JP2006038447A - 冷凍サイクル装置及びその運転方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 室内側膨張弁6と室外側膨張弁7との間を配管接続する冷媒配管13は、途中で室外熱交換器8の一部を経由するホットライン配管(第一配管)13Aと、経由しないバイパス配管(第二配管)13Bとに分岐して形成されている。この冷媒配管13は、予め所定の冷媒循環量を所定の割合で双方に分岐できるように構成されている。
【選択図】 図1
Description
そのため、室内側の暖房能力として利用できる熱まで室外空気に過剰放熱してしまうことになり、暖房能力の低下を引き起こしてしまう問題がある。
そこで、低外気で冷房運転する際、容量の異なる複数の室外熱交換器を配して各々への冷媒の流し方を調整することによって、圧縮機の連続運転を実現させるものが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
本発明に係る冷凍サイクル装置は、少なくとも室内熱交換器、室内側膨張部、室外側膨張部、室外熱交換器、及び、圧縮機を順次配管接続して冷媒を循環させてなる冷凍サイクルを有する冷凍サイクル装置であって、前記室内側膨張部と前記室外側膨張部との間を配管接続する冷媒配管が、前記室外熱交換器の少なくとも一部を経由する第一配管と経由しない第二配管とに分岐された構造であることを特徴とする。
この冷凍サイクル装置の運転方法は、室外熱交換器を蒸発器として使用する暖房運転時に、第一配管温度と室外空気温度とに基づいて第一配管内の冷媒の流れる方向を室外熱交換器内と同一の方向とすることによって、第一配管にも蒸発器作用を持たせて室外熱交換器の容量を増やすことができる。
前記一方向に前記冷媒を流通させる工程が、前記圧縮機の吐出圧力の検出結果と合わせて前記冷媒を流通させることを特徴とする。
本実施形態に係る空気調和機(冷凍サイクル装置)1は、室内機2と室外機3とを備えている。
室内機2内には、室内熱交換器5、室内側膨張弁(室内側膨張部)6が配されており、室外機3には、室外側膨張弁(室外側膨張部)7、室外熱交換器8、アキュムレータ10、四方弁11、圧縮機12が配されている。これらは互いに配管接続されており、冷媒が循環される冷凍サイクルを構成している。
室外熱交換器8は、熱交換器の利用目的からその内部に2系統の冷媒流路を有しており、ホットライン配管13Aと、これよりも冷媒を多く流通させる熱交換部8Aとを備えている。
圧縮機12を吐出した高温高圧の冷媒は、四方弁11を経由して室外機3から室内機2へ移動して室内熱交換器5に流れ、室内側膨張弁6で減圧膨張されて再び室外機3に入り冷媒配管13内を流れる。このとき、冷媒が第一分岐13aにてホットライン配管13Aとバイパス配管13Bとの両方に所定の割合で流れて、ホットライン配管13Aを流れる冷媒が室外熱交換器8の低部を通過する。
ホットライン配管13Aを流れた冷媒は、第二分岐13bにてバイパス配管13Bを流れる冷媒と合流され、バイパス配管13B内にもホットライン配管13Aをバイパスする冷媒が流れ、室外側膨張弁7を経由して室外熱交換器8の熱交換部8Aにて蒸発器として室外空気と熱交換される。
したがって、暖房運転時に、ホットライン機能を損なうことなく室外空気への過剰な放熱を抑えることができ、暖房効率を向上することができる。
なお、上述した第1の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第2の実施形態と第1の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る空気調和機20が、暖房運転時に室外熱交換器8低部への冷媒の入口側となるホットライン配管13Aの温度を検出するホットライン配管温度検出装置(第一温度検出部)21と、室外空気温度を検出する外気温度検出装置(第二温度検出部)22と、ホットライン配管温度検出装置21と外気温度検出装置22とに基づき流量制御可能なホットライン回路電磁弁(流量調整手段)23とを備えているとした点である。
ホットライン回路電磁弁23は、暖房運転時に室外熱交換器8への冷媒の入口側となるホットライン配管13Aに配されており、流量制御装置25によって開閉制御されている。
