JP6608946B2 - 空気調和装置及び空気調和装置の室外機 - Google Patents
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Description
ここで、外気温が0℃以下等の低い状態である場合には、筐体内部に付着したドレン水が外部に排出される前に氷結する虞がある。
ここで、「サービス面」とは、筐体を形成する側面のうち、修理やメンテナンス等の保守作業(サービス)を行う際に作業者が使用する面とする。
(空気調和装置)
以下、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置について説明する。
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置1の回路構成の一例を示す概略図である。図1に示すように、空気調和装置1は、室外機10及び複数の室内機20A、20B、・・・を備え、室外機10及び複数の室内機20A、20B、・・・が冷媒配管30によって接続される。この例は、1つの室外機10に対して3つの室内機20A、20B及び20Cが接続された場合を示す。
室外機10は、主に、圧縮機11、四方弁等の冷媒流路切替装置12、熱源側熱交換器(室外熱交換器)13、及びアキュムレータ14で構成される。
室内機20A、20B及び20Cは、それぞれ利用側熱交換器(室内熱交換器)21A、21B、21C及び絞り装置22A、22B、22Cによって構成される。
なお、以下の説明において、室内機20A、20B及び20Cと特に区別する必要がない場合には、単に「室内機20」と適宜称する。また、利用側熱交換器21A〜21C、及び絞り装置22A〜22Cについても同様に、単に「利用側熱交換器21」及び「絞り装置22」と適宜称する。
利用側熱交換器21は、冷房運転の際に蒸発器として機能する。また、利用側熱交換器21は、暖房運転の際に凝縮器として機能する。
次に、上記構成を有する空気調和装置1における冷房運転モード(又は霜取運転モード)及び暖房運転モードでの冷媒の動作について説明する。
なお、図1に示す例において、冷媒流路切替装置12の実線で示す状態が冷房運転モード(又は霜取運転モード)での状態であり、冷媒の流れ方向を実線で示す。また、冷媒流路切替装置12の点線で示す状態が暖房運転モードでの状態であり、冷媒の流れ方向を点線で示す。
まず、冷房運転モード(又は霜取運転モード)での冷媒の動作について説明する。
冷房運転モード(又は霜取運転モード)では、冷媒流路切替装置12が図1の実線で示す状態に切り替えられる。そして、低温低圧の冷媒が圧縮機11によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。
次に、暖房運転モードでの冷媒の動作について説明する。
暖房運転モードでは、冷媒流路切替装置12が図1の点線で示す状態に切り替えられる。そして、低温低圧の冷媒が圧縮機11によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。
次に、本実施の形態1に係る空気調和装置1における室外機10の構造について説明する。
図2は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置1における室外機10の外観の一例を示す斜視図である。図3は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置1における室外機10の一例を上面から見た際の断面を模式的に示す図である。なお、図3において、点線で示す部分は、後述する上面パネル50eに設けられるファン51を示し、実際の断面には表れないものである。
筐体50は、前面パネル50a、背面パネル50b、2つの側面パネル50c及び50d、上面パネル50e、底面パネル50fで構成される。これらの各パネル50a〜50dのうち少なくとも1つのパネルがサービス面側のパネルであるサービスパネルとされる。
第1の熱源側熱交換器13aにおいては、冷媒流入口15aが前面パネル50aから取り込まれる室外空気の流れに対して風上側に設けられ、冷媒流出口15bが室外空気の流れに対して風下側に設けられる。
一方、第2の熱源側熱交換器13bにおいては、冷媒流入口15aが背面パネル50bから取り込まれる室外空気の流れに対して風下側に設けられ、冷媒流出口15bが室外空気の流れに対して風上側に設けられる。
第1の熱源側熱交換器13aは、空気の流れ方向に対して複数列に配置された複数の伝熱管16と、複数のフィン17とで構成される。また、第1の熱源側熱交換器13aは、複数列の伝熱管16が空気の流れ方向に対して鉛直方向に複数段設けられる。
伝熱管16は、所定の間隔で並べられた複数のフィン17に設けられた貫通孔を貫通するように設けられ、内部を冷媒が流れる。
第1の熱源側熱交換器13aは、伝熱管16内を流れる冷媒と外部を流れる空気との熱を、フィン17を介して伝えることにより、空気との接触面となる表面積が大きくなり、冷媒と空気との間の熱交換を効率的に行うことができる。
熱源側熱交換器13の冷媒流入口15aを空気流れの風上側に設けるとともに、冷媒流出口15bを風下側に設けた場合、冷媒は、冷媒流入口15aから流入し、風上側の列の伝熱管16内を流れた後、風下側の列の伝熱管16内を流れ、冷媒流出口15bから流出する。したがって、熱源側熱交換器13は、冷媒及び空気の流れ方向が一致する並行流方式となる。
