DE112019006658T5 - Klimaanlage - Google Patents

Klimaanlage Download PDF

Info

Publication number
DE112019006658T5
DE112019006658T5 DE112019006658.7T DE112019006658T DE112019006658T5 DE 112019006658 T5 DE112019006658 T5 DE 112019006658T5 DE 112019006658 T DE112019006658 T DE 112019006658T DE 112019006658 T5 DE112019006658 T5 DE 112019006658T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat exchanger
refrigerant
pipe
flow
load
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE112019006658.7T
Other languages
English (en)
Inventor
Akinori Sakabe
Masanori Sato
Naoki Nakagawa
Atsushi Kawashima
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of DE112019006658T5 publication Critical patent/DE112019006658T5/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/0007—Indoor units, e.g. fan coil units
    • F24F1/0059—Indoor units, e.g. fan coil units characterised by heat exchangers
    • F24F1/0067—Indoor units, e.g. fan coil units characterised by heat exchangers by the shape of the heat exchangers or of parts thereof, e.g. of their fins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/0007—Indoor units, e.g. fan coil units
    • F24F1/0059—Indoor units, e.g. fan coil units characterised by heat exchangers
    • F24F1/0063—Indoor units, e.g. fan coil units characterised by heat exchangers by the mounting or arrangement of the heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/40—Fluid line arrangements
    • F25B41/42—Arrangements for diverging or converging flows, e.g. branch lines or junctions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B5/00—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B5/00—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
    • F25B5/02—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B5/00—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
    • F25B5/04—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B6/00—Compression machines, plants or systems, with several condenser circuits
    • F25B6/04—Compression machines, plants or systems, with several condenser circuits arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/031—Sensor arrangements
    • F25B2313/0314—Temperature sensors near the indoor heat exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/031—Sensor arrangements
    • F25B2313/0315—Temperature sensors near the outdoor heat exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/04—Refrigeration circuit bypassing means
    • F25B2400/0409—Refrigeration circuit bypassing means for the evaporator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2501—Bypass valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2507—Flow-diverting valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2513—Expansion valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2103—Temperatures near a heat exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2106—Temperatures of fresh outdoor air

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
  • Air Filters, Heat-Exchange Apparatuses, And Housings Of Air-Conditioning Units (AREA)

Abstract

Eine Klimaanlage umfasst einen lastseitigen Wärmetauscher, welcher einen ersten Wärmetauscher und einen zweiten Wärmetauscher umfasst, ein erstes Kältemittelrohr, welches ein Druckminderungsgerät und den ersten Wärmetauscher verbindet, ein Kopplungsrohr, welches den ersten Wärmetauscher und den zweiten Wärmetauscher verbindet, ein Bypassrohr, welches mit dem Kopplungsrohr des lastseitigen Wärmetauschers verbunden ist, und ein Bypassventil, welches in dem Bypassrohr angeordnet ist. Der erste Wärmetauscher ist windaufwärts des zweiten Wärmetauschers in einer Richtung eines Luftstroms angeordnet, welcher durch das Luftzufuhrgerät erzeugt wird. Der Luftstrom, welcher den ersten Wärmetauscher durchströmt, durchströmt den zweiten Wärmetauscher. Im Kühlbetrieb verursacht das Bypassventil, dass ein Teil eines das erste Kältemittelrohr durchströmenden Kältemittels über das Bypassrohr durch das Kopplungsrohr strömt. Im Heizbetrieb blockiert das Bypassventil einen Strom des Kältemittels, welches von dem Kopplungsrohr über das Bypassrohr zu dem ersten Kältemittelrohr strömt, und verursacht, dass das das Kopplungsrohr durchströmende Kältemittel vollständig von dem Kopplungsrohr zu dem ersten Wärmetauscher strömt.

