JP4647512B2 - Air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は空気調和機に係り、特に暖房運転および冷房運転時に適するように冷媒の流路構成を改良したフィンチューブ型熱交換器を備えた空気調和機に関する。 The present invention relates to an air conditioner, and more particularly, to an air conditioner including a finned tube heat exchanger having an improved refrigerant flow path configuration suitable for heating operation and cooling operation.
従来、暖房および冷房時共に、熱交換器は同一冷媒流路であり、従来は蒸発と凝縮過程の性能のバランスを考慮して流路の数を選定していた。 Conventionally, the heat exchanger has the same refrigerant flow path for both heating and cooling. Conventionally, the number of flow paths has been selected in consideration of the balance between the performance of the evaporation and condensation processes.
しかし、蒸発過程では冷媒圧力損失が大きいために多流路化、凝縮過程では冷媒圧力損失が小さいために単流路化することが知られているが、このような方法では、蒸発及び凝縮過程の両方において、最適な流路に設定することはできなかった(特許文献1)。 However, since the refrigerant pressure loss is large in the evaporation process, it is known to use multiple channels, and in the condensation process, it is known to use a single channel because the refrigerant pressure loss is small. In both cases, the optimum flow path could not be set (Patent Document 1).
また、各能力のクラス別で冷媒流量が異なるため、蒸発過程の圧力損失の兼合いから流路数を統一ができなかった。さらに、弁の切換えにより、冷房と暖房で熱交換器の冷媒流路を変えることも知られているが、多数の弁が必要であったり、複雑な構造が必要であり、十分に満足できるものではなかった(特許文献2)。
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、熱交換器に暖房運転および冷房運転時に最適になる冷媒の流路を設け、暖房運転および冷房運転時の性能を向上させた空気調和機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and an air conditioner in which a heat exchanger is provided with a refrigerant flow path that is optimal during heating operation and cooling operation, and has improved performance during heating operation and cooling operation. The purpose is to provide.
上述した目的を達成するため、本発明に係る空気調和機は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、膨張装置及び室内熱交換器を有し、前記四方弁を切換えることにより冷媒の流れ方向を変更して冷房運転と暖房運転とを切換える空気調和機において、前記室内熱交換器及び室外熱交換器の少なくとも一方は、蒸発器として作用するときの冷媒流路入口側に並列に設置された第1及び第2の熱交換器部と、前記第1及び第2の熱交換器部の下流側に設けられた第3の熱交換器部と、前記第2の熱交換器部と第3の熱交換器部間に設けられ、蒸発器として作用するときに前記第2の熱交換器部と第3の熱交換器部とを連通し、凝縮器として作用するときに前記第2の熱交換器部と第3の熱交換器部との連通を遮断する弁手段とを備え、前記第1の熱交換器部の冷媒流路数を第3の熱交換器部の冷媒流路数よりも少なくしたことを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, an air conditioner according to the present invention includes a compressor, a four-way valve, an outdoor heat exchanger, an expansion device, and an indoor heat exchanger, and the refrigerant flow direction is switched by switching the four-way valve. In the air conditioner that switches between the cooling operation and the heating operation by changing the at least one of the indoor heat exchanger and the outdoor heat exchanger is installed in parallel on the refrigerant channel inlet side when acting as an evaporator 1st and 2nd heat exchanger part, 3rd heat exchanger part provided in the downstream of said 1st and 2nd heat exchanger part, said 2nd heat exchanger part, and 3rd The second heat exchanger unit communicates with the third heat exchanger unit when acting as an evaporator, and the second heat when acting as a condenser. Valve means for blocking communication between the exchanger section and the third heat exchanger section, and the first heat exchange Characterized in that the refrigerant channel number of the vessel portion was less than refrigerant passage number of the third heat exchanger unit.
本発明に係る空気調和機によれば、暖房運転および冷房運転時の性能を向上させた空気調和機を提供することができる。 The air conditioner according to the present invention can provide an air conditioner with improved performance during heating operation and cooling operation.
