JP2014009827A

JP2014009827A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2014009827A
Application number: JP2012144934A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Nakakura; 俊和中倉; Masami Yamaguchi; 正巳山口
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2014-01-20
Anticipated expiration: 2032-06-28
Also published as: JP5873768B2

Abstract

【課題】冷房運転での効率を向上する。
【解決手段】冷媒循環回路は四方弁１０と水−冷媒熱交換器１５の間に第１三方弁２６を、水−冷媒熱交換器と室外熱交換器１１の間に第２三方弁２７を設け、この第２三方弁と室外熱交換器の間に第１膨張弁１２ａを設け、室外熱交換器はフィンチューブ式の熱交換器で形成すると共に、冷媒流通経路を上下に分割し、上側冷媒流通経路２９と下側冷媒流通経路３０の間に第２膨張弁１２ｂを設け、暖房運転時には第１膨張弁は全開し、第２膨張弁を絞ることで前記上側冷媒流通経路は低温になり、下側冷媒流通経路は高温になり上側冷媒流通経路を加熱し、冷房運転時には第２膨張弁は全開し、第１膨張弁を絞ることで上側冷媒流通経路と下側冷媒流通経路を共に高温にするものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、夏期には冷媒循環による冷房運転を、冬期には冷媒循環による暖房運転と床暖房等の温水循環による温水暖房運転を同時に行う空気調和機に関するものである。

従来の空気調和機では、室外機を水平仕切板で上下に分割し、この仕切板の下部に冷凍回路室を、上部に温水回路室を形成し、前記冷凍回路室には圧縮機、膨張弁、蒸発器、送風ファン等を備え、前記温水回路室には水−冷媒熱交換器、温水タンク、循環ポンプと温水ヘッダーを備え、この温水ヘッダーと室内熱交換器を備えた室内機を温水連絡配管にて接続し、前記圧縮機、水−冷媒熱交換器、膨張弁、蒸発器等を接続して冷媒循環回路を形成し、前記水−冷媒熱交換器、温水タンク、循環ポンプ、温水連絡配管、室内熱交換器を接続して温水循環回路を形成し、前記冷媒循環回路にて蒸発器から汲み上げた熱を、水−冷媒熱交換器で温水循環経路に伝達し、前記室内熱交換器にて室内へ放熱して暖房を行うヒートポンプ式温水暖房装置に於いて、前記蒸発器をフィンチューブ式の熱交換器で形成し、前記水−冷媒熱交換器と膨張弁の間の冷媒循環回路に放熱器を前記蒸発器と一体に設けると共に、前記放熱器を蒸発器の風下側下端に位置させたことによって、暖房運転時の除霜運転で霜の溶け残りを防止することができ、除霜の効率を向上させることができる。
また、吐出圧力の上昇を抑え、圧縮機の消費電力増加を抑えることができ、高ＣＯＰを実現できるものだった。（例えば、特許文献１参照）

特開２０１０-１４４９６５号公報

この従来例のヒートポンプ式温水暖房装置の室外熱交換器は、暖房運転では圧縮機の消費電力増加を抑えることができ、高ＣＯＰを実現できるものだったが、この冷凍回路を利用して、水−冷媒熱交換器に並列に室内機のを接続する冷媒回路を設け、室内機にて冷房運転を行った場合には、室外熱交換器の熱い上側冷媒流通経路から冷たい下側冷媒流通経路に熱が流れることで、室内機の冷却効果が大幅に損なわれるものだった。

この発明はこの点に着目し上記欠点を解決する為、特にその構成を、室外機の下部に冷凍回路室を、上部に温水回路室を形成し、前記冷凍回路室には圧縮機、四方弁、膨張弁、室外熱交換器、冷媒接続バルブ、送風ファン等を備え、前記冷媒接続バルブと冷暖房用熱交換器を備えた室内機を、冷媒連絡配管にて接続して冷媒循環回路を形成し、前記温水回路室には水−冷媒熱交換器、温水タンク、循環ポンプと温水ヘッダー等を備え、この温水ヘッダーと床暖房等の暖房用熱交換器を備えた温水暖房機を温水連絡配管にて接続して温水循環回路を形成し、前記冷媒循環回路の切換によって室内機で冷房運転や暖房運転を行い、前記温水循環回路によって温水暖房を行う空気調和機に於いて、前記冷媒循環回路は四方弁と水−冷媒熱交換器の間に第１三方弁を、水−冷媒熱交換器と室外熱交換器の間に第２三方弁を設け、この第２三方弁と室外熱交換器の間に第１膨張弁を設け、前記室外熱交換器はフィンチューブ式の熱交換器で形成すると共に、冷媒流通経路を上下に分割し、上側冷媒流通経路と下側冷媒流通経路の間に第２膨張弁を設け、暖房運転時には第１膨張弁は全開し、第２膨張弁を絞ることで前記上側冷媒流通経路は低温になり、前記下側冷媒流通経路は高温になり上側冷媒流通経路を加熱し、冷房運転時には第２膨張弁は全開し、第１膨張弁を絞ることで上側冷媒流通経路と下側冷媒流通経路を共に高温にするものである。

