JP5300657B2 - Air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、空気調和機に係り、特に暖房運転と冷房運転とを切換える四方切換弁を備えた空気調和機に好適なものである。 The present invention relates to an air conditioner, and is particularly suitable for an air conditioner including a four-way switching valve that switches between heating operation and cooling operation.
圧縮機、室外熱交換器、膨張弁、室内熱交換器などを冷媒配管で接続して冷凍サイクルを形成する空気調和機において、四方切換弁を用いて冷媒流路を切換えることにより暖房運転と冷房運転とを切換えることが知られている。 In an air conditioner that forms a refrigeration cycle by connecting a compressor, outdoor heat exchanger, expansion valve, indoor heat exchanger, etc. with refrigerant piping, heating operation and cooling are performed by switching the refrigerant flow path using a four-way switching valve. It is known to switch between driving.
従来の空気調和機として、特開2002−22315号公報(特許文献1)に示されたものがある。この特許文献1には、特許文献1の図6に示す空気調和機(従来技術1)、特許文献1の図7に示す空気調和機(従来技術2)、及び特許文献1の図1〜図2に示す四方切換弁(従来技術3)が開示されている。
There exists a thing shown by Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-22315 (patent document 1) as a conventional air conditioner.
従来技術1の空気調和機では、冷媒ガスを圧縮する圧縮機、室内を冷房又は暖房するために冷媒ガスの循環方向を転換させるための四方切換弁を備えている。この四方切換弁には、高圧側導管と、2個の導管(室外側導管及び室内側導管)と、1個の低圧側導管と、弁体とが設けられている。高圧側導管は圧縮機の吐出口に接続され、室外側導管は室外熱交換器に接続され、室内側導管は室内熱交換器に接続され、低圧側導管は圧縮機の吸入口に接続されている。ここで、高圧側導管が弁体の上面に対向して接続されると共に、高圧側導管と低温側導管とが一直線状となる位置に配置されている。また、室内熱交換器と室外熱交換器との間には両熱交換器の間を流れる冷媒ガスの圧力を調節する膨張弁が配設されている。
The air conditioner of
四方切換弁の弁体が暖房運転の状態にあるときは、圧縮機から出力された高温高圧の冷媒は四方切換弁から室内側導管を経て室内熱交換器に入り、放熱して室内の空気と熱交換を行い低温となった後、膨張弁を通り室外熱交換器に入る。該室外熱交換器に流入した低温の冷媒ガスは外気から吸熱して室内側導管4から低圧側導管5を経て圧縮機に戻り循環する。これにより室内は暖房される。 When the valve body of the four-way switching valve is in the heating operation state, the high-temperature and high-pressure refrigerant output from the compressor enters the indoor heat exchanger from the four-way switching valve through the indoor side conduit, dissipates heat, and After the heat exchange and the temperature becomes low, it passes through the expansion valve and enters the outdoor heat exchanger. The low-temperature refrigerant gas that has flowed into the outdoor heat exchanger absorbs heat from the outside air and circulates back from the indoor side conduit 4 to the compressor via the low pressure side conduit 5. As a result, the room is heated.
四方切換弁の弁体が冷房運転の状態に切換えられたときは、圧縮機からの高温高圧の冷媒は四方切換弁から室外側導管を経て室外熱交換器に入り、放熱し外気と熱交換した後、膨張弁を通り室内熱交換器で室内空気と熱交換し吸熱した後に室内側導管から低圧側導管を経て圧縮機に戻り循環する。これにより室内は冷房される。 When the valve body of the four-way switching valve is switched to the cooling operation state, the high-temperature and high-pressure refrigerant from the compressor enters the outdoor heat exchanger through the outdoor conduit from the four-way switching valve, dissipates heat, and exchanges heat with the outside air. Then, after passing through the expansion valve and exchanging heat with the indoor air by the indoor heat exchanger and absorbing the heat, it returns to the compressor from the indoor conduit through the low pressure conduit and circulates. As a result, the room is cooled.
また、従来技術2の空気調和機では、従来技術1の四方切換弁の構成を大きく変えず、暖房の効率を重視し、高圧側導管の位置を変えて高圧側導管を室内側導管に対向し略一直線状となるように配置したものである。
Further, in the air conditioner of the
さらに、従来技術3の四方切換弁では、高圧側導管を二股に形成し、該二股にした2本の高圧側導管を室内側導管及び室外側導管にそれぞれ対向するように弁ケーシングに配設し、且つ常時2個の高圧導管のうちのいずれか一方を常に遮蔽する手段を弁体に設けている。 Furthermore, in the four-way selector valve of the prior art 3, the high-pressure side conduit is formed in two branches, and the two high-pressure conduits formed in the two branches are disposed in the valve casing so as to face the indoor conduit and the outdoor conduit, respectively. In addition, the valve body is provided with means for always shielding either one of the two high-pressure conduits.