この運転方法は、室外空気温度を外気温度検出装置22にて検出する工程(S01)と、ホットライン配管13Aの温度をホットライン配管温度検出装置21にて検出する工程(S02)と、室外空気温度とホットライン配管13Aの温度とに基づき、ホットライン回路電磁弁23を開閉してホットライン配管13A内の冷媒流量を調整する工程(S03)とを備えている。
運転開始後、ホットライン回路電磁弁23を開とする。そして、室外空気温度を外気温度検出装置22にて検出する工程(S01)として、外気温度検出装置22にて室外空気温度(TA)を検出する。また、ホットライン配管13Aの温度をホットライン配管温度検出装置21にて検出する工程(S02)として、ホットライン配管温度検出装置21にて、ホットライン配管13Aの温度(Tr)を検出する。
この際、冷媒配管13内を流れる冷媒の一部がホットライン配管13A内にも流入し、室外熱交換器8を通過する。このとき、室外熱交換器8低部は冷媒によって加熱される。そして、再びバイパス配管13B内の冷媒と合流して室外側膨張弁7に流れる。
この際、ホットライン配管13A内の冷媒の流れが停止し、冷媒はバイパス配管13B内を流れ、室外熱交換器8低部からの過剰な放熱を抑える。
こうして、これらの工程を繰り返しながら暖房運転を行う。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第3の実施形態と第2の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る空気調和機が、ホットライン回路電磁弁23の代わりに流量調整弁を備えているとした点である。
流量調整弁は、流量制御装置25によって開度が可変とされている。
この運転方法は、室外空気温度を外気温度検出装置22にて検出する工程(S11)と、ホットライン配管13Aの温度をホットライン配管温度検出装置21にて検出する工程(S12)と、室外空気温度とホットライン配管13Aの温度とに基づき、流量調整弁の開度を調整してホットライン配管13A内の冷媒流量を調整する工程(S13)とを備えている。
運転開始後、流量調整弁の開度を全開とする。そして、室外空気温度を外気温度検出装置22にて検出する工程(S11)及びホットライン配管13Aの温度とをホットライン配管温度検出装置21にて検出する工程(S12)として、第1の実施形態と同様に室外空気温度(TA)とホットライン配管13Aの温度(Tr)とを検出する。
この際、冷媒配管13内を流れる冷媒の一部がホットライン配管13A内にも流入し、室外熱交換器8低部を通過する。このとき、室外熱交換器8低部は冷媒によって加熱される。そして、再びバイパス配管13B内の冷媒と合流して室外側膨張弁7に流れる。
この際、ホットライン配管13A内の冷媒の流れが減少し、冷媒が室外熱交換器8低部から過剰に放熱されるのを抑える。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第4の実施形態と第2の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る空気調和機40が、第2実施形態に係る空気調和機20の構成に加えて、ホットライン配管13Aの温度と室外空気温度とに基づき、室外側膨張弁7から室外熱交換器8へ冷媒を流通させる際にその少なくとも一部の冷媒をホットライン配管13Aへ分流させる流通機構41を備えているとした点である。
第一逆止弁45は、接続部44Aから接続部44Bへの流れのみを許容するものとされ、第二逆止弁46は、室外側膨張弁7からの冷媒を室外熱交換器8に入る手前でホットライン配管13A側へ向かう流れのみを許容するものとされている。
蒸発器用電磁弁47も、流量制御装置25によって開閉制御される。
この運転方法は、室外空気温度を外気温度検出装置22にて検出する工程(S21)と、ホットライン配管13Aの温度をホットライン配管温度検出装置21にて検出する工程(S22)と、ホットライン配管13A内の冷媒の流通方向を室外熱交換器8内と同一方向とする工程(S23)と、室外空気温度とホットライン配管13Aの温度とに基づき、ホットライン回路電磁弁23を開閉してホットライン配管13A内の冷媒流量を調整する工程(S24)とを備えている。
この際、冷媒配管13内を流れる冷媒の一部がホットライン配管13A内に流入し、第一逆止弁45及び第二逆止弁46によって室内側膨張弁6側から室外側膨張弁7の方向にのみ室外熱交換器8低部を通過する。そして、室外熱交換器8の低部が冷媒によって加熱され、再びバイパス配管13B内の冷媒と合流して室外側膨張弁7に流れる。
