15は、吸入側又は吐出側において、吸入配管Pa、アキュームレータ14、ガス側第2閉鎖弁12、及び第2連絡管52等を介して各中間ユニット40と連通している。また、圧縮機15は、吐出側又は吸入側において、吐出配管Pb、第1流路切換弁16及び第2流路切換弁17等を介して室外熱交換器20に連通している。すなわち、圧縮機15は、各中間ユニット40(第1制御弁41、第2制御弁42)と室外熱交換器20との間に配置されている。
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(以下、これらをまとめて「流路切換弁19」と称する)は、四路切換弁であり、状況に応じて冷媒の流れを切り換えている(図2の流路切換弁19内の実線及び破線を参照)。流路切換弁19の冷媒出入口には、吐出配管Pb又は吐出配管Pbから延びる分岐管が接続されている。また、流路切換弁19は、運転時において、一の冷媒流路における冷媒の流れが遮断されるように構成されており、事実上、三方弁として機能している。流路切換弁19は、圧縮機15の吐出側(吐出配管Pb)から送られる冷媒を、下流側へと送る第1流路状態(図2の流路切換弁19内の実線を参照)と、閉塞させる第2流路状態(図2の流路切換弁19内の破線を参照)と、を切り換えられる。
第1流路切換弁16は、室外熱交換器20の第1室外熱交換器21(後述)の冷媒の入口側/出口側に配置されている。第1流路切換弁16は、第1流路状態となると、圧縮機15の吐出側と第1室外熱交換器21のガス側出入口とを連通させ(図2の第1流路切換弁16内の実線を参照)、第2流路状態となると圧縮機15の吸入側(アキュームレータ14)と第1室外熱交換器21のガス側出入口とを連通させる(図2の第1流路切換弁16内の破線を参照)。
第2流路切換弁17は、室外熱交換器20の第2室外熱交換器22(後述)の冷媒の入口側/出口側に配置されている。第2流路切換弁17は、第1流路状態となると圧縮機15の吐出側と第2室外熱交換器22のガス側出入口とを連通させ(図2の第2流路切換弁17内の実線を参照)、第2流路状態となると圧縮機15の吸入側(アキュームレータ14)と第2室外熱交換器22のガス側出入口とを連通させる(図2の第2流路切換弁17内の破線を参照)。
第3流路切換弁18は、第1流路状態となると、圧縮機15の吐出側とガス側第2閉鎖弁12とを連通させ(図2の第3流路切換弁18内の実線を参照)、第2流路状態となると圧縮機15の吸入側(アキュームレータ14)とガス側第2閉鎖弁12とを連通させる(図2の第3流路切換弁18内の破線を参照)。
室外熱交換器20は、クロスフィン型式や積層型式等の熱交換器であり、冷媒が通過する伝熱管(図示省略)を含んでいる。室外熱交換器20は、冷媒の流れに応じて、冷媒の凝縮器及び/又は蒸発器として機能する。より具体的には、室外熱交換器20は、第1室外熱交換器21と、第2室外熱交換器22とを含んでいる。
第1室外熱交換器21は、第1流路切換弁16に接続される冷媒配管がガス側の冷媒出入口に接続され、第1室外制御弁23まで延びる冷媒配管が液側の冷媒出入口に接続されている。第2室外熱交換器22は、第2流路切換弁17に接続される冷媒配管がガス側の冷媒出入口に接続され、第2室外制御弁24まで延びる冷媒配管が液側の冷媒出入口に接続されている。第1室外熱交換器21及び第2室外熱交換器22を通過する冷媒は、室外ファン28が生成する空気流と熱交換する。
第1室外制御弁23、第2室外制御弁24、第3室外制御弁25及び第4室外制御弁26は、例えば開度調整が可能な電動弁である。第1室外制御弁23、第2室外制御弁24、第3室外制御弁25及び第4室外制御弁26は、状況に応じて開度が調整され、内部を通過する冷媒をその開度に応じて減圧する、若しくは通過する冷媒流量を増減させる。
第1室外制御弁23は、第1室外熱交換器21から延びる冷媒配管が一端に接続され、過冷却熱交換器27の第1流路271(後述)の一端まで延びる液側配管Pcが他端に接続されている。第2室外制御弁24は、第2室外熱交換器22から延びる冷媒配管が一端に接続され、過冷却熱交換器27の第1流路271の一端まで延びる液側配管Pcが他端に接続されている。なお、液側配管Pcは、一端が二手に分岐しており、第1室外制御弁23及び第2室外制御弁24のそれぞれに個別に接続されている。
第3室外制御弁25(減圧弁)は、過冷却熱交換器27の第1流路271の他端まで延びる冷媒配管が一端に接続され、他端が液側閉鎖弁13まで延びる冷媒配管に接続されている。すなわち、第3室外制御弁25は、室外熱交換器20と第3連絡管53の間に配置されている。なお、後述するが、第3室外制御弁25は、空調システム100の運転状態が全冷房状態、冷房主体状態、及び冷暖均衡状態のいずれかとなった場合には、第3連絡管53における気液二相搬送が実現されるべく、二相搬送開度に制御される。二相搬送開度は、流入する冷媒を、第3連絡管53において冷媒が気液二相状態で搬送される際に適していると想定される冷媒の圧力に、減圧する開度である。すなわち、二相搬送開度は、第3連絡管53における気液二相搬送に適した開度である。
第4室外制御弁26は、液側配管Pcの両端間において分岐する分岐管が一端に接続され、過冷却熱交換器27の第2流路272(後述)の一端まで延びる冷媒配管が他端に接続されている。
過冷却熱交換器27は、室外熱交換器20から流出した冷媒を過冷却状態の液冷媒とするための熱交換器である。過冷却熱交換器27は、例えば二重管型熱交換器である。過冷却熱交換器27は、第1流路271及び第2流路272を形成されている。より詳細には、過冷却熱交換器27は、第1流路271を流れる冷媒と、第2流路272を流れる冷媒と、が熱交換しうる構造を有している。第1流路271は、一端が液側配管Pcの他端に接続され、他端が第3室外制御弁25まで延びる冷媒配管に接続されている。第2流路272は、一端が第4室外制御弁26まで延びる冷媒配管に接続され、他端がアキュームレータ14まで延びる冷媒配管(より詳細には、アキュームレータ14と、第1流路切換弁16又はガス側第1閉鎖弁11と、の間で延びる冷媒配管)に接続されている。
室外ファン28は、例えばプロペラファンであり、駆動源である室外ファン用モータ(図示省略)を含む。室外ファン28が駆動すると、室外ユニット10内に流入し室外熱交換器20を通過して室外ユニット10外へ流出する空気流が生成される。
室外ユニット制御部は、CPUやメモリ等で構成されるマイクロコンピュータを含む。室外ユニット制御部は、通信線(図示省略)を介して、室内ユニット制御部(後述)及び中間ユニット制御部(後述)と、相互に信号の送受信を行う。室外ユニット制御部は、状況に応じて、室外ユニット10に含まれる各種機器の動作や状態(例えば、圧縮機15及び室外ファン28の発停や回転数、又は各種弁の開度の切換え等)を制御している。
また、図2において図示は省略するが、室外ユニット10には、冷媒回路RC内の冷媒の状態(圧力又は温度)を検出する各種センサが配置されている。
(1−2)室内ユニット30(利用ユニット)
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。
各室内ユニット30は、室内膨張弁31と、室内熱交換器32と、をそれぞれ有している。各室内ユニット30では、これらの機器がケーシング内に配置され、互いに冷媒配管によって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、各室内ユニット30は、室内ファン33及び室内ユニット制御部(図示省略)を有している。
室内膨張弁31(特許請求の範囲記載の「電動膨張弁」に相当)は、開度調整が可能な電動式の膨張弁である。室内膨張弁31は、その一端が液側連絡管LPに接続され、他端が室内熱交換器32まで延びる冷媒配管に接続されている。すなわち、室内膨張弁31は、室内熱交換器32と第3連絡管53の間に配置されている。換言すると、室内膨張弁31は、室内熱交換器32と中間ユニット40内の第3制御弁43との間の冷媒流路に配置されている。室内膨張弁31は、その開度に応じて、通過する冷媒を減圧する。本実施形態において、室内膨張弁31は、閉状態(最小開度)の場合に、微量の冷媒を通過させる微小流路を形成する微開状態となる。このため、室内膨張弁31は、冷媒回路RCにおいて、後述する中間ユニット40の第1制御弁41、第2制御弁42及び第3制御弁43が全閉状態となった場合でも、冷媒を通過させる。
室内熱交換器32(特許請求の範囲記載の「利用側熱交換器」に相当)は、例えばクロスフィン型式や積層型式の熱交換器であり、冷媒が通過する伝熱管(図示省略)を含んでいる。室内熱交換器32は、冷媒の流れに応じて、冷媒の蒸発器又は凝縮器として機能する。室内熱交換器32は、液側の冷媒出入口に室内膨張弁31から延びる冷媒配管が接続され、ガス側の冷媒出入口にガス側連絡管GPが接続されている。室内熱交換器32に流入した冷媒は、伝熱管を通過する際、室内ファン33が生成する空気流と熱交換する。
室内熱交換器32は、対応する中間ユニット40内における制御弁(41、42、43)の状態(開閉状態)、及び室外ユニット10における各流路切換弁19(16、17、18)の状態(流路状態)に応じて、流入する冷媒流れの上流側と下流側とが切り換わり、冷媒の蒸発器として機能する状態と凝縮器として機能する状態とが切り換わる。
室内ファン33は、例えばターボファン等の遠心ファンである。室内ファン33は、駆動源である室内ファン用モータ(図示省略)を含む。室内ファン33が駆動すると、対象空間から室内ユニット30内部に流入して室内熱交換器32を通過してから対象空間へ流出する空気流が生成される。
室内ユニット制御部は、CPUやメモリ等で構成されるマイクロコンピュータを含む。室内ユニット制御部は、リモートコントローラ(図示省略)を介して、ユーザの指示を入力され、当該指示に応じて、室内ユニット30に含まれる各種機器の動作や状態(例えば室内ファン33の回転数や室内膨張弁31の開度)を制御する。また、室内ユニット制御部は、通信線(図示省略)を介して室外ユニット制御部及び中間ユニット制御部(後述)と接続されており、相互に信号の送受信を行う。また、室内ユニット制御部は、有線通信や無線通信によってリモートコントローラと通信を行う通信モジュールを含み、リモートコントローラと相互に信号の送受信を行う。
また、図示は省略するが、室内ユニット30は、室内熱交換器32を通過する冷媒の過熱度/過冷却度を検出する温度センサ、及び室内ファン33によって取り込まれる対象空間の空気の温度(室内温度)等を検出する温度センサ等、各種センサを有している。
(1−3)中間ユニット40(冷媒流路切換ユニット)
