WO2024252469A1 - Refrigeration cycle device - Google Patents
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- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B30/00—Heat pumps
- F25B30/06—Heat pumps characterised by the source of low potential heat
Definitions
- This disclosure relates to a refrigeration cycle device.
- This disclosure has been made to solve the problems described above, and aims to provide a refrigeration cycle device that suppresses the decline in energy-saving performance.
- the refrigeration cycle device includes a refrigerant circuit having a first heat medium circuit in which a first heat medium having heat derived from renewable energy circulates, a compressor for compressing the first refrigerant, a first heat exchanger for performing heat exchange between the first heat medium and the first refrigerant, and a refrigerant flow path through which the first refrigerant flows in a second heat exchanger for performing heat exchange between a second heat medium and the first refrigerant, and a second heat medium circuit that is a circuit independent of the first heat medium circuit and has a load-side heat exchanger for performing heat exchange between the second heat medium and a fluid to be heated or cooled, and a heat medium flow path through which the second heat medium flows in the second heat exchanger.
- the first heat medium circuit and the second heat medium circuit are independent. This prevents the first heat medium and the second heat medium from mixing and wasting heat derived from renewable energy. Therefore, the refrigeration cycle device disclosed herein can prevent a decrease in energy saving performance.
- FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram showing a refrigeration cycle device according to a first embodiment.
- FIG. 2 is a hardware configuration diagram showing a control device according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a hardware configuration diagram showing a control device according to the first embodiment.
- 1 is a functional block diagram showing a refrigeration cycle device according to a first embodiment.
- FIG. 4 is a refrigerant circuit diagram showing a refrigeration cycle device according to a modified example of the first embodiment.
- FIG. 6 is a refrigerant circuit diagram showing a refrigeration cycle device according to a second embodiment.
- FIG. 11 is a functional block diagram showing a refrigeration cycle device according to a second embodiment.
- 10 is a flowchart showing the operation of the control device according to the second embodiment.
- FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram showing a refrigeration cycle device according to a first embodiment.
- FIG. 2 is a hardware configuration diagram showing a control device according to the first embodiment.
- 1 is a functional block diagram showing
- FIG. 11 is a refrigerant circuit diagram showing a refrigeration cycle device according to a third embodiment.
- FIG. 11 is a functional block diagram showing a refrigeration cycle device according to a third embodiment.
- 13 is a flowchart showing the operation of the control device according to the third embodiment.
- FIG. 11 is a refrigerant circuit diagram showing a refrigeration cycle device according to a fourth embodiment.
- FIG. 13 is a functional block diagram showing a refrigeration cycle device according to a fourth embodiment.
- FIG. 11 is a refrigerant circuit diagram showing a refrigeration cycle device according to a fifth embodiment.
- FIG. 13 is a functional block diagram showing a refrigeration cycle device according to a fifth embodiment.
- FIG. 13 is a refrigerant circuit diagram showing the flows of the refrigerant and the heat medium during full cooling operation and full heating operation in a refrigeration cycle device according to embodiment 5.
- FIG. 13 is a refrigerant circuit diagram showing the flows of the refrigerant and the heat medium during simultaneous cooling and heating operation in the refrigeration cycle device according to the fifth embodiment.
- FIG. 13 is a refrigerant circuit diagram showing the flows of the refrigerant and the heat medium during simultaneous cooling and heating operation in the refrigeration cycle device according to the fifth embodiment.
- Fig. 1 is a refrigerant circuit diagram showing the flow of refrigerant during cooling operation of a refrigeration cycle apparatus 1 according to embodiment 1.
- the refrigeration cycle apparatus 1 of embodiment 1 is an air conditioner that performs indoor cooling and heating.
- the flow of refrigerant during cooling operation is indicated by a solid line
- the flow of refrigerant during heating operation is indicated by a dashed line.
- the refrigeration cycle apparatus 1 includes a heat source unit 2, an auxiliary heat source unit 4, and a load device 5.
- the refrigeration cycle device 1 is an air conditioner capable of performing at least cooling and heating operation as operating modes, but the refrigeration cycle device 1 may also be a refrigerator, freezer, or vending machine that cools stored items.
- the refrigeration cycle device 1 may also be a refrigeration device installed in a showcase or the like.
- the refrigeration cycle device 1 may also be a water heater that supplies hot water, or a chiller that supplies cold water.
- the heat source unit 2 is, for example, an outdoor unit installed outdoors.
- the heat source unit 2 is a device that supplies hot or cold heat to the load device 5.
- the heat source unit 2 has a compressor 21, a flow path switching device 22, a refrigerant heat exchanger 23, a heat source side blower 24, a first heat exchanger 25, a second heat exchanger 26, a main throttling device 27, a sub-throttling device 28, a first heat medium pump 29, a second heat medium pump 30, and a control device 100.
- the compressor 21, the flow path switching device 22, the refrigerant heat exchanger 23, the first heat exchanger 25, the second heat exchanger 26, the main throttling device 27, and the sub-throttling device 28 are connected by a refrigerant piping 701 to form a refrigerant circuit 81.
- the refrigerant circuit 81 in the first embodiment corresponds to the "refrigerant circuit" in this disclosure, and the refrigerant circulating through the refrigerant circuit 81 corresponds to the "first refrigerant" in this disclosure.
- the compressor 21 draws in low-pressure gas refrigerant, compresses it, and discharges it as high-pressure gas refrigerant.
- a reciprocating, rotary, scroll, or screw compressor 21 is used as the compressor 21 for example.
- the flow path switching device 22 switches between cooling operation, in which the refrigerant heat exchanger 23 functions as a condenser, and heating operation, in which the refrigerant heat exchanger 23 functions as an evaporator.
- the flow path switching device 22 is, for example, a four-way valve, and is controlled by the control device 100.
- the flow path switching device 22 is switched so that the refrigerant discharged from the compressor 21 flows into the refrigerant heat exchanger 23.
- the flow path switching device 22 is switched so that the refrigerant discharged from the compressor 21 flows into the second heat exchanger 26.
- the refrigerant heat exchanger 23 is, for example, a fin-tube type heat exchanger, and exchanges heat between the refrigerant flowing inside the circular or flat tubes and the outdoor air supplied by the heat source side blower 24.
- the refrigerant heat exchanger 23 functions as an evaporator during heating operation and as a condenser during cooling operation.
- the heat source side blower 24 is a device that sends outdoor air to the refrigerant heat exchanger 23.
- the heat source side blower 24 is disposed adjacent to the refrigerant heat exchanger 23. By sending outdoor air from the heat source side blower 24, the efficiency of heat exchange between the refrigerant and the outdoor air is improved.
- a propeller fan, a line flow fan (registered trademark), or a multi-blade centrifugal fan is used as the heat source side blower 24, a propeller fan, a line flow fan (registered trademark), or a multi-blade centrifugal fan is used.
- the first heat exchanger 25 is, for example, a plate-type heat exchanger, and exchanges heat between the refrigerant flowing through the refrigerant piping 701 and the first heat medium flowing through the first heat medium piping 801 described below.
- the first heat exchanger 25 is provided in the refrigerant piping 701 between the main throttling device 27 and the secondary throttling device 28.
- the first heat exchanger 25 has a refrigerant flow path 25a connected to the refrigerant piping 701 through which the refrigerant flows, and a heat medium flow path 25b connected to the first heat medium piping 801 through which the first heat medium flows.
- the first heat exchanger 25 functions as a condenser to condense the refrigerant during cooling operation, and as an evaporator to evaporate the refrigerant during heating operation.
- the second heat exchanger 26 is, for example, a plate-type heat exchanger, and exchanges heat between the refrigerant flowing through the refrigerant piping 701 and the second heat medium flowing through the second heat medium piping 802 described below.
- the second heat exchanger 26 is provided in the refrigerant piping 701 between the main throttle device 27 and the flow path switching device 22.
- the second heat exchanger 26 has a refrigerant flow path 26a connected to the refrigerant piping 701 through which the refrigerant flows, and a heat medium flow path 26b connected to the second heat medium piping 802 through which the second heat medium flows.
- the second heat exchanger 26 functions as an evaporator to evaporate the refrigerant during cooling operation, and as a condenser to condense the refrigerant during heating operation.
- the main throttle device 27 is an electronic expansion valve whose opening is adjustable.
- the main throttle device 27 is provided in the refrigerant piping 701 between the first heat exchanger 25 and the second heat exchanger 26.
- the main throttle device 27 reduces the pressure of the refrigerant flowing into the refrigerant heat exchanger 23 or the refrigerant flowing out of the refrigerant heat exchanger 23, causing it to expand.
- the opening of the main throttle device 27 is controlled by the control device 100.
- the secondary throttling device 28 is an electronic expansion valve whose opening degree can be adjusted.
- the secondary throttling device 28 is provided in the refrigerant piping 701 between the first heat exchanger 25 and the refrigerant heat exchanger 23.
- the secondary throttling device 28 reduces the pressure of the refrigerant flowing into the refrigerant heat exchanger 23 or the refrigerant flowing out from the refrigerant heat exchanger 23, causing it to expand.
- the opening degree of the secondary throttling device 28 is controlled by the control device 100.
- the first heat medium pump 29 is provided in the first heat medium pipe 801 and circulates the first heat medium.
- the first heat medium pump 29 is, for example, an inverter-type centrifugal pump whose capacity can be controlled.
- the second heat medium pump 30 is provided in the second heat medium pipe 802 and circulates the second heat medium.
- the second heat medium pump 30 is, for example, an inverter-type centrifugal pump whose capacity can be controlled.
- FIG. 2 is a hardware configuration diagram showing the control device 100 according to the first embodiment.
- the control device 100 is dedicated hardware configured with a processing circuit 101 such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or an FPGA (Field-Programmable Gate Array).
- FIG. 3 is a hardware configuration diagram showing the control device 100 according to the first embodiment.
- the control device 100 may be configured with a processor 102 such as a CPU and a memory 103 as shown in FIG. 3.
- FIG. 3 shows that the processor 102 and the memory 103 are connected to each other so as to be able to communicate with each other via a bus 104.
- the functions of the control device 100 are realized by the processor 102 reading and executing a program stored in the memory 103.
- the memory 103 may be a non-volatile or volatile semiconductor memory, or a removable recording medium. The functions of the control device 100 will be described later.
- control device 100 is provided in the heat source unit 2, but the control device 100 may be provided in the auxiliary heat source unit 4 or the load unit 5, or the heat source unit 2, the auxiliary heat source unit 4, and the load unit 5 may each be provided with a separate control device 100 and configured to communicate with each other. Also, the control device 100 may be provided in a location away from the heat source unit 2, the auxiliary heat source unit 4, and the load unit 5.
- the auxiliary heat source unit 4 is a device that supplies hot or cold heat to the heat source unit 2. As will be described in detail later, the auxiliary heat source unit 4 uses renewable energy as a heat source and performs an auxiliary function to the heat source unit 2.
- the auxiliary heat source unit 4 has a heat medium heat exchanger 41 and a third heat medium pump 42.
- the heat medium heat exchanger 41 is, for example, a plate-type heat exchanger, and performs heat exchange between the first heat medium and the third heat medium.
- the heat medium heat exchanger 41 has a first heat medium flow path 41a through which the first heat medium flows, and a third heat medium flow path 41b through which the third heat medium flows.
- the first heat medium pump 29 of the heat source unit 2, the heat medium flow path 25b of the first heat exchanger 25, and the first heat medium flow path 41a of the heat medium heat exchanger 41 are connected by a first heat medium pipe 801 through which the first heat medium flows, thereby forming a first heat medium circuit 91.
- a calcium chloride aqueous solution, a sodium chloride aqueous solution, a magnesium chloride aqueous solution, ethylene glycol-containing brine, antifreeze, or water is used as the first heat medium.
- the third heat medium flow path 41b of the heat medium heat exchanger 41 is connected to the tank 61 in which the third heat medium is stored by a third heat medium pipe 803.
- the third heat medium is supplied to the third heat medium flow path 41b from the tank 61 via the third heat medium pipe 803.
- the third heat medium pump 42 is provided in the third heat medium piping 803 and circulates the third heat medium.
- the third heat medium pump 42 is, for example, an inverter-type centrifugal pump whose capacity can be controlled.
- the tank 61, the third heat medium pump 42, and the third heat medium flow path 41b of the heat medium heat exchanger 41 are connected by the third heat medium piping 803 to form a third heat medium circuit 93.
- the temperature of the third heat medium circulating through the water circuit is stable throughout the year.
- the third heat medium has a lower temperature than the outdoor air during cooling operation and a higher temperature than the outdoor air during heating operation.
- the heat medium heat exchanger 41 exchanges heat between the first heat medium flowing through the first heat medium flow path 41a and the third heat medium flowing through the third heat medium flow path 41b, thereby cooling the first heat medium.
- the heat medium heat exchanger 41 exchanges heat between the first heat medium and the third heat medium, thereby heating the first heat medium.
- the third heat medium stored in the tank 61 is, for example, well water.
- Well water contains geothermal heat, which is a renewable energy contained in the earth.
- well water is a fluid that contains heat derived from geothermal heat
- the heat medium heat exchanger 41 uses the geothermal heat contained in the well water as a heat source.
- renewable energy refers to energy that is naturally replenished at a rate faster than it can be used.
- Solar heat may be used as the heat source used by the heat medium heat exchanger 41.
- the third heat medium warmed by a solar panel or the like is stored in the tank 61.
- a specific third heat medium may be a calcium chloride solution, a sodium chloride solution, a magnesium chloride solution, a brine containing ethylene glycol, an antifreeze, or water.
- a heat exchanger that exchanges heat between the third heat medium such as a calcium chloride solution, a sodium chloride solution, a magnesium chloride solution, a brine containing ethylene glycol, an antifreeze, or water and the well water may be provided in the tank 61, and the heat-exchanged third heat medium may be circulated to the third heat medium circuit 93.
- a fluid having heat derived from renewable energy other than geothermal heat and solar heat may be used as the fluid flowing through the heat medium heat exchanger 41 described above.
- the load device 5 is, for example, an indoor unit installed indoors.
- the load device 5 receives cold or hot heat from the heat source device 2 via a refrigerant and performs air conditioning in the room.
- the load device 5 has a load-side heat exchanger 51 and a load-side blower 52.
- the load side heat exchanger 51 is, for example, a fin tube type heat exchanger, and exchanges heat between the second heat medium flowing inside the circular or flat tube and the indoor air supplied by the load side blower 52.
- the load side heat exchanger 51 cools the second heat medium to heat the indoor air during heating operation, and heats the second heat medium to cool the indoor air during cooling operation.
- the refrigeration cycle device 1 is, for example, a chiller
- the load side heat exchanger 51 may exchange heat between the second heat medium and water to supply cold water.
- the refrigeration cycle device 1 is, for example, a water heater
- the load side heat exchanger 51 may exchange heat between the second heat medium and water to supply hot water.
- the fluid that exchanges heat with the refrigerant corresponds to the "fluid" in this disclosure.
- the refrigeration cycle device 1 which is an air conditioner
- the air in the air-conditioned space in which the load device 5 is installed is the "cooling target” of this disclosure.
- the refrigeration cycle device 1, which is a chiller supplies cold water
- the water flowing through the load side heat exchanger 51 is the "cooling target” of this disclosure.
- the refrigeration cycle device 1, which is an air conditioner performs heating operation
- the air in the air-conditioned space in which the load device 5 is installed is the “heating target” of this disclosure.
- the refrigeration cycle device 1, which is a water heater supplies hot water
- the water flowing through the load side heat exchanger 51 is the "heating target” of this disclosure.
- the second heat medium pump 30 of the heat source unit 2, the heat medium flow path 26b of the second heat exchanger 26, and the load side heat exchanger 51 are connected by a second heat medium pipe 802 through which the second heat medium flows, thereby forming a second heat medium circuit 92.
- the second heat medium may be, for example, a calcium chloride solution, a sodium chloride solution, a magnesium chloride solution, brine containing ethylene glycol, antifreeze, or water.
- the second heat medium circuit 92 is independent of the first heat medium circuit 91, and the first heat medium flowing through the first heat medium circuit 91 does not flow into the second heat medium circuit 92. For this reason, the second heat medium circuit 92 is not directly thermally affected by the first heat medium circuit 91.
- the load side blower 52 is a device that sends indoor air to the load side heat exchanger 51.
- the load side blower 52 is disposed adjacent to the load side heat exchanger 51. By sending indoor air from the load side blower 52, the efficiency of heat exchange between the refrigerant and the indoor air is improved.
- a propeller fan, a line flow fan (registered trademark), or a multi-blade centrifugal fan is used as the load side blower 52. Note that, if the load side heat exchanger 51 exchanges heat between a fluid such as water and a refrigerant, a pump that circulates water or the like may be used instead of the load side blower 52.
- the refrigerant temperature sensor 301 is provided in the refrigerant piping 701 between the first heat exchanger 25 and the main throttling device 27.
- the refrigerant temperature sensor 301 is, for example, a thermistor, and measures the temperature of the refrigerant that flows into the first heat exchanger 25 during cooling operation.
- the indoor air temperature sensor 501 is provided in the load device 5.
- the indoor air temperature sensor 501 is, for example, a thermistor, and is a sensor that measures the temperature of the air in the room in which the load device 5 is provided.
- the refrigerant temperature sensor 301 and the indoor air temperature sensor 501 transmit the measurement results to the control device 100.
- the refrigeration cycle device 1 may be provided with a temperature sensor or pressure sensor other than the refrigerant temperature sensor 301 and the indoor air temperature sensor 501.
- the refrigeration cycle device 1 may be provided with a sensor that detects the temperature of the refrigerant flowing through the refrigerant heat exchanger 23, the temperature of the heat medium flowing through the load side heat exchanger 51, the temperature of the air blown out from the outlet of the load device 5, the temperature of the outdoor air, or the temperature of the well water.
- a refrigerant pressure sensor that measures the pressure of the refrigerant flowing out of the first heat exchanger 25 during cooling operation may be provided between the first heat exchanger 25 and the secondary throttling device 28.
- FIG. 4 is a functional block diagram showing the refrigeration cycle device 1 according to the first embodiment.
- the control device 100 is connected to the compressor 21, the flow path switching device 22, the heat source side blower 24, the main throttling device 27, the sub-throttling device 28, the first heat medium pump 29, the second heat medium pump 30, the third heat medium pump 42, and the load side blower 52 wirelessly or by wire so as to be able to communicate with them.
- the control device 100 controls the connection direction of the flow path switching device 22 to switch the operation mode.
- the control device 100 controls the rotation speed of the compressor 21, the rotation speed of the heat source side blower 24, the opening degree of the main throttling device 27, the rotation speed of the first heat medium pump 29, the rotation speed of the second heat medium pump 30, the rotation speed of the third heat medium pump 42, and the rotation speed of the load side blower 52 so that the temperature of the indoor air measured by the indoor air temperature sensor 501 becomes the temperature set by the user.
- the control device 100 fully opens the secondary throttling device 28 during heating operation.
- the control device 100 also adjusts the opening of the secondary throttling device 28 during cooling operation so that the first heat medium circulating through the first heat exchanger 25 does not freeze. Specifically, the lower the temperature of the refrigerant that flows into the first heat exchanger 25 measured by the refrigerant temperature sensor 301, the smaller the opening of the secondary throttling device 28.
- the control device 100 performs the cooling operation by switching the flow path switching device 22 so that the discharge side of the compressor 21 and the refrigerant heat exchanger 23 are connected. At this time, the refrigerant sucked into the compressor 21 is compressed and discharged in a high-temperature, high-pressure gas state.
