JP2017180921A - 空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器と冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器とが混在する混在動作を実行可能であり、複数の利用側熱交換器に共通の過冷却熱交換器を有する空気調和装置において、混在動作中における省エネルギー化や空調性能の向上を図る。
【解決手段】過冷却熱交換器(5)の本体部(51)の内部は、冷媒が存在する高温空間(S1)と、高温空間(S1)に比べて温度の低い冷媒が多く存在する低温空間(S2)と、を有している。複数の利用側熱交換器(32a、32b、32c、32d)と本体部(51)とを接続する複数の利用側液冷媒管(33a、33b、33c、33d)は、それぞれの端部が、本体部(51)の内部のうち、低温空間(S2)に開口している。
【選択図】図2
【解決手段】過冷却熱交換器(5)の本体部(51)の内部は、冷媒が存在する高温空間(S1)と、高温空間(S1)に比べて温度の低い冷媒が多く存在する低温空間(S2)と、を有している。複数の利用側熱交換器(32a、32b、32c、32d)と本体部(51)とを接続する複数の利用側液冷媒管(33a、33b、33c、33d)は、それぞれの端部が、本体部(51)の内部のうち、低温空間(S2)に開口している。
【選択図】図2
Description
本発明は、空気調和装置、特に、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器と冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器とが混在する混在動作を実行可能であり、複数の利用側熱交換器に共通の過冷却熱交換器を有する空気調和装置に関する。
従来より、熱源側熱交換器と過冷却熱交換器と複数の利用側熱交換器とが接続されることによって構成される冷媒回路を有しており、冷媒回路に冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器と冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器とが混在する混在動作を実行させることが可能に構成されたものがある。そして、この空気調和装置に設けられた過冷却熱交換器として、特許文献1(特開2016−14499号公報)に示すような、複数の利用側熱交換器に共通に構成されたものがある。この過冷却熱交換器を有する空気調和装置では、混在動作中に、複数の利用側熱交換器のうち冷媒の放熱器として機能するもののすべてから本体部内に流入した冷媒が、冷却用通路部を流れる冷却用流体によって冷却されて、複数の利用側熱交換器のうち冷媒の蒸発器として機能するものに送られる。
上記従来の過冷却熱交換器は、混在動作中に、複数の利用側熱交換器のうち冷媒の放熱器として機能するもののすべてから本体部内に流入した冷媒が冷却されて複数の利用側熱交換器のうち冷媒の蒸発器として機能するものに送られるように構成されているため、部品点数を少なくし、かつ、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器に対して過冷却熱交換器で冷却された冷媒を確実に流入させることができる。
ここで、混在動作としては、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器が多数存在する場合や冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器が1つだけ存在する場合がある。
しかし、上記従来の過冷却熱交換器では、複数の利用側熱交換器に共通の機器であるため、混在動作中の冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器の数が多いか少ないかにかかわらず、本体部内に存在する冷媒がすべて冷却されることになる。すなわち、上記従来の過冷却熱交換器では、混在動作中の冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器の数が少なくて過冷却熱交換器において冷却すべき冷媒の量が少なくてよい場合であっても、本体部内に存在する冷媒がすべて冷却されることになる。このため、過冷却熱交換器において冷却された後の冷媒の温度、すなわち、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器に送られる冷媒の温度をあまり低くすることができなくなり、省エネルギー化や空調性能の向上を十分に図ることが難しくなる。
本発明の課題は、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器と冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器とが混在する混在動作を実行可能であり、複数の利用側熱交換器に共通の過冷却熱交換器を有する空気調和装置において、混在動作中における省エネルギー化や空調性能の向上を図ることにある。
第1の観点にかかる空気調和装置は、冷媒回路と、制御部と、を有している。冷媒回路は、熱源側熱交換器と、過冷却熱交換器と、複数の利用側熱交換器と、が接続されることによって構成されている。制御部は、冷媒回路に冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器と冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器とが混在する混在動作を実行させる。過冷却熱交換器は、熱源側熱交換器及び複数の利用側熱交換器が接続されて内部を冷媒が流れる本体部と、内部を流通する冷却用流体によって本体部を流れる冷媒を冷却する冷却用通路部と、を有している。過冷却熱交換器は、混在動作中に、複数の利用側熱交換器のうち冷媒の放熱器として機能するもののすべてから本体部に流入した冷媒が、冷却用通路部を流れる冷却用流体によって冷却されて、複数の利用側熱交換器のうち冷媒の蒸発器として機能するものに送られるように構成されている。本体部の内部は、冷媒が存在する高温空間と、高温空間に比べて温度の低い冷媒が多く存在する低温空間と、を有している。複数の利用側熱交換器と本体部とを接続する複数の利用側液冷媒管は、それぞれの端部が、本体部の内部のうち、低温空間に開口している。
ここでは、上記のように、過冷却熱交換器の本体部の低温空間に利用側液冷媒管の端部を開口させるようにしているため、混在動作中に、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器に対して、温度の低い冷媒を送ることができる。
これにより、ここでは、複数の利用側熱交換器に共通の過冷却熱交換器を採用しているにもかかわらず、混在動作中における省エネルギー化や空調性能の向上を図ることができる。
第2の観点にかかる空気調和装置は、第1の観点にかかる空気調和装置において、冷却用通路部が、低温空間に存在する冷媒を冷却した後に高温空間に存在する冷媒を冷却するように、本体部に設けられている。
ここでは、低温空間が、冷却用通路部の冷却用流体の流れ方向の上流側の部分、すなわち、温度の低い冷却用流体が流れる部分、に対応することになる。このため、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器から低温空間に流入する冷媒を、冷却用通路部を流れる温度の低い冷却用流体によって速やかに冷却して、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器に送ることができる。
これにより、ここでは、本体部内に存在する冷媒のうち低温空間に存在する冷媒だけを実質的に冷却することになるため、混在動作中における省エネルギー化や空調性能の向上をさらに図ることができる。
第3の観点にかかる空気調和装置は、第1又は第2の観点にかかる空気調和装置において、本体部の内部が、上下方向の上部に位置する上部空間と、上下方向の下部に位置する下部空間と、を有している。冷却用通路部は、下部空間に存在する冷媒を冷却した後に上部空間に存在する冷媒を冷却するように、本体部に設けられている。下部空間は、低温空間である。
ここでは、低温空間が、冷却用通路部の冷却用流体の流れ方向の上流側の部分、すなわち、温度の低い冷却用流体が流れる部分に対応し、かつ、本体部の内部の下部空間、すなわち、温度の低い冷媒が存在しやすい空間に対応することになる。このため、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器から下部空間に位置する低温空間に流入する冷媒を、冷却用通路部を流れる温度の低い冷却用流体によって速やかに冷却して、冷却された冷媒を温度の低い状態で維持して、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器に送ることができる。
