JP6827542B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Description
<空気調和装置の構成>
図1は、本発明の実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100を示す冷媒回路図である。冷凍サイクル装置100は、チリングユニットである。
図2は、本発明の実施の形態1に係る1組の空気熱交換器3を示す説明図である。1組の空気熱交換器3は、2つの単体熱交換器3a、3bを1組として構成される。1組の空気熱交換器4は、1組の空気熱交換器3と同様に、2つの単体熱交換器4a、4bを1組として構成される。
図3は、本発明の実施の形態1に係る単体熱交換器3aを示す正面図である。図4は、本発明の実施の形態1に係る単体熱交換器3aを示す側面図である。ここでは、単体熱交換器3aを例に挙げる。他の単体熱交換器3b、4a、4bは、単体熱交換器3aと同様な構成である。図3、図4に示すように、単体熱交換器3aは、上部ヘッダ管13と、下部ヘッダ管14と、多数の伝熱管15と、多数のコルゲートフィン16と、を有する。
図5は、本発明の実施の形態1に係る単体熱交換器3aの下部ヘッダ管14を示す斜視図である。図5に示すように、下部ヘッダ管14は、内管14aと、外管14bと、を有する2重管構造である。
図6は、本発明の実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100の冷房運転時の冷媒流れを示す説明図である。冷房運転と暖房運転との切り替えは、図1に示す四方弁2での流路切り替えにより実施される。
図7は、本発明の実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100の暖房運転時の冷媒流れを示す説明図である。冷房運転と暖房運転との切り替えは、図1に示す四方弁2での流路切り替えにより実施される。
図8は、比較例に係る1組の空気熱交換器3を示す説明図である。比較例に係る1組の空気熱交換器3では、それぞれの単体熱交換器3a、3bにおいて上下方向に対して伝熱管15が鉛直に延びるように配置される。つまり、2つの単体熱交換器3a、3bが左右一対となって上部の間隔と下部の間隔とが等しい。比較例に係る1組の空気熱交換器3では、伝熱管が水平方向に延びるように配置される空気熱交換器に対して排水性が向上する。しかし、破線で囲まれた拡大図のように、コルゲートフィン16には、暖房運転時の結露水、除霜運転時の氷融解水および散水運転時の水などの水滴17が流れずに滞留する。
1組の空気熱交換器3、4ごとに除霜を実施する分割除霜運転中に、除霜用の高温ガス冷媒の流量を確保し、除霜性能が向上できる動作を説明する。つまり、暖房運転中に、暖房運転を行いながら、2組ある空気熱交換器3、4を1組ごとに個別に分割除霜する。
除霜用の高温ガス冷媒配管18が単体熱交換器3a、3b、4a、4bの冷媒配管20に接続される従来構成の場合には、高温ガス冷媒が下部ヘッダ管14の内管14aを通過して単体熱交換器3a、3b、4a、4bに流入する。このため、圧力損失が増加し、除霜用高温ガス冷媒の流量が低下し、除霜性能が低下する問題がある。しかし、実施の形態1では、図4、図5に示すように、除霜用の高温ガス冷媒配管18の第2分岐管18cは、下部ヘッダ管14の内管14aに至らず外管14bに接続される。このため、除霜用の高温ガス冷媒配管18からの高温ガス冷媒が内管14aを通過せずに外管14b内から単体熱交換器3a、3b、4a、4bに直接流入する。このため、高温ガス冷媒配管18からの高温ガス冷媒が冷媒配管20の冷媒と混合されない。その結果、圧力損失の増加が抑制でき、除霜用高温ガス冷媒の流量の低下が抑制でき、除霜性能が向上できる。
冷媒を循環させる冷媒回路は、圧縮機1a、1bと、四方弁2と、2組の空気熱交換器3、4と、膨張弁5a、5b、6a、6bと、水熱交換器7と、を備える。2組の空気熱交換器3、4のそれぞれの組は、2つの単体熱交換器3a、3b、4a、4bを1組として構成される。単体熱交換器3a、3b、4a、4bは、上部ヘッダ管13と、下部ヘッダ管14と、上部ヘッダ管13と下部ヘッダ管14との間に鉛直方向に延びて並列に配置される多数の伝熱管15と、伝熱管15に直交する水平方向に延びて並列に配置される多数のコルゲートフィン16と、を有する。冷房運転時には、2組の空気熱交換器3、4のうち組ごとの空気熱交換器3、4が直列に冷媒を流通させる直列冷媒流路が形成される。直列冷媒流路では、2組の空気熱交換器3、4における全ての単体熱交換器3a、3b、4a、4bが有する伝熱管15に上から下に冷媒が流通する。暖房運転時には、2組の空気熱交換器3、4のうち組ごとの空気熱交換器3、4が並列に冷媒を流通させる並列冷媒流路が形成される。並列冷媒流路では、2組の空気熱交換器3、4における全ての単体熱交換器3a、3b、4a、4bが有する伝熱管15に下から上に冷媒が流通する。
<冷凍サイクル装置100の構成>
