JP2011208887A - 空気調和機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この空気調和機は、圧縮機1、室外凝縮器3、室内凝縮器5、絞り装置7、および冷却器8を順次環状に接続して成る冷媒回路を備え、室内凝縮器5が配備された室内吹出し風路12内の室内凝縮器5の通風方向上流側に、冷却器8が配置されている空気調和機において、室外凝縮器3を迂回して冷媒回路に並列接続されたバイパス回路20と、バイパス回路20を開閉する開閉弁21と、を設けたことを特徴とするものである。
【選択図】図1
Description
図1はこの発明の実施の形態1における冷媒回路構成を示すものである。
図において、この実施形態1に係る空気調和機は、圧縮機1、室外凝縮器3、室内凝縮器5、絞り装置7、および冷却器8が冷媒配管を介して順次環状に接続された冷媒回路を備えている。尚、図中の符号で、2は圧縮機1と室外凝縮器3を接続する吐出配管、4は室外凝縮器3と室内凝縮器5を接続する第一の液配管、6は室内凝縮器5と冷却器8を接続し途中に絞り装置7を有する第二の液配管、9は冷却器8と圧縮機1を接続する吸入配管を示している。そして、室内空気を導入して空調後に室内に吹き出すための室内吹出し風路12には、冷却器8と室内凝縮器5と室内送風手段11とが配備されている。室内凝縮器5は室内吹出し風路12内で冷却器8の通風方向下流側に配置されている。そして、吐出配管2と第一の液配管4との間には、室外凝縮器3を迂回するバイパス回路20が冷媒回路と並列に接続されている。バイパス回路20には、その流路を開閉する開閉弁21が配備されている。更に、室外凝縮器3に室外空気を送風して冷媒の凝縮を促す室外送風手段10を備えている。前記した圧縮機1、室外凝縮器3、バイパス回路20、開閉弁21、および室外送風手段10は室外機に配備されており、室内凝縮器5、絞り装置7、冷却器8、室内吹出し風路12、および室内送風手段11は室内機に配備されている。
圧縮機1から吐出された高温・高圧のガス冷媒は吐出配管2を通り室外凝縮器3に入る。室外凝縮器3に流入したガス冷媒は、室外送風手段10により供給された室外空気と熱交換されて一部液化する。この室外凝縮器3は、伝熱面積を増大させるためにアルミニウム製などのフィンを銅管などの伝熱管に密着固定させた構造となっている。室外凝縮器3で一部が液化した二相冷媒は第一の液配管4を通って室内凝縮器5に入り、室内送風手段11により導かれて冷却器8により冷却された空気に放熱して液化・凝縮する。液化・凝縮した液冷媒は第二の液配管6を通って絞り装置7で減圧されたのち、冷却器8に入り室内空気と熱交換して蒸発する。その後、吸入配管9から圧縮機1に戻るという、冷凍サイクル動作が繰り返される。一方、室内空気は冷却器8で冷却されて露点以下になることにより、含んでいた水分の一部が冷却器8の表面で結露して冷却・減湿されたのち、室内凝縮器5では加温され相対湿度の低い空気として室内に吹き出される。
しかしながら、室外と室内に凝縮器3,5を設けていることで、室内での放熱量を制御して室内温度を調節するようになっている。また、室外凝縮器3と室内凝縮器5を直列に接続することで冷媒分岐を減少させて、冷媒回路内の冷媒が余剰冷媒となることを抑制している。一方で、回路構成を単純化してコストダウンを図るために、室内凝縮器5と絞り装置7を冷媒配管で直に接続しており、これらの間に冷媒バッファ(液だめ器)を設けていない。そのため、冷媒回路全体としては、運転状態の変化などにより冷媒不足や冷媒過多が発生した場合、それらの影響が冷凍サイクル運転に現れやすくなる。
更に、冷媒再蒸発の原理について説明する。低圧力差条件時は、室外凝縮器3での凝縮能力が大きくなるため、場合によっては室外凝縮器3のみで冷媒の凝縮が完了することがある。凝縮器の凝縮能力は、熱交換される空気の空気温度Taと冷媒の凝縮温度Tcとの差(Tc−Ta)、伝熱面積、および熱通過率に比例して多くなり、伝熱面積と熱通過率が一定の場合は、熱交換される空気の温度が下がると凝縮能力が増大することになる。ここで、凝縮温度とは、或る圧力において気体を凝縮させることのできる温度のことである。
