JP2006308241A - Heat pump type air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は外気を導入して全熱交換器により被空調室からの還気と熱交換せしめ、冷媒回路の操作により冷房と暖房を切替えて行うことができるヒートポンプ式空気調和装置に関し、より詳しくは、暖房運転時において蒸発器として作用する熱交換器への着霜を防止できるようにした空気調和装置に関する。 The present invention relates to a heat pump type air conditioner that introduces outside air and exchanges heat with the return air from the air-conditioned room by a total heat exchanger, and can be performed by switching between cooling and heating by operating a refrigerant circuit. The present invention relates to an air conditioner capable of preventing frost formation on a heat exchanger acting as an evaporator during heating operation.
導入した外気を空気調和して被空調室に送り、被空調室からの還気を外部に排出する外気処理タイプの空気調和機においては、導入外気を空気調和して被空調室に送る給気流路と、被空調室からの還気を外部に排出する排気流路との間にこれら2つの流路を跨ぐ全熱交換器を設け、この全熱交換器による外気と還気との熱交換により還気中の残留熱エネルギを回収するとともに、前記2つの流路にそれぞれヒートポンプ回路の一方の熱交換器を配してさらなる廃熱回収を行い、省エネルギ化を図るようにしたものが従来から広く知られている(例えば、特許文献1参照)。 In the outside air processing type air conditioner that sends introduced outside air to the air-conditioned room after air conditioning and discharges the return air from the air-conditioned room to the outside, air supply air flow that sends the outside air to the air-conditioned room after air conditioning A total heat exchanger that straddles these two flow paths is provided between the passage and the exhaust flow path that exhausts the return air from the air-conditioned room to the outside, and heat exchange between the outside air and the return air by this total heat exchanger In the prior art, the residual heat energy in the return air is recovered by the above, and one of the heat exchangers of the heat pump circuit is disposed in each of the two flow paths to further recover waste heat, thereby saving energy. (For example, refer to Patent Document 1).
ところで、上述のような装置においては冬季の暖房運転時に排気流路における熱交換器が冷媒回路の蒸発器として作用するのであるが、外気温が低下すると同蒸発器における空気出口の温度が5℃以下に低下する場合がある。 By the way, in the apparatus as described above, the heat exchanger in the exhaust passage acts as an evaporator of the refrigerant circuit during the heating operation in winter, but when the outside air temperature decreases, the temperature of the air outlet in the evaporator becomes 5 ° C. May decrease to:
このような場合、蒸発器には着霜のおそれがあり、着霜した場合には蒸発器に圧縮機からの高温冷媒ガスを供給する除霜運転を行わなければならず、この除霜運転時には被空調室へ加温空気を供給することができず、したがって暖房運転が中断されてしまう。
本発明は、排気流路における熱交換器の温度低下を防止し、暖房運転時における除霜運転の必要性を廃し、安定した連続運転を行うことができるヒートポンプ式空気調和装置を提供することを目的としている。 The present invention provides a heat pump type air conditioner that prevents a temperature drop of a heat exchanger in an exhaust passage, eliminates the need for a defrosting operation during heating operation, and can perform a stable continuous operation. It is aimed.
上記課題を解決するために、本発明に係るヒートポンプ式空気調和装置は、外気導入口と被空調室への給気口とを有する給気流路と、被空調室からの還気口と外部への排気口とを有する排気流路との間に、これら給気流路と排気流路を跨ぐ全熱交換器を備え、前記給気流路における全熱交換器の下流側に設けた第1熱交換器と、前記排気流路における全熱交換器の下流側に設けた第2熱交換器とに対し、圧縮機からの冷媒を前記第1熱交換器と第2熱交換器の順またはその逆に流通せしめて被空調室に対する冷房運転と暖房運転を切替えて行うように構成したヒートポンプ式空気調和装置において、前記排気流路内において前記全熱交換器をバイパスするバイパス空気流路を設け、同バイパス空気流路内に開度制御用のダンパ機構を設けた構成のものとしてある。 In order to solve the above problems, a heat pump air conditioner according to the present invention includes an air supply passage having an outside air inlet and an air supply port to an air-conditioned room, an air return port from the air-conditioned room, and the outside. A first heat exchange provided between the supply air flow path and the exhaust flow path and provided downstream of the total heat exchanger in the supply air flow path. And the second heat exchanger provided on the downstream side of the total heat exchanger in the exhaust flow path, the refrigerant from the compressor is used in the order of the first heat exchanger and the second heat exchanger or vice versa. In the heat pump type air conditioner configured to switch between cooling operation and heating operation for the air-conditioned room, a bypass air flow path that bypasses the total heat exchanger is provided in the exhaust flow path. A structure in which a damper mechanism for opening control is provided in the bypass air flow path. There is as of.
