JP2021156520A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】冷媒の偏流を抑制することができる冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】冷凍サイクル装置100は、圧縮機11、熱源側熱交換器13、膨張機構15及び利用側熱交換器22が順に接続された冷媒回路102を備える。熱源側熱交換器13及び利用側熱交換器22は、それぞれ、熱交換器本体13a,22aを有する。熱源側熱交換器13及び利用側熱交換器22の少なくとも1つは、熱交換器本体13aを通過する複数の冷媒流路13bを有する。複数の冷媒流路13bの少なくとも1つは、流量調整部13cを有する。流量調整部13cは、第1方向に冷媒が流れるときの流動抵抗と、第2方向に冷媒が流れるときの流動抵抗とが異なる可変抵抗構造を有する。【選択図】図2
Description
熱交換器を備える冷凍サイクル装置。
特許文献1(特開2011−247582号公報)には、複数の冷媒流路を有する熱交換器を備える冷凍サイクル装置が開示されている。このような冷凍サイクル装置では、複数の冷媒流路に冷媒が均等に分配されるように、熱交換器の入口側に設けられる分流器及びキャピラリの寸法等が設計されている。
このような冷凍サイクル装置では、熱交換器が吸熱器(蒸発器)として機能する場合、低乾き度の冷媒が流れるため圧力損失は比較的大きく、熱交換器が放熱器(凝縮器)として機能する場合、液冷媒が流れるため圧力損失は小さい。そのため、分流器及びキャピラリの設計のみでは冷媒の偏流を抑制しにくい。
第1観点の冷凍サイクル装置は、圧縮機、熱源側熱交換器、膨張機構及び利用側熱交換器が順に接続された冷媒回路を備える。熱源側熱交換器及び利用側熱交換器は、熱交換器本体を有する。熱源側熱交換器の熱交換器本体、及び、利用側熱交換器の熱交換器本体は、冷媒回路を流れる冷媒の向きが第1方向のときに、それぞれ、放熱器及び吸熱器として機能する。熱源側熱交換器の熱交換器本体、及び、利用側熱交換器の熱交換器本体は、冷媒回路を流れる冷媒の向きが第1方向とは反対の第2方向のときに、それぞれ、吸熱器及び放熱器として機能する。熱源側熱交換器及び利用側熱交換器の少なくとも1つは、熱交換器本体を通過する複数の冷媒流路を有する。複数の冷媒流路の少なくとも1つは、流量調整部を有する。流量調整部は、第1方向に冷媒が流れるときの流動抵抗と、第2方向に冷媒が流れるときの流動抵抗とが異なる可変抵抗構造を有する。
第1観点の冷凍サイクル装置は、冷媒の偏流を抑制することができる。
第2観点の冷凍サイクル装置は、第1観点の冷凍サイクル装置であって、流量調整部は、冷媒回路において、膨張機構と熱交換器本体との間に設けられる。
第2観点の冷凍サイクル装置は、冷媒の偏流を抑制することができる。
第3観点の冷凍サイクル装置は、第2観点の冷凍サイクル装置であって、熱源側熱交換器及び利用側熱交換器の少なくとも1つは、少なくとも1つの分岐部をさらに有する。分岐部は、冷媒回路において熱交換器本体に向かう冷媒の流れを、複数の冷媒流路のそれぞれに分岐させる。流量調整部は、冷媒回路において、分岐部と熱交換器本体との間に設けられる。
第3観点の冷凍サイクル装置は、冷媒の偏流を抑制することができる。
第4観点の冷凍サイクル装置は、第1乃至第3観点のいずれか1つの冷凍サイクル装置であって、流量調整部は、第1方向に冷媒が流れるときの流路断面積と、第2方向に冷媒が流れるときの流路断面積とが異なる可変抵抗構造を有する。
第4観点の冷凍サイクル装置は、冷媒の偏流を抑制することができる。
第5観点の冷凍サイクル装置は、第1乃至第4観点のいずれか1つの冷凍サイクル装置であって、流量調整部は、熱交換器本体が放熱器として機能するときの流路断面積が、熱交換器本体が吸熱器として機能するときの流路断面積よりも小さい可変抵抗構造を有する。
第5観点の冷凍サイクル装置は、冷媒の偏流を抑制することができる。
第6観点の冷凍サイクル装置は、第4観点又は第5観点の冷凍サイクル装置であって、流量調整部は、弁体と、弁体を保持する弁座とを有する。弁体は、第1方向に冷媒が流れるときの位置と、第2方向に冷媒が流れるときの位置とが異なる。流量調整部は、弁体の位置に応じて流路断面積が変化する可変抵抗構造を有する。
第6観点の冷凍サイクル装置は、冷媒の偏流を抑制することができる。
第7観点の冷凍サイクル装置は、第6観点の冷凍サイクル装置であって、弁体及び弁座の少なくとも1つは、弁体の位置に応じて断面積が変化する溝又は孔を有する。
第7観点の冷凍サイクル装置は、冷媒の偏流を抑制することができる。
第8観点の冷凍サイクル装置は、第1乃至第7観点のいずれか1つの冷凍サイクル装置であって、複数の冷媒流路の少なくとも1つは、さらに、流量調整部に向かって流れる冷媒が通過するキャピラリを有する。
