JP6578094B2 - 空気調和機及びそのリニューアル方法 - Google Patents

Description

本発明は空気調和機及びそのリニューアル方法に関し、特に、冷媒を室内機側へ送る直膨式の空気調和機から、水などの２次媒体を室内機側へ送る２次冷媒式の空気調和機へリニューアルする場合に好適なものである。

冷凍サイクルを流れている冷媒を室内機側の熱交換器へ直接送る直膨式の空気調和機としては、例えば、１台の室外機に複数台の室内機を接続した多室型空気調和機（ビル用マルチエアコン）がある。この直膨式の多室型空気調和機に使われている冷媒は、現在ＨＦＣ冷媒のＲ４１０Ａが主流であるが、冷媒Ｒ４１０Ａは地球温暖化係数が大きい。このため、同じＨＦＣ冷媒でも地球温暖化係数が小さい冷媒であるＲ３２やＨＦＯ冷媒Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ、また自然冷媒であるＨＣ冷媒やＲ７１７（アンモニア）が代替冷媒として考えられている。しかし、これらの代替冷媒は可燃性や毒性を持つため、冷媒封入量が多くなる多室型空気調和機などへの使用は懸念される。

そこで、例えば特開２０００−３９２２１号公報（特許文献１）に記載されているように、室内機側（利用側）の熱交換器には難燃性で毒性も低い２次冷媒を使用するものが提案されている。また、室内機側に冷温水を送る２次冷媒式の空気調和機であるチラーを選択することでも、可燃性や毒性を持つ冷媒の封入量（使用量）を低減する上で効果的である。

特開２０００−３９２２１号公報

地球温暖化係数は小さいが、可燃性や毒性を持つ冷媒の使用量を少なく抑えるために、前記直膨式の多室型空気調和機から、水などの２次媒体を室内へ送る２次冷媒式の空気調和機であるチラーにリニューアルすることは有望な手段である。しかし、既設の直膨式の多室型空気調和機からチラーにリニューアルする場合、既設の冷媒銅配管を撤去をした上で、新規配管（２次冷媒用配管）を施工しなければならず、作業効率が悪く、更に新規配管を使用するためリニューアル費用が高くなる課題がある。

本発明の目的は、既設の直膨式の空気調和機から２次冷媒式の空気調和機へリニューアルする場合に、作業効率を向上させ、更にリニューアル費用も安価にできる空気調和機及びそのリニューアル方法を得ることにある。

上記課題を解決するため、本発明は、１次冷媒が循環すると共に、圧縮機、室外熱交換器、室外膨張弁、及び室内機側を循環する２次冷媒と熱交換するための熱交換器を有する室外機と、前記２次冷媒が流れる室内熱交換器を有する室内機と、前記室外機と前記室内機とを接続し、前記２次冷媒が循環する２次冷媒用配管と、前記２次冷媒用配管の経路に設けられ、前記２次冷媒を循環させるためのポンプを備える空気調和機において、前記２次冷媒用配管は、前記室外機側から前記室内機側に前記２次冷媒を流す往路用配管と、前記室内機側から前記室外機側に前記２次冷媒を流す復路用配管とを備え、これら往路用配管と復路用配管の少なくとも何れかを、直膨式の空気調和機用の冷媒銅配管により構成していることを特徴とする。

本発明の他の特徴は、冷凍サイクルを流れている冷媒を直接室内機側に送る直膨式の空気調和機から、室外機で熱交換された２次冷媒を室内機側に送る２次冷媒式の空気調和機であるチラーにリニューアルする空気調和機のリニューアル方法において、更新前の直膨式の空気調和機に使用されていた空気調和機用の冷媒銅配管である既設液配管と既設ガス配管を、更新後のチラーにおける前記２次冷媒用配管として再利用することにある。

本発明によれば、既設の直膨式の空気調和機から２次冷媒式の空気調和機へリニューアルする場合に、作業効率を向上させ、更にリニューアル費用も安価にできる効果が得られる。

本発明の実施例１の空気調和機を示す冷凍サイクル系統図。 本発明の空気調和機の実施例１における２次冷媒用配管の構成例を説明する図。 既設の直膨式の空気調和機の一例を示す冷凍サイクル系統図。 本発明の空気調和機における伝送線施工の一例を説明する図。 図４に示す空気調和機における制御の一例を説明する図。 本発明の空気調和機における冷媒銅配管の接続例を示す斜視図。 本発明の空気調和機における冷媒銅配管の他の接続例を示す斜視図。 本発明の実施例２の空気調和機を示す冷凍サイクル系統図。 本発明の空気調和機の実施例２における２次冷媒用配管の構成例を説明する図。 本発明の実施例３の空気調和機を示す冷凍サイクル系統図。

以下、本発明の具体的実施例を、図面を用いて詳細に説明する。なお、各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。

図１は本発明の実施例１の空気調和機を示す冷凍サイクル系統図であり、１台の室外機１０と３台の室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃから構成される。なお、室外機１０は本実施例では１台であるが、２台以上とすることも同様に可能である。また、本実施例では、室内機を３台とした例を示しているが、３台より多くすることも少なくすることも可能であり、更に室内機を１台としても同様に実施することが可能である。

本実施例の空気調和機は、既設の直膨型の空気調和機から、２次冷媒式のチラーを用いた空気調和機にリニューアルした場合の構成例を示している。直膨型の空気調和機とは、冷凍サイクルを流れている冷媒を室内機側の熱交換器へ直接送って室内を空調するものであり、例えば１台の室外機に複数台の室内機を接続した多室型空気調和機（ビル用マルチエアコン）がある。