空調システム100では、複数(ここでは、室内ユニット30の台数と同数)の中間ユニット40(40a、40b、40c、・・・)を有している。本実施形態において、各中間ユニット40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。各中間ユニット40は、対応する室内ユニット30(以下、「対応室内ユニット30」と記載)と、室外ユニット10と、の間で構成されるガス側冷媒流路GL(後述)及び液側冷媒流路LL(後述)上に配置され、対応室内ユニットへ流入する冷媒の流れを切り換えている。
各中間ユニット40は、図3に示すように、複数の冷媒配管(第1配管P1−第8配管P8)と、複数の制御弁(第1制御弁41、第2制御弁42及び第3制御弁43)と、圧力調整部44と、をそれぞれ有している。中間ユニット40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。
第1配管P1は、一端が液側連絡管LPに接続され、他端が第3制御弁43に接続されている。第2配管P2は、一端が第3制御弁43に接続され、他端が第3連絡管53に接続されている。第3配管P3は、一端がガス側連絡管GPに接続され、他端が第1制御弁41に接続されている。第4配管P4は、一端が第1制御弁41に接続され、他端が第1連絡管51に接続されている。第5配管P5は、一端が第3配管P3の両端間に接続され、他端が第2制御弁42に接続されている。第6配管P6は、一端が第2制御弁42に接続され、他端が第2連絡管52に接続されている。
第7配管P7は、一端が第1配管P1の両端間に接続され、他端が圧力調整弁45に接続されている。第8配管P8は、一端が圧力調整弁45に接続され、他端が第4配管P4の両端間に接続されている。第7配管P7及び第8配管P8は、後述のバイパス流路BLを形成する圧力調整部44の「バイパス配管」に相当する。
なお、中間ユニット40内に配置される各冷媒配管(P1−P8)は、必ずしも1本の配管で構成される必要はなく、複数の配管が継手等を介して接続されることで構成されてもよい。
第1制御弁41、第2制御弁42及び第3制御弁43は、室外ユニット10及び対応室内ユニット30間で形成される冷媒流路の開閉を切り換えることで、対応室内ユニット30内の冷媒の流れを切り換える。第1制御弁41、第2制御弁42及び第3制御弁43は、開度調整が可能な電動弁であり、開度に応じて冷媒を通過させたり遮断したりすることで冷媒の流れを切り換える。第1制御弁41、第2制御弁42及び第3制御弁43は、閉状態(最小開度)の場合には冷媒の流れを遮断する全閉状態となる。
第1制御弁41(特許請求の範囲記載の「第1遮断弁」に相当)は、一端が第3配管P3に接続され、他端が第4配管P4に接続されている。第1制御弁41は、後述の第1ガス側冷媒流路GL1上に配置されており、第1ガス側冷媒流路GL1を流れる冷媒に関し、開度に応じて流量を調整する、若しくは流れを開通/遮断する。第1制御弁41は、全閉状態になることで冷媒の流れを遮断する。
第2制御弁42(特許請求の範囲記載の「第1遮断弁」に相当)は、一端が第5配管P5に接続され、他端が第6配管P6に接続されている。第2制御弁42は、後述の第2ガス側冷媒流路GL2上に配置されており、第2ガス側冷媒流路GL2を流れる冷媒に関し、開度に応じて流量を調整する、若しくは流れを開通/遮断する。第2制御弁42は、全閉状態になることで冷媒の流れを遮断する。
第3制御弁43(特許請求の範囲記載の「第2遮断弁」に相当)は、一端が第1配管P1に接続され、他端が第2配管P2に接続されている。第3制御弁43は、後述の液側冷媒流路LL上に配置されており、液側冷媒流路LLを流れる冷媒に関し、開度に応じて流量を調整する、若しくは流れを開通/遮断する。第3制御弁43は、全閉状態になることで冷媒の流れを遮断する。
なお、中間ユニット40の第3制御弁43は、対応室内ユニット30が暖房運転中には、二相搬送開度に制御される。これによって、対応室内ユニット30の室内熱交換器32を通過して凝縮した冷媒は、第3制御弁43を通過する際に減圧されて気液二相冷媒となる。その結果、係る冷媒は、第3連絡管53を通過する際に気液二相状態で通過することとなる(すなわち、気液二相搬送が実現される)。つまり、第3制御弁43は、全暖房状態又は暖房主体状態において、気液二相搬送用の「減圧弁」としても機能する。
また、中間ユニット40の第3制御弁43は、対応室内ユニット30が冷房運転中には、騒音抑制開度に制御される。すなわち、気液二相搬送が行われる際には、冷房室内ユニット30に向かう冷媒が液側冷媒流路LL(後述)を気液二相状態で搬送されることとなるが、液側連絡管LPを冷媒が気液二相状態で通過する場合には冷媒循環量及び流速の大きさに応じて騒音が生じうる。係る騒音を低減すべく、第3制御弁43が配置されており、対応室内ユニット30が冷房運転中には所定の騒音抑制開度に制御されることで、通過する冷媒の冷媒循環量又は流速を調整することで、冷媒が液側連絡管LPを通過する際の騒音を抑制している。
圧力調整部44は、後述する室内側冷媒流路ILに配置され、室内側冷媒流路IL内の冷媒の圧力を調整するユニットである。圧力調整部44は、室内側冷媒流路IL内の冷媒を後述する室外側冷媒流路OLへバイパスするための圧力調整弁45及びバイパス配管(上述の第7配管P7及び第8配管P8)を含んでいる。
圧力調整弁45(特許請求の範囲記載の「バイパス機構」に相当)は、一端が第7配管P7に接続され、他端が第8配管P8に接続されている。換言すると、圧力調整弁45は、バイパス配管(第7配管P7及び第8配管P8)によって構成されるバイパス流路BL(後述)上に配置されている。
圧力調整弁45は、一端側(ここでは第7配管P7側)の冷媒の圧力が所定の圧力基準値(後述の室内側冷媒流路ILを構成する配管や機器の損傷を招く可能性のある圧力に相当する値)以上となった場合に、後述のバイパス流路BLを開通させる。圧力調整弁45は、一端側に加わる圧力の変化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り、予め算出された圧力基準値に追従して作動する。本実施形態において、圧力調整弁45は、室内側冷媒流路ILを構成する配管及び機器の仕様(容量及び型式等)や配置態様に応じて適宜選定される圧力基準値に対応する公知の汎用品が採用されている。
圧力調整弁45は、一端側に圧力基準値未満の圧力が加わっている場合においては、圧力感知機構に含まれる弾性体の弾性力又は流体の圧力バランスによって弁体が所定位置に維持されることで、冷媒を遮断する全閉状態となる。一方、圧力調整弁45は、一端側に所定の圧力基準値以上の圧力が加わった場合においては、弁体が追従して移動することで、一端側から他端側に流れる冷媒の通過を許容する開状態となる。すなわち、圧力調整弁45は、圧力基準値以上の圧力を受けたときに冷媒を通過させる。圧力調整弁45は、他端側(ここでは第8配管P8側)から加わる冷媒の圧力に追従して作動しない。本実施形態において、圧力調整弁45は、第7配管P7内の冷媒の圧力、より詳細には室内側液冷媒流路IL2を構成する第1配管P1(一端側において連通する冷媒配管)内の冷媒の圧力が、圧力基準値以上となった場合にバイパス流路BLを開通させる。
また、中間ユニット40は、中間ユニット40に含まれる各種機器の状態を制御する中間ユニット制御部(図示省略)を有している。中間ユニット制御部は、CPUやメモリ等で構成されるマイクロコンピュータを含む。中間ユニット制御部は、通信線を介して室外ユニット制御部又は室内ユニット制御部からの信号を受信し、状況に応じて、中間ユニット40に含まれる各種機器の動作や状態(ここでは、各制御弁41、42、43の開度)を制御する。
(1−4)室外側連絡配管50、室内側連絡配管60
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冷媒連絡配管である。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及び中間ユニット40間、又は各中間ユニット40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。
室外側連絡配管50(第1連絡管51、第2連絡管52及び第3連絡管53)は、室外ユニット10と各中間ユニット40との間で延び、両者を接続している。具体的には、第1連絡管51は、一端がガス側第1閉鎖弁11に接続され、他端側において各中間ユニット40の第4配管P4に接続されている。第2連絡管52は、一端がガス側第2閉鎖弁12に接続され、他端側において各中間ユニット40の第6配管P6に接続されている。第3連絡管53は、一端が液側閉鎖弁13に接続され、他端側において各中間ユニット40の第2配管P2に接続されている。
第1連絡管51は、運転中、低圧のガス冷媒が流れる冷媒流路として機能する。また、第2連絡管52は、運転中、第3流路切換弁18が第1流路状態にある場合には高圧のガス冷媒が流れる冷媒流路として機能し、第3流路切換弁18が第2流路状態にある場合には低圧のガス冷媒が流れる冷媒流路として機能する。第3連絡管53は、運転中、減圧弁(第3室外制御弁25/第3制御弁43)において減圧された気液二相冷媒が流れる冷媒流路として機能する。
室内側連絡配管60(ガス側連絡管GP及び液側連絡管LP)は、各中間ユニット40と対応室内ユニット30との間で延び、両者を接続している。具体的には、ガス側連絡管GPは、一端が第3配管P3に接続され、他端が室内熱交換器32のガス側出入口に接続されている。ガス側連絡管GPは、運転中、ガス冷媒が流れる冷媒流路として機能する。液側連絡管LPは、一端が第1配管P1に接続され、他端が室内膨張弁31に接続されている。液側連絡管LPは、運転中、液冷媒/気液二相冷媒が流れる冷媒流路として機能する。
(2)冷媒回路RCに含まれる冷媒流路
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。
(2−1)ガス側冷媒流路GL
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)、ガス冷媒が流れるガス側冷媒流路GLが含まれている。ガス側冷媒流路GLは、第1連絡管51及び第2連絡管52と、各中間ユニット40の第3配管P3、第4配管P4、第5配管P5、第6配管P6、第1制御弁41及び第2制御弁42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は、ガス側冷媒流路GL上にそれぞれ配置されているともいえる。ガス側冷媒流路GL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。ガス側冷媒流路GLは、複数に分岐して延びている。具体的に、ガス側冷媒流路GLは、複数の「ガス側分岐流路」(より詳細には、複数の第1ガス側冷媒流路GL1及び複数の第2ガス側冷媒流路GL2)を含む。各ガス側分岐流路は、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。
