JP7150194B2 - 室外機および空気調和装置 - Google Patents

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    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00Compression machines, plants or systems, with reversible cycle

Description

本発明は、室外機および空気調和装置に関する。
従来から、直列に配置された2つの四方弁を備える空気調和装置が知られている。たとえば、特許文献1に記載の空気調和装置は、沸点が異なる2種類以上の冷媒を予め定められた比率で混合した非共沸混合冷媒を使用し、圧縮機、四方弁、凝縮器、減圧器、蒸発器が順次連結された冷凍サイクルを構成する。
第1四方弁によって圧縮機からの吐出冷媒を室内熱交換器または室外熱交換器に切り換えて流すことにより、室内熱交換器を凝縮器または蒸発器に切り換える。室内熱交換器および室外熱交換器には、それぞれファンによって一定方向の風が送られることによって、冷媒と空気とが熱交換する。室内熱交換器の吸入口および吐出口に第2四方弁が介挿されることによって、室内熱交換器の冷媒流の方向を冷暖房によらず一定とし、冷媒流を風向に対して逆方向の所謂対向流にする。
特開平9-196489号公報
しかしながら、特許文献1に記載の空気調和装置では、2つの四方弁の流路をスムーズに切り替えることができないという課題がある。
それゆえに、本発明の目的は、直列に配置された2つの四方弁の流路をスムーズに切り替えることができる室外機および空気調和装置を提供することである。
本発明の室外機は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、冷媒と外気との間で熱交換させる熱源側熱交換器と、圧縮機の吐出側と接続される第1高圧接続管と、圧縮機の吸入側と接続される低圧接続管と、圧縮機の吐出側と接続される第1流路切替装置と、第1流路切替装置と接続される第2流路切替装置とを備える。第2流路切替装置は、主弁と、パイロット弁と、主弁とパイロット弁とを連通させる第1連通管および第2連通管とを含む。主弁は、第1容器と、第1容器内に配置されたピストンと、第1容器に連通する第1切替管、第2切替管、第3切替管および第4切替管とを含む。ピストンは、第1仕切部および第2仕切部と、第1仕切部と第2仕切部とを連結する連結部と、連結部に設けられた第1弁体部とを含む。第1仕切部は、第1仕切部と第1容器の一端との間の第1圧力室の圧力が、第1仕切部と第2仕切部との間の空間の圧力よりも高いときに、第1圧力室から空間に冷媒をバイパスするための第1バイパス構造を含み、第2仕切部は、第2仕切部と第1容器の他端との間の第2圧力室の圧力が空間の圧力よりも高いときには、第2圧力室から空間に冷媒をバイパスするための第2バイパス構造を含む。第1連通管は、第1圧力室と連通し、第2連通管は、第2圧力室と連通する。パイロット弁は、冷房運転時に第1高圧接続管および低圧接続管のうちの一方を、第1連通管と連通させ、暖房運転時に第1高圧接続管および低圧接続管のうちの他方を第2連通管と連通させる。室外機は、第1圧力室および第2圧力室への冷媒の流路の抵抗を可変にするための流路抵抗可変機構を備える。
本発明によれば、直列に配置された2つの四方弁の流路をスムーズに切り替えることができる。
実施の形態1に係る空気調和装置100の構成および全冷房運転モードにおける冷媒の流れを示す図である。 実施の形態1に係る空気調和装置100の構成および冷房主体運転モードにおける冷媒の流れを示す図である。 図3は、実施の形態1に係る空気調和装置100の構成および全暖房運転モードにおける冷媒の流れを示す図である。 実施の形態1に係る空気調和装置100の構成および暖房主体運転モードにおける冷媒の流れを示す図である。 実施の形態1に係る第1流路切替装置13の構成および全冷房運転モード、冷房主体運転モードにおける動作を説明するための図である。 実施の形態1に係る第1流路切替装置13の構成および全暖房運転モード、暖房主体運転モードにおける動作を説明するための図である。 実施の形態1に係る第2流路切替装置14の構成および全冷房運転モード、冷房主体運転モードにおける動作を説明するための図である。 実施の形態1に係る第2流路切替装置14の構成および全暖房運転モード、暖房主体運転モードにおける動作を説明するための図である。 第1流路切替装置13の第1仕切部136a詳細な構成およびその動作を説明するための図である。 第1流路切替装置13の第1仕切部136a詳細な構成およびその動作を説明するための図である。 第1流路切替装置13の第2仕切部137aの詳細な構成およびその動作を説明するための図である。 第1流路切替装置13の第2仕切部137aの詳細な構成およびその動作を説明するための図である。 第2流路切替装置14の第1仕切部136b詳細な構成およびその動作を説明するための図である。 第2流路切替装置14の第1仕切部136b詳細な構成およびその動作を説明するための図である。 第2流路切替装置14の第2仕切部137bの詳細な構成およびその動作を説明するための図である。 第2流路切替装置14の第2仕切部137bの詳細な構成およびその動作を説明するための図である。 全冷房運転モードと冷房主体運転モードにおける第1流路切替装置13および第2流路切替装置14の冷媒の流れを説明するための図である。 全冷房運転モードと冷房主体運転モードにおける第1流路切替装置13の動作を説明するための図である。 全冷房運転モードと冷房主体運転モードにおける第2流路切替装置14の動作を説明するための図である。 全暖房運転モードと暖房主体運転モードにおける第1流路切替装置13および第2流路切替装置14の冷媒の流れを説明するための図である。 全暖房運転モードと暖房主体運転モードにおける第1流路切替装置13の動作を説明するための図である。 全暖房運転モードと暖房主体運転モードにおける第2流路切替装置14の動作を説明するための図である。 全冷房運転モードおよび冷房主体運転モードにおけるP-H線図である。 全暖房運転モードおよび暖房主体運転モードにおけるP-H線図である。 空気調和装置100を全冷房モードまたは冷房主体モードから全暖房モードまたは暖房主体モードに切り替えるときの第1流路切替装置13の状態を説明するための図である。 空気調和装置100を全冷房モードまたは冷房主体モードから全暖房モードまたは暖房主体モードに切り替えるときの第2流路切替装置14の状態を説明するための図である。 空気調和装置100を全暖房モードまたは暖房主体モードから全冷房モードまたは冷房主体モードに切り替えるときの第1流路切替装置13の状態を説明するための図である。 空気調和装置100を全暖房モードまたは暖房主体モードから全冷房モードまたは冷房主体モードに切り替えるときの第2流路切替装置14の状態を説明するための図である。 実施の形態1の流路抵抗可変構造を表わす図である。 実施の形態1の電磁弁51の制御手順を表わすフローチャートである。 実施の形態2に係る空気調和装置100の構成および全冷房運転モードにおける冷媒の流れを示す図である。 実施の形態2の流路抵抗可変構造を表わす図である。 実施の形態2の電磁弁61、62の制御手順を表わすフローチャートである。
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。各図において、同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものである。断面図の図面においては、視認性に鑑みて適宜ハッチングが省略されている。以下の実施形態の構成要素は、例示であって、これらの記載に限定されるものではない。
実施の形態1.
(空気調和装置100の構成)
図1は、実施の形態1に係る空気調和装置100の構成および全冷房運転モードにおける冷媒の流れを示す図である。
空気調和装置100は、熱源機である1台の室外機1と、複数の室内機2a~2d(以下、添え字が省略されて室内機2と称する場合がある。)と、室外機1と複数の室内機2a~2dとの間に設けられた中継装置3とを備える。室外機1と中継装置3とは、冷媒が流通する2つの流出管5bと流入管5aとによって接続されている。中継装置3と複数の室内機2a~2dのそれぞれとは、冷媒が流通する複数本の枝管8aと枝管8bとによって接続されている。室外機1で生成された冷熱または温熱は、中継装置3を介して複数の室内機2a~2dに供給される。
流出管5bと流入管5aとは、室外機1と中継装置3との間を接続している。流出管5bを流通する冷媒の圧力は、流入管5aを流通する冷媒の圧力よりも高い。中継装置3と複数の室内機2a~2dのそれぞれとは、枝管8aおよび枝管8bによって接続されている。このように、室外機1と中継装置3との間、および中継装置3と複数の室内機2a~2dとの間がそれぞれ2つの冷媒配管によって接続されることにより、空気調和装置100の施工が容易に行える。
(室外機1の構成)
室外機1は、圧縮機10と、熱源側熱交換器12と、熱源側送風機18、第1流路切替装置13、第2流路切替装置14と、アキュムレータ19と、制御装置60と、高圧接続管131a,131bと、低圧接続管132a,132bとを有する。
圧縮機10は、冷媒を圧縮して吐出する。
熱源側送風機18は、熱源側熱交換器12に外気を供給する。
熱源側熱交換器12は、冷媒と外気とを熱交換させる。熱源側熱交換器12では、熱源側送風機18によって供給される空気が冷媒と熱交換され、冷媒が凝縮または蒸発される。
第1流路切替装置13および第2流路切替装置14は、運転モードに応じて冷媒の流路を切替える。
第1流路切替装置13は、圧縮機10の吐出側と接続される。第2流路切替装置14は、第1流路切替装置13と接続される。
高圧接続管131aは、圧縮機10の吐出側および第1流路切替装置13と接続される。高圧接続管131bは、圧縮機10の吐出側および第2流路切替装置14と接続される。
低圧接続管132aは、圧縮機10の吸入側および第1流路切替装置13に接続される。低圧接続管132bは、圧縮機10の吸入側および第2流路切替装置14に接続される。
第1流路切替装置13は、開放自在の第1流路13aと第2流路13bと第3流路13cと第4流路13dとを備える。第2流路切替装置14は、開放自在の第1流路14aと第2流路14bと第3流路14cと第4流路14dとを備える。
アキュムレータ19は、冷媒を溜める。
制御装置60は、室外機1内の機器を制御する。
圧縮機10と第1流路切替装置13とが冷媒配管4によって接続されている。第1流路切替装置13と第2流路切替装置14とが冷媒配管4によって接続されている。第1流路切替装置13と流出管5bとが冷媒配管4によって接続されている。流入管5aと第2流路切替装置14とが冷媒配管4によって接続されている。第1流路切替装置13と熱源側熱交換器12とが冷媒配管4によって接続されている。熱源側熱交換器12と第2流路切替装置14とが冷媒配管5によって接続されている。
室外機1は、さらに、吐出温度センサ43、吐出圧力センサ40および外気温度センサ46を備える。
吐出温度センサ43は、圧縮機10が吐出する冷媒の温度を検出して、吐出温度検出信号を出力する。吐出圧力センサ40は、圧縮機10が吐出する冷媒の圧力を検出して、吐出圧力検出信号を出力する。外気温度センサ46は、熱源側熱交換器12の空気流入部分に設置されている。外気温度センサ46は、たとえば、室外機1の周囲の温度となる外気温度を検出し、外気温度検出信号を出力する。
