JP5627713B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
ただし、R32冷媒はR410A冷媒に比べて圧縮機の吸入密度が小さく、圧縮機の吐出温度が高くなる特徴がある。例えば、蒸発温度5℃、凝縮温度45℃、圧縮機吸入時の冷媒の過熱度が1℃の場合、R32冷媒はR410A冷媒よりも吐出温度が20℃程度上昇する。圧縮機は冷凍機油やシール材の保障温度などから、吐出温度の上限値が決まっており、R32冷媒もしくはHFO冷媒等を混合させるなどしたR32冷媒が主成分の混合冷媒に転換した場合、吐出温度を低減できる対策が必要となる。
また、一般にビルの空調を行うような大型の空気調和装置(例えば冷房定格能力が20kW程度以上)には、一台の室外機に複数台の室内機が接続され、そして、室内機が冷房のみを行う冷房運転と、室内機が暖房のみを行う暖房運転と、冷房運転及び暖房運転を行う室内機が同時に混在する冷暖房混在運転とを行うことができる空気調和装置が存在する。このような大型の空気調和装置は、圧縮機の放熱量の低減、圧縮機シェルの耐圧確保のため、圧縮機は油溜め、モータ等を低圧側に設ける低圧シェル型圧縮機が用いられている。しかし、低圧シェル型圧縮機では、高圧シェル型圧縮機と異なり、吸入時に液冷媒が油溜めに分離されるため、吸入状態を湿り気味にしても吐出温度の低減に限界がある。
そこで、圧縮機に冷媒をインジェクションすることで、圧縮機の吐出温度を低減し、圧縮機を安定的(高信頼性)に運転させる冷媒回路を有する空気調和装置が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。
しかし、冷房運転及び暖房運転を行う室内機が同時に混在する冷暖房混在運転時においては、外気温度や室内機の負荷状況などにより、中圧の容器の圧力や乾き度が変化する場合がある。このように中圧の容器の圧力や乾き度が変化すると、安定的にインジェクションを行うことが困難となるという課題があった。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る空気調和装置100の冷媒回路構成の一例を示す冷媒回路図である。図1に基づいて、空気調和装置100の冷媒回路構成について説明する。本実施の形態に係る空気調和装置100は、圧縮機から吐出される冷媒温度を低減し、冷媒や冷凍機油の劣化及び圧縮機のシール材等の疲労を低減する機能を有している。
また、空気調和装置100は、室内機に冷房運転のみを実行する全冷房運転と、室内機に暖房運転のみを実行する全暖房運転モードと、冷房運転と暖房運転を実行する室内機が混在する冷房暖房混在運転とを実行可能である。なお、冷暖房混在運転には、冷房負荷の方が大きい冷房主体運転モード、及び暖房負荷の方が大きい暖房主体運転モードがある。
なお、本実施の形態1に係る空気調和装置100は、1台の熱源機Aと、一台の中継機Bとが一台ずつ設けられ、3台の室内機C〜Eが設けられたものとして説明するが、これらの台数は、特に限定されるものではない。また、本空気調和装置100には、熱源用の冷媒としてR32、R32とHFO1234yfの混合冷媒、又はR32とHFO1234zeの混合冷媒が用いられる。
熱源機Aには、圧縮機1、四方切替弁2、熱源側熱交換器3、アキュムレータ4、第3流量制御装置22、第2流量制御装置24、第3熱交換器(熱交換部)26、気液分離装置(第2の分岐部)25、電磁弁29、インジェクション配管23、及び逆止弁18〜21、27、28が冷媒配管で接続されて設けられている。
ここで、第3流量制御装置22は、一方が第3熱交換器26及び電磁弁29に接続され、他方が熱源側熱交換器3に接続されている。また、第2流量制御装置24は、一方が気液分離装置25に接続され、他方が第3熱交換器26に接続されている。
なお、第3流量制御装置22は、熱源側熱交換器3が凝縮器として作用した場合には冷媒が流れないように閉止し、熱源側熱交換器3が蒸発器として作用した場合のみ冷媒が流れるように制御されている。また、第2流量制御装置24は、インジェクション配管23を介して圧縮機1にインジェクションする冷媒流量を調整するものである。
