JP2016142414A - 空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の一実施形態に係る空気調和装置10の冷媒回路Cの構成を示す配管系統図である。図1において、空気調和装置10は、室内の冷房及び暖房を行う。図1に示すように、空気調和装置10は、室外に設置される室外ユニット11と、室内に設置される室内ユニット20とを有する。室外ユニット11と室内ユニット20とは、2本の連絡配管2,3によって互いに接続される。これにより、空気調和装置10では、冷媒回路Cが構成される。冷媒回路Cでは、充填された冷媒が循環することで、蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。
室外ユニット11には、圧縮機12、室外熱交換器13、室外膨張弁14、及び四方切換弁15が設けられている。
圧縮機12は、低圧の冷媒を圧縮し、圧縮後の高圧の冷媒を吐出する。圧縮機12では、スクロール式、ロータリ式等の圧縮機構が圧縮機モータ12aによって駆動される。圧縮機モータ12aは、インバータ装置によって、その運転周波数が可変に構成されている。
室外熱交換器13は、フィン・アンド・チューブ式の熱交換器である。室外熱交換器13の近傍には、室外ファン16が設置される。室外熱交換器13では、室外ファン16が搬送する空気と冷媒とが熱交換する。
室外膨張弁14は、開度可変の電子膨張弁である。室外膨張弁14は、冷房運転時の冷媒回路Cにおける冷媒の流れ方向において室外熱交換器13の下流側に配置されている。
四方切換弁15は、第1から第4までのポートを有している。四方切換弁15では、第1ポートが圧縮機12の吐出側に接続され、第2ポートが圧縮機12の吸入側に接続され、第3ポートが室外熱交換器のガス側端部に接続され、第4ポートがガス側閉鎖弁5に接続されている。
室外ファン16は、室外ファンモータ16aによって駆動されるプロペラファンによって構成される。室外ファンモータ16aは、インバータ装置によって、その回転数が可変に構成される。
2本の連絡配管は、液連絡配管2及びガス連絡配管3によって構成される。液連絡配管2は、一端が液側閉鎖弁4に接続され、他端が室内熱交換器32の液側端部に接続される。ガス連絡配管3は、一端がガス側閉鎖弁5に接続され、他端が室内熱交換器32のガス側端部に接続される。
室内ユニット20には、室内熱交換器32と、室内膨張弁39、室内ファン27と、冷媒温度センサ183が設けられている。
室内熱交換器32は、フィン・アンド・チューブ式の熱交換器である。室内熱交換器32の近傍には、室内ファン27が設置される。
室内膨張弁39は、冷媒回路Cにおいて室内熱交換器32の液端部側に接続される。室内膨張弁39は、開度が可変な電子膨張弁で構成される。
室内ファン27は、室内ファンモータ27aによって駆動される遠心式の送風機である。室内ファンモータ27aは、インバータ装置によって、その回転数が可変に構成されている。
冷媒温度センサ183は、室内熱交換器32の所定位置に取り付けられ、室内熱交換器32流れる気液二相状態の冷媒の温度を検出する。空気調和装置10では、この冷媒温度センサ183の検出温度に基づいて冷房能力や暖房能力が調節される。
制御部800は、室外側制御部801及び室内側制御部803で構成されている。室外側制御部801は、室外ユニット11内に配置され、各機器の動作を制御する。また、室内側制御部803は、室内ユニット20内に配置され、冷媒温度センサ183の検出値から飽和温度を求めたり、室内ファン27の回転数制御を実行したりする。
図2は、空気調和装置10の室内ユニット20の外観斜視図である。また、図3は、空気調和装置10の室内ユニット20の縦断面図である。さらに、図4は、空気調和装置10の室内ユニット20の内部を天面側から視た平面図である。
(2−1)室内ユニット本体21
