JP4912382B2 - Refrigeration air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、冷凍空調装置に関するものであり、特にデシカントによる空気中の水分の吸脱着を利用して空調の顕熱負荷と潜熱負荷を分離して処理する装置に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration air conditioner, and more particularly to an apparatus that separates and treats a sensible heat load and a latent heat load of an air conditioner by utilizing adsorption and desorption of moisture in the air by a desiccant.
従来のデシカントを用いた冷凍空調装置として、特許文献1の例がある。
There exists an example of
特許文献1では、圧縮機の吐出側と凝縮器との間に加熱熱交換器を設け、排気風路のデシカントロータ上流側に加熱熱交換器を配置し、圧縮機吐出の冷媒顕熱にて排気を昇温し、脱着温度を高くすることでデシカントロータにおける水分の脱着を十分に行えるようにしている。
In
しかしながら、従来の装置では、加熱熱交換器の下流側に配置される凝縮器で凝縮される冷媒を減圧し、デシカントで吸着された吸気の冷却源に用いているため、以下のような問題があった。
一般的には吐出顕熱での冷媒エンタルピー差よりも凝縮時の潜熱に相当する冷媒エンタルピー差が大きく、凝縮時の熱交換量は吐出顕熱で得られる熱交換量の3倍程に大きくなる。冷凍サイクルの熱バランスより、高圧側での熱交換量は概ね低圧側での熱交換量と等しくなるので、従来の装置は加熱熱交換器での熱交換量よりも大きい凝縮器での熱交換量と同程度の熱量が吸気の冷却として用いられている。加熱熱交換器では20〜30℃程度の排気の昇温がなされる一方で、吸排気の風量は通常一致することから、加熱熱交換器と同程度の熱交換量であっても吸気の冷却時は、20〜30℃程度の温度低下が生じることになるが、従来の装置ではそれよりも大きい凝縮器での熱交換量に相当する分だけ温度差が大きく冷却されることになり、吸気の温度低下が極端に大きくなる。吸気の温度低下に応じて装置の冷凍サイクルの低圧(蒸発温度)を下げる運転を行わなければならず、装置の運転効率が低下するという課題があった。
またこの課題を回避するために、凝縮器での熱交換量を減少させることもできるが、この場合は凝縮器で冷媒ガスの凝縮が不十分となるため、圧縮機で搬送する冷媒流量と冷媒潜熱の積として通常の冷凍サイクルで得られる冷却能力が得られないことになり、この場合も装置の運転効率が低下するという課題があった。
However, in the conventional apparatus, the refrigerant condensed in the condenser arranged downstream of the heating heat exchanger is decompressed and used as a cooling source for the intake air adsorbed by the desiccant. there were.
In general, the refrigerant enthalpy difference corresponding to the latent heat at the time of condensation is larger than the refrigerant enthalpy difference at the discharge sensible heat, and the heat exchange amount at the time of condensation is about three times the heat exchange amount obtained by the discharge sensible heat. . Because of the heat balance of the refrigeration cycle, the amount of heat exchange on the high-pressure side is approximately equal to the amount of heat exchange on the low-pressure side, so conventional devices exchange heat in the condenser that is larger than the heat exchange amount in the heating heat exchanger. The same amount of heat is used for cooling the intake air. While the heating heat exchanger raises the temperature of the exhaust at about 20 to 30 ° C., the air volume of the intake and exhaust air normally matches, so that the cooling of the intake air is possible even if the heat exchange amount is about the same as the heating heat exchanger. At that time, a temperature drop of about 20 to 30 ° C. occurs. However, in the conventional apparatus, the temperature difference is cooled by an amount corresponding to the heat exchange amount in the condenser larger than that, and the intake air The temperature drop becomes extremely large. There has been a problem that the operation efficiency of the apparatus is lowered because an operation for lowering the low pressure (evaporation temperature) of the refrigeration cycle of the apparatus in accordance with the temperature drop of the intake air has to be performed.
In order to avoid this problem, it is possible to reduce the amount of heat exchange in the condenser. In this case, however, the refrigerant gas is insufficiently condensed in the condenser. As a product of latent heat, the cooling capacity obtained in the normal refrigeration cycle cannot be obtained. In this case, there is a problem that the operation efficiency of the apparatus is lowered.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、冷媒の吐出顕熱を用いてデシカントの脱着を行う場合においても、高効率の運転を実現することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to realize high-efficiency operation even when desiccant is desorbed using sensible heat of refrigerant discharge.
