JP4771721B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
また、室内機が多室型の空気調和機では、室内機と室外機を接続する配管が一般的に長いため、室外機の出口における過冷却度が大きくとれないので、冷房能力が低下するおそれがあった。
図1は本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の冷媒回路の説明図である。
本実施の形態に係る冷媒回路は、インジェクションポート付きの圧縮機1、四方弁2、室内熱交換機3、第1の膨張弁4、過冷却熱交換器5、第2の膨張弁6及び室外熱交換器7が順次接続された主冷媒回路20(以下、主冷媒管ということがある)と、第2の膨張弁6と過冷却熱交換器5の間から第3の膨張弁8、過冷却熱交換器5を通り、冷媒加熱手段9、第1の開閉弁10を介して圧縮機1のインジェクションポートに至るインジェクション回路を構成する第1のバイパス回路21とによって構成されている。なお、多室型空気調和装置の場合は、図に示すように、1台の室外機31に複数台の室内機30が接続されている。
暖房運転の場合は、圧縮機1より吐出された冷媒ガスは四方弁2を通過し、室内熱交換器3により凝縮されて暖房を行い、第1の膨張弁4で若干減圧され、主冷媒管20を経て過冷却熱交換器5に送られ、過冷却熱交換器5において過冷却度が付与されて第2の膨張弁6で減圧され、室外熱交換器7で蒸発して圧縮機1へ戻る主冷媒回路と、第1の膨張弁4で若干減圧されて第1のバイパス管21に分岐し、第3の膨張弁8で減圧されて過冷却熱交換器5で加熱蒸発し、さらに冷媒加熱手段9で加熱蒸発し、開状態の第1の開閉弁10を経てインジェクションポートから圧縮機1に吸入されるインジェクション回路とによって運転される。
室内熱交換器3を出た液冷媒は、全開状態の第1の膨張弁4で若干減圧され、図2のa点に至る。ここで主冷媒管20は二方向に分岐し、主冷媒回路側は過冷却熱交換器5によりb点の状態まで冷却され、一方、分岐した第1のバイパス管21側は第3の膨張弁8により中間圧であるc点の状態まで減圧される。そして、過冷却熱交換器5によりd点の状態まで加熱蒸発され、さらに、冷媒加熱手段9によりe点の状態まで加熱蒸発されて、インジェクションポートから圧縮機1に送られる。そして、f点の状態(以下、1段目の圧縮という)にある圧縮機1内の冷媒と、上記e点の状態の冷媒が圧縮機1の内部で混合されてg点の状態(以下2段目の圧縮という)となり、圧縮機1からh点の状態で吐出される。
図3は本発明の実施の形態2に係る空気調和装置の冷媒回路の説明図である。なお、実施の形態1の冷媒回路と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態は、実施の形態1の冷媒回路において、冷媒加熱手段9と第1の開閉弁10との間において、第1のバイパス管21から分岐して圧縮機1の吸入側に至る第2のバイパス管22を設け、この第2のバイパス管22に第2の開閉弁11を設けたものである。
図4は本発明の実施の形態3に係る空気調和装置の冷媒回路の説明図である。なお、実施の形態2と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態は、実施の形態2の冷媒回路において、圧縮機1の吐出部から分岐し、第3の開閉弁12を介して室外熱交換器7と第2の膨張弁6との間に合流する第3のバイパス管23を設けたものである。
デフロスト運転の場合は、第3の開閉弁12を開状態とし、第2の膨張弁6及び第1の開閉弁10を閉状態とする。これにより、圧縮機1から吐出された冷媒ガスの一部は第3の開閉弁12を通って室外熱交換器7に流入して霜取りを行い、四方弁2を経て圧縮機1へ戻る。
図5は本発明の実施の形態4に係る空気調和装置の冷媒回路の説明図である。なお、実施の形態3と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態は、4つの逆止弁14a〜14dからなるブリッジ回路13を有し、逆止弁14aと14dの間の接続点を第1の膨張弁4に、逆止弁14bと14cの間の接続点を第2の膨張弁6に接続すると共に、逆止弁14a,14bの間の接続点及び逆止弁14c,14dの間の接続点を過冷却熱交換器5の主冷媒回路に接続したものである。なお、第1のバイパス管21は上記主冷媒回路に接続される。