この発明によれば、暖房運転では除霜運転での溶け残りを防止することができ、除霜の効率を向上させることができる。吐出圧力の上昇を抑え、圧縮機の消費電力増加を抑えることができ、高ＣＯＰを実現できる。ものであり、冷房運転では室内機の効率の低下を防止することができるものである。

この発明一実施例の概略説明図。同要部の説明図。

次に、この発明に係る空気調和機を図面に示された一実施例で説明する。
１は空気調和機の室外機で、水平仕切板２にて上下２室に分けられ、下部には冷凍回路室３を、上部には温水回路室４を備え、冷媒連絡配管５によって室内機６と、温水連絡配管７によって床暖房パネル８と接続されている。
前記冷凍回路室３の内部には圧縮機９、四方弁１０、
室外熱交換器１１、膨張弁１２、送風ファン１３と冷凍回路制御部１４等を設けている。
前記温水回路室４の内部には、水−冷媒熱交換器１５、補助ヒータ１６、温水タンク１７、循環ポンプ１８、温水ヘッダー１９と温水回路制御部２０等を設けている。
前記室内機６内にはフィンチューブ式の室内熱交換器２１と室内送風ファン２２と室内制御部２３を備えている。

２４は前記圧縮機９と四方弁１０、水−冷媒熱交換器１５、膨張弁１２、室外熱交換器１１を冷媒配管２５で連通した冷凍回路で、前記四方弁１０と水−冷媒熱交換器１５の間には第１三方弁２６を、水−冷媒熱交換器１５と室外熱交換器１１の間に第２三方弁２７を設けている。
前記第１三方弁２６と第２三方弁２７は冷媒接続バルブ２８と前記冷媒連絡配管５を介して室内熱交換器２１と接続される。

前記室外熱交換器１１は多数の薄板状アルミニューム製フィンを銅管で貫通したフィンチューブ式の熱交換器で、冷媒流通経路を上下に分割し、上側冷媒流通経路２９は大きく、その下部に比較的小さな下側冷媒流通経路３０を設けている。

前記第２三方弁２７と下側冷媒流通経路３０の間には第１膨張弁１２ａを、前記上側冷媒流通経路２９と下側冷媒流通経路３０の間には第２膨張弁１２ｂを設け、暖房運転時には第１膨張弁１２ａは全開され、第２膨張弁１２ｂは圧縮機９の回転数や冷凍回路の状態に応じて冷凍回路制御部１４からの指令に応じた開度で絞られ、水−冷媒熱交換１５や室内熱交換器２１から戻った比較的熱い冷媒が下側冷媒流通経路３０を加熱した後、第２膨張弁１２ｂで絞られて減圧することで低温になった冷媒が上側冷媒流通経路２９を低温にして空気から吸熱し圧縮機９へ送られる。ここでは、下側冷媒流通経路３０によって吐出圧力の上昇を抑えことができるので、圧縮機９の消費電力増加を抑えることができ、高ＣＯＰを実現できる。また、除霜運転での溶け残りを防止することができ、除霜の効率を向上させることができるものである。

冷房運転時には第２膨張弁１２ｂは全開され、第１膨張弁１２ａは圧縮機９の回転数や冷凍回路の状態に応じて冷凍回路制御部１４からの指令に応じた開度で絞られ、圧縮機９から高温の冷媒が上側冷媒流通経路２９、第２膨張弁１２ｂ、下側冷媒流通経路３０へ流れ空気に放熱する、その後第１膨張弁１２ａで減圧され、第２三方弁２７から室内熱交換器２１へ流れ、室内機６で室内の冷房が行われる。冷房運転では水−冷媒熱交換器１５へは冷媒は流れず、全部の能力は室内機６の冷房運転に使用されるものである。

