JPWO2017068909A1 - 空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[空気調和装置]
図1は、この発明の実施の形態1に係る空気調和装置の回路構成の一例を模式的に記載した図である。この実施の形態の例の空気調和装置100は、室外機1と室内機2a,2bとが、主管3と枝管4a,4bとで接続されることで形成される冷媒回路15を有している。なお、図1では、2台の室内機2a,2bが、主管3と2つの枝管4a,4bとを介して、室外機1に並列に接続されている例を示しているが、室内機は、1台であってもよく、3台以上であってもよい。
室外機1は、例えば部屋の外部の室外に設置され、空調の熱を廃熱または供給する熱源機として機能するものである。室外機1には、例えば、圧縮機10と、油分離器11と、冷媒流路切替装置12と、熱源側熱交換器13と、アキュムレーター16と、第1バイパス流路70と、補助熱交換器71と、第1流量調整装置72と、が搭載されており、これらが配管で接続されている。また、室外機1には、熱源側熱交換器13及び補助熱交換器71に送風を行う送風機であるファン14が搭載されている。
なお、暖房運転モードとは、熱源側熱交換器13が凝縮器もしくはガスクーラとして作用する場合であり、暖房運転モードとは、熱源側熱交換器13が蒸発器として作用する場合である。また、暖房運転モードは室内を加熱する加熱運転モードであり、冷房運転モードは室内を冷却する冷却運転モードである。
室内機2a,2bは、例えば部屋の内部の室内に設置され、室内に空調空気を供給するものである。室内機2a,2bは、負荷側絞り装置20a,20bと、負荷側熱交換器21a,21bと、を有している。負荷側絞り装置20a,20bは、冷媒を減圧し膨張させる減圧弁または膨張弁としての機能を有するものである。負荷側絞り装置20a,20bは、例えば電子式膨張弁等の開度が可変に制御可能なもので構成されるとよい。負荷側絞り装置20a,20bは、全冷房運転モード時において負荷側熱交換器21a,21bの上流側に設けられている。負荷側熱交換器21a,21bは、主管3と枝管4a,4bを介して、室外機1と接続されている。負荷側熱交換器21a,21bは、空気と冷媒とを熱交換させることで、室内空間に供給する暖房用空気あるいは冷房用空気を生成するものである。負荷側熱交換器21a,21bには、ファン22によって室内空気が送風されるようになっている。
次に、空気調和装置100が実行する各運転モードについて説明する。空気調和装置100は、室内機2a,2bからの指示に基づいて、その室内機2a,2bで冷房運転及び暖房運転を実行するようになっている。なお、図1の空気調和装置100が実行する運転モードには、駆動している室内機2a,2bの全てが冷房運転を実行する冷房運転モード、駆動している室内機2a,2bの全てが暖房運転を実行する暖房運転モードがある。以下に、各運転モードについて、冷媒の流れとともに説明する。
図2は、図1に記載の空気調和装置の冷房運転モード時における冷媒の流れの一例を説明する図である。図2に示す例では、負荷側熱交換器21a,21bで冷熱負荷が発生している全冷房運転モードについて説明する。なお、図2では、この実施の形態の理解を容易にするために、冷媒回路15を流れる冷媒の流れ方向を実線矢印で示し、第1バイパス流路70を流れる冷凍機油,冷媒の流れ方向を二重線矢印で示してある。
上記のように、この実施の形態の例の室外機1では、冷房運転モード時において、油分離器11で分離された冷凍機油とガス冷媒の一部が、第1バイパス流路70を介して、補助熱交換器71に流入する。補助熱交換器71を流れる冷凍機油及び冷媒は、ファン14から供給される室外空気と熱交換して冷却される。補助熱交換器71で冷却された冷凍機油及び冷媒は、第1流量調整装置72を介して圧縮機10の吸入部に流入する。このように、この実施の形態の例の室外機1によれば、圧縮機10の吐出側の吐出温度が上昇したときに、補助熱交換器71で冷却された冷凍機油及び冷媒を圧縮機10の吸入側に流入させることができる。その結果、この実施の形態の例の室外機1によれば、圧縮機10の吸入エンタルピが減少した状態の冷媒が圧縮機10の吸引部に流入されるため、圧縮機10の吐出温度の上昇を抑制することができる。この実施の形態の例の室外機1によれば、圧縮機10の吐出温度の上昇が抑制されるため、冷凍機油の劣化を抑制し、圧縮機10の劣化及び損傷等を抑制することができる。さらに、この実施の形態の例の室外機1によれば、圧縮機10の吐出温度の上昇が抑制されているため、圧縮機10の回転速度を増速させて、冷房能力を高めることもできる。その結果、空気調和装置100を利用するユーザーの快適性が向上される。特に、空気調和装置100に適用される冷媒が、例えばR32冷媒(以下、R32という)等のように、R410A冷媒(以下、R410Aという)等よりも、圧縮機10の吐出温度が高温になる冷媒である場合、冷凍機油の劣化のおそれ、圧縮機10の劣化及び損傷等のおそれを抑制する効果が顕著となる。さらに、この実施の形態の例の室外機1によれば、圧縮機10の吐出温度が低い場合にも、圧縮機10の吸入部に冷却された冷凍機油が流入することによって、吸入加熱による損失が抑制される。