これにより、ここでは、本体部内に存在する冷媒のうち下部空間に位置する低温空間に存在する冷媒だけを実質的に冷却することになるため、混在動作中における省エネルギー化や空調性能の向上をさらに図ることができる。
第4の観点にかかる空気調和装置は、第1〜第3のいずれかの観点にかかる空気調和装置において、冷却用通路部が、本体部の内部を通るように設けられている。
ここでは、低温空間に存在する冷媒との熱交換に適した位置に冷却用通路部を設けることができ、これにより、低温空間に存在する冷媒と冷却用流体との熱交換を効率よく行うことができる。
第5の観点にかかる空気調和装置は、第4の観点にかかる空気調和装置において、複数の利用側液冷媒管の端部が、冷却用通路部のうち、低温空間に位置する部分に向けて開口している。
ここでは、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器から利用側液冷媒管を通じて低温空間に流入する冷媒を、冷却用通路部に当てて速やかに冷却することができ、また、冷却用通路部によって冷却された冷媒を、利用側液冷媒管を通じて冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器に速やかに送ることができる。
これにより、ここでは、低温空間に存在する冷媒と冷却用流体との熱交換をさらに効率よく行うことができる。
第6の観点にかかる空気調和装置は、第4又は第5の観点にかかる空気調和装置において、本体部の内部に、冷却用通路部から離れた位置に空間容積を減らすための空間低減部材が設けられている。
ここでは、本体部の内部のデッドスペースを小さくすることができ、これにより、本体部内に存在する冷媒と冷却用流体との熱交換を促進するとともに、過冷却熱交換器が保有する冷媒量、ひいては、空気調和装置が保有する冷媒量を減らすことができる。
第7の観点にかかる空気調和装置は、第1〜第6のいずれかの観点にかかる空気調和装置において、熱源側熱交換器と本体部とを接続する熱源側液冷媒管は、その端部が、本体部の内部のうち、高温空間に開口している。
冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器の熱負荷(蒸発負荷)よりも冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器の熱負荷(放熱負荷)が大きい混在動作においては、熱源側熱交換器が冷媒の蒸発器として機能させることによって空気調和装置全体の熱負荷をバランスさせる必要がある。このため、このような混在動作中においては、過冷却熱交換器の本体部から熱源側液冷媒管を通じて熱源側熱交換器に冷媒が送られることになる。このとき、熱源側液冷媒管が本体部の低温空間に開口していると、温度の低い冷媒が熱源側熱交換器に抜き出されてしまい、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器に温度の低い冷媒を送りにくくなってしまう。
そこで、ここでは、上記のように、熱源側液冷媒管の端部を高温空間に開口させるようにしている。このため、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器の熱負荷(蒸発負荷)よりも冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器の熱負荷(放熱負荷)が大きい混在動作において、温度の低い冷媒が熱源側熱交換器に抜き出されにくくなり、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器に温度の低い冷媒を送ることができる。
これにより、ここでは、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器の熱負荷(蒸発負荷)よりも冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器の熱負荷(放熱負荷)が大きい混在動作であっても、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器に温度の低い冷媒を確実に送ることができる。
第8の観点にかかる空気調和装置は、第1〜第7のいずれかの観点にかかる空気調和装置において、冷却用通路部は、その端部が本体部の低温空間に接続されており、低温空間から抜き出される冷媒が冷却用流体として内部を流通する。
ここでは、過冷却熱交換器周辺では最も温度の低い低温空間に存在する冷媒によって低温空間に存在する冷媒を冷却することができ、これにより、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器から低温空間に流入する冷媒を速やかに冷却して、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器に送ることができる。
第9の観点にかかる空気調和装置は、第8の観点にかかる空気調和装置において、冷却用通路部には、内部を流通する冷却用流体の流量を調節する冷却用流量調節機構が設けられている。本体部又は冷却用通路部には、低温空間に存在する冷媒又は低温空間から抜き出される冷媒の温度を検出する冷却用流体温度検知部が設けられている。制御部は、冷却用流体温度検知部によって検出される冷媒の温度に基づいて冷却用流量調節機構を制御する。
ここでは、低温空間に存在する冷媒の温度を管理しつつ、冷却用通路部に抜き出される冷却用流体としての冷媒の流量を適切に調節することができる。例えば、低温空間に存在する冷媒又は低温空間から抜き出される冷媒の温度から冷媒の過冷却度を得て、この冷媒の過冷却度が目標過冷却度になるように、冷却用流量調節機構を制御することができる。
これにより、ここでは、冷却用通路部の冷却能力を確保するとともに、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器に送られる冷媒を低い温度に維持することができる。
以上の説明に述べたように、本発明によれば、混在動作中に、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器に対して、温度の低い冷媒を送ることができ、これにより、複数の利用側熱交換器に共通の過冷却熱交換器を採用しているにもかかわらず、混在動作中における省エネルギー化や空調性能の向上を図ることができる。
以下、本発明にかかる空気調和装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。尚、本発明にかかる空気調和装置の具体的な構成は、下記の実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
(1)空気調和装置の構成
図1は、本発明にかかる空気調和装置の一実施形態としての空気調和装置1の概略構成図である。図2は、過冷却熱交換器5及びその周辺の構造を示す概略構成図である。図3は、過冷却熱交換器5における利用側液冷媒管33a、33b、33c、33dの端部34a、34b、34c、34dと冷却用通路部52との関係を示す概略断面図である。
図1は、本発明にかかる空気調和装置の一実施形態としての空気調和装置1の概略構成図である。図2は、過冷却熱交換器5及びその周辺の構造を示す概略構成図である。図3は、過冷却熱交換器5における利用側液冷媒管33a、33b、33c、33dの端部34a、34b、34c、34dと冷却用通路部52との関係を示す概略断面図である。
空気調和装置1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル動作を行うことによって、ビル等の室内の冷暖房に使用される装置である。
空気調和装置1は、主として、1台の熱源ユニット2と、複数(ここでは、4台)の利用ユニット3a、3b、3c、3dと、各利用ユニット3a、3b、3c、3dに接続される流路切換ユニット4a、4b、4c、4dと、複数の利用ユニット3a、3b、3c、3dに共通の過冷却熱交換器5と、流路切換ユニット4a、4b、4c、4d及び過冷却熱交換器5を介して熱源ユニット2と利用ユニット3a、3b、3c、3dとを接続する冷媒連絡管6、7、8と、を有している。すなわち、空気調和装置1の蒸気圧縮式の冷媒回路10は、熱源ユニット2と、利用ユニット3a、3b、3c、3dと、流路切換ユニット4a、4b、4c、4d、過冷却熱交換器5と、冷媒連絡管6、7、8と、が接続されることによって構成されている。そして、空気調和装置1には、冷媒回路10を構成する機器等の制御を行う制御部9が設けられている。尚、ここでは、熱源ユニットが1台であり、利用ユニットが4台であるが、これに限定されるものではなく、熱源ユニットが2台以上であってもよいし、利用ユニットが2台、3台又は5台以上であってもよい。
