JP2004170048A - Air conditioning system - Google Patents
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- 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
- F25B2400/13—Economisers
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和装置、特に、蒸気圧縮式の冷媒回路を備えた空気調和装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の蒸気圧縮式の冷媒回路を備えた空気調和装置の一つとして、ビル等の空気調和に用いられるものがある。このような空気調和装置は、主に、熱源ユニットと、複数の利用ユニットと、これらのユニット間を接続するための冷媒ガス連絡配管及び冷媒液連絡配管とを備えている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開平6−249527号公報(第4−5頁、第1−4図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このような空気調和装置の冷媒ガス連絡配管及び冷媒液連絡配管は、例えば、ビルの屋上等に設置された熱源ユニットと、ビル内に設置された複数の利用ユニットとを接続するように設置されているため、配管径や配管長が大きく、配管材や配管工事のコストは大きくなることが多い。
【0005】
これに対して、冷媒ガス連絡配管及び冷媒液連絡配管の配管径を小さくすると、配管内を流れる冷媒の流速が増加し、圧損が過大になるという問題が生じる。このため、単に配管径を小さくするだけでなく、熱源ユニットと利用ユニットとの間を循環する冷媒循環量を小さくする等の工夫が必要となる。
一方、空気調和装置において、冷凍効率を向上させて消費電力を低減することが望まれている。このようなニーズに対応するために、R22やR407Cよりも高圧の飽和圧力特性を有するR410AやR32等を使用される傾向にある。しかし、R410AやR32等の冷媒を作動冷媒として使用しようとすると、冷媒ガス連絡配管や冷媒液連絡配管等の冷媒配管の肉厚を大きくして、これらの飽和圧力特性に対応した強度を有するものを使用しなければならないため、配管材のコストが増加する傾向にある。
【0006】
本発明の課題は、蒸気圧縮式の冷媒回路を含む空気調和装置において、冷媒ガス連絡配管や冷媒液連絡配管等の冷媒配管の配管材及び配管工事のコストを減らすことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の空気調和装置は、主冷媒回路と、冷却器とを備えている。主冷媒回路は、圧縮機と熱源側熱交換器と利用側熱交換器とを含んでいる。冷却器は、熱源側熱交換器と利用側熱交換器との間に接続され、熱源側熱交換器において凝縮された冷媒液を利用側熱交換器に送る際に、冷媒液を飽和温度よりも15℃以上低い温度まで冷却する。
【0008】
この空気調和装置では、冷房運転時において、熱源側熱交換器において凝縮された冷媒が冷却器によって飽和温度よりも15℃以上低い温度まで過冷却された後に、利用側熱交換器に送られる。このため、利用側熱交換器において利用可能な冷媒単位重量当たりのエンタルピー差は、冷却器において過冷却にされた分だけ増加している。つまり、この空気調和装置では、利用側熱交換器において所定の冷房能力を得ようとした際に、冷却器を設けなかった場合に利用側熱交換器において利用可能な冷媒単位重量当たりのエンタルピー差との比に相当する分だけ、利用側熱交換器に送る冷媒量(冷媒循環量)を減らすことができる。これにより、冷却器出口から利用側熱交換器に至る冷媒液連絡配管や利用側熱交換器から圧縮機に至る冷媒ガス連絡配管のサイズを小さくすることができる。ここで、過冷却度を15℃以上に設定したのは、配管の規格サイズに対応しつつ、配管サイズを1サイズ以上小さくできるようにするためである。これにより、冷媒配管の配管材及び配管工事のコストを減らすことができる。
【0009】
請求項2に記載の空気調和装置は、請求項1において、熱源側熱交換器と冷却器との間に設けられ、熱源側熱交換器において凝縮された冷媒液を溜めるレシーバをさらに備えている。
この空気調和装置では、レシーバによって、熱源側熱交換器に凝縮された冷媒液を導入して一時的に溜めることができるようになっている。これにより、熱源側熱交換器で凝縮された冷媒液が溜まったままにならず、排出を促進することができる。
【0010】
請求項3に記載の空気調和装置は、請求項1又は2において、熱源側熱交換器において凝縮された冷媒の一部を減圧して冷却器に導入して主冷媒回路側を流れる冷媒と熱交換させた後、熱交換された冷媒を圧縮機の吸入側に戻す補助冷媒回路を有している。
この空気調和装置では、熱源側熱交換器で凝縮された冷媒の一部を圧縮機の吸入側に戻すことができる冷媒圧力まで減圧したものを冷却器の冷却源として使用しているため、主冷媒回路側を流れる冷媒の温度よりも十分に低い温度の冷却源を得ることができる。これにより、主冷媒回路側を流れる冷媒を過冷却状態まで冷却することができる。
【0011】
請求項4に記載の空気調和装置は、請求項3において、補助冷媒回路は、熱源側熱交換器と冷却器との間に設けられた膨張機構と、冷却器の出口側に設けられた温度センサとを有している。