このとき、室外側膨張弁7を通過した冷媒の一部が、第一バイパス配管42からホットライン配管13Aを通過して第二バイパス配管43へと流れる。この結果、ホットライン配管13Aは蒸発器としての機能を発揮することとなる。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第5の実施形態と第4の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る空気調和機において、ホットライン回路電磁弁23の代わりに第3の実施形態と同様の流量調整弁を備えているとした点である。
この空気調和機による暖房時の運転方法について説明する。
この際、冷媒配管13内を流れる冷媒の一部が、第4の実施形態と同様に、ホットライン配管13A内に流入し、室内側膨張弁6側から室外側膨張弁7の方向にのみ室外熱交換器8を通過する。そして、室外熱交換器8を冷媒によって加熱し、再びバイパス配管13B内の冷媒と合流して室外側膨張弁7に流れる。
このとき、室外側膨張弁7を通過した冷媒の一部が、第一バイパス配管42からホットライン配管13Aを通過して第二バイパス配管43へと流れ、ホットライン配管13Aは蒸発器としての機能を発揮することとなる。
そして、Tr<TAとなったときには、流量調整弁の開度を増加させ、ホットライン配管13A内を流れる冷媒は、室内側膨張弁6側から室外側膨張弁7側へと流れることとなって、室外空気への放熱が抑えられる。
この空気調和機によれば、第4の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、弁の開度が調整可能とされている点において、冷媒量の流量をより細かく制御するため、ホットライン機能を更に効率良く利用することができる。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第6の実施形態と第4の実施形態との異なる点は、第4の実施形態に係る空気調和機40における流通機構41の代わりに、図8に示すように、本実施形態に係る空気調和機60が、ホットライン配管13A及び熱交換部8Aの少なくとも一方に、圧縮機12の吐出側から室外熱交換器8側に向かって一方向に冷媒を流通させる配管選択機構61を備えているとした点である。
第一開閉弁63の開閉は、室外側膨張弁7の開度とともに流量制御装置69によって制御されている。
なお、空気調和機60には、第一バイパス配管42及びホットライン配管温度検出装置21は配されていない。
暖房運転する場合、室外側膨張弁7を所定の開度に制御するとともに、第一開閉弁63を常に開とする。
このとき、冷媒は第1の実施形態における空気調和機1と同様に流通される。
即ち、第一分岐13aに至った冷媒は、ホットライン配管13Aとバイパス配管13Bとに分岐される。
合流した冷媒は、室外側膨張弁7を経由して室外熱交換器8の熱交換部8Aを流れ、第一開閉弁63を通過して四方弁11に至る。
これによって、冷媒は第1の実施形態における空気調和機1と同様の効果を奏することができる。
ここで、室外空気温度を検出する工程(S41)は、上記他の実施形態における内容と同様の内容とされている。
冷媒を流通させる工程(S42)は、さらに、ホットライン配管13Aのみに冷媒を流す工程(S42A)と、室外熱交換器8の全体に冷媒を流す工程(S42B)とを備えている。
続いて、室外空気温度を検出する工程(S41)を実施して室外空気温度(TA)を検出する。
即ち、室外側膨張弁7を全閉、第一開閉弁63を閉とする。このとき、圧縮機12から吐出された冷媒は、四方弁11を通過して接続部44Fから第三逆止弁66を通過してホットライン配管13Aに流通され、バイパス配管13Bに至り室内側膨張弁6に流通される。一方、室外側膨張弁7及び第一開閉弁63が閉とされているので、熱交換部8Aには冷媒が流れない。
そして、TA≧α(条件2)となった場合、又は初めからTA≧αとなっている場合には室外熱交換器8全体に冷媒を流す工程(S42B)に移行する。
従って、室外熱交換器8では、熱交換部8A及びホットライン配管13Aの双方が凝縮器として機能して熱交換がなされる。
