JP6058219B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
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図である。
本実施の形態1に係る空気調和装置300は、圧縮機1、四方弁2、室内熱交換器3、膨張弁4及び室外熱交換器8を備えている。つまり、空気調和装置300の冷凍サイクル回路は、暖房運転時、圧縮機1、四方弁2、室内熱交換器3、膨張弁4及び室外熱交換器8の順で接続されることとなる。また、空気調和装置300の冷凍サイクル回路は、冷房運転時、圧縮機1、四方弁2、室外熱交換器8、膨張弁4及び室内熱交換器3の順で接続されることとなる。すなわち、室内熱交換器3は、暖房運転時に凝縮器として機能し、冷房運転時に蒸発器として機能する。室外熱交換器8は、暖房運転時に蒸発器として機能し、冷房運転時に凝縮器として機能する。
なお、空気調和装置300が暖房運転又は冷房運転のいずれかのみを行うものの場合、四方弁2は特に必要ない。
なお、本実施の形態1では、液ヘッダ7は、上下方向に2つの液ヘッダ部分7a,7bに分割されている。
詳しくは、室外機100には、圧縮機1、四方弁2、膨張弁4、第1の気液分離器5、分流器6、液ヘッダ7、室外熱交換器8、ガスヘッダ9、及び、バイパス回路10(第1のバイパス配管10a、流量制御機構11)が収納されている。また、室内ユニット200には、室内熱交換器3が収納されている。なお、室外機100には室外熱交換器8に熱交換対象となる空気(室外空気)を供給する送風機12も設けられている。室外機100での送風機12の収納構成については後述する。
図2は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の室外機を示す縦断面図である。また、図3は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の室外熱交換器を示す図である。なお、図2には、室外熱交換器8を通る風速分布も併せて示している。また、図3は、(a)が平面図であり、(b)が側面図である。
分流器6は、本体部6a及び液ヘッダ部分の数と同数の接続配管部6bを備える。本体部6aには、一端が第1の気液分離器5に接続され、他端が液ヘッダ部分と同数に分岐された流路が形成されている。そして、接続配管部6bは、一端が本体部6aに形成された流路の他端(各分岐部)に接続され、他端が液ヘッダ部分7a,7bに接続されている。このとき、例えば、図4(a)に示すように、本体部6aに形成された流路の他端(各分岐部)において、液ヘッダ部分7aと接続される分岐部の断面積を液ヘッダ部分7bに接続される分岐部の断面積より大きく形成し、液ヘッダ部分7aと接続される流路の断面積を液ヘッダ部分7bに接続される流路の断面積より大きくしてもよい。また例えば、図4(b)に示すように、本体部6aに形成された流路の他端(各分岐部)において、液ヘッダ部分7bに接続される分岐部にオリフィス14を設け、液ヘッダ部分7aと接続される流路の断面積を液ヘッダ部分7bに接続される流路の断面積より大きくしてもよい。また例えば、図4(c)に示すように、液ヘッダ部分7aと接続される接続配管部6bの断面積を液ヘッダ部分7bに接続される接続配管部6bの断面積より大きく形成し、液ヘッダ部分7aと接続される流路の断面積を液ヘッダ部分7bに接続される流路の断面積より大きくしてもよい。いずれの場合も、風量の多い分割領域に接続された液ヘッダ部分7a側に多くの冷媒を供給できる。
上述のように、分流器6は、液ヘッダ部分7a,7bのそれぞれに対して、液ヘッダ部分7a,7bと接続された分割領域の風量に応じた量の二相冷媒を供給する。このため、図5に示すように、風量の多い室外熱交換器8の上部の分割領域に接続された液ヘッダ部分7aには、風量の少ない室外熱交換器8の下部の分割領域に接続された液ヘッダ部分7bよりも多くの二相冷媒が供給される。風量に合わせて冷媒量を分けることで風量の多い部分では多くの冷媒を、風量の少ない部分では相当の冷媒を処理できるので、室外熱交換器8を効率よく利用できる。
