以下に、一つの実施形態について、図1乃至図9を参照して説明する。なお、本明細書において、実施形態に係る構成要素及び当該要素の説明が、複数の表現で記載されることがある。構成要素及びその説明は、一例であり、本明細書の表現によって限定されない。構成要素は、本明細書におけるものとは異なる名称でも特定され得る。また、構成要素は、本明細書の表現とは異なる表現によっても説明され得る。
One embodiment will be described below with reference to Figs. 1 to 9. Note that in this specification, components according to the embodiment and descriptions of the components may be described in multiple ways. The components and their descriptions are merely examples and are not limited by the expressions in this specification. The components may also be identified by names different from those in this specification. The components may also be described by expressions different from those in this specification.
図1は、本実施形態に係る熱交換器を備える空気調和装置の10の冷媒系統図であり、冷房運転時の冷媒の流れを示す例示的かつ模式的な図である。空気調和装置10は、例えば、家庭用のエアコンディショナである。なお、空気調和装置10は、この例に限られず、業務用のエアコンディショナのような他の空気調和装置であってもよい。
Figure 1 is a refrigerant system diagram of an air conditioner 10 equipped with a heat exchanger according to this embodiment, and is an exemplary and schematic diagram showing the flow of refrigerant during cooling operation. The air conditioner 10 is, for example, a home air conditioner. Note that the air conditioner 10 is not limited to this example, and may be other air conditioners such as a commercial air conditioner.
図1に示すように、空気調和装置10は、室外機11と、室内機12と、冷媒配管13と、制御装置14とを有する。室外機11は、例えば、屋外に配置される。室内機12は、例えば、屋内に配置される。
As shown in FIG. 1, the air conditioning device 10 has an outdoor unit 11, an indoor unit 12, refrigerant piping 13, and a control device 14. The outdoor unit 11 is placed, for example, outdoors. The indoor unit 12 is placed, for example, indoors.
空気調和装置10は、室外機11と室内機12とが冷媒配管13により接続された冷凍サイクルを備える。室外機11と室内機12との間で、冷媒配管13を通り、冷媒が流れる。また、室外機11と室内機12とは、例えば電気配線により互いに電気的に接続される。
The air conditioning device 10 has a refrigeration cycle in which an outdoor unit 11 and an indoor unit 12 are connected by refrigerant piping 13. Refrigerant flows between the outdoor unit 11 and the indoor unit 12 through the refrigerant piping 13. In addition, the outdoor unit 11 and the indoor unit 12 are electrically connected to each other, for example, by electrical wiring.
室外機11は、室外熱交換器21と、室外送風ファン22と、圧縮機23と、アキュムレータ24と、四方弁25と、第1の膨張弁31と、第2の膨張弁32と、第3の膨張弁33と、気液分離器34と、切替弁35と、第1の逆止弁36と、第2の逆止弁37とを有する。室内機12は、室内熱交換器41と、室内送風ファン42とを有する。
The outdoor unit 11 has an outdoor heat exchanger 21, an outdoor blower fan 22, a compressor 23, an accumulator 24, a four-way valve 25, a first expansion valve 31, a second expansion valve 32, a third expansion valve 33, a gas-liquid separator 34, a switching valve 35, a first check valve 36, and a second check valve 37. The indoor unit 12 has an indoor heat exchanger 41 and an indoor blower fan 42.
冷媒配管13は、例えば、銅またはアルミニウムのような金属で作られた管である。冷媒配管13は、第1の配管51と、第2の配管52と、第3の配管53とを有する。第1の配管51は、室内熱交換器41と室外熱交換器21とを接続する。圧縮機23、アキュムレータ24、四方弁25、第3の膨張弁33、切替弁35、及び第1の逆止弁36は、第1の配管51に設けられる。第2の配管52は、室外熱交換器21と室内熱交換器41とを接続する。第1の膨張弁31と第2の膨張弁32と気液分離器34は、第2の配管52に設けられる。第3の配管53は、第1の配管51に接続される。第2の逆止弁37は、第3の配管53に設けられる。
The refrigerant pipe 13 is a pipe made of a metal such as copper or aluminum. The refrigerant pipe 13 has a first pipe 51, a second pipe 52, and a third pipe 53. The first pipe 51 connects the indoor heat exchanger 41 and the outdoor heat exchanger 21. The compressor 23, the accumulator 24, the four-way valve 25, the third expansion valve 33, the switching valve 35, and the first check valve 36 are provided in the first pipe 51. The second pipe 52 connects the outdoor heat exchanger 21 and the indoor heat exchanger 41. The first expansion valve 31, the second expansion valve 32, and the gas-liquid separator 34 are provided in the second pipe 52. The third pipe 53 is connected to the first pipe 51. The second check valve 37 is provided in the third pipe 53.
冷房運転において、冷媒は、第1の配管51を通って室内熱交換器41から室外熱交換器21へ流れ、第2の配管52を通って室外熱交換器21から室内熱交換器41へ流れる。図1の矢印は、冷房運転時における冷媒の流れを示す。
During cooling operation, the refrigerant flows from the indoor heat exchanger 41 to the outdoor heat exchanger 21 through the first pipe 51, and flows from the outdoor heat exchanger 21 to the indoor heat exchanger 41 through the second pipe 52. The arrows in Figure 1 show the flow of the refrigerant during cooling operation.
図2は、本実施形態に係る熱交換器を備える空気調和装置10の冷媒系統図であり、暖房運転時の冷媒の流れを示す例示的かつ模式的な図である。図2に示すように、暖房運転において、冷媒は、第1の配管51を通って室外熱交換器21から室内熱交換器41へ流れ、第2の配管52を通って室内熱交換器41から室外熱交換器21へ流れる。図2の矢印は、暖房運転時における冷媒の流れを示す。
Figure 2 is a refrigerant system diagram of an air conditioning device 10 equipped with a heat exchanger according to this embodiment, and is an exemplary and schematic diagram showing the flow of refrigerant during heating operation. As shown in Figure 2, during heating operation, the refrigerant flows from the outdoor heat exchanger 21 to the indoor heat exchanger 41 through the first pipe 51, and flows from the indoor heat exchanger 41 to the outdoor heat exchanger 21 through the second pipe 52. The arrows in Figure 2 indicate the flow of refrigerant during heating operation.
室外機11の室外熱交換器21は、冷媒の流れる方向に応じて、蒸発器として冷媒の吸熱を行い、または凝縮器として冷媒の放熱を行う。室外送風ファン22は、室外熱交換器21に向かって送風し、室外熱交換器21における冷媒と空気との熱交換を促進する。言い換えると、室外送風ファン22は、室外熱交換器21と熱交換する気流を生成する。
The outdoor heat exchanger 21 of the outdoor unit 11 acts as an evaporator to absorb heat from the refrigerant or as a condenser to release heat from the refrigerant depending on the direction of refrigerant flow. The outdoor blower fan 22 blows air toward the outdoor heat exchanger 21, promoting heat exchange between the refrigerant and air in the outdoor heat exchanger 21. In other words, the outdoor blower fan 22 generates an airflow that exchanges heat with the outdoor heat exchanger 21.
圧縮機23は、吸入口23aと吐出口23bとを有する。圧縮機23は、吸入口23aから冷媒を吸入し、圧縮した冷媒を吐出口23bから吐出する。これにより、圧縮機23は、冷凍サイクルにおいて冷媒を圧縮するとともに、冷媒の循環を生じさせる。
The compressor 23 has an intake port 23a and an exhaust port 23b. The compressor 23 draws in the refrigerant from the intake port 23a and exhausts the compressed refrigerant from the exhaust port 23b. In this way, the compressor 23 compresses the refrigerant in the refrigeration cycle and causes the refrigerant to circulate.
アキュムレータ24は、圧縮機23の吸入口23aに接続される。アキュムレータ24は、気体状の冷媒と液体状の冷媒とを分離する。これにより、圧縮機23は、アキュムレータ24を通過した気体状の冷媒を吸入口23aから吸入することができる。アキュムレータ24は、圧縮機23と一体に構成されることで、圧縮機23の吸入口となることもできる。
The accumulator 24 is connected to the suction port 23a of the compressor 23. The accumulator 24 separates the gaseous refrigerant from the liquid refrigerant. This allows the compressor 23 to suck the gaseous refrigerant that has passed through the accumulator 24 from the suction port 23a. The accumulator 24 can also function as the suction port of the compressor 23 by being configured integrally with the compressor 23.
四方弁25は、室外熱交換器21と、室内熱交換器41と、圧縮機23の吐出口23bと、アキュムレータ24(圧縮機23の吸入口23a)とに接続される。四方弁25は、暖房運転時と冷房運転時とで、室外熱交換器21、室内熱交換器41、圧縮機23の吐出口23b、及びアキュムレータ24のそれぞれに接続される流路を切り替え、冷媒が流れる方向を変更する。
The four-way valve 25 is connected to the outdoor heat exchanger 21, the indoor heat exchanger 41, the discharge port 23b of the compressor 23, and the accumulator 24 (the suction port 23a of the compressor 23). The four-way valve 25 switches the flow paths connected to the outdoor heat exchanger 21, the indoor heat exchanger 41, the discharge port 23b of the compressor 23, and the accumulator 24 during heating operation and cooling operation, changing the direction in which the refrigerant flows.
図1に示すように、冷房運転時において、四方弁25は、室外熱交換器21と圧縮機23の吐出口23bとを接続する。さらに、冷房運転時において、四方弁25は、室内熱交換器41とアキュムレータ24とを接続する。これにより、圧縮機23で圧縮された冷媒が室外熱交換器21へ流れ、室内熱交換器41で熱交換が行われた(例えば蒸発した)冷媒がアキュムレータ24へ流れる。
As shown in FIG. 1, during cooling operation, the four-way valve 25 connects the outdoor heat exchanger 21 to the discharge port 23b of the compressor 23. Furthermore, during cooling operation, the four-way valve 25 connects the indoor heat exchanger 41 to the accumulator 24. As a result, the refrigerant compressed by the compressor 23 flows to the outdoor heat exchanger 21, and the refrigerant that has undergone heat exchange (e.g. evaporated) in the indoor heat exchanger 41 flows to the accumulator 24.
図2に示すように、暖房運転時において、四方弁25は、室外熱交換器21とアキュムレータ24とを接続する。さらに、暖房運転時において、四方弁25は、室内熱交換器41と圧縮機23の吐出口23bとを接続する。これにより、圧縮機23で圧縮された冷媒が室内熱交換器41へ流れ、室外熱交換器21で熱交換が行われた(例えば蒸発した)冷媒がアキュムレータ24へ流れる。
As shown in FIG. 2, during heating operation, the four-way valve 25 connects the outdoor heat exchanger 21 and the accumulator 24. Furthermore, during heating operation, the four-way valve 25 connects the indoor heat exchanger 41 and the discharge port 23b of the compressor 23. As a result, the refrigerant compressed by the compressor 23 flows to the indoor heat exchanger 41, and the refrigerant that has undergone heat exchange (e.g. evaporated) in the outdoor heat exchanger 21 flows to the accumulator 24.
第1の膨張弁31、第2の膨張弁32、第3の膨張弁33は、例えば、電磁膨張弁である。なお、第1の膨張弁31、第2の膨張弁32及び第3の膨張弁33は、他の膨張弁であってもよい。第1の膨張弁31、第2の膨張弁32及び第3の膨張弁33は、開度を制御されることで、通過する冷媒の量を調節する。
The first expansion valve 31, the second expansion valve 32, and the third expansion valve 33 are, for example, electromagnetic expansion valves. Note that the first expansion valve 31, the second expansion valve 32, and the third expansion valve 33 may be other expansion valves. The first expansion valve 31, the second expansion valve 32, and the third expansion valve 33 adjust the amount of refrigerant passing through by controlling the opening degree.
気液分離器34は、冷房運転時に第1の膨張弁31側から流入する気液二相冷媒を、暖房運転時に第2の膨張弁32側から流入する気液二相冷媒を、液体の媒体と気体の媒体に分離する。冷房運転時には、液体の冷媒は、室内熱交換器41側に送り出される。また、暖房運転時には、液体の冷媒は室外熱交換器21側に送り出される。なお、分離された気体の冷媒は、アキュムレータ24を介して圧縮機23に送られる。
The gas-liquid separator 34 separates the two-phase gas-liquid refrigerant flowing in from the first expansion valve 31 side during cooling operation, and the two-phase gas-liquid refrigerant flowing in from the second expansion valve 32 side during heating operation, into a liquid medium and a gas medium. During cooling operation, the liquid refrigerant is sent to the indoor heat exchanger 41 side. During heating operation, the liquid refrigerant is sent to the outdoor heat exchanger 21 side. The separated gas refrigerant is sent to the compressor 23 via the accumulator 24.
室内機12の室内熱交換器41は、冷媒の流れる方向に応じて、蒸発器として吸熱し、または凝縮器として放熱する。室内送風ファン42は、室内熱交換器41に向かって送風し、室内熱交換器41と空気との熱交換を促進する。言い換えると、室内送風ファン42は、室内熱交換器41と熱交換する気流を生成する。
The indoor heat exchanger 41 of the indoor unit 12 absorbs heat as an evaporator or releases heat as a condenser depending on the direction of refrigerant flow. The indoor blower fan 42 blows air toward the indoor heat exchanger 41, promoting heat exchange between the indoor heat exchanger 41 and the air. In other words, the indoor blower fan 42 generates an airflow that exchanges heat with the indoor heat exchanger 41.
以上のように各要素が配置された空気調和装置10において、第1の配管51は、第1の領域51aと、第2の領域51bと、第3の領域51cと、第4の領域51dとを有する。第1の領域51aは、室内熱交換器41と四方弁25との間における第1の配管51の一部である。第2の領域51bは、四方弁25とアキュムレータ24との間における第1の配管51の一部である。第3の領域51cは、圧縮機23の吐出口23bと四方弁25との間における第1の配管51の一部である。第4の領域51dは、四方弁25と室外熱交換器21との間における第1の配管51の一部である。
In the air conditioning device 10 in which the elements are arranged as described above, the first piping 51 has a first region 51a, a second region 51b, a third region 51c, and a fourth region 51d. The first region 51a is a portion of the first piping 51 between the indoor heat exchanger 41 and the four-way valve 25. The second region 51b is a portion of the first piping 51 between the four-way valve 25 and the accumulator 24. The third region 51c is a portion of the first piping 51 between the discharge port 23b of the compressor 23 and the four-way valve 25. The fourth region 51d is a portion of the first piping 51 between the four-way valve 25 and the outdoor heat exchanger 21.
第2の配管52は、第5の領域52aと、第6の領域52bと、第7の領域52cと第8の領域52dとを有する。第5の領域52aは、室外熱交換器21と第1の膨張弁31との間における第2の配管52の一部である。第6の領域52bは、第2の膨張弁32と室内熱交換器41との間における第2の配管52の一部である。第7の領域52cは、第1の膨張弁31と気液分離器34との間における第2の配管52の一部である。第8の領域52dは、第2の膨張弁32と気液分離器34との間における第2の配管52の一部である。
The second piping 52 has a fifth region 52a, a sixth region 52b, a seventh region 52c, and an eighth region 52d. The fifth region 52a is a part of the second piping 52 between the outdoor heat exchanger 21 and the first expansion valve 31. The sixth region 52b is a part of the second piping 52 between the second expansion valve 32 and the indoor heat exchanger 41. The seventh region 52c is a part of the second piping 52 between the first expansion valve 31 and the gas-liquid separator 34. The eighth region 52d is a part of the second piping 52 between the second expansion valve 32 and the gas-liquid separator 34.
第3の膨張弁33は、第1の配管51の第2の領域51bに設けられる。言い換えると、第3の膨張弁33は、四方弁25と圧縮機23の吸入口23a(アキュムレータ24)との間で、第1の配管51に設けられる。
The third expansion valve 33 is provided in the second region 51b of the first pipe 51. In other words, the third expansion valve 33 is provided in the first pipe 51 between the four-way valve 25 and the intake port 23a (accumulator 24) of the compressor 23.
切替弁35は、例えば、三方弁である。なお、切替弁35は、四方弁のような、冷媒が流れる方向を変更可能な他の切替弁であってもよい。切替弁35は、第3の膨張弁33と圧縮機23の吸入口23a(アキュムレータ24)との間で、第1の配管51の第2の領域51bに設けられる。
The switching valve 35 is, for example, a three-way valve. Note that the switching valve 35 may be another switching valve capable of changing the direction in which the refrigerant flows, such as a four-way valve. The switching valve 35 is provided in the second region 51b of the first pipe 51 between the third expansion valve 33 and the suction port 23a (accumulator 24) of the compressor 23.
第3の配管53は、第1の配管51の第2の領域51bに接続される。第3の配管53の第1の端部53aは、切替弁35に接続される。すなわち、切替弁35は、第3の配管53の第1の端部53aと第1の配管51との接続部分に設けられる。第3の配管53の第2の端部53bは、切替弁35と圧縮機23の吸入口23a(アキュムレータ24)との間で、第1の配管51に接続される。第1の端部53aは、第3の配管の一方の端部の一例である。第2の端部53bは、第3の配管の他方の端部の一例である。
The third pipe 53 is connected to the second region 51b of the first pipe 51. The first end 53a of the third pipe 53 is connected to the switching valve 35. That is, the switching valve 35 is provided at the connection between the first end 53a of the third pipe 53 and the first pipe 51. The second end 53b of the third pipe 53 is connected to the first pipe 51 between the switching valve 35 and the suction port 23a (accumulator 24) of the compressor 23. The first end 53a is an example of one end of the third pipe. The second end 53b is an example of the other end of the third pipe.
切替弁35は、四方弁25、圧縮機23の吸入口23a(アキュムレータ24)、及び第3の配管53のそれぞれに接続される流路を切り替え、冷媒が流れる方向を変更する。すなわち、切替弁35は、四方弁25から圧縮機23の吸入口23a(アキュムレータ24)へ向かって流れる冷媒を、第3の配管53を経由して圧縮機23の吸入口23a(アキュムレータ24)へ流すことができる。
The switching valve 35 switches the flow paths connected to the four-way valve 25, the suction port 23a (accumulator 24) of the compressor 23, and the third pipe 53, and changes the direction in which the refrigerant flows. That is, the switching valve 35 can direct the refrigerant flowing from the four-way valve 25 toward the suction port 23a (accumulator 24) of the compressor 23 via the third pipe 53 to the suction port 23a (accumulator 24) of the compressor 23.
第1の逆止弁36は、切替弁35と、第3の配管53の第2の端部53bとの間で第1の配管51に設けられる。第1の逆止弁36は、切替弁35から圧縮機23の吸入口23a(アキュムレータ24)へ向かう方向へ流れる冷媒を通過させる。一方、第1の逆止弁36は、圧縮機23の吸入口23a(アキュムレータ24)から切替弁35へ向かう方向へ流れる冷媒を遮断する。
The first check valve 36 is provided in the first pipe 51 between the switching valve 35 and the second end 53b of the third pipe 53. The first check valve 36 allows the refrigerant flowing in the direction from the switching valve 35 toward the suction port 23a (accumulator 24) of the compressor 23 to pass through. On the other hand, the first check valve 36 blocks the refrigerant flowing in the direction from the suction port 23a (accumulator 24) of the compressor 23 toward the switching valve 35.
第2の逆止弁37は、切替弁35と第3の配管53の第2の端部53bとの間で第3の配管53に設けられる。第2の逆止弁37は、切替弁35から圧縮機23の吸入口23a(アキュムレータ24)へ向かう方向へ流れる冷媒を通過させる。一方、第2の逆止弁37は、圧縮機23の吸入口23a(アキュムレータ24)から切替弁35へ向かう方向へ流れる冷媒を遮断する。
The second check valve 37 is provided in the third pipe 53 between the switching valve 35 and the second end 53b of the third pipe 53. The second check valve 37 allows the refrigerant flowing in the direction from the switching valve 35 toward the suction port 23a (accumulator 24) of the compressor 23 to pass. On the other hand, the second check valve 37 blocks the refrigerant flowing in the direction from the suction port 23a (accumulator 24) of the compressor 23 toward the switching valve 35.
本実施形態の室外機11は、第1の蓄熱材61と、第2の蓄熱材62と、第3の蓄熱材63とを有する。また、室外機11は、第1の温度センサ71と、第2の温度センサ72と、第3の温度センサ73と、第4の温度センサ74と、第5の温度センサ75と、第6の温度センサ76と、第7の温度センサ77、第8の温度センサ78と、第9の温度センサ79と、第10の温度センサ80とをさらに有する。第1の蓄熱材61は、第1の伝熱部の一例である。第2の蓄熱材62は、第2の伝熱部の一例である。第3の蓄熱材63は、蓄熱材の一例である。
The outdoor unit 11 of this embodiment has a first heat storage material 61, a second heat storage material 62, and a third heat storage material 63. The outdoor unit 11 also has a first temperature sensor 71, a second temperature sensor 72, a third temperature sensor 73, a fourth temperature sensor 74, a fifth temperature sensor 75, a sixth temperature sensor 76, a seventh temperature sensor 77, an eighth temperature sensor 78, a ninth temperature sensor 79, and a tenth temperature sensor 80. The first heat storage material 61 is an example of a first heat transfer section. The second heat storage material 62 is an example of a second heat transfer section. The third heat storage material 63 is an example of a heat storage material.
第1の蓄熱材61、第2の蓄熱材62、及び第3の蓄熱材63は、例えば、ブロック状の容器に充填された潜熱蓄熱材を有する。潜熱蓄熱材は、例えば、塩化カルシウムである。第1の蓄熱材61、第2の蓄熱材62、及び第3の蓄熱材63は、他の潜熱蓄熱材を有してもよい。本実施形態における第1の蓄熱材61、第2の蓄熱材62、及び第3の蓄熱材63は、例えば、約10℃乃至約100℃の温度帯で使用可能な蓄熱材である。
The first heat storage material 61, the second heat storage material 62, and the third heat storage material 63 each have, for example, a latent heat storage material filled in a block-shaped container. The latent heat storage material is, for example, calcium chloride. The first heat storage material 61, the second heat storage material 62, and the third heat storage material 63 may have another latent heat storage material. The first heat storage material 61, the second heat storage material 62, and the third heat storage material 63 in this embodiment are, for example, heat storage materials that can be used in a temperature range of about 10°C to about 100°C.
第1の蓄熱材61、第2の蓄熱材62、及び第3の蓄熱材63は、上述の例に限られず、例えば、顕熱蓄熱材のような他の蓄熱材であってもよいし、他の温度帯で使用可能な蓄熱材であってもよい。また、第1の蓄熱材61、第2の蓄熱材62、及び第3の蓄熱材63は、互いに異なる蓄熱材であってもよい。
The first heat storage material 61, the second heat storage material 62, and the third heat storage material 63 are not limited to the above examples, and may be, for example, other heat storage materials such as sensible heat storage materials, or may be heat storage materials that can be used in other temperature ranges. In addition, the first heat storage material 61, the second heat storage material 62, and the third heat storage material 63 may be different heat storage materials from each other.
