JP3982545B2 - Air conditioner - Google Patents
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Description
本願発明は、過冷却熱交換器を用いた空気調和装置に関するものである。 The present invention relates to an air conditioner using a supercooling heat exchanger.
図4は、従来の過冷却熱交換器を用いた空気調和装置の構成を示している。 FIG. 4 shows a configuration of an air conditioner using a conventional supercooling heat exchanger.
同空気調和装置は、圧縮機1、四路切換弁2、冷房運転時に凝縮器として作用し、暖房運転時に蒸発器として作用する室外機側熱交換器3、暖房用膨張弁4、レシーバー5、冷房用膨張弁6、および冷房運転時に蒸発器として作用し、暖房運転時に凝縮器として作用する室内機側熱交換器8等を上記四路切換弁2を介して順次接続して、図示のような空気調和用の冷凍サイクルを構成している。
The air conditioner includes a compressor 1, a four-
そして、上記四路切換弁2の切換作動により、冷房運転時には図中に実線矢印で示す方向に、また暖房運転時には同図中に点線矢印で示す方向に、それぞれ冷媒が可逆的に流通せしめられて、冷房又は暖房作用が実現される。
The switching operation of the four-
上記室外機側熱交換器3および室内機側熱交換器8は、それぞれ多数の冷媒パスを備えて構成されている。したがって、分流器部分の冷媒分配性能を最大限に向上させたとしても、各冷媒パスの冷媒の均等な分配が困難となる。
The outdoor unit side heat exchanger 3 and the indoor unit
そこで、室外機側熱交換器3又は室内機側熱交換器8を蒸発器として作用させている場合には、それらの出口側冷媒が適切な湿り状態となるように、上記暖房用膨張弁4又は冷房用膨張弁6の減圧量が適切に設定されている。そのようにすると、室外機側熱交換器3又は室内機側熱交換器8に例えば冷媒の偏流が生じたとしても、蒸発器としての能力が最大限に確保されることになり、蒸発器の可及的なコンパクト化が図られる。
Therefore, when the outdoor unit side heat exchanger 3 or the indoor unit
また、一方凝縮器出口側冷媒の過冷却をとり、蒸発器側のエンタルピ差を拡大して循環量を落とし、蒸発器側の圧損を低減することによって、さらなる蒸発器の性能向上を図るために、過冷却熱交換器として内管となる低圧冷媒吸入管14と外管となる高圧液冷媒管15とからなる二重管構造の液−ガス熱交換器13が設けられている。
In order to further improve the performance of the evaporator by supercooling the refrigerant on the one side of the condenser, expanding the enthalpy difference on the evaporator side, reducing the circulation rate, and reducing the pressure loss on the evaporator side As a supercooling heat exchanger, there is provided a liquid-
この液−ガス熱交換器13は、例えば冷媒流量、二重管長さ、外管の内径、内管の外径が、所定の関係で適切に設定されている。
In the liquid-
このように液−ガス熱交換器13が設けられていると、蒸発器出口側の冷媒が過熱され、圧縮機1への液バックを防止することができるとともに、凝縮器出口側の冷媒が過冷却され、蒸発器側のエンタルピ差を拡大して冷媒の循環量を落とすことができるので、その圧損も低減でき、蒸発器8(または蒸発器3)のさらなるコンパクト化を図ることができる(一例として特許文献1参照)。
When the liquid-
ところが、上記のように高圧冷媒と低圧冷媒を熱交換する過冷却熱交換器においては、冷房時と暖房時で冷媒の流れる方向が逆になるため、どちらかの運転モードにおいて、それらが平行流となり、熱交換効率が悪くなる問題がある。例えば図4の場合、冷房時は対向流であるが暖房時は平行流となり、熱交換効率が落ちる。 However, in the supercooling heat exchanger that exchanges heat between the high-pressure refrigerant and the low-pressure refrigerant as described above, the refrigerant flows in opposite directions during cooling and heating. Thus, there is a problem that the heat exchange efficiency is deteriorated. For example, in the case of FIG. 4, the counterflow is during cooling, but the parallel flow is during heating, resulting in a decrease in heat exchange efficiency.
