JPWO2013084432A1 - Air conditioner and refrigeration cycle apparatus - Google Patents
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Abstract
室外熱交換器の除霜運転時における冷媒の流れが暖房運転時における冷媒の流れと同一の方向である構成とし、室外熱交換器は、複数の冷媒流路を有する複数列の熱交換器からなり、複数列の熱交換器は、暖房運転時において、空気流に対して風上側の領域に冷媒流路の入口を設け、他の領域に冷媒流路の出口を設け、複数の冷媒流路は、前記冷媒流路の入口から前記冷媒流路の出口に向かって冷媒流路数が増加するように接続し、冷媒流路の入口の領域における冷媒流路数を、他の領域における冷媒流路数より少なく構成している。 The refrigerant flow during the defrosting operation of the outdoor heat exchanger is configured in the same direction as the refrigerant flow during the heating operation, and the outdoor heat exchanger includes a plurality of rows of heat exchangers having a plurality of refrigerant flow paths. The plurality of rows of heat exchangers are provided with a refrigerant flow path inlet in an area on the windward side of the air flow and a refrigerant flow path outlet in another area during heating operation. Is connected so that the number of refrigerant channels increases from the inlet of the refrigerant channel toward the outlet of the refrigerant channel, and the number of refrigerant channels in the inlet region of the refrigerant channel is the same as the refrigerant flow rate in other regions. The number is less than the number of roads.
Description
本発明は、空気調和機及び冷凍サイクル装置に関する。特に、空気調和機に用いられる室外熱交換器、及び室外熱交換器に付着した霜を融解するための補助熱交換器に冷媒を流す切り替え機構を備えた冷凍サイクル装置に関する。 The present invention relates to an air conditioner and a refrigeration cycle apparatus. In particular, the present invention relates to an outdoor heat exchanger used in an air conditioner, and a refrigeration cycle apparatus including a switching mechanism for flowing a refrigerant to an auxiliary heat exchanger for melting frost attached to the outdoor heat exchanger.
従来の空気調和機に用いられる室外熱交換器は、蒸発器および凝縮器のどちらで使用した場合にも高性能となるように構成されている。この従来の室外熱交換器は、蒸発器として使用した場合には、低圧力損失の冷媒流路とし、凝縮器として使用した場合には、出口側でサブクールがとれやすい冷媒流路としている(例えば、特許文献1参照。)。 An outdoor heat exchanger used in a conventional air conditioner is configured to have high performance when used in either an evaporator or a condenser. When this conventional outdoor heat exchanger is used as an evaporator, it is a refrigerant flow path with a low pressure loss, and when it is used as a condenser, it is a refrigerant flow path that is easy to take a subcool on the outlet side (for example, , See Patent Document 1).
図11は、従来の空気調和機の室外熱交換器の冷媒流路を示す図である。図11において、室外熱交換器の冷媒流路は、風下側に暖房運転時の冷媒出口側(冷房運転時の入口側)100a1、100b1、100d1、100e1、風上側に暖房運転時の冷媒入口側(冷房運転時の出口側)100c1、100f1としている。また、暖房運転時の冷媒出口側(冷房運転時の入口側)100a1、100b1、100d1、100e1の冷媒流路を100a、100b、100d、100eからなる4系統としている。更に、暖房運転時の冷媒入口側(冷房運転時の出口側)100c、100fの冷媒流路を100c、100fからなる2系統で構成している。このように、暖房運転時において、冷媒流路数を入口側より出口側に多く設けた構成となっている。 FIG. 11 is a diagram illustrating a refrigerant flow path of an outdoor heat exchanger of a conventional air conditioner. In FIG. 11, the refrigerant flow path of the outdoor heat exchanger has a refrigerant outlet side during heating operation (inlet side during cooling operation) 100a1, 100b1, 100d1, 100e1 on the leeward side, and a refrigerant inlet side during heating operation on the leeward side. (Exit side during cooling operation) 100c1 and 100f1. In addition, the refrigerant outlet side 100a1, 100b1, 100d1, 100e1 of the refrigerant outlet side during the heating operation (inlet side during the cooling operation) has four systems consisting of 100a, 100b, 100d, 100e. Furthermore, the refrigerant flow paths on the refrigerant inlet side during heating operation (outlet side during cooling operation) 100c and 100f are configured by two systems consisting of 100c and 100f. As described above, during the heating operation, the number of refrigerant flow paths is larger on the outlet side than on the inlet side.
従来の空気調和機の室外熱交換器の冷媒流路として、図12に示すようなものもある。図12において、室外熱交換器の冷媒流路としては、暖房運転時には室外熱交換器の風上側の最下段部110より冷媒が流入する。そして、1系統で複数本の伝熱管を流通したのち、室外熱交換器の最上部を経由し、冷媒流路入口110a1、110b1、110c1、110d1で4系統の流路へ分流される。それから、風下側の冷媒流路出口110a2、110b2、110c2、110d2より流出するような構成となっている。
As a refrigerant flow path of an outdoor heat exchanger of a conventional air conditioner, there is a refrigerant flow path as shown in FIG. In FIG. 12, as the refrigerant flow path of the outdoor heat exchanger, the refrigerant flows from the
また、従来、ヒートポンプ式空気調和機による暖房運転時においては、室外熱交換器に着霜した場合に、暖房サイクルから冷房サイクルに四方弁を切り替えて除霜を行っている。この除霜方式では、室内ファンは停止するものの、室内機から冷気が徐々に放出され暖房感が失われるという欠点がある。 Conventionally, during heating operation using a heat pump air conditioner, when the outdoor heat exchanger is frosted, defrosting is performed by switching the four-way valve from the heating cycle to the cooling cycle. In this defrosting method, although the indoor fan stops, there is a disadvantage that the cool air is gradually discharged from the indoor unit and the feeling of heating is lost.
そこで、室外機に設けられた圧縮機に熱源となる蓄熱槽を設け、暖房運転中に補助熱交換器となる蓄熱槽に蓄えられた圧縮機の廃熱を利用して除霜するようにしたものが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。 Therefore, a heat storage tank serving as a heat source is provided in the compressor provided in the outdoor unit, and defrosting is performed using the waste heat of the compressor stored in the heat storage tank serving as an auxiliary heat exchanger during heating operation. The thing is proposed (for example, refer patent document 2).
図11に示す冷媒流路では、四方弁を切り替え、冷房サイクルで除霜運転を実施する空気調和機に関しては、除霜運転時の室外熱交換器を循環する冷媒温度も高温となるため、問題なく除霜運転をすることができる。しかしながら、暖房運転中に四方弁を切り替えることなく暖房運転を実施しながら除霜運転を実施する空気調和機に関しては、室内側への熱量も必要になる。このため、除霜運転時の室外熱交換器を循環する冷媒温度は上昇しにくく、特に、室外熱交換器の下部と室外機の基盤との間では、付着した霜が溶け残りやすいという課題を有していた。 In the refrigerant flow path shown in FIG. 11, the air conditioner that switches the four-way valve and performs the defrosting operation in the cooling cycle has a problem because the temperature of the refrigerant circulating in the outdoor heat exchanger during the defrosting operation is also high. Without defrosting. However, regarding the air conditioner that performs the defrosting operation while performing the heating operation without switching the four-way valve during the heating operation, the amount of heat to the indoor side is also required. For this reason, the temperature of the refrigerant circulating in the outdoor heat exchanger during the defrosting operation is unlikely to rise, and in particular, the problem that the attached frost tends to remain undissolved between the lower part of the outdoor heat exchanger and the base of the outdoor unit. Had.
