JP2005233551A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 暖房時、配管径の小さい過冷却回路に液冷媒のみを流し、配管径の大きい部分にガス冷媒を流すことで圧損改善を図り、暖房能力の向上や、室外熱交換器の着霜量の低減を図ることができる冷凍サイクル装置を得る。
【解決手段】 圧縮機3、四方弁4及び室外熱交換器10などにより構成された室外機1と、室内流量制御弁7及び室内熱交換器6などにより構成された室内機2とをガス側延長配管5と液側延長配管8とで接続して構成され、かつ室外熱交換器10と室内流量制御弁7との間に過冷却回路12を備えたものにおいて、過冷却回路12の直前に、暖房時に、配管径の小さい過冷却回路に気液分離後の液冷媒のみを流すための液配管14と、配管径の大きい部分に気液分離後のガス冷媒を流すためのガス配管13とがそれぞれ接続された気液分離器9を設ける。
【選択図】 図1
【解決手段】 圧縮機3、四方弁4及び室外熱交換器10などにより構成された室外機1と、室内流量制御弁7及び室内熱交換器6などにより構成された室内機2とをガス側延長配管5と液側延長配管8とで接続して構成され、かつ室外熱交換器10と室内流量制御弁7との間に過冷却回路12を備えたものにおいて、過冷却回路12の直前に、暖房時に、配管径の小さい過冷却回路に気液分離後の液冷媒のみを流すための液配管14と、配管径の大きい部分に気液分離後のガス冷媒を流すためのガス配管13とがそれぞれ接続された気液分離器9を設ける。
【選択図】 図1
Description
この発明は、R407C、R410A冷媒などの冷媒を使用した冷凍サイクル装置、かつ過冷却回路を有する冷凍サイクル装置に関するものである。
従来の過冷却回路を有する冷凍サイクル装置では、冷房時、室外熱交換器出口で冷媒は液となり、過冷却回路を通過する。過冷却回路通過後、液冷媒の一部を膨張弁で絞り、低温低圧にした冷媒と高圧液冷媒とを過冷却回路で熱交換させることにより過冷却度を増すことができる。よって、過冷却回路を取り付けることにより、エンタルピー差を稼ぐことができ、冷房時の能力向上につながる。
しかし、暖房時、過冷却回路に流れる冷媒は、ガスと液が混ざった二相状態である。圧損は、ガス冷媒の方が液冷媒よりも大きく、配管径が小さくなればなるほど大きくなる。よって、過冷却回路のように配管径が小さい部分では、圧損が大きくなり、暖房能力や、室外熱交換器の着霜にも影響してくる。
また、従来技術として、過冷却用熱交換器でのバイパス流の圧損がR22よりも小さな冷媒R410Aを用いることにより、過冷却用熱交換器での圧損を抑えつつバイパス流量を増加させて、蒸発器入口での冷媒を飽和状態に近づけて、COPの向上を図った冷凍機が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、暖房時、過冷却回路に流れる冷媒は、ガスと液が混ざった二相状態である。圧損は、ガス冷媒の方が液冷媒よりも大きく、配管径が小さくなればなるほど大きくなる。よって、過冷却回路のように配管径が小さい部分では、圧損が大きくなり、暖房能力や、室外熱交換器の着霜にも影響してくる。
また、従来技術として、過冷却用熱交換器でのバイパス流の圧損がR22よりも小さな冷媒R410Aを用いることにより、過冷却用熱交換器での圧損を抑えつつバイパス流量を増加させて、蒸発器入口での冷媒を飽和状態に近づけて、COPの向上を図った冷凍機が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
従来の過冷却回路を有する冷凍サイクル装置では、暖房時、過冷却回路に流れる冷媒は、ガスと液が混ざった二相状態であるので、圧損は、ガス冷媒の方が液冷媒よりも大きく、配管径が小さくなればなるほど大きくなる。よって、過冷却回路のように配管径が小さい部分では、圧損が大きくなり、暖房能力や、室外熱交換器の着霜にも影響してくるという問題があった。また、特許文献1記載のものでは、冷媒の種類に依存するものであり、配管径の小さい過冷却回路に液冷媒のみを流すような構成ではなかった。
この発明は、暖房時、配管径の小さい過冷却回路に液冷媒のみを流し、配管径の大きい部分にガス冷媒を流すことで圧損改善を図り、暖房能力の向上や、室外熱交換器の着霜量の低減を図ることができる冷凍サイクル装置を提供するものである。