Description

  • Technischer Bereich
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Klimaanlage, welche eine Vielzahl von Wärmetauschern auf einer Lastseite umfasst.
  • Hintergrund
  • Beispielsweise offenbart Patentliteratur 1 als eine Klimaanlage, welche eine Vielzahl von Wärmetauschern auf einer Lastseite umfasst, eine Klimaanlage, welche dazu konfiguriert ist, zwischen einem Kühlbetrieb, bei welchem lastseitige Wärmetauscher als Verdampfer verwendet werden, und einem Heizbetrieb, bei welchem die lastseitigen Wärmetauscher als Verflüssiger verwendet werden, umzuschalten. Die in Patentliteratur 1 offenbarte Klimaanlage umfasst als die lastseitigen Wärmetauscher einen höherrangigen Wärmetauscher und einen unterrangigen Wärmetauscher. In Patentliteratur 1 sind im Kühlbetrieb der höherrangige Wärmetauscher und der unterrangige Wärmetauscher zueinander parallel verbunden, um die Anzahl von Kältemittelströmungspfaden zu erhöhen, welche mit Einlässen und Auslässen der lastseitigen Wärmetauscher verbunden sind. Diese Konfiguration verhindert eine Verschlechterung einer Verdampfungsfähigkeit, die durch Kältemitteldruckverlust verursacht wird. Ferner sind in Patentliteratur 1 im Heizbetrieb der höherrangige Wärmetauscher und der unterrangige Wärmetauscher in Reihe verbunden, um die Anzahl von Kältemittelströmungspfaden zu reduzieren, welche mit den Einlässen und den Auslässen der lastseitigen Wärmetauscher verbunden sind. Diese Konfiguration verhindert eine Verringerung einer Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels und eine Verringerung eines rohrinternen Wärmeübertragungskoeffizienten. Ferner sind in der in Patentliteratur 1 offenbarten Klimaanlage im Kühlbetrieb Strömungssteuerungsventile jeweils an Kältemitteleinlassanschlüssen des höherrangigen Wärmetauschers und des unterrangigen Wärmetauschers bereitgestellt und eine Strömungsrate des Kältemittels, welches das Innere des jeweiligen Wärmetauschers durchströmt, wird basierend auf einer Luftvolumenverteilung einer den jeweiligen Wärmetauscher durchströmenden Luft gesteuert.
  • Zitierungsliste
  • Patentliteratur
  • Patentliteratur 1: internationale Veröffentlichungsnummer WO 2015/063853
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Bei der in Patentliteratur 1 offenbarten Klimaanlage ist jeder der Vielzahl von Wärmetauschern mit einem Kältemittelsteuerungsventil ausgestattet, und im Kühlbetrieb und im Heizbetrieb wird durch die Vielzahl von Kältemittelsteuerungsventilen eine Strömungspfadsteuerung durchgeführt, um die Kältemittelströmungspfade mechanisch umzuschalten, sodass eine Kühlleistungsfähigkeit und eine Heizleistungsfähigkeit im möglichen Rahmen verbessert wird. Um die in Patentliteratur 1 offenbarte Klimaanlage auf eine Heimklimaanlage anzuwenden, ist es beispielsweise notwendig, die Klimaanlage aufgrund von Beschränkungen der Installationsgrößen zu verkleinern. Es bleibt jedoch ein Problem dahingehend bestehen, dass das Verkleinern der Klimaanlage schwierig ist, weil es bei der in Patentliteratur 1 offenbarten Klimaanlage notwendig ist, einen Platz bereitzuhalten, in welchem eine Vielzahl von Steuerungsventilen untergebracht sind, welche die Strömungspfadsteuerung ausführen.
  • Ferner sind bei der in Patentliteratur 1 offenbarten Klimaanlage der höherrangige Wärmetauscher und der unterrangige Wärmetauscher, welcher die lastseitigen Wärmetauscher sind, parallel zu einer Richtung angeordnet, in welcher Luft die lastseitigen Wärmetauscher durchströmt. Wenn der höherrangige Wärmetauscher und der unterrangige Wärmetauscher in der in Patentliteratur 1 offenbarten Klimaanlage ungleich hinsichtlich der Windgeschwindigkeitsverteilung der Luft sind, welche den höherrangigen Wärmetauscher und den unterrangigen Wärmetauscher durchströmt, können Wärmelasten des höherrangigen Wärmetauschers und des unterrangigen Wärmetauschers ungleichmäßig sein. Ferner, selbst wenn der höherrangige Wärmetauscher und der unterrangige Wärmetauscher eine ungleiche Windgeschwindigkeitsverteilung haben, wenn eine Wärmeübertragungsfläche des höherrangigen Wärmetauschers und eine Wärmeübertragungsfläche des unterrangigen Wärmetauschers voneinander verschieden sind, können die Wärmelasten des höherrangigen Wärmetauschers und des unterrangigen Wärmetauschers ungleichmäßig sein.
  • Bei der in Patentliteratur 1 offenbarten Klimaanlage kann insbesondere, in einem Fall, in welchem die Wärmelasten des höherrangigen Wärmetauschers und des unterrangigen Wärmetauschers im Kühlbetrieb ungleichmäßig werden, in welchem die lastseitigen Wärmetauscher als Verdampfer verwendet werden, das Kältemittel in dem höherrangigen Wärmetauscher oder in dem unterrangigen Wärmetauscher austrocknen. Ein Phänomen, bei dem ein Kältemittel austrocknet, bezeichnet ein Phänomen, bei dem ein zweiphasiges Kältemittel durch einen Phasenübergang in dem internen Strömungspfad eines Wärmetauschers in ein gasphasiges Kältemittel übergeht und daher Wärme an dem Wärmetauscher aufgrund eines Mangels an zweiphasigem Kältemittel nicht erfolgreich ausgetauscht wird. Wenn das Kältemittel in dem Wärmetauscher austrocknet, ist ein Wärmeübertragungskoeffizient des Kältemittels signifikant reduziert und die Kühlleistungsfähigkeit der Klimaanlage ist reduziert. Um zu verhindern, dass das Kältemittel in der in Patentliteratur 1 offenbarten Klimaanlage austrocknet, ist es erforderlich, ferner die Strömungssteuerungsventile in dem höherrangigen Wärmetauscher und dem unterrangigen Wärmetauscher bereitzustellen, womit mehr Platz zum Unterbringen der Strömungssteuerungsventile benötigt wird. Bei der in Patentliteratur 1 offenbarten Klimaanlage bleibt daher ein Problem dahingehend bestehen, dass es schwierig ist, die Klimaanlage zu verkleinern und dabei die Kühlleistungsfähigkeit zu erhalten.
  • Die vorliegende Offenbarung wurde gemacht, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und ein Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Klimaanlage bereitzustellen, welche sowohl eine Kühlleistungsfähigkeit und eine Heizleistungsfähigkeit im möglichen Rahmen verbessert, als auch eine Reduzierung der Größe der Klimaanlage erreicht.
  • Lösung des Problems
  • Eine Klimaanlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst einen Kältemittelkreislauf, durch welchen ein Kältemittel zirkuliert, wobei der Kältemittelkreislauf einen Kompressor, ein Kältemittelströmungsumschaltgerät, einen wärmequellenseitigen Wärmetauscher, ein Druckminderungsgerät, einen lastseitigen Wärmetauscher, ein erstes Kältemittelrohr, ein Kopplungsrohr und ein zweites Kältemittelrohr umfasst, wobei der lastseitige Wärmetauscher einen ersten Wärmetauscher und einen zweiten Wärmetauscher umfasst, wobei das erste Kältemittelrohr das Druckminderungsgerät und den ersten Wärmetauscher verbindet, wobei das Kupplungsrohr den ersten Wärmetauscher und den zweiten Wärmetauscher verbindet, wobei das zweite Kältemittelrohr den zweiten Wärmetauscher und das Kältemittelströmungsumschaltgerät verbindet; ein Luftzufuhrgerät, welches dazu konfiguriert ist, einen Luftstrom zu erzeugen, welche den lastseitigen Wärmetauscher durchströmt; ein Bypassrohr, welches das erste Kältemittelrohr und das Kopplungsrohr verbindet; und ein Bypassventil, welches in dem Bypassrohr angeordnet ist. Das Kältemittelströmungsumschaltgerät ist dazu konfiguriert, zwischen einem Kühlbetrieb, bei welchem das aus dem lastseitigen Wärmetauscher ausströmende Kältemittel geringen Drucks in den Kompressor gesaugt wird, und einem Heizbetrieb, bei welchem das aus dem Kompressor ausgegebene Kältemittel hohen Drucks in den lastseitigen Wärmetauscher strömt, umzuschalten. Der erste Wärmetauscher ist in einer Richtung des von dem Luftzufuhrgerät erzeugten Luftstroms windaufwärts des zweiten Wärmetauschers angeordnet, und der den ersten Wärmetauscher durchströmende Luftstrom durchströmt den zweiten Wärmetauscher. Im Kühlbetrieb ist das Bypassventil dazu konfiguriert, zu verursachen, dass ein Teil des das erste Kältemittelrohr durchströmenden Kältemittels über das Bypassrohr durch das Kopplungsrohr strömt. Im Heizbetrieb ist das Bypassventil dazu konfiguriert, einen Strom des von dem Kopplungsrohr über das Bypassrohr zu dem ersten Kältemittelrohr strömenden Kältemittels zu blockieren und zu verursachen, dass das durch das Kopplungsrohr strömende Kältemittel vollständig von dem Kopplungsrohr zu dem ersten Wärmetauscher strömt.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Bei der Klimaanlage einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird im Kühlbetrieb das Kältemittel, welches aus dem Druckminderungsgerät strömt, in einen Hauptkältemittelstrom, der in den ersten Wärmetauscher strömt, und einen Bypassstrom, der über das Bypassrohr und das Bypassventil in das Kopplungsrohr strömt, aufgeteilt, bevor das Kältemittel in den zweiten Wärmetauscher strömt. Der Hauptkältemittelstrom, der in dem ersten Wärmetauscher Wärme ausgetauscht hat, wird wieder mit dem Bypassstrom, der das Bypassventil durchströmt hat, in dem Kopplungsrohr zusammengeführt und das resultierende Kältemittel strömt in den zweiten Wärmetauscher. Daher wird der Druckverlust des Kältemittels, welches den ersten Wärmetauscher durchströmt, durch eine einfache Konfiguration reduziert, welche das Bypassrohr und das Bypassventil umfasst. Ferner, weil der erste Wärmetauscher windaufwärts des zweiten Wärmetauschers angeordnet ist und der den ersten Wärmetauscher durchströmende Luftstrom den zweiten Wärmetauscher durchströmt, trocknet das Kältemittel nicht wegen einer Differenz in der Wärmelast zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärmetauscher aus. Ferner, weil der erste Wärmetauscher mit dem zweiten Wärmetauscher in Reihe verbunden ist, wird im Heizbetrieb die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in dem zweiten Wärmetauscher erhöht, um den rohrinternen Wärmeübertragungskoeffizient zu verbessern. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist es daher möglich, die Klimaanlage bereitzustellen, welche sowohl die Kühlleistungsfähigkeit und die Heizleistungsfähigkeit, die im möglichen Rahmen verbessert werden, und eine Reduzierung der Größe der Klimaanlage erreicht.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein schematisches Diagramm eines Kältemittelkreislaufs, welches ein Beispiel eines Kältemittelkreislaufs im Kühlbetrieb einer Klimaanlage gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung zeigt.
    • 2 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Beispiel einer bestimmten Konfiguration eines lastseitigen Wärmetauschers in der Klimaanlage der Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung zeigt.
    • 3 ist ein schematisches Diagramm, welches ein weiteres Beispiel der bestimmten Konfiguration des lastseitigen Wärmetauschers in der Klimaanlage der Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung zeigt.
    • 4 ist ein schematisches Diagramm eines Kältemittelkreislaufs, welches ein Beispiel des Kältemittelkreislaufs im Heizbetrieb der Klimaanlage gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung zeigt.
    • 5 ist ein schematisches Diagramm eines Kältemittelkreislaufs, welches ein Beispiel eines Kältemittelkreislaufs im Kühlbetrieb einer Klimaanlage gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Offenbarung zeigt.
    • 6 ist ein schematisches Diagramm eines Kältemittelkreislaufs, welches ein Beispiel eines Kältemittelkreislaufs im Kühlbetrieb einer Klimaanlage gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Offenbarung zeigt.
    • 7 ist ein Graph, welcher einen Zusammenhang zwischen einem Öffnungsgrad eines Strömungssteuerungsventils und einem Leistungsfähigkeitskoeffizienten im Kühlbetrieb zeigt.
    • 8 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Beispiel einer bestimmten Konfiguration eines lastseitigen Wärmetauschers im Kühlbetrieb einer Klimaanlage gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Offenbarung zeigt.
    • 9 ist ein Graph, welcher einen Zusammenhang zwischen einer Kälteleistung der Klimaanlage und einem Druckverlust in dem lastseitigen Wärmetauscher für einen Fall zeigt, in welchem ein R290-Kältemittel oder ein R32-Kältemittel als Kältemittel der Klimaanlage verwendet wird.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Ausführungsform 1
  • Eine Klimaanlage 100 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung wird beschrieben. 1 ist ein schematisches Diagramm eines Kältemittelkreislaufs, welches ein Beispiel eines Kältemittelkreislaufs 10 im Kühlbetrieb der Klimaanlage 100 gemäß Ausführungsform 1 zeigt. Schwarze Pfeile, die in 1 gezeigt sind, geben jeweils eine Strömungsrichtung eines Kältemittels im Kühlbetrieb an. Umrandete Pfeile, die in 1 gezeigt sind, geben jeweils eine Strömungsrichtung eines Luftstroms an.
  • In den folgenden Zeichnungen, die 1 umfassen, unterscheiden sich in einigen Fällen Größenverhältnisse von Komponenten und Formen der jeweiligen Komponenten von tatsächlichen Größenverhältnissen und tatsächlichen Formen. Ferner sind in den folgenden Zeichnungen die gleichen oder ähnlichen Komponenten durch die selben Bezugszeichen bezeichnet.
  • Die Klimaanlage 100 umfasst den Kältemittelkreislauf 10, welcher einen Kompressor 1, ein Kältemittelströmungsumschaltgerät 2, einen wärmequellenseitigen Wärmetauscher 3, ein Druckminderungsgerät 4 und einen lastseitigen Wärmetauscher 5 umfasst. Der Kältemittelkreislauf 10 ist so gebildet, dass der Kompressor 1, der wärmequellenseitige Wärmetauscher 3, das Druckminderungsgerät 4 und der lastseitige Wärmetauscher 5 durch Kältemittelrohre verbunden sind, damit das Kältemittel zirkuliert.
  • Der Kompressor 1 ist eine Fluidenergiemaschine, welche ein eingesaugtes Kältemittel geringen Drucks komprimiert und ein Kältemittel hohen Drucks ausgibt. Für den Kompressor 1 wird beispielsweise ein Kolbenkompressor, ein Rotationskompressor oder ein Spiralkompressor verwendet. Ferner kann der Kompressor 1 ein vertikaler Kompressor oder ein horizontaler Kompressor sein.
  • Das Kältemittelströmungsumschaltgerät 2 ist ein Umschaltgerät, welches dazu konfiguriert ist, Kältemittelströmungspfade innerhalb des Kältemittelströmungsumschaltgeräts 2 umzuschalten, um den Kühlbetrieb auf den Heizbetrieb der Klimaanlage 100 umzuschalten und um den Heizbetrieb auf den Kühlbetrieb der Klimaanlage 100 umzuschalten. Das Kältemittelströmungsumschaltgerät 2 umfasst einen ersten Anschluss 2a, einen zweiten Anschluss 2b, einen dritten Anschluss 2c und einen vierten Anschluss 2d, welche jeweils mit dem Kältemittelströmungspfad innerhalb des Kältemittelströmungsumschaltgeräts 2 verbunden sind. Der erste Anschluss 2a ist mit einem Ausgabeanschluss des Kompressors 1 über ein Rohr verbunden. Der zweite Anschluss 2b ist mit dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher 3 über ein Rohr verbunden. Der dritte Anschluss 2c ist mit dem lastseitigen Wärmetauscher 5 über ein Rohr verbunden. Der vierte Anschluss 2d ist mit einem Sauganschluss des Kompressors 1 über ein Rohr verbunden. Das Kältemittelströmungsumschaltgerät 2 ist beispielsweise ein Vierwegeventil, auf welches der Betrieb eines Magnetventils angewendet wird. Das Kältemittelströmungsumschaltgerät 2 kann ein Zweiwegeventil oder ein Dreiwegeventil in Kombination umfassen.
