JP6699254B2 - 冷却装置 - Google Patents
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Description
図1〜図3を参照して、本発明の第1実施形態による冷却装置100の構成を説明する。
まず、通常の冷却運転について説明する。具体的には、図1に示すように、電子膨張弁30を通過した気液二相状態の冷媒が熱交換器55および蒸発器40を順次流通される。この際、送風機45と送風機56との両方が作動される。これにより、図3における紙面左側枠内の「状態A」に示される除湿運転を伴う冷却運転が行われる。
具体的には、圧縮機10の駆動が継続された状態で、除湿ユニット50における送風機56が停止されるとともに、除霜用ヒータ57の通電が開始される。また、蒸発器40の風下の送風機45は、回転が継続される。これにより、除霜用ヒータ57の熱によって熱交換器55(伝熱フィン52の周り)に付着した霜(氷)が融かされる。また、霜(氷)が融けた水は、伝熱フィン52を伝って流下してドレンパン95bから排出される。なお、電子膨張弁30から供給された気液二相状態の冷媒は、除霜中の熱交換器55(伝熱管51)を通過して蒸発器40において主に蒸発される。この際、送風機45が駆動されているので、空調空間110の空気は、架台部95の下部の通気口95aを素通りして除湿ユニット50の背面側から送風路91に引き込まれるとともに壁面部105cに沿って上方(矢印Z1方向)へと導かれて蒸発器40に吸い込まれる。蒸発器40においては、伝熱管41内での冷媒の蒸発とともに伝熱フィン42間を通過する空気が冷却されて送風機45により空調空間110に供給される。なお、制御部70により除霜動作開始から所定時間が経過したと判断された場合、除湿ユニット50における送風機56が始動されるとともに、除霜用ヒータ57の通電が停止される。これにより、図3における紙面左側の「状態A」に示される除湿運転を伴う冷却運転が再開される。第1実施形態による冷却装置100は上記のように構成されている。
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
図1および図3〜図5を参照して、第2実施形態について説明する。この第2実施形態では、上記第1実施形態と異なり、既存の電子膨張弁30に加えて熱交換器55と蒸発器40との間にも電子膨張弁31を設けて冷却装置200を構成した例について説明する。なお、電子膨張弁30は、特許請求の範囲の「第1膨張弁」の一例である。また、図中において、上記第1実施形態と同様の構成の部分には、同一の符号を付している。
まず、通常の冷却運転では、図4に示すように、制御部70(図1参照)の指令に基づき、電磁弁61が閉じられるとともに、電磁弁62が開かれる。また、これと同時に、電子膨張弁30の開度制御が行われるとともに、電子膨張弁31は、開度制御が停止される。したがって、電子膨張弁30を通過した気液二相状態の冷媒が熱交換器55、バイパス配管5b(実線で示す)および蒸発器40を順次流通される。これにより、除湿運転を伴う冷却運転が行われる。この点は、上記第1実施形態と同様である。そして、冷却運転の継続とともに熱交換器55に付着する霜(氷)が成長し始める。したがって、冷却装置200では、所定のタイミングで熱交換器55に発生した霜を融かす除霜動作が行われる。すなわち、制御部70により熱交換器55の除霜動作が必要であると判断された場合、冷却装置200は、除霜動作を伴う冷却運転の状態に移行される。
具体的には、図5に示すように、圧縮機10の駆動が継続された状態で、除湿ユニット250における送風機56が停止される。また、制御部70(図1参照)の指令に基づき、電磁弁61が開かれるとともに、電磁弁62が閉じられる。また、これと同時に、電子膨張弁30の開度制御が停止されるとともに、電子膨張弁31は、開度制御が開始される。また、蒸発器40の風下の送風機45は、回転が継続される。
第2実施形態では、上記のように、凝縮器20からの冷媒をバイパス配管5aを介して除湿ユニット50に流通させることによって、蒸発器40に供給される前の空気が除湿ユニット50で除湿される際に除湿ユニット50に付着した霜が除去されるように構成する。これにより、除湿ユニット50の除霜時に、凝縮器20からの温かい液冷媒(中温状態の冷媒)をバイパス配管5aを介して除湿ユニット50に導入して、この冷媒の熱を用いて除湿ユニット50に付着した霜(氷)を除去することができる。すなわち、除霜(氷の融解)の熱源として除霜用ヒータ57などを用いる場合と異なり、冷却装置200の消費電力を増加させることなく除湿ユニット50の除霜を行うことができる分、冷却装置200の省エネルギー化を図ることができる。