また、図12に示す冷媒流路では、霜の溶け残りが発生しやすい箇所(室外熱交換器の長手方向両端部分)に冷媒流路の前半部分を適用することで、比較的高温の冷媒をこの箇所に流通させることができるため、上記霜の溶け残りの課題を低減することができる。しかしながら、寒冷地のように室外熱交換器に霜が着霜しやすく、室外気温が低い地域においては、霜の溶け残りが発生することがある。更に、伝熱管を繋ぐ冷媒流通管の引き回しが複雑となり、コストアップとなると共に、冷媒流路が延長されることによる圧力損失増大で暖房性能が悪化するといった課題を有していた。 Further, in the refrigerant flow path shown in FIG. 12, by applying the first half of the refrigerant flow path to places where frost is likely to remain undissolved (both ends in the longitudinal direction of the outdoor heat exchanger), relatively high temperature refrigerant can be obtained. Since it can be made to distribute | circulate to this location, the subject of the said frost remaining unmelted can be reduced. However, frost is likely to form on the outdoor heat exchanger as in cold regions, and unmelted frost may be generated in regions where the outdoor air temperature is low. Furthermore, the routing of the refrigerant flow pipe connecting the heat transfer pipes becomes complicated, resulting in an increase in cost, and heating performance deteriorates due to an increase in pressure loss due to the extension of the refrigerant flow path.
さらに、前記従来の構成は、冷暖房を行う空気調和機に対して、蓄熱槽、蓄熱熱交換器、蓄熱材、第一電磁弁、第二電磁弁といった多くの部品を追加して高コストな構成をしているにもかかわらず、冷房運転の際には蓄熱槽に蓄積された温熱を活用する機会がないという課題があった。 Furthermore, the conventional configuration is a high-cost configuration by adding many parts such as a heat storage tank, a heat storage heat exchanger, a heat storage material, a first electromagnetic valve, and a second electromagnetic valve to an air conditioner that performs air conditioning. In spite of this, there was a problem that there was no opportunity to utilize the heat accumulated in the heat storage tank during the cooling operation.
本発明の目的は、前記従来の課題を解決するもので、霜の溶け残りを解消すると共に、高性能かつ高効率な暖房運転を実現する空気調和機を提供することである。また、暖房運転の除霜時にしか使用できなかった高コストな蓄熱システムを構成する冷媒回路を冷房運転時にも活用することを可能とし、年間を通じて冷房時、暖房時双方の快適性を向上する冷凍サイクル装置を提供することである。 An object of the present invention is to solve the above-described conventional problems, and to provide an air conditioner that eliminates unmelted frost and realizes a high-performance and highly efficient heating operation. In addition, the refrigerant circuit that makes up the high-cost heat storage system that could only be used during defrosting during heating operation can be used during cooling operation, and refrigeration that improves both cooling and heating comfort throughout the year. A cycle device is provided.
上記目的を達成するために、本発明の一態様である空気調和機は、
圧縮機と、
前記圧縮機に接続された室内熱交換器と、
前記室内熱交換器と接続された膨張弁と、
前記膨張弁と接続された室外熱交換器と、
前記室内熱交換器あるいは前記室外熱交換器と前記圧縮機との接続を切り替える四方弁と、を備え、
前記室外熱交換器の除霜運転時における冷媒の流れが暖房運転時における冷媒の流れと同一の方向である構成とし、
前記室外熱交換器は、複数の冷媒流路を有する複数列の熱交換器からなり、
前記複数列の熱交換器は、暖房運転時において、空気流に対して風上側の領域に冷媒流路の入口を設け、他の領域に冷媒流路の出口を設け、
前記複数の冷媒流路は、前記冷媒流路の入口から前記冷媒流路の出口に向かって冷媒流路数が増加するように接続し、前記冷媒流路の入口の領域における冷媒流路数を、前記他の領域における冷媒流路数より少なく構成している。In order to achieve the above object, an air conditioner according to an aspect of the present invention includes:
A compressor,
An indoor heat exchanger connected to the compressor;
An expansion valve connected to the indoor heat exchanger;
An outdoor heat exchanger connected to the expansion valve;
A four-way valve for switching the connection between the indoor heat exchanger or the outdoor heat exchanger and the compressor,
The refrigerant flow during the defrosting operation of the outdoor heat exchanger is configured in the same direction as the refrigerant flow during the heating operation,
The outdoor heat exchanger comprises a plurality of rows of heat exchangers having a plurality of refrigerant flow paths,
The plurality of rows of heat exchangers are provided with an inlet of a refrigerant channel in a region on the windward side with respect to the air flow and an outlet of the refrigerant channel in another region during heating operation,
The plurality of refrigerant channels are connected so that the number of refrigerant channels increases from the inlet of the refrigerant channel toward the outlet of the refrigerant channel, and the number of refrigerant channels in the region of the inlet of the refrigerant channel is determined. The number of refrigerant channels in the other area is smaller than that.
また、本発明の一態様である冷凍サイクル装置は、
圧縮機と、
前記圧縮機に接続された室内熱交換器と、
前記室内熱交換器と接続された膨張弁と、
前記膨張弁と接続された室外熱交換器と、
前記室内熱交換器あるいは前記室外熱交換器と前記圧縮機との接続を切り替える四方弁と、
前記圧縮機の周囲に配置される冷媒加熱用の補助熱交換器と、
前記補助熱交換器を経由して前記圧縮機の吸入管へ冷媒を流す補助熱交経路と、
前記室内熱交換器と前記膨張弁の間の配管を流れる冷媒を前記補助熱交経路へ流れるように切り替える電磁弁と、を備え、
除霜時に前記電磁弁を開いて前記室外熱交換器に付着した霜を融解して除霜する冷凍サイクル装置であって、
前記電磁弁を開閉する動作を行う電磁弁制御装置を、更に有し、
前記電磁弁制御装置は、冷房運転時において前記圧縮機の回転数が下限に到達し、冷房負荷が冷房能力より下回る状態の時、前記電磁弁の開閉動作の制御を行う構成としている。Moreover, the refrigeration cycle apparatus which is one embodiment of the present invention includes:
A compressor,
An indoor heat exchanger connected to the compressor;
An expansion valve connected to the indoor heat exchanger;
An outdoor heat exchanger connected to the expansion valve;
A four-way valve for switching the connection between the indoor heat exchanger or the outdoor heat exchanger and the compressor;
An auxiliary heat exchanger for heating the refrigerant disposed around the compressor;
An auxiliary heat exchange path for flowing the refrigerant to the suction pipe of the compressor via the auxiliary heat exchanger;
An electromagnetic valve that switches the refrigerant flowing through the pipe between the indoor heat exchanger and the expansion valve to flow to the auxiliary heat exchange path,
A refrigeration cycle apparatus that opens the electromagnetic valve during defrosting to melt and defrost frost adhering to the outdoor heat exchanger,
A solenoid valve control device for performing an operation of opening and closing the solenoid valve;
The electromagnetic valve control device is configured to control the opening / closing operation of the electromagnetic valve when the rotation speed of the compressor reaches a lower limit during cooling operation and the cooling load is lower than the cooling capacity.
本発明の空気調和機は、室外熱交換器を通過する空気と伝熱管内を流動する冷媒が温度として対向流的な配置となる。したがって、効率よく熱交換を行うことができるため、熱交換器の高効率化が図れる。また、暖房・除霜運転時のために空気調和機に搭載された高コストな蓄熱槽、蓄熱熱交換器、蓄熱材、第一電磁弁、第二電磁弁といった多くの部品を、冷房運転時にも活用して圧縮機の運転を継続させることができるようになるため、年間を通じて冷房時、暖房時双方の快適性を向上させることができる。 In the air conditioner of the present invention, the air passing through the outdoor heat exchanger and the refrigerant flowing in the heat transfer tube are arranged in counterflow with respect to temperature. Therefore, since heat exchange can be performed efficiently, high efficiency of the heat exchanger can be achieved. In addition, many components such as high-cost heat storage tanks, heat storage heat exchangers, heat storage materials, first solenoid valves, and second solenoid valves that are installed in air conditioners for heating and defrosting operations are used during cooling operations. Since it becomes possible to continue the operation of the compressor using this, it is possible to improve the comfort of both cooling and heating throughout the year.
