JP2008292073A - Air-conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍サイクルを形成してなる空気調和機に関する。 The present invention relates to an air conditioner that forms a refrigeration cycle.
空気調和機は、圧縮機と、圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮された冷媒を減圧する膨張弁と、減圧された冷媒を蒸発する蒸発器などを、冷媒配管で連結して冷凍サイクルを形成している。 An air conditioner is a refrigeration system in which a compressor, a condenser that condenses the compressed refrigerant, an expansion valve that decompresses the condensed refrigerant, an evaporator that evaporates the decompressed refrigerant, and the like are connected by refrigerant piping. Forming a cycle.
このような空気調和機において、蒸発器を並列接続された複数の分配流路で形成して、各分配流路を通流する冷媒と空気などを熱交換させることが知られている。 In such an air conditioner, it is known that an evaporator is formed by a plurality of distribution passages connected in parallel to exchange heat between the refrigerant flowing through each distribution passage and air.
例えば、特許文献1には、室内機の内部に、複数の冷凍サイクル系統の室内熱交換器(蒸発器)を上下方向に積み重ねて配置し、各室内熱交換器の流路を、分流器を用いて並列の複数流路に分配することが記載されている。また、このような構成において冷凍サイクル系統ごとに容量制御を行うことによって、全体としての運転効率を高め、また、暖気と冷気が混ざることに起因する水飛びを抑制することができるとされている。
For example, in
しかしながら、上記特許文献1の技術は、複数冷凍サイクルの全体の運転効率を高めることには配慮されているが、各冷凍サイクル系統の室内熱交換器単体の熱交換効率を向上させることについて配慮されているとはいえない。
However, although the technique of
すなわち、特許文献1の技術では、室内熱交換器を並列接続の分配流路で形成しているため、各分配流路の配置位置の相違などに起因して熱交換条件が異なるにも関わらず、分配流路ごとの適切な冷媒流量の制御がなされず、全体として熱交換効率が抑制されるおそれがある。
That is, in the technique of
特に、特許文献1のように、複数の分配流路を室内機の内部側面に上下方向の位置を異ならせて配置して、かつ送風ファンが室内機の側面から吸い込んだ空気を上方から吹き出す構成の場合、各分配流路と送風ファンとの距離はそれぞれ異なり、各分配流路を通過する単位時間あたりの送風量が異なる。その結果、分配流路ごとに熱交換時の冷媒温度分布のバラツキが顕著に発生し、全体の熱交換効率が抑制されるおそれがある。
In particular, as disclosed in
そこで、本発明は、並列接続された複数の流路を有して形成される熱交換器の熱交換効率を向上させた空気調和機を実現することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to implement | achieve the air conditioner which improved the heat exchange efficiency of the heat exchanger formed with a some flow path connected in parallel.
上記課題を解決するため、本発明の空気調和機は、圧縮機と、四方弁と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器とを冷媒を循環する配管で連結して冷凍サイクルを形成している。そして、蒸発器は、並列接続された複数の分配流路を有して形成されており、この複数の分配流路のそれぞれに膨張弁が設けられる。さらに、この各膨張弁で減圧された冷媒温度が均一になるように各膨張弁の弁開度を制御する制御手段が備えられてなることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an air conditioner according to the present invention forms a refrigeration cycle by connecting a compressor, a four-way valve, a condenser, an expansion valve, and an evaporator with a refrigerant circulation pipe. Yes. The evaporator is formed to have a plurality of distribution channels connected in parallel, and an expansion valve is provided in each of the plurality of distribution channels. Furthermore, a control means for controlling the valve opening degree of each expansion valve is provided so that the refrigerant temperature reduced by each expansion valve becomes uniform.