本発明に係る冷凍空調装置は、
圧縮機、加熱熱交換器、冷媒分配機、凝縮器として作用する室外熱交換器、減圧装置、蒸発器として作用する室内熱交換器を含み、これらの機器を環状に接続して冷凍サイクルを構成する冷媒回路と、
室内と室外の間で換気を行うための吸気風路、排気風路と、
吸気風路にて室外からの吸気より水分を吸着し、排気風路にて室内からの排気へ水分を脱着するデシカントロータと、
吸気風路にデシカントロータより下流側に配置された冷却熱交換器とを備え、
前記冷媒回路は、前記冷媒分配器より分岐され、前記圧縮機の吸入側に接続されるバイパス回路を備えるとともに、前記バイパス回路に、第2減圧装置および前記冷却熱交換器を備え、
前記加熱熱交換器は、前記排気風路に前記デシカントロータより上流側に配置され、前記圧縮機から吐出された高温高圧のガス冷媒により前記排気風路の排気を加熱するとともに、前記室外熱交換器は前記加熱熱交換器を流出後の冷媒が室外空気に放熱し凝縮液化することとするものである。
The refrigerating and air-conditioning apparatus according to the present invention is
Compressor, heating heat exchanger, a refrigerant distributor, the outdoor heat exchanger acts as a condenser, pressure reducing device, viewed including the indoor heat exchanger acting as the evaporator, the refrigeration cycle of these devices is connected in a ring A refrigerant circuit comprising;
Intake and exhaust air passages for ventilation between indoors and outdoors,
A desiccant rotor that adsorbs moisture from the intake air from the outside in the intake air passage, and desorbs moisture to the exhaust from the room in the exhaust air passage;
A cooling heat exchanger disposed downstream of the desiccant rotor in the intake air passage;
The refrigerant circuit includes a bypass circuit branched from the refrigerant distributor and connected to the suction side of the compressor, and the bypass circuit includes a second decompression device and the cooling heat exchanger ,
The heating heat exchanger is disposed upstream of the desiccant rotor in the exhaust air passage, and heats the exhaust air in the exhaust air passage with a high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor, and the outdoor heat exchange In this case, the refrigerant after flowing out of the heating heat exchanger dissipates heat to the outdoor air and is condensed and liquefied .
本発明の冷凍空調装置は、上記のように構成することにより、凝縮器出口の冷媒を室内熱交換器に搬送し、室内空気の冷却に用いるとともに、デシカントロータにより空調負荷の潜熱を処理し、室内熱交換器による冷却では空調負荷の顕熱を処理する運転を行うことで、冷凍サイクルの蒸発温度を高くでき、高効率の運転を実現できる。また、デシカントロータの脱着熱を冷媒の吐出顕熱から供給するため、冷凍サイクルの凝縮温度も低く運転でき、高効率の運転を実現できる。 The refrigeration air conditioner of the present invention is configured as described above, conveys the refrigerant at the outlet of the condenser to the indoor heat exchanger, and uses it for cooling the indoor air, and processes the latent heat of the air conditioning load by the desiccant rotor, In the cooling by the indoor heat exchanger, the operation of processing the sensible heat of the air conditioning load can be performed, so that the evaporation temperature of the refrigeration cycle can be increased and a highly efficient operation can be realized. Moreover, since the desorption heat of the desiccant rotor is supplied from the sensible heat of the refrigerant, the condensation temperature of the refrigeration cycle can be lowered and a highly efficient operation can be realized.
実施の形態1.