- the high-temperature, high-pressure gas state refrigerant discharged from the compressor 21 passes through the flow path switching device 22 and flows into the refrigerant heat exchanger 23 acting as a condenser.
- the refrigerant that flows into the refrigerant heat exchanger 23 is heat exchanged with the outdoor air sent by the refrigerant heat exchanger 23 and condenses, becoming a high-temperature, high-pressure two-phase gas-liquid state.
- the high-temperature, high-pressure two-phase gas-liquid refrigerant passes through the secondary throttling device 28 and flows into the first heat exchanger 25 acting as a condenser.
- the refrigerant that flows into the first heat exchanger 25 is heat exchanged with the first heat medium and condenses, becoming a high-pressure liquid state.
- the high-pressure liquid refrigerant flows into the main throttle device 27, where it is decompressed and expanded to become a low-temperature, low-pressure, two-phase gas-liquid refrigerant.
- the two-phase gas-liquid refrigerant flows into the second heat exchanger 26, which acts as an evaporator.
- the refrigerant that flows into the second heat exchanger 26 exchanges heat with the second heat medium, causing the liquid phase to evaporate and become gaseous.
- the low-temperature, low-pressure gaseous refrigerant that flows out of the second heat exchanger 26 passes through the flow switching device 22 and flows back into the compressor 21, where it is compressed and discharged in a high-temperature, high-pressure gaseous state.
- the first heat medium circulated through the first heat medium circuit 91 by the first heat medium pump 29 exchanges heat with the third heat medium in the heat medium heat exchanger 41 and is cooled.
- the cooled first heat medium flows into the first heat exchanger 25.
- the first heat medium that flows into the first heat exchanger 25 exchanges heat with the high-temperature refrigerant and is heated. At this time, the refrigerant flowing through the first heat exchanger 25 is condensed.
- the second heat medium circulated through the second heat medium circuit 92 by the second heat medium pump 30 exchanges heat with the low-temperature refrigerant in the second heat exchanger 26 and is cooled. At this time, the refrigerant flowing through the second heat exchanger 26 is evaporated. The cooled second heat medium flows into the load side heat exchanger 51. The low-temperature second heat medium that has flowed into the load side heat exchanger 51 is heated by exchanging heat with the indoor air sent by the load side blower 52. At this time, the indoor air is cooled and cooling is performed in the room.
- the control device 100 performs the heating operation by switching the flow path switching device 22 so that the discharge side of the compressor 21 is connected to the second heat exchanger 26. At this time, the refrigerant sucked into the compressor 21 is compressed and discharged in a high-temperature, high-pressure gas state.
- the high-temperature, high-pressure gas state refrigerant discharged from the compressor 21 passes through the flow path switching device 22 and flows into the second heat exchanger 26, which acts as a condenser.
- the refrigerant that flows into the second heat exchanger 26 exchanges heat with the second heat medium, condenses, and becomes a low-temperature liquid state.
- the low-temperature, high-pressure liquid refrigerant is decompressed by the main throttling device 27 to become a low-temperature, low-pressure two-phase gas-liquid refrigerant.
- the low-temperature, low-pressure two-phase gas-liquid refrigerant flows into the first heat exchanger 25, which acts as an evaporator.
- the low-temperature, low-pressure two-phase gas-liquid refrigerant that flows into the first heat exchanger 25 is heat exchanged with the first heat medium to become a low-temperature, low-pressure two-phase gas-liquid state and a gas state.
- the low-temperature, low-pressure two-phase gas-liquid refrigerant and gas state that flows out of the first heat exchanger 25 passes through the secondary throttling device 28 and flows into the refrigerant heat exchanger 23, which acts as an evaporator.
- the low-temperature, low-pressure two-phase gas-liquid refrigerant and gas state that flows into the refrigerant heat exchanger 23 is heat exchanged with the outdoor air supplied by the refrigerant heat exchanger 23, causing the liquid phase portion to evaporate, becoming a low-pressure gas refrigerant.
- the low-pressure gas refrigerant that flows out of the refrigerant heat exchanger 23 passes through the flow switching device 22 and flows back into the compressor 21, where it is compressed and discharged in a high-temperature, high-pressure gas state.
- the first heat medium circulated through the first heat medium circuit 91 by the first heat medium pump 29 exchanges heat with the third heat medium in the heat medium heat exchanger 41, and is heated.
- the heated first heat medium flows into the first heat exchanger 25.
- the first heat medium that has flowed into the first heat exchanger 25 exchanges heat with a low-temperature refrigerant, and is cooled. At this time, part of the refrigerant flowing through the first heat exchanger 25 evaporates.
- the second heat medium circulated through the second heat medium circuit 92 by the second heat medium pump 30 exchanges heat with the high-temperature refrigerant in the second heat exchanger 26 and is heated. At this time, the refrigerant flowing through the second heat exchanger 26 is condensed. The heated second heat medium flows into the load side heat exchanger 51. The second heat medium that flows into the load side heat exchanger 51 is cooled by exchanging heat with the indoor air sent by the load side blower 52. At this time, the indoor air is warmed and heating is performed in the room.
- the first heat medium circuit 91 and the second heat medium circuit 92 are independent. This prevents the first heat medium and the second heat medium from mixing and wasting heat derived from renewable energy. Therefore, according to the refrigeration cycle device 1, it is possible to prevent a decrease in energy saving performance.
- the rotation speed of the first heat medium pump 29 can be controlled independently of the capacity of the tank 61.
- FIG. 5 is a refrigerant circuit diagram showing a refrigeration cycle apparatus 1A according to a modification of the first embodiment.
- the refrigeration cycle apparatus 1A does not have the auxiliary heat source unit 4 having the heat medium heat exchanger 41 and the third heat medium pump 42 described in the first embodiment.
- a heat medium such as well water circulates through the first heat medium piping 801 connected to the first heat exchanger 25.
- the well water corresponds to the first heat medium.
- the tank 61, the first heat medium pump 29, and the first heat exchanger 25 are connected by the first heat medium piping 801 to form a first heat medium circuit 91.
- the heat medium heat exchanger 41 is omitted, and the thermal energy of the well water or the like can be directly supplied to the refrigerant circuit 81, thereby improving the energy saving performance.
- FIG. 6 is a refrigerant circuit diagram showing a refrigeration cycle apparatus 1B according to embodiment 2.
- the refrigeration cycle apparatus 1B of embodiment 2 differs from the refrigeration cycle apparatus 1 of embodiment 1 in that it has a first bypass pipe 901 and a first bypass valve 31.
- the following mainly describes the differences from embodiment 1, and a description of the commonalities will be omitted.
- the heat source unit 2A has a first bypass pipe 901 and a first bypass valve 31.
- the first bypass pipe 901 is a pipe that connects the upstream side and downstream side of the refrigerant heat exchanger 23.
- the first bypass valve 31 is provided in the first bypass pipe 901 and is an electronic expansion valve whose opening is adjustable.
- the first bypass valve 31 adjusts the flow rate of the refrigerant flowing through the first bypass pipe 901 depending on its opening.
- the opening of the first bypass valve 31 is controlled by the control device 100.
- FIG. 7 is a functional block diagram showing a refrigeration cycle device 1B according to the second embodiment.
- the control device 100 is connected to the first bypass valve 31 by wire or wirelessly so as to be able to communicate with the first bypass valve 31, and controls the opening degree of the first bypass valve 31.
- the control device 100 opens the first bypass valve 31 when it is determined that the heat exchange capacity of the first heat exchanger 25 is balanced or sufficiently large with respect to the load. Specifically, when the heat exchange capacity of the first heat exchanger 25 is balanced or sufficiently large with respect to the load, the discharge pressure of the compressor 21 decreases, and the rotation speed of the heat source side blower 24 decreases correspondingly.
- the control device 100 opens the first bypass valve 31 when the rotation speed of the heat source side blower 24 is equal to or lower than a threshold value.
- the opening degree at this time may be fixed, or may be increased as the rotation speed of the heat source side blower 24 decreases.
- the control device 100 closes the first bypass valve 31 when the rotation speed of the heat source side blower 24 exceeds the threshold value.
- the control device 100 instead of the rotation speed of the heat source side blower 24, when the discharge pressure of the compressor 21 is equal to or lower than the threshold value, the control device 100 opens the first bypass valve 31.
- the first bypass valve 31 When the first bypass valve 31 is open during cooling operation, a portion of the refrigerant discharged from the compressor 21 and flowing toward the refrigerant heat exchanger 23 flows through the first bypass pipe 901. This allows the condensation temperature in the refrigerant heat exchanger 23 to be lowered. Also, when the first bypass valve 31 is open during heating operation, a portion of the refrigerant flowing out of the first heat exchanger 25 and flowing toward the refrigerant heat exchanger 23 flows through the first bypass pipe 901. This allows the evaporation temperature in the refrigerant heat exchanger 23 to be increased.
- FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the control device 100 according to the second embodiment.
- the control device 100 determines whether the rotation speed of the heat source side blower 24 is equal to or lower than a threshold value (step S1). If the rotation speed of the heat source side blower 24 is equal to or lower than the threshold value (step S1: YES), the control device 100 opens the first bypass valve 31 (step S2). If the rotation speed of the heat source side blower 24 exceeds the threshold value (step S1: NO), the control device 100 closes the first bypass valve 31 (step S3).
- the first heat medium circuit 91 and the second heat medium circuit 92 are independent, as in the first embodiment. This prevents the first heat medium and the second heat medium from mixing and wasting heat derived from renewable energy. Therefore, the refrigeration cycle device 1B can prevent a decrease in energy saving performance.
- the condensation temperature decreases during cooling operation and the evaporation temperature increases during heating operation. This allows the refrigeration cycle device 1B to improve its energy-saving performance.
- FIG. 9 is a refrigerant circuit diagram showing a refrigeration cycle apparatus 1C according to embodiment 3.
- the refrigeration cycle apparatus 1C of embodiment 3 differs from the refrigeration cycle apparatus 1 of embodiment 1 in that it has a second bypass pipe 902 and a second bypass valve 32.
- the following mainly describes the differences from embodiment 1, and a description of the commonalities will be omitted.
- the heat source unit 2B has a second bypass pipe 902 and a second bypass valve 32.
- the second bypass pipe 902 connects the upstream side of the main throttle device 27 and the downstream side of the second heat exchanger 26 in the refrigerant pipe 701 based on the refrigerant flow during cooling operation.
- the second bypass pipe 902 bypasses the refrigerant flowing toward the second heat exchanger 26 and the main throttle device 27.
- the second bypass valve 32 is provided in the second bypass pipe 902 and is an electronic expansion valve whose opening is adjustable.
- the second bypass valve 32 adjusts the flow rate of the refrigerant flowing through the second bypass pipe 902 depending on its opening. The opening of the second bypass valve 32 is controlled by the control device 100.
- FIG. 10 is a functional block diagram showing a refrigeration cycle apparatus 1C according to the third embodiment.
- the control device 100 is connected to the second bypass valve 32 so as to be able to communicate with it by wire or wirelessly, and controls the opening degree of the second bypass valve 32.
- the control device 100 opens the second bypass valve 32 during cooling operation.
- the control device 100 detects the degree of subcooling of the refrigerant at the outlet of the first heat exchanger 25 using a refrigerant temperature sensor 301 or the like, and controls the opening degree of the second bypass valve 32 so that the degree of subcooling of the refrigerant is within a target range.
- the target range of the degree of subcooling of the refrigerant is, for example, 3 to 15° C.
- the control device 100 increases the opening degree of the second bypass valve 32 when the detected degree of subcooling is greater than the target range, and decreases the opening degree of the second bypass valve 32 when the detected degree of subcooling is less than the target range.
- the second bypass valve 32 is open during cooling operation, a portion of the refrigerant flowing toward the second heat exchanger 26 acting as an evaporator flows into the second bypass pipe 902.
- the control device 100 closes the second bypass valve 32 during heating operation.
- FIG. 11 is a flowchart showing the operation of the control device 100 according to the third embodiment.
- the control device 100 determines whether the operation mode is cooling operation (step S4). If the operation mode is cooling operation (step S4: YES), the control device 100 opens the second bypass valve 32 (step S5). The control device 100 controls the opening degree of the second bypass valve 32 so that the degree of subcooling of the refrigerant falls within a target range. If the operation mode is heating operation (step S4: NO), the control device 100 closes the second bypass valve 32 (step S6).
- the first heat medium circuit 91 and the second heat medium circuit 92 are independent, as in the first embodiment. This prevents the first heat medium and the second heat medium from mixing and wasting heat derived from renewable energy. Therefore, the refrigeration cycle apparatus 1C can prevent a decrease in energy saving performance.
- the second bypass valve 32 provided in the second bypass pipe 902 is opened so that a part of the refrigerant flowing toward the second heat exchanger 26 acting as an evaporator bypasses the second heat exchanger 26. Therefore, the excess refrigerant generated due to the volume difference between the refrigerant heat exchanger 23 and the second heat exchanger 26 circulates through the refrigerant circuit 81 without passing through the second heat exchanger 26 functioning as an evaporator. Therefore, in cooling operation, the liquid phase ratio of the refrigerant from the downstream side of the first heat exchanger 25 to the compressor 21 is improved compared to the case where the second bypass pipe 902 is not provided. Therefore, the condensation temperature in the refrigerant heat exchanger 23 and the first heat exchanger 25 is lowered, and the energy saving performance is improved.
- FIG. 12 is a refrigerant circuit diagram showing a refrigeration cycle apparatus 1D according to embodiment 4. As shown in Fig. 12, the refrigeration cycle apparatus 1D of embodiment 4 has a relay unit 7, and the configuration of the heat source unit 2C is different from that of the refrigeration cycle apparatus 1 of embodiment 1. The following mainly describes the differences from embodiment 1, and a description of the commonalities is omitted.
- the heat source unit 2C does not have the first heat exchanger 25, the auxiliary throttling device 28, and the first heat medium pump 29 described in the first embodiment.
- the compressor 21, the flow path switching device 22, the refrigerant heat exchanger 23, the main throttling device 27, and the first heat exchanger 25 are connected to form a refrigerant circuit 81.
- the compressor 21 of the heat source unit 2C of the fourth embodiment corresponds to the "auxiliary compressor” of the present disclosure.
- the refrigerant heat exchanger 23 of the heat source unit 2C corresponds to the "auxiliary refrigerant heat exchanger” of the present disclosure.
- the first heat exchanger 25 of the heat source unit 2C corresponds to the "auxiliary heat medium refrigerant heat exchanger" of the present disclosure.
- the refrigerant circuit 81 corresponds to the "auxiliary refrigerant circuit" of the present disclosure, and the refrigerant circulating in the refrigerant circuit 81 corresponds to the "second refrigerant" of the present disclosure.
- the relay unit 7 is a device that relays the transfer of cold or hot heat between the heat source unit 2C and the auxiliary heat source unit 4 and the load device 5.
- the relay unit 7 has a compressor 71, a flow path switching device 72, a first heat exchanger 73, a second heat exchanger 74, a throttling device 75, and a first heat medium pump 29.
- the compressor 71, the flow path switching device 72, the first heat exchanger 73, the throttling device 75, and the second heat exchanger 74 are connected by refrigerant piping 702 to form a refrigerant circuit 81.
- the refrigerant circuit 82 of the fourth embodiment corresponds to the "refrigerant circuit" of this disclosure, and the refrigerant circulating through the refrigerant circuit 82 corresponds to the "first refrigerant" of this disclosure.
- the compressor 71 draws in low-pressure gas refrigerant, compresses it, and discharges it as high-pressure gas refrigerant.
- a reciprocating, rotary, scroll, or screw compressor 71 is used as the compressor 71.
- the flow path switching device 72 switches between cooling operation, in which the first heat exchanger 73 functions as a condenser and the second heat exchanger 74 functions as an evaporator, and heating operation, in which the first heat exchanger 73 functions as an evaporator and the second heat exchanger 74 functions as a condenser.
- the flow path switching device 72 is, for example, a four-way valve, and is controlled by the control device 100.
- the flow path switching device 72 is switched so that the refrigerant discharged from the compressor 71 flows into the first heat exchanger 73.
- the flow path switching device 72 is switched so that the refrigerant discharged from the compressor 71 flows into the second heat exchanger 74.
- the first heat exchanger 73 is, for example, a plate-type heat exchanger, and exchanges heat between the refrigerant flowing through the refrigerant piping 702 and the first heat medium flowing through the first heat medium piping 801.
- the first heat exchanger 73 is provided in the refrigerant piping 702 between the throttling device 75 and the flow path switching device 72.
- the first heat exchanger 73 has a refrigerant flow path 73a connected to the refrigerant piping 702 through which the refrigerant flows, and a first heat medium flow path 73b connected to the first heat medium piping 801 through which the first heat medium flows.
- the first heat exchanger 73 functions as a condenser to condense the refrigerant during cooling operation, and as an evaporator to evaporate the refrigerant during heating operation.
- the first heat medium pump 76 of the relay unit 7, the heat medium flow path 73b of the first heat exchanger 73, and the first heat medium flow path 41a of the heat medium heat exchanger 41 of the auxiliary heat source unit 4 are connected by a first heat medium pipe 801 through which the first heat medium flows, thereby forming a first heat medium circuit 91.
- the second heat exchanger 74 is, for example, a plate-type heat exchanger, and exchanges heat between the refrigerant flowing through the refrigerant piping 702 and the second heat medium flowing through the second heat medium piping 802.
- the second heat exchanger 74 is provided in the refrigerant piping 702 between the throttling device 75 and the flow path switching device 72.
- the second heat exchanger 74 has a refrigerant flow path 74a connected to the refrigerant piping 702 through which the refrigerant flows, and a second heat medium flow path 74b connected to the second heat medium piping 802 through which the second heat medium flows.
- the second heat exchanger 74 functions as an evaporator to evaporate the refrigerant during cooling operation, and as a condenser to condense the refrigerant during heating operation.
- the second heat medium pump 30 of the heat source unit 2C, the heat medium flow path 26b of the second heat exchanger 26, the heat medium flow path 74b of the second heat exchanger 74 of the relay unit 7, and the load side heat exchanger 51 of the load device 5 are connected by a second heat medium pipe 802 through which the second heat medium flows, thereby forming a second heat medium circuit 92.
- the second heat medium circuit 92 is independent of the first heat medium circuit 91, and the first heat medium flowing through the first heat medium circuit 91 does not flow into the second heat medium circuit 92. For this reason, the second heat medium circuit 92 is not directly thermally affected by the first heat medium circuit 91.
- the throttling device 75 is an electronic expansion valve whose opening is adjustable.
- the throttling device 75 is provided in the refrigerant piping 702 between the first heat exchanger 73 and the second heat exchanger 74.
- the throttling device 75 reduces the pressure of the refrigerant flowing into the first heat exchanger 73 or the refrigerant flowing out of the first heat exchanger 73, causing it to expand.
- the opening of the main throttling device 27 is controlled by the control device 100.
- the first heat medium pump 76 is provided in the first heat medium pipe 801 and circulates the first heat medium.
- the first heat medium pump 76 is, for example, an inverter-type centrifugal pump whose capacity can be controlled.
- the refrigeration cycle device 1 has a heat medium temperature sensor 401.
- the heat medium temperature sensor 401 is provided upstream of the heat medium heat exchanger 41 in the heat medium piping 601.
- the heat medium temperature sensor 401 is, for example, a thermistor, and measures the temperature of the heat medium flowing into the heat medium heat exchanger 41.