しかしながら、上述した従来技術1の空気調和機では、高圧側導管が弁体の上面中央部に対向して接続されると共に、高圧側導管と低温側導管とが一直線状となる位置に配置されているため、高圧側導管から流入した高温冷媒が低温側導管の真上に配置された弁体に衝突して大きく曲げられる。これによって、圧力損失を招くとともに、高温冷媒が弁ケーシング側に向かって流れる衝突流となるため、高温冷媒から弁体周囲の弁ケーシングへの熱移動を促進することになる。
However, in the air conditioner of the
また、上述した従来技術2の空気調和機では、高圧側導管を室内側導管に対向して略一直線状となるように配置しているので、暖房時に高圧側導管から流入した高温冷媒が直線的に流れて室内側導管から流出する。これによって、高圧側の圧力損失を少なくすることができる。しかし、従来技術2の空気調和機では、弁座を通しての高温冷媒から低温冷媒への熱移動については配慮していないため、暖房効率の低下を招くおそれがある。即ち、従来技術2の空気調和機では、高圧側導管を室内側導管に対向して略一直線状となるように配置したことによって、前記のように圧力損失が低減することで高温冷媒の持っているエネルギーが高く維持されることとなるので、弁座を通しての熱移動が増加する。延いては暖房効率の低下を招くおそれがある。
Moreover, in the air conditioner of the above-described
さらには、上述した従来技術3の四方切換弁では、構造が複雑になり高価になってしまう、という問題が生じていた。 Furthermore, the above-described four-way selector valve of Prior Art 3 has a problem that the structure becomes complicated and expensive.
本発明の目的は、構造が簡単で安価な四方切換弁としつつ、冷凍サイクルの効率を向上できる空気調和機を提供することにある。 The objective of this invention is providing the air conditioner which can improve the efficiency of a refrigerating cycle, setting it as a simple and cheap four-way switching valve.
前述の目的を達成するために、本発明では、圧縮機、四方切換弁、室内熱交換器、減圧手段及び室外熱交換器を冷媒配管で連結して形成されると共に内部に冷媒が充填された冷凍サイクルと、前記四方切換弁を切換えて冷暖房運転を行う制御装置と、を備え、前記四方切換弁は、両端が閉じられた筒状の弁ケーシングと、前記弁ケーシング内に筒軸方向に延在して配置され且つ平面状のシート面を有する金属製の弁座と、前記弁座のシート面上を筒軸方向に移動可能に配置された弁体と、前記弁ケーシングに接続された銅製の導管と、を備え、前記弁座は室外側連通路、低圧側連通路及び室内側連通路を筒軸方向に順に且つ前記シート面に開口して設けており、前記導管は、前記弁体の外側の弁ケーシング内空間と前記圧縮機の吐出側とを連通する高圧側導管と、前記室外側連通路と前記室外熱交換器とを連通する室外側導管と、前記低圧側連通路と前記圧縮機の吸込側とを連通する低圧側導管と、前記室内側連通路と前記室内熱交換器とを連通する室内側導管とからなり、前記弁体は、暖房時に前記高圧側導管と前記室内側導管とを連通して高温冷媒を流すと共に前記低圧側導管と前記室外側導管とを連通して低温冷媒を流し、冷房時に前記高圧側導管と前記室外側導管とを連通して高温冷媒を流すと共に前記低圧側導管と前記室内側導管とを連通して低温冷媒を流すように移動され、前記高圧側導管は前記室内側導管に対向し略一直線状となるように配置されており、前記室内側導管、前記低圧側導管及び前記室外側導管は前記室内側連通路、前記室外側連通路及び前記低圧側連通路の壁面にそれぞれ溶接されている空気調和機において、前記弁座として高温冷媒から低温冷媒への前記弁座を通した暖房時の熱移動量が低減するように真鍮にマンガンを1〜4%加えた材料の弁座を用いると共に、前記圧縮機として前記暖房時の熱移動量の低減による暖房能力の増大分が前記暖房時の熱移動量の低減による圧縮機入力の増大分よりも大きくなる圧縮機を用いた構成にしたことにある。 In order to achieve the above-mentioned object, in the present invention, a compressor, a four-way switching valve, an indoor heat exchanger, a pressure reducing means, and an outdoor heat exchanger are connected by a refrigerant pipe and filled with a refrigerant. A refrigeration cycle and a control device for switching the four-way switching valve to perform a cooling / heating operation. The four-way switching valve has a cylindrical valve casing closed at both ends, and extends in the cylinder axial direction in the valve casing. A metal valve seat having a flat seat surface, a valve body arranged to be movable in the cylinder axis direction on the seat surface of the valve seat, and a copper connected to the valve casing The valve seat is provided with an outdoor communication passage, a low-pressure communication passage, and an indoor communication passage that are sequentially opened in the cylinder