第3熱交換器26は、一方が第3流量制御装置22と気液分離装置25を接続する配管に接続され、他方がインジェクション配管23に接続されている。
中継機Bには、第1電磁弁8c、8f、第2電磁弁8d、8g、第3電磁弁8e、8h、第3の分岐部10、第4の分岐部11、気液分離装置12、第4流量制御装置13、第1バイパス配管14a、第2バイパス配管14b、第5流量制御装置15、第1熱交換器16、及び第2熱交換器17が冷媒配管で接続されて設けられている。
なお、図1に図示されるように、第4の分岐部11と、後述の第1流量制御装置9c〜9eとは、それぞれが第2接続配管7c〜7eを介して接続されている。また、第1接続配管6の径より第2接続配管7の径の方が小さく(細く)なっているとよい。これにより、封入する冷媒量を削減できる。
第3の分岐部10は、第1バイパス配管14a及び第2バイパス配管14bに接続され、さらに第4の分岐部11及び第2接続配管7c〜7eを介して室内機C〜Eのそれぞれに接続されている。
なお、第1電磁弁8c、8f、第2電磁弁8d、8g、及び第3電磁弁8e、8hは、流路の開閉により、第1接続配管6c〜6eと、第1接続配管6または第2接続配管7との接続の切り替えを行うものであり、第1接続配管6と接続される場合には室内機C〜Eで冷房が、第2接続配管7と接続される場合には室内機C〜Eで暖房が行われる。
なお、第4の分岐部11に逆止弁等の流路切替弁を配設してもよい。これは、室内機C〜Eのうち暖房運転しているものから第2接続配管7c〜7eを介して第4の分岐部11に流入した冷媒が、その逆止弁を通ってから第5流量制御装置15及び第4流量制御装置13に流入することになるからである。つまり、その逆止弁を通ることにより、第5流量制御装置15及び第4流量制御装置13に流入する前の冷媒を、確実に単相の液冷媒とすることができるため、安定した流量制御ができる。
第2バイパス配管14bは、一方が第1接続配管6に接続され、他方が第4の分岐部11に接続されている。この第2バイパス配管14bは、暖房運転及び暖房主体運転時において、第5流量制御装置15とインジェクション配管23とを接続する。このとき、冷媒は、第1バイパス配管14aを通らない。第2バイパス配管14bには、第2熱交換器17、第1熱交換器16、及び第5流量制御装置15がこの順番で接続されている。
第2熱交換器17は、第1バイパス配管14aを流れる冷媒と第2バイパス配管14bを流れる冷媒とを、熱交換させるものである。第2熱交換器17は、一方が第1バイパス配管14aのうち気液分離装置12から第4流量制御装置13までの間に接続されている。また、第2熱交換器17の他方は、第2バイパス配管14bのうち第3の分岐部10から第1熱交換器16までの間に接続されている。
室内機C〜Eには、第1流量制御装置9c〜9e、及び室内熱交換器5c〜5eが冷媒配管で接続されて設けられている。
第1流量制御装置9c〜9eは、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものである。第1流量制御装置9c〜9eは、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。ここで、第1流量制御装置9c〜9eは、一方が第2接続配管7c〜7eに接続され、他方が室内熱交換器5c〜5eに接続されている。
室内熱交換器5c〜5eは、冷房運転時及び冷房主体運転時には蒸発器として機能し、暖房運転時及び暖房主体運転時には凝縮器(放熱器)として機能する。そして、室内熱交換器5c〜5eに付設された送風機から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行ない、冷媒を蒸発ガス化又は凝縮液化することができる。
この室内熱交換器5c〜5eは、一方が第1流量制御装置9c〜9eに接続され、他方が第1接続配管6c〜6eに接続されている。室内熱交換器5c〜5eは、たとえば空冷式の熱交換器であるものとして説明するが、冷媒が他の流体と熱交換する構成であれば水冷式等他の方式でもよい。