- the heat medium temperature sensor 401 transmits the measurement result to the control device 100.
- FIG 13 is a functional block diagram showing a refrigeration cycle apparatus 1D relating to embodiment 4.
- the control device 100 is connected to the compressor 21, the flow path switching device 22, the heat source side blower 24, the main throttling device 27, the second heat medium pump 30, the third heat medium pump 42, the load side blower 52, the compressor 71, the flow path switching device 72, the throttling device 75, and the first heat medium pump 76 so as to be able to communicate wirelessly or by wire.
- the control device 100 controls the connection directions of the flow path switching device 22 and the flow path switching device 72 to switch the operation mode.
- the control device 100 controls the rotation speed of the compressor 21, the rotation speed of the heat source side blower 24, the opening degree of the main throttling device 27, the rotation speed of the second heat medium pump 30, the rotation speed of the third heat medium pump 42, the rotation speed of the load side blower 52, the rotation speed of the compressor 71, the opening degree of the throttling device 75, and the rotation speed of the first heat medium pump 76 so that the indoor air temperature measured by the indoor air temperature sensor 501 becomes the temperature set by the user.
- the control device 100 operates the compressor 71 of the relay unit 7 in priority to the compressor 21 of the heat source unit 2C.
- the control device 100 stops the compressor 21 of the heat source unit 2C.
- the control device 100 stops the compressor 21 of the heat source unit 2C and drives only the compressor 71 of the relay unit 7.
- the control device 100 drives the compressor 21 of the heat source unit 2C and the compressor 71 of the relay unit 7.
- the control device 100 stops the compressor 21 of the heat source unit 2C and drives only the compressor 71 of the relay unit 7.
- the compressor 21 of the heat source unit 2C and the compressor 71 of the relay unit 7 are driven.
- the first threshold is set to a level at which the cold heat supplied to the refrigerant circuit 81 and the second heat medium circuit 92 of the relay unit 7 during cooling operation can process the indoor load.
- the second threshold is set to a level at which the hot heat supplied to the refrigerant circuit 81 and the second heat medium circuit 92 of the relay unit 7 during heating operation can process the indoor load.
- the control device 100 performs the cooling operation by switching the flow path switching device 22 so that the discharge side of the compressor 21 of the heat source unit 2C is connected to the refrigerant heat exchanger 23, and switching the flow path switching device 72 so that the discharge side of the compressor 71 of the relay unit 7 is connected to the first heat exchanger 73.
- the refrigerant sucked into the compressor 21 is compressed and discharged in a high-temperature, high-pressure gas state.
- the high-temperature, high-pressure gas state refrigerant discharged from the compressor 21 passes through the flow path switching device 22 and flows into the refrigerant heat exchanger 23 acting as a condenser.
- the refrigerant that flows into the refrigerant heat exchanger 23 exchanges heat with the outdoor air sent by the refrigerant heat exchanger 23, condenses, and becomes a high-temperature, high-pressure liquid state.
- the high-temperature, high-pressure liquid refrigerant flows into the main throttle device 27, where it is decompressed and expanded to become a low-temperature, low-pressure, two-phase gas-liquid refrigerant.
- the two-phase gas-liquid refrigerant flows into the second heat exchanger 26, which acts as an evaporator.
- the refrigerant that flows into the second heat exchanger 26 exchanges heat with the second heat medium, evaporating the liquid phase and becoming gaseous.
- the low-temperature, low-pressure gaseous refrigerant that flows out of the second heat exchanger 26 passes through the flow switching device 22 and flows back into the compressor 21, where it is compressed and discharged in a high-temperature, high-pressure gaseous state.
- the refrigerant sucked into the compressor 71 is compressed and discharged in a high-temperature, high-pressure gas state.
- the high-temperature, high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 71 passes through the flow switching device 72 and flows into the first heat exchanger 73, which acts as a condenser.
- the refrigerant that flows into the first heat exchanger 73 exchanges heat with the first heat medium, condenses, and becomes a high-temperature, high-pressure liquid state.
- the high-temperature, high-pressure liquid refrigerant flows into the throttling device 75, where it is decompressed and expanded to become a low-temperature, low-pressure two-phase gas-liquid refrigerant.
- the two-phase gas-liquid refrigerant flows into the second heat exchanger 74, which acts as an evaporator.
- the refrigerant that flows into the second heat exchanger 74 exchanges heat with the second heat medium, evaporating the liquid phase and becoming gaseous.
- the low-temperature, low-pressure gaseous refrigerant that flows out of the second heat exchanger 74 passes through the flow switching device 72 and flows back into the compressor 71, where it is compressed and discharged in a high-temperature, high-pressure gaseous state.
- the cooled first heat medium flows into the first heat exchanger 73.
- the first heat medium that flows into the first heat exchanger 73 exchanges heat with the high-temperature refrigerant and is heated. At this time, the refrigerant flowing through the first heat exchanger 73 is condensed.
- the second heat medium circulated through the second heat medium circuit 92 by the second heat medium pump 30 undergoes heat exchange with a low-temperature refrigerant in the second heat exchanger 74 of the relay unit 7, where it is cooled.
- the cooled second heat medium undergoes heat exchange with a low-temperature refrigerant in the second heat exchanger 26 of the heat source unit 2C, where it is further cooled.
- the second heat medium cooled in two stages flows into the load side heat exchanger 51.
- the low-temperature second heat medium that has flowed into the load side heat exchanger 51 is heated by heat exchange with the indoor air sent by the load side blower 52. At this time, the indoor air is cooled, and cooling is performed in the room.
- the control device 100 performs the heating operation by switching the flow path switching device 22 so that the discharge side of the compressor 21 of the heat source unit 2C is connected to the second heat exchanger 26, and by switching the flow path switching device 72 so that the discharge side of the compressor 71 of the relay unit 7 is connected to the second heat exchanger 74.
- the refrigerant circuit 81 of the heat source unit 2C the refrigerant sucked into the compressor 21 is compressed and discharged in a high-temperature, high-pressure gas state.
- the high-temperature, high-pressure gas state refrigerant discharged from the compressor 21 passes through the flow path switching device 22 and flows into the second heat exchanger 26 acting as a condenser.
- the refrigerant that flows into the second heat exchanger 26 exchanges heat with the second heat medium, condenses, and becomes a low-temperature, low-pressure liquid state.
- the low-temperature, low-pressure liquid refrigerant is decompressed by the main throttle device 27 to become a low-temperature, low-pressure two-phase gas-liquid refrigerant.
- the low-temperature, low-pressure two-phase gas-liquid refrigerant that flows out of the main throttle device 27 flows into the refrigerant heat exchanger 23, which acts as an evaporator.
- the low-temperature, low-pressure two-phase gas-liquid refrigerant that flows into the refrigerant heat exchanger 23 exchanges heat with the outdoor air supplied by the refrigerant heat exchanger 23, evaporating the liquid phase and becoming a low-pressure gas refrigerant.
- the low-pressure gas refrigerant that flows out of the refrigerant heat exchanger 23 passes through the flow switching device 22 and flows back into the compressor 21, where it is compressed and discharged in a high-temperature, high-pressure gas state.
- the refrigerant sucked into the compressor 71 is compressed and discharged in a high-temperature, high-pressure gas state.
- the high-temperature, high-pressure gas state refrigerant discharged from the compressor 71 passes through the flow path switching device 72 and flows into the second heat exchanger 74, which acts as a condenser.
- the refrigerant that flows into the second heat exchanger 74 exchanges heat with the second heat medium, condenses, and becomes a high-temperature, high-pressure liquid state.
- the high-temperature, high-pressure liquid refrigerant flows into the throttling device 75, where it is decompressed and expanded to become a low-temperature, low-pressure, two-phase gas-liquid refrigerant.
- the two-phase gas-liquid refrigerant flows into the first heat exchanger 73, which acts as an evaporator.
- the refrigerant that flows into the first heat exchanger 73 exchanges heat with the first heat medium, evaporating the liquid phase and becoming gaseous.
- the low-temperature, low-pressure gaseous refrigerant that flows out of the first heat exchanger 73 passes through the flow switching device 72 and flows back into the compressor 71, where it is compressed and discharged in a high-temperature, high-pressure gaseous state.
- the first heat medium circulated through the first heat medium circuit 91 by the first heat medium pump 76 exchanges heat with the third heat medium in the heat medium heat exchanger 41, and is heated.
- the heated first heat medium flows into the first heat exchanger 73.
- the first heat medium that flows into the first heat exchanger 73 exchanges heat with a low-temperature refrigerant, and is cooled. At this time, the refrigerant flowing through the first heat exchanger 73 is evaporated.
- the second heat medium circulated through the second heat medium circuit 92 by the second heat medium pump 30 is heated by heat exchange with a high-temperature refrigerant in the second heat exchanger 74 of the relay unit 7.
- the heated second heat medium is further heated by heat exchange with a high-temperature refrigerant in the second heat exchanger 26 of the heat source unit 2C.
- the second heat medium heated in two stages flows into the load side heat exchanger 51.
- the second heat medium that flows into the load side heat exchanger 51 is cooled by heat exchange with the indoor air sent by the load side blower 52. At this time, the indoor air is warmed, and heating is performed in the room.
- the first heat medium circuit 91 and the second heat medium circuit 92 are independent, as in embodiment 1. This prevents the first heat medium and the second heat medium from mixing and wasting heat derived from renewable energy. Therefore, according to the refrigeration cycle device 1D, it is possible to prevent a decrease in energy saving performance.
- the refrigeration cycle device 1D since the refrigeration cycle device 1D has the refrigerant circuit 81 and the refrigerant circuit 82, it is possible to lower the temperature of the cold heat supplied to the load device 5. Also, it is possible to raise the temperature of the hot heat supplied to the load device 5.
- the compressor 71 of the relay unit 7 that receives the supply of cold or hot heat from the auxiliary heat source unit 4 is suppressed to have a lower rotation speed than the compressor 21 of the heat source unit 2C. Therefore, by using the refrigerant circuit 82 of the relay unit 7 in preference to the refrigerant circuit 81 of the heat source unit 2C, it is possible to improve energy saving performance.
- Fig. 14 is a refrigerant circuit diagram showing a refrigeration cycle apparatus 1E according to embodiment 5.
- the refrigeration cycle apparatus 1E of embodiment 5 has a relay unit 7 and a plurality of load devices 5a and 5b, and is different from the refrigeration cycle apparatus 1E of embodiment 1 in that it performs simultaneous cooling and heating operation.
- simultaneous cooling and heating operation is an operating state in which one of the load devices 5a and 5b performs cooling operation and the other performs heating operation.
- simultaneous cooling and heating operation is an operating state in which one of the load devices 5a and 5b performs cooling operation and the other performs heating operation.
- the following mainly describes the differences from embodiment 1, and a description of the commonalities is omitted.
- the load devices 5a and 5b are, for example, indoor units installed in a room.
- the load devices 5a and 5b receive cold or hot heat from the heat source device 2 via a refrigerant and perform air conditioning in the room.
- the load device 5a has a load side heat exchanger 51a, a load side blower 52a, and an outdoor air temperature sensor 501a.
- the load device 5b has a load side heat exchanger 51b, a load side blower 52b, and an outdoor air temperature sensor 501b.
- the load devices 5a and 5b and the devices they have are all similar to the load device 5 described in the first embodiment. Therefore, a detailed description of the load devices 5a and 5b will be omitted. Note that when there is no need to distinguish between the load devices 5a and 5b and the devices they have, the suffixes "a" and "b" will be omitted in the description.
- the refrigeration cycle device 1E has a first outgoing pipe 804, a first return pipe 805, a second outgoing pipe 806, and a second return pipe 807.
- the first outgoing pipe 804 is a pipe whose one end is connected to the heat medium flow path 25b of the first heat exchanger 25 and whose other end branches into three directions and connects to the load side heat exchanger 51 and the heat medium heat exchanger 41.
- the heat medium flows from the first heat exchanger 25 to the load side heat exchanger 51 and the heat medium heat exchanger 41 in the first outgoing pipe 804.
- the first return pipe 805 is a pipe whose one end is connected to the load side heat exchanger 51 and the heat medium heat exchanger 41 and whose other end branches into three directions and connects to the heat medium flow path 25b of the first heat exchanger 25.
- the heat medium flows from the load side heat exchanger 51 and the heat medium heat exchanger 41 to the first heat exchanger 25 in the first return pipe 805.
- the second outgoing pipe 806 is a pipe having one end connected to the heat medium flow path 26b of the second heat exchanger 26 and the other end branching in three directions to connect to the respective branching parts of the first outgoing pipe 804 corresponding to the load side heat exchanger 51 and the heat medium heat exchanger 41.
- the heat medium flows from the second heat exchanger 26 to the load side heat exchanger 51 and the heat medium heat exchanger 41 in the second outgoing pipe 806.
- the second return pipe 807 is a pipe having one end branching in three directions to connect to the respective branching parts of the first return pipe 805 corresponding to the load side heat exchanger 51 and the heat medium heat exchanger 41, and the other end connected to the heat medium flow path 26b of the second heat exchanger 26.
- the heat medium flows from the load side heat exchanger 51 and the heat medium heat exchanger 41 to the second heat exchanger 26 in the second return pipe 807.
- the first heat medium pump 29 is provided in the first return pipe 805 and circulates the heat medium.
- the second heat medium pump 30 is provided in the second return pipe 807 and circulates the heat medium.
- the first heat exchanger 25, the first heat medium pump 29, the second heat medium pump 30, the second heat exchanger 26, the load side heat exchanger 51, and the heat medium heat exchanger 41 are connected by the first supply pipe 804, the first return pipe 805, the second supply pipe 806, and the second return pipe 807.
- the heat medium circulates through these.
- a calcium chloride solution, a sodium chloride solution, a magnesium chloride solution, a brine containing ethylene glycol, an antifreeze, or water is used as the heat medium.
- the first supply pipe 804 the first return pipe 805, the second supply pipe 806, and the second return pipe 807 with on-off valves (described later)
- a plurality of independent heat medium circuits are formed so that the heat medium does not flow between the load device 5 and the auxiliary heat source unit 4, which are in different temperature zones.
- the relay unit 7 is a device for distributing the heat medium to the load device 5 and the auxiliary heat source unit 4.
- the relay unit 7 has first on-off valves 201a to 201c, second on-off valves 202a to 202c, third on-off valves 203a to 203c, and fourth on-off valves 204a to 204c.
- on-off valves 200 When the on-off valves are not differentiated, they are referred to as on-off valves 200.
- the first on-off valve 201a is provided at a position upstream of the position where the other end of the second on-off pipe 806 is connected to the branch portion of the first on-off pipe 804 corresponding to the load side heat exchanger 51a.
- the first on-off valve 201a is a valve that can be selectively switched by the control device 100 between an open state that allows the flow of the heat medium from the first heat exchanger 25 toward the load side heat exchanger 51a, and a closed state that blocks the flow of the heat medium.
- the first on-off valve 201b is provided at a position upstream of the position where the other end of the second on-off pipe 806 is connected to the branch portion of the first on-off pipe 804 corresponding to the load side heat exchanger 51b.
- the first on-off valve 201b is a valve that can be selectively switched by the control device 100 between an open state that allows the flow of the heat medium from the first heat exchanger 25 toward the load side heat exchanger 51b, and a closed state that blocks the flow of the heat medium.
- the first on-off valve 201c is provided at a position upstream of the position where the other end of the second outgoing pipe 806 is connected to the branch portion of the first outgoing pipe 804 corresponding to the heat medium heat exchanger 41.
- the first on-off valve 201c is a valve that can be selectively switched by the control device 100 between an open state that allows the flow of the heat medium from the first heat exchanger 25 toward the heat medium heat exchanger 41, and a closed state that blocks the flow of the heat medium.
- the second on-off valve 202a is provided at a position downstream of the position where one end of the second return pipe 807 is connected to the branch portion of the first return pipe 805 corresponding to the load side heat exchanger 51a.
- the second on-off valve 202a is a valve that can be selectively switched by the control device 100 between an open state that allows the flow of the heat medium from the load side heat exchanger 51a toward the first heat exchanger 25, and a closed state that blocks the flow of the heat medium.
- the second on-off valve 202b is provided at a position downstream of the position where one end of the second return pipe 807 is connected to the branch portion of the first return pipe 805 corresponding to the load side heat exchanger 51.
- the second on-off valve 202b is a valve that can be selectively switched by the control device 100 between an open state that allows the flow of the heat medium from the load side heat exchanger 51b toward the first heat exchanger 25, and a closed state that blocks the flow of the heat medium.
- the second on-off valve 202c is provided at a position downstream of the position where one end of the second return pipe 807 is connected to the branch portion of the first return pipe 805 corresponding to the heat medium heat exchanger 41.
- the second on-off valve 202c is a valve that can be selectively switched by the control device 100 between an open state that allows the flow of the heat medium from the heat medium heat exchanger 41 toward the first heat exchanger 25, and a closed state that blocks the flow of the heat medium.
- the third on-off valve 203a is provided at a branch portion of the second outgoing pipe 806 that corresponds to the load side heat exchanger 51a.
- the third on-off valve 203a is a valve that can be selectively switched by the control device 100 between an open state that allows the flow of the heat medium from the second heat exchanger 26 toward the load side heat exchanger 51a, and a closed state that blocks the flow of the heat medium.
- the third on-off valve 203b is provided at a branch portion of the second outgoing pipe 806 that corresponds to the load side heat exchanger 51b.
- the third on-off valve 203b is a valve that can be selectively switched by the control device 100 between an open state that allows the flow of the heat medium from the second heat exchanger 26 toward the load side heat exchanger 51b, and a closed state that blocks the flow of the heat medium.
- the third on-off valve 203c is provided at a branch portion of the second outgoing pipe 806 that corresponds to the heat medium heat exchanger 41.
- the third on-off valve 203c is a valve that can be selectively switched by the control device 100 between an open state that allows the flow of the heat medium from the second heat exchanger 26 toward the heat medium heat exchanger 41, and a closed state that blocks the flow of the heat medium.
- the fourth on-off valve 204a is provided at a branch portion of the second return pipe 807 that corresponds to the load side heat exchanger 51a.
- the fourth on-off valve 204a is a valve that can be selectively switched by the control device 100 between an open state that allows the flow of the heat medium from the load side heat exchanger 51a toward the second heat exchanger 26, and a closed state that blocks the flow of the heat medium.
- the fourth on-off valve 204b is provided at a branch portion of the second return pipe 807 that corresponds to the load side heat exchanger 51b.
- the fourth on-off valve 204b is a valve that can be selectively switched by the control device 100 between an open state that allows the flow of the heat medium from the load side heat exchanger 51b toward the second heat exchanger 26, and a closed state that blocks the flow of the heat medium.
- the fourth on-off valve 204c is provided at a branch portion of the second return pipe 807 that corresponds to the heat medium heat exchanger 41.
- the fourth on-off valve 204c is a valve that can be selectively switched by the control device 100 between an open state that allows the flow of the heat medium from the heat medium heat exchanger 41 toward the second heat exchanger 26, and a closed state that blocks the flow of the heat medium.
- FIG. 15 is a functional block diagram showing the refrigeration cycle device 1E according to the first embodiment.
- the control device 100 is connected to the on-off valve 200 wirelessly or by wire so as to be able to communicate with it.
- the control of the flow path switching device 22 and the on-off valve 200 in each of the cases of full cooling operation in which all the load devices 5 perform cooling operation, full heating operation in which all the load devices 5 perform heating operation, and simultaneous cooling and heating operation will be described.