第1の蓄熱材61は、第3の膨張弁33と圧縮機23の吸入口23a(アキュムレータ24)との間で第1の配管51の第2の領域51bに熱的に接続される。本実施形態では、第1の蓄熱材61は、切替弁35と第1の逆止弁36との間で、第1の配管51に熱的に接続される。このため、第3の配管53の第1の端部53aは、第3の膨張弁33と第1の蓄熱材61との間で第1の配管51に接続されている。さらに、第3の配管53の第2の端部53bは、第1の蓄熱材61と圧縮機23の吸入口23a(アキュムレータ24)との間で第1の配管51に接続されている。
The first heat storage material 61 is thermally connected to the second region 51b of the first pipe 51 between the third expansion valve 33 and the intake port 23a (accumulator 24) of the compressor 23. In this embodiment, the first heat storage material 61 is thermally connected to the first pipe 51 between the switching valve 35 and the first check valve 36. Therefore, the first end 53a of the third pipe 53 is connected to the first pipe 51 between the third expansion valve 33 and the first heat storage material 61. Furthermore, the second end 53b of the third pipe 53 is connected to the first pipe 51 between the first heat storage material 61 and the intake port 23a (accumulator 24) of the compressor 23.
さらに、第1の蓄熱材61は、室外熱交換器21と第1の膨張弁31との間で第2の配管52の第5の領域52aに熱的に接続される。例えば、第1の配管51及び第2の配管52は、互いに離間するとともに、第1の蓄熱材61を貫通する。このため、第1の蓄熱材61は、第1の配管51と第2の配管52とを互いに熱的に接続させる。
Furthermore, the first heat storage material 61 is thermally connected to the fifth region 52a of the second pipe 52 between the outdoor heat exchanger 21 and the first expansion valve 31. For example, the first pipe 51 and the second pipe 52 are spaced apart from each other and pass through the first heat storage material 61. Therefore, the first heat storage material 61 thermally connects the first pipe 51 and the second pipe 52 to each other.
第1の蓄熱材61は、第2の領域51b及び第5の領域52aのそれぞれよりも、蓄熱容量が大きい。また、第2の領域51b及び第5の領域52aは、金属で作られており、第1の蓄熱材61の潜熱蓄熱材に密着する。このため、第2の領域51b及び第5の領域52aと、第1の蓄熱材61の潜熱蓄熱材との間で、熱伝導が生じやすい。
The first heat storage material 61 has a larger heat storage capacity than each of the second region 51b and the fifth region 52a. In addition, the second region 51b and the fifth region 52a are made of metal and are in close contact with the latent heat storage material of the first heat storage material 61. For this reason, heat conduction is likely to occur between the second region 51b and the fifth region 52a and the latent heat storage material of the first heat storage material 61.
第2の蓄熱材62は、第3の配管53に熱的に接続される。本実施形態では、第2の蓄熱材62は、切替弁35と第2の逆止弁37との間で、第3の配管53に熱的に接続される。
The second heat storage material 62 is thermally connected to the third pipe 53. In this embodiment, the second heat storage material 62 is thermally connected to the third pipe 53 between the switching valve 35 and the second check valve 37.
さらに、第2の蓄熱材62は、室内熱交換器41と第2の膨張弁32との間で第2の配管52の第6の領域52bに熱的に接続される。例えば、第6の領域52b及び第3の配管53は、互いに離間するとともに、第2の蓄熱材62を貫通する。このため、第2の蓄熱材62は、第6の領域52bと第3の配管53とを互いに熱的に接続させる。
Furthermore, the second heat storage material 62 is thermally connected to the sixth region 52b of the second pipe 52 between the indoor heat exchanger 41 and the second expansion valve 32. For example, the sixth region 52b and the third pipe 53 are spaced apart from each other and pass through the second heat storage material 62. Therefore, the second heat storage material 62 thermally connects the sixth region 52b and the third pipe 53 to each other.
第2の蓄熱材62は、第3の配管53及び第6の領域52bのそれぞれよりも、蓄熱容量が大きい。また、第3の配管53及び第6の領域52bは、金属で作られており、第2の蓄熱材62の潜熱蓄熱材に密着する。このため、第3の配管53及び第6の領域52bと、第2の蓄熱材62の潜熱蓄熱材との間で、熱伝導が生じやすい。
The second heat storage material 62 has a larger heat storage capacity than the third pipe 53 and the sixth region 52b. In addition, the third pipe 53 and the sixth region 52b are made of metal and are in close contact with the latent heat storage material of the second heat storage material 62. For this reason, heat conduction is likely to occur between the third pipe 53 and the sixth region 52b and the latent heat storage material of the second heat storage material 62.
第3の蓄熱材63は、室内熱交換器41と四方弁25との間で、第1の配管51の第1の領域51aに熱的に接続される。さらに、第3の蓄熱材63は、四方弁25と圧縮機23の吸入口23a(アキュムレータ24)との間で、第1の配管51の第2の領域51bに熱的に接続される。
The third heat storage material 63 is thermally connected to the first region 51a of the first pipe 51 between the indoor heat exchanger 41 and the four-way valve 25. Furthermore, the third heat storage material 63 is thermally connected to the second region 51b of the first pipe 51 between the four-way valve 25 and the intake port 23a (accumulator 24) of the compressor 23.
例えば、第1の配管51の第1の領域51a及び第2の領域51bは、互いに離間するとともに、第3の蓄熱材63を貫通する。このため、第1の領域51aと第2の領域51bとは、第3の蓄熱材63を介して互いに熱的に接続される。
For example, the first region 51a and the second region 51b of the first pipe 51 are spaced apart from each other and pass through the third heat storage material 63. Therefore, the first region 51a and the second region 51b are thermally connected to each other via the third heat storage material 63.
本実施形態では、第3の蓄熱材63は、四方弁25と、第3の膨張弁33との間で、第1の配管51の第2の領域51bに熱的に接続される。このため、第3の膨張弁33は、第3の蓄熱材63と圧縮機23の吸入口23a(アキュムレータ24)との間で、第1の配管51に設けられる。
In this embodiment, the third heat storage material 63 is thermally connected to the second region 51b of the first pipe 51 between the four-way valve 25 and the third expansion valve 33. Therefore, the third expansion valve 33 is provided in the first pipe 51 between the third heat storage material 63 and the intake port 23a (accumulator 24) of the compressor 23.
第3の蓄熱材63は、第1の領域51a及び第2の領域51bのそれぞれよりも、蓄積可能な熱量(蓄熱容量)が大きい。また、第1の領域51a及び第2の領域51bは、金属で作られており、第3の蓄熱材63の潜熱蓄熱材に密着する。このため、第1の領域51a及び第2の領域51bと、第3の蓄熱材63の潜熱蓄熱材との間で、熱伝導が生じやすい。
The third heat storage material 63 has a larger amount of heat that can be stored (heat storage capacity) than the first region 51a and the second region 51b. In addition, the first region 51a and the second region 51b are made of metal and are in close contact with the latent heat storage material of the third heat storage material 63. For this reason, heat conduction is likely to occur between the first region 51a and the second region 51b and the latent heat storage material of the third heat storage material 63.
第3の蓄熱材63は、第1の蓄熱材61及び第2の蓄熱材62のそれぞれよりも、潜熱蓄熱材の体積が大きく、且つ蓄熱容量が大きい。第1の蓄熱材61と第2の蓄熱材62とは、潜熱蓄熱材の体積及び蓄熱容量が略同一である。なお、第1の蓄熱材61と第2の蓄熱材62との潜熱蓄熱材の体積及び蓄熱容量が互いに異なってもよい。
The third heat storage material 63 has a larger latent heat storage material volume and a larger heat storage capacity than the first heat storage material 61 and the second heat storage material 62. The first heat storage material 61 and the second heat storage material 62 have substantially the same latent heat storage material volume and heat storage capacity. The first heat storage material 61 and the second heat storage material 62 may have different latent heat storage material volumes and heat storage capacities.
第1の温度センサ71は、第1の膨張弁31の冷房運転時の流入手前位置、すなわち第1の膨張弁31と第1の蓄熱材61との間で第1の膨張弁31の近傍において、第2の配管52の第5の領域52aに設けられる。第1の温度センサ71は、第1の膨張弁31の近傍において、第5の領域52aを流れる冷媒の温度を検出する。
The first temperature sensor 71 is provided in the fifth region 52a of the second pipe 52 in the vicinity of the first expansion valve 31, at a pre-flow position during cooling operation of the first expansion valve 31, i.e., between the first expansion valve 31 and the first heat storage material 61. The first temperature sensor 71 detects the temperature of the refrigerant flowing through the fifth region 52a in the vicinity of the first expansion valve 31.
第2の温度センサ72は、第1の蓄熱材61に設けられる。第2の温度センサ72は、第1の蓄熱材61の中間温度(内部温度)を検出する。第2の温度センサ72は、蓄熱材温度センサの一例である。
The second temperature sensor 72 is provided in the first heat storage material 61. The second temperature sensor 72 detects the intermediate temperature (internal temperature) of the first heat storage material 61. The second temperature sensor 72 is an example of a heat storage material temperature sensor.
第3の温度センサ73は、室内熱交換器41に設けられ、室内熱交換器41を流れる冷媒の温度(中間温度)を検出する。例えば、第3の温度センサ73は、室内熱交換器41を流れる冷媒の飽和温度が取得可能な位置に配置される。第3の温度センサ73は、室内機温度センサでもよい。
The third temperature sensor 73 is provided in the indoor heat exchanger 41 and detects the temperature (intermediate temperature) of the refrigerant flowing through the indoor heat exchanger 41. For example, the third temperature sensor 73 is disposed at a position where the saturation temperature of the refrigerant flowing through the indoor heat exchanger 41 can be obtained. The third temperature sensor 73 may be an indoor unit temperature sensor.
第4の温度センサ74は、第3の蓄熱材63に設けられ、第3の蓄熱材63の中間温度(内部温度)を検出する。第4の温度センサ74は、蓄熱材温度センサの一例である。
The fourth temperature sensor 74 is provided in the third heat storage material 63 and detects the intermediate temperature (internal temperature) of the third heat storage material 63. The fourth temperature sensor 74 is an example of a heat storage material temperature sensor.
第5の温度センサ75は、アキュムレータ24の近傍において、第1の配管51の第2の領域51bに設けられる。第5の温度センサ75は、アキュムレータ24の近傍において、第2の領域51bを流れ、アキュムレータ24(吸入口23a)に流れ込む冷媒の温度(入口温度)を検出する。
The fifth temperature sensor 75 is provided in the second region 51b of the first pipe 51 near the accumulator 24. The fifth temperature sensor 75 detects the temperature (inlet temperature) of the refrigerant flowing through the second region 51b near the accumulator 24 and into the accumulator 24 (suction port 23a).
第6の温度センサ76は、第3の配管53の第2の端部53bとアキュムレータ24との間、且つ第2の端部53bの近傍において、第1の配管51の第2の領域51bに設けられる。第6の温度センサ76は、第2の端部53bの近傍において、第2の領域51bを流れる冷媒の温度(冷房運転時に第1の蓄熱材61から流出する媒体の温度、または、暖房運転時に第2の蓄熱材62から流出する媒体の温度:出口温度)を検出する。
The sixth temperature sensor 76 is provided in the second region 51b of the first pipe 51, between the second end 53b of the third pipe 53 and the accumulator 24, and in the vicinity of the second end 53b. The sixth temperature sensor 76 detects the temperature of the refrigerant flowing through the second region 51b in the vicinity of the second end 53b (the temperature of the medium flowing out of the first heat storage material 61 during cooling operation, or the temperature of the medium flowing out of the second heat storage material 62 during heating operation: outlet temperature).
第7の温度センサ77は、室内熱交換器41と第2の蓄熱材62の間、且つ室内熱交換器41の近傍において、第2の配管52の第6の領域52bに設けられる。第7の温度センサ77は、第6の領域52bを流れる媒体の温度(暖房運転時の出口温度)を検出する。
The seventh temperature sensor 77 is provided in the sixth region 52b of the second pipe 52, between the indoor heat exchanger 41 and the second heat storage material 62, and in the vicinity of the indoor heat exchanger 41. The seventh temperature sensor 77 detects the temperature of the medium flowing through the sixth region 52b (the outlet temperature during heating operation).
第8の温度センサ78は、第2の蓄熱材62と第2の膨張弁32との間、且つ第2の蓄熱材62の近傍において、第2の配管52の第6の領域52bに設けられる。第8の温度センサ78は、第6の領域52bを流れる媒体の温度(暖房運転時の第2の蓄熱材62の出口温度)を検出する。
The eighth temperature sensor 78 is provided in the sixth region 52b of the second pipe 52 between the second heat storage material 62 and the second expansion valve 32 and in the vicinity of the second heat storage material 62. The eighth temperature sensor 78 detects the temperature of the medium flowing through the sixth region 52b (the outlet temperature of the second heat storage material 62 during heating operation).
第9の温度センサ79は、第2の蓄熱材62に設けられ、第2の蓄熱材62の中間温度(内部温度)を検出する。第9の温度センサ79は、蓄熱材温度センサの一例である。
The ninth temperature sensor 79 is provided in the second heat storage material 62 and detects the intermediate temperature (internal temperature) of the second heat storage material 62. The ninth temperature sensor 79 is an example of a heat storage material temperature sensor.
第10の温度センサ80は、室外熱交換器21に設けられ、室外熱交換器21を流れる冷媒の温度(中間温度、内部温度)を検出する。例えば、第10の温度センサ80は、室外熱交換器21を流れる冷媒の飽和温度が取得可能な位置に配置される。
The tenth temperature sensor 80 is provided in the outdoor heat exchanger 21 and detects the temperature (intermediate temperature, internal temperature) of the refrigerant flowing through the outdoor heat exchanger 21. For example, the tenth temperature sensor 80 is disposed at a position where the saturation temperature of the refrigerant flowing through the outdoor heat exchanger 21 can be obtained.
制御装置14は、例えば、室外制御装置14aと、室内制御装置14bとを有する。室外制御装置14aと室内制御装置14bとは、互いに電気配線により電気的に接続される。室外制御装置14a及び室内制御装置14bのうち少なくとも一方は、例えば、CPU(Central Processing Unit)またはマイクロコントローラのような制御装置と、ROM(Read Only Memory)と、RAM(Random Access Memory)と、フラッシュメモリのような記憶装置とを有するコンピュータである。なお、制御装置14は、この例に限られない。例えば、制御装置14は、室外制御装置14a及び室内制御装置14bのうち一方のみを有してもよい。
The control device 14 has, for example, an outdoor control device 14a and an indoor control device 14b. The outdoor control device 14a and the indoor control device 14b are electrically connected to each other by electrical wiring. At least one of the outdoor control device 14a and the indoor control device 14b is, for example, a computer having a control device such as a CPU (Central Processing Unit) or a microcontroller, a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and a storage device such as a flash memory. Note that the control device 14 is not limited to this example. For example, the control device 14 may have only one of the outdoor control device 14a and the indoor control device 14b.
室外制御装置14aは、室外機11の室外送風ファン22、圧縮機23、四方弁25、第1の膨張弁31、第2の膨張弁32、第3の膨張弁33、及び切替弁35を制御する。室内制御装置14bは、室内機12の室内送風ファン42を制御する。
The outdoor control device 14a controls the outdoor blower fan 22, compressor 23, four-way valve 25, first expansion valve 31, second expansion valve 32, third expansion valve 33, and switching valve 35 of the outdoor unit 11. The indoor control device 14b controls the indoor blower fan 42 of the indoor unit 12.
制御装置14が室外機11及び室内機12を制御することで、空気調和装置10は、冷房運転、暖房運転、除湿運転、除霜運転、蓄冷運転、及び他の運転を行う。室内制御装置14bは、例えば、リモートコントローラから信号を入力されてもよいし、通信装置を通じてスマートフォンのような情報端末から信号を入力されてもよい。
The control device 14 controls the outdoor unit 11 and the indoor unit 12, so that the air conditioning device 10 performs cooling operation, heating operation, dehumidification operation, defrosting operation, cold storage operation, and other operations. The indoor control device 14b may receive signals, for example, from a remote controller, or may receive signals from an information terminal such as a smartphone via a communication device.
図3は、本実施形態の空気調和装置10の構成を機能的に示すブロック図である。図3に示すように、本実施形態の空気調和装置10は、室外ファン駆動回路81と、室内ファン駆動回路82と、インバータ回路83と、四方弁駆動回路84と、第1の膨張弁駆動回路85と、第2の膨張弁駆動回路86と、第3の膨張弁駆動回路87と、切替弁駆動回路88とをさらに有する。
Figure 3 is a block diagram showing the functional configuration of the air conditioning device 10 of this embodiment. As shown in Figure 3, the air conditioning device 10 of this embodiment further has an outdoor fan drive circuit 81, an indoor fan drive circuit 82, an inverter circuit 83, a four-way valve drive circuit 84, a first expansion valve drive circuit 85, a second expansion valve drive circuit 86, a third expansion valve drive circuit 87, and a switching valve drive circuit 88.
室外ファン駆動回路81は、室外送風ファン22の駆動回路である。室内ファン駆動回路82は、室内送風ファン42の駆動回路である。インバータ回路83は、圧縮機23をインバータ制御し、圧縮機23の運転周波数を変更する。インバータ回路83は、例えば、PAM(Pulse Amplitude Modulation)方式のインバータ回路である。なお、インバータ回路83は、この例に限られない。
The outdoor fan drive circuit 81 is a drive circuit for the outdoor blower fan 22. The indoor fan drive circuit 82 is a drive circuit for the indoor blower fan 42. The inverter circuit 83 inverter controls the compressor 23 and changes the operating frequency of the compressor 23. The inverter circuit 83 is, for example, a PAM (Pulse Amplitude Modulation) type inverter circuit. Note that the inverter circuit 83 is not limited to this example.
四方弁駆動回路84は、四方弁25の駆動回路である。第1の膨張弁駆動回路85は、第1の膨張弁31の駆動回路である。第2の膨張弁駆動回路86は、第2の膨張弁32の駆動回路である。第3の膨張弁駆動回路87は、第3の膨張弁33の駆動回路である。切替弁駆動回路88は、切替弁35の駆動回路である。
The four-way valve drive circuit 84 is a drive circuit for the four-way valve 25. The first expansion valve drive circuit 85 is a drive circuit for the first expansion valve 31. The second expansion valve drive circuit 86 is a drive circuit for the second expansion valve 32. The third expansion valve drive circuit 87 is a drive circuit for the third expansion valve 33. The switching valve drive circuit 88 is a drive circuit for the switching valve 35.
制御装置14は、第1乃至第10の温度センサ71~80と、室外ファン駆動回路81と、室内ファン駆動回路82と、インバータ回路83と、四方弁駆動回路84と、第1の膨張弁駆動回路85と、第2の膨張弁駆動回路86と、第3の膨張弁駆動回路87と、切替弁駆動回路88とに接続される。制御装置14は、温度取得部91と、運転切替部92と、室外ファン制御部93と、室内ファン制御部94と、圧縮機制御部95と、弁制御部96とを備える。
The control device 14 is connected to the first to tenth temperature sensors 71-80, the outdoor fan drive circuit 81, the indoor fan drive circuit 82, the inverter circuit 83, the four-way valve drive circuit 84, the first expansion valve drive circuit 85, the second expansion valve drive circuit 86, the third expansion valve drive circuit 87, and the switching valve drive circuit 88. The control device 14 includes a temperature acquisition unit 91, an operation switching unit 92, an outdoor fan control unit 93, an indoor fan control unit 94, a compressor control unit 95, and a valve control unit 96.
温度取得部91は、第1乃至第10の温度センサ71~80の出力信号から、室外熱交換器21や室内熱交換器41の温度(中間温度)、各配管を流れる冷媒の温度、及び第1の蓄熱材61、第2の蓄熱材62、第3の蓄熱材63の温度(中間温度)を取得する。
The temperature acquisition unit 91 acquires the temperatures (intermediate temperatures) of the outdoor heat exchanger 21 and the indoor heat exchanger 41, the temperature of the refrigerant flowing through each pipe, and the temperatures (intermediate temperatures) of the first heat storage material 61, the second heat storage material 62, and the third heat storage material 63 from the output signals of the first to tenth temperature sensors 71 to 80.
運転切替部92は、空気調和装置10における冷房運転と、暖房運転との切り替え及び、除湿運転、除霜運転、蓄冷運転等の切り替えを行う。なお、運転切替部92は、空気調和装置10の運転を他の運転方式に切り替えてもよい。
The operation switching unit 92 switches between cooling operation and heating operation in the air conditioning device 10, and between dehumidification operation, defrosting operation, cold storage operation, etc. The operation switching unit 92 may also switch the operation of the air conditioning device 10 to another operating mode.
室外ファン制御部93は、室外送風ファン22を制御する。例えば、室外ファン制御部93は、室外ファン駆動回路81を制御することで、室外送風ファン22のモータの回転数を制御する。
The outdoor fan control unit 93 controls the outdoor blower fan 22. For example, the outdoor fan control unit 93 controls the outdoor fan drive circuit 81 to control the rotation speed of the motor of the outdoor blower fan 22.
室内ファン制御部94は、室内送風ファン42を制御する。例えば、室内ファン制御部94は、室内ファン駆動回路82を制御することで、室内送風ファン42のモータの回転数を制御する。
The indoor fan control unit 94 controls the indoor blower fan 42. For example, the indoor fan control unit 94 controls the rotation speed of the motor of the indoor blower fan 42 by controlling the indoor fan drive circuit 82.
圧縮機制御部95は、圧縮機23を制御する。例えば、圧縮機制御部95は、インバータ回路83を制御することで、インバータ制御により圧縮機23の運転周波数を制御する。
The compressor control unit 95 controls the compressor 23. For example, the compressor control unit 95 controls the inverter circuit 83 to control the operating frequency of the compressor 23 through inverter control.
弁制御部96は、四方弁25、第1の膨張弁31、第2の膨張弁32、第3の膨張弁33、及び切替弁35を制御する。弁制御部96は、四方弁駆動回路84を制御することで、四方弁25のアクチュエータを駆動し、四方弁25に冷媒が流れる方向を変更させる。弁制御部96は、第1の膨張弁駆動回路85、第2の膨張弁駆動回路86及び第3の膨張弁駆動回路87を制御することで、第1の膨張弁31、第2の膨張弁32、及び第3の膨張弁33の開度を変更させる。さらに、弁制御部96は、切替弁駆動回路88を制御することで、切替弁35に冷媒が流れる方向を変更させる。
The valve control unit 96 controls the four-way valve 25, the first expansion valve 31, the second expansion valve 32, the third expansion valve 33, and the switching valve 35. The valve control unit 96 drives the actuator of the four-way valve 25 by controlling the four-way valve drive circuit 84, and changes the direction of the refrigerant flowing through the four-way valve 25. The valve control unit 96 changes the opening degree of the first expansion valve 31, the second expansion valve 32, and the third expansion valve 33 by controlling the first expansion valve drive circuit 85, the second expansion valve drive circuit 86, and the third expansion valve drive circuit 87. Furthermore, the valve control unit 96 controls the switching valve drive circuit 88 to change the direction of the refrigerant flowing through the switching valve 35.
