JP5873768B2 - Air conditioner - Google Patents
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Description
この発明は、夏期には冷媒循環による冷房運転を、冬期には冷媒循環による暖房運転と床暖房等の温水循環による温水暖房運転を同時に行う空気調和機に関するものである。 The present invention relates to an air conditioner that simultaneously performs a cooling operation by refrigerant circulation in summer and a heating operation by refrigerant circulation and hot water heating operation by hot water circulation such as floor heating in winter.
従来の空気調和機では、室外機を水平仕切板で上下に分割し、この仕切板の下部に冷凍回路室を、上部に温水回路室を形成し、前記冷凍回路室には圧縮機、膨張弁、蒸発器、送風ファン等を備え、前記温水回路室には水−冷媒熱交換器、温水タンク、循環ポンプと温水ヘッダーを備え、この温水ヘッダーと室内熱交換器を備えた室内機を温水連絡配管にて接続し、前記圧縮機、水−冷媒熱交換器、膨張弁、蒸発器等を接続して冷媒循環回路を形成し、前記水−冷媒熱交換器、温水タンク、循環ポンプ、温水連絡配管、室内熱交換器を接続して温水循環回路を形成し、前記冷媒循環回路にて蒸発器から汲み上げた熱を、水−冷媒熱交換器で温水循環経路に伝達し、前記室内熱交換器にて室内へ放熱して暖房を行うヒートポンプ式温水暖房装置に於いて、前記蒸発器をフィンチューブ式の熱交換器で形成し、前記水−冷媒熱交換器と膨張弁の間の冷媒循環回路に放熱器を前記蒸発器と一体に設けると共に、前記放熱器を蒸発器の風下側下端に位置させたことによって、暖房運転時の除霜運転で霜の溶け残りを防止することができ、除霜の効率を向上させることができる。
また、吐出圧力の上昇を抑え、圧縮機の消費電力増加を抑えることができ、高COPを実現できるものだった。(例えば、特許文献1参照)
In a conventional air conditioner, an outdoor unit is divided into upper and lower parts by a horizontal partition plate, a refrigeration circuit chamber is formed at the lower part of this partition plate, and a hot water circuit chamber is formed at the upper part. The hot water circuit room is equipped with a water-refrigerant heat exchanger, a hot water tank, a circulation pump and a hot water header. The indoor unit equipped with the hot water header and the indoor heat exchanger is connected with hot water. Connected by piping, connecting the compressor, water-refrigerant heat exchanger, expansion valve, evaporator, etc. to form a refrigerant circulation circuit, water-refrigerant heat exchanger, hot water tank, circulation pump, hot water communication A pipe and an indoor heat exchanger are connected to form a hot water circulation circuit, and the heat pumped up from the evaporator in the refrigerant circulation circuit is transmitted to the hot water circulation path by the water-refrigerant heat exchanger, and the indoor heat exchanger Heat pump type hot water heating system that heats indoors with heat The evaporator is formed by a fin tube type heat exchanger, and a radiator is provided integrally with the evaporator in a refrigerant circulation circuit between the water-refrigerant heat exchanger and an expansion valve. By being positioned at the lower end on the leeward side of the evaporator, it is possible to prevent frost from remaining in the defrosting operation during the heating operation and to improve the efficiency of the defrosting.
Further, it was possible to suppress an increase in discharge pressure, suppress an increase in power consumption of the compressor, and realize a high COP. (For example, see Patent Document 1)
この従来例のヒートポンプ式温水暖房装置の室外熱交換器は、暖房運転では圧縮機の消費電力増加を抑えることができ、高COPを実現できるものだったが、この冷凍回路を利用して、水−冷媒熱交換器に並列に室内機のを接続する冷媒回路を設け、室内機にて冷房運転を行った場合には、室外熱交換器の熱い上側冷媒流通経路から冷たい下側冷媒流通経路に熱が流れることで、室内機の冷却効果が大幅に損なわれるものだった。 The outdoor heat exchanger of the heat pump type hot water heating apparatus of this conventional example can suppress an increase in power consumption of the compressor in the heating operation, and can realize a high COP. -When a refrigerant circuit that connects the indoor unit in parallel to the refrigerant heat exchanger is provided and cooling operation is performed in the indoor unit, the hot upper refrigerant circulation path of the outdoor heat exchanger is changed to the cold lower refrigerant circulation path. The cooling effect of the indoor unit was greatly impaired by the flow of heat.