  • In der folgenden Beschreibung bezeichnet der „Kühlbetrieb“ einen Betriebszustand der Klimaanlage 100, in welchem das aus dem lastseitigen Wärmetauscher 5 ausströmende Kältemittel geringen Drucks in den Kompressor 1 gesaugt wird. Der „Heizbetrieb“ bezeichnet einen Betriebszustand der Klimaanlage 100, in welchem das von den Kompressor 1 ausgegebene Kältemittel hohen Drucks in den lastseitigen Wärmetauscher 5 strömt.
  • Der wärmequellenseitige Wärmetauscher 3 ist ein Wärmeübertragungsgerät, welches Wärmeenergie zwischen zwei Fluiden, die unterschiedliche Wärmeenergien haben, überträgt und austauscht. Der wärmequellenseitige Wärmetauscher 3 wird im Kühlbetrieb als ein Verflüssiger verwendet und wird im Heizbetrieb als ein Verdampfer verwendet. Der wärmequellenseitige Wärmetauscher 3, welcher in 1 gezeigt ist, ist ein luftgekühlter Wärmetauscher, welcher Wärme zwischen einem Luftstrom, der den wärmequellenseitigen Wärmetauscher 3 durchströmt, und dem Kältemittel hohen Drucks, welches durch das Innere des wärmequellenseitigen Wärmetauschers 3 strömt, austauscht. Der wärmequellenseitige Wärmetauscher 3 kann beispielsweise ein Rippenrohr-Wärmetauscher oder ein Rippenplatten-Wärmetauscher sein, je nach Anwendung der Klimaanlage 100. Es ist zu beachten, dass in der Klimaanlage 100 in einigen Fällen der Verdampfer als ein Kühler bezeichnet ist und der Verflüssiger als ein Heizer bezeichnet ist.
  • Der Luftstrom, welcher den wärmequellenzeitigen Wärmetauscher 3 durchströmt, wird durch ein wärmequellenseitiges Luftzufuhrgerät 3a erzeugt. Das wärmequellenzeitige Luftzufuhrgerät 3a kann ein Propellergebläse oder anderes Axialstromgebläse, ein Scirocco-Gebläse, ein Turbogebläse oder anderes Zentrifugalgebläse, ein Querstromgebläse, ein Transversalstromgebläse oder andere Gebläse sein, je nach Anwendung des wärmequellenseitigen Wärmetauschers 3.
  • Alternativ kann der wärmequellenseitige Wärmetauscher 3 ein wassergekühlter Wärmetauscher sein, welcher Wärme zwischen einem Wärmemedium, welches den wärmequellenseitigen Wärmetauscher 3 durchströmt, und dem Kältemittel hohen Drucks, welches den wärmequellenseitigen Wärmetauscher 3 durchströmt, austauscht, je nach Anwendung der Klimaanlage 100. In einem Fall, in welchem der wärmequellenseitige Wärmetauscher 3 der wassergekühlte Wärmetauscher ist, braucht die Klimaanlage 100 das wärmequellenseitige Luftzufuhrgerät 3a nicht zu umfassen. In dem Fall, in welchem der wärmequellenseitige Wärmetauscher 3 der wassergekühlte Wärmetauscher ist, kann der wärmequellenseitige Wärmetauscher 3 ein Rohrbündel-Wärmetauscher, ein Plattenwärmetauscher oder ein Doppelrohr-Wärmetauscher sein, je nach Form oder Anwendung der Klimaanlage 100. In dem Fall, in welchem der wärmequellenseitige Wärmetauscher 3 der wassergekühlte Wärmetauscher ist, kann die Klimaanlage 100 einen Wärmemittelkreislauf umfassen, in welchem das Wärmemedium von einem Kühlturm zirkuliert.
  • Das Druckminderungsgerät 4 ist ein Ausdehnungsgerät, welches ein flüssiges Kältemittel hohen Drucks ausdehnt und dekomprimiert. Für das Druckminderungsgerät 4 wird je nach Anwendung der Klimaanlage 100 eine Ausdehnungsmaschine, ein automatisches Temperaturausdehnungsventil, ein lineares elektronisches Ausdehnungsventil oder eine andere ähnliche Komponente verwendet. Die Ausdehnungsmaschine ist ein mechanisches Ausdehnungsventil, bei welchem eine Membran in einer Druckaufnahmeeinheit angewendet wird. Das automatische Temperaturausdehnungsventil ist ein Ausdehnungsgerät, welches eine Kältemittelmenge basierend auf einem Überhitzungsgrad eines gasförmigen Kältemittels an dem Sauganschluss des Kompressors 1 anpasst. Das lineare elektronische Ausdehnungsventil ist ein Ausdehnungsgerät, welches dazu konfiguriert ist, den Öffnungsgrad schrittweise oder stetig anzupassen.
  • Der lastseitige Wärmetauscher 5 ist ein Wärmeübertragungsgerät, welches Wärmeenergie zwischen zwei Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Wärmeenergien überträgt und austauscht. Der lastseitige Wärmetauscher 5 wird im Kühlbetrieb als ein Verdampfer verwendet und wird im Heizbetrieb als ein Verflüssiger verwendet. Der lastseitige Wärmetauscher 5 ist ein luftgekühlter Wärmetauscher, welcher Wärme zwischen einem Luftstrom, welcher den lastseitigen Wärmetauscher 5 durchströmt, und dem Kältemittel, welches durch das Innere des lastseitigen Wärmetauschers 5 strömt, austauscht. Der lastseitige Wärmetauscher 5 ist ein Rippenrohr-Wärmetauscher, welcher eine Vielzahl von parallel zueinander angeordneten Rippen und ein Wärmeübertragungsrohr, welches durch die Vielzahl von Rippen verläuft, umfasst.
  • Der Luftstrom, welcher den lastseitigen Wärmetauscher 5 durchströmt, wird von einem Luftzufuhrgerät 5a erzeugt. Das Luftzufuhrgerät 5a kann ein Propellergebläse oder anderes Axialstromgebläse, ein Scirocco-Gebläse, ein Turbogebläse oder anderes Zentrifugalgebläse, Querstromgebläse, Transversalstromgebläse oder andere Gebläse sein, je nach Form des lastseitigen Wärmetauschers 5.
  • Die Klimaanlage 100 umfasst die Vielzahl von Kältemittelrohren, welche den Kompressor 1, das Kältemittelströmungsumschaltgerät 2, den wärmequellenseitigen Wärmetauscher 3, das Druckminderungsgerät 4 und den lastseitigen Wärmetauscher 5 verbinden, um den Kältemittelkreislauf 10 zu bilden. Die in dem Kältemittelkreislauf 10 enthaltenen Kältemittelrohre umfassen ein erstes Kältemittelrohr 10a, ein zweites Kältemittelrohr 10b, ein drittes Kältemittelrohr 10c, ein viertes Kältemittelrohr 10d, ein fünftes Kältemittelrohr 10e und ein sechstes Kältemittelrohr 10f. Das erste Kältemittelrohr 10a verbindet das Druckminderungsgerät 4 und den lastseitigen Wärmetauscher 5. Das zweite Kältemittelrohr 10b verbindet den lastseitigen Wärmetauscher 5 und den dritten Anschluss 2c des Kältemittelströmungsumschaltgeräts 2. Das dritte Kältemittelrohr 10c verbindet den vierten Anschluss 2d des Kältemittelströmungsumschaltgeräts 2 und den Sauganschluss des Kompressors 1. Das vierte Kältemittelrohr 10d verbindet den Ausgabeanschluss des Kompressors 1 und den ersten Anschluss 2a des Kältemittelströmungsumschaltgeräts 2. Das fünfte Kältemittelrohr 10e verbindet den zweiten Anschluss 2b des Kältemittelströmungsumschaltgeräts 2 und den wärmequellenseitigen Wärmetauscher 3. Das sechste Kältemittelrohr 10f verbindet den wärmequellenseitigen Wärmetauscher 3 und das Druckminderungsgerät 4. Das zweite Kältemittelrohr 10b ist mit dem Kompressor 1 über das Kältemittelströmungsumschaltgerät 2 und über ein beliebiges des dritten Kältemittelrohrs 10c und des vierten Kältemittelrohrs 10d verbunden. Mit anderen Worten verbindet das zweite Kältemittelrohr 10b den Kompressor 1 und den lastseitigen Wärmetauscher 5. Wenn es in der folgenden Beschreibung nicht nötig ist, zwischen dem ersten Kältemittelrohr 10a, dem zweiten Kältemittelrohr 10b, dem dritten Kältemittelrohr 10c, dem vierten Kältemittelrohr 10d, dem fünften Kältemittelrohr 10e und dem sechsten Kältemittelrohr 10f zu unterscheiden, werden diese Rohre einfach als die „Kältemittelrohre“ bezeichnet.
  • Die Klimaanlage 100 kann Geräte umfassen, die von den oben beschriebenen Geräten verschieden sind, beispielsweise einen Akkumulator, einen Empfänger, einen Schalldämpfer, einen Gas-Flüssigkeit-Trenner und einen Öl-Trenner, je nach Anwendung der Klimaanlage 100. Ferner kann die Klimaanlage 100 als eine Klimaanlage, die im Innenraum stationär installiert ist, oder als eine separate Klimaanlage konstruiert sein, bei welcher nur einige der Geräte, welche den lastseitigen Wärmetauscher 5 umfassen, in einem klimatisierten Raum installiert sind.
  • Als Nächstes wird eine Konfiguration des lastseitigen Wärmetauschers 5 in der Klimaanlage 100 der Ausführungsform 1 zusätzlich zu 1 mit Bezug zu den 2 und 3 besonders beschrieben. Umrandete Blockpfeile, die in 2 und 3 gezeigt sind, geben jeweils eine Strömungsrichtung des Luftstroms an, welcher durch das Luftzufuhrgerät 5a oder das wärmequellenseitige Luftzufuhrgerät 3a erzeugt wird. Ferner geben schwarze Pfeile, die in 2 und 3 gezeigt sind, schematisch eine Einströmungsrichtung und eine Ausströmungsrichtung des Kältemittels in dem lastseitigen Wärmetauscher 1 im Kühlbetrieb der Klimaanlage 100 an.
  • 2 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Beispiel der bestimmten Konfiguration des lastseitigen Wärmetauschers 5 in der Klimaanlage 100 gemäß Ausführungsform 1 zeigt. 3 ist ein schematisches Diagramm, welches ein weiteres Beispiel der bestimmten Konfiguration des lastseitigen Wärmetauschers 5 in der Klimaanlage 100 der Ausführungsform 1 zeigt.
  • Wie in 1 gezeigt ist, umfasst der lastseitige Wärmetauscher 5 einen ersten Wärmetauscher 52 und einen zweiten Wärmetauscher 54. Der erste Wärmetauscher 52 ist in der Richtung des durch das Luftzufuhrgerät 5a erzeugten Luftstroms windaufwärts angeordnet. Der zweite Wärmetauscher 54 ist in einer Richtung des den ersten Wärmetauscher 52 durchströmenden Luftstroms windabwärts angeordnet. Das Luftzufuhrgerät 5a, welches in 1 gezeigt ist, ist dem ersten Wärmetauscher 52 zugewandt angeordnet; jedoch ist eine Position des Luftzufuhrgeräts 5a nicht auf die in 1 gezeigte Position begrenzt. Das in 1 gezeigte Luftzufuhrgerät 5a kann an einer Position angeordnet werden, die von der in 1 gezeigten Position des Luftzufuhrgeräts 5a verschieden ist, solange dem Luftzufuhrgerät 5a ermöglicht wird, Luft so zuzuführen, dass der erste Wärmetauscher 52 windaufwärts des zweiten Wärmetauschers 54 angeordnet ist. Der erste Wärmetauscher 52 wird auch als ein „Hilfswärmetauscher“ bezeichnet, und der zweite Wärmetauscher 54 wird auch als ein „Hauptwärmetauscher“ bezeichnet.
  • Zudem umfasst der erste Wärmetauscher 52 in 1 einen ersten internen Strömungspfad 52b, und der zweite Wärmetauscher 54 umfasst zwei zweite interne Strömungspfade 54b. Die Anzahl von ersten internen Strömungspfaden 52b und die Anzahl von zweiten internen Strömungspfaden 54b sind jedoch nicht auf die in 1 gezeigten Anzahlen begrenzt.
  • In dem lastseitigen Wärmetauscher 5 verbindet ein Kopplungsrohr 56 den ersten Wärmetauscher 52 und den zweiten Wärmetauscher 54. Mit anderen Worten ist der zweite Wärmetauscher 54 mit dem ersten Wärmetauscher 52 über das Kopplungsrohr 56 in Reihe verbunden. Das Kopplungsrohr 56 ist eines der Kältemittelrohre, die in dem Kältemittelkreislauf 10 enthalten sind. Das erste Kältemittelrohr 10a, welches das Druckminderungsgerät 4 und den lastseitigen Wärmetauscher 5 verbindet, ist mit dem Druckminderungsgerät 4 und dem ersten Wärmetauscher 52 verbunden. Der Kompressor 1 ist mit dem zweiten Wärmetauscher 54 des lastseitigen Wärmetauschers 5 durch das zweite Kältemittelrohr 10b und durch das dritte Kältemittelrohr 10c über das Kältemittelströmungsumschaltgerät 2 verbunden.
  • In 2 umfasst der erste Wärmetauscher 52 vier erste Wärmetauscheinheiten 52a, welche in einer W-Form angeordnet sind. Der zweite Wärmetauscher 54 umfasst vier zweite Wärmetauscheinheiten 54a, welche mit den vier erste Wärmetauscheinheiten 52a des ersten Wärmetauschers 52 in Reihe verbunden sind und in einer W-Form angeordnet sind, wie beim ersten Wärmetauscher 52. Die ersten Wärmetauscheinheiten 52a des ersten Wärmetauschers 52 sind in der Richtung des von dem Luftzufuhrgerät 5a erzeugten Luftstroms windaufwärts angeordnet. Die zweiten Wärmetauscheinheiten 54a des zweiten Wärmetauschers 54 sind in der Richtung des Luftstroms, welcher durch das Luftzufuhrgerät 5a erzeugt wird und die ersten Wärmetauscheinheiten 52a des ersten Wärmetauschers 52 durchströmt, windabwärts angeordnet.
  • Jede der ersten Wärmetauscheinheiten 52a ist ein Rippenrohr-Wärmetauscher, welcher eine Vielzahl von ersten Rippen 52a1, die parallel zueinander angeordnet sind, und ein erstes Wärmeübertragungsrohr 52a2, welches die Vielzahl von ersten Rippen 52a1 durchläuft, umfasst. Jede der zweiten Wärmetauscheinheiten 54a ist ein Rippenrohr-Wärmetauscher, welcher eine Vielzahl von zweiten Rippen 54a1, die parallel zueinander angeordnet sind, und ein zweites Wärmeübertragungsrohr 54a2, welches die Vielzahl von zweiten Rippen 54a1 durchläuft, umfasst. Die ersten Wärmeübertragungsrohre 52a2 und die zweiten Wärmeübertragungsrohre 54a2 sind jeweils ein kreisförmiges Rohr, wie es in 2 gezeigt ist; jedoch können die ersten Wärmeübertragungsrohre 52a2 und die zweiten Wärmeübertragungsrohre 54a2 jeweils ein flaches Rohr sein.
  • Das Kopplungsrohr 56, welches den ersten Wärmetauscher 52 und den zweiten Wärmetauscher 54 verbindet, umfasst einen Verzweigungsabschnitt 56a. Weil das Kopplungsrohr 56 den Verzweigungsabschnitt 56a umfasst, ist der erste interne Strömungspfad 52b des ersten Wärmetauschers 52 so verzweigt, dass der erste interne Strömungspfad 52b mit jedem der zweiten internen Strömungspfade 54b des zweiten Wärmetauschers 54 verbunden ist. In 2 umfasst der erste Wärmetauscher 52 (genau) einen ersten internen Strömungspfad 52b und der zweite Wärmetauscher 54 umfasst zwei zweite interne Strömungspfade 54b, wie in 1 gezeigt ist; die Anzahl der ersten internen Strömungspfade 52b und die Anzahl der zweiten internen Strömungspfade 54b sind jedoch nicht auf die in 1 und 2 gezeigten Anzahlen begrenzt, wie oben beschrieben ist.
  • Bei dem in 3 gezeigten lastseitigen Wärmetauscher 5 ist der erste Wärmetauscher 52 nur in einem Luftströmungspfad des Luftstroms von oben links angeordnet. Der erste Wärmetauscher 52 ist windaufwärts des zweiten Wärmetauschers 54 in einer Richtung des durch das Luftzufuhrgerät 5a erzeugten Luftstroms angeordnet. Der zweite Wärmetauscher 54 ist mit dem ersten Wärmetauscher 52 in Reihe verbunden. Ein Teil des zweiten Wärmetauschers 54 ist in der Richtung des Luftstroms, welcher durch das Luftzufuhrgerät 5a erzeugt wird und den ersten Wärmetauscher 52 durchströmt, windabwärts angeordnet. Wie oben beschrieben ist, kann der erste Wärmetauscher 52 nur an einem Teil des Luftströmungspfads durch den lastseitigen Wärmetauscher 5 angeordnet sein, solange der erste Wärmetauscher 52 in der Richtung des Luftstroms, welcher durch das Luftzufuhrgerät 5a erzeugt wird und den ersten Wärmetauscher 52 und den zweiten Wärmetauscher 54 durchströmt, windaufwärts angeordnet ist.
  • In den 1 bis 3 sind der erste Wärmetauscher 52 und der zweite Wärmetauscher 54 voneinander getrennte Wärmetauscher. Alternativ kann ein integrierter lastseitiger Wärmetauscher 5 verwendet werden, bei welchem die ersten Rippen 52a1 des ersten Wärmetauschers 52 und die zweiten Rippen 54a1 des zweiten Wärmetauschers 54 integral gebildet sind.
  • Als Nächstes wird eine Bypassstruktur in der Klimaanlage 100 beschrieben.
  • Wie in den 1 bis 3 gezeigt ist, umfasst die Klimaanlage 100 ein Bypassrohr 60 und ein Bypassventil 70. Das Bypassrohr 60 ist das Kältemittelrohr, welches das Kopplungsrohr 56 und das erste Kältemittelrohr 10a, welches das Druckminderungsgerät 4 und den ersten Wärmetauscher 52 verbindet, verbindet und ist eines der Kältemittelrohre, die in dem Kältemittelkreislauf 10 enthalten sind. Das Bypassrohr 60 umfasst ein erstes Bypassrohr 60a, welches das erste Kältemittelrohr 10a und das Bypassventil 70 verbindet, und ein zweites Bypassrohr 60b, welches das Bypassventil 70 und das Kopplungsrohr 56 verbindet. Wenn es in der folgenden Beschreibung nicht nötig ist, zwischen dem ersten Bypassrohr 60a und dem zweiten Bypassrohr 60b zu unterscheiden, werden das erste Bypassrohr 60a und das zweite Bypassrohr 60b einfach als das Bypassrohr 60 bezeichnet.
