JPWO2015029223A1 - 空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の設置例を示す概略図である。図1に基づいて、本実施の形態における空気調和装置の設置例について説明する。本実施の形態における空気調和装置は、冷媒の相変化による冷凍サイクルを利用することで、運転モードとして冷房モードあるいは暖房モードのいずれかを選択することができる。
さらに、排気ダクト等により建物9の外に排気することができるのであれば、建物9内に室外機1を設置してもよい。また、水冷式の室外機1等を建物9の内部に設置するようにしてもよい。本実施の形態の室外機1をどのような場所に設置するとしても、特段の問題が発生することはない。
室外機1には、圧縮機10、四方弁等の冷媒流路切替装置11、熱源側熱交換器12およびアキュムレータ15が冷媒配管で直列となるように接続されて搭載され、室内機2の絞り装置16および利用側熱交換器17とともに主となる冷媒回路を構成する。また、室外機1には、第1バイパス配管4a、第2バイパス配管4b、過冷却熱交換器13、絞り装置14a、絞り装置14b、絞り装置14c、絞り装置14dおよび液分離器18が設けられている。
室内機2には、それぞれ絞り装置16および利用側熱交換器17が搭載されている。絞り装置16および利用側熱交換器17は、延長配管5によって室外機1に接続するようになっている。本発明において第1絞り装置として機能する、例えば膨張弁、流量調整装置等の絞り装置16は通過する冷媒の減圧を行う。また、本発明において第2熱交換器となる利用側熱交換器17は、図示省略のファン等の送風機から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行い、室内空間7に供給するための暖房用空気あるいは冷房用空気を生成するものである。また、図2等では図示していないが、各室内機2は、絞り装置16、送風機等の制御を行う制御装置を有している。
図3は本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の吐出温度が低い場合の冷房運転モード時における冷媒の流れを示す図である。吐出温度が低いとは、例えば吐出温度が105℃未満である場合のことである。図3では、全部の利用側熱交換器17において冷熱負荷が発生している場合を例に冷房運転モードについて説明する。ここで、図3において太線で表した配管が冷媒が流れる配管を示しており、冷媒が流れる方向を実線矢印で示している。
図5は本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の吐出温度が高い場合の冷房運転モード時における冷媒の流れを示す図である。吐出温度が高いとは、例えば、インジェクションをしない状態で吐出温度が105℃以上の場合のことである。図5では、全部の利用側熱交換器17において冷熱負荷が発生している場合を例に冷房運転モードについて説明する。ここで、図5において太線で表した配管が冷媒が流れる配管を示しており、冷媒が流れる方向を実線矢印で示している。
図7は本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の暖房運転モード時における冷媒の流れを示す図である。図7では、全部の利用側熱交換器17において温熱負荷が発生している場合を例に暖房運転モードについて説明する。ここで、図5において太線で表した配管が冷媒が流れる配管を示しており、冷媒が流れる方向を実線矢印で示している。
上述した実施の形態1においては、特に示さなかったが、第2冷媒流路切替装置19としては、四方弁を用いるのが一般的である。ただ、これに限るものではなく、二方流路切替弁、三方流路切替弁等を複数個用いて、四方弁と同様の流路切替を行えるように構成してもよい。
Claims (16)
- 圧縮室を有し、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
前記圧縮機の吸入側に設けられ、余剰冷媒を貯留するアキュムレータと、
前記冷媒の熱交換を行う第1熱交換器と、
該第1熱交換器を凝縮器とするか蒸発器とするかを切り替える冷媒流路切替装置と、
第1流路と第2流路とを有し、各流路を通過する前記冷媒を熱交換させて前記第1流路を流れる冷媒を過冷却する過冷却熱交換器と、
前記冷媒の熱交換を行う第2熱交換器と、
該第2熱交換器を通過する冷媒の圧力を調整する第1絞り装置と
を配管接続して冷媒を循環させる冷媒回路を構成し、
前記第1熱交換器と前記第2熱交換器との間の配管と前記過冷却熱交換器の前記第2流路の冷媒流入側および前記過冷却熱交換器の前記第2流路の冷媒流出側と前記アキュムレータの冷媒流入側の配管とを接続する第1バイパス配管と、
該第1バイパス配管において、前記第1熱交換器と前記第2熱交換器との間の配管から前記過冷却熱交換器の前記第2流路に流れる前記冷媒の圧力を調整する第2絞り装置と、
該第1バイパス配管において、前記過冷却熱交換器の前記第2流路から前記アキュムレータの冷媒流入側の配管に流れる前記冷媒の圧力を調整する第3絞り装置と、
前記過冷却熱交換器の前記第2流路の冷媒流出側と、前記アキュムレータの冷媒流出側から前記圧縮機の冷媒流入側に到る配管とを接続する第2バイパス配管と、
該第2バイパス配管を流れる前記冷媒の流量を調整する第4絞り装置とを備え、
前記第1熱交換器が凝縮器として作用しているときに、前記第2絞り装置および前記第3絞り装置を介して前記第1バイパス配管を通過させて前記アキュムレータの流入側配管に冷媒を流しつつ、前記第4絞り装置を介して前記第2バイパス配管を通過させて前記アキュムレータと圧縮機との間の流路に冷媒を導入させるように制御し、前記第1熱交換器が蒸発器として作用しているときに、前記第4絞り装置を介して前記第2バイパス配管を通過させて前記アキュムレータと前記圧縮機との間の流路に冷媒を導入させ、かつ、前記第3絞り装置の開度を全閉または冷媒がほとんど流れない開度に制御する空気調和装置。 - 前記圧縮機の冷媒吐出側における冷媒の温度である吐出温度が、同条件においてR410Aよりも高温になる冷媒を冷媒に用い、