この発明はこの点に着目し上記欠点を解決する為、特にその構成を、室外機の下部に冷凍回路室を、上部に温水回路室を形成し、前記冷凍回路室には圧縮機、四方弁、膨張弁、室外熱交換器、冷媒接続バルブ、送風ファン等を備え、前記冷媒接続バルブと冷暖房用熱交換器を備えた室内機を、冷媒連絡配管にて接続して冷媒循環回路を形成し、前記温水回路室には水−冷媒熱交換器、温水タンク、循環ポンプと温水ヘッダー等を備え、この温水ヘッダーと床暖房等の暖房用熱交換器を備えた温水暖房機を温水連絡配管にて接続して温水循環回路を形成し、前記冷媒循環回路の切換によって室内機で冷房運転や暖房運転を行い、前記温水循環回路によって温水暖房を行う空気調和機に於いて、前記冷媒循環回路は四方弁と水−冷媒熱交換器の間に第1三方弁を、水−冷媒熱交換器と室外熱交換器の間に第2三方弁を設け、この第2三方弁と室外熱交換器の間に第1膨張弁を設け、前記室外熱交換器はフィンチューブ式の熱交換器で形成すると共に、冷媒流通経路を上下に分割し、上側冷媒流通経路と下側冷媒流通経路の間に第2膨張弁を設け、暖房運転時には前記第1三方弁と第2三方弁は水−冷媒熱交換器側と室内機側の両方に冷媒を振り分けると共に、第1膨張弁は全開し、第2膨張弁を絞ることで前記上側冷媒流通経路は低温になり、前記下側冷媒流通経路は高温になり、上側冷媒流通経路を加熱して室内機での暖房と温水暖房を同時に行い、冷房運転時には第1三方弁と第2三方弁は室内機側のみに冷媒を流すと共に、第2膨張弁は全開し、第1膨張弁を絞ることで上側冷媒流通経路と下側冷媒流通経路を共に高温にして室内機のみで冷房するものである。 The present invention pays attention to this point and solves the above-mentioned drawbacks. In particular, the configuration is such that a refrigeration circuit chamber is formed in the lower part of the outdoor unit, and a hot water circuit chamber is formed in the upper part. An expansion valve, an outdoor heat exchanger, a refrigerant connection valve, a blower fan, etc., and an indoor unit provided with the refrigerant connection valve and the heat exchanger for air conditioning is connected by a refrigerant communication pipe to form a refrigerant circulation circuit. The hot water circuit room is equipped with a water-refrigerant heat exchanger, a hot water tank, a circulation pump and a hot water header, etc., and the hot water heater equipped with the hot water header and a heating heat exchanger such as floor heating is used as a hot water communication pipe. Connected to each other to form a hot water circulation circuit, an air conditioner that performs cooling operation or heating operation in an indoor unit by switching the refrigerant circulation circuit, and performs hot water heating by the hot water circulation circuit, the refrigerant circulation circuit is Between the four-way valve and the water-refrigerant heat exchanger The first three-way valve is provided with a second three-way valve between the water-refrigerant heat exchanger and the outdoor heat exchanger, and a first expansion valve is provided between the second three-way valve and the outdoor heat exchanger. The exchanger is formed of a fin tube type heat exchanger, and the refrigerant circulation path is divided into upper and lower parts, and a second expansion valve is provided between the upper refrigerant circulation path and the lower refrigerant circulation path, and the first The three-way valve and the second three-way valve distribute the refrigerant to both the water-refrigerant heat exchanger side and the indoor unit side, the first expansion valve is fully opened, and the second expansion valve is throttled to lower the upper refrigerant flow path. The lower refrigerant flow path becomes high temperature, the upper refrigerant flow path is heated to perform heating in the indoor unit and hot water heating at the same time, and during the cooling operation, the first three-way valve and the second three-way valve are on the indoor unit side. The second expansion valve is fully opened and the first expansion valve is throttled so that the upper refrigerant flows. It is to cool only the indoor unit through path and the lower refrigerant flow path together with a high temperature.