各第1ガス側冷媒流路GL1(「ガス側第1分岐流路」に相当)は、低圧のガス冷媒が流れる冷媒流路であり、中間ユニット40の第3配管P3、第4配管P4及び第1制御弁41によって構成される。ガス側冷媒流路GLには、第1ガス側冷媒流路GL1の始点となるガス側第1分岐部BP1が複数含まれる。
各第2ガス側冷媒流路GL2(「ガス側第2分岐流路」に相当)は、低圧又は高圧のガス冷媒が流れる冷媒流路であり、各中間ユニット40の第5配管P5、第6配管P6及び第2制御弁42によって構成される冷媒流路である。第2ガス側冷媒流路GL2は、第1ガス側冷媒流路GL1から分岐して室外ユニット10まで延びる冷媒流路、又は室外ユニット10から延びて第1ガス側冷媒流路GL1に合流する冷媒流路である。ガス側冷媒流路GLには、第2ガス側冷媒流路GL2の始点となるガス側第2分岐部BP2が複数含まれる。
(2−2)液側冷媒流路LL
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、各中間ユニット40の第1配管P1、第2配管P2及び第3制御弁43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、中間ユニット40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、中間ユニット40の第1配管P1、第2配管P2及び第3制御弁43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。
(2−3)室外側冷媒流路OL(熱源側冷媒流路)
冷媒回路RCには、室外ユニット10及び各中間ユニット40(より詳細には、各中間ユニット40の第1制御弁41、第2制御弁42及び第3制御弁43)間に配置される室外側冷媒流路OLが含まれている。室外側冷媒流路OLは、第1連絡管51、第2連絡管52及び第3連絡管53と、各中間ユニット40の第2配管P2、第4配管P4及び第6配管P6と、によって構成される冷媒流路である。室外側冷媒流路OLは、室外側ガス冷媒流路OL1と、室外側液冷媒流路OL2と、を含む。室外側ガス冷媒流路OL1は、第1制御弁41、第2制御弁42及び第3制御弁43と、室外熱交換器20と、の間に配置される。
室外側ガス冷媒流路OL1(熱源側第1冷媒流路)は、第1連絡管51及び第2連絡管52と、各中間ユニット40の第4配管P4及び第6配管P6と、によって構成される冷媒流路である。室外側ガス冷媒流路OL1は、第1制御弁41又は第2制御弁42と室外ユニット10との間に配置される。換言すると、室外側ガス冷媒流路OL1は、室外ユニット10と、各中間ユニット40の第1制御弁41及び第2制御弁42と、の間に位置するガス側冷媒流路GLに相当する。すなわち、室外側ガス冷媒流路OL1は、第1制御弁41及び第2制御弁42と、室外熱交換器20と、の間に配置される。
室外側液冷媒流路OL2(熱源側第2冷媒流路)は、第3連絡管53と、各中間ユニット40の第2配管P2と、によって構成される冷媒流路である。室外側液冷媒流路OL2は、第3制御弁43と室外ユニット10との間に配置される。換言すると、室外側液冷媒流路OL2は、室外ユニット10と、各中間ユニット40の第3制御弁43と、の間に位置する液側冷媒流路LLに相当する。すなわち、室外側液冷媒流路OL2は、第3制御弁43と、室外熱交換器20と、の間に配置される。
(2−4)室内側冷媒流路IL(利用側冷媒流路)
冷媒回路RCには、各中間ユニット40(より詳細には、各中間ユニット40の第1制御弁41、第2制御弁42及び第3制御弁43)及び対応室内ユニット30(室内熱交換器32)間に配置される室内側冷媒流路ILが含まれている。室内側冷媒流路ILは、各中間ユニット40及び対応室内ユニット30間におけるガス側連絡管GP及び液側連絡管LPと、第1配管P1、第3配管P3及び第5配管P5と、によって構成される冷媒流路である。室内側冷媒流路ILは、室内側ガス冷媒流路IL1と、室内側液冷媒流路IL2と、を含む。
室内側ガス冷媒流路IL1(利用側ガス冷媒流路)は、各中間ユニット40及び対応室内ユニット30間におけるガス側連絡管GPと、各中間ユニット40の第3配管P3及び第5配管P5と、によって構成される冷媒流路である。換言すると、室内側ガス冷媒流路IL1は、各中間ユニット40の第1制御弁41及び第2制御弁42と、対応室内ユニット30と、の間に位置するガス側冷媒流路GLに相当する。すなわち、室内側ガス冷媒流路IL1は、第1制御弁41及び第2制御弁42と、室内熱交換器32と、の間に配置される。
室内側液冷媒流路IL2(利用側液冷媒流路)は、各中間ユニット40及び対応室内ユニット30の室内膨張弁31間における液側連絡管LPと、各中間ユニット40の第1配管P1と、によって構成される冷媒流路である。換言すると、室内側液冷媒流路IL2は、各中間ユニット40の第3制御弁43と、対応室内ユニット30と、の間に位置する液側冷媒流路LLに相当する。すなわち、室内側液冷媒流路IL2は、第3制御弁43と、室内熱交換器32と、の間に配置される。
(2−5)バイパス流路BL
冷媒回路RCには、液側冷媒流路LL及びガス側冷媒流路GL間に配置され、液側冷媒流路LL内の冷媒をガス側冷媒流路GLへバイパスするバイパス流路BLが含まれている。換言すると、バイパス流路BLは、室内側冷媒流路IL(より詳細には室内側液冷媒流路IL2)から室外側冷媒流路OL(より詳細には室外側ガス冷媒流路OL1)へ延びる冷媒流路である。バイパス流路BLは、液側冷媒流路LL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、液側冷媒流路LLを構成する機器や配管の損傷を抑制すべく、液側冷媒流路LL内の冷媒を他の部分にバイパスさせて圧力低減させるために設けられている。
バイパス流路BLは、各中間ユニット40において、第7配管P7、第8配管P8、及び圧力調整弁45によって構成される。換言すると、バイパス流路BLは、圧力調整部44のバイパス配管によって構成される冷媒流路であり、圧力調整部44の圧力調整弁45によって開通又は遮断される。
バイパス流路BLは、室内側液冷媒流路IL2(第1配管P1)から、第1ガス側冷媒流路GL1に含まれる室外側ガス冷媒流路OL1(第4配管P4)へ冷媒をバイパスさせる冷媒流路である。より具体的に、バイパス流路BLは、第1配管P1(又は第1配管P1と連通する第7配管P7)を流れる冷媒の圧力が圧力基準値以上となった場合に、圧力調整弁45が開状態に切り換わることに応じて開通する。バイパス流路BLが開通した場合には、第1配管P1内の冷媒が、バイパス流路BLを通過して第4配管P4へバイパスされ、第1連絡管51を流れて室外ユニット10のガス側出入口へ流入することとなる。すなわち、圧力調整弁45は、室内側冷媒流路ILにおいて冷媒の圧力が圧力基準値以上となった場合に、室内側冷媒流路IL内の冷媒を、バイパス流路BLを介して、第1制御弁41と室外ユニット10との間に配置される室外側ガス冷媒流路OL1へバイパスさせる。
(3)冷媒回路RCにおける冷媒の流れ
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。
(3−1)全冷房状態
〈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。
〈A2〉
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。
〈A3〉
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;室外側液冷媒流路OL2)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、冷房室内ユニット30に対応する中間ユニット40のいずれかに流入する。
〈A4〉
冷房室内ユニット30に対応する中間ユニット40に流入した冷媒は、第2配管P2を流れ第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(室内側液冷媒流路IL2)に流入する。第1配管P1を通過した冷媒は、中間ユニット40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(ガス側冷媒流路GL;室内側ガス冷媒流路IL1)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、対応する中間ユニット40に流入する。
〈A5〉
中間ユニット40に流入した冷媒は、第1ガス側冷媒流路GL1(第3配管P3、第1制御弁41及び第4配管P4で構成される流路)、又は第2ガス側冷媒流路GL2(すなわち、第5配管P5、第2制御弁42及び第6配管P6で構成される流路)を通過し、中間ユニット40から流出する。中間ユニット40の第1ガス側冷媒流路GL1から流出した冷媒は、第1連絡管51(室外側ガス冷媒流路OL1)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。中間ユニット40の第2ガス側冷媒流路GL2から流出した冷媒は、第2連絡管52(室外側ガス冷媒流路OL1)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。
〈A6〉
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。
(3−2)全暖房状態
〈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(ガス側冷媒流路GL;室外側ガス冷媒流路OL1)に流入する。
〈B2〉
第2連絡管52を通過した冷媒は、暖房室内ユニット30に対応する中間ユニット40のいずれかに流入する。中間ユニット40に流入した冷媒は、第2ガス側冷媒流路GL2(すなわち、第6配管P6、第2制御弁42及び第5配管P5)を通過して、ガス側連絡管GP(室内側ガス冷媒流路IL1)を経て暖房室内ユニット30に流入する。
〈B3〉
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(液側冷媒流路LL;室内側液冷媒流路IL2)に流入する。液側連絡管LPを通過した冷媒は、対応する中間ユニット40に流入する。
〈B4〉
中間ユニット40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2配管P2(室外側液冷媒流路OL2)に流入し、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、液側閉鎖弁13を介して室外ユニット10に流入する。
〈B5〉
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。
