JP6876081B2 - 冷媒サイクル装置 - Google Patents
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Description
図1に、冷媒サイクル装置の一実施形態としての空気調和装置1の概略構成を示す。空気調和装置1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルによって、ビル等の室内の冷房や暖房を行う装置である。空気調和装置1は、主として、熱源側ユニット2と、複数の利用側ユニット3a、3b、3c、3dと、各利用側ユニット3a、3b、3c、3dに接続される中継ユニット4A,4Bと、冷媒連絡配管5、6と、制御部19(図2A参照)と、を有している。複数の利用側ユニット3a、3b、3c、3dは、熱源側ユニット2に対して、互いが並列に接続される。冷媒連絡配管5、6は、中継ユニット4A,4Bを介して、熱源側ユニット2と利用側ユニット3a、3b、3c、3dとを接続する。制御部19は、熱源側ユニット2、利用側ユニット3a、3b、3c、3d及び中継ユニット4A,4Bの構成機器を制御する。そして、空気調和装置1の蒸気圧縮式の冷媒回路10は、熱源側ユニット2の熱源側冷媒回路12と、利用側ユニット3a、3b、3c、3dの利用側冷媒回路13a,13b,13c,13dと、中継ユニット4A,4Bと、冷媒連絡配管5、6とが接続されることによって構成されている。
液側冷媒連絡配管5は、主として、熱源側ユニット2から延びる主管部5Xと、中継ユニット4A,4Bの手前で複数に分岐した分岐管部5Yと、中継ユニット4A,4Bと利用側ユニット3a、3b、3c、3dとを接続する下流管部と、を有している。
利用側ユニット3a、3b、3c、3dは、ビル等の室内に設置されている。利用側ユニット3a、3b、3c、3dの利用側冷媒回路13a,13b,13c,13dは、上記のように、液側冷媒連絡配管5、ガス側冷媒連絡配管6及び中継ユニット4A,4Bを介して熱源側ユニット2に接続されており、冷媒回路10の一部を構成している。
熱源側ユニット2は、ビル等の建物の室外、例えば屋上や地上に設置されている。熱源側ユニット2の熱源側冷媒回路12は、上記のように、液側冷媒連絡配管5、ガス側冷媒連絡配管6及び中継ユニット4A,4Bを介して利用側ユニット3a、3b、3c、3dに接続されており、冷媒回路10の一部を構成している。
中継ユニット4A,4Bは、ビル等の建物の内部、例えば、部屋や廊下の天井裏の空間に設置されている。中継ユニット4A,4Bは、液側冷媒連絡配管5及びガス側冷媒連絡配管6とともに、利用側ユニット3a、3b、3c、3dと熱源側ユニット2との間に介在しており、冷媒回路10の一部を構成している。中継ユニット4A,4Bは、利用側ユニット3a、3b、3c、3dと熱源側ユニット2との間の冷媒流れを遮断する冷媒遮断部として機能する。中継ユニット4A,4Bは、利用側ユニット3a、3b、3c、3dの近くに配置される場合もあるが、利用側ユニット3a、3b、3c、3dから離れて配置されている場合や、中継ユニット4A,4Bが1箇所にまとめて配置されている場合もある。
制御部19は、図2Aに示すように、熱源側制御部92と、中継側制御部94A、94Bと、利用側制御部93a、93b、93c、93dとが、伝送線95、96を介して接続されることによって構成されている。熱源側制御部92は、熱源側ユニット2の構成機器を制御する。中継側制御部94A、94Bは、中継ユニット4A,4Bの構成機器を制御する。利用側制御部93a、93b、93c、93dは、利用側ユニット3a、3b、3c、3dの構成機器を制御する。熱源側ユニット2に設けられた熱源側制御部92と、中継ユニット4A,4Bに設けられた中継側制御部94A、94Bと、利用側ユニット3a、3b、3c、3dに設けられた利用側制御部93a、93b、93c、93dとは、互いに、伝送線95、96を介して制御信号等の情報のやりとりを行うことができる。
