JP2015078799A - Air conditioner - Google Patents
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Abstract
【課題】圧縮機の信頼性が損なわれることを抑制する空気調和装置を提供することを目的としている。【解決手段】圧縮機の吸入側に接続され、他方が蒸発器に接続された吸入配管と、一方が蒸発器と凝縮器とを接続する冷媒配管に接続されたレシーバと、一方がレシーバに接続され、他方が吸入配管に接続され、レシーバ内の冷媒を吸入配管に供給するバイパス配管と、吸入配管のうちバイパス配管との接続位置よりも下流側に設けられ、蒸発器側及びバイパス配管側から吸入配管に流入した冷媒とレシーバ内の冷媒とを熱交換させる熱回収部と、を備えたものである。【選択図】図1An object of the present invention is to provide an air conditioner that suppresses deterioration of the reliability of a compressor. A suction pipe connected to the suction side of the compressor and the other connected to the evaporator, a receiver connected to a refrigerant pipe connecting the evaporator and the condenser, and one connected to the receiver The other is connected to the suction pipe, and is provided on the downstream side of the connection position between the bypass pipe and the bypass pipe for supplying the refrigerant in the receiver to the suction pipe, and from the evaporator side and the bypass pipe side. And a heat recovery unit that exchanges heat between the refrigerant flowing into the suction pipe and the refrigerant in the receiver. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、空気調和装置に関するものである。 The present invention relates to an air conditioner.
空気調和装置には、圧縮機、四方弁、凝縮器、気液分離器、膨張弁及び蒸発器を有し、気液分離器を蒸発器と膨張弁との間に配置したものが提案されている(たとえば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の技術は、一方が気液分離器内の空間に連通するように気液分離器に接続され、他方が圧縮機の吸入側に接続されたバイパス通路を設けたものである。
As an air conditioner, a compressor, a four-way valve, a condenser, a gas-liquid separator, an expansion valve and an evaporator are proposed, and the gas-liquid separator is arranged between the evaporator and the expansion valve. (For example, see Patent Document 1). The technique described in
蒸発器では外気から熱を吸収し、気液二相冷媒がガス冷媒となる。蒸発器中の冷媒に供給された二相冷媒のうちのガス冷媒は、二相冷媒のうちの液冷媒と比較すると熱交換の寄与が小さい。このため、特許文献1に記載の技術は、バイパス通路を設けることでガス冷媒と液冷媒とを分離し、蒸発器に供給されるガス冷媒量を低減させることで、蒸発器における冷媒の圧力損失を低下させ、蒸発温度を上昇させることで性能向上を図っている。
In the evaporator, heat is absorbed from outside air, and the gas-liquid two-phase refrigerant becomes a gas refrigerant. The gas refrigerant of the two-phase refrigerant supplied to the refrigerant in the evaporator has a smaller contribution to heat exchange than the liquid refrigerant of the two-phase refrigerant. For this reason, the technique described in
特許文献1に記載の技術は、気液分離器及びバイパス通路により、二相冷媒中のガス冷媒を分離し、圧縮機の吸入側に戻すことで、蒸発器の圧力損失の増加を抑制している。ここで、外気温度、室内負荷の急激な変化などが生じた場合には、一時的に気液分離器内に貯留する液冷媒が増加したり、あるいは気液分離器に流入する二相冷媒の流量が増加したりすることがある。このような場合には、バイパス通路に液冷媒が流入し、バイパス通路と連通する圧縮機の吸入側に液冷媒が流入してしまう場合がある(液バック)。液バックが生じると、圧縮機の信頼性を損なう可能性がある。すなわち、特許文献1に記載の技術では、液バックにより、圧縮機の信頼性を損なう可能性があるという課題がある。
The technique described in
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、圧縮機の信頼性が損なわれることを抑制する空気調和装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an air conditioner that suppresses the deterioration of the reliability of the compressor.
本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を冷媒配管で接続して構成された冷凍サイクルを有する空気調和装置において、一方が圧縮機の吸入側に接続され、他方が蒸発器に接続された吸入配管と、蒸発器と凝縮器とを接続する冷媒配管に接続されたレシーバと、一方がレシーバに接続され、他方が吸入配管に接続され、レシーバ内の冷媒を吸入配管に供給するバイパス配管と、吸入配管のうちバイパス配管との接続位置よりも下流側に設けられ、蒸発器側及びバイパス配管側から吸入配管に流入した冷媒とレシーバ内の冷媒とを熱交換させる熱回収部と、を備えたものである。 An air conditioner according to the present invention is an air conditioner having a refrigeration cycle configured by connecting a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator with a refrigerant pipe, one of which is connected to the suction side of the compressor. A suction pipe connected to the evaporator on the other side, a receiver connected to a refrigerant pipe connecting the evaporator and the condenser, one connected to the receiver, the other connected to the suction pipe, and a refrigerant in the receiver Is provided downstream of the connection position between the bypass pipe and the bypass pipe, and the refrigerant flowing into the suction pipe from the evaporator side and the bypass pipe side and the refrigerant in the receiver are heated. And a heat recovery unit to be exchanged.