本発明の実施の形態1に係る冷凍空調装置の構成を図1に基づいて説明する。図1は、実施の形態1に係る冷凍空調装置の冷媒回路と換気時の風路構成を示したものであり、本実施の形態の冷凍空調装置は、図1に示すように、室外ユニット1と、室内ユニット2と、換気ユニット3とを備える。
室外ユニット1内には、圧縮機4、室外熱交換器7、および冷凍空調装置の計測、制御を実施する計測制御装置17が搭載される。
圧縮機4はインバータにより回転数が制御され容量制御されるタイプである。室外熱交換器7はファンなどで送風される外気と冷媒との間で熱交換を行う。
A configuration of the refrigerating and air-conditioning apparatus according to
In the
The
室内ユニット2内には、室内熱交換器9と室内減圧装置である室内膨張弁8が搭載される。室内熱交換器9はファンなどで送風される室内側空気と冷媒との間で熱交換を行う。室内膨張弁8は、開度が可変である電子膨張弁である。
In the
換気ユニット3は、図1の一点鎖線で囲まれた室内領域Aと室外との換気を行うものである。図1の点線の上半分で囲まれた風路が吸気風路21であり、室外空気(OA)を室内に吸気(SA)する。図1の点線の下半分で囲まれた風路が排気風路22であり、室内空気(RA)を室外に排気(EA)する。換気ユニット3の排気風路22内には加熱熱交換器5が設けられ、吸気風路21内には冷却熱交換器12が設けられ、また加熱熱交換器5と冷却熱交換器12との間には、冷媒分配器である気液分離器6と、換気ユニット3に設けられる第2減圧装置である第2膨張弁11とが設けられている。さらに、両風路21、22にまたがってデシカントロータ16が回転可能もしくは反転可能に設けられている。吸気、排気の送風はそれぞれの風路に設けられたファンで行われる。デシカントロータ16は回転もしくは反転しながら、吸気風路21と排気風路22を交互に通過するように配置される。デシカントロータ16は、ハニカム部材や多孔性部材等の表面にゼオライトやシリカゲルなどの吸着剤が添着されたものであり、吸排気の空気との間で水分の移動を行うものである。加熱熱交換器5は排気風路22に設けられ、デシカントロータ16の上流側に配置され、デシカントロータ16流入前の排気と熱交換を行い、冷却熱交換器12は吸気風路21に設けられ、デシカントロータ16の下流側に配置され、デシカントロータ16を通過した後の吸気と熱交換を行う。気液分離器6は重力により冷媒を気液二相に分離し、分離された冷媒ガスは気液分離器6の上部(図1の上部)から流出し、冷媒液は気液分離器6の下部(図1の下部)から流出する。第2膨張弁11は、開度が可変である電子膨張弁である。
The
また、換気ユニット3内の気液分離器6の下部から流出し、第2膨張弁11、冷却熱交換器12を経て、圧縮機4吸入側に至るバイパス回路10が設けられる。
Further, a
室外ユニット1、室内ユニット2、換気ユニット3には温度センサ14が設けられ、温度センサ14aは圧縮機4の吐出側、温度センサ14bは圧縮機4の吸入側、温度センサ14dは室内熱交換器9の下流側に配置され、それぞれ配置場所の冷媒温度を計測する。また、温度センサ14cが室外ユニット1周囲の外気温度を計測し、温度センサ14eが室内ユニット2周囲の室内温度を計測し、温度センサ14fが換気ユニットの排気風路22のデシカントロータ16に流入する空気温度を計測する。
The
室外ユニット1には圧力センサ15が設けられ、圧力センサ15aは圧縮機4の吐出側、圧力センサ15bは圧縮機4の吸入側に配置され、それぞれ配置場所の冷媒圧力を計測する。また、室内ユニット2には湿度センサ13が設けられ、室内湿度を計測する。
The
室外ユニット1内の計測制御装置17は、各ユニットの湿度センサ13、温度センサ14、圧力センサ15の計測情報や、装置使用者から指示される運転内容に基づいて、圧縮機4の運転方法、室外熱交換器7、室内熱交換器9、換気ユニット3のファン送風量、室内膨張弁8、第2膨張弁11の開度などを制御する。
The
次に、この冷凍空調装置の運転動作について説明する。本装置では、冷房運転を行い、冷房負荷として発生する顕熱負荷については室内ユニット2で冷却を行い、潜熱負荷については、換気ユニット3で吸気の除湿を行うことで対応する。
まず、冷媒回路の動作について図1および図2に示すp−h線図をもとに説明する。圧縮機4から吐出された高温高圧のガス冷媒(図2の点1の状態)は室外ユニット1を流出して、換気ユニット3に流入し、加熱熱交換器5で排気風路22の空気に放熱しながら冷却し一部凝縮液化され(図2の点2の状態)、気液分離器6に流入する。気液分離器6で冷媒は、飽和ガス冷媒(図2の点2aの状態)と飽和液冷媒(図2の点2bの状態)とに分離され、ガス冷媒はその後、換気ユニット3を流出し、室外ユニット1に流入し、凝縮器となる室外熱交換器7にて室外ユニット1周囲の空気に放熱しながら凝縮液化し、高圧低温の液冷媒となる(図2の点3の状態)。
Next, the operation of the refrigeration air conditioner will be described. In this apparatus, the cooling operation is performed, the sensible heat load generated as the cooling load is cooled by the