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〉で説明した態様で流れ、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、第1室外制御弁23又は第2室外制御弁24に流入し、第1室外制御弁23又は第2室外制御弁24の開度に応じて減圧される。第1室外制御弁23又は第2室外制御弁24を通過した冷媒は、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蒸発する。室外熱交換器20を通過した冷媒は、第1流路切換弁16又は第2流路切換弁17を通過した後、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。
(3−3)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
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。
(3−3−1)冷房主体状態にある場合
〈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。
〈C2〉
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(ガス側冷媒流路GL;室外側ガス冷媒流路OL1)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、対応する中間ユニット40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2配管P2(室外側液冷媒流路OL2)を流れた後、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に対応する中間ユニット40のいずれかにおける第2配管P2に流入する。
〈C3〉
冷房室内ユニット30に対応する中間ユニット40のいずれかにおける第2配管P2に流入した冷媒は、上記〈A4〉に記載の態様で流れ、対応する中間ユニット40の第4配管P4(第1ガス側冷媒流路GL1)に流入する。その後、中間ユニット40の第4配管P4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。
〈C4〉
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。
〈C5〉
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に対応する中間ユニット40のいずれかにおける第2配管P2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(ガス側冷媒流路GL;室内側ガス冷媒流路IL1)を経て、中間ユニット40の第1ガス側冷媒流路GL1に流入する。
〈C6〉
中間ユニット40の第1ガス側冷媒流路GL1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。
(3−3−2)暖房主体状態にある場合
〈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、対応する中間ユニット40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2配管P2(室外側液冷媒流路OL2)を流れて第3連絡管53に流入する。
〈D2〉
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に対応する中間ユニット40のいずれかにおける第2配管P2に流入する。係る冷媒は、上記〈A4〉に記載の態様で流れ、対応する中間ユニット40の第4配管P4(第1ガス側冷媒流路GL1)に流入する。その後、中間ユニット40の第4配管P4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。
〈D3〉
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)冷暖均衡状態の場合
(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。
(3−3−3−2)暖房主体状態において冷暖均衡状態となった場合
〈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。
〈E2〉
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。
〈E3〉
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。
〈E4〉
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。
〈E5〉
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に対応する中間ユニット40のいずれかにおける第2配管P2に流入する。係る冷媒は、上記〈A4〉に記載の態様で流れ、対応する中間ユニット40の第4配管P4(第1ガス側冷媒流路GL1)に流入する。その後、中間ユニット40の第4配管P4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。
(3−4)第1制御弁41、第2制御弁42及び第3制御弁43が同時に閉状態となった場合
第1制御弁41、第2制御弁42及び第3制御弁43が同時に閉状態となった場合には、室内側冷媒流路ILが遮断されるため、室内側冷媒流路IL内に冷媒が存在する場合には液封回路が形成されることとなる。係る場合において、室内側冷媒流路IL内の冷媒の状態変化に伴い圧力調整弁45の一端側に圧力基準値以上の圧力が加わったときには、圧力調整弁45が全閉状態から開状態に切り換わりバイパス流路BLが開通する。これにより、室内側冷媒流路IL内の冷媒が、第1配管P1からバイパス流路BLに流入し、バイパス流路BL(第7配管P7、圧力調整弁45、及び第8配管P8)を流れて、室外側冷媒流路OL(室外側ガス冷媒流路OL1を構成する第4配管P4)にバイパスされる。
なお、係る場合において、室内膨張弁31が最低開度の状態であったとしても、室内膨張弁31は微開状態となる。このため、室内膨張弁31の微小流路を介して、室内側ガス冷媒流路IL1と室内側液冷媒流路IL2とが連通することとなる。
(4)圧力調整機能・液封防止機能について
空調システム100では、第1制御弁41、第2制御弁42、及び第3制御弁43が同時に全閉状態(冷媒の流れを遮断する状態)となるケースが考えられる。
例えば、停止室内ユニット30からの冷媒漏洩を抑制すべく、停止室内ユニット30への冷媒の流れを遮断するために中間ユニット40内の第1制御弁41、第2制御弁42、及び第3制御弁43が同時に全閉状態に切り換えられるケースが想定される。また、例えば、冷媒回路RCにおいて冷媒漏洩が生じた時には、室内ユニット30から対象空間へ冷媒が漏洩することを抑制すべく、各中間ユニット40内の第1制御弁41、第2制御弁42、及び第3制御弁43が同時に全閉状態に切り換えられるケースが想定される。また、例えば、停電等の電源供給異常、製品不良や経年劣化等に基づく動作不良、又は制御プログラムのエラー等に起因する制御不能等に起因して、各弁(41、42、43)が同時に全閉状態となるケースが想定される。
係るケースにおいては、室内側冷媒流路ILにおいて液封回路が形成され配管や機器が破損することも考えられる。特に、現場において施工される際に、中間ユニット40は、対応室内ユニット30の近傍に配置されることが一般的であるため、液側連絡管LPの長手寸法は通常大きくないことに関連して、仮に室内膨張弁31が全閉状態となった時には室内側液冷媒流路IL2において液封回路が形成されやすい。
係るリスクに鑑みて、中間ユニット40又は空調システム100では、冷媒回路RCにおいて圧力調整部44が配置されることで、中間ユニット40の各弁(41、42、43)が同時に全閉状態となったケースにおいても、室内側液冷媒流路IL2内における圧力上昇に伴ってバイパス流路BLが開通され圧力が自動調整されるため、室内側液冷媒流路IL2において液封回路が形成されることで配管や機器の破損が生じることが抑制されている。
また、室内膨張弁31は、閉状態(最小開度)時に微量の冷媒を通過させる微小流路を形成する微開状態となることから、最小開度の際にも全閉状態とはならない。よって、中間ユニット40の各弁(41、42、43)が同時に全閉状態となったケースにおいても、室内側ガス冷媒流路IL1及び室内側液冷媒流路IL2において液封回路が形成されることが抑制されている。
(5)特徴
(5−1)
従来、熱源側熱交換器及び複数の利用側熱交換器を含む冷媒回路において、熱源側熱交換器及び利用側熱交換器間に配置されるガス側冷媒流路及び液側冷媒流路のそれぞれに冷媒の流れを切り換える切換弁を有し、各切換弁の状態を個別に制御することで各利用側熱交換器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。
しかし、熱源側熱交換器と各利用側熱交換器との間のガス側冷媒流路及び液側冷媒流路において遮断弁をそれぞれ含む冷凍装置では、各遮断弁が同時に全閉状態(冷媒の流れを遮断する状態)となることが考えられる。例えば、冷媒漏洩が検知された場合には、ガス側冷媒流路及び液側冷媒流路に配置される各遮断弁が同時に全閉状態に制御される。また例えば、停電等の電源供給異常や切換弁の動作不良等に起因して各遮断弁が同時に全閉状態となることも考えられる。
このような冷凍装置においてガス側冷媒流路及び液側冷媒流路に配置される各遮断弁が同時に全閉状態となると、利用側熱交換器と各遮断弁との間に配置される冷媒流路において冷媒の流れが遮断され液封回路が形成されうる。液封回路が形成された場合、液封回路内の冷媒の状態変化に応じて配管や機器の損傷が生じうるため、信頼性低下を招く。
これに対し、上記実施形態に係る空調システム100では、信頼性低下が抑制されている。