<利用ユニット>
利用ユニット3a、3b、3c、3dは、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等、又は、室内の壁面に壁掛け等により設置されている。利用ユニット3a、3b、3c、3dは、冷媒連絡管6、7、8、流路切換ユニット4a、4b、4c、4d及び過冷却熱交換器5を介して、熱源ユニット2に接続されており、冷媒回路10の一部を構成している。
利用ユニット3a、3b、3c、3dは、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等、又は、室内の壁面に壁掛け等により設置されている。利用ユニット3a、3b、3c、3dは、冷媒連絡管6、7、8、流路切換ユニット4a、4b、4c、4d及び過冷却熱交換器5を介して、熱源ユニット2に接続されており、冷媒回路10の一部を構成している。
次に、利用ユニット3a、3b、3c、3dの構成について説明する。尚、利用ユニット3aと利用ユニット3b、3c、3dとは同様の構成であるため、ここでは、利用ユニット3aの構成のみ説明し、利用ユニット3b、3c、3dの構成については、それぞれ、利用ユニット3aの各部を示す符号の添字「a」の代わりに、「b」、「c」又は「d」の添字を付して、各部の説明を省略する。
利用ユニット3aは、冷媒回路10の一部を構成しており、主として、利用側流量調節機構31aと、利用側熱交換器32aと、を有している。
利用側流量調節機構31aは、利用側熱交換器32aを流れる冷媒の流量の調節等を行うために、利用側熱交換器32aの液側に接続された開度調節が可能な電動膨張弁である。
利用側熱交換器32aは、冷媒と室内空気との熱交換を行うための機器であり、例えば、多数の伝熱管及びフィンによって構成されたフィン・アンド・チューブ型熱交換器からなる。利用側熱交換器32aの液側端は、利用側液冷媒管33aを介して、過冷却熱交換器5に接続されている。そして、利用側流量調節機構31aは、利用側液冷媒管33aに設けられている。
<熱源ユニット>
熱源ユニット2は、ビル等の屋上等に設置されており、冷媒連絡管6、7、8、流路切換ユニット4a、4b、4c、4d及び過冷却熱交換器5を介して、利用ユニット3a、3b、3c、3dに接続されており、冷媒回路10の一部を構成している。
熱源ユニット2は、ビル等の屋上等に設置されており、冷媒連絡管6、7、8、流路切換ユニット4a、4b、4c、4d及び過冷却熱交換器5を介して、利用ユニット3a、3b、3c、3dに接続されており、冷媒回路10の一部を構成している。
次に、熱源ユニット2の構成について説明する。熱源ユニット2は、冷媒回路10の一部を構成しており、主として、圧縮機21と、複数(ここでは、2つ)の熱源側切換機構22、23と、熱源側熱交換器24と、熱源側流量調節機構25と、を有している。
圧縮機21は、冷媒を圧縮するための機器であり、例えば、ケーシング内に圧縮機モータ及び圧縮機構が収容された密閉型圧縮機からなる。
第1熱源側切換機構22は、熱源側熱交換器24を冷媒の放熱器として機能させる場合(以下、「第1放熱動作状態」とする)に、圧縮機21の吐出側と熱源側熱交換器24のガス側とを接続することが可能である(図1の第1熱源側切換機構22の実線を参照)。また、第1熱源側切換機構22は、熱源側熱交換器24を冷媒の蒸発器として機能させる場合(以下、「第1蒸発動作状態」とする)に、圧縮機21の吸入側と熱源側熱交換器24のガス側とを接続することが可能である(図1の第1熱源側切換機構22の破線を参照)。このように、第1熱源側切換機構22は、熱源側熱交換器24を流れる冷媒の流れ方向(ここでは、第1放熱動作状態及び第1蒸発動作状態)を切り換えることが可能な機器であり、例えば、四路切換弁からなる。
熱源側熱交換器24は、冷媒と室外空気との熱交換を行うための機器であり、例えば、多数の伝熱管及びフィンによって構成されたフィン・アンド・チューブ型熱交換器からなる。熱源側熱交換器24は、そのガス側が第1熱源側切換機構22に接続され、その液側が熱源側流量調節機構25に接続されている。熱源側熱交換器24の液側端は、熱源側液冷媒管26を介して、過冷却熱交換器5に接続されている。ここで、熱源側液冷媒管26は、熱源ユニット2内において熱源側熱交換器24の液側端に接続された液冷媒管、及び、熱源ユニット2外の液冷媒連絡管6の両方を含む液冷媒管である。そして、熱源側流量調節機構25は、熱源側液冷媒管26に設けられている。
熱源側流量調節機構25は、熱源側熱交換器24を流れる冷媒の流量の調節等を行うために、熱源側熱交換器24の液側に接続された開度調節が可能な電動膨張弁である。
第2熱源側切換機構23は、圧縮機21から吐出された高圧のガス冷媒を利用ユニット3a、3b、3c、3dに送る場合(以下、「第2放熱動作状態」とする)に、圧縮機21の吐出側と高圧ガス冷媒連絡管7とを接続することが可能である(図1の第2熱源側切換機構23の破線を参照)。また、第2熱源側切換機構23は、圧縮機21から吐出された高圧のガス冷媒を利用ユニット3a、3b、3c、3dに送らない場合(以下、「第2蒸発動作状態」とする)に、高圧ガス冷媒連絡管7と圧縮機21の吸入側とを接続することが可能である(図1の第2熱源側切換機構23の実線を参照)。このように、第2熱源側切換機構23は、高圧ガス冷媒連絡管7を通じて利用ユニット3a、3b、3c、3dに高圧のガス冷媒を送るかどうか(ここでは、第2放熱動作状態及び第2蒸発動作状態)を切り換えることが可能な機器であり、例えば、四路切換弁からなる。
また、熱源ユニット2には、圧縮機21の吐出側における冷媒の圧力Pdを検出する吐出圧力検知部28が設けられている。ここで、吐出圧力検知部28は、圧力センサからなる。
<流路切換ユニット>
流路切換ユニット4a、4b、4c、4dは、利用ユニット3a、3b、3c、3dのそれぞれに対応して設けられている。流路切換ユニット4a、4b、4c、4dは、冷媒連絡管6、7、8及び過冷却熱交換器5とともに、利用ユニット3a、3b、3c、3dと熱源ユニット2との間に介在しており、冷媒回路10の一部を構成している。
流路切換ユニット4a、4b、4c、4dは、利用ユニット3a、3b、3c、3dのそれぞれに対応して設けられている。流路切換ユニット4a、4b、4c、4dは、冷媒連絡管6、7、8及び過冷却熱交換器5とともに、利用ユニット3a、3b、3c、3dと熱源ユニット2との間に介在しており、冷媒回路10の一部を構成している。
次に、流路切換ユニット4a、4b、4c、4dの構成について説明する。尚、流路切換ユニット4aと流路切換ユニット4b、4c、4dとは同様の構成であるため、ここでは、流路切換ユニット4aの構成のみ説明し、流路切換ユニット4b、4c、4dの構成については、それぞれ、流路切換ユニット4aの各部を示す符号の添字「a」の代わりに、「b」、「c」又は「d」の添字を付して、各部の説明を省略する。
流路切換ユニット4aは、冷媒回路10の一部を構成しており、主として、高圧ガス制御機構41aと、低圧ガス制御機構42aと、を有している。
高圧ガス制御機構41aは、利用側熱交換器32aを冷媒の放熱器として機能させる場合(以下、「暖房動作状態」とする)に、高圧ガス冷媒連絡管7(すなわち、圧縮機21の吐出側)と利用側熱交換器32aのガス側端とを接続することが可能な機器であり、例えば、開度調節が可能な弁からなる。
低圧ガス制御機構42aは、利用側熱交換器32aを冷媒の蒸発器として機能させる場合(以下、「冷房動作状態」とする)に、低圧ガス冷媒連絡管8(すなわち、圧縮機21の吸入側)と利用側熱交換器32aのガス側端とを接続することが可能な機器であり、例えば、開度調節が可能な弁からなる。
<過冷却熱交換器>
過冷却熱交換器5は、複数の利用ユニット3a、3b、3c、3d(すなわち、利用側熱交換器32a、32b、32c、32d)に共通に設けられている。過冷却熱交換器5は、冷媒連絡管6、7、8及び流路切換ユニット4a、4b、4c、4dとともに、利用ユニット3a、3b、3c、3dと熱源ユニット2との間に介在しており、冷媒回路10の一部を構成している。尚、ここでは、過冷却熱交換器5及び流路切換ユニット4a、4b、4c、4dは、それぞれ別ユニットとして構成されているが、これに限定されるものではなく、過冷却熱交換器5及び流路切換ユニット4a、4b、4c、4dがまとめて1つのユニットとして構成されていてもよい。