<中継装置3の構成>
中継装置3は、室外機1とともに冷媒回路101を構成する。中継装置3は、気液分離器29と、第1中継絞り装置30と、第2中継絞り装置27とを備える。中継装置3は、複数の第1開閉装置23a~23dと、複数の第2開閉装置24a~24dと、複数の第1逆流防止装置21a~21dと、複数の第2逆流防止装置22a~22dとを備える。
気液分離器29は、冷房負荷の大きな冷房暖房混在運転モードにおいて、室外機1によって生成された高圧の気液二相状態の冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離する。気液分離器29は、分離した液冷媒を図中における下側の配管に流入させることによって、一部の室内機2に冷熱を供給する。気液分離器29は、分離したガス冷媒を図中における上側の配管に流入させることによって、他の一部の室内機2に温熱を供給する。気液分離器29は、中継装置3の入口部に設けられている。
第1中継絞り装置30は、減圧弁および開閉弁としての機能を有する。第1中継絞り装置30は、液冷媒を減圧して予め定められた圧力に調節するとともに、液冷媒の流路を開閉する。第1中継絞り装置30の開度は、たとえば、連続的または多段階で調節可能である。第1中継絞り装置30として、たとえば、電子式膨張弁などが用いられる。第1中継絞り装置30は、気液分離器29から液冷媒を流出させる配管に設けられている。
第2中継絞り装置27は、減圧弁および開閉弁としての機能を有する。第2中継絞り装置27は、全暖房運転モードにおいて、冷媒流路を開いて冷媒を中継装置3の出口側の低圧配管に流入させる。第2中継絞り装置27は、暖房主体運転モードにおいて、室内側負荷に応じてバイパス液流量を調節する。第2中継絞り装置27の開度は、たとえば、連続的または多段階で調節可能である。第2中継絞り装置27として、たとえば、電子式膨張弁などが用いられる。
複数の第1開閉装置23a~23dの各々が、複数の室内機2a~2dの1つに対応して設けられている。複数の第1開閉装置23a~23dは、それぞれ各室内機2a~2dに供給される高温高圧のガス冷媒の流路を開閉する。複数の第1開閉装置23a~23dは、たとえば、電磁弁などで構成されている。複数の第1開閉装置23a~23dは、それぞれ気液分離器29のガス側配管に接続されている。複数の第1開閉装置23a~23dは、流路の開閉を行うことができれば良く、全閉機能を有する絞り装置でも良い。
複数の第2開閉装置24a~24dの各々が、複数の室内機2a~2dの1つに対応して設けられている。複数の第2開閉装置24a~24dは、それぞれ室内機2a~2dから流出した低圧低温のガス冷媒の流路を開閉する。複数の第2開閉装置24a~24dは、たとえば、電磁弁などで構成されている。複数の第2開閉装置24a~24dは、それぞれ中継装置3の出口側に導通する低圧配管に接続されている。複数の第2開閉装置24a~24dは、流路の開閉を行うことができれば良く、全閉機能を有する絞り装置でも良い。
複数の第1逆流防止装置21a~21dの各々は、複数の室内機2a~2dの1つに対応して設けられている。複数の第1逆流防止装置21a~21dは、冷房運転を行っている室内機2に高圧液冷媒を流入させる。複数の第1逆流防止装置21a~21dは、第1中継絞り装置30の出口側の配管に接続されている。複数の第1逆流防止装置21a~21dは、冷房主体運転モードおよび暖房主体運転モードにおいて暖房中の室内機2の負荷側絞り装置25(ここでは、負荷側絞り装置25a~25dのいずれかであり、添え字が省略されている。)からの過冷却度が十分に確保できていない中温中圧の液または気液二相状態の冷媒の、冷房中の室内機2の負荷側絞り装置25への流入を防止する。複数の第1逆流防止装置21a~21dとして、たとえば逆止弁が用いられる。複数の第1逆流防止装置21a~21dは、冷媒の逆流を防止できれば良く、たとえば、開閉装置または全閉機能を有する絞り装置を用いても良い。
複数の第2逆流防止装置22a~22dの各々は、複数の室内機2a~2dの1つに対応して設けられている。複数の第2逆流防止装置22a~22dは、暖房運転を行っている室内機2から低圧ガス冷媒を流入させる。複数の第2逆流防止装置22a~22dは、第1中継絞り装置30の出口側の配管に接続されている。複数の第2逆流防止装置22a~22dは、冷房主体運転モードおよび暖房主体運転モードにおいて第1中継絞り装置30からの過冷却度が十分に確保できていない中温中圧の液または二相状態の冷媒の、冷房中の室内機2の負荷側絞り装置25への流入を防止する。複数の第2逆流防止装置22a~22dとして、たとえば逆止弁が用いられる。複数の第2逆流防止装置22a~22dは、冷媒の逆流を防止できるものであれば良く、たとえば、開閉装置または全閉機能を有する絞り装置を用いても良い。
中継装置3において第1中継絞り装置30の入口側には、圧力センサ33が設けられている。圧力センサ33は、高圧冷媒の圧力を検出する。第1中継絞り装置30の出口側には、圧力センサ34が設けられている。圧力センサ34は、冷房主体運転モードにおいて第1中継絞り装置30の出口側の液冷媒の中間圧力を検出する。
(複数の室内機2a~2dの構成)
複数の室内機2a~2dは、冷媒回路101に含まれる。複数の室内機2a~2dは、たとえば、互いに同一の構成を有する。室内機2aは、負荷側熱交換器26aと、負荷側絞り装置25aとを有する。室内機2bは、負荷側熱交換器26bと、負荷側絞り装置25bとを有する。室内機2cは、負荷側熱交換器26cと、負荷側絞り装置25cとを有する。室内機2dは、負荷側熱交換器26dと、負荷側絞り装置25dとを有する。複数の負荷側熱交換器26a~26dのそれぞれは、枝管8aおよび枝管8bを介して冷媒配管4によって接続された中継装置3に接続されている。複数の負荷側熱交換器26a~26dのそれぞれにおいて、図示しない負荷側送風機によって供給される空気が冷媒と熱交換され、室内空間に供給するための冷房用空気または暖房用空気が生成される。複数の負荷側絞り装置25a~25dの開度は、たとえば、連続的または多段階で調節可能である。複数の負荷側絞り装置25a~25dとして、たとえば、電子式膨張弁などが用いられる。複数の負荷側絞り装置25a~25dは、減圧弁および膨張弁としての機能を有する。複数の負荷側絞り装置25a~25dは、冷媒を減圧して膨張させる。複数の負荷側絞り装置25a~25dは、全冷房運転モードにおける冷媒の流れにおいて複数の負荷側熱交換器26a~26dそれぞれの上流側に設けられている。
複数の室内機2a~2dは、各負荷側熱交換器26a~26dに流入する冷媒の温度を検出する複数の温度センサ31a~31dを有する。複数の室内機2a~2dは、各負荷側熱交換器26a~26dから流出した冷媒の温度を検出する複数の温度センサ32a~32dを有する。複数の温度センサ31a~31dおよび複数の温度センサ32a~32dは、たとえば、サーミスターなどによって構成されている。複数の温度センサ31a~31dおよび複数の温度センサ32a~32dのそれぞれは、検出信号を制御装置60に出力する。
図1では4台の室内機2a~2dが例示されているが、室内機2の接続台数は2台、3台または5台以上でも良い。
(運転モード)
空気調和装置100で実行される運転モードには、大別して、冷房運転モードと暖房運転モードとがある。
冷房運転モードには、全冷房運転モードと冷房主体運転モードとが含まれる。全冷房運転モードは、停止状態にない複数の室内機2a~2dの全てが冷房運転を行う運転モードである。すなわち、全冷房運転モードでは、停止状態にない複数の負荷側熱交換器26a~26dの全てが蒸発器として機能する。冷房主体運転モードは、複数の室内機2a~2dの一部が冷房運転を行い、複数の室内機2a~2dの他の一部が暖房運転を行う冷房暖房混在運転モードであって、冷房負荷が暖房負荷よりも大きい運転モードである。すなわち、冷房主体運転モードでは、複数の負荷側熱交換器26a~26dの一部が蒸発器として機能し、複数の負荷側熱交換器26a~26dの他の一部が凝縮器として機能する。
暖房運転モードには、全暖房運転モードと暖房主体運転モードとが含まれる。全暖房運転モードは、停止状態にない複数の室内機2a~2dの全てが暖房運転を行う運転モードである。すなわち、全暖房運転モードでは、停止状態にない複数の負荷側熱交換器26a~26dの全てが凝縮器として機能する。暖房主体運転モードは、複数の室内機2a~2dの一部が冷房運転を行い、複数の室内機2a~2dの他の一部が暖房運転を行う冷房暖房混在運転モードであって、暖房負荷が冷房負荷よりも大きい運転モードである。すなわち、冷房主体運転モードでは、複数の負荷側熱交換器26a~26dの一部が蒸発器として機能し、複数の負荷側熱交換器26a~26dの他の一部が凝縮器として機能する。
(全冷房運転モード)
図1では、全冷房運転モードにおける冷媒の流れ方向が実線矢印で示されている。ここで、負荷側熱交換器26aおよび負荷側熱交換器26bでのみ冷熱負荷が発生しているものとする。全冷房運転モードの場合には、制御装置60は、圧縮機10から吐出された冷媒が熱源側熱交換器12に流入するように室外機1の第1流路切替装置13および第2流路切替装置14を切り替える。
具体的には、全冷房運転モードでは、第1流路切替装置13および第2流路切替装置14の第1流路13aおよび14a並びに第2流路13bおよび14bが開に切り替えられ、第1流路切替装置13および第2流路切替装置14の第3流路13cおよび14c並びに第4流路13dおよび14dが閉に切り替えられる。これにより、圧縮機10から吐出された冷媒は、第1流路切替装置13の第1流路13aと熱源側熱交換器12とをこの順番に流通した後に、第2流路切替装置14の第1流路14aと第1流路切替装置13の第2流路13bと流出管5bとをこの順番に流通して中継装置3に流入する。
一方、中継装置3から流出した冷媒は、流入管5aを流通した後に、第2流路切替装置14の第2流路14bおよびアキュムレータ19を流通して圧縮機10に流入する。
図1に示すように、低温低圧の冷媒が圧縮機10により圧縮され、高温高圧のガス冷媒になって吐出される。圧縮機10から吐出された高温高圧のガス冷媒は、第1流路切替装置13の第1流路13aを介して熱源側熱交換器12に流入する。そして、熱源側熱交換器12に流入した冷媒が室外空気に放熱しながら高圧液冷媒になる。熱源側熱交換器12から流出した高圧液冷媒は、第2流路切替装置14の第1流路14aと第1流路切替装置13の第2流路13bを通って室外機1から流出し、流出管5bを通って中継装置3に流入する。
中継装置3に流入した高圧液冷媒は、気液分離器29および第1中継絞り装置30を経由し、大部分が第1逆流防止装置21aおよび21b並びに枝管8bを経由し、負荷側絞り装置25aおよび25bで膨張させられ、低温低圧の気液二相状態の冷媒になる。
負荷側絞り装置25aおよび25bで膨張させられた気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する負荷側熱交換器26aおよび26bにそれぞれ流入し、室内空気から吸熱することにより、室内空気を冷却しながら低温低圧のガス冷媒になる。この際、負荷側絞り装置25aの開度は、温度センサ31aで検出された温度と温度センサ32aで検出された温度との差として得られるスーパーヒート(過熱度)が一定になるように制御される。同様に、負荷側絞り装置25bの開度は、温度センサ31bで検出された温度と温度センサ32bで検出された温度との差として得られるスーパーヒートが一定になるように制御される。