この空気調和装置では、膨張機構と温度センサとを有しているため、冷却器の出口に設けられた温度センサによって測定される冷媒温度に基づいて膨張機構を調節して、冷却器を流れる冷媒の流量を調節することが可能である。これにより、主冷媒回路側を流れる冷媒を確実に冷却するとともに、冷却器出口の冷媒を蒸発させた後、圧縮機に戻すことができる。
【0012】
請求項5に記載の空気調和装置は、請求項1〜4のいずれかにおいて、主冷媒回路及び補助冷媒回路を流れる冷媒は、R407Cよりも高い飽和圧力特性を有している。
この空気調和装置では、冷媒循環量を少なくして配管サイズを小さくすることができるため、高い飽和圧力特性を有する冷媒を使用する場合であっても、配管の肉厚の増加を極力抑えることができる。これにより、配管材及び配管工事のコストを効果的に減らすことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の空気調和装置について、図面に基づいて説明する。
(1)空気調和装置の全体構成
図1は、本発明の一実施形態としての空気調和装置1の概略冷媒回路図である。
空気調和装置1は、例えば、ビル等の冷暖房に使用される装置であり、1台の熱源ユニット2と、それに並列に接続された複数台(本実施形態では、2台)の利用ユニット5と、熱源ユニット2と利用ユニット5とを接続するための冷媒液連絡配管6及び冷媒ガス連絡配管7とを備えている。
【0014】
空気調和装置1は、本実施形態において、R22やR407C等よりも高圧の飽和圧力特性を有するR410Aを作動冷媒として使用している。尚、作動冷媒の種類は、R410Aに限定されず、R32等でもよい。
(2)利用ユニットの構成
利用ユニット5は、主に、利用側膨張弁51と、利用側熱交換器52と、これらを接続する配管とから構成されている。本実施形態において、利用側膨張弁51は、冷媒圧力の調節や冷媒流量の調節等を行うために、利用側熱交換器52の液側に接続された電動膨張弁である。本実施形態において、利用側熱交換器52は、クロスフィンチューブ式の熱交換器であり、室内の空気と熱交換するためのものである。本実施形態において、利用ユニット5は、ユニット内に室内の空気を取り込み、送り出すための室内ファン(図示せず)を備えており、室内の空気と利用側熱交換器52を流れる冷媒とを熱交換させることが可能である。
【0015】
(3)熱源ユニットの構成
熱源ユニット2は、主に、圧縮機21と、油分離器22と、四路切換弁23と、熱源側熱交換器24と、ブリッジ回路25と、レシーバ26と、冷却器28と、補助冷媒回路41と、液側仕切弁30と、ガス側仕切弁31と、これらを接続する配管とから構成されている。
【0016】
圧縮機21は、本実施形態において、電動機駆動のスクロール式の圧縮機であり、吸入した冷媒ガスを圧縮するためのものである。
油分離器22は、圧縮機21の吐出側に設けられ、圧縮・吐出された冷媒ガス中に含まれる油を気液分離するための容器である。油分離器22において分離された油は、油戻し管22aを介して、圧縮機21の吸入側に戻されるようになっている。
【0017】
四路切換弁23は、冷房運転と暖房運転との切り換え時に、冷媒の流れの方向を切り換えるための弁であり、冷房運転時には油分離器22の出口と熱源側熱交換器24のガス側とを接続するとともに圧縮機21の吸入側と冷媒ガス連絡配管7側とを接続し(図1の四路切換弁23の実線を参照)、暖房運転時には油分離器22の出口と冷媒ガス連絡配管7側とを接続するとともに圧縮機21の吸入側と熱源側熱交換器24のガス側とを接続することが可能である(図1の四路切換弁23の破線を参照)。
【0018】
熱源側熱交換器24は、本実施形態において、クロスフィンチューブ式の熱交換器であり、空気を熱源として冷媒と熱交換するためのものである。本実施形態において、熱源ユニット2は、ユニット内に屋外の空気を取り込み、送り出すための室外ファン(図示せず)を備えており、屋外の空気と熱源側熱交換器24を流れる冷媒とを熱交換させることが可能である。
【0019】
レシーバ26は、熱源側熱交換器24と利用側熱交換器52との間を流れる冷媒を一時的に溜めるための容器である。レシーバ26は、容器上部に入口を有しており、容器下部に出口を有している。レシーバ26の入口及び出口は、それぞれ、ブリッジ回路25を介して熱源側熱交換器24と冷却器28との間の冷媒回路に接続されている。
【0020】
ブリッジ回路25は、熱源側熱交換器24と冷却器28との間に接続された3つの逆止弁25a〜25cと、熱源側膨張弁25dとから構成された回路であり、熱源側熱交換器24と利用側熱交換器52との間の冷媒回路を流れる冷媒が熱源側熱交換器24側からレシーバ26に流入する場合及び利用側熱交換器52側からレシーバ26に流入する場合のいずれの場合においても、レシーバ26の入口側からレシーバ26内に冷媒を流入させ、かつ、レシーバ26の出口から熱源側熱交換器24と利用側熱交換器52との間の冷媒回路に冷媒液を戻す機能を有している。具体的には、逆止弁25aは、利用側熱交換器52から熱源側熱交換器24へ向かって流れる冷媒をレシーバ26の入口に導くように接続されている。逆止弁25bは、熱源側熱交換器24から利用側熱交換器52へ向かって流れる冷媒をレシーバ26の入口に導くように接続されている。逆止弁25cは、レシーバ26の出口から冷却器28を介して流れる冷媒を利用側熱交換器52側に流すことができるように接続されている。熱源側膨張弁25dは、レシーバ26の出口から冷却器28を介して流れる冷媒を熱源側熱交換器24側に流すことができるように接続されている。また、熱源側膨張弁25dは、本実施形態において、熱源側熱交換器24と利用側熱交換器52との間の冷媒流量の調節等を行うための電動膨張弁である。これにより、熱源側熱交換器24と利用側熱交換器52との間の冷媒回路からレシーバ26に流入する冷媒は、常に、レシーバ26の入口から流入し、レシーバ26の出口から冷媒が熱源側熱交換器24と利用側熱交換器52との間の冷媒回路に戻されるようになっている。