第1の発明は、
圧縮機と、
前記圧縮機に接続された室内熱交換器と、
前記室内熱交換器と接続された膨張弁と、
前記膨張弁と接続された室外熱交換器と、
前記室内熱交換器あるいは前記室外熱交換器と前記圧縮機との接続を切り替える四方弁と、を備え、
前記室外熱交換器の除霜運転時における冷媒の流れが暖房運転時における冷媒の流れと同一の方向である構成とし、
前記室外熱交換器は、複数の冷媒流路を有する複数列の熱交換器からなり、
前記複数列の熱交換器は、暖房運転時において、空気流に対して風上側の領域に冷媒流路の入口を設け、他の領域に冷媒流路の出口を設け、
前記複数の冷媒流路は、前記冷媒流路の入口から前記冷媒流路の出口に向かって冷媒流路数が増加するように接続し、前記冷媒流路の入口の領域における冷媒流路数を、前記他の領域における冷媒流路数より少なく構成している。The first invention is
A compressor,
An indoor heat exchanger connected to the compressor;
An expansion valve connected to the indoor heat exchanger;
An outdoor heat exchanger connected to the expansion valve;
A four-way valve for switching the connection between the indoor heat exchanger or the outdoor heat exchanger and the compressor,
The refrigerant flow during the defrosting operation of the outdoor heat exchanger is configured in the same direction as the refrigerant flow during the heating operation,
The outdoor heat exchanger comprises a plurality of rows of heat exchangers having a plurality of refrigerant flow paths,
The plurality of rows of heat exchangers are provided with an inlet of a refrigerant channel in a region on the windward side with respect to the air flow and an outlet of the refrigerant channel in another region during heating operation,
The plurality of refrigerant channels are connected so that the number of refrigerant channels increases from the inlet of the refrigerant channel toward the outlet of the refrigerant channel, and the number of refrigerant channels in the region of the inlet of the refrigerant channel is determined. The number of refrigerant channels in the other area is smaller than that.
このような構成とすることで、室外熱交換器が凝縮器として作用する場合、また室外熱交換器が蒸発器として作用する場合で、かつ高暖房能力が必要な時などで冷媒圧力損失が大きい場合、室外熱交換器を通過する空気と伝熱管内を流動する冷媒が温度として対向流的な配置となる。したがって、効率よく熱交換を行うことができるため、熱交換器の高能力・高効率化が図れる。 With such a configuration, the refrigerant pressure loss is large when the outdoor heat exchanger acts as a condenser or when the outdoor heat exchanger acts as an evaporator and when high heating capacity is required. In this case, the air passing through the outdoor heat exchanger and the refrigerant flowing in the heat transfer tube are arranged in counterflow with respect to temperature. Therefore, since heat can be exchanged efficiently, high capacity and high efficiency of the heat exchanger can be achieved.
第2の発明は、特に、第1の発明の空気調和機において、前記室外熱交換器の温度を検知する温度検知器を更に備え、前記温度検知器を前記複数の冷媒流路のうち最下段の流路の暖房運転時の出口に接続される配管もしくは最下段の冷媒流路のいずれかの箇所に配置している。
このような構成にすることで、暖房運転と同一の冷媒の流れ方向で除霜運転を行った際に最も霜の溶け残りが懸念される熱交換器最下段の流路の配管に温度検知器を配置することになる。このため、温度検知器によって検知した温度で除霜完了を判断できるので、霜の溶け残りを解消できる。更に霜の溶け残り防止のための予備運転時間も最小限にとどめることができるため、除霜運転時間を短縮することができる。In a second aspect of the invention, in particular, in the air conditioner of the first aspect of the invention, the air conditioner further includes a temperature detector that detects the temperature of the outdoor heat exchanger, and the temperature detector is the lowest stage of the plurality of refrigerant flow paths. It arrange | positions in either the piping connected to the exit at the time of the heating operation of this flow path, or the refrigerant | coolant flow path of the lowest stage.
By adopting such a configuration, when the defrosting operation is performed in the same refrigerant flow direction as in the heating operation, the temperature detector is installed in the pipe of the lowermost flow channel where the frost is most likely not melted. Will be placed. For this reason, since the completion of defrosting can be determined at the temperature detected by the temperature detector, the remaining frost can be eliminated. Furthermore, since the preliminary operation time for preventing frost from remaining undissolved can be minimized, the defrosting operation time can be shortened.
第3の発明は、特に、第1又は2の発明の空気調和機において、前記風上側の冷媒流路の入口のうち少なくとも1つの経路が、前記室外熱交換器最下段の伝熱管を通る構成としている。
この構成とすることで、暖房運転時および除霜運転時に、比較的高温となる風上側から流入する冷媒が熱交換器最下段を通ることとなり、更に室外熱交換器の下部と室外機の基盤との間に付着した霜の溶け残りを防止することが可能となる。In a third aspect of the invention, in particular, in the air conditioner of the first or second aspect of the invention, at least one path among the inlets of the refrigerant channel on the windward side passes through the heat transfer tube at the lowest stage of the outdoor heat exchanger. It is said.
With this configuration, during heating operation and defrosting operation, the refrigerant flowing from the windward side that is relatively hot passes through the lowermost stage of the heat exchanger, and further, the lower part of the outdoor heat exchanger and the base of the outdoor unit It is possible to prevent frost remaining undissolved between the two.
第4の発明は、特に、第1〜3のいずれかの発明の空気調和機において、前記風上側の冷媒流路の入口となる経路を、1経路で構成している。
この構成とすることで、室外熱交換器を凝縮器として使用する場合には、管内冷媒流速向上に伴う熱伝達率向上により、サブクールがとれやすくなり、凝縮器能力を向上させることが可能となる。In a fourth aspect of the present invention, in particular, in the air conditioner of any one of the first to third aspects of the present invention, the path serving as the inlet of the windward refrigerant flow path is configured as one path.
With this configuration, when the outdoor heat exchanger is used as a condenser, the heat transfer rate is improved along with the increase in the refrigerant flow rate in the pipe, so that subcooling can be easily taken and the condenser performance can be improved. .
第5の発明は、特に、第1〜4のいずれかの発明の空気調和機において、前記室外熱交換器を、風上列、中央列、風下列、の3列で構成し、そのうち少なくとも中央列、風下列の伝熱管は、前記複数の冷媒流路のうち、増加した後の冷媒流路で満たされる構成としている。
この構成とすることで、室外熱交換器が凝縮器として作用する場合、また室外熱交換器が蒸発器として作用する場合でかつ高暖房能力が必要な時などで冷媒圧力損失が大きい場合、室外熱交換器を通過する空気と伝熱管内を流動する冷媒が温度として対向流的な配置となる。したがって、効率よく熱交換を行うことができるため、熱交換器の大幅な高能力・高効率化が図ることができる。In a fifth aspect of the present invention, in particular, in the air conditioner of any one of the first to fourth aspects, the outdoor heat exchanger is configured by three rows of an upwind row, a central row, and a leeward row, of which at least the center The heat transfer tubes in the row and the lee row are configured to be filled with the increased number of refrigerant channels among the plurality of refrigerant channels.
With this configuration, when the outdoor heat exchanger acts as a condenser, or when the outdoor heat exchanger acts as an evaporator and a high heating capacity is required, the refrigerant pressure loss is large. The air passing through the heat exchanger and the refrigerant flowing in the heat transfer tube are arranged in counterflow with respect to temperature. Therefore, since heat can be exchanged efficiently, the heat exchanger can be greatly increased in capacity and efficiency.
