JP2008138917A - Air conditioner - Google Patents
Air conditioner Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008138917A JP2008138917A JP2006324278A JP2006324278A JP2008138917A JP 2008138917 A JP2008138917 A JP 2008138917A JP 2006324278 A JP2006324278 A JP 2006324278A JP 2006324278 A JP2006324278 A JP 2006324278A JP 2008138917 A JP2008138917 A JP 2008138917A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat exchanger
- heat
- air
- wind speed
- outdoor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Air Filters, Heat-Exchange Apparatuses, And Housings Of Air-Conditioning Units (AREA)
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
Abstract
Description
本発明は、冷媒が放熱行程時に温度変化をする冷媒回路が設けられる空気調和装置に関するものである。 The present invention relates to an air conditioner provided with a refrigerant circuit in which a refrigerant changes its temperature during a heat release stroke.
従来より、冷媒回路を備えた空気調和装置が知られている。上記空気調和装置は、例えば、室外機及び室内機を備えた、いわゆるセパレート型で構成されている。そして、上記室外機には室外熱交換器と室外送風機とが設けられ、上記室内機には室内熱交換器と室内送風機とが設けられている。 Conventionally, an air conditioner including a refrigerant circuit is known. The air conditioner is configured as a so-called separate type including, for example, an outdoor unit and an indoor unit. The outdoor unit is provided with an outdoor heat exchanger and an outdoor fan, and the indoor unit is provided with an indoor heat exchanger and an indoor fan.
上記室外熱交換器及び室内熱交換器は、例えば、複数の伝熱管が配列された伝熱管群と、該伝熱管群に固定された複数の伝熱フィン群とを備えた、いわゆるクロスフィン型の熱交換器で構成されている(例えば、特許文献1参照)。この熱交換器では、上記伝熱管群の管内側を冷媒が流れ、該伝熱管群の管外側の伝熱フィン間を空気が流れるように構成されている。上記室外送風機及び室内送風機は、上記各熱交換器の伝熱管群の管外側へ空気を送るためのものであり、例えば、ファンと、該ファンを回転させる駆動手段とを備えている。ここで、例えば、上記室外送風機のファンはプロペラファンで構成され、上記室内送風機のファンはクロスフローファンで構成されている。そして、上記プロペラファンが回転することにより、室外機周りの空気が上記室外熱交換器に送られる。又、上記クロスフローファンが回転することにより、室内機周りの空気が上記室内熱交換器に送られるように構成されている。 The outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger include, for example, a so-called cross fin type including a heat transfer tube group in which a plurality of heat transfer tubes are arranged and a plurality of heat transfer fin groups fixed to the heat transfer tube group. (For example, refer patent document 1). In this heat exchanger, the refrigerant flows inside the heat transfer tube group, and the air flows between the heat transfer fins outside the tube of the heat transfer tube group. The outdoor blower and the indoor blower are for sending air to the outside of the heat transfer tube group of each of the heat exchangers, and include, for example, a fan and driving means for rotating the fan. Here, for example, the fan of the outdoor blower is constituted by a propeller fan, and the fan of the indoor blower is constituted by a cross flow fan. Then, when the propeller fan rotates, the air around the outdoor unit is sent to the outdoor heat exchanger. Further, the air around the indoor unit is sent to the indoor heat exchanger by the rotation of the cross flow fan.