【0021】
冷却器28は、熱源側熱交換器24において凝縮され、レシーバ26で一時的に溜められた後、利用側熱交換器52に送られる冷媒を冷却するための熱交換器である。また、レシーバ26の出口と冷却器28の入口との間には、第1温度センサ27が設けられている。本実施形態において、第1温度センサ27は、サーミスタである。
【0022】
液側仕切弁30及びガス側仕切弁31は、それぞれ、冷媒液連絡配管6及び冷媒ガス連絡配管7に接続されている。冷媒液連絡配管6は、利用ユニット5の利用側熱交換器52の液側と熱源ユニット2の熱源側熱交換器24の液側との間を接続している。冷媒ガス連絡配管7は、利用ユニット5の利用側熱交換器52のガス側と熱源ユニット2の四路切換弁23との間を接続している。ここで、上記に説明された利用側膨張弁51、利用側熱交換器52、圧縮機21、油分離器22、四路切換弁23、熱源側熱交換器24、ブリッジ回路25、レシーバ26、冷却器28、液側仕切弁30及びガス側仕切弁31が順次接続された冷媒回路を空気調和装置1の主冷媒回路10とする。
【0023】
次に、熱源ユニット2に設けられた補助冷媒回路41について説明する。
補助冷媒回路41は、レシーバ26の出口の冷媒の一部を減圧して冷却器28に導入して利用側熱交換器52に向かって流れる冷媒と熱交換させた後、熱交換された冷媒を圧縮機21の吸入側に戻すための冷媒回路である。具体的には、補助冷媒回路41は、レシーバ26の出口とブリッジ回路25の熱源側膨張弁25dとを接続する回路から分岐されて冷却器28に向かう分岐回路41aと、分岐回路41aに設けられた補助側膨張弁41bと、冷却器28の出口から圧縮機21の吸入側に合流する合流回路41cと、合流回路41cに設けられた第2温度センサ41dとを備えている。
【0024】
補助側膨張弁41bは、冷却器28に流す冷媒流量の調節を行うための電動膨張弁である。第2温度センサ41dは、冷却器28出口の冷媒温度を測定するために設けられたサーミスタである。そして、補助側膨張弁41bの開度は、第2温度センサ41dで測定される冷媒温度に基づいて調節される。具体的には、第2温度センサ41dと第1温度センサ27との過熱度制御によって調節されている。これにより、冷却器28出口の冷媒は、蒸発して圧縮機21の吸入側に戻されるようになっている。
【0025】
(4)空気調和装置の動作
次に、空気調和装置1の冷房運転時の動作について、図1及び図2を用いて説明する。ここで、図2は、冷房運転時における空気調和装置の冷凍サイクルを示すモリエル線図である。
冷房運転時は、四路切換弁23が図1の実線で示される状態、すなわち、圧縮機21の吐出側が熱源側熱交換器24のガス側に接続され、かつ、圧縮機21の吸入側が利用側熱交換器52のガス側に接続された状態となっている。また、液側仕切弁30、ガス側仕切弁31は開にされ、利用側膨張弁51は冷媒を減圧するように開度調節されている。熱源側膨張弁25dは開にされ、補助側膨張弁41bは、第2温度センサ41dと第1温度センサ27との過熱度制御により開度調節された状態にある。
【0026】
この主冷媒回路10及び補助冷媒回路41の状態で、熱源ユニット2の室外ファン(図示せず)、利用ユニット5の室内ファン(図示せず)及び圧縮機21を起動すると、冷媒ガスは、圧縮機21に吸入されて圧力Psから圧力Pdまで圧縮された後、油分離器22に送られて油と冷媒ガスとに気液分離される(図2の点A及び点B参照)。その後、圧縮された冷媒ガスは、四路切換弁23を経由して熱源側熱交換器24に送られて、外気と熱交換して凝縮されて、飽和温度Tsatよりも少し低い温度Tcまで冷却される(図2の点C参照)。この点Cにおける状態における冷媒液の過冷却度ΔTcは、数度程度である。この凝縮した冷媒液は、ブリッジ回路25の逆止弁25bを通じてレシーバ26に流れ込む。そして、冷媒液は、レシーバ26に一時的に溜められた後、冷却器28に流入し、補助冷媒回路41側を流れる冷媒と熱交換してさらに過冷却されて、飽和温度Tsatよりも15℃以上低い温度TDの過冷却液となり(図2の点D及び過冷却度ΔTD参照)、熱源側膨張弁25d、液側仕切弁30及び冷媒液連絡配管6を経由して、利用ユニット5側に送られる。そして、利用ユニット5に送られた冷媒液は、利用側膨張弁51で減圧された後(図2の点E参照)、利用側熱交換器52で室内空気と熱交換して蒸発される(図2の点A参照)。この蒸発した冷媒ガスは、冷媒ガス連絡配管7、ガス側仕切弁31及び四路切換弁23を経由して、再び、圧縮機21に吸入される。ここで、レシーバ26に溜められた冷媒液の一部は、補助冷媒回路41の分岐回路41aに設けられた補助側膨張弁41bによって圧力Ps近くまで減圧された後、冷却器28に導入され、主冷媒回路10側を流れる冷媒と熱交換されて蒸発される。そして、蒸発された冷媒は、合流回路41cを通じて圧縮機21の吸入側に戻される。このようにして、冷媒液を冷媒の飽和温度Tsatよりも15℃以上低い温度まで過冷却状態にして利用側熱交換器52に供給する冷房運転が行われる。
【0027】
(5)本実施形態の空気調和装置の特徴
本実施形態の空気調和装置1には、以下のような特徴がある。