axis direction and open on the seat surface. The outer space of the valve casing is connected to the discharge side of the compressor. A low pressure side conduit which communicates with the outdoor conduit, and a suction side of the compressor and the low pressure side communication passage and the high pressure side conduit, and said outdoor heat exchanger and said chamber outer communicating path communicating to said indoor side The valve body includes an indoor side conduit communicating with the communication path and the indoor heat exchanger, and the valve body communicates the high pressure side conduit and the indoor side conduit during heating to flow a high-temperature refrigerant and the low pressure side conduit. flowing cryogen communicating with said chamber outer conduit, low temperature communicates with the indoor-side conduit and the low-pressure side conduit with communicating with said chamber outer conduit and the high-pressure side conduit during the cooling flow temperature refrigerant The high-pressure side conduit is arranged so as to face the indoor-side conduit and be substantially straight, and the indoor-side conduit, the low-pressure-side conduit, and the outdoor-side conduit are connected to the indoor side. The communication path, the outdoor communication path, and the low pressure side In an air conditioner which is welded to the wall of the passage, manganese brass as the amount of transfer of heat during the heating through the valve seat to cryogen from the high-temperature refrigerant as the valve seat is reduced 1-4% with use of the valve seat of the added material, the amount of increase in the heating capacity by reducing the amount of heat transfer during the heating is greater than the amount of increase in the compressor input by reducing the amount of heat transfer during the heating as the compressor It is in the configuration using a compressor.
係る本発明のより好ましい具体的な構成例は次の通りである。 A more preferable specific configuration example of the present invention is as follows.
(1)前記室内側導管、前記低圧側導管及び前記室外側導管は前記室内側連通路、前記室外側連通路及び前記低圧側連通路の壁面にそれぞれロウ付けされていること。 (1) The indoor conduit, the low pressure conduit, and the outdoor conduit are brazed to the wall surfaces of the indoor communication passage, the outdoor communication passage, and the low pressure communication passage, respectively.
本発明によれば、構造が簡単で安価な四方切換弁としつつ、暖房効率を向上できる空気調和機を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the air conditioner which can improve heating efficiency can be provided, making it a simple and cheap four-way switching valve.
以下、本発明の一実施形態の空気調和機を図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an air conditioner according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、本実施形態の空気調和機10の全体構成に関して、図1から図4を参照しながら説明する。図1は本発明の第1実施形態の空気調和機の暖房運転時の構成を示す図、図2は図1の空気調和機の冷房運転時の構成を示す図、図3は図1の四方切換弁の筒軸方向に垂直な断面図、図4は図1の四方切換弁の冷媒の流れを説明する断面斜視図である。なお、図3及び図4では、連結板38及びピストン板40を省略して図示してある。