過冷却熱交換器5は、複数の利用ユニット3a、3b、3c、3d(すなわち、利用側熱交換器32a、32b、32c、32d)に共通に設けられている。過冷却熱交換器5は、冷媒連絡管6、7、8及び流路切換ユニット4a、4b、4c、4dとともに、利用ユニット3a、3b、3c、3dと熱源ユニット2との間に介在しており、冷媒回路10の一部を構成している。尚、ここでは、過冷却熱交換器5及び流路切換ユニット4a、4b、4c、4dは、それぞれ別ユニットとして構成されているが、これに限定されるものではなく、過冷却熱交換器5及び流路切換ユニット4a、4b、4c、4dがまとめて1つのユニットとして構成されていてもよい。
次に、過冷却熱交換器5の構成について説明する。熱源ユニット2は、冷媒回路10の一部を構成しており、主として、本体部51と、冷却用通路部52と、を有している。
本体部51は、熱源側熱交換器24及び複数の利用側熱交換器32a、32b、32c、32dが接続されて内部を冷媒が流れる部材である。すなわち、本体部51は、熱源側熱交換器24の液側端から延びる熱源側液冷媒管26の端部27、及び、複数の利用側熱交換器32a、32b、32c、32dの液側端から延びる利用側液冷媒管33a、33b、33c、33dの端部34a、34b、34c、34dが接続されており、その内部を介して、これらの冷媒管26、33a、33b、33c、33d間を連通させている。
熱源側液冷媒管26の端部27は、本体部51の内部の上下方向の上部に位置する上部空間S1に開口するように本体部51に接続されている。利用側液冷媒管33a、33b、33c、33dの端部34a、34b、34c、34dは、本体部51の内部の上下方向の下部に位置する下部空間S2に開口するように本体部51に接続されている。ここで、図2及び図3のように、両端が閉塞された細長い円筒状の部材で本体部51を構成する場合には、上部空間S1は、本体部51の上半分の半円柱状の空間であり、下部空間S2は、本体部51の下半分の半円柱状の空間である。そして、熱源側液冷媒管26の端部26は、本体部51の上部から上部空間S1に達するまで挿入されており、下向きに開口している。また、利用側液冷媒管33a、33b、33c、33dの端部34a、34b、34c、34dは、本体部51の上部から上部空間S1を通り抜けて下部空間S2に達するまで挿入されており、横向きに開口している。尚、本体部51の形状は、細長い円筒状に限定されるものではなく、他の形状であってもよい。また、利用側液冷媒管33a、33b、33c、33dの端部34a、34b、34c、34dは、本体部51の下部から下部空間S2に達するまで挿入されていてもよい。
冷却用通路部52は、内部を流通する冷却用流体によって本体部51を流れる冷媒を冷却する部材である。ここでは、後述のように、冷却用流体として、本体部51の下部空間S2から抜き出される冷媒が使用される。冷却用通路部52は、冷却用流体としての冷媒が流れる管状の部材であり、主として、伝熱管として機能する冷却管部53と、冷却管部53の入口に接続された入口管部54と、冷却管部53の出口に接続された出口管部55と、を有している。
冷却管部53は、本体部51の内部を通るように設けられている。ここで、冷却管部53は、図2及び図3のように、本体部51の下部空間S2に面する部分から下部空間S2を通り抜け、その後、順次折り返しながら本体部51の内部を通り抜け、最後は、本体部51の上部空間S1に面する部分まで達するように設けられている。ここでは、冷却管部53は、上下方向に3段及び横方向に2列折り返すように配置されている。このように、冷却管部53は、冷却用流体としての冷媒の流れ方向の上流側の部分によって、下部空間S2に存在する冷媒を冷却した後に、冷却用流体としての冷媒の流れ方向の下流側の部分によって、上部空間S1に存在する冷媒を冷却するように、本体部51に設けられている。このため、上部空間S1は、下部空間S2に比べて温度の高い冷媒が多く存在する高温空間を形成しており、下部空間S2は、高温空間を形成する上部空間S1に比べて温度の低い冷媒が多く存在する低温空間を形成していることになる。すなわち、冷却管部53は、低温空間S2に存在する冷媒を冷却した後に高温空間S1に存在する冷媒を冷却するように、本体部51に設けられている。ここで、利用側液冷媒管33a、33b、33c、33dの端部34a、34b、34c、34dは、冷却管部53の低温空間S2に位置する部分(ここでは、最下段の冷却管部53)に向けて開口している。このため、利用側液冷媒管33a、33b、33c、33dから低温空間S2に流入する冷媒は、最下段の冷却管部53に当たりながら流入することになる。また、熱源側液冷媒管26の端部26は、高温空間S1の冷却管部53よりも上方で開口している。尚、冷却管部53の上下方向及び横方向の折り返しの数は、これに限定されるものではない。
入口管部54は、冷却管部53の入口に接続されない側の端部が、本体部51の低温空間S2に接続されており、低温空間S2から抜き出される冷媒が冷却用流体として内部を流通し、冷却管部53に送られるようになっている。ここでは、入口管部54は、本体部51の内部の上下方向の下部の低温空間S2に面する部分に開口するように本体部51に接続されている。また、入口管部54には、内部を流通する冷媒の流量を調節する冷却用流量調節機構56が設けられている。冷却用流量調節機構56は、例えば、開度調節が可能な電動膨張弁からなる。また、入口管部54には、低温空間S2に存在する冷媒又は低温空間S2から抜き出される冷媒の温度Tscを検出する冷却用流体温度検知部57が設けられている。冷却用流体温度検知部57は、サーミスタ等の温度センサからなる。尚、ここでは、冷却用流体温度検知部57は、入口管部54に設けられているが、本体部51の下部の低温空間S2に面する部分に設けられていてもよい。
出口管部55は、冷却管部53の出口に接続されない側の端部が、低圧ガス冷媒連絡管8に接続されており、冷却管部53から流出した冷媒が内部を流通し、低圧ガス冷媒連絡管8に送られるようになっている。
以上のように、空気調和装置1の冷媒回路10は、主として、熱源側熱交換器24と、過冷却熱交換器5と、複数の利用側熱交換器32a、32b、32c、32dと、が接続されることによって構成されている。過冷却熱交換器5は、複数の利用側熱交換器32a、32b、32c、32dに共通に設けられている。
<制御部>
制御部9は、熱源ユニット2の構成機器を制御する熱源側制御部(図示せず)や利用ユニット3a、3b、3c、3dの構成機器を制御する利用側制御部(図示せず)等が通信接続されることによって構成されており、冷媒回路10を構成する機器等の制御を行うマイクロコンピュータやメモリ等を有している。制御部9は、後述のように、各利用ユニット3a、3b、3c、3dを個別に冷房動作又は暖房動作を実行させることが可能である。また、制御部9は、暖房動作を行う利用ユニットから冷房動作を行う利用ユニットに冷媒を送ることで利用ユニット間において熱回収を実行させること(すなわち、冷媒回路10に冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器と冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器とが混在する混在動作を実行させること)も可能である。さらに、制御部9は、冷却用流体温度検知部57によって検出される冷媒の温度Tscに基づいて冷却用流量調節機構56を制御することも可能である。
制御部9は、熱源ユニット2の構成機器を制御する熱源側制御部(図示せず)や利用ユニット3a、3b、3c、3dの構成機器を制御する利用側制御部(図示せず)等が通信接続されることによって構成されており、冷媒回路10を構成する機器等の制御を行うマイクロコンピュータやメモリ等を有している。制御部9は、後述のように、各利用ユニット3a、3b、3c、3dを個別に冷房動作又は暖房動作を実行させることが可能である。また、制御部9は、暖房動作を行う利用ユニットから冷房動作を行う利用ユニットに冷媒を送ることで利用ユニット間において熱回収を実行させること(すなわち、冷媒回路10に冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器と冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器とが混在する混在動作を実行させること)も可能である。さらに、制御部9は、冷却用流体温度検知部57によって検出される冷媒の温度Tscに基づいて冷却用流量調節機構56を制御することも可能である。
(2)空気調和装置の動作