本発明の一実施形態に係る空気調和機について添付図面を参照して説明する。 An air conditioner according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の一実施形態に係る空気調和機に用いられる冷凍サイクル図である。 FIG. 1 is a refrigeration cycle diagram used in an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、本発明に係る空気調和機は、冷凍サイクル1を備え、この冷凍サイクル1は、圧縮機2、四方切換弁4、室外熱交換器5、膨張装置としての電子式自動膨張弁6、室内熱交換器7が冷媒配管8を介してヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成するよう連通されている。
As shown in FIG. 1, the air conditioner according to the present invention includes a
室外熱交換器5は、暖房運転時には蒸発器として、冷房運転時には凝縮器として機能し、蒸発器として機能するときの冷媒の入口側になる一側に並列に設置された第1の室外熱交換器部5aおよび第2の室外熱交換器部5bと、この第1および第2の室外熱交換器部5a、5bを通過した冷媒が合流する合流部p5の下流に設けた第3の室外熱交換器部5cとから構成される。また、第2の室外熱交換器部5bと合流部p5間に開閉弁5vを設け、室外熱交換器5が蒸発器として機能するときに開放し、凝縮器として機能するときに閉じるように設定し、蒸発過程と凝縮過程で室外熱交換器5の冷媒流路が異なるよう構成する。
The
一方、室内熱交換器7は、暖房運転時には凝縮器として、冷房運転時には蒸発器として機能し、蒸発器として機能するときの冷媒の入口側になる一側に並列に設置された第1の室内熱交換器部7aおよび第2の室内熱交換器部7bと、この第1および第2の室外熱交換器部7a、7bを通過した冷媒が合流する合流部p7の下流に設けた第3の室内熱交換器部7cとから構成される。また、第2の室内熱交換器部7bと合流部p7間に開閉弁7vを設け、室内熱交換器7が蒸発器として機能するときに開放し、凝縮器として機能するときに閉じるように設定し、蒸発過程と凝縮過程で室内熱交換器7の冷媒流路が異なるよう構成する。なお、開閉弁5v、7vは逆止弁であるのが好ましい。これにより、開閉弁のコストを低減できる。
On the other hand, the
図2に示すように、室外熱交換器5を具体的に説明すると、室外熱交換器5は同一形状の伝熱フィン5fを所定ピッチの間隔を設けて積層し、伝熱フィン5fに同一長さと直径を有する複数のパイプ5p1、5p2、5p3を伝熱的に貫通し、第1の室外熱交換器部5a、第2の室外熱交換器部5bおよび第3の室外熱交換器部5cを構成するように接続する。
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、例えば、第1の室外熱交換器部5aは、冷媒流路数が2個すなわち2個の流路を有し、1流路当り2本のパイプ5p1からなり、総数4本のパイプで構成され、第2の室外熱交換器部5bは、2流路を有し、1流路当り6本と8本のパイプ5p2からなり、総数14本のパイプで構成され、第3の室外熱交換器部5c(図2中上下に分割)は、4流路を有し、1流路当り6本のパイプ5p3からなり、総数24本のパイプで構成される。
As shown in FIG. 3, for example, the first outdoor
図4に示すように、室内熱交換器7を具体的に説明すると、室内熱交換器7は第1乃至第3の室内熱交換器部7a、7b、7cから形成されている。第1及び第2の室内熱交換器部7a、7bのフィン7f1は一体に形成され、第3の室内熱交換器部7cのフィン7f2、7f3は、別体に形成されている。図5に示すように、例えば、第1の室内熱交換器部7aは、1流路を有し、総数12本のパイプ7p1で構成され、第2の室内熱交換器部7bは、3流路を有し、1流路当り2本のパイプ7p2からなり、総数6本のパイプで構成され、第3の室内熱交換器部7c(図4中上下に分割)は、4流路を有し、1流路当り6本のパイプ7p3からなり、総数24本のパイプで構成される。
As shown in FIG. 4, the
第1の室外熱交換器部5aは冷媒流路数(2)が、第3の室外熱交換器部5cの冷媒流路数(4)よりも少なく、また、第1の室内熱交換器部7aは冷媒流路数(1)が、第3の室内熱交換器部7cの冷媒流路数(4)よりも少なく設定される。これにより、凝縮時冷媒の液割合が多い部分(パイプ内圧力損失の小さい部分)の流速を増大させることが可能となり、熱交換効率が向上する。
The first outdoor
第1の室外熱交換器部5aは1流路当り6本と8本のパイプ、第2の室外熱交換器部5bは1流路当り2本のパイプからなっており、従って、第2の室外熱交換器部5bの1冷媒流路の流路長さより長くなり、さらに、第1の室外熱交換器部5aは総パイプ数が14本、第2の室外熱交換器部5bは総パイプ数が4本であり、従って、第1の室内熱交換器部5aの総冷媒流路容積は、第2の室外熱交換器部5bの2倍以上に設定される。
The first outdoor
また、第1の室内熱交換器部7aは1流路当り12本のパイプ、第2の室内熱交換器部7bは1流路当り2本のパイプからなっており、従って、第2の室内熱交換器部7bの1冷媒流路の流路長さより長くなり、さらに、第1の室内熱交換器部7aは総パイプ数が12本、第2の室内熱交換器部7bは総パイプ数が6本であり、従って、第1の室内熱交換器部7aの総冷媒流路容積は、第2の室内熱交換器部7bの2倍以上に設定される。
The first indoor
これにより、凝縮機能時、第2の室外熱交換器部5b、第2の室内熱交換器部7bの不使用によるパイプ本数のロス分を低減でき、性能を向上させることができる。
Thereby, at the time of a condensation function, the loss of the number of pipes by the non-use of the 2nd outdoor
なお、上記第1の室外熱交換器部は、単流路化するのが好ましいが、必ずしも単流路に限定されるものではなく、例えば2流路以上であってもよい。 The first outdoor heat exchanger section is preferably a single flow path, but is not necessarily limited to a single flow path, and may be, for example, two or more flow paths.