この発明によれば、暖房運転では除霜運転での溶け残りを防止することができ、除霜の効率を向上させることができる。吐出圧力の上昇を抑え、圧縮機の消費電力増加を抑えることができ、高COPを実現できる。ものであり、冷房運転では室内機の効率の低下を防止することができるものである。 According to this invention, in the heating operation, it is possible to prevent unmelted residue in the defrosting operation, and it is possible to improve the efficiency of the defrosting. An increase in discharge pressure can be suppressed, an increase in power consumption of the compressor can be suppressed, and a high COP can be realized. Therefore, the cooling operation can prevent a decrease in the efficiency of the indoor unit.
次に、この発明に係る空気調和機を図面に示された一実施例で説明する。
1は空気調和機の室外機で、水平仕切板2にて上下2室に分けられ、下部には冷凍回路室3を、上部には温水回路室4を備え、冷媒連絡配管5によって室内機6と、温水連絡配管7によって床暖房パネル8と接続されている。
前記冷凍回路室3の内部には圧縮機9、四方弁10、
室外熱交換器11、膨張弁12、送風ファン13と冷凍回路制御部14等を設けている。
前記温水回路室4の内部には、水−冷媒熱交換器15、補助ヒータ16、温水タンク17、循環ポンプ18、温水ヘッダー19と温水回路制御部20等を設けている。
前記室内機6内にはフィンチューブ式の室内熱交換器21と室内送風ファン22と室内制御部23を備えている。
Next, an air conditioner according to the present invention will be described with reference to an embodiment shown in the drawings.
Reference numeral 1 denotes an outdoor unit of an air conditioner, which is divided into two upper and lower chambers by a
Inside the refrigeration circuit chamber 3, a
An
Inside the hot water circuit chamber 4, a water-
The
24は前記圧縮機9と四方弁10、水−冷媒熱交換器15、膨張弁12、室外熱交換器11を冷媒配管25で連通した冷凍回路で、前記四方弁10と水−冷媒熱交換器15の間には第1三方弁26を、水−冷媒熱交換器15と室外熱交換器11の間に第2三方弁27を設けている。
前記第1三方弁26と第2三方弁27は冷媒接続バルブ28と前記冷媒連絡配管5を介して室内熱交換器21と接続される。
The first three-
前記室外熱交換器11は多数の薄板状アルミニューム製フィンを銅管で貫通したフィンチューブ式の熱交換器で、冷媒流通経路を上下に分割し、上側冷媒流通経路29は大きく、その下部に比較的小さな下側冷媒流通経路30を設けている。
The
前記第2三方弁27と下側冷媒流通経路30の間には第1膨張弁12aを、前記上側冷媒流通経路29と下側冷媒流通経路30の間には第2膨張弁12bを設け、暖房運転時には第1膨張弁12aは全開され、第2膨張弁12bは圧縮機9の回転数や冷凍回路の状態に応じて冷凍回路制御部14からの指令に応じた開度で絞られ、水−冷媒熱交換15や室内熱交換器21から戻った比較的熱い冷媒が下側冷媒流通経路30を加熱した後、第2膨張弁12bで絞られて減圧することで低温になった冷媒が上側冷媒流通経路29を低温にして空気から吸熱し圧縮機9へ送られる。ここでは、下側冷媒流通経路30によって吐出圧力の上昇を抑えことができるので、圧縮機9の消費電力増加を抑えることができ、高COPを実現できる。また、除霜運転での溶け残りを防止することができ、除霜の効率を向上させることができるものである。