図2に基づいて、本空気調和装置100に使用される冷媒における圧縮機1の吐出温度の変化について検討する。冷媒の吐出温度が高くなると圧縮機1のシール材、冷凍機油の劣化や冷媒の安定性が悪くなる。したがって、冷媒の吐出温度は、たとえば120℃程度以下に抑えることが要求される。
ここで、低圧シェル式の圧縮機が用いられた場合において、圧縮機1の吸入側の冷媒を湿らせても吐出温度の低減には限界がある。したがって、圧縮機1にインジェクションして圧縮機1から吐出される冷媒温度を低減することが有効である。
冷房運転とは、室内機C〜Eは冷房のみが可能な運転モードであり、冷房もしくは停止している。暖房運転とは、室内機C〜Eは暖房のみが可能な運転モードであり、暖房もしくは停止している。
冷房主体運転とは、室内機C〜Eごとに冷暖房を選択できる冷暖房混在の運転モードであり、暖房負荷に比べて冷房負荷が大きいものである。そして、熱源側熱交換器3が圧縮機1の吐出側に接続され、凝縮器(放熱器)として作用している運転モードである。
暖房主体運転とは、室内機ごとに冷暖房を選択できる冷暖房混在の運転モードであり、冷房負荷に比べて暖房負荷が大きく、熱源側熱交換器3が圧縮機1の吸入側に接続され、蒸発器として作用している運転モードである。以降、各運転モードのインジェクションしない場合とした場合の冷媒の流れを、P−h線図とともに説明する。
図3は、図1に示す空気調和装置100の全冷房運転時であってインジェクションしない場合のP−h線図である。図1及び図3に基づいて全冷房運転であってインジェクションしない場合を説明する。ここでは、室内機C〜Eの全てが冷房しようとしている場合について説明する。全冷房運転を行なう場合、四方切替弁2を、圧縮機1から吐出された冷媒を熱源側熱交換器3へ流入させるように切り替える。また、第1電磁弁8c、第2電磁弁8d、及び第3電磁弁8eは開口され、第1電磁弁8f、第2電磁弁8g、及び第3電磁弁8hは閉止される。また、第3流量制御装置22は冷媒が流れないように全閉状態になり、電磁弁29は閉止されている。この状態で、圧縮機1の運転を開始する。
圧縮機1から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方切替弁2及び逆止弁27を介して熱源側熱交換器3に流入する。このとき、冷媒が室外空気を加熱しながら冷却され、中温高圧の液冷媒となる。熱源側熱交換器3での冷媒変化は、熱源側熱交換器3の圧力損失を考慮すると、図3の点(b)から点(c)に示すやや傾いた水平に近い直線で表される。
図4は、図1に示す空気調和装置100の全冷房運転時であってインジェクションする場合のP−h線図である。図1及び図4に基づいて全冷房運転であってインジェクションする場合を説明する。外気温度が高い場合や、室内温度が低い場合など冷媒の圧縮比が大きくなり、インジェクションをしないと圧縮機1から吐出される冷媒温度が高くなる場合の冷媒の動作について説明する。なお、冷房運転でインジェクションをする場合には、電磁弁29は開口される。冷媒の主流部の流れについては冷房運転であってインジェクションをしない場合と同様であるため省略する。
なお、流量制御装置24に気液二相の冷媒が流入すると、気体、液体が交互に流入することで大きな圧力振動が発生する場合がある。しかし、本実施の形態1に係る空気調和装置100において、電磁弁29を介して第3熱交換器26に流入する冷媒は、第3熱交換器26で冷却されているので、流量制御装置24に流入する冷媒が液単相となる。つまり、流量制御装置24には液単相が流入することになるので、圧力振動が発生することが抑制される。すなわち、流量制御装置24は、冷媒に対して安定した流量制御を行うことができる。
図5は、図1に示す冷媒回路構成とは異なる冷媒回路構成の一例であり、冷暖房時にインジェクション可能であるものを示すものである。冷媒回路構成としては、図5に示す回路においてもインジェクション運転が可能である。しかし、図5に示す冷媒回路構成では、
全冷房運転及び冷房主体運転時に、冷媒が第3流量制御装置22を通る。これにより、第3流量制御装置22による圧力損失により冷媒が発泡する可能性がある。