この発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、四方弁及び室外熱交換器などにより構成された室外機と、室内流量制御弁及び室内熱交換器などにより構成された室内機とをガス側延長配管と液側延長配管とで接続して構成され、かつ室外熱交換器と室内流量制御弁との間に過冷却回路を備えたものにおいて、過冷却回路の直前に、暖房時に、配管径の小さい過冷却回路に気液分離後の液冷媒のみを流すための液配管と、配管径の大きい部分に気液分離後のガス冷媒を流すためのガス配管とがそれぞれ接続された気液分離器を設けたものである。
この発明の冷凍サイクル装置は、暖房時、過冷却回路の直前に気液分離器を設けることで、配管径の小さい過冷却回路に液冷媒を、配管径の大きい部分にガス冷媒を流し、さらにガス冷媒を室外熱交換器に直接バイパスさせてやることで圧損を改善し、暖房能力の向上、着霜量の低減を図ることができるという効果がある。
実施の形態1.
図1は、この発明を実施するための実施の形態1における冷凍サイクル装置の構成図である。
図1において、冷凍サイクル装置は、室外機1及び室内機2から構成されている。室外機1は、インバータ駆動圧縮機3、四方弁4、室外熱交換器10、アキュムレータ11などにより構成されている。また、室内機2は、室内流量制御弁7、室内熱交換器6などにより構成されている。室外機1と室内機2は、ガス側延長配管5及び液側延長配管8により接続され、冷凍サイクルを構成している。また、室外熱交換器10には過冷却回路12が接続され、さらにこの過冷却回路12の先には気液分離器9が接続され、液側延長配管8を介して室内流量制御弁7に接続されている。気液分離器9には、気液分離後のガス冷媒を流通させるガス配管13の一端部が接続され、その他端部はインバータ駆動圧縮機3の吸入側に接続されている。また、気液分離後の液冷媒のみを流通させる液配管14は通常のとおり室外熱交換器10に接続されている。
図1は、この発明を実施するための実施の形態1における冷凍サイクル装置の構成図である。
図1において、冷凍サイクル装置は、室外機1及び室内機2から構成されている。室外機1は、インバータ駆動圧縮機3、四方弁4、室外熱交換器10、アキュムレータ11などにより構成されている。また、室内機2は、室内流量制御弁7、室内熱交換器6などにより構成されている。室外機1と室内機2は、ガス側延長配管5及び液側延長配管8により接続され、冷凍サイクルを構成している。また、室外熱交換器10には過冷却回路12が接続され、さらにこの過冷却回路12の先には気液分離器9が接続され、液側延長配管8を介して室内流量制御弁7に接続されている。気液分離器9には、気液分離後のガス冷媒を流通させるガス配管13の一端部が接続され、その他端部はインバータ駆動圧縮機3の吸入側に接続されている。また、気液分離後の液冷媒のみを流通させる液配管14は通常のとおり室外熱交換器10に接続されている。
暖房運転の場合、インバータ駆動圧縮機3により吐出された高圧高温ガス冷媒は、室内熱交換器6に流入して冷却され凝縮して液冷媒となる。そしてこの液冷媒は室内流量制御弁7により低温低圧となり液とガスの二相状態で液延長配管8、過冷却回路12を通り、室外機10、アキュムレータ11を経てインバータ駆動圧縮機3に戻る。
室内流量制御弁7により低温低圧となった冷媒は、液とガスの二相状態で液側延長配管8を通り、気液分離器9によってガス冷媒と液冷媒とに分離される。そして、配管径の細い過冷却回路12には気液分離後の液冷媒のみを液配管14を通して流し、一方、配管径の大きい部分であるガス配管13に気液分離後のガス冷媒のみを流すことにより、過冷却回路12部分での圧損を改善し、暖房能力の向上を図ることができる。
暖房時、過冷却回路入口の乾き度X=0.25とすると、図1に示す気液分離後の液配管14を流れる液冷媒流量は、全流量の75%になる。
圧損ΔPは、ΔP∝Gr1.75 なので液冷媒流量が全流量の75%になれば、圧損は、気液分離器9取り付け前と比べると、
となるので約40%削減することができる。
例えば、10HP暖房の場合、
能力31.5kW 室内入口エンタルピー−室内出口エンタルピー≒50[kcal/kg]
31.5=Gr/3600×50×4.2 Gr≒540[kg/h]
液冷媒流量を405[kg/h]にすることで圧損を約40%に削減できる。