また、チラーとは、冷凍サイクルを流れている１次冷媒により２次冷媒（水や不凍液などの液状熱媒体）を冷却或いは加熱して、その２次冷媒を室内機側に送って室内側を空調するものである。

図１において、１０はチラーとして構成された室外機であり、この室外機１０は、圧縮機１１、四方弁１３、室外熱交換器１４、室外膨張弁１５及びプレート式熱交換器（熱交換器）１６が、冷媒銅配管１２を介して環状に順次接続され、前記冷媒銅配管１２内を１次冷媒（以下、単に冷媒ともいう）が循環することにより冷凍サイクルを構成している。即ち、図１に示す例では、前記四方弁１３は、前記圧縮機１１の吐出側が前記室外熱交換器１４と接続されるように、冷房運転側にセットされているので、前記圧縮機１１で圧縮された高温高圧のガス冷媒は前記四方弁１３を介して室外熱交換器１４に流れ、室外ファン１９により送風される室外空気と熱交換して凝縮される。その後、凝縮された液冷媒は、前記室外膨張弁１５で膨張されて低温低圧の気液二相流となり、前記プレート式熱交換器１６に流入する。

このプレート式熱交換器１６では、ファンコイルユニットなどで構成された室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃ側から２次冷媒用配管（復路用配管３４）を介して送られてくる２次冷媒（以下、単に水ともいう）と前記１次冷媒とが熱交換し、１次冷媒は蒸発して低圧ガス冷媒となり、前記四方弁１３を介して前記圧縮機１１に再び吸入されて、冷凍サイクルを構成する。前記プレート式熱交換器１６で１次冷媒により冷却された２次冷媒は、２次冷媒用配管（往路用配管３０，３７）を介して再び前記室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃ側に送られ各室内を冷房する。

また、前記四方弁１３を暖房運転側に切り替えることにより、各室内を暖房することもできる。即ち、前記四方弁１３により、前記圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒が前記プレート熱交換器１６に流れるようにすることで、２次冷媒を加熱することができる。２次冷媒を加熱して凝縮した高圧液冷媒は、前記室外膨張弁１５で絞られて減圧し、前記室外熱交換器１４へ送られ、室外空気と熱交換して蒸発し、低圧ガス冷媒となって前記圧縮機１１に再び吸入されて、冷凍サイクルを構成する。

なお、本実施例では四方弁１３を備え、冷房及び暖房を可能としているが、四方弁を設けないで冷房のみを行う冷専チラーとしても良い。また、本実施例では、前記室外ファン１９により外気と熱交換する空冷チラーとしているが、水熱源と熱交換する水冷チラーとして構成しても良い。

１７は前記圧縮機１１から吐出された冷媒の逆流を防止する逆止弁である。前記２次冷媒用配管のうち、復路用配管３４にはポンプ（水ポンプ）２６が設けられており、２次冷媒用配管を流れる２次冷媒を循環させる。本実施例では、前記ポンプ２６は一定速型のものを使用しているので、２次冷媒の循環流量を調節するために、ポンプ２６の吐出側から吸込側にバイパスするバイパス回路２７を設け、更にこのバイパス回路２７には流量調整弁２８も設けている。また、前記プレート式熱交換器１６の出口側の前記２次冷媒用配管に水温センサ（図示せず）を設け、この水温センサで検出される水温が目標値になるように前記流量調整弁２８を制御したり、前記室外機１０の圧縮機１１や膨張弁１５を制御するように構成すれば、安定した水温の２次冷媒を前記室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃ側に供給することができる。

前記各室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃには、それぞれ室内熱交換器４１ａ，４１ｂ，４１ｃが設けられ、更に、これらの室内熱交換器４１ａ，４１ｂ，４１ｃと前記往路用配管３０，３７とを接続する入口配管４５ａ，４５ｂ，４５ｃ、前記室内熱交換器４１ａ，４１ｂ，４１ｃと前記復路用配管３４とを接続する出口配管４６ａ，４６ｂ，４６ｃ、及びこれら出口配管４６ａ，４６ｂ，４６ｃのそれぞれに設けられた流量調整弁４３ａ，４３ｂ，４３ｃが備えられている。また、各室内熱交換器４１ａ，４１ｂ，４１ｃ出口側の前記出口配管４６ａ，４６ｂ，４６ｃにも水温センサ（図示せず）を設け、この水温センサで検出された水温が目標値になるように前記流量調整弁４３ａ，４３ｂ，４３ｃを制御して、空調する室内の温度を調整するようにしても良い。

上述したように、本実施例においては、１次冷媒は室内機側へは流れないので、前述した直膨式の多室型空気調和機（ビル用マルチエアコン）に対し、冷媒封入量を大幅に低減でき、可燃性や毒性を持つ冷媒を使用しても、そのような可燃性や毒性を持つ冷媒が室内機側で漏洩するリスクを無くすることができる。

また、本実施例は、既設の直膨式の多室型空気調和機から、２次冷媒式のチラーを用いた多室型空気調和機にリニューアルした場合を示しており、既設の直膨型の多室型空気調和機において室外機と室内機を接続するように使用されていた冷媒銅配管、即ち、既設液配管３０と既設ガス配管３４を前記２次冷媒用配管として再利用している。ここで、前記既設ガス配管３４の配管径は前記既設液配管３０の配管径よりも大きい（太い）が、チラーを用いた空気調和機の場合、前記２次冷媒用配管では、往路用配管と復路用配管の両方に、水や不凍液などの液状熱媒体である２次冷媒が流れるため、前記往路用配管と復路用配管とは配管径が同等であることが望ましい。