  • Das Bypassventil 70 ist ein Steuergerät, welches eine Strömungsrate des Kältemittels in dem Bypassrohr 60 steuert. Im Kühlbetrieb ermöglicht das Bypassventil 70 dem Kältemittel, welches von dem ersten Kältemittelrohr 10a durch das Bypassrohr 60 zu dem Kopplungsrohr 56 des lastseitigen Wärmetauschers 5 strömt, das Bypassrohr 60 zu durchströmen. Im Gegensatz dazu blockiert im Heizbetrieb das Bypassventil 70 den Strom des Kältemittels, welcher von dem Kopplungsrohr 56 des lastseitigen Wärmetauschers 5 durch das Bypassrohr 60 zu dem ersten Kältemittelrohr 10a strömt. Mit anderen Worten öffnet das Bypassventil 70 im Kühlbetrieb den Strömungspfad innerhalb des Bypassrohrs 60. Daher umfasst der Kältemittelkreislauf 10 einen Bypass, welcher beide Enden des ersten Wärmetauschers 52 verbindet. Im Gegensatz dazu schließt das Bypassventil 70 im Heizbetrieb den Strömungspfad innerhalb des Bypassrohrs 60. Daher umfasst der Kältemittelkreislauf 10 keinen Bypass, welcher beide Enden des ersten Wärmetauschers 52 verbindet.
  • Das Bypassventil 70 kann ein automatisches Ventil umfassen, beispielsweise ein mechanisches Ventil, wie beispielsweise ein druckgesteuertes Ventil, oder ein elektrisch betriebenes Ventil, wie beispielsweise ein Magnetventil. Wie in den 1 bis 3 gezeigt ist, kann das Bypassventil 70 als das druckgetriebene automatische Ventil ein Rückschlagventil 70a umfassen. Das Rückschlagventil 70a ist ein mechanisches Ventil, welches den Strom des Fluids in einer festen Richtung aufrechterhält, um einen Rückfluss zu verhindern.
  • Wenn die Klimaanlage 100 eine separate Klimaanlage ist, kann die Klimaanlage 100 eine Innenraumeinheit 150 umfassen, in welcher der lastseitige Wärmetauscher 5, das Luftzufuhrgerät 5a, das Bypassrohr 60 und das Bypassventil 70 untergebracht sind.
  • Als Nächstes wird mit Bezug zu 1 der Betrieb im Kühlbetrieb der Klimaanlage 100 beschrieben. In 1 ist der Kältemittelströmungspfad innerhalb des Kältemittelströmungsumschaltgeräts 2 im Kühlbetrieb durch eine durchgezogene Linie gezeigt.
  • Im Kühlbetrieb wird der Kältemittelströmungspfad innerhalb des Kältemittelströmungsumschaltgeräts 2 so gesteuert, dass ein gasförmiges Kältemittel hoher Temperatur und hohen Drucks von den Kompressor 1 zu dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher 3 strömt. Mit anderen Worten ist der Kältemittelströmungspfad innerhalb des Kältemittelströmungsumschaltgeräts 2 im Kühlbetrieb so geschaltet, dass der erste Anschluss 2a, welcher durch ein Rohr mit dem Ausgabeanschluss des Kompressors 1 verbunden ist, und der zweite Anschluss 2b, welcher durch ein Rohr mit dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher 3 verbunden ist, miteinander verbunden sind. Ferner ist der Kältemittelströmungspfad innerhalb des Kältemittelströmungsumschaltgeräts 2 so geschaltet, dass der dritte Anschluss 2c, welcher durch ein Rohr mit dem lastseitigen Wärmetauscher 5 verbunden ist, und der vierte Anschluss 2d, welcher durch ein Rohr mit dem Sauganschluss des Kompressors 1 verbunden ist, miteinander verbunden sind.
  • Das von dem Kompressor 1 ausgegebene gasförmige Kältemittel hoher Temperatur und hohen Drucks strömt durch das vierte Kältemittelrohr 10d, den Kältemittelströmungspfad zwischen dem ersten Anschluss 2a und dem zweiten Anschluss 2b innerhalb des Kältemittelströmungsumschaltgeräts 2 und dem fünften Kältemittelrohr 10e in den wärmequellenseitigen Wärmetauscher 3. Im Kühlbetrieb wird der wärmequellenseitige Wärmetauscher 3 als ein Verflüssiger verwendet. Das in den wärmequellenseitigen Wärmetauscher 3 strömende gasförmige Kältemittel hoher Temperatur und hohen Drucks tauscht Wärme mit dem Luftstrom aus, welcher durch das wärmequellenseitige Luftzuführungsgerät 3a erzeugt wird und den wärmequellenseitigen Wärmetauscher 3 durchströmt. Daher strömt das resultierende flüssige Kältemittel hohen Drucks aus.
  • Das aus dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher 3 ausströmende flüssige Kältemittel hohen Drucks strömt durch das sechste Kältemittelrohr 10f in das Druckminderungsgerät 4 ein. Das in das Druckminderungsgerät 4 strömende flüssige Kältemittel hohen Drucks wird durch das Druckminderungsgerät 4 ausgedehnt und dekomprimiert. Das resultierende zweiphasige Kältemittel geringer Temperatur und geringen Drucks strömt dann aus dem Druckminderungsgerät 4 aus und strömt in das erste Kältemittelrohr 10a ein. Im Kühlbetrieb ist der Strömungspfad innerhalb des Bypassrohrs 60 durch das Bypassventil 70 geöffnet. Daher wird das zweiphasige Kältemittel geringen Drucks, welches in das erste Kältemittelrohr 10a einströmt, aufgeteilt und ein Teil des zweiphasigen Kältemittels geringen Drucks strömt in das Bypassrohr 60 und strömt durch das Bypassventil 70 in das Kopplungsrohr 56.
  • Der andere Teil des zweiphasigen Kältemittels geringer Temperatur und geringen Drucks strömt durch das erste Kältemittelrohr 10a in den ersten Wärmetauscher 52 des lastseitigen Wärmetauschers 5. Im Kühlbetrieb wird der erste Wärmetauscher 52 als ein Verdampfer verwendet. Das zweiphasige Kältemittel geringen Drucks, welches in den ersten Wärmetauscher 52 einströmt, tauscht Wärme mit dem Luftstrom aus, welcher durch das Luftzufuhrgerät 5a erzeugt wird und den ersten Wärmetauscher 52 durchströmt. Danach strömt das resultierende zweiphasige Kältemittel in das Kopplungsrohr 56 aus.
  • Das in das Kopplungsrohr 56 einströmende zweiphasige Kältemittel wird wieder mit dem zweiphasigen Kältemittel, welches von dem Kältemittel in dem ersten Kältemittelrohr 10a abgezweigt wurde, zusammengeführt und das resultierende Kältemittel strömt in den zweiten Wärmetauscher 54. Im Kühlbetrieb wird der zweite Wärmetauscher 54 als ein Verdampfer verwendet. Das zweiphasige Kältemittel geringen Drucks, welches in den zweiten Wärmetauscher 54 einströmt, tauscht Wärme mit dem Luftstrom aus, welcher den zweiten Wärmetauscher 54 durchströmt. Danach strömt das resultierende gasförmige Kältemittel geringen Drucks aus.
  • Das aus dem zweiten Wärmetauscher 54 ausströmende gasförmige Kältemittel geringen Drucks wird durch das zweite Kältemittelrohr 10b, den Kältemittelströmungspfad zwischen dem dritten Anschluss 2c und dem vierten Anschluss 2d innerhalb des Kältemittelströmungsumschaltgeräts 2 und dem dritten Kältemittelrohr 10c in den Kompressor 1 gesaugt. Das in den Kompressor 1 gesaugte gasförmige Kältemittel geringen Drucks wird durch den Kompressor 1 komprimiert. Danach wird das resultierende gasförmige Kältemittel hoher Temperatur und hohen Drucks aus dem Kompressor 1 ausgegeben. Im Kühlbetrieb der Klimaanlage 100 wird der oben beschriebene Zyklus wiederholt.
  • Als Nächstes werden Wirkungen der Klimaanlage 100 im Kühlbetrieb beschrieben.
  • Im Kühlbetrieb, in welchem der lastseitige Wärmetauscher 5 als ein Verdampfer verwendet wird, hat das Kältemittel, welches durch den internen Strömungspfad durch den lastseitigen Wärmetauscher 5 strömt, ein hohes spezifisches Volumen und eine hohe Strömungsgeschwindigkeit. Daher ist der Druckverlust des Kältemittels groß. Zum Beispiel, bei einer Konfiguration, in welcher die ersten internen Strömungspfade 52b des ersten Wärmetauschers 52 in geringerer Anzahl vorhanden sind als die zweiten internen Strömungspfade 54b des zweiten Wärmetauschers 54, ist die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels, welches den ersten internen Strömungspfad 52b durchströmt, größer als die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels, welches die zweiten internen Strömungspfade 54b durchströmt. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in dem internen Strömungspfad erhöht wird, wird der Kältemitteldruckverlust in dem internen Strömungspfad erhöht. Daher wird in dem ersten Wärmetauscher 52 der Kältemitteldruckverlust einfach erzeugt. Weil jedoch das das erste Kältemittelrohr 10a durchströmende zweiphasige Kältemittel geringer Temperatur und geringen Drucks aufgeteilt wird und ein Teil des zweiphasigen Kältemittels geringer Temperatur und geringen Drucks in das Bypassrohr 60 einströmt, ist es möglich, die Strömungsrate des in den ersten Wärmetauscher 52 einströmenden Kältemittels zu reduzieren. Wenn die Strömungsrate des in den ersten Wärmetauscher 52 einströmenden Kältemittels reduziert wird, wird der Kältemitteldruckverlust in dem ersten Wärmetauscher 52 reduziert, sodass die Kühlleistungsfähigkeit des ersten Wärmetauschers 52 verbessert wird.
  • Das gesamte Kältemittel, welches aus dem Druckminderungsgerät 4 ausströmt, wird in den Strömungspfad, welcher das Bypassrohr 60 und das Bypassventil 70 durchströmt, und in den Strömungspfad, durch welchen ein Teil des Kältemittels in den ersten Wärmetauscher 52 strömt, aufgeteilt. Hierdurch wird der Kältemitteldruckverlust in dem ersten Wärmetauscher 52 reduziert. Im Gegensatz dazu, wenn die Strömungsrate des den ersten Wärmetauscher 52 durchströmenden Kältemittels stark reduziert wird, kann ein Wärmetauschwert an dem ersten Wärmetauscher 52 reduziert werden und die verbessernde Wirkung der Kühlleistungsfähigkeit, die durch die Reduzierung des Kältemitteldruckverlustes erhalten wird, kann aufgehoben werden. Die Strömungsrate des Kältemittels, welches per Bypass zu dem Strömungspfad geführt wird, welcher das Bypassrohr 60 und das Bypassventil 70 durchströmt, welche im möglichen Rahmen verbessert wird, wird daher basierend auf der Kälteleistung, die von dem lastseitigen Wärmetauscher 5 gebraucht wird, oder basierend auf der gesamten Strömungsrate des Kältemittels bestimmt. Das Bypassventil 70 kann eine Spezifikation haben, wonach die Strömungsrate die Strömungsrate wird, die in dem möglichen Rahmen verbessert ist, wenn das Bypassventil 70 geöffnet ist, oder kann eine Spezifikation haben, wonach die Strömungsrate auf die Strömungsrate eingestellt ist, die durch Anpassen des Öffnungsgrades des Bypassventils 70 in dem möglichen Rahmen verbessert ist.
  • Ferner sind im Kühlbetrieb der erste Wärmetauscher 52 und der zweite Wärmetauscher 54 durch das Kopplungsrohr 56 in Reihe verbunden. Zudem ist der zweite Wärmetauscher 54 stromabwärts in der Richtung des Luftstroms, welcher durch das Luftzufuhrgerät 5a erzeugt wird und den ersten Wärmetauscher 52 durchströmt, angeordnet. Ferner ist wenigstens der zweite Wärmetauscher 54 über einen gesamten Bereich des Luftströmungspfads angeordnet, welchen der Luftstrom durchströmt, der von dem Luftzuführungsgerät 5a erzeugt wird. Ob das Kältemittel an dem Auslass des lastseitigen Wärmetauschers 5 austrocknet, hängt daher nur von der Verteilung der Wärmetauschmenge der jeweiligen Kältemittelströmungspfade in dem zweiten Wärmetauscher 54 ab und hängt nicht von der Verteilung der Wärmetauschmenge in dem ersten Wärmetauscher 52 ab. Zum Beispiel, selbst wenn in der Klimaanlage 100 die Spezifikation des ersten Wärmetauschers 52 oder des zweiten Wärmetauschers 54, beispielsweise eine Abstandsweite der Rippen oder die Anzahl der Rippen oder die Anzahl der Wärmeübertragungsrohre beliebig eingestellt ist, trocknet das Kältemittel aufgrund einer Differenz der Wärmelast zwischen dem ersten Wärmetauscher 52 und dem zweiten Wärmetauscher 54 nicht aus. Die Klimaanlage 100 gewährt daher einen Freiheitsgrad zur Konstruktionsänderung des ersten Wärmetauschers 52 und des zweiten Wärmetauschers 54, sodass die Klimaanlage 100 mit einem hohen Grad an Konstruktionsfreiheit bereitgestellt wird.
  • Als Nächstes wird mit Bezug zu 4 ein Betrieb im Heizbetrieb der Klimaanlage 100 beschrieben. 4 ist ein schematisches Diagramm eines Kältemittelkreislaufs, welches ein Beispiel des Kältemittelkreislaufs 10 im Heizbetrieb der Klimaanlage 100 gemäß Ausführungsform 1 zeigt. In 4 gezeigte schwarze Pfeile geben jeweils eine Strömungsrichtung des Kältemittels im Kühlbetrieb an. Ferner geben in 4 gezeigte umrandete Blockpfeile jeweils eine Strömungsrichtung des Luftstroms an. In 4 ist der Kältemittelströmungspfad innerhalb des Kältemittelströmungsumschaltgeräts 2 im Heizbetrieb durch eine durchgezogene Linie gezeigt. Wie in 4 gezeigt ist, ist in der Klimaanlage 100 die Richtung des Stroms des Kältemittels, welches durch die internen Strömungspfade des lastseitigen Wärmetauschers 5 strömt, im Heizbetrieb zu der Richtung des Stroms des Kältemittels im Kühlbetrieb entgegengesetzt.
  • Im Heizbetrieb wird der Kältemittelströmungspfad innerhalb des Kältemittelströmungsumschaltgeräts 2 so gesteuert, dass ein gasförmiges Kältemittel hoher Temperatur und hohen Drucks von dem Kompressor 1 zu dem lastseitigen Wärmetauscher 5 strömt. Mit anderen Worten ist im Heizbetrieb der Kältemittelströmungspfad innerhalb des Kältemittelströmungsumschaltgeräts 2 so geschaltet, dass der erste Anschluss 2a, welcher durch ein Rohr mit dem Ausgabeanschluss des Kompressors 1 verbunden ist, und der dritte Anschluss 2c, welcher über ein Rohr mit dem lastseitigen Wärmetauscher 5 verbunden ist, miteinander verbunden sind. Ferner ist der Kältemittelströmungspfad innerhalb des Kältemittelströmungsumschaltgeräts 2 so geschaltet, dass der zweite Anschluss 2b, welcher durch ein Rohr mit dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher 3 verbunden ist, und der vierte Anschluss 2d, welcher über ein Rohr mit dem Sauganschluss des Kompressors 1 verbunden ist, miteinander verbunden sind.
  • Das von dem Kompressor 1 ausgegebene gasförmige Kältemittel hoher Temperatur und hohen Drucks strömt durch das vierte Kältemittelrohr 10d, den Kältemittelströmungspfad zwischen dem ersten Anschluss 2a und dem dritten Anschluss 2c innerhalb des Kältemittelströmungsumschaltgeräts 2 und das dritte Kältemittelrohr 10c in den zweiten Wärmetauscher 54 des lastseitigen Wärmetauschers 5. Im Heizbetrieb wird der zweite Wärmetauscher 54 als ein Verflüssiger verwendet. Das in den zweiten Wärmetauscher 54 strömende gasförmige Kältemittel hoher Temperatur und hohen Drucks tauscht Wärme mit dem Luftstrom aus, welcher durch das Luftzuführungsgerät 5a erzeugt wird und den zweiten Wärmetauscher 54 durchströmt, und strömt dann aus dem zweiten Wärmetauscher 54 aus.
  • Das aus dem zweiten Wärmetauscher 54 ausströmende Kältemittel strömt durch das Kopplungsrohr 56 in den ersten Wärmetauscher 52. Im Heizbetrieb schließt das Bypassventil 70 den Strömungspfad innerhalb des Bypassrohrs 60. Daher strömt das in das Kopplungsrohr 56 einströmende Kältemittel vollständig in den ersten Wärmetauscher 52, ohne aufgeteilt zu werden und in das Bypassrohr 60 zu strömen.
  • Im Heizbetrieb wird der erste Wärmetauscher 52 als Unterkühlungswärmetauscher verwendet. Das in den ersten Wärmetauscher 52 einströmende Kältemittel tauscht Wärme mit dem Luftstrom aus, welcher durch das Luftzuführungsgerät 5a erzeugt wird und den ersten Wärmetauscher 52 durchströmt. Danach strömt das resultierende unterkühlte flüssige Kältemittel hohen Drucks aus.