- the control device 100 switches the direction of the flow path switching device 22 to a direction in which the discharge side of the compressor 71 is connected to the refrigerant heat exchanger 23 during full cooling operation, and to a direction in which the discharge side of the compressor 71 is connected to the second heat exchanger 26 during full heating operation.
- the control device 100 closes the first on-off valves 201a and 201b and the second on-off valves 202a and 202b corresponding to the load devices 5a and 5b, and opens the third on-off valves 203a and 203b and the fourth on-off valves 204a and 204b. This blocks the flow of heat medium between the load side heat exchanger 51 and the first heat exchanger 25, and allows the flow of heat medium between the load side heat exchanger 51 and the second heat exchanger 26.
- control device 100 opens the first on-off valve 201c and the second on-off valve 202c corresponding to the auxiliary heat source unit 4, and closes the third on-off valve 203c and the fourth on-off valve 204c. This allows the flow of heat medium between the heat medium heat exchanger 41 and the first heat exchanger 25, and blocks the flow of heat medium between the load side heat exchanger 51 and the second heat exchanger 26.
- FIG. 16 is a refrigerant circuit diagram showing the flow of the refrigerant and the heat medium during full cooling operation and full heating operation in the refrigeration cycle device 1E according to the fifth embodiment.
- the pipes through which the heat medium passes are indicated by thick lines, and the pipes through which the heat medium does not pass are indicated by thin lines.
- a heat medium circuit 91A in which the heat medium circulates between the first heat exchanger 25 and the heat medium heat exchanger 41 is formed.
- a heat medium circuit 92A in which the heat medium circulates between the second heat exchanger 26, the load side heat exchanger 51a, and the load side heat exchanger 51b is formed.
- the former heat medium circuit 91A is a heat medium circuit in which the heat medium having heat derived from the renewable energy that has been heat exchanged by the heat medium heat exchanger 41 circulates. Therefore, the former heat medium circuit 91A corresponds to the "first heat medium circuit" of the present disclosure.
- the heat medium flowing through the heat medium circuit 91A is referred to as the first heat medium.
- the latter heat medium circuit 92A has a load-side heat exchanger 51a that exchanges heat between the second heat medium and a fluid, and a heat medium flow path 26b of the second heat exchanger 26, and the first heat medium flowing through the heat medium circuit 91A does not flow into the heat medium circuit 92A.
- the heat medium circuit 92A is an independent circuit that is not directly thermally affected by the heat medium circuit 91A. Therefore, the latter heat medium circuit 92A corresponds to the "second heat medium circuit" of this disclosure.
- the heat medium flowing through the heat medium circuit 92A is referred to as the second heat medium.
- the first heat exchanger 25 acts as a condenser that condenses the refrigerant
- the second heat exchanger 26 acts as an evaporator that evaporates the refrigerant.
- the first heat exchanger 25 acts as an evaporator that evaporates the first refrigerant
- the second heat exchanger 26 acts as a condenser that condenses the refrigerant.
- simultaneous cooling and heating operation will be described as an example in which the temperature of the third heat medium circulating in the water circuit of the heat medium heat exchanger 41 is lower than the temperature of the outdoor air, and the load device 5a performs cooling operation and the load device 5b performs heating operation.
- the control device 100 switches the flow path switching device 72 to the same direction as in full cooling operation, that is, the direction in which the discharge side of the compressor 71 and the refrigerant heat exchanger 23 are connected.
- the heat medium heat exchanger 41 exchanges heat between the heat medium flowing in the first heat medium flow path 41a and the third heat medium flowing in the third heat medium flow path 41b, and cools the first heat medium.
- the first heat exchanger 25 functions as a condenser that condenses the refrigerant with the low-temperature first heat medium cooled by the third heat medium flowing in the third heat medium flow path 41b.
- the second heat exchanger 26 acts as an evaporator that evaporates the refrigerant.
- the control device 100 also closes the first and second on-off valves 201a and 202a corresponding to the load device 5a, and opens the third and fourth on-off valves 203a and 204a. This blocks the flow of heat medium between the load side heat exchanger 51a and the first heat exchanger 25, and allows the flow of heat medium between the load side heat exchanger 51a and the second heat exchanger 26.
- the control device 100 also opens the first and second on-off valves 201b and 202b corresponding to the load device 5b, and closes the third and fourth on-off valves 203b and 204b.
- control device 100 opens the first on-off valve 201c and the second on-off valve 202c corresponding to the auxiliary heat source unit 4, and closes the third on-off valve 203c and the fourth on-off valve 204c. This allows the flow of heat medium between the heat medium heat exchanger 41 and the first heat exchanger 25, and blocks the flow of heat medium between the load side heat exchanger 51 and the second heat exchanger 26.
- FIG. 17 is a refrigerant circuit diagram showing the flow of the refrigerant and the heat medium during simultaneous cooling and heating operation in the refrigeration cycle device 1E according to the fifth embodiment.
- the pipes through which the heat medium passes are indicated by thick lines, and the pipes through which the heat medium does not pass are indicated by thin lines.
- a heat medium circuit 91B is formed in which the heat medium circulates between the first heat exchanger 25, the heat medium heat exchanger 41, and the load side heat exchanger 51b.
- a heat medium circuit 92B is formed in which the heat medium circulates between the second heat exchanger 26 and the load side heat exchanger 51a.
- the former heat medium circuit 91B is a heat medium circuit in which the heat medium having heat derived from the renewable energy that has been heat exchanged by the heat medium heat exchanger 41 circulates. Therefore, the former heat medium circuit 91B corresponds to the "first heat medium circuit" of the present disclosure.
- the heat medium flowing through the former heat medium circuit is referred to as the first heat medium.
- the latter heat medium circuit 92B has a load-side heat exchanger 51a that exchanges heat between the second heat medium and a fluid, and a heat medium flow path 26b of the second heat exchanger 26, and the first heat medium flowing through the heat medium circuit 91B does not flow into the heat medium circuit 92B.
- the heat medium circuit 92B is an independent circuit that is not directly thermally affected by the heat medium circuit 91B. Therefore, the heat medium circuit 92B corresponds to the "second heat medium circuit" of this disclosure. The heat medium flowing through the latter heat medium circuit is referred to as the second heat medium.
- the control of the on-off valve 200 is changed depending on whether the operating state of the refrigeration cycle device 1E is full cooling operation and full heating operation, or simultaneous cooling and heating operation.
- the combination of open and closed states of the on-off valve 200 determines which heat exchanger and piping constitute the heat medium circuit to function as the "first heat medium circuit" or the "second heat medium circuit".
- the second heat medium branches off and flows to each of the load devices 5 as shown in FIG. 15 during full cooling operation and full heating operation, and therefore the description will be omitted.
- the simultaneous cooling and heating operation will be described below using FIG. 17.
- the simultaneous cooling and heating operation will be described as an example in which the temperature of the third heat medium circulating in the water circuit of the heat medium heat exchanger 41 is lower than the temperature of the outdoor air, and the cooling operation is performed in the load device 5a and the heating operation is performed in the load device 5b.
- the control device 100 switches the flow path switching device 72 to the same direction as the full cooling operation, that is, the direction in which the discharge side of the compressor 71 and the refrigerant heat exchanger 23 are connected. At this time, the refrigerant sucked into the compressor 71 is compressed and discharged in a high-temperature, high-pressure gas state.
- the high-temperature, high-pressure gas state refrigerant discharged from the compressor 71 passes through the flow path switching device 72 and flows into the refrigerant heat exchanger 23, which acts as a condenser.
- the refrigerant that flows into the refrigerant heat exchanger 23 exchanges heat with the outdoor air sent by the refrigerant heat exchanger 23, condenses, and becomes a high-temperature, high-pressure two-phase gas-liquid state.
- the high-temperature, high-pressure two-phase gas-liquid refrigerant passes through the secondary throttling device 28 and flows into the first heat exchanger 25, which acts as a condenser.
- the refrigerant that flows into the first heat exchanger 25 exchanges heat with the first heat medium, condenses, and becomes a high-pressure liquid state.
- the high-pressure liquid refrigerant flows into the main throttle device 27, where it is decompressed and expanded to become a low-temperature, low-pressure, two-phase gas-liquid refrigerant.
- the two-phase gas-liquid refrigerant flows into the second heat exchanger 26, which acts as an evaporator.
- the refrigerant that flows into the second heat exchanger 26 exchanges heat with the second heat medium, evaporating the liquid phase and becoming gaseous.
- the low-temperature, low-pressure gaseous refrigerant that flows out of the second heat exchanger 26 passes through the flow switching device 72 and flows back into the compressor 71, where it is compressed and discharged in a high-temperature, high-pressure gaseous state.
- the first heat medium circulated through the heat medium circuit 91B by the first heat medium pump 29 is heated by heat exchange with the high-temperature refrigerant in the first heat exchanger 25. At this time, the refrigerant flowing through the first heat exchanger 25 is condensed. A part of the heated first heat medium is cooled by heat exchange with the third heat medium in the heat medium heat exchanger 41. The remaining part of the heated first heat medium flows into the load side heat exchanger 51b. The high-temperature first heat medium that flows into the load side heat exchanger 51b is cooled by heat exchange with the indoor air sent by the load side blower 52. At this time, the indoor air is warmed, and heating is performed in the room.
- the low-temperature first heat medium that has passed through the load side heat exchanger 51b is merged with the low-temperature first heat medium that has passed through the heat medium heat exchanger 41, and flows into the first heat exchanger 25 again.
- the first heat medium that has passed through the load side heat exchanger 51 and the first heat medium that has passed through the heat medium heat exchanger 41 are both low-temperature heat media, so the cold energy supplied from the third heat medium in the heat medium heat exchanger 41 is prevented from being wasted.
- the second heat medium circulated through the heat medium circuit 92B by the second heat medium pump 30 exchanges heat with the low-temperature refrigerant in the second heat exchanger 26 and is cooled. At this time, the refrigerant flowing through the second heat exchanger 26 is evaporated. The cooled second heat medium flows into the load side heat exchanger 51. The low-temperature second heat medium that has flowed into the load side heat exchanger 51 is heated by exchanging heat with the indoor air sent by the load side blower 52. At this time, the indoor air is cooled and cooling is performed in the room.
- the heat medium circuit 91B and the heat medium circuit 92B are independent. This prevents the first heat medium and the second heat medium from mixing and wasting heat derived from renewable energy. Therefore, according to the refrigeration cycle apparatus 1E, it is possible to prevent a decrease in energy saving performance. In particular, according to the example described in the fifth embodiment, it is possible to effectively utilize the cold heat of the third heat medium.
- FIG. 18 is a refrigerant circuit diagram showing the flow of the refrigerant and heat medium during simultaneous cooling and heating operation in the refrigeration cycle device 1E according to the fifth embodiment.
- the open/close state of the on-off valve 200 corresponding to the load devices 5a and 5b is reversed from the open/close state of the on-off valve 200 shown in FIG. 17.
- the flow path switching device 72 is switched to the same direction as in the full heating operation, that is, the direction in which the discharge side of the compressor 71 and the second heat exchanger 26 are connected as shown by the dashed line in FIG. 18.
- a heat medium circuit 91C is formed in which the heat medium circulates between the first heat exchanger 25, the heat medium heat exchanger 41, and the load side heat exchanger 51a.
- a heat medium circuit 92C is formed in which the heat medium circulates between the second heat exchanger 26 and the load side heat exchanger 51b.
- the heat medium circuit 91C corresponds to the "first heat medium circuit” of the present disclosure
- the heat medium circuit 92C corresponds to the "second heat medium circuit" of the present disclosure.
- the first heat exchanger 25 functions as an evaporator that evaporates the refrigerant using the high-temperature first heat medium heated by the third heat medium flowing through the third heat medium flow path 41b and the high-temperature first heat medium heated by passing through the load side heat exchanger 51a.
- the second heat exchanger 26 functions as a condenser that evaporates the refrigerant using the low-temperature second heat medium cooled by passing through the load side heat exchanger 51b. In this case, the heat of the third heat medium can be effectively utilized. Furthermore, when simply switching between cooling and heating operation in the load devices 5a and 5b, the open/closed state of the corresponding on-off valve 200 can be reversed.
- the second bypass piping 902 and the second bypass valve 32 described in the second embodiment may be applied to the refrigeration cycle device 1 described in the third embodiment.
- the heat medium heat exchanger 41 may be omitted, and well water or the like may be circulated directly through the first heat exchanger, as described in the modified example of the first embodiment.
- first heat medium pumps 29 and 76, the second heat medium pump 30, and the third heat medium pump 42 may be installed at any position as long as they can circulate the heat medium flowing through the heat medium pipes described in the embodiment.
- first heat medium pumps 29 and 76 may be installed outside the heat source unit and the relay unit.
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Abstract
Description
本開示は、冷凍サイクル装置に関するものである。 This disclosure relates to a refrigeration cycle device.
従来、空気調和機などの冷凍サイクル装置において、地中熱などの所謂再生可能エネルギーを利用することが提案されている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, it has been proposed to utilize so-called renewable energy sources such as geothermal energy in refrigeration cycle devices such as air conditioners (for example, Patent Document 1).
冷凍サイクル装置の分野では、近年では冷媒封入量を削減するように、世界的に規制が進められている。このため、特許文献1のような、未利用熱を利用する冷凍サイクル装置においても、熱源機の内部でのみ冷媒が循環し、熱源機の外部では水等の熱媒体を循環させる構成にして、冷媒封入量を削減しようとすることが考えられる。しかしながら、熱媒体を介して再生可能エネルギーに由来する熱を回収する場合、回路構成によっては、回収した熱が失われることがあり、再生可能エネルギーを利用することによる省エネルギー性能の向上という効果を十分に得られないことがあった。
In the field of refrigeration cycle devices, regulations have been implemented worldwide in recent years to reduce the amount of refrigerant charged. For this reason, even in refrigeration cycle devices that use unused heat, such as that in
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、省エネルギー性能の低下を抑制する冷凍サイクル装置を提供することを目的としている。 This disclosure has been made to solve the problems described above, and aims to provide a refrigeration cycle device that suppresses the decline in energy-saving performance.
本開示に係る冷凍サイクル装置は、再生可能エネルギーに由来した熱を有する第1熱媒体が循環する第1熱媒体回路と、第1冷媒を圧縮する圧縮機と、第1熱媒体と第1冷媒との間で熱交換を行う第1熱交換器と、第2熱媒体と第1冷媒との間で熱交換を行う第2熱交換器の第1冷媒が流れる冷媒流路と、を有する冷媒回路と、第1熱媒体回路と独立した回路であって、第2熱媒体と加熱対象又は冷却対象である流体との間で熱交換を行う負荷側熱交換器と、第2熱交換器の第2熱媒体が流れる熱媒体流路と、を有する第2熱媒体回路と、を備える。 The refrigeration cycle device according to the present disclosure includes a refrigerant circuit having a first heat medium circuit in which a first heat medium having heat derived from renewable energy circulates, a compressor for compressing the first refrigerant, a first heat exchanger for performing heat exchange between the first heat medium and the first refrigerant, and a refrigerant flow path through which the first refrigerant flows in a second heat exchanger for performing heat exchange between a second heat medium and the first refrigerant, and a second heat medium circuit that is a circuit independent of the first heat medium circuit and has a load-side heat exchanger for performing heat exchange between the second heat medium and a fluid to be heated or cooled, and a heat medium flow path through which the second heat medium flows in the second heat exchanger.
本開示の冷凍サイクル装置によれば、第1熱媒体回路と、第2熱媒体回路とが独立している。このため、第1熱媒体と第2熱媒体とが混ざり、再生可能エネルギーに由来する熱が無駄になってしまうことが抑制されている。したがって、本開示の冷凍サイクル装置によれば、省エネルギー性能の低下を抑制することができる。 In the refrigeration cycle device disclosed herein, the first heat medium circuit and the second heat medium circuit are independent. This prevents the first heat medium and the second heat medium from mixing and wasting heat derived from renewable energy. Therefore, the refrigeration cycle device disclosed herein can prevent a decrease in energy saving performance.