負荷側熱交換器26aおよび26bからそれぞれ流出したガス冷媒は、枝管8a並びに第2開閉装置24aおよび24bを経由して、中継装置3から流出する。中継装置3から流出した冷媒は、流入管5aを通って再び室外機1へ流入する。室外機1に流入した冷媒は、第2流路切替装置14の第2流路14bを通って、アキュムレータ19を経由して圧縮機10に再度吸入される。
なお、熱負荷がない負荷側熱交換器26cおよび負荷側熱交換器26dでは、冷媒を流す必要がなく、それぞれに対応する負荷側絞り装置25cおよび負荷側絞り装置25dが閉弁状態になっている。そして、負荷側熱交換器26cまたは負荷側熱交換器26dで冷熱負荷が発生した場合には、負荷側絞り装置25cまたは負荷側絞り装置25dが開放されて冷媒が循環する。このとき、負荷側絞り装置25cまたは負荷側絞り装置25dの開度は、負荷側絞り装置25aまたは負荷側絞り装置25bと同様に制御される。このとき、温度センサ31cまたは31dで検出された温度と温度センサ32cまたは32dで検出された温度との差として得られるスーパーヒート(過熱度)が一定になるようにする。
(冷房主体運転モード)
図2は、実施の形態1に係る空気調和装置100の構成および冷房主体運転モードにおける冷媒の流れを示す図である。図2では、冷媒の流れ方向が実線矢印で示されている。ここで、負荷側熱交換器26aでのみ冷熱負荷が発生しており、負荷側熱交換器26bでのみ温熱負荷が発生しているものとする。冷房主体運転モードの場合には、制御装置60は、全冷房運転モードと同様に圧縮機10から吐出された冷媒が熱源側熱交換器12へ流入させるように第1流路切替装置13および第2流路切替装置14を切り替える。第1流路切替装置13および第2流路切替装置14の切替状態は、全冷房運転モードと同様である。
すなわち、低温低圧の冷媒が圧縮機10により圧縮され、高温高圧のガス冷媒になって吐出される。圧縮機10から吐出された高温高圧のガス冷媒は、第1流路切替装置13の第1流路13aを介して熱源側熱交換器12に流入する。そして、熱源側熱交換器12に流入した冷媒が室外空気に放熱しながら気液二相状態の冷媒になる。熱源側熱交換器12から流出した冷媒は、第1流路切替装置13の第2流路13bおよび第2流路切替装置14の第1流路14aを流通し、流出管5bを通って中継装置3に流入する。
中継装置3に流入した気液二相状態の冷媒は、気液分離器29で高圧ガス冷媒と高圧液冷媒に分離される。高圧ガス冷媒は、第1開閉装置23bおよび枝管8aを経由した後に、凝縮器として作用する負荷側熱交換器26bに流入する。高圧ガス冷媒は、室内空気に放熱することにより、室内空気を加熱しながら液冷媒になる。この際、負荷側絞り装置25bの開度は、圧力センサ33で検出された圧力を飽和温度に換算した値と温度センサ31bで検出された温度との差として得られるサブクール(過冷却度)が一定になるように制御される。負荷側熱交換器26bから流出した液冷媒は、負荷側絞り装置25bで膨張させられて、枝管8bおよび第2逆流防止装置22bを流通する。
その後、気液分離器29で分離された後に第1中継絞り装置30において中間圧まで膨張させられた中圧液冷媒と第2逆流防止装置22bを通ってきた液冷媒とが合流する。この際、第1中継絞り装置30の開度は、圧力センサ33で検出された圧力と圧力センサ34で検出された圧力との圧力差が予め定められた圧力差(たとえば、0.3MPb)になるように制御される。
合流した液冷媒は、第1逆流防止装置21aおよび枝管8bを経由して負荷側絞り装置25aで膨張させられ、低温低圧の気液二相状態の冷媒になる。
室内機2aの負荷側絞り装置25aで膨張させられた気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する負荷側熱交換器26aに流入し、室内空気から吸熱することにより、室内空気を冷却しながら低温低圧のガス冷媒になる。この際、負荷側絞り装置25aの開度は、温度センサ31aで検出された温度と温度センサ32bで検出された温度との差として得られるスーパーヒート(過熱度)が一定になるように制御される。負荷側熱交換器26aから流出したガス冷媒は、枝管8aおよび第2開閉装置24aを経由して、中継装置3から流出する。中継装置3から流出した冷媒は、流入管5aを通って再び室外機1へ流入する。室外機1に流入した冷媒は、第2流路切替装置14の第2流路14bを通って、アキュムレータ19を経由して圧縮機10に再度吸入される。
なお、熱負荷がない負荷側熱交換器26cおよび負荷側熱交換器26dにおいては、冷媒を流す必要がなく、それぞれに対応する負荷側絞り装置25cおよび負荷側絞り装置25dは閉弁状態になっている。そして、負荷側熱交換器26cまたは負荷側熱交換器26dで冷熱負荷が発生した場合には、負荷側絞り装置25cまたは負荷側絞り装置25dが開放されて冷媒が循環する。この際、負荷側絞り装置25cまたは負荷側絞り装置25dの開度は、負荷側絞り装置25aまたは負荷側絞り装置25bと同様に、スーパーヒート(過熱度)が一定になるように制御される。スーパーヒートは、温度センサ31cまたは31dで検出された温度と温度センサ32cまたは32dで検出された温度との差となる。
(全暖房運転モード)
図3は、実施の形態1に係る空気調和装置100の構成および全暖房運転モードにおける冷媒の流れを示す図である。図3では、冷媒の流れ方向が実線矢印で示されている。ここで、負荷側熱交換器26aおよび負荷側熱交換器26bでのみ温熱負荷が発生しているものとする。全暖房運転モードの場合には、制御装置60は、圧縮機10から吐出された冷媒が熱源側熱交換器12を経由せずに中継装置3へ流入するように第1流路切替装置13および第2流路切替装置14を切り替える。
具体的には、全暖房運転モードでは、第1流路切替装置13および第2流路切替装置14の第3流路13cおよび14c並びに第4流路13dおよび14dが開に切り替えられ、第1流路切替装置13および第2流路切替装置14の第1流路13aおよび14a並びに第2流路13bおよび14bが閉に切り替えられる。これにより、圧縮機10から吐出された冷媒は、第1流路切替装置13の第3流路13cを流通した後に、流出管5bを流通して中継装置3に流入する。
一方、中継装置3から流出した冷媒は、流入管5aを流通した後に、第2流路切替装置14の第3流路14cと熱源側熱交換器12と第1流路切替装置13の第4流路13dと第2流路切替装置14の第4流路14dとアキュムレータ19とをこの順番に流通して圧縮機10に流入する。
図3に示すように、低温低圧の冷媒が圧縮機10により圧縮され、高温高圧のガス冷媒になって吐出される。圧縮機10から吐出された高温高圧のガス冷媒は、第1流路切替装置13の第3流路13cを通り、室外機1から流出する。室外機1から流出した高温高圧のガス冷媒は、流出管5bを通って中継装置3に流入する。
中継装置3に流入した高温高圧のガス冷媒は、気液分離器29、第1開閉装置23aおよび23b並びに枝管8aを経由した後に、凝縮器として作用する負荷側熱交換器26aおよび負荷側熱交換器26bのそれぞれに流入する。負荷側熱交換器26aおよび負荷側熱交換器26bに流入した冷媒は、室内空気に放熱することにより、室内空気を加熱しながら液冷媒になる。負荷側熱交換器26aおよび負荷側熱交換器26bから流出した液冷媒は、負荷側絞り装置25aおよび25bでそれぞれ膨張させられる。そして、膨張した冷媒は、枝管8bと、第2逆流防止装置22aおよび22bと、開状態に制御された第2中継絞り装置27と、流入管5aと、を通って再び室外機1へ流入する。この際、負荷側絞り装置25aの開度は、圧力センサ33で検出された圧力を飽和温度に換算した値と温度センサ31aで検出された温度との差として得られるサブクール(過冷却度)が一定になるように制御される。同様に、負荷側絞り装置25bの開度は、圧力センサ33で検出された圧力を飽和温度に換算した値と温度センサ31bで検出された温度との差として得られるサブクール(過冷却度)が一定になるように制御される。
室外機1に流入した冷媒は、第2流路切替装置14の第3流路14cを通り、熱源側熱交換器12で室外空気から吸熱しながら、低温低圧のガス冷媒になり、第1流路切替装置13の第4流路13dと第2流路切替装置14の第4流路14dとアキュムレータ19とを介して圧縮機10に再度吸入される。
なお、熱負荷がない負荷側熱交換器26cおよび負荷側熱交換器26dでは、冷媒を流す必要がなく、それぞれに対応する負荷側絞り装置25cおよび負荷側絞り装置25dが閉状態になっている。そして、負荷側熱交換器26cまたは負荷側熱交換器26dで冷熱負荷が発生した場合には、負荷側絞り装置25cまたは負荷側絞り装置25dが開放されて冷媒が循環する。この際、負荷側絞り装置25cまたは負荷側絞り装置25dの開度は、上述した負荷側絞り装置25aまたは負荷側絞り装置25bと同様に、圧力センサ33で検出された圧力を飽和温度に換算した値と、温度センサ31cおよび31dで検出された温度との差として得られるサブクール(過冷却度)が一定になるように制御される。
(暖房主体運転モード)
図4は、実施の形態1に係る空気調和装置100の構成および暖房主体運転モードにおける冷媒の流れを示す図である。図4では、冷媒の流れ方向が実線矢印で示されている。ここで、負荷側熱交換器26aでのみ冷熱負荷が発生し、負荷側熱交換器26bでのみ温熱負荷が発生しているものとする。暖房主体運転モードの場合には、制御装置60は、全暖房モードと同様に圧縮機10から吐出された熱源側冷媒が熱源側熱交換器12を経由せずに中継装置3へ流入するように第1流路切替装置13および第2流路切替装置14を切り替える。
低温低圧の冷媒が圧縮機10によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒になって吐出される。圧縮機10から吐出された高温高圧のガス冷媒は、第1流路切替装置13の第3流路13cを通り、室外機1から流出する。室外機1から流出した高温高圧のガス冷媒は、流出管5bを通って中継装置3に流入する。
中継装置3に流入した高温高圧のガス冷媒は、気液分離器29、第1開閉装置23bおよび枝管8bを経由した後に、凝縮器として作用する負荷側熱交換器26bに流入する。負荷側熱交換器26bに流入した冷媒は、室内空気に放熱することにより、室内空気を加熱しながら液冷媒になる。負荷側熱交換器26bから流出した液冷媒は、負荷側絞り装置25bで膨張させられて、枝管8bおよび第2逆流防止装置22bを経由する。液冷媒は、その後、大部分が第1逆流防止装置21aおよび枝管8bを経由した後に、負荷側絞り装置25aで膨張させられ、低温低圧の気液二相状態の冷媒になる。液冷媒の残りの一部がバイパスとしても使用する第2中継絞り装置27で膨張させられ、中温中圧の液または気液二相状態の冷媒になる。液または気液二相状態の冷媒は、中継装置3の出口側の低圧配管に流入する。
負荷側絞り装置25aで膨張させられた気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する負荷側熱交換器26aに流入し、室内空気から吸熱することにより、室内空気を冷却しながら低温中圧の気液二相状態の冷媒になる。負荷側熱交換器26aから流出した気液二相状態の冷媒は、枝管8aおよび第2開閉装置24aを経由して、中継装置3から流出する。中継装置3から流出した冷媒は、流入管5aを通って再び室外機1へ流入する。室外機1に流入した冷媒は、第2流路切替装置14の第3流路14cを通って、熱源側熱交換器12で室外空気から吸熱しながら、低温低圧のガス冷媒になる。このガス冷媒は、熱源側熱交換器12と第1流路切替装置13の第4流路13dと第2流路切替装置14の第4流路14dとアキュムレータ19とをこの順番に通って圧縮機10に再度吸入される。