次に、空気調和装置1の基本動作について説明する。空気調和装置1の基本動作には、上記のように、冷房運転及び暖房運転がある。なお、以下に説明する空気調和装置1の基本動作は、空気調和装置1(熱源側ユニット2、利用側ユニット3a、3b、3c、3d及び中継ユニット4A,4B)の構成機器を制御する制御部19によって行われる。
冷房運転の際、例えば、利用側ユニット3a、3b、3c、3dの全てが冷房運転(利用側熱交換器52a、52b、52c、52dの全てが冷媒の蒸発器として機能し、かつ、熱源側熱交換器23が冷媒の放熱器として機能する運転)を行う際には、切換機構22が冷房運転状態(図1の切換機構22の実線で示された状態)に切り換えられて、圧縮機21、熱源側ファン24及び利用側ファン55a、55b、55c、55dが駆動される。また、中継ユニット4A,4Bの液中継遮断弁41A,41B及びガス中継遮断弁42A,42Bは全開状態にされる。
暖房運転の際、例えば、利用側ユニット3a、3b、3c、3dの全てが暖房運転を行う際には、切換機構22が暖房運転状態(図1の切換機構22の破線で示された状態)に切り換えられて、圧縮機21、熱源側ファン24及び利用側ファン55a、55b、55c、55dが駆動される。また、中継ユニット4A,4Bの液中継遮断弁41A,41B及びガス中継遮断弁42A,42Bは全開状態にされる。
次に、冷媒漏洩時の空気調和装置1の動作について、図2Bを参照して説明する。以下に説明する冷媒漏洩時の空気調和装置1の動作は、上記の基本動作と同様に、空気調和装置1の構成機器を制御する制御部19によって行われる。
(4−1)中継ユニットの配置の重要性
上述のように、例えば利用側ユニット3aの利用側冷媒回路13aから冷媒漏洩があった場合、対応する中継ユニット4Aの液中継遮断弁41A及びガス中継遮断弁42Aが閉まるため、利用側ユニット3aの設置空間へ漏れ出る冷媒量の最大値は、中継ユニット4Aの下流にある利用側ユニット3aの利用側冷媒回路13a、利用側ユニット3bの利用側冷媒回路13b、共通配管5ab,6ab、及び最下流配管5a,6a,5b,6bの内部に存在する冷媒の量の合計値になる。上記(1−1)で述べたように、ここでは、中継ユニット4Aよりも利用側ユニット3a,3b側にある液側冷媒連絡配管5及びガス側冷媒連絡配管6を、第1連絡配管群5ab,5a,5b,6ab,6a,6bと呼ぶ。
以上のように、特に複数の利用側ユニットに対して1つの共通の中継ユニットを対応させて配備する場合、冷媒遮断部として機能する中継ユニットの配置をどうするのかは、安全及びコストの両面で非常に重要である。しかしながら、従来は、様々な冷媒特性や法規制を熟知したベテランの設計者が、多くの時間を費やして冷媒遮断部の配置を案件毎に毎回計算している。
中継ユニット4Aの配置の決定手順については、上記(4−2)で触れているが、整理すると以下の各ステップを踏んでいると言える。
図1に示す冷媒回路10を有する空気調和装置1は、その利用側ユニット3a,3b,3c,3dが、図3Aに示す給湯室、役員室、第1,第2応接室の天井にそれぞれ設置される。そして、そのうち一番狭い部屋が給湯室であるとすれば、冷媒漏洩時の安全の観点から、利用側ユニット3a,3bに対応する冷媒遮断部として機能する中継ユニット4Aの配置が重要になる。
(6−1)変形例A
上記実施形態に係る空気調和装置1では、図4の表を使用して、第1連絡配管群5ab,5a,5b,6ab,6a,6bの配管長さの合計値の制約を、中継ユニット4Aの下流の第1利用側ユニット群81の2つの利用側ユニット3a,3bの容量の合計値(総容量)に基づいて決定して、中継ユニット4Aの配置が決められている。