第8観点の冷凍サイクル装置は、冷媒の偏流をより抑制することができる。
第9観点の冷凍サイクル装置は、第1乃至第8観点のいずれか1つの冷凍サイクル装置であって、流量調整部の数は、複数の冷媒流路の数より1小さい数以上である。
第9観点の冷凍サイクル装置は、冷媒の偏流をより抑制することができる。
第10観点の冷凍サイクル装置は、第1乃至第9観点のいずれか1つの冷凍サイクル装置であって、熱源側熱交換器は、複数の冷媒流路を有し、利用側熱交換器は、複数の冷媒流路を有さない。
第10観点の冷凍サイクル装置は、冷媒の偏流をより抑制することができる。
(1)全体構成
図1に示されるように、冷凍サイクル装置100は、主として、熱源側ユニット10と、利用側ユニット20と、連絡配管30とを備える。冷凍サイクル装置100は、ヒートポンプ装置として用いられる。本実施形態では、冷凍サイクル装置100は、冷房運転及び暖房運転を行う空気調和装置として用いられる。
図1に示されるように、冷凍サイクル装置100は、主として、熱源側ユニット10と、利用側ユニット20と、連絡配管30とを備える。冷凍サイクル装置100は、ヒートポンプ装置として用いられる。本実施形態では、冷凍サイクル装置100は、冷房運転及び暖房運転を行う空気調和装置として用いられる。
冷凍サイクル装置100は、冷媒が循環する冷媒回路102を備える。冷媒回路102では、圧縮機11、熱源側熱交換器13、膨張機構15、及び、利用側熱交換器22が順に接続されている。
(2)詳細構成
(2−1)熱源側ユニット10
熱源側ユニット10は、熱源として機能するヒートポンプユニットである。熱源側ユニット10は、主として、圧縮機11と、四路切換弁12と、熱源側熱交換器13と、プロペラファン14と、膨張機構15と、アキュームレータ16と、熱源側制御部19とを有する。
(2−1)熱源側ユニット10
熱源側ユニット10は、熱源として機能するヒートポンプユニットである。熱源側ユニット10は、主として、圧縮機11と、四路切換弁12と、熱源側熱交換器13と、プロペラファン14と、膨張機構15と、アキュームレータ16と、熱源側制御部19とを有する。
(2−1−1)圧縮機11
圧縮機11は、低圧ガス冷媒を吸入して圧縮し、高圧ガス冷媒を吐出する。圧縮機11は、圧縮機モータ11aを有する。圧縮機モータ11aは、冷媒の圧縮に必要な動力を圧縮機11に供給する。
圧縮機11は、低圧ガス冷媒を吸入して圧縮し、高圧ガス冷媒を吐出する。圧縮機11は、圧縮機モータ11aを有する。圧縮機モータ11aは、冷媒の圧縮に必要な動力を圧縮機11に供給する。
(2−1−2)四路切換弁12
四路切換弁12は、熱源側ユニット10の内部配管の接続状態を切り替える。冷凍サイクル装置100が冷房運転を行う場合、四路切換弁12は、図1の実線で示される接続状態を実現する。冷凍サイクル装置100が暖房運転を行う場合、四路切換弁12は、図1の破線で示される接続状態を実現する。
四路切換弁12は、熱源側ユニット10の内部配管の接続状態を切り替える。冷凍サイクル装置100が冷房運転を行う場合、四路切換弁12は、図1の実線で示される接続状態を実現する。冷凍サイクル装置100が暖房運転を行う場合、四路切換弁12は、図1の破線で示される接続状態を実現する。
(2−1−3)熱源側熱交換器13
熱源側熱交換器13は、冷媒回路102を循環する冷媒と空気との間で熱交換を行う熱交換器本体13aを有する。
熱源側熱交換器13は、冷媒回路102を循環する冷媒と空気との間で熱交換を行う熱交換器本体13aを有する。
冷凍サイクル装置100が冷房運転を行う場合、熱源側熱交換器13の熱交換器本体13aは、放熱器(凝縮器)として機能する。冷凍サイクル装置100が暖房運転を行う場合、熱源側熱交換器13の熱交換器本体13aは、吸熱器(蒸発器)として機能する。熱源側熱交換器13の詳細については後述する。
(2−1−4)プロペラファン14
プロペラファン14は、熱源側熱交換器13による熱交換を促進する空気流を形成する。熱源側熱交換器13は、プロペラファン14により形成される空気流の空気と、冷媒との間で熱交換を行う。プロペラファン14は、プロペラファンモータ14aに接続される。プロペラファンモータ14aは、プロペラファン14を動かすために必要な動力をプロペラファン14に供給する。
プロペラファン14は、熱源側熱交換器13による熱交換を促進する空気流を形成する。熱源側熱交換器13は、プロペラファン14により形成される空気流の空気と、冷媒との間で熱交換を行う。プロペラファン14は、プロペラファンモータ14aに接続される。プロペラファンモータ14aは、プロペラファン14を動かすために必要な動力をプロペラファン14に供給する。