続いて、本実施形態の熱交換器の詳細を図4~図7を用いて説明する。なお、本実施形態における室外機11側の室外熱交換器21と室内機12側の室内熱交換器41の基本的な構造は同じ構造とすることができる。したがって、室内機12側の室内熱交換器41を代表して説明する。
Next, the details of the heat exchanger of this embodiment will be described with reference to Figures 4 to 7. Note that in this embodiment, the outdoor heat exchanger 21 on the outdoor unit 11 side and the indoor heat exchanger 41 on the indoor unit 12 side can have the same basic structure. Therefore, the indoor heat exchanger 41 on the indoor unit 12 side will be described as a representative example.
図4は、本実施形態の室内熱交換器41の全体構成を示す例示的かつ模式的な斜視図である。図4に示すように、室内熱交換器41は、複数の細径管43a(細径流路)を例えば管軸方向と直交する方向に、例えば一列に配置して扁平板状の管群としたマイクロチャネル熱交換体43を構成している。マイクロチャネル熱交換体43は、例えば、アルミニュウム等の熱伝達性の高い材料に微細加工を施して複数の細径管43aを形成している。各細径管43aは、相当直径が例えば1mm等の断面形状を有し、その断面形状は、例えば、四角形状等の矩形形状、円形状、楕円形状等とすることができる。
Figure 4 is an exemplary and schematic perspective view showing the overall configuration of the indoor heat exchanger 41 of this embodiment. As shown in Figure 4, the indoor heat exchanger 41 configures a microchannel heat exchanger 43 in which a plurality of thin tubes 43a (thin flow paths) are arranged, for example, in a row in a direction perpendicular to the tube axis direction to form a flat plate-shaped tube group. The microchannel heat exchanger 43 is formed by microfabricating a material with high thermal conductivity, such as aluminum, to form a plurality of thin tubes 43a. Each thin tube 43a has a cross-sectional shape with an equivalent diameter of, for example, 1 mm, and the cross-sectional shape can be, for example, a rectangular shape such as a square shape, a circular shape, an elliptical shape, or the like.
扁平板状のマイクロチャネル熱交換体43は、図6に示されるように第1支持部44(第1ヘッダと称する場合もある:図4では第1支持部44の図示を省略している)と第2支持部45(第2ヘッダと称する場合もある)によって支持されている。第1支持部44と第2支持部45との間には、アルミニュウム等の熱伝導率の高い複数の薄板からなるフィン46が配置されている。図4に示されるように、各フィン46には、マイクロチャネル熱交換体43の外形形状と略同一の形状(大きさ)の貫通孔44aが形成され、マイクロチャネル熱交換体43が挿通されて固定されている。また、第1支持部44の外側(フィン46が配置される側とは逆側)には、図6に示されるように、室内熱交換器41に冷媒を供給するための共通流路48a,48bの一端側が接続されている。第1支持部44の壁面には、共通流路48a、共通流路48bと略同一の形状(大きさ)の貫通孔(不図示)が形成され、共通流路48a、共通流路48bが接続されている。共通流路48a,48bの詳細は後述する。第1支持部44の内側(フィン46が配置されるる側)には、第1支持部44の一端側が接続されている。そして、第1支持部44の内部には、マイクロチャネル熱交換体43ごとに仕切壁44bが設けられ、対応するマイクロチャネル熱交換体43と共通流路48aまたは共通流路48bとを接続する共通の流路が形成されている。フィン46とマイクロチャネル熱交換体43との固定は、公知の接続技術を用いて行われて、熱的に接続されている。例えば、圧入で固定されてもよいし、例えば、ロウ付けやスポット溶接等の接合技術を用いて固定されてもよい。マイクロチャネル熱交換体43の他端側は、第2支持部45の外壁面に接続され、固定されている。マイクロチャネル熱交換体43の他端側における第2支持部45との接続構造の詳細は後述する。
As shown in FIG. 6, the flat plate-shaped microchannel heat exchange body 43 is supported by a first support part 44 (sometimes called a first header; the first support part 44 is omitted in FIG. 4) and a second support part 45 (sometimes called a second header). Fins 46 made of a plurality of thin plates having high thermal conductivity such as aluminum are arranged between the first support part 44 and the second support part 45. As shown in FIG. 4, each fin 46 has a through hole 44a having a shape (size) substantially the same as the outer shape of the microchannel heat exchange body 43, and the microchannel heat exchange body 43 is inserted and fixed. In addition, one end of the common flow paths 48a, 48b for supplying the refrigerant to the indoor heat exchanger 41 is connected to the outside of the first support part 44 (the side opposite to the side where the fins 46 are arranged) as shown in FIG. 6. A through hole (not shown) having substantially the same shape (size) as the common flow passage 48a and the common flow passage 48b is formed in the wall surface of the first support portion 44, and the common flow passage 48a and the common flow passage 48b are connected to each other. The details of the common flow passages 48a and 48b will be described later. One end side of the first support portion 44 is connected to the inside of the first support portion 44 (the side where the fins 46 are arranged). A partition wall 44b is provided for each microchannel heat exchange body 43 inside the first support portion 44, and a common flow passage is formed that connects the corresponding microchannel heat exchange body 43 to the common flow passage 48a or the common flow passage 48b. The fins 46 and the microchannel heat exchange body 43 are fixed to each other using a known connection technique, and are thermally connected to each other. For example, they may be fixed by press fitting, or may be fixed by using a joining technique such as brazing or spot welding. The other end side of the microchannel heat exchange body 43 is connected to and fixed to the outer wall surface of the second support portion 45. The connection structure with the second support part 45 at the other end of the microchannel heat exchange body 43 will be described in detail later.
マイクロチャネル熱交換体43の細径管43aには液状または気体状、またはその混合状態(気液二相状態)の冷媒が流動可能に満たされる。冷媒は、フィン46を介して室内熱交換器41の周囲を流れる空気と熱交換を行う。なお、細径管43aの小径化による伝熱面積の増加や細径管43aとフィン46との間のロウ付けによる接触熱抵抗の減少、マイクロチャネル熱交換体43の扁平管化による通風抵抗の減少(風量の増加)等により、室内熱交換器41の伝熱性能の向上に寄与できる。また、細径管43aの管内容積が小さくなるため冷媒充填量の削減に寄与することができる。なお、室内熱交換器41を構成するマイクロチャネル熱交換体43の数やフィン46の枚数、マイクロチャネル熱交換体43に形成される細径管43aの数は、室内熱交換器41の大きさ(能力)に応じて適宜変更可能である。
The thin tubes 43a of the microchannel heat exchanger 43 are filled with a liquid or gaseous refrigerant, or a mixture thereof (a gas-liquid two-phase state) so that it can flow. The refrigerant exchanges heat with the air flowing around the indoor heat exchanger 41 through the fins 46. The heat transfer performance of the indoor heat exchanger 41 can be improved by reducing the diameter of the thin tubes 43a to increase the heat transfer area, reducing the contact heat resistance by brazing the thin tubes 43a and the fins 46, and reducing the ventilation resistance (increasing the air volume) by making the microchannel heat exchanger 43 into a flat tube. In addition, the internal volume of the thin tubes 43a is reduced, which can contribute to reducing the amount of refrigerant charged. The number of microchannel heat exchangers 43 and fins 46 that constitute the indoor heat exchanger 41, and the number of thin tubes 43a formed in the microchannel heat exchanger 43 can be appropriately changed depending on the size (capacity) of the indoor heat exchanger 41.
図5は、室内熱交換器41を備える空気調和装置10(室内機12)を示す例示的かつ模式的な断面図である。
Figure 5 is an exemplary schematic cross-sectional view showing an air conditioning device 10 (indoor unit 12) equipped with an indoor heat exchanger 41.
室内機12は、筐体15の内部に、上述したように、室内熱交換器41と、室内送風ファン42と、フィルタ16と、例えば二つの上下風向板17(17A,17B)と、複数の左右風向板(不図示)等を有する。上下風向板17、左右風向板は、ルーバーとも称され得る。
As described above, the indoor unit 12 has an indoor heat exchanger 41, an indoor blower fan 42, a filter 16, and, for example, two upper and lower air deflectors 17 (17A, 17B) and multiple left and right air deflectors (not shown) inside the housing 15. The upper and lower air deflectors 17 and the left and right air deflectors may also be referred to as louvers.
図5に示されるように、本明細書において、便宜上、X軸、Y軸及びZ軸が定義される。X軸とY軸とZ軸とは、互いに直交する。X軸は、室内機12の幅に沿って設けられる。Y軸は、室内機12の奥行に沿って設けられる。Z軸は、室内機12の高さに沿って設けられる。
As shown in FIG. 5, for the sake of convenience, an X-axis, a Y-axis, and a Z-axis are defined in this specification. The X-axis, the Y-axis, and the Z-axis are mutually perpendicular. The X-axis is set along the width of the indoor unit 12. The Y-axis is set along the depth of the indoor unit 12. The Z-axis is set along the height of the indoor unit 12.
さらに、本明細書において、X方向、Y方向及びZ方向が定義される。X方向は、X軸に沿う方向であって、X軸の矢印が示す+X方向と、X軸の矢印の反対方向である-X方向とを含む。Y方向は、Y軸に沿う方向であって、Y軸の矢印が示す+Y方向と、Y軸の矢印の反対方向である-Y方向とを含む。Z方向は、Z軸に沿う方向であって、Z軸の矢印が示す+Z方向と、Z軸の矢印の反対方向である-Z方向とを含む。本実施形態において、+Z方向は上方向であり、-Z方向は下方向である。
Furthermore, in this specification, the X direction, Y direction, and Z direction are defined. The X direction is a direction along the X axis, and includes the +X direction indicated by the X axis arrow, and the -X direction opposite the X axis arrow. The Y direction is a direction along the Y axis, and includes the +Y direction indicated by the Y axis arrow, and the -Y direction opposite the Y axis arrow. The Z direction is a direction along the Z axis, and includes the +Z direction indicated by the Z axis arrow, and the -Z direction opposite the Z axis arrow. In this embodiment, the +Z direction is the upward direction, and the -Z direction is the downward direction.
筐体15は、X方向に延びた略直方体状に形成される。なお、筐体15は、他の形状に形成されてもよい。筐体15は、例えば、建造物(室内)の壁等に架けられる。筐体15は、上面15aと、下面15bとを有する。上面15aは、筐体15の上方向の端部またはその近傍に設けられ、略上方向に向く。下面15bは、筐体15の下方向の端部またはその近傍に設けられ、略下方向に向く。
The housing 15 is formed in a generally rectangular parallelepiped shape extending in the X direction. The housing 15 may be formed in other shapes. For example, the housing 15 is hung on a wall of a building (indoors). The housing 15 has an upper surface 15a and a lower surface 15b. The upper surface 15a is provided at or near the upper end of the housing 15 and faces generally upward. The lower surface 15b is provided at or near the lower end of the housing 15 and faces generally downward.
筐体15に、通風路18、吸込み口18a、及び吹出し口18bが設けられる。通風路18は、筐体15の内部に設けられる。吸込み口18aは、例えば、筐体15の上面15aに開口する。吹出し口18bは、例えば、筐体15の下面15bに開口する。吸込み口18a及び吹出し口18bは、筐体15の他の部分に開口してもよい。
The housing 15 is provided with an air passage 18, an intake port 18a, and an exhaust port 18b. The air passage 18 is provided inside the housing 15. The intake port 18a opens, for example, to the upper surface 15a of the housing 15. The exhaust port 18b opens, for example, to the lower surface 15b of the housing 15. The intake port 18a and the exhaust port 18b may open to other parts of the housing 15.
室内機12は、通風路18に風を通すことができる。風は、空気のような気体の流れである。吸込み口18aは、通風路18の一方の端に設けられ、通風路18を室内機12の外部に連通する。吹出し口18bは、通風路18の他方の端に設けられ、通風路18を室内機12の外部に連通する。換言すると、通風路18は、筐体15の内部において、吸込み口18aと吹出し口18bとの間に設けられる。
The indoor unit 12 can pass wind through the ventilation passage 18. Wind is a flow of gas such as air. The intake port 18a is provided at one end of the ventilation passage 18 and connects the ventilation passage 18 to the outside of the indoor unit 12. The outlet port 18b is provided at the other end of the ventilation passage 18 and connects the ventilation passage 18 to the outside of the indoor unit 12. In other words, the ventilation passage 18 is provided inside the housing 15, between the intake port 18a and the outlet port 18b.
室内熱交換器41は、通風路18に設けられる。室内熱交換器41は、通風路18において周囲の気体と熱交換を行う。図5の場合、室内熱交換器41は、室内送風ファン42の周囲のうち、筐体15の内部を流れる空気の上流側で室内送風ファン42を取り囲むように、例えば、3個配置されている。室内熱交換器41は、図4に示すように略長方形の外形であるが、室内機12の小型化のため、室内送風ファン42に対するレイアウトに応じて、傾き姿勢で配置される。これにより、室内熱交換器41は、冷房運転時に通風路18を流れる風を冷却し、暖房運転時に通風路18を流れる風を加熱する。
The indoor heat exchanger 41 is provided in the ventilation duct 18. The indoor heat exchanger 41 exchanges heat with the surrounding gas in the ventilation duct 18. In the case of FIG. 5, for example, three indoor heat exchangers 41 are arranged around the indoor blower fan 42 on the upstream side of the air flowing inside the housing 15 so as to surround the indoor blower fan 42. The indoor heat exchanger 41 has a substantially rectangular shape as shown in FIG. 4, but is arranged at an angle according to the layout relative to the indoor blower fan 42 in order to reduce the size of the indoor unit 12. As a result, the indoor heat exchanger 41 cools the air flowing through the ventilation duct 18 during cooling operation and heats the air flowing through the ventilation duct 18 during heating operation.
室内送風ファン42は、通風路18に設けられる。室内送風ファン42は、X方向に延びる回転軸Axfまわりに回転することで、通風路18において吸込み口18aから吹出し口18bへ風を送る。これにより、室内機12は、吸込み口18aから室内の空気を通風路18へ吸い込み、吹出し口18bから通風路18の空気(風)を吹き出す。このため、本明細書では、通風路18において吸込み口18aに近い側を上流、吹出し口18bに近い側を下流と称する場合がある。
The indoor blower fan 42 is provided in the ventilation passage 18. The indoor blower fan 42 rotates around a rotation axis Axf extending in the X direction to blow air from the intake port 18a to the exhaust port 18b in the ventilation passage 18. As a result, the indoor unit 12 draws indoor air into the ventilation passage 18 from the intake port 18a and blows out air (wind) in the ventilation passage 18 from the exhaust port 18b. For this reason, in this specification, the side of the ventilation passage 18 closer to the intake port 18a may be referred to as the upstream side, and the side closer to the exhaust port 18b may be referred to as the downstream side.
室内送風ファン42は、室内熱交換器41の下流に位置する。このため、室内送風ファン42が風を生じさせると、吸込み口18aから吸い込まれた空気(W0)が室内熱交換器41のフィン46を通過する。これにより、通風路18を流れる空気が室内熱交換器41と熱交換を行う。
The indoor blower fan 42 is located downstream of the indoor heat exchanger 41. Therefore, when the indoor blower fan 42 generates wind, the air (W0) sucked in from the intake port 18a passes through the fins 46 of the indoor heat exchanger 41. As a result, the air flowing through the ventilation passage 18 exchanges heat with the indoor heat exchanger 41.
フィルタ16は、吸込み口18a、または通風路18における吸込み口18aの近傍に設けられる。フィルタ16は、室内熱交換器41の上流に位置する。フィルタ16は、筐体15の内部から吸込み口18aを覆う。フィルタ16は、例えば、吸込み口18aから吸い込まれた空気を濾過し、当該空気中の塵埃を捕捉する。フィルタ16をHEPAフィルタ等で構成することにより、より高品質の空気清浄処理を実現することができる。
The filter 16 is provided at the intake port 18a or near the intake port 18a in the ventilation duct 18. The filter 16 is located upstream of the indoor heat exchanger 41. The filter 16 covers the intake port 18a from inside the housing 15. The filter 16, for example, filters the air sucked in from the intake port 18a and captures dust in the air. By configuring the filter 16 with a HEPA filter or the like, it is possible to achieve higher quality air purification processing.
上下風向板17は、図5に示されるように、吹出し口18bを開放する開き位置と、吹出し口18bを閉塞する閉じ位置との間を開閉動作可能である。
As shown in FIG. 5, the upper and lower air deflectors 17 can be moved between an open position that opens the air outlet 18b and a closed position that closes the air outlet 18b.
上下風向板17(17A,17B)は、空調空気の風向を上下方向に調整する部材であり、上下ルーバーとも呼ばれる。上下風向板17は、X方向に延びる略円柱状に形成された軸部17aによって支持されている。軸部17aは、X方向に延びる回転軸AxLまわりに回転可能に筐体15に支持される。上下風向板17A,17Bはそれぞれ単独で回動角度の調整が可能であり、吹出し口18bから吹き出される風(空気W1,W2)の方向を例えば、+Y方向に平行な方向と-Z方向に平行な方向の間で調整可能である。なお、図示を省略した左右風向板は、-X方向と+X方向との間で角度調整が可能であり、吹出し口18bから吹き出される風(空気)の方向を筐体15(室内機12)の左右方向において調整可能である。上下風向板17の角度調整と左右風向板の角度調整の組み合わせにより、吹出し口18bから吹き出される風(空気)の方向を室内の任意の方向に向けることができる。また、上下風向板17の角度調整と左右風向板の角度調整の少なくとも一方を連続的に変化させることにより、風(空気)の方向を連続的に変化させることができる。
The upper and lower air deflectors 17 (17A, 17B) are components that adjust the wind direction of the conditioned air in the vertical direction, and are also called upper and lower louvers. The upper and lower air deflectors 17 are supported by an axis 17a formed in a roughly cylindrical shape extending in the X direction. The axis 17a is supported on the housing 15 so as to be rotatable around a rotation axis AxL extending in the X direction. The upper and lower air deflectors 17A, 17B can each adjust the rotation angle independently, and the direction of the wind (air W1, W2) blown out from the air outlet 18b can be adjusted, for example, between a direction parallel to the +Y direction and a direction parallel to the -Z direction. The left and right air deflectors, not shown, can adjust the angle between the -X direction and the +X direction, and the direction of the wind (air) blown out from the air outlet 18b can be adjusted in the left and right direction of the housing 15 (indoor unit 12). By combining the angle adjustment of the up/down air deflector 17 with the angle adjustment of the left/right air deflector, the direction of the wind (air) blown out from the air outlet 18b can be directed in any direction in the room. In addition, by continuously changing at least one of the angle adjustments of the up/down air deflector 17 and the left/right air deflector, the direction of the wind (air) can be continuously changed.
次に、図6、図7を用いて、室内熱交換器41の詳細構造を説明する。図6は、室内熱交換器41の詳細を示す例示的かつ模式的な断面図である。また、図7は、図6の第2支持部45の詳細を示す例示的かつ模式的な断面図である。
Next, the detailed structure of the indoor heat exchanger 41 will be described with reference to Figures 6 and 7. Figure 6 is an exemplary and schematic cross-sectional view showing the details of the indoor heat exchanger 41. Also, Figure 7 is an exemplary and schematic cross-sectional view showing the details of the second support portion 45 in Figure 6.
本実施形態の室内熱交換器41の場合、2つのマイクロチャネル熱交換体43を1セットとして、室内熱交換器41の往復管41A構成し、複数の往復管41Aが第1支持部44及び第2支持部45に支持されている。図6の場合、図示の簡略化のため例えば、4セットの往復管41Aが第1支持部44及び第2支持部45に支持されている例が示されている。往復管41Aのセット数は、室内熱交換器41の大きさ(熱交換能力)に応じて適宜変更可能である。なお、往復管41Aのうち一方のマイクロチャネル熱交換体43を第1管群43Aと称し、他方のマイクロチャネル熱交換体43を第2管群43Bと称する場合がある。また、第1管群43Aに含まれる細径管43aを第1細径管43a1、第2管群43Bに含まれる細径管43aを第2細径管43a2と称する場合がある。なお、第1細径管43a1と第2細径管43a2において、冷媒の流れる方向は互いに逆方向である。例えば、空気調和装置10が冷房運転される場合、冷媒は、第1管群43A(第1細径管43a1)から流れ込み(上流側、下側配管となり)、第2管群43B(第2細径管43a2)から流れ出る(下流側、上側配管となる)。一方、暖房運転の場合は、冷媒は、第2管群43B(第2細径管43a2)から流れ込み(上流側、上側配管となり)、第1管群43A(第2細径管43a2)から流れ出る(下流側、下側配管となる)。
In the case of the indoor heat exchanger 41 of this embodiment, two microchannel heat exchangers 43 are set as one set to constitute the round-trip tube 41A of the indoor heat exchanger 41, and a plurality of round-trip tubes 41A are supported by the first support part 44 and the second support part 45. In the case of FIG. 6, for example, an example in which four sets of round-trip tubes 41A are supported by the first support part 44 and the second support part 45 are shown for the sake of simplicity of illustration. The number of sets of round-trip tubes 41A can be appropriately changed according to the size (heat exchange capacity) of the indoor heat exchanger 41. Note that one microchannel heat exchanger 43 of the round-trip tubes 41A may be referred to as the first tube group 43A, and the other microchannel heat exchanger 43 may be referred to as the second tube group 43B. In addition, the thin tube 43a included in the first tube group 43A may be referred to as the first thin tube 43a1, and the thin tube 43a included in the second tube group 43B may be referred to as the second thin tube 43a2. In addition, the refrigerant flows in the opposite directions in the first thin tube 43a1 and the second thin tube 43a2. For example, when the air conditioning device 10 is in cooling operation, the refrigerant flows in from the first tube group 43A (first thin tube 43a1) (upstream side, lower piping) and flows out from the second tube group 43B (second thin tube 43a2) (downstream side, upper piping). On the other hand, in heating operation, the refrigerant flows in from the second tube group 43B (second thin tube 43a2) (upstream side, upper piping) and flows out from the first tube group 43A (second thin tube 43a2) (downstream side, lower piping).