本発明に係る空気調和装置によれば、上記構成を有しているため、圧縮機の信頼性が損なわれることを抑制することができる。 Since the air conditioner according to the present invention has the above-described configuration, it is possible to prevent the reliability of the compressor from being impaired.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る空気調和装置300の冷媒回路構成の一例である。
本実施の形態1に係る空気調和装置300は、圧縮機1の信頼性が損なわれることを抑制することができる改良が加えられたものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an example of a refrigerant circuit configuration of an air-
The
[構成説明]
空気調和装置300は、たとえば屋外などに設置される室外ユニット100と、たとえば空調対象空間、天井裏などに設置される室内ユニット200とを有するものである。そして、空気調和装置300は、圧縮機1、四方弁2、室内熱交換器3、第1膨張弁4、レシーバ5、第2膨張弁6、室外熱交換器7、及び流量制御弁11などが、吸入配管8、バイパス配管10及び冷媒配管50A〜50Dなどで接続されて構成された冷媒回路を有している。また、空気調和装置300は、四方弁2の接続の切り換えなどを行う制御手段20を有している。
[Description of configuration]
The
(室外ユニット100)
室外ユニット100は、圧縮機1、四方弁2、第1膨張弁4、レシーバ5、第2膨張弁6、室外熱交換器7、及び流量制御弁11が搭載されているものである。室外ユニット100は、冷媒配管50A及び冷媒配管50Bを介して室内ユニット200に接続されている。また、室外ユニット100には、室外熱交換器7に空気を供給し、当該供給した空気と室外熱交換器7を流れる冷媒とを熱交換させる送風手段(図示省略)が搭載されている。なお、送風手段としては、たとえば、送風機を用いることができる。
(Outdoor unit 100)
The
(室内ユニット200)
室内ユニット200は、室内熱交換器3が搭載されているものである。室内ユニット200は、冷媒配管50A及び冷媒配管50Bを介して室外ユニット100に接続されている。また、室内ユニット200には、室内熱交換器3に空気を供給し、当該供給した空気と室内熱交換器3を流れる冷媒とを熱交換させ、空調対象空間(たとえば、部屋、ビルの一室、倉庫など)に供給する送風機(図示省略)が搭載されている。
(Indoor unit 200)
The
(圧縮機1)
圧縮機1は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にして吐出するものである。圧縮機1は、冷媒吐出側が四方弁2に接続され、冷媒吸入側がレシーバ5に接続されている。なお、圧縮機1は、たとえばインバーター圧縮機などで構成するとよい。
(Compressor 1)
The
(四方弁2)
四方弁2は、冷媒の流路を切り換えるのに利用されるものである。四方弁2は、暖房運転時には、圧縮機1の吐出側と室内熱交換器3とを接続するとともに、圧縮機1の吸入側と室外熱交換器7とを接続するものである。四方弁2は、冷房運転時には、圧縮機1の吐出側と室外熱交換器7とを接続するとともに、圧縮機1の吸入側と室内熱交換器3とを接続するものである。なお、四方弁2の代わりに、複数の2方弁などを組み合わせて四方弁2と同様の機能を持たせたものを用いてもよい。
(Four-way valve 2)
The four-
(室内熱交換器3)
室内熱交換器3は、暖房運転時には凝縮器(放熱器)として機能し、圧縮機1から吐出された冷媒と空気との間で熱交換を行わせるものである。また、室内熱交換器3は、冷房運転時には蒸発器として機能し、第1膨張弁4から流出した冷媒と空気との間で熱交換を行わせるものである。室内熱交換器3は、一方が冷媒配管50Aを介して四方弁2に接続され、他方が冷媒配管50Bを介して第1膨張弁4に接続されている。なお、室内熱交換器3は、たとえば、室内熱交換器3を流れる冷媒とフィンを通過する空気との間で熱交換ができるようなプレートフィンアンドチューブ型熱交換器で構成するとよい。
(Indoor heat exchanger 3)
The
(第1膨張弁4及び第2膨張弁6)
第1膨張弁4及び第2膨張弁6は、冷媒を膨張させるのに利用されるものである。第1膨張弁4は、一方が室内熱交換器3に接続され、他方がレシーバ5に接続されているものである。また、第2膨張弁6は、一方がレシーバ5に接続され、他方が室外熱交換器7に接続されているものである。
(
The
(レシーバ5)
レシーバ5(気液分離器)は、液冷媒を貯留するのに利用されるものであり、液側が冷媒配管50Bを介して第1膨張弁4に接続されるとともに、冷媒配管50Cを介して第2膨張弁6に接続されている。また、レシーバ5は、ガス側がバイパス配管10を介して流量制御弁11にも接続されている。なお、レシーバ5は、図1に示すように、レシーバ5の上部にバイパス配管10が接続されている。そして、バイパス配管10のレシーバ5内に配置された端部は、たとえばレシーバ5内に貯留される液冷媒の液面よりも上側にくるように配置される。
(Receiver 5)
The receiver 5 (gas-liquid separator) is used to store the liquid refrigerant, and the liquid side is connected to the
さらに、レシーバ5は、吸入配管8がレシーバ5内を通るように接続されている。この吸入配管8のうちレシーバ5内に設けられている部分は、レシーバ5内の冷媒が有する熱を吸入配管8を流れる冷媒に伝達させて熱を回収する熱回収部9である。レシーバ5内には、この熱回収部9が設けられている。
Further, the