図2及び図3に示すように、室内ユニット本体21は、略直方体形状の箱形のケーシング22を有している。ケーシング22の側板24には、室内熱交換器32と接続する液側接続管6とガス側接続管7とが貫通している(図4参照)。液側接続管6には、液連絡配管2が接続され、ガス側接続管7には、ガス連絡配管3が接続される。
化粧パネル40は、ケーシング22の下面に取り付けられる。化粧パネル40は、パネル本体41と吸込グリル60とを備えている。
次に、本実施形態に係る空気調和装置10の運転動作について説明する。空気調和装置10では、冷房運転と暖房運転とが切り換えて行われる。
冷房運転では、図1に示す四方切換弁15が実線で示す状態となり、圧縮機12、室内ファン27、室外ファン16が運転状態となる。これにより、冷媒回路Cでは、室外熱交換器13が凝縮器となり、室内熱交換器32が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる。
暖房運転では、図1に示す四方切換弁15が破線で示す状態となり、圧縮機12、室内ファン27、室外ファン16が運転状態となる。これにより、冷媒回路Cでは、室内熱交換器32が凝縮器となり、室外熱交換器13が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる。
次に、室内ユニット20の内部に収容されるガス側配管70、液側配管80、及びその周辺構造について説明する。
図5は、第1側端部32aを正面としたときの室内熱交換器32の正面図である。図4及び図5において、ガス側配管70は、第1側端部32aに位置する室内熱交換器32のガス側端部と上述したガス側接続管7との間に亘って形成される。ガス側配管70は、室内熱交換器32に接続されるヘッダ71と、ヘッダ71とガス側接続管7の間に接続されるガス中継管72とを有している。
ヘッダ本体71aは、室内熱交換器32の第1側端部32aに沿うように上下方向に延びている。つまり、ヘッダ本体71aは、室内熱交換器32の第1側端部32aと所定の間隔を置くように、第1側端部32aと平行になっている。
複数の分岐管71bは、ヘッダ本体71aと室内熱交換器32の第1側端部32aとの間に配設されている。各分岐管71bは、互いに平行となるようにヘッダ本体71aの側面に沿った方向(上下方向)に配列される。各分岐管71bの一端は、室内熱交換器32の第1側端部32aの各伝熱管(冷媒パスP)に接続される。各分岐管71bの他端は、ヘッダ本体71aに接続され、ヘッダ本体71aの内部と連通している。
液側配管80は、第2側端部32bに位置する室内熱交換器32の液側端部と上述した液側接続管6との間に亘って形成される。液側配管80は、分流器81と、分流器81と液側接続管6との間に接続される液中継管82とを有している。分流器81は、室内熱交換器32の第2側端部32bの近傍に配置される。また、分流器81は、分流器本体81aと、分流器本体81aから分岐する複数の分流管81bとを有している。
分流器本体81aは、室内熱交換器32の第1側端部32aと第2側端部32bとの間の配管収容空間Sに配置される。分流器本体81aは、軸心が上下に延びる有底筒状に形成され、その上端面に複数の分流管81bが接続される。
複数の分流管81bは、分流器本体81aと室内熱交換器32の第2側端部32bとの間に配設されている。各分流管81bは、分流器本体81aよりも流路径が小さいキャピラリーチューブで構成される。
液中継管82は、分流器本体81aから鉛直下方に延びた後に液側接続管6に向かって上方に延びる略U字状に湾曲する湾曲中継部83を介して、分流器本体81aと液側接続管6とを繋いでいる。
次に、室内熱交換器32には、室内熱交換器32を流れる冷媒の温度を検知するための冷媒温度センサ183が取り付けられる。
図7は、室内熱交換器32の一伝熱管の平面図である。図6及び図7において、室内熱交換器32には、第1側端部32aと第2側端部32bとの間を1.5往復する伝熱管(以下、冷媒パスPという。)が18個形成されている。
