JP2013061091A - 冷凍装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】冷凍装置である空調機(10)では、室外熱交換器(40)の蒸発動作時に、主熱交換部(50)及び補助熱交換部(55)を通過して合流した冷媒が所定の過熱度になるように膨張弁(33)の開度を制御する過熱度制御部(71)が設けられている。また、空調機(10)では、室外熱交換器(40)の蒸発動作時に、主熱交換部(50)に流れる冷媒と補助熱交換部(55)に流れる冷媒の流量比を調整する流量調整弁(66)と、主熱交換部(50)を通過した冷媒と補助熱交換部(55)を通過した冷媒の温度が略同じになるように流量調整弁(66)を制御する流量比制御部(72)とが設けられている。
【選択図】図1
Description
本発明の実施形態について説明する。本実施形態は、冷凍装置によって構成された空調機(10)である。
図1に示すように、本実施形態の空調機(10)は、室内ユニット(12)と室外ユニット(11)とコントローラ(70)を備えている。この空調機(10)では、室外ユニット(11)と室内ユニット(12)を配管で接続することによって、冷媒回路(20)が形成されている。
室外熱交換器(40)の詳細な構造について、図4〜図6を参照しながら説明する。本実施形態の室外熱交換器(40)は、一つの熱交換器ユニット(45)によって構成されている。
コントローラ(70)は、圧縮機(31)の駆動制御、四方切換弁(65)の切り換え制御、及び3つの弁(61,62,66)の開閉制御を行うと共に、膨張弁(33)及び流量調整弁(66)の開度を制御するものである。このコントローラ(70)は、過熱度制御部(71)と流量比制御部(72)を備えている。
空調機(10)の運転動作について説明する。この空調機(10)は、室外熱交換器(40)が凝縮器として機能し室内熱交換器(32)が蒸発器として機能する冷房運転と、室外熱交換器(40)が蒸発器として機能し室内熱交換器(32)が凝縮器として機能する暖房運転を行う。また、暖房運転中において、この空調機(10)は、室外熱交換器(40)に付着した霜を融かすために除霜動作を行う。
冷房運転時の空調機(10)の運転動作について、図1を参照しながら説明する。
暖房運転時の空調機(10)の運転動作について、図2を参照しながら説明する。
過熱度制御部(71)では、図7に示すように、室外熱交換器(40)の蒸発動作時に、膨張弁(33)の開度制御が行われる。
流量比制御部(72)では、図8に示すように、室外熱交換器(40)の蒸発動作時に、流量調整弁(66)の開度制御が行われる。
室外空気の温度が低い(例えば、0℃以下の)状態で暖房運転を行うと、蒸発器として機能する室外熱交換器(40)に霜が付着する。室外熱交換器(40)に霜が付着すると、室外熱交換器(40)を通過しようとする室外空気の流れが阻害され、室外熱交換器(40)における冷媒の吸熱量が減少する。そこで、室外熱交換器(40)への霜の付着が予想される運転状態において、空調機(10)は、例えば暖房運転の継続時間が所定値(たとえは数十分)に達する毎に、除霜動作を行う。
本実施形態によれば、暖房運転時(室外熱交換器(40)の蒸発動作時)に、流量比制御部(72)において、主熱交換部(50)を通過した冷媒温度tmainと補助熱交換部(55)を通過した冷媒温度tsubが略同じになるように、各熱交換部(50,55)の冷媒の流量比Vsub/Vmainを制御するようにした。さらに、過熱度制御部(71)において、各熱交換部(50,55)通過して合流した冷媒の過熱度Tsh1が所定の過熱度Tsh0になるように、膨張弁(33)の開度を制御するようにした。これら2つの制御を行うと、各熱交換部(50,55)に流れる冷媒も、それぞれ過熱状態(過熱度が所定の過熱度Tsh0に近い状態)になると考えられる。そのため、各熱交換部(50,55)、特に補助熱交換部(55)では、冷媒によって周囲の空気が過剰に冷却されなくなって着霜を抑制でき、その結果、熱交換効率の低下を抑制することができる。一方、主熱交換部(50)では、流量比制御部(72)の制御によって冷媒流量Vmainが増加するため、流入する液冷媒量が多くなり、その結果、冷媒の蒸発量を増加させることができる。このように、本実施形態では、補助熱交換部(55)の熱交換効率の低下を抑制しつつ、主熱交換部(50)における冷媒の蒸発量を充分確保して、室外熱交換器(40)の蒸発能力を向上させることができる。
上記実施形態の空調機(10)では、冷媒の過熱度Tsh1を導出するために、各熱交換部(50,55)を通過して合流した冷媒(圧縮機(31)の吸入側の冷媒)の温度t1が測定される。しかし、冷媒の過熱度Tsh1を導出する方法はこれに限らず、圧縮機(31)の吸入側の冷媒温度t1の代わりに、圧縮機(31)の吐出側の冷媒温度tdisを測定しても構わない。具体的には、圧縮機(31)の吐出側の冷媒温度tdisを測定した後に、その吐出側の冷媒温度tdisと吸入側の冷媒温度t1との関係を示すテーブルを参照することによって、吸入側の冷媒温度t1が求められる。そして、その吸入側の冷媒温度t1から圧力p1(測定値)の相当飽和温度ts1を減算して、冷媒の過熱度Tsh1が導出される。