そこで、本実施例では配管径が細い既設液配管３０側に新規液配管（新規に設置する２次冷媒用配管）３７を追加し、これら２本の配管３０，３７により復路用配管を構成することで、往路用配管３４の配管断面積と、復路用配管３０，３７の配管断面積の和とが略同一となるように、前記新規液配管３７の配管径を選定している。

前記新規液配管の選定にあたっては、前記往路用配管側と前記復路用配管側とで流路断面積を同一となるように、新規液配管を新たに製作するようにしても良いが、コストが掛かるため、本実施例では、市販されている規格品（標準規格品）の冷媒銅配管の中から、新規液配管を選定している。このため、前記往路用配管側と前記復路用配管側とで流路断面積を同一とすることは一般に難しいので、本実施例では、前記標準規格品の中から、往路用配管３４の配管断面積と、復路用配管３０，３７の配管断面積の和とができるだけ近似するように（略同一となるように）、前記新規液配管３７を選定している。

この新規液配管３７の配管径の選定について、図２を用いて更に詳しく説明する。
図２は本実施例における２次冷媒用配管の構成例を示す図である。チラー（チラーを用いた空気調和機）の場合は、前述したように、往路用配管、復路用配管共に水（液状熱媒体）が流れるため、それらの配管径は同等にすることが望ましい。即ち、既設液配管３０と既設ガス配管３４の組み合わせに対し、新規液配管３７の配管径は、例えば図２に示したものにすると良い。なお、この図２に示す配管径は、空気調和機において冷媒用配管として市販（使用）されている標準規格品としての冷媒銅配管の寸法である。この標準規格品にない中間的な寸法の冷媒銅配管を入手可能であれば、それを使用してもよい。また、重要なのは配管の内径であるが、図２に示す配管径は外径であるので、配管の肉厚が標準的な銅管に比べて極端に違う場合は注意する必要があり、流路断面積が前記往路用配管側と前記復路用配管側とで略同一となるように、前記新規液配管３７を選定することが重要である。

即ち、図２において、復路用配管は既設ガス配管３４、往路用配管は既設液配管３０と新規液配管３７の２本で構成されているので、新規液配管３７を以下の式を満たすように選定すると良い。
新規液配管流路断面積≒既設ガス配管流路断面積−既設液配管流路断面積
この式をできるだけ満足するように、既設ガス配管の配管径と既設液配管の配管径との組合せに対する新規液配管の配管径の組合せを示したものが図２である。

例えば、既設ガス配管３４の径がφ２２．２、既設液配管３０の径がφ９．５２の場合、新規液配管は、配管系がφ１９．０５のものを選定すれると、流路断面積が、往路用配管側と復路用配管側とで略同一にすることができる。なお、図２における２次冷媒用配管の構成例は、前記新規液配管の選定にあたり、標準規格品の冷媒銅配管の中から上記式をできるだけ満たすように、即ち、前記往路用配管側と前記復路用配管側とで流路断面積ができるだけ近似するように前記新規液配管３７を選定したものである。

次に、図１に示す空気調和機における２次冷媒（水）の流れについて説明する。
冷房運転時には冷却された冷水（暖房運転時は加熱された温水）が前記プレート熱交換器１６で作られ、往路用配管である既設液配管３０と新規液配管３７を介して前記室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃ側へ送られる。即ち、前記プレート式熱交換器１６から出た冷水（または温水）は、既設液配管３０と新規液配管３７のそれぞれに分かれて送られ、前記室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃの直前で再び合流して、各室内機の入口配管４５ａ，４５ｂ，４５ｃから各室内機へ流入する。

このように、本実施例では、前記新規液配管３７を設けていることにより、既設液配管３０の１本だけでは配管抵抗が大きくなり過ぎ、ポンプ動力が増加したり、ポンプ能力不足となって水を送ることができなくなるのを防止することができる。

室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃに送られた冷水（または温水）は、室内熱交換器４１ａ，４１ｂ，４１ｃにより、室内空気と熱交換されて、室内空気を冷却（または加熱）し、室内を冷房運転（または暖房運転）することができる。また、それぞれの室内機における出口配管４６ａ，４６ｂ，４６ｃには流量調整弁４３ａ，４３ｂ，４３ｃが設けられており、各室内の室温が適正になるように調整される。

例えば、室内機４０ａを設置した室内の温度が設定温度に近づき、空調能力を下げたい場合には、室内機４０ａに対応する前記流量調整弁４３ａを絞り、水量を減らすことで、当該室内機の空調能力を下げることができる。このように、前記流量調整弁４３ａ，４３ｂ，４３ｃを個別に制御することにより、各室内機の空調能力を下げたり、反対に上げることもできる。

なお、室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃが一斉に能力調整に入ると、前記流量調整弁４３ａ，４３ｂ，４３ｃが一斉に絞られるため、前記ポンプ２６に大きな負荷が掛かる恐れがある。このような場合でも前記ポンプ２６に大きな負荷が掛からないようにするためには、各室内機の入口配管４５ａ，４５ｂ，４５ｃと前記流量調整弁４３ａ，４３ｂ，４３ｃ下流の前記出口配管４６ａ，４６ｂ，４６ｃとを接続して各室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃをバイパスするバイパス回路（図示せず）を設け、各室内機に流れる水量を変化させるようにすれば、各室内機の能力を調整できると共に、前記ポンプ２６に大きな負荷が掛かるのも防止できる。

前記室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃで、冷房運転に使われた冷水は温度が上昇し（暖房運転に使われた温水は水温が低下し）、復路用配管である既設ガス配管３４、及び前記ポンプ２６を通り、再び前記プレート式熱交換器１６に送られ、再び同様の動作を繰り返して水は循環する。