一方、本実施の形態1に係る空気調和装置100は、図1に示す冷媒回路構成を採用していることにより、全冷房運転及び冷房主体運転時に、冷媒が第3流量制御装置22を通らない。これにより、高圧の液冷媒を圧縮機1に直接インジェクションするので、安定的なインジェクションが可能となっている。
図6は、図1に示す空気調和装置の全暖房運転時であってインジェクションしない場合のP−h線図である。図1及び図6に基づいて全暖房運転であってインジェクションしない場合を説明する。ここでは、室内機C〜Eの全てが暖房をしようとしている場合について説明する。暖房運転を行なう場合、四方切替弁2を、圧縮機1から吐出された冷媒を第3の分岐部10へ流入させるように切り替える。また、第1電磁弁8c、第2電磁弁8d、及び第3電磁弁8eは閉止され、第1電磁弁8f、第2電磁弁8g、及び第3電磁弁8hは開口される。なお、電磁弁29は閉止されている。この状態で圧縮機1の運転を開始する。
圧縮機1から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方切替弁2、第2接続配管7、及び気液分離装置12を介して第3の分岐部10に流入する。第3の分岐部10に流入した高温高圧のガス冷媒は、第3の分岐部10で分岐され、第1電磁弁8f〜8hを通り室内熱交換器5c〜5eに流入する。そして、冷媒が室内空気を加熱しながら冷却され、中温高圧の液冷媒となる。室内熱交換器5c〜5eでの冷媒の変化は、図6の点(b)から点(c)に示すやや傾いた水平に近い直線で表される。
図7は、図1に示す空気調和装置100の全暖房運転時であってインジェクションする場合のP−h線図である。図1及び図7に基づいて全暖房運転であってインジェクションする場合を説明する。外気温度が低い場合や、室内温度が高い場合など冷媒の圧縮比が大きくなり、インジェクションをしないと吐出温度が高くなる場合の冷媒の動作について説明する。このとき、電磁弁29は閉止されている。冷媒の主流部の流れについてはインジェクションをしない場合と基本的に同様であるため省略する。
なお、暖房運転であってインジェクションをしない場合には第5流量制御装置15及び第3流量制御装置22の絞りのバランスは任意であった。一方、暖房運転であってインジェクションをする場合には、インジェクションする冷媒の圧力を上昇させ、流量調整を行いやすくするとよい。そのために、たとえば第5流量制御装置15は全開とし、圧縮機1の吐出側の圧力と第5流量制御装置15出口との圧力差が、たとえば1MPa程度以下となるように主に第3流量制御装置22の調整によって熱源側熱交換器3に流入する冷媒流量を調整できるようにするとよい。
一方、分岐された液冷媒(点(e))は、流量制御装置24で減圧され(点(h))、第3熱交換器26で加熱され(点(i))、圧縮機1にインジェクションされる。気液二相の冷媒が圧縮機1にインジェクションされることで冷媒流量が増大し、暖房能力が増大する。また、圧縮機1の吐出温度が低減される。なお、気液分離装置25で液冷媒が分岐することで第2流量制御装置24に流入する冷媒が液単相になるとともに、第3熱交換器26により第3流量制御装置22に流入する冷媒が冷却されて液単相となる。つまり、第2流量制御装置24及び第3流量制御装置22には、液単相の冷媒が流入することになるので、圧力振動が発生することが抑制される。すなわち、第2流量制御装置24及び第3流量制御装置22は、冷媒に対して安定した流量制御を行うことができる。
図8は、図1に示す空気調和装置の冷房主体運転時であってインジェクションしない場合のP−h線図である。図1及び図8に基づいて冷房主体運転であってインジェクションしない場合を説明する。ここでは、室内機C、Dが冷房を、室内機Eが暖房をしている場合について説明する。このような冷房主体運転を行う場合、四方切替弁2を、圧縮機1から吐出された冷媒を熱源側熱交換器3へ流入させるように切り替える。また、第1電磁弁8c、第2電磁弁8d、第3電磁弁8hは開口され、第1電磁弁8f、第2電磁弁8g、及び第3電磁弁8eは閉止される。また、第3流量制御装置22は冷媒が流れないように全閉状態になり、電磁弁29は閉止されている。この状態で、圧縮機1の運転を開始する。
