JP2011163739A

JP2011163739A - 熱源ユニット

Info

Publication number: JP2011163739A
Application number: JP2010030645A
Authority: JP
Inventors: Hiromasa Yamane; 宏昌山根
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2010-02-15
Filing date: 2010-02-15
Publication date: 2011-08-25
Anticipated expiration: 2030-02-15
Also published as: JP5525278B2

Abstract

【課題】複数の膨張弁の開度差により、分岐管内で冷媒流に偏りが生じることなく、複数の熱交換器に均一に冷媒が流れ、能力を発揮できる冷凍サイクルを備えた熱源ユニットを提供する。
【解決手段】本熱源ユニットは、圧縮機と、複数の熱交換器と、複数の膨張弁とが冷媒配管で接続された熱源ユニットであって、複数の膨張弁の弁本体が略垂直方向に平行して接続され、略水平に配置される膨張弁接続管と、膨張弁接続管に第１の接続口を介して接続される十字管と、第１の接続口と反対側の第２の接続口に接続される衝突管と、十字管の第３の接続口と第４の接続口に水平状態で接続され、複数の熱交換器に冷媒を分流する分岐管とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は熱源ユニットに係り、特に冷媒流を改良した熱源ユニットに関する。

従来、複数の室内機が接続されるマルチタイプの空気調和装置の冷凍サイクルには、互いに並列に接続された複数の電子膨張弁が設けられ、これら電子膨張弁の開度変化により冷凍サイクルを流れる冷媒流量が制御される。これにより、きめ細かな流量制御を行っている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２１４７２９号公報

特許文献１に記載の冷凍サイクルでは、複数の熱交換器を接続して分流する場合、複数の膨張弁の開度差により、分岐管内で冷媒流に偏りが生じ、複数の熱交換器に均一に冷媒が流れず、十分に熱交換されない熱交換器が発生する問題があった。

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、複数の膨張弁の開度差により、分岐管内で冷媒流に偏りが生じることなく、複数の熱交換器に均一に冷媒が流れる冷凍サイクルを備えた熱源ユニットを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係る熱源ユニットは、圧縮機と、複数の熱交換器と、複数の膨張弁とが冷媒配管で接続された熱源ユニットであって、前記複数の膨張弁の弁本体が略垂直方向に平行して接続され、略水平に配置される膨張弁接続管と、前記膨張弁接続管に第１の接続口を介して接続される十字管と、前記第１の接続口と反対側の第２の接続口に接続される衝突管と、前記十字管の第３の接続口と第４の接続口に水平状態で接続され、前記複数の熱交換器に冷媒を分流する分岐管とを備えたことを特徴とする。

本発明に係る熱源ユニットによれば、複数の膨張弁の開度差により、分岐管内で冷媒流に偏りが生じることなく、複数の熱交換器に均一に冷媒が流れ、能力を発揮できる冷凍サイクルを備えた熱源ユニットを提供することができる。

本発明に係る熱源ユニットの第１実施形態に用いるヒートポンプ式冷凍サイクルの系統図。本発明に係る熱源ユニットの第１実施形態に用いる十字管近傍の斜視図。本発明に係る熱源ユニットの第２実施形態に用いる十字管近傍の斜視図。

本発明に係る熱源ユニットの第１実施形態について、マルチタイプの空気調和装置を例にとり、添付図面を参照して説明する。

図１に示すように、空気調和装置１は、本第１実施形態の熱源ユニットである室外ユニット２と、利用側ユニットである複数の室内ユニット３がガス側の冷媒配管Ｐ１と液側の冷媒配管Ｐ２からなる冷媒配管Ｐにより、現地で接続される構成をなす。

室外ユニット２は、冷媒を圧縮する圧縮機２１と、冷暖房運転の冷媒の流れを切替える四方弁２２と、熱源側熱交換器である複数の室外側熱交換器２３（２３ａ、２３ｂ）、冷媒分岐用の十字管２４、膨張弁接続管２５、複数の室外側膨張弁としての電子膨張弁２６（２６ａ、２６ｂ）及びリキッドタンク２７が冷媒配管Ｐ３によって接続され、さらに、圧縮機２１と四方弁２２間にはアキュムレータ２８が設けられ、さらに室外ユニット２には室外側送風機２９が設けられてなる。

室内ユニット３は、それぞれの利用側熱交換器である室内側熱交換器３１と、室内側電子膨張弁３２と、室内側送風機３３とを備えている。

そして、室外側熱交換器２３は、複数例えば２個の熱交換器２３ａ、２３ｂからなり、各々は複数の冷媒流路を形成する複数の冷媒管と複数のフィンから形成される。
室外側熱交換器２３が凝縮器として作用する冷房運転時（図１中、実線矢印で示す）には、冷媒入口側には、熱交換器２３ａ、２３ｂの複数の冷媒流路に冷媒を分流させるヘッダ４１が接続されている。暖房運転時（点線矢印で示す）には、ヘッダ４１は冷媒出口側となり、複数の冷媒流路の冷媒を合流させる。