すなわち、分配流路ごとに膨張弁を設けて、各膨張弁の開度を制御して冷媒通流量を調整することにより、流路ごとの熱交換条件が異なっていても、各膨張弁で減圧された冷媒温度、つまり各分配流路の冷媒蒸発温度を所望の値に均一に調整することが可能となる。これにより、全ての分配流路において適切な熱交換を図ることができ、熱交換器全体の熱交換効率を向上させることができる。 In other words, an expansion valve is provided for each distribution channel, and the opening of each expansion valve is controlled to adjust the refrigerant flow rate. It is possible to uniformly adjust the refrigerant temperature, that is, the refrigerant evaporation temperature of each distribution flow path, to a desired value. Thereby, suitable heat exchange can be aimed at in all the distribution flow paths, and the heat exchange efficiency of the whole heat exchanger can be improved.
また、このような構成によれば、例えば、一部の分配流路では送風量が多くて冷媒圧力、温度が高くなるにも関わらず、別の一部の分配流路では送風量が少なく冷媒圧力及び温度が低下して、結露による熱交換器への露付・水飛びが発生するなどの弊害を抑制することができる。 Further, according to such a configuration, for example, although some of the distribution channels have a large amount of air flow and the refrigerant pressure and temperature are high, the other of the partial distribution channels has a small amount of air flow. It is possible to suppress adverse effects such as dew condensation and water splashing on the heat exchanger due to condensation due to a decrease in pressure and temperature.
また、上述のように、並列接続された複数の分配流路のそれぞれに膨張弁を設ける構成に代えて、複数の分配流路の配置位置の近接する流路を1ブロック単位として、複数にブロック分けされたそれぞれのブロックごとに膨張弁を設けてもよい。この場合も同様に、各膨張弁で減圧された冷媒温度が均一になるように各膨張弁の弁開度を制御すればよい。 In addition, as described above, instead of the configuration in which the expansion valve is provided in each of the plurality of distribution flow paths connected in parallel, the flow paths adjacent to the arrangement positions of the plurality of distribution flow paths are divided into a plurality of blocks. An expansion valve may be provided for each divided block. Similarly in this case, the valve opening degree of each expansion valve may be controlled so that the refrigerant temperature decompressed by each expansion valve becomes uniform.
この構成は、ほぼ同じような送風条件であるとみなせる配置位置の近接した分配流路を1ブロックとして全体を複数のブロックに分割し、ブロックごとに膨張弁を設けるものである。これによれば、各分配流路の冷媒温度分布のバラツキを抑制して熱交換器全体の熱交換効率を向上させ、かつ膨張弁の部品点数を抑制することができる。 This configuration divides the whole into a plurality of blocks, with the distribution flow channel close to the arrangement position considered to be almost the same blowing condition as one block, and provides an expansion valve for each block. According to this, it is possible to improve the heat exchange efficiency of the entire heat exchanger by suppressing variations in the refrigerant temperature distribution of each distribution flow path, and to suppress the number of parts of the expansion valve.
また、各膨張弁で減圧された冷媒の温度をそれぞれ検出する温度センサを設けて、制御手段を、制御周期ごとに各温度センサの検出温度と設定された基準温度とを比較し、基準温度より高い温度が検出された温度センサに対応する膨張弁の弁開度を増加させるとともに、基準温度より低い温度が検出された温度センサに対応する膨張弁の弁開度を低減させるように構成することができる。 Also, a temperature sensor for detecting the temperature of the refrigerant decompressed by each expansion valve is provided, and the control means compares the detected temperature of each temperature sensor with a set reference temperature for each control cycle, It is configured to increase the valve opening degree of the expansion valve corresponding to the temperature sensor in which the high temperature is detected, and to reduce the valve opening degree of the expansion valve corresponding to the temperature sensor in which the temperature lower than the reference temperature is detected. Can do.