(2−1−5)膨張機構15
膨張機構15は、開度調整が可能な電子膨張弁である。膨張機構15は、熱源側ユニット10の内部配管を流れる冷媒を減圧させる。膨張機構15は、熱源側ユニット10の内部配管を流れる冷媒の流量を制御する。
膨張機構15は、開度調整が可能な電子膨張弁である。膨張機構15は、熱源側ユニット10の内部配管を流れる冷媒を減圧させる。膨張機構15は、熱源側ユニット10の内部配管を流れる冷媒の流量を制御する。
(2−1−6)アキュームレータ16
アキュームレータ16は、圧縮機11の吸入側の配管に設置される。アキュームレータ16は、冷媒回路102を流れる気液混合冷媒を、ガス冷媒と液冷媒とに分離して、液冷媒を貯留する。アキュームレータ16で分離されたガス冷媒は、圧縮機11の吸入ポートに送られる。
アキュームレータ16は、圧縮機11の吸入側の配管に設置される。アキュームレータ16は、冷媒回路102を流れる気液混合冷媒を、ガス冷媒と液冷媒とに分離して、液冷媒を貯留する。アキュームレータ16で分離されたガス冷媒は、圧縮機11の吸入ポートに送られる。
(2−1−7)熱源側制御部19
熱源側制御部19は、CPU及びメモリ等を有するマイクロコンピュータである。熱源側制御部19は、圧縮機モータ11a、四路切換弁12、プロペラファンモータ14a及び膨張機構15等を制御する。
熱源側制御部19は、CPU及びメモリ等を有するマイクロコンピュータである。熱源側制御部19は、圧縮機モータ11a、四路切換弁12、プロペラファンモータ14a及び膨張機構15等を制御する。
(2−2)利用側ユニット20
利用側ユニット20は、冷凍サイクル装置100の利用者に冷熱又は温熱を提供する。利用側ユニット20は、主として、利用側熱交換器22と、利用側ファン23と、液閉鎖弁24と、ガス閉鎖弁25と、利用側制御部29とを有する。
利用側ユニット20は、冷凍サイクル装置100の利用者に冷熱又は温熱を提供する。利用側ユニット20は、主として、利用側熱交換器22と、利用側ファン23と、液閉鎖弁24と、ガス閉鎖弁25と、利用側制御部29とを有する。
(2−2−1)利用側熱交換器22
利用側熱交換器22は、冷媒回路102を循環する冷媒と空気との間で熱交換を行う熱交換器本体22aを有する。
利用側熱交換器22は、冷媒回路102を循環する冷媒と空気との間で熱交換を行う熱交換器本体22aを有する。
冷凍サイクル装置100が冷房運転を行う場合、利用側熱交換器22の熱交換器本体22aは、吸熱器(蒸発器)として機能する。冷凍サイクル装置100が暖房運転を行う場合、利用側熱交換器22の熱交換器本体22aは、放熱器(凝縮器)として機能する。
(2−2−2)利用側ファン23
利用側ファン23は、利用側熱交換器22による熱交換を促進する空気流を形成する。利用側熱交換器22は、利用側ファン23により形成される空気流の空気と、冷媒との間で熱交換を行う。利用側ファン23は、利用側ファンモータ23aに接続される。利用側ファンモータ23aは、利用側ファン23を動かすために必要な動力を利用側ファン23に供給する。
利用側ファン23は、利用側熱交換器22による熱交換を促進する空気流を形成する。利用側熱交換器22は、利用側ファン23により形成される空気流の空気と、冷媒との間で熱交換を行う。利用側ファン23は、利用側ファンモータ23aに接続される。利用側ファンモータ23aは、利用側ファン23を動かすために必要な動力を利用側ファン23に供給する。
(2−2−3)液閉鎖弁24
液閉鎖弁24は、冷媒流路を遮断することが可能な弁である。液閉鎖弁24は、利用側熱交換器22と膨張機構15との間に設置される。液閉鎖弁24は、例えば、冷凍サイクル装置100の設置時等において、作業者によって開閉される。
液閉鎖弁24は、冷媒流路を遮断することが可能な弁である。液閉鎖弁24は、利用側熱交換器22と膨張機構15との間に設置される。液閉鎖弁24は、例えば、冷凍サイクル装置100の設置時等において、作業者によって開閉される。
(2−2−4)ガス閉鎖弁25
ガス閉鎖弁25は、冷媒流路を遮断することが可能な弁である。ガス閉鎖弁25は、利用側熱交換器22と四路切換弁12との間に設置される。ガス閉鎖弁25は、例えば、冷凍サイクル装置100の設置時等において、作業者によって開閉される。
ガス閉鎖弁25は、冷媒流路を遮断することが可能な弁である。ガス閉鎖弁25は、利用側熱交換器22と四路切換弁12との間に設置される。ガス閉鎖弁25は、例えば、冷凍サイクル装置100の設置時等において、作業者によって開閉される。
(2−2−5)利用側制御部29
利用側制御部29は、CPU及びメモリ等を有するマイクロコンピュータである。利用側制御部29は、利用側ファンモータ23a等を制御する。