圧縮機1から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方切替弁2を介して熱源側熱交換器3に流入する。このとき、熱源側熱交換器3では暖房で必要な熱量を残して冷媒が室外空気を加熱しながら冷却され、中温高圧の気液二相状態となる。熱源側熱交換器3での冷媒変化は、図8の点(b)から点(c)に示すやや傾いた水平に近い直線で表される。
一方、気液分離装置12で分離された液冷媒(点(e))は、第1バイパス配管14aに流入する。そして、第1バイパス配管14aに流入した液冷媒は、第2熱交換器17に流入する。この第2熱交換器17に流入した液冷媒は、第2バイパス配管14bを流れる低圧冷媒と熱交換して冷却される。なお、この第2熱交換器17での冷媒の変化は、図8の点(e)から点(g)に示すほぼ水平な直線で表される。そして、第2熱交換器17から流出した冷媒(点(g))は、第4流量制御装置13、及び第1熱交換器16を介して第4の分岐部11に流入して、第2接続配管7eから流入する冷媒と合流する(点(h))。
第3の分岐部10から流出した低温低圧のガス冷媒は、第1接続配管6、四方切替弁2、及びアキュムレータ4を介して圧縮機1に流入し、圧縮される。
図9は、図1に示す空気調和装置の冷房主体運転時であってインジェクションする場合のP−h線図である。図1及び図9に基づいて冷房主体運転であってインジェクションする場合を説明する。冷媒の圧縮比が大きくなり、インジェクションをしないと吐出温度が高くなる場合の冷媒の動作について説明する。なお、冷房主体運転でインジェクションをする場合には、電磁弁29は開口される。冷媒の主流部の流れについてはインジェクションをしない場合と基本的に同様であるため省略する。
図10は、図1に示す空気調和装置100の暖房主体運転時であってインジェクションしない場合のP−h線図である。図1及び図10に基づいて暖房主体運転であってインジェクションしない場合を説明する。ここでは、室内機Cが冷房を、室内機D、Eが暖房をしている場合について説明する。このような暖房主体運転を行う場合、四方切替弁2を、圧縮機1から吐出された冷媒を第3の分岐部10へ流入させるように切り替える。また、第1電磁弁8f、第2電磁弁8d、及び8第3電磁弁8eは閉止され、第1電磁弁8c、第2電磁弁8g、及び第3電磁弁8hは開口される。また、冷房を行う室内機Cと熱源側熱交換器3の圧力差を低減するために、第3流量制御装置22の開度は全開、又は第1接続配管6cでの冷媒の蒸発温度が0℃程度になるように制御されている。この状態で、圧縮機1の運転を開始する。
圧縮機1から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方切替弁2、逆止弁20、及び第2接続配管7を介して第3の分岐部10に流入する。第3の分岐部10に流入した高温高圧のガス冷媒は、第3の分岐部10から電磁弁8g、8h及び第1接続配管6d、6eを介して室内熱交換器5d、5eに流入する。そして、冷媒が室内空気を加熱しながら冷却され、中温高圧の液冷媒となる。室内熱交換器5d、5eでの冷媒の変化は、図10の点(b)から点(c)に示すやや傾いた水平に近い直線で表される。
一方、室内熱交換器5d、5eから流出し、第2接続配管7d、7eを介して第4の分岐部11に流入して合流した高圧の液冷媒の残りは、第2バイパス配管14bに流入して第5流量制御装置15に流入する。この第5流量制御装置15に流入した高圧の液冷媒は、第5流量制御装置15で絞られて膨張(減圧)し、低温低圧の気液二相状態になる。このときの冷媒変化は、図10の点(c)から点(f)に示す垂直線で表される。