このとき、負荷側絞り装置25bの開度は、圧力センサ33で検出された圧力を飽和度に換算した値と温度センサ31bで検出された温度との差として得られるサブクール(過冷却度)が一定になるように制御される。一方、負荷側絞り装置25aの開度は、温度センサ31aで検出された温度と温度センサ32aで検出された温度との差として得られるスーパーヒート(過熱度)が一定になるように制御される。
第2中継絞り装置27の開度は、圧力センサ33で検出された圧力と圧力センサ34で検出された圧力との圧力差が予め定められた圧力差(たとえば、0.3MPa)になるように制御される。
なお、熱負荷がない負荷側熱交換器26cおよび負荷側熱交換器26dでは、冷媒を流す必要がなく、それぞれに対応する負荷側絞り装置25cおよび負荷側絞り装置25dは閉弁状態になっている。そして、負荷側熱交換器26cまたは負荷側熱交換器26dで熱負荷が発生した場合には、負荷側絞り装置25cまたは負荷側絞り装置25dが開放されて冷媒が循環する。
<第1流路切替装置13の構成>
図5は、実施の形態1に係る第1流路切替装置13の構成および全冷房運転モード、冷房主体運転モードにおける動作を説明するための図である。
第1流路切替装置13は、開閉自在に設けられた第1流路13aと第2流路13bと第3流路13cと第4流路13dとを備える。第1流路切替装置13は、差圧により流路を切り替えるパイロット式4方向流路切替弁である。
第1流路切替装置13は、高圧接続管131aと、低圧接続管132aと接続される。高圧接続管131aには、高圧な冷媒が流入する。低圧接続管132aには、低圧な冷媒が流入する。図1に示すように、高圧接続管131aには、圧縮機10の吐出側と第1流路切替装置13との間の高圧な冷媒が流入する。図1に示すように、低圧接続管132aには、第2流路切替装置14と圧縮機10の吸入側との間の低圧な冷媒が流入する。
図5に示すように、第1流路切替装置13は、主弁701aと、パイロット弁702aと、主弁701aとパイロット弁702aとを連通する第1連通管147aおよび第2連通管157aとを備える。
主弁701aは、第1容器133aと、第1容器133a内に配置されたピストン703aと、第1容器133aに連通する切替管141a,142a,143a,144aとを備える。ピストン703aは、第1仕切部136aと、第2仕切部137aと、連結部138aと、第1弁体部139aとを備える。
連結部138aは、第1仕切部136aと第2仕切部137aとを連結する。第1弁体部139aは、連結部138aに設けられる。
第1容器133a内に形成される第1圧力室134aおよび第2圧力室135aを有する。第1容器133aの一端と、第1仕切部136aとの間の空間が第1圧力室134aである。第1容器133aの他端と、第2仕切部137aとの間の空間が第2圧力室135aである。
連結部138aは、第1仕切部136aと第2仕切部137aとを接続する。第1弁体部139aは、連結部138aの途中に設けられる。
ピストン703aは、第1圧力室134aの圧力と第2圧力室135aの圧力との差によってスライドする。
ピストン703aが左右にスライドすることによって、第1圧力室134aと第2圧力室135aの容積が変化する。連結部138aが右方向にスライドすると、第1圧力室134aの容積が増加し、第2圧力室135aの容積が減少する。ピストン703aが左方向にスライドすると、第1圧力室134aの容積が減少し、第2圧力室135aの容積が増加する。第1圧力室134aの容積と第2圧力室135aの容積との和は、一定に保たれる。
第1容器133aにおける第1仕切部136aと第2仕切部137aとの間の空間140aには、第1流路13a、および第2流路13bを構成する4つの切替管141a、142a、143aおよび144aが連通されている。
切替管141aは、圧縮機10の吐出側と接続される。
切替管142aは、第2流路切替装置14と接続される。
切替管143aは、流出管5bを介して中継装置3と接続される。
切替管144aは、熱源側熱交換器12と接続される。
4つの切替管141a、142a、143aおよび144aのうち3つの切替管142a、143aおよび144aは、第1弁体部139aのスライド範囲内において並列に設けられている。切替管142aは、切替管143aと、切替管144aとの間に配置されている。
第1弁体部139aは、ピストン703aのスライド範囲内において、切替管142aを常に内部に疎通しつつ、第1圧力室134aおよび第2圧力室135aに流入する冷媒の圧力に応じて、2つの切替管143aまたは切替管144aのいずれか一方を内部に疎通自在に切り替えられる。
切替管141aと、切替管144aまたは切替管143aの一方とが空間140aを介して繋がっている。このため、第1容器133aにおける第1仕切部136aと第2仕切部137aとの双方の間の空間140a内には、高圧な冷媒が流通する。第1仕切部136aと第2仕切部137aとの双方の間の空間140a内に高圧な冷媒が流通することにより、第1弁体部139aが第1容器133aの内壁に押し付けられ、低圧な冷媒を流通している第1弁体部139a内への高圧な冷媒の流入が防止されている。
図5に示すように、第1流路切替装置13は、高圧接続管131aと低圧接続管132aとから第1流路切替装置13に流通する高圧または低圧な冷媒を切り替えるパイロット弁702aを有する。
パイロット弁702aは、高圧接続管131aおよび低圧接続管132aが連通された第2容器146aを有する。パイロット弁702aは、第2弁体部148aと、駆動部149aとを備える。
第2弁体部148aは、第2容器146a内に配置される。第2弁体部148aは、スライド範囲内において、低圧接続管132aの接続部を常に内部に疎通しつつ、第1圧力室134aに連通した第1連通管147aの接続部または第2圧力室135aに連通した第2連通管157aの接続部のいずれか一方を内部に疎通自在に切り替えられる。
駆動部149aは、第2弁体部148aをスライドさせる。駆動部149aは、電磁石150aと、通電された電磁石150aに吸引されるプランジャ151aと、プランジャ151aの吸引方向に反発するバネ152aとによって構成されている。
第2弁体部148aとプランジャ151aとの間には、支柱153aが設けられている。電磁石150aは、供給される電力によって第2弁体部148aと伴にプランジャ151aを電磁石150a側に吸引する。バネ152aは、電磁石150aの周囲に配置され、第2弁体部148aを電磁石150aから遠ざけるようにプランジャ151aを弾性反発可能に配置されている。
パイロット弁702aには、第1圧力室134aに連通した第1連通管147aと、第2圧力室135aに連通した第2連通管157aとが接続されている。
全冷房運転モードおよび冷房主体運転モードでは、制御装置60によってパイロット弁702aの電磁石150aに電力が供給される(以下、パイロットONと呼ぶ)。その結果、バネ152aの反発力に対抗して第2弁体部148aが電磁石150a側に吸引される。これにより、低圧接続管132aの接続部と第2圧力室135aに連通した第2連通管157aの接続部とが第2弁体部148aの内部において疎通する。このとき、高圧接続管131aの接続部と第1圧力室134aに連通した第1連通管147aの接続部とが第2弁体部148aの外側において疎通する。
パイロット弁702aの第2容器146a内かつ第2弁体部148aの外側に高圧な冷媒が流通することにより、第2弁体部148aが第2容器146aの内壁に押し付けられ、低圧な冷媒が流通している第2弁体部148a内への高圧な冷媒の流入が防止されている。
これにより、高圧接続管131aの高圧な冷媒が第1連通管147aを通って第1圧力室134aに流入する。主弁701aは、第2圧力室135aの冷媒を第2連通管157aと低圧接続管132aとを通って流通させて第2圧力室135aを狭めるように第1弁体部139aをスライドさせる。
これにより、第1弁体部139a内において、第2流路13bの入口側の切替管142aと、第2流路13bの出口側の切替管143aとが疎通し、第2流路13bが形成される。これに応じて、第1容器133aにおける第1仕切部136aと第2仕切部137aとの間の空間140aでは、第1流路13aの入口側の切替管141aと第1流路13aの出口側の切替管144aとが疎通し、第1流路13aが形成される。
図6は、実施の形態1に係る第1流路切替装置13の構成および全暖房運転モード、暖房主体運転モードにおける動作を説明するための図である。
全暖房運転モードおよび暖房主体運転モードでは、制御装置60によってパイロット弁702aの電磁石150aに電力が供給されない(以下、パイロットOFFと呼ぶ)。その結果、バネ152aの反発力によって第2弁体部148aが電磁石150a側から遠ざかる。これにより、低圧接続管132aの接続部と第1圧力室134aに連通した第1連通管147aの接続部とが第2弁体部148aの内部にて疎通する。このとき、高圧接続管131aの接続部と第2圧力室135aに連通した第2連通管157aの接続部とが第2弁体部148aの外側において疎通する。
パイロット弁702aの第2容器146a内かつ第2弁体部148aの外側に高圧な冷媒が流通することにより、第2弁体部148aが第2容器146aの内壁に押し付けられ、低圧な冷媒が流通している第2弁体部148a内への高圧な冷媒の流入が防止されている。
これにより、高圧接続管131aの高圧な冷媒が第2連通管157aを通って第2圧力室135aに流入する。主弁701aは、第1圧力室134aの冷媒を第1連通管147aと低圧接続管132aとを通って流通させて第1圧力室134aを狭めるように第1弁体部139aをスライドさせる。
これにより、第1弁体部139a内において、第4流路13dの入口側の切替管144aと第4流路13dの出口側の切替管142aとが疎通し、第4流路13dが形成される。これに応じて、第1容器133aにおける第1仕切部136aと第2仕切部137aと間の空間140aでは、第3流路13cの入口側の切替管141aと第3流路13cの出口側の切替管143aとが疎通し、第3流路13cが形成される。
<第2流路切替装置14の構成>
図7は、実施の形態1に係る第2流路切替装置14の構成および全冷房運転モード、冷房主体運転モードにおける動作を説明するための図である。
第2流路切替装置14は、開閉自在に設けられた第1流路14aと第2流路14bと第3流路14cと第4流路14dとを備える。第2流路切替装置14は、差圧により流路を切り替えるパイロット式4方向流路切替弁である。
第2流路切替装置14は、高圧接続管131bと、低圧接続管132bと接続される。高圧接続管131bには、高圧な冷媒が流入する。低圧接続管132bは、低圧な冷媒が流入する。図1に示すように、高圧接続管131bには、圧縮機10の吐出側と第1流路切替装置13との間の高圧な冷媒が流入する。図1に示すように、低圧接続管132bには、第2流路切替装置14と圧縮機10の吸入側との間の低圧な冷媒が流入する。
図7に示すように、第2流路切替装置14は、主弁701bと、パイロット弁702bと、主弁701bとパイロット弁702bとを連通する第1連通管147bおよび第2連通管157bとを備える。