次に、図4〜図11に基づいて、空気調和装置1の動作について説明する。ここで、図4は、全部冷房動作における冷媒回路10の冷媒の流れを示す図である。図5は、全部冷房動作における過冷却熱交換器5及びその周辺の冷媒の流れを示す図である。図6は、全部冷房動作における過冷却熱交換器5の本体部51から利用側液冷媒管33a、33b、33c、33dへの冷媒の流れを示す図である。図7は、全部暖房動作における冷媒回路10の冷媒の流れを示す図である。図8は、混在動作における冷媒回路10の冷媒の流れを示す図である。図9は、混在動作における過冷却熱交換器5及びその周辺の冷媒の流れを示す図である。図10は、混在動作における利用側液冷媒管33a、33b、33dから過冷却熱交換器5の本体部51への冷媒の流れを示す図である。図11は、混在動作における過冷却熱交換器5の本体部51から利用側液冷媒管33cへの冷媒の流れを示す図である。
次に、図4〜図11に基づいて、空気調和装置1の動作について説明する。ここで、図4は、全部冷房動作における冷媒回路10の冷媒の流れを示す図である。図5は、全部冷房動作における過冷却熱交換器5及びその周辺の冷媒の流れを示す図である。図6は、全部冷房動作における過冷却熱交換器5の本体部51から利用側液冷媒管33a、33b、33c、33dへの冷媒の流れを示す図である。図7は、全部暖房動作における冷媒回路10の冷媒の流れを示す図である。図8は、混在動作における冷媒回路10の冷媒の流れを示す図である。図9は、混在動作における過冷却熱交換器5及びその周辺の冷媒の流れを示す図である。図10は、混在動作における利用側液冷媒管33a、33b、33dから過冷却熱交換器5の本体部51への冷媒の流れを示す図である。図11は、混在動作における過冷却熱交換器5の本体部51から利用側液冷媒管33cへの冷媒の流れを示す図である。
空気調和装置1の動作は、複数種あるが、ここでは代表的なもの、具体的には、全部冷房動作(冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器だけが存在する動作)と、全部暖房動作(冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器だけが存在する動作)と、混在動作(冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器と冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器とが混在する動作)と、について説明する。尚、これらの動作は、制御部9によって実行される。
<全部冷房動作>
全部冷房動作は、運転中の利用ユニットがすべて冷房を行う動作である。ここでは、利用ユニット3a、3b、3c、3dのすべてが冷房を行う場合(利用側熱交換器32a、32b、32c、32dが冷媒の蒸発器として機能する場合)について説明する。
全部冷房動作は、運転中の利用ユニットがすべて冷房を行う動作である。ここでは、利用ユニット3a、3b、3c、3dのすべてが冷房を行う場合(利用側熱交換器32a、32b、32c、32dが冷媒の蒸発器として機能する場合)について説明する。
この全部冷房動作では、図4に示すように、第1熱源側切換機構22が第1放熱動作状態(図4の第1熱源側切換機構22の実線を参照)に設定され、第2熱源側切換機構23が第2蒸発動作状態(図4の第2熱源側切換機構23の実線を参照)に設定される。また、各流路切換ユニット4a、4b、4c、4dは、冷房動作状態、すなわち、高圧ガス制御機構41a、41b、41c、41dが閉状態で、かつ、低圧ガス制御機構42a、42b、42c、42dが開状態に設定される。
この動作では、熱源側熱交換器24が冷媒の放熱器として機能し、各利用側熱交換器32a、32b、32c、32dが冷媒の蒸発器として機能する冷凍サイクル動作が行われる。
具体的には、圧縮機21から吐出された冷媒は、図4に示すように、第1熱源側切換機構22を通過した後、熱源側熱交換器24に送られる。熱源側熱交換器24では、冷媒が室外空気と熱交換を行って放熱する。熱源側熱交換器24で放熱した冷媒は、熱源側流量調節機構25を通過して、熱源側液冷媒管26に送られる。熱源側液冷媒管26を流れる冷媒は、過冷却熱交換器5に流入する。
熱源側液冷媒管26を流れる冷媒は、図5に示すように、熱源側液冷媒管26の端部27を通じて、本体部51の高温空間としての上部空間S1に流入する。
本体部51の内部に存在する冷媒は、図4及び図5に示すように、その一部が、冷却用通路部52の入口管部54を通じて、本体部51の低温空間としての下部空間S2から冷却用流体として抜き出される。入口管部54を通じて抜き出された冷却用流体としての冷媒は、冷却用流量調節機構56によって減圧された後に、冷却用通路部52の冷却管部53に送られて、本体部51の内部を通過し、本体部51の内部に存在する冷媒を冷却する。
このとき、冷却用流量調節機構56は、冷却用流体温度検知部57によって検出される低温空間S2に存在する冷媒又は低温空間S2から抜き出される冷媒の温度Tscに基づいて制御されており、これにより、冷却用通路部52に抜き出される冷却用流体としての冷媒の流量を調節している。ここでは、冷却用流体温度検知部57によって検出される冷媒の温度Tscから低温空間S2に存在する冷媒又は低温空間S2から抜き出される冷媒の過冷却度SCを得て、この冷媒の過冷却度SCが目標過冷却度SCtになるように、冷却用流量調節機構56を制御している。尚、冷媒の過冷却度SCを得るためには、低温空間S2に存在する冷媒又は低温空間S2から抜き出される冷媒の飽和温度が必要になるが、例えば、吐出圧力検知部28によって検出される冷媒の圧力Pdを飽和温度に換算して使用することができる。
冷却用通路部52の冷却管部53を通過した冷却用流体としての冷媒は、図4及び図5に示すように、冷却用通路部52の出口管部55に送られ、その後、低圧ガス冷媒連絡管8を通じて、圧縮機21に戻る。
本体部51の内部に存在する冷媒は、図4〜図6に示すように、冷却用通路部52の冷却管部53を流れる冷却用流体としての冷媒によって冷却された後に、各利用側液冷媒管33a、33b、33c、33dの端部34a、34b、34c、34dを通じて、本体部51の低温空間としての下部空間S2から流出して、各利用ユニット3a、3b、3c、3dに送られる。
各利用ユニット3a、3b、3c、3dに送られた冷媒は、図4に示すように、利用側流量調節機構31a、31b、31c、31dによって減圧された後に、利用側熱交換器32a、32b、32c、32dに送られる。利用側熱交換器32a、32b、32c、32dでは、冷媒が室内空気と熱交換を行って蒸発する。利用側熱交換器32a、32b、32c、32dで蒸発した冷媒は、対応する流路切換ユニット4a、4b、4c、4dを通過し、その後、低圧ガス冷媒連絡管8を通じて、圧縮機21に戻る。
<全部暖房動作>
全部暖房動作は、運転中の利用ユニットがすべて暖房を行う動作である。ここでは、利用ユニット3a、3b、3c、3dのすべてが暖房を行う場合(利用側熱交換器32a、32b、32c、32dが冷媒の放熱器として機能する場合)について説明する。
全部暖房動作は、運転中の利用ユニットがすべて暖房を行う動作である。ここでは、利用ユニット3a、3b、3c、3dのすべてが暖房を行う場合(利用側熱交換器32a、32b、32c、32dが冷媒の放熱器として機能する場合)について説明する。
この全部暖房動作では、図7に示すように、第1熱源側切換機構22が第1蒸発動作状態(図7の第1熱源側切換機構22の破線を参照)に設定され、第2熱源側切換機構23が第2放熱動作状態(図7の第2熱源側切換機構23の破線を参照)に設定される。また、各流路切換ユニット4a、4b、4c、4dは、暖房動作状態、すなわち、高圧ガス制御機構41a、41b、41c、41dが開状態で、かつ、低圧ガス制御機構42a、42b、42c、42dが閉状態に設定される。
この動作では、熱源側熱交換器24が冷媒の蒸発器として機能し、各利用側熱交換器32a、32b、32c、32dが冷媒の放熱器として機能する冷凍サイクル動作が行われる。
具体的には、圧縮機21から吐出された冷媒は、図7に示すように、第2熱源側切換機構23を通過した後、高圧ガス冷媒連絡管7を通じて、流路切換ユニット4a、4b、4c、4dに送られる。各流路切換ユニット4a、4b、4c、4dに送られた冷媒は、対応する利用ユニット3a、3b、3c、3dに送られる。
各利用ユニット3a、3b、3c、3dに送られた冷媒は、図7に示すように、利用側熱交換器32a、32b、32c、32dに送られる。利用側熱交換器32a、32b、32c、32dでは、冷媒が室内空気と熱交換を行って放熱する。利用側熱交換器32a、32b、32c、32dで放熱した冷媒は、利用側流量調節機構31a、31b、31c、31dを通過して、対応する利用側液冷媒管33a、33b、33c、33dに送られる。各利用側液冷媒管33a、33b、33c、33dを流れる冷媒は、過冷却熱交換器5に流入する。