図11は、図1に示す空気調和装置100の暖房主体運転時であってインジェクションする場合のP−h線図である。図1及び図11に基づいて暖房主体運転であってインジェクションする場合を説明する。冷媒の圧縮比が大きくなり、インジェクションをしないと吐出温度が高くなる場合の冷媒の動作について説明する。なお、暖房主体運転でインジェクションをする場合には、電磁弁29は閉止される。冷媒の主流部の流れについてはインジェクションをしない場合と同様であるため省略する。また、第3流量制御装置22の開度(絞り)は、圧縮機1にインジェクションする冷媒の圧力を上昇させるため、及び冷房を行う室内機Cの能力確保のために、第1接続配管6cでの冷媒の蒸発温度が0℃程度になるように制御される。
ここで、第3熱交換器26により第3流量制御装置22に流入する冷媒が冷却されて液単相に冷却されるものとして説明した。しかし、冷媒の条件によっては液単相とならず、気液二相に場合がある。このような場合には、第3流量制御装置22の直前に多孔質金属、焼結管など、気液二相流の流動場を乱し、攪拌させる装置を組み込めばより安定した制御を行うことができる。なお、一般に管路内の流れは内径の10〜20倍程度で発達するため、攪拌による効果を得るために、攪拌装置を第3流量制御装置22から内径の5倍程度以下に設置すればよい。また、気液二相流の流動場を乱し、攪拌させる装置は、第2流量制御装置24及び第5流量制御装置15に採用してもよいことは言うまでもない。
熱源側熱交換器3が蒸発器として作用する場合には、熱源側熱交換器3のフィンやチューブなどに着霜することがある。本実施の形態1に係る空気調和装置100は、デフロスト運転を行うことで除霜することができる。このデフロスト運転について検討する。効率良くデフロスト運転を行うには、外気温度と冷媒の温度の温度差を小さくし、放熱を防ぐこと、及びデフロスト時間を短くして外気に放熱する時間を短くすることなどが必要である。
一方、冷房主体運転時において、暖房を行う室内機の凝縮温度よりも熱源側熱交換器3で冷媒を凝縮させる凝縮温度が高くなることは現実的にないので、圧力調整の必要がない。つまり、冷房主体運転時において、暖房を行う室内機から熱源側熱交換器3までを冷媒が流れる過程で発生する圧力損失が低減され、効率の高い状態で運転を行うことができるので、特に圧力調整をしなくてもよいということである。
図12は、実施の形態2に係る空気調和装置200の冷媒回路構成の一例を示す冷媒回路図である。なお、本実施の形態2では、実施の形態1と同一部分には同一符号とし、実施の形態1との相違点を中心に説明するものとする。また、実施の形態1と同様に、第1の分岐部40の位置は、熱源側熱交換器3から第2接続配管7までの間の配管であれば逆止弁18の前後どちらでも構わない。本実施の形態2に係る空気調和装置200は、実施の形態1に係る空気調和装置100とは、気液分離装置25からのインジェクション配管23の取り出し部が異なっている。
つまり、実施の形態1に係る空気調和装置100において、暖房運転、又は暖房主体運転時にインジェクションをする際に、気液分離装置25に分離されてインジェクション配管23に流入する冷媒は、気液二相であった。一方、実施の形態2に係る空気調和装置200は、暖房運転、又は暖房主体運転時にインジェクションをする際に、気液分離装置25に分離されてインジェクション配管23に流入する冷媒は、主にガスとなっている。このような空気調和装置200においても、冷房運転、暖房運転、及び冷暖房混在運転時に、圧縮機1にインジェクションを行うことができる。つまり、冷媒流量が増大し、冷房運転、暖房運転、及び冷暖房混在運転の能力が増大する。また、圧縮機1の吐出温度が低減される。
図13は、実施の形態3に係る空気調和装置210の冷媒回路構成の一例を示す冷媒回路図である。なお、本実施の形態3では、実施の形態1と同一部分には同一符号とし、実施の形態1との相違点を中心に説明するものとする。
本実施の形態3に係る空気調和装置210は、冷房時にも主流の冷媒が気液分離装置25および第3熱交換器26を通るようになっている。具体的には、実施の形態1の逆止弁18の部分に逆止弁18−1、逆止弁18−2が直列に接続され、その間の配管に、気液分離装置25、第3熱交換器26、第3流量制御装置22、インジェクション配管23が接続されている。また、気液分離装置25に流入する側の配管に、逆止弁18−1と並列に逆止弁21が接続され、第3熱交換器26から流出する側(ただし、インジェクション配管23ではない方)の配管に逆止弁18−2と並列に第3流量制御装置22が接続されている。なお、実施の形態1、2で用いた電磁弁29が設けられていない。また、第1の分岐部40と気液分離装置(第2の分岐部)25とは、図1に図示する冷媒回路の同一の部分である。