本願発明は、このような問題を解決するためになされたもので、低圧冷媒と高圧冷媒を熱交換する過冷却熱交換器を備えた空気調和装置において、過冷却熱交換器を第1,第2の2つの熱交換器に分割し、それらの内の何れか一方側の熱交換器は高圧冷媒と低圧冷媒が対向流になるように配置する一方、他方側の熱交換器は高圧冷媒と低圧冷媒が平行流となるように配置することによって、上記従来の問題を適切に解決した空気調和装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve such a problem. In an air conditioner equipped with a supercooling heat exchanger for exchanging heat between a low-pressure refrigerant and a high-pressure refrigerant, the supercooling heat exchanger is the first and first supercooling heat exchangers. The heat exchanger on one side is arranged so that the high-pressure refrigerant and the low-pressure refrigerant are opposed to each other, while the heat exchanger on the other side is the high-pressure refrigerant. An object of the present invention is to provide an air conditioner in which the above-mentioned conventional problems are appropriately solved by arranging the low-pressure refrigerant to be in parallel flow.
本願各発明は、同目的を達成するために、次のような課題解決手段を備えて構成されている。 In order to achieve the same object, each invention of the present application includes the following problem solving means.
(1) 請求項1の発明
この発明は、圧縮機1、四路切換弁2、冷房運転時に凝縮器として作用し、暖房運転時に蒸発器として作用する室外機側熱交換器3、および冷房運転時に蒸発器として作用し、暖房運転時に凝縮器として作用する室内機側熱交換器(8)を上記四路切換弁2を介して順次接続し、上記四路切換弁2の切換作動により冷媒が可逆的に流通せしめられるようにするとともに、上記四路切換弁2と圧縮機1の吸入側との間に、低圧冷媒吸入管14と高圧液冷媒管15とからなっていて低圧冷媒と高圧冷媒とを熱交換する過冷却熱交換器13を設けてなる空気調和装置において、上記過冷却熱交換器13の連続する高圧液冷媒管15を第1,第2の2つの熱交換器13A,13B部分に分割するとともに、それら第1の熱交換器13A部分と第2の熱交換器13B部分を相互に逆方向に冷媒が流れるようにすることによって、それら第1,第2の熱交換器13A,13B部分の何れか一方側熱交換器13A又は13Bでは高圧液冷媒管15の高圧冷媒と低圧冷媒吸入管14の低圧冷媒とが相互に対向流になるようにする一方、他方側熱交換器13B又は13A部分では高圧液冷媒管15の高圧冷媒と低圧冷媒吸入管14の低圧冷媒とが相互に平行流となるようにしたことを特徴としている。
(1) Invention of Claim 1 This invention is the compressor 1, the four-
前述のように、高圧冷媒と低圧冷媒を熱交換する過冷却熱交換器13では、冷房時と暖房時で冷媒の流れる方向が逆になるため、そのままの構成では、どちらかの運転モードにおいて、それらが平行流となり、熱交換効率が悪くなる問題がある。
As described above, in the
ところが、上記のように、当該過冷却熱交換器13の連続する高圧液冷媒管15を第1,第2の2つの熱交換器13A,13B部分に分割するとともに、それら第1の熱交換器13A部分と第2の熱交換器13B部分を相互に逆方向に冷媒が流れるようにすることによって、それら第1,第2の熱交換器13A,13B部分の何れか一方側熱交換器13A又は13Bでは高圧液冷媒管15の高圧冷媒と低圧冷媒吸入管14の低圧冷媒とが相互に対向流になるようにする一方、他方側熱交換器13B又は13A部分では高圧液冷媒管15の高圧冷媒と低圧冷媒吸入管14の低圧冷媒とが相互に平行流となるようにすると、冷房時および暖房時共に冷媒の半分を対向流に形成することができ、冷房時および暖房時共に同じ熱交換効率になるので、冷房時と暖房時で冷媒の流れの方向が変化しても、変わりなく過冷却熱交換器13の熱交換性能を維持することができるようになる。
However, as described above, the continuous high-pressure
(2) 請求項2の発明
この発明の課題解決手段は、上記請求項1の発明の構成において、第1,第2の熱交換器13A,13B部分は、それぞれ低圧冷媒吸入管14の外周に高圧液冷媒管15を相互に逆方向に巻きつけて構成されていることを特徴としている。
(2) Invention of
このように、第1,第2の熱交換器13A,13B部分を、それぞれ低圧冷媒吸入管14の外周に対して高圧液冷媒管15を巻きつけた構成にすると、さらに熱交換器自体の容積を大きくする必要がなく、過冷却熱交換器13A,13Bの可及的な小型化を図ることができる。
As described above, when the first and
また、過冷却熱交換効率の向上により、蒸発器自体の小型、コンパクト化にも有効に寄与し得る。 In addition, the improvement of the supercooling heat exchange efficiency can effectively contribute to the miniaturization and compactness of the evaporator itself.