その結果、交換される室外空気の温度が低い場合は、室外凝縮器3のみで冷媒の凝縮が完了する。そのときの凝縮温度としては例えば20℃である。また、室内温度は高温であるため、室内凝縮器5に供給される空気の温度は、室内空気温度の35℃から冷却器8で冷却された分だけ低く、例えば30℃となる。従って、室内凝縮器5では凝縮温度20℃の液冷媒と30℃の空気が熱交換することとなり、室内凝縮器5で液冷媒の一部が再蒸発するおそれがある。
実施の形態1は室外凝縮器3を迂回するバイパス回路20と開閉弁21とを備えた構成を示したが、その構成を用いた制御方法の詳細を実施の形態2で説明する。
図2はこの発明の実施の形態2における冷媒回路構成図である。図2において、符号の1〜12、20、21は図1と同じ構成であるため説明は省略する。更に、符号の、31は室外空気温度を検出する室外空気温度検出手段、32は室内空気温度を検出する室内空気温度検出手段、33は室内凝縮器5入側の冷媒温度を検出する室内凝縮器入側冷媒温度検出手段、34は室内吹出し風路12内における冷却器8と室内凝縮器5との間の空気温度を検出する室内凝縮器入側空気温度検出手段、40は例えばCPUを中心として構成されタイマ41やメモリなどを有する制御装置である。
そこで、図3のフローチャートに示すように、制御装置40のCPU(第1制御手段の機能)は、ステップS1において、室外空気温度検出手段31により検出された室外空気温度が、予め設定されている0℃(使用下限温度近傍所定値の例)以下で、且つ、室内空気温度検出手段32により検出された室内空気温度が、予め設定されている35℃(使用上限温度近傍所定値の例)以上で生じる低圧力差条件下にあるか否かと、これら二つの条件を満たしながらタイマ41により計時された計時時間が連続して3分間経過したか否かを判断する。これら三つの条件が満たされたとき(ステップS1のYES)、制御装置40はバイパス回路20の開閉弁21を開く(ステップS2)。
このように、室内凝縮器5入側の冷媒温度が室内吹出し風路12内での室内凝縮器5入側の空気温度よりも高くなってしばらく経過するということは、室内凝縮器5で冷媒の再蒸発が起こらないから、開閉弁21を閉止することにより、冷媒回路の通常運転に支障なく戻すことができる。
実施の形態2では、室外空気温度が使用下限温度近傍所定値以下となった場合の制御態様を説明したが、室外空気温度が所定の使用下限温度以下となった場合の制御態様を実施の形態3で説明する。実施の形態3の構成は図2に示したものと同様であるから説明は省略する。
図5はこの発明の実施の形態3における制御処理を示すフローチャートの図である。また、図6はこの発明の実施の形態3における室外温度と室内温度に係る使用運転範囲を示すグラフの図である。横軸に室内温度、縦軸に室外温度を示す。通常の使用運転範囲は室内温度=10〜40℃、室外温度=−5〜43℃である。すなわち、この実施形態で、室内温度の使用上限温度は例えば40℃とし、室外温度の使用下限温度は例えば−5℃としている。
室内環境は空調設備等にてコントロールは可能であるが、室外温度は天候等の変化により運転範囲外の温度帯になることがある。また、寒冷地では室外温度が使用運転範囲の下限値である−5℃よりも低くなることがある。そして、室外温度がその使用運転範囲下限値(−5℃)よりも低くなる場合は、室外凝縮器3での凝縮能力がいっそう大きくなるため、室外凝縮器3のみで冷媒の凝縮が完了しやすくなる。凝縮器における凝縮能力は、先にも述べたが、熱交換される空気の空気温度Taと冷媒の凝縮温度Tcとの差(Tc−Ta)、伝熱面積、および熱通過率に比例して多くなり、伝熱面積と熱通過率が同一の場合は、熱交換される空気の温度の低下により凝縮能力が増大することになる。よって、室外温度が使用運転範囲下限値よりも低くなる場合は、室内凝縮器5で再蒸発する可能性が高くなるから、寒冷地対応としてバイパス回路20の開閉弁21を開くと同時に室外送風手段10を停止させるようにする。それにより、室内凝縮器5での再蒸発防止と、それに伴う空調能力不足や低圧側冷媒圧力低下の不具合を防止できるという効果が得られる。
