JP6395930B2 - 空気調和装置及び中継機 - Google Patents
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Description
また、本発明に係る中継機は、熱源機と複数台の室内機との間に介在し、熱源機から室内機へ供給される冷媒の流れを切り換える中継機であって、前記熱源機と接続する第1の接続配管および第2の接続配管と、前記複数台の室内機のそれぞれの冷媒出入口の一方を前記第1の接続配管または前記第2の接続配管に切り換え接続する弁装置を備えた第1の分岐部と、一端が前記第2の接続配管に接続され、他端が複数に分岐して前記複数台の室内機のそれぞれの前記冷媒出入口の他方に接続される第2の分岐部と、前記第2の分岐部と前記第1の接続配管とを接続するバイパス流路と、前記バイパス流路を流れる冷媒と、前記第2の分岐部を流れる冷媒との間で熱交換を行う熱交換部と、前記第1の分岐部、前記第2の分岐部、前記バイパス流路、および前記熱交換部を収納する筐体と、を備え、前記第2の分岐部および前記熱交換部は、複数の板状部材を積層した積層プレートによって一体形成され、前記積層プレート及び前記第1の分岐部の前記弁装置は、前記筐体内において、幅方向に並んで配置されたものである。
図1に示すように、空気調和装置100は、熱源機A、室内機B、C、D(以下、何の断りもしないときは単に室内機として表記する)、中継機Eが接続されて構成されている。
熱源機Aは、室内機に温熱又は冷熱を供給する機能を有している。
室内機は、後述するように互いに並列接続されており、それぞれ同じ構成となっている。室内機は、熱源機Aから供給される温熱又は冷熱により室内等の空調対象空間の空調を実行する機能を有している。
中継機Eは、熱源機Aと室内機との間に介在し、室内機からの要求に応じて熱源機Aから供給される冷媒の流れを切り換える機能を有している。
熱源機Aの熱源機側熱交換器3と中継機Eとは、第1の接続配管6より細い第2の接続配管7で接続されている。室内機の室内側熱交換器5と中継機Eとは、第1の接続配管6を介して接続するとともに、第2の接続配管7に対応する室内機側の第2の接続配管7b、7c、7dのそれぞれで接続されている。
熱源機Aは、容量可変な圧縮機1、熱源機Aでの冷媒流通方向を切換える四方切換弁2、蒸発器又は凝縮器(放熱器)として機能する熱源機側熱交換器3、四方切換弁2を介して圧縮機1の吸入側に接続されているアキュムレータ4、冷媒流通方向を制限する熱源機側切換弁40を、備えている。なお、四方切換弁2が本発明の「切換弁」に相当する。ただし、「切換弁」を四方切換弁ではなく、二方弁、三方弁等を組み合わせて「切換弁」を構成してもよい。
熱源機側バイパス路43は、第1の熱源機側熱交換器41および第2の熱源機側熱交換器42に並列に接続されている。
第1の電磁開閉弁44は、第1の熱源機側熱交換器41の四方切換弁2と接続する側の一端に設けられている。
第2の電磁開閉弁45は、第1の熱源機側熱交換器41の他端に設けられている。
第3の電磁開閉弁46は、第2の熱源機側熱交換器42の四方切換弁2と接続する側の一端に設けられている。
第4の電磁開閉弁47は、第2の熱源機側熱交換器42の他端に設けられている。
第5の電磁開閉弁48は、熱源機側バイパス路43の途中に設けられている。
第3の逆止弁32は、熱源機側熱交換器3と第2の接続配管7とを連結する配管の途中に設けられ、熱源機側熱交換器3から第2の接続配管7へのみ冷媒流通を許容する。
第4の逆止弁33は、熱源機Aの四方切換弁2と第1の接続配管6とを連結する配管の途中に設けられ、第1の接続配管6から四方切換弁2へのみ冷媒流通を許容する。
第5の逆止弁34は、熱源機Aの四方切換弁2と第2の接続配管7とを連結する配管の途中に設けられ、四方切換弁2から第2の接続配管7へのみ冷媒流通を許容する。
第6の逆止弁35は、熱源機側熱交換器3と第1の接続配管6とを連結する配管の途中に設けられ、第1の接続配管6から熱源機側熱交換器3へのみ冷媒流通を許容する。