First, the overall configuration of the
空気調和機10は、図1及び図2に示すように、冷凍サイクル、制御装置50等を備えて構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
冷凍サイクルは、圧縮機12と、四方切換弁10と、室外熱交換器14と、減圧手段である膨張弁16と、室内熱交換器18とを、冷媒配管20で連結して形成されている。この冷凍サイクル内には冷媒が封入されている。この冷凍サイクルは、図1に示す暖房時に、圧縮機12、四方切換弁30、室内熱交換器18、膨張弁16、室外熱交換器14、四方切換弁30及び圧縮機12の順に冷媒が流れる暖房サイクルを構成し、図2に示す冷房時に、圧縮機12、四方切換弁30、室外熱交換器14、膨張弁16、室内熱交換器18、四方切換弁30及び圧縮機12の順に冷媒が流れる冷房サイクルを構成する。この暖房サイクルと冷房サイクルとの切換えは、四方切換弁30の切換え動作をよって行われる。四方切換弁30の切換え動作は制御装置50の制御によって行われる。
The refrigeration cycle is formed by connecting a
制御装置50は、温度センサの検出信号やリモコンからの指令信号等に基づいて、圧縮機12の回転数、膨張弁16の開度、四方切換弁30の弁体36の移動(切換え)等を制御するものである。
The
四方切換弁30は、圧縮機12の吐出口に連通する高圧側導管22、圧縮機12の吸込口に連通する低圧側導管24、室内熱交換器18に連通する室内側導管26、室外熱交換器14に連通する室外側導管28が弁ケーシング32にそれぞれ接続されている。これらの導管22、24、26、28は銅パイプで構成され、弁ケーシング32にロウ付けによって溶接されている。高圧側導管22と低圧側導管24、室内側導管26及び室外側導管28とは、弁ケーシング32の周方向の反対側に配置されている。室内側導管26、低圧側導管24及び室外側導管28は、この順に筒軸方向に並んで配置されている。高圧側導管22は室内側導管26に対向し略一直線状となるように配置されている。
The four-
そして、四方切換弁30は、両端が閉じられた筒状の金属製弁ケーシング32と、この弁ケーシング32内に筒軸方向に延在して配置され、平面状のシート面34aを有する金属製弁座34と、弁座34のシート面34a上を筒軸方向に沿って摺動可能に設けられた樹脂製弁体36と、弁ケーシング32内の両側に移動可能に設けられた金属製ピストン板40a、40bと、このピストン板40a、40bと弁体36とを連結する金属製連結板38と、を備えて構成されている。
The four-
弁ケーシング32は、円筒状の筒壁部32aと、この筒壁部32aの両端を閉鎖する円板状の端壁部32bとからなる真鍮部材で構成されている。
The
弁座34は真鍮にマンガンを1〜4%加えた材料で構成されている。これによって、弁座34と導管24、26、28とのロウ付けを可能にしつつ熱伝導率の低減を可能としている。弁座34には、筒軸方向に沿って順に、室内側導管26に連通する室内側連通路34bと、低圧側導管24に連通する低圧側連通路34cと、室外側導管28に連通する室外側連通路34dとが形成されている。室内側連通路34b、低圧側連通路34c及び室外側連通路34dは、それぞれシート面34aに開口されている。
The
室内側導管26、低圧側導管24及び室外側導管28の先端部は、室内側連通路34b、低圧側連通路34c及び室外側連通路34d内に挿入され、それぞれの通路の壁面にロウ付けによって溶接されている
弁体36は、シート面34a上を摺動する摺動面36eと、この摺動面36eに形成された窪み36aを有している。また、摺動面36eと反対面である外壁面36bが窪み36aに対応して曲面状(山形状)に形成されている。この外壁面36bは弁ケーシング32の筒壁部32aと間隔をあけて形成されている。
The distal ends of the
弁体36の縁部36cには連結板38の中央部が嵌合されて固定されている。この連結板38の両端はピストン板40a、40bに固定されている。連結板38は弁体36とピストン板40a、40bとを連結するためのものである。連結板38の左右両側には、暖房時に高圧側導管22と室内側導管26とを連通する連通穴38aと、冷房時に高圧側導管22と室外側導管28とを連通する連通穴38bとが形成されている。
The central portion of the connecting
ピストン板40は、弁ケーシング32の筒壁部32aの内周面と同じ外周形状を有しており、弁ケーシング32の両端部に圧力調整空間42a、42bを形成している。
The piston plate 40 has the same outer peripheral shape as the inner peripheral surface of the
圧力調整空間42a,42bの圧力を調整することにより、弁体36は弁座34のシート面34a上を筒軸方向に沿って摺動して移動される。例えば、圧力調整空間42aの圧力>圧力調整空間42bの圧力とすることで、ピストン板40aが左側に押されて、ピストン板40b,40a、連結板38及び弁体36が一体に図1に示すように左側へ移動され、ピストン板40aが弁座34の一側端部に当接するまで移動される。逆に、圧力調整空間42aの圧力<圧力調整空間42bの圧力とすることで、ピストン板40bが右側に押されて、ピストン板40b,40a、連結板38及び弁体36が一体に図2に示すように右側へ移動され、ピストン板40bが弁座34の他側端部に当接するまで移動される。
By adjusting the pressure in the
弁体36は、シート面34a上を筒軸方向に移動され一方の移動端とされた状態(図1に示す左側へ移動された状態)において、室外側導管28と低圧側導管24とを弁体の窪み36aを介して連通させて室外側導管28から弁体の窪み36aを介して低圧側導管24へ冷媒を通流させると共に、高圧側導管22から室内側導管26へ冷媒を一直線状に通流させる。
In the state where the