図9は、本発明の実施の形態2に係る冷凍サイクル装置100を示す冷媒回路図である。冷凍サイクル装置100は、チリングユニットである。冷凍サイクル装置100は、1つの筐体内に、2つの冷媒回路を備える。実施の形態2では、特徴部分のみを説明し、実施の形態1と同様な構成および動作は説明を省略する。
実施の形態2では、実施の形態1と同様に、1組の空気熱交換器3、4ごとに除霜を実施する分割除霜運転中に、除霜用の高温ガス冷媒の流量を確保し、除霜性能がより向上できる。つまり、暖房運転中に、暖房運転を行いながら、4組ある空気熱交換器3、4を1組ごとに個別に分割除霜する。これにより、全体の空気熱交換器3、4の4分の1ずつ分割除霜が行われる。このため、分割除霜中の温水低下が更に抑制できる。
冷媒回路が2つ設けられる。除霜運転時には、2つの冷媒回路のうちいずれか1組の空気熱交換器3、4ごとに電磁弁12a、12b、12c、12dを開弁させる。
上記説明は、チリングユニットを用いた冷凍サイクル装置100についての説明である。しかし、その他の直膨式の冷凍装置あるいは空気調和装置などの冷凍サイクル装置にも利用できる。また、複数組の空気熱交換器の説明として2組の空気熱交換器3、4の使用を例に挙げている。しかし、複数組の空気熱交換器は、3組以上の空気熱交換器を備える装置にも応用できる。また、冷媒回路の説明として1つまたは2つの冷媒回路を備えるものを例に挙げている。しかし、その他3つ以上の冷媒回路を備える冷凍サイクル装置にも応用できる。
Claims (7)
- 冷媒を循環させる冷媒回路は、圧縮機と、四方弁と、複数組の空気熱交換器と、膨張弁と、負荷側熱交換器と、を備え、
複数組の前記空気熱交換器のそれぞれの組は、1以上の単体熱交換器を1組として構成され、
前記単体熱交換器は、上部ヘッダ管と、下部ヘッダ管と、前記上部ヘッダ管と前記下部ヘッダ管との間に鉛直方向に延びて並列に配置される多数の伝熱管と、前記伝熱管に直交する水平方向に延びて並列に配置される多数のフィンと、を有し、
冷房運転時には、複数組の前記空気熱交換器のうち組ごとの前記空気熱交換器が直列に冷媒を流通させる直列冷媒流路が形成され、
前記直列冷媒流路では、複数組の前記空気熱交換器における全ての前記単体熱交換器が有する前記伝熱管に上から下に冷媒が流通し、
暖房運転時には、複数組の前記空気熱交換器のうち組ごとの前記空気熱交換器が並列に冷媒を流通させる並列冷媒流路が形成され、
前記並列冷媒流路では、複数組の前記空気熱交換器における全ての前記単体熱交換器が有する前記伝熱管に下から上に冷媒が流通し、
複数組の前記空気熱交換器のそれぞれの組は、2以上の前記単体熱交換器を1組として構成され、
前記冷媒回路には、1組の前記空気熱交換器を構成する前記単体熱交換器それぞれが並列に冷媒を流通させる分岐冷媒流路が形成され、
前記単体熱交換器の前記下部ヘッダ管には、前記圧縮機と繋がる高温ガス冷媒配管が接続され、
前記高温ガス冷媒配管は、前記圧縮機と繋がった主管から1組の前記空気熱交換器ごとに分岐する第1分岐管を有し、
前記第1分岐管には、除霜運転時に前記圧縮機から高温ガス冷媒を1組の前記空気熱交換器ごとに流通させるか否かによって開閉させる開閉弁が設けられ、
前記高温ガス冷媒配管は、前記第1分岐管における前記開閉弁の1組の前記空気熱交換器側にて前記単体熱交換器ごとに分岐する第2分岐管を有する、
冷凍サイクル装置。 - 前記単体熱交換器は、鉛直方向に対して傾斜して配置され、前記フィンの板面を水平方向に対して傾斜して配置される請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
- 複数組の前記空気熱交換器のそれぞれの組は、偶数の前記単体熱交換器を1組として構成され、
偶数の前記単体熱交換器は、2つごとの前記単体熱交換器が一対となって上部の間隔が下部の間隔よりも広いV字型となるように傾斜して配置される請求項2に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記単体熱交換器の前記下部ヘッダ管は、冷媒を流通させる内管と、前記内管を囲って前記高温ガス冷媒配管が接続される外管と、を有し、
前記外管には、前記伝熱管が接続され、
前記内管の周壁部には、前記外管の内部を介して冷媒を前記伝熱管に流入出させる孔部が設けられる請求項1〜3のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記冷媒回路が複数設けられ、
除霜運転時には、複数の前記冷媒回路のうちいずれか1組の前記空気熱交換器ごとに前記開閉弁を開弁させる請求項1〜4のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記負荷側熱交換器は、水と前記冷媒回路の冷媒とを熱交換する水熱交換器である請求項1〜5のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記水熱交換器が熱交換した水を空気調和に用いる請求項6に記載の冷凍サイクル装置。
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