図8は、暖房最小能力運転時の室内熱交換器32内の温度分布を示すグラフである。図8において、縦軸は冷媒温度センサ183の検出値を示し、横軸は冷媒パスの位置を示しており、室内熱交換器32の最上段の冷媒パスPの位置番号を1として、下方に行くほど位置番号が大きくなる。
(6−1)
空気調和装置10では、圧縮機12が、たとえ最小暖房能力を出すような低い圧縮機回転数で運転され冷媒循環量が少なくなっても、室内熱交換器32の高さ方向の中央よりも上側、又は、分流器本体81aよりも上側では液溜まりが発生しないので、その領域に取り付けられた冷媒温度センサ183は正確な飽和温度を検出することができる。その結果、サブクール制御に支障をきたす虞も解消され、従来のような液溜まり解消のためだけに電動弁開動作制御を行う必要もなく、当然に圧力センサを備える必要もない。
空気調和装置10では、冷媒温度センサ183が複数の冷媒パスPのうち最上段に位置する冷媒パスPから数えて全パス数の30%を占める範囲内にある冷媒パスPに取り付けられているので、さらに確実に正確な飽和温度を検出することができる。
空気調和装置10では、冷媒温度センサ183が複数の冷媒パスPのうち最上段に位置する冷媒パスPに取り付けられれば、さらに確実に正確な飽和温度を検出することができる。
空気調和装置10では、冷媒温度センサ183が、冷媒パスPを流れる冷媒の流れに対して、液寄りの部分である室内熱交換器32の第1側端部32a側を避けて、ガス側端寄りの部分である室内熱交換器32の第2側端部32b側に取り付けられるので、システム全体でサブクールがついたときに飽和温度を検出することができなくなることが回避される。
空気調和装置10では、「圧縮機12が暖房定格能力の45%未満である最小暖房能力を出すような低い圧縮機回転数で30秒以上連続運転される最小暖房運転状態」を出現させることができるような圧縮機12のレンジを構えておけば、仮に成り行きで圧縮機12が最小暖房能力を出すような低い圧縮機回転数で運転され冷媒循環量が少なくなっても、室内熱交換器32の高さ方向の中央よりも上側、又は、分流器本体81aよりも上側では液溜まりが発生しないので、その領域に取り付けられた冷媒温度センサ183は正確な飽和温度を検出することができる。
上記実施形態では、冷媒温度センサ183の取付け位置について、天井埋込式の室内ユニット20に使用される室内熱交換器を例として説明したが、上記以外の室内ユニットに使用される室内熱交換器に対しても、冷媒温度センサ183の取付け位置の考え方を適用することができる。例えば、床置き式、2方吹出式、天井吊型式、ダクト式、天井埋込1方向吹出式が挙げられるが、ここでは代表として床置き式、2方吹出式について説明する。
図9は、床置き式室内ユニットに使用される室内熱交換器132であって、使用状態における当該室内熱交換器132の高さ方向に対する分流器81の位置関係を示す概略図である。
図11は、2方吹出式室内ユニットに使用される室内熱交換器232であって、使用状態における当該室内熱交換器232の高さ方向に対する分流器81の位置関係を示す概略図である。
32 室内熱交換器
81 分流器
81a 分流器本体
81b 分流管
183 温度センサ
図1は、本発明の一実施形態に係る空気調和装置10の冷媒回路Cの構成を示す配管系統図である。図1において、空気調和装置10は、室内の冷房及び暖房を行う。図1に示すように、空気調和装置10は、室外に設置される室外ユニット11と、室内に設置される室内ユニット20とを有する。室外ユニット11と室内ユニット20とは、2本の連絡配管2,3によって互いに接続される。これにより、空気調和装置10では、冷媒回路Cが構成される。冷媒回路Cでは、充填された冷媒が循環することで、蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。
室外ユニット11には、圧縮機12、室外熱交換器13、室外膨張弁14、及び四方切換弁15が設けられている。
圧縮機12は、低圧の冷媒を圧縮し、圧縮後の高圧の冷媒を吐出する。圧縮機12では、スクロール式、ロータリ式等の圧縮機構が圧縮機モータ12aによって駆動される。圧縮機モータ12aは、インバータ装置によって、その運転周波数が可変に構成されている。