第6の発明は、特に、第1〜5のいずれかの発明の空気調和機において、前記圧縮機を囲むように配置された蓄熱装置を更に備え、前記蓄熱装置は、前記圧縮機で発生した熱を蓄熱し、前記室内熱交換器と前記膨張弁の間の配管から前記蓄熱装置に冷媒が流れるように配管し、前記蓄熱装置で吸熱した冷媒が前記室外熱交換器に流れるように配管することで、前記室外熱交換器の除霜運転と暖房運転を同時に行うことが可能な構成としている。
この構成により、除霜運転時においても室内への熱量供給が可能となる。また、複数の冷媒流路のうち最下段の流路の暖房運転時の出口に接続される配管、もしくは最下段の冷媒流路のいずれかの箇所に配置した温度検知器によって、除霜完了時間を的確に把握できる。したがって、最小限の運転時間での除霜が可能となり、室内の快適性を維持することが可能となる。例えば、除霜運転時の室外熱交換器を循環する冷媒温度が上昇しづらく、特に室外熱交換器の下部と室外機の基盤との間に付着した霜が溶け残りやすい場合において有用である。The sixth invention, in particular, in the air conditioner according to any one of the first to fifth inventions, further includes a heat storage device arranged to surround the compressor, and the heat storage device is generated by the compressor. Piping for storing heat, piping so that refrigerant flows from the piping between the indoor heat exchanger and the expansion valve to the heat storage device, and piping so that the refrigerant absorbed by the heat storage device flows to the outdoor heat exchanger Thus, the defrosting operation and the heating operation of the outdoor heat exchanger can be performed simultaneously.
With this configuration, it is possible to supply heat to the room even during the defrosting operation. In addition, the defrosting completion time is determined by a pipe connected to the outlet during heating operation of the lowermost flow path among the plurality of refrigerant flow paths, or by a temperature detector disposed at any position of the lowermost refrigerant flow path. Can be accurately grasped. Therefore, defrosting with a minimum operation time is possible, and indoor comfort can be maintained. For example, it is useful when the temperature of the refrigerant circulating in the outdoor heat exchanger during the defrosting operation does not rise easily, and particularly when frost adhering between the lower part of the outdoor heat exchanger and the base of the outdoor unit tends to remain unmelted.
第7の発明は、特に、第1〜6のいずれかの発明の空気調和機において、前記蓄熱装置は、前記圧縮機で発生した熱を蓄熱する蓄熱材と、前記蓄熱材で蓄熱した熱を取得するための蓄熱熱交換器と、前記蓄熱材と前記蓄熱熱交換器を内部に有する蓄熱槽と、からなる構成としている。
この構成とすることで、ヒータなどの圧縮機以外の熱源を用いることなく、暖房運転と除霜運転を同時に行うことが可能となる。また、前記複数の冷媒流路のうち最下段の流路の暖房運転時の出口に接続される配管、もしくは最下段の冷媒流路のいずれかの箇所に配置した温度検知器によって、除霜完了時間を的確に把握できる。したがって、最小限の運転時間での除霜が可能となるため、蓄熱材に蓄えられた有限の熱量を無駄に使うことなく、効率的な除霜運転が可能となる。In a seventh aspect of the present invention, in particular, in the air conditioner according to any one of the first to sixth aspects, the heat storage device stores a heat storage material that stores heat generated by the compressor, and heat stored by the heat storage material. It is set as the structure which consists of the thermal storage heat exchanger for acquiring, and the thermal storage tank which has the said thermal storage material and the said thermal storage heat exchanger inside.
By setting it as this structure, it becomes possible to perform heating operation and defrost operation simultaneously, without using heat sources other than compressors, such as a heater. Further, defrosting is completed by a pipe connected to an outlet at the time of heating operation of the lowermost flow path among the plurality of refrigerant flow paths, or a temperature detector disposed at any position of the lowermost refrigerant flow path Accurately grasp time. Therefore, since the defrosting can be performed with the minimum operation time, an efficient defrosting operation can be performed without wastefully using the finite amount of heat stored in the heat storage material.
第8の発明は、
圧縮機と、
前記圧縮機に接続された室内熱交換器と、
前記室内熱交換器と接続された膨張弁と、
前記膨張弁と接続された室外熱交換器と、
前記室内熱交換器あるいは前記室外熱交換器と前記圧縮機との接続を切り替える四方弁と、
前記圧縮機の周囲に配置される冷媒加熱用の蓄熱装置と、
前記蓄熱装置を経由して前記圧縮機の吸入管へ冷媒を流す補助熱交経路と、
前記室内熱交換器と前記膨張弁の間の配管を流れる冷媒を前記補助熱交経路へ流れるように切り替える電磁弁と、を備え、
除霜時に前記電磁弁を開いて前記室外熱交換器に付着した霜を融解して除霜する冷凍サイクル装置であって、
前記電磁弁を開閉する動作を行う電磁弁制御装置を、更に有し、
前記電磁弁制御装置は、冷房運転時において前記圧縮機の回転数が下限に到達し、冷房負荷が冷房能力より下回る状態の時、前記電磁弁の開閉動作の制御を行う構成としている。The eighth invention
A compressor,
An indoor heat exchanger connected to the compressor;
An expansion valve connected to the indoor heat exchanger;
An outdoor heat exchanger connected to the expansion valve;
A four-way valve for switching the connection between the indoor heat exchanger or the outdoor heat exchanger and the compressor;
A heat storage device for heating the refrigerant disposed around the compressor;
An auxiliary heat exchange path for flowing the refrigerant to the suction pipe of the compressor via the heat storage device;
An electromagnetic valve that switches the refrigerant flowing through the pipe between the indoor heat exchanger and the expansion valve to flow to the auxiliary heat exchange path,
A refrigeration cycle apparatus that opens the electromagnetic valve during defrosting to melt and defrost frost adhering to the outdoor heat exchanger,
A solenoid valve control device for performing an operation of opening and closing the solenoid valve;
The electromagnetic valve control device is configured to control the opening / closing operation of the electromagnetic valve when the rotation speed of the compressor reaches a lower limit during cooling operation and the cooling load is lower than the cooling capacity.
このような構成とすることで、冷房負荷が小さくなり、圧縮機の回転数が下限に到達して、冷房負荷が冷房能力を下回る状態になったとき、電磁弁制御装置が電磁弁を開閉制御できる。この電磁弁の開閉制御により、補助熱交経路の補助熱交換器を経由して前記圧縮機の吸入管へ冷媒を流す冷媒の流れが発生し、圧縮機を連続運転しながら冷房運転を継続することができる。すなわち、暖房・除霜運転時のために空気調和機に搭載された高コストな蓄熱槽、蓄熱熱交換器、蓄熱材、第一電磁弁、第二電磁弁といった多くの部品を、冷房運転時にも活用して圧縮機の運転を継続させることができる。その結果、年間を通じて冷房時、暖房時双方の快適性を向上させることができる。 With this configuration, when the cooling load is reduced, the rotation speed of the compressor reaches the lower limit, and the cooling load falls below the cooling capacity, the solenoid valve control device controls the opening and closing of the solenoid valve. it can. By the opening / closing control of the solenoid valve, a refrigerant flow is generated that flows the refrigerant to the suction pipe of the compressor via the auxiliary heat exchanger in the auxiliary heat exchange path, and the cooling operation is continued while the compressor is continuously operated. be able to. That is, many components such as high-cost heat storage tank, heat storage heat exchanger, heat storage material, first solenoid valve, and second solenoid valve mounted on the air conditioner for heating / defrosting operation are used during cooling operation. Can also be used to continue the operation of the compressor. As a result, it is possible to improve comfort during cooling and heating throughout the year.
第9の発明は、特に、第8の発明の冷凍サイクル装置において、電磁弁制御装置によって電磁弁を予め定めた開時間と閉時間の組み合わせにより動作させる構成としている。
この構成により簡素な構成で冷房能力を制御することが可能となる。In a ninth aspect of the invention, in particular, in the refrigeration cycle apparatus of the eighth aspect of the invention, the electromagnetic valve is operated by a combination of a predetermined opening time and closing time by the electromagnetic valve control device.
With this configuration, the cooling capacity can be controlled with a simple configuration.
第10の発明は、特に、第8又は9の発明の冷凍サイクル装置において、電磁弁制御装置を室内熱交換器に備えられた室内熱交換器温度センサの検知温度により、電磁弁の開閉を制御する構成としている。
この構成により、室内熱交換器の温度を適正に保ちながら冷房運転することができる。According to a tenth aspect of the invention, in particular, in the refrigeration cycle apparatus of the eighth or ninth aspect of the invention, the electromagnetic valve control device controls the opening and closing of the electromagnetic valve based on the detected temperature of the indoor heat exchanger temperature sensor provided in the indoor heat exchanger. It is configured to do.