First, the operation of the refrigerant circuit will be described based on the ph diagrams shown in FIGS. 1 and 2. The high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 4 (state of
その後、冷媒は室外ユニット1を流出し、室内ユニット2に流入し、室内膨張弁8にて減圧され低圧の二相冷媒となり(図2の点4の状態)、そして蒸発器となる室内熱交換器9に流入し、そこで室内空気から吸熱し、蒸発ガス化(図2の点5の状態)しながら室内ユニット2内の空気に冷熱を供給する。室内熱交換器9を出た低圧ガス冷媒は室内ユニット2を出て、バイパス回路10を流れてきた冷媒と合流し、若干昇温(図2の点6の状態)された後で圧縮機4に吸入される。
Thereafter, the refrigerant flows out of the
気液分離器6で分離された液冷媒(図2の点2bの状態)はバイパス回路10を流れ、図2の点線で示される状態変化をたどる。即ち、冷媒は第2膨張弁11に流入し、低圧まで減圧され低圧の二相冷媒となり(図2の点7の状態)、その後冷却熱交換器12に流入し、吸気風路21の空気から吸熱し蒸発ガス化しながら(図2の点8の状態)、吸気風路21の空気に冷熱を供給する。その後、冷媒はバイパス回路10を流れて、圧縮機4の吸入側で室内ユニット2を出た冷媒(図2の点5の状態)と合流する。
The liquid refrigerant separated by the gas-liquid separator 6 (the state at the
次に、換気ユニット3における吸排気の動作について説明する。室外から室内への吸気(OA)は、まず、デシカントロータ16を通過し、その際水分を吸着し、除湿されるとともに吸着熱により温度が上昇し、高温低湿の空気となる。その後冷却熱交換器12にて冷却され、低温低湿の空気となり、室内に供給される(SA)。室内から室外への排気(RA)は、低温低湿の状態から加熱熱交換器5によって加熱され、高温低湿の状態となる。その後デシカントロータ16に流入し、デシカントロータ16の吸着水分を再生、脱着する。その際、脱着熱を奪われ若干温度が低下し、高温高湿の状態となった後で排気される(EA)。
Next, the operation of intake and exhaust in the
次に、この冷凍空調装置の運転制御動作について図3のフローチャートに基づいて説明する。圧縮機4の容量、室内膨張弁8の開度、第2膨張弁11の開度、室外熱交換器7のファン送風量、室内熱交換器9のファン送風量、換気ユニット3の換気風量が初期値に設定される(ステップS1)。各ファン送風量は初期値設定のまま維持される。室外熱交換器7のファン送風量は、温度センサ14cで検知される外気温度に基づいて設定され、外気温度が低い場合には低風量で運転されるが、外気温度が所定温度よりも高い場合は、基本的に装置の定格風量で運転される。室内熱交換器9のファン送風量、換気ユニット3の換気風量は、装置使用者が設定する風量で運転される。その後、所定の時間が経過すると(ステップS2)、それ以降運転状態に応じた各アクチュエータは以下のように制御される。
Next, the operation control operation of this refrigeration air conditioner will be described based on the flowchart of FIG. The capacity of the
まず、圧縮機4の容量は、基本的に室内ユニット2の温度センサ14eで計測される空気温度(室内温度)が、冷凍空調装置使用者が設定する温度になるように制御される。即ち、室内ユニット2の空気温度と設定温度とを比較する(ステップS3)。そして、空気温度が設定温度と等しいか或いは近接している場合には、圧縮機4の容量はそのまま維持されて次のステップに進む。また、空気温度が設定温度より上昇している場合は、圧縮機4の容量は増加され、空気温度が設定温度より低い場合には圧縮機4の容量は減少されるというように圧縮機4の容量を変更する(ステップS4)。
First, the capacity of the
各膨張弁の制御は以下のように行われる。まず、室内膨張弁8は、温度センサ14dで検知される室内熱交換器9の出口温度と圧力センサ15bで検知される冷凍サイクルの低圧を換算して得られる蒸発温度との差温で求められる室内熱交換器9出口の冷媒過熱度(SH)が予め設定された目標値、例えば2℃になるように制御される(ステップS5)。即ち、室内熱交換器9出口SHと目標値とを比較する(ステップS6)。そして、室内熱交換器9出口のSHが目標値と等しいか或いは近接している場合には、室内膨張弁8の開度はそのまま維持されて次のステップに進む。また、室内熱交換器9出口のSHが目標値より大きい場合には、室内膨張弁8の開度は大きく、SHが目標値より小さい場合には、室内膨張弁8の開度は小さく制御されるというように室内膨張弁8の開度を変更する(ステップS7)。
Each expansion valve is controlled as follows. First, the