(室外熱交換器7)
室外熱交換器7は、暖房運転時には蒸発器として機能し、第2膨張弁6から流出した冷媒と空気との間で熱交換を行わせるものである。また、室外熱交換器7は、冷房運転時には凝縮器として機能し、圧縮機1から吐出した冷媒と空気との間で熱交換を行わせるものである。室外熱交換器7は、一方が冷媒配管50Cを介して第2膨張弁6に接続され、他方が冷媒配管50Dを介して四方弁2に接続されている。なお、室外熱交換器7は、室内熱交換器3と同様に、たとえば、室内熱交換器3を流れる冷媒とフィンを通過する空気との間で熱交換ができるようなプレートフィンアンドチューブ型熱交換器で構成するとよい。
(Outdoor heat exchanger 7)
The
(吸入配管8)
吸入配管8は、一方が四方弁2に接続され、他方が圧縮機1の吸入側に接続されているものである。また、吸入配管8は、その一部がレシーバ5内に配置されている。すなわち、吸入配管8は、レシーバ5の内部に延出した後に、レシーバ5の外側に延出し、圧縮機1の吸入側に接続されている。
(Suction pipe 8)
One of the
(熱回収部9)
吸入配管8のうちのレシーバ5内の部分が、熱回収部9である。なお、図1の例では、熱回収部9の形状は、レシーバ5内にて上側から下側に延出した後に、レシーバ5内にて水平方向に延出し、さらに、レシーバ5内にて下側から上側に延出するような形状を図示しているがそれに限定されるものではない。熱回収部9は、たとえば、レシーバ5内にて螺旋状に曲げられた形状を有していてもよい。これにより、レシーバ5内の冷媒と熱回収部9内の冷媒との熱交換量を大きくすることができる。また、熱回収部9は、たとえば、レシーバ5の底部側まで延出するように形成されていてもよい。これにより、熱回収部9が液冷媒に浸漬され、レシーバ5内の冷媒と熱回収部9内の冷媒との熱交換量を増大させることができる。
(Heat recovery unit 9)
A portion of the
(バイパス配管10)
バイパス配管10は、一方がレシーバ5に接続され、バイパス配管10の端部の開口がレシーバ5内に位置している。バイパス配管10は、他方が吸入配管8に接続されている。なお、バイパス配管10には、流量制御弁11が接続されている。なお、バイパス配管10と吸入配管8との接続位置は、吸入配管8のうちレシーバ5の内部に入るよりも上流側である。
(Bypass piping 10)
One of the
(流量制御弁11)
流量制御弁11は、バイパス配管10に設けられ、バイパス配管10を流れる冷媒量を調整するのに利用されるものである。流量制御弁11は、一方がレシーバ5内の空間と連通し、他方が吸入配管8に接続されている。なお、上記の第1膨張弁4及び第2膨張弁6とともに、流量制御弁11は、たとえば開度が可変である電子膨張弁などで構成するとよいが、バイパス流量を固定とする場合は、電磁弁やキャピラリーチューブを用いてもよい。
(Flow control valve 11)
The
(冷媒配管50A〜冷媒配管50D)
冷媒配管50Aは、四方弁2と室内熱交換器3とを接続する配管である。また、室外ユニット100と室内ユニット200とを接続する配管でもある。冷媒配管50Bは、室内熱交換器3とレシーバ5とを接続する配管である。また、冷媒配管50Bには、途中に第1膨張弁4が接続されている。また、冷媒配管50Bは、室外ユニット100と室内ユニット200とを接続する配管でもある。冷媒配管50Cは、レシーバ5と室外熱交換器7とを接続する配管である。また、冷媒配管50Cには、途中に第2膨張弁6が接続されている。冷媒配管50Cは室外ユニット100に設けられている。冷媒配管50Dは、室外熱交換器7と四方弁2とを接続する配管である。冷媒配管50Dは室外ユニット100に設けられている。
(Refrigerant piping 50A to
The refrigerant pipe 50 </ b> A is a pipe that connects the four-
(制御手段20)
制御手段20は、圧縮機1の回転数(運転/停止含む)、室内熱交換器3及び室外熱交換器7に付設される図示省略の送風手段の回転数(運転/停止含む)、第1膨張弁4、第2膨張弁6及び流量制御弁11の開度などを制御するものである。制御手段20は、たとえば、マイコンなどで構成される制御装置である。図1では、制御手段20が室外ユニット100及び室内ユニット200の外側に搭載された場合を例に示しているが、それに限定されるものではなく、たとえば、室外ユニット100及び室内ユニット200のいずれか一方に搭載されていてもよい。
(Control means 20)
The control means 20 includes the rotation speed (including operation / stop) of the
[動作説明]
凝縮器は、冷房運転時においては室外熱交換器7であり、暖房運転時においては室内熱交換器3である。蒸発器は、冷房運転時においては室内熱交換器3であり、暖房運転時においては室外熱交換器7である。このような構成を有する空気調和装置300の動作について次に説明する。
[Description of operation]
The condenser is the
(暖房動作の場合)
圧縮機1で高温高圧に圧縮された冷媒ガスは四方弁2の実線に沿って室内熱交換器3に流入し、図示しないファンなどの送風手段によって、室内空気との熱交換がなされて室内に熱を放出し、高温高圧の液冷媒に凝縮する。高温高圧の液冷媒は、第1膨張弁4により減圧されて中間圧力の二相冷媒となり、レシーバ5に貯留される。レシーバ5に貯留された二相冷媒は、熱回収部9の一部を構成する吸入配管8を流れる低温のガス冷媒と熱交換し、液冷媒は中間圧力となる。なお、レシーバ5に貯留された二相冷媒と比較すると、吸入配管8にて低温のガス冷媒が流れるのは、吸入配管8を流れる冷媒が蒸発器として機能する室外熱交換器7を通過しているためである。
(In case of heating operation)
The refrigerant gas compressed to high temperature and high pressure by the