次に本発明に係る空気調和機に用いられる冷凍サイクルの動作を説明する。 Next, the operation of the refrigeration cycle used in the air conditioner according to the present invention will be described.
はじめに、暖房運転時について説明する。 First, the heating operation will be described.
図6に示すように、室内熱交換器7は凝縮器として機能し、開閉弁7vは閉成される。この開閉弁7vの閉成により、図5に示すように、流路数1を有する第1の室内熱交換器部7aのみに冷媒が流れ、室内熱交換器7の下流側において単流路が形成される。
As shown in FIG. 6, the
一方、図7に示すように、室外熱交換器5は蒸発器として機能し、開閉弁5vは開放される。この開閉弁7vの開放により、図3に示すように、並列に配置され、流路数2を有する第1の室外熱交換器部5aと流路数2を有する第2の室外熱交換器部5bで4流路の熱交換器部が形成されて、流路数4の第3の室外熱交換器部5cと同一流路数になり、多流路が形成される。
On the other hand, as shown in FIG. 7, the
図6に示す状態にある室内熱交換器部7に、図1に示す圧縮機2で圧縮され高温高圧になった冷媒が、四方切換弁4を介して流入する。
The refrigerant, which has been compressed by the
室内熱交換器7に流入した冷媒は、凝縮過程に適する単流路化が形成された第1の室内熱交換器部7aにおいて、冷媒の流速が増大し、効率よく熱交換されて、液冷媒となって電子式自動膨張弁6に流れる。この電子式自動膨張弁6に流入した液冷媒は、減圧されて室外熱交換器5に流入する。
The refrigerant flowing into the
図7に示す状態にある室外熱交換器5に流入した冷媒は、蒸発過程に適する多流路化が形成された室外熱交換器5により、冷媒圧力損失が抑制されて効率よく熱交換され、ガス冷媒となって、四方切換弁4を介して圧縮機2に戻る。
The refrigerant that has flowed into the
次に、冷房運転時について説明する。 Next, the cooling operation will be described.
図8に示すように、室内熱交換器7は蒸発器として機能し、開閉弁7vは開放される。この開閉弁7vの開成により、図3に示すように、並列に配置され、流路数1を有する第1の室内熱交換器部7aと流路数3を有する第2の室内熱交換器部7bで4流路の熱交換器部が形成されて、流路数4の第3の室内熱交換器部7cと同一流路数になり、多流路が形成される。
As shown in FIG. 8, the
一方、図9に示すように、室外熱交換器5は凝縮器として機能し、開閉弁5vは閉成される。この開閉弁5vの閉成により、図3に示すように、流路数2を有する第1の室外熱交換器部5aのみ開成され、小流路が形成される。凝縮過程では伝熱性能に有効な冷媒流路のパイプ本数が減少するが、冷媒流路数の減少に伴う冷媒質量速度の増加によりこれをカバーできる。また、部品も開閉弁および合流部の追加でよいため部品コストを低減できる。
On the other hand, as shown in FIG. 9, the
図9に示す状態にある室外熱交換器5に、図1に示すように、圧縮機2で圧縮され高温高圧になった冷媒が、四方切換弁4を介して流入する。
As shown in FIG. 1, the refrigerant that has been compressed by the
室外熱交換器5に流入した冷媒は、図9に示すように、凝縮過程に適する単流路化に近い2流路化された第1の室外熱交換器部5aにおいて、冷媒の流速が増大し、効率よく熱交換されて、液冷媒となって電子式自動膨張弁6に流れる。この電子式自動膨張弁6に流入した液冷媒は、減圧されて室内熱交換器7に流入する。
As shown in FIG. 9, the refrigerant flowing into the
図8に示す状態にある室内熱交換器7に流入した冷媒は、蒸発過程に適する4流路の多流路が形成された室内熱交換器7により、冷媒圧力損失が抑制されて効率よく熱交換され、ガス冷媒となって、四方切換弁4を介して圧縮機2に戻る。
The refrigerant that has flowed into the
上記冷凍サイクルを備えた本実施形態に係る空気調和機によれば、蒸発過程と凝縮過程で室外熱交換器、室内熱交換器の冷媒流路が異なるようにして、蒸発過程では多流路化により冷媒圧力損失が減少し、凝縮過程では小流路化により冷媒流速を増大することが可能となり、高効率化が実現する。 According to the air conditioner according to the present embodiment including the refrigeration cycle, the refrigerant flow paths of the outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger are different in the evaporation process and the condensation process, and the number of flow paths is increased in the evaporation process. As a result, the refrigerant pressure loss is reduced, and in the condensation process, it is possible to increase the refrigerant flow rate by reducing the flow path, thereby realizing high efficiency.
