JP4916342B2

JP4916342B2 - 冷凍装置

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Publication number: JP4916342B2
Application number: JP2007051644A
Authority: JP
Inventors: 啓三福原; 裕章山本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-03-01
Filing date: 2007-03-01
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2027-03-01
Also published as: JP2008215682A

Description

本発明は、再熱用熱交換器（以下、再熱器と称する）を搭載した冷凍装置に関し、特に再熱器に流れ込む冷媒によって発生していた液衝撃を防止した冷凍装置に関するものである。

従来から、室内機に再熱器を搭載した冷凍装置が存在する（たとえば、特許文献１参照）。この再熱器は、載置される室内を除湿するために利用されることが多い。つまり、冷凍装置に再熱器を搭載することによって、冷凍装置の能力、特に除湿能力及び加熱能力の向上を図っているのである。このような冷凍装置の室内機では、再熱器や冷却器（室内熱交換器）等が搭載される風路室と、圧縮機や電磁弁、制御部等が搭載される機械室とが上下に分離して配設されていることが多い。つまり、空気の循環を考慮して風路室が室内機の上側に、結露水等の影響を考慮して機械室が室内機の下側に配置されているのである。

また、室内機の風路室では、室内機内のスペースや搭載機器の構造、除湿空気の流れ等を考慮して、再熱器と冷却器とを上下に近接させて設置することが多い。この再熱器には、一般的に冷媒配管及び複数本の伝熱管と接続している入口ヘッダと出口ヘッダが取り付けられている。つまり、入口ヘッダは、冷媒配管からの冷媒を複数の伝熱管に分配し、出口ヘッダは、複数の伝熱管からの冷媒を合流して冷媒配管に流入させるようになっているのである。

そして、このような再熱器を搭載した冷凍装置では、再熱器に流入させる冷媒の流れを切り替えることによって、種々の運転モードを制御することが可能になっている。つまり、再熱器及び凝縮器（室外熱交換器）の上流側に設けられている電磁弁等の弁装置の開閉を制御することによって、再熱器及び凝縮器へ流入させる冷媒の流れを切り替え調整し、種々の運転モードを制御できるようになっているのである。なお、一般的に、運転モードの切り替え制御はマイクロコンピュータ等の制御装置が行なうようになっている。

この運転モードには、たとえば凝縮器に冷媒の全量を流入させて全ての熱を放出させる冷却運転モードや、再熱器に冷媒の全量を流入させて全ての熱を放出させる除湿運転モード、凝縮器及び再熱器の双方に冷媒を流入させていずれからも熱を放出させる中間運転モード等が存在する。すなわち、冷凍装置は、室内温度や室外温度、設定値等の諸条件に応じて適宜運転モードを切り替えることが可能になっており、運転モードを切り替えることによって冷凍装置の有する能力を十分に発揮させるようになっているのである。

特開２００３−２３２５５４号公報（第６頁〜第８頁、第２図）

このような冷凍装置では、運転モードを切り替えたとき、特に冷却運転モードから除湿運転モードや中間運転モードに切り替えたとき、液冷媒による衝撃（以下、単に液衝撃と称する）が発生してしまうという問題があった。液衝撃の発生メカニズムについて簡単に説明する。再熱器に冷媒が流入している運転モード（たとえば、除湿運転モードや中間運転モード）から、再熱器に冷媒を流入させない運転モード（たとえば、冷却運転モード）に切り替わると、再熱器内の伝熱管に気液二相冷媒が残留したままの状態となり、この気液二相冷媒が冷却器からの冷風によって凝縮・液化され液冷媒に状態変化する。

この液冷媒は、重力によって再熱器に接続されている入口ヘッダを介して冷媒配管を逆流し、入口ヘッダと電磁弁との間における冷媒配管に溜まることになる。この状態で、再熱器に冷媒を流入させる運転モードに切り替わると、入口ヘッドと電磁弁との間における冷媒配管に溜まっていた液冷媒が、圧縮機で高圧にされたガス冷媒によって入口ヘッダ内に吹き飛ばされることになる。この吹き飛ばされた液冷媒が、入口ヘッダの内壁面に衝突することで、液衝撃が発生することになる。