レシーバ5から流出した液冷媒は、第2膨張弁6により減圧されて低温低圧の二相冷媒になる。二相冷媒は室外熱交換器7に流入し、図示しないファンなどの送風手段によって、室外空気との熱交換がなされて外気の熱を吸収し、低温低圧のガス冷媒に蒸発する。
室外熱交換器7から流出した低温低圧のガス冷媒は、四方弁2を介して吸入配管8に流入し、その後、バイパス配管10を流れる冷媒と合流する。この合流した冷媒は、レシーバ5内の熱回収部9に流入し、レシーバ5内の冷媒と熱交換をする。これにより、合流した冷媒に液冷媒が存在している場合には、その液冷媒のガス化が促される。熱回収部9から流出した冷媒は、圧縮機1の吸入側から吸引される。
The liquid refrigerant flowing out from the
The low-temperature and low-pressure gas refrigerant that has flowed out of the
(実施の形態1に係る空気調和装置300の有する効果:暖房動作の場合)
本実施の形態1に係る空気調和装置300ではレシーバ5内のガス冷媒を圧縮機1の吸入側にバイパスするバイパス配管10を設け、室外熱交換器7で蒸発に寄与しないガス冷媒をバイパスさせるので蒸発器での冷媒圧力損失を低減でき、蒸発圧力を上昇させることができる。これにより、圧縮機1の電気入力を低減でき、その結果、空気調和装置300の省エネ性を向上させることができる。なお、ガス冷媒をバイパスさせる量は、制御手段20が流量制御弁11の開度を制御することで調節される。
(Effects of the air-
In the
外気温度、室内負荷などの急激な変化などが生じた場合には、レシーバ5内に貯留される二相冷媒の一時的な増加、あるいはレシーバ5に流入する二相冷媒の流量の増加などが生じ、バイパス配管10に液冷媒が流入する場合がある。仮に、液冷媒が、圧縮機1の吸入側に連通するバイパス配管10に流入してしまう液バックが生じると、圧縮機1の信頼性を損なう可能性がある。
When a sudden change such as the outside air temperature or the indoor load occurs, the two-phase refrigerant stored in the
しかし、本実施の形態1に係る空気調和装置300は、熱回収部9を有するとともに、バイパス配管10の他方を、吸入配管8のうち四方弁2と熱回収部9との間に接続したものである。このため、バイパス配管10に液冷媒が流入しても、この流入した液冷媒は、バイパス配管10の下流側に位置する熱回収部9に流れ込む。この熱回収部9に流れ込んだ液冷媒は、レシーバ5に貯留される冷媒から熱を受け取って蒸発ガス化する。このため、本実施の形態1に係る空気調和装置300は、バイパス配管10に液冷媒が流入してしまっても、圧縮機1の吸入側に液冷媒が流れ込むことが抑制され、圧縮機1の信頼性を損なうことが抑制される。すなわち、本実施の形態1に係る空気調和装置300は、圧縮機1の信頼性を確保することができる。
However, the air-
(冷房動作の場合)
圧縮機1で高温高圧に圧縮された冷媒ガスは、四方弁2の破線に沿って室外熱交換器7に流入し、図示しないファンなどの送風手段によって、室外空気との熱交換がなされて室外に熱を放出し、高温高圧の液冷媒に凝縮する。高温高圧の液冷媒は、第2膨張弁6により減圧されて中間圧力の二相冷媒となり、レシーバ5に貯留される。
レシーバ5に貯留された二相冷媒は、熱回収部9により低温のガス冷媒と熱交換し、液冷媒は、中間圧力の液冷媒となる。なお、レシーバ5に貯留された二相冷媒と比較すると、吸入配管8にて低温のガス冷媒が流れるのは、吸入配管8を流れる冷媒が蒸発器として機能する室内熱交換器3を通過しているためである。
(Cooling operation)
The refrigerant gas compressed to high temperature and high pressure by the
The two-phase refrigerant stored in the
レシーバ5から流出した液冷媒は、第1膨張弁4により減圧されて低温低圧の二相冷媒になる。二相冷媒は室内熱交換器3に流入し、図示しないファンなどの送風手段によって、室内空気との熱交換がなされて室内の熱を吸収し、低温低圧のガス冷媒に蒸発する。
室内熱交換器3から流出した低温低圧のガス冷媒は、四方弁2を介して吸入配管8に流入し、その後、バイパス配管10を流れる冷媒と合流する。この合流した冷媒は、レシーバ5内の熱回収部9に流入し、レシーバ5内の冷媒と熱交換をする。これにより、合流した冷媒に液冷媒が存在している場合には、その液冷媒のガス化が促される。熱回収部9から流出した冷媒は、圧縮機1の吸入側から吸引される。
The liquid refrigerant flowing out from the
The low-temperature and low-pressure gas refrigerant that has flowed out of the
(実施の形態1に係る空気調和装置300の有する効果:冷房動作の場合)
本実施の形態1に係る空気調和装置300では、レシーバ5内のガス冷媒を圧縮機1の吸入側にバイパスするバイパス配管10を設け、室内熱交換器3で蒸発に寄与しないガス冷媒をバイパスさせるので蒸発器での冷媒圧力損失を低減でき、蒸発圧力を上昇させることができる。これにより、圧縮機1の電気入力を低減でき、その結果、空気調和装置300の省エネ性を向上させることができる。なお、ガス冷媒をバイパスさせる量は、制御手段20が流量制御弁11の開度を制御することで調節される。
(Effects of the air-
In the
外気温度、室内負荷などの急激な変化などが生じた場合には、レシーバ5内に貯留される二相冷媒の一時的な増加、あるいはレシーバ5に流入する二相冷媒の流量の増加などが生じる。このため、暖房運転で説明したように、バイパス配管10に液冷媒が流入する場合がある。