次に、第2膨張弁11は、湿度センサ13で得られる室内湿度が、冷凍空調装置使用者が設定する湿度になるように制御され、湿度状況に応じて設定されるデシカントロータ16に流入する排気温度が目標値となるように制御を行い、デシカントロータ16における除湿量を制御する。即ち、室内ユニット2の空気湿度と設定湿度とを比較する(ステップS8)。そして、空気湿度が設定湿度と等しいか或いは近接している場合には、排気温度の目標値はそのまま維持されて次のステップに進む。また、空気湿度が設定湿度より上昇している場合は、換気ユニット3での除湿量がより多くなるように、デシカントロータ16に流入する排気温度の目標値をより高くする(ステップS9)。逆に、空気湿度が設定湿度より低下している場合は、換気ユニット3での除湿動作を抑制するように、デシカントロータ16に流入する排気温度の目標値を低く変更する(ステップS9)。
Next, the second expansion valve 11 is controlled so that the indoor humidity obtained by the
次に、第2膨張弁11の開度と、デシカントロータ16に流入する排気温度の相関について説明する。排気温度は、加熱熱交換器5での冷媒温度、即ち圧縮機4の吐出温度(図2の点1の状態)が高いほど上昇する。圧縮機4の吐出温度は、圧縮機4の吸入温度(図2の点6の状態)が高いほど高くなり、圧縮機4の吸入温度は室内熱交換器9を出た冷媒と、バイパス回路10を流れる冷媒の合流後の冷媒状態で決定される。
バイパス回路10を流れる冷媒のエネルギー、即ち流量×エンタルピーがより大きいほど、合流後の冷媒エンタルピーは高くなり吸入温度も上昇する。バイパス回路10を流れる冷媒のエネルギーは、冷却熱交換器12の熱交換量によって決定されるので、熱交換量が多くなるように冷却熱交換器12の冷媒流量を多くする。即ち、第2膨張弁11の開度を大きくすると、圧縮機4の吸入温度、吐出温度が上昇し、排気温度が高くなる。そこで制御動作としては以下の動作を実施する。まず、温度センサ14fで検知される排気温度と目標値とを比較する(ステップS10)。そして、排気温度が目標値と等しいか或いは近接している場合には、第2膨張弁11の開度はそのまま維持されて次のステップに進む。また、排気温度が目標値より高い場合には、第2膨張弁11の開度は小さく、排気温度が目標値より低い場合には、第2膨張弁11の開度は大きく制御されるというように第2膨張弁11の開度を変更する(ステップS11)。
Next, the correlation between the opening degree of the second expansion valve 11 and the exhaust temperature flowing into the
The larger the energy of the refrigerant flowing through the
以上のような構成、制御動作とすることで、本実施の形態では以下のような効果を実現できる。まず、冷房の空調を行う場合に発生する潜熱負荷、顕熱負荷のうち、潜熱負荷については換気ユニット3にて処理される。従って室内ユニット2では、顕熱負荷のみに対応する運転がなされる。空気を冷却する熱交換において、潜熱、顕熱を同時に処理する場合、空気の露点温度以下で冷却する必要があり、冷凍サイクルの動作蒸発温度も同様に低下させる運転が求められるが、本実施の形態では顕熱のみに対応すればよいので、蒸発温度については、露点温度よりも高いが室内空気温度よりも適度に低い温度で運転することができる。従って蒸発温度は、潜熱、顕熱を同時に処理する場合に比べて高く設定できるため、より高効率の運転を実現できる。
By adopting the above configuration and control operation, the following effects can be realized in the present embodiment. First, among the latent heat load and sensible heat load that occur when air conditioning is performed for cooling, the latent heat load is processed by the
また、デシカントロータ16での脱着に必要な高温を生成する際に、加熱熱交換器5において、圧縮機4吐出の冷媒顕熱にて排気を昇温し、脱着温度を高くすることで、冷凍サイクルの高圧側凝縮温度を脱着に必要な温度(60℃〜80℃)にまで上昇する必要が無くなり、外気温度に見合った凝縮温度(45℃〜50℃)程度で運転可能となる。そのため凝縮温度を、一般の空調機と同様に低くでき、高効率の運転を実現できる。
Further, when generating a high temperature necessary for desorption by the
また、圧縮機4の吸入の冷媒温度を、冷却熱交換器12における吸気の冷却の際に加熱することで、高くすることができる。そのため圧縮機4の吐出温度がより上昇し、凝縮温度が低い条件であっても脱着用の高温空気を生成することができる。一般の空調機で同様に吸入温度を高めて吐出温度を高めようとする場合、蒸発器出口のSHを大きくする必要があり、そのためには冷凍サイクルの動作蒸発温度をより低くする必要があり、効率が低下する運転となる。本実施の形態の場合、低圧側の冷媒の加熱源として、室内空気と吸気の2つがあるが、冷房運転であるため室内空気よりも外気温度が高く、吸気の方が高温となる。吸気はデシカントロータ16での吸着熱によりさらに高温となる。従って、本実施の形態のように構成することで、冷凍サイクルの動作蒸発温度を室内空気が冷却できるように適切に運転すると同時に、より高温の吸気と冷媒を熱交換させ加熱することで、一般の空調機のような動作蒸発温度の低下がなくても圧縮機4の吸入温度を高めることができ、より効率的に脱着用空気の高温生成が可能となる。