室外熱交換器13は、フィン・アンド・チューブ式の熱交換器である。室外熱交換器13の近傍には、室外ファン16が設置される。室外熱交換器13では、室外ファン16が搬送する空気と冷媒とが熱交換する。
室外膨張弁14は、開度可変の電子膨張弁である。室外膨張弁14は、冷房運転時の冷媒回路Cにおける冷媒の流れ方向において室外熱交換器13の下流側に配置されている。
四方切換弁15は、第1から第4までのポートを有している。四方切換弁15では、第1ポートが圧縮機12の吐出側に接続され、第2ポートが圧縮機12の吸入側に接続され、第3ポートが室外熱交換器のガス側端部に接続され、第4ポートがガス側閉鎖弁5に接続されている。
室外ファン16は、室外ファンモータ16aによって駆動されるプロペラファンによって構成される。室外ファンモータ16aは、インバータ装置によって、その回転数が可変に構成される。
2本の連絡配管は、液連絡配管2及びガス連絡配管3によって構成される。液連絡配管2は、一端が液側閉鎖弁4に接続され、他端が室内熱交換器32の液側端部に接続される。ガス連絡配管3は、一端がガス側閉鎖弁5に接続され、他端が室内熱交換器32のガス側端部に接続される。
室内ユニット20には、室内熱交換器32と、室内膨張弁39、室内ファン27と、冷媒温度センサ183が設けられている。
室内熱交換器32は、フィン・アンド・チューブ式の熱交換器である。室内熱交換器32の近傍には、室内ファン27が設置される。
室内膨張弁39は、冷媒回路Cにおいて室内熱交換器32の液端部側に接続される。室内膨張弁39は、開度が可変な電子膨張弁で構成される。
室内ファン27は、室内ファンモータ27aによって駆動される遠心式の送風機である。室内ファンモータ27aは、インバータ装置によって、その回転数が可変に構成されている。
冷媒温度センサ183は、室内熱交換器32の所定位置に取り付けられ、室内熱交換器32流れる気液二相状態の冷媒の温度を検出する。空気調和装置10では、この冷媒温度センサ183の検出温度に基づいて冷房能力や暖房能力が調節される。
制御部800は、室外側制御部801及び室内側制御部803で構成されている。室外側制御部801は、室外ユニット11内に配置され、各機器の動作を制御する。また、室内側制御部803は、室内ユニット20内に配置され、冷媒温度センサ183の検出値から飽和温度を求めたり、室内ファン27の回転数制御を実行したりする。
図2は、空気調和装置10の室内ユニット20の外観斜視図である。また、図3は、空気調和装置10の室内ユニット20の縦断面図である。さらに、図4は、空気調和装置10の室内ユニット20の内部を天面側から視た平面図である。
(2−1)室内ユニット本体21
図2及び図3に示すように、室内ユニット本体21は、略直方体形状の箱形のケーシング22を有している。ケーシング22の側板24には、室内熱交換器32と接続する液側接続管6とガス側接続管7とが貫通している(図4参照)。液側接続管6には、液連絡配管2が接続され、ガス側接続管7には、ガス連絡配管3が接続される。
化粧パネル40は、ケーシング22の下面に取り付けられる。化粧パネル40は、パネル本体41と吸込グリル60とを備えている。
次に、本実施形態に係る空気調和装置10の運転動作について説明する。空気調和装置10では、冷房運転と暖房運転とが切り換えて行われる。
冷房運転では、図1に示す四方切換弁15が実線で示す状態となり、圧縮機12、室内ファン27、室外ファン16が運転状態となる。これにより、冷媒回路Cでは、室外熱交換器13が凝縮器となり、室内熱交換器32が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる。
暖房運転では、図1に示す四方切換弁15が破線で示す状態となり、圧縮機12、室内ファン27、室外ファン16が運転状態となる。これにより、冷媒回路Cでは、室内熱交換器32が凝縮器となり、室外熱交換器13が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる。