When a sudden change such as the outside air temperature or the indoor load occurs, the two-phase refrigerant stored in the
一方、本実施の形態1に係る空気調和装置300は、熱回収部9を有するとともに、バイパス配管10の他方を、吸入配管8のうち四方弁2と熱回収部9との間に接続したものである。このため、バイパス配管10に液冷媒が流入しても、この流入した液冷媒は、バイパス配管10の下流側に位置する熱回収部9に流れ込む。この熱回収部9に流れ込んだ液冷媒は、レシーバ5に貯留される冷媒から熱を受け取って蒸発ガス化する。このため、本実施の形態1に係る空気調和装置300は、バイパス配管10に液冷媒が流入してしまっても、圧縮機1の吸入側に液冷媒が流れ込むことが抑制され、圧縮機1の信頼性を損なうことが抑制される。すなわち、本実施の形態1に係る空気調和装置300は、圧縮機1の信頼性を確保することができる。
On the other hand, the air-
実施の形態2.
図2は、実施の形態2に係る空気調和装置301の冷媒回路構成の一例である。なお、本実施の形態2では、実施の形態1と同一部分には同一符号とし、実施の形態1との相違点を中心に説明するものとする。
FIG. 2 is an example of a refrigerant circuit configuration of the air-
実施の形態2において、室外熱交換器7にはヘッダ型分配器が用いられている。このため、室外熱交換器7は、並列の関係にある複数の冷媒流路を有している。ここで、冷媒流路とは熱交換器の伝熱管に対応するものである。そして、室外熱交換器7は、室外熱交換器7の冷媒流入側(入口側)に取り付けられ、室外熱交換器7に供給された冷媒を複数の冷媒流路に分配するのに利用される第1のヘッダと、室外熱交換器7の冷媒流出側(出口側)に取り付けられ、複数の冷媒流路の冷媒を合流させる第2のヘッダとを有するものである。
In the second embodiment, a header type distributor is used for the
熱交換器の高性能化(たとえば、熱交換効率の向上など)の手法として冷媒が流れる伝熱管を細径化する手法がある。この場合、細径化による冷媒圧力損失増加を抑制するために、冷媒の分岐数(パス数)を増加させること(多パス分配)が必要になる。
伝熱管の直径が約7mmの場合には、業務用の空気調和装置では冷媒の分岐数は20前後であるが、伝熱管の直径が約3mm以下の場合には、分岐数が40前後かそれ以上となる。通常の空気調和装置の動作条件における蒸発器入口側の二相冷媒の乾き度(約0.1〜約0.3)では、二相冷媒を均等な量に多パス分配することは難しく、蒸発器への冷媒分布に偏りが生じ、熱交換器の本来持つ性能が発揮できない場合が多い。
なお、冷媒分布の偏りは、たとえば重力の作用などにより、上側の冷媒流路よりも下側の方に液冷媒が流れやすい、あるいは二相冷媒中のガス冷媒により液冷媒が上側の冷媒流路に押し上げられるなどに起因している。
As a technique for improving the performance of the heat exchanger (for example, improving the heat exchange efficiency), there is a technique of reducing the diameter of the heat transfer tube through which the refrigerant flows. In this case, it is necessary to increase the number of refrigerant branches (the number of passes) (multi-pass distribution) in order to suppress an increase in refrigerant pressure loss due to a reduction in diameter.
When the heat transfer tube diameter is about 7 mm, the commercial air conditioner has about 20 refrigerant branches. However, when the heat transfer tube diameter is about 3 mm or less, the branch number is about 40 or so. That's it. With the dryness of the two-phase refrigerant on the evaporator inlet side (about 0.1 to about 0.3) under normal air conditioner operating conditions, it is difficult to distribute the two-phase refrigerant in multiple passes evenly. In many cases, the refrigerant distribution to the heat exchanger is biased, and the performance inherent in the heat exchanger cannot be exhibited.
Note that the refrigerant distribution is biased by the fact that the liquid refrigerant tends to flow downward from the upper refrigerant flow path due to, for example, the action of gravity, or the liquid refrigerant flows upward due to the gas refrigerant in the two-phase refrigerant. It is caused by being pushed up.