なお、図１では、既設液配管３０と新規液配管３７が往路用配管、既設ガス配管３４が復路用配管としているが、既設液配管３０と新規液配管３７が復路用配管、既設ガス配管３４が往路用配管となるように、逆に使用しても良い。

また、前記新規液配管３７は、この実施例では１本だけとしているが、複数本並列に設置しても良く、更に前記既設ガス配管３４側にも新規液配管を追加設置して復路用配管を構成しても良い。このように新規液配管を増加させることにより、２次冷媒用配管の流路断面積を大きくして、流路抵抗を更に小さくすることも可能である。
なお、図１には示していないが、チラーで一般的に使われる水タンクを２次冷媒用配管の途中などに設置しても良い。

ここで、既設の直膨式の多室型空気調和機について図３により説明する。図３は直膨式の空気調和機の冷凍サイクル系統図である。なお、図３ではビル用マルチエアコンの場合で説明するが、室内機が１台のみの直膨式空気調和機の場合でも、室内機が１台になるだけで、構成はほぼ同様である。

図３において、四方弁６３は、冷房運転時には、圧縮機６１の吐出側が室外熱交換器６４と接続されるように、暖房運転時には、圧縮機６１の吐出側が冷媒銅配管で構成されているガス配管（既設ガス配管）３４と接続されるように切り替えられる。また、リニューアルの対象となる既設の空気調和機は、冷房と暖房の両方の運転ができるものでも、或いは、四方弁がなく冷房運転のみ可能な冷房専用機でも良い。

図３に示すように、前記四方弁６３が実線に記載の冷房運転の場合の冷媒流れを説明する。冷房運転の場合、圧縮機６１で圧縮された高圧ガス冷媒は、逆止弁６７を通り、四方弁６３により室外熱交換器６４へ送られ、室外空気と熱交換して凝縮し、高圧液冷媒となり、室外膨張弁６５を通り、冷媒銅配管で構成されている液配管（既設液配管）３０を介して室内機７０ａ，７０ｂ，７０ｃへ送られる。各室内機にはそれぞれ室内膨張弁７２ａ，７２ｂ，７２ｃが設けられており、これらの室内膨張弁で絞られて減圧した冷媒は、室内熱交換器７１ａ，７１ｂ，７１ｃにおいて室内空気と熱交換し、室内空気を冷却すると共に、自らは低圧ガス冷媒となる。その後、前記ガス配管（既設ガス配管）３４を通り、四方弁６３を通って前記圧縮機６１に再び吸入され、冷媒は循環する。

次に、前記四方弁６３が切り替えられて、破線で示すように冷媒が流れる場合、即ち暖房運転する場合の冷媒流れを説明する。圧縮機６１で圧縮された高温高圧ガス冷媒は、四方弁６３により前記ガス配管（既設ガス配管）３４側に流れ、前記室内機７０ａ，７０ｂ，７０ｃへ送られる。そして、前記高温高圧ガス冷媒は室内熱交換器７１ａ，７１ｂ，７１ｃにおいて室内空気と熱交換し、室内空気を加熱すると共に、自らは高圧液冷媒となる。その後、前記室内膨張弁７２ａ，７２ｂ，７２ｃを通り、前記液配管（既設液配管）３０から室外機６０へ送られ、前記室外膨張弁６５で絞られて低圧となって、前記室外熱交換器６４で室外空気と熱交換することにより蒸発し、低圧ガス冷媒となる。その後、前記四方弁６３を通り、前記圧縮機６１に再び吸入され、冷媒は循環する。

なお、８１は制御ユニットで、この制御ユニット８１は、伝送線８２を介して前記圧縮機６１、四方弁６３、室外膨張弁６５、及び室内膨張弁７２ａ，７２ｂ，７２ｃなどを制御するように構成されている。

次に、上述した既設の直膨型空気調和機から２次冷媒式（チラー方式）の空気調和機へリニューアルするために、既設の直膨型空気調和機を撤去するための工事について説明する。
まず、空気調和機に封入されている冷媒を室外機６０に回収するポンプダウン運転した後、或いは冷媒回収機を用いて、冷媒銅配管（液管３０、ガス管３４）、室内機７０ａ，７０ｂ，７０ｃ及び室外機６０から回収ボンベに冷媒を回収した後、前記室外機６０及び前記室内機７０ａ，７０ｂ，７０ｃは撤去される。フレア接続されている配管は工具でフレアを外し、ロー付されている冷媒銅配管は、パイプカッタ等で切断しても良い。残るのは既設液配管３０及び既設ガス配管３４、前記信号線８２、室外機用電源線、室内機用電源線などである。ここで、再利用する前記冷媒銅配管（既設液配管３０及び既設ガス配管３４）の両端はごみや水分が溜まらないように封止する。

なお、既設の空気調和機で使用された前記冷媒銅配管内は、冷媒で洗浄されているのと同じであり、異物の混入は非常に少ない。前記各電源線も再利用する場合は、電源ブレーカを確実にＯＦＦにすると共に、取り外さない場合は絶縁シールを巻いて万一通電されても問題ないように対処しておく。前記伝送線８２も、既設空気調和機において断線なく確実に接続されていたものであるため、リニューアル施工時の誤接続や断線、また電線材料やその設置費用を考えると、再利用するほうが良い。

次に、リニューアル施工工事について説明する。既設液配管３０、既設ガス管３４に対し、２次冷媒式の空気調和機にリニューアルした場合の２次冷媒用配管は、往路用配管、復路用配管共に同等の配管径（同等の流路断面積）となるように、新規液配管３７を追加した後、２次冷媒式（チラー方式）の室外機１０、ファンコイルで構成された室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃを設置する。更に、室内機側には流量調整弁４３ａ，４３ｂ，４３ｃを設置し、２次冷媒用配管の復路用配管には前記室外機１０側にポンプ２６、必要に応じてバイパス回路２７及び流量調整弁２８などを設置する。