また前記ダンパ機構は、暖房運転の際に外気温度が所定の値よりも低下すると、この温度の低下に伴って開度が大となるように制御されるように構成されている。 Further, the damper mechanism is configured to be controlled such that when the outside air temperature falls below a predetermined value during the heating operation, the opening degree increases as the temperature falls.
そして上記外気温度に代え、前記第2熱交換器の空気入口または同出口のうち少なくともいずれか一方の温度、前記第2熱交換器の蒸発圧力、前記第2熱交換器の出口冷媒温度、前記第2熱交換器の前面風速等の各種物理量の低下に伴って前記ダンパ機構の開度が大となるように制御するように構成する場合もある。 And instead of the outside air temperature, the temperature of at least one of the air inlet or the outlet of the second heat exchanger, the evaporation pressure of the second heat exchanger, the outlet refrigerant temperature of the second heat exchanger, In some cases, the damper mechanism may be controlled so that the opening degree of the damper mechanism increases as various physical quantities such as the front wind speed of the second heat exchanger decrease.
本発明によれば、排気流路において全熱交換器をバイパスするバイパス空気流路を設けてあるので、排気流路における第2熱交換器にはバイパス空気流路を通過し、全熱交換器を通過しないバイパス空気を供給することができる。 According to the present invention, since the bypass air flow path that bypasses the total heat exchanger is provided in the exhaust flow path, the second heat exchanger in the exhaust flow path passes through the bypass air flow path, and the total heat exchanger Bypass air that does not pass through can be supplied.
冬季の暖房運転時においては、前記バイパス空気は全熱交換器を通過した空気よりも温度が高いので、全熱交換器通過後の空気とバイパス空気とが混合されて第2熱交換器に供給されることにより、第2熱交換器への供給空気を昇温せしめることができ、したがって第2熱交換器の温度低下に起因する同熱交換器への着霜が防止され、除霜運転が不要となって安定した連続運転を行うことができる。 During the heating operation in winter, the temperature of the bypass air is higher than that of the air that has passed through the total heat exchanger, so the air that has passed through the total heat exchanger and the bypass air are mixed and supplied to the second heat exchanger. As a result, the temperature of the air supplied to the second heat exchanger can be raised, and therefore frost formation on the heat exchanger due to the temperature drop of the second heat exchanger is prevented, and the defrosting operation is performed. This eliminates the need for stable continuous operation.
また、前記バイパス空気流路にはダンパ機構を設けてあり、外気温等に応じて開度が調節されるように構成してあるので、前記バイパス空気量は必要に応じて制御され、十分な廃熱回収を期すことができる。 In addition, a damper mechanism is provided in the bypass air flow path, and the opening degree is adjusted according to the outside air temperature or the like, so that the bypass air amount is controlled as necessary and sufficient. Waste heat recovery can be expected.
本発明に係るヒートポンプ式空気調和装置の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
ケーシング1内には、外気導入口2aから被空調室(図示省略)への給気口2bに至る給気流路2と、被空調室からの還気を導入する還気口3aから外部への排気口3bに至る排気流路3とが設けられていて、給気流路2と排気流路3との間には、これら2つの流路を跨ぐ全熱交換器4を備えている。
An embodiment of a heat pump type air conditioner according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
In the casing 1, there are an
前記給気流路2には、外気口2a側から給気口2bに向かって順に、フィルタ5、前記全熱交換器4、加湿器6、第1熱交換器7、送風機8を設けてあり、前記排気流路3には、還気口3Aから排気口3Bに向かって順に、フィルタ9、前記全熱交換器4、第2熱交換器10、送風機11を設けてある。
なお、給気流路2内におけるフィルタ5は、例えばプレフィルタ5aと中性能フィルタ5bとの2段構成のものとしてある。
In the air
The