次に、室内ユニット20の内部に収容されるガス側配管70、液側配管80、及びその周辺構造について説明する。
図5は、第1側端部32aを正面としたときの室内熱交換器32の正面図である。図4及び図5において、ガス側配管70は、第1側端部32aに位置する室内熱交換器32のガス側端部と上述したガス側接続管7との間に亘って形成される。ガス側配管70は、室内熱交換器32に接続されるヘッダ71と、ヘッダ71とガス側接続管7の間に接続されるガス中継管72とを有している。
ヘッダ本体71aは、室内熱交換器32の第1側端部32aに沿うように上下方向に延びている。つまり、ヘッダ本体71aは、室内熱交換器32の第1側端部32aと所定の間隔を置くように、第1側端部32aと平行になっている。
複数の分岐管71bは、ヘッダ本体71aと室内熱交換器32の第1側端部32aとの間に配設されている。各分岐管71bは、互いに平行となるようにヘッダ本体71aの側面に沿った方向(上下方向)に配列される。各分岐管71bの一端は、室内熱交換器32の第1側端部32aの各伝熱管(冷媒パスP)に接続される。各分岐管71bの他端は、ヘッダ本体71aに接続され、ヘッダ本体71aの内部と連通している。
液側配管80は、第2側端部32bに位置する室内熱交換器32の液側端部と上述した液側接続管6との間に亘って形成される。液側配管80は、分流器81と、分流器81と液側接続管6との間に接続される液中継管82とを有している。分流器81は、室内熱交換器32の第2側端部32bの近傍に配置される。また、分流器81は、分流器本体81aと、分流器本体81aから分岐する複数の分流管81bとを有している。
分流器本体81aは、室内熱交換器32の第1側端部32aと第2側端部32bとの間の配管収容空間Sに配置される。分流器本体81aは、軸心が上下に延びる有底筒状に形成され、その上端面に複数の分流管81bが接続される。
複数の分流管81bは、分流器本体81aと室内熱交換器32の第2側端部32bとの間に配設されている。各分流管81bは、分流器本体81aよりも流路径が小さいキャピラリーチューブで構成される。
液中継管82は、分流器本体81aから鉛直下方に延びた後に液側接続管6に向かって上方に延びる略U字状に湾曲する湾曲中継部83を介して、分流器本体81aと液側接続管6とを繋いでいる。
次に、室内熱交換器32には、室内熱交換器32を流れる冷媒の温度を検知するための冷媒温度センサ183が取り付けられる。
図7は、室内熱交換器32の一伝熱管の平面図である。図6及び図7において、室内熱交換器32には、第1側端部32aと第2側端部32bとの間を1.5往復する伝熱管(以下、冷媒パスPという。)が18個形成されている。
図8は、暖房最小能力運転時の室内熱交換器32内の温度分布を示すグラフである。図8において、縦軸は冷媒温度センサ183の検出値を示し、横軸は冷媒パスの位置を示しており、室内熱交換器32の最上段の冷媒パスPの位置番号を1として、下方に行くほど位置番号が大きくなる。
(6−1)
空気調和装置10では、圧縮機12が、たとえ最小暖房能力を出すような低い圧縮機回転数で運転され冷媒循環量が少なくなっても、室内熱交換器32の高さ方向の中央よりも上側、又は、分流器本体81aよりも上側では液溜まりが発生しないので、その領域に取り付けられた冷媒温度センサ183は正確な飽和温度を検出することができる。その結果、サブクール制御に支障をきたす虞も解消され、従来のような液溜まり解消のためだけに電動弁開動作制御を行う必要もなく、当然に圧力センサを備える必要もない。
空気調和装置10では、冷媒温度センサ183が複数の冷媒パスPのうち最上段に位置する冷媒パスPから数えて全パス数の30%を占める範囲内にある冷媒パスPに取り付けられているので、さらに確実に正確な飽和温度を検出することができる。
空気調和装置10では、冷媒温度センサ183が複数の冷媒パスPのうち最上段に位置する冷媒パスPに取り付けられれば、さらに確実に正確な飽和温度を検出することができる。