利用側制御部29は、CPU及びメモリ等を有するマイクロコンピュータである。利用側制御部29は、利用側ファンモータ23a等を制御する。
利用側制御部29は、通信線CLを介して、熱源側制御部19との間でデータ及びコマンドを送受信する。
(2−3)連絡配管30
連絡配管30は、熱源側ユニット10と利用側ユニット20との間を移動する冷媒を案内する。連絡配管30は、液連絡配管31と、ガス連絡配管32とを有する。
連絡配管30は、熱源側ユニット10と利用側ユニット20との間を移動する冷媒を案内する。連絡配管30は、液連絡配管31と、ガス連絡配管32とを有する。
(2−3−1)液連絡配管31
液連絡配管31は、主として、液冷媒又は気液二相冷媒を案内する。液連絡配管31は、液閉鎖弁24と熱源側ユニット10とを接続する。
液連絡配管31は、主として、液冷媒又は気液二相冷媒を案内する。液連絡配管31は、液閉鎖弁24と熱源側ユニット10とを接続する。
(2−3−2)ガス連絡配管32
ガス連絡配管32は、主として、ガス冷媒を案内する。ガス連絡配管32は、ガス閉鎖弁25と熱源側ユニット10とを接続する。
ガス連絡配管32は、主として、ガス冷媒を案内する。ガス連絡配管32は、ガス閉鎖弁25と熱源側ユニット10とを接続する。
(3)全体動作
冷凍サイクル装置100に用いられる冷媒は、熱源側熱交換器13及び利用側熱交換器22において、凝縮又は蒸発等の相転移を伴う変化を生じる。しかし、冷媒は、熱源側熱交換器13及び利用側熱交換器22において、必ずしも相転移を伴う変化を生じなくてもよい。
冷凍サイクル装置100に用いられる冷媒は、熱源側熱交換器13及び利用側熱交換器22において、凝縮又は蒸発等の相転移を伴う変化を生じる。しかし、冷媒は、熱源側熱交換器13及び利用側熱交換器22において、必ずしも相転移を伴う変化を生じなくてもよい。
(3−1)冷房運転
冷凍サイクル装置100が冷房運転を行う場合、冷媒は、図1の矢印Cの方向である第1方向に循環する。この場合、熱源側熱交換器13の熱交換器本体13a、及び、利用側熱交換器22の熱交換器本体22aは、それぞれ、放熱器及び吸熱器として機能する。
冷凍サイクル装置100が冷房運転を行う場合、冷媒は、図1の矢印Cの方向である第1方向に循環する。この場合、熱源側熱交換器13の熱交換器本体13a、及び、利用側熱交換器22の熱交換器本体22aは、それぞれ、放熱器及び吸熱器として機能する。
圧縮機11から吐出された高圧ガス冷媒は、四路切換弁12を経由して、熱源側熱交換器13に到達する。熱源側熱交換器13において、高圧ガス冷媒は、空気と熱交換されて凝縮し、高圧液冷媒に変化する。その後、高圧液冷媒は、膨張機構15に到達する。膨張機構15において、高圧液冷媒は減圧されて、低圧気液二相冷媒に変化する。その後、低圧気液二相冷媒は、液連絡配管31及び液閉鎖弁24を経由して、利用側熱交換器22に到達する。利用側熱交換器22において、低圧気液二相冷媒は、空気と熱交換されて蒸発し、低圧ガス冷媒に変化する。この過程で、利用者がいる空間の空気の温度が低下する。その後、低圧ガス冷媒は、ガス閉鎖弁25、ガス連絡配管32、四路切換弁12及びアキュームレータ16を経由して、圧縮機11に到達する。その後、圧縮機11は、低圧ガス冷媒を吸入する。
(3−2)暖房運転
冷凍サイクル装置100が暖房運転を行う場合、冷媒は、図1の矢印Wの方向である第2方向に循環する。この場合、熱源側熱交換器13の熱交換器本体13a、及び、利用側熱交換器22の熱交換器本体22aは、それぞれ、吸熱器及び放熱器として機能する。
冷凍サイクル装置100が暖房運転を行う場合、冷媒は、図1の矢印Wの方向である第2方向に循環する。この場合、熱源側熱交換器13の熱交換器本体13a、及び、利用側熱交換器22の熱交換器本体22aは、それぞれ、吸熱器及び放熱器として機能する。
圧縮機11から吐出された高圧ガス冷媒は、四路切換弁12、ガス連絡配管32及びガス閉鎖弁25を経由して、利用側熱交換器22に到達する。利用側熱交換器22において、高圧ガス冷媒は、空気と熱交換されて凝縮し、高圧液冷媒に変化する。この過程で、利用者がいる空間の空気の温度が上昇する。その後、高圧液冷媒は、液閉鎖弁24及び液連絡配管31を経由して、膨張機構15に到達する。膨張機構15において、高圧液冷媒は減圧されて、低圧気液二相冷媒に変化する。その後、低圧気液二相冷媒は、熱源側熱交換器13に到達する。熱源側熱交換器13において、低圧気液二相冷媒は、空気と熱交換されて蒸発し、低圧ガス冷媒に変化する。その後、低圧ガス冷媒は、四路切換弁12及びアキュームレータ16を経由して、圧縮機11に到達する。その後、圧縮機11は、低圧ガス冷媒を吸入する。
(4)熱源側熱交換器13の詳細構成