前記室内機、前記流量調整弁、前記ポンプの電源線は、既設空調機で使用していた電源線をそのまま流用するか、分岐延長して活用しても良い。同様に、信号線８２もそのまま活用しても良い。施工した後は、配管やポンプに２次冷媒（水）を封入し、空気抜きをした後で前記ポンプ２６の試運転を行い、問題ないことを確認してシステム全体の試運転並びに運転を実施する。

次に、図４により、本実施例１の空気調和機における伝送線施工の一例を説明する。
一般に、チラーを用いた空気調和機の場合、室外機１０は、前記プレート式熱交換器１６から供給される水温が一定となるように制御されるため、必ずしも室外機１０が室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃの運転状態を把握して運転する必要はない。

しかし、室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃの負荷を考慮して水温を変化させることができれば、無駄な冷やしすぎなどを防止でき、快適性を損なわない範囲で省エネ運転が可能となる。図４に示す空気調和機では、室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃの運転状態に合わせて、室外機１０の運転ができるようにしたものである。

５１は制御ユニットであり、この制御ユニット５１には伝送線５２を介して、前記室外機１０、前記室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃ、前記ポンプ２６、流量調整弁２８，４３ａ，４３ｂ，４３ｃなどが接続されている。また、図示はしていないが、プレート式熱交換器１６の下流側の往路用配管や各室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃ出口側の出口配管４６ａ，４６ｂ，４６ｃなどの各所に設けている水温センサ、更に各室内機側に設けている空気温度センサなどにも接続されている。

なお、前記伝送線５２は、空気調和機のリニューアルに当って新規敷設してもよく、作業効率およびコストの面を考慮して、既設の直膨型空気調和機で使用していた前記伝送線８２をそのまま流用しても良い。

前記制御ユニット５１から前記室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃへの指令に連動して、前記流量調整弁４３ａ，４３ｂ，４３ｃが動作するように信号線５２は敷設されている。前記流量調整弁４３ａ，４３ｂ，４３ｃは、各室内機に設けられているリモコン（図示せず）での設定や、各室内機側に設けられた前記空気温度センサや前記出口配管に設けた水温センサなどの情報を基に動作しても良く、或いは前記制御ユニット５１で演算し開度を指示しても良い。

また、前記制御ユニット５１により、室内負荷がない場合は前記ポンプ２６を停止させるように構成しても良い。更に、前記ポンプ２６をインバータにより回転数制御可能に構成した場合には、該ポンプ２６に送られてくる水温や前記プレート式熱交換器１６出口側水温に応じて細かく回転数制御をしても良い。或いは、前記室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃの負荷に合わせて、前記室外機１０と連動させて、前記ポンプ２６の回転数を制御し、流量を変更するようにしても良い。

また、前記ポンプ２６が一定速機の場合には、前記プレート式熱交換器１６出口側に設けた水温センサに基づいて、前記流量調整弁２８の開度を調整し、前記バイパス回路２７を流れるバイパス流量を制御することで、前記室内機側に送られる水温を一定に制御するようにしても良い。

図５は図４に示す空気調和機による制御の一例を説明する図である。本実施例に示すようなチラーを用いた空気調和機における主要な制御は太枠で示す、室外機１０の制御、室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃの制御、ポンプ（水ポンプ）２６の制御である。これらの制御順番は任意であるが、常に前記３つの制御を実施している。なお、図５に示す例では、室外機制御、室内機制御、ポンプ制御の順に制御している。

前記室外機１０の制御では、図５に示すように、圧縮機１１、室外膨張弁１５、室外ファン１９などのアクチュエータを制御する。また、前記室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃの制御では、流量調整弁４３ａ，４３ｂ，４３ｃ、各室内機に設けられている室内ファンなどのアクチュエータを制御する。

更に、制御にあたって必要な情報としては、図５に示すように、リモコン情報、前記水温センサや空気温度センサなどの各種センサからのセンサ情報などがある。また、前記リモコン情報の例としては、運転停止設定情報、冷暖房設定情報、室内空気の設定温度情報などがある。更に、前記センサ情報としては、室内空気温度情報、外気温度情報、室外機側の水温情報、室内機側の水温情報などがある。これらの情報を基に前記室外機１０、前記室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃ及び前記ポンプ２６を動作させることにより室内の空調を実現することができる。

次に、冷媒銅配管の接続例について、図６及び図７を用いて説明する。図６、図７は、室外機１０側とこれに接続される冷媒銅配管（２次冷媒用配管）との具体的な接続例を示したものである。なお、冷媒銅配管は往路用配管と復路用配管の２系統あるが、図６の例では、一つの冷媒銅配管の室外機１０側への接続部のみを拡大して示し、他の冷媒銅配管の接続部は同様であるので、説明を省略する。

また、配管の接続方法については、水配管と冷媒銅配管ともにロー付けが主流であるが、チラー（室外機１０）における接続口は、Ｒｃめねじ（Ｒｃ継手）やフランジ接続（フランジ継手）となることもあり、既設の冷媒銅配管と室外機１０との接続は考慮する必要がある。なお、図６、図７では、配管が冷媒銅配管である場合で説明しているが、前述した新規液配管３７については、冷媒銅配管以外に、ステンレス製、アルミニウム製、或いは樹脂製などでも良く、冷媒銅配管以外を使用する場合には継手で調整することが可能である。