３１は前記水−冷媒熱交換器１５と補助ヒータ１６、温水タンク１７、循環ポンプ１８とを、前記温水ヘッダー１９と温水連絡配管７を介して床暖房パネル８に温水配管３２で連通した温水回路で、前記循環ポンプ１８と温水ヘッダー１９の間と、温水ヘッダー１９と水−冷媒熱交換器１５の間をバイパス回路３３で接続して温水の循環量を調整している。

前記室内熱交換器２１と水−冷媒熱交換器１５は冷凍回路２４に対して並列に接続されており、二つの三方弁２６・２７と四方弁１０の切換で、冷房運転時には室内熱交換器２１側のみに冷媒を循環させて室内を冷房し、暖房運転時には室内熱交換器２１と水−冷媒熱交換器１５の両方に冷媒を循環させて室内機６では温風による暖房運転を、床暖房パネル８では温水循環による床暖房運転を同時又はどちらか一方のみで暖房運転を行うものである。

前記圧縮機９は冷凍回路制御部１４に備えたインバータ駆動回路（図示せず）にて必要な熱量に応じて多段階に回転数を変化するものである。
前記膨張弁１２ａ・１２ｂは電子式の膨張弁で圧縮機９の回転数や冷凍回路の各部温度等によって冷凍回路制御部１４にて開度が制御されるものである。
前記送風ファン１３は樹脂製のプロペラファンで、回転数可変の送風モータ（図示せず）によって回転し、前記室外熱交換器１１に送風して熱交換を行うものである。

前記室内機６は室内送風ファン２２の駆動で、前面及び上面に備えた吸込口（図示せず）から室内の空気を吸い込んで、前記室内熱交換器２１で熱交換した後、前面下部に備えた吹出口（図示せず）から室内へ温度調整された空気を送風するものである。
３４は室内機６と冷媒連絡配管５を接続する冷媒接続バルブである。

前記水−冷媒熱交換器１５は、外管の内部に内管を挿入した二重管で構成されている。内管の外表面は、多数のフィンを立設し、内管の内外における熱交換効率を高めるように構成されている。この二重管の内管内部を水が通過する温水経路（図示せず）とし、内管と外管との間を冷媒が通過する冷媒経路（図示せず）とすることにより、冷媒と水との間で熱交換して通過する水を加熱することが可能となる。

３５は前記圧縮機９吐出側の冷媒配管に取り付けられた吐出温センサで、圧縮機９の吐出温度を測定し、前記冷凍回路制御部１４へ信号を送る。３６は冷凍回路室３内の室外送風経路（図示せず）の上流側に設けられた外気温センサで、外気温を測定する。３７は前記室外熱交換器１１に取り付けられ室外熱交換器１１の温度を測定して、除霜運転を制御するための熱交センサである。３８は水−冷媒熱交換器１５の中程に取り付けられ、冷媒の温度を測定する冷媒中間センサである。

３９は前記水−冷媒熱交換器１５と補助ヒータ１６の間の温水配管に取り付けられ配管温度を測定する往き温水センサ。４０は前記補助ヒータ１６と温水タンク１７の間の温水配管に取り付けられ配管温度を測定するヒータ配管センサ。４１は床暖房パネル８と水−冷媒熱交換器１５の間の温水配管に取り付けられ配管温度を測定する戻り温水センサである。４２は補助ヒータ１６の過熱を検知する安全サーモで、補助ヒータ１６の上面に２つ取り付けられている。４３は室内空気の吸込側に設けた室温センサ。

冷房運転について説明すれば、冷房運転時には第２膨張弁１２ｂは全開され、第１膨張弁１２ａは圧縮機９の回転数や冷凍回路の状態に応じて冷凍回路制御部１４からの指令に応じた開度で絞られ、圧縮機９から四方弁１０を経由して高温の冷媒が上側冷媒流通経路２９、第２膨張弁１２ｂ、下側冷媒流通経路３０へ流れ、凝縮器として作用する高温の上側冷媒流通経路２９と下側冷媒流通経路３０へ送風ファン１３にて外気が送られることで放熱する。その後第１膨張弁１２ａで減圧され、第２三方弁２７から室内熱交換器２１へ流れ、室内機６では室内熱交換器２１が低温になり室内送風ファン２２で熱交換された冷たい空気が室内に吹き出され、冷房が行われる。冷房運転では三方弁２６・２７によって水−冷媒熱交換器１５へは冷媒は流れず、全部の能力は室内機６の冷房運転に使用されるものである。