図2に示されるように、熱源側熱交換器13は、複数の熱交換器本体13aと、複数の冷媒流路13bと、1つの分岐部13dとを有する。冷媒流路13bは、熱交換器本体13aを通過する。それぞれの熱交換器本体13aには、1つの冷媒流路13bが通過している。冷媒流路13bは、熱交換器本体13aにおいて熱交換される冷媒が内部を流れる配管である。
図2に示されるように、熱源側熱交換器13は、複数の熱交換器本体13aと、複数の冷媒流路13bと、1つの分岐部13dとを有する。冷媒流路13bは、熱交換器本体13aを通過する。それぞれの熱交換器本体13aには、1つの冷媒流路13bが通過している。冷媒流路13bは、熱交換器本体13aにおいて熱交換される冷媒が内部を流れる配管である。
分岐部13dは、冷媒回路102において熱交換器本体13aに向かう冷媒の流れを、複数の冷媒流路13bのそれぞれに分岐させる。冷凍サイクル装置100が暖房運転を行う場合、図2の矢印Wの方向である第2方向に冷媒が流れる。分岐部13dは、熱交換器本体13aに向かう冷媒(第2方向に流れる冷媒)を、複数の冷媒流路13bのそれぞれに分配する。そのため、分岐部13dは、膨張機構15と熱交換器本体13aとの間に設けられる。図2に示されるように、暖房運転において各冷媒流路13bに分配されて各熱交換器本体13aで熱交換された冷媒は、ヘッダ13pで合流して冷媒回路102に送られる。
複数の冷媒流路13bの少なくとも1つは、流量調整部13cを有する。図2に示されるように、本実施形態では、複数の冷媒流路13bのそれぞれは、1つの流量調整部13cを有する。言い換えると、流量調整部13cの数は、複数の冷媒流路13bの数と同じである。流量調整部13cは、例えば、冷媒流路13bである配管に取り付けられる。流量調整部13cは、膨張機構15と熱交換器本体13aとの間に設けられる。具体的には、流量調整部13cは、分岐部13dと熱交換器本体13aとの間に設けられる。
流量調整部13cは、第1方向に冷媒が流れるときの流動抵抗と、第1方向とは反対の第2方向に冷媒が流れるときの流動抵抗とが異なる可変抵抗構造を有する。具体的には、流量調整部13cは、第1方向に冷媒が流れるときの流路断面積と、第2方向に冷媒が流れるときの流路断面積とが異なる可変抵抗構造を有する。
本実施形態では、流量調整部13cは、熱交換器本体13aが放熱器として機能するとき(冷房運転時)の流路断面積が、熱交換器本体13aが吸熱器として機能するとき(暖房運転時)の流路断面積よりも小さい可変抵抗構造を有する。言い換えると、流量調整部13cでは、冷房運転時において第1方向に流れる冷媒の流動抵抗は、暖房運転時において第2方向に流れる冷媒の流動抵抗よりも大きい。
図3〜図6に示されるように、流量調整部13cは、主として、弁体13eと、弁座13fと、支持配管13gとを有する。弁体13e及び弁座13fは、支持配管13gの内部に配置されている。弁座13fの位置は、支持配管13gの内部で固定されている。例えば、弁座13fは、支持配管13gの内面に形成される第1突起13hに引っ掛けられて固定されている。支持配管13gは、冷媒流路13bである配管の一部であってもよく、冷媒流路13bである配管の途中に取り付けられてもよい。
弁体13eは、支持配管13gの内部において、支持配管13gの長手方向に沿って所定の範囲を移動可能なように構成されている。具体的には、弁体13eは、支持配管13gの内部の冷媒の流れによって、支持配管13gの内部を移動可能なように構成されている。弁体13eの移動可能な範囲は、支持配管13gの内部に固定される弁座13f、及び、支持配管13gの内面に形成される第2突起13iによって制限される。
支持配管13gの内部では、第1方向に冷媒が流れるとき(冷房運転時)の弁体13eの位置と、第2方向に冷媒が流れるとき(暖房運転時)の弁体13eの位置とは、互いに異なっている。流量調整部13cは、弁体13eの位置に応じて、言い換えると、冷媒が流れる向き(第1方向又は第2方向)に応じて、流路断面積が変化する可変抵抗構造を有する。図3〜図6に示されるように、弁体13e及び弁座13fの少なくとも1つは、弁体13eの位置に応じて断面積が変化する突起、溝及び孔の少なくとも1つを有する。
図3〜図6のそれぞれには、支持配管13gの長手方向に沿って切断した断面図が中央に示され、線分A−Aの位置における断面図が左側に示され、線分B−Bの位置における断面図が右側に示されている。図3〜図6では、第1方向に冷媒が流れるとき(冷房運転時)の弁体13eが点線で示され、第2方向に冷媒が流れるとき(暖房運転時)の弁体13eが実線で示されている。図3〜図6に示されるように、第1方向に冷媒が流れるとき、弁体13eは弁座13fによって保持され、第2方向に冷媒が流れるときと比較して流路断面積が小さくなる。