▲1▼空気調和装置1では、冷房運転時において、熱源側熱交換器24において凝縮された冷媒が冷却器28によって飽和温度よりも15℃以上低い温度まで過冷却された後に、利用側熱交換器52に送られる。このため、利用側熱交換器52において利用可能な冷媒単位重量当たりのエンタルピー差ΔhDは、図2に示すように冷却器において過冷却にされた分(具体的には、ΔhDからΔhcを差し引いた分)だけ増加している。つまり、この空気調和装置1では、利用側熱交換器52において所定の冷房能力を得ようとした際に、冷却器28を設けなかった場合に利用側熱交換器52において利用可能な冷媒単位重量当たりのエンタルピー差Δhcとの比(Δhc/ΔhD)に相当する分だけ、利用側熱交換器52に送る冷媒量(冷媒循環量)を減らすことができる。これにより、冷却器28出口から利用側熱交換器52に至る冷媒液連絡配管6や利用側熱交換器52から圧縮機21に至る冷媒ガス連絡配管7の配管サイズを小さくすることができる。
【0028】
ここで、過冷却度を15℃以上に設定したのは、配管の規格サイズに対応しつつ、配管サイズを1サイズ以上小さくできるようにするためである。具体的には、通常、冷媒配管に使用される配管サイズは、外径9.5mm、12.7mm、15.9mm、19.1mm及び22.2mm等が冷媒液配管として用いられ、外径19.1mm、22.0mm、25.4mm、28.6mm、31.8mm、38.1mm及び44.5mm等が冷媒ガス配管として用いられている。例えば、過冷却度が15℃未満の条件で、配管サイズを1サイズ小さくすると、冷媒循環量を十分に低減することができず、配管内を流れる冷媒の流速が増加して配管圧損が増加する傾向になってしまう。このため、過冷却度を15℃以上にする必要がある。
【0029】
また、本実施形態では、R22やR407C等よりも高圧の飽和圧力特性を有するR410Aを作動冷媒として使用しているため、R22やR407Cを作動冷媒として使用する場合に比べて、配管の肉厚が増加する傾向にある。しかし、冷却器28を用いて冷媒液を過冷却することによって、冷媒循環量を減らし、配管サイズを小さくすることができるため、配管の肉厚の増加を極力抑えることができる。
【0030】
以上により、冷媒配管の配管材及び配管工事のコストを減らすことができる。また、配管サイズを小さくすることによって、冷媒の充填量を減らすことも可能になる。
▲2▼空気調和装置1では、レシーバ26によって、熱源側熱交換器24に凝縮された冷媒液を導入して一時的に溜めることができるようになっている。これにより、熱源側熱交換器24で凝縮された冷媒液が溜まったままにならず、排出を促進することができる。
【0031】
▲3▼空気調和装置1では、熱源側熱交換器24で凝縮された冷媒の一部を圧縮機21の吸入側に戻すことができる冷媒圧力まで減圧したものを冷却器28の冷却源として使用しているため、主冷媒回路10側を流れる冷媒の温度よりも十分に低い温度の冷却源を得ることができる。これにより、主冷媒回路10側を流れる冷媒を過冷却状態まで冷却することができる。
【0032】
▲4▼空気調和装置1では、補助側膨張弁41bと第2温度センサ41dとを有しているため、冷却器28の出口に設けられた第2温度センサ41dによって測定される冷媒温度に基づいて補助側膨張弁41bを調節して、冷却器28を流れる冷媒の流量を調節することが可能である。これにより、主冷媒回路10側を流れる冷媒を確実に冷却するとともに、冷却器28の出口の冷媒を蒸発させた後、圧縮機21に戻すことができる。
【0033】
(6)他の実施形態
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、前記実施形態においては、空気調和装置の熱源ユニットとして外気を熱源とした空冷式の熱源ユニットを使用したが、水冷式や氷蓄熱式の熱源ユニットを使用してもよい。
【0034】
【発明の効果】
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
請求項1にかかる発明では、冷房運転時において、熱源側熱交換器において凝縮された冷媒が冷却器によって飽和温度よりも15℃以上低い温度まで過冷却された後に、利用側熱交換器に送られるため、冷媒循環量を減らすことができる。このため、配管の規格サイズに対応しつつ、配管サイズを1サイズ以上小さくすることが可能になり、冷媒配管の配管材及び配管工事のコストを減らすことができる。
【0035】
請求項2にかかる発明では、レシーバによって、熱源側熱交換器に凝縮された冷媒液を導入して一時的に溜めることができるようになっている。これにより、熱源側熱交換器で凝縮された冷媒液が溜まったままにならず、排出を促進することができる。
請求項3にかかる発明では、熱源側熱交換器で凝縮された冷媒の一部を圧縮機の吸入側に戻すことができる冷媒圧力まで減圧したものを冷却器の冷却源として使用しているため、主冷媒回路側を流れる冷媒の温度よりも十分に低い温度の冷却源を得ることができる。これにより、主冷媒回路側を流れる冷媒を過冷却状態まで冷却することができる。
【0036】
請求項4にかかる発明では、膨張機構と温度センサとを有しているため、冷却器の出口に設けられた温度センサによって測定される冷媒温度に基づいて膨張機構を調節して、冷却器を流れる冷媒の流量を調節することが可能である。これにより、主冷媒回路側を流れる冷媒を確実に冷却するとともに、冷却器出口の冷媒を蒸発させた後、圧縮機に戻すことができる。
【0037】