実施の形態1では、液ヘッダ部分7a,7bを同一形状に形成した。これに限らず、液ヘッダ部分7aと液ヘッダ部分7bの形状を異ならせてもよい。例えば、以下のように、液ヘッダ部分7aと液ヘッダ部分7bの内径を異ならせてもよい。なお、本実施の形態2で記載されていない構成は実施の形態1と同様とし、実施の形態1と同様の構成には実施の形態1と同じ符号を付している。
図6に示すように、本実施の形態2に係る室外熱交換器8においても、送風機12に近づくにつれて室外熱交換器8を通過する風速(風量)が大きくなっている。このような室外熱交換器8は、上部の分割領域の風速分布の偏りが、下部の分割領域の風速分布の偏りよりも大きくなる。なお、本実施の形態2に係る室外熱交換器8は、下部の分割領域では風速分布が一定となっている。
なお、本実施の形態2に係る液ヘッダ部分7a,7bは、実施の形態1と同様に同じ高さ(Ha=Hb)となっているが、これに限るものではない。例えば、Ha=Hbのときと比べ、Ha<Hbの場合には、室外熱交換器8の全容積のうち、送風機12に遠い位置に配置された液ヘッダ部分7bに接続される室外熱交換器8の容積部分が大きくなる。一方、送風機12に近い位置に配置された液ヘッダ部分7aに接続される室外熱交換器8の容積部分は小さくなる。この場合、送風機12に近い位置に配置された液ヘッダ部分7aに流れる冷媒流量G7aは、液ヘッダ部分7bに流れる冷媒流量G7bよりも少なくなる。例えば、液ヘッダ部分7a,7bの高さに比例して、Ha:Hb=G7a:G7bとなる。この場合の送風機12に近い位置に配置された液ヘッダ部分7aに流れる冷媒質量流束G7a’は、例えば次式(1)で定義できる。
G7a’=G7a/{(D7a/2)2×π}…(1)
同様に、送風機12に遠い位置に配置された液ヘッダ部分7bに流れる冷媒質量流束G7b’は、例えば次式(2)で定義できる。
G7b’=G7b/{(D7b/2)2×π}…(2)
この時、式(1)の液ヘッダ部分7aの内径D7aをD7a’に置き換えた場合、液ヘッダ部分7aに流れる冷媒質量流束と液ヘッダ部分7bに流れる冷媒質量流束が同等になるD7a’が存在する。すなわち、G7a’=G7b’を満たすD7a’が存在する。このD7a’は、D7a’<D7bとなる。つまり、G7a’=G7b’となるように液ヘッダ部分7a,7bの内径を決定した場合、送風機12に近い位置の液ヘッダ部分7aの内径がD7a’となり、送風機12に遠い位置の液ヘッダ部分7bの内径D7bよりも小さくなる。しかしながら、本実施の形態2において主張するところは、単純に液ヘッダ部分7a、7bの内径の大小ではなく、冷媒質量流束同等の径を考え、送風機12に近い位置の液ヘッダ部分7aの内径D7aを、D7a<D7a’とするところにある。Ha>Hbの場合も同様である。
ここで、液ヘッダ部分7aが、本発明の第1液ヘッダ部分に相当する。液ヘッダ部分7bが、本発明の第2液ヘッダ部分に相当する。D7a’が、本発明のD1に相当する。また、D7aが、本発明のDに相当する。
液ヘッダ部分7aと液ヘッダ部分7bの形状を異ならせる場合、液ヘッダ部分7aと液ヘッダ部分7bの高さを異ならせてもよい。なお、本実施の形態3で記載されていない構成は実施の形態1又は実施の形態2と同様とし、上記の実施の形態と同様の構成には上記の実施の形態と同じ符号を付している。
図7に示すように、本実施の形態3に係る室外熱交換器8においては、風速分布の偏りが大きい上部の分割領域の上下方向の幅が、風速分布の偏りの小さい(図7では一定)下部の分割領域の上下方向の幅よりも大きくなっている。このような場合、図7に示すように、液ヘッダ部分7aの高さHaを液ヘッダ部分7bの高さHbよりも大きくすればよい。つまり、Ha>Hbとすればよい。
実施の形態1〜実施の形態3では、液ヘッダ7を2つの液ヘッダ部分7a,7bに分割された。しかしながら、液ヘッダ7の分割数は2つに限定されるものではなく、液ヘッダ7を、本実施の形態4のように3つ以上に分割しても勿論よい。なお、本実施の形態4で記載されていない構成は実施の形態1〜実施の形態3のいずれかと同様とし、上記の実施の形態と同様の構成には上記の実施の形態と同じ符号を付している。
本実施の形態4では、液ヘッダ7を、上方に配置された液ヘッダ部分7a、中間に配置された液ヘッダ部分7b、及び、下方に配置された液ヘッダ部分7cの3つに分割している。そして、最も風速分布の偏りが大きい上部の分割領域に接続された液ヘッダ部分7aの内径を最も小さく、次に風速分布の偏りが大きい中央の分割領域に接続された液ヘッダ部分7bの内径を次に小さく、最も風速分布の偏りが小さい(一定となった)下部の分割領域に接続された液ヘッダ部分7cの内径を最も大きく形成している。