また、本実施形態の場合、上述したように、第1支持部44の手前側で二股の共通流路48aを用いて、同時に2つの第1管群43Aに媒体の流動(例えば、冷房運転の場合、流入)を許容し、第1支持部44の手前側で二股の共通流路48bを用いて、同時に2つの第1管群43Aに媒体の流動(例えば、冷房運転の場合、流出)を許容する。なお、共通流路48a,48bは、同時に3以上の第1管群43A(第2管群43B)に対する冷媒の流動を可能にしてもよい。上述したように、暖房運転の場合は、媒体の流動方向が逆になる。冷房運転において、室内熱交換器41の上流側から流れてきた媒体は、共通流路48aの二股によって、第1支持部44の仕切壁44bで仕切られた共通の流路に分流される。媒体は、第1支持部44の内部の共通の流路から第1管群43Aに流れ込むときに、さらに各第1細径管43a1に分流する。また、冷房運転において、第2管群43Bの第2細径管43a2を流れてきた媒体は、第1支持部44で合流し、共通流路48bにおいて、さらに合流して室内熱交換器41の下流側に流れる。
In addition, in the case of this embodiment, as described above, the bifurcated common flow path 48a is used in front of the first support part 44 to allow the medium to flow (for example, inflow in the case of cooling operation) to the two first pipe groups 43A at the same time, and the bifurcated common flow path 48b is used in front of the first support part 44 to allow the medium to flow (for example, outflow in the case of cooling operation) to the two first pipe groups 43A at the same time. The common flow paths 48a and 48b may allow the refrigerant to flow to three or more first pipe groups 43A (second pipe groups 43B) at the same time. As described above, in the case of heating operation, the flow direction of the medium is reversed. In cooling operation, the medium flowing from the upstream side of the indoor heat exchanger 41 is diverted into a common flow path partitioned by the partition wall 44b of the first support part 44 by the bifurcated common flow path 48a. When the medium flows from the common flow path inside the first support part 44 into the first tube group 43A, it is further divided into each of the first small diameter tubes 43a1. In addition, during cooling operation, the medium that has flowed through the second small diameter tube 43a2 of the second tube group 43B joins at the first support part 44, and then further joins at the common flow path 48b and flows downstream of the indoor heat exchanger 41.
前述したように、マイクロチャネル熱交換体43の一方側は、第1支持部44に接続される状態で支持されている。一方、マイクロチャネル熱交換体43の他方側(細径管43a)は、図6、図7に示されるように、第2支持部45の一面側に接続される状態で支持(固定)される。図7に示されるように、例えば、第2支持部45の第1細径管43a1(第1管群43A)が接続される接続壁45aには、第1細径管43a1の管路断面積より小さい面積の第1絞り開口部49aが設けられている。同様に、第2支持部45の第2細径管43a2(第2管群43B)が接続される接続壁45bには、第2細径管43a2の管路断面積より小さい面積の第2絞り開口部49bが設けられている。なお、接続壁45aと第1細径管43a1(第1管群43A)との接続及び接続壁45bと第2細径管43a2(第2管群43B)との接続は、水密及び気密が維持できるように、例えばロウ付け等の接合技術を用いて実施される。また、第1細径管43a1(第1管群43A)及び第2細径管43a2(第2管群43B)が接続される第2支持部45の内部には、第1細径管43a1(第1管群43A)と第2細径管43a2(第2管群43B)とを連通させる連通室R(図6参照)が設けられている。そして、第1絞り開口部49aが形成された接続壁45aと第2絞り開口部49bが形成された接続壁45bとの間には、連通室Rを第1連通室R1と第2連通室R2とに分割する仕切壁50が形成されている。この仕切壁50は、例えば、当該仕切壁50の中央位置を含む位置に、連通室Rの流路断面積より小さい面積の第3絞り開口部50aが形成されている。なお、第3絞り開口部50aは、冷媒の通過時に冷媒の流速の加速及び拡散ができればよく、複数設けられてもよい。
As described above, one side of the microchannel heat exchange body 43 is supported in a state of being connected to the first support part 44. On the other hand, the other side (thin tube 43a) of the microchannel heat exchange body 43 is supported (fixed) in a state of being connected to one side of the second support part 45 as shown in Figs. 6 and 7. As shown in Fig. 7, for example, the connection wall 45a to which the first thin tube 43a1 (first tube group 43A) of the second support part 45 is connected is provided with a first throttle opening 49a having an area smaller than the pipe cross-sectional area of the first thin tube 43a1. Similarly, the connection wall 45b to which the second thin tube 43a2 (second tube group 43B) of the second support part 45 is connected is provided with a second throttle opening 49b having an area smaller than the pipe cross-sectional area of the second thin tube 43a2. The connection between the connecting wall 45a and the first thin tube 43a1 (first tube group 43A) and the connection between the connecting wall 45b and the second thin tube 43a2 (second tube group 43B) are performed using a joining technique such as brazing so that watertightness and airtightness can be maintained. In addition, inside the second support part 45 to which the first thin tube 43a1 (first tube group 43A) and the second thin tube 43a2 (second tube group 43B) are connected, a communication chamber R (see FIG. 6) that communicates the first thin tube 43a1 (first tube group 43A) and the second thin tube 43a2 (second tube group 43B) is provided. A partition wall 50 that divides the communication chamber R into a first communication chamber R1 and a second communication chamber R2 is formed between the connecting wall 45a in which the first throttle opening 49a is formed and the connecting wall 45b in which the second throttle opening 49b is formed. This partition wall 50 has a third throttling opening 50a formed at a position including the center position of the partition wall 50, the area of which is smaller than the flow path cross-sectional area of the communication chamber R. Note that the third throttling opening 50a may be provided in multiple locations as long as it can accelerate and diffuse the flow rate of the refrigerant as it passes through.
第1絞り開口部49aは、冷房運転時に第1細径管43a1から第2支持部45に流れ込む媒体の流速を増加させる機能を有する。また、第2絞り開口部49bは、冷房運転時に第2支持部45から第2細径管43a2に流れ出る媒体の流速を増加させる機能を有する。また、第3絞り開口部50aは、冷媒の流速を加速するとともに通過する冷媒を拡散し渦を発生させる機能を有する。冷媒の流体の増加や拡散等に関する効果の詳細は後述する。
The first throttle opening 49a has the function of increasing the flow rate of the medium flowing from the first thin tube 43a1 to the second support portion 45 during cooling operation. The second throttle opening 49b has the function of increasing the flow rate of the medium flowing from the second support portion 45 to the second thin tube 43a2 during cooling operation. The third throttle opening 50a has the function of accelerating the flow rate of the refrigerant and diffusing the passing refrigerant to generate a vortex. The effects of increasing the refrigerant flow and diffusing it will be described in detail later.
なお、本実施形態の場合、連通室Rのうち第1連通室R1には、仕切壁50の第3絞り開口部50aの形成位置に対してずれた位置に少なくとも一つの第4絞り開口部49cを有する補助仕切壁45cを備えてもよい。
In this embodiment, the first communication chamber R1 of the communication chambers R may be provided with an auxiliary partition wall 45c having at least one fourth aperture opening 49c at a position offset from the position where the third aperture opening 50a of the partition wall 50 is formed.
上述のように構成される室内熱交換器41の第2支持部45に、第1管群43A及び第2管群43Bが接続された状態における媒体の挙動について、図6、図7を用いて説明する。
The behavior of the medium when the first tube group 43A and the second tube group 43B are connected to the second support portion 45 of the indoor heat exchanger 41 configured as described above will be explained using Figures 6 and 7.
まず、空気調和装置10が冷房運転される場合の室内熱交換器41における冷媒の流れを説明する。
First, we will explain the flow of refrigerant in the indoor heat exchanger 41 when the air conditioning device 10 is operating in cooling mode.
空気調和装置10が冷房運転される場合の室内熱交換器41は蒸発器として機能する。この場合、低温低圧の液体の冷媒が共通流路48aおよび第1支持部44内部の流路を介して、第1管群43Aに供給される。共通流路48aから供給される液状の冷媒は、2つの第1管群43Aに分配され、さらに第1管群43Aの各第1細径管43a1に分配される。なお、この場合、冷媒をほぼ液状(気体状の冷媒がほとんど含まれない状態)で供給することにより、冷媒を各第1細径管43a1に概ね均等に分配することができる。液体のみの冷媒を共通流路48aから供給するための制御に関しては後述する。
When the air conditioning device 10 is in cooling operation, the indoor heat exchanger 41 functions as an evaporator. In this case, a low-temperature, low-pressure liquid refrigerant is supplied to the first tube group 43A via the common flow path 48a and the flow path inside the first support part 44. The liquid refrigerant supplied from the common flow path 48a is distributed to the two first tube groups 43A, and further distributed to each first thin tube 43a1 of the first tube group 43A. In this case, by supplying the refrigerant in a nearly liquid state (a state in which almost no gaseous refrigerant is included), the refrigerant can be distributed approximately evenly to each first thin tube 43a1. The control for supplying only liquid refrigerant from the common flow path 48a will be described later.
第1管群43Aの各第1細径管43a1を流れる液状の冷媒は、室内機12において、吸込み口18aを介して筐体15に取り込まれた空気と熱交換を行い、一部が気化して気液二相状態で第1細径管43a1内を流れる。
The liquid refrigerant flowing through each of the first thin tubes 43a1 of the first tube group 43A exchanges heat with the air taken into the housing 15 through the suction port 18a in the indoor unit 12, and a portion of it vaporizes and flows through the first thin tubes 43a1 in a gas-liquid two-phase state.
ところで、室内熱交換器41は、図5に示されるように斜め姿勢で配置される場合がある。その結果、気体の冷媒と分離した状態の液体の冷媒は、重力の影響を受け、冷房運転時には、室内熱交換器41の下方側、つまり、第1管群43A側に溜り易くなる。その結果、空気調和装置10の冷媒流路内を循環する冷媒量が減少し、熱交換効率が低下する場合がある。また、気体化した冷媒は、第1管群43Aより上側に位置する第2管群43Bに移動し易くなる。気化した冷媒は、冷房運転の場合、熱交換の寄与率が低下する。液体の冷媒と気体の冷媒が分離した状態では、熱交換に有効な冷媒が各細径管43aに均等に分配させ難くなり、往路側となる第1管群43Aによる熱交換効率(冷風の発生効率)に対して、復路側となる第2管群43Bによる熱交換効率が低下する。その結果、室内熱交換器41全体としての熱交換効率が低下する。
The indoor heat exchanger 41 may be disposed at an angle as shown in FIG. 5. As a result, the liquid refrigerant separated from the gaseous refrigerant is affected by gravity and tends to accumulate on the lower side of the indoor heat exchanger 41, that is, on the first tube group 43A side, during cooling operation. As a result, the amount of refrigerant circulating in the refrigerant flow path of the air conditioning device 10 may decrease, and the heat exchange efficiency may decrease. In addition, the gasified refrigerant tends to move to the second tube group 43B located above the first tube group 43A. In cooling operation, the contribution rate of the gasified refrigerant to heat exchange decreases. When the liquid refrigerant and the gaseous refrigerant are separated, it becomes difficult to distribute the refrigerant effective for heat exchange evenly to each thin tube 43a, and the heat exchange efficiency (cool air generation efficiency) of the first tube group 43A on the outward path is reduced compared to the heat exchange efficiency of the second tube group 43B on the return path. As a result, the heat exchange efficiency of the indoor heat exchanger 41 as a whole decreases.
そこで、本実施形態の室内熱交換器41の第2支持部45は、上述した構造を用いて、より多くの液状の冷媒を第2管群43B側に流せるように、冷媒の流動状態に変化を与える。
The second support portion 45 of the indoor heat exchanger 41 in this embodiment uses the above-mentioned structure to change the flow state of the refrigerant so that more liquid refrigerant can flow toward the second tube group 43B.
前述したように、第1管群43Aに供給される冷媒は、低圧であるため、そのままの状態では、第1管群43Aの通過途中で気化した冷媒が第2管群43Bに流れやすくなる。そこで、気液二相状態の冷媒が、第1絞り開口部49aを通過するようにすることで冷媒の流速を増加させる。その結果、気体の冷媒とともに液体の冷媒をより多く第1連通室R1に流し込ませることができる。さらに、流速が増加した気液二相状態の冷媒を、第1連通室R1において当該冷媒の流動方向を遮る位置に形成された第1対向壁h1に衝突させることにより、冷媒中に乱流を発生させることができる。その結果、液体の冷媒と気体の冷媒との混合状態の均一性を向上させることができる。
As described above, the refrigerant supplied to the first tube group 43A is at low pressure, and in this state, the refrigerant that has evaporated during its passage through the first tube group 43A tends to flow to the second tube group 43B. Therefore, the flow rate of the refrigerant is increased by making the refrigerant in a gas-liquid two-phase state pass through the first throttle opening 49a. As a result, more liquid refrigerant can be made to flow into the first communication chamber R1 along with the gas refrigerant. Furthermore, the refrigerant in the gas-liquid two-phase state with an increased flow rate can be made to collide with the first opposing wall h1 formed in the first communication chamber R1 at a position that blocks the flow direction of the refrigerant, thereby generating turbulence in the refrigerant. As a result, the uniformity of the mixed state of the liquid refrigerant and the gas refrigerant can be improved.
さらに、乱流化した冷媒が補助仕切壁45cに形成された第4絞り開口部49cを通過して流動する。仕切壁50において、冷媒の流動方向を遮る位置に形成された第2対向壁h2に衝突させることにより、冷媒の乱流をさらに強くすることができる。また、図7の場合、第4絞り開口部49cは第1連通室R1の隅部に形成されているため、第2対向壁h2に衝突した冷媒は、第4絞り開口部49cに対して他方側に大きく広がる第1連通室R1内で大きく渦を巻き、液体の冷媒と気体の冷媒との混合率をさらに向上させることができる。なお、流動抵抗の調節が必要になるが、第4絞り開口部49cを第4絞り開口部49cの下流側の流路の断面積より絞ることにより、第4絞り開口部49cにおいても冷媒の流速を加速させるようにしてもよい。なお、補助仕切壁45cは、省略されてもよい。
The turbulent refrigerant then passes through the fourth throttle opening 49c formed in the auxiliary partition wall 45c and flows. The turbulence of the refrigerant can be further strengthened by colliding with the second opposing wall h2 formed in the partition wall 50 at a position that blocks the flow direction of the refrigerant. In addition, in the case of FIG. 7, since the fourth throttle opening 49c is formed in the corner of the first communication chamber R1, the refrigerant that collides with the second opposing wall h2 swirls greatly in the first communication chamber R1 that spreads widely on the other side of the fourth throttle opening 49c, and the mixture rate of the liquid refrigerant and the gas refrigerant can be further improved. Although it is necessary to adjust the flow resistance, the fourth throttle opening 49c may be narrowed from the cross-sectional area of the flow path downstream of the fourth throttle opening 49c to accelerate the flow rate of the refrigerant at the fourth throttle opening 49c as well. The auxiliary partition wall 45c may be omitted.
続けて、冷媒は、仕切壁50に形成された第3絞り開口部50aを通過する際に、再度流速の加速が行われる。また、仕切壁50の中央位置を含む位置に形成された第3絞り開口部50aを通過して、第2連通室R2の広がった領域に噴出させることにより、乱流状態の冷媒を拡散させるとともに、流動方向を遮る位置、すなわち、第3絞り開口部50aに対抗する位置に存在する第3対向壁h3に加速された冷媒が衝突することにより、冷媒中に発生した乱流をさらに強めて、液体の冷媒と気体の冷媒との混合状態の均一性をさらに向上させることができる。
The refrigerant then accelerates again as it passes through the third throttling opening 50a formed in the partition wall 50. In addition, the refrigerant passes through the third throttling opening 50a formed in a position including the center position of the partition wall 50 and is sprayed into the expanded area of the second communication chamber R2, diffusing the turbulent refrigerant. The accelerated refrigerant collides with the third opposing wall h3, which is located in a position that blocks the flow direction, i.e., in a position opposite the third throttling opening 50a, further strengthening the turbulence generated in the refrigerant and further improving the uniformity of the mixture state of the liquid refrigerant and gas refrigerant.
そして、強い乱流状態になった気液二相状態の冷媒が、共通流路48bの第2絞り開口部49bを通過することにより、流速が再度加速される。その結果、より多くの液状の冷媒を、第2管群43Bの第2細径管43a2に供給することができる。また、前述したように、冷媒が第2連通室R2(第2支持部45)から第2管群43Bの各第2細径管43a2に分配されることになるが、強く乱流化された冷媒(特に液体の冷媒)がより均一化された状態で分配される。その結果、第2管群43Bの第2細径管43a2においても効率的に液体の冷媒を流すことが可能になり、復路の第2管群43Bにおいても往路の第1管群43Aと同様に効率的な熱交換を行うことができる。さらに、第1絞り開口部49a、第2絞り開口部49b、(第4絞り開口部49c)、第3絞り開口部50aにより冷媒の流速を増加させることにより、往路側の第1管群43A(第1細径管43a1)及び復路側の第2管群43B(第2細径管43a2)に、より効率的に液状の冷媒を供給することができるので、熱交換をさらに効率的に行うことができる。
Then, the gas-liquid two-phase refrigerant in a strongly turbulent state passes through the second throttle opening 49b of the common flow path 48b, and the flow speed is accelerated again. As a result, more liquid refrigerant can be supplied to the second thin tube 43a2 of the second tube group 43B. As described above, the refrigerant is distributed from the second communication chamber R2 (second support portion 45) to each second thin tube 43a2 of the second tube group 43B, and the strongly turbulent refrigerant (especially the liquid refrigerant) is distributed in a more uniform state. As a result, it is possible to efficiently flow the liquid refrigerant in the second thin tube 43a2 of the second tube group 43B, and efficient heat exchange can be performed in the second tube group 43B of the return path as well as in the first tube group 43A of the outward path. Furthermore, by increasing the flow rate of the refrigerant through the first throttling opening 49a, the second throttling opening 49b, (the fourth throttling opening 49c), and the third throttling opening 50a, liquid refrigerant can be supplied more efficiently to the first tube group 43A (first thin tube 43a1) on the forward path and the second tube group 43B (second thin tube 43a2) on the return path, so that heat exchange can be performed even more efficiently.
なお、上述したように、室内熱交換器41が斜め姿勢で配置される場合でも、冷媒の流速の増加及び乱流化(渦化)により、重力の影響等により斜め姿勢の下方位置に溜まりやすい液状の冷媒を上方側に送り出し、熱交換をより効率的に行わせることができる。
As mentioned above, even if the indoor heat exchanger 41 is placed at an angle, the increased flow rate of the refrigerant and turbulence (vortexing) will send the liquid refrigerant, which tends to accumulate at the lower part of the angle due to the influence of gravity, to the upper side, allowing for more efficient heat exchange.
空気調和装置10が暖房運転される場合は、室内熱交換器41が凝縮器として機能し、冷媒の流動方向が冷房運転時とは逆になる。冷房運転時の冷媒を流れの説明に利用した図7を用いて、暖房時の冷媒の流れを説明する。
When the air conditioning device 10 is in heating operation, the indoor heat exchanger 41 functions as a condenser, and the direction of refrigerant flow is opposite to that during cooling operation. The flow of refrigerant during heating will be explained using Figure 7, which is used to explain the flow of refrigerant during cooling operation.
暖房運転の場合、室内熱交換器41には、気体状の冷媒が供給され、第2細径管43a2を流動する際に、フィン46を介して室内熱交換器41を通過する空気と熱交換を行い、放熱し凝縮して液化される。室内熱交換器41の第2細径管43a2に供給される冷媒は、高温高圧の気体状なので、空気と冷媒の温度差が大きい第2細径管43a2で気体状の冷媒流量が増加するため凝縮性能が向上する。その一方で、過冷却度も大きくなり、結果的に液状の冷媒が第2細径管43a2や連通室R内に溜まり易くなる。暖房運転の場合、液体の冷媒は熱交換に寄与しにくい。
In heating operation, gaseous refrigerant is supplied to the indoor heat exchanger 41, and as it flows through the second thin tube 43a2, it exchanges heat with the air passing through the indoor heat exchanger 41 via the fins 46, dissipating heat and condensing to liquefy. The refrigerant supplied to the second thin tube 43a2 of the indoor heat exchanger 41 is a high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant, so the flow rate of gaseous refrigerant increases in the second thin tube 43a2, where the temperature difference between the air and the refrigerant is large, improving condensation performance. On the other hand, the degree of subcooling also increases, and as a result, liquid refrigerant is more likely to accumulate in the second thin tube 43a2 and the communication chamber R. In heating operation, liquid refrigerant does not easily contribute to heat exchange.
一方、本実施形態の室内熱交換器41の場合、第2細径管43a2から連通室Rの第2連通室R2に、第2細径管43a2で凝縮し液化した冷媒を気体の冷媒とともに流れ込ませるときに、接続壁45bの第2絞り開口部49bで、流速を増加させる。また、第2絞り開口部49bを通過した冷媒の流動方向を遮る対向位置に存在する第4対向壁h4に衝突させることにより、乱流(渦)を発生させる。その結果、液化した冷媒に、気体状の冷媒を混合することができる。さらに、乱流化して気液二相状態になった冷媒は、仕切壁50に形成された第3絞り開口部50aを通過する際に、再度流速の加速が行われる。また、仕切壁50の中央位置を含む位置に形成された第3絞り開口部50aを通過して、第1連通室R1の広がった領域に噴出させることにより、乱流状態の冷媒を拡散させるとともに、流動方向を遮る位置、すなわち、第3絞り開口部50aに対抗する位置に存在する第5対向壁h5に加速された冷媒が衝突する。その結果、冷媒中に発生した乱流をさらに強めて、液体の冷媒と気体の冷媒との混合状態を促進させるとともに、均一性を向上させる。
On the other hand, in the case of the indoor heat exchanger 41 of this embodiment, when the refrigerant condensed and liquefied in the second thin tube 43a2 flows from the second thin tube 43a2 into the second communication chamber R2 of the communication chamber R together with the gaseous refrigerant, the flow rate is increased at the second throttling opening 49b of the connection wall 45b. In addition, turbulence (vortex) is generated by colliding with the fourth opposing wall h4 that exists in an opposing position that blocks the flow direction of the refrigerant that has passed through the second throttling opening 49b. As a result, the liquefied refrigerant can be mixed with the gaseous refrigerant. Furthermore, the flow rate of the refrigerant that has become turbulent and has become a two-phase gas-liquid state is accelerated again when it passes through the third throttling opening 50a formed in the partition wall 50. In addition, the refrigerant in a turbulent state is diffused by passing through the third throttle opening 50a formed at a position including the center position of the partition wall 50 and being sprayed into the expanded area of the first communication chamber R1, and the accelerated refrigerant collides with the fifth opposing wall h5 located at a position that blocks the flow direction, i.e., the position opposite the third throttle opening 50a. As a result, the turbulence generated in the refrigerant is further strengthened, promoting the mixing state of the liquid refrigerant and the gas refrigerant, and improving uniformity.