また、弁体36は、シート面34a上を筒軸方向に移動され他方の移動端とされた状態(図2に示す右側へ移動された状態)において、室内側導管26と低圧側導管24とを弁体の窪み36aを介して連通させて室内側導管26から弁体36の窪み36aを介して低圧側導管24へ冷媒を通流させると共に、高圧側導管22から弁体36の外壁面36bに対向する空間を介して室外側導管28へ冷媒を通流させる。
Further, the
本実施形態の四方切換弁30は、高圧側導管22が1つで構成され、弁体36に2つの高圧側導管の切換え機能を持たせていないので、従来技術3に比較して構造が簡単で安価なものである。また、弁座34と導管24、26、28とはロウ付けによる溶接で簡単に気密を維持した固定ができるので、この点からも安価となっている。
The four-
次に、空気調和機10の運転動作について説明する。
Next, the operation of the
暖房運転時には、図1に示すように、冷媒が暖房サイクルを流れる。即ち、圧縮機12で圧縮されて高温・高圧となった冷媒(図示せず)は、高圧側導管22を介して弁ケーシング32内へ流入され、連結板38の連通穴38aを通り、さらに弁座34の室内側連通路34bへ流入され、室内側導管26から室内熱交換器18へ流出される。その後、冷媒は、室内熱交換器18にて室内空気に放熱することによって室内を暖め凝縮・液化され、膨張弁16によって減圧される。減圧されて、低温・低圧となった冷媒は、室外熱交換器14へ流れ、室外空気から熱を奪い、蒸発・ガス化される。その後、低温・低圧の冷媒は、室外側導管28から弁座34の室外側連通路34dに流入され、弁体36の窪み36aを通り、弁座34の低圧側連通路34cに流入され、さらには低圧側導管24を通って圧縮機12の吸込側へ戻され、再度圧縮される。
During the heating operation, the refrigerant flows through the heating cycle as shown in FIG. That is, the refrigerant (not shown) compressed to high temperature and high pressure by the
一方、冷房運転時には、図2に示すように、冷媒が冷房サイクルを流れる。即ち、圧縮機12で圧縮されて高温・高圧となった冷媒は、高圧側導管22を介して弁ケーシング32内へ流入し、弁体36の外壁面36b上を通ってから連結板38の連通穴38aを通り、さらに弁座34の室外側連通路34dへ流入され、室外側導管28から室外熱交換器14へ流出される。その後、冷媒は、室外熱交換器14にて室外空気に放熱することによって凝縮・液化され、膨張弁16によって減圧される。減圧されて、低温・低圧となった冷媒は、室内熱交換器18へ流れ、室内空気から熱を奪い、蒸発・ガス化するので、このとき室内空気は蒸発潜熱により冷やされ冷房運転を行うことができる。その後、低温・低圧の冷媒は、室内側導管26から弁座34の室内側連通路34bに流入され、弁体36の窪み36aを通り、弁座34の低圧側連通路34cに流入され、さらには低圧側導管24を通って圧縮機12の吸込側へ戻され、再度圧縮される。
On the other hand, during the cooling operation, the refrigerant flows through the cooling cycle as shown in FIG. That is, the refrigerant that has been compressed by the
次に、四方切換弁30における熱移動と冷凍サイクルの性能に関して、図5から図7を参照しながら説明する。図5は従来四方切換弁を備えた空気調和機と本実施形態の空気調和機の暖房時のモリエル線図を対比して示す図、図6は従来四方切換弁の暖房時の熱移動量を説明する模式図、図7は従来四方切換弁を備えた空気調和機と本実施形態の空気調和機の冷房時のモリエル線図を対比して示す図である。なお、この従来四方切換弁は、従来技術1の四方切換弁に類似する構造であり、本実施形態の四方切換弁30と比較して、高圧側導管が弁体の上面中央部に対向されて低温側導管と一直線状となる位置に接続され、弁座がマンガンを含まない真鍮で構成された点にて相違するものであり、その他の点で同一である。また図5と図7で示すモリエル線図は、本実施例の効果をわかりやすくするために、四方弁を除く接続配管内での圧力損失及び熱損失は省略してある。
Next, the heat transfer in the four-
従来四方切換弁を用いた空気調和機の暖房時のモリエル線図61は図5の点線に示す通りであり、本実施形態の空気調和機の暖房時のモリエル線図62は図5の実線に示すとおりである。モリエル線図61、62において、A’、Aは圧縮機部分、B’、Bは圧縮機の吐出側から室内熱交換器の入口までの部分、C’、Cは室内熱交換器の部分、D’、Dは膨張弁の部分、E’、Eは室内外熱交換器の部分、F’、Fは室内外熱交換器から圧縮機の吸込側までの部分である。 The Mollier diagram 61 when heating an air conditioner using a conventional four-way switching valve is as shown by the dotted line in FIG. 5, and the Mollier diagram 62 when heating the air conditioner according to the present embodiment is shown as a solid line in FIG. It is shown. In the Mollier diagrams 61 and 62, A ′ and A are compressor parts, B ′ and B are parts from the discharge side of the compressor to the inlet of the indoor heat exchanger, C ′ and C are parts of the indoor heat exchanger, D ′ and D are expansion valve portions, E ′ and E are indoor and outdoor heat exchanger portions, and F ′ and F are portions from the indoor and outdoor heat exchangers to the compressor suction side.