こうして、室外熱交換器8にて凝縮された冷媒は、室外側膨張弁7からバイパス配管13Bに至って室内側膨張弁6に流通される。なお、上記各工程における室外側膨張弁7、及び第一開閉弁63のステータスの一覧を表1に示す。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第7の実施形態と第6の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る空気調和機70の配管選択機構71が、図10に示すように、圧縮機12の近傍に配されて圧縮機12の吐出圧を検出する吐出圧力検出装置72と、第4の実施形態に係る空気調和機40に配された第一逆止弁45の代わりに配された第二開閉弁73(電磁弁)をさらに備えているとした点である。
この吐出圧力検出装置72は、他の弁とともに流量制御装置74によって制御される。
暖房運転する場合、室外側膨張弁7を所定の開度に制御するとともに第一開閉弁63及び第二開閉弁73を常に開とする。
これによって、第6の実施形態に係る空気調和機60と同様の作用・効果を奏することができる。
冷媒を流通させる工程(S54)は、第6の実施形態と同様に、ホットライン配管13Aのみに冷媒を流す工程(S54A)と、室外熱交換器8全体に冷媒を流す工程(S54B)とを備えている。
ここで、TA<α、かつ、Pd<γ(γは所定の圧力値)(条件3)の場合には、ホットライン配管13A及び熱交換部8Aの何れにも冷媒を流通させない工程(S53)に移行する。
即ち、室外側膨張弁7を全閉、第一開閉弁63及び第二開閉弁73を閉とする。このとき、圧縮機12から冷媒が吐出されようとしても冷凍サイクル内を流通しないので、吐出圧力が早期に高まる。
このとき、吐出圧力がγ≦Pd<δ(δはγよりも大きい所定の圧力値)(条件4)の場合には、ホットライン配管13Aのみに冷媒を流す工程(S54A)に移行して、第6の実施形態におけるホットライン配管13Aのみに冷媒を流す工程(S42A)と同様の処理を行って冷房運転を継続する。
従って、ホットライン配管13Aのみが凝縮器として機能する。
この場合、熱交換部8A内を流通させる場合よりも少量の冷媒が室外熱交換器8に流通されるために圧縮機12を吐出した冷媒が高圧状態に維持される。
即ち、室外側膨張弁7を所定開度に開、第一開閉弁63を開、及び第二開閉弁73を開とする。このとき、第6の実施形態に係る室外熱交換器8全体に冷媒を流す工程(S42B)と同様に、圧縮機12から吐出された冷媒は室外熱交換器8全体に流通されて熱交換される。なお、上記各工程における室外側膨張弁7、第一開閉弁63、及び第二開閉弁73のステータスの一覧を表2に示す。
また、吐出圧力検出装置72にて圧縮機12の吐出圧力を直接検出し、室外空気温度の検出結果とあわせて冷媒の流れを制御しているので、室外空気温度のみを検出して運転制御する場合に比べ、より詳細な凝縮圧力制御を行うことができ、冷媒の高圧状態を高い圧力に維持することができる。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第8の実施形態と第7の実施形態との異なる点は、第7の実施形態に係る空気調和機70の配管選択機構71に係る第二開閉弁73の代わりに、本実施形態に係る空気調和機80の配管選択機構81が、冷媒流量を無段階に調整可能な流量調整弁82を備えているとした点である。この流量調整弁82は、他の弁とともに流量制御装置83によって制御される。
暖房運転する場合、室外側膨張弁7を所定の開度に制御するとともに第一開閉弁63を開、及び流量調整弁82を全開とする。
これによって、第7の実施形態に係る空気調和機70と同様の作用・効果を奏することができる。
冷媒を流通させる工程(S63)は、さらに、ホットライン配管13Aのみに冷媒を流す工程(S63A)と、ホットライン配管13Aのみに流れる冷媒流量を漸次増加させる工程(S63B)と、室外熱交換器8全体に冷媒を流す工程(S63C)とを備えている。
ここで、TA<α、かつ、Pd<γ(条件3)の場合には、ホットライン配管13Aのみに冷媒を流す工程(S63A)に移行する。
従って、ホットライン配管13Aのみが凝縮器として機能するとともに、圧縮機12を吐出した冷媒がより早期に高圧状態とされる。
即ち、室外側膨張弁7及び第一開閉弁63の状態はそのままとし、流量調整弁82を所定の開度となるように一定量開にする。
この場合、ホットライン配管13Aを流通する冷媒量が増加するため、圧縮機12の吐出圧の昇圧率が緩和される。