この液衝撃は、異常振動や衝撃音の発生原因となるものであり、冷凍装置が故障してしまったり、ユーザに与える不快感を大きくさせてしまったりする可能性を高くするものである。特に、上述した冷凍装置のように再熱器を室内機に搭載している場合には、ユーザに与える不快感が顕著となる。したがって、このような液衝撃の発生を防止し、信頼性を高くするとともに、運転モードの切り替えによって冷却能力や除湿能力を十分に発揮できる冷凍装置が望まれているのである。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、入口ヘッダに接続させる冷媒配管の接続構成を工夫することによって、液衝撃の発生を防止した冷凍装置を提供することを目的とする。

本発明に係る冷凍装置は、圧縮機と、第１弁装置と、凝縮器と、絞り装置と、冷却器とを冷媒配管で順次接続した第１冷凍サイクルと、前記圧縮機と、第２弁装置と、再熱器と、前記絞り装置と、前記冷却器とを冷媒配管で順次接続した第２冷凍サイクルとを有し、前記凝縮器を室外機に搭載し、前記圧縮機、前記第１弁装置、前記第２弁装置、前記再熱器、前記絞り装置及び前記冷却器を室内機に搭載した冷凍装置であって、前記第２冷凍サイクルの前記冷媒配管の前記再熱器の上流側に設けられ、前記冷媒配管を導通する冷媒を前記再熱器に分配する入口ヘッダを備え、前記再熱器は、前記入口ヘッダの上下方向の複数箇所に接続され、前記第２冷凍サイクルの前記冷媒配管を導通する冷媒が分配されて導通する複数の伝熱管を有し、前記冷媒配管は、前記入口ヘッダと前記第２弁装置との間において、前記入口ヘッダの前記伝熱管との接続位置のうち最上の接続位置より高い位置の配管部分を有し、前記入口ヘッダとの接続位置を最下部に設けられている前記伝熱管よりも下側にしていることを特徴とする。

本発明に係る冷凍装置は、冷媒配管は、入口ヘッダと第２弁装置との間において、入口ヘッダの伝熱管との接続位置のうち最上の接続位置より高い位置の配管部分を有するので、冷凍装置が実行する運転モードが切り替わった場合でも、入口ヘッダと弁装置との間における冷媒配管内に液冷媒がほとんど残存せず、その後運転モードが切り替わったときに新しく流入してくるガス冷媒によって吹き飛ばされることなく、入口ヘッダ内での液衝撃を防止できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る冷凍装置１００の冷媒回路構成を示す概略構成図である。また、この図１では、点線の左側が室内機１０、右側が室外機５０であることを示している。図１に基づいて、冷凍装置１００全体の回路構成について説明する。この冷凍装置１００は、冷媒を循環させる冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用して、冷却運転や除湿運転を行なうものである。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

冷凍装置１００は、大きく分けて室内機（室内ユニット）１０と、室外機（室外ユニット）５０とで構成されている。室内機１０には、圧縮機１１と、第１弁装置１２と、第２弁装置１３と、再熱器１４と、絞り装置１５と、冷却器１６とが搭載されている。室外機５０には、凝縮器５１が搭載されている。この室内機１０と室外機５０とは、冷媒配管２０で接続されて連絡するようになっている。冷媒配管２０は、液状態及びガス状態の冷媒を導通するものである。

そして、圧縮機１１と、第１弁装置１２と、凝縮器５１と、絞り装置１５と、冷却器１６とを冷媒配管２０で順次接続して、第１冷凍サイクルを構成するようになっている。また、冷媒配管２０を室内機１０内の圧縮機１１と第１弁装置１２との間で分岐させ、圧縮機１１と、第２弁装置１３と、再熱器１４と、絞り装置１５と、冷却器１６とを順次接続して、第２冷凍サイクルを構成するようになっている。なお、以下の説明において、第１冷凍サイクルと第２冷凍サイクルとをまとめて単に冷凍サイクルと称している。

圧縮機１１は、冷媒配管２０を流れる冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものである。第１弁装置１２は、たとえば電磁弁等で構成され、開閉が制御されることで冷媒を導通したりしなかったりするものである。第２弁装置１３も第１弁装置１２と同様に、たとえば電磁弁等で構成され、開閉が制御されることで冷媒を導通したりしなかったりするものである。再熱器１４は、冷媒と空気との間で熱交換を行なって冷媒を凝縮・液化するものである。つまり、再熱器１４は、内部に後述する伝熱管２８が上下に複数配列されており、室内凝縮器として機能するものである。