ここで、全部暖房動作では、全部冷房動作や後述の混在動作とは異なり、冷房動作を行う利用ユニットが存在しないため、図7に示すように、過冷却熱交換器5を冷媒の冷却器として機能させていない。すなわち、冷却用通路部52の冷却用流量調節機構56を閉状態にすることで冷却用通路部52に冷却用流体としての冷媒を流さないようにしている。このため、この動作では、過冷却熱交換器5が単なる容器として機能しており、利用側液冷媒管33a、33b、33c、33dを通じて過冷却熱交換器5の本体部51に流入した冷媒は、本体部51内で合流し、そのまま、熱源側液冷媒管26に送られる。
熱源側液冷媒管26を流れる冷媒は、図7に示すように、熱源側流量調節機構25によって減圧された後に、熱源側熱交換器24に送られる。熱源側熱交換器24では、冷媒が室外空気と熱交換を行って蒸発する。熱源側熱交換器24で蒸発した冷媒は、第1熱源側切換機構22を通じて、圧縮機21に戻る。
<混在動作>
混在動作は、運転中の利用ユニットのうち、冷房を行う利用ユニット(冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器)と暖房を行う利用ユニット(冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器)とが混在する動作である。ここでは、利用ユニット3a、3b、3c、3dのうち、利用ユニット3cが冷房を行い、かつ、利用ユニット3a、3b、3dが暖房を行う場合(利用側熱交換器32cが冷媒の蒸発器として機能し、かつ、利用側熱交換器32a、32b、32dが冷媒の放熱器として機能する場合)について説明する。
混在動作は、運転中の利用ユニットのうち、冷房を行う利用ユニット(冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器)と暖房を行う利用ユニット(冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器)とが混在する動作である。ここでは、利用ユニット3a、3b、3c、3dのうち、利用ユニット3cが冷房を行い、かつ、利用ユニット3a、3b、3dが暖房を行う場合(利用側熱交換器32cが冷媒の蒸発器として機能し、かつ、利用側熱交換器32a、32b、32dが冷媒の放熱器として機能する場合)について説明する。
この混在動作では、図8に示すように、第1熱源側切換機構22が第1蒸発動作状態(図8の第1熱源側切換機構22の破線を参照)に設定され、第2熱源側切換機構23が第2放熱動作状態(図8の第2熱源側切換機構23の破線を参照)に設定される。また、流路切換ユニット4a、4b、4dは、暖房動作状態、すなわち、高圧ガス制御機構41a、41b、41dが開状態で、かつ、低圧ガス制御機構42a、42b、42dが閉状態に設定される。一方、流路切換ユニット4cは、冷房動作状態、すなわち、高圧ガス制御機構41cが閉状態で、かつ、低圧ガス制御機構42cが開状態に設定される。
この動作では、熱源側熱交換器24が冷媒の蒸発器として機能し、利用側熱交換器32a、32b、32dが冷媒の放熱器として機能し、利用側熱交換器32cが冷媒の蒸発器として機能する冷凍サイクル動作が行われる。
具体的には、圧縮機21から吐出された冷媒は、図8に示すように、第2熱源側切換機構23を通過した後、高圧ガス冷媒連絡管7を通じて、流路切換ユニット4a、4b、4dに送られる。各流路切換ユニット4a、4b、4dに送られた冷媒は、対応する利用ユニット3a、3b、3dに送られる。
各利用ユニット3a、3b、3dに送られた冷媒は、図8に示すように、利用側熱交換器32a、32b、32dに送られる。利用側熱交換器32a、32b、32dでは、冷媒が室内空気と熱交換を行って放熱する。利用側熱交換器32a、32b、32dで放熱した冷媒は、利用側流量調節機構31a、31b、31dを通過して、対応する利用側液冷媒管33a、33b、33dに送られる。各利用側液冷媒管33a、33b、33dを流れる冷媒は、過冷却熱交換器5に流入する。
利用側液冷媒管33a、33b、33dを流れる冷媒は、図9及び図10に示すように、利用側液冷媒管33a、33b、33dの端部34a、34b、34dから本体部51の低温空間としての下部空間S2に流入する。
本体部51の内部に存在する冷媒は、図8及び図9に示すように、その一部が、冷却用通路部52の入口管部54を通じて、本体部51の低温空間としての下部空間S2から冷却用流体として抜き出される。入口管部54を通じて抜き出された冷却用流体としての冷媒は、冷却用流量調節機構56によって減圧された後に、冷却用通路部52の冷却管部53に送られて、本体部51の内部を通過し、本体部51の内部に存在する冷媒を冷却する。
このとき、冷却用流量調節機構56は、全部冷房動作と同様に、冷却用流体温度検知部57によって検出される低温空間S2に存在する冷媒又は低温空間S2から抜き出される冷媒の温度Tscに基づいて制御されており、これにより、冷却用通路部52に抜き出される冷却用流体としての冷媒の流量を調節している。ここでは、冷却用流体温度検知部57によって検出される冷媒の温度Tscから低温空間S2に存在する冷媒又は低温空間S2から抜き出される冷媒の過冷却度SCを得て、この冷媒の過冷却度SCが目標過冷却度SCtになるように、冷却用流量調節機構56を制御している。尚、冷媒の過冷却度SCを得るためには、低温空間S2に存在する冷媒又は低温空間S2から抜き出される冷媒の飽和温度が必要になるが、例えば、吐出圧力検知部28によって検出される冷媒の圧力Pdを飽和温度に換算して使用することができる。
冷却用通路部52の冷却管部53を通過した冷却用流体としての冷媒は、図8及び図9に示すように、冷却用通路部52の出口管部55に送られ、その後、低圧ガス冷媒連絡管8を通じて、圧縮機21に戻る。
本体部51の内部に存在する冷媒は、その一部が、図8、図9及び図11に示すように、冷却用通路部52の冷却管部53を流れる冷却用流体としての冷媒によって冷却された後に、利用側液冷媒管33cの端部34cを通じて、本体部51の低温空間としての下部空間S2から流出して、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器32cを有する利用ユニット3cに送られる。このように、過冷却熱交換器5は、混在動作中に、複数の利用側熱交換器32a、32b、32c、32dのうち冷媒の放熱器として機能するもののすべてから本体部51に流入した冷媒が、冷却用通路部52を流れる冷却用流体によって冷却されて、複数の利用側熱交換器32a、32b、32c、32dのうち冷媒の蒸発器として機能するものに送られるように構成されている。
また、ここでは、本体部51の内部に存在する冷媒は、図8及び図9に示すように、熱源側液冷媒管26の端部27を通じて、本体部51の高温空間としての上部空間S1から流出して、熱源ユニット2に送られる。
利用ユニット3cに送られた冷媒は、図8に示すように、利用側流量調節機構31cによって減圧された後に、利用側熱交換器32cに送られる。利用側熱交換器32cでは、冷媒が室内空気と熱交換を行って蒸発する。利用側熱交換器32cで蒸発した冷媒は、対応する流路切換ユニット4cを通過し、その後、低圧ガス冷媒連絡管8を通じて、圧縮機21に戻る。
また、熱源ユニット2に送られた冷媒は、図8に示すように、熱源側流量調節機構25によって減圧された後に、熱源側熱交換器24に送られる。熱源側熱交換器24では、冷媒が室外空気と熱交換を行って蒸発する。熱源側熱交換器24で蒸発した冷媒は、第1熱源側切換機構22を通じて、圧縮機21に戻る。
(3)空気調和装置の特徴
空気調和装置1には、以下のような特徴がある。
空気調和装置1には、以下のような特徴がある。
<A>
ここでは、上記のように、複数の利用側熱交換器32a、32b、32c、32dに共通の過冷却熱交換器5を有しており混在動作を実行可能な空気調和装置1において、過冷却熱交換器5の本体部51の低温空間S2に利用側液冷媒管33a、33b、33c、33dの端部34a、34b、34c、34dを開口させるようにしている。
ここでは、上記のように、複数の利用側熱交換器32a、32b、32c、32dに共通の過冷却熱交換器5を有しており混在動作を実行可能な空気調和装置1において、過冷却熱交換器5の本体部51の低温空間S2に利用側液冷媒管33a、33b、33c、33dの端部34a、34b、34c、34dを開口させるようにしている。
このため、混在動作中に、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器に対して、温度の低い冷媒を送ることができる。
これにより、ここでは、複数の利用側熱交換器32a、32b、32c、32dに共通の過冷却熱交換器5を採用しているにもかかわらず、混在動作中における省エネルギー化や空調性能の向上を図ることができる。
<B>