図3〜図6に示される構成では、弁座13fは、貫通孔13jを有し、弁体13eは、突起部13kを有する。貫通孔13j及び突起部13kは、支持配管13gの長手方向に延びるように形成されている。第1方向に冷媒が流れるとき(冷房運転時)において、突起部13kの少なくとも一部は、貫通孔13jの中に位置している。第2方向に冷媒が流れるとき(暖房運転時)において、突起部13kは、貫通孔13jの外に位置している。突起部13kの位置によって、貫通孔13jと突起部13kとの間の隙間の断面積が変化するので、冷媒の流路断面積も変化する。
(5)特徴
冷凍サイクル装置100は、複数の冷媒流路13bを有する熱源側熱交換器13を備え、複数の冷媒流路13bの少なくとも1つは、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒の流動抵抗が異なる流量調整部13cを有する。冷凍サイクル装置100では、暖房運転時において、膨張機構15を通過した低圧気液二相冷媒は、分岐部13dを通過することで、複数の冷媒流路13bに分流される。流量調整部13cは、複数の冷媒流路13bにおいて、暖房運転時における冷媒の流動抵抗を、冷房運転時における冷媒の流動抵抗よりも小さくする。これにより、暖房運転時において、膨張機構15を通過した低圧気液二相冷媒は、分岐部13dによって、複数の冷媒流路13bに均等に分流されやすくする。そのため、流量調整部13cは、暖房運転時における冷媒の偏流を抑制することができる。
冷凍サイクル装置100は、複数の冷媒流路13bを有する熱源側熱交換器13を備え、複数の冷媒流路13bの少なくとも1つは、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒の流動抵抗が異なる流量調整部13cを有する。冷凍サイクル装置100では、暖房運転時において、膨張機構15を通過した低圧気液二相冷媒は、分岐部13dを通過することで、複数の冷媒流路13bに分流される。流量調整部13cは、複数の冷媒流路13bにおいて、暖房運転時における冷媒の流動抵抗を、冷房運転時における冷媒の流動抵抗よりも小さくする。これにより、暖房運転時において、膨張機構15を通過した低圧気液二相冷媒は、分岐部13dによって、複数の冷媒流路13bに均等に分流されやすくする。そのため、流量調整部13cは、暖房運転時における冷媒の偏流を抑制することができる。
熱源側熱交換器13が吸熱器として機能する暖房運転時では、熱源側熱交換器13において低乾き度の冷媒が流れるため圧力損失は比較的大きい。一方、熱源側熱交換器13が放熱器として機能する冷房運転時では、熱源側熱交換器13において液冷媒が流れるため圧力損失は小さい。このように、冷房運転時と暖房運転時とで熱源側熱交換器13における圧力損失が異なるので、分流器13d及び冷媒流路13b(配管)等の設計のみでは冷媒の偏流を効果的に抑制しにくい。
本実施形態の冷凍サイクル装置100では、熱源側熱交換器13と膨張機構15との間に、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒の流動抵抗が異なる流量調整部13cを設けることで、冷房運転時及び暖房運転時における圧力損失の違いの影響が低減される。これにより、暖房運転時において、熱源側熱交換器13の複数の冷媒流路13bを流れる冷媒の偏流が抑制される。従って、冷凍サイクル装置100の性能の低下が抑制される。
また、本実施形態の冷凍サイクル装置100では、暖房運転時と冷媒の流れの向きが同じであるデフロスト運転時における、熱源側熱交換器13の複数の冷媒流路13bを流れる冷媒の偏流が抑制される。
(6)変形例
(6−1)変形例A
利用側熱交換器22は、実施形態の熱源側熱交換器13と同様に、複数の熱交換器本体22aを有してもよい。この場合、利用側熱交換器22は、実施形態の熱源側熱交換器13と同様に、熱交換器本体22aを通過する複数の冷媒流路と、複数の冷媒流路に冷媒を分流させる1つの分岐部とをさらに有してもよい。言い換えると、利用側熱交換器22は、図2に示される熱源側熱交換器13と同様の構成を有してもよい。
(6−1)変形例A
利用側熱交換器22は、実施形態の熱源側熱交換器13と同様に、複数の熱交換器本体22aを有してもよい。この場合、利用側熱交換器22は、実施形態の熱源側熱交換器13と同様に、熱交換器本体22aを通過する複数の冷媒流路と、複数の冷媒流路に冷媒を分流させる1つの分岐部とをさらに有してもよい。言い換えると、利用側熱交換器22は、図2に示される熱源側熱交換器13と同様の構成を有してもよい。
本変形例では、利用側熱交換器22のみが複数の熱交換器本体22aを有してもよく、熱源側熱交換器13及び利用側熱交換器22の両方が複数の熱交換器本体13a,22aを有してもよい。この場合、複数の熱交換器本体13a,22aを有する熱交換器は、図2に示される熱源側熱交換器13と同様の構成を有してもよい。