In addition, the refrigerant temperature of the suction of the
また、吸気を冷却することで、冷媒の低圧顕熱側も負荷に対する冷却に用いることができる。そのため、冷凍サイクルにおいて、負荷の冷却に活用される冷媒エンタルピー差をより大きくできる(図2の点4−5間を点4−6間に拡大)。圧縮機4の吸入冷媒の加熱に他の空調負荷に関連しない高温熱源を用いることもできるが、この場合は冷媒顕熱部分のエンタルピー差は冷却作用として機能しないので、エンタルピー差の拡大の無いまま単に高温の媒体を圧縮することになり、圧縮動力のみ増加し、運転効率が低下する。
本実施の形態では、圧縮機4の吸入温度を高めると同時に冷却に作用する冷媒エンタルピー差も拡大しているので、運転効率の低下が小さく、圧縮機4の吸入温度、吐出温度を高めることができ、より高効率の運転を実現できる。
In addition, by cooling the intake air, the low-pressure sensible heat side of the refrigerant can also be used for cooling the load. Therefore, in the refrigeration cycle, the refrigerant enthalpy difference utilized for cooling the load can be further increased (between points 4-5 in FIG. 2 and enlarged between points 4-6). A high-temperature heat source that is not related to other air conditioning loads can also be used for heating the refrigerant sucked in the
In the present embodiment, since the refrigerant enthalpy difference acting on cooling is increased at the same time as the suction temperature of the
また、換気ユニット3においては、加熱熱交換器5と冷却熱交換器12が搭載されているので、それぞれの熱交換のために室外ユニット1から冷媒搬送すると、各熱交換器の出入口を接続する必要があるので、通常は4本の冷媒配管を室外ユニット1と換気ユニット3の間に接続する必要がある。そこで、本実施の形態では加熱熱交換器5を流出した冷媒を分岐し、一部の冷媒を冷却熱交換器12に流す構成としている。これにより、室外ユニット1と換気ユニット3の間に接続される冷媒配管を3本にでき、構成が簡素化されより低コスト、省工事な装置とすることができる。
Moreover, since the
また、本実施の形態では気液分離器6にて、全冷媒流量のうちの一部をバイパス回路10に流す構成としている。そのため、室内ユニット2から室外ユニット1に流入される低圧のガス冷媒(図2の点5の状態)を加熱する場合に比べると、低圧のガス冷媒(図2の点5の状態)を加熱するための熱交換器などの冷媒流路が不要となり、その間の冷媒の圧力損失の発生を防止できる。従って、圧縮機4の吸入側のガス冷媒の顕熱部分を加熱する場合において、冷媒圧力損失を小さくでき、より高効率の運転を実現できる。
In the present embodiment, the gas-
また、本実施の形態ではバイパス回路10に分配される冷媒を、気液分離器6で分離される液冷媒としている。加熱熱交換器5を流出する冷媒のなかで、高圧のガス冷媒(図2の点2aの状態)については、凝縮液化することで、冷媒エンタルピーを低くし冷却に用いることのできる冷媒エンタルピー差を拡大することで、冷却能力をより多く発揮させることができるが、このガス冷媒をバイパス回路10に流すと、そのまま第2膨張弁11で減圧され低圧のガス冷媒となるので、その後の冷却に用いることのできる冷媒エンタルピー差が小さく、冷凍サイクルの冷却能力が低下する運転となる。本実施の形態では、既に冷却のための冷媒エンタルピー差が確保されている液冷媒のみをバイパス回路10に流すので、前述のような冷却能力の低下が発生しない運転となり、より高効率の運転を実現できる。
In the present embodiment, the refrigerant distributed to the
なお、本作用を実現させるには、気液分離器6に流入する冷媒状態が気液二相状態となっていることが重要となる。そのため加熱熱交換器5出口の冷媒温度を検出し、その温度と冷凍サイクルの高圧から得られる凝縮温度から気液二相状態でないと判別される場合には、冷凍サイクルの高圧を変更するなどして、気液二相状態を生成することが望ましい。例えば、加熱熱交換器5の出口状態が過熱ガス状態である場合には、冷凍サイクルの高圧を下げる、圧縮機4で搬送される冷媒流量を低下する、圧縮機4の吐出温度を低下させるなどの作用により、加熱熱交換器5出口状態の冷媒エンタルピーを低下させ、気液二相状態とできるので、室外熱交換器7のファン送風量を増加させる、圧縮機4の運転容量を低下させる、第2膨張弁11の開度を小さくするなどの制御動作を実施させる。