図3は、図1に記載の空気調和装置の暖房運転モード時における冷媒の流れの一例を説明する図である。図3では、負荷側熱交換器21a,21bで温熱負荷が発生している場合を例に全暖房運転モードについて説明する。なお、図3では、この実施の形態の理解を容易にするために、冷媒回路15を流れる冷媒の流れ方向を実線矢印で示し、第1バイパス流路70を流れる冷凍機油,冷媒の流れ方向を二重線矢印で示してある。
上述した冷房運転モード時と同様に、暖房運転モード時においても、油分離器11で分離した冷凍機油とガス冷媒の一部が、第1バイパス流路70を介して、補助熱交換器71に流入する。そして、補助熱交換器71を流れる冷凍機油及び冷媒は、ファン14から供給される室外空気と熱交換して冷却される。補助熱交換器71で冷却された冷凍機油及び冷媒は、第1流量調整装置72を介して圧縮機10の吸入部に流入する。このように、この実施の形態の例の室外機1によれば、圧縮機10の吐出側の吐出温度が上昇したときに、補助熱交換器71で冷却された冷凍機油及び冷媒を圧縮機10の吸入側に流入させることができる。その結果、この実施の形態の例の室外機1によれば、圧縮機10の吸入エンタルピが減少した状態の冷媒が圧縮機10の吸引部に流入されるため、圧縮機10の吐出温度の上昇を抑制することができる。この実施の形態の例の室外機1によれば、圧縮機10の吐出温度の上昇が抑制されるため、冷凍機油の劣化を抑制し、圧縮機10の劣化及び損傷等を抑制することができる。さらに、この実施の形態の例の室外機1によれば、圧縮機10の吐出温度の上昇が抑制されているため、圧縮機10の回転速度を増速させて、冷房能力を高めることもできる。その結果、空気調和装置100を利用するユーザーの快適性が向上される。特に、空気調和装置100に適用される冷媒が、例えばR32冷媒(以下、R32という)等のように、R410A冷媒(以下、R410Aという)等よりも、圧縮機10の吐出温度が高温になる冷媒である場合、冷凍機油の劣化のおそれ、圧縮機10の劣化及び損傷等のおそれを抑制する効果が顕著となる。さらに、この実施の形態の例の室外機1によれば、圧縮機10の吐出温度が低い場合にも、圧縮機10の吸入部に冷却された冷凍機油が流入することによって、吸入加熱による損失が抑制される。
次に、第1流量調整装置72の動作について説明する。第1流量調整装置72は、例えば、制御装置97によって制御される。第1流量調整装置72は、例えば、吐出温度センサー80において検出された圧縮機10の吐出温度に基づいて制御される。
第1流量調整装置72の開度がK1よりも大きくなると、第1バイパス流路70に冷凍機油及びガス冷媒が流入する。
第1流量調整装置72の開度がK1よりも大きく且つK3以下であるときは、第1バイパス流路70に流入した冷凍機油及びガス冷媒は、補助熱交換器71で熱交換されて、冷媒の凝縮温度よりも低い温度となる。なお、第1流量調整装置72の開度がK1よりも大きく且つK3以下であるときは、補助熱交換器71で熱交換された冷媒は、液冷媒となる。
第1流量調整装置72の開度がK1よりも大きく且つK2以下であるときは、補助熱交換器71で熱交換された冷凍機油及び冷媒は、空気温度近くまで冷却される。
第1流量調整装置72の開度がK2よりも大きく且つK3以下であるときは、補助熱交換器71で熱交換された冷凍機油及び冷媒の温度は、第1流量調整装置72の開度が大きくなるにしたがって高くなる。
第1流量調整装置72の開度がK3よりも大きくなると、補助熱交換器71で熱交換された冷凍機油及び冷媒の温度は、冷媒の凝縮温度となる。なお、第1流量調整装置72の開度がK3よりも大きくなると、補助熱交換器71で熱交換された冷媒は、二相冷媒となる。
上記のように、第1流量調整装置72の開度を大きくして、第1バイパス流路70に流れる流体の流量を増加させると、補助熱交換器71での熱交換量が増大する。しかしながら、第1バイパス流路70に流れる流体の流量が多くなりすぎると、補助熱交換器71が熱交換できる熱交換量には上限があるため、冷凍機油と冷媒を冷却しきれなくなり、補助熱交換器71での出口温度が上昇する。補助熱交換器71から流出する冷凍機油と液冷媒の温度が上昇した場合は、それ以上に第1バイパス流路70に流れる流体の流量を増やしたとしても、圧縮機10の吸入側を冷却する冷却能力に変化がないため、圧縮機10の吐出温度を低減する効果がない。さらには、室内機2a,2bに流すべきガス冷媒を余分にバイパスすることとなるため、空気調和装置100の性能、能力低下を引き起こす。