以下、図面に基づいて実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。また、明細書全文に示す構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。さらに、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。 Below, an embodiment will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same reference numerals are used to denote the same or equivalent parts, and this is the same throughout the entire specification. Furthermore, the forms of the components shown in the entire specification are merely examples and are not limited to these descriptions. Furthermore, the size relationships between the components in the drawings may differ from the actual ones.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置1の冷房運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。実施の形態1の冷凍サイクル装置1は、室内の冷房及び暖房を行う空気調和機である。図1では、冷房運転時の冷媒の流れを実線で示し、暖房運転時の冷媒の流れを破線で示している。冷凍サイクル装置1は、熱源機2、補助熱源機4、及び負荷装置5を備える。
Fig. 1 is a refrigerant circuit diagram showing the flow of refrigerant during cooling operation of a
以下では、冷凍サイクル装置1が少なくとも運転モードとして冷房運転及び暖房運転を実行可能な空気調和機である場合を例にして説明するが、冷凍サイクル装置1は、収納物を冷却する冷蔵庫、冷凍庫、又は自動販売機であってもよい。また、冷凍サイクル装置1は、ショーケース等に設けられる冷凍装置であってもよい。更に、冷凍サイクル装置1は、温水を供給する給湯器、又は冷水を供給するチラーであってもよい。
In the following, an example will be described in which the
熱源機2は、例えば室外に設けられた室外機である。熱源機2は、負荷装置5に温熱又は冷熱を供給する機器である。熱源機2は、圧縮機21、流路切替装置22、冷媒熱交換器23、熱源側送風機24、第1熱交換器25、第2熱交換器26、主絞り装置27、副絞り装置28、第1熱媒体ポンプ29、第2熱媒体ポンプ30、及び制御装置100を有している。圧縮機21、流路切替装置22、冷媒熱交換器23、第1熱交換器25、第2熱交換器26、主絞り装置27、及び副絞り装置28が、冷媒配管701によって接続されることで、冷媒回路81が形成されている。実施の形態1の冷媒回路81は本開示の「冷媒回路」に相当し、冷媒回路81を循環する冷媒は本開示の「第1冷媒」に相当する。
The
圧縮機21は、低圧のガス冷媒を吸入して圧縮し、高圧のガス冷媒として吐出する。圧縮機21としては、例えばレシプロ、ロータリー、スクロール又はスクリューなどの圧縮機21が用いられる。
The
流路切替装置22は、冷媒熱交換器23が凝縮器として機能する冷房運転と、冷媒熱交換器23が蒸発器として機能する暖房運転とを切り替える。流路切替装置22は、例えば四方弁であり、制御装置100によって制御される。流路切替装置22は、冷房運転時は圧縮機21から吐出される冷媒が冷媒熱交換器23に流入するよう切り替えられる。流路切替装置22は、暖房運転時は圧縮機21から吐出される冷媒が第2熱交換器26に流入するよう切り替えられる。
The flow
冷媒熱交換器23は、例えばフィンチューブ式の熱交換器であり、円管又は扁平管の内部を流通する冷媒と、熱源側送風機24により供給される室外空気との熱交換を行う。冷媒熱交換器23は、暖房運転において蒸発器として機能し、冷房運転時において凝縮器として機能する。
The
熱源側送風機24は、冷媒熱交換器23に室外空気を送る機器である。熱源側送風機24は、冷媒熱交換器23に隣接して配置される。熱源側送風機24から室外空気が送られることで、冷媒と室外空気との間の熱交換の効率が向上する。熱源側送風機24としては、プロペラファン、ラインフローファン(登録商標)、又は多翼遠心ファンが用いられる。
The heat
第1熱交換器25は、例えば、プレート式熱交換器等であって、冷媒配管701を流れる冷媒と、後述する第1熱媒体配管801を流れる第1熱媒体との間で熱交換を行わせるものである。第1熱交換器25は、冷媒配管701において、主絞り装置27と、副絞り装置28との間に設けられている。第1熱交換器25は、冷媒配管701に接続して冷媒が流れる冷媒流路25a、及び第1熱媒体配管801に接続して第1熱媒体が流れる熱媒体流路25bを有する。第1熱交換器25は、冷房運転時には凝縮器として機能して冷媒を凝縮させ、暖房運転時には蒸発器として機能して冷媒を蒸発させる。
The
第2熱交換器26は、例えば、プレート式熱交換器等であって、冷媒配管701を流れる冷媒と、後述する第2熱媒体配管802を流れる第2熱媒体との間で熱交換を行わせるものである。第2熱交換器26は、冷媒配管701において、主絞り装置27と、流路切替装置22との間に設けられている。第2熱交換器26は、冷媒配管701に接続して冷媒が流れる冷媒流路26a、及び第2熱媒体配管802に接続して第2熱媒体が流れる熱媒体流路26bを有する。第2熱交換器26は、冷房運転時には蒸発器として機能して冷媒を蒸発させ、暖房運転時には凝縮器として機能して冷媒を凝縮させる。
The
主絞り装置27は、開度が調整可能な電子膨張弁である。主絞り装置27は、冷媒配管701において、第1熱交換器25と、第2熱交換器26との間に設けられている。主絞り装置27は、冷媒熱交換器23に流入する冷媒又は冷媒熱交換器23から流出する冷媒を減圧して膨張させる。主絞り装置27の開度は、制御装置100により制御される。
The
副絞り装置28は、開度が調整可能な電子膨張弁である。副絞り装置28は、冷媒配管701において、第1熱交換器25と、冷媒熱交換器23との間に設けられている。副絞り装置28は、冷媒熱交換器23に流入する冷媒又は冷媒熱交換器23から流出する冷媒を減圧して膨張させる。副絞り装置28の開度は、制御装置100により制御される。
The
第1熱媒体ポンプ29は、第1熱媒体配管801に設けられ、第1熱媒体を循環させる。第1熱媒体ポンプ29は、例えば容量制御可能なインバータ式の遠心ポンプである。
The first
第2熱媒体ポンプ30は、第2熱媒体配管802に設けられ、第2熱媒体を循環させる。第2熱媒体ポンプ30は、例えば容量制御可能なインバータ式の遠心ポンプである。
The second
制御装置100は、冷凍サイクル装置1が有する各機器を制御する。図2は、実施の形態1に係る制御装置100を示すハードウェア構成図である。制御装置100は、図2に示すように、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、又はFPGA(Field-Programmable Gate Array)等の処理回路101で構成される専用のハードウェアである。また、図3は、実施の形態1に係る制御装置100を示すハードウェア構成図である。制御装置100の機能がソフトウェアで実行される場合、図3に示すように、制御装置100をCPU等のプロセッサ102及びメモリ103で構成するようにしてもよい。図3は、プロセッサ102及びメモリ103が互いにバス104を介して通信可能に接続されることを示している。制御装置100の機能は、プロセッサ102がメモリ103に記憶されたブログラムを読み出して実行することにより実現される。メモリ103としては、不揮発性若しくは揮発性の半導体メモリ等、又は着脱可能な記録媒体が用いられる。制御装置100の機能についての説明は、後述する。
The
なお、図1では、制御装置100が熱源機2に設けられているが、制御装置100は、補助熱源機4又は負荷装置5に設けられてもよいし、熱源機2、補助熱源機4、及び負荷装置5にそれぞれ個別の制御装置100を設け、互いに通信する構成としてもよい。また、熱源機2、補助熱源機4、及び負荷装置5から離れた場所に制御装置100が設けられてもよい。
In FIG. 1, the
補助熱源機4は、熱源機2に温熱又は冷熱を供給する機器である。詳細は後述するが、補助熱源機4は、熱源に再生可能エネルギーを利用し、熱源機2の補助的な機能を発揮する。補助熱源機4は、熱媒体熱交換器41、及び第3熱媒体ポンプ42を有している。
The auxiliary
熱媒体熱交換器41は、例えば、プレート式熱交換器等であって、第1熱媒体と第3熱媒体との間で熱交換を行わせるものである。熱媒体熱交換器41は、第1熱媒体が流れる第1熱媒体流路41a、及び第3熱媒体が流れる第3熱媒体流路41bを有する。熱源機2の第1熱媒体ポンプ29、第1熱交換器25の熱媒体流路25b、及び熱媒体熱交換器41の第1熱媒体流路41aが、内部を第1熱媒体が流れる第1熱媒体配管801によって接続されることで、第1熱媒体回路91が形成されている。第1熱媒体には、例えば、塩化カルシウム水溶液、塩化ナトリウム水溶液、塩化マグネシウム水溶液、エチレングリコールを含むブライン、不凍液、又は水等が用いられる。
The heat
熱媒体熱交換器41の第3熱媒体流路41bは、第3熱媒体が貯留されたタンク61と第3熱媒体配管803によって接続されている。第3熱媒体流路41bには、タンク61から第3熱媒体配管803を介して第3熱媒体が供給される。
The third heat
第3熱媒体ポンプ42は、第3熱媒体配管803に設けられ、第3熱媒体を循環させる。第3熱媒体ポンプ42は、例えば容量制御可能なインバータ式の遠心ポンプである。タンク61、第3熱媒体ポンプ42、及び熱媒体熱交換器41の第3熱媒体流路41bが第3熱媒体配管803によって接続されることで、第3熱媒体回路93が形成されている。
The third
水回路を循環する第3熱媒体の温度は、年間を通して安定していることが望ましい。特に、第3熱媒体は、冷房運転時には室外空気より温度が低く、暖房運転時には室外空気よりも温度が高いことが望ましい。熱媒体熱交換器41は、冷房運転時には第1熱媒体流路41aを流れる第1熱媒体と第3熱媒体流路41bを流れる第3熱媒体との間で熱交換を行い、第1熱媒体を冷却する。熱媒体熱交換器41は、暖房運転時には第1熱媒体と第3熱媒体との間で熱交換を行い、第1熱媒体を加熱する。
It is desirable that the temperature of the third heat medium circulating through the water circuit is stable throughout the year. In particular, it is desirable that the third heat medium has a lower temperature than the outdoor air during cooling operation and a higher temperature than the outdoor air during heating operation. During cooling operation, the heat
タンク61に貯留される第3熱媒体は、例えば井水である。井水には、地中が有する再生可能エネルギーである地中熱が含まれている。つまり、井水は地中熱に由来した熱を有する流体であって、熱媒体熱交換器41は、熱源として井水が有する地中熱を利用している。なお、再生可能エネルギーとは、利用する以上の速度で自然によって補充されるエネルギーを意味する。
The third heat medium stored in the
熱媒体熱交換器41が利用する熱源として太陽熱を利用してもよい。熱媒体熱交換器41の熱源として太陽熱を利用する場合は、太陽光パネル等を介して暖められた第3熱媒体をタンク61に貯留する。この場合の具体的な第3熱媒体としては、塩化カルシウム水溶液、塩化ナトリウム水溶液、塩化マグネシウム水溶液、エチレングリコールを含むブライン、不凍液、又は水等が用いられる。もっとも、熱媒体熱交換器41に井水を直接循環させずに、タンク61内に、塩化カルシウム水溶液、塩化ナトリウム水溶液、塩化マグネシウム水溶液、エチレングリコールを含むブライン、不凍液、又は水等の第3熱媒体と井水との間で熱交換を行う熱交換器を設けて、熱交換された第3熱媒体を第3熱媒体回路93に循環させるようにしてもよい。また、上述した、熱媒体熱交換器41を流通する流体として、地中熱及び太陽熱以外の再生可能エネルギーに由来した熱を有する流体を用いるようにしてもよい。
Solar heat may be used as the heat source used by the heat
負荷装置5は、例えば室内に設けられた室内機である。負荷装置5は、熱源機2から冷媒を介して冷熱又は温熱の供給を受け、室内の空調を行うものである。負荷装置5は、負荷側熱交換器51、及び負荷側送風機52を有している。
The
負荷側熱交換器51は、例えばフィンチューブ式の熱交換器であり、円管又は扁平管の内部を流通する第2熱媒体と、負荷側送風機52により供給される室内空気との熱交換を行う。負荷側熱交換器51は、暖房運転において第2熱媒体を冷却して室内空気を加熱し、冷房運転時において第2熱媒体を加熱して室内空気を冷却する。なお、冷凍サイクル装置1が例えばチラーである場合には、負荷側熱交換器51は、第2熱媒体と水との間で熱交換を行って、冷水を供給するものであってもよい。また、冷凍サイクル装置1が例えば給湯器である場合には、負荷側熱交換器51は、第2熱媒体と水との間で熱交換を行って、温水を供給するものであってもよい。負荷側熱交換器51において、冷媒と熱交換が行われる流体が本開示の「流体」に相当する。
The load
空気調和機である冷凍サイクル装置1が冷房運転を行う場合、負荷装置5が設けられた空調対象空間の空気が本開示の「冷却対象」である。また、チラーである冷凍サイクル装置1が冷水を供給する場合、負荷側熱交換器51を流れる水が本開示の「冷却対象」である。同様に、空気調和機である冷凍サイクル装置1が暖房運転を行う場合、負荷装置5が設けられた空調対象空間の空気が本開示の「加熱対象」である。また、給湯器である冷凍サイクル装置1が温水を供給する場合、負荷側熱交換器51を流れる水が本開示の「加熱対象」である。
When the
熱源機2の第2熱媒体ポンプ30、第2熱交換器26の熱媒体流路26b、及び負荷側熱交換器51が、内部を第2熱媒体が流れる第2熱媒体配管802によって接続されることで、第2熱媒体回路92が形成されている。第2熱媒体は、例えば、塩化カルシウム水溶液、塩化ナトリウム水溶液、塩化マグネシウム水溶液、エチレングリコールを含むブライン、不凍液、又は水等が用いられる。第2熱媒体回路92は、第1熱媒体回路91と独立しており、第2熱媒体回路92には第1熱媒体回路91を流れる第1熱媒体が流入しない。このため、第2熱媒体回路92は、第1熱媒体回路91から直接の熱的な影響を受けない。
The second
負荷側送風機52は、負荷側熱交換器51に室内空気を送る機器である。負荷側送風機52は、負荷側熱交換器51に隣接して配置される。負荷側送風機52から室内空気が送られることで、冷媒と室内空気との間の熱交換の効率が向上する。負荷側送風機52としては、プロペラファン、ラインフローファン(登録商標)、又は多翼遠心ファンが用いられる。なお、負荷側熱交換器51が水等の流体と冷媒とを熱交換するものである場合、負荷側送風機52に代わって、水等を循環させるポンプを用いるようにしてもよい。
The
冷媒温度センサ301は、冷媒配管701において、第1熱交換器25と、主絞り装置27との間に設けられている。冷媒温度センサ301は、例えばサーミスタであって、冷房運転時に第1熱交換器25を流入した冷媒の温度を計測する。室内空気温度センサ501は、負荷装置5に設けられている。室内空気温度センサ501は、例えばサーミスタであって、負荷装置5が設けられた室内の空気の温度を計測するセンサである。冷媒温度センサ301及び室内空気温度センサ501は、計測結果を制御装置100に送信する。
The
なお、冷凍サイクル装置1は、冷媒温度センサ301、及び室内空気温度センサ501、以外の温度センサ又は圧力センサを備えていてもよい。例えば、冷凍サイクル装置1は、冷媒熱交換器23を流れる冷媒の温度、負荷側熱交換器51を流れる熱媒体の温度、負荷装置5の吹出口から吹き出される空気の温度、室外空気の温度、又は井水の温度の何れかを検出するセンサを備えてもよい。また、冷媒温度センサ301に代わって、冷房運転時に第1熱交換器25を流出した冷媒の圧力を計測する冷媒圧力センサを第1熱交換器25と副絞り装置28との間に設けるようにしてもよい。
The
図4は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置1を示す機能ブロック図である。図4に示すように、制御装置100は、圧縮機21、流路切替装置22、熱源側送風機24、主絞り装置27、副絞り装置28、第1熱媒体ポンプ29、第2熱媒体ポンプ30、第3熱媒体ポンプ42、及び負荷側送風機52と無線又は有線によって通信可能に接続されている。制御装置100は、流路切替装置22の接続向きを制御して、運転モードの切り替えを行う。制御装置100は、室内空気温度センサ501が計測した室内空気の温度がユーザによって設定された温度になるように、圧縮機21の回転数、熱源側送風機24の回転数、主絞り装置27の開度、第1熱媒体ポンプ29の回転数、第2熱媒体ポンプ30の回転数、第3熱媒体ポンプ42の回転数、及び負荷側送風機52の回転数を制御する。
FIG. 4 is a functional block diagram showing the
制御装置100は、暖房運転時には副絞り装置28の開度を全開にする。また制御装置100は、冷房運転時には第1熱交換器25に流通する第1熱媒体が凍結しないように副絞り装置28の開度を調整する。具体的に、制御装置100は、冷媒温度センサ301が計測した第1熱交換器25を流入した冷媒の温度が低いほど、副絞り装置28の開度を小さくする。
The
冷凍サイクル装置1の動作及び冷媒の流れについて説明する。まずは、冷房運転について説明する。制御装置100は、圧縮機21の吐出側と冷媒熱交換器23とが接続されるように流路切替装置22を切り替えることで、冷房運転を行う。このとき、圧縮機21に吸入された冷媒は、圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。圧縮機21から吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置22を通過して、凝縮器として作用する冷媒熱交換器23に流入する。冷媒熱交換器23に流入した冷媒は、冷媒熱交換器23によって送られる室外空気と熱交換されて凝縮し、高温且つ高圧の気液二相状態になる。高温且つ高圧の気液二相状態の冷媒は、副絞り装置28を通過して、凝縮器として作用する第1熱交換器25に流入する。第1熱交換器25に流入した冷媒は、第1熱媒体と熱交換されて凝縮し、高圧の液状態になる。
The operation of the
高圧の液状態の冷媒は、主絞り装置27に流入し、減圧及び膨張されて、低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する第2熱交換器26に流入する。第2熱交換器26に流入した冷媒は、第2熱媒体と熱交換されて液相部分が蒸発し、ガス状態になる。第2熱交換器26から流出した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置22を通過して、再び圧縮機21に流入し、圧縮されて、高温且つ高圧のガス状態で吐出される。
The high-pressure liquid refrigerant flows into the
また、第1熱媒体ポンプ29によって第1熱媒体回路91を循環する第1熱媒体は、熱媒体熱交換器41において第3熱媒体との間で熱交換を行って、冷却される。冷却された第1熱媒体は、第1熱交換器25に流入する。第1熱交換器25に流入した第1熱媒体は、高温の冷媒との間で熱交換を行って、加熱される。この際に、第1熱交換器25を流れる冷媒を凝縮させる。
The first heat medium circulated through the first
さらに、第2熱媒体ポンプ30によって第2熱媒体回路92を循環する第2熱媒体は、第2熱交換器26において低温の冷媒との間で熱交換を行って、冷却される。この際に、第2熱交換器26を流れる冷媒を蒸発させる。冷却された第2熱媒体は、負荷側熱交換器51に流入する。負荷側熱交換器51に流入した低温の第2熱媒体は、負荷側送風機52によって送られた室内空気との間で熱交換を行って、加熱される。この際に、室内空気が冷やされて、室内における冷房が実施される。
Furthermore, the second heat medium circulated through the second
次に、暖房運転について説明する。制御装置100は、圧縮機21の吐出側と第2熱交換器26とが接続されるように流路切替装置22を切り替えることで、暖房運転を行う。このとき、圧縮機21に吸入された冷媒は、圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。圧縮機21から吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置22を通過して、凝縮器として作用する第2熱交換器26に流入する。第2熱交換器26に流入した冷媒は、第2熱媒体と熱交換されて凝縮し、低温の液状態になる。
Next, the heating operation will be described. The
低温且つ高圧の液状態の冷媒は、主絞り装置27で減圧されて、低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する第1熱交換器25に流入する。第1熱交換器25に流入した低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒は、第1熱媒体と熱交換されて、低温且つ低圧の気液二相状態及びガス状態となる。第1熱交換器25を流出した低温且つ低圧の気液二相状態及びガス状態の冷媒は、副絞り装置28を通過して、蒸発器として作用する冷媒熱交換器23に流入する。冷媒熱交換器23に流入した低温且つ低圧の気液二相状態及びガス状態の冷媒は、冷媒熱交換器23によって供給される室外空気と熱交換されて液相部分が蒸発し、低圧のガス冷媒になる。冷媒熱交換器23から流出した低圧のガス冷媒は、流路切替装置22を通過して、再び圧縮機21に流入し、圧縮されて、高温且つ高圧のガス状態で吐出される。
The low-temperature, high-pressure liquid refrigerant is decompressed by the
また、第1熱媒体ポンプ29によって第1熱媒体回路91を循環する第1熱媒体は、熱媒体熱交換器41において第3熱媒体との間で熱交換を行って、加熱される。加熱された第1熱媒体は、第1熱交換器25に流入する。第1熱交換器25に流入した第1熱媒体は、低温の冷媒との間で熱交換を行って、冷却される。この際に、第1熱交換器25を流れる冷媒の一部を蒸発させる。
The first heat medium circulated through the first
さらに、第2熱媒体ポンプ30によって第2熱媒体回路92を循環する第2熱媒体は、第2熱交換器26において高温の冷媒との間で熱交換を行って、加熱される。この際に、第2熱交換器26を流れる冷媒を凝縮させる。加熱された第2熱媒体は、負荷側熱交換器51に流入する。負荷側熱交換器51に流入した第2熱媒体は、負荷側送風機52によって送られた室内空気との間で熱交換を行って、冷却される。この際に、室内空気が暖められて、室内における暖房が実施される。
Furthermore, the second heat medium circulated through the second
以上のように、実施の形態1の冷凍サイクル装置1によれば、第1熱媒体回路91と、第2熱媒体回路92とが独立している。このため、第1熱媒体と第2熱媒体とが混ざり、再生可能エネルギーに由来する熱が無駄になってしまうことが抑制されている。したがって、冷凍サイクル装置1によれば、省エネルギー性能の低下を抑制することができる。
As described above, according to the
また、第1熱媒体に井水等から再生可能エネルギーに由来した熱を供給する熱媒体熱交換器41を有することで、第1熱媒体ポンプ29の回転数をタンク61の容量に依存せずに制御することができる。
In addition, by having a heat
(実施の形態1の変形例)
図5は、実施の形態1の変形例に係る冷凍サイクル装置1Aを示す冷媒回路図である。図5に示すように、冷凍サイクル装置1Aは、実施の形態1で説明した、熱媒体熱交換器41及び第3熱媒体ポンプ42を有する補助熱源機4を有していない。実施の形態1の変形例では、第1熱交換器25に接続する第1熱媒体配管801を井水等の熱媒体が循環する。実施の形態1の変形例では、井水が第1熱媒体に相当する。実施の形態1の変形例では、タンク61、第1熱媒体ポンプ29、及び第1熱交換器25が第1熱媒体配管801によって接続されることで、第1熱媒体回路91が形成されている。実施の形態1の変形例では、熱媒体熱交換器41を省略して、井水等が有する熱エネルギーを冷媒回路81に直接供給することができるため、省エネルギー性能を向上させることができる。
(Modification of the first embodiment)
FIG. 5 is a refrigerant circuit diagram showing a
実施の形態2.