続いて、乱流化した冷媒が補助仕切壁45cに形成された第4絞り開口第4絞り開口部49cを通過して流動し、流速がさらに増加される。また、冷媒の流動方向を遮る位置に形成された第6対向壁h6に衝突させることにより、冷媒の乱流をさらに強くし、液体状と気体状の冷媒の混合状態を促進させることができる。つまり、冷媒が気液分離状態で存在することを抑制する。その結果、気液が混在した冷媒の流速が加速された状態で、第1管群43A(第1細径管43a1)に供給される。したがって、暖房運転時に復路側の第1細径管43a1に気体状の冷媒を効率的に送り込むことができる。また、乱流化により気液二相状態が促進された冷媒が、各第1細径管43a1に均一に分配されやすくなる。
Then, the turbulent refrigerant passes through the fourth throttle opening 49c formed in the auxiliary partition wall 45c and flows, further increasing the flow rate. In addition, by colliding with the sixth opposing wall h6 formed at a position that blocks the flow direction of the refrigerant, the turbulence of the refrigerant can be further strengthened and the mixed state of the liquid and gaseous refrigerants can be promoted. In other words, the refrigerant is prevented from existing in a gas-liquid separated state. As a result, the refrigerant is supplied to the first tube group 43A (first thin tube 43a1) in a state where the flow rate of the gas-liquid mixed refrigerant is accelerated. Therefore, during heating operation, the gaseous refrigerant can be efficiently sent to the first thin tube 43a1 on the return path. In addition, the refrigerant whose gas-liquid two-phase state has been promoted by the turbulence is easily distributed evenly to each first thin tube 43a1.
その結果、より多くの気体状の冷媒を、第1管群43Aに供給することができる。また、前述したように、冷媒が第1連通室R1(第2支持部45)から第1管群43Aの各第1細径管43a1に分配されることになるが、強く乱流化された冷媒(特に気体状の冷媒)がより均一化された状態で分配される。その結果、第1管群43Aの第1細径管43a1においても効率的に気体状の冷媒を流すことが可能になり、復路の第1管群43Aにおいても往路の第2管群43Bと同様に効率的な熱交換を行うことができる。さらに、第2絞り開口部49b、第3絞り開口部50a、第4絞り開口部49cにより冷媒の流速を増加させることにより、往路側の第2管群43B(第2細径管43a2)及び復路側の第1管群43A(第1細径管43a1)により効率的に気体状の冷媒を供給することができるので、熱交換をさらに効率的に行うことができる。また、暖房運転時において、室内熱交換器41が斜め姿勢で配置される場合でも、冷媒の流速の増加及び乱流化(渦化)により、重力の影響等により斜め姿勢の下方位置に溜まりやすい液状の冷媒を気体状の冷媒に混在させて送り出し、冷媒の循環効率を向上させることができる。
As a result, more gaseous refrigerant can be supplied to the first tube group 43A. As described above, the refrigerant is distributed from the first communication chamber R1 (second support portion 45) to each of the first thin tubes 43a1 of the first tube group 43A, and the strongly turbulent refrigerant (especially the gaseous refrigerant) is distributed in a more uniform state. As a result, the gaseous refrigerant can be efficiently flowed in the first thin tube 43a1 of the first tube group 43A, and efficient heat exchange can be performed in the first tube group 43A on the return path as well as in the second tube group 43B on the outward path. Furthermore, by increasing the flow rate of the refrigerant by the second throttle opening 49b, the third throttle opening 50a, and the fourth throttle opening 49c, the gaseous refrigerant can be efficiently supplied to the second tube group 43B (second thin tube 43a2) on the outward path and the first tube group 43A (first thin tube 43a1) on the return path, so that heat exchange can be performed even more efficiently. In addition, even if the indoor heat exchanger 41 is placed at an angle during heating operation, the refrigerant flow rate increases and becomes turbulent (vortexes), so that liquid refrigerant, which tends to accumulate at the bottom of the slanted position due to the effects of gravity, is mixed with the gaseous refrigerant and sent out, improving the efficiency of refrigerant circulation.
以上のように、本実施形態の室内熱交換器41を用いることにより、冷房運転時及び暖房運転時において、より効率的な熱交換を行うことが可能になり、空気調和装置10の運転効率の向上、及び運転コストの軽減、空気調和装置10の運転負荷の軽減等に寄与することができる。
As described above, by using the indoor heat exchanger 41 of this embodiment, more efficient heat exchange can be performed during cooling and heating operations, which contributes to improving the operating efficiency of the air conditioning unit 10, reducing operating costs, and reducing the operating load of the air conditioning unit 10.
なお、上述した例では、本実施形態の冷媒の流速速度の向上や乱流(渦)を発生させる熱交換器の構成を室内熱交換器41に適用した例を示したが、室外熱交換器21に適用してもよく、同様の効果を得ることができる。また、空気調和装置10は、本実施形態の熱交換器の構成を適用した室内熱交換器41のみに適用してもよいし、室外熱交換器21のみに適用してもよい。また、室内熱交換器41と室外熱交換器21の両方に適用してもよく、いずれの場合も従来の熱交換器よりも効率的な熱交換を実現することができる。
In the above example, the heat exchanger configuration of this embodiment that improves the refrigerant flow velocity and generates turbulence (vortexes) is applied to the indoor heat exchanger 41, but it may also be applied to the outdoor heat exchanger 21, and similar effects can be obtained. Furthermore, the air conditioning device 10 may be applied only to the indoor heat exchanger 41 to which the heat exchanger configuration of this embodiment is applied, or only to the outdoor heat exchanger 21. Furthermore, it may be applied to both the indoor heat exchanger 41 and the outdoor heat exchanger 21, and in either case, more efficient heat exchange can be achieved than with conventional heat exchangers.
続いて、図1及び図8のフローチャートを用いて冷房運転時の冷媒の循環制御について説明する。
Next, we will explain the refrigerant circulation control during cooling operation using the flowcharts in Figures 1 and 8.
前述したように、冷房運転の場合、室内熱交換器41において、気体の冷媒は冷房のための熱交換に寄与しない。したがって、室内機12の室内熱交換器41には、液体状の冷媒を供給することで、熱交換効率を向上できる。つまり、理想的には完全に液化された状態の冷媒を室内熱交換器41に提供することが望ましい。また、冷媒に熱交換をさせつつ、室内熱交換器41から液体のまま出すことができれば(気体の冷媒を含まない、または少ない状態で出すことができれば)、冷房のための熱交換効率を向上することができる。また、室内熱交換器41が図5に示されるように、傾いた姿勢で筐体15に配置される場合、より多くの液体の冷媒が室内熱交換器41に供給され、さらに、室内熱交換器41内部で冷媒の気化を抑制できれば、第2支持部45で各細径管43aに冷媒を分流させるときの分流不良の発生を軽減することができる。
As mentioned above, in the case of cooling operation, in the indoor heat exchanger 41, the gaseous refrigerant does not contribute to heat exchange for cooling. Therefore, by supplying liquid refrigerant to the indoor heat exchanger 41 of the indoor unit 12, the heat exchange efficiency can be improved. In other words, ideally, it is desirable to provide the indoor heat exchanger 41 with a refrigerant in a completely liquefied state. In addition, if the refrigerant can be discharged from the indoor heat exchanger 41 in liquid form while undergoing heat exchange (if it can be discharged without or with a small amount of gaseous refrigerant), the heat exchange efficiency for cooling can be improved. In addition, if the indoor heat exchanger 41 is placed in the housing 15 in an inclined position as shown in FIG. 5, more liquid refrigerant is supplied to the indoor heat exchanger 41, and further, if the evaporation of the refrigerant can be suppressed inside the indoor heat exchanger 41, the occurrence of poor distribution when the refrigerant is distributed to each thin tube 43a by the second support part 45 can be reduced.
ところで、室外機11が配置された屋外の環境の外気温が高い場合、室外熱交換器21で冷媒が凝縮しにくい。このため、第5の領域52aを流れる冷媒において、乾き度が高くなり、気体の割合が増大する。第5の領域52aにおいて気体状の冷媒の割合が多いと、第1の膨張弁31を通過できる冷媒の量が低下し、室外熱交換器21の能力が低下することがある。
However, when the outdoor temperature in the outdoor environment where the outdoor unit 11 is located is high, the refrigerant does not condense easily in the outdoor heat exchanger 21. As a result, the dryness of the refrigerant flowing through the fifth region 52a increases, and the proportion of gas increases. If the proportion of gaseous refrigerant is high in the fifth region 52a, the amount of refrigerant that can pass through the first expansion valve 31 decreases, and the capacity of the outdoor heat exchanger 21 may decrease.
例えば、外気温が48℃の場合の空気調和装置10の冷却能力(ワット)は、外気温が35℃の場合の空気調和装置10の冷却能力(ワット)の半分程度に低下することがある。つまり、空気調和装置10は、外気温の上昇が室内熱交換器41の能力を低下させることがある。そこで、本実施形態の空気調和装置10の場合、図1に示されるように、第5の領域52aを流れる冷媒を第1の膨張弁31の絞り制御により、過冷却をコントロールする。そして、第1の蓄熱材61にて、第2の領域51bを流れるより低温の冷媒で冷やされた第1の蓄熱材61との間で熱交換を行わせることにより、冷媒をさらに凝縮させて気液二相状態の液化を促進させる。そして、気液分離器34にて気液分離を行うことにより、より多くの液状の冷媒を室内熱交換器41側に送り出す。なお、気液分離器34において分離された気体状の冷媒は、アキュムレータ24を介して圧縮機23に戻される。なお、気液分離器34から室内熱交換器41に供給する液状の冷媒の量は、第2の膨張弁32の制御によりコントロールする。その結果、冷房運転時に蒸発器として動作する室内熱交換器41により多くの液状の冷媒が供給可能となり、より効率的に熱交換を行わせ、効率的な冷房運転を実現する。
For example, the cooling capacity (watts) of the air conditioning device 10 when the outdoor temperature is 48°C may be reduced to about half of the cooling capacity (watts) of the air conditioning device 10 when the outdoor temperature is 35°C. In other words, the air conditioning device 10 may have a reduced capacity of the indoor heat exchanger 41 due to an increase in outdoor temperature. Therefore, in the case of the air conditioning device 10 of this embodiment, as shown in FIG. 1, the refrigerant flowing through the fifth region 52a is supercooled by throttling control of the first expansion valve 31. Then, by performing heat exchange between the first heat storage material 61 and the first heat storage material 61 cooled by the lower temperature refrigerant flowing through the second region 51b, the refrigerant is further condensed to promote liquefaction of the gas-liquid two-phase state. Then, by performing gas-liquid separation in the gas-liquid separator 34, more liquid refrigerant is sent to the indoor heat exchanger 41 side. The gas-liquid refrigerant separated in the gas-liquid separator 34 is returned to the compressor 23 via the accumulator 24. The amount of liquid refrigerant supplied from the gas-liquid separator 34 to the indoor heat exchanger 41 is controlled by controlling the second expansion valve 32. As a result, more liquid refrigerant can be supplied to the indoor heat exchanger 41, which operates as an evaporator during cooling operation, allowing for more efficient heat exchange and achieving efficient cooling operation.
さらに、第2の膨張弁32と第3の膨張弁33の絞り制御により室内熱交換器41における過熱度の調整を行うとともに、圧縮機23の運転周波数の制御により、冷媒が液体のまま室内熱交換器41を通過するように制御する。その結果、室内熱交換器41において、冷房のための熱交換に寄与しない気体の冷媒を抑制し、より効率的な熱交換を行わせることができる。
Furthermore, the degree of superheat in the indoor heat exchanger 41 is adjusted by throttling control of the second expansion valve 32 and the third expansion valve 33, and the operating frequency of the compressor 23 is controlled so that the refrigerant passes through the indoor heat exchanger 41 as a liquid. As a result, gaseous refrigerant that does not contribute to heat exchange for cooling is suppressed in the indoor heat exchanger 41, allowing more efficient heat exchange.
図8は、本実施形態の空気調和装置10の冷房運転における制御処理の流れを示す例示的なフローチャートである。なお、例えば、空気調和装置10の起動と冷房運転の開始が同時である場合、室外送風ファン22、圧縮機23、及び室内送風ファン42は停止している。この場合、室外ファン制御部93、室内ファン制御部94、及び圧縮機制御部95は、冷房運転の開始時に、室外送風ファン22、圧縮機23、及び室内送風ファン42を起動する。
Figure 8 is an exemplary flowchart showing the flow of control processing during cooling operation of the air conditioning device 10 of this embodiment. For example, when the air conditioning device 10 is started and the cooling operation starts simultaneously, the outdoor blower fan 22, the compressor 23, and the indoor blower fan 42 are stopped. In this case, the outdoor fan control unit 93, the indoor fan control unit 94, and the compressor control unit 95 start the outdoor blower fan 22, the compressor 23, and the indoor blower fan 42 at the start of the cooling operation.
冷房運転中において、室外ファン制御部93は、室外送風ファン22の回転数を調整する。室内ファン制御部94は、室内送風ファン42の回転数を調整する。圧縮機制御部95は、圧縮機23の運転周波数を調整する。例えば、室内ファン制御部94は、室内機12が設置された室内の気温またはリモートコントローラから入力された信号に応じて、室内送風ファン42を弱風(低速)運転乃至強風(高速)運転の間で制御する。
During cooling operation, the outdoor fan control unit 93 adjusts the rotation speed of the outdoor blower fan 22. The indoor fan control unit 94 adjusts the rotation speed of the indoor blower fan 42. The compressor control unit 95 adjusts the operating frequency of the compressor 23. For example, the indoor fan control unit 94 controls the indoor blower fan 42 between weak wind (low speed) operation and strong wind (high speed) operation in response to the air temperature in the room where the indoor unit 12 is installed or a signal input from a remote controller.
図8に示すように、冷房運転が開始されると、弁制御部96が四方弁駆動回路84及び切替弁駆動回路88を制御し、四方弁25及び切替弁35に冷媒が流れる方向を変更させる(S100)。これにより、室外熱交換器21と圧縮機23の吐出口23bとが接続されるとともに、室内熱交換器41とアキュムレータ24(圧縮機23の吸入口23a)とが接続される。すなわち、制御装置14は、圧縮機23の吐出口23bから室外熱交換器21へ冷媒が流れるように四方弁25を制御する冷房運転を実行する。さらに、第3の膨張弁33と圧縮機23の吸入口23aとが、第1の蓄熱材61を経由して接続される。
As shown in FIG. 8, when the cooling operation is started, the valve control unit 96 controls the four-way valve drive circuit 84 and the switching valve drive circuit 88 to change the direction of the refrigerant flow through the four-way valve 25 and the switching valve 35 (S100). As a result, the outdoor heat exchanger 21 is connected to the discharge port 23b of the compressor 23, and the indoor heat exchanger 41 is connected to the accumulator 24 (the suction port 23a of the compressor 23). That is, the control device 14 executes the cooling operation to control the four-way valve 25 so that the refrigerant flows from the discharge port 23b of the compressor 23 to the outdoor heat exchanger 21. Furthermore, the third expansion valve 33 is connected to the suction port 23a of the compressor 23 via the first heat storage material 61.
次に、運転切替部92は、冷房運転を終了するか否かを判定する(S102)。例えば、リモートコントローラから空気調和装置10が停止信号又は他の運転への切替信号を入力された場合、運転切替部92は、冷房運転が終了するものと判定し(S102のYes)、冷房運転を終了する。
Next, the operation switching unit 92 determines whether or not to end the cooling operation (S102). For example, if the air conditioning device 10 receives a stop signal or a switch signal to another operation from the remote controller, the operation switching unit 92 determines that the cooling operation is to end (Yes in S102) and ends the cooling operation.
冷房運転が終了しない場合(S102のNo)、弁制御部96は、温度Tc1と温度Tch1との差(過冷却度)が、例えば約5℃(第1の制御値)であるか否かを判定する(S104)。例えば、温度取得部91が、第1の温度センサ71から、第1の膨張弁31の流入手前位置の温度Tc1を取得する。さらに、温度取得部91は、第2の温度センサ72から第1の蓄熱材61(第1の伝熱部)の中間温度Tch1を取得する。そして、弁制御部96は第1の膨張弁駆動回路85を制御し第1の膨張弁31の絞り制御により、気液分離器34に流れる冷媒の乾き度が例えば20%になるように制御し、過冷却度を例えば5℃になる様に制御し、冷媒の液化量をコントロールする。
If the cooling operation does not end (No in S102), the valve control unit 96 determines whether the difference between the temperature Tc1 and the temperature Tch1 (degree of subcooling) is, for example, about 5°C (first control value) (S104). For example, the temperature acquisition unit 91 acquires the temperature Tc1 at the pre-flow position of the first expansion valve 31 from the first temperature sensor 71. Furthermore, the temperature acquisition unit 91 acquires the intermediate temperature Tch1 of the first heat storage material 61 (first heat transfer unit) from the second temperature sensor 72. Then, the valve control unit 96 controls the first expansion valve drive circuit 85 to control the throttling control of the first expansion valve 31 so that the dryness of the refrigerant flowing into the gas-liquid separator 34 is, for example, 20%, and controls the degree of subcooling to, for example, 5°C, thereby controlling the amount of liquefaction of the refrigerant.
弁制御部96は、過冷却度(Tc1-Tch1)が約5℃であるか否かを判定する。例えば、弁制御部96は、所定の時間に亘って過冷却度(Tc1-Tch1)が5±0.5℃の範囲内にあるか否かを判定する。なお、S104における判定はこの例に限られない。
The valve control unit 96 determines whether the degree of subcooling (Tc1-Tch1) is approximately 5°C. For example, the valve control unit 96 determines whether the degree of subcooling (Tc1-Tch1) is within the range of 5±0.5°C for a predetermined period of time. Note that the determination in S104 is not limited to this example.
過冷却度(Tc1-Tch1)が約5℃でない場合(S104のNo)、弁制御部96は、第1の膨張弁駆動回路85を制御し、第1の膨張弁31の開度を調整する(S106)。弁制御部96は、過冷却度(Tc1-Tch1)が約5℃となるように、第1の膨張弁31の開度を調整する。つまり、気液分離器34に流れる液状の冷媒の量を制御する。S104において過冷却度(Tc1-Tch1)が約5℃である場合(S104のYes)、S106は省略される。
If the degree of subcooling (Tc1-Tch1) is not approximately 5°C (No in S104), the valve control unit 96 controls the first expansion valve drive circuit 85 to adjust the opening of the first expansion valve 31 (S106). The valve control unit 96 adjusts the opening of the first expansion valve 31 so that the degree of subcooling (Tc1-Tch1) is approximately 5°C. In other words, it controls the amount of liquid refrigerant flowing into the gas-liquid separator 34. If the degree of subcooling (Tc1-Tch1) is approximately 5°C in S104 (Yes in S104), S106 is omitted.
次に、弁制御部96は、温度Teと温度Tch3との差(過熱度)が約-2℃(第2の制御値)であるか否かを判定する(S108)。例えば、温度取得部91が、第3の温度センサ73から室内熱交換器41の中間温度Teを検出する。さらに、温度取得部91は、第4の温度センサ74から第3の蓄熱材63の中間温度Tch3を取得する。そして、弁制御部96は第2の膨張弁駆動回路86を制御し第2の膨張弁32の絞り制御により、室内熱交換器41と第3の蓄熱材63との間の冷媒の温度差が約-2℃になるように制御し、室内熱交換器41で冷媒が気体化することを抑制する。つまり、冷媒の熱交換を行いつつ室内熱交換器41から液状態で流出させるようにする。
Next, the valve control unit 96 determines whether the difference (degree of superheat) between the temperature Te and the temperature Tch3 is approximately -2°C (second control value) (S108). For example, the temperature acquisition unit 91 detects the intermediate temperature Te of the indoor heat exchanger 41 from the third temperature sensor 73. Furthermore, the temperature acquisition unit 91 acquires the intermediate temperature Tch3 of the third heat storage material 63 from the fourth temperature sensor 74. Then, the valve control unit 96 controls the second expansion valve drive circuit 86 to throttle the second expansion valve 32 so that the temperature difference of the refrigerant between the indoor heat exchanger 41 and the third heat storage material 63 is approximately -2°C, thereby suppressing the gasification of the refrigerant in the indoor heat exchanger 41. In other words, the refrigerant is allowed to flow out of the indoor heat exchanger 41 in a liquid state while heat exchange is being performed.
弁制御部96は、過熱度(Te-Tch3)が約-2℃であるか否かを判定する。例えば、弁制御部96は、所定の時間に亘って過熱度(Te-Tch3)が-2±0.5℃の範囲内にあるか否かを判定する。なお、S108における判定はこの例に限られない。
The valve control unit 96 determines whether the degree of superheat (Te-Tch3) is approximately -2°C. For example, the valve control unit 96 determines whether the degree of superheat (Te-Tch3) is within the range of -2±0.5°C for a predetermined period of time. Note that the determination in S108 is not limited to this example.
過熱度(Te-Tch3)が約-2℃でない場合(S108のNo)、弁制御部96は、第2の膨張弁駆動回路86を制御し、第2の膨張弁32の開度を調整する(S110)。弁制御部96は、過熱度(Te-Tch3)が約-2℃となるように、第2の膨張弁32の開度を調整する。S108において過熱度(Te-Tch3)が約-2℃である場合(S108のYes)、S110は省略される。
If the degree of superheat (Te-Tch3) is not approximately -2°C (No in S108), the valve control unit 96 controls the second expansion valve drive circuit 86 to adjust the opening degree of the second expansion valve 32 (S110). The valve control unit 96 adjusts the opening degree of the second expansion valve 32 so that the degree of superheat (Te-Tch3) is approximately -2°C. If the degree of superheat (Te-Tch3) is approximately -2°C in S108 (Yes in S108), S110 is omitted.
次に、弁制御部96は、温度Suと温度Tkとの差(過熱度)が2℃(第3の制御値)以下であるか否かを判定する(S112)。例えば、温度取得部91が、第5の温度センサ75からアキュムレータ24の近傍における冷媒の温度Suを(入口温度)を取得する。言い換えると、温度取得部91は、第5の温度センサ75から、圧縮機23の吸入口23aに入る冷媒の温度Suを取得する。さらに、温度取得部91は、第6の温度センサ76から第3の配管53の第2の端部53bの近傍における冷媒の温度Tkを取得する。言い換えると、温度取得部91は、第6の温度センサ76から、第1の蓄熱材61から出た冷媒の温度Tk(出口温度)を取得する。
Next, the valve control unit 96 determines whether the difference (degree of superheat) between the temperature Su and the temperature Tk is 2°C (third control value) or less (S112). For example, the temperature acquisition unit 91 acquires the temperature Su of the refrigerant in the vicinity of the accumulator 24 (inlet temperature) from the fifth temperature sensor 75. In other words, the temperature acquisition unit 91 acquires the temperature Su of the refrigerant entering the suction port 23a of the compressor 23 from the fifth temperature sensor 75. Furthermore, the temperature acquisition unit 91 acquires the temperature Tk of the refrigerant in the vicinity of the second end 53b of the third pipe 53 from the sixth temperature sensor 76. In other words, the temperature acquisition unit 91 acquires the temperature Tk (outlet temperature) of the refrigerant exiting the first heat storage material 61 from the sixth temperature sensor 76.
弁制御部96は、過熱度(Su-Tk)が2℃以下であるか否かを判定する。例えば、弁制御部96は、所定の時間に亘って過熱度(Su-Tk)が2℃以下か否か判定する。なお、S112における判定はこの例に限られない。
The valve control unit 96 determines whether the degree of superheat (Su-Tk) is 2°C or less. For example, the valve control unit 96 determines whether the degree of superheat (Su-Tk) is 2°C or less for a predetermined period of time. Note that the determination in S112 is not limited to this example.