本構成にすることにより、主流の冷媒を液化するとともに、第2流量制御装置24に流入する冷媒も液単相状態を保てるため、より安定的にインジェクション運転を行うことができる。また、実施の形態1、2で用いた電磁弁を省略することができる。さらに、主流の冷媒を冷却することができ、冷房能力が増大する。
図14は、実施の形態4に係る空気調和装置300の冷媒回路構成の一例を示す冷媒回路図である。なお、本実施の形態4では、実施の形態1と同一部分には同一符号とし、実施の形態1との相違点を中心に説明するものとする。また、室外機内の回路構成については、実施の形態2、又は実施の形態3のように構成しても問題ない。
本実施の形態4における空気調和装置300には、中継機Bに中間熱交換器30a、30b、第1流量制御装置9a、9b、及びポンプ31a、31bが設置される。なお、実施の形態1、実施の形態2、及び実施の形態3で用いた、第1熱交換器16及び第2熱交換器17は、設けられていない。
なお、ここでは中間熱交換器30a、30bが2つある場合を例に説明するが、これに限るものではない。第2冷媒を冷却または/および加熱できるように構成すれば、中間熱交換器をいくつ設置しても良い。さらに、ポンプ31a、31bは、それぞれ一つとは限らず、複数の小容量のポンプを並列、直列に並べて使用しても良い。
また、実施の形態1に係る空気調和装置100及び実施の形態2に係る空気調和装置200のように、中継機Bから室内機C〜Eまでの熱輸送を冷媒で行うと、第1流量制御装置9c〜9eが室内熱交換器5c〜5e近傍に設置されることになる。
さらに、熱源機Aから中継機Bまでの熱輸送を冷媒で行うことにより、ブラインの駆動に使用するポンプを小型化でき、さらにブラインの搬送動力を低減させて省エネルギー化を図ることができる。
Claims (9)
- 密閉容器内に圧縮室を有する低圧シェル構造の圧縮機、第1流路切替弁、熱源側熱交換器、第1流量制御装置、及び複数の利用側熱交換器を有し、これらが冷媒配管で接続されて冷凍サイクルを構成し、
前記熱源側熱交換器を凝縮器として動作させ、前記利用側熱交換器側で冷房を行う冷房運転と、前記利用側熱交換器側で暖房及び冷房が混在し、冷房負荷が暖房負荷よりも大きな冷房主体運転と、前記熱源側熱交換器を蒸発器として動作させ、前記利用側熱交換器側で暖房を行う暖房運転と、前記利用側熱交換器側で暖房と冷房が混在し、暖房負荷が冷房負荷よりも大きな暖房主体運転とを実行可能である空気調和装置において、
前記冷凍サイクルを構成する冷媒回路と前記密閉容器の前記圧縮室とを接続し、前記冷凍サイクルを循環する冷媒を前記圧縮室内に供給するインジェクション配管と、
前記インジェクション配管に設けられ、開度が制御され、前記圧縮室に供給される冷媒のインジェクション量を調整する第2流量制御装置と、
開度が制御され、前記冷凍サイクルの冷媒を、前記暖房運転及び前記暖房主体運転時において前記圧縮機から吐出される冷媒の高圧圧力よりも小さくかつ前記圧縮機から吸入される冷媒の低圧圧力よりも大きい中間圧力に調整する第3流量制御装置と、
を有し、
前記第1流路切替弁の接続を切り替えて前記冷房運転及び前記冷房主体運転と、前記暖房運転及び前記暖房主体運転とを切替可能であり、
前記熱源側熱交換器を凝縮器として動作させる前記冷房運転及び前記冷房主体運転時には、前記第1流量制御装置を開とするとともに前記第3流量制御装置を閉じ、前記熱源側熱交換器から流出した冷媒を、前記第3流量制御装置に通さずに前記第1流量制御装置及び前記利用側熱交換器の順に流入させ、
前記冷房運転又は前記冷房主体運転時に前記インジェクションをする場合には、前記第1流量制御装置及び第2流量制御装置を開とするとともに前記第3流量制御装置を閉じ、前記熱源側熱交換器から流出した冷媒の一部を、前記インジェクション配管に分岐させ、前記第2流量制御装置に通して前記圧縮機にインジェクションし、