また、上記排気流路3におけるフィルタ9と全熱交換器4との間には、冷媒回路の圧縮機12を設けてあり、同圧縮機12からの冷媒は、前記第1熱交換器7と第2熱交換器10をこの順に、またはその逆となるように四方弁13により切替えて供給され、アキュムレータ14を介して圧縮機に戻される構成となっており、上記四方弁の切替えによって冷房運転と暖房運転が切替えられる。
Further, a
具体的には、冷房運転時には図1中に実線矢印で示されるように、圧縮機12からの冷媒が四方弁13を介して第2熱交換器10に送られ、排気流路3を流過する空気との熱交換により凝縮されて第1熱交換器7に送られ、同第1熱交換器において蒸発させられて給気流路2内を流過する空気を冷却してアキュムレータ14に送られ、同アキュムレータにて気液分離されて圧縮機12に戻される。
なお、第1熱交換器7にて冷却された空気は被空調室に送られる。
Specifically, during cooling operation, as indicated by solid arrows in FIG. 1, the refrigerant from the
The air cooled by the
また、暖房運転時には図1中に破線矢印で示されるように、圧縮機12からの冷媒が四方弁13を介して第1熱交換器7に送られ、給気流路2を流過する空気との熱交換によって凝縮して給気流路内の空気を加熱し、凝縮した冷媒は第2熱交換器10に送られて蒸発させられて排気流路3内を流過する空気の熱を奪い、その後アキュムレータにて気液分離されて圧縮機12に戻される。
なお、第1熱交換器7にて加熱された空気は被空調室に送られる。
Further, during the heating operation, as indicated by broken line arrows in FIG. 1, the refrigerant from the
In addition, the air heated with the
しかして本発明の装置においては、前記排気流路3内の全熱交換器4をバイパスするバイパス空気流路15を設けてあって、同バイパス空気流路にはダンパ機構16を備えており、同ダンパ機構の開度が制御されることにより、排気流路3内を流れる空気の一部を、全熱交換器を流過させることなく第2熱交換器10に送ることができる構成となっている。
Therefore, in the apparatus of the present invention, a bypass
前記ダンパ機構16は、例えば外気導入口2aの内側に設けた温度センサ(図示省略)と、温度制御器(図示省略)からの信号によって開度が調節されるものとしてあって、冬季の暖房運転時において外気温が予め設定された温度よりも低下すると、その低下の度合いに応じて開度が大となるように構成されている。
なお、図1中において符号17、18はそれぞれ第1熱交換器、第2熱交換器用の各膨張弁、19、20はそれぞれ第1熱交換器、第2熱交換器用の逆止弁を示している。
The
In FIG. 1,
次に、上述した構成の装置による作用について説明する。
夏季の冷房運転時においては、外気導入口2aからの空気がフィルタ5を経て全熱交換器4を流過し、排気流路3内の空気と熱交換した後、冷房運転時には原則として稼動されない加湿器6を通過して第1熱交換器7に送られる。
Next, the operation of the apparatus having the above-described configuration will be described.
During the cooling operation in summer, the air from the
冷房運転時においてはこの第1熱交換器7が蒸発器として作用するので、給気流路2内の空気は第1熱交換器において所要の温度に冷却され、送風機8の駆動により給気口2bから送出され、給気口に接続されたダクト等(図示省略)の送気手段によって被空調室に送られる。
Since the
そして、被空調室からダクト等の送気手段によって戻された還気は、還気口3aから排気流路3内に流入してフィルタ9を通過し、全熱交換器4に送られて給気流路2内の空気と熱交換し、第2熱交換器10にて冷媒の凝縮熱を奪い、送風機11の駆動により排気口3bから外部に排出される。
The return air returned from the air-conditioned room by the air supply means such as a duct flows into the exhaust passage 3 from the
なお、冷房運転時においては排気流路3を流過する空気は原則として全量が全熱交換器4を経るものとし、バイパス空気流路15のダンパ機構16は全閉としておく。
In the cooling operation, all the air flowing through the exhaust passage 3 passes through the total heat exchanger 4 in principle, and the
また冬季の暖房運転時においては、外気導入口2aからの空気がフィルタ5を経て全熱交換器4を流過し、排気流路3内の空気と熱交換した後、加湿器6によって湿度が調節されて第1熱交換器7に送られる。
Further, during the heating operation in winter, the air from the
暖房運転時においてはこの第1熱交換器7が凝縮器として作用するので、給気流路2内の空気は第1熱交換器において所要の温度に加温され、送風機8の駆動により給気口2bから送出され、給気口に接続されたダクト等(図示省略)の送気手段によって被空調室に送られる。
Since the
そして、被空調室からダクト等の送気手段によって戻された還気は、還気口3aから排気流路3内に流入してフィルタ9を通過し、全熱交換器4に送られて給気流路2内の空気と熱交換し、第2熱交換器10にて冷媒の気化冷熱を奪い、送風機11の駆動により排気口3bから外部に排出される。
The return air returned from the air-conditioned room by the air supply means such as a duct flows into the exhaust passage 3 from the
上述した暖房運転時においては、原則として前記バイパス空気流路15はダンパ機構16によって閉止されているが、外気温が低下すると上記ダンパ機構の開度が大となるように制御され、全熱交換器を流過しない空気の割合が大となる。
During the heating operation described above, the bypass
上述のように全熱交換器を流過しない空気量が大になるということは、全熱交換器において給気流路を流れる外気の冷熱に冷却されない比較的温度の高い空気の量が増加することになり、第2熱交換器10に送られる空気の温度が上昇する。