また、蒸発器の複数の分配流路を、空気調和機の室外機及び室内機の少なくともいずれか一方の筐体内部の側面に上下方向の位置を異ならせて配置するとともに、蒸発器との熱交換空気を送風する送風ファンを筐体の上部に設け、筐体の側面から吸い込んだ空気を上方に送風するよう構成することができる。 In addition, the plurality of distribution channels of the evaporator are arranged at different positions in the vertical direction on the side surface inside the housing of at least one of the outdoor unit and the indoor unit of the air conditioner, and the heat from the evaporator A blower fan that blows replacement air may be provided in the upper part of the housing, and the air sucked from the side surface of the housing may be blown upward.
このような蒸発器及び送風ファンの配置構成により、蒸発器全体に対して熱交換空気を通流させて熱交換量を確保しつつ、さらに、上述の分配流路ごとの冷媒通流量制御により冷媒温度分布のバラツキを抑制して熱交換効率を高めることができる。 With such an arrangement configuration of the evaporator and the blower fan, the heat exchange air is passed through the entire evaporator to secure the heat exchange amount, and further, the refrigerant is controlled by the refrigerant flow rate control for each distribution flow path described above. The heat exchange efficiency can be increased by suppressing variations in temperature distribution.
本発明によれば、並列接続された複数の流路を有して形成される熱交換器の熱交換効率を向上させた空気調和機を実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the air conditioner which improved the heat exchange efficiency of the heat exchanger formed with a some flow path connected in parallel is realizable.
以下、本発明を適用してなる空気調和機の実施形態を図1〜4を用いて説明する。なお、以下は、1台の室内機に2つの冷凍サイクル系統の熱交換器が備えられる場合を例に説明するが、これに限らず、本発明は、単一の冷凍サイクル系統の場合も適用可能である。 Hereinafter, an embodiment of an air conditioner to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS. In the following, a case where a heat exchanger of two refrigeration cycle systems is provided in one indoor unit will be described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is also applicable to a single refrigeration cycle system. Is possible.
図1は、本実施形態の空気調和機の室内機の冷凍サイクル構成を示す図であり、図2は、本実施形態の空気調和機の室外機の冷凍サイクル構成を示す図である。本実施形態の空気調和機は、図2に示す室外機20が、図1に示す室内機1の2つの冷媒サイクル系統にそれぞれ接続されて構成される。
FIG. 1 is a diagram showing a refrigeration cycle configuration of an indoor unit of an air conditioner of the present embodiment, and FIG. 2 is a diagram showing a refrigeration cycle configuration of an outdoor unit of the air conditioner of the present embodiment. The air conditioner of this embodiment is configured by connecting the
図1,2に示すように、室外機20は、冷媒を圧縮する圧縮機11と、冷媒の流路を冷房及び暖房で切り替える四方弁12と、冷媒と室外空気とを熱交換する室外熱交換器13と、冷媒の減圧を行う室外膨張弁14と、冷凍サイクルで不要となった液冷媒を貯留する受液器15などが、ガス冷媒配管16及び液冷媒配管17を介して連結されて構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
また、室内機1には、冷媒の減圧を行う室内膨張弁6と、冷媒と室内空気とを熱交換する室内熱交換器4,5などが設けられており、これらはガス冷媒配管16及び液冷媒配管17を介して連結されている。そして、室外機20と室内機1とが、ガス冷媒配管16及び液冷媒配管17で連結されて2系統の冷凍サイクルが形成されている。
The