また、本発明に係る空気調和機に用いられる冷凍サイクルの他の実施形態について説明する。 Moreover, other embodiment of the refrigerating cycle used for the air conditioner which concerns on this invention is described.
図10及び図11に示すように、他の実施形態の冷凍サイクル11の室内熱交換器7は合流部p7に絞り機構12を設ける。冷房及び暖房運転時は、絞り機構12を全開にし、電子式自動膨張弁6で冷媒を絞り、除湿運転時は、電子式自動膨張弁6で冷媒を全開にし、絞り機構12で絞り、第1の室内熱交換器部7aと第2の室内熱交換器部7bで凝縮(空気加熱)し、第3の室内熱交換器部7cで蒸発(空気冷却)させて、再熱除湿機能を備えた高効率の冷凍サイクルが実現する。また、絞り機構12を合流部p7に設けることにより、合流部の部品を少なくできる。
As shown in FIG.10 and FIG.11, the
なお、上記各実施形態では、室外熱交換器及び室内熱交換器の両方に冷媒の流路構成を改良した熱交換器を採用した例で説明したが、室外熱交換器あるいは室内熱交換器の一方のみに採用するようにしてもよい。 In each of the above-described embodiments, an example in which a heat exchanger having an improved refrigerant flow path configuration is used for both the outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger has been described. However, the outdoor heat exchanger or the indoor heat exchanger You may make it employ | adopt only to one side.
1…冷凍サイクル、2…圧縮機、4…四方切換弁、5…室外熱交換器、5a…室外熱交換器部、5b…室外熱交換器部、p5…合流部、5p1、5p2、5p3…パイプ、5v…開閉弁、6…電子式自動膨張弁、7…室内熱交換器、7a…第1の室内熱交換器部、7b…第2の室内熱交換器部、p7…合流部、7v…開閉弁、7f1、7f2、7f3…フィン、7p1、7p2、7p3…パイプ、8…冷媒配管。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記室内熱交換器及び室外熱交換器の少なくとも一方は、蒸発器として作用するときの冷媒流路入口側に並列に設置された第1及び第2の熱交換器部と、
前記第1及び第2の熱交換器部の下流側に設けられた第3の熱交換器部と、
前記第2の熱交換器部と第3の熱交換器部間に設けられ、蒸発器として作用するときに前記第2の熱交換器部と第3の熱交換器部とを連通し、凝縮器として作用するときに前記第2の熱交換器部と第3の熱交換器部との連通を遮断する弁手段と
を備え、
前記第1の熱交換器部の冷媒流路数を第3の熱交換器部の冷媒流路数よりも少なくしたことを特徴とする空気調和機。 In an air conditioner having a compressor, a four-way valve, an outdoor heat exchanger, an expansion device, and an indoor heat exchanger, changing the flow direction of the refrigerant by switching the four-way valve, and switching between a cooling operation and a heating operation.
At least one of the indoor heat exchanger and the outdoor heat exchanger includes first and second heat exchanger units installed in parallel on the refrigerant flow path inlet side when acting as an evaporator,
A third heat exchanger section provided downstream of the first and second heat exchanger sections;
It is provided between the second heat exchanger part and the third heat exchanger part, and communicates with the second heat exchanger part and the third heat exchanger part when acting as an evaporator to condense Valve means for blocking communication between the second heat exchanger part and the third heat exchanger part when acting as a heat exchanger;
An air conditioner characterized in that the number of refrigerant channels in the first heat exchanger section is smaller than the number of refrigerant channels in the third heat exchanger section.
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