室内機は、凝縮器(放熱器)又は蒸発器として機能する室内側熱交換器5、冷房時は室内側熱交換器5の出口側のスーパーヒート量により、暖房時は室内側熱交換器5の出口側のサブクール量により制御される第1の流量制御装置(室内側流量制御装置)9を備えている。
中継機Eは、第1の分岐部10、第2の分岐部11、気液分離装置12、第2の流量制御装置13、第1のバイパス流路14、第3の流量制御装置15、熱交換部(第1の熱交換部19、第2の熱交換部16)が内蔵されている。
第1の分岐部10には、室内機側の第1の接続配管6b、6c、6dと、第1の接続配管6と、に接続されている第4の流量制御装置(分岐側流量制御装置)55、及び、室内機側の第1の接続配管6b、6c、6dと、第1の接続配管6側と、に接続されている弁装置としての電磁弁31が搭載されている。
また、第2の分岐部11、及び熱交換部(第1の熱交換部19、第2の熱交換部16)は、複数の板状部材を積層した積層プレート200によって一体形成されている。
図2は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置100の積層プレート200の分解斜視図である。
図3は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置100の積層プレート200の詳細を示す図である。
積層プレート200は、複数のプレート(板状部材)が積層され、ロウ付け等によって接合され、例えば立方形状に一体形成されている。
積層プレート200は、表面プレート201と表面プレート207との間に、低圧プレート202、206と、高圧プレート204とが、熱交換プレート203、205を挟んで積層されている。つまり、積層プレート200は、表面プレート201、低圧プレート202、熱交換プレート203、高圧プレート204、熱交換プレート205、低圧プレート206、表面プレート207の順に積層されている。
なお、本実施の形態においては、一例として、2枚の低圧プレート202、206と、1枚の高圧プレート204とを備える場合を説明するが、本発明はこれに限定されない。例えば、3枚の低圧プレートと2枚の高圧プレートとが熱交換プレートを挟んで積層する構成であっても良い。つまり、低圧プレートの枚数が高圧プレートの枚数+1枚の関係であれば良い。
高圧プレート204には、冷媒流路である高圧流路211が形成されている。高圧流路211は、表面プレート201の開口230と表面プレート207の開口231とに連通する。つまり、表面プレート201の開口230から流入した冷媒は、高圧流路211を通過し、表面プレート207の開口231から流出する。
高圧流路211と低圧流路210とにより第1の熱交換部19を構成し、高圧流路211を流れる冷媒と低圧流路210を流れる冷媒とが、熱交換プレート203、205を介して熱交換する。
また、高圧プレート204には、一端が分岐流路212(表面プレート207の開口240)に接続し、他端が表面プレート207の開口242に連通する第2のバイパス流路51が形成されている。
なお、図2に示す分岐流路212の分岐数は一例であり、分岐流路212の分岐数に応じて開口241が形成される。
気液分離装置12は、冷媒の入口が第2の接続配管7と接続され、気液二相状態の冷媒を気相と液相とに分離する機能を有する。気液分離装置12は、その気相部の出口が第1の分岐部10の電磁弁31に接続され、その液相部の出口が積層プレート200の高圧流路211(第1の熱交換部19)に接続されている。
第2の流量制御装置13は、一端が積層プレート200の高圧流路211(第1の熱交換部19)を介して気液分離装置12と接続され、他端が積層プレート200の分岐流路212(第2の分岐部11)に接続されている。第2の流量制御装置13は、たとえば開閉自在な電気式膨張弁等で構成されている。
中継機Eには、例えば圧力センサで構成された、第1の圧力検出手段25、第2の圧力検出手段26、及び、第3の圧力検出手段56が設けられている。
第1の圧力検出手段25は、第2の接続配管7の第1の分岐部10と第2の流量制御装置13との間に設けられ、冷媒の圧力を検出する。