過熱度(Su-Tk)が2℃以下でない場合(S112のNo)、弁制御部96は、第3の膨張弁駆動回路87を制御し、第3の膨張弁33の開度を調整する(S114)。弁制御部96は、過熱度(Su-Tk)が2℃以下となるように、第3の膨張弁33の開度を調整し、冷媒が第1の蓄熱材61を通過する際に確実に気化させて、圧縮機23に戻せるように制御する。S112において過熱度(Su-Tk)が2℃以下である場合(S112のYes)、S114は省略される。
If the degree of superheat (Su-Tk) is not 2°C or less (No in S112), the valve control unit 96 controls the third expansion valve drive circuit 87 to adjust the opening of the third expansion valve 33 (S114). The valve control unit 96 adjusts the opening of the third expansion valve 33 so that the degree of superheat (Su-Tk) is 2°C or less, and controls so that the refrigerant is reliably vaporized as it passes through the first heat storage material 61 and returned to the compressor 23. If the degree of superheat (Su-Tk) is 2°C or less in S112 (Yes in S112), S114 is omitted.
弁制御部96が第3の膨張弁33を調整し、または過熱度(Su-Tk)が2℃以下であるならば、S102に戻り、運転切替部92が冷房運転を終了するか否かを再度判定する。冷房運転が終了するまで、S102~S114が繰り返される。
If the valve control unit 96 adjusts the third expansion valve 33 or the degree of superheat (Su-Tk) is 2°C or less, the process returns to S102 and the operation switching unit 92 again determines whether or not to end the cooling operation. S102 to S114 are repeated until the cooling operation ends.
図1に示すように、冷房運転において、圧縮機23の吐出口23bから吐出された高温高圧の気体状の冷媒は、四方弁25を通り、室外熱交換器21で放熱する。室外熱交換器21で凝縮した中温中圧の液状の冷媒は、第1の膨張弁31の絞り制御により過冷却がコントロールされ、第1の蓄熱材61で再度熱交換を行い、液化が促進される。そして、気液分離器34で気液分離が実施され、第2の膨張弁32で減圧される。
As shown in FIG. 1, in cooling operation, the high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant discharged from the discharge port 23b of the compressor 23 passes through the four-way valve 25 and dissipates heat in the outdoor heat exchanger 21. The medium-temperature, medium-pressure liquid refrigerant condensed in the outdoor heat exchanger 21 is controlled to be subcooled by throttling control of the first expansion valve 31, and undergoes heat exchange again in the first heat storage material 61 to promote liquefaction. Gas-liquid separation is then performed in the gas-liquid separator 34, and the pressure is reduced by the second expansion valve 32.
第2の膨張弁32で減圧された低温低圧の全液状態の冷媒は、室内熱交換器41に供給され、室内熱交換器41において、冷媒の流速の増加及び乱流化(渦化)により、各細径管43aへ均一性の高い状態で分配され、効率的な熱交換が行われる。このとき、第2の膨張弁32の絞り制御および圧縮機制御部95がインバータ回路83を制御して圧縮機23の運転周波数の制御を行うことにより、過熱度をコントロールして室内熱交換器41における完全な気体化を抑制し、液体のまま冷媒を室内熱交換器41から流れ出させる。その結果、室内熱交換器41内における液状の冷媒の滞留が抑制され、空気調和装置10全体としても冷媒の循環効率が向上し、空気調和装置10全体としての熱交換効率の向上及び冷房運転性能の向上に寄与することができる。室内熱交換器41から液状のまま出た冷媒は、四方弁25を通った後、第3の膨張弁33の絞り制御により過熱度がコントロールされ、第1の蓄熱材61を通過する際に気化されてアキュムレータ24を通り、圧縮機23の吸入口23aに戻る。
The low-temperature, low-pressure, fully liquid refrigerant decompressed by the second expansion valve 32 is supplied to the indoor heat exchanger 41, where the refrigerant is distributed to each small-diameter tube 43a in a highly uniform state due to the increase in the flow rate of the refrigerant and turbulence (vortexing), and efficient heat exchange is performed. At this time, the second expansion valve 32 is throttled and the compressor control unit 95 controls the inverter circuit 83 to control the operating frequency of the compressor 23, thereby controlling the degree of superheat and suppressing complete gasification in the indoor heat exchanger 41, and allowing the refrigerant to flow out of the indoor heat exchanger 41 as a liquid. As a result, the retention of liquid refrigerant in the indoor heat exchanger 41 is suppressed, and the circulation efficiency of the refrigerant is improved in the air conditioning device 10 as a whole, which can contribute to improving the heat exchange efficiency and cooling operation performance of the air conditioning device 10 as a whole. The refrigerant that leaves the indoor heat exchanger 41 in a liquid state passes through the four-way valve 25, and then the degree of superheat is controlled by the throttle control of the third expansion valve 33. It is vaporized as it passes through the first heat storage material 61, passes through the accumulator 24, and returns to the intake port 23a of the compressor 23.
なお、本実施形態の空気調和装置10の場合、第1の蓄熱材61において、冷媒の液化を行うために、第2の領域51bを流れる冷媒の温度をより低下させて、第1の蓄熱材61の温度を下げておくことが望ましい。この場合、第3の蓄熱材63を予め冷却する蓄冷運転を実施することが考えられる。本実施形態の制御装置14は、例えば、空気調和装置10が停止している夜間に、蓄冷運転を実行することにより、第3の蓄熱材63の冷却を行うことができる。なお、蓄冷運転が実行される時期は、この例に限られない。また、蓄冷運転を実行しないようにすることもできる。
In the case of the air conditioning device 10 of this embodiment, in order to liquefy the refrigerant in the first heat storage material 61, it is desirable to further lower the temperature of the refrigerant flowing through the second region 51b to lower the temperature of the first heat storage material 61. In this case, it is possible to carry out a cold storage operation to cool the third heat storage material 63 in advance. The control device 14 of this embodiment can cool the third heat storage material 63 by carrying out the cold storage operation, for example, at night when the air conditioning device 10 is stopped. Note that the time when the cold storage operation is carried out is not limited to this example. It is also possible not to carry out the cold storage operation.
まず、運転切替部92は、蓄冷運転の開始条件が達成されているか否かを判定する。例えば、運転切替部92は、空気調和装置10が停止中であって、時刻が例えば午前1時~3時(夜間)であると判定すると、蓄冷運転の開始条件が達成されていると判定する。
First, the operation switching unit 92 determines whether the conditions for starting the cold storage operation have been met. For example, if the operation switching unit 92 determines that the air conditioning device 10 is stopped and the time is, for example, between 1:00 and 3:00 a.m. (nighttime), it determines that the conditions for starting the cold storage operation have been met.
蓄冷運転の開始条件は、上述の例に限られない。例えば、運転切替部92は、外気温に基づいて蓄冷運転の開始条件を判定してもよい。この場合、温度取得部91は、室外熱交換器21の近傍に設けられた温度センサから、外気温を取得してもよい。運転切替部92は、空気調和装置10が停止中であって、外気温が所定の時間に亘って閾値を下回る場合、蓄冷運転の開始条件が達成されていると判定するようにしてもよい。
The start condition of the cold storage operation is not limited to the above example. For example, the operation switching unit 92 may determine the start condition of the cold storage operation based on the outside air temperature. In this case, the temperature acquisition unit 91 may acquire the outside air temperature from a temperature sensor provided near the outdoor heat exchanger 21. The operation switching unit 92 may determine that the start condition of the cold storage operation is achieved when the air conditioning device 10 is stopped and the outside air temperature is below the threshold value for a predetermined time.
また、運転切替部92は、室内における人の存在に基づいて開始条件を判定してもよい。この場合、運転切替部92は、室内機12の筐体15に設けられた人感センサ等の出力信号に基づき、室内が無人か否かを判定する。運転切替部92は、室内が所定の時間に亘って無人だと判定した場合、蓄冷運転の開始条件が達成されたと判定してもよい。
The operation switching unit 92 may also determine the start condition based on the presence of a person in the room. In this case, the operation switching unit 92 determines whether or not there is no one in the room based on an output signal from a human presence sensor or the like provided in the housing 15 of the indoor unit 12. If the operation switching unit 92 determines that there is no one in the room for a predetermined period of time, it may determine that the start condition for the cold storage operation has been achieved.
さらに、運転切替部92は、空気調和装置10の要求能力に基づいて蓄冷運転の開始条件を判定してもよい。この場合、運転切替部92は、室温とユーザーが設定した目標温度との差等に基づいて、空気調和装置10の要求能力(室温を目標温度にするために空気調和装置10に要求される冷却能力)を算出する。運転切替部92は、空気調和装置10の要求能力が所定の閾値以下の場合に、蓄冷運転の開始条件が達成されたと判定してもよい。
Furthermore, the operation switching unit 92 may determine the start conditions for the cold storage operation based on the required capacity of the air conditioning device 10. In this case, the operation switching unit 92 calculates the required capacity of the air conditioning device 10 (the cooling capacity required of the air conditioning device 10 to make the room temperature the target temperature) based on the difference between the room temperature and the target temperature set by the user, etc. The operation switching unit 92 may determine that the start conditions for the cold storage operation are achieved when the required capacity of the air conditioning device 10 is equal to or less than a predetermined threshold value.
運転切替部92は、蓄冷運転の開始条件が達成されない場合、蓄冷運転を開始せずに待機する。蓄冷運転の開始条件が達成されると、室外ファン制御部93、室内ファン制御部94、及び圧縮機制御部95は、室外送風ファン22、圧縮機23、及び室内送風ファン42を起動及び調整する。
If the conditions for starting the cold storage operation are not met, the operation switching unit 92 waits without starting the cold storage operation. When the conditions for starting the cold storage operation are met, the outdoor fan control unit 93, the indoor fan control unit 94, and the compressor control unit 95 start and adjust the outdoor blower fan 22, the compressor 23, and the indoor blower fan 42.
弁制御部96は、冷房運転と同様に、四方弁25及び切替弁35に冷媒が流れる方向を変更させる。これにより、室外熱交換器21と圧縮機23の吐出口23bとが接続されるとともに、室内熱交換器41とアキュムレータ24(圧縮機23の吸入口23a)とが接続される。すなわち、制御装置14は、圧縮機23の吐出口23bから室外熱交換器21へ冷媒が流れるように四方弁25を制御する蓄冷運転を実行する。さらに、第3の膨張弁33と圧縮機23の吸入口23aとが、第1の蓄熱材61を経由して接続される。
The valve control unit 96 changes the direction of refrigerant flow in the four-way valve 25 and the switching valve 35, as in the cooling operation. This connects the outdoor heat exchanger 21 to the discharge port 23b of the compressor 23, and connects the indoor heat exchanger 41 to the accumulator 24 (the suction port 23a of the compressor 23). That is, the control device 14 executes a cold storage operation in which the four-way valve 25 is controlled so that the refrigerant flows from the discharge port 23b of the compressor 23 to the outdoor heat exchanger 21. Furthermore, the third expansion valve 33 and the suction port 23a of the compressor 23 are connected via the first heat storage material 61.
室外ファン制御部93及び圧縮機制御部95は、冷房運転と同様に、室外送風ファン22及び圧縮機23を制御する。なお、蓄冷運転における室外ファン制御部93及び圧縮機制御部95の制御は、冷房運転における制御と異なってもよい。
The outdoor fan control unit 93 and the compressor control unit 95 control the outdoor blower fan 22 and the compressor 23 in the same manner as in the cooling operation. Note that the control of the outdoor fan control unit 93 and the compressor control unit 95 in the cold storage operation may be different from the control in the cooling operation.
一方、室内ファン制御部94は、室内送風ファン42を弱風(低速)運転に制御する。すなわち、室内ファン制御部94は、冷房運転における最低速度で、室内送風ファン42を回転させる。なお、室内ファン制御部94の制御は、この例に限られない。例えば、室内ファン制御部94は、室内送風ファン42を停止させてもよい。
On the other hand, the indoor fan control unit 94 controls the indoor blower fan 42 to operate at a low speed (low wind). That is, the indoor fan control unit 94 rotates the indoor blower fan 42 at the minimum speed during cooling operation. Note that the control of the indoor fan control unit 94 is not limited to this example. For example, the indoor fan control unit 94 may stop the indoor blower fan 42.
次に、運転切替部92は、蓄冷運転を終了するか否かを判定する。例えば、リモートコントローラから空気調和装置10が停止信号または他の運転への切替信号を入力された場合、運転切替部92は、蓄冷運転が終了するものと判定し、蓄冷運転を終了する。
Next, the operation switching unit 92 determines whether or not to end the cold storage operation. For example, if the air conditioning device 10 receives a stop signal or a switch signal to another operation from the remote controller, the operation switching unit 92 determines that the cold storage operation is to end, and ends the cold storage operation.
蓄冷運転が終了しない場合、運転切替部92は、蓄冷運転の開始から所定時間が経過したか否かを判定する。例えば、運転切替部92は、蓄冷運転の開始から例えば1時間が経過すると、蓄冷運転を終了する。
If the cold storage operation does not end, the operation switching unit 92 determines whether a predetermined time has elapsed since the start of the cold storage operation. For example, the operation switching unit 92 ends the cold storage operation when, for example, one hour has elapsed since the start of the cold storage operation.
リモートコントローラから空気調和装置10が停止信号を入力された場合、及び蓄冷運転の開始から所定時間が経過した場合、室外ファン制御部93、室内ファン制御部94、及び圧縮機制御部95は、室外送風ファン22、圧縮機23、及び室内送風ファン42を停止させる。
When a stop signal is input to the air conditioning device 10 from the remote controller, and when a predetermined time has elapsed since the start of cold storage operation, the outdoor fan control unit 93, the indoor fan control unit 94, and the compressor control unit 95 stop the outdoor blower fan 22, the compressor 23, and the indoor blower fan 42.
蓄冷運転の開始から所定時間が経過していない場合、図8で説明したS104以降の冷房運転制御を実行し、弁制御部96は、室内熱交換器41から出た冷媒が気体よりも液体を多く含むように、第2の膨張弁32を制御する。さらに、蓄冷運転において、室内ファン制御部94は、室内熱交換器41から出た冷媒が気体よりも液体を多く含むように、室内送風ファン42を制御する。
If a predetermined time has not elapsed since the start of the cold storage operation, the cooling operation control from S104 onwards described in FIG. 8 is executed, and the valve control unit 96 controls the second expansion valve 32 so that the refrigerant leaving the indoor heat exchanger 41 contains more liquid than gas. Furthermore, in the cold storage operation, the indoor fan control unit 94 controls the indoor blower fan 42 so that the refrigerant leaving the indoor heat exchanger 41 contains more liquid than gas.
例えば、上述のように、第2の膨張弁32は、過熱度(Te-Tch3)が約-2℃となるように開度を調整される。これにより、冷媒は液状のまま室内熱交換器41を通過する。さらに、上述のように、室内送風ファン42は、弱風運転を行う。このため、室内熱交換器41において冷媒が熱交換しにくくなり、冷媒は液状のまま室内熱交換器41を通過する。なお、室内送風ファン42は、弱風運転することで、室内熱交換器41で結露が生じることを抑制する。
For example, as described above, the opening degree of the second expansion valve 32 is adjusted so that the degree of superheat (Te-Tch3) is approximately -2°C. As a result, the refrigerant passes through the indoor heat exchanger 41 in a liquid state. Furthermore, as described above, the indoor blower fan 42 operates at a low blower speed. As a result, it becomes difficult for the refrigerant to exchange heat in the indoor heat exchanger 41, and the refrigerant passes through the indoor heat exchanger 41 in a liquid state. Note that by operating the indoor blower fan 42 at a low blower speed, condensation in the indoor heat exchanger 41 is suppressed.
室内熱交換器41から出た低温低圧の液状の冷媒は、第3の蓄熱材63を冷やす。低温低圧の冷媒は、第1の配管51の第1の領域51aを通過するときと、第2の領域51bを通過するときとの二回に亘って第1の蓄熱材61を冷やす。
The low-temperature, low-pressure liquid refrigerant coming out of the indoor heat exchanger 41 cools the third heat storage material 63. The low-temperature, low-pressure refrigerant cools the first heat storage material 61 twice: once when it passes through the first region 51a of the first pipe 51 and once when it passes through the second region 51b.
第3の蓄熱材63から出た液状の冷媒は、第3の膨張弁33で減圧される。第3の膨張弁33で減圧された液状の冷媒は、第1の蓄熱材61と熱交換する。言い換えると、第1の配管51の第2の領域51bを流れる低温低圧の液状の冷媒は、第2の配管52の第5の領域52aを流れる中温中圧の液状の冷媒と、第2の蓄熱材62を介して熱交換する。
The liquid refrigerant coming out of the third heat storage material 63 is depressurized by the third expansion valve 33. The liquid refrigerant depressurized by the third expansion valve 33 exchanges heat with the first heat storage material 61. In other words, the low-temperature, low-pressure liquid refrigerant flowing through the second region 51b of the first pipe 51 exchanges heat with the medium-temperature, medium-pressure liquid refrigerant flowing through the fifth region 52a of the second pipe 52 via the second heat storage material 62.
蓄冷運転において、弁制御部96は、第1の蓄熱材61に伝熱した第2の領域51bの冷媒が気化するように、第3の膨張弁33を制御する。例えば、上述のように、第3の膨張弁33は、過熱度(Su-Tk)が2℃以下となるように開度を調整される。これにより、第2の領域51bを流れる液状の冷媒は、第5の領域52aを流れる中温中圧の冷媒により第1の蓄熱材61を通じて温められ気化する。別の表現によれば、第3の膨張弁33は、第1の蓄熱材61へ供給される冷媒の量を調整することで、圧縮機23の吸入口23aに戻る冷媒の過熱度を調整する。第1の蓄熱材61で気化させられた冷媒は、アキュムレータ24を通って圧縮機23の吸入口23aに戻る。冷媒は、第1の蓄熱材61で気化されるため、液状のまま圧縮機23の吸入口23aに入ることを抑制できる。
In the cold storage operation, the valve control unit 96 controls the third expansion valve 33 so that the refrigerant in the second region 51b that has been transferred heat to the first heat storage material 61 is vaporized. For example, as described above, the opening of the third expansion valve 33 is adjusted so that the superheat degree (Su-Tk) is 2°C or less. As a result, the liquid refrigerant flowing through the second region 51b is warmed and vaporized through the first heat storage material 61 by the medium-temperature and medium-pressure refrigerant flowing through the fifth region 52a. In other words, the third expansion valve 33 adjusts the amount of refrigerant supplied to the first heat storage material 61 to adjust the superheat degree of the refrigerant returning to the suction port 23a of the compressor 23. The refrigerant vaporized by the first heat storage material 61 returns to the suction port 23a of the compressor 23 through the accumulator 24. The refrigerant is vaporized in the first heat storage material 61, preventing it from entering the intake port 23a of the compressor 23 in liquid form.
一方、第5の領域52aを流れる冷媒は、第2の領域51bを流れる低温低圧の冷媒により冷やされる。第5の領域52aにおいて、室外熱交換器21で液化しなかった気体状の冷媒が流れることがある。この場合、気体状の冷媒は、第1の蓄熱材61で冷やされ、液化する。
Meanwhile, the refrigerant flowing through the fifth region 52a is cooled by the low-temperature, low-pressure refrigerant flowing through the second region 51b. In the fifth region 52a, gaseous refrigerant that was not liquefied in the outdoor heat exchanger 21 may flow. In this case, the gaseous refrigerant is cooled by the first heat storage material 61 and liquefied.
第5の領域52aにおいて気体状の冷媒の割合が多いと、第1の膨張弁31を通過できる冷媒の量が低下することがある。本実施形態では、第1の蓄熱材61が、冷媒を液化することで、第1の膨張弁31を通過する冷媒における液体の割合を増大させる。これにより、第1の蓄熱材61は、室内熱交換器41に供給される冷媒の量が低減することを抑制する。
If the proportion of gaseous refrigerant is high in the fifth region 52a, the amount of refrigerant that can pass through the first expansion valve 31 may decrease. In this embodiment, the first heat storage material 61 liquefies the refrigerant, thereby increasing the proportion of liquid in the refrigerant that passes through the first expansion valve 31. As a result, the first heat storage material 61 prevents a decrease in the amount of refrigerant supplied to the indoor heat exchanger 41.
上述のように、蓄冷運転は例えば1時間行われる。例えば夏であっても、夜間の外気温は昼間の外気温よりも低い。このため、蓄冷運転が行われる夜間に、第3の蓄熱材63は十分に冷やされる。
As described above, the cold storage operation is performed for, for example, one hour. For example, even in summer, the outside air temperature at night is lower than the outside air temperature during the day. Therefore, the third heat storage material 63 is sufficiently cooled during the night when the cold storage operation is performed.
蓄冷運転の後の冷房運転では、第3の蓄熱材63が、室内熱交換器41から出た冷媒を冷やす。第3の蓄熱材63に冷却された冷媒は、第3の膨張弁33で減圧され、第1の蓄熱材61と熱交換する。言い換えると、第1の配管51の第2の領域51bを流れる冷媒は、第2の配管52の第5の領域52aを流れる中温中圧の液状の冷媒と、第1の蓄熱材61を介して熱交換する。
In cooling operation after cold storage operation, the third heat storage material 63 cools the refrigerant coming out of the indoor heat exchanger 41. The refrigerant cooled by the third heat storage material 63 is depressurized by the third expansion valve 33 and exchanges heat with the first heat storage material 61. In other words, the refrigerant flowing through the second region 51b of the first pipe 51 exchanges heat with the medium-temperature, medium-pressure liquid refrigerant flowing through the fifth region 52a of the second pipe 52 via the first heat storage material 61.
したがって、冷房運転の場合、第2の領域51bを流れる冷媒は、第5の領域52aを流れる中温中圧の冷媒により温められ気化する。第1の蓄熱材61で気化させられた冷媒は、アキュムレータ24を通って圧縮機23の吸入口23aに戻る。冷媒は、第1の蓄熱材61で気化されるため、液状のまま圧縮機23の吸入口23aに入ることを抑制できる。
Therefore, in the case of cooling operation, the refrigerant flowing through the second region 51b is warmed and vaporized by the medium-temperature, medium-pressure refrigerant flowing through the fifth region 52a. The refrigerant vaporized in the first heat storage material 61 passes through the accumulator 24 and returns to the intake port 23a of the compressor 23. Because the refrigerant is vaporized in the first heat storage material 61, it is possible to prevent the refrigerant from entering the intake port 23a of the compressor 23 in a liquid state.