本実施の形態2に係る空気調和装置301では、レシーバ5内のガス冷媒を圧縮機1の吸入側にバイパスするバイパス配管10を設け、室内熱交換器3で蒸発に寄与しないガス冷媒をバイパスさせるように構成している。このため、暖房運転時において蒸発器となる室外熱交換器7の冷媒流入側となる第1のヘッダ型分配器21の二相冷媒の乾き度を約0.1以下に低下させることができる。その結果、第1のヘッダ型分配器21内が液冷媒単相の状態に近くなり、多パス分配による室外熱交換器7への冷媒分布の偏りが改善され、室外熱交換器7の性能が低減してしまうことが抑制される。
In the
なお、図2では室外熱交換器7が伝熱管の細径化により多分岐になる場合を説明したが、室内熱交換器3が伝熱管の細径化により多分岐になる場合でも、室内熱交換器3側に多パス分岐を行うヘッダを設ければ、室内熱交換器3が蒸発器となる場合(冷房運転)でも同様の効果を有する。
Note that FIG. 2 illustrates the case where the
実施の形態3.
図3は、実施の形態3に係る空気調和装置302の冷媒回路構成の一例である。なお、本実施の形態3では、実施の形態2と同一部分には同一符号とし、実施の形態2との相違点を中心に説明するものとする。
FIG. 3 is an example of a refrigerant circuit configuration of the air-
実施の形態3に係る空気調和装置302は、暖房運転時に蒸発器として機能する室外熱交換器7の複数の冷媒流路(伝熱管)のうちの少なくとも2つに設けられ、室外熱交換器7の冷媒流出側の温度を検出する複数の温度検出手段13と、複数の温度検出手段13の検出結果に基づいて流量制御弁11の開度を制御する制御手段20とを備えているものである。そして、制御手段20は、複数の温度検出手段13の検出結果に基づいて複数の冷媒流路ごとに冷媒の過熱度を算出し、算出した複数の過熱度の値に基づいて流量制御弁11の開度を制御する。このように、空気調和装置302は、温度検出手段13の検出結果に基づいて流量制御弁11の開度を制御し、バイパス配管10を介して圧縮機1の吸入側に戻すガス冷媒の量を調整するものである。
The
なお、複数の温度検出手段13は、暖房運転時に蒸発器となる室外熱交換器7の冷媒出口側の第2のヘッダ型分配器22に設けられている。また、図3では温度検出手段13が3個設けられている場合を例に示している。また、温度検出手段13としては、たとえば熱電対や、サーミスタなどを用いることができる。
In addition, the several temperature detection means 13 is provided in the 2nd header type | mold divider |
多パス分配による蒸発器への冷媒分布の偏りが発生すると、蒸発器出口側の冷媒過熱度にばらつきが生じる。本実施の形態3に係る空気調和装置302では、蒸発器出口側の温度を複数の温度検出手段13で検出し、制御手段20は、この検出した温度に基づいてそれぞれの冷媒流路の過熱度を算出する。そして、制御手段20は、これらの算出した過熱度の値が予め設定された値になるように、流量制御弁11を制御する。なお、過熱度についての予め設定された値とは、複数の温度検出手段13が設置された冷媒流路ごとに設定される値である。これにより、多パス分配による蒸発器への冷媒分布の偏りが改善され、室外熱交換器7の性能が低減してしまうことが抑制される。なお、この時、第2膨張弁6の弁開度は一定値に固定しても良い。
When the distribution of the refrigerant distribution to the evaporator due to multi-pass distribution occurs, the refrigerant superheat degree on the evaporator outlet side varies. In the
なお、図3では室外熱交換器7が伝熱管の細径化により多分岐になる場合を説明したが、室内熱交換器3が伝熱管の細径化により多分岐になる場合でも、室内熱交換器3側に多パス分岐を行うヘッダを設ければ、室内熱交換器3が蒸発器となる場合(冷房運転)でも同様の効果を有する。
In addition, although FIG. 3 demonstrated the case where the
なお、上述した蒸発器出口側の冷媒過熱度のばらつきとは、液冷媒だけでなく、ガス冷媒が混入しやすいかどうかということも指している。すなわち、レシーバ5の冷媒配管50C側から流出する冷媒は、主に液冷媒であるが、ガス冷媒も混入している。蒸発器の複数の冷媒流路は、液冷媒が供給されやすい流路もあれば、ガス冷媒が供給されやすい流路もある。このガス冷媒が供給されやすい冷媒流路では、液冷媒に混じってガス冷媒が供給されやすい分、この冷媒流路に設けられた温度検出手段13の検出結果がばらつきやすく、その結果として過熱度の値もばらつきやすくなる。
Note that the above-described variation in the degree of superheat of the refrigerant on the outlet side of the evaporator also indicates whether not only liquid refrigerant but also gas refrigerant is likely to be mixed. That is, the refrigerant flowing out from the
実施の形態4.