請求項5にかかる発明では、冷媒循環量を少なくして配管サイズを小さくすることができるため、高い飽和圧力特性を有する冷媒を使用する場合であっても、配管の肉厚の増加を極力抑えることができる。これにより、配管材及び配管工事のコストを効果的に減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態としての空気調和装置の概略冷媒回路図。
【図2】冷房運転時における空気調和装置の冷凍サイクルを示すモリエル線図。
【符号の説明】
1 空気調和装置
10 主冷媒回路
21 圧縮機
24 熱源側熱交換器
26 レシーバ
28 冷却器
41 補助冷媒回路
41b 補助側膨張弁
41d 第2温度センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an air conditioner, particularly to an air conditioner having a vapor compression type refrigerant circuit.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As one of conventional air conditioners having a vapor compression type refrigerant circuit, there is an air conditioner used for air conditioning of a building or the like. Such an air conditioner mainly includes a heat source unit, a plurality of utilization units, and a refrigerant gas communication pipe and a refrigerant liquid communication pipe for connecting these units (for example, Patent Document 1). reference.).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-6-249527 (page 4-5, FIG. 1-4)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The refrigerant gas communication pipe and the refrigerant liquid communication pipe of such an air conditioner are installed so as to connect, for example, a heat source unit installed on the roof of a building and a plurality of use units installed in the building. Therefore, the piping diameter and the piping length are large, and the cost of the piping material and piping work is often increased.
[0005]
On the other hand, when the diameters of the refrigerant gas communication pipe and the refrigerant liquid communication pipe are reduced, the flow velocity of the refrigerant flowing in the pipes increases, causing a problem that the pressure loss becomes excessive. For this reason, it is necessary to devise not only to reduce the pipe diameter but also to reduce the amount of refrigerant circulating between the heat source unit and the utilization unit.
On the other hand, in an air conditioner, it is desired to improve refrigeration efficiency and reduce power consumption. In order to meet such needs, there is a tendency to use R410A, R32, or the like, which has a higher saturation pressure characteristic than R22 or R407C. However, when attempting to use a refrigerant such as R410A or R32 as a working refrigerant, the thickness of a refrigerant pipe such as a refrigerant gas communication pipe or a refrigerant liquid communication pipe is increased to have a strength corresponding to these saturation pressure characteristics. , The cost of piping materials tends to increase.