第2の圧力検出手段26は、第2の流量制御装置13と第1の流量制御装置9との間に設けられ、冷媒の圧力を検出する。
第3の圧力検出手段56は、第1の接続配管6と第1のバイパス流路14との接続位置に設けられ、冷媒の圧力を検出する。
第1の温度検出手段53は、室内機の第1の分岐部10側に設けられ、冷媒の温度を検出する。
第2の温度検出手段54は、室内機の第2の分岐部11側に設けられ、冷媒の温度を検出する。
つまり、第1の温度検出手段53及び第2の温度検出手段54は、室内側熱交換器5の両端に設けられ、第1の流量制御装置9側に接続されるものが第2の温度検出手段54、他端に接続されるものが第1の温度検出手段53である。
熱源機側熱交換器3及び室内側熱交換器5が、冷媒と空気との間で熱交換を行うものである場合を例に説明したが、冷媒と空気以外の熱媒体、たとえば水やブライン等と熱交換を行うものであってもよい。
次に、空気調和装置100の動作について説明する。
図4は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の冷房運転の動作状態を示したものである。
図4を参照して、冷房運転のみの運転状態について説明する。図4では、室内機B、C、Dの全部で冷房運転を行っている状態を例に示している。
そして、室内機B、C、Dに流入した冷媒は、各室内側熱交換器5の出口のスーパーヒート量により制御される第1の流量制御装置9により低圧まで減圧される。減圧された冷媒は、室内側熱交換器5に流入し、室内側熱交換器5で室内空気と熱交換して蒸発しガス化され室内を冷房する。
そして、このガス状態となった冷媒は、室内機側の第1の接続配管6b、6c、6d、第1の分岐部10の第4の流量制御装置55、第1の接続配管6、第4の逆止弁33、熱源機の四方切換弁2、アキュムレータ4を経て圧縮機1に吸入される。このようにして循環サイクルを構成し、冷房運転を行う。
また、第4の流量制御装置55は、第3の圧力検出手段56からの検知情報によって得られる冷媒の状態に基づいて開度が制御されている。
そして、第3の流量制御装置15に流入した冷媒は、低圧まで減圧された後、第1のバイパス流路14を通過して、積層プレート200の第2の熱交換部16に流入する。第2の熱交換部16に流入した低圧の冷媒は、第2の流量制御装置13から第2の分岐部11(分岐流路212)に流入した高圧の冷媒と熱交換を行う。
更に、第2の熱交換部16を通過した低圧の冷媒は、第1の熱交換部19において、第2の流量制御装置13に流入する前の冷媒との間で熱交換を行って蒸発する。この蒸発した低圧の冷媒は、第1の接続配管6、第4の逆止弁33へ入り熱源機の四方切換弁2、アキュムレータ4を経て圧縮機1に吸入される。
ここで、室内機の蒸発温度および熱源機側熱交換器3の凝縮温度が予め定められた目標温度になるように容量可変な圧縮機1の容量および熱源機側送風機20の送風量を調節し、各室内機では目標とする冷房能力を得ることができる。なお、熱源機側熱交換器3の凝縮温度は、第4の圧力検出手段18で検出される圧力の飽和温度として求められる。
図5は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の暖房運転の動作状態を示したものである。
図5を参照して、暖房運転のみの運転状態について説明する。図5では、室内機B、C、Dの全部で暖房運転を行っている状態を例に示している。
第2の熱交換部16を流出した低圧の冷媒は、第1の熱交換部19を通過して、第1の接続配管6を経て、熱源機Aの第6の逆止弁35、熱源機側熱交換器3に流入し、ここで送風量可変の熱源機側送風機20によって送風される空気と熱交換して蒸発する。この蒸発してガス状態となった冷媒は、四方切換弁2、アキュムレータ4を経て圧縮機1に吸入される。このようにして循環サイクルを構成し、暖房運転を行う。
ここで、室内機の凝縮温度および熱源機側熱交換器3の蒸発温度が予め定められた目標温度になるように容量可変な圧縮機1の容量および熱源機側送風機20の送風量を調節し、各室内機では目標とする暖房能力を得ることができる。