In order to realize this action, it is important that the refrigerant flowing into the gas-
また、本実施の形態ではバイパス回路10を流れる冷媒流量を制御することで、排気温度の高低を制御し、デシカントロータ16での除湿量を制御する。前述したように、圧縮機4の吸入温度を高めるための熱交換を吸気と行うことで、冷却作用を行わせながら実施しているので、吸入温度を高く運転することによる効率低下は抑制されるが、それでも吸入温度が高いほど、若干運転効率の低下が生じる。本実施の形態では室内の調湿状況に応じて、適宜脱着に用いられる排気の温度を調整し、圧縮機4の吸入温度を変更するので、除湿量が少なくてもよい条件では圧縮機4の吸入温度を低下させた運転となる。従って、常に一定の脱着温度、即ち圧縮機4の吸入温度が一定で運転される場合に比べて、低負荷条件では吸入温度を低下させる運転を行うことができ、より高効率の運転を行うことができる。
Further, in the present embodiment, the flow rate of the refrigerant flowing through the
なお、本実施の形態では室内ユニット2が1台の場合を示したが、室内ユニット2が複数台であっても同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the case where there is one
また、室内膨張弁8は室外熱交換器7と室内熱交換器9の間の冷媒配管にあれば同様の機能を実現できるので、配置は室内ユニット2内に限定されるものではなく、例えば室外ユニット1内に配置してもよい。
Moreover, since the
また、冷却熱交換器12は、吸気風路21のデシカントロータ16の下流側に配置しているが、デシカントロータ16の上流側に配置してもよく、同様の効果を得ることができる。また、冷却熱交換器12を複数用意し、デシカントロータ16の上流側、下流側のそれぞれに配置しても良い。
Moreover, although the cooling heat exchanger 12 is arrange | positioned in the downstream of the
また、加熱熱交換器5、冷却熱交換器12は、冷媒と吸排気が対向流となる構造をとることが望ましい。例えば熱交換器をプレートフィンチューブ熱交換器の多列の構成とし、冷媒は風路下流側の列から風路上流側の列に流れるようにすることで、対向流の構成とすることができる。この場合、加熱熱交換器5ではより高温である熱交換器流入の冷媒が、熱交換器内の最下流の空気と熱交換することになるので、加熱熱交換器5での出口空気温度の昇温が効率的になされ、より高温でデシカントロータ16の脱着がなされ、除湿量を向上することができる。
また冷却熱交換器12では、熱交換器出口の冷媒が最も高温である熱交換器流入空気と熱交換することになるので、冷却熱交換器12での出口冷媒温度の昇温が効率的になされ、圧縮機4の吸入温度、吐出温度を高めることができる。そのため、より高温でデシカントロータ16の脱着がなされ、除湿量を向上することができる。
Moreover, it is desirable that the
Further, in the cooling heat exchanger 12, the refrigerant at the outlet of the heat exchanger exchanges heat with the heat exchanger inflow air having the highest temperature, so that the temperature increase of the outlet refrigerant temperature in the cooling heat exchanger 12 is efficiently performed. Thus, the suction temperature and discharge temperature of the
実施の形態2.
図4は本発明の実施の形態2に係る冷凍空調装置の冷媒回路と換気時の風路構成を示す構成図である。
本実施の形態では、圧縮機4を流出した高圧ガス冷媒を分岐し、一部は室外熱交換器7に分配し、一部はバイパス回路10を流れて加熱熱交換器5に流れる構成とする。この構成では、図1の構成に比べると、圧縮機4の吐出ガス冷媒の一部が室外熱交換器7で冷却されることになり、圧縮機4で生成される高温の冷媒顕熱を十分に生かすことができず、脱着のための高温生成機能が低下するものの、室外ユニット1と換気ユニット3を接続する配管数を2本とすることができ、構成が簡素化され、より低コスト、省工事な装置とすることができる。
FIG. 4 is a configuration diagram showing the refrigerant circuit of the refrigerating and air-conditioning apparatus according to
In the present embodiment, the high-pressure gas refrigerant that has flowed out of the
実施の形態3.