実施の形態2〜実施の形態4では、室外熱交換器8の上部の分割領域において風速分布の偏りが最も大きかったため、上方に配置された(つまり送風機12に最も近い位置に配置された)液ヘッダ部分7aの内径を最も小さくした。しかしながら、室外熱交換器8の仕様によっては、室外熱交換器8の上部でない位置において風速分布の偏りが最も大きくなる場合がある。このような場合、液ヘッダ7を次のように構成してもよい。なお、本実施の形態5で記載されていない構成は実施の形態1〜実施の形態4のいずれかと同様とし、上記の実施の形態と同様の構成には上記の実施の形態と同じ符号を付している。
例えば、図9に示すように、室外熱交換器8は、その一部に室外熱交換器8aが追加され、熱交換器の列数が増加している。このため、本実施の形態5に係る室外熱交換器8は、室外熱交換器8aが追加された箇所において室外熱交換器8を通過する空気の圧力損失が大きくなるため、風速分布が平準化される。このため、本実施の形態5では、室外熱交換器8の上部及び下部の分割領域は風速分布の偏りが小さく(一定となっており)、室外熱交換器8の中央の分割領域の風速分布の偏りが大きくなっている。
本発明は、熱源機(室外機)に対して複数の室内機が接続され、室内機ごとに冷暖房を選択的に、かつある室内機では冷房を、別の室内機では暖房を同時に行うことができる多室型空気調和装置にも適用できる。なお、本実施の形態6で記載されていない構成は実施の形態1〜実施の形態5のいずれかと同様とし、上記の実施の形態と同様の構成には上記の実施の形態と同じ符号を付している。
また、本実施の形態6に係る空気調和装置においては、前記室内機は、該室内機が暖房するときに前記凝縮器として機能する室内熱交換器と、前記膨張弁として機能する第1の流量制御装置と、を備えたものである。
本実施の形態6に係る多室型空気調和装置10000は、室外機(熱源機ともいう)101と、中継器102と、複数台の室内機103(103a,103b,103c)とを備えている。なお、この実施例では、室外機1台に、中継器1台、室内機3台を接続した場合について説明するが、2台以上の室外機、2台以上の中継器、及び2台以上の室内機を接続した場合も同様である。
室外機101は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機1、室外機101の冷媒流通方向を切り替える切替弁である四方弁2、ガスヘッダ9、室外熱交換器8、液ヘッダ7(液ヘッダ部分7a,7b)、分流器6、アキュムレーター44、第3の気液分離器140を内蔵している。第3の気液分離器140の入口は、後述する中継器102の内部にある第1の接続配管21に接続されている。第3の気液分離器140において気液分離された液冷媒、あるいは乾き度が調整された二相冷媒を流出する液側出口配管25は、逆止弁160を介して四方弁2に接続されている。逆止弁160は、第3の気液分離器140から四方弁2の方へのみ液冷媒の流通を許容するものである。また、第3の気液分離器140にて気液分離されたガス冷媒を流出するガス側出口配管26は、流量制御機構として機能するガス側バイパス流路抵抗150を介してアキュムレーター44の入口または内部に接続されている。このように、第3の気液分離器140における冷媒の流れ方向が圧縮機1の吸入側に向かって一方向流れとなるように構成されている。
上記のように構成された室外機101と中継器102とは、太い配管である第1の接続配管21と、第1の接続配管21より細い配管である第2の接続配管22とにより接続されている。
また、第2の気液分離器50の液相部は、第2のバイパス配管23に接続されており、第2のバイパス配管23は、それぞれ分岐配管22a,22b,22cを介して室内機103a,103b,103cに接続されている。これら分岐配管22a,22b,22cには、第1の流量制御装置110a,110b,110cが設けられている。