図7は、この発明の実施の形態2に係る空気調和装置の回路構成の一例を模式的に記載した図である。なお、図7の空気調和装置101において、図1の空気調和装置100と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図1の空気調和装置100と比較して、図7の空気調和装置101では、室外機1の構成が異なっている。すなわち、この実施の形態の例の室外機1は、第1流量調整装置72と並列に配設された流量調整器73をさらに備えている。流量調整器73は、例えばキャピラリチューブ等の流路抵抗値が固定されたものからなっている。流量調整器73は、例えば第1流量調整装置72の開度が全開状態のときの流路抵抗と比較して、小さい流路抵抗を有している。なお、流量調整器73が配設された配管は、この発明の「バイパス路78」に相当するものである。つまり、この実施の形態の例に係る室外機1は、第1流量調整装置72と並列に配設され、流量調整器73が省略されたバイパス路78を備えるものであってもよい。
図8は、この発明の実施の形態3に係る空気調和装置の回路構成の一例を模式的に記載した図である。なお、図8の空気調和装置102において、図7の空気調和装置101と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図7の空気調和装置101と比較して、図8の空気調和装置102では、室外機1の構成が異なっている。すなわち、この実施の形態の例の室外機1は、第2流量調整装置75が配設された第2バイパス流路74をさらに有している。第2バイパス流路74は、その一端が、冷房運転時及び暖房運転時のいずれの場合においても液冷媒もしくは液冷媒を含む二相冷媒が流通する熱源側熱交換器13と主管3との間の配管に接続され、他端が、第1流量調整装置72の流出側に接続されている。つまり、第2バイパス流路74は、熱源側熱交換器13と負荷側絞り装置20a,20bとの間を接続する配管と、圧縮機10の吸入側と、をバイパスするものである。第2バイパス流路74は、冷房運転時には低温高圧の液冷媒を、暖房運転時には中温中圧の液冷媒もしくは二相冷媒を、圧縮機10の吸入部に流入させる配管である。第2流量調整装置75は、例えば電子式膨張弁等の開度が可変に制御可能なものからなっており、圧縮機10の吸入部に流入させる液冷媒もしくは二相冷媒の流量を調整するものである。
冷房運転モード時は、例えば、圧力調整装置76が全開状態となっている。熱源側熱交換器13から流出した冷媒の大部分は、圧力調整装置76を介して、室外機1から流出し、主管3と枝管4a,4bを通って室内機2へ流入する。室内機2に流入した冷媒は、負荷側絞り装置20a,20bで膨張され、負荷側熱交換器21a,21bで熱交換される。負荷側熱交換器21a,21bで熱交換された冷媒は、枝管4a,4bと主管3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、冷媒流路切替装置12及びアキュムレーター16を通って、圧縮機10へ再度吸入され圧縮される。
このように、この実施の形態の例の空気調和装置102では、冷房運転モード時に、補助熱交換器71で冷却された流体によって圧縮機10の吸入エンタルピを減少させつつ、熱源側熱交換器13で冷却された冷媒の一部分によって圧縮機10の吸入エンタルピを減少させることができる。したがって、この実施の形態の例の空気調和装置102によれば、圧縮機10の吐出温度が上昇したときに、圧縮機10の吐出温度の上昇を抑制することができる。すなわち、例えば、補助熱交換器71の処理能力である熱交換能力が上限に達した場合でも、第2流量調整装置75を開状態とすることによって、圧縮機10の吐出温度の上昇を抑制することができる。この実施の形態の例の空気調和装置102によれば、圧縮機10の吐出温度の上昇を抑制することができるため、冷凍機油の劣化及び圧縮機10が損傷を抑制することができる。また、圧縮機10の吸入部の冷凍機油の冷却が確実化されるため、圧縮機10の吸入加熱による損失を抑制することができる。さらに、圧縮機10の吐出温度の上昇が抑制されるため、圧縮機10の回転数を増速することができるため、冷房の強度を強めることもできる。
暖房運転時は、圧力調整装置76は、例えば、室内機2の負荷側絞り装置20a,20bの出口から圧力調整装置76の入口までの圧力を中間圧力に昇圧する開度となっている。つまり、圧力調整装置76は、中圧検出センサー77が検出する値が予め設定された圧力値となるように制御される。暖房運転時において、中圧検出センサー77により検出される中間圧力Pmに基づいて圧力調整装置76の開度を制御する機能を有している。具体的には、制御装置97は、中圧検出センサー77から中間圧力Pmを測定し、中間圧力Pmが下記の(1)式を満たすように制御する。