本変形例は、他の変形例にも適用可能である。
(6−2)変形例B
図7に示されるように、熱源側熱交換器13の複数の冷媒流路13bの少なくとも1つは、さらに、流量調整部13cに向かって流れる冷媒が通過するキャピラリ13mを有してもよい。キャピラリ13mは、熱源側ユニット10の内部配管を流れる冷媒の流量を調整する機能を有する細管である。キャピラリ13mは、分岐部13dと各流量調整部13cとの間に設けられる。キャピラリ13mの長さ及び径等の寸法は、流量調整部13cの種類、冷媒流路13bの長さ及び径等の寸法、圧力損失等に基づいて設計されてもよい。また、キャピラリ13mの代わりに、任意の絞り部材が用いられてもよい。
図7に示されるように、熱源側熱交換器13の複数の冷媒流路13bの少なくとも1つは、さらに、流量調整部13cに向かって流れる冷媒が通過するキャピラリ13mを有してもよい。キャピラリ13mは、熱源側ユニット10の内部配管を流れる冷媒の流量を調整する機能を有する細管である。キャピラリ13mは、分岐部13dと各流量調整部13cとの間に設けられる。キャピラリ13mの長さ及び径等の寸法は、流量調整部13cの種類、冷媒流路13bの長さ及び径等の寸法、圧力損失等に基づいて設計されてもよい。また、キャピラリ13mの代わりに、任意の絞り部材が用いられてもよい。
(6−3)変形例C
熱源側熱交換器13において、流量調整部13cの数は、複数の冷媒流路13bの数より1小さい数であってもよい。この場合、熱源側熱交換器13は、流量調整部13cを有さない冷媒流路13bを1つ有する。流量調整部13cを有さない冷媒流路13bの流動抵抗は、例えば、他の冷媒流路13bの流量調整部13cの設計によって調整可能である。
熱源側熱交換器13において、流量調整部13cの数は、複数の冷媒流路13bの数より1小さい数であってもよい。この場合、熱源側熱交換器13は、流量調整部13cを有さない冷媒流路13bを1つ有する。流量調整部13cを有さない冷媒流路13bの流動抵抗は、例えば、他の冷媒流路13bの流量調整部13cの設計によって調整可能である。
(6−4)変形例D
熱源側熱交換器13は、複数の分岐部13dを有してもよい。この場合、分岐部13dと配管との接続の状態に応じて、各冷媒流路13bを通過する冷媒の流動抵抗及び流量等をある程度調整することができる。
熱源側熱交換器13は、複数の分岐部13dを有してもよい。この場合、分岐部13dと配管との接続の状態に応じて、各冷媒流路13bを通過する冷媒の流動抵抗及び流量等をある程度調整することができる。
(6−5)変形例E
熱源側熱交換器13の各冷媒流路13bにおいて、流量調整部13cの構成(弁体13e及び弁座13fの形状及び寸法等)、及び、配管の長さ及び径等の寸法を調整してもよい。この場合、各冷媒流路13bを通過する冷媒の流動抵抗及び流量等をある程度調整することができる。
熱源側熱交換器13の各冷媒流路13bにおいて、流量調整部13cの構成(弁体13e及び弁座13fの形状及び寸法等)、及び、配管の長さ及び径等の寸法を調整してもよい。この場合、各冷媒流路13bを通過する冷媒の流動抵抗及び流量等をある程度調整することができる。
―むすび―
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
11 圧縮機
13 熱源側熱交換器
13a 熱交換器本体(熱源側熱交換器の熱交換器本体)
13b 複数の冷媒流路
13c 流量調整部
13d 分岐部
13e 弁体
13f 弁座
13m キャピラリ
15 膨張機構
22 利用側熱交換器
22a 熱交換器本体(利用側熱交換器の熱交換器本体)
100 冷凍サイクル装置
102 冷媒回路
13 熱源側熱交換器
13a 熱交換器本体(熱源側熱交換器の熱交換器本体)
13b 複数の冷媒流路
13c 流量調整部
13d 分岐部
13e 弁体
13f 弁座
13m キャピラリ
15 膨張機構
22 利用側熱交換器
22a 熱交換器本体(利用側熱交換器の熱交換器本体)
100 冷凍サイクル装置
102 冷媒回路
Claims (10)
- 圧縮機(11)、熱源側熱交換器(13)、膨張機構(15)及び利用側熱交換器(22)が順に接続された冷媒回路(102)を備える冷凍サイクル装置であって、
前記熱源側熱交換器及び前記利用側熱交換器は、
前記冷媒回路を流れる冷媒の向きが第1方向のときに、それぞれ、放熱器及び吸熱器として機能し、
前記冷媒回路を流れる冷媒の向きが前記第1方向とは反対の第2方向のときに、それぞれ、吸熱器及び放熱器として機能する、熱交換器本体(13a,22a)を有し、