図5は本発明の実施の形態3に係る冷凍空調装置の冷媒回路と換気時の風路構成を示す構成図である。
本実施の形態では、室外ユニット1内にアキュムレータ18を設け、室内ユニット2から戻る冷媒がアキュムレータ18を通過した後で、換気ユニット3から流入する冷媒と合流する冷媒回路構成とする。この回路構成では、室内膨張弁8の制御は室内熱交換器9出口のSHを制御するのではなく、室外熱交換器7出口の冷媒過冷却度(SC)が所定値となるように制御され、SCを検出するために、室外熱交換器7出口に温度センサ14gが設けられる。
FIG. 5 is a configuration diagram showing a refrigerant circuit of the refrigeration air-conditioning apparatus according to
In the present embodiment, an
このように構成することで、室内熱交換器9出口の冷媒状態を常にSH=0の飽和ガス状態とすることができ、室内熱交換器9で賄われる顕熱の冷却は冷媒の二相部の熱で賄われ、圧縮機4の吸入温度を高めるための加熱は、冷却熱交換器12における吸気の冷却時の冷媒加熱により実施される。そのため、より温度の低い室内の顕熱分の冷却は冷凍サイクルで最も温度の低い二相部の熱で賄い、圧縮機4の吸入温度を蒸発温度から高めるための熱は、より高温の吸気から得ることができるので、冷媒の温度レベルに応じた温度である負荷側空気と熱交換でき、冷媒と空気の温度差が拡大することによる不可逆損失を減少させる運転となり、より高効率の運転が実施される。また、室内熱交換器9ではSHを得る運転を実施することによる熱交換器伝熱性能の低下が無く、より冷凍サイクルの蒸発温度を高く運転でき、高効率の運転となる。
With this configuration, the refrigerant state at the outlet of the
1 室外ユニット、2 室内ユニット、3 換気ユニット、4 圧縮機、5 加熱熱交換器、6 気液分離器、7 室外熱交換器、8 室内膨張弁、9 室内熱交換器、10 バイパス回路、11 第2膨張弁(第2減圧装置)、12 冷却熱交換器、13 湿度センサ、14a、b、c、d、e、f 温度センサ、15a、b 圧力センサ、16 デシカントロータ、17 計測制御装置、18 アキュムレータ、21 吸気風路、22 排気風路。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
室内と室外の間で換気を行うための吸気風路、排気風路と、
吸気風路にて室外からの吸気より水分を吸着し、排気風路にて室内からの排気へ水分を脱着するデシカントロータと、
吸気風路にデシカントロータより下流側に配置された冷却熱交換器とを備え、
前記冷媒回路は、前記冷媒分配器より分岐され、前記圧縮機の吸入側に接続されるバイパス回路を備えるとともに、前記バイパス回路に、第2減圧装置および前記冷却熱交換器を備え、
前記加熱熱交換器は、前記排気風路に前記デシカントロータより上流側に配置され、前記圧縮機から吐出された高温高圧のガス冷媒により前記排気風路の排気を加熱するとともに、前記室外熱交換器は前記加熱熱交換器を流出後の冷媒が室外空気に放熱し凝縮液化することを特徴とする冷凍空調装置。 Compressor, heating heat exchanger, a refrigerant distributor, the outdoor heat exchanger acts as a condenser, pressure reducing device, viewed including the indoor heat exchanger acting as the evaporator, the refrigeration cycle of these devices is connected in a ring A refrigerant circuit comprising;
Intake and exhaust air passages for ventilation between indoors and outdoors,
A desiccant rotor that adsorbs moisture from the intake air from the outside in the intake air passage, and desorbs moisture to the exhaust from the room in the exhaust air passage;
A cooling heat exchanger disposed downstream of the desiccant rotor in the intake air passage;
The refrigerant circuit includes a bypass circuit branched from the refrigerant distributor and connected to the suction side of the compressor, and the bypass circuit includes a second decompression device and the cooling heat exchanger ,
The heating heat exchanger is disposed upstream of the desiccant rotor in the exhaust air passage, and heats the exhaust air in the exhaust air passage with a high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor, and the outdoor heat exchange The refrigeration air conditioner is characterized in that the refrigerant flows out of the heating heat exchanger and dissipates heat to the outdoor air to be condensed and liquefied .
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