  • Das unterkühlte flüssige Kältemittel hohen Drucks strömt durch das erste Kältemittelrohr 10a in das Druckminderungsgerät 4. Das in das Druckminderungsgerät 4 strömende unterkühlte gasförmige Kältemittel hohen Drucks wird durch das Druckminderungsgerät 4 ausgedehnt und dekomprimiert. Anschließend strömt das resultierende zweiphasige Kältemittel geringer Temperatur und geringen Drucks aus dem Druckminderungsgerät 4 aus.
  • Das aus dem Druckminderungsgerät 4 ausströmende zweiphasige Kältemittel geringer Temperatur und geringen Drucks strömt durch das sechste Kältemittelrohr 10fin den wärmequellenseitigen Wärmetauscher 3. Im Heizbetrieb wird der wärmequellenseitige Wärmetauscher 3 als ein Verdampfer verwendet. Das in den wärmequellenseitigen Wärmetauscher 3 strömende zweiphasige Kältemittel geringer Temperatur und geringen Drucks tauscht Wärme mit dem Luftstrom aus, welcher durch das wärmequellenseitige Luftzuführungsgerät 3a erzeugt wird und den wärmequellenseitigen Wärmetauscher 3 durchströmt. Danach strömt das resultierende gasförmige Kältemittel geringen Drucks aus. Es ist zu beachten, dass das aus dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher 3 ausströmende Kältemittel ein zweiphasiges Kältemittel geringen Drucks wird, welches in einigen Fällen eine hohe Qualität hat.
  • Das aus dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher 3 strömende gasförmige Kältemittel geringen Drucks wird durch das fünfte Kältemittelrohr 10e, den Kältemittelströmungspfad zwischen dem zweiten Anschluss 2b und dem vierten Anschluss 2d innerhalb des Kältemittelströmungsumschaltgeräts 2 und das vierte Kältemittelrohr 10d in den Kompressor 1 gesaugt. Das in den Kompressor 1 gesaugte gasförmige Kältemittel geringen Drucks wird durch den Kompressor 1 komprimiert. Danach wird das resultierende gasförmige Kältemittel hoher Temperatur und hohen Drucks aus dem Kompressor 1 ausgegeben. Im Heizbetrieb der Klimaanlage 100 wird der oben beschriebene Zyklus wiederholt.
  • Als Nächstes werden Wirkungen der Klimaanlage 100 im Heizbetrieb beschrieben.
  • Wenn die Anzahl von internen Strömungspfaden, die innerhalb des lastseitigen Wärmetauschers 5 parallel zueinander bereitgestellt sind, im Heizbetrieb, in welchem der lastseitige Wärmetauscher 5 als ein Verflüssiger verwendet wird, erhöht wird, verringert sich die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in jedem der internen Strömungspfade des lastseitigen Wärmetauschers 5. Wenn sich die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in jedem der internen Strömungspfade des lastseitigen Wärmetauschers 5 verringert, verringert sich ein rohrinterner Wärmeübertragungskoeffizient des lastseitigen Wärmetauschers 5. Im Heizbetrieb ist jedoch in dem lastseitigen Wärmetauscher 5 der erste Wärmetauscher 52 mit dem zweiten Wärmetauscher 54 in Reihe verbunden, sodass der erste Wärmetauscher 52 stromabwärts des zweiten Wärmetauschers 54 angeordnet ist und nicht parallel zu dem zweiten Wärmetauscher 54 verbunden ist. Daher ist die Anzahl von internen Strömungspfaden, die innerhalb des lastseitigen Wärmetauschers 5 parallel zueinander bereitgestellt sind, nicht erhöht. Im Heizbetrieb ist daher die Anzahl von internen Strömungspfaden, die innerhalb des lastseitigen Wärmetauschers 5 parallel zueinander bereitgestellt sind, nicht erhöht und eine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in jedem der internen Strömungspfade des lastseitigen Wärmetauschers 5 wird verhindert. Diese Konfiguration ermöglicht es, den rohrinternen Wärmeübertragungskoeffizienten des lastseitigen Wärmetauschers 5 beizubehalten.
  • Ferner schließt das Bypassventil 70 im Heizbetrieb den Strömungspfad innerhalb des Bypassrohrs 60. Daher strömt das in dem Kopplungsrohr 56 strömende Kältemittel hohen Drucks vollständig in den ersten Wärmetauscher 52 und dementsprechend ist die Strömungsgeschwindigkeit erhöht. Diese Konfiguration ermöglicht es, einen Wärmeübertragungskoeffizienten des ersten Wärmeübertragungsrohrs 52a2 zu verbessern. Im Gegensatz dazu ist das Kältemittel, welches den ersten Wärmetauscher 52 durchströmt, das Kältemittel hohen Drucks und hoher Dichte und der Kältemitteldruckverlust ist gering. Daher ist der Einfluss des Druckverlustes, welcher durch die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels verursacht wird, vernachlässigbar. Bei der Klimaanlage 100 ist daher der Strömungspfad innerhalb des Bypassrohrs 60 im Heizbetrieb geschlossen, sodass eine Heizleistungsfähigkeit verbessert ist.
  • Weil die Klimaanlage 100 das Bypassrohr 60 und das Bypassventil 70 umfasst, ist, wie oben beschrieben ist, im Kühlbetrieb der Druckverlust reduziert und die Kühlleistungsfähigkeit des lastseitigen Wärmetauschers 5 ist erhöht. Weil der erste Wärmetauscher 52 mit dem zweiten Wärmetauscher 54 in Reihe verbunden ist, ist zudem im Heizbetrieb die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels, welches durch den zweiten Wärmetauscher 54 strömt, erhöht, sodass der rohrinterne Wärmeübertragungskoeffizient verbessert ist. Daher ist in der Klimaanlage 100 der Zusammenhang zwischen dem Kältemitteldruckverlust und der Wärmeübertragungsleistungsfähigkeit des lastseitigen Wärmetauschers 5 im Kühlbetrieb und im Heizbetrieb im möglichen Rahmen verbessert. Diese Konfiguration ermöglicht es, den Energieverbrauch während des gesamten Jahres zu reduzieren.
  • Ferner kann in der Klimaanlage 100 der Energieverbrauch durch eine einfache Konfiguration reduziert werden, gemäß welcher das Bypassrohr 60 mit beiden Enden des ersten Wärmetauschers 52 verbunden ist und das Bypassventil 70 in dem Bypassrohr 60 bereitgestellt ist. Es ist daher möglich, die Klimaanlage 100 zu verkleinern und dabei die Leistungsfähigkeit der Klimaanlage 100 beizubehalten. Zudem sind die Konstruktion des ersten Wärmetauschers 52 und des zweiten Wärmetauschers 54, beispielsweise eine Abmessung des jeweiligen Wärmetauschers, eine Wärmeübertragungsfläche der jeweiligen Rippen, die Anzahl von Wärmeübertragungsrohren, ein Durchmesser des Wärmeübertragungsrohrs, eine Innennutform des Wärmeübertragungsrohrs und die Anzahl von Kältemittelströmungspfaden des jeweiligen Wärmetauschers, in einer beliebigen Kombination änderbar. Die Klimaanlage 100 gewährt daher den Freiheitsgrad zur Konstruktionsänderung des lastseitigen Wärmetauschers 5. Es ist daher möglich, den Energieverbrauch der Klimaanlage 100 zu reduzieren und die Klimaanlage 100 zu verkleinern und eine hohe Qualität der Klimaanlage 100 beizubehalten.
  • Beispielsweise wird ein Fall betrachtet, in welchem es notwendig ist, zu verhindern, dass das Kältemittel in dem zweiten Wärmetauscher 54 im Kühlbetrieb austrocknet. Zuerst wird ein Fall betrachtet, in welchem im Gegensatz zur Ausführungsform 1 der erste Wärmetauscher 52 und der zweite Wärmetauscher 54 des lastseitigen Wärmetauschers 5 parallel zu einer Richtung angeordnet sind, in welcher Luft durch den lastseitigen Wärmetauscher 5 strömt. Um in diesem Fall zu verhindern, dass das Kältemittel in dem zweiten Wärmetauscher 54 austrocknet, ist es notwendig, einen Wärmelastzusammenhang mit dem ersten Wärmetauscher 52 dauerhaft zu berücksichtigen. Als Verfahren zum Verhindern, dass das Kältemittel in dem zweiten Wärmetauscher 54 austrocknet, dient beispielsweise ein Verfahren, bei welchem die Wärmeübertragungsfläche des zweiten Wärmetauschers 54 so konstruiert ist, dass sie kleiner ist als die Wärmeübertragungsfläche des ersten Wärmetauschers 52, und dient ein Verfahren, bei welchem die Strömungsrate des an den zweiten Wärmetauscher 54 verteilten Kältemittels unter Verwendung eines Strömungssteuerungsventils so festgelegt wird, dass sie größer als die Strömungsrate des an den ersten Wärmetauscher 52 verteilten Kältemittels ist. Als Nächstes wird die Klimaanlage 100 der Ausführungsform 1 betrachtet. Bei der Klimaanlage 100 der Ausführungsform 1 sind im Kühlbetrieb der erste Wärmetauscher 52 und der zweite Wärmetauscher 54 durch das Kopplungsrohr 56 in Reihe verbunden. Ferner ist der zweite Wärmetauscher 54 in der Richtung des Luftstroms, welcher durch das Luftzuführungsgerät 5a erzeugt wird und den ersten Wärmetauscher 52 durchströmt, stromabwärts angeordnet. Zudem ist wenigstens der zweite Wärmetauscher 54 über den gesamten Bereich des Luftströmungspfades angeordnet, durch welchen der Luftstrom strömt, der durch das Luftzuführungsgerät 5a erzeugt wird. Daher hängt bei der Klimaanlage 100 der Ausführungsform 1 der Umstand, ob das Kältemittel in dem zweiten Wärmetauscher 54 austrocknet, nicht von dem Zustand, wie beispielsweise dem Wärmetauschwert des Kältemittels in dem ersten Wärmetauscher 52, ab, sodass es möglich ist, lediglich den zweiten Wärmetauscher 54 unabhängig neu zu konstruieren. Die Klimaanlage 100 der Ausführungsform 1 gewährt daher den Freiheitsgrad zur Konstruktionsänderung des lastseitigen Wärmetauschers 5. Zudem können zu dem ersten Wärmetauscher 52 oder dem zweiten Wärmetauscher 54 unabhängig oder wahlweise Mittel zum Verbessern der Leistungsfähigkeit und der Qualität eines beliebigen Wärmetauschers hinzugefügt werden. Wenn die Klimaanlage 100 der Ausführungsform 1 eine separate Klimaanlage ist, welche die Innenraumreinheit 150 umfasst, kann eine einfache Konfiguration verwendet werden, in welcher der lastseitige Wärmetauscher 5, das Luftzuführungsgerät 5a, das Bypassrohr 60 und das Bypassventil 70 in der Innenraumeinheit 150 untergebracht sind. Es ist daher möglich, die Installation der Innenraumeinheit 150 in einem Installationsraum zu vereinfachen, die hinsichtlich einer Installationsbedingung, wie beispielsweise einer Installationsabmessung, begrenzt sein kann.
  • Ausführungsform 2
  • Eine Konfiguration der Klimaanlage 100 der Ausführungsform 2 der vorliegenden Offenbarung wird mit Bezug zu 5 beschrieben. 5 ist ein schematisches Diagramm eines Kältemittelkreislaufs, welches ein Beispiel des Kältemittelkreislaufs 10 im Kühlbetrieb der Klimaanlage 100 gemäß Ausführungsform 2 zeigt. Schwarze Pfeile, die in 5 gezeigt sind, geben jeweils eine Strömungsrichtung des Kältemittels im Kühlbetrieb an. Umrandete Blockpfeile, die in 5 gezeigt sind, geben jeweils eine Strömungsrichtung des Luftstroms an.
  • Wie in 5 gezeigt ist, umfasst in der Klimaanlage 100 der Ausführungsform 2 das Bypassventil 70 zusätzlich zu dem Rückschlagventil 70a ein Kapillarrohr 70b. Die anderen Konfigurationen der Klimaanlage 100 sind den Konfigurationen der oben beschriebenen Ausführungsform 1 gleich. Daher wird die Beschreibung der anderen Konfigurationen ausgelassen.
  • Das Kapillarrohr 70b ist ein Ausdehnungsventil, welches aus einem dünnen und langen Kupferrohr gebildet ist und erlaubt, dass eine notwendige Menge von Kältemittel das Ausdehnungsventil durch einen Rohrwiderstand durchströmt, um das Kältemittel zu dekomprimieren. Das Kapillarrohr 70b ist zwischen dem Rückschlagventil 70a und dem Kopplungsrohr 56 angeordnet.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform 1 ist beschrieben, dass die Konstruktion des lastseitigen Wärmetauschers 5 in einer beliebigen Kombination änderbar ist und der Freiheitsgrad zur Konstruktionsänderung gewährt wird; jedoch kann der Kältemitteldruckverlust in dem lastseitigen Wärmetauscher 5 in Abhängigkeit der Konstruktionsänderung variiert werden. Beispielsweise erhöht sich mit steigendem Druckverlust des ersten Wärmetauschers 52 ein Verhältnis der Strömungsrate des Kältemittels, welches das Bypassrohr 60 durchströmt, zu der Strömungsrate des Kältemittels, welches den ersten Wärmetauscher 52 durchströmt. Wenn die Konstruktion geändert wird, sodass der lastseitige Wärmetauscher 5 so konfiguriert ist, dass der Strömungswiderstand des ersten Wärmetauschers 52 erhöht ist und der Kältemitteldruckverlust erhöht ist, ist die Strömungsrate des Kältemittels, welches das Bypassrohr 60 durchströmt, sehr hoch, sodass eine Wärmeübertragungsfähigkeit des lastseitigen Wärmetauschers 5 reduziert ist.
  • In dem Fall, in welchem das Bypassventil 70 das Kapillarrohr 70b umfasst, ist es möglich, den Strömungswiderstand des Bypassrohrs 60 anzupassen und die Strömungsrate des Kältemittels, welches das Bypassrohr 60 durchströmt, zu reduzieren. Hierdurch ist es möglich, eine Balance zwischen dem Kältemitteldruckverlust in dem lastseitigen Wärmetauscher 5 und der Wärmeübertragungsfähigkeit des lastseitigen Wärmetauschers 5 beizubehalten und den Energieverbrauch weiter zu reduzieren.
  • Ausführungsform 3
  • Eine Konfiguration der Klimaanlage 100 der Ausführungsform 3 der vorliegenden Offenbarung wird mit Bezug zu 6 beschrieben. 6 ist ein schematisches Diagramm eines Kältemittelkreislaufs, welches ein Beispiel des Kältemittelkreislaufs 10 im Kühlbetrieb der Klimaanlage 100 gemäß Ausführungsform 3 zeigt. Schwarze Pfeile, die in 6 gezeigt sind, geben jeweils eine Strömungsrichtung des Kältemittels im Kühlbetrieb an. Umrandete Blockpfeile, die in 6 gezeigt sind, geben jeweils eine Strömungsrichtung des Luftstroms an.
  • Wie in 6 gezeigt ist, umfasst in der Klimaanlage 100 der Ausführungsform 3 das Bypassventil 70 ein Strömungssteuerungsventil 70c mit einem steuerbaren Öffnungsgrad. Die Klimaanlage 100 umfasst ferner eine Steuerung 80, welche dazu konfiguriert ist, den Öffnungsgrad des Strömungssteuerungsventils 70c über eine Kommunikationsverbindung 75 zu steuern. Die Klimaanlage 100 umfasst ferner einen oder mehr Temperatursensoren, welche durch ein Kabel oder kabellos mit der Steuerung 80 verbunden sind. Die anderen Konfigurationen der Klimaanlage 100 sind den Konfigurationen der oben beschriebenen Ausführungsform 1 gleich. Daher wird die Beschreibung der anderen Konfigurationen ausgelassen.
  • Das Strömungssteuerungsventil 70c ist ein Steuerungsgerät, welches den Öffnungsgrad eines internen Strömungspfads steuert, um die Strömungsrate des Kältemittels zu steuern, welches durch das Innere des Strömungssteuerungsventils 70c strömt. Das Strömungssteuerungsventil 70c ist beispielsweise ein lineares elektronisches Ausdehnungsventil. Das Strömungssteuerungsventil 70c ist dazu konfiguriert, die Strömungsrate des Kältemittels, welches das Bypassrohr 60 durchströmt, gemäß einer Anweisung von der Steuerung 80 zu steuern.
  • Die Steuerung 80 ist beispielsweise eine dedizierte Hardware, ein Mikrocomputer, der eine zentrale Verarbeitungseinheit und einen Speicher umfasst, oder eine Mikroverarbeitungseinheit. Die Steuerung 80 kann dazu konfiguriert sein, eine Steuerung des Betriebszustandes der Klimaanlage 100 auszuführen, beispielsweise eine Frequenzsteuerung des Kompressors 1 und eine Öffnungsgradsteuerung des Druckminderungsgeräts 4, oder kann nur dazu konfiguriert sein, die Öffnungsgradsteuerung des Strömungssteuerungsventils 70c auszuführen. Die Kommunikationsverbindung 75 zwischen dem Strömungssteuerungsventil 70c und der Steuerung 80 kann ein Kabel oder kabellos sein.
  • Jeder der Temperatursensoren kann beispielsweise ein Halbleitermaterial, beispielsweise einen Thermistor, oder ein metallisches Material, beispielsweise einen thermometrischen Widerstand, umfassen. Die Vielzahl von Temperatursensoren, die in der Klimaanlage 100 bereitgestellt ist, kann dieselbe Konfiguration oder unterschiedliche Konfigurationen haben. In 6 sind Verbindungsleitungen zwischen der Steuerung 80 und den Temperatursensoren nicht gezeigt.