ここで、本実施形態の室内機は、図1に示すように、各液冷媒配管17が並列する3本のブロック流路18に分岐しており、さらにこれらのブロック流路18がそれぞれディストリビュータ3を介して3本に分岐している。そして、並列接続された9本の分配流路を有して室内熱交換器4,5が形成され、これらの分配流路のガス冷媒配管16側は、9本の流路が1つに集合してガス冷媒配管16に接続されている。
Here, as shown in FIG. 1, the indoor unit of the present embodiment is branched into three
言い換えると、室内熱交換器4,5は、それぞれ並列接続の9本の分配流路を有して形成されており、分配流路の液冷媒配管17側は、配置位置の隣接する3本の分配流路ごとにブロック分け(Aブロック〜Fブロック)されている。そして、各ブロックを構成する3流路がディストリビュータ3によって集合してブロック流路18をなし、さらに、3つのブロック流路18が1つにまとまって液冷媒配管17に接続されている。
In other words, each of the indoor heat exchangers 4 and 5 has nine distribution passages connected in parallel, and the
そして、本実施形態では、ブロック流路18ごとに室内膨張弁6が設けられており、各室内膨張弁6とディストリビュータ3との間には、温度センサ2が設けられている。また、室内熱交換器4,5のガス冷媒配管16側の、9本の分配流路の集合部には、温度センサ7が設けられている。さらに、各温度センサ2及び各温度センサ7からの信号を入力として、各室内膨張弁6の弁開度の制御信号を出力する制御手段19が設けられている。
In the present embodiment, the indoor expansion valve 6 is provided for each
このような空気調和機の基本的な動作を説明する。冷房運転の場合、図1,2の実線矢印で示すように、圧縮機11で圧縮された高温高圧のガス冷媒は圧縮機11から吐出され、ガス冷媒が四方弁12を経て、室外熱交換器13へと流入し、ここで熱交換器して凝縮液化する。凝縮液化した冷媒は室外膨張弁14を通り、余剰冷媒は受液器15に貯留され、残りが液冷媒配管17を解して室内機1へ送られる。
The basic operation of such an air conditioner will be described. In the case of the cooling operation, as indicated by solid arrows in FIGS. 1 and 2, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed by the
送られた液冷媒は、各ブロック流路18に分岐した後それぞれ室内膨張弁6へ流入し、ここで低圧まで減圧されて低圧二相状態となり、室内熱交換器4,5で室内空気と熱交換して蒸発・ガス化する。その後、ガス冷媒は、ガス冷媒配管16を介して室外機20に流入して四方弁12を経て圧縮機11へ戻る。
The sent liquid refrigerant branches into each
暖房運転の場合、図1,2の破線矢印で示すように、圧縮機11で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、圧縮機11から吐出され、四方弁12,ガス冷媒配管16を経て室内熱交換器4、5へ流入し、各分配流路で室内空気と熱交換して凝縮液化する。凝縮液化した冷媒は、各室内膨張弁6を介して室外機20へ流入し、受液器15で余剰冷媒を回収された後、室外膨張弁14で減圧され室外熱交換器13で室外空気と熱交換して蒸発し、ガス化する。ガス化した冷媒は四方弁12を経て圧縮機11へ戻る。
In the case of heating operation, as indicated by the broken-line arrows in FIGS. 1 and 2, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed by the
ところで、本実施形態の空気調和機の室内機は、図3(a),(b)に示すような構造を有している。図3(a)は、室内機の正面構造図であり、図3(b)は室内機1の側面構造図である。図に示すように、室内機1の筐体内の側面に沿って、室内熱交換器4,5が上下に積み重ねられて配置されており、室内熱交換器ごとのブロックA〜Fも上下方向の位置を異ならせて配置されている。また、筐体内の上部に送風ファン8が設けられており、送風ファン8は、モータ9によってベルト10を介して駆動される。これにより、筐体の側面から吸い込まれ室内熱交換器4,5を通過して熱交換された室内空気は、筐体上方から吹きだされる。
By the way, the indoor unit of the air conditioner of this embodiment has a structure as shown to Fig.3 (a), (b). FIG. 3A is a front structural diagram of the indoor unit, and FIG. 3B is a side structural diagram of the
このような構造をもつ室内機での室内空気の流れについて、図4を用いて説明する。図4に示すように、室内熱交換器4,5の各ブロックA〜Fは、送風ファン8との位置関係に起因して、Aから順にFへ行くに従い熱交換器を通過する風速が早くなる。このため、単位時間あたりの送風量がブロックごとに異なり、熱交換条件にバラツキが生じる。仮に、各ブロックA〜Fにおいて同等の冷媒流量が通流している場合は、ブロックごとに冷媒温度分布にバラツキが生じ、これにより熱交換器全体の熱交換効率が抑制されることとなる。
The flow of indoor air in the indoor unit having such a structure will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, each of the blocks A to F of the indoor heat exchangers 4 and 5 has a higher wind speed as it passes through the heat exchanger from A to F due to the positional relationship with the