図6は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の冷房主体運転の動作状態を示したものである。
図6を参照して、冷房運転容量が暖房運転容量より大きい冷暖房同時運転である冷房主体運転の運転状態について説明する。図6では、室内機B、Cから冷房要求があり、室内機Dから暖房要求がある場合の冷房主体運転を例に示している。
そして、気液分離装置12で分離されたガス状冷媒が、第1の分岐部10の電磁弁31、室内機側の第1の接続配管6dの順に通り、暖房しようとする室内機Dに流入し、室内側熱交換器5で室内空気と熱交換して凝縮液化し、室内を暖房する。更に、室内側熱交換器5を流出した冷媒は、室内機Dの室内側熱交換器5の出口サブクール量により制御された第1の流量制御装置9を通り、少し減圧されて第2の分岐部11に流入する。第2の分岐部11に流入した冷媒は、第2の流量制御装置13を流通したあとの冷媒と合流し、その一部が第2のバイパス流路51に導かれる。
第3の流量制御装置15に流入した冷媒は、低圧まで減圧された後、第1のバイパス流路14を通過して、積層プレート200の第2の熱交換部16に流入する。第2の熱交換部16に流入した低圧の冷媒は、第2の流量制御装置13から第2の分岐部11(分岐流路212)に流入した高圧の冷媒と熱交換を行う。
また、室内機B、Cに接続された第4の流量制御装置55は開放されており、室内機Dに接続された第4の流量制御装置55は閉止されている。
図7は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の暖房主体運転の動作状態を示したものである。
図7を参照して、暖房運転容量が冷房運転容量より大きい冷暖房同時運転である暖房主体運転の運転状態について説明する。図7では、室内機B、Cから暖房要求があり、室内機Dから冷房要求がある場合の暖房主体運転を例に示している。
第3の流量制御装置15に流入した冷媒は、低圧まで減圧された後、第1のバイパス流路14を通過して、積層プレート200の第2の熱交換部16に流入する。第2の熱交換部16に流入した低圧の冷媒は、室内機B、Cから第2の分岐部11(分岐流路212)に流入した冷媒、および第2の分岐部11から冷房しようとする室内機Dへ流入する冷媒と熱交換して蒸発する。
また、冷媒は、第1の接続配管6が低圧、第2の接続配管7が高圧のため、必然的に第5の逆止弁34、第6の逆止弁35へ流通する。この時、第2の流量制御装置13は閉じている。
図8は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の中継機Eの機器配置を模式的に示す図である。
図8に基づいて、中継機Eに設置される各構成の配置関係について説明する。図8(a)が中継機Eの平面図を、図8(b)が中継機Eの側面図を、それぞれ示している。
なお、第2の流量制御装置13および第3の流量制御装置15は、図8においては、アクチュエータ類80として図示する。
また、積層プレート200第1の分岐部10(弁装置)、アクチュエータ類80は、中継機Eの筐体内において、幅方向に並んで配置することで、流路配管を短くすることができ、中継機Eのコンパクト化、軽量化を向上することができるとともに、製造コストの低減に繋がる。
図9は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置100の積層プレート200の開口の位置を模式的に示す斜視図である。
図9に示すように、前記積層プレートは、複数のプレート(板状部材)の積層方向が、中継機Eの筐体の幅方向に配置されている。そして、積層プレート200の開口220、221、230、231、240、241、242(以下、区別しない場合は単に開口という)は、幅方向における側面の端部に形成されている。例えば積層プレート200が四角形で構成される場合、開口は積層プレート200の各辺に沿って並んで配置される。