絞り装置１５は、一般に減圧弁や膨張弁で構成されており、冷媒を減圧して膨張させるものである。たとえば、絞り装置１５を電子式膨張弁等で構成するとよい。冷却器１６は、冷媒と空気との熱交換によって、その冷媒を蒸発ガス化するものである。つまり、冷却器１６は、蒸発器として機能するものである。凝縮器５１は、冷媒と空気との間で熱交換を行なって冷媒を凝縮・液化するものである。つまり、凝縮器５１は、室外凝縮器として機能するものである。なお、再熱器１４、冷却器１６及び凝縮器５１の近傍には、ファン等の送風機が設けられている。また、圧縮機１１の駆動周波数や、絞り装置１５の開度、第１弁装置１２及び第２弁装置１３の開閉の制御は、図示省略の制御装置が行なうようになっている。

ここで、冷凍装置１００に使用可能な冷媒について説明する。
冷凍装置１００の冷凍サイクルに使用できる冷媒には、非共沸混合冷媒や擬似共沸混合冷媒、単一冷媒等がある。非共沸混合冷媒には、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒であるＲ４０７Ｃ（Ｒ３２／Ｒ１２５／Ｒ１３４ａ）等がある。この非共沸混合冷媒は、沸点が異なる冷媒の混合物であるので、液相冷媒と気相冷媒との組成比率が異なるという特性を有している。擬似共沸混合冷媒には、ＨＦＣ冷媒であるＲ４１０Ａ（Ｒ３２／Ｒ１２５）やＲ４０４Ａ（Ｒ１２５／Ｒ１４３ａ／Ｒ１３４ａ）等がある。この擬似共沸混合冷媒は、混合冷媒ではあるが沸点の近い冷媒の混合物であるので、単一冷媒と同様に取扱いが比較的容易であるという特性の他、Ｒ２２の約１．１〜１．６倍の動作圧力という特性を有している。

また、単一冷媒には、ＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）冷媒であるＲ２２やＨＦＣ冷媒であるＲ１３４ａ等がある。この単一冷媒は、混合物ではないので、取扱いが容易であるという特性を有している。その他、自然冷媒である二酸化炭素やプロパン、イソブタン、アンモニア等を使用することもできる。なお、Ｒ２２はクロロジフルオロメタン、Ｒ３２はジフルオロメタンを、Ｒ１２５はペンタフルオロエタンを、Ｒ１３４ａは１，１，１，２−テトラフルオロエタンを、Ｒ１４３ａは１，１，１−トリフルオロエタンをそれぞれ示している。したがって、冷凍装置１００の用途や目的に応じた冷媒を使用するとよい。

次に、冷凍装置１００の動作について簡単に説明する。冷凍装置１００は、第１弁装置１２及び第２弁装置１３の開閉を制御し、冷媒の流れを切り替えることによって、種々の運転モードを実行できるようになっている。つまり、再熱器１４及び凝縮器５１へ流入させる冷媒の流れを切り替えることによって、運転モードを変更できるようになっているのである。冷凍装置１００が実行する運転モードには、凝縮器５１に冷媒の全量を流入させて全ての熱を放出させる冷却運転モード、再熱器１４に冷媒の全量を流入させて全ての熱を放出させる除湿運転モード、及び、凝縮器５１及び再熱器１４の双方に冷媒を流入させていずれからも熱を放出させる中間運転モードがある。

［冷却運転モード］
圧縮機１１で圧縮された高温・高圧の冷媒は、第１弁装置１２を介して凝縮器５１に流入する。凝縮器２０では、冷媒が外気に熱を放出しながら凝縮・液化して液冷媒となる。この液冷媒は、絞り装置１５に流入し、そこで減圧されて低圧の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒は、冷却器１６に流入し、空気を冷却しながら蒸発・ガス化するようになっている。このとき、冷却器１６の近傍に設けられている送風機１８（図２参照）によって、冷却された空気を冷却対象域（室内や冷蔵庫内、冷凍庫内、ビニルハウス内等）に供給し、冷却する。その後、冷却器１６ですべて蒸発・ガス化した冷媒は、圧縮機１１に再度吸入される。

つまり、冷却運転モードでは、第１弁装置１２を開放状態に制御し、第２弁装置１３を閉止状態に制御することによって、冷媒の全量を室外機５０の凝縮器５１に流入させるようになっているのである。この冷却運転モードでは、凝縮器５１で冷媒に蓄えられている熱を全放熱させ、冷却器１５で十分な冷却を実現できるようにしているのである。したがって、冷却運転モードは、室内機１０が設置される冷却対象域を冷却したい場合に実行させる運転モードである。