[0006]
It is an object of the present invention to reduce the cost of piping materials and piping work for refrigerant piping such as refrigerant gas communication piping and refrigerant liquid communication piping in an air conditioner including a vapor compression type refrigerant circuit.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The air conditioner according to claim 1 includes a main refrigerant circuit and a cooler. The main refrigerant circuit includes a compressor, a heat source side heat exchanger, and a use side heat exchanger. The cooler is connected between the heat-source-side heat exchanger and the use-side heat exchanger, and when the refrigerant liquid condensed in the heat-source-side heat exchanger is sent to the use-side heat exchanger, the refrigerant liquid is cooled to a saturation temperature. Is also cooled to a temperature lower than 15 ° C.
[0008]
In this air conditioner, during cooling operation, the refrigerant condensed in the heat source side heat exchanger is supercooled by the cooler to a temperature lower than the saturation temperature by at least 15 ° C., and then sent to the use side heat exchanger. For this reason, the enthalpy difference per unit weight of the refrigerant available in the use-side heat exchanger is increased by the amount of supercooling in the cooler. That is, in this air conditioner, when trying to obtain a predetermined cooling capacity in the use side heat exchanger, the enthalpy difference per unit weight of the refrigerant available in the use side heat exchanger when no cooler is provided. The amount of refrigerant (refrigerant circulation amount) sent to the use-side heat exchanger can be reduced by an amount corresponding to the ratio. Thereby, the size of the refrigerant liquid communication pipe from the cooler outlet to the use side heat exchanger and the size of the refrigerant gas communication pipe from the use side heat exchanger to the compressor can be reduced. Here, the reason why the degree of supercooling is set to 15 ° C. or more is to make it possible to reduce the size of the pipe by at least one size while corresponding to the standard size of the pipe. Thereby, the cost of the piping material of the refrigerant pipe and the piping work can be reduced.