従来四方切換弁は、高圧側導管が弁体の上面中央部に対向された位置に接続されているので、高圧側導管から流入する高温冷媒が弁体の上面に衝突して大きく曲げられる。これによって、圧力損失を招くとともに、高温冷媒が弁ケーシング側に向かって流れる衝突流となるため、高温冷媒から弁体周囲の弁ケーシングへの熱移動が促進され、高温冷媒から低温冷媒への熱移動が大きくなる。そのため、モリエル線図61のC’の部分が低下し、暖房能力の低下の要因となっていた。 In the conventional four-way switching valve, since the high-pressure side conduit is connected to a position facing the center of the upper surface of the valve body, the high-temperature refrigerant flowing from the high-pressure side conduit collides with the upper surface of the valve body and is bent greatly. As a result, pressure loss is caused and a high-temperature refrigerant becomes a collision flow that flows toward the valve casing. Therefore, heat transfer from the high-temperature refrigerant to the valve casing around the valve body is promoted, and heat from the high-temperature refrigerant to the low-temperature refrigerant is promoted. Increases movement. For this reason, the portion C 'in the Mollier diagram 61 has been lowered, which has been a cause of a reduction in heating capacity.
これに対して、本実施形態の四方切換弁30は、高圧側導管22が室内側導管26に対向し略一直線状となるように配置されているので、高圧側導管22から流入する高温冷媒が直線状に低温側導管24に流れることとなり、従来四方切換弁と比較して圧力損失を格段に低減することができる。また、高温冷媒が弁体の上面に衝突しないので、高温冷媒から弁体周囲の弁ケーシングへの熱移動が抑制される。即ち、モリエル線図62のB’の部分が小さくなり、これにより暖房効率の向上を図ることができる。
On the other hand, the four-
従来四方切換弁において、高圧側導管に流入する高温冷媒から低圧側導管より流出する低温冷媒への熱移動を解析したところ、図6に示す経路の熱移動量で熱移動することが分かった。図6から明らかなように、従来四方切換弁の弁体を通しての熱移動量が全体の熱移動量に対して7%と極めて小さいのに対し、弁座を通しての熱移動量が全体の熱移動量に対して59%と極めて大きいことが分かった。 In the conventional four-way switching valve, the heat transfer from the high-temperature refrigerant flowing into the high-pressure side conduit to the low-temperature refrigerant flowing out from the low-pressure side conduit was analyzed, and it was found that the heat transfer occurred with the amount of heat transfer along the path shown in FIG. As is apparent from FIG. 6, the heat transfer amount through the valve body of the conventional four-way switching valve is as small as 7% of the total heat transfer amount, whereas the heat transfer amount through the valve seat is the entire heat transfer. It was found that the amount was very large at 59%.