図６は、室外機１０側の配管接続部がＲｃめねじの例である。冷媒銅配管は、そのままでは前記Ｒｃめねじと接続できないため、Ｒｃおねじが切られた継手を使用する。室外機１０のＲｃめねじとＲｃおねじとを接続し、Ｒｃおねじと冷媒銅配管とはロー付けして接続することで、冷媒銅配管をＲｃ継手を用いて室外機１０側に接続することができる。

図７は、室外機１０側の配管接続部がフランジ接続の例である。この場合にはフランジ継手を使用し、室外機１０とフランジ継手は、間にパッキンを挟んだ状態でボルト接続し、前記フランジ継手と冷媒銅配管とはロー付けして接合する。なお、この図７に示すように、フランジ継手と冷媒銅配管の径が異なる場合は、異径継手を用いてフランジ継手と接続できるように配管径を調整する。
図６に示すＲｃ継手の場合も同様に、Ｒｃ継手と冷媒銅配管の径が異なる場合は、異径継手を用いて接続する。

図８は本発明の実施例２の空気調和機を示す冷凍サイクル系統図である。
この実施例２は、既設液配管３０と既設ガス配管３４の２本により、２次冷媒用配管の復路用配管を構成し、前記２次冷媒用配管の往路用配管については、新規に追加設置する新規液配管３７により構成したものである。他の構成は上述した実施例１と同様であるので、同一部分については説明を省略する。

本実施例も、既設の直膨式の多室型空気調和機（ビル用マルチエアコン）から、２次冷媒式のチラーを用いた多室型空気調和機にリニューアルした場合を示している。

前記直膨式の空気調和機の場合、液冷媒の温度変化（顕熱変化）による熱交換よりも、相変化（潜熱変化）による熱交換が主となり、同じ熱交換量の場合、チラーで必要な水流量に比べ、直膨式空気調和機で必要な冷媒質量流量は小さくて良い。具体的には、チラーにおける水の顕熱の場合、比熱４ＫＪ／Ｋ・ｋｇ×温度差５Ｋ＝２０ＫＪ／ｋｇに対し、ビル用マルチの冷媒での潜熱の場合約２００ＫＪ／ｋｇと１０倍もの差がある。

つまり、直膨式空気調和機における液配管（既設液配管）３０は、チラーにおける水配管（２次冷媒用配管）より細い。また、直膨式空気調和機におけるガス管（既設ガス管）３４も、同様の理由で、チラーにおける水配管（２次冷媒用配管）に比べて細いことが多い。

そこで、図８に示す本実施例２では、既設の直膨式の多室型空気調和機から、２次冷媒式のチラーを用いた多室型空気調和機にリニューアルするに際し、既設の冷媒銅配管は、既設液配管３０及び既設ガス配管３４の２本とも、２次冷媒用配管の復路用配管として使用して、チラーを用いた空気調和機に使用される２次冷媒用配管の流路断面積ができるだけ大きくなるように構成している。なお、２次冷媒用配管の往路用配管には、新たに設置する新規液配管３７を使用し、流路断面積が前記復路用配管側と前記往路用配管側とで略同一となるように、前記新規液配管３７を選定する。

即ち、図８において、復路用配管は既設液配管３０及び既設ガス配管３４の２本で構成し、往路用配管は新規液配管３７で構成されているので、新規液配管３７を以下の式を満たすように選定すると良い。
新規液配管流路断面積≒既設ガス配管流路断面積＋既設液配管流路断面積
この式をできるだけ満足するように、既設ガス配管の配管径と既設液配管の配管径との組合せに対する新規液配管の配管径の組合せを示したものが図９である。

例えば、既設ガス配管３４の径がφ２２．２、既設液配管３０の径がφ９．５２の場合、新規液配管３７は、配管系がφ２５．４のものを選定すると、流路断面積が、往路用配管側と復路用配管側とで略同一にすることができる。なお、図９における２次冷媒用配管の構成例でも、前記新規液配管の選定にあたっては、標準規格品の冷媒銅配管の中から上記式をできるだけ満足するように選定している。また、新規液配管３７の選定にあたっては、復路用配管（既設ガス配管＋既設液配管）側の流路断面積よりも、新規液配管３７を使用する往路用配管の流路断面積の方が大きくなるように、前記新規液配管３７を選定すると良い。

本実施例２によれば、上述した実施例１と比較し、２次冷媒用配管の流路断面積を大きくすることができるので、流路抵抗が小さくなり、ポンプ動力を低減できる。或いは、２次冷媒用配管の配管長が長い場合など流路抵抗が大きくなる場合でも、給水能力が不足するのを防止することができる。

なお、上述した実施例１と同様に、バイパス回路２７や流量調整弁２８を設けても良い。また、本実施例２における室外機１０側での冷媒の流れについては図１と同様であるので、その説明を省略する。

次に、図８に示す空気調和機における２次冷媒（水）の流れについて説明する。
冷房運転時は冷却された冷水（暖房運転時は加熱された温水）がプレート熱交換器１６で作られ、往路用配管である新規液配管３７を通り、前記室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃへ送られる。前記各室内機では、各室内熱交換器４１ａ，４１ｂ，４１ｃにおいて、前記冷水（または温水）が室内空気と熱交換されて、室内空気を冷却（または加熱）し、室内を冷房運転（または暖房運転）することができる。冷房運転に使われた冷水は温度が上昇し（暖房運転に使われた温水は水温が低下し）、既設液配管３０と既設ガス配管３４に分かれて送られ、ポンプ２６の手前で再び合流する。その後、前記ポンプ２６吸入され前記プレート熱交換器１６へ供給されて冷却（または加熱）され、再び前記室内機側に流れるという循環を繰り返す。