図6は、実施の形態2に係る冷凍サイクル装置1Bを示す冷媒回路図である。図6に示すように、実施の形態2の冷凍サイクル装置1Bは、第1バイパス配管901及び第1バイパス弁31を有している点で、実施の形態1の冷凍サイクル装置1と相違する。以下では、実施の形態1との相違点について中心に説明し、共通点についての説明は省略する。
Fig. 6 is a refrigerant circuit diagram showing a
熱源機2Aは、第1バイパス配管901及び第1バイパス弁31を有している。第1バイパス配管901は、冷媒熱交換器23の上流側と下流側とを接続する配管である。第1バイパス弁31は、第1バイパス配管901に設けられ、開度が調整可能な電子膨張弁である。第1バイパス弁31は、開度に応じて第1バイパス配管901を流れる冷媒の流量を調整する。第1バイパス弁31の開度は、制御装置100により制御される。
The
図7は、実施の形態2に係る冷凍サイクル装置1Bを示す機能ブロック図である。図7に示すように、制御装置100は、第1バイパス弁31と有線又は無線によって通信可能に接続され、第1バイパス弁31の開度を制御する。制御装置100は、負荷に対して、第1熱交換器25での熱交換能力が釣り合っている、あるいは十分に大きいと判断できる場合、第1バイパス弁31を開放する。具体的に、負荷に対して、第1熱交換器25での熱交換能力が釣り合っている、あるいは十分に大きい場合、圧縮機21の吐出圧力が低下し、これに対応して熱源側送風機24の回転数が低下する。このため、制御装置100は、熱源側送風機24の回転数が閾値以下である場合、第1バイパス弁31を開放する。このときの開度は、固定されていてもよいし、熱源側送風機24の回転数が小さいほど、大きくなるようにしてもよい。また、制御装置100は、熱源側送風機24の回転数が閾値超である場合、第1バイパス弁31を閉止する。なお、熱源側送風機24の回転数に代わって、圧縮機21の吐出圧力が閾値以下である場合、第1バイパス弁31を開放する。
FIG. 7 is a functional block diagram showing a
冷房運転時において第1バイパス弁31が開放されている場合、圧縮機21から吐出されて冷媒熱交換器23に向かって流れる冷媒の一部が第1バイパス配管901を流れる。このため、冷媒熱交換器23における凝縮温度を低下させることができる。また、暖房運転時において第1バイパス弁31が開放されている場合、第1熱交換器25から流出して冷媒熱交換器23に向かって流れる冷媒の一部が第1バイパス配管901を流れる。このため、冷媒熱交換器23における蒸発温度を上昇させることができる。
When the
ここで、図8を用いて、冷媒熱交換器23の回転数の制御方法について説明する。図8は、実施の形態2に係る制御装置100の動作を示すフローチャートである。まず、制御装置100は、熱源側送風機24の回転数が閾値以下であるか否かを判定する(ステップS1)。熱源側送風機24の回転数が閾値以下である場合(ステップS1:YES)、制御装置100は、第1バイパス弁31を開放する(ステップS2)。熱源側送風機24の回転数が閾値超である場合(ステップS1:NO)、制御装置100は、第1バイパス弁31を閉止する(ステップS3)。
Here, a method for controlling the rotation speed of the
実施の形態2の冷凍サイクル装置1Bによれば、実施の形態1と同様に、第1熱媒体回路91と、第2熱媒体回路92とが独立している。このため、第1熱媒体と第2熱媒体とが混ざり、再生可能エネルギーに由来する熱が無駄になってしまうことが抑制されている。したがって、冷凍サイクル装置1Bによれば、省エネルギー性能の低下を抑制することができる。
In the
また、第1バイパス弁31を開放した場合、冷房運転時には凝縮温度が低下し、暖房運転時には蒸発温度が上昇する。このため、冷凍サイクル装置1Bは、省エネルギー性能を向上させることができる。
In addition, when the
実施の形態3.
図9は、実施の形態3に係る冷凍サイクル装置1Cを示す冷媒回路図である。図9に示すように、実施の形態3の冷凍サイクル装置1Cは、第2バイパス配管902及び第2バイパス弁32を有している点で、実施の形態1の冷凍サイクル装置1と相違する。以下では、実施の形態1との相違点について中心に説明し、共通点についての説明は省略する。
Embodiment 3.
Fig. 9 is a refrigerant circuit diagram showing a
熱源機2Bは、第2バイパス配管902及び第2バイパス弁32を有している。第2バイパス配管902は、冷房運転時の冷媒の流れを基準にして、冷媒配管701において主絞り装置27の上流側と第2熱交換器26の下流側とを接続する。第2バイパス配管902は、第2熱交換器26及び前記主絞り装置27に向かって流れる冷媒をバイパスする。第2バイパス弁32は、第2バイパス配管902に設けられ、開度が調整可能な電子膨張弁である。第2バイパス弁32は、開度に応じて第2バイパス配管902を流れる冷媒の流量を調整する。第2バイパス弁32の開度は、制御装置100により制御される。
The
図10は、実施の形態3に係る冷凍サイクル装置1Cを示す機能ブロック図である。図10に示すように、制御装置100は、第2バイパス弁32と有線又は無線によって通信可能に接続され、第2バイパス弁32の開度を制御する。制御装置100は、冷房運転時に第2バイパス弁32を開放する。この時、制御装置100は、冷媒温度センサ301などを用いて、第1熱交換器25の出口の冷媒の過冷却度を検出し、冷媒の過冷却度が目標範囲内になるように、第2バイパス弁32の開度を制御する。冷媒の過冷却度の目標範囲は、例えば3~15℃である。制御装置100は、検出した過冷却度が目標範囲よりも大きい場合は第2バイパス弁32の開度を大きくし、検出した過冷却度が目標範囲よりも小さい場合は第2バイパス弁32の開度を小さくする。冷房運転時において第2バイパス弁32が開放されている場合、蒸発器として作用する第2熱交換器26に向かって流れる冷媒の一部が第2バイパス配管902に流れる。また、制御装置100は、暖房運転時に、第2バイパス弁32を閉止する。
FIG. 10 is a functional block diagram showing a
ここで、図11を用いて、冷媒熱交換器23の回転数の制御方法について説明する。図11は、実施の形態3に係る制御装置100の動作を示すフローチャートである。まず、制御装置100は、運転モードが冷房運転であるか否かを判定する(ステップS4)。運転モードが冷房運転である場合(ステップS4:YES)、制御装置100は、第2バイパス弁32を開放する(ステップS5)。なお、制御装置100は、冷媒の過冷却度が目標範囲内になるように、第2バイパス弁32の開度を制御する。運転モードが暖房運転である場合(ステップS4:NO)、制御装置100は、第2バイパス弁32を閉止する(ステップS6)。
Here, a method for controlling the rotation speed of the
実施の形態3の冷凍サイクル装置1Cによれば、実施の形態1と同様に、第1熱媒体回路91と、第2熱媒体回路92とが独立している。このため、第1熱媒体と第2熱媒体とが混ざり、再生可能エネルギーに由来する熱が無駄になってしまうことが抑制されている。したがって、冷凍サイクル装置1Cによれば、省エネルギー性能の低下を抑制することができる。
According to the
また、実施の形態3によれば、冷房運転において、蒸発器として作用する第2熱交換器26に向かって流れる冷媒の一部が、第2熱交換器26をバイパスするように第2バイパス配管902に設けられた第2バイパス弁32を開放する。このため、冷媒熱交換器23と第2熱交換器26との容積差から発生する冷媒の余剰分が蒸発器として機能する第2熱交換器26を通過することなく、冷媒回路81を循環する。よって、冷房運転において、第2バイパス配管902を設けない場合と比較して、第1熱交換器25の下流側から圧縮機21までの冷媒の液相比率が向上する。このため、冷媒熱交換器23及び第1熱交換器25での凝縮温度が低下し、省エネルギー性能が向上する。
Furthermore, according to the third embodiment, in cooling operation, the
実施の形態4.
図12は、実施の形態4に係る冷凍サイクル装置1Dを示す冷媒回路図である。図12に示すように、実施の形態4の冷凍サイクル装置1Dは、中継機7を有し、熱源機2Cの構成が実施の形態1の冷凍サイクル装置1と相違する。以下では、実施の形態1との相違点について中心に説明し、共通点についての説明は省略する。
Fig. 12 is a refrigerant circuit diagram showing a
熱源機2Cは、実施の形態1で説明した第1熱交換器25、副絞り装置28、及び第1熱媒体ポンプ29を有していない。実施の形態4では、圧縮機21、流路切替装置22、冷媒熱交換器23、主絞り装置27、及び第1熱交換器25が接続されることで、冷媒回路81が構成されている。実施の形態4の熱源機2Cが有する圧縮機21が本開示の「補助圧縮機」に相当する。熱源機2Cが有する冷媒熱交換器23が本開示の「補助冷媒熱交換器」に相当する。熱源機2Cが有する第1熱交換器25が本開示の「補助熱媒体冷媒熱交換器」に相当する。そして、冷媒回路81が本開示の「補助冷媒回路」に相当し、冷媒回路81を循環する冷媒が本開示の「第2冷媒」に相当する。
The
中継機7は、熱源機2C及び補助熱源機4と、負荷装置5との間での冷熱又は温熱の移動を中継する機器である。中継機7は、圧縮機71、流路切替装置72、第1熱交換器73、第2熱交換器74、絞り装置75、及び第1熱媒体ポンプ29を有している。圧縮機71、流路切替装置72、第1熱交換器73、絞り装置75、及び第2熱交換器74が冷媒配管702によって接続されることで、冷媒回路81が構成されている。実施の形態4の冷媒回路82が本開示の「冷媒回路」に相当し、冷媒回路82を循環する冷媒が本開示の「第1冷媒」に相当する。
The
圧縮機71は、低圧のガス冷媒を吸入して圧縮し、高圧のガス冷媒として吐出する。圧縮機71としては、例えばレシプロ、ロータリー、スクロール又はスクリューなどの圧縮機71が用いられる。
The
流路切替装置72は、第1熱交換器73が凝縮器として機能し、第2熱交換器74が蒸発器として機能する冷房運転と、第1熱交換器73が蒸発器として機能し、第2熱交換器74が凝縮器として機能する暖房運転とを切り替える。流路切替装置72は、例えば四方弁であり、制御装置100によって制御される。流路切替装置72は、冷房運転時は圧縮機71から吐出される冷媒が第1熱交換器73に流入するよう切り替えられる。流路切替装置72は、暖房運転時は圧縮機71から吐出される冷媒が第2熱交換器74に流入するよう切り替えられる。
The flow
第1熱交換器73は、例えば、プレート式熱交換器等であって、冷媒配管702を流れる冷媒と、第1熱媒体配管801を流れる第1熱媒体との間で熱交換を行わせるものである。第1熱交換器73は、冷媒配管702において、絞り装置75と、流路切替装置72との間に設けられている。第1熱交換器73は、冷媒配管702に接続して冷媒が流れる冷媒流路73a、及び第1熱媒体配管801に接続して第1熱媒体が流れる第1熱媒体流路73bを有する。第1熱交換器73は、冷房運転時には凝縮器として機能して冷媒を凝縮させ、暖房運転時には蒸発器として機能して冷媒を蒸発させる。
The
中継機7の第1熱媒体ポンプ76、第1熱交換器73の熱媒体流路73b、及び補助熱源機4の熱媒体熱交換器41の第1熱媒体流路41aが、内部を第1熱媒体が流れる第1熱媒体配管801によって接続されることで、第1熱媒体回路91が形成されている。
The first
第2熱交換器74は、例えば、プレート式熱交換器等であって、冷媒配管702を流れる冷媒と、第2熱媒体配管802を流れる第2熱媒体との間で熱交換を行わせるものである。第2熱交換器74は、冷媒配管702において、絞り装置75と、流路切替装置72との間に設けられている。第2熱交換器74は、冷媒配管702に接続して冷媒が流れる冷媒流路74a、及び第2熱媒体配管802に接続して第2熱媒体が流れる第2熱媒体流路74bを有する。第2熱交換器74は、冷房運転時には蒸発器として機能して冷媒を蒸発させ、暖房運転時には凝縮器として機能して冷媒を凝縮させる。
The
熱源機2Cの第2熱媒体ポンプ30、第2熱交換器26の熱媒体流路26b、中継機7の第2熱交換器74の熱媒体流路74b、及び負荷装置5の負荷側熱交換器51が、内部を第2熱媒体が流れる第2熱媒体配管802によって接続されることで、第2熱媒体回路92が形成されている。実施の形態4においても、第2熱媒体回路92は、第1熱媒体回路91と独立しており、第2熱媒体回路92には第1熱媒体回路91を流れる第1熱媒体が流入しない。このため、第2熱媒体回路92は、第1熱媒体回路91から直接の熱的な影響を受けない。
The second
絞り装置75は、開度が調整可能な電子膨張弁である。絞り装置75は、冷媒配管702において、第1熱交換器73と、第2熱交換器74との間に設けられている。絞り装置75は、第1熱交換器73に流入する冷媒又は第1熱交換器73から流出する冷媒を減圧して膨張させる。主絞り装置27の開度は、制御装置100により制御される。
The throttling
第1熱媒体ポンプ76は、第1熱媒体配管801に設けられ、第1熱媒体を循環させる。第1熱媒体ポンプ76は、例えば容量制御可能なインバータ式の遠心ポンプである。
The first
冷凍サイクル装置1は、熱媒体温度センサ401を有している。熱媒体温度センサ401は、熱媒体配管601における熱媒体熱交換器41の上流側に設けられている。熱媒体温度センサ401は、例えばサーミスタであって、熱媒体熱交換器41に流入する熱媒体の温度を計測する。熱媒体温度センサ401は、計測結果を制御装置100に送信する。
The
図13は、実施の形態4に係る冷凍サイクル装置1Dを示す機能ブロック図である。図13に示すように、制御装置100は、圧縮機21、流路切替装置22、熱源側送風機24、主絞り装置27、第2熱媒体ポンプ30、第3熱媒体ポンプ42、負荷側送風機52、圧縮機71、流路切替装置72、絞り装置75、及び第1熱媒体ポンプ76と無線又は有線によって通信可能に接続されている。制御装置100は、流路切替装置22及び流路切替装置72の接続向きを制御して、運転モードの切り替えを行う。制御装置100は、室内空気温度センサ501が計測した室内空気の温度がユーザによって設定された温度になるように、圧縮機21の回転数、熱源側送風機24の回転数、主絞り装置27の開度、第2熱媒体ポンプ30の回転数、第3熱媒体ポンプ42の回転数、負荷側送風機52の回転数、圧縮機71の回転数、絞り装置75の開度、及び第1熱媒体ポンプ76の回転数を制御する。
Figure 13 is a functional block diagram showing a
制御装置100は、中継機7の圧縮機71を、熱源機2Cの圧縮機21に優先して稼働させる。負荷装置5に対して、中継機7が有する冷媒回路82によって十分な熱を供給できる場合、熱源機2Cの圧縮機21を停止させる。例えば、制御装置100は、冷房運転時において、熱媒体温度センサ401が計測した熱媒体の温度が第1閾値以下である場合、熱源機2Cの圧縮機21を停止させ、中継機7の圧縮機71のみを駆動させる。熱媒体の温度が第1閾値超である場合、熱源機2Cの圧縮機21及び中継機7の圧縮機71を駆動させる。また、制御装置100は、暖房運転時において、熱媒体温度センサ401が計測した熱媒体の温度が第2閾値以上である場合、熱源機2Cの圧縮機21を停止させ、中継機7の圧縮機71のみを駆動させる。熱媒体の温度が第2閾値未満である場合、熱源機2Cの圧縮機21及び中継機7の圧縮機71を駆動させる。第1閾値は、冷房運転時において、中継機7の冷媒回路81及び第2熱媒体回路92に供給される冷熱が室内負荷を処理できる程度に設定される。第2閾値は、暖房運転時において、中継機7の冷媒回路81及び第2熱媒体回路92に供給される温熱が室内負荷を処理できる程度に設定される。
The
冷凍サイクル装置1Dの動作及び冷媒の流れについて説明する。ここでは、中継機7の圧縮機21と熱源機2Cの圧縮機21との両方を駆動させている場合について説明する。まずは、冷房運転について説明する。制御装置100は、熱源機2Cの圧縮機21の吐出側と冷媒熱交換器23とが接続されるように流路切替装置22を切り替え、中継機7の圧縮機71の吐出側と第1熱交換器73とが接続されるように流路切替装置72を切り替えることで、冷房運転を行う。このとき、熱源機2Cの冷媒回路81において、圧縮機21に吸入された冷媒は、圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。圧縮機21から吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置22を通過して、凝縮器として作用する冷媒熱交換器23に流入する。冷媒熱交換器23に流入した冷媒は、冷媒熱交換器23によって送られる室外空気と熱交換されて凝縮し、高温且つ高圧の液状態になる。
The operation of the
高温且つ高圧の液状態の冷媒は、主絞り装置27に流入し、減圧及び膨張されて、低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する第2熱交換器26に流入する。第2熱交換器26に流入した冷媒は、第2熱媒体と熱交換されて液相部分が蒸発し、ガス状態になる。第2熱交換器26から流出した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置22を通過して、再び圧縮機21に流入し、圧縮されて、高温且つ高圧のガス状態で吐出される。
The high-temperature, high-pressure liquid refrigerant flows into the
また、中継機7の冷媒回路82において、圧縮機71に吸入された冷媒は、圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。圧縮機71から吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置72を通過して、凝縮器として作用する第1熱交換器73に流入する。第1熱交換器73に流入した冷媒は、第1熱媒体と熱交換されて凝縮し、高温且つ高圧の液状態になる。
In addition, in the
高温且つ高圧の液状態の冷媒は、絞り装置75に流入し、減圧及び膨張されて、低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する第2熱交換器74に流入する。第2熱交換器74に流入した冷媒は、第2熱媒体と熱交換されて液相部分が蒸発し、ガス状態になる。第2熱交換器74から流出した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置72を通過して、再び圧縮機71に流入し、圧縮されて、高温且つ高圧のガス状態で吐出される。
The high-temperature, high-pressure liquid refrigerant flows into the
また、第1熱媒体ポンプ76によって第1熱媒体回路91を循環する第1熱媒体は、熱媒体熱交換器41において第3熱媒体との間で熱交換を行って、冷却される。冷却された第1熱媒体は、第1熱交換器73に流入する。第1熱交換器73に流入した第1熱媒体は、高温の冷媒との間で熱交換を行って、加熱される。この際に、第1熱交換器73を流れる冷媒を凝縮させる。
The first heat medium circulated through the first
さらに、第2熱媒体ポンプ30によって第2熱媒体回路92を循環する第2熱媒体は、中継機7の第2熱交換器74において低温の冷媒との間で熱交換を行って、冷却される。冷却された第2熱媒体は、熱源機2Cの第2熱交換器26において低温の冷媒との間で熱交換を行って、更に冷却される。2段階に冷却された第2熱媒体は、負荷側熱交換器51に流入する。負荷側熱交換器51に流入した低温の第2熱媒体は、負荷側送風機52によって送られた室内空気との間で熱交換を行って、加熱される。この際に、室内空気が冷やされて、室内における冷房が実施される。
Furthermore, the second heat medium circulated through the second
次に、暖房運転について説明する。制御装置100は、熱源機2Cの圧縮機21の吐出側と第2熱交換器26とが接続されるように流路切替装置22を切り替え、中継機7の圧縮機71の吐出側と第2熱交換器74とが接続されるように流路切替装置72を切り替えることで、暖房運転を行う。このとき、熱源機2Cの冷媒回路81において、圧縮機21に吸入された冷媒は、圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。圧縮機21から吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置22を通過して、凝縮器として作用する第2熱交換器26に流入する。第2熱交換器26に流入した冷媒は、第2熱媒体と熱交換されて凝縮し、低温且つ低圧の液状態になる。
Next, the heating operation will be described. The
低温且つ低圧の液状態の冷媒は、主絞り装置27で減圧されて、低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。主絞り装置27を流出した低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する冷媒熱交換器23に流入する。冷媒熱交換器23に流入した低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒は、冷媒熱交換器23によって供給される室外空気と熱交換されて液相部分が蒸発し、低圧のガス冷媒になる。冷媒熱交換器23から流出した低圧のガス冷媒は、流路切替装置22を通過して、再び圧縮機21に流入し、圧縮されて、高温且つ高圧のガス状態で吐出される。
The low-temperature, low-pressure liquid refrigerant is decompressed by the
また、中継機7の冷媒回路82において、圧縮機71に吸入された冷媒は、圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。圧縮機71から吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置72を通過して、凝縮器として作用する第2熱交換器74に流入する。第2熱交換器74に流入した冷媒は、第2熱媒体と熱交換されて凝縮し、高温且つ高圧の液状態になる。
In addition, in the
高温且つ高圧の液状態の冷媒は、絞り装置75に流入し、減圧及び膨張されて、低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する第1熱交換器73に流入する。第1熱交換器73に流入した冷媒は、第1熱媒体と熱交換されて液相部分が蒸発し、ガス状態になる。第1熱交換器73から流出した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置72を通過して、再び圧縮機71に流入し、圧縮されて、高温且つ高圧のガス状態で吐出される。
The high-temperature, high-pressure liquid refrigerant flows into the
また、第1熱媒体ポンプ76によって第1熱媒体回路91を循環する第1熱媒体は、熱媒体熱交換器41において第3熱媒体との間で熱交換を行って、加熱される。加熱された第1熱媒体は、第1熱交換器73に流入する。第1熱交換器73に流入した第1熱媒体は、低温の冷媒との間で熱交換を行って、冷却される。この際に、第1熱交換器73を流れる冷媒を蒸発させる。
The first heat medium circulated through the first
さらに、第2熱媒体ポンプ30によって第2熱媒体回路92を循環する第2熱媒体は、中継機7の第2熱交換器74において高温の冷媒との間で熱交換を行って、加熱される。加熱された第2熱媒体は、熱源機2Cの第2熱交換器26において高温の冷媒との間で熱交換を行って、更に加熱される。2段階に加熱された第2熱媒体は、負荷側熱交換器51に流入する。負荷側熱交換器51に流入した第2熱媒体は、負荷側送風機52によって送られた室内空気との間で熱交換を行って、冷却される。この際に、室内空気が暖められて、室内における暖房が実施される。
Furthermore, the second heat medium circulated through the second
以上のように、実施の形態4の冷凍サイクル装置1Dによれば、実施の形態1と同様に、第1熱媒体回路91と、第2熱媒体回路92とが独立している。このため、第1熱媒体と第2熱媒体とが混ざり、再生可能エネルギーに由来する熱が無駄になってしまうことが抑制されている。したがって、冷凍サイクル装置1Dによれば、省エネルギー性能の低下を抑制することができる。
As described above, according to the
また、実施の形態4によれば、冷凍サイクル装置1Dは、冷媒回路81及び冷媒回路82を有するため、負荷装置5に供給する冷熱の温度を低下させることができる。また、負荷装置5に供給する温熱の温度を上昇させることができる。
Furthermore, according to the fourth embodiment, since the
また、負荷装置5に対して同程度の冷熱又は温熱を供給する場合を考えると、補助熱源機4から冷熱又は温熱の供給を受ける中継機7の圧縮機71は、熱源機2Cの圧縮機21と比較して回転数が小さく抑制される。このため、中継機7の冷媒回路82を、熱源機2Cの冷媒回路81に優先して用いることで省エネルギー性能を向上させることができる。
Furthermore, when considering the case where the same amount of cold or hot heat is supplied to the
実施の形態5.