即ち、室外側膨張弁7を所定開度に開とし、第一開閉弁63を開とし、流量調整弁82を全開とする。このとき、上記他の実施形態と同様に、圧縮機12から吐出された冷媒は、室外熱交換器8全体に流通される。なお、上記各工程における室外側膨張弁7、第一開閉弁63、及び流量調整弁82のステータスの一覧を表3に示す。
例えば、上記第6から第8の実施形態において、冷房運転時の空気調和機の運転方法において、ホットライン配管13A或いは室外熱交換器8全体に、圧縮機12の吐出側から室外熱交換器8側に向かって一方向に冷媒を流通させる工程を備えているとしているが、運転条件によっては、室外熱交換器8の熱交換部8Aのみに冷媒を流通させる制御を行っても構わない。
5 室内熱交換器
6 室内側膨張弁
7 室外側膨張弁
8 室外熱交換器
8A 熱交換部
12 圧縮機
13 冷媒配管
13A ホットライン配管(第一配管)
13B バイパス配管(第二配管)
21 ホットライン配管温度検出装置(第一温度検出部)
22 外気温度検出装置(第二温度検出部)
23 ホットライン回路電磁弁(流量調整手段)
41 流通機構
61、71、81 配管選択機構
Claims (8)
- 少なくとも室内熱交換器、室内側膨張部、室外側膨張部、室外熱交換器、及び、圧縮機を順次配管接続して冷媒を循環させてなる冷凍サイクルを有する冷凍サイクル装置であって、
前記室内側膨張部と前記室外側膨張部との間を配管接続する冷媒配管が、前記室外熱交換器の少なくとも一部を経由する第一配管と経由しない第二配管とに分岐されていることを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 前記第一配管の温度を検出する第一温度検出部と、
室外空気温度を検出する第二温度検出部とを備え、
前記第一配管に、前記室外空気温度と前記第一配管の温度とに基づき流量制御可能な流量調整手段が配されていることを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記室外側膨張部から前記室外熱交換器へ冷媒を流通させる際に、前記室外空気温度と前記第一配管の温度とに基づき少なくとも一部の前記冷媒を前記第一配管へ分流させる流通機構を備えていることを特徴とする請求項2に記載の冷凍サイクル装置。
- 少なくとも室内側膨張部、室外側膨張部、室外熱交換器、及び、圧縮機を順次配管接続して冷媒を循環させてなる冷凍サイクルを有する冷凍サイクル装置の運転方法であって、
室外空気温度を検出する工程と、
前記室外熱交換器の少なくとも一部を経由して配された第一配管と経由しない第二配管とに途中で分岐されて前記室内側膨張部と前記室外側膨張部とを配管接続する冷媒配管の前記第一配管の温度を検出する工程と、
室外空気温度と前記第一配管の温度とに基づき前記第一配管内の冷媒流量を調整する工程とを備えていることを特徴とする冷凍サイクル装置の運転方法。 - 前記第一配管内の冷媒の流通方向を前記室外熱交換器内の流通方向と同一方向とする工程を備えていることを特徴とする請求項4に記載の冷凍サイクル装置の運転方法。
- 前記室外熱交換器に前記第一配管よりも多くの冷媒量を流通させる熱交換部が配され、
前記第一配管及び前記熱交換部の少なくとも一方に、前記圧縮機の吐出側から前記室外熱交換器側に向かって一方向に前記冷媒を流通させる配管選択機構を備えていることを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 - 少なくとも室内熱交換器、室内側膨張部、室外側膨張部、室外熱交換器、及び、圧縮機を順次配管接続して冷媒を循環させてなる冷凍サイクルを有する冷凍サイクル装置の運転方法であって、
室外空気温度を検出する工程と、
室外空気温度の検出結果に基づき、前記室外熱交換器の少なくとも一部を経由して配された第一配管及び該第一配管よりも多くの冷媒を流通可能に前記室外熱交換器に配された熱交換部の少なくとも一方に、前記圧縮機の吐出側から前記室外熱交換器側に向かって一方向に前記冷媒を流通させる工程とを備えていることを特徴とする冷凍サイクル装置の運転方法。 - 前記圧縮機の吐出圧力を検出する工程をさらに備え、
前記一方向に前記冷媒を流通させる工程が、前記圧縮機の吐出圧力の検出結果と合わせて前記冷媒を流通させることを特徴とする請求項7に記載の冷凍サイクル装置の運転方法。
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