［除湿運転モード］
圧縮機１１で圧縮された高温・高圧の冷媒は、第２弁装置１３を介して再熱器１４に流入する。再熱器１４では、冷媒が外気に熱を放出しながら凝縮・液化して液冷媒となる。この液冷媒は、絞り装置１５に流入し、そこで減圧されて低圧の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒は、冷却器１６に流入し、空気を冷却しながら蒸発・ガス化するようになっている。このとき、冷却器１６及び再熱器１４の近傍に設けられている送風機１８によって吸い込まれた空気は、冷却器１６で冷却・除湿された後、再熱器１４で加熱され、相対湿度の低い空気として除湿対象域に供給される。その後、冷却器１６ですべて蒸発・ガス化した冷媒は、圧縮機１１に再度吸入される。

つまり、除湿運転モードでは、第２弁装置１３を開放状態に制御し、第１弁装置１２を閉止状態に制御することによって、冷媒の全量を室内機１０の再熱器１４に流入させるようになっているのである。この除湿運転モードは、冷却器１５で冷却、除湿された空気を、再熱器１４で冷媒に蓄えられている熱を全放熱させて加熱することで、室内機１０から吹き出される空気の温度を室内機１０に取り込まれる空気の温度以上に加熱して除湿対象域に供給するように実行される運転モードである。また、その加熱量は、冷却器１６での水分凝縮で発熱する水の凝縮潜熱と圧縮機１１及びファンモータの入力に相当する量である。

［中間運転モード］
圧縮機１１で圧縮された高温・高圧の冷媒は、第１弁装置１２を介して凝縮器５１に流入するとともに、第２弁装置１３を介して再熱器１４に流入する。凝縮器５１及び再熱器１４では、冷媒が外気に熱を放出しながら凝縮・液化して液冷媒となる。この液冷媒は、絞り装置１５に流入し、そこで減圧されて低圧の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒は、冷却器１６に流入し、空気を冷却しながら蒸発・ガス化するようになっている。つまり、この中間運転モードでは、室内温度や室外温度、設定値等の諸条件に応じて適宜第１弁装置１２及び第２弁装置１３の開閉を制御することで、凝縮器５１及び再熱器１４の双方で冷媒に蓄えられている熱を放熱させ、冷却対象域を所定の状態に維持するようにしているのである。

図２は、室内機１０の内部構成を示す概略構成図である。図２に基づいて、室内機１０の内部構成について説明する。室内機１０は、ドレンパン１７によって上下に分離した構成となっている。このドレンパン１７によって分離された上側が風路室２１、下側が機械室２２となっている。そして、風路室２１には、再熱器１４や、冷却器１６、送風機１８等が配設されるようになっており、機械室２２には、圧縮機１１や、第１弁装置１２、第２弁装置１３、図示省略の制御装置等が配設されるようになっている。つまり、空気の循環を考慮して風路室２１が室内機１０の上側に、結露水等の影響を考慮して機械室２２が室内機１０の下側に配置されているのである。

風路室２１内では、再熱器１４及び冷却器１６の双方が傾斜され、再熱器１４の下側に冷却器１６が配置されるようになっている。これは、室内機１０に取り込んだ空気を冷却器１６で冷却、除湿した直後に、再熱器１４で加熱できるようするためである。つまり、除湿運転モードによる空気の除湿を効率よく実行するために、このような配置としているのである。なお、空気は、室内機１０の側方から取り込まれ、上方に吹き出されることで、冷却対象域を冷却したり、除湿したりするようになっている（図２で示す矢印）。

図３は、一般的な再熱器１４ａの概略構成を示す概略構成図である。図３に基づいて、再熱器１４ａの概略構成について説明する。再熱器１４ａは、内部に設けられている伝熱管２８内を流通する冷媒と、外部の空気とで熱交換を行なう、つまり外気に放熱するものである。図３に示すように、再熱器１４ａの側面側には、入口ヘッダ２５と出口ヘッダ２６とが取り付けられている。なお、図３では、入口ヘッダ２５及び出口ヘッダ２６が同じ側に取り付けられている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。たとえば、再熱器１４ａを挟んで、対向する位置に入口ヘッダ２５及び出口ヘッダ２６を取り付けるようにしてもよい。