図14は、実施の形態5に係る冷凍サイクル装置1Eを示す冷媒回路図である。図14に示すように、実施の形態5の冷凍サイクル装置1Eは、中継機7及び複数の負荷装置5a及び5bを有し、冷暖同時運転を行う点で、実施の形態1の冷凍サイクル装置1Eと相違する。なお、冷暖同時運転とは、負荷装置5a及び5bの一方で冷房運転を行い他方で暖房運転を行う運転状態である。以下では、実施の形態1との相違点について中心に説明し、共通点についての説明は省略する。
Fig. 14 is a refrigerant circuit diagram showing a
負荷装置5a及び5bは、例えば室内に設けられた室内機である。負荷装置5a及び5bは、熱源機2から冷媒を介して冷熱又は温熱の供給を受け、室内の空調を行うものである。負荷装置5aは、負荷側熱交換器51a、負荷側送風機52a、室外空気温度センサ501aを有している。負荷装置5bは、負荷側熱交換器51b、負荷側送風機52b、室外空気温度センサ501bを有している。負荷装置5a及び5b、並びにこれらが有する機器は、何れも実施の形態1で説明した負荷装置5と同様である。したがって、負荷装置5a及び5bについての詳細な説明は、省略する。なお、負荷装置5a及び5b、並びにこれらが有する機器を区別しない場合、添字「a」及び「b」を省略して説明する。
The
冷凍サイクル装置1Eは、第1往管804、第1復管805、第2往管806、及び第2復管807を有する。第1往管804は、一端が第1熱交換器25の熱媒体流路25bに接続し、他端が3方に分岐して負荷側熱交換器51及び熱媒体熱交換器41に接続する配管である。第1往管804には、第1熱交換器25から負荷側熱交換器51及び熱媒体熱交換器41に向かって熱媒体が流れる。第1復管805は、一端が3方に分岐して負荷側熱交換器51及び熱媒体熱交換器41に接続し、他端が第1熱交換器25の熱媒体流路25bに接続する配管である。第1復管805には、負荷側熱交換器51及び熱媒体熱交換器41から第1熱交換器25に向かって熱媒体が流れる。
The
第2往管806は、一端が第2熱交換器26の熱媒体流路26bに接続し、他端が3方に分岐して第1往管804の負荷側熱交換器51及び熱媒体熱交換器41に対応するそれぞれの分岐部分に接続する配管である。第2往管806には、第2熱交換器26から負荷側熱交換器51及び熱媒体熱交換器41に向かって熱媒体が流れる。第2復管807は、一端が3方に分岐して第1復管805の負荷側熱交換器51及び熱媒体熱交換器41に対応するそれぞれの分岐部分に接続し、他端が第2熱交換器26の熱媒体流路26bに接続する配管である。第2復管807には、負荷側熱交換器51及び熱媒体熱交換器41から第2熱交換器26に向かって熱媒体が流れる。
The second
第1熱媒体ポンプ29は、第1復管805に設けられ、熱媒体を循環させる。第2熱媒体ポンプ30は、第2復管807に設けられ、熱媒体を循環させる。
The first
このように、第1熱交換器25、第1熱媒体ポンプ29、第2熱媒体ポンプ30、第2熱交換器26、負荷側熱交換器51及び熱媒体熱交換器41が、第1往管804、第1復管805、第2往管806、及び第2復管807によって接続されている。熱媒体がこれらを循環する。熱媒体としては、塩化カルシウム水溶液、塩化ナトリウム水溶液、塩化マグネシウム水溶液、エチレングリコールを含むブライン、不凍液、又は水等が用いられる。ただし、第1往管804、第1復管805、第2往管806、及び第2復管807に後述する開閉弁が設けられることで、温度帯が異なる負荷装置5と補助熱源機4との間で熱媒体が互いに流通しないように、独立した複数の熱媒体回路が形成される。
In this way, the
中継機7は、負荷装置5及び補助熱源機4に熱媒体を分配するための装置である。中継機7は、第1開閉弁201a~201c、第2開閉弁202a~202c、第3開閉弁203a~203c、及び第4開閉弁204a~204cを有している。なお、開閉弁を区別しない場合、開閉弁200と称する。
The
第1開閉弁201aは、第1往管804の負荷側熱交換器51aに対応する分岐部分の、第2往管806の他端が接続する位置より上流の位置に設けられる。第1開閉弁201aは、第1熱交換器25から負荷側熱交換器51aに向かって流れる熱媒体の流通を許容する開状態と、熱媒体の流通を遮断する閉状態とが制御装置100によって選択的に切り替えられる弁である。
The first on-off
第1開閉弁201bは、第1往管804の負荷側熱交換器51bに対応する分岐部分の、第2往管806の他端が接続する位置より上流の位置に設けられる。第1開閉弁201bは、第1熱交換器25から負荷側熱交換器51bに向かって流れる熱媒体の流通を許容する開状態と、熱媒体の流通を遮断する閉状態とが制御装置100によって選択的に切り替えられる弁である。
The first on-off
第1開閉弁201cは、第1往管804の熱媒体熱交換器41に対応する分岐部分の、第2往管806の他端が接続する位置より上流の位置に設けられる。第1開閉弁201cは、第1熱交換器25から熱媒体熱交換器41に向かって流れる熱媒体の流通を許容する開状態と、熱媒体の流通を遮断する閉状態とが制御装置100によって選択的に切り替えられる弁である。
The first on-off
第2開閉弁202aは、第1復管805の負荷側熱交換器51aに対応する分岐部分の、第2復管807の一端が接続する位置より下流の位置に設けられる。第2開閉弁202aは、負荷側熱交換器51aから第1熱交換器25に向かって流れる熱媒体の流通を許容する開状態と、熱媒体の流通を遮断する閉状態とが制御装置100によって選択的に切り替えられる弁である。
The second on-off
第2開閉弁202bは、第1復管805の負荷側熱交換器51に対応する分岐部分の、第2復管807の一端が接続する位置より下流の位置に設けられる。第2開閉弁202bは、負荷側熱交換器51bから第1熱交換器25に向かって流れる熱媒体の流通を許容する開状態と、熱媒体の流通を遮断する閉状態とが制御装置100によって選択的に切り替えられる弁である。
The second on-off
第2開閉弁202cは、第1復管805の熱媒体熱交換器41に対応する分岐部分の、第2復管807の一端が接続する位置より下流の位置に設けられる。第2開閉弁202cは、熱媒体熱交換器41から第1熱交換器25に向かって流れる熱媒体の流通を許容する開状態と、熱媒体の流通を遮断する閉状態とが制御装置100によって選択的に切り替えられる弁である。
The second on-off
第3開閉弁203aは、第2往管806の負荷側熱交換器51aに対応する分岐部分に設けられる。第3開閉弁203aは、第2熱交換器26から負荷側熱交換器51aに向かって流れる熱媒体の流通を許容する開状態と、熱媒体の流通を遮断する閉状態とが制御装置100によって選択的に切り替えられる弁である。
The third on-off
第3開閉弁203bは、第2往管806の負荷側熱交換器51bに対応する分岐部分に設けられる。第3開閉弁203bは、第2熱交換器26から負荷側熱交換器51bに向かって流れる熱媒体の流通を許容する開状態と、熱媒体の流通を遮断する閉状態とが制御装置100によって選択的に切り替えられる弁である。
The third on-off
第3開閉弁203cは、第2往管806の熱媒体熱交換器41に対応する分岐部分に設けられる。第3開閉弁203cは、第2熱交換器26から熱媒体熱交換器41に向かって流れる熱媒体の流通を許容する開状態と、熱媒体の流通を遮断する閉状態とが制御装置100によって選択的に切り替えられる弁である。
The third on-off
第4開閉弁204aは、第2復管807の負荷側熱交換器51aに対応する分岐部分に設けられる。第4開閉弁204aは、負荷側熱交換器51aから第2熱交換器26に向かって流れる熱媒体の流通を許容する開状態と、熱媒体の流通を遮断する閉状態とが制御装置100によって選択的に切り替えられる弁である。
The fourth on-off
第4開閉弁204bは、第2復管807の負荷側熱交換器51bに対応する分岐部分に設けられる。第4開閉弁204bは、負荷側熱交換器51bから第2熱交換器26に向かって流れる熱媒体の流通を許容する開状態と、熱媒体の流通を遮断する閉状態とが制御装置100によって選択的に切り替えられる弁である。
The fourth on-off
第4開閉弁204cは、第2復管807の熱媒体熱交換器41に対応する分岐部分に設けられる。第4開閉弁204cは、熱媒体熱交換器41から第2熱交換器26に向かって流れる熱媒体の流通を許容する開状態と、熱媒体の流通を遮断する閉状態とが制御装置100によって選択的に切り替えられる弁である。
The fourth on-off
図15は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置1Eを示す機能ブロック図である。図15に示すように、制御装置100は、開閉弁200と無線又は有線によって通信可能に接続されている。以下では、すべての負荷装置5が冷房運転を行う全冷運転時及びすべての負荷装置5が暖房運転を行う全暖運転時の場合と、冷暖同時運転時の場合とのそれぞれでの流路切替装置22及び開閉弁200の制御について説明する。
FIG. 15 is a functional block diagram showing the
まず、全冷運転時、及び全暖運転時の流路切替装置22及び開閉弁200の制御について説明する。制御装置100は、流路切替装置22の向きを、全冷運転時には圧縮機71の吐出側と冷媒熱交換器23とが接続される向きに切り替え、全暖運転時には圧縮機71の吐出側と第2熱交換器26とが接続される向きに切り替える。
First, the control of the flow
また、制御装置100は、全冷運転時、及び全暖運転時の何れにおいても、負荷装置5a及び5bに対応する、第1開閉弁201a及び201b、並びに第2開閉弁202a及び202bを閉状態にし、第3開閉弁203a及び203b、並びに第4開閉弁204a及び204bを開状態にする。これにより、負荷側熱交換器51と第1熱交換器25との熱媒体の流通が遮断され、負荷側熱交換器51と第2熱交換器26との熱媒体の流通が許容される。また、制御装置100は、補助熱源機4に対応する、第1開閉弁201c及び第2開閉弁202cを開状態にし、第3開閉弁203c及び第4開閉弁204cを閉状態にする。これにより、熱媒体熱交換器41と第1熱交換器25との熱媒体の流通が許容され、負荷側熱交換器51と第2熱交換器26との熱媒体の流通が遮断される。
In addition, during both full cooling operation and full heating operation, the
図16は、実施の形態5に係る冷凍サイクル装置1Eにおける全冷運転及び全暖運転時の冷媒及び熱媒体の流れを示す冷媒回路図である。図16では、熱媒体が通過する配管を太線で示し、熱媒体が通過しない配管を細線で示している。開閉弁200の開閉状態を上述のように制御することで、図16に示すように、第1熱交換器25と熱媒体熱交換器41とを熱媒体が循環する熱媒体回路91Aが形成されている。また、第2熱交換器26と、負荷側熱交換器51aと、負荷側熱交換器51bとを熱媒体が循環する熱媒体回路92Aが形成されている。前者の熱媒体回路91Aは、熱媒体熱交換器41によって熱交換された再生可能エネルギーに由来した熱を有する熱媒体が循環する熱媒体回路である。よって、前者の熱媒体回路91Aは、本開示の「第1熱媒体回路」に相当する。熱媒体回路91Aを流れる熱媒体を、第1熱媒体と称する。また、後者の熱媒体回路92Aは、第2熱媒体と流体との間で熱交換を行う負荷側熱交換器51a、及び第2熱交換器26の熱媒体流路26bを有し、熱媒体回路92Aには熱媒体回路91Aを流れる第1熱媒体が流入しない。このため、熱媒体回路92Aは、熱媒体回路91Aから直接の熱的な影響を受けない、独立した回路である。よって、後者の熱媒体回路92Aは、本開示の「第2熱媒体回路」に相当する。熱媒体回路92Aを流れる熱媒体を、第2熱媒体と称する。
16 is a refrigerant circuit diagram showing the flow of the refrigerant and the heat medium during full cooling operation and full heating operation in the
第2熱媒体回路を構成する負荷装置5a及び5bが冷房運転を行う場合、第1熱交換器25は冷媒を凝縮させる凝縮器として作用し、第2熱交換器26は冷媒を蒸発させる蒸発器として作用する。第2熱媒体回路を構成する負荷装置5a及び5bが暖房運転を行う場合、第1熱交換器25は第1冷媒を蒸発させる蒸発器として作用し、第2熱交換器26は冷媒を凝縮させる凝縮器として作用する。
When the
次に、冷暖同時運転時の流路切替装置22及び開閉弁200の制御について説明する。ここでは、熱媒体熱交換器41の水回路を循環する第3熱媒体の温度が室外空気の温度よりも低い場合であって、且つ負荷装置5aにおいて冷房運転を行い、負荷装置5bにおいて暖房運転を行う場合の冷暖同時運転を例にして説明する。制御装置100は、流路切替装置72を全冷運転と同じ向き、つまり圧縮機71の吐出側と冷媒熱交換器23とが接続される向きに切り替える。このとき、熱媒体熱交換器41は、第1熱媒体流路41aを流れる熱媒体と第3熱媒体流路41bを流れる第3熱媒体との間で熱交換を行い、第1熱媒体を冷却する。第1熱交換器25は、第3熱媒体流路41bを流れる第3熱媒体によって冷却された低温の第1熱媒体によって冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。また、第2熱交換器26は、冷媒を蒸発させる蒸発器として作用する。
Next, the control of the flow
また、制御装置100は、負荷装置5aに対応する、第1開閉弁201a及び第2開閉弁202aを閉状態にし、第3開閉弁203a及び第4開閉弁204aを開状態にする。これにより、負荷側熱交換器51aと第1熱交換器25との熱媒体の流通が遮断され、負荷側熱交換器51aと第2熱交換器26との熱媒体の流通が許容される。また、制御装置100は、負荷装置5bに対応する、第1開閉弁201b及び第2開閉弁202bを開状態にし、第3開閉弁203b及び第4開閉弁204bを閉状態にする。これにより、負荷側熱交換器51bと第1熱交換器25との熱媒体の流通が許容され、負荷側熱交換器51と第2熱交換器26との熱媒体の流通が遮断される。更に、制御装置100は、補助熱源機4に対応する、第1開閉弁201c及び第2開閉弁202cを開状態にし、第3開閉弁203c及び第4開閉弁204cを閉状態にする。これにより、熱媒体熱交換器41と第1熱交換器25との熱媒体の流通が許容され、負荷側熱交換器51と第2熱交換器26との熱媒体の流通が遮断される。
The
図17は、実施の形態5に係る冷凍サイクル装置1Eにおける冷暖同時運転時の冷媒及び熱媒体の流れを示す冷媒回路図である。図17では、熱媒体が通過する配管を太線で示し、熱媒体が通過しない配管を細線で示している。開閉弁200の開閉状態を上述のように制御することで、図17に示すように、第1熱交換器25と熱媒体熱交換器41と負荷側熱交換器51bとを熱媒体が循環する熱媒体回路91Bが形成されている。また、第2熱交換器26と、負荷側熱交換器51aとを熱媒体が循環する熱媒体回路92Bが形成されている。前者の熱媒体回路91Bは、熱媒体熱交換器41によって熱交換された再生可能エネルギーに由来した熱を有する熱媒体が循環する熱媒体回路である。よって、前者の熱媒体回路91Bは、本開示の「第1熱媒体回路」に相当する。前者の熱媒体回路を流れる熱媒体を、第1熱媒体と称する。また、後者の熱媒体回路92Bは、第2熱媒体と流体との間で熱交換を行う負荷側熱交換器51a、及び第2熱交換器26の熱媒体流路26bを有し、熱媒体回路92Bには熱媒体回路91Bを流れる第1熱媒体が流入しない。このため、熱媒体回路92Bは、熱媒体回路91Bから直接の熱的な影響を受けない、独立した回路である。よって、熱媒体回路92Bは、本開示の「第2熱媒体回路」に相当する。後者の熱媒体回路を流れる熱媒体を、第2熱媒体と称する。
17 is a refrigerant circuit diagram showing the flow of the refrigerant and the heat medium during simultaneous cooling and heating operation in the
このように、実施の形態5においては、冷凍サイクル装置1Eの運転状態が、全冷運転及び全暖運転であるか、又は冷暖同時運転であるかによって、開閉弁200の制御を変更している。そして、開閉弁200の開閉状態の組み合わせによって、何れの熱交換器及び配管からなる熱媒体回路を「第1熱媒体回路」又は「第2熱媒体回路」として機能させるかが決定される。
In this way, in the fifth embodiment, the control of the on-off
冷凍サイクル装置1Eの動作並びに冷媒及び熱媒体の流れについて説明する。全冷運転時及び全暖運転時については、図15に示すように、第2熱媒体が負荷装置5のそれぞれに分岐して流れる点のみが、実施の形態1と相違するため、説明は省略する。このため、以下では、図17を用いて、冷暖同時運転時についてのみ説明を行う。ここでは、熱媒体熱交換器41の水回路を循環する第3熱媒体の温度が室外空気の温度よりも低い場合であって、且つ負荷装置5aにおいて冷房運転を行い、負荷装置5bにおいて暖房運転を行う場合の冷暖同時運転を例にして説明する。制御装置100は、流路切替装置72を全冷運転と同じ向き、つまり圧縮機71の吐出側と冷媒熱交換器23とが接続される向きに切り替える。このとき、圧縮機71に吸入された冷媒は、圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。圧縮機71から吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置72を通過して、凝縮器として作用する冷媒熱交換器23に流入する。冷媒熱交換器23に流入した冷媒は、冷媒熱交換器23によって送られる室外空気と熱交換されて凝縮し、高温且つ高圧の気液二相状態になる。高温且つ高圧の気液二相状態の冷媒は、副絞り装置28を通過して、凝縮器として作用する第1熱交換器25に流入する。第1熱交換器25に流入した冷媒は、第1熱媒体と熱交換されて凝縮し、高圧の液状態になる。
The operation of the
高圧の液状態の冷媒は、主絞り装置27に流入し、減圧及び膨張されて、低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する第2熱交換器26に流入する。第2熱交換器26に流入した冷媒は、第2熱媒体と熱交換されて液相部分が蒸発し、ガス状態になる。第2熱交換器26から流出した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置72を通過して、再び圧縮機71に流入し、圧縮されて、高温且つ高圧のガス状態で吐出される。
The high-pressure liquid refrigerant flows into the
また、第1熱媒体ポンプ29によって熱媒体回路91Bを循環する第1熱媒体は、第1熱交換器25において高温の冷媒との間で熱交換を行って、加熱される。この際に、第1熱交換器25を流れる冷媒を凝縮させる。加熱された第1熱媒体の一部は、熱媒体熱交換器41において第3熱媒体との間で熱交換を行って、冷却される。また加熱された第1熱媒体の残部は、負荷側熱交換器51bに流入する。負荷側熱交換器51bに流入した高温の第1熱媒体は、負荷側送風機52によって送られた室内空気との間で熱交換を行って、冷却される。この際に、室内空気が暖められて、室内における暖房が実施される。負荷側熱交換器51bを通過した低温の第1熱媒体は、熱媒体熱交換器41を通過した低温の第1熱媒体と合流して、再び第1熱交換器25に流入する。ここで、負荷側熱交換器51を通過した第1熱媒体と、熱媒体熱交換器41を通過した第1熱媒体とは、何れも低温の熱媒体であるため、熱媒体熱交換器41で第3熱媒体から供給された冷熱が無駄になってしまうことが抑制されている。
The first heat medium circulated through the
さらに、第2熱媒体ポンプ30によって熱媒体回路92Bを循環する第2熱媒体は、第2熱交換器26において低温の冷媒との間で熱交換を行って、冷却される。この際に、第2熱交換器26を流れる冷媒を蒸発させる。冷却された第2熱媒体は、負荷側熱交換器51に流入する。負荷側熱交換器51に流入した低温の第2熱媒体は、負荷側送風機52によって送られた室内空気との間で熱交換を行って、加熱される。この際に、室内空気が冷やされて、室内における冷房が実施される。
Furthermore, the second heat medium circulated through the
以上のように、実施の形態5の冷凍サイクル装置1Eによれば、冷暖同時運転時において、熱媒体回路91Bと、熱媒体回路92Bとが独立している。このため、第1熱媒体と第2熱媒体とが混ざり、再生可能エネルギーに由来する熱が無駄になってしまうことが抑制されている。したがって、冷凍サイクル装置1Eによれば、省エネルギー性能の低下を抑制することができる。特に、実施の形態5で説明した例によれば、第3熱媒体が有する冷熱を有効に活用することができる。
As described above, according to the
なお上述の説明では、熱媒体熱交換器41の水回路を循環する第3熱媒体は、冷暖同時運転時には室外空気より温度が低いものとして説明した。しかし、熱媒体熱交換器41の水回路を循環する第3熱媒体の温度が室外空気の温度以上である場合にも、熱媒体熱交換器41を利用するようにしてもよい。図18は、実施の形態5に係る冷凍サイクル装置1Eにおける冷暖同時運転時の冷媒及び熱媒体の流れを示す冷媒回路図である。熱媒体熱交換器41の水回路を循環する第3熱媒体の温度が室外空気の温度以上である場合、図18に示すように、負荷装置5a及び5bに対応する開閉弁200の開閉状態を図17に示した開閉弁200の開閉状態と逆転させる。また、流路切替装置72を全暖運転と同じ向き、つまり図18において破線で示すように圧縮機71の吐出側と第2熱交換器26とが接続される向きに切り替える。
In the above description, the third heat medium circulating through the water circuit of the heat