室内機103a,103b,103cは、上記中継器102の第1の接続配管21から分岐した分岐配管21a,21b,21cと第2のバイパス配管23から分岐した分岐配管22a,22b,22cとを通じて冷媒が循環するように接続されている。各室内機103a,103b,103cは、それぞれ室内熱交換器1000a,1000b,1000cと、開閉自在な第1の流量制御装置110a,110b,110cとを備えている。第1の流量制御装置110a,110b,110cは、室内熱交換器1000a,1000b,1000cに近接して接続され、冷房時は室内熱交換器1000a,1000b,1000cの出口側過熱度、暖房時は過冷却度により調整される。
冷房主体運転モードでは、室外熱交換器8は圧縮機1の吐出側に接続され、凝縮器(放熱器)として作用する。暖房主体運転モードでは、室外熱交換器8は圧縮機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、各運転モードの冷媒の流れを説明する。
図11は、本発明の実施の形態6に係る多室型空気調和装置における暖房運転時の冷媒の流れを表す冷媒回路図である。ここでは、室内機103a,103b,103c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。
暖房運転を行う場合、四方弁2を、圧縮機1から吐出された冷媒が室外熱交換器8及び液ヘッダ7を経由せずに第2の接続配管22を通って、電磁弁120a,120b,120cと、電磁弁130a,130b,130cとからなる切替部104へ流入するように切り替える。また、切替部104においては、分岐配管21a,21b,21cに設けられた電磁弁130a,130b,130cは閉状態に制御され、第2の接続配管22から室内機103a,103b,103cに接続された配管に設けられた電磁弁120a,120b,120cは開状態に制御されている。なお、図11において、実線で表された配管及び機器類が冷媒の循環する径路を示し、点線で示す径路には冷媒は流れないことを示している。
図12は、本発明の実施の形態6に係る多室型空気調和装置における冷房運転時の冷媒の流れを表す冷媒回路図である。ここでは、室内機103a,103b,103cの全てが冷房しようとしている場合について説明する。
冷房を行う場合、四方弁2を、圧縮機1から吐出された冷媒が室外熱交換器8へ流入するように切り替える。また、切替部104においては、室内機103a,103b,103cに接続された電磁弁130a,130b,130cは開状態に制御され、電磁弁120a,120b,120cは閉状態に制御されている。なお、図12において、実線で表された配管及び機器類が冷媒の循環する径路を示し、点線で示す径路には冷媒は流れないことを示している。
図13は、本発明の実施の形態6に係る多室型空気調和装置における暖房主体運転時の冷媒の流れを表す冷媒回路図である。ここでは、室内機103cが冷房を、室内機103a,103bが暖房をしている場合について説明する。この場合、四方弁2を、圧縮機1から吐出された冷媒が第2の接続配管22を通って、電磁弁120a,120b,120cと、電磁弁130a,130b,130cとからなる切替部104へ流入するように切り替える。また、切替部104においては、室内機103a,103b,103cに接続された電磁弁130a,130b,120cは閉状態に制御され、電磁弁120a,120b,130cは開状態に制御されている。なお、図13において、実線で表された配管及び機器類が冷媒の循環する径路を示し、点線で示す径路には冷媒は流れないことを示している。
図14は、本発明の実施の形態6に係る多室型空気調和装置における冷房主体運転時の冷媒の流れを表す冷媒回路図である。ここでは、室内機103b,103cが冷房を、室内機103aが暖房をしている場合について説明する。この場合、四方弁2を、圧縮機1から吐出された冷媒が室外熱交換器8へ流入するように切り替える。また、切替部104においては、室内機103a,103b,103cに接続された電磁弁120a,130b,130cは開状態に制御され、電磁弁130a,120b,120cは閉状態に制御されている。なお、図14において、実線で表された配管及び機器類が冷媒の循環する径路を示し、点線で示す径路には冷媒は流れないことを示している。
第2の気液分離器50で分離されたガス冷媒は、電磁弁120aを介して暖房を行う室内熱交換器1000a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、中温高圧のガス冷媒となる。
一方、第2の気液分離器50で分離された液冷媒は、第1の熱交換器60に流入し、第3のバイパス配管24を流れる低圧冷媒と熱交換して冷却される。