図1、図4および図6〜図8を参照して、第3実施形態について説明する。この第3実施形態では、熱交換器55の機能と蒸発器40の機能とを相互に交換可能に冷却装置300を構成した例について説明する。なお、図中において、上記第2実施形態と同様の構成には、同一の符号を付している。
まず、通常の冷却運転では、図6に示すように、制御部70(図1参照)の指令に基づき、電磁弁61および66〜68が閉じられるとともに、電磁弁62〜65が開かれる。これと同時に、電子膨張弁30の開度制御が行われるとともに、電子膨張弁31は、開度制御が停止される。したがって、電子膨張弁30を通過した気液二相状態の冷媒が、熱交換器55、バイパス配管5b(実線で示す)および蒸発器40を順次流通されて除湿運転を伴う冷却運転が行われる。この点は、上記第2実施形態と同様である。
具体的には、図7に示すように、圧縮機10の駆動が継続された状態で、除湿ユニット350における送風機56が停止される。また、制御部70(図1参照)の指令に基づき、電磁弁61が開かれるとともに、電磁弁62が閉じられる。なお、電磁弁66〜68は、閉状態が維持される。また、これと同時に、電子膨張弁30の開度制御が停止されるとともに、電子膨張弁31は、開度制御が開始される。また、蒸発器40の風下の送風機45も回転が継続される。
具体的には、図8に示すように、圧縮機10の駆動が継続された状態で、除湿ユニット350における送風機56が始動される。ここで、送風機56は、通常の冷却運転時(図6参照)の場合の回転方向とは反対方向に回転される。また、制御部70(図1参照)の指令に基づき、電磁弁61が閉じられるとともに、電磁弁62が開かれる。また、電磁弁63〜65が閉じられる。そして、電磁弁66〜68が開かれる。また、これと同時に、電子膨張弁30の開度制御が開始されるとともに、電子膨張弁31は、開度制御が停止される。また、蒸発器40の風下の送風機45は回転が停止される。
第3実施形態では、上記のように、凝縮器20からの冷媒をバイパス配管6aを介して蒸発器40に流通させることによって、除湿ユニット350により除湿された空気が蒸発器40で冷却される際に蒸発器40に付着した霜を除去するとともに、蒸発器40を通過した冷媒をバイパス配管6bを介して除湿ユニット350(熱交換器55)に流通させることによって、除湿ユニット350(熱交換器55)における冷媒の蒸発潜熱を利用して室内空気が冷却されるように構成する。これにより、冷却運転を長時間にわたって継続した場合に、所定のタイミングで凝縮器20からの温かい液冷媒(中温状態の冷媒)をバイパス配管6aを介して蒸発器40に導入して、この冷媒の熱を用いて蒸発器40に付着した霜(氷)を除去することができる。そして、蒸発器40からの冷媒をバイパス配管6bを介して電子膨張弁30に流通させるとともに除湿ユニット350(熱交換器55)内で蒸発させることができるので、除湿ユニット350(熱交換器55)を「蒸発器」としても利用することができる。これにより、蒸発器40の除霜中に、除湿ユニット350(熱交換器55)に室内空気の冷却機能を担わせることができるので、室内空気を絶え間なく冷却することができるとともに、空調区間110の温度管理を確実に行うことができる。なお、第3実施形態のその他の効果は、上記第2実施形態と同様である。
図3および図9を参照して、第4実施形態について説明する。この第4実施形態では、熱交換器55と蒸発器40とが並列接続されるように冷却装置400を構成した例について説明する。なお、図中において上記第1実施形態と同様の構成の部分には、同一の符号を付している。
第4実施形態では、上記のように、1つの冷媒回路401(冷却装置400)において、互いに別個に設けられた蒸発器40および除湿ユニット450を別個の冷媒配管401bおよび冷媒配管402により互いに並列接続するように構成する。これにより、除湿ユニット450における冷媒の蒸発温度と蒸発器40における冷媒の蒸発温度とを互いに異ならせることができる。すなわち、除湿ユニット450においてより低い蒸発温度で冷媒を蒸発させることができるので、その分、除湿ユニット450の除湿機能(除湿量)を強化(増加)することができる。したがって、より多くの水分が除去された空気を蒸発器40に導いて冷却することができるので、蒸発器40での冷却運転を長時間継続する場合であっても、蒸発器40における霜(氷)の付着を効果的に抑制することができる。なお、第4実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更(変形例)が含まれる。