そして、第5の領域52aを流れる冷媒は、第2の領域51bを流れる冷媒により冷やされる。前述したように、外気温が高い場合、室外熱交換器21で冷媒が凝縮しにくい。このため、第5の領域52aを流れる冷媒において、乾き度が高くなり、気体の割合が増大する。しかし、気体状の冷媒は、第1の蓄熱材61で冷やされて液化する。冷媒が第1の蓄熱材61で冷却されることで、冷媒の過冷却度が例えば5℃以上になる。これにより、第1の蓄熱材61は、液状の冷媒に第1の膨張弁31を通過させ、気液分離器34での気液分離により全液化される。つまり、室内熱交換器41に供給される冷媒の量が低減することを抑制する。
The refrigerant flowing through the fifth region 52a is cooled by the refrigerant flowing through the second region 51b. As described above, when the outside air temperature is high, the refrigerant is less likely to condense in the outdoor heat exchanger 21. Therefore, the dryness of the refrigerant flowing through the fifth region 52a increases, and the proportion of gas increases. However, the gaseous refrigerant is cooled and liquefied by the first heat storage material 61. By cooling the refrigerant with the first heat storage material 61, the degree of supercooling of the refrigerant becomes, for example, 5°C or more. As a result, the first heat storage material 61 passes the liquid refrigerant through the first expansion valve 31, and is completely liquefied by gas-liquid separation in the gas-liquid separator 34. In other words, the amount of refrigerant supplied to the indoor heat exchanger 41 is prevented from decreasing.
上述のように、第1の蓄熱材61は、室内熱交換器41に供給される冷媒を低温低圧の液状にするとともに、室内熱交換器41に十分な量の液状の冷媒を供給する。これにより、空気調和装置10は、外気温が高くても、室内熱交換器41の能力が低下することを抑制できる。また、第3の蓄熱材63が第2の領域51bで冷媒を冷やすことで、第1の蓄熱材61が第5の領域52aの冷媒を冷やすことができる。
As described above, the first heat storage material 61 converts the refrigerant supplied to the indoor heat exchanger 41 into a low-temperature, low-pressure liquid, and supplies a sufficient amount of liquid refrigerant to the indoor heat exchanger 41. This allows the air conditioning device 10 to prevent a decrease in the capacity of the indoor heat exchanger 41 even when the outside air temperature is high. In addition, the third heat storage material 63 cools the refrigerant in the second region 51b, allowing the first heat storage material 61 to cool the refrigerant in the fifth region 52a.
なお、一般的な空気調和装置では、圧縮機の停止時に室外熱交換器から室内熱交換器に熱の移動が発生し室温上昇が発生してしまう場合がある。しかしながら、本実施形態の構成の場合、圧縮機23の停止時において第3の蓄熱材63で室外熱交換器21から室内熱交換器41への熱の移動を抑制することが可能になる。すなわち、低負荷時において圧縮機23を断続的に運転させる場合においても、エネルギーロスを抑制でき、省エネルギー化に寄与することができる。なお、第3の蓄熱材63を備えることで、上述したように冷房運転時に室内熱交換器41に効率的に全液化した冷媒を供給することができるが、第3の蓄熱材63は省略されてもよい。
In addition, in a typical air conditioning device, when the compressor is stopped, heat may transfer from the outdoor heat exchanger to the indoor heat exchanger, causing the room temperature to rise. However, in the configuration of this embodiment, when the compressor 23 is stopped, the third heat storage material 63 can suppress the transfer of heat from the outdoor heat exchanger 21 to the indoor heat exchanger 41. In other words, even when the compressor 23 is operated intermittently under low load, energy loss can be suppressed, which contributes to energy saving. By providing the third heat storage material 63, as described above, a fully liquefied refrigerant can be efficiently supplied to the indoor heat exchanger 41 during cooling operation, but the third heat storage material 63 may be omitted.
続いて、図2及び図9のフローチャートを用いて暖房運転時の冷媒の循環制御について説明する。
Next, we will explain the refrigerant circulation control during heating operation using the flowcharts in Figures 2 and 9.
従来の室内熱交換器41の場合、過冷却度を大きくとる傾向がある。その結果、室内熱交換器41の例えば、20%以上が温度の低い液状の冷媒を含むようになってしまう場合がある。この場合、室内機12から吹き出す温風の温度が例えば43℃程度となっていた。また、室内熱交換器41において液状及び気体状の気液二相で存在する場合、図5に示されるように、室内熱交換器41が傾いた姿勢で配置されると、重力の影響で下方に液状の冷媒が溜り、上方に気体状の冷媒が分離した状態で存在して、各細径管43aへの冷媒の分配が不均等になったり、冷媒の循環効率が低下したりする場合がある。そこで、本実施形態の室内熱交換器41の場合、前述したように、冷媒の流速を増加させることと、乱流(渦)を発生させることで、上記の不具合を改善している。さらに、室内熱交換器41において、冷媒をできるだけ液化させないようにして、冷媒を気体のまま室内熱交換器41から流出するように制御することにより、上記不具合をさらに改善するようにしている。
In the case of the conventional indoor heat exchanger 41, the degree of supercooling tends to be large. As a result, for example, 20% or more of the indoor heat exchanger 41 may contain a liquid refrigerant with a low temperature. In this case, the temperature of the hot air blown out from the indoor unit 12 is, for example, about 43°C. In addition, when the indoor heat exchanger 41 is in a two-phase gas-liquid state of liquid and gas, as shown in FIG. 5, if the indoor heat exchanger 41 is placed in an inclined position, the liquid refrigerant may accumulate at the bottom due to the influence of gravity, and the gas refrigerant may exist in a separated state at the top, resulting in uneven distribution of the refrigerant to each thin tube 43a and a decrease in the circulation efficiency of the refrigerant. Therefore, in the case of the indoor heat exchanger 41 of this embodiment, as described above, the above-mentioned problems are improved by increasing the flow rate of the refrigerant and generating turbulence (vortex). Furthermore, the above-mentioned problems are further improved by controlling the indoor heat exchanger 41 to prevent the refrigerant from liquefying as much as possible and to flow out of the indoor heat exchanger 41 as a gas.
本実施形態の室内熱交換器41は、第1の膨張弁31の開度制御および圧縮機23の運転周波数の制御により、室内熱交換器41から気体状の冷媒を流出させる。例えば、圧縮機23の周波数制御により、室内熱交換器41で液化しない(過冷却度を大きく取らない)ようにするとともに、第2の膨張弁32の絞り制御により、過冷却度のコントロール及び気液分離器34に流れる冷媒の量を制御する。また、室内熱交換器41から流出させた気体状の冷媒は、室外機11側で液化させて、室外熱交換器21に提供するようにする。さらに、第1の膨張弁31及び第3の膨張弁33の絞り制御を行って冷媒の過熱度のコントロールを行い、液化した冷媒が室外熱交換器21で外気とあまり熱交換しないようにする。この場合、室外熱交換器21から流出する液体の冷媒は、第3の蓄熱材63や第2の蓄熱材62で熱交換させて気体化させて、アキュムレータ24を介して圧縮機23に戻るようにしている。つまり、室外熱交換器21における熱交換を抑制して運転負荷を軽減ずるとともに、室外熱交換器21に霜が付くことを抑制して、暖房運転時の省エネルギー化、除霜運転の軽減に寄与できるようにしている。なお、第3の蓄熱材63を省略した場合は、室外熱交換器21から流出する液体の冷媒は、第2の蓄熱材62で熱交換され気体化される。
In this embodiment, the indoor heat exchanger 41 allows gaseous refrigerant to flow out from the indoor heat exchanger 41 by controlling the opening degree of the first expansion valve 31 and the operating frequency of the compressor 23. For example, the frequency of the compressor 23 is controlled to prevent liquefaction in the indoor heat exchanger 41 (to prevent a large degree of subcooling), and the second expansion valve 32 is controlled to control the degree of subcooling and the amount of refrigerant flowing to the gas-liquid separator 34. In addition, the gaseous refrigerant flowing out from the indoor heat exchanger 41 is liquefied on the outdoor unit 11 side and provided to the outdoor heat exchanger 21. Furthermore, the first expansion valve 31 and the third expansion valve 33 are controlled to control the degree of superheat of the refrigerant, so that the liquefied refrigerant does not exchange heat with the outside air in the outdoor heat exchanger 21 too much. In this case, the liquid refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 21 is gasified by heat exchange in the third heat storage material 63 and the second heat storage material 62, and is returned to the compressor 23 via the accumulator 24. In other words, the heat exchange in the outdoor heat exchanger 21 is suppressed to reduce the operating load, and frost formation on the outdoor heat exchanger 21 is suppressed to contribute to energy saving during heating operation and reduction of defrosting operation. Note that if the third heat storage material 63 is omitted, the liquid refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 21 is gasified by heat exchange in the second heat storage material 62.
図9は、室内熱交換器41を備える空気調和装置10の暖房運転制御の流れを示す例示的なフローチャートである。なお、例えば、空気調和装置10の起動と暖房運転の開始が同時である場合、室外送風ファン22、圧縮機23、及び室内送風ファン42は停止している。この場合、室外ファン制御部93、室内ファン制御部94、及び圧縮機制御部95は、暖房運転の開始時に、室外送風ファン22、圧縮機23、及び室内送風ファン42を起動する。
Figure 9 is an exemplary flowchart showing the flow of heating operation control of an air conditioning device 10 equipped with an indoor heat exchanger 41. For example, when the air conditioning device 10 is started and the heating operation starts simultaneously, the outdoor blower fan 22, the compressor 23, and the indoor blower fan 42 are stopped. In this case, the outdoor fan control unit 93, the indoor fan control unit 94, and the compressor control unit 95 start the outdoor blower fan 22, the compressor 23, and the indoor blower fan 42 when the heating operation starts.
図9に示すように、暖房運転が開始されると、弁制御部96が四方弁駆動回路84及び切替弁駆動回路88を制御し、四方弁25及び切替弁35に冷媒が流れる方向を変更させる(S200)。これにより、室内熱交換器41と圧縮機23の吐出口23bとが接続されるとともに、室外熱交換器21とアキュムレータ24(圧縮機23の吸入口23a)とが接続される。すなわち、制御装置14は、圧縮機23の吐出口23bから室内熱交換器41へ冷媒が流れるように四方弁25を制御する暖房運転を実行する。さらに、第3の膨張弁33と圧縮機23の吸入口23aとが、第3の配管53及び第2の蓄熱材62を経由して接続される。
9, when the heating operation is started, the valve control unit 96 controls the four-way valve drive circuit 84 and the switching valve drive circuit 88 to change the direction of the refrigerant flow to the four-way valve 25 and the switching valve 35 (S200). As a result, the indoor heat exchanger 41 is connected to the discharge port 23b of the compressor 23, and the outdoor heat exchanger 21 is connected to the accumulator 24 (the suction port 23a of the compressor 23). That is, the control device 14 executes the heating operation to control the four-way valve 25 so that the refrigerant flows from the discharge port 23b of the compressor 23 to the indoor heat exchanger 41. Furthermore, the third expansion valve 33 is connected to the suction port 23a of the compressor 23 via the third piping 53 and the second heat storage material 62.
次に、運転切替部92は、暖房運転を終了するか否かを判定する(S202)。例えば、リモートコントローラから空気調和装置10が停止信号または他の運転への切替信号を入力された場合、運転切替部92は、暖房運転が終了するものと判定し(S202のYes)、暖房運転を終了する。
Next, the operation switching unit 92 determines whether or not to end the heating operation (S202). For example, if the air conditioning device 10 receives a stop signal or a switch signal to another operation from the remote controller, the operation switching unit 92 determines that the heating operation is to end (Yes in S202) and ends the heating operation.
暖房運転が終了しない場合(S202のNo)、圧縮機制御部95は、温度T3と温度Teとの差が例えば、-2℃(第4の制御値)になるように、インバータ回路83を介して圧縮機23の運転周波数の制御を制御する(S204)。例えば、温度取得部91が、第7の温度センサ77から、室内熱交換器41の出口温度T3を取得する。さらに、温度取得部91は、第3の温度センサ73から、室内熱交換器41の中間温度Teを取得する。
If the heating operation does not end (No in S202), the compressor control unit 95 controls the operating frequency of the compressor 23 via the inverter circuit 83 so that the difference between temperature T3 and temperature Te becomes, for example, -2°C (fourth control value) (S204). For example, the temperature acquisition unit 91 acquires the outlet temperature T3 of the indoor heat exchanger 41 from the seventh temperature sensor 77. Furthermore, the temperature acquisition unit 91 acquires the intermediate temperature Te of the indoor heat exchanger 41 from the third temperature sensor 73.
弁制御部96は、室内熱交換器41の出口温度と中間温度の温度差(T3-Te)が例えば約-2℃であるか否かを判定する(S204)。例えば、圧縮機制御部95は、所定の時間に亘って出口温度と中間温度の温度差(T3-Te)が-2±0.5℃の範囲内にあるか否かを判定する。なお、S204における判定はこの例に限られない。
The valve control unit 96 determines whether the temperature difference (T3-Te) between the outlet temperature and the intermediate temperature of the indoor heat exchanger 41 is, for example, approximately -2°C (S204). For example, the compressor control unit 95 determines whether the temperature difference (T3-Te) between the outlet temperature and the intermediate temperature is within the range of -2±0.5°C over a predetermined period of time. Note that the determination in S204 is not limited to this example.
出口温度と中間温度の温度差(T3-Te)が約-2℃でない場合(S204のNo)、圧縮機制御部95は、インバータ回路83を制御し、圧縮機23の運転周波数を調整する(S206)。圧縮機制御部95は、室内熱交換器41の出口温度と中間温度の温度差(T3-Te)が約-2℃となるように、圧縮機23の運転周波数を調整することにより、室内熱交換器41で冷媒が液化しないように(過冷却をとらないように)して、冷媒を気体のまま室内熱交換器41から出すことができる。つまり、上述したように室内熱交換器41内部で各細径管43aに対する冷媒の不均等分配が抑制できるととともに、液化した冷媒により室内機12から吹き出す温風の温度が低下することを抑制する。出口温度と中間温度の温度差(T3-Te)が約-2℃である場合(S204のYes)、S206は省略される。
If the temperature difference (T3-Te) between the outlet temperature and the intermediate temperature is not approximately -2°C (No in S204), the compressor control unit 95 controls the inverter circuit 83 to adjust the operating frequency of the compressor 23 (S206). The compressor control unit 95 adjusts the operating frequency of the compressor 23 so that the temperature difference (T3-Te) between the outlet temperature and the intermediate temperature of the indoor heat exchanger 41 is approximately -2°C, thereby preventing the refrigerant from liquefying (supercooling) in the indoor heat exchanger 41 and allowing the refrigerant to be discharged from the indoor heat exchanger 41 in a gaseous state. In other words, as described above, uneven distribution of the refrigerant to each small diameter tube 43a inside the indoor heat exchanger 41 can be suppressed, and the temperature of the hot air blown out from the indoor unit 12 is suppressed from decreasing due to the liquefied refrigerant. If the temperature difference (T3-Te) between the outlet temperature and the intermediate temperature is approximately -2°C (Yes in S204), S206 is omitted.
次に、弁制御部96は、温度Tc2と温度Tch2との差(過冷却度)が例えば約5℃(第5の制御値)であるか否かを判定する(S208)。例えば、温度取得部91が、第8の温度センサ78から第2の蓄熱材62の出口温度Tc2を取得する。さらに、温度取得部91は、第9の温度センサ79から第2の蓄熱材62の中間温度Tch2を取得する。
Next, the valve control unit 96 determines whether the difference (degree of subcooling) between the temperature Tc2 and the temperature Tch2 is, for example, about 5°C (fifth control value) (S208). For example, the temperature acquisition unit 91 acquires the outlet temperature Tc2 of the second heat storage material 62 from the eighth temperature sensor 78. Furthermore, the temperature acquisition unit 91 acquires the intermediate temperature Tch2 of the second heat storage material 62 from the ninth temperature sensor 79.
弁制御部96は、過冷却度(Tc2-Tch2)が約5℃であるか否かを判定する。例えば、弁制御部96は、所定の時間に亘って過冷却度(Tc2-Tch2)が5±0.5℃の範囲内にあるか否かを判定する。なお、S208における判定はこの例に限られない。
The valve control unit 96 determines whether the degree of subcooling (Tc2-Tch2) is approximately 5°C. For example, the valve control unit 96 determines whether the degree of subcooling (Tc2-Tch2) is within the range of 5±0.5°C for a predetermined period of time. Note that the determination in S208 is not limited to this example.
過冷却度(Tc2-Tch2)が約5℃でない場合(S208noNo)、弁制御部96は、第2の膨張弁駆動回路86を制御し、第2の膨張弁32の開度を調整する(S210)。弁制御部96は、過冷却度(Tc2-Tch2)が約5℃となるように、第2の膨張弁32の開度を調整することにより、気液分離器34に流れる冷媒の乾き度を例えば20%にするとともに第2の蓄熱材62及び気液分離器34に流れる冷媒の量を制御する。つまり、第2の蓄熱材62を流れる気体状の冷媒を熱交換により冷却して液化して気液分離器34に供給する。S208において過冷却度(Tc2-Tch2)が約5℃である場合(S208のYes)、S210は省略される。
If the degree of subcooling (Tc2-Tch2) is not about 5°C (S208noNo), the valve control unit 96 controls the second expansion valve drive circuit 86 to adjust the opening of the second expansion valve 32 (S210). The valve control unit 96 adjusts the opening of the second expansion valve 32 so that the degree of subcooling (Tc2-Tch2) is about 5°C, thereby setting the dryness of the refrigerant flowing to the gas-liquid separator 34 to, for example, 20% and controlling the amount of refrigerant flowing to the second heat storage material 62 and the gas-liquid separator 34. In other words, the gaseous refrigerant flowing through the second heat storage material 62 is cooled and liquefied by heat exchange and supplied to the gas-liquid separator 34. If the degree of subcooling (Tc2-Tch2) is about 5°C in S208 (S208Yes), S210 is omitted.
次に、弁制御部96は、温度Tch3と温度Te1との差(過熱度)が例えば、1℃以下(第6の制御値)であるか否かを判定する(S212)。例えば、温度取得部91が、第4の温度センサ74から第3の蓄熱材63の中間温度Tch3を取得する。さらに、温度取得部91は、第10の温度センサ80から室外熱交換器21の中間温度Teを取得する。
Next, the valve control unit 96 determines whether the difference (degree of superheat) between the temperature Tch3 and the temperature Te1 is, for example, 1°C or less (sixth control value) (S212). For example, the temperature acquisition unit 91 acquires the intermediate temperature Tch3 of the third heat storage material 63 from the fourth temperature sensor 74. Furthermore, the temperature acquisition unit 91 acquires the intermediate temperature Te of the outdoor heat exchanger 21 from the tenth temperature sensor 80.
弁制御部96は、過熱度(Tch3-Te)が約1℃以下であるか否かを判定する。例えば、弁制御部96は、所定の時間に亘って過熱度(Tch3-Te)が1±0.5℃の範囲内にあるか否かを判定する。なお、S212における判定はこの例に限られない。
The valve control unit 96 determines whether the degree of superheat (Tch3-Te) is equal to or less than approximately 1°C. For example, the valve control unit 96 determines whether the degree of superheat (Tch3-Te) is within the range of 1±0.5°C for a predetermined period of time. Note that the determination in S212 is not limited to this example.
過熱度(Tch3-Te)が約1℃以下でない場合(S212のNo)、弁制御部96は、第1の膨張弁駆動回路85を制御し、第1の膨張弁31の開度を調整する(S214)。弁制御部96は、過熱度(Tch3-Te)が約1℃以下となるように、第1の膨張弁31の開度を調整することにより、室外熱交換器21内部で冷媒があまり気化しないようにする。つまり、室外熱交換器21内部で気液の分離を抑制する。その結果、室外熱交換器21内部で各細径管43aに対する冷媒の不均等分配が抑制できるととともに、過熱度(Tch3-Te)が約1℃以下のように小さくすることで、室外熱交換器21の表面に霜が発生することを抑制する。すなわち、空気調和装置10の除霜運転の頻度を低減し、空気調和装置10の暖房運転効率の向上に寄与する。S212において過熱度(Tch3-Te)が約1℃以下である場合(S212のYes)、S214は省略される。
If the degree of superheat (Tch3-Te) is not approximately 1°C or less (No in S212), the valve control unit 96 controls the first expansion valve drive circuit 85 to adjust the opening degree of the first expansion valve 31 (S214). The valve control unit 96 adjusts the opening degree of the first expansion valve 31 so that the degree of superheat (Tch3-Te) is approximately 1°C or less, thereby preventing the refrigerant from evaporating too much inside the outdoor heat exchanger 21. In other words, separation of gas and liquid inside the outdoor heat exchanger 21 is suppressed. As a result, uneven distribution of the refrigerant to each thin tube 43a inside the outdoor heat exchanger 21 can be suppressed, and by reducing the degree of superheat (Tch3-Te) to approximately 1°C or less, the formation of frost on the surface of the outdoor heat exchanger 21 is suppressed. In other words, the frequency of defrosting operation of the air conditioning device 10 is reduced, contributing to improving the heating operation efficiency of the air conditioning device 10. If the degree of superheat (Tch3-Te) is less than or equal to approximately 1°C in S212 (Yes in S212), S214 is omitted.
次に、弁制御部96は、温度Suと温度Tkとの差(過熱度)が、例えば2℃以下(第7の制御値)であるか否かを判定する(S216)。例えば、温度取得部91が、第5の温度センサ75から圧縮機23の吸入口23a(アキュムレータ24)の入口温度Suを取得する。さらに、温度取得部91が、第6の温度センサ76から第3の配管53の第2の端部53bの近傍における冷媒の温度Tkを取得する。言い換えると、温度取得部91は、第6の温度センサ76から、第2の蓄熱材62から出た冷媒の温度Tk(出口温度)を取得する。
Next, the valve control unit 96 determines whether the difference (degree of superheat) between the temperature Su and the temperature Tk is, for example, 2°C or less (seventh control value) (S216). For example, the temperature acquisition unit 91 acquires the inlet temperature Su of the suction port 23a (accumulator 24) of the compressor 23 from the fifth temperature sensor 75. Furthermore, the temperature acquisition unit 91 acquires the temperature Tk of the refrigerant near the second end 53b of the third pipe 53 from the sixth temperature sensor 76. In other words, the temperature acquisition unit 91 acquires the temperature Tk (outlet temperature) of the refrigerant exiting the second heat storage material 62 from the sixth temperature sensor 76.
弁制御部96は、過熱度(Su-Tk)が約2℃以下であるか否かを判定する。例えば、弁制御部96は、所定の時間に亘って過熱度(Su-Tk)が2±0.5℃の範囲内にあるか否かを判定する。なお、S216における判定はこの例に限られない。
The valve control unit 96 determines whether the degree of superheat (Su-Tk) is equal to or less than approximately 2°C. For example, the valve control unit 96 determines whether the degree of superheat (Su-Tk) is within the range of 2±0.5°C for a predetermined period of time. Note that the determination in S216 is not limited to this example.