すなわち、上記のような、より厳しい低圧力差条件時において室内凝縮器5での冷媒の再蒸発の可能性があるときに開閉弁21を開き室外送風手段10を止めることにより、室外凝縮器3では伝熱面積が一段と不足することになるから、冷媒が凝縮完了することはなくなる。これにより、より厳しい低圧力差条件下であっても室内凝縮器5での冷媒の再蒸発を防止することができる。その結果、それに伴う空調能力不足や低圧側冷媒圧力低下のない信頼性の高い高性能の空気調和機を得ることができる。
このように、室内凝縮器5入側の冷媒温度が室内吹出し風路12内での室内凝縮器5入側の空気温度よりも高くなってしばらく経過するということは、室内凝縮器5で冷媒の再蒸発が起こらないから、開閉弁21を閉止し室外送風手段10を運転再開することにより、冷媒回路の通常運転に支障なく戻すことができる。
2 吐出配管
3 室外凝縮器
4 第一の液配管
5 室内凝縮器
6 第二の液配管
7 絞り装置
8 冷却器
9 吸入配管
10 室外送風手段
11 室内送風手段
12 室内吹出し風路
20 バイパス回路
21 開閉弁
31 室外空気温度検出手段
32 室内空気温度検出手段
33 室内凝縮器入側冷媒温度検出手段
34 室内凝縮器入側空気温度検出手段
40 制御装置(制御手段)
41 タイマ
Claims (5)
- 圧縮機、室外凝縮器、室内凝縮器、絞り装置、および冷却器を順次環状に接続して成る冷媒回路を備え、前記室内凝縮器が配備された室内吹出し風路内の前記室内凝縮器の通風方向上流側に、前記冷却器が配置されている空気調和機において、前記室外凝縮器を迂回して前記冷媒回路に並列接続されたバイパス回路と、前記バイパス回路を開閉する開閉弁と、を設けたことを特徴とする空気調和機。
- 室外空気温度を検出する室外空気温度検出手段と、
室内空気温度を検出する室内空気温度検出手段と、
前記室外空気温度検出手段により検出された室外空気温度が使用下限温度近傍所定値以下で、且つ、前記室内空気温度検出手段により検出された室内空気温度が使用上限温度近傍所定値以上のときに、バイパス回路の開閉弁を開く第1制御手段と、
を備えていることを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 - 室内凝縮器入側の冷媒温度を検出する室内凝縮器入側冷媒温度検出手段と、
室内吹出し風路内における冷却器と室内凝縮器との間の空気温度を検出する室内凝縮器入側空気温度検出手段と、
バイパス回路の開閉弁を開く制御後に、前記室内凝縮器入側冷媒温度検出手段により検出された室内凝縮器入側の冷媒温度が、前記室内凝縮器入側空気温度検出手段により検出された室内凝縮器入側の空気温度よりも高くなったときに、前記開閉弁を閉止する第2制御手段と、
を備えていることを特徴とする請求項2に記載の空気調和機。 - 室外凝縮器に室外空気を送風する室外送風手段と、
室外空気温度を検出する室外空気温度検出手段と、
室内空気温度を検出する室内空気温度検出手段と、
前記室外空気温度検出手段により検出された室外空気温度が所定の使用下限温度以下となり、且つ、前記室内空気温度検出手段により検出された室内空気温度が使用上限温度近傍所定値以上のときに、バイパス回路の開閉弁を開くとともに前記室外送風手段を運転停止する第3制御手段と、
を備えていることを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 - 室内凝縮器入側の冷媒温度を検出する室内凝縮器入側冷媒温度検出手段と、
室内吹出し風路内における冷却器と室内凝縮器との間の空気温度を検出する室内凝縮器入側空気温度検出手段と、
バイパス回路の開閉弁を開くとともに室外送風手段を運転停止する制御後に、前記室内凝縮器入側冷媒温度検出手段により検出された室内凝縮器入側の冷媒温度が、前記室内凝縮器入側空気温度検出手段により検出された室内凝縮器入側の空気温度よりも高くなったときに、前記開閉弁を閉止するとともに前記室外送風手段を運転する第4制御手段と、
を備えていることを特徴とする請求項4に記載の空気調和機。
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