この入口ヘッダ２５には、冷媒配管２０と、複数（図３では３本）の伝熱管２８とが接続されており、冷媒配管２０から流入した冷媒が入口ヘッダ２５で各伝熱管２８に分配されるようになっている。また、出口ヘッダ２６にも、入口ヘッダ２５と同様に、冷媒配管２０と、複数の伝熱管２８とが接続されており、各伝熱管２８から流入した冷媒が出口ヘッダ２６で合流し、冷媒配管２０に流入するようになっている。この伝熱管２８は、再熱器１４ａの外部で折り返され、再熱器１４ａの上下に複数列となるように配置され、再熱器１４ａを構成する図示省略のフィンに挿入されるようになっている。

すなわち、再熱器１４ａには、内部に伝熱管２８を上下に複数列となるように配置され、入口ヘッダ２５及び出口ヘッダ２６に複数の伝熱管２８を接続させることによって、再熱器１４ａの容積を有効利用するようになっているのである。そして、伝熱管２８内を流れる冷媒と、再熱器１４ａの外部を流れる空気とで熱交換を行ない、冷媒に蓄えられた熱を放出するものである。なお、再熱器１４ａ内部における伝熱管２８の列数を特に限定するものではない。また、入口ヘッダ２５及び出口ヘッダ２６に３本の伝熱管２８が接続されている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。

再熱器１４ａにおける冷媒の流れについて簡単に説明する。冷凍装置１００が除湿運転モードや中間運転モードを実行している時、再熱器１４ａに冷媒が流入することになる。つまり、第２弁装置１３が開放制御されることによって、再熱器１４ａに冷媒が流入するのである。この冷媒は、まず入口ヘッダ２５に流入する。この冷媒は、入口ヘッダ２５で各伝熱管２８に分配され、再熱器１４ａの内部に流入する。この冷媒は、再熱器１４ａの内部で正面から見て左右方向に引き回され、上下に複数列配置されている伝熱管２８内を導通し、再熱器１４ａの左右方向に所定の回数往復する。各伝熱管２８を流れる冷媒は、出口ヘッダ２６で合流する。そして、出口ヘッダ２６から冷媒配管２０に戻され、絞り装置１５に流れる。

なお、ここでは、冷媒が再熱器１４ａの内部で正面から見て左右方向に引き回され、上下に複数列配置されている伝熱管２８内を導通し、再熱器１４ａの左右方向に所定の回数往復する場合を例に説明しているが、これに限定するものではない。たとえば、入口ヘッダ２５及び出口ヘッダ２６を再熱器１４ａの両側面に取り付けて、再熱器１４ａの内部で引き回されることなく、つまり所定の回数往復することなく、入口ヘッダ２５から出口ヘッダ２６に向けて一方通行に冷媒を流すようにしてもよい。

図４は、再熱器１４ａに冷媒が残存した状態を説明するための説明図である。図４に基づいて、再熱器１４ａに冷媒が残存した状態について説明する。再熱器１４ａに冷媒が流入している運転モード（たとえば、除湿運転モードや中間運転モード）から、再熱器１４ａに冷媒を流入させない運転モード（たとえば、冷却運転モード）に切り替えると、第２弁装置１３は閉止制御され、冷媒が流入しなくなる。しかしながら、図４に示すように、既に再熱器１４ａに流入していた冷媒が、気液二相冷媒として再熱器１４ａ内に残存してしまうことになる。

このような状態で冷却運転モードが実行されると、冷却器１６が再熱器１４ａの下側に配置されているので（図２参照）、冷却器１６で冷却された空気が再熱器１４ａを通過することになる。つまり、再熱器１４ａが冷却されることになるのである。そうすると、再熱器１４ａでは、気液二相冷媒が凝縮・液化し、液冷媒に状態変化することになる。この液冷媒は、重力によって、再熱器１４ａ及び入口ヘッダ２５の下側に残存することになる。さらに、冷媒配管２０が入口ヘッダ２５の伝熱管２８の接続位置よりも下側に接続されていると、入口ヘッダ２５に残存している冷媒が冷媒配管２０を逆流し、第２弁装置１３まで落下することになる。