主弁701bは、第1容器133bと、第1容器133b内に配置されたピストン703bと、第1容器133bに連通する切替管141b,142b,143b,144bとを備える。ピストン703bは、第1仕切部136bと、第2仕切部137bと、連結部138bと、第1弁体部139bとを備える。
連結部138bは、第1仕切部136bと第2仕切部137bとを連結する。第1弁体部139bは、連結部138bに設けられる。
第2流路切替装置14は、第1容器133b内に形成される第1圧力室134bおよび第2圧力室135bを有する。第1容器133bの一端と、第1仕切部136bとの間の空間が第1圧力室である。第1容器133bの他端と、第2仕切部137bとの間の空間が第2圧力室である。
連結部138bは、第1仕切部136bと第2仕切部137bとを接続する。第1弁体部139bは、連結部138bの途中に設けられる。
ピストン703bは、第1圧力室134bの圧力と第2圧力室135aの圧力との差によってスライドする。
連結部138bが左右にスライドすることによって、第1圧力室134bと第2圧力室135bの容積が変化する。連結部138bが右方向にスライドすると、第1圧力室134bの容積が増加し、第2圧力室135bの容積が減少する。連結部138bが左方向にスライドすると、第1圧力室134bの容積が減少し、第2圧力室135bの容積が増加する。第1圧力室134bの容積と第2圧力室135bの容積との和は、一定に保たれる。
第1容器133bにおける第1仕切部136bと第2仕切部137bとの間の空間140bには、第1流路14a、および第2流路14bを構成する4つの切替管141b、142b、143bおよび144bが連通されている。
切替管141bは、熱源側熱交換器12と接続される。
切替管142bは、圧縮機10の吸入側と接続される。
切替管143bは、流入管5aを介して中継装置3と接続される。
切替管144bは、第1流路切替装置13と接続される。
4つの切替管141b、142b、143bおよび144bのうち3つの切替管142b、143bおよび144bは、第1弁体部139bのスライド範囲内において並列に設けられている。具体的には、切替管142bは、切替管143bと、切替管144bとの間に配置されている。
第1弁体部139bは、ピストン703bのスライド範囲内において、切替管142bを常に内部に疎通しつつ、第1圧力室134bおよび第2圧力室135bに流入する冷媒の圧力に応じて、2つの切替管143bまたは切替管144bのいずれか一方を内部に疎通自在に切り替えられる。
切替管141bと、切替管144bまたは切替管143bの一方とが空間140bを介して繋がっている。このため、第1容器133bにおける第1仕切部136bと第2仕切部137bとの双方の間の空間140b内には、高圧な冷媒が流通する。第1仕切部136bと第2仕切部137bとの双方の間の空間140b内に高圧な冷媒が流通することにより、第1弁体部139bが第1容器133bの内壁に押し付けられ、低圧な冷媒を流通している第1弁体部139b内への高圧な冷媒の流入が防止されている。
図7に示すように、第2流路切替装置14は、高圧接続管131bと低圧接続管132bとから第2流路切替装置14に流通する高圧または低圧な冷媒を切り替えるパイロット弁702bを有する。
パイロット弁702bは、高圧接続管131bおよび低圧接続管132bが接続された第2容器146bを有する。パイロット弁702bは、第2弁体部148bと、駆動部149bとを備える。
第2弁体部148bは、第2容器146b内に配置される。第2弁体部148bは、スライド範囲内において、低圧接続管132bの接続部を常に内部に疎通しつつ、第1圧力室134bに連通した第1連通管147bの接続部または第2圧力室135bに連通した第2連通管157bの接続部のいずれか一方を内部に疎通自在に切り替えられる。
駆動部149bは、第2弁体部148bをスライドさせる。駆動部149bは、電磁石150bと、通電された電磁石150bに吸引されるプランジャ151bと、プランジャ151bの吸引方向に反発するバネ152bとによって構成されている。
第2弁体部148bとプランジャ151bとの間には、支柱153bが設けられている。電磁石150bは、供給される電力によって第2弁体部148bと伴にプランジャ151bを電磁石150b側に吸引する。バネ152bは、電磁石150bの周囲に配置され、第2弁体部148bを電磁石150bから遠ざけるようにプランジャ151bを弾性反発可能に配置されている。
パイロット弁702bには、第1圧力室134bに連通した第1連通管147bと、第2圧力室135bに連通した第2連通管157bとが接続されている。
全冷房運転モードおよび冷房主体運転モードでは、制御装置60によってパイロット弁702bの電磁石150bに電力が供給される(以下、パイロットONと呼ぶ)。その結果、バネ152bの反発力に対抗して第2弁体部148bが電磁石150b側に吸引される。これにより、低圧接続管132bの接続部と第2圧力室135bに連通した第2連通管157bの接続部とが第2弁体部148bの内部において疎通する。このとき、高圧接続管131bの接続部と第1圧力室134bに連通した第1連通管147bの接続部とが第2弁体部148bの外側において疎通する。
パイロット弁702bの第2容器146b内かつ第2弁体部148bの外側に高圧な冷媒が流通することにより、第2弁体部148bが第2容器146bの内壁に押し付けられ、低圧な冷媒が流通している第2弁体部148b内への高圧な冷媒の流入が防止されている。
これにより、高圧接続管131bの高圧な冷媒が第1連通管147bを通って第1圧力室134bに流入する。主弁701bは、第2圧力室135bの冷媒を第2連通管157bと低圧接続管132bとを通って流通させて第2圧力室135bを狭めるように第1弁体部139bをスライドさせる。
これにより、第1弁体部139b内において、第2流路14bの入口側の切替管143bと、第2流路14bの出口側の切替管142bとが疎通し、第2流路14bが形成される。これに応じて、第1容器133bにおける第1仕切部136bと第2仕切部137bとの間の空間140bでは、第1流路14aの入口側の切替管141bと第1流路14aの出口側の切替管144bとが疎通し、第1流路14aが形成される。
図8は、実施の形態1に係る第2流路切替装置14の構成および全暖房運転モード、暖房主体運転モードにおける動作を説明するための図である。
全暖房運転モードおよび暖房主体運転モードでは、制御装置60によってパイロット弁702bの電磁石150bに電力が供給されない(以下、パイロットOFFと呼ぶ)。その結果、バネ152bの反発力によって第2弁体部148bが電磁石150b側から遠ざかる。これにより、低圧接続管132bの接続部と第1圧力室134bに連通した第1連通管147bの接続部とが第2弁体部148bの内部にて疎通する。このとき、高圧接続管131bの接続部と第2圧力室135bに連通した第2連通管157bの接続部とが第2弁体部148bの外側において疎通する。
パイロット弁702bの第2容器146b内かつ第2弁体部148bの外側に高圧な冷媒が流通することにより、第2弁体部148bが第2容器146bの内壁に押し付けられ、低圧な冷媒が流通している第2弁体部148b内への高圧な冷媒の流入が防止されている。
これにより、高圧接続管131bの高圧な冷媒が第2連通管157bを通って第2圧力室135bに流入する。主弁701bは、第1圧力室134bの冷媒を第1連通管147bと低圧接続管132bとを通って流通させて第1圧力室134bを狭めるように第1弁体部139bをスライドさせる。
これにより、第1弁体部139b内において、第4流路14dの入口側の切替管144bと第4流路13dの出口側の切替管142bとが疎通し、第4流路14dが形成される。これに応じて、第1容器133bにおける第1仕切部136bと第2仕切部137bと間の空間140bでは、第3流路14cの入口側の切替管143bと第3流路14cの出口側の切替管141bとが疎通し、第3流路14cが形成される。
以上のように説明したが、第1流路切替装置13および第2流路切替装置14のいずれか一方だけがパイロット式4方向流路切替弁であってもよい。
図9Aおよび図9Bは、第1流路切替装置13の第1仕切部136a詳細な構成およびその動作を説明するための図である。
第1仕切部136aは、第1圧力室134aの圧力が、空間140aの圧力よりも高いときに、第1圧力室134aから空間140aへ冷媒をバイパスするためのバイアス構造を備える。
第1仕切部136aは、第1仕切板171aと、第1仕切板171aに固着された軟質の第1シール155aとを備える。第1シール155aは、たとえば、テフロン(登録商標)などによって構成されている。
図9Aに示すように、空間140aの圧力よりも第1圧力室134aの圧力が低い場合には、第1シール155aが倒れず、第1シール155aは、第1容器133aの内面と第1シール155aとが接触するような位置を維持する。これによって、冷媒がバイパスされない。
図9Bに示すように、空間140aの圧力よりも第1圧力室134aの圧力が高い場合には、第1圧力室134aと空間140aとの間にバイパス流路が形成されるような位置に第1シール155aが傾く。
図10Aおよび図10Bは、第1流路切替装置13の第2仕切部137aの詳細な構成およびその動作を説明するための図である。
第2仕切部137aは、第2圧力室135aの圧力が、空間140aの圧力よりも高いときに、第2圧力室135aから空間140aへ冷媒をバイパスするためのバイアス構造を備える。
第2仕切部137aは、第2仕切板172aと、第2仕切板172aに固着された軟質の第2シール154aとを備える。第2シール154aは、たとえば、テフロンなどによって構成されている。
図10Aに示すように、空間140aの圧力よりも第2圧力室135aの圧力が低い場合には、第2シール154aが倒れず、第2シール154aは、第1容器133aの内面と第2シール154aとが接触するような位置を維持する。これによって、冷媒がバイパスされない。
図10Bに示すように、空間140aの圧力よりも第2圧力室135aの圧力が高い場合には、第2圧力室135aと空間140aとの間にバイパス流路が形成されるような位置に第2シール154aが傾く。
図11Aおよび図11Bは、第2流路切替装置14の第1仕切部136bの詳細な構成およびその動作を説明するための図である。
第1仕切部136bは、第1圧力室134bの圧力が、空間140bの圧力よりも高いときに、第1圧力室134bから空間140bへ冷媒をバイパスするためのバイアス構造を備える。
第1仕切部136bは、第1仕切板171bと、第1仕切板171bに固着された軟質の第1シール155bとを備える。第1シール155bは、たとえば、テフロンなどによって構成されている。
図11Aに示すように、空間140bの圧力よりも第1圧力室134bの圧力が低い場合には、第1シール155bが倒れず、第1シール155bは、第1容器133bの内面と第1シール155bとが接触するような位置を維持する。これによって、冷媒がバイパスされない。
図11Bに示すように、空間140bの圧力よりも第1圧力室134bの圧力が高い場合には、第1圧力室134bと空間140bとの間にバイパス流路が形成されるような位置に第1シール155bが傾く。
図12Aおよび図12Bは、第2流路切替装置14の第2仕切部137bの詳細な構成およびその動作を説明するための図である。