暖房運転について説明すれば、圧縮機９から吐出された冷媒は四方弁１０で暖房側に切り替えられ、第１三方弁２６で水−冷媒熱交換器１５側と室内機６側に振り分けられる。水−冷媒熱交換器１５によって温水回路３１の温水を加熱して床暖房パネル８内に流れる温水で床暖房が行われると同時に、室内熱交換器２１にも高温の冷媒が流れ、室内機６にて温風による暖房が行われる。暖房運転時の三方弁２６・２７における冷媒の配分は、室内機６と床暖房の温度設定によって異なり、例えば暖房運転の開始時には温風による暖房の方が床暖房に比べ室温上昇が速くできるので、室内機６側の冷媒を多くして運転をし、室温が設定温度まで上昇した時に徐々に床暖房の温水側に冷媒量を多くするような制御が行われる。暖房運転時には第１膨張弁１２ａは全開され、第２膨張弁１２ｂは圧縮機９の回転数や冷凍回路の状態に応じて冷凍回路制御部１４からの指令に応じた開度で絞られ、水−冷媒熱交換１５や室内熱交換器２１から戻った比較的熱い冷媒が下側冷媒流通経路３０を加熱した後、第２膨張弁１２ｂで絞られて減圧することで低温になった冷媒が上側冷媒流通経路２９を低温にして空気から吸熱し圧縮機９へ送られる。ここでは、下側冷媒流通経路３０によって吐出圧力の上昇を抑えことができるので、圧縮機９の消費電力増加を抑えることができ、高ＣＯＰを実現できる。また、除霜運転での溶け残りを防止することができ、除霜の効率を向上させることができるものである。

このように、暖房運転では除霜運転での溶け残りを防止することができ、除霜の効率を向上させることができる。吐出圧力の上昇を抑え、圧縮機の消費電力増加を抑えることができ、高ＣＯＰを実現できる。ものであり、冷房運転では室内機の効率の低下を防止することができるものである。

１室外機
６室内機
８床暖房パネル
９圧縮機
１１室外熱交換器
１２ａ第１膨張弁
１２ｂ第２膨張弁
１５水−冷媒熱交換器
２１室内熱交換器
２９上側冷媒流通経路
３０下側冷媒流通経路

Claims

室外機の下部に冷凍回路室を、上部に温水回路室を形成し、前記冷凍回路室には圧縮機、四方弁、膨張弁、室外熱交換器、冷媒接続バルブ、送風ファン等を備え、前記冷媒接続バルブと冷暖房用熱交換器を備えた室内機を、冷媒連絡配管にて接続して冷媒循環回路を形成し、前記温水回路室には水−冷媒熱交換器、温水タンク、循環ポンプと温水ヘッダー等を備え、この温水ヘッダーと床暖房等の暖房用熱交換器を備えた温水暖房機を温水連絡配管にて接続して温水循環回路を形成し、前記冷媒循環回路の切換によって室内機で冷房運転や暖房運転を行い、前記温水循環回路によって温水暖房を行う空気調和機に於いて、前記冷媒循環回路は四方弁と水−冷媒熱交換器の間に第１三方弁を、水−冷媒熱交換器と室外熱交換器の間に第２三方弁を設け、この第２三方弁と室外熱交換器の間に第１膨張弁を設け、前記室外熱交換器はフィンチューブ式の熱交換器で形成すると共に、冷媒流通経路を上下に分割し、上側冷媒流通経路と下側冷媒流通経路の間に第２膨張弁を設け、暖房運転時には第１膨張弁は全開し、第２膨張弁を絞ることで前記上側冷媒流通経路は低温になり、前記下側冷媒流通経路は高温になり上側冷媒流通経路を加熱し、冷房運転時には第２膨張弁は全開し、第１膨張弁を絞ることで上側冷媒流通経路と下側冷媒流通経路を共に高温にすることを特徴とする空気調和機。