このような状態で除湿運転モードや中間運転モードが実行されると、第２弁装置１３と入口ヘッダ２５との間における冷媒配管２０内に残存している液冷媒が、新しく流入してくるガス冷媒に吹き飛ばされることになる。つまり、第２弁装置１３が開放制御されることによって、圧縮機１１で圧縮された高温・高圧のガス冷媒が再熱器１４ａに流入しようとし、冷媒配管２０を逆流して第２弁装置１３と入口ヘッダ２５との間に残存している液冷媒が吹き飛ばされることになるのである。この吹き飛ばされた液冷媒が、入口ヘッダ２５の内壁面に衝突することによって、液衝撃が発生することになる。

図５は、液衝撃の発生を説明するための説明図である。図５に基づいて、液衝撃の発生について詳細に説明する。また、図５（ａ）が液衝撃の発生ケース１を、図５（ｂ）が液衝撃の発生ケース２を表している。なお、図５（ｂ）には、拡大した状態を併せて表している。この図５では、冷媒配管２０が入口ヘッダ２５の略中央部に接続されている場合を例に示しており、各伝熱管２８の接続状態及び再熱器１４ａについては省略している。まず、図５（ａ）に基づいて液衝撃の発生ケース１について説明してから、図５（ｂ）に基づいて液衝撃の発生ケース２について説明する。

［液衝撃の発生ケース１］
図５（ａ）に示すように、冷媒配管２０を逆流して第２弁装置１３と入口ヘッダ２５との間に残存している液冷媒が、その後流入してくるガス冷媒に吹き飛ばされると、入口ヘッダ２５の内壁面、つまり冷媒配管２０を接続するために開口形成されている部分との対向位置における内壁面に衝突することになる。このときの衝突力は、冷媒密度にほぼ比例することがわかっている。たとえば、冷媒にＲ４１０Ａを使用し、液状態の場合の衝突力とガス状態の場合の衝突力とを測定して比較すると、液状態の場合の衝突力がいかに大きいか明確である。

Ｒ４１０Ａでは、−２０℃における液冷媒の飽和密度は測定すると１２００（ｋｇ／ｍ³ ）であり、ガス冷媒の飽和密度は測定すると１５（ｋｇ／ｍ³ ）であり、これらを比較すると、液状態の飽和密度が、ガス状態の飽和密度の約８０倍となっていることがわかる。つまり、入口ヘッダ２５の内壁面に衝突する液冷媒の衝突力は、ガス冷媒の衝突力の８０倍程度あるということである。したがって、液冷媒が入口ヘッダ２５の内壁面に衝突することを回避することが重要である。

［液衝撃の発生ケース２］
図５（ｂ）に示すように、冷媒配管２０を逆流して第２弁装置１３と入口ヘッダ２５との間に残存している液冷媒が、その後流入してくるガス冷媒に吹き飛ばされ、入口ヘッダ２５から伝熱管２８へと流入するときにも、入口ヘッダ２５の内壁面、つまり各伝熱管２８を接続するために開口形成されている部分の周囲における内壁面に衝突することになる。つまり、入口ヘッダ２５から伝熱管２８へと流れようとする液冷媒が、面積の急な縮小によって、入口ヘッダ２５の各伝熱管２８を接続するために開口形成されている部分の周囲に衝突することになるのである。

図６は、この実施の形態に係る再熱器１４の概略構成を示す概略構成図である。図６に基づいて、この実施の形態の特徴事項である再熱器１４における入口ヘッダ２５に接続させる冷媒配管２０の接続構成について説明する。この図６には、入口ヘッダ２５に接続させる冷媒配管２０の接続構成の３つの例を示している（図６（ａ）〜図６（ｃ））。また、図６（ａ）〜図６（ｃ）には、冷媒配管２０の接続構成を説明するために再熱器１４を併せて図示している。

入口ヘッダ２５における冷媒配管２０との接続位置は、入口ヘッダ２５の持ち運びや設置時の作業効率、室内機１０内のスペースを考慮して、入口ヘッダ２５の中央部に設けられていることが多い（図３〜図５で示した再熱器１４ａを参照）。このような位置に冷媒配管２０を接続すると、上述したように液冷媒が逆流する場合が生じることがある。また、入口ヘッダ２５の中央部よりもやや上側の位置に冷媒配管２０を接続したとしても、その位置が伝熱管２８の接続位置よりも下側にあれば、液冷媒の逆流を防止することができない。つまり、液衝撃が発生してしまうことになるのである。