なお、本実施例では、新規液配管３７を往路用配管とし、既設液配管３０と既設ガス配管３４を復路用配管として使用しているが、新規液配管３７を復路用配管とし、既設液配管３０と既設ガス配管３４を往路用配管となるように、逆に使用しても良い。また、前記新規液配管３７を１本だけでなく、複数本設けるようにして、前記往路用配管や前記復路用配管の本数を増やし、流路断面積を更に増加するように構成しても良い。

更に、実施例１で説明したような、各室内機の入口配管４５ａ，４５ｂ，４５ｃと前記流量調整弁４３ａ，４３ｂ，４３ｃ下流の前記出口配管４６ａ，４６ｂ，４６ｃとを接続して各室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃをバイパスするバイパス回路や、実施例１で説明したような、空気温度センサ、水温センサ、水タンクなどを設けるようにしても良い。

図１０は本発明の実施例３の空気調和機を示す冷凍サイクル系統図で、基本的な構成は図１に示した実施例１と同様であるので、同じ部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。
本実施例３は、図１に示した空気調和機に備えられているポンプ２６に加えて、室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃのそれぞれにもポンプ（水ポンプ）４４ａ，４４ｂ，４４ｃを設けるようにしたものである。

本実施例のように構成することにより、２次冷媒用配管の配管長が長い場合など配管の流路抵抗が大きい場合でも給水能力が不足するのを防止でき、２次冷媒（水）を前記室内機側に送れなくなるのを防止することができる。

また、室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃ側にもポンプ４４ａ，４４ｂ，４４ｃを設置することにより、室外機側に設けている前記ポンプ２６の容量を小さく抑えることができ、前記ポンプ２６として、大型の特種用途用ポンプではなく、市販されている汎用の小型のポンプを使用することができるから、コスト低減を図ることもできる。

更に、前記複数の室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃのうち、特定の一部の室内機のみが運転されている場合には、当該室内機に対応するポンプのみを運転し、停止室内機に対応するポンプは停止させることができるので、無駄なポンプ動力が発生するのを抑制でき、節電効果も得られる。

以上説明したように、本発明の各実施例によれば、直膨式の空気調和機からチラーを用いた空気調和機にリニューアルするにあたり、既設の冷媒銅配管を新設空気調和機の２次冷媒用配管として再利用するので、２次冷媒配管の材料費（配管部材の費用）及び２次冷媒配管の設置コストを低減できる。また、既設の既設液管と既設ガス管とでは配管径が異なるが、新規液配管を追加することにより、既設の冷媒銅配管をリニューアル後の空気調和機の２次冷媒配管として利用しても、空気調和機の適切な運転が可能となる。

既設の冷媒銅配管は、高圧に耐え、肉厚も厚く、耐久性に優れた有用な配管材であるので、リニューアル後の２次冷媒用配管として再利用しても十分な耐久性を備えているので、経済的効果は大である。
従って、本実施例によれば、既設の直膨式の空気調和機から２次冷媒式の空気調和機へリニューアルする場合に、作業効率を向上させ、更にリニューアル費用も安価にできる効果が得られる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記実施例では、室外機１０内の冷媒銅配管１２を流れる冷媒（１次冷媒）と２次冷媒用配管を流れる水（２次冷媒）とを熱交換させる熱交換器１６としてプレート式熱交換器を用いた例を説明したが、プレート式熱交換器に限られるものではなく、前記１次冷媒と前記２次冷媒が熱交換できる熱交換器であれば、他のタイプの熱交換器でも良い。また、空気調和機は複数の室内機を有する多室型空気調和機の例で説明したが、室内機が１台の空気調和機であっても同様に適用できるものである。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
更に、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１０…室外機（チラー）、１１，６１…圧縮機、１２，６２…冷媒銅配管、
１３，６３…四方弁、１４，６４…室外熱交換器、１５，６５…室外膨張弁、
１６…プレート式熱交換器（熱交換器）、１７…逆止弁、
１９，６９…室外ファン、２６…ポンプ（水ポンプ）、
２７…バイパス回路、２８…流量調整弁、
３０…既設液配管、３４…既設ガス配管、
３７…新規液配管（新規に設置する２次冷媒用配管）、
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ…室内機、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ…室内熱交換器、
４３ａ，４３ｂ，４３ｃ…流量調整弁、４４ａ，４４ｂ，４４ｃ…ポンプ（水ポンプ）、
４５ａ，４５ｂ，４５ｃ…入口配管、４６ａ，４６ｂ，４６ｃ…出口配管、
５１，８１…制御ユニット、５２，８２…伝送線、６０…室外機、
７０ａ，７０ｂ，７０ｃ…室内機、７１ａ，７１ｂ，７１ｃ…室内熱交換器、
７２ａ，７２ｂ，７２ｃ…室内膨張弁。

Claims (9)