[0009]
An air conditioner according to a second aspect of the present invention is the air conditioner according to the first aspect, further comprising a receiver provided between the heat source side heat exchanger and the cooler, for storing the refrigerant liquid condensed in the heat source side heat exchanger. .
In this air conditioner, the refrigerant liquid condensed into the heat source side heat exchanger can be introduced and temporarily stored by the receiver. Thus, the refrigerant liquid condensed in the heat source-side heat exchanger does not remain accumulated, and discharge can be promoted.
[0010]
An air conditioner according to a third aspect of the present invention is the air conditioner according to the first or second aspect, wherein a part of the refrigerant condensed in the heat source side heat exchanger is depressurized, introduced into the cooler, and cooled by the refrigerant flowing through the main refrigerant circuit. It has an auxiliary refrigerant circuit for returning the heat-exchanged refrigerant to the suction side of the compressor after the exchange.
In this air conditioner, since a part of the refrigerant condensed in the heat source side heat exchanger is reduced to a refrigerant pressure at which the refrigerant can be returned to the suction side of the compressor, the refrigerant is used as a cooling source of the cooler. A cooling source whose temperature is sufficiently lower than the temperature of the refrigerant flowing through the refrigerant circuit side can be obtained. Thereby, the refrigerant flowing on the main refrigerant circuit side can be cooled to a supercooled state.
[0011]
In an air conditioner according to a fourth aspect, in the third aspect, the auxiliary refrigerant circuit includes an expansion mechanism provided between the heat source side heat exchanger and the cooler, and a temperature provided at an outlet side of the cooler. And a sensor.
Since this air conditioner has an expansion mechanism and a temperature sensor, the expansion mechanism is adjusted based on the refrigerant temperature measured by the temperature sensor provided at the outlet of the cooler, and the refrigerant flowing through the cooler is adjusted. Can be adjusted. Thereby, while the refrigerant flowing through the main refrigerant circuit side is reliably cooled, the refrigerant at the cooler outlet can be evaporated and then returned to the compressor.
[0012]
In the air conditioner according to
In this air conditioner, since the refrigerant size can be reduced by reducing the amount of circulating refrigerant, even when a refrigerant having high saturation pressure characteristics is used, an increase in the wall thickness of the piping can be suppressed as much as possible. it can. Thereby, the cost of the piping material and the piping work can be effectively reduced.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an air conditioner of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1) Overall Configuration of Air Conditioner FIG. 1 is a schematic refrigerant circuit diagram of an air conditioner 1 as one embodiment of the present invention.
The air conditioner 1 is, for example, a device used for cooling and heating a building or the like, and includes one heat source unit 2 and a plurality of (two in this embodiment) use
[0014]
In this embodiment, the air-conditioning apparatus 1 uses R410A having a higher saturation pressure characteristic than R22, R407C, or the like as a working refrigerant. The type of the working refrigerant is not limited to R410A, but may be R32 or the like.
(2) Configuration of Usage Unit The
[0015]
(3) Configuration of Heat Source Unit The heat source unit 2 mainly includes a
[0016]
In the present embodiment, the
The
[0017]
The four-
[0018]
In the present embodiment, the heat source
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
The cooler 28 is a heat exchanger for cooling the refrigerant that is condensed in the heat source
[0022]
The liquid-
[0023]
Next, the auxiliary
The auxiliary
[0024]
The
[0025]
(4) Operation of Air Conditioning Apparatus Next, an operation of the air conditioning apparatus 1 during a cooling operation will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 2 is a Mollier diagram showing a refrigeration cycle of the air conditioner during the cooling operation.
During the cooling operation, the four-
[0026]
When the outdoor fan (not shown) of the heat source unit 2, the indoor fan (not shown) of the
[0027]
(5) Features of the air conditioner of the present embodiment The air conditioner 1 of the present embodiment has the following features.