  • Wie in 6 gezeigt ist, kann die Klimaanlage 100 für die Temperatursensoren einen ersten Temperatursensor 90, einen zweiten Temperatursensor 92, einen dritten Temperatursensor 94, einen vierten Temperatursensor 96 und einen fünften Temperatursensor 98 umfassen. Die Klimaanlage 100 kann eine Konfiguration haben, bei der einige der Temperatursensoren entfernt sind, oder kann eine Konfiguration haben, bei der ein weiterer Temperatursensor hinzugefügt ist, je nach Form der Klimaanlage 100.
  • Der erste Temperatursensor 90 ist an einer beliebigen Position um den lastseitigen Wärmetauscher 5 angeordnet und detektiert eine Temperatur des klimatisierten Raumes. Der zweite Temperatursensors 92 detektiert durch das zweite Wärmeübertragungsrohr 54a2 eine Temperatur des Kältemittels, welches durch das zweite Wärmeübertragungsrohr 54a2 des zweiten Wärmetauschers 54 strömt. Der dritte Temperatursensor 94 detektiert durch das erste Wärmeübertragungsrohr 52a2 eine Temperatur des Kältemittels, welches durch das erste Wärmeübertragungsrohr 52a2 des ersten Wärmetauschers 52 strömt. Der vierte Temperatursensor 96 detektiert durch das Kopplungsrohr 56 eine Temperatur des Kältemittels, welches durch das Kopplungsrohr 56 strömt. Der fünfte Temperatursensor 98 ist ein Außenluft-Temperatursensor, welcher an einer beliebigen Position um den wärmequellenseitigen Wärmetauscher 3 angeordnet ist und eine Temperatur der Außenluft detektiert. Wenn es in der folgenden Beschreibung nicht nötig ist, zwischen dem ersten Temperatursensor 90, dem zweiten Temperatursensor 92, dem dritten Temperatursensor 94, dem vierten Temperatursensor 96 und dem fünften Temperatursensor 98 zu unterscheiden, werden diese Temperatursensoren einfach als die „Temperatursensoren“ bezeichnet.
  • Die Steuerung 80 ist dazu konfiguriert, den Öffnungsgrad des Strömungssteuerungsventils 70c basierend auf einer von dem Kompressor 1 übertragenen Information über eine Betriebsfrequenz und eine Information über die Temperaturen, die von den jeweiligen Temperatursensoren detektiert werden, zu steuern. 7 ist ein Graph, welcher einen Zusammenhang zwischen dem Öffnungsgrad des Strömungssteuerungsventils 70c und einem Leistungskoeffizienten im Kühlbetrieb zeigt. Eine in 7 gezeigte horizontale Achse bezeichnet den Öffnungsgrad des Strömungssteuerungsventils 70c, und der Öffnungsgrad nimmt in Pfeilrichtung zu. Ein in 7 gezeigte vertikale Achse bezeichnet eine Verbesserungsrate des Leistungskoeffizienten, welcher so definiert ist, dass der Leistungskoeffizient 100 % ist, wenn das Strömungssteuerungsventil 70c geschlossen ist, d. h., wenn der Öffnungsgrad null ist. Der Leistungskoeffizient nimmt in Pfeilrichtung zu. In der folgenden Beschreibung wird der Leistungskoeffizienten in einigen Fällen durch die Abkürzung „LK“ bezeichnet. Ferner ist die Kälteleistung jeder Linie in dem Graph in Kilowatt gezeigt und ein Typ des Kältemittels ist in Klammern angegeben.
  • Wie in 7 angegeben ist, variiert im Falle eines R32-Kältemittels der Öffnungsgrad des Strömungssteuerungsventils 70c, an welchem die Verbesserungsrate des Leistungskoeffizienten im Kühlbetrieb am höchsten wird, in Abhängigkeit der Kälteleistung der Klimaanlage 100, d. h. in Abhängigkeit einer Zirkulationsmenge des Kältemittels in der Klimaanlage 100. Zudem, wie in 7 angegeben ist, kann das Erhöhen des Öffnungsgrades des Strömungssteuerungsventils 70c mit zunehmender Kälteleistung die Verbesserungsrate des Leistungskoeffizienten verbessern. Das Bypassventil 70, welches das Strömungssteuerungsventil 70c umfasst, ist bereitgestellt und der Öffnungsgrad des Strömungssteuerungsventils 70c wird in Abhängigkeit der Kälteleistung so gesteuert, dass die Balance zwischen dem Kältemitteldruckverlust in dem lastseitigen Wärmetauscher 5 und der Wärmeübertragungsfähigkeit des lastseitigen Wärmetauschers 5 effektiv beibehalten wird.
  • Ferner entspricht die Kälteleistung der Klimaanlage 100 der Zirkulationsmenge des Kältemittels in der Klimaanlage 100, und die Zirkulationsmenge des Kältemittels in der Klimaanlage 100 nimmt mit Zunahme der Betriebsfrequenz des Kompressors 1 zu. Das Steuern des Öffnungsgrades des Strömungssteuerungsventils 70c über einen gesamten Betriebsfrequenzbereich der Klimaanlage 100 ermöglicht es daher, die Balance zwischen dem Kältemitteldruckverlust in dem lastseitigen Wärmetauscher 5 und der Wärmeübertragungsfähigkeit des lastseitigen Wärmetauschers 5 effektiver beizubehalten.
  • Weil die Steuerung 80 bereitgestellt ist, ist zudem der Öffnungsgrad des Strömungssteuerungsventil 70, d. h., die Strömungsrate des das Bypassrohr 60 durchströmenden Kältemittels, basierend auf dem Zustand im Kühlbetrieb, beispielsweise der Temperatur der Außenluft, der Temperatur des klimatisierten Raumes und der Betriebsfrequenz des Kompressors 1 so einstellbar, dass der Leistungskoeffizient im möglichen Bereich erhöht wird. Weil das Strömungssteuerungsventil 70c, die Steuerung 80 und die Temperatursensoren bereitgestellt sind, ist es daher möglich, den Energieverbrauch während einer Kühlperiode selbst dann effektiv weiter zu reduzieren, wenn sich eine der Temperaturen ändert.
  • Wie in 7 angegeben ist, kann zudem im Vergleich an der gleichen Kälteleistung ein R290-Kältemittel die Verbesserungsrate des Leistungskoeffizienten durch Anpassen des Öffnungsgrades des Strömungssteuerungsventils 70c weiter verbessern, als es das R32-Kältemittel kann.
  • Das Bypassventil 70 in der Klimaanlage 100 der Ausführungsform 3 kann ferner das Rückschlagventil 70a umfassen.
  • Ausführungsform 4
  • Eine Konfiguration der Klimaanlage 100 der Ausführungsform 4 der vorliegenden Offenbarung wird mit Bezug zu 8 beschrieben. 8 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Beispiel einer bestimmten Konfiguration des lastseitigen Wärmetauschers 5 im Kühlbetrieb der Klimaanlage 100 gemäß Ausführungsform 4 zeigt. Ein in 8 gezeigter umrandeter Blockpfeil gibt die Richtung der Strömung des Luftstroms an, welcher durch das Luftzufuhrgerät 5a erzeugt wird. In 8 gezeigte schwarze Pfeile geben schematisch eine Einströmungsrichtung und eine Ausströmungsrichtung des Kältemittels in den lastseitigen Wärmetauscher 5 im Kühlbetrieb der Klimaanlage 100 an.
  • Wie in 8 gezeigt ist, ist in dem lastseitigen Wärmetauscher 5 ein Innendurchmesser des ersten Wärmeübertragungsrohrs 52a2 des ersten Wärmetauschers 52 so konstruiert, dass er kleiner als ein Innendurchmesser des zweiten Wärmeübertragungsrohrs 54a2 des zweiten Wärmetauschers 54 ist. Die anderen Konfigurationen des lastseitigen Wärmetauschers 5 sind gleich den Konfigurationen der oben beschriebenen Ausführungsform 1. Daher werden Beschreibungen der anderen Konfigurationen ausgelassen.
  • Beispielsweise ist der lastseitige Wärmetauscher 5 so geformt, dass, wenn eine Dicke des ersten Wärmeübertragungsrohrs 52a2 und eine Dicke des zweiten Wärmeübertragungsrohrs 54a2 gleich sind, ein Außendurchmesser des zweiten Wärmeübertragungsrohrs 54a2 7 mm ist und ein Außendurchmesser des ersten Wärmeübertragungsrohrs 52a2 5 mm ist.
  • In einigen Fällen wird für das Kältemittel, welches durch die Klimaanlage 100 zirkuliert, ein Kohlenwasserstoff-Kältemittel oder ein Fluorkohlenwasserstoff-Kältemittel verwendet, welche ein geringes Treibhauspotenzial haben. Beim Kohlenwasserstoff-Kältemittel ist jedoch gewünscht, dass eine Menge des einzudichtenden Kältemittels gering ist, weil das Kohlenwasserstoff-Kältemittel entflammbar ist. Es ist zu beachten, dass das Kohlenwasserstoff-Kältemittel in einigen Fällen als HC-Kältemittel abgekürzt ist. Ferner ist das Fluorkohlenwasserstoff-Kältemittel in einigen Fällen als HFC-Kältemittel abgekürzt.
  • Im Heizbetrieb der Klimaanlage 100 wird der erste Wärmetauscher 52 als ein Unterkühlungswärmetauscher verwendet und das flüssige Kältemittel strömt innerhalb des ersten Wärmeübertragungsrohrs 52a2. Wenn das flüssige Kältemittel innerhalb des ersten Wärmeübertragungsrohrs 52a2 strömt, nimmt die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels innerhalb des ersten Wärmeübertragungsrohrs 52a2 zu, wenn der Innendurchmesser des ersten Wärmeübertragungsrohrs 52a2 abnimmt. Der Wärmeübertragungskoeffizient des ersten Wärmeübertragungsrohrs 52a2 wird dementsprechend verbessert, um die Heizfähigkeit zu verbessern. Ferner nimmt ein Innenvolumen des ersten Wärmeübertragungsrohrs 52a2 ab, wenn der Innendurchmesser des ersten Wärmeübertragungsrohrs 52a2 abnimmt. Eine Füllmenge des Kältemittels, welche zum Betreiben des Kältemittelkreislaufs 10 notwendig ist, ist dementsprechend reduziert.
  • Im Kühlbetrieb nimmt der Kältemitteldruckverlust zu, wenn der Innendurchmesser des ersten Wärmeübertragungsrohrs 52a2 abnimmt und die Strömungsrate des Kältemittels zunimmt. Wie jedoch in den oben beschriebenen Ausführungsformen 1 bis 3 beschrieben ist, wird, weil das Bypassrohr 60 und das Bypassventil 70 bereitgestellt sind, der Druckverlust in dem ersten Wärmetauscher 52 reduziert, um die Kühlfähigkeit des ersten Wärmetauschers 52 im Kühlbetrieb zu verbessern.
  • Ferner, wie in der oben beschriebenen Ausführungsform 1 beschrieben ist, können die ersten internen Strömungspfade 52b des ersten Wärmetauschers 52 so konstruiert sein, dass sie in geringerer Anzahl vorhanden sind als die zweiten internen Strömungspfade 54b des zweiten Wärmetauschers 54. Wenn das flüssige Kältemittel durch den ersten internen Strömungspfad 52b im Heizbetrieb der Klimaanlage 100 strömt, nimmt die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels innerhalb des ersten internen Strömungspfads 52b zu, wenn die Anzahl von ersten internen Strömungspfaden 52b abnimmt. Der Wärmeübertragungskoeffizient des ersten Wärmeübertragungsrohrs 52a2 wird dementsprechend verbessert, um die Heizfähigkeit zu verbessern. Zudem nimmt das Innenvolumen des ersten internen Strömungspfads 52b in dem ersten Wärmetauscher 52 ab, wenn die Anzahl von ersten internen Strömungspfaden 52b des ersten Wärmetauschers 52 abnimmt. Die Füllmenge des Kältemittels, welches zum Betreiben des Kältemittelkreislaufs 10 notwendig ist, ist dementsprechend reduziert. Wie in 7 gezeigt ist, kann der lastseitige Wärmetauscher 5 beispielsweise (genau) einen ersten internen Strömungspfad 52b und zwei zweite interne Strömungspfade 54b umfassen.
  • Im Kühlbetrieb nimmt der Kältemitteldruckverlust zu, wenn die Anzahl von ersten internen Strömungspfaden 52b abnimmt und die Strömungsrate des Kältemittels zunimmt. Weil das Bypassrohr 60 und das Bypassventil 70 bereitgestellt sind, wird jedoch der Druckverlust in dem ersten Wärmetauscher 52 reduziert, um die Kühlfähigkeit des ersten Wärmetauschers 52 im Kühlbetrieb zu verbessern.
  • Es ist zu beachten, dass der Außendurchmesser des ersten Wärmeübertragungsrohrs 52a2 und der Außendurchmesser des zweiten Wärmeübertragungsrohrs 54a2 nicht auf die oben beschriebenen bestimmten Beispiele begrenzt sind. Wenn für das erste Wärmeübertragungsrohr 52a2 ein Rohr mit einem Innendurchmesser verwendet wird, welcher kleiner als der Innendurchmesser des zweiten Wärmeübertragungsrohrs 54a2 mit dem Außendurchmesser von 7 mm ist, können die gleichen Wirkungen erzielt werden. Ferner sind die Anzahl der ersten internen Strömungspfade 52b und die Anzahl der zweiten internen Strömungspfade 54b nicht auf die oben beschriebenen bestimmten Beispiele begrenzt. Zum Beispiel, wenn das erste Wärmeübertragungsrohr 52a2 ein flaches Rohr ist, kann die Anzahl von internen Strömungspfaden zwei oder mehr sein.
  • 9 ist ein Graph, welcher einen Zusammenhang zwischen der Kälteleistung der Klimaanlage 100 und dem Druckverlust in dem lastseitigen Wärmetauscher 5 für einen Fall zeigt, in welchem das R290-Kältemittel oder das R32-Kältemittel als das Kältemittel der Klimaanlage 100 verwendet wird. Eine horizontale Achse des Graphs bezeichnet die Kälteleistung der Klimaanlage 100, und die Kälteleistung wird in Pfeilrichtung besser. Eine vertikale Achse des Graphs bezeichnet den Druckverlust in dem lastseitigen Wärmetauscher 5, und der Druckverlust nimmt in Pfeilrichtung zu. Des Weiteren ist das R290-Kältemittel ein Kohlenwasserstoff-Kältemittel und das R32-Kältemittel ist ein Fluorkohlenwasserstoff-Kältemittel.
  • Wenn die gleiche Kälteleistung benötigt wird, bedeutet die Verwendung des R290-Kältemittels einen größeren Druckverlust im gesamten Bereich als die Verwendung des R32-Kältemittels. Wie in Ausführungsform 3 mit Bezug zu 7 beschrieben ist, kann jedoch beim Vergleich an der gleichen Kälteleistung das R290-Kältemittel die Verbesserungsrate des Leistungskoeffizienten durch Anpassen des Öffnungsgrades des Strömungssteuerungsventils 70c mehr verbessern, als es das R32-Kältemittel kann. Insbesondere in dem Fall, in welchem das Kohlenwasserstoff-Kältemittel als das Kältemittel der Klimaanlage 100 verwendet wird, ist es daher möglich, Wirkungen des Reduzierens der Kältemittelmenge und des Energieverbrauchs zu verbessern.
  • Ferner, wenn der Leistungskoeffizient bei konstanter Kälteleistung verbessert wird, nimmt der Energieverbrauch der Klimaanlage 100 ab. Die Klimaanlage 100 kann daher auch dazu konfiguriert sein, die Kälteleistung mit konstantem Energieverbrauch zu verbessern, um eine Wirkung des Verbesserns der Kälteleistung der Klimaanlage 100 im möglichen Rahmen zu erreichen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1:
    Kompressor,
    2:
    Kältemittelströmungsumschaltgerät,
    2a:
    erster Anschluss,
    2b:
    zweiter Anschluss,
    2c:
    dritter Anschluss,
    2d:
    vierter Anschluss,
    3:
    wärmequellenseitiger Wärmetauscher,
    3a:
    wärmequellenseitiges Luftzufuhrgerät,
    4:
    Druckminderungsgerät,
    5:
    lastseitiger Wärmetauscher,
    5a:
    Luftzufuhrgerät,
    10:
    Kältemittelkreislauf,
    10a:
    erstes Kältemittelrohr,
    10b:
    zweites Kältemittelrohr,
    10c:
    drittes Kältemittelrohr,
    10d:
    viertes Kältemittelrohr,
    10e:
    fünftes Kältemittelrohr,
    10f.
    sechstes Kältemittelrohr,
    52:
    erster Wärmetauscher,
    52a:
    erste Wärmetauscheinheit,
    52a1:
    erste Rippe,
    52a2:
    erstes Wärmeübertragungsrohr,
    52b:
    erster interner Strömungspfad,
    54:
    zweiter Wärmetauscher,
    54a:
    zweite Wärmetauscheinheit,
    54a1:
    zweite Rippe,
    54a2:
    zweites Wärmeübertragungsrohr,
    54b:
    zweiter interner Strömungspfad,
    56:
    Kopplungsrohr,
    56a:
    Verzweigungsabschnitt,
    60:
    Bypassrohr,
    60a:
    erstes Bypassrohr,
    60b:
    zweites Bypassrohr,
    70:
    Bypassventil,
    70a:
    Rückschlagventil,
    70b:
    Kapillarrohr,
    70c:
    Strömungssteuerungsventil,
    75:
    Kommunikationsverbindung,
    80:
    Steuerung,
    90:
    erster Temperatursensor,
    92:
    zweiter Temperatursensor,
    94:
    dritter Temperatursensor,
    96:
    vierter Temperatursensor,
    98:
    fünfter Temperatursensor,
    100:
    Klimaanlage,
    150:
    Innenraumreinheit.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2015/063853 [0003]