また、積層プレート200の開口を端部に形成することで、開口に接続される配管等に干渉することなく、積層プレート200の側面側に第1の分岐部10などの機能部品を配置することができる。
このため、室内機の室内側熱交換器5と中継機Eとを接続する第2の接続配管7b、7c、7dを、中継機Eの筐体内における経路を短くすることができ、中継機Eの筐体内における配管構成の複雑化を回避しつつコンパクト化を実現することができる。また、第2の接続配管7b、7c、7dと中継機Eの筐体内の機能部品との干渉を軽減することができる。
ここで、中継機Eは、天井裏等のように設置スペースに制限があるような箇所に設置されることが多い。そのため、メンテナンスの際、作業者は設置スペースに連通する点検口に自身の身体を入れて、中継機Eのユニットメンテナンスをするというケースが多くなる。ただし、中継機Eの正面側は室内機へ繋がる配管の占有割合が高くなっているので、中継機Eの背面側からメンテナンスを実行することが好ましい。
このようなことから、第2の流量制御装置13及び第3の流量制御装置15などのアクチュエータ類80は、中継機Eの筐体の背面側に配置している。このため、中継機Eの背面側からアクチュエータ類80のメンテナンスが可能となる。
このため、第2の流量制御装置13と開口231及び開口240とを接続する流路配管、並びに、第3の流量制御装置15と開口221及び開口242とを接続する流路配管の長さを短くすることができる。よって、中継機Eの内部における配管構成の複雑化を回避しつつコンパクト化を実現することができる。
このため、第2の流量制御装置13と開口231及び開口240とを接続する流路配管を積層プレート200の辺に沿って配置することができ、積層プレート200の側面に第2の流量制御装置13や第3の流量制御装置15などのアクチュエータ類80を配置するスペースを広くすることができる。また、流路配管を直線状に配置することができ、流路配管の長さを短くすることができる。よって、中継機Eの内部における配管構成の複雑化を回避しつつコンパクト化を実現することができる。
図10に示すように、気液分離装置12は、入口121から流入した冷媒を、気相と液相とに分離して、液相部の出口122から液相状態の冷媒を流出し、気相部の出口123から気相状態の冷媒を流出する。
気液分離装置12及び積層プレート200は、中継機Eの筐体内において幅方向に並んで配置される。また、気液分離装置12の液相部の出口122が接続される積層プレート200の開口230は、気液分離装置12の冷媒の入口121と比較して液相部の出口122に近い位置に形成されている。例えば図10に示すように、開口230は、気液分離装置12の入口121側の側面(第2の接続配管7が接続される側面)とは反対側の側面に近い位置に配置されている。
このような配置にすることで、気液分離装置12の液相部の出口122と積層プレート200の開口230とを接続する流路配管の長さを短くすることができる。よって、中継機Eの内部における配管構成の複雑化を回避しつつコンパクト化を実現することができる。
また、アルミニウムを使用した配管などは強度を確保するために肉厚が厚くなる傾向があり、曲げ加工などの取り回しが困難となるが、上述した各構成の配置関係を適用することで、流路配管を短くするとともに、直管で繋げる配置に対応できる。
Claims (10)
- 圧縮機、切換弁および熱源機側熱交換器を有する熱源機と、それぞれ室内側熱交換器および室内側流量制御装置を有する複数台の室内機と、を第1の接続配管および第2の接続配管を介して接続し、前記熱源機から前記複数台の室内機に冷媒を供給して冷房運転、暖房運転、又は冷暖房同時運転をする空気調和装置であって、
前記熱源機と複数の前記室内機との間に介在し、前記熱源機から前記室内機へ供給される冷媒の流れを切り換える中継機を備え、
前記中継機は、
前記複数台の室内機のそれぞれの前記室内側熱交換器の冷媒出入口の一方を前記第1の接続配管または前記第2の接続配管に切り換え接続する弁装置を備えた第1の分岐部と、
一端が前記第2の接続配管側に接続され、他端が複数に分岐して前記複数台の室内機のそれぞれの前記室内側熱交換器の冷媒出入口の他方に前記室内側流量制御装置を介して接続された第2の分岐部と、