第2仕切部137bは、第2圧力室135bの圧力が、空間140bの圧力よりも高いときに、第2圧力室135bから空間140bへ冷媒をバイパスするためのバイアス構造を備える。
第2仕切部137bは、第2仕切板172bと、第2仕切板172bに固着された軟質の第2シール154bとを備える。第2シール154bは、たとえば、テフロンなどによって構成されている。
図12Aに示すように、空間140bの圧力よりも第2圧力室135bの圧力が低い場合には、第2シール154bが倒れず、第2シール154bは、第1容器133bの内面と第2シール154bとが接触するような位置を維持する。これによって、冷媒がバイパスされない。
図12Bに示すように、空間140bの圧力よりも第2圧力室135bの圧力が高い場合には、第2圧力室135bと空間140bとの間にバイパス流路が形成されるような位置に第2シール154bが傾く。
<課題1>
課題1について説明する。
(全冷房運転モードと冷房主体運転モード)
図13は、全冷房運転モードと冷房主体運転モードにおける第1流路切替装置13および第2流路切替装置14の冷媒の流れを説明するための図である。図14は、全冷房運転モードと冷房主体運転モードにおける第1流路切替装置13の動作を説明するための図である。図15は、全冷房運転モードと冷房主体運転モードにおける第2流路切替装置14の動作を説明するための図である。
(第1流路切替装置13の動作)
図13および図14を参照して、第1流路切替装置13の動作を説明する。
第1流路切替装置13の空間140aは圧縮機10の吐出側と連通している。よって、空間140aの圧力は、圧縮機10の吐出圧力と同一となる。
第1流路切替装置13の第1圧力室134aは、高圧接続管131aを介して高圧部(圧縮機10の吐出側)と連通している。よって、第1圧力室134aの圧力は、高圧部(圧縮機10の吐出側)の圧力と同一となる。したがって、第1流路切替装置13の空間140aの圧力と第1流路切替装置13の第1圧力室134aの圧力とは同一となる。その結果、第1流路切替装置13の第1仕切部136aの第1シール155aは倒れず、第1圧力室134aから空間140aに冷媒がバイパスしない。
第1流路切替装置13の第2圧力室135aは、低圧接続管132aを介して低圧部(圧縮機10の吸入側)と連通している。したがって、第1流路切替装置13の空間140aの圧力は第1流路切替装置13の第2圧力室135aの圧力よりも高くなる。その結果、第1流路切替装置13の第2仕切部137aの第2シール154aは倒れず、第2圧力室135aから空間140aに冷媒がバイパスしない。
(第2流路切替装置14の動作)
図13および図15を参照して、第2流路切替装置14の動作を説明する。
第2流路切替装置14の空間140bは、凝縮器として機能する熱源側熱交換器12の出口と連通している。よって、空間140bの圧力は、凝縮器として機能する熱源側熱交換器12の出口の圧力と同一となる。熱源側熱交換器12の出口の圧力は、圧縮機10の吐出圧力から熱源側熱交換器12による圧力損失分を減算した圧力である。第2流路切替装置14の第1圧力室134bは、高圧接続管131bを介して高圧部(圧縮機10の吐出側)と連通している。よって、第1圧力室134bの圧力は、高圧部(圧縮機10の吐出側)の圧力(高圧)と同一となる。したがって、第2流路切替装置14の空間140bの圧力よりも第2流路切替装置14の第1圧力室134bの圧力が高くなる。その結果、第2流路切替装置14の第1仕切部136bの第1シール155bは倒れて、第1圧力室134bから空間140bに冷媒がバイパスする。ただし、第1圧力室134bの圧力と空間140bの圧力との差圧は小さいため、バイパスの流路は小さい。
(全暖房運転モードと暖房主体運転モード)
図16は、全暖房運転モードと暖房主体運転モードにおける第1流路切替装置13および第2流路切替装置14の冷媒の流れを説明するための図である。図17は、全暖房運転モードと暖房主体運転モードにおける第1流路切替装置13の動作を説明するための図である。図18は、全暖房運転モードと暖房主体運転モードにおける第2流路切替装置14の動作を説明するための図である。
(第1流路切替装置13の動作)
図16および図17を参照して、第1流路切替装置13の動作を説明する。
第1流路切替装置13の空間140aは圧縮機10の吐出側と連通している。よって、空間140aの圧力は、圧縮機10の吐出圧力と同一となる。第1流路切替装置13の第2圧力室135aは、高圧接続管131aを介して高圧部(圧縮機10の吐出側)と連通している。よって、第2圧力室135aの圧力は、高圧部(圧縮機10の吐出側)の圧力と同一となる。したがって、第1流路切替装置13の空間140aの圧力と第1流路切替装置13の第2圧力室135aの圧力とは同一となる。その結果、第1流路切替装置13の第2仕切部137aの第2シール154aは倒れず、第2圧力室135aから空間140aに冷媒がバイパスしない。
第1流路切替装置13の第1圧力室134aは、低圧接続管132aを介して低圧部(圧縮機10の吸入側)と連通している。したがって、第1流路切替装置13の空間140aの圧力は第1流路切替装置13の第1圧力室134aの圧力よりも高くなる。その結果、第1流路切替装置13の第1仕切部136aの第1シール155aは倒れず、第1圧力室134aから空間140aに冷媒がバイパスしない。
(第2流路切替装置14の動作)
図16および図18を参照して、第2流路切替装置14の動作を説明する。
第2流路切替装置14の空間140bは、蒸発器として機能する熱源側熱交換器12の出口と連通している。よって、空間140bの圧力は、蒸発器として機能する熱源側熱交換器12の出口の圧力(低圧)と同一となる。
第2流路切替装置14の第1圧力室134bは、低圧接続管132bを介して低圧部(圧縮機10の吸入側)と連通している。したがって、第2流路切替装置14の空間140bの圧力は第1流路切替装置13の第1圧力室134aの圧力と同一となる。その結果、第2流路切替装置14の第1仕切部136bの第1シール155bは倒れず、第1圧力室134bから空間140bに冷媒がバイパスしない。
第2流路切替装置14の第2圧力室135bは、高圧接続管131bを介して高圧部(圧縮機10の吐出側)と連通している。したがって、第2流路切替装置14の空間140bの圧力よりも第2流路切替装置14の第2圧力室135bの圧力が高くなる。その結果、第2流路切替装置14の第2仕切部137bの第2シール154bは倒れて、第2圧力室135bから空間140bに冷媒がバイパスする。
(課題1まとめ)
第2流路切替装置14において、冷媒がバイパスすることによる問題点について説明する。
図19は、全冷房運転モードおよび冷房主体運転モードにおけるP-H線図である。
冷房能力CCは、凝縮器の入口のエンタルピーh1と、凝縮器の出口のエンタルピーh2と、冷媒循環量CVとを用いて、以下で表される。冷房エネルギー消費効率C_COPは、冷房能力CCと、冷房消費電力CPとを用いて、以下で表される。
CC=(h1-h2)×CV・・・(1)
C_COP=CC/CP・・・(2)
図19に示すように、第2流路切替装置14を介して、圧縮機10の吐出側から凝縮器(熱源側熱交換器12)の出口までの経路を冷媒がバイパスすることによって、凝縮器の出口のエンタルピーh2が増加する。その結果、冷房能力CCおよび冷房エネルギー消費効率C_COPが低下する。
図20は、全暖房運転モードおよび暖房主体運転モードにおけるP-H線図である。
暖房能力WCは、蒸発器の入口のエンタルピーh3と、蒸発器の出口のエンタルピーh4と、冷媒循環量WVとを用いて、以下で表される。暖房エネルギー消費効率W_COPは、暖房能力WCと、暖房消費電力WPとを用いて、以下で表される。
WC=(h4-h3)×WV・・・(3)
W_COP=WC/WP・・・(4)
図20に示すように、第2流路切替装置14を介して、圧縮機10の吐出側から蒸発器(熱源側熱交換器12)の入口へ冷媒がバイパスするため、冷媒循環量WVが減少する。その結果、暖房能力WCおよび暖房エネルギー消費効率W_COPが低下する。また、全暖房運転モードおよび暖房主体運転モードよりもバイパス部分の差圧が大きいので、バイパスされる冷媒量が大きくなるので、暖房能力WCおよび暖房エネルギー消費効率W_COPの低下の影響がさらに大きくなる。
(課題1の対策)
課題1に対する対策として、第2流路切替装置14の冷媒のバイパス量を減少させることが考えられる。そのためには、第2流路切替装置14と接続される高圧接続管131bの流路抵抗を増加させることが考えられる。ただし、高圧接続管131bの流路抵抗を増加させると、後述する課題2において説明するように、流路の切替時に、切替え不良が発生する可能性がある。
(課題2)
課題2について説明する。
(冷房から暖房に切り替えるときの第1流路切替装置13の流路切替)
図21は、空気調和装置100を全冷房モードまたは冷房主体モードから全暖房モードまたは暖房主体モードに切り替えるときの第1流路切替装置13の状態を説明するための図である。
(A)流路切替中に、第1流路切替装置13の空間140aは、圧縮機10の吐出側と連通しているため、高圧になる。
(B)第1流路切替装置13の第1圧力室134aは、第1連通管147aおよび低圧接続管132aを介して低圧部(圧縮機10の吸入側)に連通しているため、低圧となる。
(A)および(B)によって、第1流路切替装置13の空間140aの圧力は、第1流路切替装置13の第1圧力室134aの圧力よりも高くなる。その結果、第1仕切部136aの第1シール155aは倒れず、冷媒はバイパスしない。
(C)第1流路切替装置13の第2圧力室135aは、第2連通管157aおよび高圧接続管131aを介して高圧部(圧縮機10の吸入側)に連通しているため、高圧となる。
(A)および(C)によって、第1流路切替装置13の空間140aの圧力は、第1流路切替装置13の第2圧力室135aの圧力と同一となる。その結果、第2仕切部137aの第2シール154aは倒れず、冷媒はバイパスしない。
以上のように、空気調和装置100を全冷房モードまたは冷房主体モードから全暖房モードまたは暖房主体モードに切り替えるときに、第1流路切替装置13では、冷媒がパイパスしないため、第1圧力室134aの圧力と第2圧力室135aの圧力との差が小さくなりにくい。その結果、第1流路切替装置13の流路の切替え動作が容易となる(スムーズに行われる)。
(冷房から暖房に切り替えるときの第2流路切替装置14の流路切替)
図22は、空気調和装置100を全冷房モードまたは冷房主体モードから全暖房モードまたは暖房主体モードに切り替えるときの第2流路切替装置14の状態を説明するための図である。
(A)流路切替中に、第2流路切替装置14の空間140bは、熱源側熱交換器12と連通しており、低圧となる。
(B)第2流路切替装置14の第1圧力室134bは、第1連通管147bおよび高圧接続管131bを介して、高圧部(圧縮機10の吐出側)に連通しているため、高圧となる。
(A)および(B)によって、第2流路切替装置14の第1圧力室134bが第2流路切替装置14の空間140bの圧力よりも高くなる。その結果、第1仕切部136bの第1シール155bは倒れて、冷媒がバイパスする。空間140bへバイパスされた冷媒は、切替管142bを通じて圧縮機10の吸入側にも流れる。
(C)第2流路切替装置14の第2圧力室135bは、第2連通管157bおよび低圧接続管132bを介して、低圧部(圧縮機10の吸入側)に連通しているため、低圧となる。