このような液衝撃の発生を防止するためには、入口ヘッダ２５と第２弁装置１３との間における冷媒配管２０内に液冷媒を残存させないようにすればよい。つまり、液冷媒が冷媒配管２０を逆流しないようにすれば、ガス冷媒によって吹き飛ばされることがなくなり、液衝撃の発生を防止できるのである。そこで、図６（ａ）に示すように、入口ヘッダ２５における冷媒配管２０との接続位置を、最上部に設けられている伝熱管２８の接続位置よりも上側にし、冷媒配管２０が入口ヘッダ２５と第２弁装置１３との間において、入口ヘッダ２５の伝熱管２８との最上部における接続位置より高い位置の配管部分を有するようにしている。このように冷媒配管２０を入口ヘッダ２５に接続することによって、伝熱管２８及び入口ヘッダ２５内に残存する液冷媒が冷媒配管２０を逆流することがなくなるのである。

また、図６（ｂ）に示すように、入口ヘッダ２５と第２弁装置１３との間における冷媒配管２０を最上部に設けられている伝熱管２８の接続位置よりも少なくとも一度上側にした配管部分を形成し、入口ヘッダ２５における冷媒配管２０との接続位置を、最下部に設けられている伝熱管２８の接続位置よりも下側にしてもよい。このように冷媒配管２０を入口ヘッダ２５に接続することによって、伝熱管２８及び入口ヘッダ２５内に残存する液冷媒が冷媒配管２０を逆流することがなくなるのである。

さらに、図６（ｃ）に示すように、入口ヘッダ２５における冷媒配管２０との接続位置を、入口ヘッダ２５の上面部にしている。このように冷媒配管２０を入口ヘッダ２５に接続することによっても、伝熱管２８及び入口ヘッダ２５内に残存する液冷媒が冷媒配管２０を逆流することがなくなるのである。いずれの場合であっても、室内機１０の風路室２１のスペースを考慮しなければならない。そこで、室内機１０の風路室２１のスペースを確保するために、伝熱管２８を細管化するとよい。つまり、伝熱管２８の外径をより小さくすることで、再熱器１４の能力を維持したまま小型化することができ、室内機１０の風路室２１のスペースを確保することができる。

図７は、入口ヘッダ２５の設置の一例を説明するための説明図である。図７に基づいて、入口ヘッダ２５の設置の一例について説明する。また、図７（ａ）が再熱器１４及び入口ヘッダ２５を上側から見た状態を、図７（ｂ）が再熱器１４及び入口ヘッダ２５を正面側または背面側から見た状態をそれぞれ示している。図７に示すように、入口ヘッダ２５は、再熱器１４の側面側ではなく、正面側または背面側に補助具（たとえば、再熱器板金３１やヘッダ保持板金３２、締結部材３３、固定部材３４等）を使用して取り付けられるようになっている。

入口ヘッダ２５は、室内機１０の風路室２１のスペースを考慮して再熱器１４に取り付けることが要求される。再熱器１４内の伝熱管２８を細管化することで、再熱器１４を小型化することによって、風路室２１のスペースを確保することも可能であるが、入口ヘッダ２５を再熱器１４の正面側または背面側に取り付けることでも、風路室２１のスペースを有効利用することが可能である。一般的に、入口ヘッダ２５は、伝熱管２８の接続のみで再熱器１４の側面側に取り付けられていることが多い。これは、入口ヘッダ２５の取り付け作業効率のみを考慮すれば好ましい設置例であるが、風路室２１のスペース確保に繋がらない。

そこで、図７に示すように、入口ヘッダ２５を再熱器１４の正面側または背面側に取り付けることによって、再熱器１４の側面側のスペースの有効利用を図るようにしているのである。ただし、上述したように、再熱器１４の下側には冷却器１６が配置されるようになっている場合には、冷却器１６からの冷却された空気によって入口ヘッダ２５が冷却されないようにするために、再熱器１４の冷却器１６が配置されている側とは反対側に入口ヘッダ２５を取り付けるようにすることが望ましい。

また、入口ヘッダ２５を再熱器１４の正面側または背面側に取り付ける場合には、図７（ａ）に示すように伝熱管２８を複数回折り曲げなければならない場合がある。このような場合であっても、入口ヘッダ２５を再熱器１４に確実に取り付けられることができるように、入口ヘッダ２５の取り付けに補助具を使用している。つまり、入口ヘッダ２５は、補助具のヘッダ保持板金３２に抱き込まれるようにして、再熱器１４の正面側または背面側に確実に取り付けるようにしているのである。