上記実施形態に係る空調システム100は、冷媒回路RCにおいて冷凍サイクルを行う「冷凍装置」であって、室外熱交換器20(「熱源側熱交換器」に相当)と、室内熱交換器32(「利用側熱交換器」に相当)と、「第1遮断弁」(第1制御弁41及び第2制御弁42)と、「第2遮断弁」(第3制御弁43)と、圧力調整部44と、を備える。第1遮断弁(41、42)は、ガス側冷媒流路GL上に配置される。ガス側冷媒流路GLは、室外熱交換器20及び室内熱交換器32間に配置される。第1遮断弁(41、42)は、全閉状態となることで冷媒の流れを遮断する。第2遮断弁(43)は、液側冷媒流路LL上に配置される。液側冷媒流路LLは、室外熱交換器20及び室内熱交換器32間に配置される。第2遮断弁(43)は、全閉状態となることで冷媒の流れを遮断する。圧力調整部44は、室内側冷媒流路IL(「利用側冷媒流路」に相当)内の冷媒の圧力を調整する。室内側冷媒流路ILは、第1遮断弁(41、42)又は第2遮断弁(43)と室内熱交換器32との間に配置される。圧力調整部44は、圧力調整弁45(「バイパス機構」に相当)を含む。圧力調整弁45は、室内側冷媒流路IL内の冷媒を室外側冷媒流路OL(「熱源側冷媒流路」に相当)へバイパスさせる。室外側冷媒流路OLは、第1遮断弁(41、42)又は第2遮断弁(第3制御弁43)と室外熱交換器20との間に配置される。
これにより、流路切換ユニットにおいて第1遮断弁(41、42)及び第2遮断弁(43)が同時に全閉状態なった場合であっても、室外熱交換器20及び室内熱交換器32間における室内側冷媒流路ILにおいて冷媒の流れが遮断されることが抑制され、液封回路が形成されることが抑制されている。よって、信頼性低下が抑制されている。
(5−2)
上記実施形態では、圧力調整部44は、バイパス配管(P7、P8)をさらに含む。バイパス配管(P7、P8)は、バイパス流路BLを形成する。バイパス流路BLは、室内側冷媒流路IL(「利用側冷媒流路」に相当)から室外側冷媒流路OL(「熱源側冷媒流路」に相当)へと延びる冷媒流路である。圧力調整弁45(「バイパス機構」に相当)は、バイパス流路BL上に配置される。圧力調整弁45は、室内側冷媒流路IL内の冷媒の圧力が所定の基準値以上となった場合に、バイパス流路BLを開通させる。
これにより、簡単な構成にして圧力調整部44を構成することが可能となっている。よって、コスト増大を抑制しつつ信頼性低下が抑制されている。
なお、ここでの「所定の基準値」は、室内側冷媒流路ILを構成する配管や機器の損傷を招く可能性のある圧力に相当する値であり、室内側冷媒流路ILを構成する配管及び機器の仕様(容量及び型式等)や配置態様に応じて適宜選定される。
(5−3)
上記実施形態では、圧力調整弁45(「バイパス機構」に相当)は、圧力基準値以上の圧力を受けたときに冷媒を通過させる圧力感知機構を有している。これにより、特に簡単な構成にして圧力調整部44を構成することが可能となっており、コスト増大が抑制されている。
(5−4)
上記実施形態では、バイパス流路BLは、室内側冷媒流路IL(「利用側冷媒流路」に相当)から室外側ガス冷媒流路OL1(熱源側第1冷媒流路に相当)へ延びる。室外側ガス冷媒流路OL1は、第1遮断弁(第1制御弁41及び第2制御弁42)と室外熱交換器20(「熱源側熱交換器」に相当)との間に配置される冷媒流路である。
これにより、空調システム100において各第1遮断弁(41、42)及び第2遮断弁(43)が同時に全閉状態となった場合であっても、室内側冷媒流路IL内の冷媒が室外側ガス冷媒流路OL1へバイパスされるようになっている。
(5−5)
上記実施形態では、空調システム100は、室内熱交換器32(「利用側熱交換器」に相当)と第2遮断弁(第3制御弁43)との間の冷媒流路に配置される室内膨張弁31(「電動膨張弁」に相当)を備える。室内膨張弁31は、開度に応じて通過する冷媒を減圧する。室内膨張弁31は、第1遮断弁(第1制御弁41及び第2制御弁42)および第2遮断弁(第3制御弁43)が全閉状態となった場合であっても、冷媒を通過させる。
これにより、各第1遮断弁(41、42)及び第2遮断弁(43)が同時に全閉状態となった場合であっても、室内ユニット30内の室内膨張弁31の状態に関わらず、室内側冷媒流路IL(「利用側冷媒流路」に相当)において冷媒の流れが遮断され液封回路が形成されることが抑制される。特に、施工現場において、第2制御弁42と室内ユニット30内の室内膨張弁31との距離は大きくないことが一般的であることから、両者が同時に全閉状態となった場合には第2制御弁42と室内膨張弁31との間の室内側液冷媒流路IL2において液封回路が形成されやすいところ、係る態様で液封回路が形成されることが抑制されている。
(5−6)
上記実施形態の空調システム100は、冷媒を圧縮する圧縮機15と、冷媒を貯留するアキュームレータ14と、を備える。圧縮機15は、室外熱交換器20(「熱源側熱交換器」に相当)と第1遮断弁(第1制御弁41及び第2制御弁42)との間の冷媒流路に配置される。アキュームレータ14は、圧縮機15の吸入側に配置される。
これにより、空調システム100において各第1遮断弁(41、42)及び第2遮断弁(43)が同時に全閉状態となった場合に、バイパスされた冷媒がアキュームレータ14において貯留されるようになっている。よって、圧縮機15に液冷媒が吸入される液バック現象が抑制されている。
(5−7)
上記実施形態では、空調システム100は、室外ユニット10(「熱源ユニット」に相当)と、複数の室内ユニット30(「利用ユニット」に相当)と、中間ユニット40と、を備える。室外ユニット10は、室外熱交換器20(「熱源側熱交換器」に相当)を配置される。複数の室内ユニット30は、室内熱交換器32(「利用側熱交換器」に相当)をそれぞれ配置される。複数の室内ユニット30は、室外ユニット10に対して並列に配置される。中間ユニット40は、ガス側冷媒流路GL及び液側冷媒流路LL上に配置される。ガス側冷媒流路GL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。液側冷媒流路LL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。中間ユニット40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。第1遮断弁(第1制御弁41及び第2制御弁42)は、中間ユニット40に配置される。第2遮断弁(第3制御弁43)は、中間ユニット40に配置される。圧力調整部44は、中間ユニット40に配置される。
これにより、室外ユニット10及び各室内ユニット30間に配置される冷媒流路(ガス側冷媒流路GL及び液側冷媒流路LL)上に配置される中間ユニット40において、液封回路が形成されることが抑制されており、信頼性低下が抑制されている。
(5−8)
上記実施形態では、ガス側冷媒流路GLには、「ガス側分岐流路」(GL1、GL2)が複数含まれる。ガス側分岐流路(GL1、GL2)は、分岐して室外ユニット10及びいずれかの室内ユニット30間に配置される。「ガス側分岐流路」には、第1ガス側冷媒流路GL1(「第1ガス側分岐流路」に相当)と、第2ガス側冷媒流路GL2(「第2ガス側分岐流路」に相当)と、が含まれる。第1ガス側冷媒流路GL1は、低圧のガス冷媒が流れる。第2ガス側冷媒流路GL2は、第1ガス側冷媒流路GL1から分岐して室外ユニット10まで延びる。第2ガス側冷媒流路GL2は、低圧/高圧のガス冷媒が流れる。第1遮断弁(第1制御弁41及び第2制御弁42)は、各ガス側分岐流路の第1ガス側冷媒流路GL1及び第2ガス側冷媒流路GL2のそれぞれに配置される。
これにより、室外ユニット10及び各室内ユニット30間に配置される3つの冷媒流路(第1ガス側冷媒流路GL1、第2ガス側冷媒流路GL2、及び液側冷媒流路LL)上に中間ユニット40が配置される場合においても、液封回路が形成されることが抑制されており、信頼性低下が抑制されている。
(6)変形例
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。
(6−1)変形例1
上記実施形態では、バイパス流路BLは、中間ユニット40内における室内側液冷媒流路IL2から室外側ガス冷媒流路OL1に延びていた。すなわち、上記実施形態では、バイパス流路BLを構成する第7配管P7は、中間ユニット40内において室内側液冷媒流路IL2を構成する第1配管P1に接続されていた。しかし、バイパス流路BLを構成する第7配管P7は、第1配管P1に接続されるとともに/接続されるのに代えて、中間ユニット40外において室内側液冷媒流路IL2を構成する他の冷媒配管に接続されてもよい。
例えば、第7配管P7は、対応室内ユニット30まで延びる液側連絡管LP(室内側液冷媒流路IL2)に接続されていてもよい。また、例えば、第7配管P7は、対応室内ユニット30における、室内膨張弁31及び液側連絡管LP間を接続する冷媒配管(室内側液冷媒流路IL2)に接続されていてもよい。係る場合、バイパス流路BLは、中間ユニット40外の室内側液冷媒流路IL2から中間ユニット40内の室外側ガス冷媒流路OL1に延びるように形成されることとなるが、上記(5−1)において説明した作用効果については実現されうる。
(6−2)変形例2
上記実施形態では、バイパス流路BLは、室内側液冷媒流路IL2から中間ユニット40内における室外側ガス冷媒流路OL1に延びていた。すなわち、上記実施形態では、バイパス流路BLを構成する第8配管P8は、中間ユニット40内において室外側ガス冷媒流路OL1を構成する第4配管P4に接続されていた。しかし、バイパス流路BLを構成する第8配管P8は、第4配管P4に接続されるとともに/接続されるのに代えて、室外側ガス冷媒流路OL1を構成する他の冷媒配管に接続されてもよい。
例えば、第8配管P8は、図4に示される中間ユニット400(400a、400b、400c・・・)のように、中間ユニット400内において室外側ガス冷媒流路OL1を構成する第6配管P6に接続されてもよい。係る場合、室内側液冷媒流路IL2の冷媒が第2ガス側冷媒流路GL2にバイパスされることとなるが、上記(5−1)において説明した作用効果については実現される。
また、例えば、第8配管P8は、中間ユニット40外において室外側ガス冷媒流路OL1を構成する第1連絡管51又は第2連絡管52に接続されてもよい。係る場合、室内側液冷媒流路IL2の冷媒が、中間ユニット40外の室外側ガス冷媒流路OL1にバイパスされることとなるが、上記(5−1)において説明した作用効果については実現されうる。
(6−3)変形例3
上記実施形態では、バイパス流路BLは、室内側液冷媒流路IL2から室外側ガス冷媒流路OL1に延びていた。すなわち、上記実施形態では、バイパス流路BLを構成する第8配管P8は、中間ユニット40内において室外側冷媒流路OLを構成する第4配管P4に接続されていた。しかし、バイパス流路BLを構成する第8配管P8は、第4配管P4に接続されるとともに/接続されるのに代えて、室外側冷媒流路OLを構成する他の冷媒配管に接続されてもよい。