そこで、本実施形態の特徴部である制御手段19は、例えば冷房運転時に以下のような制御を行っている。まず、基本的な制御として、各温度センサ2,7の検出温度を入力として、温度センサ2と7との差温に基づいて、圧縮機11の吸入側の過熱度などが適切な範囲内になるように室内膨張弁6の弁開度を調整している。
Therefore, the control means 19 which is a characteristic part of the present embodiment performs the following control during cooling operation, for example. First, as basic control, the detected temperature of each of the
これに加えて、本実施形態では、制御手段19は、制御周期ごとに、各温度センサ2で検出された室内膨張弁6で減圧された冷媒温度(t)と、予め設定された基準温度(t´)とをそれぞれ比較する。そして、基準温度より冷媒温度が高いとき(t>t´のとき)は、その冷媒温度が検出された温度センサ2に対応する室内膨張弁6の弁開度を増加させる信号を出力する。また、基準温度より冷媒温度が低いとき(t<t´)は、その冷媒温度が検出された温度センサ2に対応する室内膨張弁6の弁開度を低減させる信号を出力する。
In addition to this, in the present embodiment, the control means 19, for each control cycle, the refrigerant temperature (t) decompressed by the indoor expansion valve 6 detected by each
このように、制御手段19は、各室内膨張弁6で減圧された冷媒温度が均一になるように各室内膨張弁6の弁開度を制御して冷媒流量調整を行っている。これによれば、1台の室内機内に配置される熱交換器の分配流路ごと、あるいはブロックごとの熱交換条件が異なっていても、各室内膨張弁で減圧された冷媒温度、つまり各分配流路の冷媒蒸発温度を所望の値に均一に調整することが可能となる。これにより、全ての分配流路において熱交換の最適化を図ることができ、熱交換器全体の熱交換効率を向上させることができる。 In this way, the control means 19 adjusts the refrigerant flow rate by controlling the valve opening degree of each indoor expansion valve 6 so that the refrigerant temperature decompressed by each indoor expansion valve 6 becomes uniform. According to this, even if the heat exchange conditions for each distribution channel or block of the heat exchanger arranged in one indoor unit are different, the refrigerant temperature reduced by each indoor expansion valve, that is, each distribution It becomes possible to uniformly adjust the refrigerant evaporation temperature of the flow path to a desired value. Thereby, optimization of heat exchange can be aimed at in all the distribution channels, and the heat exchange efficiency of the whole heat exchanger can be improved.
また、これにより、熱交換器内の温度分布のバラツキに起因して発生する露付・水飛びを、冷媒配管の長さ、配管径などの調整によらず抑制することができる。特に、出力馬力の大きい空気調和機の室内熱交換器は大型であり、室内機内での配置条件や送風ファンとの位置関係などに起因する熱交換条件のバラツキが顕著となるが、本実施形態の制御を適用することで、分配流路ごとの熱交換を最適化し、熱交換効率を向上させることができる。 In addition, this makes it possible to suppress dew and water splashing caused by variations in temperature distribution in the heat exchanger regardless of adjustment of the length of the refrigerant pipe, the pipe diameter, and the like. In particular, the indoor heat exchanger of an air conditioner with a large output horsepower is large, and variations in heat exchange conditions due to the arrangement conditions in the indoor unit and the positional relationship with the blower fan are significant. By applying this control, it is possible to optimize the heat exchange for each distribution channel and improve the heat exchange efficiency.