よって、暖房時に低圧側の圧損を改善することによりモリエル線図上では、図2に示すイの状態からロの状態に移るので圧縮機入力の低減が可能となり、暖房性能の向上につながる効果がある。
室内流量制御弁7により低温低圧となった冷媒は、液とガスの二相状態で液側延長配管8を通り、気液分離器9によってガス冷媒と液冷媒とに分離される。そして、配管径の細い過冷却回路12には気液分離後の液冷媒のみを液配管14を通して流し、一方、配管径の大きい部分であるガス配管13に気液分離後のガス冷媒のみを流すことにより、過冷却回路12部分での圧損を改善し、暖房能力の向上を図ることができる。
暖房時、過冷却回路入口の乾き度X=0.25とすると、図1に示す気液分離後の液配管14を流れる液冷媒流量は、全流量の75%になる。
圧損ΔPは、ΔP∝Gr1.75 なので液冷媒流量が全流量の75%になれば、圧損は、気液分離器9取り付け前と比べると、
例えば、10HP暖房の場合、
能力31.5kW 室内入口エンタルピー−室内出口エンタルピー≒50[kcal/kg]
31.5=Gr/3600×50×4.2 Gr≒540[kg/h]
液冷媒流量を405[kg/h]にすることで圧損を約40%に削減できる。
よって、暖房時に低圧側の圧損を改善することによりモリエル線図上では、図2に示すイの状態からロの状態に移るので圧縮機入力の低減が可能となり、暖房性能の向上につながる効果がある。
実施の形態2.
図3は、この発明の実施の形態2における冷凍サイクル装置の構成図である。
図3において、冷凍サイクル装置は、室外機1及び室内機2から構成されている。室外機1は、インバータ駆動圧縮機3、四方弁4、室外熱交換器10、アキュムレータ11などにより構成されている。また、室内機2は、室内流量制御弁7、室内熱交換器6などにより構成されている。室外機1と室内機2は、ガス側延長配管5及び液側延長配管8により接続され、冷凍サイクルを構成している。また、室外熱交換器10には過冷却回路12が接続され、さらにこの過冷却回路12の先には気液分離器9が接続され、液側延長配管8を介して室内流量制御弁7に接続されている。気液分離器9には、気液分離後のガス冷媒を流通させるガス配管13の一端部が接続されている。この実施の形態2では、このガス配管13の他端部を室外熱交換器10の特に下部に直接バイパスさせるバイパス回路13aを形成するとともに、その途中にバイパス回路電磁弁15を設けて、バイパス回路13aの他端部を室外熱交換器10とアキュムレータ11との間に接続したものである。また、気液分離後の液冷媒のみを流通させる液配管14は通常のとおり室外熱交換器10に接続されている。
図3は、この発明の実施の形態2における冷凍サイクル装置の構成図である。
図3において、冷凍サイクル装置は、室外機1及び室内機2から構成されている。室外機1は、インバータ駆動圧縮機3、四方弁4、室外熱交換器10、アキュムレータ11などにより構成されている。また、室内機2は、室内流量制御弁7、室内熱交換器6などにより構成されている。室外機1と室内機2は、ガス側延長配管5及び液側延長配管8により接続され、冷凍サイクルを構成している。また、室外熱交換器10には過冷却回路12が接続され、さらにこの過冷却回路12の先には気液分離器9が接続され、液側延長配管8を介して室内流量制御弁7に接続されている。気液分離器9には、気液分離後のガス冷媒を流通させるガス配管13の一端部が接続されている。この実施の形態2では、このガス配管13の他端部を室外熱交換器10の特に下部に直接バイパスさせるバイパス回路13aを形成するとともに、その途中にバイパス回路電磁弁15を設けて、バイパス回路13aの他端部を室外熱交換器10とアキュムレータ11との間に接続したものである。また、気液分離後の液冷媒のみを流通させる液配管14は通常のとおり室外熱交換器10に接続されている。
暖房時、実施の形態1と同様、冷媒は、液とガスの二相状態で液側延長配管8を通り、気液分離器9によってガス冷媒と液冷媒とに分離される。そして、配管径の細い過冷却回路12には気液分離後の液冷媒のみを液配管14を通して流し、一方、配管径の大きい部分であるガス配管13に気液分離後のガス冷媒のみを流すことにより、過冷却回路12部分での圧損を改善し、暖房能力の向上を図ることができる。さらに、気液分離器9によって分離されたガス冷媒を室外熱交換器10の特に下部にバイパス回路13aで直接バイパスさせてやることにより、着霜しにくい状態にし、着霜量を低減することができる。