(A)および(C)によって、第2流路切替装置14の空間140bの圧力と第2流路切替装置14の第2圧力室135bの圧力とが同一となる。その結果、第2仕切部137bの第2シール154bは倒れず、冷媒がバイパスしない。
以上のように、空気調和装置100を全冷房モードまたは冷房主体モードから全暖房モードまたは暖房主体モードに切り替えるときに、第2流路切替装置14では、冷媒が第1圧力室134bから空間140bへパイパスするため、第1圧力室134bと第2圧力室135bの圧力差が小さくなりやすく、第1弁体部139bを動かす力が減少し、切替え動作がしにくくなる。
(暖房から冷房に切り替えるときの第1流路切替装置13の流路切替)
図23は、空気調和装置100を全暖房モードまたは暖房主体モードから全冷房モードまたは冷房主体モードに切り替えるときの第1流路切替装置13の状態を説明するための図である。
(A)第1流路切替装置13の空間140aは、圧縮機10の吐出側に連通しているため、空間140aは、高圧になる。
(B)第1流路切替装置13の第1圧力室134aは、第1連通管147aおよび高圧接続管131aを介して、高圧部(圧縮機10の吐出側)に連通しているため、第1圧力室134aは、高圧になる。
(A)および(B)によって、第1流路切替装置13の空間140aの圧力と第1流路切替装置13の第1圧力室134aの圧力とは同一となる。その結果、第1仕切部136aの第1シール155aは倒れず、冷媒はバイパスしない。
(C)第1流路切替装置13の第2圧力室135aは、第2連通管157aおよび低圧接続管132aを介して、低圧部(圧縮機10の吸入側)に連通しているため、第2圧力室135aは、低圧になる。
(B)および(C)によって、第1流路切替装置13の空間140aの圧力が第1流路切替装置13の第2圧力室135aの圧力よりも高くなる。その結果、第2仕切部137aの第2シール154aは倒れず、冷媒はバイパスしない。
以上のように、空気調和装置100を全暖房モードまたは暖房主体モードから全冷房モードまたは冷房主体モードに切り替えるときに、第1流路切替装置13では、冷媒がパイパスしないため、第1圧力室134aの圧力と第2圧力室135aの圧力との差が小さくなりにくい。その結果、第1流路切替装置13の流路の切替え動作が容易となる(スムーズに行われる)。
(暖房から冷房に切り替えるときの第2流路切替装置14の流路切替)
図24は、空気調和装置100を全暖房モードまたは暖房主体モードから全冷房モードまたは冷房主体モードに切り替えるときの第2流路切替装置14の状態を説明するための図である。
(A)第2流路切替装置14の空間140bは、凝縮器として機能する熱源側熱交換器12と連通しているため、高圧(ただし、る熱源側熱交換器12の圧力損失分だけ圧力低下)となる。
(B)第2流路切替装置14の第1圧力室134bは、第1連通管147bおよび低圧接続管132bを介して低圧部(圧縮機10の吸入側)に連通しているため、低圧となる。
(A)および(B)によって、第2流路切替装置14の空間140bの圧力が第2流路切替装置14の第1圧力室134bの圧力よりも高くなる。その結果、第1仕切部136bの第1シール155bは倒れず。冷媒はバイパスしない。
(C)第2流路切替装置14の第2圧力室135bは、第2連通管157bおよび高圧接続管131bを介して高圧部(圧縮機10の吐出側)に連通しているため、高圧となる。
(A)および(C)によって、第2流路切替装置14の空間140bの圧力よりも第2流路切替装置14の第2圧力室135bの圧力が高くなる。その結果、第2仕切部137bの第2シール154bは倒れて、冷媒がバイパスする。ただし、空間140bの圧力と第2圧力室135bの圧力との差圧は小さいため、バイパス流路は小さい。空間140bへバイパスされた冷媒は、切替管142bを通じて圧縮機10の吸入側にも流れる。
以上のように、空気調和装置100を全暖房モードまたは暖房主体モードから全冷房モードまたは冷房主体モードに切り替えるときに、第2流路切替装置14では、冷媒が第2圧力室135bから空間140bへパイパスするため、第1圧力室134bと第2圧力室135bの圧力差が小さくなりやすく、第1弁体部139bを動かす力が減少し、切替え動作がしにくくなる。
(課題2の対策)
空気調和装置100を全冷房モードまたは冷房主体モードから全暖房モードまたは暖房主体モードに切り替えるときに、第2流路切替装置14では、冷媒が第1圧力室134bから空間140bへパイパスするため、バイパス量と同量以上の冷媒を第1圧力室134bに供給することによって、第1圧力室134bの圧力を低下しないようにすることができる。これによって、第1圧力室134bと第2圧力室135bの圧力差を維持することができ、切替え動作への悪影響を低減できる。
空気調和装置100を全暖房モードまたは暖房主体モードから冷房モードまたは冷房主体モードに切り替えるときに、第2流路切替装置14では、冷媒が第2圧力室135bから空間140bへパイパスするため、バイパス量と同量以上の冷媒を第2圧力室135bに供給することによって、第2圧力室135bの圧力を低下しないようにすることができる。これによって、第1圧力室134bと第2圧力室135bの圧力差を維持することができ、切替え動作への悪影響を低減できる。
したがって、第2流路切替装置14と接続される高圧接続管131bの流路抵抗を減少させることが考えられる。
(課題1および課題2の双方への対策)
課題1の対策では、高圧接続管131bの流路抵抗を増加させることが必要となり、課題2の対策では、高圧接続管131bの流路抵抗を減少させることが必要となり、両者は、相反する。よって、本実施の形態の室外機1は、高圧接続管131の流路抵抗を変化させる流路抵抗可変機構を備える。制御装置60は、冷房運転から暖房運転への第1切替時および暖房運転から冷房運転への第2切替時には、流路抵抗可変機構の流路抵抗を小さくする。制御装置60は、第1切替時および第2切替時以外のときには、流路抵抗可変機構の流路抵抗を大きくする。
図25は、実施の形態1の流路抵抗可変構造を表わす図である。
図25に示すように、実施の形態1では、室外機1は、流路抵抗可変機構として、第2流路切替装置14に接続される高圧接続管131bに設けられる電磁弁51を備える。
電磁弁51は、開度を2段階に調整することができる。電磁弁51の開度が大きいときに、高圧接続管131bの流路抵抗が小さくなる。電磁弁51の開度が小さいときに、高圧接続管131bの流路抵抗が大きくなる。
図26は、実施の形態1の電磁弁51の制御手順を表わすフローチャートである。
ステップS101において、制御装置60が、空気調和装置100の冷房運転から暖房運転への第1切替時および空気調和装置100の暖房運転から冷房運転への第2切替時に流路切替信号を受信すると、処理がステップS102に進む。
ステップS102において、制御装置60は、電磁弁51の開度を大きくさせることによって、第2流路切替装置14の高圧接続管131bの流路抵抗を小さくする。
ステップS103において、制御装置60は、第1流路切替装置13および第2流路切替装置14の流路切替動作を開始させる。第1流路切替装置13および第2流路切替装置14の流路切替動作の終了後に、処理がステップS104に進む。
ステップS104において、制御装置60は、電磁弁51の開度を小さくすることによって、第2流路切替装置14の高圧接続管131bの流路抵抗を大きくする。
以上のように、本実施の形態の空気調和装置によれば、2つの四方弁の流路をスムーズに切り替えることができるとともに、高い効率で運転することができる。
実施の形態2.
図27は、実施の形態2に係る空気調和装置100の構成および全冷房運転モードにおける冷媒の流れを示す図である。
高圧接続管131cは、圧縮機10の吐出側および第2流路切替装置14と接続される。高圧接続管131dは、圧縮機10の吐出側および第2流路切替装置14と接続される。高圧接続管131c,131dには、圧縮機10の吐出側と第1流路切替装置13との間の高圧な冷媒が流入する。
図28は、実施の形態2の流路抵抗可変構造を表わす図である。
図28に示すように、第1連通管147bと高圧接続管131cとがノードNO1で連通される。第2連通管157bと高圧接続管131dとがノードNO2で連通される。高圧接続管131cに電磁弁61が設けられる。高圧接続管131dに電磁弁62が設けられる。
電磁弁61を開いたときの高圧接続管131cの流路抵抗は、第1連通管147bのうち、パイロット弁702bとの接続部とノードNO1との間における流路の抵抗よりも小さい。電磁弁62を開いたときの高圧接続管131dの流路抵抗は、第2連通管157bのうち、パイロット弁702bとの接続部とノードNO2との間における流路の抵抗よりも小さい。
制御装置60は、冷房運転から暖房運転への第1切替時に、電磁弁61を開き、電磁弁62を閉じる。制御装置60は、暖房運転から冷房運転への第2切替時には、電磁弁61を閉じ、電磁弁62を開く。制御装置60は、第1切替時および第2切替時以外のときには、電磁弁61および電磁弁62を閉じる。
図29は、実施の形態2の電磁弁61、62の制御手順を表わすフローチャートである。
ステップS201において、制御装置60が、空気調和装置100の冷房運転から暖房運転への第1切替時および空気調和装置100の暖房運転から冷房運転への第2切替時に流路切替信号を受信すると、処理がステップS202に進む。
ステップS202において、空気調和装置100を冷房運転から暖房運転へ切り替える場合には、処理がステップS203に進む。空気調和装置100を暖房運転から冷房運転へ切り替える場合には、処理がステップS204に進む。
ステップS203において、制御装置60は、第1圧力室134b側の電磁弁61を開き、第2圧力室135b側の電磁弁62を閉じる。これによって、第1圧力室134bへ流れる高圧の冷媒の流路抵抗を減少させる。
ステップS204において、制御装置60は、第1圧力室134b側の電磁弁61を閉じ、第2圧力室135b側の電磁弁62を開く。これによって、第2圧力室135bへ流れる高圧の冷媒の流路抵抗を減少させる。
ステップS205において、制御装置60は、第1流路切替装置13および第2流路切替装置14の流路切替動作を開始させる。第1流路切替装置13および第2流路切替装置14の流路切替動作の終了後に、処理がステップS206に進む。
ステップS206において、制御装置60は、第1圧力室134b側の電磁弁61および第2圧力室135b側の電磁弁62を閉じる。
本実施の形態の空気調和装置によれば、実施の形態1と同様に、2つの四方弁の流路をスムーズに切り替えることができるとともに、高い効率で運転することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって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した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 室外機、2 室内機、3 中継装置、4 冷媒配管、5a 流入管、5b 流出管、8a 枝管、8b 枝管、10 圧縮機、12 熱源側熱交換器、13 第1流路切替装置、13a,14a 第1流路、13b,14b 第2流路、13c,14c 第3流路、13d,14d 第4流路、14 第2流路切替装置、15 絞り装置、18 熱源側送風機、19 アキュムレータ、21a 第1逆流防止装置、21b 第1逆流防止装置、21c 第1逆流防止装置、21d 第1逆流防止装置、22a 第2逆流防止装置、22b 第2逆流防止装置、22c 第2逆流防止装置、22d 第2逆流防止装置、23a 第1開閉装置、23b 第1開閉装置、23c 第1開閉装置、23d 第1開閉装置、24a 第2開閉装置、24b 第2開閉装置、24c 第2開閉装置、24d