Ps<Pm<Pd・・・・(1)
ここで、Psは低圧検出センサー82で検出した吸入圧力、Pdは高圧検出センサー79で検出した吐出圧力である。
負荷側熱交換器21で室内空気に放熱し、負荷側絞り装置20a,20bで膨張させられて、中温・中圧の気液二相状態の冷媒は、枝管4a,4b及び主管3を通って、再び室外機1へ流入する。室外機1へ流入した中温・中圧の気液二相状態の冷媒は、第2バイパス流路74に流入し、第2流量調整装置75で膨張させられて、低温・低圧の気液二相状態の冷媒になり、第1流量調整装置72を流出した冷凍機油と液冷媒と合流した後に、アキュムレーター16から流出した冷媒と合流し、圧縮機19へ再度吸入される。
この実施の形態の例の空気調和装置102では、暖房運転モード時に、補助熱交換器71で冷却された流体によって圧縮機10の吸入エンタルピを減少させつつ、熱源側熱交換器13で冷却された冷媒の一部分によって圧縮機10の吸入エンタルピを減少させることができる。したがって、この実施の形態の例の空気調和装置102によれば、圧縮機10の吐出温度が上昇したときに、圧縮機10の吐出温度の上昇を抑制することができる。すなわち、例えば、補助熱交換器71の処理能力である熱交換能力が上限に達した場合でも、第2流量調整装置75を開状態とすることによって、圧縮機10の吐出温度の上昇を抑制することができる。この実施の形態の例の空気調和装置102によれば、圧縮機10の吐出温度の上昇を抑制することができるため、冷凍機油の劣化及び圧縮機10が損傷を抑制することができる。また、圧縮機10の吸入部の冷凍機油の冷却が確実化されるため、圧縮機10の吸入加熱による損失を抑制することができる。さらに、圧縮機10の吐出温度の上昇が抑制されるため、圧縮機10の回転数を増速することができるため、冷房の強度を強めることもできる。
図9は、図8に記載の空気調和装置の動作の一例を説明する図であり、図10は、図9に記載の処理1を説明する図である。図9および図10を用いて、第1流量調整装置72及び第2流量調整装置75の動作について説明する。第1流量調整装置72及び第2流量調整装置75は、例えば、吐出温度センサー80において検出された圧縮機10の吐出温度に基づいて開度が制御され、補助熱交換器出口温度センサー83において検出された補助熱交換器71の出口温度に基づいて第1流量調整装置72及び第2流量調整装置75の開度の制御対象が切り替えられる。
このように、補助熱交換器71出口温度による開度要否判定を行うことにより、油分離器11よりバイパスする冷凍機油とガス冷媒の量に上限を設定することが可能となるため、過剰なバイパスを阻止し、能力低下と性能低下を抑制することができる。
図11は、この発明の実施の形態4に係る空気調和装置の回路構成の一例を模式的に記載した図である。なお、図11の空気調和装置103において、図8の空気調和装置102と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図8の空気調和装置102と比較して、図11の空気調和装置103は、中継装置6を有している。
複数の室内機2a〜2cは、例えば同一の構成を有するものであって、それぞれ負荷側熱交換器21a〜21cを備えている。負荷側熱交換器21a〜21cは、枝管4a〜4cを介して中継装置6に接続されており、ファン22a〜22cの送風機から供給される空気とブラインとの間で熱交換を行ない、室内空間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。
中継装置6は、第1流量制御装置62aと、第1中間熱交換器63aと、第1ポンプ65aと、複数の第1流路切替装置66a〜66cとを有している。
図12は、この発明の実施の形態5に係る空気調和装置の回路構成の一例を模式的に記載した図である。図8を参照して空気調和装置200について説明する。なお、図8において、図1の空気調和装置100と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。
室外機1は、実施の形態1の室外機1と同様に、圧縮機10と、油分離器11、冷媒流路切替装置12と、熱源側熱交換器13と、アキュムレーター16と、第1バイパス流路70と、補助熱交換器71と、第1流量調整装置72と、が接続され、送風機であるファン14と共に搭載されている。