まず、再熱器１４の一方の側面に再熱器板金３１を取り付ける。この再熱器板金３１は、再熱器１４の側面に予め備えられている管板を使用するか、入口ヘッダ２５の取り付けに併せて取り付けるようにしてもよい。それから、再熱器板金１４にヘッダ保持板金３２をネジ等の締結部材３３で締結固定する。このヘッダ保持板金３２は、板金を直角に１度曲げ、いずれかの面を最初に曲げた方とは逆の方に直角に１度曲げた形状、つまりＺ形形状に成型されている。そして、金属バンド等の固定部材３４で、入口ヘッダ２５をヘッダ保持板金３２で抱き込むように固定する。このようにして入口ヘッダ２５を取り付ければ、確実に取り付けることができるとともに、再熱器１４の側面側のスペースを有効利用することができる。

つまり、入口ヘッダ２５は、再熱器板金３１に固定していない側の直角に折り曲げたヘッダ保持板金３２の面に囲まれるように配置され、固定部材３４で固定されるようになっているのである。ここでは、ヘッダ保持板金３２がＺ形形状としている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。たとえば、ヘッダ保持板金３２をＬ形形状や、板金を曲げないままの平板形状としてもよい。また、曲げる角度を直角に限定するものではなく、折り曲げ加工で形成する場合に限定するものではない。さらに、再熱器板金３１及びヘッダ保持板金３２の構成材料を特に限定するものではない。

以上のように、入口ヘッダ２５を再熱器１４に取り付けるので、入口ヘッダ２５内で発生する液衝撃での配管振動をヘッダ保持板金３２で受けて減衰させることで異常振動や異常音の発生も防止できる。したがって、冷凍装置１００の信頼性を向上でき、運転モードの切り替えによって冷却能力や除湿能力を十分に発揮できるものとすることができる。また、補助具を利用して入口ヘッダ２５を再熱器１４に取り付けるようにすれば、風路室２１内のスペースをより有効利用することが可能になる。

実施の形態に係る冷凍装置の冷媒回路構成を示す概略構成図である。室内機の内部構成を示す概略構成図である。一般的な再熱器の概略構成を示す概略構成図である。再熱器に冷媒が残存した状態を説明するための説明図である。液衝撃の発生を説明するための説明図である。この実施の形態に係る再熱器の概略構成を示す概略構成図である。入口ヘッダの設置の一例を説明するための説明図である。

符号の説明

１０室内機、１１圧縮機、１２第１弁装置、１３第２弁装置、１４再熱器、１４ａ再熱器、１５絞り装置、１６冷却器、１７ドレンパン、１８送風機、２０冷媒配管、２１風路室、２２機械室、２５入口ヘッダ、２６出口ヘッダ、２８伝熱管、３１再熱器板金、３２ヘッダ保持板金、３３締結部材、３４固定部材、５０室外機、５１凝縮器、１００冷凍装置。

Claims

圧縮機と、第１弁装置と、凝縮器と、絞り装置と、冷却器とを冷媒配管で順次接続した第１冷凍サイクルと、
前記圧縮機と、第２弁装置と、再熱器と、前記絞り装置と、前記冷却器とを冷媒配管で順次接続した第２冷凍サイクルとを有し、
前記凝縮器を室外機に搭載し、
前記圧縮機、前記第１弁装置、前記第２弁装置、前記再熱器、前記絞り装置及び前記冷却器を室内機に搭載した冷凍装置であって、
前記第２冷凍サイクルの前記冷媒配管の前記再熱器の上流側に設けられ、前記冷媒配管を導通する冷媒を前記再熱器に分配する入口ヘッダを備え、
前記再熱器は、
前記入口ヘッダの上下方向の複数箇所に接続され、前記第２冷凍サイクルの前記冷媒配管を導通する冷媒が分配されて導通する複数の伝熱管を有し、
前記冷媒配管は、
前記入口ヘッダと前記第２弁装置との間において、
前記入口ヘッダの前記伝熱管との接続位置のうち最上の接続位置より高い位置の配管部分を有し、前記入口ヘッダとの接続位置を最下部に設けられている前記伝熱管よりも下側にしている
ことを特徴とする冷凍装置。
前記入口ヘッダを、この入口ヘッダを固定するための補助具を使用して前記再熱器の前面または背面に取り付けた
ことを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。