図4は、実施の形態4に係る空気調和装置303の冷媒回路構成の一例である。なお、本実施の形態4では、実施の形態3と同一部分には同一符号とし、実施の形態3との相違点を中心に説明するものとする。
FIG. 4 is an example of a refrigerant circuit configuration of the air-
本実施の形態4では、実施の形態3とは異なり、複数の冷媒流路(伝熱管)に温度検出手段13を設置したのではなく、1つの冷媒流路に温度検出手段13を設置している。その他の点では、実施の形態3と同様である。実施の形態4に係る空気調和装置303は、温度検出手段13が設置される冷媒流路を、複数の冷媒流路のうち過熱度のばらつきが生じやすい冷媒流路としている。蒸発器の冷媒流路の冷媒分布と冷媒流路の過熱度との間には関連性があるからである。すなわち、多パス分配による蒸発器への冷媒分布の偏りが発生すると、蒸発器出口側の冷媒過熱度にばらつきが生じるということである。
なお、複数の冷媒流路のうちの最上段の冷媒流路は、特に、過熱度のばらつきが生じやすい冷媒流路である。このため、図4に示すように、実施の形態4では、温度検出手段13が最上段の冷媒流路に設置されている場合を例として説明する。
In the fourth embodiment, unlike the third embodiment, the temperature detection means 13 is not installed in a plurality of refrigerant flow paths (heat transfer tubes), but the temperature detection means 13 is installed in one refrigerant flow path. Yes. The other points are the same as in the third embodiment. In the
It should be noted that the uppermost refrigerant flow channel among the plurality of refrigerant flow channels is a refrigerant flow channel that is particularly susceptible to variations in the degree of superheat. For this reason, as shown in FIG. 4,
本実施の形態4に係る空気調和装置303では、複数の冷媒流路のうち過熱度のばらつきが生じやすい冷媒流路に温度検出手段13を設置したものである。さらに、温度検出手段13は、その冷媒流路のうちの蒸発器出口側の位置に配置される。このように、実施の形態4では、冷媒分布により敏感に応答する蒸発器出口側の温度を温度検出手段13で検出し、この検出された温度に基づいて制御手段20が過熱度の値を算出する。そして、制御手段20は、算出した過熱度が予め設定された値になるように、流量制御弁11の開度を制御し、バイパス配管10を介して圧縮機1の吸入側に戻されるガス冷媒の量を調節する。これにより、より簡素な方法で、パス分配による蒸発器への冷媒分布の偏りが改善され、室外熱交換器7の性能が低減してしまうことが抑制される。なお、この時、第2膨張弁6の弁開度は一定値に固定してもよい。
In the
実施の形態5.
本実施の形態5では、レシーバ5内のガス冷媒を、バイパス配管10を介して圧縮機1の吸入側に戻すにあたり、蒸発器側の膨張弁の弁開度を全開とするものである。すなわち、暖房運転時においては、室外熱交換器7が蒸発器として機能するので、蒸発器側の膨張弁である第2膨張弁6の開度を全開とする。また、冷房運転時においては、室内熱交換器3が蒸発器として機能するので、蒸発器側の膨張弁である第1膨張弁4の開度を全開とする。
In the fifth embodiment, when the gas refrigerant in the
暖房運転時において、第2膨張弁6の開度を全開にしないと、バイパス配管10にガス冷媒をバイパスさせた後の、レシーバ5に残る液冷媒は第2膨張弁6で減圧されて低圧になる。このため、蒸発器である室外熱交換器7に流入する二相冷媒の乾き度が上昇することになる。
If the opening of the
本実施の形態5では、暖房運転時において、第2膨張弁6の開度を全開とし、レシーバ5内が減圧されるようにする。これにより、バイパス配管10にガス冷媒をバイパスさせた後の、レシーバ5に残る液冷媒の乾き度の上昇が抑制される。すなわち、本実施の形態5に係る空気調和装置では、暖房運転時において、蒸発器として機能する室外熱交換器7に流入する二相冷媒の乾き度を低く抑える効果があり、蒸発器での冷媒圧力損失を低減でき、蒸発圧力を上昇させることができる。これにより、圧縮機1の電気入力を低減でき、その結果、空気調和装置の省エネ性を向上させることができる。なお、上記では、暖房運転時についての説明をしたが、冷房運転時には、第1膨張弁4を全開にすることで同様の効果を得ることができる。
In the fifth embodiment, during the heating operation, the opening of the
実施の形態6.
本実施の形態6に係る空気調和装置の冷媒回路では、バイパス配管10で吸入配管8に戻すガス冷媒に液冷媒を混入させて吸入配管8に液バックさせるものである。吸入配管8に液バックさせても本実施の形態6に係る空気調和装置の冷媒回路では、バイパス配管10を熱回収部9と四方弁2との間に設けたので、バイパス配管10を通してレシーバ5内の液冷媒が吸入配管8に流入した場合でも、液冷媒は熱回収部9によりガス化されるので、圧縮機1の信頼性が確保される。
In the refrigerant circuit of the air-conditioning apparatus according to
レシーバ5からバイパス配管10を通してガス冷媒をバイパスさせる場合、レシーバ5内に貯留する二相冷媒の内で、液バックさせずにバイパスできるガス冷媒量の割合はレシーバ5の構造にも依存するが、およそ30%〜60%程度である。このため、液バックさせずにガス冷媒をバイパスさせる場合には、蒸発器での冷媒圧力損失の低減量は制限されるので、空気調和装置の性能(省エネ性)向上は制限される。
When the gas refrigerant is bypassed from the
本実施の形態6に係る空気調和装置は、吸入配管8に戻すガス冷媒に液冷媒を混入させて吸入配管8に液バックさせるものである。こうすることでレシーバ5内に貯留する二相冷媒の内で、液バックさせずにバイパスできるガス冷媒量の割合を90%程度まで増加できる。このため、蒸発器での冷媒圧力損失はより低減され、圧縮機1の信頼性を確保しつつ空気調和装置の性能(省エネ性)をより向上させることができる。
In the air conditioner according to the sixth embodiment, the liquid refrigerant is mixed into the gas refrigerant returned to the
1 圧縮機、2 四方弁、3 室内熱交換器、4 第1膨張弁、5 レシーバ、6 第2膨張弁、7 室外熱交換器、8 吸入配管、9 熱回収部、10 バイパス配管、11 流量制御弁、13 温度検出手段、20 制御手段、21 第1のヘッダ型分配器、22 第2のヘッダ型分配器、50A 冷媒配管、50B 冷媒配管、50C 冷媒配管、50D 冷媒配管、100 室外ユニット、200 室内ユニット、300 空気調和装置、301 空気調和装置、302 空気調和装置、303 空気調和装置。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
一方が前記圧縮機の吸入側に接続され、他方が前記蒸発器に接続された吸入配管と、
前記蒸発器と前記凝縮器とを接続する冷媒配管に接続されたレシーバと、
一方が前記レシーバに接続され、他方が前記吸入配管に接続され、前記レシーバ内の冷媒を前記吸入配管に供給するバイパス配管と、
前記吸入配管のうち前記バイパス配管との接続位置よりも下流側に設けられ、前記蒸発器側及び前記バイパス配管側から前記吸入配管に流入した冷媒と前記レシーバ内の冷媒とを熱交換させる熱回収部と、
を備えた
ことを特徴とする空気調和装置。 In an air conditioner having a refrigeration cycle configured by connecting a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator with refrigerant piping,
A suction pipe, one connected to the suction side of the compressor and the other connected to the evaporator;
A receiver connected to a refrigerant pipe connecting the evaporator and the condenser;
One bypass is connected to the receiver, the other is connected to the suction pipe, and a bypass pipe that supplies the refrigerant in the receiver to the suction pipe;