複数の室内機2a〜2cは、例えば同一の構成を有するものであって、それぞれ負荷側熱交換器21a〜21cと、負荷側絞り装置20a〜20cを備えている。負荷側熱交換器21a〜21cは、枝管4a〜4cと、中継装置5と、主管3を介して室外機1に接続されており、ファン22a〜22cから供給される空気と冷媒の間で熱交換を行ない、室内空間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。負荷側絞り装置20a〜20cは、例えば電子式膨張弁等の開度が可変に制御可能なものからなっており、冷媒を減圧して膨張させる減圧弁または膨張弁としての機能を有している。負荷側絞り装置20a〜20cは、全冷房運転モード時の冷媒の流れにおいて負荷側熱交換器21a〜21cの上流側に設けられている。
中継装置5は、気液分離器50と、冷媒間熱交換器52と、第3絞り装置51と、第4絞り装置57と、複数の第1開閉装置53a〜53cと、複数の第2開閉装置54a〜54cと、逆止弁等の逆流防止装置である複数の第2逆流防止装置55a〜55cと、逆止弁等の逆流防止装置である複数の第3逆流防止装置56a〜56cとを有している。
図13は、図12に記載の空気調和装置の全冷房運転モード時における冷媒の流れの一例を説明する図である。なお、図13では、冷媒が循環する流路を太線で示しており、冷媒の流れ方向を実線矢印で示しており、冷凍機油と冷媒の流れ方向を二重線矢印で示している。図13では、負荷側熱交換器21a〜21cのすべてで冷熱負荷が発生している場合を例に全冷房運転モードについて説明する。図13に示す全冷房運転モードの場合、制御装置97は、冷媒流路切替装置12を、圧縮機10から吐出された冷媒が熱源側熱交換器13へ流入するように切り替えてある。
図14は、図12に記載の空気調和装置の冷房主体運転モード時における冷媒の流れの一例を説明する図である。図14では、負荷側熱交換器21a〜21bで冷熱負荷が発生し、負荷側熱交換器21cで温熱負荷が発生している場合を例に冷房主体運転モードについて説明する。なお、図14では、冷媒が循環する流路を太線で示しており、冷媒の流れ方向を実線矢印で示しており、冷凍機油と冷媒の流れ方向を二重線矢印で示している。図14に示す冷房主体運転モードの場合、制御装置97は、冷媒流路切替装置12を、圧縮機10から吐出された熱源側冷媒を熱源側熱交換器13へ流入させるように切り替えてある。
図15は、図12に記載の空気調和装置の全暖房運転モード時における冷媒の流れの一例を説明する図である。なお、図15では、冷媒が循環する流路を太線で示しており、冷媒の流れ方向を実線矢印で示しており、冷凍機油と冷媒の流れ方向を二重線矢印で示している。図15では、負荷側熱交換器21a〜21cのすべてで温熱負荷が発生している場合を例に全暖房運転モードについて説明する。また、図15に示す全暖房運転モードの場合、制御装置97は、冷媒流路切替装置12を、圧縮機10から吐出された熱源側冷媒が熱源側熱交換器13を経由させずに中継装置5へ流入するように切り替える。
図16は、図12に記載の空気調和装置の暖房主体運転モード時における冷媒の流れの一例を説明する図である。なお、図16では、冷媒が循環する流路を太線で示しており、冷媒の流れ方向を実線矢印で示しており、冷凍機油と冷媒の流れ方向を二重線矢印で示している。図16では、負荷側熱交換器21a〜21bで温熱負荷が発生し、負荷側熱交換器21cで冷熱負荷が発生している場合を例に暖房主体運転モードについて説明する。図16に示す暖房主体運転モードの場合、制御装置97は、冷媒流路切替装置12を、圧縮機10から吐出された熱源側冷媒を熱源側熱交換器13を経由させずに中継装置5へ流入させるように切り替えてある。
図17は、この発明の実施の形態6に係る空気調和装置の回路構成の一例を模式的に記載した図である。なお、図17の空気調和装置201において、図12の空気調和装置200と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図12の空気調和装置200と比較して、図17の空気調和装置201では、室外機1の構成が異なっている。すなわち、この実施の形態の例の室外機1は、第1流量調整装置72と並列に配設された流量調整器73をさらに備えている。流量調整器73は、例えばキャピラリチューブ等の流路抵抗値が固定されたものからなっている。
図18は、この発明の実施の形態7に係る空気調和装置の回路構成の一例を模式的に記載した図である。なお、図18の空気調和装置202において、図17の空気調和装置201と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図17の空気調和装置201と比較して、図18の空気調和装置202では、室外機1の構成が異なっている。すなわち、この実施の形態の例の室外機1は、第2流量調整装置75が配設された第2バイパス流路74をさらに有している。第2バイパス流路74は、その一端が、全冷房運転モード、冷房主体運転モード、全暖房運転モード、および暖房主体運転モードのいずれの場合においても液冷媒が流通する熱源側熱交換器13と主管3との間の配管に接続され、他端が、第1流量調整装置72の流出側に接続されている。つまり、第2バイパス流路74は、熱源側熱交換器13と負荷側絞り装置20a,20bとの間を接続する配管と、圧縮機10の吸入側と、をバイパスするものである。第2バイパス流路74は、冷房運転時には低温高圧の液冷媒を、暖房運転時には中温中圧の液冷媒もしくは二相冷媒を、圧縮機10の吸入部に流入させる配管である。第2流量調整装置75は、例えば電子式膨張弁等の開度が可変に制御可能なものからなっており、圧縮機10の吸入部に流入させる液冷媒もしくは二相冷媒の流量を調整するものである。