A
冷房運転時には第2膨張弁12bは全開され、第1膨張弁12aは圧縮機9の回転数や冷凍回路の状態に応じて冷凍回路制御部14からの指令に応じた開度で絞られ、圧縮機9から高温の冷媒が上側冷媒流通経路29、第2膨張弁12b、下側冷媒流通経路30へ流れ空気に放熱する、その後第1膨張弁12aで減圧され、第2三方弁27から室内熱交換器21へ流れ、室内機6で室内の冷房が行われる。冷房運転では水−冷媒熱交換器15へは冷媒は流れず、全部の能力は室内機6の冷房運転に使用されるものである。
During the cooling operation, the
31は前記水−冷媒熱交換器15と補助ヒータ16、温水タンク17、循環ポンプ18とを、前記温水ヘッダー19と温水連絡配管7を介して床暖房パネル8に温水配管32で連通した温水回路で、前記循環ポンプ18と温水ヘッダー19の間と、温水ヘッダー19と水−冷媒熱交換器15の間をバイパス回路33で接続して温水の循環量を調整している。
前記室内熱交換器21と水−冷媒熱交換器15は冷凍回路24に対して並列に接続されており、二つの三方弁26・27と四方弁10の切換で、冷房運転時には室内熱交換器21側のみに冷媒を循環させて室内を冷房し、暖房運転時には室内熱交換器21と水−冷媒熱交換器15の両方に冷媒を循環させて室内機6では温風による暖房運転を、床暖房パネル8では温水循環による床暖房運転を同時又はどちらか一方のみで暖房運転を行うものである。
The
前記圧縮機9は冷凍回路制御部14に備えたインバータ駆動回路(図示せず)にて必要な熱量に応じて多段階に回転数を変化するものである。
前記膨張弁12a・12bは電子式の膨張弁で圧縮機9の回転数や冷凍回路の各部温度等によって冷凍回路制御部14にて開度が制御されるものである。
前記送風ファン13は樹脂製のプロペラファンで、回転数可変の送風モータ(図示せず)によって回転し、前記室外熱交換器11に送風して熱交換を行うものである。
The
The
The
前記室内機6は室内送風ファン22の駆動で、前面及び上面に備えた吸込口(図示せず)から室内の空気を吸い込んで、前記室内熱交換器21で熱交換した後、前面下部に備えた吹出口(図示せず)から室内へ温度調整された空気を送風するものである。
34は室内機6と冷媒連絡配管5を接続する冷媒接続バルブである。
The
A
前記水−冷媒熱交換器15は、外管の内部に内管を挿入した二重管で構成されている。内管の外表面は、多数のフィンを立設し、内管の内外における熱交換効率を高めるように構成されている。この二重管の内管内部を水が通過する温水経路(図示せず)とし、内管と外管との間を冷媒が通過する冷媒経路(図示せず)とすることにより、冷媒と水との間で熱交換して通過する水を加熱することが可能となる。
The water-
35は前記圧縮機9吐出側の冷媒配管に取り付けられた吐出温センサで、圧縮機9の吐出温度を測定し、前記冷凍回路制御部14へ信号を送る。36は冷凍回路室3内の室外送風経路(図示せず)の上流側に設けられた外気温センサで、外気温を測定する。37は前記室外熱交換器11に取り付けられ室外熱交換器11の温度を測定して、除霜運転を制御するための熱交センサである。38は水−冷媒熱交換器15の中程に取り付けられ、冷媒の温度を測定する冷媒中間センサである。
39は前記水−冷媒熱交換器15と補助ヒータ16の間の温水配管に取り付けられ配管温度を測定する往き温水センサ。40は前記補助ヒータ16と温水タンク17の間の温水配管に取り付けられ配管温度を測定するヒータ配管センサ。41は床暖房パネル8と水−冷媒熱交換器15の間の温水配管に取り付けられ配管温度を測定する戻り温水センサである。42は補助ヒータ16の過熱を検知する安全サーモで、補助ヒータ16の上面に2つ取り付けられている。43は室内空気の吸込側に設けた室温センサ。