上記実施形態の空調機(10)では、流量調整弁(66)を設けるようにした。しかし、図9に示すように、流量調整弁(66)の代わりに、第3電磁弁(63)と電子膨張弁(67)を設けるようにしても構わない。
上記実施形態の変形例2の空調機(10)では、下側配管(27)に電子膨張弁(67)を設けるようにした。しかし、図10に示すように、上側配管(26)に電子膨張弁(67)を設けるようにしても構わない。
上記の各実施形態については、以下のような構成としてもよい。
上記実施形態の変形例2の空調機(10)では、3つの電磁弁(61,62,63)の開閉状態を切り換えて、主熱交換部(50)及び補助熱交換部(55)の接続状態を切り換えるようにした。しかし、主熱交換部(50)及び補助熱交換部(55)の接続状態の切り換えは、これに限らず、例えば、図11及び図12に示すように、2つの三方弁(71,72)で行っても構わない。
上記実施形態の変形例2の空調機(10)では、3つの電磁弁(61,62,63)の開閉状態を切り換えて、主熱交換部(50)及び補助熱交換部(55)の接続状態を切り換えるようにした。しかし、主熱交換部(50)及び補助熱交換部(55)の接続状態の切り換えは、これに限らず、例えば、図13及び図14に示すように、四路弁(80)で行っても構わない。
上記実施形態の空調機(10)では、室外熱交換器(40)を1つの熱交換器ユニット(45)で構成するようにした。しかし、これに限らず、室外熱交換器(40)を複数の熱交換器ユニット(45a,45b)で構成しても構わない。
上記実施形態の空調機(10)では、主熱交換部(50)及び補助熱交換部(55)を熱交換器ユニット(45)内に設けるようにした。しかし、主熱交換部(50)と補助熱交換部(55)は上下に配置されていれば良く、例えば、図16に示すように、主熱交換部(50a,50b)及び補助熱交換部(55)を別の熱交換器ユニット(41,42,43)で構成して上下に配置しても構わない。
20 冷媒回路
26 上側配管
27 下側配管
28 合流管
31 圧縮機
32 室内熱交換器(利用側熱交換器)
33 膨張弁
40 室外熱交換器(熱源側熱交換器)
50 主熱交換部
51 第1ヘッダ
52 第2ヘッダ
53 伝熱管
54 フィン
55 補助熱交換部
56 第1ヘッダ
57 第2ヘッダ
58 伝熱管
59 フィン
60 切換機構
66 流量調整弁(流量比調整機構)
67 電子膨張弁(流量比調整機構)
71 過熱度制御部
72 流量比制御部
Claims (3)
- 圧縮機(31)、熱源側熱交換器(40)、膨張弁(33)、及び利用側熱交換器(32)が接続されて冷凍サイクルを行う冷媒回路(20)を備え、
上記熱源側熱交換器(40)は、上下に配置された上側の主熱交換部(50)と下側の補助熱交換部(55)とを備え、
上記主熱交換部(50)及び補助熱交換部(55)は、それぞれ立設された第1ヘッダ(51,56)及び第2ヘッダ(52,57)と、側面が対向するように上下に配列され、各々の一端が上記第1ヘッダ(51,56)に接続され他端が上記第2ヘッダ(52,57)に接続された複数の扁平な伝熱管(53,58)と、隣り合う上記伝熱管の間に接合されたフィン(54,59)とを有し、
上記熱源側熱交換器(40)において、冷媒が上記主熱交換部(50)と上記補助熱交換部(55)とに分流して通過する間に該冷媒を蒸発させる蒸発動作と、冷媒が上記主熱交換部(50)と上記補助熱交換部(55)を順に通過する間に該冷媒を凝縮させる凝縮動作とを切り換える切換機構(60)を備えた冷凍装置であって、
上記熱源側熱交換器(40)の蒸発動作時に、上記主熱交換部(50)及び上記補助熱交換部(55)を通過して合流した冷媒が所定の過熱度になるように、上記膨張弁(33)の開度を制御する過熱度制御部(71)と、
上記熱源側熱交換器(40)の蒸発動作時に、上記主熱交換部(50)に流れる冷媒と上記補助熱交換部(55)に流れる冷媒の流量比を調整する流量比調整機構(66,67)と、
上記主熱交換部(50)を通過した冷媒と上記補助熱交換部(55)を通過した冷媒の温度が略同じになるように、上記流量比調整機構(66)を制御する流量比制御部(72)とを備えている
ことを特徴とする冷凍装置。 - 請求項1において、
上記冷媒回路(20)は、上記熱源側熱交換器(40)の蒸発動作時に、上記主熱交換部(50)から冷媒が流出する上側配管(26)と、上記補助熱交換部(55)から冷媒が流出する下側配管(27)と、上記上側配管(26)に流れる冷媒と下側配管(27)に流れる冷媒とが合流する合流管(28)とを備え、
上記流量比調整機構は、上記下側配管(27)に設けられ、上記下側配管(27)に流れる冷媒の流量を調整する流量調整弁(66,67)によって構成されている
ことを特徴とする冷凍装置。 - 請求項1または2において、
上記補助熱交換部(55)に設けられた伝熱管(58)の本数は、上記主熱交換部(50)に設けられた伝熱管(53)の本数よりも少ない
ことを特徴とする冷凍装置。
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