なお、本実施形態では、複数の分配流路を、A〜Fのブロックに分けて、各ブロックの冷媒温度を均一にする場合を説明したが、これは、厳密には異なるものの、配置位置の近接する分配流路では、ほぼ同様の熱交換条件であるとみなしているためである。したがって、分配流路の配置条件などに考慮して、1ブロックの流路本数を適宜変更してもよい。また、例えばブロック分けをせずに、分配流路ごとに室内膨張弁を設けて、上述と同様の制御を行うことも可能である。また、温度センサ2により検出された温度に基づいて弁開度の制御を行っているが、これに代えて、例えば冷媒圧力などを適用してもよい。
In the present embodiment, a case has been described in which a plurality of distribution channels are divided into blocks A to F to make the refrigerant temperature uniform in each block. This is because the adjacent distribution channels are regarded as having substantially the same heat exchange conditions. Therefore, the number of channels in one block may be changed as appropriate in consideration of the arrangement conditions of the distribution channels. For example, without dividing into blocks, it is possible to provide an indoor expansion valve for each distribution flow path and perform the same control as described above. Further, the valve opening degree is controlled based on the temperature detected by the
また、本実施形態では、冷房運転時に蒸発器として作用する室内熱交換器に対して、各室内膨張弁による冷媒流量制御を行う場合を説明したが、暖房運転時に蒸発器として作用する室外熱交換器に同様の構成及び制御を適用することも可能である。 Further, in the present embodiment, a case has been described in which the refrigerant flow rate control is performed by each indoor expansion valve for the indoor heat exchanger that acts as an evaporator during cooling operation, but outdoor heat exchange that acts as an evaporator during heating operation. It is also possible to apply a similar configuration and control to the vessel.
1 室内機
2,7 温度センサ
3 ディストリビュータ
4,5 室内熱交換器
6 室内膨張弁
8 送風ファン
9 モータ
10 ベルト
11 圧縮機
12 四方弁
13 室外熱交換器
14 室外膨張弁
15 受液器
16 ガス冷媒配管
17 液冷媒配管
18 ブロック流路
19 制御手段
20 室外機
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記蒸発器は、並列接続された複数の分配流路を有し、該複数の分配流路のそれぞれに前記膨張弁が設けられるとともに、該各膨張弁で減圧された冷媒温度が均一になるように前記各膨張弁の弁開度を制御する制御手段が備えられてなることを特徴とする空気調和機。 An air conditioner formed by connecting a compressor, a four-way valve, a condenser, an expansion valve, and an evaporator with piping that circulates a refrigerant to form a refrigeration cycle,
The evaporator has a plurality of distribution passages connected in parallel, and the expansion valve is provided in each of the plurality of distribution passages, and the refrigerant temperature decompressed by each expansion valve is uniform. The air conditioner further comprises a control means for controlling the valve opening degree of each expansion valve.
前記蒸発器は、並列接続された複数の分配流路を有し、該複数の分配流路の配置位置の近接する流路を1ブロック単位として、複数にブロック分けされたそれぞれのブロックごとに前記膨張弁が設けられるとともに、該各膨張弁で減圧された冷媒温度が均一になるように前記各膨張弁の弁開度を制御する制御手段が備えられてなることを特徴とする空気調和機。 An air conditioner formed by connecting a compressor, a four-way valve, a condenser, an expansion valve, and an evaporator with piping that circulates a refrigerant to form a refrigeration cycle,
The evaporator has a plurality of distribution flow paths connected in parallel, and the flow paths adjacent to the arrangement positions of the plurality of distribution flow paths are set as one block unit for each block divided into a plurality of blocks. An air conditioner provided with an expansion valve and provided with control means for controlling the valve opening degree of each expansion valve so that the refrigerant temperature reduced by each expansion valve becomes uniform.
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