合流した液冷媒は、一部の冷媒を第3のバイパス配管24にバイパスさせながら、分岐配管22a,22b,22cからなる第2の分岐部105で分岐され、冷房を行う室内機103b,103cの第1の流量制御装置110b,110cに流入する。そして、高圧の液冷媒は第1の流量制御装置110b,110cで絞られて膨張、減圧し、低温低圧の気液二相状態になる。この第1の流量制御装置110b,110cでの冷媒の状態変化はエンタルピーが一定のもとで行われる。
室内熱交換器1000b,1000cを出た低温低圧のガス冷媒は、それぞれ電磁弁130b,130cを通り、合流して第1の接続配管21を流通する。そして、第1の接続配管21を合流して流通する低温低圧のガス冷媒は、第3のバイパス配管24の第1の熱交換器60及び第2の熱交換器70で加熱された低温低圧のガス冷媒とさらに合流し、第1の接続配管21に流入する。
また、第2のバイパス配管23に設けられた第1の熱交換器60、第2の熱交換器70及び第3の流量制御装置85は、第2の気液分離器50から流出した液冷媒の過冷却度を増大させるためのものである。このため、第1の熱交換器60、第2の熱交換器70及び第3の流量制御装置85は、本発明において必須の構成ではない。
本発明を実施できる多室型空気調和装置10000は、実施の形態6で示した多室型空気調和装置10000に限られるものでなく、例えば以下のように構成してもよい。なお、本実施の形態7に記載されていない構成は実施の形態1〜実施の形態6のいずれかと同様とし、上記の実施の形態と同様の構成には上記の実施の形態と同じ符号を付している。
図15は、冷房運転時の四方弁2の向きとなっており、冷房運転時では中継器102内の電磁弁120a,120b,120cは閉状態に制御され、電磁弁130a,130b,130cは開状態に制御されている。
冷房主体運転時では、例えば室内機103cが暖房運転で、室内機103a,103bが冷房運転の場合、冷媒は圧縮機1から室外熱交換器8へ流出するように四方弁2が切り替えられ、中継器102内の電磁弁130a,130b,120cは開状態に制御され、電磁弁120a,120b,130cは閉状態に制御されている。
一方、上記冷媒とは別の冷媒(例えば、水または不凍液)が室内機103a,103b,103cの室内熱交換器1000a,1000b,1000cと中継器102の中間熱交換器40(40a,40b,40c)とを循環するように閉じられた冷媒回路42a,42b,42cを構成する。冷媒回路42a,42b,42cには、ポンプ43a,43b,43cを設け、上記の中継器側冷媒回路41a,41b,41cと室内機側冷媒回路42a,42b,42cとの間に中間熱交換器40a,40b,40cを介在させ、中間熱交換器40により両冷媒回路41,42を流れる冷媒間で熱交換させる。その他の機能及び構成は実施の形態6と同様である。
実施の形態6及び実施の形態7では、第3の気液分離器140が室外機101に設けられていた。これに限らず、第3の気液分離器140を中継器102に設けてもよい。なお、以下では、実施の形態6で示した多室型空気調和装置10000において、第3の気液分離器140の設置位置を変更した例について説明する。
この実施の形態8では、第3の気液分離器140を第1の接続配管21の途中に接続し、第3の気液分離器140を中継器102内に設置したものである。このように、第3の気液分離器140を中継器102内に設置することにより、第1の接続配管21内を気液分離されたガス冷媒または液冷媒が流れるため、室外機101と中継器102の間の延長配管分の圧力損失を大きく低減することが可能となる。その他の機能及び構成は実施の形態6及び実施の形態7と同様である。
(非共沸混合冷媒)
前述の室外機100,101を流れる冷媒において、単一冷媒(例えば、R22等)または共沸混合冷媒(例えば、R502,R507A等)ではない非共沸混合冷媒(例えば、R404A、R407C等)を用いた場合、第3の気液分離器140により、気液分離されたガス冷媒で非共沸混合冷媒中の沸点の低い冷媒がガス冷媒としてバイパスされ、気液分離された液冷媒のほうでは、第3の気液分離器140の入口と組成比が沸点の高い冷媒に偏った非共沸混合冷媒として流出されることで、室外熱交換器8内の圧力損失低減効果に加えて、非共沸混合冷媒の性能低下の原因である二相状態での温度勾配(温度グライド)を緩和させる効果がある。その他の機能及び構成は実施の形態1〜実施の形態8と同様である。