前記第2の分岐部と前記第1の接続配管とをバイパス流量制御装置を介して接続するバイパス流路と、
前記バイパス流量制御装置と前記第1の接続配管との間の前記バイパス流路と、前記第2の分岐部との間で熱交換を行う熱交換部と、
前記第1の分岐部、前記第2の分岐部、前記バイパス流路、及び前記熱交換部が収納される筐体と、
を備え、
前記第2の分岐部および前記熱交換部は、
複数の板状部材を積層した積層プレートによって一体形成され、
前記積層プレート及び前記第1の分岐部の前記弁装置は、
前記筐体内において、幅方向に並んで配置された
空気調和装置。 - 前記積層プレート、前記第1の分岐部の前記弁装置、及び前記バイパス流路の前記バイパス流量制御装置は、
平面視において、それぞれ重ならないように配置された
請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記第1の接続配管、前記第2の接続配管、及び前記バイパス流量制御装置と、前記積層プレートとの間の流路を形成する流路配管を備え、
前記流路配管と前記積層プレートとが直接接続された
請求項1または2に記載の空気調和装置。 - 前記積層プレート及び前記流路配管は、アルミニウム製である
請求項3に記載の空気調和装置。 - 前記積層プレートは、前記複数の板状部材の積層方向が前記筐体の幅方向に配置され、
前記複数の板状部材は、冷媒流路が形成された板状部材と、前記冷媒流路に連通する開口が複数形成された板状部材とを含み、
前記板状部材の前記開口は、
前記幅方向における側面の端部に形成された
請求項1〜4の何れか一項に記載の空気調和装置。 - 前記板状部材の前記開口のうち前記室内側熱交換器が接続された開口は、前記筐体の正面側の下端部に形成された
請求項5に記載の空気調和装置。 - 前記バイパス流量制御装置は、前記筐体内において、前記積層プレートよりも背面側に配置され、
前記板状部材の前記開口のうち前記バイパス流量制御装置が接続された2つの開口は、前記筐体の背面側に形成された
請求項5または6に記載の空気調和装置。 - 前記板状部材の前記開口のうち前記バイパス流量制御装置が接続された2つの開口は、当該板状部材の同一の辺に沿って形成された
請求項7に記載の空気調和装置。 - 前記冷媒を気相と液相とに分離する気液分離装置を更に備え、
前記気液分離装置及び前記積層プレートは、前記筐体内において、前記幅方向に並んで配置され、
前記気液分離装置は、
前記冷媒の入口が前記第2の接続配管と接続され、気相部の出口が前記第1の分岐部と接続され、液相部の出口が前記積層プレートの前記第2の分岐部と接続され、
前記積層プレートは、
前記板状部材の前記開口のうち前記気液分離装置が接続された開口が、前記気液分離装置の前記入口と比較して前記液相部の出口に近い位置に形成された
請求項5〜8の何れか一項に記載の空気調和装置。 - 熱源機と複数台の室内機との間に介在し、熱源機から室内機へ供給される冷媒の流れを切り換える中継機であって、
前記熱源機と接続する第1の接続配管および第2の接続配管と、
前記複数台の室内機のそれぞれの冷媒出入口の一方を前記第1の接続配管または前記第2の接続配管に切り換え接続する弁装置を備えた第1の分岐部と、
一端が前記第2の接続配管に接続され、他端が複数に分岐して前記複数台の室内機のそれぞれの前記冷媒出入口の他方に接続される第2の分岐部と、
前記第2の分岐部と前記第1の接続配管とを接続するバイパス流路と、
前記バイパス流路を流れる冷媒と、前記第2の分岐部を流れる冷媒との間で熱交換を行う熱交換部と、
前記第1の分岐部、前記第2の分岐部、前記バイパス流路、および前記熱交換部を収納する筐体と、
を備え、
前記第2の分岐部および前記熱交換部は、
複数の板状部材を積層した積層プレートによって一体形成され、
前記積層プレート及び前記第1の分岐部の前記弁装置は、
前記筐体内において、幅方向に並んで配置された中継機。
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