過熱度(Su-Tk)が約2℃以下でない場合(S216のNo)、弁制御部96は、第3の膨張弁駆動回路87を制御し、第3の膨張弁33の開度を調整する(S218)。弁制御部96は、過熱度(Su-Tk)が約2℃以下となるように、第3の膨張弁33の開度を調整することにより、第3の蓄熱材63及び第2の蓄熱材62における冷媒の気化量を調節する。その結果、上述したように、室外熱交換器21において気化を軽減させた分の冷媒の気化を第3の蓄熱材63及び第2の蓄熱材62を通過する際の熱交換により実施し(液状の冷媒の気化を行い)、圧縮機23へ気体の冷媒を効率よく戻すことができる。S216において過熱度(Tch3-Te)が約2℃以下である場合(S212のYes)、S214は省略される。
If the degree of superheat (Su-Tk) is not about 2°C or less (No in S216), the valve control unit 96 controls the third expansion valve drive circuit 87 to adjust the opening degree of the third expansion valve 33 (S218). The valve control unit 96 adjusts the amount of refrigerant vaporized in the third heat storage material 63 and the second heat storage material 62 by adjusting the opening degree of the third expansion valve 33 so that the degree of superheat (Su-Tk) is about 2°C or less. As a result, as described above, the amount of refrigerant that has been reduced in the outdoor heat exchanger 21 is vaporized by heat exchange when passing through the third heat storage material 63 and the second heat storage material 62 (evaporation of liquid refrigerant), and the gas refrigerant can be efficiently returned to the compressor 23. If the degree of superheat (Tch3-Te) is about 2°C or less in S216 (Yes in S212), S214 is omitted.
弁制御部96が第3の膨張弁33を調整し、または過熱度(Su-Tk)が2℃以下であるならば、S202に戻り、運転切替部92が暖房運転を終了するか否かを再度判定する。暖房運転が終了するまで、S202~S218が繰り返される。
If the valve control unit 96 adjusts the third expansion valve 33 or the degree of superheat (Su-Tk) is 2°C or less, the process returns to S202, and the operation switching unit 92 again determines whether or not to end the heating operation. S202 to S218 are repeated until the heating operation ends.
図2に示すように、暖房運転において、圧縮機23の吐出口23bから吐出された高温高圧の気体状の冷媒は、四方弁25を通り、第3の蓄熱材63を過熱する。第3の蓄熱材63を通過した高温高圧の気体の冷媒は、室内熱交換器41で放熱する。
As shown in FIG. 2, in heating operation, the high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant discharged from the discharge port 23b of the compressor 23 passes through the four-way valve 25 and superheats the third heat storage material 63. The high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant that has passed through the third heat storage material 63 dissipates heat in the indoor heat exchanger 41.
前述したように、気体状の冷媒は、液状の冷媒よりも、室内熱交換器41における熱交換の効率が高い。このため、第1の膨張弁31は、室内熱交換器41を通過する冷媒を気体状に保つことで、室内熱交換器41における熱交換の効率を向上させる。このように、室内熱交換器41の内部で気液二相状態で冷媒が存在することを抑制することにより、室内熱交換器41の各細径管43aにおける冷媒の分配の不均一を抑制し冷媒の熱交換効率の低下が抑制できる。また、室内熱交換器41で冷媒の液化を抑制することにより室内機12から吹き出す温風の温度が下がることを抑制し、暖房運転効率を向上させることができる。また、室内熱交換器41における液状の冷媒の溜りが軽減され、冷媒の循環効率の改善に寄与できる。
As mentioned above, gaseous refrigerant has a higher heat exchange efficiency in the indoor heat exchanger 41 than liquid refrigerant. Therefore, the first expansion valve 31 improves the heat exchange efficiency in the indoor heat exchanger 41 by keeping the refrigerant passing through the indoor heat exchanger 41 in a gaseous state. In this way, by suppressing the presence of refrigerant in a gas-liquid two-phase state inside the indoor heat exchanger 41, uneven distribution of the refrigerant in each small diameter tube 43a of the indoor heat exchanger 41 can be suppressed, and a decrease in the heat exchange efficiency of the refrigerant can be suppressed. In addition, by suppressing liquefaction of the refrigerant in the indoor heat exchanger 41, a decrease in the temperature of the hot air blown out from the indoor unit 12 can be suppressed, and the heating operation efficiency can be improved. In addition, accumulation of liquid refrigerant in the indoor heat exchanger 41 can be reduced, which contributes to improving the circulation efficiency of the refrigerant.
室内熱交換器41を通過した中温中圧の気体状の冷媒は、第2の蓄熱材62と熱交換する。言い換えると、第2の配管52の第6の領域52bを流れる中温中圧の気体状の冷媒は、第3の配管53を流れる低温低圧の冷媒と、第2の蓄熱材62を介して熱交換する。
The medium-temperature, medium-pressure gaseous refrigerant that has passed through the indoor heat exchanger 41 exchanges heat with the second heat storage material 62. In other words, the medium-temperature, medium-pressure gaseous refrigerant flowing through the sixth region 52b of the second pipe 52 exchanges heat with the low-temperature, low-pressure refrigerant flowing through the third pipe 53 via the second heat storage material 62.
第6の領域52bを流れる気体状の冷媒は、第3の配管53を流れる低温低圧の冷媒により冷やされ、液化する。すなわち、第2の蓄熱材62は、第6の領域52bを流れる冷媒の過冷却度を補う。第2の蓄熱材62に液化させられた冷媒は、第2の膨張弁32で減圧される。冷媒は、第2の蓄熱材62に液化され、さらに気液分離器34にて気液分離が行われ、第1の膨張弁31で媒体流量の調整が行われ、室外熱交換器21に供給される。
The gaseous refrigerant flowing through the sixth region 52b is cooled and liquefied by the low-temperature, low-pressure refrigerant flowing through the third pipe 53. That is, the second heat storage material 62 compensates for the degree of subcooling of the refrigerant flowing through the sixth region 52b. The refrigerant liquefied by the second heat storage material 62 is depressurized by the second expansion valve 32. The refrigerant is liquefied by the second heat storage material 62, and is further separated into gas and liquid by the gas-liquid separator 34. The medium flow rate is adjusted by the first expansion valve 31, and the refrigerant is supplied to the outdoor heat exchanger 21.
低温低圧の液状の冷媒は、第1の膨張弁31の制御により室外熱交換器21での吸熱を抑制する。室外熱交換器21で冷媒の蒸発を抑制することで、室外熱交換器21における運転負荷の軽減及び霜の発生を抑制する。その結果、除霜運転の軽減に寄与できる。
The low-temperature, low-pressure liquid refrigerant is controlled by the first expansion valve 31 to suppress heat absorption in the outdoor heat exchanger 21. By suppressing the evaporation of the refrigerant in the outdoor heat exchanger 21, the operating load on the outdoor heat exchanger 21 is reduced and the generation of frost is suppressed. As a result, this contributes to reducing the need for defrosting operations.
室外熱交換器21での気化が抑制された液体の冷媒は、第1の配管51の第2の領域51bを流れ、第3の蓄熱材63を通過する際に温められるとともに、第2の蓄熱材62を介して第6の領域52bを流れる冷媒により温められる。すなわち、第3の蓄熱材63及び第2の蓄熱材62は、圧縮機23に戻る冷媒の過熱度を補う。その結果、室外熱交換器21の運転負荷を軽減しつつ圧縮機23に気体状の冷媒を効率的に戻すことができる。
The liquid refrigerant, whose evaporation in the outdoor heat exchanger 21 is suppressed, flows through the second region 51b of the first pipe 51, and is heated as it passes through the third heat storage material 63, and is also heated by the refrigerant flowing through the sixth region 52b via the second heat storage material 62. That is, the third heat storage material 63 and the second heat storage material 62 compensate for the degree of superheat of the refrigerant returning to the compressor 23. As a result, the gaseous refrigerant can be efficiently returned to the compressor 23 while reducing the operating load of the outdoor heat exchanger 21.
また、室内熱交換器41の内部で気液二相状態で冷媒が存在することを抑制することにより、室内熱交換器41の各細径管43aにおける冷媒の分配の不均一を抑制し冷媒の熱交換効率の低下が抑制できる。また、室内熱交換器41で冷媒の液化を抑制することにより室内機12から吹き出す温風の温度が下がることを抑制し、暖房運転効率を向上させることができる。また、室内熱交換器41における液状の冷媒の溜りが軽減され、冷媒の循環効率の改善に寄与できる。
In addition, by preventing the refrigerant from being present in a gas-liquid two-phase state inside the indoor heat exchanger 41, uneven distribution of the refrigerant in each small-diameter tube 43a of the indoor heat exchanger 41 can be prevented, and a decrease in the heat exchange efficiency of the refrigerant can be prevented. In addition, by preventing the refrigerant from liquefying in the indoor heat exchanger 41, a decrease in the temperature of the warm air blown out from the indoor unit 12 can be prevented, improving the heating operation efficiency. In addition, accumulation of liquid refrigerant in the indoor heat exchanger 41 can be reduced, contributing to improved refrigerant circulation efficiency.
また、室内熱交換器41から流れ出た気体状に冷媒は、第2の膨張弁32の絞り量の制御により過冷却がコントロールされて第2の蓄熱材62を通過する際に液体の冷媒になり、気液分離器34で気液分離されて、液体の冷媒のみが室外熱交換器21に供給される。この時、第1の膨張弁31及び第3の膨張弁33の絞り制御を行って冷媒の過熱度のコントロールを行い、液化した冷媒が室外熱交換器21で外気とあまり熱交換しないようにする。そして、室外熱交換器21から流出する液体の冷媒は、第3の蓄熱材63や第2の蓄熱材62で熱交換させて気体化させて、アキュムレータ24を介して圧縮機23に戻るようにしている。つまり、室外熱交換器21における熱交換を抑制して運転負荷を軽減するとともに、室外熱交換器21に霜が付くことを抑制して、暖房運転時の省エネルギー化、除霜運転の軽減に寄与する。また、第3の蓄熱材63及び第2の蓄熱材62は、圧縮機23に戻される冷媒の温度及び圧力を上昇させる。その結果、圧縮機23の仕事量が増大することを抑制できる。これにより、本実施形態の空気調和装置10は、外気温の低下が空気調和装置10の消費電力を増大させることを抑制でき、ひいては省エネルギー化することができる。
In addition, the gaseous refrigerant flowing out from the indoor heat exchanger 41 is controlled by controlling the throttle amount of the second expansion valve 32, and becomes liquid refrigerant when passing through the second heat storage material 62, and is separated into gas and liquid in the gas-liquid separator 34, and only the liquid refrigerant is supplied to the outdoor heat exchanger 21. At this time, the throttle control of the first expansion valve 31 and the third expansion valve 33 is performed to control the superheat degree of the refrigerant so that the liquefied refrigerant does not exchange heat with the outside air in the outdoor heat exchanger 21 too much. The liquid refrigerant flowing out from the outdoor heat exchanger 21 is gasified by heat exchange with the third heat storage material 63 and the second heat storage material 62, and is returned to the compressor 23 via the accumulator 24. In other words, the heat exchange in the outdoor heat exchanger 21 is suppressed to reduce the operating load, and frost is suppressed on the outdoor heat exchanger 21, contributing to energy saving during heating operation and reduction in defrosting operation. In addition, the third heat storage material 63 and the second heat storage material 62 increase the temperature and pressure of the refrigerant returned to the compressor 23. As a result, an increase in the workload of the compressor 23 can be suppressed. This allows the air conditioning device 10 of this embodiment to suppress an increase in the power consumption of the air conditioning device 10 caused by a decrease in the outside air temperature, thereby enabling energy savings.
なお、上述した説明では、図5~図7で説明したような室内熱交換器41を室外機11に気液分離器34や第1の蓄熱材61、第2の蓄熱材62、第3の蓄熱材63等を備える空気調和装置10に適用する例を示した。しかし、熱交換機以外の空気調和装置10の構成は問わない。例えば、気液分離器34や第1の蓄熱材61、第2の蓄熱材62、第3の蓄熱材63等を備えない一般的な空気調和装置に適用してもよい。
In the above explanation, an example was shown in which the indoor heat exchanger 41 as described in Figures 5 to 7 is applied to an air conditioning device 10 that includes a gas-liquid separator 34, a first heat storage material 61, a second heat storage material 62, a third heat storage material 63, etc. in the outdoor unit 11. However, the configuration of the air conditioning device 10 other than the heat exchanger is not important. For example, it may be applied to a general air conditioning device that does not include a gas-liquid separator 34, a first heat storage material 61, a second heat storage material 62, a third heat storage material 63, etc.
図10は、図1における気液分離器34や第1の蓄熱材61、第2の蓄熱材62、第3の蓄熱材63等を備えない一般的な空気調和装置10Aの冷媒系統図を示す例示的かつ模式的な図である。
Figure 10 is an exemplary schematic diagram showing a refrigerant system diagram of a general air conditioning device 10A that does not include the gas-liquid separator 34, the first heat storage material 61, the second heat storage material 62, the third heat storage material 63, etc., shown in Figure 1.
図10に示すように、空気調和装置10Aは、室外機11Aと、室内機12Aと、冷媒配管としての第1の配管51及び第2の配管52と、制御装置(不図示)等を有する。
As shown in FIG. 10, the air conditioning device 10A has an outdoor unit 11A, an indoor unit 12A, a first pipe 51 and a second pipe 52 as refrigerant pipes, a control device (not shown), etc.
室外機11Aは、室外熱交換器21Mと、室外送風ファン22と、圧縮機23と、アキュムレータ24と、四方弁25と、膨張弁31等を有する。室内機12Aは、室内熱交換器41Mと、室内送風ファン42とを有する。
The outdoor unit 11A has an outdoor heat exchanger 21M, an outdoor blower fan 22, a compressor 23, an accumulator 24, a four-way valve 25, an expansion valve 31, etc. The indoor unit 12A has an indoor heat exchanger 41M and an indoor blower fan 42.
冷房運転において、冷媒は、圧縮機23の吐出口23bから高温高圧の気体の状態で出て、第1の配管51を通って凝縮器として機能する室外熱交換器21Mへ流れる。そして、冷媒は、室外熱交換器21Mで放熱して液化され、第1の膨張弁31で減圧されて、低温低圧の液状の冷媒となり、第2の配管52を通って室内熱交換器41Mへ流れる。低温低圧の液状の冷媒は、蒸発器として機能する室内熱交換器41Mで吸熱を行う。その結果、室内機12Aから冷風が吹き出される。室内熱交換器41Mで気体化された冷媒は、四方弁25及びアキュムレータ24を介して吸入口23aから圧縮機23に戻り、冷房運転時の一サイクルが完了する。暖房運転において、冷媒は、冷房運転時と逆の向きで第1の配管51及び第2の配管52を流れて、室外熱交換器21Mが蒸発器、室内熱交換器41Mが凝縮器として機能し、室内機12Aにて温風を吹き出す。
In cooling operation, the refrigerant comes out of the discharge port 23b of the compressor 23 in a high-temperature, high-pressure gaseous state and flows through the first pipe 51 to the outdoor heat exchanger 21M, which functions as a condenser. The refrigerant then dissipates heat and is liquefied in the outdoor heat exchanger 21M, is depressurized in the first expansion valve 31, becomes a low-temperature, low-pressure liquid refrigerant, and flows through the second pipe 52 to the indoor heat exchanger 41M. The low-temperature, low-pressure liquid refrigerant absorbs heat in the indoor heat exchanger 41M, which functions as an evaporator. As a result, cold air is blown out from the indoor unit 12A. The refrigerant gasified in the indoor heat exchanger 41M returns to the compressor 23 from the suction port 23a via the four-way valve 25 and the accumulator 24, completing one cycle during cooling operation. In heating operation, the refrigerant flows through the first pipe 51 and the second pipe 52 in the opposite direction to that in cooling operation, the outdoor heat exchanger 21M functions as an evaporator, the indoor heat exchanger 41M functions as a condenser, and warm air is blown out from the indoor unit 12A.
図10に示すような、一般的な空気調和装置10Aにおいても、図5~図7に示すような第2支持部45に第1絞り開口部49aや第2絞り開口部49b、第3絞り開口部50a等を備えるマイクロチャネル熱交換器(室内熱交換器41)を採用することにより、上述と同様の効果を得ることができる。すなわち、従来のマイクロチャネル熱交換器を採用する場合に比べて、細径管43aにおける冷媒の分配の不均一性の抑制や冷媒の循環効率の向上、熱交換効率の向上に寄与することができる。
Even in a typical air conditioning unit 10A as shown in FIG. 10, the same effect as described above can be obtained by employing a microchannel heat exchanger (indoor heat exchanger 41) having a first throttle opening 49a, a second throttle opening 49b, a third throttle opening 50a, etc. in the second support portion 45 as shown in FIG. 5 to FIG. 7. In other words, compared to the case of employing a conventional microchannel heat exchanger, it is possible to contribute to suppressing uneven distribution of the refrigerant in the small diameter tubes 43a, improving the circulation efficiency of the refrigerant, and improving the heat exchange efficiency.
以上説明された実施形態に係る空気調和装置10の熱交換器において、冷媒が一方向に流動可能な複数の第1細径管43a1からなる第1管群43Aと、冷媒が第1細径管43a1と異なる方向に流動可能な第2細径管43a2からなる第2管群43Bと、第1細径管43a1及び第2細径管43a2を連通させる連通室Rを有する第2支持部45と、第2支持部45の第1細径管43a1が接続される接続壁45aに設けられる、第1細径管43a1の管路断面積より小さい面積の第1絞り開口部49aと、第2支持部45の第2細径管43a2が接続される接続壁45bに設けられる、第2細径管43a2の管路断面積より小さい面積の第2絞り開口部49bと、を備える。この構成によれば、例えば、連通室Rに流入する媒体の流速を増加させ、連通室Rの内部で乱流(渦)が形成されやすくなり、液体状の冷媒と気体状の冷媒とが、熱交換器の内部で分離し難くなり、第1細径管43a1や第2細径管43a2に分配される際に均一性を向上することができる。その結果、熱交換器における熱交換効率の向上に寄与することができる。また、熱交換機の内部に液体の冷媒が溜まることが抑制され、冷媒の循環効率が向上し、空気調和装置10の運転の効率化が実現できる。
The heat exchanger of the air conditioning unit 10 according to the embodiment described above includes a first tube group 43A consisting of a plurality of first thin tubes 43a1 through which a refrigerant can flow in one direction, a second tube group 43B consisting of second thin tubes 43a2 through which a refrigerant can flow in a direction different from that of the first thin tubes 43a1, a second support part 45 having a communication chamber R that connects the first thin tubes 43a1 and the second thin tube 43a2, a first throttling opening 49a having an area smaller than the cross-sectional area of the first thin tube 43a1 and provided in the connection wall 45a to which the first thin tube 43a1 of the second support part 45 is connected, and a second throttling opening 49b having an area smaller than the cross-sectional area of the second thin tube 43a2 and provided in the connection wall 45b to which the second thin tube 43a2 of the second support part 45 is connected. With this configuration, for example, the flow rate of the medium flowing into the communication chamber R is increased, turbulence (vortex) is easily formed inside the communication chamber R, and the liquid refrigerant and the gaseous refrigerant are less likely to separate inside the heat exchanger, improving uniformity when distributed to the first thin tube 43a1 and the second thin tube 43a2. As a result, it can contribute to improving the heat exchange efficiency of the heat exchanger. In addition, accumulation of liquid refrigerant inside the heat exchanger is suppressed, improving the circulation efficiency of the refrigerant, and realizing efficient operation of the air conditioning device 10.
また、連通室Rは、第1絞り開口部49aと第2絞り開口部49bとの間に連通室Rの流路断面積より小さい面積の第3絞り開口部50aを有する仕切壁50を備えてもよい。この構成によれば、例えば、連通室R内で冷媒により強い乱流(渦)を発生させることが可能になり、液状の冷媒と、気体状の冷媒の混合性(均一化)をさらに促進することができる。
The communication chamber R may also be provided with a partition wall 50 having a third throttling opening 50a between the first throttling opening 49a and the second throttling opening 49b, the third throttling opening 50a having an area smaller than the cross-sectional area of the flow passage of the communication chamber R. With this configuration, for example, it is possible to generate strong turbulence (vortex) in the refrigerant within the communication chamber R, and the mixability (homogenization) of the liquid refrigerant and the gaseous refrigerant can be further promoted.
また、第3絞り開口部50aは、仕切壁50の中央(換言すると中心)を含む位置、例えば、仕切壁50の略中央に形成されていてもよい。この構成によれば、例えば、第3絞り開口部50aを通過した冷媒が通過後の連通室R内で、拡散し易くなる。その結果、下流側の細径管43aに気液の混合性がより均一化された冷媒をより均一に分配しやすくなり、熱交換効率をさらに向上することができる。
The third throttling opening 50a may be formed at a position including the center (in other words, the center) of the partition wall 50, for example, approximately at the center of the partition wall 50. With this configuration, for example, the refrigerant that has passed through the third throttling opening 50a is more likely to diffuse in the communication chamber R after passing through. As a result, the refrigerant with more uniform gas-liquid mixability can be more easily distributed to the downstream thin tube 43a, further improving the heat exchange efficiency.
また、連通室Rは、仕切壁50の第3絞り開口部50aの形成位置に対してずれた位置に少なくとも一つの第4絞り開口部49cを有する補助仕切壁を補助仕切壁45c備えてもよい。この構成によれば、例えば、連通室R内での冷媒の流速の増加及び乱流化(渦化)を向上させることができる。
The communication chamber R may also include an auxiliary partition wall 45c having at least one fourth throttle opening 49c at a position offset from the position where the third throttle opening 50a of the partition wall 50 is formed. With this configuration, for example, it is possible to increase the flow rate of the refrigerant in the communication chamber R and improve turbulence (vortexing).
また、連通室Rは、第1絞り開口部49a、第2絞り開口部49b、第3絞り開口部50aを通過する冷媒の流動方向を遮る対向壁部(第1対向壁h1、第2対向壁h2、第3対向壁h3、第4対向壁h4、第5対向壁h5)、を備えてもよい。この構成によれば、例えば、第1絞り開口部49a、第2絞り開口部49b、第3絞り開口部50a、第4絞り開口部49c等で流速が増加した冷媒に乱流(渦)を発生させやすくすることができる。
The communication chamber R may also include opposing walls (first opposing wall h1, second opposing wall h2, third opposing wall h3, fourth opposing wall h4, fifth opposing wall h5) that block the flow direction of the refrigerant passing through the first throttling opening 49a, the second throttling opening 49b, and the third throttling opening 50a. With this configuration, for example, it is possible to easily generate turbulence (vortexes) in the refrigerant whose flow rate has increased through the first throttling opening 49a, the second throttling opening 49b, the third throttling opening 50a, the fourth throttling opening 49c, etc.
なお、上述した熱交換器は、室外機11と室内機12の少なくとも一方に備えるようにしてもよい。この構成によれば、例えば、空気調和装置10において、冷媒の熱交換効率、冷媒の循環効率等の向上が可能になり、空気調和装置10の運転効率の向上に寄与できる。
The heat exchanger described above may be provided in at least one of the outdoor unit 11 and the indoor unit 12. This configuration makes it possible to improve the heat exchange efficiency of the refrigerant, the circulation efficiency of the refrigerant, and the like in the air conditioning device 10, for example, and contributes to improving the operating efficiency of the air conditioning device 10.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be embodied in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention and its equivalents described in the claims.