図19は、この発明の実施の形態8に係る空気調和装置の回路構成の一例を模式的に記載した図である。なお、図19の空気調和装置300において、図12の空気調和装置200と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図12の空気調和装置200と比較して、図19の空気調和装置300は、中継装置6の構成が異なっている。
複数の室内機2a〜2cは、例えば同一の構成を有するものであって、それぞれ負荷側熱交換器21a〜21cを備えている。負荷側熱交換器21a〜21cは、枝管4a〜4cを介して中継装置6に接続されており、ファン22a〜22cの送風機から供給される空気とブラインとの間で熱交換を行ない、室内空間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。
中継装置6は、冷媒間熱交換器60と、第3絞り装置61と、第4絞り装置68と、第1流量制御装置62aと、第2流量制御装置62bと、第1中間熱交換器63aと、第2中間熱交換器63bと、第1流路切替装置64aと、第2流路切替装置64bと、第1ポンプ65aと、第2ポンプ65bと、複数の第1流路切替装置66a〜66cと、複数の第2流路切替装置67a〜67cとを有している。
図20は、図19に記載の空気調和装置の全冷房運転モード時における動作の一例を説明する図である。なお、図20では、冷媒が循環する流路を太線で示しており、冷媒の流れ方向を実線矢印で示しており、冷凍機油と冷媒の流れ方向を二重線矢印で示しており、ブラインの流れ方向を点線矢印で示している。全冷房運転モードでは、制御装置97は、冷媒流路切替装置12を、圧縮機10から吐出された冷媒が熱源側熱交換器13へ流入するように切り替えてある。
図21は、図19に記載の空気調和装置の冷房主体運転モード時における動作の一例を説明する図である。なお、図21では、冷媒が循環する流路を太線で示しており、冷媒の流れ方向を実線矢印で示しており、冷凍機油と冷媒の流れ方向を二重線矢印で示しており、ブラインの流れ方向を点線矢印で示している。冷房主体運転モードでは、制御装置97は、冷媒流路切替装置12を、圧縮機10から吐出された冷媒が熱源側熱交換器13へ流入するように切り替えてある。
図22は、図19に記載の空気調和装置の全暖房運転モード時における動作の一例を説明する図である。なお、図22では、冷媒が循環する流路を太線で示しており、冷媒の流れ方向を実線矢印で示しており、冷凍機油と冷媒の流れ方向を二重線矢印で示しており、ブラインの流れ方向を点線矢印で示している。全暖房運転モードでは、制御装置97は、冷媒流路切替装置12を、圧縮機10から吐出された熱源側冷媒を熱源側熱交換器13を経由させずに中継装置5へ流入させるように切り替えてある。
図23は、図19に記載の空気調和装置の暖房主体運転モード時における動作の一例を説明する図である。なお、図23では、冷媒が循環する流路を太線で示しており、冷媒の流れ方向を実線矢印で示しており、冷凍機油と冷媒の流れ方向を二重線矢印で示しており、ブラインの流れ方向を点線矢印で示している。図23では、負荷側熱交換器21a〜21bで温熱負荷が発生し、負荷側熱交換器21cで冷熱負荷が発生している場合を例に暖房主体運転モードについて説明する。図23に示す暖房主体運転モードの場合、制御装置97は、冷媒流路切替装置12を、圧縮機10から吐出された熱源側冷媒を熱源側熱交換器13を経由させずに中継装置6へ流入させるように切り替えてある。
図24は、この発明の実施の形態9に係る空気調和装置の回路構成の一例を模式的に記載した図である。なお、図24の空気調和装置301において、図19の空気調和装置300と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図19の空気調和装置300と比較して、図24の空気調和装置301では、室外機1の構成が異なっている。すなわち、この実施の形態の例の室外機1は、第1流量調整装置72と並列に配設された流量調整器73をさらに備えている。流量調整器73は、例えばキャピラリチューブ等の流路抵抗値が固定されたものからなっている。