そこで、本実施形態では、高温冷媒から低温冷媒への弁座34を通した熱移動量が低減するように真鍮にマンガンを1〜4%加えた材料の弁座34を用いている。本実施形態の弁座34の熱伝導率は従来四方切換弁の弁座の熱伝導率の三分の一以下としている。このように高温冷媒から低温冷媒への熱移動量を低減したことにより、室内熱交換器18に供給する冷媒の温度を高く維持できるので、室内熱交換器24の放熱量を増大でき、結果として暖房能力を増大することができる。
Therefore, in the present embodiment, the
しかし、高温冷媒から低温冷媒への熱移動量を低減すると、圧縮機12の吸込温度が下がり、圧縮機12の入力が増大することとなる。そこで、本実施形態では、圧縮機12として熱移動量の低減による暖房能力の増大分が熱移動量の低減による圧縮機入力の増大分よりも大きくなる圧縮機を用いている。これによって、暖房効率の向上を図ることができる。
However, if the amount of heat transfer from the high-temperature refrigerant to the low-temperature refrigerant is reduced, the suction temperature of the
従来四方切換弁を用いた空気調和機の冷房時のモリエル線図63は図7の点線に示す通りであり、本実施形態の空気調和機の冷房時のモリエル線図64は図7の実線に示すとおりである。モリエル線図63、64において、H’、Hは圧縮機部分、I’、Iは圧縮機の吐出側から室内外熱交換器の入口までの部分、J’、Jは室内外熱交換器の部分、K’、Kは膨張弁の部分、L’、Lは室内熱交換器の部分、M’、Mは室内熱交換器から圧縮機の吸込側までの部分である。 The Mollier diagram 63 during cooling of an air conditioner using a conventional four-way switching valve is as shown by the dotted line in FIG. 7, and the Mollier diagram 64 during cooling of the air conditioner of the present embodiment is shown as a solid line in FIG. It is shown. In the Mollier diagrams 63 and 64, H ′ and H are compressor parts, I ′ and I are parts from the discharge side of the compressor to the inlet of the indoor / outdoor heat exchanger, and J ′ and J are indoor and outdoor heat exchangers. Portions K ′ and K are expansion valve portions, L ′ and L are indoor heat exchanger portions, and M ′ and M are portions from the indoor heat exchanger to the compressor suction side.
本実施形態の四方切換弁30は、高圧側導管22が室内側導管26に対向し略一直線状となるように配置され、この高圧側導管22が冷房運転時に弁体36の上方空間を介して室外側導管28に連通されることとなるので、この部分では圧力損失を生ずる。
The four-
しかし、本実施形態では、高温冷媒から低温冷媒への弁座34を通した熱移動量が低減するように真鍮にマンガンを1〜4%加えた材料の弁座34を用いているので、圧縮機吸込側に供給する冷媒温度が低く維持されている。そして、室外側の放熱量増大に伴い、室内側を流れる冷媒の圧力は低いため、密度の高い冷媒を圧縮機に供給することができる。即ち、冷媒密度が高まるために圧縮機を同じ回転数で回した場合での冷媒循環量が増加する。能力はエンタルピ差に冷媒循環量を乗じて定義されるので、結果として冷房能力を増大することができる。また、本実施例では熱移動量の低減による冷房能力の低減分が熱移動量の低減による圧縮機入力の低減分よりも小さくなる圧縮機を用いている。これによって、さらに冷房効率の向上を図ることができる。
However, in this embodiment, since the
また仮に、本実施例で用いる圧縮機が熱移動量の低減による冷房能力の低減分が熱移動量の低減による圧縮機入力の低減分よりも大きくなり、本実施形態の空気調和機10の冷房効率の低下する場合であっても、冷房効率の低下分よりも暖房効率の向上分を大きくしてある。これにより、空気調和機10の年間エネルギー消費効率(APF)を向上することができる。このAPFは、1年間に必要な冷暖房能力の総和を期間消費電力量(冷房期間(kWh)+暖房期間(kWh)で割った数値であり、暖房能力の寄与率が高いことが特徴である。
Also, if the compressor used in the present embodiment has a reduced cooling capacity due to the reduced heat transfer amount, the reduced amount of the compressor input due to the reduced heat transfer amount becomes larger. Even when the efficiency is lowered, the heating efficiency is increased more than the cooling efficiency is decreased. Thereby, the annual energy consumption efficiency (APF) of the
なお、暖房時と冷房時の四方切換弁30の具体的状態を説明する。高温冷媒から低温冷媒への熱移動量は暖房時の方が大きい。高圧側導管22から流入した冷媒が室内側導管26、室外側導管28へ流出するまでの圧力損失及び冷媒の温度低下は冷房時の方が大きい。暖房時の室内側導管26と低圧側配管24との温度差と、冷房時の室外側導管28と低圧側導管24との温度差とを比較すると、暖房時の温度差の方が大きい。圧縮機12の回転数は暖房時の方が一般に高いため、高圧側導管22から流入した冷媒が室内側導管26、室外側導管28へ流出する際の流速は暖房時の方が速い。
The specific state of the four-
以上説明したように、本実施形態によれば、構造が簡単で安価な四方切換弁としつつ、効率を向上できる空気調和機を提供することができる。 As described above, according to this embodiment, it is possible to provide an air conditioner that can improve efficiency while providing a simple and inexpensive four-way switching valve.