一方、室外側熱交換器２３が蒸発器として作用するときの冷媒入口側には、複数の冷媒流路に冷媒を分流させるディストリビュータ４２ａ、４２ｂが接続されている。冷房運転時、室外側熱交換器２３が凝縮器として作用するとき、ディストリビュータ４２ａ、４２ｂは冷媒出口側となり、複数の冷媒流路の冷媒を合流させる。

図１及び図２に示すように、２個の室外側電子膨張弁２６ａ、２６ｂは略垂直方向に配置された弁本体２６１ａ、２６１ｂに流入管（弁水平管）２６２ａ、２６２ｂが接続される。ここで、便宜上、暖房運転時、電子膨張弁に冷媒を流入させる管を流入管といい、流出させる管を流出管という。

流入管２６２ａ、２６２ｂは略Ｌ字状をなし、互いに平行に立設され、その一端は、リキッドタンク２７に連なる冷媒配管Ｐ３の分岐部Ｐ３ａに接続されている。
電子膨張弁２６ａ、２６ｂの流出管（弁垂直管）２６３ａ、２６３ｂは直線状をなし、互いに平行で垂直に立設され、その一端は水平状態に配置された膨張弁接続管２５に接続されている。

この流出管２６３ａ、２６３ｂの接続は、膨張弁接続管２５の封止端２５ａと開口端２５ｂ間で行われ、この開口端２５ｂと流出管２６３ｂ間にはストレーナ４４が設けられている。なお、封止端２５ａは円弧面をなし、冷媒攪拌効果を持たせるのが好ましい。また、ストレーナ４４は必ずしも設ける必要はない。

膨張弁接続管２５の開口端２５ｂには、十字形状で４個の接続口を備え水平状態に配置された十字管２４の第１の接続口２４ａが接続されている。
さらに、十字管２４の第１の接続口２４ａと反対側の第２の接続口２４ｂには、端部が封止状態の衝突管４５が接続されている。この衝突管４５は先端がロウ材で封止された冷媒管である。本実施形態では、衝突管を別個に製造して第２の接続口に接続した例で説明するが、第２の接続口に一体に設けてもよい。

また、第１の接続口２４ａ及び第２の接続口２４ｂと直交し水平状態に設けられた第３の接続口２４ｃ、第４の接続口２４ｄには、水平状態に延びる分岐管Ｐ４（図３参照）、Ｐ５が接続され、この分岐管Ｐ４、Ｐ５は所定距離水平に延びた状態から垂直に延びている。
分岐管Ｐ４はディストリビュータ４２ａ、分岐管Ｐ５はディストリビュータ４２ｂに連なる。

次に、本第１実施形態の熱源ユニットの動作について説明する。
最初に、暖房運転時について説明する。

暖房運転時、室内側電子膨張弁３２は全開、室外側電子膨張弁２６ａ、２６ｂは異なる開度に調整されている。

圧縮機２１で圧縮された気相冷媒は、四方弁２２、冷媒配管Ｐ１を介して室内側熱交換器３１に流入する。

室内側熱交換器３１に流入した気相冷媒は、室内空気と熱交換して冷却され、液相になって室内側電子膨張弁３２、冷媒配管Ｐ２、リキッドタンク２７を介して冷媒配管Ｐ３の分岐部Ｐ３ａに達する。このとき、冷媒と熱交換して加熱された空気により室内は暖房される。

さらに、液相冷媒は流入管２６２ａ、２６２ｂ内を上方に流れた後、水平方向に流れ、室外側電子膨張弁２６ａ、２６ｂに流入する。
室外側電子膨張弁２６ａ、２６ｂに流入した相冷媒は、気液二相状態で垂直に立設された流出管２６３ａ、２６３ｂを流下し、水平に配置された膨張弁接続管２５に流入する。

膨張弁接続管２５に流入した気液冷媒は、膨張弁接続管２５で一体に混合される。混合された気液冷媒はストレーナ４４を介して第１の接続口２４ａから十字管２４に流入する。

十字管２４に流入した気液冷媒は衝突管４５に衝突し、左右水平状態に配置された冷媒配管Ｐ４、Ｐ５を水平に流れた後、垂直方向に流れ、ディストリビュータ４２ａ、４２ｂを介して、室外側熱交換器２３ａ、２３ｂに流入し、蒸発される。蒸発された冷媒は、ヘッダ４１、四方弁２２、アキュムレータ２８を介して圧縮機２１に戻る。