空気調和装置10では、冷媒温度センサ183が、冷媒パスPを流れる冷媒の流れに対して、液寄りの部分である室内熱交換器32の第1側端部32a側を避けて、ガス側端寄りの部分である室内熱交換器32の第2側端部32b側に取り付けられるので、システム全体でサブクールがついたときに飽和温度を検出することができなくなることが回避される。
空気調和装置10では、「圧縮機12が暖房定格能力の45%未満である最小暖房能力を出すような低い圧縮機回転数で30秒以上連続運転される最小暖房運転状態」を出現させることができるような圧縮機12のレンジを構えておけば、仮に成り行きで圧縮機12が最小暖房能力を出すような低い圧縮機回転数で運転され冷媒循環量が少なくなっても、室内熱交換器32の高さ方向の中央よりも上側、又は、分流器本体81aよりも上側では液溜まりが発生しないので、その領域に取り付けられた冷媒温度センサ183は正確な飽和温度を検出することができる。
上記実施形態では、冷媒温度センサ183の取付け位置について、天井埋込式の室内ユニット20に使用される室内熱交換器を例として説明したが、上記以外の室内ユニットに使用される室内熱交換器に対しても、冷媒温度センサ183の取付け位置の考え方を適用することができる。例えば、床置き式、2方吹出式、天井吊型式、ダクト式、天井埋込1方向吹出式が挙げられるが、ここでは代表として床置き式、2方吹出式について説明する。
図9は、床置き式室内ユニットに使用される室内熱交換器132であって、使用状態における当該室内熱交換器132の高さ方向に対する分流器81の位置関係を示す概略図である。
図11は、2方吹出式室内ユニットに使用される室内熱交換器232であって、使用状態における当該室内熱交換器232の高さ方向に対する分流器81の位置関係を示す概略図である。
32 室内熱交換器
81 分流器
81a 分流器本体
81b 分流管
183 温度センサ
Claims (5)
- 室内熱交換器(32)を冷媒の放熱器として機能させて暖房運転を行う空気調和装置であって、
放熱器として機能する前記室内熱交換器(32)の冷媒出口近傍に配置される分流器本体(81a)、及び前記分流器本体(81a)から前記室内熱交換器(32)に形成された複数のパスそれぞれに分岐する複数の分流管(81b)を有する分流器(81)と、
前記室内熱交換器(32)を流れる冷媒の飽和温度を検出する温度センサ(183)と、
を備え、
前記温度センサ(183)は、使用状態における前記室内熱交換器(32)の高さ方向の中央よりも上側に、又は前記分流器本体(81a)よりも上側に、取り付けられる、
空気調和装置。 - 前記温度センサ(183)は、前記複数のパスのうち最上段に位置するパスから数えて全パス数の30%を占める範囲内にあるパスに取り付けられている、
請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記温度センサ(183)は、前記複数のパスのうち最上段に位置するパスに取り付けられている、
請求項2に記載の空気調和装置。 - 前記複数のパスのうち前記温度センサ(183)が取り付けられる特定パスにおいて、前記温度センサ(183)は前記特定パスを流れる冷媒の流れに対してガス側端寄りの部分に取り付けられている、
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の空気調和装置。 - 定格能力の45%よりも低い能力で連続30秒以上運転される、
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の空気調和装置。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015016005A JP6307028B2 (ja) | 2015-01-29 | 2015-01-29 | 空気調和装置 |
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