10…空気調和機、12…圧縮機、14…室外熱交換器、16…膨張弁(減圧手段)、18…室内熱交換器、20…冷媒配管、22…高圧側導管、24…低圧側導管、26…室内側導管、28…室外側導管、30…四方切換弁、32…弁ケーシング、32a…筒壁部、32b…端壁部、34…弁座、34a…シート面、34b…室内側連通路、34c…低圧側連通路、34d…室外側連通路、36…弁体、36a…窪み、36b…外壁面、36c…縁部、36e…摺動面、38…連結板、38a…連通穴、38b…連通穴、40a、40b…ピストン板、50…制御装置。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記四方切換弁は、両端が閉じられた筒状の弁ケーシングと、前記弁ケーシング内に筒軸方向に延在して配置され且つ平面状のシート面を有する金属製の弁座と、前記弁座のシート面上を筒軸方向に移動可能に配置された弁体と、前記弁ケーシングに接続された銅製の導管と、を備え、
前記弁座は室外側連通路、低圧側連通路及び室内側連通路を筒軸方向に順に且つ前記シート面に開口して設けており、
前記導管は、前記弁体の外側の弁ケーシング内空間と前記圧縮機の吐出側とを連通する高圧側導管と、前記室外側連通路と前記室外熱交換器とを連通する室外側導管と、前記低圧側連通路と前記圧縮機の吸込側とを連通する低圧側導管と、前記室内側連通路と前記室内熱交換器とを連通する室内側導管とからなり、
前記弁体は、暖房時に前記高圧側導管と前記室内側導管とを連通して高温冷媒を流すと共に前記低圧側導管と前記室外側導管とを連通して低温冷媒を流し、冷房時に前記高圧側導管と前記室外側導管とを連通して高温冷媒を流すと共に前記低圧側導管と前記室内側導管とを連通して低温冷媒を流すように移動され、
前記高圧側導管は前記室内側導管に対向し略一直線状となるように配置されており、
前記室内側導管、前記低圧側導管及び前記室外側導管は前記室内側連通路、前記室外側連通路及び前記低圧側連通路の壁面にそれぞれ溶接されている空気調和機において、
前記弁座として高温冷媒から低温冷媒への前記弁座を通した暖房時の熱移動量が低減するように真鍮にマンガンを1〜4%加えた材料の弁座を用いると共に、
前記圧縮機として前記暖房時の熱移動量の低減による暖房能力の増大分が前記暖房時の熱移動量の低減による圧縮機入力の増大分よりも大きくなる圧縮機を用いた
ことを特徴とする空気調和機。 A refrigeration cycle formed by connecting a compressor, a four-way switching valve, an indoor heat exchanger, a decompression means, and an outdoor heat exchanger with refrigerant pipes and filled with refrigerant inside, and the four-way switching valve is switched for cooling and heating operation. And a control device for performing
The four-way switching valve includes a cylindrical valve casing closed at both ends, a metal valve seat disposed in the valve casing so as to extend in the cylinder axial direction and having a planar seat surface, and the valve A valve body arranged to be movable in the cylinder axis direction on the seat surface of the seat, and a copper conduit connected to the valve casing,
The valve seat is provided with an outdoor side communication path, a low pressure side communication path, and an indoor side communication path opened in order in the cylinder axis direction and on the seat surface,
The conduit includes a high-pressure side conduit communicating with a valve casing inner space outside the valve body and a discharge side of the compressor, an outdoor conduit communicating with the outdoor communication passage and the outdoor heat exchanger, A low- pressure side conduit that communicates the low-pressure side communication passage and the suction side of the compressor, and an indoor-side conduit that communicates the indoor-side communication passage and the indoor heat exchanger,
The valve body communicates the high-pressure side conduit and the indoor-side conduit during heating to flow high-temperature refrigerant, and communicates the low-pressure side conduit and the outdoor-side conduit to flow low-temperature refrigerant, and during cooling, the high-pressure side flows. conduit and said chamber outer conduit communicates communicating with said interior side conduit and the low-pressure side conduit with flow temperature refrigerant is moved to pass the low temperature refrigerant,
The high-pressure side conduit is disposed so as to face the indoor-side conduit and be substantially straight.
In the air conditioner, wherein the indoor-side conduit, the low-pressure side conduit, and the outdoor-side conduit are welded to the wall surfaces of the indoor-side communication path, the outdoor-side communication path, and the low-pressure side communication path, respectively.
As the valve seat, using a valve seat made of a material obtained by adding 1 to 4% of manganese to brass so as to reduce the amount of heat transfer during heating from the high-temperature refrigerant to the low-temperature refrigerant through the valve seat,
Characterized by using a compressor is larger than the amount of increase in the compressor input by reducing the increment is amount of heat transfer during the heating of the heating capacity by reducing the amount of heat transfer during the heating as the compressor Air conditioner.
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