一方、熱源側熱交換器13の冷媒流入口15aを空気流れの風下側に設けるとともに、冷媒流出口15bを風上側に設けた場合、冷媒は、冷媒流入口15aから流入し、風下側の列の伝熱管16内を流れた後、風上側の列の伝熱管16内を流れ、冷媒流出口15bから流出する。したがって、熱源側熱交換器13は、冷媒及び空気の流れ方向が異なる(対向する)対向流方式となる。
すなわち、本実施の形態1において、暖房運転時の第1の熱源側熱交換器13aは並行流方式となり、第2の熱源側熱交換器13bは対向流方式となる。
そのため、熱交換器では、冷媒流入口における冷媒の温度が高く、冷媒流出口における冷媒の温度が低くなる。
また、暖房運転時の第2の熱源側熱交換器13bは、対向流方式であり、冷媒流入口15a及び冷媒流出口15bがそれぞれ空気流れの風下側及び風上側に設けられるため、風上側の冷媒温度が低くなることになる。
一方、暖房運転時に熱交換器に付着する霜の量(着霜量)は、冷媒温度が低いほど多くなり、冷媒温度が高いほど少なくなる。
そのため、本実施の形態1において、並行流方式である第1の熱源側熱交換器13aでは、冷媒流出口15bが設けられた風下側の着霜量が多く、冷媒流入口15aが設けられた風上側の着霜量が少なくなる。
また、対向流方式である第2の熱源側熱交換器13bでは、冷媒流出口15bが設けられた風上側の着霜量が多く、冷媒流入口15aが設けられた風下側の着霜量が少なくなる。
したがって、並行流方式である第1の熱源側熱交換器13aでは、風下側の融解水量が多くなり、対向流方式である第2の熱源側熱交換器13bでは、風上側の融解水量が多くなる。
次に、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置ついて説明する。
本実施の形態2に係る空気調和機では、暖房運転時に、サービスパネルに沿って設けられた熱源側熱交換器から流出する冷媒の冷媒流出口での温度を高くする。これにより、当該熱源側熱交換器への着霜を抑制し、霜取運転時に発生するドレン水の量を抑制するようにした。
図5は、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置の回路構成の一例を示す概略図である。なお、以下の説明において、実施の形態1と同様の部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
図5に示すように、空気調和装置2は、室外機100及び複数の室内機20A、20B、・・・を備え、室外機及び複数の室内機が冷媒配管30によって接続される。
室外機100は、主に、圧縮機11、冷媒流路切替装置12、熱源側熱交換器13、アキュムレータ14、及び冷媒流量調整機構110で構成される。
冷媒流量調整機構110としては、例えば、暖房運転時に予め設定された流量の冷媒が流れるように、第1の熱源側熱交換器13aに接続される配管の径及び長さの少なくとも一方を調整したものを用いることができる。
また、これに限られず、例えば、冷媒流量調整機構110として電子式膨張弁を用い、その開度を予め設定された所定の開度に設定するようにしてもよい。なお、冷媒流量調整機構110として電子式膨張弁を用いる場合には、冷房運転時における開度を、例えば上述したように設定された開度としてもよいし、全開開度としてもよい。
室内機20A、20B及び20Cは、それぞれ利用側熱交換器(室内熱交換器)21A、21B、21C及び絞り装置22A、22B、22Cによって構成される。なお、室内機20A、20B及び20Cについては、実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
次に、上記構成を有する空気調和装置2における暖房運転モードでの冷媒の動作について説明する。なお、冷房運転モード(又は霜取運転モード)での動作については、冷房運転モード(又は霜取運転モード)では冷媒流量調整機構110が動作しないため、実施の形態1と同様であるので、説明を省略する。
図5に示す例は、暖房運転時の状態及び冷媒の流れ方向を示す。
暖房運転モードでは、冷媒流路切替装置12が図5に示す状態に切り替えられる。そして、低温低圧の冷媒が圧縮機11によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。
第1の熱源側熱交換器13aに流入した低温低圧の気液二相冷媒は、室外空気と熱交換して吸熱及び蒸発し、低温低圧のガス冷媒となって第1の熱源側熱交換器13aから流出する。
一般的に、蒸発器として使用される熱交換器の表面積を小さくした場合、熱交換器の冷媒流出口から流出する冷媒の温度は、熱交換器の表面積が大きい場合と比較して低くなる。
すなわち、表面積を大きくした熱交換器を流れる冷媒は、冷媒流出口における温度が高くなる。
また、熱交換器に流入する冷媒の流量が熱交換器の熱交換容量に対して十分に少ない場合、熱交換器を流れる冷媒に対する圧力損失が少なくなる。そのため、冷媒の圧力損失による温度低下は、冷媒流量が熱交換器の熱交換容量に対して十分である場合と比較して小さくなる。
このように、熱交換器に流入する冷媒の流量が熱交換器の熱交換容量に対して十分に少ない場合、冷媒流出口から流出する冷媒は、過熱度が大きい状態で流出することになるので、この冷媒の温度は、冷媒流量が十分である場合と比較して高くなる。