このとき、第1熱交換器25と熱媒体熱交換器41と負荷側熱交換器51aとを熱媒体が循環する熱媒体回路91Cが形成されている。また、第2熱交換器26と、負荷側熱交換器51bとを熱媒体が循環する熱媒体回路92Cが形成されている。熱媒体回路91Cが本開示の「第1熱媒体回路」に相当し、熱媒体回路92Cが本開示の「第2熱媒体回路」に相当する。第1熱交換器25は、第3熱媒体流路41bを流れる第3熱媒体によって加熱された高温の第1熱媒体及び負荷側熱交換器51aを通過して加熱された高温の第1熱媒体によって冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する。第2熱交換器26は、負荷側熱交換器51bを通過して冷却された低温の第2熱媒体によって冷媒を蒸発させる凝縮器として機能する。この場合では、第3熱媒体が有する温熱を有効に活用することができる。なお、単に、負荷装置5a及び5bにおける冷房運転及び暖房運転を入れ替える場合も、対応する開閉弁200の開閉状態を逆転させればよい。
At this time, a
以上が実施の形態の説明であるが、本開示は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形又は組み合わせることが可能である。実施の形態2で説明した第2バイパス配管902及び第2バイパス弁32を、実施の形態3で説明した冷凍サイクル装置1に適用するようにしてもよい。また、実施の形態2~5の冷凍サイクル装置においても、実施の形態1の変形例で説明したように、熱媒体熱交換器41を省略して、第1熱交換器に井水等を直接循環させるようにしてもよい。
The above is an explanation of the embodiments, but the present disclosure is not limited to the above embodiments, and various modifications and combinations are possible without departing from the spirit of the present disclosure. The second bypass piping 902 and the
また第1熱媒体ポンプ29及び76、第2熱媒体ポンプ30、並びに第3熱媒体ポンプ42は、実施の形態で説明した各熱媒体配管を流れる熱媒体を循環させることができれば、取り付け位置は限定されない。例えば、第1熱媒体ポンプ29及び76を、熱源機及び中継機の外部に設けるようにしてもよい。
Furthermore, the first heat medium pumps 29 and 76, the second
1、1A、1B、1C、1D、1E 冷凍サイクル装置、2、2A、2B、2C 熱源機、4 補助熱源機、5 負荷装置、7 中継機、21 圧縮機、22 流路切替装置、23 冷媒熱交換器、24 熱源側送風機、25 第1熱交換器、25a 冷媒流路、25b 熱媒体流路、26 第2熱交換器、26a 冷媒流路、26b 熱媒体流路、27 主絞り装置、28 副絞り装置、29 第1熱媒体ポンプ、30 第2熱媒体ポンプ、31 第1バイパス弁、32 第2バイパス弁、41 熱媒体熱交換器、41a 第1熱媒体流路、41b 第3熱媒体流路、42 第3熱媒体ポンプ、51、51a、51b 負荷側熱交換器、52、52a、52b 負荷側送風機、61 タンク、71 圧縮機、72 流路切替装置、73 第1熱交換器、73a 冷媒流路、73b 熱媒体流路、74 第2熱交換器、74a 冷媒流路、74b 熱媒体流路、75 絞り装置、76 第1熱媒体ポンプ、81 冷媒回路、82 冷媒回路、91 第1熱媒体回路、91A、92A、91B、92B、91C、92C 熱媒体回路、92 第2熱媒体回路、93 第3熱媒体回路、100 制御装置、101 処理回路、102 プロセッサ、103 メモリ、104 バス、200 開閉弁、201a 第1開閉弁、202a 第2開閉弁、203a 第3開閉弁、204a 第4開閉弁、201b 第1開閉弁、202b 第2開閉弁、203b 第3開閉弁、204b 第4開閉弁、201c 第1開閉弁、202c 第2開閉弁、203c 第3開閉弁、204c 第4開閉弁、301 冷媒温度センサ、401 熱媒体温度センサ、501、501a、501b 室内空気温度センサ、701 冷媒配管、702 冷媒配管、801 第1熱媒体配管、802 第2熱媒体配管、803 第3熱媒体配管、804 第1往管、805 第1復管、806 第2往管、807 第2復管、901 第1バイパス配管、902 第2バイパス配管。 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E refrigeration cycle device, 2, 2A, 2B, 2C heat source unit, 4 auxiliary heat source unit, 5 load device, 7 relay unit, 21 compressor, 22 flow path switching device, 23 refrigerant heat exchanger, 24 heat source side blower, 25 first heat exchanger, 25a refrigerant flow path, 25b heat medium flow path, 26 second heat exchanger, 26a refrigerant flow path, 26b heat medium flow path, 27 main throttle device, 28 secondary throttle device, 29 first heat medium pump, 30 second heat medium pump, 31 first bypass valve, 32 second bypass valve, 41 heat medium heat exchanger, 41a first heat medium flow path, 41b third heat medium flow path, 42 third heat medium pump, 51, 51a, 51b load side heat exchanger, 52, 52a, 52b load side blower, 61 tank, 71 compressor, 72 flow path switching device, 73 first heat exchanger, 73a refrigerant flow path, 73b heat medium flow path, 74 second heat exchanger, 74a refrigerant flow path, 74b heat medium flow path, 75 throttling device, 76 first heat medium pump, 81 refrigerant circuit, 8 2 Refrigerant circuit, 91 First heat medium circuit, 91A, 92A, 91B, 92B, 91C, 92C Heat medium circuit, 92 Second heat medium circuit, 93 Third heat medium circuit, 100 Control device, 101 Processing circuit, 102 Processor, 103 Memory, 104 Bus, 200 Opening/closing valve, 201a First opening/closing valve, 202a Second opening/closing valve, 203a Third opening/closing valve, 204a Fourth opening/closing valve, 201b First opening/closing valve, 202b Second opening/closing valve, 203b Third opening/closing valve, 204b Fourth opening/closing valve, 201c first on-off valve, 202c second on-off valve, 203c third on-off valve, 204c fourth on-off valve, 301 refrigerant temperature sensor, 401 heat medium temperature sensor, 501, 501a, 501b indoor air temperature sensor, 701 refrigerant piping, 702 refrigerant piping, 801 first heat medium piping, 802 second heat medium piping, 803 third heat medium piping, 804 first outgoing pipe, 805 first return pipe, 806 second outgoing pipe, 807 second return pipe, 901 first bypass piping, 902 second bypass piping.
Claims (8)
第1冷媒を圧縮する圧縮機と、前記第1熱媒体と前記第1冷媒との間で熱交換を行う第1熱交換器と、第2熱媒体と前記第1冷媒との間で熱交換を行う第2熱交換器の前記第1冷媒が流れる冷媒流路と、を有する冷媒回路と、
前記第1熱媒体回路と独立した回路であって、前記第2熱媒体と加熱対象又は冷却対象である流体との間で熱交換を行う負荷側熱交換器と、前記第2熱交換器の前記第2熱媒体が流れる熱媒体流路と、を有する第2熱媒体回路と、を備える
冷凍サイクル装置。 a first heat medium circuit in which a first heat medium having heat derived from renewable energy circulates;
a refrigerant circuit including a compressor that compresses a first refrigerant, a first heat exchanger that performs heat exchange between the first heat medium and the first refrigerant, and a refrigerant flow path through which the first refrigerant flows in a second heat exchanger that performs heat exchange between a second heat medium and the first refrigerant;
a second heat medium circuit which is independent of the first heat medium circuit and has a load-side heat exchanger which performs heat exchange between the second heat medium and a fluid which is an object to be heated or cooled, and a heat medium flow path through which the second heat medium of the second heat exchanger flows.
請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle apparatus according to claim 1 , wherein the refrigerant circuit further includes a refrigerant heat exchanger that exchanges heat between the first refrigerant and outdoor air.
前記冷媒熱交換器の上流側と下流側とを接続する第1バイパス配管と、
前記第1バイパス配管に設けられ、前記第1冷媒の流量を調整する第1バイパス弁と、
前記第1バイパス弁を制御する制御装置と、を更に備え、
前記制御装置は、
前記熱源側送風機の回転数が閾値以下である場合、前記第1バイパス弁を開放し、
前記熱源側送風機の回転数が前記閾値より大きい場合、前記第1バイパス弁を閉止する
請求項2に記載の冷凍サイクル装置。 a heat source side blower for supplying the outdoor air to the refrigerant heat exchanger;
a first bypass pipe connecting an upstream side and a downstream side of the refrigerant heat exchanger;
a first bypass valve provided in the first bypass pipe and configured to adjust a flow rate of the first refrigerant;
A control device that controls the first bypass valve,
The control device includes:
When the rotation speed of the heat source side blower is equal to or lower than a threshold value, the first bypass valve is opened;
The refrigeration cycle apparatus according to claim 2 , wherein the first bypass valve is closed when a rotation speed of the heat source side blower is higher than the threshold value.
前記流体を冷却する場合の前記第1冷媒の流れを基準にして、前記主絞り装置の上流側と前記第2熱交換器の下流側と接続するする第2バイパス配管と、
前記第2バイパス配管に設けられ、前記第1冷媒の流量を調整する第2バイパス弁と、
前記第2バイパス弁を制御する制御装置と、を更に備え、
前記制御装置は、
前記流体を加熱する場合、前記第2バイパス弁を開放し、
前記流体を冷却する場合、前記第2バイパス弁を閉止する
請求項2又は3に記載の冷凍サイクル装置。 a main throttle device that reduces the pressure of the first refrigerant;
a second bypass pipe connecting an upstream side of the main throttle device and a downstream side of the second heat exchanger with respect to a flow of the first refrigerant when cooling the fluid;
a second bypass valve provided in the second bypass pipe and configured to adjust a flow rate of the first refrigerant;
A control device that controls the second bypass valve,
The control device includes:
When the fluid is heated, the second bypass valve is opened;
The refrigeration cycle apparatus according to claim 2 or 3, wherein when the fluid is cooled, the second bypass valve is closed.
請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 2. The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, further comprising an auxiliary refrigerant circuit including: an auxiliary compressor that compresses a second refrigerant different from the first refrigerant; an auxiliary refrigerant heat exchanger that performs heat exchange between the second refrigerant and outdoor air; and an auxiliary heat medium refrigerant heat exchanger that performs heat exchange between the second refrigerant and the second heat medium.
請求項1~5の何れか1項に記載の冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 5, further comprising an auxiliary heat source unit having a heat medium heat exchanger that supplies heat derived from the renewable energy to the first heat medium by heat exchange between well water and the first heat medium.
前記第1熱媒体回路は、複数の負荷側熱交換器の一方と、前記熱媒体熱交換器と、前記第1熱交換器の熱媒体流路とが接続されたものであって、
前記第2熱媒体回路は、前記複数の負荷側熱交換器の他方と、前記第2熱交換器の熱媒体流路とが接続されたものである
請求項6に記載の冷凍サイクル装置。 A load-side heat exchanger for cooling the fluid and a load-side heat exchanger for heating the fluid,
The first heat medium circuit is connected to one of a plurality of load side heat exchangers, the heat medium heat exchanger, and a heat medium flow path of the first heat exchanger,
The refrigeration cycle apparatus according to claim 6 , wherein the second heat medium circuit is formed by connecting the other of the plurality of load side heat exchangers to a heat medium flow path of the second heat exchanger.
前記第2熱媒体回路を構成する前記負荷側熱交換器が前記流体を加熱する場合、前記第1熱交換器は前記第1冷媒を蒸発させる蒸発器として作用し、前記第2熱交換器は前記第1冷媒を凝縮させる凝縮器として作用する
請求項1~7の何れか1項に記載の冷凍サイクル装置。 When the load-side heat exchanger constituting the second heat medium circuit cools the fluid, the first heat exchanger acts as a condenser that condenses the first refrigerant, and the second heat exchanger acts as an evaporator that evaporates the first refrigerant,
8. The refrigeration cycle device according to claim 1, wherein when the load side heat exchanger constituting the second heat medium circuit heats the fluid, the first heat exchanger acts as an evaporator that evaporates the first refrigerant, and the second heat exchanger acts as a condenser that condenses the first refrigerant.
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018132269A (en) * | 2017-02-16 | 2018-08-23 | 国立大学法人佐賀大学 | Heat pump system |
| WO2018186250A1 (en) * | 2017-04-06 | 2018-10-11 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Air conditioner |
| JP2020008234A (en) * | 2018-07-11 | 2020-01-16 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Air conditioner |
| JP2020024058A (en) * | 2018-08-07 | 2020-02-13 | 株式会社コロナ | Composite heat source heat pump device |
| WO2022162864A1 (en) * | 2021-01-29 | 2022-08-04 | 三菱電機株式会社 | Air-conditioning device |
-
2023
- 2023-06-05 JP JP2025525445A patent/JPWO2024252469A1/ja active Pending
- 2023-06-05 WO PCT/JP2023/020815 patent/WO2024252469A1/en active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018132269A (en) * | 2017-02-16 | 2018-08-23 | 国立大学法人佐賀大学 | Heat pump system |
| WO2018186250A1 (en) * | 2017-04-06 | 2018-10-11 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Air conditioner |
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