Claims (8)

  1. Klimaanlage (100), umfassend: einen Kältemittelkreislauf (10), durch welchen ein Kältemittel zirkuliert, wobei der Kältemittelkreislauf (10) einen Kompressor (1), ein Kältemittelströmungsumschaltgerät (2), einen wärmequellenseitigen Wärmetauscher (3), ein Druckminderungsgerät (4), einen lastseitigen Wärmetauscher (5), ein erstes Kältemittelrohr (10a), ein Kopplungsrohr (56) und ein zweites Kältemittelrohr (10b) umfasst, wobei der lastseitige Wärmetauscher (5) einen ersten Wärmetauscher (52) und einen zweiten Wärmetauscher (54) umfasst, wobei das erste Kältemittelrohr (10a) das Druckminderungsgerät (4) und den ersten Wärmetauscher (52) verbindet, wobei das Kopplungsrohr (56) den ersten Wärmetauscher (52) und den zweiten Wärmetauscher (54) verbindet, wobei das zweite Kältemittelrohr (10b) den zweiten Wärmetauscher (54) und das Kältemittelströmungsumschaltgerät (2) verbindet; ein Luftzufuhrgerät (5a), welches dazu konfiguriert ist, einen Luftstrom zu erzeugen, der den lastseitigen Wärmetauscher (5) durchströmt; ein Bypassrohr (60), welches das erste Kältemittelrohr (10a) und das Kopplungsrohr (56) verbindet; und ein Bypassventil (70), welches in dem Bypassrohr (60) angeordnet ist, wobei das Kältemittelströmungsumschaltgerät (2) dazu konfiguriert ist, zwischen einem Kühlbetrieb, bei welchem das aus dem lastseitigen Wärmetauscher (5) strömende Kältemittel geringen Drucks in den Kompressor (1) gesaugt wird, und einem Heizbetrieb, bei welchem das aus dem Kompressor (1) ausgegebene Kältemittel hohen Drucks in den lastseitigen Wärmetauscher (5) strömt, umzuschalten, wobei der erste Wärmetauscher (52) windaufwärts des zweiten Wärmetauschers (54) angeordnet ist, bezogen auf eine Richtung des von dem Luftzufuhrgerät (5a) erzeugten Luftstroms, wobei der den ersten Wärmetauscher (52) durchströmende Luftstrom den zweiten Wärmetauschers (54) durchströmt, wobei das Bypassventil (70) dazu konfiguriert ist, im Kühlbetrieb zu verursachen, dass ein Teil des das erste Kältemittelrohr (10a) durchströmenden Kältemittels über das Bypassrohr (60) durch das Kopplungsrohr (56) strömt, wobei das Bypassventil (70) dazu konfiguriert ist, im Heizbetrieb einen Strom des von dem Kopplungsrohr (56) über das Bypassrohr (60) zu dem ersten Kältemittelrohr (10a) strömenden Kältemittels zu blockieren und zu verursachen, dass das durch das Kopplungsrohr (56) strömende Kältemittel vollständig von dem Kopplungsrohr (56) zu dem ersten Wärmetauscher (52) strömt.
  2. Klimaanlage (100) gemäß Anspruch 1, wobei das Bypassventil (70) ein Rückschlagventil (70a) umfasst.
  3. Klimaanlage (100) gemäß Anspruch 2, wobei das Bypassventil (70) ferner ein Kapillarrohr (70b) umfasst.
  4. Klimaanlage (100) gemäß Anspruch 1, wobei das Bypassventil (70) ein Strömungssteuerungsventil (70c) mit einem steuerbaren Öffnungsgrad umfasst.
  5. Klimaanlage (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste Wärmetauscher (52) mindestens einen ersten internen Strömungspfad (52b) umfasst, der zweite Wärmetauscher (54) mindestens einen zweiten internen Strömungspfad (54b) umfasst und der mindestens eine erste interne Strömungspfad (52b) in geringerer Anzahl als der mindestens eine zweite interne Strömungspfad (54b) vorliegt.
  6. Klimaanlage (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der erste Wärmetauscher (52) ein erstes Wärmeübertragungsrohr (52a2) umfasst, der zweite Wärmetauscher (54) ein zweites Wärmeübertragungsrohr (54a2) umfasst und das erste Wärmeübertragungsrohr (52a2) einen Innendurchmesser hat, der kleiner als ein Innendurchmesser des zweiten Wärmeübertragungsrohrs (54a2) des zweiten Wärmetauschers (54) ist.
  7. Klimaanlage (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Kältemittel entflammbar ist.
  8. Klimaanlage (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner umfassend eine Innenraumeinheit (150), in welcher der lastseitige Wärmetauscher (5), das Luftzufuhrgerät (5a), das Bypassrohr (60) und das Bypassventil (70) untergebracht sind.
DE112019006658.7T 2019-01-16 2019-01-16 Klimaanlage Pending DE112019006658T5 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2019/001094 WO2020148826A1 (ja) 2019-01-16 2019-01-16 空気調和機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112019006658T5 true DE112019006658T5 (de) 2021-12-09