ここでは、上記のように、冷却用通路部52(冷却管部53)を、低温空間S2に存在する冷媒を冷却した後に高温空間S1に存在する冷媒を冷却するように、本体部51に設けている。すなわち、ここでは、低温空間S2が、冷却管部53の冷却用流体の流れ方向の上流側の部分(温度の低い冷却用流体が流れる部分)に対応している(図2、図5及び図9参照)。
ここでは、上記のように、冷却用通路部52(冷却管部53)を、低温空間S2に存在する冷媒を冷却した後に高温空間S1に存在する冷媒を冷却するように、本体部51に設けている。すなわち、ここでは、低温空間S2が、冷却管部53の冷却用流体の流れ方向の上流側の部分(温度の低い冷却用流体が流れる部分)に対応している(図2、図5及び図9参照)。
このため、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器から低温空間S2に流入する冷媒を、冷却用通路部52を流れる温度の低い冷却用流体によって速やかに冷却して、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器に送ることができる。
これにより、ここでは、本体部51内に存在する冷媒のうち低温空間S2に存在する冷媒だけを実質的に冷却することになるため、混在動作中における省エネルギー化や空調性能の向上をさらに図ることができる。
<C>
ここでは、上記のように、冷却用通路部52(冷却管部53)を、下部空間S2に存在する冷媒を冷却した後に上部空間S1に存在する冷媒を冷却するように、本体部51に設けている。すなわち、ここでは、低温空間が、冷却管部53の冷却用流体の流れ方向の上流側の部分(温度の低い冷却用流体が流れる部分)に対応し、かつ、本体部51の内部の下部空間S2(温度の低い冷媒が存在しやすい空間)に対応している(図2、図5及び図9参照)。
ここでは、上記のように、冷却用通路部52(冷却管部53)を、下部空間S2に存在する冷媒を冷却した後に上部空間S1に存在する冷媒を冷却するように、本体部51に設けている。すなわち、ここでは、低温空間が、冷却管部53の冷却用流体の流れ方向の上流側の部分(温度の低い冷却用流体が流れる部分)に対応し、かつ、本体部51の内部の下部空間S2(温度の低い冷媒が存在しやすい空間)に対応している(図2、図5及び図9参照)。
このため、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器から下部空間に位置する低温空間S2に流入する冷媒を、冷却管部53を流れる温度の低い冷却用流体によって速やかに冷却して、冷却された冷媒を温度の低い状態で維持して、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器に送ることができる。
これにより、ここでは、本体部51内に存在する冷媒のうち下部空間に位置する低温空間S2に存在する冷媒だけを実質的に冷却することになるため、混在動作中における省エネルギー化や空調性能の向上をさらに図ることができる。
<D>
ここでは、上記のように、冷却用通路部52(冷却管部53)を、本体部51の内部を通るように設けている(図2、図5及び図9参照)。
ここでは、上記のように、冷却用通路部52(冷却管部53)を、本体部51の内部を通るように設けている(図2、図5及び図9参照)。
このため、ここでは、低温空間S2に存在する冷媒との熱交換に適した位置に冷却管部53を設けることができ、これにより、低温空間S2に存在する冷媒と冷却用流体との熱交換を効率よく行うことができる。
<E>
ここでは、上記のように、複数の利用側液冷媒管33a、33b、33c、33dの端部34a、34b、34c、34dを、冷却用通路部52(冷却管部53)のうち、低温空間S2に位置する部分に向けて開口させている(図3参照)。
ここでは、上記のように、複数の利用側液冷媒管33a、33b、33c、33dの端部34a、34b、34c、34dを、冷却用通路部52(冷却管部53)のうち、低温空間S2に位置する部分に向けて開口させている(図3参照)。
このため、ここでは、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器から利用側液冷媒管を通じて低温空間S2に流入する冷媒を、冷却管部53に当てて速やかに冷却することができ(図10参照)、また、冷却管部53によって冷却された冷媒を、利用側液冷媒管を通じて冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器に速やかに送ることができる(図6及び図11参照)。
これにより、ここでは、低温空間S2に存在する冷媒と冷却用流体との熱交換をさらに効率よく行うことができる。
<F>
ここでは、上記のように、熱源側熱交換器24と本体部51とを接続する熱源側液冷媒管26の端部27を、本体部51の内部のうち、高温空間S1に開口させている(図2参照)。
ここでは、上記のように、熱源側熱交換器24と本体部51とを接続する熱源側液冷媒管26の端部27を、本体部51の内部のうち、高温空間S1に開口させている(図2参照)。
ここで、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器の熱負荷(蒸発負荷)よりも冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器の熱負荷(放熱負荷)が大きい混在動作(例えば、図8〜図11を用いて説明した混在動作)においては、熱源側熱交換器24が冷媒の蒸発器として機能させることによって空気調和装置1全体の熱負荷をバランスさせる必要がある。このため、このような混在動作中においては、過冷却熱交換器5の本体部51から熱源側液冷媒管26を通じて熱源側熱交換器24に冷媒が送られることになる(図8及び図9参照)。このとき、熱源側液冷媒管26が本体部51の低温空間S2に開口していると、温度の低い冷媒が熱源側熱交換器24に抜き出されてしまい、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器に温度の低い冷媒を送りにくくなってしまう。
そこで、ここでは、上記のように、熱源側液冷媒管26の端部を高温空間S1に開口させるようにしている。このため、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器の熱負荷(蒸発負荷)よりも冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器の熱負荷(放熱負荷)が大きい混在動作において、温度の低い冷媒が熱源側熱交換器24に抜き出されにくくなり、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器に温度の低い冷媒を送ることができる。
これにより、ここでは、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器の熱負荷(蒸発負荷)よりも冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器の熱負荷(放熱負荷)が大きい混在動作であっても、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器に温度の低い冷媒を確実に送ることができる。
<G>
ここでは、上記のように、冷却用通路部52(入口管部54)の端部を本体部51の低温空間S2に接続して、低温空間S2から抜き出される冷媒が冷却用流体として内部を流通させるようにしている(図2、図5及び図9参照)。
ここでは、上記のように、冷却用通路部52(入口管部54)の端部を本体部51の低温空間S2に接続して、低温空間S2から抜き出される冷媒が冷却用流体として内部を流通させるようにしている(図2、図5及び図9参照)。
このため、ここでは、過冷却熱交換器5周辺では最も温度の低い低温空間S2に存在する冷媒によって低温空間S2に存在する冷媒を冷却することができ、これにより、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器から低温空間S2に流入する冷媒を速やかに冷却して、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器に送ることができる。
<H>
ここでは、上記のように、冷却用通路部52(入口管部54)に、内部を流通する冷却用流体の流量を調節する冷却用流量調節機構56を設け、本体部51又は入口管部54に、低温空間S2に存在する冷媒又は低温空間S2から抜き出される冷媒の温度Tscを検出する冷却用流体温度検知部57を設けて、冷媒の温度Tscに基づいて冷却用流量調節機構56を制御している。