冷房運転について説明すれば、冷房運転時には第2膨張弁12bは全開され、第1膨張弁12aは圧縮機9の回転数や冷凍回路の状態に応じて冷凍回路制御部14からの指令に応じた開度で絞られ、圧縮機9から四方弁10を経由して高温の冷媒が上側冷媒流通経路29、第2膨張弁12b、下側冷媒流通経路30へ流れ、凝縮器として作用する高温の上側冷媒流通経路29と下側冷媒流通経路30へ送風ファン13にて外気が送られることで放熱する。その後第1膨張弁12aで減圧され、第2三方弁27から室内熱交換器21へ流れ、室内機6では室内熱交換器21が低温になり室内送風ファン22で熱交換された冷たい空気が室内に吹き出され、冷房が行われる。冷房運転では三方弁26・27によって水−冷媒熱交換器15へは冷媒は流れず、全部の能力は室内機6の冷房運転に使用されるものである。
Explaining the cooling operation, the
暖房運転について説明すれば、圧縮機9から吐出された冷媒は四方弁10で暖房側に切り替えられ、第1三方弁26で水−冷媒熱交換器15側と室内機6側に振り分けられる。水−冷媒熱交換器15によって温水回路31の温水を加熱して床暖房パネル8内に流れる温水で床暖房が行われると同時に、室内熱交換器21にも高温の冷媒が流れ、室内機6にて温風による暖房が行われる。暖房運転時の三方弁26・27における冷媒の配分は、室内機6と床暖房の温度設定によって異なり、例えば暖房運転の開始時には温風による暖房の方が床暖房に比べ室温上昇が速くできるので、室内機6側の冷媒を多くして運転をし、室温が設定温度まで上昇した時に徐々に床暖房の温水側に冷媒量を多くするような制御が行われる。暖房運転時には第1膨張弁12aは全開され、第2膨張弁12bは圧縮機9の回転数や冷凍回路の状態に応じて冷凍回路制御部14からの指令に応じた開度で絞られ、水−冷媒熱交換15や室内熱交換器21から戻った比較的熱い冷媒が下側冷媒流通経路30を加熱した後、第2膨張弁12bで絞られて減圧することで低温になった冷媒が上側冷媒流通経路29を低温にして空気から吸熱し圧縮機9へ送られる。ここでは、下側冷媒流通経路30によって吐出圧力の上昇を抑えことができるので、圧縮機9の消費電力増加を抑えることができ、高COPを実現できる。また、除霜運転での溶け残りを防止することができ、除霜の効率を向上させることができるものである。
Explaining the heating operation, the refrigerant discharged from the
このように、暖房運転では除霜運転での溶け残りを防止することができ、除霜の効率を向上させることができる。吐出圧力の上昇を抑え、圧縮機の消費電力増加を抑えることができ、高COPを実現できる。ものであり、冷房運転では室内機の効率の低下を防止することができるものである。 Thus, in heating operation, unmelted residue in the defrosting operation can be prevented, and the efficiency of defrosting can be improved. An increase in discharge pressure can be suppressed, an increase in power consumption of the compressor can be suppressed, and a high COP can be realized. Therefore, the cooling operation can prevent a decrease in the efficiency of the indoor unit.
1 室外機
6 室内機
8 床暖房パネル
9 圧縮機
11 室外熱交換器
12a 第1膨張弁
12b 第2膨張弁
15 水−冷媒熱交換器
21 室内熱交換器
29 上側冷媒流通経路
30 下側冷媒流通経路
1
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