図25は、この発明の実施の形態10に係る空気調和装置の回路構成の一例を模式的に記載した図である。なお、図25の空気調和装置302において、図24の空気調和装置301と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図24の空気調和装置301と比較して、図25の空気調和装置302では、室外機1の構成が異なっている。すなわち、この実施の形態の例の室外機1は、第2流量調整装置75が配設された第2バイパス流路74をさらに有している。第2バイパス流路74は、その一端が、全冷房運転モード、冷房主体運転モード、全暖房運転モード、および暖房主体運転モードのいずれの場合においても液冷媒が流通する熱源側熱交換器13と主管3との間の配管に接続され、他端が、第1流量調整装置72の流出側に接続されている。つまり、第2バイパス流路74は、熱源側熱交換器13と負荷側絞り装置20a,20bとの間を接続する配管と、圧縮機10の吸入側と、をバイパスするものである。第2バイパス流路74は、冷房運転時には低温高圧の液冷媒を、暖房運転時には中温中圧の液冷媒もしくは二相冷媒を、圧縮機10の吸入部に流入させる配管である。第2流量調整装置75は、例えば電子式膨張弁等の開度が可変に制御可能なものからなっており、圧縮機10の吸入部に流入させる液冷媒もしくは二相冷媒の流量を調整するものである。
例えば、圧縮機10の吐出温度の限界値が120度である場合は、圧縮機10の吐出温度が120度を超えないように、圧縮機10の動作が制御装置97によって制御される。例えば、圧縮機10の吐出温度が110度を超えた場合は、制御装置97は圧縮機10の周波数を低くして、圧縮機10を減速させるように制御する。このように、圧縮機10の吐出温度の限界値が120度であり、且つ圧縮機10の吐出温度が110度を超えたときに圧縮機10を減速させるような場合には、吐出温度しきい値が、圧縮機10の周波数を低くするしきい値である110度よりも少し低い温度である110度から100度の間の温度(例えば105度等)に設定されるとよい。
また、例えば、圧縮機10の吐出温度の限界値が120度であり、圧縮機10の吐出温度が110度を超えたときに圧縮機10を減速させない場合には、吐出温度しきい値が、120度から100度の間(例えば115度等)に設定されるとよい。
例えば、R32とHFO1234yfとの混合冷媒においては、R32の質量比率が62%(62wt%)以上である場合に、R410Aを使用した場合と比較して、圧縮機の吐出温度が3度以上高くなることが知られている。
また、例えば、R32とHFO1234zeとの混合冷媒においては、R32の質量比率が43%(43wt%)以上である場合に、R410Aを使用した場合と比較して、吐出温度が3度以上高くなることが知られている。
上記の実施の形態で説明した空気調和装置は、圧縮機の吐出温度を低下させることができるものであり、上記のような圧縮機の吐出温度が高くなる冷媒が使用される空気調和装置において、その効果が顕著となる。
なお、圧縮機の吐出温度が高くなる冷媒としては、R32を含むものに限定されず、例えばCO2(R744)等の高圧側が超臨界となる冷媒も含まれる。
さらに、室外機1と室内機2との間を配管接続して冷媒を循環させる直膨式空気調和装置、室外機1と中継装置5と室内機2との間を配管接続して冷媒を循環させる直膨式空気調和装置、及び室外機1と中継装置6とを配管接続して冷媒を循環させ且つ中継装置6と室内機2とを配管接続してブラインを循環させる間接式空気調和装置を例として説明を行ったが、これに限るものではない。例えば、上記の実施の形態は、室外機内のみで冷媒を循環させ、室外機、中継装置及び室内機の間でブラインを循環させて、室外機において冷媒と熱媒体との熱交換を行って空気調和を行う空気調和装置についても適用することができる。また、上記の実施の形態では室内の加熱(暖房運転)、冷却運転(冷房運転)に利用する場合を説明したが、室内機のかわりに冷媒と水などの熱交換を行って、加熱運転により温水、または冷却運転により冷水を生成するように利用してもよい。
Claims (12)
- 圧縮機と流路切替装置と熱源側熱交換器と絞り装置と負荷側熱交換器と前記流路切替装置が順次配管で接続され、前記流路切替装置によって、前記圧縮機の吐出側を前記熱源側熱交換器に、前記圧縮機の吸入側を前記負荷側熱交換器に接続する冷却運転と、前記圧縮機の吐出側を前記負荷側熱交換器に、前記圧縮機の吸入側を前記熱源側熱交換器に接続する加熱運転と、を切り替えて運転することができる冷媒回路と、
前記圧縮機の吐出部と前記流路切替装置との間を接続する前記配管に配設され、前記圧縮機から吐出された冷媒から冷凍機油を分離する油分離器と、
前記油分離器の油流出側と前記圧縮機の吸入部とに接続され、前記油分離器から流出した流体を導入する第1バイパス流路と、
前記第1バイパス流路に配設され、前記流体を冷却する補助熱交換器と、