ここでは、上記のように、冷却用通路部52(入口管部54)に、内部を流通する冷却用流体の流量を調節する冷却用流量調節機構56を設け、本体部51又は入口管部54に、低温空間S2に存在する冷媒又は低温空間S2から抜き出される冷媒の温度Tscを検出する冷却用流体温度検知部57を設けて、冷媒の温度Tscに基づいて冷却用流量調節機構56を制御している。
このため、ここでは、低温空間S2に存在する冷媒の温度を管理しつつ、冷却用通路部52に抜き出される冷却用流体としての冷媒の流量を適切に調節することができる。
これにより、ここでは、冷却用通路部52の冷却能力を確保するとともに、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器に送られる冷媒を低い温度に維持することができる。
(4)変形例
上記の実施形態にかかる過冷却熱交換器5では、図3等に示すように、本体部51の内部に、冷却用通路部52の冷却管部53や利用側液冷媒管33a、33b、33c、33dの端部34a、34b、34c、34dが挿入された構造が採用されている。そして、このような構造では、本体部51の内部空間のうち、冷却管部53から離れた部分が熱交換にあまり寄与できず、デッドスペースになっている。
上記の実施形態にかかる過冷却熱交換器5では、図3等に示すように、本体部51の内部に、冷却用通路部52の冷却管部53や利用側液冷媒管33a、33b、33c、33dの端部34a、34b、34c、34dが挿入された構造が採用されている。そして、このような構造では、本体部51の内部空間のうち、冷却管部53から離れた部分が熱交換にあまり寄与できず、デッドスペースになっている。
そこで、ここでは、図12に示すように、本体部51の内部に、冷却用通路部52の冷却管部53から離れた位置に空間容積を減らすための空間低減部材58を設けるようにしている。例えば、冷却管部53と本体部51の横壁部分との間の部分に、樹脂等からなる空間低減部材58を設けることができる。
これにより、ここでは、本体部51の内部のデッドスペースを小さくすることができ、これにより、本体部51内に存在する冷媒と冷却管部53を流れる冷却用流体としての冷媒との熱交換を促進するとともに、過冷却熱交換器5が保有する冷媒量、ひいては、空気調和装置1が保有する冷媒量を減らすことができる。
本発明は、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器と冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器とが混在する混在動作を実行可能であり、複数の利用側熱交換器に共通の過冷却熱交換器を有する空気調和装置、に対して、広く適用可能である。
1 空気調和装置
5 過冷却熱交換器
9 制御部
10 冷媒回路
24 熱源側熱交換器
26 熱源側液冷媒管
32a、32b、32c、32d 利用側熱交換器
33a、33b、33c、33d 利用側液冷媒管
51 本体部
52 冷却用通路部
56 冷却用流量調節機構
57 冷却用流体温度検知部
58 空間低減部材
S1 高温空間、上部空間
S2 低温空間、下部空間
5 過冷却熱交換器
9 制御部
10 冷媒回路
24 熱源側熱交換器
26 熱源側液冷媒管
32a、32b、32c、32d 利用側熱交換器
33a、33b、33c、33d 利用側液冷媒管
51 本体部
52 冷却用通路部
56 冷却用流量調節機構
57 冷却用流体温度検知部
58 空間低減部材
S1 高温空間、上部空間
S2 低温空間、下部空間
Claims (9)
- 熱源側熱交換器(24)と、過冷却熱交換器(5)と、複数の利用側熱交換器(32a、32b、32c、32d)と、が接続されることによって構成される冷媒回路(10)と、前記冷媒回路に冷媒の蒸発器として機能する前記利用側熱交換器と冷媒の放熱器として機能する前記利用側熱交換器とが混在する混在動作を実行させる制御部(9)と、を備えた空気調和装置において、
前記過冷却熱交換器は、前記熱源側熱交換器及び前記複数の利用側熱交換器が接続されて内部を冷媒が流れる本体部(51)と、内部を流通する冷却用流体によって前記本体部を流れる冷媒を冷却する冷却用通路部(52)と、を有しており、前記混在動作中に、前記複数の利用側熱交換器のうち冷媒の放熱器として機能するもののすべてから前記本体部に流入した冷媒が、前記冷却用通路部を流れる冷却用流体によって冷却されて、前記複数の利用側熱交換器のうち冷媒の蒸発器として機能するものに送られるように構成されており、
前記本体部の内部は、冷媒が存在する高温空間(S1)と、前記高温空間に比べて温度の低い冷媒が多く存在する低温空間(S2)と、を有しており、
前記複数の利用側熱交換器と前記本体部とを接続する複数の利用側液冷媒管(33a、33b、33c、33d)は、それぞれの端部が、前記本体部の内部のうち、前記低温空間に開口している、
空気調和装置(1)。 - 前記冷却用通路部は、前記低温空間に存在する冷媒を冷却した後に前記高温空間に存在する冷媒を冷却するように、前記本体部に設けられている、
請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記本体部の内部は、上下方向の上部に位置する上部空間(S1)と、上下方向の下部に位置する下部空間(S2)と、を有しており、
前記冷却用通路部は、前記下部空間に存在する冷媒を冷却した後に前記上部空間に存在する冷媒を冷却するように、前記本体部に設けられており、
前記下部空間は、前記低温空間である、
請求項1又は2に記載の空気調和装置。 - 前記冷却用通路部は、前記本体部の内部を通るように設けられている、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の空気調和装置。 - 前記複数の利用側液冷媒管の端部は、前記冷却用通路部のうち、前記低温空間に位置する部分に向けて開口している、
請求項4に記載の空気調和装置。 - 前記本体部の内部には、前記冷却用通路部から離れた位置に空間容積を減らすための空間低減部材(58)が設けられている、
請求項4又は5に記載の空気調和装置。 - 前記熱源側熱交換器と前記本体部とを接続する熱源側液冷媒管(26)は、その端部が、前記本体部の内部のうち、前記高温空間に開口している、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の空気調和装置。 - 前記冷却用通路部は、その端部が前記本体部の前記低温空間に接続されており、前記低温空間から抜き出される冷媒が前記冷却用流体として内部を流通する、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の空気調和装置。 - 前記冷却用通路部には、内部を流通する前記冷却用流体の流量を調節する冷却用流量調節機構(56)が設けられており、
前記本体部又は前記冷却用通路部には、前記低温空間に存在する冷媒又は前記低温空間から抜き出される冷媒の温度を検出する冷却用流体温度検知部(57)が設けられており、
前記制御部は、前記冷却用流体温度検知部によって検出される冷媒の温度に基づいて前記冷却用流量調節機構を制御する、
請求項8に記載の空気調和装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016065938A JP2017180921A (ja) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | 空気調和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016065938A JP2017180921A (ja) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | 空気調和装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2017180921A true JP2017180921A (ja) | 2017-10-05 |
Family
ID=60004251
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016065938A Pending JP2017180921A (ja) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | 空気調和装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2017180921A (ja) |
-
2016
- 2016-03-29 JP JP2016065938A patent/JP2017180921A/ja active Pending
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