さらに、既存の低圧冷媒吸入管14に対して高圧液冷媒管15を巻くことで、吸入ガス圧損の上昇を抑えることができ、COPの低下をなくすことが可能である。
Further, by winding the high-pressure
(3) 請求項3の発明
この発明の課題解決手段は、上記請求項1の発明の構成において、第1,第2の熱交換器13A,13B部分は、それぞれ低圧冷媒吸入管14の外周に対して同低圧冷媒吸入管14よりも大径の高圧液冷媒管15を同軸構造に嵌合し、冷媒の入口と出口を相互に逆方向に設けて構成されていることを特徴としている。
(3) Invention of Claim 3 The problem-solving means of the present invention is the configuration of the invention of Claim 1, in which the first and
このように、過冷却用の第1,第2の熱交換器13A,13Bを、それぞれ低圧冷媒吸入管14に対して高圧液冷媒管15を同軸構造に嵌合し、冷媒の入口と出口が相互に逆方向の二重管構造にすると、さらに過冷却熱交換器13A,13B自体の構造が簡単になる。
In this way, the first and
以上の結果、本願発明によると、冷房と暖房で冷媒の流れ方向が変化しても、それとは関係なく冷房時、暖房時共に全く同様に過冷却熱交換器の高い熱交換性能を維持することができる。その結果、蒸発器のさらなるコンパクト化を図ることができる。 As a result of the above, according to the present invention, even if the refrigerant flow direction changes between cooling and heating, the high heat exchange performance of the supercooling heat exchanger can be maintained in the same manner both during cooling and during heating. Can do. As a result, the evaporator can be further downsized.
さらに、その場合において、可及的に過冷却熱交換器自体の小型化、構造の簡単化をも図ることができる。 Furthermore, in that case, the supercooling heat exchanger itself can be miniaturized and the structure can be simplified as much as possible.
添付した図面の図1および図2は、本願発明の最良の実施の形態に係る空気調和装置の冷凍回路の全体および要部の構成を示している。 1 and 2 of the attached drawings show the entire refrigeration circuit of the air-conditioning apparatus according to the best mode of the present invention and the configuration of the main part.
本実施の形態の空気調和装置は、先ず図1に示すように、圧縮機1、四路切換弁2、冷房運転時に凝縮器として作用し、暖房運転時に蒸発器として作用する室外機側熱交換器3、暖房用膨張弁4、レシーバー5、冷房用膨張弁6、および冷房運転時に蒸発器として作用し、暖房運転時に凝縮器として作用する室内機側熱交換器8等を上記四路切換弁2を介して順次接続して、図示のような空気調和用の冷凍サイクルを構成している。
As shown in FIG. 1, the air conditioner according to the present embodiment firstly functions as a compressor 1, a four-
そして、上記四路切換弁2の切換作動により、冷房運転時には図中に実線矢印で示す方向に、また暖房運転時には同図中に点線矢印で示す方向に、それぞれ冷媒が可逆的に流通せしめられて、冷房又は暖房作用が実現される。
The switching operation of the four-
そして、本実施の形態でも、前述の図4の場合と同様に、低圧冷媒の吸入管14と高圧液冷媒管15とからなり、低圧冷媒と高圧冷媒を熱交換する過冷却熱交換器としての液−ガス熱交換器13が設けられている。
Also in the present embodiment, as in the case of FIG. 4 described above, the supercooling heat exchanger includes a low-pressure
このように液−ガス熱交換器13が設けられていると、すでに述べたように蒸発器出口側の冷媒が過熱され、圧縮機1への液バックを防止することができるとともに、凝縮器出口側の冷媒が過冷却され、蒸発器側のエンタルピ差を拡大して冷媒の循環量を落とすことができるので、その圧損も低減でき、蒸発器(冷房時の室内機側熱交換器8又は暖房時の室外機側熱交換器3)の可及的なコンパクト化を図ることができる。