実施の形態1〜実施の形態9においては、液ヘッダ部分と室外熱交換器8(より詳しくは、伝熱管15)との接続構成の詳細について、特に言及しなかった。液ヘッダ部分と室外熱交換器8とを以下のように接続することにより、風速分布の偏りが大きい室外熱交換器8の分割領域に接続された液ヘッダ部分に対して、多くの冷媒を流せるようになる。なお、本実施の形態10で記載されていない構成は実施の形態1〜実施の形態9のいずれかと同様とし、上記の実施の形態と同様の構成には上記の実施の形態と同じ符号を付している。
本実施の形態10においては、複数の液ヘッダ部分7a,7bのそれぞれと、室外熱交換器8の伝熱管15とが、複数の枝管45で接続されている。詳しくは、上方に配置された(風速分布が大きい分割領域の伝熱管15に接続された)液ヘッダ部分7aは、枝管45aによって、室外熱交換器8の伝熱管15と接続されている。また、下方に配置された(風速分布が小さい分割領域の伝熱管15に接続された)液ヘッダ部分7bは、枝管45bによって、室外熱交換器8の伝熱管15と接続されている。そして、上方に配置された液ヘッダ部分7aは、下方に配置された液ヘッダ部分7bと比べ、同じ大きさの領域に接続された枝管45の本数が多い構成となっている。換言すると、同じ大きさの領域に接続された枝管45a,45bの本数を見ると、枝管45aの本数の方が枝管45bの本数よりも多くなっている。
実施の形態1〜実施の形態10の構成において、ガスヘッダ9を以下の様に構成することにより、風速分布が大きい分割領域に多くの冷媒を供給できるようになる。なお、本実施の形態11で記載されていない構成は実施の形態1〜実施の形態10のいずれかと同様とし、上記の実施の形態と同様の構成には上記の実施の形態と同じ符号を付している。
本実施の形態11においては、ガスヘッダ9が、上下方向に複数のガスヘッダ部分に分割されている。図18では、ガスヘッダ9は、上下方向に2つのガスヘッダ部分9a,9bに分割されている。そして、上方に配置された(風速分布が大きい分割領域の伝熱管15に接続された)ガスヘッダ部分9aの内径は、下方に配置された(風速分布が小さい分割領域の伝熱管15に接続された)ガスヘッダ部分9bの内径よりも大きくなっている。このため、ガスヘッダ部分9a内の流動抵抗が小さくなるため、風速分布が大きい分割領域に多くの冷媒を供給できる。すなわち、本実施の形態11のようにガスヘッダ9を構成することにより、風速分布が大きい分割領域に多くの冷媒を供給でき、より大きな風速分布の偏りに対応できるようになる。
実施の形態1〜実施の形態11の構成において、ガスヘッダ9を以下の様に構成しても、風速分布が大きい分割領域に多くの冷媒を供給できるようになる。なお、本実施の形態12で記載されていない構成は実施の形態1〜実施の形態11のいずれかと同様とし、上記の実施の形態と同様の構成には上記の実施の形態と同じ符号を付している。
本実施の形態12においては、ガスヘッダ9が、上下方向に複数のガスヘッダ部分に分割されている。図19では、ガスヘッダ9は、上下方向に2つのガスヘッダ部分9a,9bに分割されている。そして、上方に配置された(風速分布が大きい分割領域の伝熱管15に接続された)ガスヘッダ部分9aは、下方に配置された(風速分布が小さい分割領域の伝熱管15に接続された)ガスヘッダ部分9bに比べ、多くの本数の冷媒出口配管46が接続されている。図19では、上方に配置されたガスヘッダ部分9aには、2本の冷媒出口配管46aが接続されており、下方に配置されたガスヘッダ部分9bには、1本の冷媒出口配管46bが接続されている。このため、ガスヘッダ部分9a内の流動抵抗が小さくなるため、風速分布が大きい分割領域に多くの冷媒を供給できる。すなわち、本実施の形態12のようにガスヘッダ9を構成することにより、風速分布が大きい分割領域に多くの冷媒を供給でき、より大きな風速分布の偏りに対応できるようになる。
Claims (14)
- 圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器として機能する室外熱交換器、及び、前記室外熱交換器が蒸発器として機能するときに該室外熱交換器の冷媒流入側となる位置に接続された液ヘッダを有する冷凍サイクル回路と、