With this configuration, it is possible to perform a cooling operation while keeping the temperature of the indoor heat exchanger appropriate.
以下、本発明の空気調和機、及び冷凍サイクル装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of an air conditioner and a refrigeration cycle apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る蓄熱装置を備えた空気調和機の構成図である。本発明の実施の形態1に係る空気調和機は、冷媒配管で互いに接続された室外機2と室内機4とで構成されている。(Embodiment 1)
1 is a configuration diagram of an air conditioner including a heat storage device according to
図1に示されるように、室外機2の内部には、圧縮機6と四方弁8とストレーナ10と膨張弁12と室外熱交換器14とが設けられている。室内機4の内部には、室内熱交換器16が設けられている。これらは、冷媒配管を介して互いに接続されることで冷凍サイクルを構成している。
As shown in FIG. 1, a compressor 6, a four-
更に詳述すると、圧縮機6と室内熱交換器16は、四方弁8が設けられた第1配管18を介して接続されている。室内熱交換器16と膨張弁12は、ストレーナ10が設けられた第2配管20を介して接続されている。膨張弁12と室外熱交換器14は、第3配管22を介して接続されている。室外熱交換器14と圧縮機6は、第4配管24を介して接続されている。
More specifically, the compressor 6 and the
第4配管24の中間部には、四方弁8が配置されている。圧縮機6の冷媒吸入側における第4配管24には、液相冷媒と気相冷媒を分離するためのアキュームレータ26が設けられている。また、圧縮機6と第3配管22は、第5配管28を介して接続されており、第5配管28には第1電磁弁30が設けられている。
A four-
更に、圧縮機6の周囲には蓄熱槽32が設けられている。蓄熱槽32の内部には、蓄熱熱交換器34が設けられるとともに、蓄熱熱交換器34と熱交換するための蓄熱材(例えば、エチレングリコール水溶液)36が充填されている。なお、本発明の実施の形態1に係る空気調和機において、蓄熱装置は、蓄熱槽32と蓄熱熱交換器34と蓄熱材36のいずれかを含んで構成されている。
Further, a
また、第2配管20と蓄熱熱交換器34は、第6配管38を介して接続されている。蓄熱熱交換器34と第4配管24は、第7配管40を介して接続されており、第6配管38には第2電磁弁42が設けられている。
The
室内機4の内部には、室内熱交換器16に加えて、送風ファン(図示せず)と上下羽根(図示せず)と左右羽根(図示せず)とが設けられている。室内熱交換器16は、送風ファンにより室内機4の内部に吸込まれた室内空気と、室内熱交換器16の内部を流れる冷媒との熱交換を行う。この室内熱交換器16は、暖房運転時には熱交換により暖められた空気を室内に吹き出す一方、冷房運転時には熱交換により冷却された空気を室内に吹き出す。上下羽根は、室内機4から吹き出される空気の方向を必要に応じて上下に変更し、左右羽根は、室内機4から吹き出される空気の方向を必要に応じて左右に変更する。
In the interior of the
なお、圧縮機6、送風ファン、上下羽根、左右羽根、四方弁8、膨張弁12、電磁弁30、42などは、制御装置(図示せず、例えばマイコン)に電気的に接続され、制御装置により制御される。
The compressor 6, the blower fan, the upper and lower blades, the left and right blades, the four-
上記構成の本発明の実施の形態1に係る冷凍サイクル装置において、各部品の相互の接続関係と機能について暖房運転時を例にとり、冷媒の流れとともに説明する。
In the refrigeration cycle apparatus according to
圧縮機6の吐出口から吐出された冷媒は、第1配管18を通って四方弁8から室内熱交換器16へと至る。室内熱交換器16で室内空気と熱交換して凝縮した冷媒は、室内熱交換器16を出て第2配管20を通り、膨張弁12への異物侵入を防止するストレーナ10を通って、膨張弁12に至る。膨張弁12で減圧した冷媒は、第3配管22を通って室外熱交換器14に至る。室外熱交換器14で室外空気と熱交換して蒸発した冷媒は、第4配管24と四方弁8とアキュームレータ26を通って、圧縮機6の吸入口へと戻る。
The refrigerant discharged from the discharge port of the compressor 6 reaches the
また、第1配管18の圧縮機6の吐出口と四方弁8の間から分岐した第5配管28は、第1電磁弁30を介して第3配管22の膨張弁12と室外熱交換器14の間で合流している。
The
更に、内部に蓄熱材36と蓄熱熱交換器34を収納した蓄熱槽32は、圧縮機6に接して取り囲むように配置され、圧縮機6で発生した熱を蓄熱材36に蓄積する。第2配管20から室内熱交換器16とストレーナ10の間で分岐した第6配管38は、第2電磁弁42を経て蓄熱熱交換器34の入口へと至る。そして、蓄熱熱交換器34の出口から出た第7配管40は、第4配管24における四方弁8とアキュームレータ26の間に合流する。
Furthermore, the
図2は、図1の空気調和機の通常暖房時の冷媒回路図である。図2を参照しながら通常暖房運転時の動作を説明する。 FIG. 2 is a refrigerant circuit diagram during normal heating of the air conditioner of FIG. The operation during normal heating operation will be described with reference to FIG.
通常暖房運転時、第1電磁弁30と第2電磁弁42は閉制御されている。このため、第5配管28、第6配管38及び第7配管40で構成される部分の冷媒回路には冷媒が流れない。
During the normal heating operation, the
上述したように圧縮機6の吐出口から吐出された冷媒は、第1配管18を通って四方弁8から室内熱交換器16に至る。室内熱交換器16で室内空気と熱交換して凝縮した冷媒は、室内熱交換器16を出て、第2配管20を通り膨張弁12に至る。膨張弁12で減圧した冷媒は、第3配管22を通って室外熱交換器14に至る。室外熱交換器14で室外空気と熱交換して蒸発した冷媒は、第4配管24を通って四方弁8から圧縮機6の吸入口へと戻る。
As described above, the refrigerant discharged from the discharge port of the compressor 6 passes through the
また、圧縮機6で発生した熱は、圧縮機6の外壁から蓄熱槽32の外壁を介して蓄熱槽32の内部に収容された蓄熱材36に蓄熱される。
The heat generated in the compressor 6 is stored in the
図3は、図1の空気調和機の除霜・暖房時の冷媒回路図である。図3を参照しながら除霜・暖房時の動作を説明する。図中、実線矢印は、暖房時における冷媒の流れを示しており、破線矢印は除霜における冷媒の流れを示している。 FIG. 3 is a refrigerant circuit diagram during defrosting / heating of the air conditioner of FIG. 1. The operation during defrosting / heating will be described with reference to FIG. In the figure, solid line arrows indicate the flow of the refrigerant during heating, and broken line arrows indicate the flow of the refrigerant during defrosting.