When the liquid-
しかし、本実施の形態の場合には、同液−ガス熱交換器13は、前述の図4の場合とは異なり、相互に逆方向に冷媒が流れる第1の液−ガス熱交換器13Aと第2の液−ガス熱交換器13Bとの2つの液−ガス熱交換器に分割され、例えば第1の熱交換器13Aは高圧冷媒と低圧冷媒が対向流になるように配置されている一方、第2の熱交換器13Bは高圧冷媒と低圧冷媒が平行流となるように配置されている。
However, in the case of the present embodiment, the liquid-
したがって、このような構成では、冷房時と暖房時で冷媒の流れる方向が変化しても、図示の如く、変わりなく液−ガス熱交換器13の性能を維持することができる。その結果、暖房時にも変りなく凝縮器出口側の冷媒が過冷却され、蒸発器側のエンタルピ差を拡大して冷媒の循環量を落とすことができる。
Therefore, in such a configuration, even if the direction of refrigerant flow changes during cooling and heating, the performance of the liquid-
しかも同第1,第2の液−ガス熱交換器13A,13Bは、それぞれ冷房時の室内機側熱交換器(蒸発器)8又は暖房時の室外機側熱交換器(蒸発器)3から四路切換弁2を介して圧縮機1の冷媒吸入口に戻る既存の低圧冷媒吸入管14の外周に対して、同低圧冷媒吸入管14よりも小径の凝縮器出口側からの高圧液冷媒管15を、例えば図2に詳細に示すように、相互に逆向きで螺旋状に巻きつけることにより構成されている。そのため、過冷却熱交換器13自体の容積も小さく、可及的な小型化が図られる。
Moreover, the first and second liquid-
また、過冷却熱交換効率の向上により、蒸発器自体の小型、コンパクト化にも有効に寄与し得る。 In addition, the improvement of the supercooling heat exchange efficiency can effectively contribute to the miniaturization and compactness of the evaporator itself.
さらに、図2のように既存の低圧冷媒吸入管14に巻くことで、吸入ガス圧損の上昇を抑えることができ、COPの低下をなくすことが可能である。
Furthermore, as shown in FIG. 2, it is possible to suppress an increase in intake gas pressure loss and to eliminate a decrease in COP by winding it around an existing low-pressure
なお、図2中の符号16は、低圧冷媒吸入管14におけるガス冷媒用のマフラーである。
2 is a muffler for gas refrigerant in the low-pressure
(その他の実施の形態)
以上の実施の形態では、図2に示すように、分割された第1,第2の熱交換器13A,13Bを、四方切換弁2から圧縮機1の冷媒吸入口に到る既存の低圧冷媒吸入管14に対して細径の高圧液冷媒管15を螺旋状に巻き付ける構造としたが、同第1,第2の熱交換器13A,13Bは、例えば図3に示すように、低圧冷媒吸入管14の外周に同低圧冷媒吸入管14よりも大径の高圧液冷媒管15を同軸構造に嵌合した二重管構造のものとして、それらを相互に冷媒が逆向きに流れるように配置したものでもよい。
(Other embodiments)
In the above embodiment, as shown in FIG. 2, the divided first and
このように、過冷却用の第1,第2の熱交換器13A,13Bを、それぞれ低圧冷媒吸入管14に対して高圧液冷媒管15を同軸構造に嵌合した二重管構成にすると、過冷却熱交換器自体の構造が簡単になる。
In this way, when the first and
1は圧縮機、2は四路切換弁、3は室外機側熱交換器、4,6は膨張弁、5はレシーバー、8は室内機側熱交換器、13Aは第1の熱交換器、13Bは第2の熱交換器、14は低圧冷媒吸入管、15は高圧液冷媒管、16はマフラーである。 1 is a compressor, 2 is a four-way switching valve, 3 is an outdoor unit side heat exchanger, 4 and 6 are expansion valves, 5 is a receiver, 8 is an indoor unit side heat exchanger, 13A is a first heat exchanger, 13B is a second heat exchanger, 14 is a low-pressure refrigerant suction pipe, 15 is a high-pressure liquid refrigerant pipe, and 16 is a muffler.
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