前記熱源側熱交換器及び前記利用側熱交換器の少なくとも1つは、前記熱交換器本体を通過する複数の冷媒流路(13b)を有し、
前記複数の冷媒流路の少なくとも1つは、流量調整部(13c)を有し、
前記流量調整部は、前記第1方向に冷媒が流れるときの流動抵抗と、前記第2方向に冷媒が流れるときの流動抵抗とが異なる可変抵抗構造を有する、
冷凍サイクル装置(100)。 - 前記流量調整部は、前記冷媒回路において、前記膨張機構と前記熱交換器本体との間に設けられる、
請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記熱源側熱交換器及び前記利用側熱交換器の少なくとも1つは、前記冷媒回路において前記熱交換器本体に向かう冷媒の流れを、前記複数の冷媒流路のそれぞれに分岐させる少なくとも1つの分岐部(13d)をさらに有し、
前記流量調整部は、前記冷媒回路において、前記分岐部と前記熱交換器本体との間に設けられる、
請求項2に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記流量調整部は、前記第1方向に冷媒が流れるときの流路断面積と、前記第2方向に冷媒が流れるときの流路断面積とが異なる前記可変抵抗構造を有する、
請求項1から3のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記流量調整部は、前記熱交換器本体が放熱器として機能するときの流路断面積が、前記熱交換器本体が吸熱器として機能するときの流路断面積よりも小さい前記可変抵抗構造を有する、
請求項1から4のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記流量調整部は、
前記第1方向に冷媒が流れるときの位置と、前記第2方向に冷媒が流れるときの位置とが異なる弁体(13e)と、
前記弁体を保持する弁座(13f)と、
を有し、
前記弁体の位置に応じて流路断面積が変化する前記可変抵抗構造を有する、
請求項4又は5に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記弁体及び前記弁座の少なくとも1つは、前記弁体の位置に応じて断面積が変化する溝又は孔を有する、
請求項6に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記複数の冷媒流路の少なくとも1つは、さらに、前記流量調整部に向かって流れる冷媒が通過するキャピラリ(13g)を有する、
請求項1から7のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記流量調整部の数は、前記複数の冷媒流路の数より1小さい数以上である、
請求項1から8のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記熱源側熱交換器は、前記複数の冷媒流路を有し、
前記利用側熱交換器は、前記複数の冷媒流路を有さない、
請求項1から9のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2020058468A JP2021156520A (ja) | 2020-03-27 | 2020-03-27 | 冷凍サイクル装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2020058468A JP2021156520A (ja) | 2020-03-27 | 2020-03-27 | 冷凍サイクル装置 |
Publications (1)
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JP2021156520A true JP2021156520A (ja) | 2021-10-07 |
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ID=77919105
Family Applications (1)
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JP2020058468A Pending JP2021156520A (ja) | 2020-03-27 | 2020-03-27 | 冷凍サイクル装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2021156520A (ja) |
-
2020
- 2020-03-27 JP JP2020058468A patent/JP2021156520A/ja active Pending
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