前記室外熱交換器に空気を供給する室外送風機と、
を備え、
前記室外熱交換器は、伝熱管が上下方向に並設されるように室外機の筐体に配置され、
前記室外送風機で前記室外機の前記筐体に吸い込まれた空気が、前記室外熱交換器と熱交換した後に前記筐体の上部から排出される空気調和装置において、
前記液ヘッダは、上下方向に複数の液ヘッダ部分に分割され、
前記液ヘッダ部分のそれぞれは、前記室外熱交換器を上下方向に分割した複数の分割領域の各前記伝熱管と接続された構成となっており、
前記膨張弁から流出した二相冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する第1の気液分離器と、
前記第1の気液分離器と前記圧縮機の吸入側とを接続し、前記第1の気液分離器で分離されたガス冷媒を前記圧縮機の吸入側に戻す量を調整するバイパス回路と、
前記第1の気液分離器と前記液ヘッダ部分のそれぞれとを接続し、前記第1の気液分離器で乾き度が調整された二相冷媒を前記液ヘッダ部分のそれぞれに供給するものであり、前記液ヘッダ部分のそれぞれに対して、各前記液ヘッダ部分と接続された前記分割領域の風量に応じた量の当該二相冷媒を供給する分流器と、
を備えたことを特徴とする空気調和装置。 - 複数の前記液ヘッダ部分のうちの少なくとも一部において、
前記液ヘッダ部分の1つを第1液ヘッダ部分、該第1液ヘッダ部分よりも下方に配置された前記液ヘッダ部分を第2液ヘッダ部分、前記第1液ヘッダ部分の冷媒質量流束と前記第2液ヘッダ部分の冷媒質量流束とが同じになる前記第1液ヘッダ部分の内径をD1と定義したとき、
前記第1液ヘッダ部分の内径Dは、D<D1となっていることを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。 - 風速分布の偏りが大きい前記分割領域の前記伝熱管に接続された前記液ヘッダ部分の内径は、当該分割領域よりも風速分布の偏りが小さい前記分割領域の前記伝熱管に接続された前記液ヘッダ部分の内径よりも小さくなっていることを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。
- 前記分流器は、前記液ヘッダ部分と接続される流路の内径が前記液ヘッダ部分毎に異なって形成されていることにより、前記液ヘッダ部分のそれぞれへ供給する二相冷媒の量を異ならせていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の空気調和装置。
- 前記分流器は、前記液ヘッダ部分と接続される流路の長さが前記液ヘッダ部分毎に異なって形成されていることにより、前記液ヘッダ部分のそれぞれへ供給する二相冷媒の量を異ならせていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の空気調和装置。
- 前記バイパス回路を構成する、前記第1の気液分離器と前記圧縮機の吸入側とを接続し、前記第1の気液分離器で分離されたガス冷媒を前記圧縮機の吸入側に戻す第1のバイパス配管、及び、該第1のバイパス配管を流れるガス冷媒の流量を調整する流量制御機構と、
前記室外送風機の風量及び前記流量制御機構の開度を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記室外送風機の風量を増加させるときに前記流量制御機構の開度を減少させ、前記室外送風機の風量を低減させるときに前記流量制御機構の開度を増加させることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 前記圧縮機、四方弁、上下方向に複数の前記液ヘッダ部分に分割された前記液ヘッダ、前記分流器、前記室外熱交換器及び前記室外送風機を少なくとも有する前記室外機と、
第1の接続配管及び第2の接続配管により前記室外機に接続される中継器と、
少なくとも室内熱交換器を有し、前記中継器に互いに並列に接続される複数の室内機と、
を備え、
前記室外機は、冷房、暖房、冷房主体及び暖房主体の各運転モードに応じて、前記圧縮機から吐出される冷媒を、前記四方弁、前記液ヘッダ及び前記室外熱交換器を経由して前記第2の接続配管に導く第1の径路と、前記四方弁を経由するが前記液ヘッダ及び前記室外熱交換器は経由せずに前記第2の接続配管に導く第2の径路と、を有し、