前記熱源側熱交換器を蒸発器として動作させる前記暖房運転及び前記暖房主体運転時には、前記第1流量制御装置及び前記第3流量制御装置を開き、前記利用側熱交換器から流出した冷媒を、前記第1流量制御装置及び前記第3流量制御装置の順に通して前記熱源側熱交換器に流入させ、
前記暖房運転又は前記暖房主体運転時に前記インジェクションをする場合には、前記第1流量制御装置、第2流量制御装置及び前記第3流量制御装置を開き、前記第3流量制御装置の上流であって前記第1流量制御装置の下流の冷媒の一部を、前記インジェクション配管に分岐させ、前記第2流量制御装置に通して前記圧縮機にインジェクションする配管接続とした
ことを特徴とする空気調和装置。 - 熱源用の冷媒として、R32、R32及びHFO1234yfを含みR32の質量比率が40%以上の混合冷媒、又はR32及びHFO1234zeを含みR32の質量比率が15%以上の混合冷媒、のいずれかを用いた
ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記熱源側熱交換器の下流側であって、一方が前記利用側熱交換器に分岐し、他方が前記インジェクション配管に分岐する第1の分岐部と
前記熱源側熱交換器から前記第1の分岐部を介して流入する冷媒と、前記第2流量制御装置を通過した冷媒とを熱交換させる熱交換部とを有し、
前記熱源側熱交換器が凝縮器として動作する場合、
前記圧縮機から吐出された冷媒を、前記熱源側熱交換器、前記第1の分岐部、前記第2流量制御装置、前記熱交換部の順に流動させ、前記圧縮機にインジェクションする
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の空気調和装置。 - 前記第3流量制御装置と前記利用側熱交換器との間であって、一方が第3流量制御装置に分岐し、他方が前記インジェクション配管に分岐する第2の分岐部と、
前記第2の分岐部を介して流入する冷媒と、前記第2流量制御装置を通過した冷媒とを熱交換させる前記熱交換部とを有し、
前記熱源側熱交換器が蒸発器として動作する場合、
前記圧縮機から吐出された冷媒を、負荷が発生する前記利用側熱交換器、前記第1流量制御装置、前記第2の分岐部、前記第2流量制御装置、前記熱交換部の順に流動させ、前記圧縮機にインジェクションする
ことを特徴とする請求項3に記載の空気調和装置。 - 前記第2の分岐部には、気液分離装置が備えられ、
主に液相の冷媒が前記インジェクション配管に供給され、主に気相の冷媒が前記熱源側熱交換器に供給され、
前記インジェクション配管に供給される主に液相の冷媒と、前記熱源側熱交換器に供給される気相の冷媒とが前記熱交換部で熱交換する
ことを特徴とする請求項4に記載の空気調和装置。 - 前記第2の分岐部には、気液分離装置が備えられ、
主に気相の冷媒が前記インジェクション配管に供給され、主に液相の冷媒が前記熱源側熱交換器に供給され、
前記インジェクション配管に供給される主に気相の冷媒と、前記熱源側熱交換器に供給される液相の冷媒とが前記熱交換部で熱交換する
ことを特徴とする請求項4に記載の空気調和装置。 - 前記第3流量制御装置には、
液単相や気液二相状態の冷媒を混合させる冷媒攪拌手段が設けられている
ことを特徴とする請求項2〜6のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 前記第1の分岐部と前記第2の分岐部とは同一の部分である
ことを特徴とする請求項4に記載の空気調和装置。 - 前記熱源側熱交換器のデフロスト運転を行う場合において、
前記第1流路切替弁の接続を切り替えて、前記圧縮機から吐出される高温冷媒を前記熱源側熱交換器に供給し、前記熱源側熱交換器から流出する冷却された冷媒を、前記第1の分岐部を介して前記インジェクション配管に供給し、前記圧縮機にインジェクションする
ことを特徴とする請求項3〜8のいずれか一項に記載の空気調和装置。
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