上記実施形態に係る空気調和装置1では、図4の表を使用して、第1連絡配管群5ab,5a,5b,6ab,6a,6bの配管長さの合計値の制約を、中継ユニット4Aの下流の第1利用側ユニット群81の2つの利用側ユニット3a,3bの容量の合計値(総容量)に基づいて決定して、中継ユニット4Aの配置が決められている。
上記実施形態に係る空気調和装置1では、予め過去のデータを基にして、部屋の床面積や連絡配管の内径についても、中継ユニットの下流の第1利用側ユニット群の複数の利用側ユニットの容量の合計値(総容量)から推定する形で反映させた図4の表を使用している。しかし、上記の図4の表は一例であり、利用側ユニットの設置空間のうち床面積が一番狭い部屋の床面積が分かるものとして、床面積の範囲毎に表を用意してもよい。また、連絡配管のサイズに応じて複数の表を用意してもよい。これらの場合には、中継ユニットと利用側ユニットとの間の連絡配管群の配管長さの合計値の制約が緩くなることが期待でき、中継ユニット4Aの配置の自由度が更に上がる。
上記実施形態に係る空気調和装置1では、図4の表を使用して、第1連絡配管群5ab,5a,5b,6ab,6a,6bの配管長さの合計値の制約を、中継ユニット4Aの下流の第1利用側ユニット群81の2つの利用側ユニット3a,3bの容量の合計値(総容量)に基づいて決定して、中継ユニット4Aの配置が決められている。
上記実施形態に係る空気調和装置1では、液中継遮断弁41A,41B及びガス中継遮断弁42A,42Bを電動膨張弁としているが、開状態と閉状態とが切り換わる電磁弁を採用してもよい。
上記実施形態に係る空気調和装置1では、液側の構成とガス側の構成とがまとめられた中継ユニット4A,4Bを採用しているが、液側の構成とガス側の構成とを分けて別々に中継ユニットを構成してもよい。
上記実施形態に係る空気調和装置1では、冷媒回路10に、冷媒として、R32が充填されている。しかし、上記の中継ユニットの配置に関する技術は、燃焼性を有する他の冷媒が冷媒回路10に充填されている場合にも有効である。いわゆる微燃性を有する冷媒である、R32、R1234yf、R1234ze若しくはR744の単一冷媒または該冷媒を含む混合冷媒が充填されている場合にも、上記の中継ユニットの配置に関する技術は有効である。なお、上記R32はジフルオロメタン(HFC−32)であり、R1234yfは2,3,3,3−テトラフルオロ−1−プロペン(HFO−1234yf)であり、R1234zeは1,3,3,3−テトラフルオロ−1−プロペン(HFO−1234ze)であり、R744は二酸化炭素である。
上記実施形態に係る空気調和装置1の制御部19は、熱源側制御部92と、中継側制御部94A、94Bと、利用側制御部93a、93b、93c、93dとが、伝送線95、96を介して図2Aに示すように接続されることで構成されている。
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
3a,3b,3c,3d 利用側ユニット
4A 第1冷媒遮断部(冷媒遮断部)
5,6 連絡配管群
5ab,5a,5b 液側第1連絡配管群(第1連絡配管群)
6ab,6a,6b ガス側第1連絡配管群(第1連絡配管群)
12 第2冷媒回路
13a,13b,13c,13d 第1冷媒回路
41A 液側第1冷媒遮断弁
42A ガス側第1冷媒遮断弁
Claims (8)
- それぞれが、第1冷媒回路(13a,13b,13c,13d)を有する、複数の利用側ユニット(3a,3b,3c,3d)と、
第2冷媒回路(12)を有する、熱源側ユニット(2)と、
前記第1冷媒回路と前記第2冷媒回路とを接続する、連絡配管群(5,6)と、
前記第1冷媒回路と前記第2冷媒回路との間に配置され、前記連絡配管群を流れる冷媒の遮断を行う、冷媒遮断部(4A,4B)と、
を有し、
前記第1冷媒回路、前記第2冷媒回路、及び前記連絡配管群を流れる冷媒が、燃焼性の冷媒であり、
前記複数の利用側ユニットは、N(Nは2以上の整数)個の前記利用側ユニット(3a,3b)の群である第1利用側ユニット群(81)、を含み、