上述した通常暖房運転中に室外熱交換器14に着霜し、着霜した霜が成長すると、室外熱交換器14の通風抵抗が増加して風量が減少し、室外熱交換器14内の蒸発温度が低下する。本発明の実施の形態1に係る空気調和機には、図3に示されるように、室外熱交換器14の配管温度を検出する第1温度センサ44が設けられている。第1温度センサ44が、非着霜時に比べて蒸発温度が低下したことを検出すると、通常暖房運転から除霜・暖房運転への指示が制御装置によって出力される。
When the
通常暖房運転から除霜・暖房運転に移行すると、第1電磁弁30と第2電磁弁42は、開制御される。上述した通常暖房運転時の冷媒の流れに加え、圧縮機6の吐出口から出た気相冷媒の一部は、第5配管28と第1電磁弁30を通り、第3配管22を通る冷媒に合流する。そして、室外熱交換器14を加熱し、凝縮して液相化した後、第4配管24を通って四方弁8とアキュームレータ26を介して圧縮機6の吸入口へと戻る。
When the normal heating operation is shifted to the defrosting / heating operation, the first
また、第2配管20における室内熱交換器16とストレーナ10の間で分流した液相冷媒の一部は、第6配管38と第2電磁弁42を経て、蓄熱熱交換器34で蓄熱材36から吸熱し蒸発、気相化する。そして、第7配管40を通って第4配管24を通る冷媒に合流し、アキュームレータ26から圧縮機6の吸入口へと戻る。
Further, a part of the liquid-phase refrigerant that is divided between the
アキュームレータ26に戻る冷媒には、室外熱交換器14から戻ってくる液相冷媒が含まれているが、これに蓄熱熱交換器34から戻ってくる高温の気相冷媒を混合することで、液相冷媒の蒸発が促される。その結果、アキュームレータ26を通過して液相冷媒が圧縮機6に戻ることがなくなり、圧縮機6の信頼性の向上を図ることができる。
The refrigerant returning to the
除霜・暖房運転開始時に霜の付着により氷点下となった室外熱交換器14の温度は、圧縮機6の吐出口から出た気相冷媒によって加熱されて、零度付近で霜が融解し、霜の融解が終わると、室外熱交換器14の温度は再び上昇し始める。図3に示すように、本発明の実施の形態1に係る空気調和機には、室外熱交換器14の配管温度を検出する第2温度センサ45を設けている。この室外熱交換器14の温度上昇を第2温度センサ45で検出すると、除霜が完了したと判断し、除霜・暖房運転から通常暖房運転への指示が制御装置によって出力される。
The temperature of the
以上のように構成された空気調和機の室外熱交換器14について詳説する。
図4は、本発明の実施の形態1に係る室外熱交換器の暖房運転時における冷媒流路を示す図である。図5は、室外熱交換器の冷媒流通管番号と通常暖房運転時における冷媒流通管温度の関係図である。なお、冷媒流通管は、伝熱管を意味する。The
FIG. 4 is a diagram illustrating the refrigerant flow path during the heating operation of the outdoor heat exchanger according to
図4に示すように、室外熱交換器14は、風上列、中央列、風下列の3列の複数列の熱交換器で構成されると共に、複数の冷媒流路を有している。なお、暖房運転時における空気流55に近い方から順に風上列、中央列、風下列と定義している。複数列の熱交換器は、風上列に冷媒流路の入口を、風下列に冷媒流路の出口を設けている。複数の冷媒流路は、風上列の冷媒流路の入口から風下列の冷媒流路の出口に向かって冷媒流路数が増加するように接続されている。特に、蒸発器として使用される暖房運転時においては、冷媒流路の入口は、風上列の最下段の冷媒流通管51に配置されている。また、冷媒流路の出口は、風下列の冷媒流通管54a〜54fに配置されている。このため、冷媒流通管51より流入した冷媒は、風上列の冷媒流通管52a、52bの2つの冷媒流路に分流される。それから、冷媒流通管53a〜53fの6つの冷媒流路に分流され、風下列の冷媒流通管54a〜54fより流出する。
As shown in FIG. 4, the
図5に示すように、暖房運転時において、冷媒流路の入口となる冷媒流通管51は、他の流通管と比べて高温となる。このため、上述したように室外熱交換器14の風上列の最下段に、高温となる冷媒流通管51を配置すると、特に霜の溶け残りが発生しやすい箇所である風上列の熱交換器と基盤付近に高温の冷媒流通管51を配置することになる。その結果、本発明の実施の形態1に係る空気調和機では、暖房運転時において、冷媒流通管51の熱を利用して、室外熱交換器14に付着した霜の溶け残りを低減することができる。
As shown in FIG. 5, during the heating operation, the
また、実施の形態1に係る空気調和機では、室外熱交換器14の中央列、風下列を6つの流路に分流された53以降の冷媒流通管、すなわち冷媒流速の低下により圧力損失を低減させた冷媒流路で満たすことができる。これにより、室外熱交換器14を通過する空気と伝熱管内を流動する冷媒が温度として対向流的な配置となることに加え、図5に示すように、中央列、風下列を比較的低温とすることができる。したがって、更なる熱交換器の高効率化が図れ、暖房能力を向上させることができる。
Further, in the air conditioner according to
次に、冷房運転時について説明する。
図6は、本発明の実施の形態1に係る室外熱交換器の冷房運転時における冷媒流路を示す図である。図7は、室外熱交換器の冷媒流通管番号と冷房運転時における冷媒流通管温度の関係図である。Next, the cooling operation will be described.
FIG. 6 is a diagram showing the refrigerant flow path during the cooling operation of the outdoor heat exchanger according to
図6に示すように、室外熱交換器14が凝縮器として作用する冷房運転時において、冷媒の流れは、暖房運転時と逆となる。つまり、冷房運転時において、冷媒流路の入口は冷媒流通管54a〜54fとなり、冷媒流路の出口は冷媒流通管51となる。したがって、冷房運転時において、風下列の冷媒流通管54a〜54fより流入した冷媒は、冷媒流通管53a〜53fの6つの冷媒流路を通る。そして、風上列の冷媒流通管52a、52bの2つの冷媒流路で合流し、冷媒流通管51から流出される。
As shown in FIG. 6, during the cooling operation in which the
図7に示すように、冷房運転時においては、暖房運転時とは逆に、風下列の冷媒流通管54が高温となる。本発明の実施の形態1では、風下列に比較的高温の冷媒流通管54を配置し、風上列に比較的低温の冷媒流通管51、52を配置する。したがって、室外熱交換器14を通過する空気と伝熱管内を流動する冷媒が温度として対向流的な配置となる。したがって、効率よく熱交換を行うことができるため、熱交換器の高効率化が図れ、冷房能力を向上させることができる。
As shown in FIG. 7, during the cooling operation, the
更に、室外熱交換器14が凝縮器として作用する際の冷媒の出口を1経路とし、風上列に冷媒の出口を配置することで、管内冷媒流速向上に伴う熱伝達率向上および冷媒温度と空気温度差を極大化することができる。これにより、サブクールがとれやすくなり、冷房能力を更に向上させることができる。
Furthermore, by using the refrigerant outlet when the
次に、除霜・暖房運転時について説明する。
図8は、室外熱交換器の冷媒流通管番号と除霜運転時における冷媒流通管温度の関係図である。Next, the defrosting / heating operation will be described.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the refrigerant flow tube number of the outdoor heat exchanger and the refrigerant flow tube temperature during the defrosting operation.