第2開閉装置、25,25a,25b,25c,25d 負荷側絞り装置、26a,26b,26c,26d 負荷側熱交換器、27 第2中継絞り装置、29 気液分離器、30 第1中継絞り装置、31a,31b,31c,31d,32a,32b,32c,32d 温度センサ、33,34 圧力センサ、40 吐出圧力センサ、43 吐出温度センサ、46 外気温度センサ、50a 第1熱媒体流路切替装置、51,61,62 電磁弁、60 制御装置、70 熱媒体配管、100 空気調和装置、101 冷媒回路、131a,131b,131c,131d 高圧接続管、132a,132b,132c,132d 低圧接続管、133a,133b 第1容器、134a,134b 第1圧力室、135a,135b 第2圧力室、136a,136b 第1仕切部、137a,137b 第2仕切部、138a,138b 連結部、139a,139b 第1弁体部、140a,140b 空間、141a,141b,142a,142b,143a,143b,144a,144b 切替管、146a,146b 第2容器、147a,147b 第1連通管、157a,157b 第2連通管、148a,148b 第2弁体部、149a,149b 駆動部、150a,150b 電磁石、151a,151b プランジャ、152a,152b バネ、153a,153b 支柱、154a,154b,155a,155b シール、171a,171b 第1仕切板、172a,172b 第2仕切板、701a,701b 主弁、702a,702b パイロット弁、703a,703b ピストン。

Claims (17)

  1. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
    前記冷媒と外気との間で熱交換させる熱源側熱交換器と、
    前記圧縮機の吐出側と接続される第1高圧接続管と、
    前記圧縮機の吸入側と接続される低圧接続管と、
    前記圧縮機の吐出側と接続される第1流路切替装置と、
    前記第1流路切替装置と接続される第2流路切替装置とを備え、
    前記第2流路切替装置は、主弁と、パイロット弁と、前記主弁と前記パイロット弁とを連通させる第1連通管および第2連通管とを含み、
    前記主弁は、
    第1容器と、
    前記第1容器内に配置されたピストンと、
    前記第1容器に連通する第1切替管、第2切替管、第3切替管および第4切替管を含み、
    前記ピストンは、
    第1仕切部および第2仕切部と、
    前記第1仕切部と前記第2仕切部とを連結する連結部と、
    前記連結部に設けられた第1弁体部とを含み、
    前記第1仕切部は、前記第1仕切部と前記第1容器の一端との間の第1圧力室の圧力が、前記第1仕切部と前記第2仕切部との間の空間の圧力よりも高いときに、前記第1圧力室から前記空間に冷媒をバイパスするための第1バイパス構造を含み、
    前記第2仕切部は、前記第2仕切部と前記第1容器の他端との間の第2圧力室の圧力が前記空間の圧力よりも高いときに、前記第2圧力室から前記空間に冷媒をバイパスするための第2バイパス構造を含み、
    前記第1連通管は、前記第1圧力室と連通し、前記第2連通管は、前記第2圧力室と連通し、
    前記パイロット弁は、
    冷房運転時に前記第1高圧接続管および前記低圧接続管のうちの一方を、前記第1連通管と連通させ、暖房運転時に前記第1高圧接続管および前記低圧接続管のうちの他方を前記第2連通管と連通させ、
    前記第1圧力室および前記第2圧力室への冷媒の流路の抵抗を可変にするための流路抵抗可変機構を備える、室外機。
  2. 前記流路抵抗可変機構は、前記第1高圧接続管に設けられる、請求項1記載の室外機。
  3. 前記冷房運転から前記暖房運転への第1切替時、および前記暖房運転から前記冷房運転への第2切替時において、前記流路抵抗可変機構の流路抵抗は小さく、前記第1切替時および前記第2切替時以外のときには、前記流路抵抗可変機構の流路抵抗は大きい、請求項2記載の室外機。
  4. 前記流路抵抗可変機構は、第1電磁弁を含む、請求項3記載の室外機。
  5. 前記第1切替時および前記第2切替時において、前記第1電磁弁の開度が大きく、前記第1切替時および前記第2切替時以外のときには、前記第1電磁弁の開度が小さい、請求項4記載の室外機。
  6. 前記流路抵抗可変機構は、
    前記第1連通管に連通された第2高圧接続管と、
    前記第2高圧接続管に連通された第2電磁弁と、
    前記第2連通管に連通された第3高圧接続管と、
    前記第2高圧接続管に設けられた第3電磁弁とを含む、請求項1記載の室外機。
  7. 前記冷房運転から前記暖房運転への第1切替時において、前記第2電磁弁は開き、前記第3電磁弁は閉じ、
    前記暖房運転から前記冷房運転への第2切替時において、前記第2電磁弁は閉じ、前記第3電磁弁は開き、
    前記第1切替時および前記第2切替時以外のときには、前記第2電磁弁および前記第3電磁弁は閉じる、請求項6記載の室外機。
  8. 前記第1仕切部は、第1仕切板と、前記第1仕切板に固着された第1シールとを含み、
    前記第1圧力室の圧力が前記空間の圧力以下のときには、前記第1シールは、前記第1容器の内面と前記第1シールとが接触するような位置を維持し、
    前記第1圧力室の圧力が前記空間の圧力よりも高いときには、前記第1シールは、前記第1容器の内面と前記第1仕切板との間にバイパス流路が形成されるような位置に傾く、請求項1~7のいずれか1項に記載の室外機。
  9. 前記第2仕切部は、第2仕切板と、前記第2仕切板に固着された第2シールとを含み、
    前記第2圧力室の圧力が前記空間の圧力以下のときには、前記第2シールは、前記第1容器の内面と前記第2仕切板とが接触するような位置を維持し、
    前記第2圧力室の圧力が前記空間の圧力よりも高いときには、前記第2シールは、前記第1容器の内面と前記第2仕切板との間にバイパス流路が形成されるような位置に傾く、請求項1~8のいずれか1項に記載の室外機。
  10. 前記第1圧力室の圧力と、前記第2圧力室の圧力との差によって、前記ピストンがスライドする、請求項1~9のいずれか1項に記載の室外機。
  11. 前記第1切替管は、前記ピストンのスライド範囲内において、前記空間に常に連通され、
    前記ピストンのスライドに応じて、前記第2切替管および前記第4切替管のうちの一方が前記空間と連通し、前記第2切替管と前記第4切替管のうちの他方が、前記第3切替管と前記第1弁体部の内部で連通する、請求項10記載の室外機。
  12. 前記第1切替管は、前記熱源側熱交換器と接続され、
    前記第2切替管は、前記第1流路切替装置と接続され、
    前記第3切替管は、前記圧縮機の吸入側と接続され、
    前記第4切替管は、前記室外機とともに冷媒回路を構成する中継装置と接続される、請求項11記載の室外機。
  13. 前記第1高圧接続管には、前記第1流路切替装置と前記圧縮機の吐出側との間の高圧な前記冷媒が流入し、
    前記低圧接続管には、前記第2流路切替装置と前記圧縮機の吸入側との間の低圧な前記冷媒が流入する、請求項1~12のいずれか1項に記載の室外機。
  14. 前記第2高圧接続管および前記第3高圧接続管には、前記第1流路切替装置と前記圧縮機の吐出側との間の高圧な前記冷媒が流入する、請求項6または7記載の室外機。
  15. 前記パイロット弁は、
    前記第1高圧接続管及び前記低圧接続管が連通された第2容器と、
    前記第2容器内に配置され、スライド範囲内にて、前記低圧接続管の接続部を常に内部に疎通しつつ、前記第1連通管の接続部又は前記第2連通管の接続部のいずれか一方を内部に疎通自在に切り替えられる第2弁体部と、
    前記第2弁体部をスライドさせる駆動部とを備える、請求項1~14のいずれか1項に記載の室外機。
  16. 前記第1流路切替装置は、主弁と、パイロット弁と、前記主弁と前記パイロット弁とを連通させる第1連通管および第2連通管とを含み、
    前記主弁は、
    第1容器と、
    前記第1容器内に配置されたピストンと、
    前記第1容器に連通する第1~第4切替管とを備え、
    前記ピストンは、
    第1仕切部および第2仕切部と、
    前記第1仕切部と前記第2仕切部とを連結する連結部と、
    前記連結部に設けられた第1弁体部とを含み、
    前記第1仕切部は、前記第1仕切部と前記第1容器の一端との間の第1圧力室の圧力が、前記第1仕切部と前記第2仕切部との間の空間の圧力よりも高いときに、前記第1圧力室から前記空間に冷媒をバイパスするための第1バイパス構造を含み、
    前記第2仕切部は、前記第2仕切部と前記第1容器の他端との間の第2圧力室の圧力が前記空間の圧力よりも高いときには、前記第2圧力室から前記空間に冷媒をバイパスするための第2バイパス構造を含み、
    前記第1連通管は、前記第1圧力室と連通し、前記第2連通管は、前記第2圧力室と連通し、
    前記パイロット弁は、
    冷房運転時に前記第1高圧接続管および前記低圧接続管のうちの一方を、前記第1連通管と連通させ、暖房運転時に前記第1高圧接続管および前記低圧接続管のうちの他方を前記第2連通管と連通させ、
    前記第1圧力室の圧力と、前記第2圧力室の圧力との差によって、前記ピストンがスライドし、
    前記第1切替管は、前記ピストンのスライドに係わらず、前記空間に連通され、
    前記ピストンのスライドに応じて、前記第2切替管および前記第4切替管のうちの一方が前記空間と連通し、前記第2切替管と前記第4切替管のうちの他方が、前記第3切替管と前記第1弁体部の内部で連通し、
    前記第1切替管は、前記圧縮機の吐出側と接続され、
    前記第2切替管は、前記熱源側熱交換器と接続され、
    前記第3切替管は、前記第2流路切替装置と接続され、
    前記第4切替管は、前記中継装置と接続され、
    前記第1仕切部は、第1仕切板と、前記第1仕切板に固着された第1シールとを含み、
    前記第1圧力室の圧力が前記空間の圧力以下のときには、前記第1シールは、前記第1容器の内面と前記第1シールとが接触するような位置を維持し、
    前記第1圧力室の圧力が前記空間の圧力よりも高いときには、前記第1シールは、前記第1容器の内面と前記第1仕切板との間にバイパス流路が形成されるような位置に傾き、
    前記第2仕切部は、第2仕切板と、前記第2仕切板に固着された第2シールとを含み、
    前記第2圧力室の圧力が前記空間の圧力以下のときには、前記第2シールは、前記第1容器の内面と前記第2仕切板とが接触するような位置を維持し、
    前記第2圧力室の圧力が前記空間の圧力よりも高いときには、前記第2シールは、前記第1容器の内面と前記第2仕切板との間にバイパス流路が形成されるような位置に傾く、請求項12記載の室外機。
  17. 請求項12記載の室外機と、
    前記中継装置と、
    前記中継装置と配管で接続された負荷側熱交換器を有し、前記冷媒回路に含まれる1以上の室内機とを備える、空気調和装置。
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