前記冷媒遮断部は、前記第1利用側ユニット群(81)の前記第1冷媒回路(13a,13b)と前記第2冷媒回路(12)との間の冷媒流れを遮断する第1冷媒遮断部(4A)、を含み、
前記連絡配管群は、前記第1利用側ユニット群の前記第1冷媒回路と前記第1冷媒遮断部との間を接続する第1連絡配管群(5ab,5a,5b,6ab,6a,6b)を含む、
冷媒サイクルシステム(1)における、前記第1連絡配管群の長さ及び/又は前記第1連絡配管群の内部容積を決める方法であって、
前記第1利用側ユニット群のN個の前記利用側ユニット(3a,3b)の能力に関する情報を取得する、第1ステップと、
前記第1ステップで取得した前記情報に基づいて、前記第1連絡配管群の長さ及び/又は前記第1連絡配管群の内部容積の許容最大値を求める、第2ステップと、
前記第2ステップで求めた前記許容最大値を下回るように、前記第1連絡配管群の長さ及び/又は前記第1連絡配管群の内部容積を決める、第3ステップと、
を備え、
前記第2ステップでは、前記利用側ユニットの能力に関する情報と、前記第1連絡配管群の長さ及び/又は前記第1連絡配管群の内部容積の許容最大値との対応関係を示す表を記憶し、前記第1ステップで取得した能力に関する前記情報を取得した後に、前記表を参照して、前記第1連絡配管群の長さ及び/又は前記第1連絡配管群の内部容積の許容最大値を求める、
方法。 - 前記第1冷媒回路、前記第2冷媒回路、及び前記連絡配管群を流れる冷媒は、
米国ANSI/ASHRAE34-2013規格に従い「2Lクラス」と判断される、微燃性の冷媒、
米国ANSI/ASHRAE34-2013規格に従い「2クラス」と判断される、弱燃性の冷媒、
あるいは
米国ANSI/ASHRAE34-2013規格に従い「3クラス」と判断される、強燃性の冷媒
である、
請求項1に記載の方法。 - 前記第1連絡配管群(5ab,5a,5b,6ab,6a,6b)は、ガス冷媒が流れるガス側第1連絡配管群(6ab,6a,6b)と、液冷媒が流れる液側第1連絡配管群(5ab,5a,5b)と、を有し、
前記第1冷媒遮断部(4A)は、前記ガス側第1連絡配管群の前記第2冷媒回路側の端部に配置されるガス側第1冷媒遮断弁(42A)と、前記液側第1連絡配管群の前記第2冷媒回路側の端部に配置される液側第1冷媒遮断弁(41A)と、を有する、
請求項1又は2に記載の方法。 - 前記第1利用側ユニット群のN個の前記利用側ユニットの能力に関する情報は、
前記第1利用側ユニット群の前記利用側ユニットの個数であるN、
前記第1利用側ユニット群の前記利用側ユニットそれぞれの容量の合計値である総容量、及び
前記第1利用側ユニット群の前記利用側ユニットそれぞれの容量の組合せパターン、
のうち、少なくとも1つを含む、
請求項1から3のいずれかに記載の方法。 - 前記第1連絡配管群の長さが、前記第1利用側ユニット群のN個の前記利用側ユニットの能力に関する情報と、前記第1連絡配管群の配管径とに基づいて決定されている、
請求項1から4のいずれかに記載の方法。 - 前記第2ステップでは、前記利用側ユニットの容量の合計値と前記第1連絡配管群の内部容積との関係が記憶された前記表を用いる、
請求項1から5のいずれかに記載の方法。 - 前記第2ステップでは、前記利用側ユニットの容量の組み合わせパターンと前記第1連絡配管群の内部容積との関係が記憶された前記表を用いる、
請求項1から6のいずれかに記載の方法。 - 前記第2ステップでは、前記許容最大値として前記第1連絡配管群の長さ及び/又は前記第1連絡配管群の内部容積の制約を求め、
前記第3ステップでは、前記第2ステップで求めた制約の範囲内で、前記第1連絡配管群の長さ及び/又は前記第1連絡配管群の内部容積を決める、
請求項1から7のいずれかに記載の方法。
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