例えば、第8配管P8は、図5に示される中間ユニット500(500a、500b、500c・・・)のように、中間ユニット500内において室外側液冷媒流路OL2を構成する第2配管P2に接続されてもよい。また、例えば、第8配管P8は、中間ユニット500外において室外側液冷媒流路OL2を構成する第3連絡管53に接続されてもよい。係る場合、バイパス流路BLは、第2遮断弁(第3制御弁43)と室外熱交換器20(「熱源側熱交換器」に相当)との間に配置される室外側液冷媒流路OL2(「熱源側第2冷媒流路」に相当)へ延びることとなる。これにより、中間ユニット40において各第1遮断弁(41、42)及び第2遮断弁(43)が同時に全閉状態となった場合であっても、室内側冷媒流路IL(「利用側冷媒流路」に相当)内の冷媒が室外側液冷媒流路OL2へバイパスされる。すなわち、上記(5−1)において説明した作用効果について実現されうる。
なお、係る場合、液側冷媒流路LLにバイパスされることに関連して、バイパスした冷媒を貯留するレシーバを、室外ユニット10内の所定位置(例えば液側配管Pc上)に配置することが好ましい。
(6−4)変形例4
上記実施形態では、バイパス流路BLは、室内側液冷媒流路IL2から室外側ガス冷媒流路OL1に延びていた。すなわち、上記実施形態では、バイパス流路BLを構成する第7配管P7は、室内側液冷媒流路IL2を構成する第1配管P1に接続され、バイパス流路BLを構成する第8配管P8は、室外側ガス冷媒流路OL1を構成する第4配管P4に接続されていた。しかし、圧力調整部44は、係るバイパス流路BLに代えて/バイパス流路BLとともに、他の態様で構成されるバイパス流路を含んでいてもよい。
例えば、図6に示される中間ユニット600(600a、600b、600c・・・)のように、第7配管P7´がガス側冷媒流路GL(第1ガス側冷媒流路GL1)及び室内側ガス冷媒流路IL1を構成する第3配管P3に接続されるとともに第8配管P8´が液側冷媒流路LL及び室外側液冷媒流路OL2を構成する第2配管P2に接続されることで構成されるバイパス流路BL´を含んでいてもよい。係る場合、バイパス流路BL´は、室内側ガス冷媒流路IL1から室外側液冷媒流路OL2に延びることとなり、室内側ガス冷媒流路IL1の冷媒が室外側液冷媒流路OL2(液側冷媒流路LL)にバイパスされることとなるが、係る態様でバイパスされた冷媒は室外ユニット10の液側出入口(液側閉鎖弁13)を介して回収されることとなる。バイパス流路BL´を設ける場合には、冷媒が液側冷媒流路LLにバイパスされることに関連して、バイパスした冷媒を貯留するレシーバを、室外ユニット10内の所定位置(例えば液側配管Pc上)に配置することが好ましい。
なお、バイパス流路BL´において第7配管P7´は、室内側ガス冷媒流路IL1を構成する他の配管(例えば第5配管P5やガス側連絡管GP)に接続されてもよい。また、バイパス流路BL´において第8配管P8´は、室外側液冷媒流路OL2を構成する他の配管(例えば第3連絡管53)に接続されてもよい。また、バイパス流路BL´において第8配管P8´は、室外側ガス冷媒流路OL1を構成する配管(例えば第4配管P4、第6配管P6、第1連絡管51又は第2連絡管52)に接続されてもよい。
圧力調整部44において係るバイパス流路BL´が構成されることで、室内側ガス冷媒流路IL1の冷媒が室外側冷媒流路OLにバイパスされることとなり、上記(5−1)において説明した作用効果について実現されうる。
(6−5)変形例5
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、図7に示されるように省略されてもよい。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(5−1)において説明した作用効果について実現されうる。
(6−6)変形例6
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。また、係る場合において、図3、図4及び図5等に示すようにバイパス流路BLが構成される時には、第7配管P7(バイパス配管)の一端は、室内膨張弁31と室内熱交換器32の間の冷媒流路に接続されればよい。係る場合においても上記(5−1)において説明した作用効果について実現されうる。
(6−7)変形例7
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。この点、室内側冷媒流路ILにおいて液封回路が形成されることを抑制するという観点によれば、係る態様の電動弁が室内膨張弁31として採用されることが好ましい。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。
係る場合に、室内膨張弁31及び第3制御弁43が同時に全閉状態となり室内膨張弁31及び第3制御弁43間の冷媒が圧力基準値以上の状態となったとしても、室内側液冷媒流路IL2内の冷媒が圧力調整部44によって室外側ガス冷媒流路OL1にバイパスされるため、室内側液冷媒流路IL2を構成する機器や配管の破損が抑制される。
また、係る場合、例えば図8に示すように、圧力調整部44に代えて圧力調整部44aを配置することで、液封回路が形成されることがさらに確実に抑制される。圧力調整部44aは、バイパス流路BLを形成するバイパス配管(P7、P8)に加えて第2バイパス流路BL2を形成する(P9、P10)を含む。第2バイパス流路BL2は、室内側ガス冷媒流路IL1から、バイパス流路BLの両端間の部分(より詳細には圧力調整弁45よりも室外側ガス冷媒流路OL1側の部分)まで延びる。
また、圧力調整部44aは、圧力調整弁45に加えて第2圧力調整弁46を含む。第2圧力調整弁46は、圧力調整弁45と同様の「バイパス機構」である。第2圧力調整弁46は、第2バイパス流路BL2上に配置される。
このような圧力調整部44aが圧力調整部44に代えて配置されることで、液封回路が形成されることがさらに確実に抑制される。なお、係る場合、室内膨張弁31については、運転停止時及び冷媒漏洩時に開状態に制御されてもよい。
(6−8)変形例8
上記実施形態では、いずれかの室内ユニット30と1対1に対応する複数の中間ユニット40が、個別に配置されていた。しかし、中間ユニット40の設置態様については、必ずしもこれに限定されない。
例えば、各中間ユニット40は、室内ユニット30と、1対多、又は多対1に対応づけられるように、構成・配置されてもよい。
また、例えば、図9及び図10に示すように、複数(例えば、4台、8台或いは16台等)の中間ユニット40を集めて1つのケーシング内に収容した流路切換集合ユニット90が、室外ユニット10と各室内ユニット30の間に配置されてもよい。係る流路切換集合ユニット90(特許請求の範囲記載の「流路切換ユニット」に相当)では、ケーシング内において、複数の中間ユニット40とともに、第1連絡管51、第2連絡管52及び第3連絡管53の一部が収容される。係る場合、流路切換集合ユニット90は、複数の室内ユニット30である室内ユニット群(「利用ユニット群」)に対応する。
なお、このような流路切換集合ユニット90が配置される場合において、第3制御弁43が省略される時には、図11に示すように、冷媒漏洩が生じた時等に室外ユニット10側から各室内ユニット30へ冷媒が流れることを抑制すべく、各液側分岐流路LL1に共通の一の遮断弁70(「第2遮断弁」に相当)が、各液側分岐部BP3よりも室外ユニット10側に配置されてもよい。これに関連して、遮断弁70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が抑制されるべく、バイパス流路BLについても、図11に示すように、第3連絡管53に配置される第1バイパス部Baから、第1連絡管51に配置される第2バイパス部Bbへ延びるように設けられればよい。第1バイパス部Baは、各液側分岐部BP3よりも室外ユニット10側であって、遮断弁70よりも室内ユニット30側に配置される。第2バイパス部Bbは、各ガス側第1分岐部BP1よりも室外ユニット10側に配置される。図11においては、室内側液冷媒流路IL2は、遮断弁70と、各室内熱交換器32との間で延びる。
図11に示すような態様で冷媒回路RCが構成されることでも、上記実施形態と同様の作用効果を実現しうる。また、中間ユニット40毎に配置される第3制御弁43が省略され、遮断弁70が各液側分岐流路LL1に共通に配置されるとともに、圧力調整部44が中間ユニット40毎に配置されるのではなく中間ユニット40毎に共通化されることで、回路を簡潔に構成することが可能となり、コスト抑制が可能となる。
なお、遮断弁70は、開度調整が可能な電動弁、又は開閉切換が可能な電磁弁である。
(6−9)変形例9
上記実施形態では、室外ユニット10と各中間ユニット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について説明した。しかし、必ずしも、室外ユニット10及び各中間ユニット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12に示される冷媒回路RC1のように構成されてもよい。
冷媒回路RC1は、室外ユニット10と流路切換集合ユニット90´とが2本の連絡管で接続される「2管式」の冷暖フリー回路である。冷媒回路RC1においては、室外ユニット10に代えて室外ユニット10´が配置されている。室外ユニット10´では、ガス側第2閉鎖弁12、アキュームレータ14、各流路切換弁19及び過冷却熱交換器27等の機器が省略されている。また、室外ユニット10´では、四路切換弁19aが配置されている。また、室外ユニット10´では、4つの逆止弁29がブリッジ状に配置されている。
冷媒回路RC1においては、流路切換集合ユニット90´が配置されている。冷媒回路RC1においては、室外ユニット10と流路切換集合ユニット90´とが、2本の連絡管(第1連絡管51及び第3連絡管53)で接続されている。
流路切換集合ユニット90´では、冷媒を貯留し気液分離するレシーバ48が配置されている。レシーバ48は、第2連絡管52に接続されている。レシーバ48からは液側冷媒流路LL´と第2ガス側冷媒流路GL2´とが延びている。第1ガス側冷媒流路GL1´は第1連絡管51に接続されている。また、冷媒回路RC1では、制御弁75が液側冷媒流路LL´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。また、冷媒回路RC1では、各バイパス流路BLに加えて、液側冷媒流路LL´の各液側分岐部BP3より室外ユニット10側の部分と、第1ガス側冷媒流路GL´の各ガス側第1分岐部BP1より室外ユニット10側の部分と、を接続するバイパス流路BLaが形成されている。バイパス流路BLa上には制御弁76が配置されている。
冷媒回路RC1のように「2管式」の冷暖フリー回路として構成される場合であっても、圧力調整部44が適宜配置され、また制御弁76が適宜開閉されることにより、上記実施形態同様、液封回路が構成されることが抑制される。
(6−10)変形例10