前記第1バイパス流路に配設され、前記流体の通過を制御する第1流量調整装置と、
前記熱源側熱交換器と前記絞り装置との間を接続する前記配管と、前記圧縮機の吸入部と前記流路切替装置との間の配管とに接続され、前記熱源側熱交換器と前記絞り装置との間を接続する前記配管を流れる液冷媒もしくは液とガスの二相冷媒を導入する第2バイパス流路と、
前記第2バイパス流路に配設され、冷媒の通過を制御する第2流量調整装置と、を備えた、空気調和装置。 - 前記圧縮機から吐出された冷媒の温度を検出する吐出温度センサーと、
前記吐出温度センサーにより検出された吐出温度に基づいて、前記第1流量調整装置又は前記第2流量調整装置の開度を制御する制御装置と、をさらに備え、
前記制御装置は、前記吐出温度センサーが検出した温度が、冷媒が前記圧縮機から吐出されるときの目標温度である吐出温度目標値よりも高いときに、前記第1流量調整装置又は第2流量調整装置の前記開度が大きくなり、
前記吐出温度センサーが検出した温度が、前記吐出温度目標値よりも低いときに、前記第1流量調整装置又は前記第2流量調整装置の前記開度が小さくなるように制御する請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記熱源側熱交換器と前記絞り装置との間を接続する前記配管のうちの、前記第2バイパス流路が接続された接続部よりも前記熱源側熱交換器側に配設され、冷媒の圧力を調整する圧力調整装置を、さらに備える、
請求項2に記載の空気調和装置。 - 前記圧縮機の吸入部と前記流路切替装置との間を接続する前記配管のうちの、前記第1バイパス流路と前記第2バイパス流路が接続された接続部よりも前記流路切替装置側に配設されたアキュムレーターを、さらに備える、
請求項3に記載の空気調和装置。 - 前記補助熱交換器で熱交換された流体の温度を検出する補助熱交換器出口温度センサーと、
前記熱源側熱交換器で熱交換される前の空気の温度を検出する外気温度センサーと、をさらに備え、
前記制御装置は、冷却運転時に前記補助熱交換器出口温度センサーが検出した温度と、前記外気温度センサーが検出した温度との差に基づいて、前記第1流量調整装置の制御可否を判断する請求項3又は請求項4に記載の空気調和装置。 - 前記制御装置は、前記補助熱交換器出口温度センサーが検出した温度と、前記外気温度センサーが検出した温度と、の差が、しきい値よりも小さいときは、前記第1流量調整装置を制御し、前記補助熱交換器出口温度センサーが検出した温度と、前記外気温度センサーが検出した温度と、の差が、しきい値よりも大きいときは、前記第1流量調整装置を制御しない、
請求項5に記載の空気調和装置。 - 前記制御装置は、冷却運転時に前記補助熱交換器出口温度センサーが検出した温度と、前記外気温度センサーが検出した温度と、の差が、しきい値よりも小さいときは、前記第1流量調整装置を制御対象とし、前記補助熱交換器出口温度センサーが検出した温度と、前記外気温度センサーが検出した温度と、の差が、しきい値よりも大きいときは、前記第2流量調整装置を制御対象とする、
請求項5に記載の空気調和装置。 - 前記圧縮機から吐出された冷媒の吐出圧力を取得する高圧検出センサーをさらに備え、
前記しきい値は、前記高圧検出センサーが検出した吐出圧力に基づいて演算される凝縮温度と、前記外気温度センサーが検出した温度と、の差以下の値である、
請求項6又は請求項7に記載の空気調和装置。 - 前記絞り装置と前記圧力調整装置との間の冷媒の圧力を検出する中圧検出センサーをさらに備え、
前記制御装置は、加熱運転時に前記中圧検出センサーにより検出された中間圧力が前記圧縮機の吸入部と前記流路切替装置との間の配管の圧力よりも高くなるように前記圧力調整装置を制御する、
請求項3〜請求項8のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 前記制御装置は、冷却運転時には前記第1流量調整装置と前記第2流量調整装置を制御し、加熱運転時には前記第2流量調整装置を制御する、
請求項2〜請求項9のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 前記第1流量調整装置と並列に接続されたバイパス路をさらに備える、
請求項1〜請求項10のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 前記バイパス路に配設され、冷媒の通過を制御する流量調整器をさらに備え、
前記流量調整器は、前記第1流量調整装置の前記開度が全開状態のときの前記第1流量調整装置の流路抵抗と比較して、小さい流路抵抗を有する、
請求項11に記載の空気調和装置。
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