5b、6a バイパス配管(第2バイパス流路)
6b バイパス配管(第3バイパス流路)
6c バイパス配管(第4バイパス流路)
10、410 圧縮機
20 凝縮器
30 電子膨張弁(第1膨張弁)
31 電子膨張弁(第2膨張弁)
40 蒸発器(第1冷却部)
45、56 送風機(送風機構)
50、250、350、450 除湿ユニット
55 熱交換器(第2冷却部)
57 除霜用ヒータ
61、62、63、64、65、66、67、68 電磁弁
100、200、300、400 冷却装置
110 空調空間
401a、401b、402 冷媒配管
Claims (5)
- 冷媒の蒸発潜熱を利用して室内空気を冷却するように構成された第1冷却部と、
前記第1冷却部とは別個に設けられ、前記第1冷却部に供給される前の空気の除湿を行うとともに、除湿された空気を前記第1冷却部に供給するように構成された第2冷却部と、を備え、
前記第2冷却部は、伝熱フィン間を流れる空気と伝熱管内を流れる冷媒との間での熱交換を行うことにより、冷媒の蒸発潜熱を利用して前記第1冷却部に供給される前の空気の除湿を行う熱交換器を含み、
前記第1冷却部により冷却された空気を室内に送風する第1送風機と、前記第1送風機とは別個に、前記第2冷却部により除湿された空気を前記第1冷却部に送風する第2送風機とをさらに備え、
除湿中に前記熱交換器に付着した霜を除去する際に、前記第2送風機の動作を停止または制限することによって前記熱交換器への空気の流通を停止または減少させた状態で、前記第1送風機の動作によって前記室内空気を前記第1冷却部に供給するように構成されている、冷却装置。 - 前記第2冷却部は、前記第2冷却部を通過する空気の流通方向と、前記第1冷却部を通過する空気の流通方向とが互いに交差する位置関係を有して前記第1冷却部の風上側に配置されている、請求項1に記載の冷却装置。
- 互いに別個に設けられた前記第1冷却部と前記第2冷却部とは、単一の冷媒配管を介して直列接続されているか、または、別個の冷媒配管により互いに並列接続されている、請求項1または2に記載の冷却装置。
- 冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機の下流側に接続され、前記圧縮機から吐出された冷媒を凝縮する凝縮器と、
前記第2冷却部の上流側に設けられ、前記凝縮器によって凝縮された冷媒を膨張させる第1膨張弁と、
前記第1膨張弁を経由させることなく前記凝縮器からの冷媒を前記第2冷却部に直接的に流通させるための第1バイパス流路と、をさらに備え、
前記凝縮器からの冷媒を前記第1バイパス流路を介して前記第2冷却部に流通させることによって、前記第1冷却部に供給される前の空気が前記第2冷却部で除湿される際に前記第2冷却部に付着した霜が除去されるように構成されている、請求項3に記載の冷却装置。 - 前記第2冷却部と前記第2冷却部の下流側の前記第1冷却部との間に設けられ、前記第2冷却部に付着した霜が除去される最中に前記第2冷却部からの冷媒を膨張させる第2膨張弁と、
前記凝縮器からの冷媒を前記第2膨張弁を経由させることなく前記第1冷却部に直接的に流通させるための第2バイパス流路と、
前記第1冷却部からの冷媒を前記第1膨張弁に流通させるための第3バイパス流路と、
前記第2冷却部からの冷媒を前記第1冷却部に流通させることなく前記圧縮機に直接的に戻すための第4バイパス流路と、をさらに備え、
前記凝縮器からの冷媒を前記第2バイパス流路を介して前記第1冷却部に流通させることによって、前記第2冷却部により除湿された空気が前記第1冷却部で冷却される際に前記第1冷却部に付着した霜が除去されるとともに、前記第1冷却部からの冷媒を前記第3バイパス流路を介して前記第2冷却部に流通させることによって、前記第2冷却部における冷媒の蒸発潜熱を利用して前記室内空気が冷却されるように構成されている、請求項4に記載の冷却装置。
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