Family

ID=71614365

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112019006658.7T Pending DE112019006658T5 (de) 2019-01-16 2019-01-16 Klimaanlage

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11879677B2 (de)
JP (1) JP6984048B2 (de)
CN (1) CN113272598B (de)
DE (1) DE112019006658T5 (de)
WO (1) WO2020148826A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11725857B1 (en) * 2022-01-31 2023-08-15 James O'Brien Heat pump

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015063853A1 (ja) 2013-10-29 2015-05-07 株式会社日立製作所 冷凍サイクルおよび空気調和機

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5074752U (de) * 1973-11-09 1975-06-30
JP3963192B1 (ja) * 2006-03-10 2007-08-22 ダイキン工業株式会社 空気調和装置
JP2008298379A (ja) * 2007-05-31 2008-12-11 Chubu Electric Power Co Inc 再熱式空気調和装置
JP2013134024A (ja) * 2011-12-27 2013-07-08 Panasonic Corp 冷凍サイクル装置
JP2013180628A (ja) * 2012-02-29 2013-09-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 自動車用空調装置
WO2013160929A1 (ja) * 2012-04-23 2013-10-31 三菱電機株式会社 冷凍サイクルシステム
EP3367020B1 (de) * 2015-10-21 2019-10-23 Mitsubishi Electric Corporation Klimaanlage
JP6710061B2 (ja) * 2016-02-26 2020-06-17 サンデン・オートモーティブクライメイトシステム株式会社 車両用空気調和装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015063853A1 (ja) 2013-10-29 2015-05-07 株式会社日立製作所 冷凍サイクルおよび空気調和機

Also Published As

Publication number Publication date
CN113272598B (zh) 2022-08-19
US20220003467A1 (en) 2022-01-06
WO2020148826A1 (ja) 2020-07-23
CN113272598A (zh) 2021-08-17
JP6984048B2 (ja) 2021-12-17
JPWO2020148826A1 (ja) 2021-09-09
US11879677B2 (en) 2024-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009014607B4 (de) Kältemittelkreislaufvorrichtung
DE102006014867B4 (de) Ejektorpumpenkühlkreis
DE112013002162B4 (de) Kältekreislaufsystem
DE10253357B4 (de) Kombinierte Kälteanlage/Wärmepumpe zum Einsatz in Kraftfahrzeugen zum Kühlen, Heizen und Entfeuchten des Fahrzeuginnenraumes
EP3648997B1 (de) Kälteanlage für ein fahrzeug mit einem einen wärmeübertrager aufweisenden kältemittelkreislauf sowie wärmeübertrager für eine solche kälteanlage
DE102014203895B4 (de) Kälteanlage
DE102006035881A1 (de) Ejektorpumpenkühlkreis
DE112014002805T5 (de) Wärmepumpen-Fahrzeugklimaanlage
WO2013145006A1 (ja) 空気調和装置
DE102004019668A1 (de) Wärmetauscher und diesen verwendendes kombiniertes Kreislaufsystem
DE102006038464B4 (de) Ejektorpumpenkreisvorrichtung
DE102008048921A1 (de) Kältemittelkreislaufvorrichtung mit Ejektor
DE102012110702A1 (de) Bidirektional durchströmbarer Wärmeübertrager
DE112017007112T5 (de) Kältemittelkreislaufvorrichtung
DE102014117950B4 (de) Kältemittelkreislauf, insbesondere für ein Kraftfahrzeug
DE102021200238A1 (de) Klimaanlage
DE112019007729T5 (de) Klimaanlage
DE102011110551A1 (de) Kältemittelkreislaufvorrichtung vom Ejektortyp
DE102020130958A1 (de) Dampfeinspritzwärmepumpensystem und -steuerungen
DE112013002133T5 (de) Wärmetauscher und Verfahren zur Wärmeübertragung
DE112014002553T5 (de) Innenwärmetauscher
DE102018215026B4 (de) Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem einen zweiflutigen Wärmeübertrager aufweisenden Kältemittelkreislauf sowie Wärmeübertrager und Verfahren zum Betreiben der Kälteanlage
EP1882888A1 (de) Wärmepumpenanlage, insbesondere zur Klimatisierung eines Gebäudes
DE102021200237A1 (de) Klimaanlage
DE112019006658T5 (de) Klimaanlage

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed