JP6366837B2 - 冷媒回路及び空気調和機 - Google Patents
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Description
また、本発明に係る冷媒回路は、圧縮機、凝縮器、絞り装置及び熱負荷が異なる複数の蒸発器を備え、複数の前記蒸発器が、前記絞り装置と前記圧縮機の吸入側との間で並列に接続された冷媒回路において、前記絞り装置と複数の前記蒸発器との間に設けられ、複数の前記蒸発器のそれぞれに冷媒を分配する分岐回路を備え、該分岐回路は、前記蒸発器の1つである第一蒸発器に対して、当該第一蒸発器よりも熱負荷が小さい前記蒸発器である第二蒸発器に供給する冷媒よりも、乾き度の小さい冷媒を供給する構成であり、前記分岐回路は、前記絞り装置と複数の前記蒸発器との間に設けられた気液分離器と、一端が前記気液分離器に接続され、下流側に液相冷媒又は気液二相冷媒を供給する主流管と、一端が前記主流管に接続され、他端が前記第一蒸発器に接続された第一分岐管と、一端が前記絞り装置から前記主流管と前記第一分岐管との接続部までの間に接続され、他端が前記第二蒸発器に接続された第二分岐管と、を備え、前記第二分岐管の一端は、前記絞り装置と前記気液分離器とを接続する配管に接続されている。
また、本発明に係る冷媒回路は、圧縮機、凝縮器、絞り装置及び熱負荷が異なる複数の蒸発器を備え、複数の前記蒸発器が、前記絞り装置と前記圧縮機の吸入側との間で並列に接続された冷媒回路において、前記絞り装置と複数の前記蒸発器との間に設けられ、複数の前記蒸発器のそれぞれに冷媒を分配する分岐回路を備え、該分岐回路は、前記蒸発器の1つである第一蒸発器に対して、当該第一蒸発器よりも熱負荷が小さい前記蒸発器である第二蒸発器に供給する冷媒よりも、乾き度の小さい冷媒を供給する構成であり、前記分岐回路は、前記絞り装置と複数の前記蒸発器との間に設けられた気液分離器と、一端が前記気液分離器に接続され、下流側に液相冷媒又は気液二相冷媒を供給する主流管と、一端が前記主流管に接続され、他端が前記第一蒸発器に接続された第一分岐管と、一端が前記絞り装置から前記主流管と前記第一分岐管との接続部までの間に接続され、他端が前記第二蒸発器に接続された第二分岐管と、を備え、前記主流管は、前記気液分離器と接続されていない側の端部側に、該端部が閉塞されて水平方向に配置された水平配管部を有し、前記第一分岐管の一端は、前記水平配管部に接続され、前記第二分岐管の一端は、前記水平配管部と前記第一分岐管との接続位置よりも冷媒流れ方向の上流側となる位置において、前記水平配管部に接続されている。
また、本発明に係る空気調和機は、上述の冷媒回路と、側面部に吸込口が形成され、天面に吹出口が形成された筐体と、該筐体の吹出口に設けられた送風機と、を備え、複数の前記蒸発器は前記吸込口と対向するように前記筐体に収容されており、前記第一蒸発器が前記第二蒸発器よりも上方に配置されている。
また、本発明に係る空気調和機は、上述の冷媒回路と、側面部に吸込口及び吹出口が形成された筐体と、該筐体の吹出口に設けられた複数の送風機と、を備え、複数の前記蒸発器は、前記吸込口と対向するように並設され、複数の前記送風機のそれぞれは、複数の前記蒸発器のそれぞれに対向して配置されている。
図1は、本発明の実施の形態1による空気調和機の一例を示す冷媒回路図である。図2は、この空気調和機の熱源側ユニットを示す斜視透視図である。図3は、この空気調和機の熱源側熱交換器の一例を示す斜視図である。また、図4は、この空気調和機の分岐回路の垂直配管部近傍を示す要部拡大図(断面図)である。なお、図1の白抜き矢印は、暖房運転時の冷媒の流れ方向を示している。
ここで、上部熱源側熱交換器2aが本発明の第一蒸発器に相当し、下部熱源側熱交換器2bが本発明の第二蒸発器に相当する。
なお、利用側ユニット14の数は2つに限定されるものではなく、1つであってもよいし、3つ以上あってもよい。
まず、冷媒が圧縮機4において圧縮された気相冷媒になり、圧縮機4から流路切替器12を介して第一利用側熱交換器16a及び第二利用側熱交換器16bへと流れる。その後、気相冷媒は、第一利用側熱交換器16a及び第二利用側熱交換器16bにおいて放熱して気体から液体へと凝縮し、凝縮した冷媒が第一絞り装置15a及び第二絞り装置15bにおいて減圧されることで気液二相状態となる。そして、気液二相状態の冷媒が気液分離器6へと流入し、気相冷媒が流量制御装置13を通じて流路切替器12へ流通し、他方気液二相又は液相の冷媒が主流管20へ流入する。主流管20に流入した気液二相又は液相の冷媒は、第一分岐管21a及び第二分岐管21bを介して上部分配器7a及び下部分配器7bへと分配される。上部分配器7a及び下部分配器7bに流入した気液二相又は液相の冷媒は、各々、複数の伝熱管40に分配され、送風機3の送風により空気から吸熱することで蒸発する。これにより、上部熱源側熱交換器2a及び下部熱源側熱交換器2bの各伝熱管40内を流れる冷媒は、気液二相状態の気体の割合が上昇する。その後、各伝熱管40から流出した冷媒は、上部合流管8a又は下部合流管8bを経て、流量制御装置13からの流れと合流の後、流路切替器12を経てアキュムレータ5に流れる。その後、アキュムレータ5内の冷媒が圧縮機4へと吸入される。
上部熱源側熱交換器2a及び下部熱源側熱交換器2bが蒸発器として動作する場合、上部熱源側熱交換器2aには下部熱源側熱交換器2bよりも潜熱が大きな液相の冷媒を多く流入させる必要がある。従って、上部分配器7aに下部分配器7bよりも多くの液相の冷媒を流入させる必要がある。
図7に示すように、本実施の形態1のように分岐回路9を用いて上部熱源側熱交換器2a及び下部熱源側熱交換器2bを並列接続することにより、加熱度分布が上部熱源側熱交換器2a及び下部熱源側熱交換器2bで均一化できる。
熱負荷の大きな上部熱源側熱交換器2aに液相冷媒を相対的に多く流入させる分岐回路は、実施の形態1で示したものに限定されるものではない。第二分岐管21bの端部は、絞り装置15から主流管20と第一分岐管21aとの接続部までの間に接続されていればよい。例えば以下のように分岐回路を構成してもよい。なお、本実施の形態2では、実施意の形態1と同一の構成を有する部位には同一の符号を付し、その説明を省略する。
上述のように、第二分岐管21bの端部は、絞り装置15から主流管20と第一分岐管21aとの接続部までの間に接続されていればよい。このため、例えば以下のように分岐回路を構成することもできる。なお、本実施の形態3では、実施の形態1又は実施の形態2と同一の構成を有する部位には同一の符号を付す。また、本実施の形態3で言及していない事項については、実施の形態1又は実施の形態2と同様とする。
本実施の形態3に係る空気調和機210が実施の形態1に係る空気調和機10と異なる点は、分岐回路209の構成である。
上述のように、第二分岐管21bの端部は、絞り装置15から主流管20と第一分岐管21aとの接続部までの間に接続されていればよい。このため、例えば以下のように分岐回路を構成することもできる。なお、本実施の形態4では、実施の形態1〜実施の形態3のいずれかと同一の構成を有する部位には同一の符号を付す。また、本実施の形態4で言及していない事項については、実施の形態1〜実施の形態3のいずれかと同様とする。
本実施の形態4に係る空気調和機310が実施の形態1に係る空気調和機10と異なる点は、分岐回路309の構成である。
実施の形態1〜実施の形態4で示した流量制御装置13は、例えば以下のように制御される。なお、本実施の形態5では、実施の形態1〜実施の形態4のいずれかと同一の構成を有する部位には同一の符号を付す。また、本実施の形態5で言及していない事項については、実施の形態1〜実施の形態4のいずれかと同様とする。また、本実施の形態5では、実施の形態1で示した空気調和機の冷媒回路を例に、流量制御装置13の制御方法の一例を説明する。
流量制御装置13を制御する場合、例えば、入口温度検出装置31、出口温度検出装置32、合流温度検出装置33、流量制御装置制御部35及び演算部35aを、空気調和機410の冷媒回路に設ける。
実施の形態1〜実施の形態5で示した空気調和機の冷媒回路の第二分岐管21bに、該第二分岐管21bを流れる冷媒量を調節する流量制御装置30を設けてもよい。なお、本実施の形態6では、実施の形態1〜実施の形態5のいずれかと同一の構成を有する部位には同一の符号を付す。また、本実施の形態6で言及していない事項については、実施の形態1〜実施の形態5のいずれかと同様とする。また、本実施の形態6では、実施の形態5で示した空気調和機に流量制御装置30を設けた例について説明する。
本実施の形態6に係る空気調和機510は、実施の形態5で示した空気調和機410の構成に加え、流量制御装置30及び流量制御装置制御部34を備えている。流量制御装置30は、第二分岐管21bを流れる冷媒量、つまり、下部熱源側熱交換器2bに流入する冷媒量を調節するものである。第二分岐管21bに入口温度検出装置31が設けられている場合、暖房運転時に下部熱源側熱交換器2bへ流入する冷媒の温度を入口温度検出装置31で検出できるようにするため、流量制御装置30は、入口温度検出装置31よりも、暖房運転時における冷媒流れ方向の上流側に設けられる。流量制御装置30は、例えばLEV(リニア電子膨張弁)等に代表される絞り装置である。流量制御装置制御部34は、例えばマイコン等で構成されており、流量制御装置30に制御信号を発信し、流量制御装置30の開度を制御する。
本発明の分岐回路に並列接続できる熱源側熱交換器は、2つに限定されるものではない。以下に、分岐回路に4つの熱源側熱交換器を並列接続する例について説明する。なお、本実施の形態7では、実施の形態1〜実施の形態6のいずれかと同一の構成を有する部位には同一の符号を付す。また、本実施の形態7で言及していない事項については、実施の形態1〜実施の形態6のいずれかと同様とする。また、本実施の形態7では、実施の形態4で示した分岐回路を用いた例について説明する。
本実施の形態7に係る空気調和機610は、4つの熱源側熱交換器を備えている。また、空気調和機610は、2つの熱源側ユニット(第一熱源側ユニット501A及び第二熱源側ユニット501B)を備えている。第一熱源側ユニット501A及び第二熱源側ユニット501Bは、それぞれ、2つずつ熱源側熱交換器を収納している。
上記の実施の形態では、筐体の天面に送風機が配置された熱源側ユニットを備えた空気調和機を想定していた。これに限らず、その他の構成の熱源ユニットを備えた空気調和機に対しても、本発明を実施することができる。以下、そのような空気調和機の一例について説明する。なお、本実施の形態8では、実施の形態1〜実施の形態7のいずれかと同一の構成を有する部位には同一の符号を付す。また、本実施の形態8で言及していない事項については、実施の形態1〜実施の形態7のいずれかと同様とする。
本実施の形態8に係る空気調和機710の熱源側ユニット601は、側面部に吸込口601a及び吹出口601bが形成された筐体611を備えている。この筐体611内には、吸込口601aと対向するように、上部熱源側熱交換器2a及び下部熱源側熱交換器2bが上下方向に並設されている。なお、これらの熱源側熱交換器を横方向に並設してもよい。
Claims (10)
- 圧縮機、凝縮器、絞り装置及び熱負荷が異なる複数の蒸発器を備え、
複数の前記蒸発器が、前記絞り装置と前記圧縮機の吸入側との間で並列に接続された冷媒回路において、
前記絞り装置と複数の前記蒸発器との間に設けられ、複数の前記蒸発器のそれぞれに冷媒を分配する分岐回路を備え、
該分岐回路は、前記蒸発器の1つである第一蒸発器に対して、当該第一蒸発器よりも熱負荷が小さい前記蒸発器である第二蒸発器に供給する冷媒よりも、乾き度の小さい冷媒を供給する構成であり、
前記分岐回路は、
前記絞り装置と複数の前記蒸発器との間に設けられた気液分離器と、
一端が前記気液分離器に接続され、下流側に液相冷媒又は気液二相冷媒を供給する主流管と、
一端が前記主流管に接続され、他端が前記第一蒸発器に接続された第一分岐管と、
一端が前記絞り装置から前記主流管と前記第一分岐管との接続部までの間に接続され、他端が前記第二蒸発器に接続された第二分岐管と、
を備え、
前記主流管は、垂直方向に配置された垂直配管部を有し、
前記第一分岐管の一端は、前記垂直配管部に接続され、
前記第二分岐管の一端は、前記垂直配管部と前記第一分岐管との接続位置よりも冷媒流れ方向の上流側となる位置において、前記垂直配管部に接続されている冷媒回路。 - 前記第二分岐管の一端は、前記垂直配管部の内部に突出している請求項1に記載の冷媒回路。
- 圧縮機、凝縮器、絞り装置及び熱負荷が異なる複数の蒸発器を備え、
複数の前記蒸発器が、前記絞り装置と前記圧縮機の吸入側との間で並列に接続された冷媒回路において、
前記絞り装置と複数の前記蒸発器との間に設けられ、複数の前記蒸発器のそれぞれに冷媒を分配する分岐回路を備え、
該分岐回路は、前記蒸発器の1つである第一蒸発器に対して、当該第一蒸発器よりも熱負荷が小さい前記蒸発器である第二蒸発器に供給する冷媒よりも、乾き度の小さい冷媒を供給する構成であり、
前記分岐回路は、
前記絞り装置と複数の前記蒸発器との間に設けられた気液分離器と、
一端が前記気液分離器に接続され、下流側に液相冷媒又は気液二相冷媒を供給する主流管と、
一端が前記主流管に接続され、他端が前記第一蒸発器に接続された第一分岐管と、
一端が前記絞り装置から前記主流管と前記第一分岐管との接続部までの間に接続され、他端が前記第二蒸発器に接続された第二分岐管と、
を備え、
前記第二分岐管の一端は、前記絞り装置と前記気液分離器とを接続する配管に接続されている冷媒回路。 - 圧縮機、凝縮器、絞り装置及び熱負荷が異なる複数の蒸発器を備え、
複数の前記蒸発器が、前記絞り装置と前記圧縮機の吸入側との間で並列に接続された冷媒回路において、
前記絞り装置と複数の前記蒸発器との間に設けられ、複数の前記蒸発器のそれぞれに冷媒を分配する分岐回路を備え、
該分岐回路は、前記蒸発器の1つである第一蒸発器に対して、当該第一蒸発器よりも熱負荷が小さい前記蒸発器である第二蒸発器に供給する冷媒よりも、乾き度の小さい冷媒を供給する構成であり、
前記分岐回路は、
前記絞り装置と複数の前記蒸発器との間に設けられた気液分離器と、
一端が前記気液分離器に接続され、下流側に液相冷媒又は気液二相冷媒を供給する主流管と、
一端が前記主流管に接続され、他端が前記第一蒸発器に接続された第一分岐管と、
一端が前記絞り装置から前記主流管と前記第一分岐管との接続部までの間に接続され、他端が前記第二蒸発器に接続された第二分岐管と、
を備え、
前記主流管は、前記気液分離器と接続されていない側の端部側に、該端部が閉塞されて水平方向に配置された水平配管部を有し、
前記第一分岐管の一端は、前記水平配管部に接続され、
前記第二分岐管の一端は、前記水平配管部と前記第一分岐管との接続位置よりも冷媒流れ方向の上流側となる位置において、前記水平配管部に接続されている冷媒回路。 - 一端が前記気液分離器に接続され、他端が前記蒸発器と前記圧縮機の吸入側とを接続する吸入配管に接続されて、前記気液分離器で分離された気相冷媒を前記気液分離器から流出させる気相冷媒流出配管と、
該気相冷媒流出配管に設けられ、前記気液分離器からの前記気相冷媒の流出量を調節する流量制御装置と、
を備えた請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の冷媒回路。 - 前記第二分岐管に設けられた入口温度検出装置と、
前記吸入配管において、前記吸入配管と前記気相冷媒流出配管との接続部よりも冷媒流れ方向の上流側となる位置に設けられた出口温度検出装置と、
前記吸入配管において、前記吸入配管と前記気相冷媒流出配管との接続部よりも冷媒流れ方向の下流側となる位置に設けられた合流温度検出装置と、
該流量制御装置の開度を制御する流量制御装置制御部と、
前記出口温度検出装置の検出値から前記入口温度検出装置の検出値を減算した値である熱交換器過熱度、及び、前記合流温度検出装置の検出値から前記入口温度検出装置の検出値を減算した値である合流過熱度を算出する演算部と、
を備え、
前記流量制御装置制御部は、
前記熱交換器過熱度>0かつ前記合流過熱度>0のとき、前記流量制御装置の開度を増加させ、
前記熱交換器過熱度>0かつ前記合流過熱度<0のとき、前記流量制御装置の開度を減少させ、
前記熱交換器過熱度<0のとき、前記流量制御装置の開度を増加させる構成である請求項5に記載の冷媒回路。 - 前記第二分岐管に、該第二分岐管を流れる冷媒量を調節する流量制御装置を備えた請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の冷媒回路。
- 複数の前記蒸発器は、
水平方向に配置された複数の伝熱管と、
前記分岐回路に接続され、前記分岐回路から流入した冷媒を複数の前記伝熱管に分配する分配器と、
を備えた請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の冷媒回路。 - 請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載の冷媒回路と、
側面部に吸込口が形成され、天面に吹出口が形成された筐体と、
該筐体の吹出口に設けられた送風機と、
を備え、
複数の前記蒸発器は前記吸込口と対向するように前記筐体に収容されており、前記第一蒸発器が前記第二蒸発器よりも上方に配置されている空気調和機。 - 請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載の冷媒回路と、
側面部に吸込口及び吹出口が形成された筐体と、
該筐体の吹出口に設けられた複数の送風機と、
を備え、
複数の前記蒸発器は、前記吸込口と対向するように並設され、
複数の前記送風機のそれぞれは、複数の前記蒸発器のそれぞれに対向して配置されている空気調和機。
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