Heat recovery that is provided on the downstream side of the connection position with the bypass pipe in the suction pipe, and exchanges heat between the refrigerant flowing into the suction pipe from the evaporator side and the bypass pipe side and the refrigerant in the receiver. And
An air conditioner comprising:
前記レシーバ内に前記吸入配管の一部を配置して構成された
ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。 The heat recovery unit is
The air conditioner according to claim 1, wherein a part of the suction pipe is arranged in the receiver.
並列の関係にある複数の伝熱管と、
前記蒸発器の冷媒流入側に取り付けられ、前記蒸発器に供給された冷媒を前記複数の伝熱管に分配するのに利用されるヘッダ型分配器とを有する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の空気調和装置。 The evaporator is
A plurality of heat transfer tubes in a parallel relationship;
A header-type distributor attached to the refrigerant inflow side of the evaporator and used to distribute the refrigerant supplied to the evaporator to the plurality of heat transfer tubes. The air conditioning apparatus described in 1.
前記蒸発器の前記伝熱管に設けられ、前記蒸発器の冷媒流出側の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記流量制御弁の開度を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記流量制御弁の開度を制御する
ことを特徴とする請求項3に記載の空気調和装置。 A flow control valve connected to the bypass pipe;
A temperature detecting means provided on the heat transfer tube of the evaporator for detecting a temperature of a refrigerant outflow side of the evaporator;
Control means for controlling the opening of the flow control valve based on the detection result of the temperature detection means,
The control means includes
The air conditioner according to claim 3, wherein the opening degree of the flow rate control valve is controlled based on a detection result of the temperature detection means.
前記蒸発器の前記複数の伝熱管のうちの少なくとも2つに設けられ、
前記制御手段は、
複数の前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記流量制御弁の開度を制御する
ことを特徴とする請求項4に記載の空気調和装置。 The temperature detecting means includes
Provided in at least two of the plurality of heat transfer tubes of the evaporator;
The control means includes
The air conditioner according to claim 4, wherein the opening degree of the flow rate control valve is controlled based on detection results of the plurality of temperature detection means.
前記複数の伝熱管のうち過熱度のばらつきが生じやすい前記伝熱管に設けられ、
前記制御手段は、
前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記流量制御弁の開度を制御する
ことを特徴とする請求項4に記載の空気調和装置。 The temperature detecting means includes
Among the plurality of heat transfer tubes, provided in the heat transfer tubes that are likely to vary in the degree of superheat,
The control means includes
The air conditioner according to claim 4, wherein the opening degree of the flow control valve is controlled based on a detection result of the temperature detection means.
前記温度検出手段の検出結果に基づいて冷媒の過熱度を算出し、算出した過熱度の値に基づいて前記流量制御弁の開度を制御する
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の空気調和装置。 The control means includes
The degree of superheat of the refrigerant is calculated based on the detection result of the temperature detecting means, and the opening degree of the flow rate control valve is controlled based on the calculated value of the superheat degree. Air conditioner.
前記膨張弁は、
前記レシーバと前記蒸発器との間に接続され、
前記制御手段は、
前記レシーバ内のガス冷媒を前記バイパス配管を介して前記圧縮機に戻す際には、前記膨張弁の開度を全開にする
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の空気調和装置。 Comprising control means for controlling the opening of the expansion valve;
The expansion valve is
Connected between the receiver and the evaporator;
The control means includes
The opening degree of the expansion valve is fully opened when returning the gas refrigerant in the receiver to the compressor via the bypass pipe. Air conditioner.
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の空気調和装置。 The liquid refrigerant that has flowed into the suction pipe via the bypass pipe is returned to the compressor after being gasified by the heat recovery unit. Air conditioner.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2013216585A JP2015078799A (en) | 2013-10-17 | 2013-10-17 | Air conditioner |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2013216585A JP2015078799A (en) | 2013-10-17 | 2013-10-17 | Air conditioner |
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