冷媒回路RCは、複数の中間ユニット40が配置され各室内ユニット30における冷媒の流れを個別に切り換え、室内ユニット30毎に冷房運転と暖房運転とを個別に選択することが可能ないわゆる「冷暖フリー回路」として構成された。しかし、冷媒回路RCは、必ずしも「冷暖フリー回路」として構成される必要はなく、図13に示される冷媒回路RC2のように、各室内ユニット30の冷房運転と暖房運転とが共通に切り換えられる、いわゆる「冷暖切換回路」(すなわち室内ユニット30毎に冷房運転と暖房運転とを個別に切換できない冷媒回路)として構成されてもよい。
冷媒回路RC2においては、室外ユニット10に代えて室外ユニット10aが配置されている。室外ユニット10aでは、ガス側第2閉鎖弁12及び各流路切換弁19等の機器が省略されている。また、室外ユニット10aでは、四路切換弁19bが配置されている。
また、冷媒回路RC2においては、室内ユニット30に代えて室内ユニット30´(30a´、30b´、30c´)が配置されている。
また、冷媒回路RC2では、各中間ユニット40が省略され、これに関連して、室外ユニット10a及び各室内ユニット30´間は、2本の連絡配管(ガス側連絡管GP及び液側連絡管LP)で接続されている。冷媒回路RC2では、ガス側連絡管GPによって室外側ガス冷媒流路OL1が構成されており、液側連絡管LPによって室外側液冷媒流路OL2が構成されている。冷媒回路RC2においては、室内膨張弁31が「第2遮断弁」として機能する。
室内ユニット30´においては、室内熱交換器32のガス側出入口とガス側連絡管GPとの間に室内側制御弁34が配置されている。室内側制御弁34は、開度調整が可能な電動弁、又は開閉切換が可能な電磁弁である。冷媒回路RC2においては、室内側制御弁34は、「第1遮断弁」として機能する。
冷媒回路RC2においては、室内熱交換器32のガス側と室内側制御弁34との間に室内側ガス冷媒流路IL1が形成され、室内熱交換器32の液側と室内膨張弁31との間に室内側液冷媒流路IL2が形成されている。また、冷媒回路RC2においては、室内側制御弁34と室外ユニット10aとの間で室外側ガス冷媒流路OL1が形成され、室内膨張弁31と室外ユニット10aとの間に室外側液冷媒流路OL2が形成されている。
冷媒回路RC2においては、室内ユニット30´内において、圧力調整部44´が配置されている。圧力調整部44´では、バイパス流路BLが室内側ガス冷媒流路IL1から室外側ガス冷媒流路OL1へ延びている。具体的に圧力調整部44´は、バイパス流路BLを形成するバイパス配管(第11配管P11と第12配管P12)を有している。バイパス流路BL上には、圧力調整弁45が配置されている。
冷媒回路RC2のように「冷暖切換回路」として構成される場合であっても、上記実施形態同様、圧力調整部44´が図13に示すように配置されることで液封回路が構成されることが抑制される。
なお、冷媒回路RC2においては、バイパス流路BLが室内側液冷媒流路IL2から室外側ガス冷媒流路OL1又は室外側液冷媒流路OL2へ延びるようにバイパス配管(P11、P12)が配置されてもよい。
(6−11)変形例11
冷媒回路RC2は、図14に示す冷媒回路RC3のように構成されてもよい。冷媒回路RC3では、室内ユニット30´において、室内側制御弁34及び圧力調整部44´が省略されている。一方、冷媒回路RC3では、室外ユニット10aと各室内ユニット30´との間に、複数(ここでは2つ)の遮断弁ユニット80(第1遮断弁ユニット81及び第2遮断弁ユニット82)が配置されている。
遮断弁ユニット80は、複数の室内ユニット30´(室内ユニット群)に対応し、冷媒の流れを遮断するためのユニットである。遮断弁ユニット80は、分岐管と遮断弁が一体化されたユニットであり、予め組み立てられた状態で施工現場に搬入されて他の連絡配管と接合されることで、ガス側連絡管GP又は液側連絡管LPの一部を構成する。遮断弁ユニット80は、遮断弁85と、圧力調整部44´´とをそれぞれ有する。
第1遮断弁ユニット81は、ガス側連絡管GP(室外側ガス冷媒流路OL1)上に配置されている。第1遮断弁ユニット81は、室外側ガス冷媒流路OL1上に配置されるガス側遮断弁85a(「第1遮断弁」に相当)を有している。ガス側遮断弁85aは、開度調整が可能な電動弁、又は開閉切換が可能な電磁弁である。ガス側遮断弁85aは、ガス側連絡管GP上に構成される各ガス側第1分岐部BP1よりも室外ユニット10側に配置されている。
第2遮断弁ユニット82は、液側連絡管LP(室外側液冷媒流路OL2)上に配置されている。第2遮断弁ユニット82は、室外側液冷媒流路OL2上に配置される液側遮断弁85b(「第2遮断弁」に相当)を有している。液側遮断弁85bは、開度調整が可能な電動弁、又は開閉切換が可能な電磁弁である。液側遮断弁85bは、液側連絡管LPに構成される各液側分岐部BP3よりも室外ユニット10側に配置されている。
冷媒回路RC3においては、遮断弁85よりも室外ユニット10側において、室外側ガス冷媒流路OL1及び室外側液冷媒流路OL2が形成されている。また、冷媒回路RC3においては、遮断弁85よりも室内ユニット30側において、室内側ガス冷媒流路IL1及び室内側液冷媒流路IL2が形成されている。
冷媒回路RC3においては、遮断弁ユニット80内において、圧力調整部44´´が配置されている。圧力調整部44´´では、バイパス流路BLが室内側ガス冷媒流路IL1から室外側ガス冷媒流路OL1へ延びている。具体的に圧力調整部44´´は、バイパス流路BLを形成するバイパス配管(第13配管P13と第14配管P14)を有している。バイパス流路BL上には、圧力調整弁45が配置されている。
冷媒回路RC3のように「冷暖切換回路」として構成される場合であっても、上記実施形態同様、圧力調整部44´´が図14に示すように配置されることで、各遮断弁(85a、85b)が閉状態となった時に液封回路が構成されることが抑制される。
なお、冷媒回路RC3においては、各室内膨張弁31を「第2遮断弁」として機能させることにより、液側遮断弁85bを省略可能となる。すなわち、第2遮断弁ユニット82については適宜省略されてもよい。
また、冷媒回路RC3においては、第1遮断弁ユニット81は、各室内ユニット30に通じるガス側連絡管GPに共通に配置されていた。しかし、第1遮断弁ユニット81は、複数配置されてもよい。例えば第1遮断弁ユニット81は、ガス側連絡管GPのガス側第1分岐部BP1毎に配置されてもよい。すなわち、第1遮断弁ユニット81は、各室内ユニット30に対して1対1に配置されてもよい。また、第1遮断弁ユニット81は、対応する室内ユニット30に連通する室内側ガス冷媒流路IL1上に配置されてもよい。
また、冷媒回路RC3においては、第2遮断弁ユニット82は、各室内ユニット30に通じる液側連絡管LPに共通に配置されていた。しかし、第2遮断弁ユニット82は、複数配置されてもよい。例えば第2遮断弁ユニット82は、液側連絡管LPの液側分岐部BP3毎に配置されてもよい。すなわち、第2遮断弁ユニット82は、各室内ユニット30に対して1対1に配置されてもよい。また、第2遮断弁ユニット82は、対応する室内ユニット30に連通する室内側液冷媒流路IL2上に配置されてもよい。
また、冷媒回路RC3においては、第1遮断弁ユニット81及び第2遮断弁ユニット82のそれぞれに圧力調整部44´´が個別に配置されている。しかし、必ずしも第1遮断弁ユニット81及び第2遮断弁ユニット82の双方において圧力調整部44´´が配置される必要はなく、第1遮断弁ユニット81及び第2遮断弁ユニット82の一方においては、圧力調整部44´´は適宜省略されてもよい。
(6−12)変形例12
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、室内側冷媒流路ILにおける圧力基準値以上の冷媒を室外側冷媒流路OLに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、最小開度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、室内側冷媒流路IL内の冷媒が、圧力調整弁45の微小流路を介して室外側冷媒流路OLへバイパスされることとなるため、上記(5−1)に記載の作用効果について実現されうる。
(6−13)変形例13
上記実施形態では、第1制御弁41、第2制御弁42、及び第3制御弁43が、開度調整可能であり最低開度の場合に冷媒の流れを遮断する全閉状態となる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、又は第3制御弁43は、室外ユニット10及び対応室内ユニット30間における冷媒の流れを切換可能な弁である限り、他の弁であってもよい。例えば、第1制御弁41、第2制御弁42、又は第3制御弁43は、駆動電圧を供給されることで開状態と全閉状態とが択一的に切り換わる電磁弁でもよい。
また、例えば、第1制御弁41、第2制御弁42、又は第3制御弁43は、最小開度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膨張弁が採用されてもよい。係る場合には、室内側冷媒流路ILにおいて液封回路が形成されることがさらに抑制される。
(6−14)変形例14
上記実施形態では、第1制御弁41は、第1連絡管51に連通する第1ガス側冷媒流路GL1(第2配管P2又は第3配管P3)上に配置された。しかし、これに限定されず、第1制御弁41は、第1連絡管51に配置されてもよい。
また、上記実施形態では、第2制御弁42は、第2連絡管52に連通する第2ガス側冷媒流路GL2(第4配管P4又は第5配管P5)上に配置された。しかし、これに限定されず、第2制御弁42は、第2連絡管52に配置されてもよい。
また、上記実施形態では、第3制御弁43は、第3連絡管53に連通する液側冷媒流路LL(第1配管P1又は第2配管P2)上に配置された。しかし、これに限定されず、第2制御弁42は、第3連絡管53に配置されてもよい。
(6−15)変形例15
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。
例えば、いずれかの流路切換弁19(四路切換弁)に代えて、三方弁が配置されてもよい。また例えば、いずれかの流路切換弁19に代えて、第1の弁(例えば電磁弁又は電動弁)及び第2の弁(例えば電磁弁又は電動弁)を配置し、第1の弁を開状態に制御するとともに第2の弁を全閉状態に制御することで上記実施形態において流路切換弁19が第1流路状態にある場合に形成される冷媒流路が開通され、第1の弁を全閉状態に制御するとともに第2の弁を開状態に制御することで上記実施形態において流路切換弁19が第2流路状態にある場合に形成された冷媒流路が開通されるように構成されてもよい。
(6−16)変形例16
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。