前記過冷却熱交換器の第1流路の冷媒流出側の冷媒の過冷却度を目標値に近づけるように前記第2絞り装置の開度を制御し、前記吐出温度を目標値に近づけるように前記第4絞り装置の開度を制御する制御装置をさらに備える請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、
前記圧縮機の冷媒吐出側における前記冷媒の圧力を検出する高圧検出手段と、
前記過冷却熱交換器の第1流路の冷媒流出側における冷媒の温度を検出する液冷媒温度検出手段と
をさらに備え、
前記制御装置は、前記高圧検出手段の検出に係る圧力の飽和温度と前記液冷媒温度検出装置の検出に係る温度との温度差である過冷却度を目標値に近づけるように前記第2絞り装置の開度を制御し、前記吐出温度検出手段の検出に係る吐出温度を目標値に近づけるように前記第4絞り装置の開度を制御する請求項2に記載の空気調和装置。 - 前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、
前記圧縮機の冷媒吐出側における前記冷媒の圧力を検出する高圧検出手段と、
前記過冷却熱交換器の第1流路の冷媒流出側における冷媒の温度を検出する液冷媒温度検出手段と
をさらに備え、
前記制御装置は、前記高圧検出手段の検出に係る圧力の飽和温度と前記液冷媒温度検出装置の検出に係る温度との温度差である過冷却度を目標値に近づけるように前記第2絞り装置の開度を制御し、前記第1熱交換器が凝縮器として作用しているときは、前記吐出温度検出手段の検出に係る吐出温度を目標値に近づけるように前記第4絞り装置の開度を制御し、前記第1熱交換器が蒸発器として作用しているときは、前記吐出温度と前記高圧検出手段の検出に係る圧力の飽和温度との差である吐出過熱度を目標値に近づけるように前記第4絞り装置の開度を制御する請求項2に記載の空気調和装置。 - 前記制御装置は、前記第4絞り装置に連動して前記第3絞り装置を制御し、前記第4絞り装置の制御後における開度若しくは開度の変化量または開口面積若しくは開口面積の変化量に基づいて、前記第3絞り装置の開度若しくは開度の変化量または開口面積若しくは開口面積の変化量を演算する請求項3または請求項4に記載の空気調和装置。
- 前記制御装置は、前記第4絞り装置の開口面積を大きくする制御を行うときは、前記第3絞り装置の開口面積を小さくする制御を行い、前記第4絞り装置の開口面積を小さくする制御を行うときは、前記第3絞り装置の開口面積を大きくする制御を行う請求項5に記載の空気調和装置。
- 前記制御装置は、前記第3絞り装置の開口面積と前記第4絞り装置の開口面積との合計が、前記第3絞り装置の開口面積と前記第4絞り装置の開口面積とを加えた値の±20%の範囲内に収まるように前記第3絞り装置の開度を設定する、または、前記第3絞り装置の開度と前記第4開度との合計が、前記第3絞り装置の開度と前記第4絞り装置の開度とを加えた値の±20%の範囲内に収まるように前記第3絞り装置の開度を設定することを特徴とする請求項6に記載の空気調和装置。
- 前記制御装置は、前記第3絞り装置の開口面積と前記第4絞り装置の開口面積との合計が、前記第3絞り装置の開口面積と前記第4絞り装置の開口面積とを加えた値の±10%の範囲内に収まるように前記第3絞り装置の開度を設定する、または、前記第3絞り装置の開度と前記第4開度との合計が、前記第3絞り装置の開度と前記第4絞り装置の開度とを加えた値の±10%の範囲内に収まるように前記第3絞り装置の開度を設定することを特徴とする請求項7に記載の空気調和装置。
- 前記制御装置は、前記第3絞り装置の開口面積と前記第4絞り装置の開口面積との合計が、前記第3絞り装置の開口面積と前記第4絞り装置の開口面積とを加えた値の±1%の範囲内に収まるように前記第3絞り装置の開度を設定する、または、前記第3絞り装置の開度と前記第4開度との合計が、前記第3絞り装置の開度と前記第4絞り装置の開度とを加えた値の±1%の範囲内に収まるように前記第3絞り装置の開度を設定することを特徴とする請求項8に記載の空気調和装置。
- R32または質量比率においてR32を62%以上含む混合冷媒を用いる請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の空気調和装置。
- 前記制御装置は、前記吐出温度の目標値を、100℃から120℃の間の値に設定し、前記吐出温度の目標値に基づいて、前記第4絞り装置の開度を調整する請求項2から請求項10のいずれか一項に記載の空気調和装置。
- 前記制御装置は、前記吐出温度の目標値を、100℃から110℃の間の値に設定し、前記吐出温度の目標値に基づいて、前記第4絞り装置の開度を調整する請求項11に記載の空気調和装置。
- 前記圧縮機、前記アキュムレータ、前記過冷却熱交換器、前記第2絞り装置、前記第3絞り装置、前記第4絞り装置、前記第1熱交換器、前記第1バイパス配管および前記第2バイパス配管を室外機に収容する請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の空気調和装置
- 前記第1熱交換器と前記第2熱交換器との間の流路に、通過する冷媒から液冷媒を分離可能な液分離器をさらに備え、
該液分離器が分離した液冷媒の一部を前記第1バイパス配管に通過させる請求項1から請求項13のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 前記過冷却熱交換器の第2流路の冷媒流出側に、二相冷媒を前記第1バイパス配管と前記第2バイパス配管とに均等に分配する二相冷媒分岐部をさらに備える請求項1から請求項14のいずれか一項に記載の空気調和装置。
- 二相冷媒分岐部は、T型またはY型の継手であり、重力方向においてほぼ下側から上側に向かって冷媒が流入し、重力方向においてほぼ同じ高さで分配されるような向きに設置する請求項15に記載の空気調和装置。
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