除霜・暖房運転時、冷媒の流れは、図4に示す通常暖房運転時と同様である。冷媒流通管51より流入した冷媒は、風上列の冷媒流通管52a、52bの2つの冷媒流路に分流される。その後、冷媒流通管53a〜53fの6つの冷媒流路に分流され、冷媒流通管54a〜54fより流出する。この際、図8に示すように、最も高温となる冷媒流通管51を特に霜の溶け残りが発生しやすい、風上側の熱交換器と基盤付近に配置することで、通常暖房運転時と同様に、霜の溶け残りを低減することができる。
During the defrosting / heating operation, the refrigerant flow is the same as in the normal heating operation shown in FIG. The refrigerant flowing in from the
更に、図4に示すように、本発明の実施の形態1では、6経路に分流された冷媒流通管出口のうち、最下段の冷媒流通管54fに第2温度センサ45を配置してもよい。第2の温度センサ45によって検知された温度が所定の温度に達したことを除霜完了の信号とすることができる。その結果、高能力化のために室外熱交換器14を3列構成とした場合においても、中央列、風下列の熱交換器の下部と室外機2の基盤との間に付着した霜の溶け残りを確実に防ぐことができる。
Further, as shown in FIG. 4, in the first embodiment of the present invention, the
本発明の実施の形態1では、蓄熱装置を用いてもよい。蓄熱装置を用いると、除霜時にも室内への熱量供給ができ、除霜運転と暖房運転を同時に行う構成とすることができる。また、上述したように第1温度センサ44または第2温度センサ45によって、除霜完了時間を的確に把握できる。この構成により、室外熱交換器14を流通する冷媒温度が上昇しにくい場合においても、室外熱交換器14の下部と室外機2の基盤との間の霜の溶け残り防止のために、余分に暖房・除霜運転時間を長くする必要がなくなる。また、一般に通常暖房運転より暖房能力が低くなる、暖房・除霜運転時間を最小限にとどめることが可能となる。したがって、四方弁8を切り替え冷房サイクルで除霜運転を実施する空気調和機と比べて、室内の快適性を維持することができる。
In
また、本実施の形態1のように、蓄熱装置を構成する蓄熱材36に圧縮機6で発生した熱を蓄え、その蓄熱した熱を暖房・除霜運転時に用いる場合、使用可能な蓄熱材36の蓄熱量が除霜時間によらず一定である。このため、除霜運転を短時間で終了させる必要があり、本システムの有用性が更に増加する。
Further, when the heat generated in the compressor 6 is stored in the
図4に示す本発明の実施の形態1では、除霜完了を検知する温度検知器45を6経路に分流された冷媒流通管出口のうち、最下段の冷媒流通管54fに配置している。この温度検知器45は、6経路に分流された冷媒流通管出口のうち、最上段の冷媒流通管54aに追加で温度検知器を配置してもよい。この場合、室外熱交換器14の上部と室外機2の天板の間に霜の溶け残りが発生しやすい場合においても、霜の溶け残りを防止することが可能となる。さらに、最小限の運転時間での除霜が可能となり、室内の快適性を維持することが可能となる。
In
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2に係る冷凍サイクル装置について、空気調和機に搭載した場合を例にして図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態2によって本発明が限定されるものではない。(Embodiment 2)
A refrigeration cycle apparatus according to
図9は、本発明の実施の形態2に係る冷凍サイクル装置を備えた空気調和機の構成である。実施の形態1と同じ構成要素には同一番号を付し、詳細な説明は省略する。また、実施の形態1の構成において記載した、第1配管18の圧縮機6の吐出口と四方弁8の間から分岐し、第1電磁弁30を介して第3配管22の膨張弁12と室外熱交換器14の間に合流する第5配管28は、本発明の実施の形態2においては簡略のため図示していない。
FIG. 9 shows a configuration of an air conditioner including the refrigeration cycle apparatus according to
図9において、実施の形態2に係る空気調和機では実施の形態1の構成に加え、電磁弁制御装置60が設けてある。この電磁弁制御装置60は、室内熱交換器温度センサ61と電気的に接続され、圧縮機6の回転数が下限に到達したとき、室内熱交換器14の温度に基づいて第6配管38に設けられた第2電磁弁42の開閉を駆動制御する。
In FIG. 9, the air conditioner according to the second embodiment is provided with an electromagnetic
暖房運転時における動作は、図2に示す実施の形態1に係る空気調和機と同様であるため、説明を省略する。
Since the operation | movement at the time of heating operation is the same as that of the air conditioner which concerns on
次に冷房運転時における動作について説明する。冷房運転時、圧縮機6の吐出口から吐出された冷媒は、四方弁8から室外熱交換器14に至る。室外熱交換器14で室外空気と熱交換して凝縮した冷媒は、室外熱交換器14を出て、配管22を通り膨張弁12に至る。膨張弁12で減圧した冷媒は、ストレーナ10を介して配管20を通って室内熱交換器16に至る。室内熱交換器16で室内空気と熱交換して蒸発した冷媒は、配管18を通って四方弁8、第4配管24とアキュームレータ26を通って圧縮機6の吸入口へと戻る。
Next, the operation during the cooling operation will be described. During the cooling operation, the refrigerant discharged from the discharge port of the compressor 6 reaches the
第2配管20から分岐し、第2電磁弁42、補助熱交換器、第7配管40を介して第4配管24に合流する第6配管38は、補助熱交経路となる。冷房運転時において、通常、第2電磁弁42は閉制御されており、補助熱交経路に冷媒は流れていない。なお、実施の形態2において、補助熱交換器は、蓄熱熱交換器34として説明する。
The
ここで、室内機4における冷房負荷が小さい場合、空気調和機は圧縮機6の回転数を下げ、冷房能力を小さく抑えるように制御する。しかし、圧縮機6の回転数が下限に到達すると、それ以下に冷房能力を抑えることができず、冷房負荷が冷房能力を下回る状態、つまり室温の値が設定温度を下回る状態となり、やがて圧縮機6を停止せざるを得ない状態になる。そして、圧縮機6が停止すると冷房能力が零になり、圧縮機6を再起動する、といった状態を繰り返す、圧縮機発停運転となる。この圧縮機発停運転は、圧縮機6の再起動時のロス等により、圧縮機6が連続運転している状態に比べて効率が悪い。
Here, when the cooling load in the
そこで、本発明の実施の形態2に係る空気調和機では、上述した室内機4における冷房負荷が小さく、圧縮機6の回転数が下限に到達して冷房負荷が冷房能力を下回る状態になると、電磁弁制御装置60が第2電磁弁42を開閉制御する。この第2電磁弁42の開閉制御により、第2配管20から分岐し、第2電磁弁42、蓄熱熱交換器34、第7配管40を介して第4配管24に合流する第6配管38への補助熱交経路に冷媒が流れる。このため、圧縮機6を連続運転しながら冷房運転を継続することができる。その際、電磁弁制御装置60は、第2電磁弁42の開量、すなわち、配管20を通って室内熱交換器16へ流れる冷媒量を室内熱交換器温度センサ61からの出力に基づいて制御し、冷房能力を制御する。
Therefore, in the air conditioner according to
図10は、本発明の実施の形態2に係る制御タイムチャートである。(a)は、本発明の実施の形態2に係る冷凍サイクル装置を備えた空気調和機の圧縮機回転数の制御タイムチャートである。(b)は、第2電磁弁の制御タイムチャートである。(c)は、冷房能力のタイムチャートである。
FIG. 10 is a control time chart according to the second embodiment of the present invention. (A) is a control time chart of the compressor rotation speed of the air conditioner provided with the refrigeration cycle apparatus according to
上述したように、室内機4において冷房負荷が小さい場合、図10(a)及び(c)に示すように、空気調和機は圧縮機6の回転数を下げ、冷房能力を小さく抑えるように制御する。そして、時間T1において圧縮機6の回転数が下限Fminに到達すると、時間T1以後は冷房能力をQminより小さくすることができなくなる。
As described above, when the cooling load is small in the
本発明の実施の形態2に係る空気調和機は、時間T2より以降、例えば第2電磁弁42を予め定めた開時間及び閉時間の組み合わせによりON/OFFする構成となっている。この構成により、電磁弁42を開閉(ON/OFF)動作させ、補助熱交経路に自由に冷媒を流すことができる。つまり、図10(b)及び(c)に示すように、時間T2以後では、電磁弁42のON時に冷房能力を下げ、電磁弁42のOFF時に冷房能力を上げることができる。したがって、時間T2以後の冷房能力を平均すると、冷房能力Qminよりも低く抑えた運転を行うことができ、上述した圧縮機発停運転とならず、効率の低下を防止することができる。なお、電磁弁42を開閉(ON/OFF)動作させる理由は、例えば、電磁弁42を開動作(ON)にした状態でいると、冷房能力が下がりすぎるからである。したがって、本発明の実施の形態2に係る空気調和機では、電磁弁42を開閉(ON/OFF)動作させ、平均して任意の冷房能力を得るようにしている。
The air conditioner according to
さらに、図9に示す室内熱交換器温度センサ61により検知された室内熱交換器16の温度に基づき、この温度を所定の温度に保つように、第2電磁弁42のON/OFF時間を調整してもよい。これにより、圧縮機回転数下限状態における冷房能力Qmin以下の冷房能力制御がより効果的に可能となる。
Further, based on the temperature of the
なお、この実施の形態2では補助熱交換器として、圧縮機6を囲むように設けた熱交換器34を例にして説明したが、これに限られることなく他の構成によるものであってもよい。
In the second embodiment, the
以上のように、本発明の実施の形態2に係る冷凍サイクル装置では、暖房運転の除霜時にしか使用できなかった高コストな蓄熱システムを構成する冷媒回路を冷房運転時にも活用することができる。その結果、年間を通じて冷房時、暖房時双方の快適性を向上させることができる。
As described above, in the refrigeration cycle apparatus according to
本発明は、暖房時の除霜に用いる蓄熱槽、蓄熱熱交換器、蓄熱材、第一電磁弁、第二電磁弁といった高コストな部品を、冷房時の低負荷時に利用することで圧縮機発停によるロスを低減することができ、年間を通じて冷房時、暖房時双方の快適性を向上することができる。よって、小型の空気調和機はもとより、パッケージエアコン等の中型、大型の空気調和機等にも有用である。また、本発明は、熱交換器の効率を向上させると共に、短時間での除霜運転完了を可能とするので、冷蔵庫、ヒートポンプ式給湯器等にも有用である。 The present invention uses a high-cost component such as a heat storage tank, a heat storage heat exchanger, a heat storage material, a first electromagnetic valve, and a second electromagnetic valve used for defrosting during heating at the time of low load during cooling. Loss due to starting and stopping can be reduced, and comfort during both cooling and heating can be improved throughout the year. Therefore, it is useful not only for small air conditioners but also for medium-sized and large air conditioners such as packaged air conditioners. Moreover, since this invention improves the efficiency of a heat exchanger and enables completion of a defrosting operation in a short time, it is useful also for a refrigerator, a heat pump type water heater, etc.