上記のように、冷媒が室外側電子膨張弁２６ａ、２６ｂを流れ室外側熱交換器２３ａ、２３ｂに流入する過程において、室外側電子膨張弁２６ａ、２６ｂの開度がそれぞれ異なり、この室外側電子膨張弁２６ａ、２６ｂで冷媒が絞られると二相流になって気相と液相の流れに偏りが生じやすい状態になるが、水平に配置した膨張弁接続管２５で攪拌された後、さらに十字管２４に接続された衝突管４５で攪拌されるので気相と液相の偏りが生じなくなる。さらに、攪拌された冷媒は、水平状態に延びる分岐管Ｐ４、Ｐ５で分岐されるので、室外側熱交換器２３ａ、２３ｂのどれひとつ偏ることなく分流することができる。

次に、冷房運転時について説明する。
冷房運転時、室内側電子膨張弁３２は異なる開度に調整され、室外側電子膨張弁２６は全開である。

圧縮機２１で圧縮された気相冷媒は、四方弁２２、冷媒配管Ｐ３、ヘッダ４１を介して室外側熱交換器２３ａ、２３ｂに流入する。
室外側熱交換器２３ａ、２３ｂに流入した気相冷媒は、室外空気と熱交換して冷却され、液相になった冷媒は、ディストリビュータ４２ａ、４２ｂ、冷媒配管Ｐ４、Ｐ５、十字管２４、ストレーナ４４、膨張弁接続管２５を介して、リキッドタンク２７、冷媒配管Ｐ２、室内側電子膨張弁３２に流入する。室内側電子膨張弁３２に流入した冷媒は、減圧され、蒸発して室内空気と熱交換して冷却し、冷媒配管Ｐ１、四方弁２２、アキュムレータ２８を介して圧縮機２１に戻る。

本第１実施形態の熱源ユニットによれば、複数の膨張弁の開度差により、分岐管内で冷媒流に偏りが生じることなく、複数の熱交換器に均一に冷媒が流れ、能力を発揮できる冷凍サイクルを備えた熱源ユニットが実現される。

また、熱源ユニットの第２実施形態について説明する。
本第２実施形態は、第１実施形態が膨張弁接続管と十字管が直接接続されるのに対し、略垂直に延びる連結管を介して接続される。

例えば、図３に示すように、本第２実施形態に用いる十字管２４は、連結管５１を介して膨張弁接続管２５に接続される。
連結管５１は一端が円弧面を有する衝突管５２で封止され、他端に接続口５１ａが設けられ、略垂直に配置される。

膨張弁接続管２５の開口端２５ｂは、連結管５１の略中間部に垂直に接続され、十字管２４の第１の接続口２４ａは連結管５１の接続口５１ａに接続される。なお、十字管２４の第２の接続口２４ｂに接続される衝突管５３は、衝突管５２と同様の形状を有する。

これにより、第１実施形態と同様の効果が得られるとともに、冷媒配管の自由度が増す。特に水平方向に延びる分岐管Ｐ４、Ｐ５の接続方向に関しては、第１実施形態においては、十字管２４の形状により膨張弁接続管２５と略直交する方向に限られていたが、本第２実施形態では、膨張弁接続管２５と略直交する角度から±３０°程度回転しても分流効果に悪影響がない。

なお、他の構成は図２に示す膨張弁接続管と十字管と異ならないので、同一符号を付して説明は省略する。

１…空気調和装置、２…室外ユニット、３…室内ユニット、２１…圧縮機、２２…四方弁、２３（２３ａ、２３ｂ）…室外側熱交換器、２４…十字管、２４ａ…第１の接続口、２４ｂ…第２の接続口、２４ｃ…第３の接続口、２４ｄ…第４の接続口、２５…膨張弁接続管、２５ａ…封止端、２５ｂ…開口端、２６（２６ａ、２６ｂ）…室外側電子膨張弁、２６１ａ、２６１ｂ…弁本体、２６２ａ、２６２ｂ…流入管、２６３ａ、２６３ｂ…流出管、２７…リキッドタンク、２８…アキュムレータ、２９…室外側送風機、３１…室内側熱交換器、３２…室内側電子膨張弁、３３…室内側送風機、４１…ヘッダ、４２ａ、４２ｂ…ディストリビュータ、４４…ストレーナ、４５…衝突管、Ｐ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３…冷媒配管、Ｐ２ａ…分岐部、Ｐ４、Ｐ５…分岐管。

Claims

圧縮機と、複数の熱交換器と、複数の膨張弁とが冷媒配管で接続された熱源ユニットであって、
前記複数の膨張弁の弁本体が略垂直方向に平行して接続され、略水平に配置される膨張弁接続管と、
前記膨張弁接続管に第１の接続口を介して接続される十字管と、
前記第１の接続口と反対側の第２の接続口に接続される衝突管と、
前記十字管の第３の接続口と第４の接続口に水平状態で接続され、前記複数の熱交換器に冷媒を分流する分岐管と
を備えたことを特徴とする熱源ユニット。
前記膨張弁接続管は略垂直に延び一端が閉止される連結管の略中間部に接続され、前記第１の接続口は前記連結管の他端に接続されることを特徴とする請求項１に記載の熱源ユニット。