1. １次冷媒が循環すると共に、圧縮機、室外熱交換器、室外膨張弁、及び室内機側を循環する２次冷媒と熱交換するための熱交換器を有する室外機と、
   前記２次冷媒が流れる室内熱交換器を有する室内機と、
   前記室外機と前記室内機とを接続し、前記２次冷媒が循環する２次冷媒用配管と、
   前記２次冷媒用配管の経路に設けられ、前記２次冷媒を循環させるためのポンプ
   を備える空気調和機において、
   前記２次冷媒用配管は、前記室外機側から前記室内機側に前記２次冷媒を流す往路用配管と、前記室内機側から前記室外機側に前記２次冷媒を流す復路用配管とを備え、これら往路用配管と復路用配管の少なくとも何れかを、直膨式の空気調和機用の冷媒銅配管により構成し、
   前記空気調和機は、冷凍サイクルを流れている冷媒を直接室内機側に送る直膨式の空気調和機から、室外機で熱交換された水などの２次冷媒を室内機側に送る２次冷媒式の空気調和機であるチラーにリニューアルするものであって、更新前の空気調和機に使用されていた空気調和機用の冷媒銅配管である既設液配管と既設ガス配管を、更新後のチラーにおける前記２次冷媒用配管として再利用すると共に、
   前記室外機と前記室内機をつなぐ前記２次冷媒用配管のうち、前記往路用配管と前記復路用配管の一方を、前記既設液配管と新規に設置する少なくとも１本の２次冷媒用配管で構成し、他方を、前記既設ガス配管で構成し、
   前記往路用配管と前記復路用配管の流路断面積が略同一となるように新規に設置する前記２次冷媒用配管の配管径を選定することを特徴とする空気調和機。
2. １次冷媒が循環すると共に、圧縮機、室外熱交換器、室外膨張弁、及び室内機側を循環する２次冷媒と熱交換するための熱交換器を有する室外機と、
   前記２次冷媒が流れる室内熱交換器を有する室内機と、
   前記室外機と前記室内機とを接続し、前記２次冷媒が循環する２次冷媒用配管と、
   前記２次冷媒用配管の経路に設けられ、前記２次冷媒を循環させるためのポンプ
   を備える空気調和機において、
   前記２次冷媒用配管は、前記室外機側から前記室内機側に前記２次冷媒を流す往路用配管と、前記室内機側から前記室外機側に前記２次冷媒を流す復路用配管とを備え、これら往路用配管と復路用配管の少なくとも何れかを、直膨式の空気調和機用の冷媒銅配管により構成し、
   前記空気調和機は、冷凍サイクルを流れている冷媒を直接室内機側に送る直膨式の空気調和機から、室外機で熱交換された水などの２次冷媒を室内機側に送る２次冷媒式の空気調和機であるチラーにリニューアルするものであって、更新前の空気調和機に使用されていた空気調和機用の冷媒銅配管である既設液配管と既設ガス配管を、更新後のチラーにおける前記２次冷媒用配管として再利用すると共に、
   前記室外機と前記室内機をつなぐ前記２次冷媒用配管のうち、前記往路用配管と前記復路用配管の一方を、前記既設液配管と前記既設ガス配管で構成し、他方を、新規に設置する少なくとも１本の２次冷媒用配管で構成し、
   前記往路用配管と前記復路用配管の流路断面積が略同一となるように新規に設置する前記２次冷媒用配管の配管径を選定することを特徴とする空気調和機。
3. 請求項１または２に記載の空気調和機において、新規に設置する前記２次冷媒用配管は、前記往路用配管側の流路断面積と前記復路用配管側の流路断面積とが略同一となるように選定することを特徴とする空気調和機。
4. 請求項１または２に記載の空気調和機において、前記室内機を複数台備え、且つ各室内機に２次冷媒用のポンプを備えていることを特徴とする空気調和機。
5. 請求項１または２に記載の空気調和機において、前記２次冷媒は水或いは不凍液であり、前記室内機はファンコイルユニット、前記室外機はチラーユニットであることを特徴とする空気調和機。
6. 請求項１または２に記載の空気調和機において、前記室外機と前記既設液配管或いは前記既設ガス配管との接続に、Ｒｃ継手またはフランジ継手を用いることを特徴とする空気調和機。
7. 請求項１または２に記載の空気調和機において、前記室外機と前記既設液配管或いは前記既設ガス配管との接続に、異径継手を用いることを特徴とする空気調和機。
8. 冷凍サイクルを流れている冷媒を直接室内機側に送る直膨式の空気調和機から、室外機で熱交換された２次冷媒を室内機側に送る２次冷媒式の空気調和機であるチラーにリニューアルする空気調和機のリニューアル方法において、
   更新前の直膨式の空気調和機に使用されていた空気調和機用の冷媒銅配管である既設液配管と既設ガス配管を、更新後のチラーにおける２次冷媒用配管として再利用すると共に、
   前記室外機と前記室内機をつなぐ前記２次冷媒用配管は往路用配管と復路用配管を備え、前記往路用配管と前記復路用配管の一方を、前記既設液配管と新規に設置する少なくとも１本の２次冷媒用配管で構成し、他方を、前記既設ガス配管で構成し、
   前記往路用配管と前記復路用配管の流路断面積が略同一となるように新規に設置する前記２次冷媒用配管の配管径を選定することを特徴とする空気調和機のリニューアル方法。
9. 冷凍サイクルを流れている冷媒を直接室内機側に送る直膨式の空気調和機から、室外機で熱交換された２次冷媒を室内機側に送る２次冷媒式の空気調和機であるチラーにリニューアルする空気調和機のリニューアル方法において、
   更新前の直膨式の空気調和機に使用されていた空気調和機用の冷媒銅配管である既設液配管と既設ガス配管を、更新後のチラーにおける２次冷媒用配管として再利用すると共に、
   前記室外機と前記室内機をつなぐ前記２次冷媒用配管は往路用配管と復路用配管を備え、前記往路用配管と前記復路用配管の一方を、前記既設液配管と前記既設ガス配管で構成し、他方を、新規に設置する少なくとも１本の２次冷媒用配管で構成し、
   前記往路用配管と前記復路用配管の流路断面積が略同一となるように新規に設置する前記２次冷媒用配管の配管径を選定することを特徴とする空気調和機のリニューアル方法。

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