2 室外機
4 室内機
6 圧縮機
8 四方弁
10 ストレーナ
12 膨張弁
14 室外熱交換器
16 室内熱交換器
18、20、22、24、25 配管
26 アキュームレータ
28 配管
30 電磁弁
32 蓄熱槽
34 蓄熱熱交換器
36 蓄熱材
38、40 配管
42 電磁弁
43 キャピラリチューブ
44 第1温度センサ
45 第2温度センサ
51 冷媒流通管
52a、52b 冷媒流通管
53a、53b、53c、53d、53e、53f 冷媒流通管
54a、54b、54c、54d、54e、54f 冷媒流通管
55 空気流
60 電磁弁制御装置
61 室内熱交換器温度センサDESCRIPTION OF
Claims (10)
前記圧縮機に接続された室内熱交換器と、
前記室内熱交換器と接続された膨張弁と、
前記膨張弁と接続された室外熱交換器と、
前記室内熱交換器あるいは前記室外熱交換器と前記圧縮機との接続を切り替える四方弁と、を備え、
前記室外熱交換器の除霜運転時における冷媒の流れが暖房運転時における冷媒の流れと同一の方向である構成とし、
前記室外熱交換器は、複数の冷媒流路を有する複数列の熱交換器からなり、
前記複数列の熱交換器は、暖房運転時において、空気流に対して風上側の領域に冷媒流路の入口を設け、他の領域に冷媒流路の出口を設け、
前記複数の冷媒流路は、前記冷媒流路の入口から前記冷媒流路の出口に向かって冷媒流路数が増加するように接続し、前記冷媒流路の入口の領域における冷媒流路数を、前記他の領域における冷媒流路数より少なく構成したことを特徴とする空気調和機。A compressor,
An indoor heat exchanger connected to the compressor;
An expansion valve connected to the indoor heat exchanger;
An outdoor heat exchanger connected to the expansion valve;
A four-way valve for switching the connection between the indoor heat exchanger or the outdoor heat exchanger and the compressor,
The refrigerant flow during the defrosting operation of the outdoor heat exchanger is configured in the same direction as the refrigerant flow during the heating operation,
The outdoor heat exchanger comprises a plurality of rows of heat exchangers having a plurality of refrigerant flow paths,
The plurality of rows of heat exchangers are provided with an inlet of a refrigerant channel in a region on the windward side with respect to the air flow and an outlet of the refrigerant channel in another region during heating operation,
The plurality of refrigerant channels are connected so that the number of refrigerant channels increases from the inlet of the refrigerant channel toward the outlet of the refrigerant channel, and the number of refrigerant channels in the region of the inlet of the refrigerant channel is determined. The air conditioner is configured to have a smaller number of refrigerant channels in the other area.
前記温度検知器を前記複数の冷媒流路のうち最下段の流路の暖房運転時の出口に接続される配管もしくは最下段の冷媒流路のいずれかの箇所に配置したことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。A temperature detector for detecting the temperature of the outdoor heat exchanger;
The temperature detector is arranged at any one of a pipe connected to an outlet during heating operation of a lowermost flow path among the plurality of refrigerant flow paths or a lowermost refrigerant flow path. Item 2. An air conditioner according to Item 1.
前記蓄熱装置は、前記圧縮機で発生した熱を蓄熱し、
前記室内熱交換器と前記膨張弁の間の配管から前記蓄熱装置に冷媒が流れるように配管し、
前記蓄熱装置で吸熱した冷媒を前記圧縮機の吸入管に流れるように配管することで、前記室外熱交換器の除霜運転と暖房運転を同時に行うことが可能な構成としたことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の空気調和機。A heat storage device arranged to surround the compressor;
The heat storage device stores heat generated by the compressor,
Piping so that the refrigerant flows from the piping between the indoor heat exchanger and the expansion valve to the heat storage device,
The refrigerant that has absorbed heat by the heat storage device is piped so as to flow into the suction pipe of the compressor, whereby the defrosting operation and the heating operation of the outdoor heat exchanger can be performed simultaneously. The air conditioner as described in any one of Claims 1 thru | or 5.
前記圧縮機に接続された室内熱交換器と、
前記室内熱交換器と接続された膨張弁と、
前記膨張弁と接続された室外熱交換器と、
前記室内熱交換器あるいは前記室外熱交換器と前記圧縮機との接続を切り替える四方弁と、
前記圧縮機の周囲に配置される冷媒加熱用の補助熱交換器と、
前記補助熱交換器を経由して前記圧縮機の吸入管へ冷媒を流す補助熱交経路と、
前記室内熱交換器と前記膨張弁の間の配管を流れる冷媒を前記補助熱交経路へ流れるように切り替える電磁弁と、を備え、
除霜時に前記電磁弁を開いて前記室外熱交換器に付着した霜を融解して除霜する冷凍サイクル装置であって、
前記電磁弁を開閉する動作を行う電磁弁制御装置を、更に有し、
前記電磁弁制御装置は、冷房運転時において前記圧縮機の回転数が下限に到達し、冷房負荷が冷房能力より下回る状態の時、前記電磁弁の開閉動作の制御を行う冷凍サイクル装置。A compressor,
An indoor heat exchanger connected to the compressor;
An expansion valve connected to the indoor heat exchanger;
An outdoor heat exchanger connected to the expansion valve;
A four-way valve for switching the connection between the indoor heat exchanger or the outdoor heat exchanger and the compressor;
An auxiliary heat exchanger for heating the refrigerant disposed around the compressor;
An auxiliary heat exchange path for flowing the refrigerant to the suction pipe of the compressor via the auxiliary heat exchanger;
An electromagnetic valve that switches the refrigerant flowing through the pipe between the indoor heat exchanger and the expansion valve to flow to the auxiliary heat exchange path,
A refrigeration cycle apparatus that opens the electromagnetic valve during defrosting to melt and defrost frost adhering to the outdoor heat exchanger,
A solenoid valve control device for performing an operation of opening and closing the solenoid valve;
The electromagnetic valve control device is a refrigeration cycle device that controls the opening / closing operation of the electromagnetic valve when the rotation speed of the compressor reaches a lower limit during cooling operation and the cooling load is lower than the cooling capacity.
前記電磁弁制御装置は、前記室内熱交換器温度センサの検知した温度により、前記電磁弁の開閉制御することを特徴とする請求項8又は9に記載の冷凍サイクル装置。The indoor heat exchanger further includes an indoor heat exchanger temperature sensor,
The refrigeration cycle apparatus according to claim 8 or 9, wherein the electromagnetic valve control device controls opening and closing of the electromagnetic valve according to a temperature detected by the indoor heat exchanger temperature sensor.
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