これにより、暖房運転時には、熱源側熱交換器への着霜量が少なくなるため、霜取運転時に発生するドレン水の量を少なくすることができる。
これにより、温度が高い過熱ガスとして第1の熱源側熱交換器13aの冷媒流出口15bから冷媒を流出させることができ、霜取運転時に発生するドレン水の量を抑制することができる。
この場合には、サービスパネルである前面パネル50aに沿って配置される平板状の熱源側熱交換器において、冷媒流入口15a及び冷媒流出口15bをそれぞれ取り入れる空気の風上側及び風下側に配置する。これにより、当該平板状の熱源側熱交換器が並行流方式となるため、上述した実施の形態1と同様の作用効果を得ることができる。
また、例えば、平板状の熱源側熱交換器をサービスパネル(例えば、前面パネル50a)に沿うように配置するとともに、隣り合う3辺で形成される形状の熱源側熱交換器をそれ以外のパネル(例えば、パネル50b〜50d)に沿うようにして配置してもよい。
熱源側熱交換器、13a 第1の熱源側熱交換器、13b 第2の熱源側熱交換器、14 アキュムレータ、15a 冷媒流入口、15b 冷媒流出口、16 伝熱管、17 フィン、20、20A、20B、20C 室内機、21、21A、21B、21C 利用側熱交換器、22、22A、22B、22C 絞り装置、30 冷媒配管、50 筐体、50a 前面パネル、50b 背面パネル、50c、50d 側面パネル、50e 上面パネル、50f 底面パネル、51 ファン、100 室外機、110 冷媒流量調整機構。
Claims (8)
- 圧縮機、冷媒流路切替装置及び熱源側熱交換器を含む室外機と、絞り装置及び利用側熱交換器を含む室内機とを備え、前記室外機及び前記室内機が配管で接続され、前記室外機、前記室内機及び前記配管内を冷媒が流れる空気調和装置であって、
前記室外機は、
前記室外機外の空気を取り込む吸気口が設けられた複数のパネルによって外郭の側面が形成されるとともに、前記複数のパネルのうち少なくとも1つがサービスパネルとされており、
前記熱源側熱交換器は、
前記サービスパネルを含む側面に沿って設けられる第1の熱源側熱交換器と、前記サービスパネルを含む側面とは異なる側面に沿って設けられる第2の熱源側熱交換器との複数に分割されて構成されており、
前記室外機は、
暖房運転の際に、前記第1の熱源側熱交換器から流出する前記冷媒の温度が高くなるように、前記第1の熱源側熱交換器に流入する前記冷媒の流量を設定流量以下に調整する冷媒流量調整機構を備え、
前記第1の熱源側熱交換器は、
前記暖房運転の際に、前記冷媒の流路が前記空気の流れに対して並行流となる
空気調和装置。 - 前記冷媒流量調整機構は、
前記第1の熱源側熱交換器に流入する冷媒の流量を、前記第1の熱源側熱交換器の熱交換容量を前記熱源側熱交換器全体の熱交換容量で除して得られる容量比率に、前記熱源側熱交換器全体を流れる冷媒の冷媒流量を乗じることによって得られる冷媒流量以下に調整する
請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記第1の熱源側熱交換器は、
L字状に形成され、
前記サービスパネルと該サービスパネルに隣接するパネルとに沿って設けられる
請求項1または2に記載の空気調和装置。 - 前記第1の熱源側熱交換器は、
平板状に形成され、
前記サービスパネルに沿って設けられる
請求項1または2に記載の空気調和装置。 - 前記第1の熱源側熱交換器は、
前記冷媒が流入する冷媒流入口が、取り込まれる前記空気の流れに対して風上側に設けられるとともに、前記冷媒が流出する冷媒流出口が、取り込まれる前記空気の流れに対して風下側に設けられる
請求項1〜4のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 前記第1の熱源側熱交換器の前記冷媒流入口及び前記冷媒流出口は、
同一の端面に設けられる
請求項5に記載の空気調和装置。 - 前記第1の熱源側熱交換器の前記冷媒流入口及び前記冷媒流出口は、
異なる端面に設けられる
請求項5に記載の空気調和装置。 - 圧縮機、冷媒流路切替装置及び熱源側熱交換器を備え、各部及び該各部を接続する配管内を冷媒が流れる空気調和装置の室外機であって、
前記室外機外の空気を取り込む吸気口が設けられた複数のパネルによって外郭の側面が形成されるとともに、前記複数のパネルのうち少なくとも1つがサービスパネルとされており、
前記熱源側熱交換器は、
前記サービスパネルを含む側面に沿って設けられる第1の熱源側熱交換器と、前記サービスパネルを含む側面とは異なる側面に沿って設けられる第2の熱源側熱交換器との複数に分割されて構成されており、
暖房運転の際に、前記第1の熱源側熱交換器から流出する前記冷媒の温度が高くなるように、前記第1の熱源側熱交換器に流入する前記冷媒の流量を設定流量以下に調整する冷媒流量調整機構を備え、
前記第1の熱源側熱交換器は、
前記冷媒が流入する冷媒流入口が、取り込まれる前記空気の流れに対して風上側に設けられるとともに、前記冷媒が流出する冷媒流出口が、取り込まれる前記空気の流れに対して風下側に設けられ、
前記暖房運転の際に、前記冷媒の流路が前記空気の流れに対して並行流となる
空気調和装置の室外機。
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