{Circle around (1)} In the air conditioner 1, during the cooling operation, after the refrigerant condensed in the heat source
[0028]
Here, the reason why the degree of supercooling is set to 15 ° C. or more is to make it possible to reduce the size of the pipe by at least one size while corresponding to the standard size of the pipe. Specifically, the pipe size used for the refrigerant pipe generally has an outer diameter of 9.5 mm, 12.7 mm, 15.9 mm, 19.1 mm, 22.2 mm, or the like as the refrigerant liquid pipe. 0.1 mm, 22.0 mm, 25.4 mm, 28.6 mm, 31.8 mm, 38.1 mm, 44.5 mm, etc. are used as refrigerant gas pipes. For example, if the size of the piping is reduced by one size under the condition that the degree of supercooling is less than 15 ° C., the amount of circulating refrigerant cannot be sufficiently reduced, the flow velocity of the refrigerant flowing in the piping increases, and the piping pressure loss increases. It tends to be. For this reason, the degree of supercooling needs to be 15 ° C. or higher.
[0029]
In the present embodiment, since R410A having a higher saturation pressure characteristic than R22 or R407C is used as the working refrigerant, the wall thickness of the pipe is smaller than when R22 or R407C is used as the working refrigerant. It tends to increase. However, by supercooling the refrigerant liquid using the cooler 28, the amount of circulating refrigerant can be reduced and the size of the pipe can be reduced, so that an increase in the wall thickness of the pipe can be suppressed as much as possible.
[0030]
As described above, it is possible to reduce the cost of the piping material for the refrigerant piping and the piping work. Also, by reducing the size of the pipe, it is possible to reduce the amount of refrigerant to be charged.
(2) In the air conditioner 1, the refrigerant liquid condensed into the heat source
[0031]
{Circle around (3)} In the air conditioner 1, a part of the refrigerant condensed in the heat source
[0032]
{Circle around (4)} Since the air conditioner 1 has the auxiliary
[0033]
(6) Other Embodiments Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments, and can be changed without departing from the spirit of the invention. It is.
For example, in the above embodiment, an air-cooled heat source unit using outside air as a heat source unit is used as the heat source unit of the air conditioner, but a water-cooled or ice storage type heat source unit may be used.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
According to the first aspect of the present invention, during the cooling operation, the refrigerant condensed in the heat source side heat exchanger is supercooled by the cooler to a temperature 15 ° C. or more lower than the saturation temperature, and then sent to the use side heat exchanger. Therefore, the amount of circulating refrigerant can be reduced. For this reason, it is possible to reduce the size of the pipe by at least one size while complying with the standard size of the pipe, and it is possible to reduce the cost of the piping material and the piping work of the refrigerant pipe.
[0035]
In the invention according to claim 2, the receiver allows the refrigerant liquid condensed to be introduced into the heat source side heat exchanger and temporarily stored therein. Thus, the refrigerant liquid condensed in the heat source-side heat exchanger does not remain accumulated, and discharge can be promoted.
In the invention according to claim 3, since a part of the refrigerant condensed in the heat source side heat exchanger is reduced to a refrigerant pressure at which the refrigerant can be returned to the suction side of the compressor, the refrigerant is used as a cooling source of the cooler. Thus, a cooling source having a temperature sufficiently lower than the temperature of the refrigerant flowing through the main refrigerant circuit can be obtained. Thereby, the refrigerant flowing on the main refrigerant circuit side can be cooled to a supercooled state.
[0036]
In the invention according to claim 4, since the cooling device includes the expansion mechanism and the temperature sensor, the expansion mechanism is adjusted based on the refrigerant temperature measured by the temperature sensor provided at the outlet of the cooler, and the cooler is controlled. The flow rate of the flowing refrigerant can be adjusted. Thereby, while the refrigerant flowing through the main refrigerant circuit side is reliably cooled, the refrigerant at the cooler outlet can be evaporated and then returned to the compressor.
[0037]
In the invention according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic refrigerant circuit diagram of an air conditioner as one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a Mollier diagram showing a refrigeration cycle of the air conditioner during a cooling operation.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1
Claims (5)
前記熱源側熱交換器と前記利用側熱交換器との間に接続され、前記熱源側熱交換器において凝縮された冷媒液を前記利用側熱交換器に送る際に、冷媒液を飽和温度よりも15℃以上低い温度まで冷却する冷却器(28)と、
を備えた空気調和装置(1)。A main refrigerant circuit (10) including a compressor (21), a heat source side heat exchanger (24), and a use side heat exchanger (52);
Connected between the heat source side heat exchanger and the use side heat exchanger, when sending the refrigerant liquid condensed in the heat source side heat exchanger to the use side heat exchanger, the refrigerant liquid from the saturation temperature A cooler (28) for cooling to a temperature lower than 15 ° C.
An air conditioner (1) comprising:
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