前記中継器は、前記第2の接続配管の途中に接続される第2の気液分離器と、前記室内機のそれぞれを前記第1の接続配管及び第2の接続配管のいずれか一方に選択的に接続する切替部と、前記第2の気液分離器と前記室内機のそれぞれとを接続する第2のバイパス配管と、前記第1の接続配管と前記第2のバイパス配管とを接続する第3のバイパス配管と、前記第3のバイパス配管に介在し、前記膨張弁として機能するバイパス配管流量制御装置と、を有し、
前記第1の接続配管に接続され、暖房運転モード及び暖房主体運転モードにおいて前記第1の気液分離器として機能する第3の気液分離器と、
前記第3の気液分離器と前記圧縮機の吸入側とを接続し、暖房運転モード及び暖房主体運転モードにおいて前記バイパス回路として機能するガス側出口配管及び流量制御機構と、
暖房運転モード及び暖房主体運転モードにおいて、前記第3の気液分離器で乾き度が調整された二相冷媒を前記分流器に供給する第3の経路と、
を有することを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 前記第3の気液分離器は、前記中継器に設けられていることを特徴とする請求項7に記載の空気調和装置。
- 前記室内機は、該室内機が暖房するときに前記凝縮器として機能する室内熱交換器と、前記膨張弁として機能する第1の流量制御装置と、を備えたことを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の空気調和装置。
- 前記中継器は、前記室内機が暖房するときに前記凝縮器として機能する複数の中間熱交換器と、前記中間熱交換器のそれぞれに接続されて前記膨張弁として機能する複数の第1の流量制御装置と、を備え
前記室内機は、前記中間熱交換器に接続される室内熱交換器を備え、
冷媒が前記室外機と前記中継器の前記中間熱交換器とを流れるように、閉じられた第1の冷媒回路を構成し、
前記冷媒とは別の冷媒が前記室内機と前記中継器の前記中間熱交換器を流れるように、閉じられた第2の冷媒回路を構成したことを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の空気調和装置。 - 前記室外機を流れる冷媒が、非共沸混合冷媒であることを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれか一項に記載の空気調和装置。
- 複数の前記液ヘッダ部分のそれぞれと、前記室外熱交換器の前記伝熱管とを接続する複数の枝管を備え、
風速分布の偏りが大きい前記分割領域に接続された前記液ヘッダ部分は、当該分割領域よりも風速分布の偏りが小さい前記分割領域に接続された前記液ヘッダ部分と比べ、同じ大きさの領域に接続された前記枝管の本数が多いことを特徴とする請求項1〜請求項11のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 前記室外熱交換器が蒸発器として機能するときに該室外熱交換器の冷媒流出側となる位置に接続されたガスヘッダを備え、
該ガスヘッダは、上下方向に複数のガスヘッダ部分に分割されており、
風速分布の偏りが大きい前記分割領域の前記伝熱管に接続された前記ガスヘッダ部分の内径は、当該分割領域よりも風速分布の偏りが小さい前記分割領域の前記伝熱管に接続された前記ガスヘッダ部分の内径よりも大きくなっていることを特徴とする請求項1〜請求項12のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 前記室外熱交換器が蒸発器として機能するときに該室外熱交換器の冷媒流出側となる位置に接続されたガスヘッダと、
前記室外熱交換器が蒸発器として機能するときに、前記ガスヘッダと前記圧縮機の吸入側とを接続する複数の冷媒出口配管と、
を備え、
該ガスヘッダは、上下方向に複数のガスヘッダ部分に分割されており、
風速分布の偏りが大きい前記分割領域の前記伝熱管に接続された前記ガスヘッダ部分は、当該分割領域よりも風速分布の偏りが小さい前記分割領域の前記伝熱管に接続された前記ガスヘッダ部分と比べ、多くの本数の前記冷媒出口配管が接続されていることを特徴とする請求項1〜請求項13のいずれか一項に記載の空気調和装置。
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