暖房時の室外熱交換器10において、熱交換器の下部は、上部に比べると、風量が小さいので熱交換量が少なくなり、着霜量が多くなることが考えられる。
そこで、着霜量を減らすために過冷却回路12の前でガスと液に分離した冷媒のうちガス冷媒を直接熱交換器10の下部(熱交換器下部から1パスもしくは2パス分)にバイパスさせてやる。これにより、着霜量を減らすことでデフロストに入る回数が少なくすることができ、連続運転が可能になるので暖房能力の向上につながる。
暖房時の室外熱交換器10において、熱交換器の下部は、上部に比べると、風量が小さいので熱交換量が少なくなり、着霜量が多くなることが考えられる。
そこで、着霜量を減らすために過冷却回路12の前でガスと液に分離した冷媒のうちガス冷媒を直接熱交換器10の下部(熱交換器下部から1パスもしくは2パス分)にバイパスさせてやる。これにより、着霜量を減らすことでデフロストに入る回数が少なくすることができ、連続運転が可能になるので暖房能力の向上につながる。
実施の形態3.
図4は、この発明の実施の形態3における冷凍サイクル装置のデフロスト時の構成図であり、実施の形態2の冷媒回路において、デフロスト時、バイパス回路13aを利用し、着霜量が多い部分にバイパス回路電磁弁15を開くことにより、直接ホットガスを流し、デフロスト時間を短縮することを目的とする。
デフロスト時の冷媒回路を図4に示す。図4に示すように、デフロスト時は、四方弁4が切換わり、冷房時と同じ回路になる。よって室外熱交換器10にホットガスが流れるので室外熱交換器10に付着した霜をホットガスの熱で溶かすことができる。
デフロスト時は、冷房時と同じ回路であるので室内には冷たい空気が流れ込む。よって少しでもデフロストの回数を減らすこと、デフロスト時間を短くすることが必要である。
室外熱交換器10の中でも特に室外熱交換器10の下部は、上部で溶けた霜が水となって溜まり霜が溶けにくい状態になることから、図4に示すように、バイパス回路電磁弁15を開きバイパス回路13aにより温度の高いガス冷媒を直接室外熱交換器10の下部に流し、デフロスト時間を大幅に短縮することができる。
バイパス回路電磁弁15の開閉は、室外熱交換器出口温度センサTH5で判断する。例えば、図5に示すように、デフロスト開始時にバイパス回路電磁弁15のスイッチをONしてやることで室外熱交換器10の下部の霜を除去し易くする。所定時間経過し、室外熱交換器出口温度センサTH5が上昇し始めたとき(例えば10℃)に電磁弁15のスイッチをOFFする。
図4は、この発明の実施の形態3における冷凍サイクル装置のデフロスト時の構成図であり、実施の形態2の冷媒回路において、デフロスト時、バイパス回路13aを利用し、着霜量が多い部分にバイパス回路電磁弁15を開くことにより、直接ホットガスを流し、デフロスト時間を短縮することを目的とする。
デフロスト時の冷媒回路を図4に示す。図4に示すように、デフロスト時は、四方弁4が切換わり、冷房時と同じ回路になる。よって室外熱交換器10にホットガスが流れるので室外熱交換器10に付着した霜をホットガスの熱で溶かすことができる。
デフロスト時は、冷房時と同じ回路であるので室内には冷たい空気が流れ込む。よって少しでもデフロストの回数を減らすこと、デフロスト時間を短くすることが必要である。
室外熱交換器10の中でも特に室外熱交換器10の下部は、上部で溶けた霜が水となって溜まり霜が溶けにくい状態になることから、図4に示すように、バイパス回路電磁弁15を開きバイパス回路13aにより温度の高いガス冷媒を直接室外熱交換器10の下部に流し、デフロスト時間を大幅に短縮することができる。
バイパス回路電磁弁15の開閉は、室外熱交換器出口温度センサTH5で判断する。例えば、図5に示すように、デフロスト開始時にバイパス回路電磁弁15のスイッチをONしてやることで室外熱交換器10の下部の霜を除去し易くする。所定時間経過し、室外熱交換器出口温度センサTH5が上昇し始めたとき(例えば10℃)に電磁弁15のスイッチをOFFする。
1 室外機、 2 室内機、3 インバータ駆動圧縮機、 4 四方弁、 5 ガス側延長配管、6 室内熱交換器、 7 室内流量制御弁、 8 液側延長配管、9 気液分離器、 10 室外熱交換器、 11 アキュムレータ、12 過冷却回路、13 気液分離後のガス配管、 13a バイパス回路、 14 気液分離後の液配管、 15 バイパス回路電磁弁。