As described above, the amount of air that does not flow through the total heat exchanger becomes large, which means that the amount of relatively high-temperature air that is not cooled by the cold heat of the outside air that flows through the supply air passage in the total heat exchanger increases. Thus, the temperature of the air sent to the
したがって、第2熱交換器10における温度の低下が防止されてこの温度を5℃より高い温度すなわち第2熱交換器への着霜のおそれがない温度とすることができ、このため第2熱交換器を除霜するための除霜運転を行う必要がなくなる。
Therefore, a decrease in temperature in the
すなわち、本発明の装置は除霜運転が不要であるから、安定した連続的な暖房運転を行うことができるだけでなく、除霜運転用の冷媒回路も不要となり、また除霜運転に伴うエネルギロスもなくすことができるというメリットもある。 That is, since the device of the present invention does not require a defrosting operation, not only can a stable continuous heating operation be performed, but also a refrigerant circuit for the defrosting operation is not required, and energy loss associated with the defrosting operation is eliminated. There is also an advantage that it can be lost.
図2は、本発明の装置における空気の状態を湿り空気線図に示したものであり、外気が乾球温度0.6℃、湿度33%、還気が乾球温度22℃、湿度40%で、パイパス空気量を35%としてシミュレーションを行った結果を、第2熱交換器10の空気入口における空気状態をa1、同出口における空気状態をa2として示したものである。
FIG. 2 is a moist air diagram showing the air state in the apparatus of the present invention. The outside air is a dry bulb temperature of 0.6 ° C. and a humidity of 33%, and the return air is a dry bulb temperature of 22 ° C. and a humidity of 40%. The results of the simulation with the bypass air amount set to 35% are shown as a1 in the air state at the air inlet of the
また比較のために、外気および還気の条件を上記と同様にして、バイパス空気量を0とした場合における第2熱交換器10の空気入口における空気状態をb1、同出口における空気状態をb2として示した。
For comparison, the air condition at the air inlet of the
図2の空気線図から明らかなように、バイパス空気量を0とした場合には第2熱交換器出口における空気温度が約0℃となり着霜が懸念されるのに対し、バイパス空気量を35%とした本発明のものでは、第2熱交換器出口における空気温度が乾球温度で7.3℃となり、着霜のおそれがないことがわかる。 As is apparent from the air diagram of FIG. 2, when the bypass air amount is set to 0, the air temperature at the outlet of the second heat exchanger is about 0 ° C., and frost formation is a concern. It can be seen that the air temperature at the outlet of the second heat exchanger is 7.3 ° C. in terms of dry bulb temperature and there is no risk of frost formation in the present invention with 35%.
上述した実施例においては、バイパス空気の量を調節するダンパ機構の開度制御を、外気導入口2a内側における温度に基づいて行う構成としてあるが、外気温そのものに基づく制御に代えて、外気温に伴って変動する各種物理量に基づいて制御する場合もあり、例えば第2熱交換器の空気入口または出口における空気温度、第2熱交換器における冷媒の蒸発圧力やその冷媒出口における冷媒温度の低下、減少に基づいて制御する場合もあり、また、第2熱交換器における前面風速の減少、すなわち第2熱交換器への着霜開始による通風抵抗の上昇に基づいて制御する場合もある。
In the embodiment described above, the opening degree control of the damper mechanism that adjusts the amount of bypass air is performed based on the temperature inside the
1 ケーシング
2 給気流路
3 排気流路
4 全熱交換器
5 フィルタ
6 加湿器
7 第1熱交換器
8 送風機
9 フィルタ
10 第2熱交換器
11 送風機
12 圧縮機
13 四方弁
14 アキュムレータ
15 バイパス空気流路
16 ダンパ機構
17、18 膨張弁
19、20 逆止弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
The physical quantity is the front wind speed of the second heat exchanger, and when the wind speed falls below a predetermined value, the opening of the damper mechanism is controlled to increase as the wind speed falls. The heat pump type air conditioner according to claim 3.
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