ところで、過冷却熱交換器5は、主冷媒回路と第1のバイパス管21を通る冷媒の流れが対向流の方が並行流の場合より熱交換率が良くなるが、実施の形態1〜3の構成では、暖房運転の場合は対向流であるが、冷房運転の場合は並行流となっている。
このように、本実施の形態においては、暖房運転、冷房運転のいずれの場合においても、過冷却熱交換器5で対向流が成立するので、効率のよい運転を行うことができる。
次に、本発明の実施の形態5に係る空気調和装置について、図1、図2を参照して説明する。
インジェクションポート付きの圧縮機1の性能と信頼性を両立させるためには、圧縮機1内で混合された2段目のg点の状態の冷媒は、飽和ガスであることが望ましい。圧縮機1内でf点の状態にある冷媒と、冷媒加熱手段9を出たe点の状態にある冷媒とを混合してg点の状態にするためには、e点の冷媒を二相状態に制御しなければならない。
本実施の形態は上記のように構成したので、圧縮機1が効率よく運転されることに加えて、信頼性を向上することができる。
次に、本発明の実施の形態6に係る空気調和装置について、図5を参照して説明する。
暖房運転やデフロスト運転の場合、圧縮機1と冷媒加熱手段9が同時に作動する場合がある。一般に、空気調和装置には供給電源容量の上限が定められており、上限を超える場合は、ブレーカーやヒューズなどの遮断機により電源が遮断されるようになっている。このため、冷媒加熱手段9が電気ヒータなどの場合には、電気ヒータの入力値をいたずらに増やすと、遮断機が作動して入力電力が遮断されることがある。
本実施の形態は、供給電力容量を加味して圧縮機1と冷媒加熱手段9の合計入力電力を設定値以下に制御するようにしたので、遮断機などの作動により空気調和装置が停止することがなく、連続運転を行うことができる。
Claims (6)
- 圧縮機、四方弁、室内熱交換器、第1の膨張弁、過冷却熱交換器、第2の膨張弁及び室外熱交換器を順次接続してなる主冷媒回路と、前記過冷却熱交換器と第2の膨張弁を結ぶ配管から分岐し、第3の膨張弁、前記過冷却熱交換器、冷媒加熱手段及び第1の開閉弁を経て前記圧縮機のインジェクションポートに接続されたインジェクション回路と、該インジェクション回路の冷媒加熱手段と前記第1の開閉弁を結ぶ配管から分岐し、第2の開閉弁を介して前記圧縮機の吸入側に接続されたバイパス回路とを備え、除霜運転を行う場合は前記第3の膨張弁を絞った状態で前記第1の開閉弁を閉止することを特徴とする空気調和装置。
- 前記圧縮機と四方弁を結ぶ配管から分岐し、第3の開閉弁を介して前記第2の膨張弁と室外熱交換器を結ぶ配管に接続された第2のバイパス回路を設けたことを特徴とする請求項1記載の空気調和装置。
- 前記過冷却熱交換器の前記主冷媒回路の冷媒の流れと前記インジェクション回路の冷媒の流れが、暖房運転時及び冷媒運転時のいずれの場合においても対向流となるように構成したことを特徴とする請求項1又は2記載の空気調和装置。
- 前記過冷却熱交換器の両側において前記主冷媒回路に4個の逆止弁からなるブリッジ回路の一方の接続端を接続すると共に、該ブリッジ回路の他方の接続端を前記第1の膨張弁及び第2の膨張弁にそれぞれ接続したことを特徴とする請求項3記載の空気調和装置。
- 前記圧縮機からの冷媒の吐出温度又は吐出加熱度が所定の値になるように、前記第3の膨張弁の開度及び前記冷媒加熱手段の出力の両者又はいずれか一方を制御することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の空気調和装置。
- 前記圧縮機と冷媒加熱手段の入力電力の合計が所定の値以下になるように、前記圧縮機及び冷却加熱手段の両者又はいずれか一方の入力電力を制御することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の空気調和装置。
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