例えば、室外ユニット10に配置される過冷却熱交換器27については必ずしも必要ではなく、省略されてもよい。また、冷媒回路RCには、冷媒を貯留するレシーバが必要に応じて適当な位置に(例えば液側配管Pc上に)配置されてもよい。また、冷媒回路RCには、図1及び図2に示されない流路(例えば圧縮機15へ中間圧冷媒をインジェクションするための流路)が含まれていてもよい。
また、例えば、室内膨張弁31については、必ずしも室内ユニット30内に配置される必要はない。また、室内膨張弁31については、必ずしも必要ではなく、対応する中間ユニット40の第3制御弁43に室内膨張弁31の役割を担わせることで室内膨張弁31を省略してもよい。
(6−17)変形例17
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又は各中間ユニット40に対して、直列又は並列に複数台配置されてもよい。
(6−18)変形例18
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。
(6−19)変形例19
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。
(7)
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。
本開示は、冷凍装置に利用可能である。
10、10´、10a :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
19a、19b:四路切換弁
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、30´:室内ユニット(利用ユニット)
31 :室内膨張弁 (電動膨張弁、第2遮断弁)
32 :室内熱交換器(利用側熱交換器)
33 :室内ファン
34 :室内側制御弁(第1遮断弁)
40、400、500、600:中間ユニット(冷媒流路切換ユニット)
41 :第1制御弁(第1遮断弁)
42 :第2制御弁(第1遮断弁)
43 :第3制御弁(第2遮断弁)
44、44´、44´´、44a:圧力調整部
45 :圧力調整弁(バイパス機構)
46 :第2圧力調整弁(バイパス機構)
48 :レシーバ
50 :室外側連絡配管
51 :第1連絡管
52 :第2連絡管
53 :第3連絡管
60 :室内側連絡配管
70 :遮断弁(第2遮断弁)
75、76:制御弁
80 :遮断弁ユニット
81 :第1遮断弁ユニット
82 :第2遮断弁ユニット
85 :遮断弁
85a :ガス側遮断弁(第1遮断弁)
85b :液側遮断弁(第2遮断弁)
90、90´:流路切換集合ユニット(冷媒流路切換ユニット)
100 :空調システム(冷凍装置)
271 :第1流路
272 :第2流路
BL、BL´、BLa :バイパス流路
BL2 :第2バイパス流路
BP1 :ガス側第1分岐部
BP2 :ガス側第2分岐部
BP3 :液側分岐部
GL :ガス側冷媒流路
GL1、GL1´:第1ガス側冷媒流路(ガス側分岐流路、ガス側第1分岐流路)
GL2、GL2´:第2ガス側冷媒流路(ガス側分岐流路、ガス側第2分岐流路)
GP :ガス側連絡管
IL :室内側冷媒流路(利用側冷媒流路)
IL1 :室内側ガス冷媒流路
IL2 :室内側液冷媒流路
LL :液側冷媒流路
LL1 :液側分岐流路
LP :液側連絡管
OL :室外側冷媒流路(熱源側冷媒流路)
OL1 :室外側ガス冷媒流路
OL2 :室外側液冷媒流路
P1―P6 :第1配管−第6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)
P11 :第11配管(バイパス配管)
P12 :第12配管(バイパス配管)
P13 :第13配管(バイパス配管)
P14 :第14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、RC2、RC3:冷媒回路
特許5517789号公報

Claims (12)

  1. 冷媒回路(RC、RC1、RC2、RC3)において冷凍サイクルを行う冷凍装置(100)であって、
    熱源側熱交換器(20)と、
    利用側熱交換器(32)と、
    前記熱源側熱交換器及び前記利用側熱交換器間に配置されるガス側冷媒流路(GL)上に配置され、全閉状態となることで冷媒の流れを遮断する第1遮断弁(41、42、34、85a)と、
    前記熱源側熱交換器及び前記利用側熱交換器間に配置される液側冷媒流路(LL)上に配置され、全閉状態となることで冷媒の流れを遮断する第2遮断弁(43、31、70、85b)と、
    前記第1遮断弁又は前記第2遮断弁と前記利用側熱交換器との間に配置される利用側冷媒流路(IL)内の冷媒の圧力を調整する圧力調整部(44、44´、44´´、44a)と、
    を備え、
    前記圧力調整部は、前記利用側冷媒流路内の冷媒を前記第1遮断弁又は前記第2遮断弁と前記熱源側熱交換器との間に配置される熱源側冷媒流路(OL)へバイパスさせるバイパス機構(45、46)を含む、
    冷凍装置(100)。
  2. 前記圧力調整部は、前記利用側冷媒流路から前記熱源側冷媒流路へと延びるバイパス流路を形成するバイパス配管(P7、P7´、P8、P8´、P11−P14)をさらに含み、
    前記バイパス機構は、前記バイパス流路上に配置され、前記利用側冷媒流路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流路を開通させる圧力調整弁(45、46)である、
    請求項1に記載の冷凍装置(100)。
  3. 前記圧力調整弁は、前記基準値以上の圧力を受けたときに冷媒を通過させる圧力感知機構を有する膨張弁(45)である、
    請求項2に記載の冷凍装置(100)。
  4. 前記バイパス流路は、前記利用側冷媒流路から、前記第1遮断弁と前記熱源側熱交換器との間に配置される熱源側第1冷媒流路(GL1、GL1´)へ延びる、
    請求項2又は3に記載の冷凍装置(100)。
  5. 前記バイパス流路は、前記第2遮断弁と前記熱源側熱交換器との間に配置される熱源側第2冷媒流路(GL2、GL2´)へ延びる、
    請求項2から4のいずれか1項に記載の冷凍装置(100)。
  6. 前記利用側熱交換器と前記第2遮断弁との間の冷媒流路に配置され、開度に応じて通過する冷媒を減圧する電動膨張弁(31)をさらに備え、
    前記電動膨張弁は、前記第1遮断弁および前記第2遮断弁が全閉状態となった場合であっても、冷媒を通過させる、
    請求項1から5のいずれか1項に記載の冷凍装置(100)。
  7. 前記熱源側熱交換器と前記第1遮断弁との間の冷媒流路に配置され、冷媒を圧縮する圧縮機(15)と、
    前記圧縮機の吸入側に配置され冷媒を貯留するアキュームレータ(14)と、
    をさらに備える、
    請求項1から6のいずれか1項に記載の冷凍装置(100)。
  8. 前記熱源側熱交換器を配置される熱源ユニット(10a)と、
    前記利用側熱交換器をそれぞれ配置される複数の利用ユニット(30´)と、
    前記利用ユニットと前記熱源ユニットとの間に配置される前記ガス側冷媒流路(GL)上に配置され、対応する前記利用ユニットにおける冷媒の流れを遮断する第1遮断弁ユニット(81)と、
    をさらに備え、
    前記第1遮断弁及び前記圧力調整部は、前記第1遮断弁ユニットに配置される、
    請求項1から7のいずれか1項に記載の冷凍装置(100)。
  9. 前記熱源側熱交換器を配置される熱源ユニット(10a)と、
    前記利用側熱交換器をそれぞれ配置される複数の利用ユニット(30´)と、
    前記利用ユニットと前記熱源ユニットとの間に配置される前記ガス側冷媒流路(GL)上に配置され、対応する前記利用ユニットにおける冷媒の流れを遮断する第1遮断弁ユニット(81)と、
    前記利用ユニットと前記熱源ユニットとの間に配置される前記液側冷媒流路(LL)上に配置され、対応する前記利用ユニットにおける冷媒の流れを遮断する第2遮断弁ユニット(82)と、
    をさらに備え、
    前記第1遮断弁は、前記第1遮断弁ユニットに配置され、
    前記第2遮断弁は、前記第2遮断弁ユニットに配置され、
    前記圧力調整部は、前記第1遮断弁ユニット若しくは前記第2遮断弁ユニットに配置される、又は前記第1遮断弁ユニット及び前記第2遮断弁ユニットのそれぞれに個別に配置される、
    請求項1から7のいずれか1項に記載の冷凍装置(100)。
  10. 前記熱源側熱交換器を配置される熱源ユニット(10、10´)と、
    前記利用側熱交換器をそれぞれ配置され、前記熱源ユニットに対して並列に配置される複数の利用ユニット(30)と、
    対応する前記利用ユニットと前記熱源ユニットとの間に配置される前記ガス側冷媒流路(GL)及び前記液側冷媒流路(LL)上に配置され、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冷媒流路切換ユニット(40、400、500、600、90、90´)と、
    をさらに備え、
    前記第1遮断弁、前記第2遮断弁及び前記圧力調整部は、前記冷媒流路切換ユニットに配置される、
    請求項1から7のいずれか1項に記載の冷凍装置(100)。
  11. 前記ガス側冷媒流路には、分岐して前記熱源ユニット及びいずれかの前記利用ユニット間に配置されるガス側分岐流路(GL1、GL1´、GL2、GL2´)が複数含まれ、
    前記ガス側分岐流路には、低圧のガス冷媒が流れる第1ガス側分岐流路(GL1、GL1´)と、前記第1ガス側分岐流路から分岐して前記熱源ユニットまで延び低圧/高圧のガス冷媒が流れる第2ガス側分岐流路(GL2、GL2´)と、が含まれ、
    前記第1遮断弁は、各前記ガス側分岐流路の前記第1ガス側分岐流路及び前記第2ガス側分岐流路のそれぞれに配置される、
    請求項10に記載の冷凍装置(100)。
  12. 前記液側冷媒流路は、分岐して前記熱源ユニット及びいずれかの前記利用ユニット間に配置される液側分岐流路(LL1)を複数含み、
    前記液側冷媒流路には、前記液側分岐流路の始点である液側分岐部分(BP3)が複数含まれ、
    前記冷媒流路切換ユニット(90、90´)は、複数の前記利用ユニットである利用ユニット群に対応し、
    前記第2遮断弁は、各前記液側分岐部分よりも前記熱源側熱交換器側に配置され、
    前記バイパス機構は、前記第2遮断弁と各前記利用側熱交換器との間に配置される前記利用側冷媒流路内の冷媒を前記第1遮断弁又は前記第2遮断弁と前記熱源側熱交換器との間に配置される前記熱源側冷媒流路へバイパスさせる、
    請求項10又は11に記載の冷凍装置(100)。
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