Claims (4)
- 圧縮機、四方弁及び室外熱交換器などにより構成された室外機と、室内流量制御弁及び室内熱交換器などにより構成された室内機とをガス側延長配管と液側延長配管とで接続して構成され、かつ前記室外熱交換器と前記室内流量制御弁との間に過冷却回路を備えた冷凍サイクル装置において、
前記過冷却回路の直前に、暖房時に、配管径の小さい過冷却回路に気液分離後の液冷媒のみを流すための液配管と、配管径の大きい部分に気液分離後のガス冷媒を流すためのガス配管とがそれぞれ接続された気液分離器を設けたことを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 暖房時に、気液分離後のガス冷媒を流すためのガス配管を、圧縮機吸入管にバイパスさせるバイパス回路を設けたことを特徴とする請求項1記載の冷凍サイクル装置。
- 暖房時に、気液分離後のガス冷媒を流すためのガス配管を、室外熱交換器下部に直接バイパスさせるバイパス回路を設けたことを特徴とする請求項1記載の冷凍サイクル装置。
- デフロスト時に、着霜量が多い室外熱交換器部分にバイパス回路を用いて直接ホットガスを流すことを特徴とする請求項2又は請求項3記載の冷凍サイクル装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004045269A JP2005233551A (ja) | 2004-02-20 | 2004-02-20 | 冷凍サイクル装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004045269A JP2005233551A (ja) | 2004-02-20 | 2004-02-20 | 冷凍サイクル装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005233551A true JP2005233551A (ja) | 2005-09-02 |
Family
ID=35016696
Family Applications (1)
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JP2004045269A Pending JP2005233551A (ja) | 2004-02-20 | 2004-02-20 | 冷凍サイクル装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2005233551A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009127939A (ja) * | 2007-11-22 | 2009-06-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ヒートポンプ式空気調和機 |
JP2011163585A (ja) * | 2010-02-05 | 2011-08-25 | Espec Corp | 恒温恒湿装置 |
JP2012077983A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Daikin Industries Ltd | 冷凍回路 |
WO2013146415A1 (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-03 | シャープ株式会社 | ヒートポンプ式加熱装置 |
CN104019595A (zh) * | 2014-06-24 | 2014-09-03 | 广东美的暖通设备有限公司 | 空调器的室外机和空调器的控制方法 |
WO2020065712A1 (ja) | 2018-09-25 | 2020-04-02 | 東芝キヤリア株式会社 | 冷凍サイクル装置 |
-
2004
- 2004-02-20 JP JP2004045269A patent/JP2005233551A/ja active Pending
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