ところで、上記空気調和装置の冷媒回路は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うとともに、冷媒として二酸化炭素を用いた場合には、図6における太線に示すように、一般に、超臨界での放熱行程(b−c間)と、臨界温度(e)未満での吸熱行程(d−a間)とを備えた超臨界冷凍サイクル(a−b−c−d)が行われる。図6からわかるように、上記吸熱行程の場合、二酸化炭素は相変化を伴いながら吸熱するので、吸熱中の二酸化炭素の温度は一定である。一方、上記放熱行程の場合には、二酸化炭素が臨界温度(e)を超える部分を含むため、該二酸化炭素は相変化を伴わずに放熱する。そのため、放熱中の冷媒温度は大きく低下する(図6の例では、温度差ΔT≒50℃である)。 By the way, the refrigerant circuit of the air conditioner performs a vapor compression refrigeration cycle, and when carbon dioxide is used as the refrigerant, as shown by a thick line in FIG. a supercritical refrigeration cycle (abcd) having an endothermic process (between da) at a temperature lower than the critical temperature (e) is performed. As can be seen from FIG. 6, in the case of the endothermic process, carbon dioxide absorbs heat while undergoing phase change, so the temperature of carbon dioxide during endotherm is constant. On the other hand, in the case of the heat dissipation process, since the carbon dioxide includes a portion exceeding the critical temperature (e), the carbon dioxide dissipates heat without causing a phase change. For this reason, the temperature of the refrigerant during heat dissipation greatly decreases (in the example of FIG. 6, the temperature difference ΔT≈50 ° C.).
そして、上記室外熱交換器及び室内熱交換器に超臨界冷凍サイクルの放熱行程又は吸熱行程を行わせることは可能である。尚、上記冷媒回路が冷媒循環方向を可逆にする切替手段、例えば四路切換弁を備えていれば、上記空気調和装置は、該四路切換弁の切換動作により、冷房運転又は暖房運転の選択が可能となる。そして、上記空気調和装置が冷房運転を行う場合には、室外熱交換器が放熱行程を行い、室内熱交換器が吸熱行程を行うように構成され、暖房運転を行う場合には、室外熱交換器が吸熱行程を行い、室内熱交換器が放熱行程を行うように構成される。
しかしながら、上記室外熱交換器及び室内熱交換器に上記超臨界冷凍サイクル(a−b−c−d)を行わせた場合、放熱行程が行われる熱交換器(冷房の場合には室外熱交換器、暖房の場合には室内熱交換器)には、熱流束が高い領域と低い領域とが構成され、この構成により、熱流束が低い領域での熱交換量が低下してしまうという問題がある(ここで、熱流束とは単位伝熱面積、単位時間あたりに移動する熱量のことである。)。 However, when the supercritical refrigeration cycle (abcd) is performed in the outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger, a heat exchanger that performs a heat radiation process (outdoor heat exchange in the case of cooling). In the case of a heater and an indoor heat exchanger), a region where the heat flux is high and a region where the heat flux is low are configured, and this configuration has a problem that the amount of heat exchange in the region where the heat flux is low is reduced. (Here, the heat flux is the heat transfer area per unit time and unit time).
つまり、上記熱交換器の管内側を流れる二酸化炭素は、放熱とともにその温度が低下する。このために、該熱交換器に形成された冷媒流路の入口側と出口側との間には大きな温度差(図6のΔT≒50℃)が生じる。一方、上記熱交換器の管外側を流れる空気は、上記二酸化炭素の放熱により暖められるが、上記熱交換器の通過前後における空気の温度差(温度差は5〜10℃)は、上記熱交換器の通過前後における二酸化炭素の温度低下量に比べて小さいと考えられる。このことから、上記熱交換器において、二酸化炭素と空気との温度差を比較すると、上記熱交換器の入口側よりも出口側のほうが小さくなると考えられる。そして、この二酸化炭素と空気との温度差に起因して、上述したように、上記熱交換器の入口側には熱流束が高い領域が、出口側には熱流束が低い領域がそれぞれ構成されることが考えられる。 That is, the temperature of the carbon dioxide flowing inside the pipe of the heat exchanger decreases with heat dissipation. For this reason, a large temperature difference (ΔT≈50 ° C. in FIG. 6) occurs between the inlet side and the outlet side of the refrigerant flow path formed in the heat exchanger. On the other hand, the air flowing outside the pipe of the heat exchanger is warmed by the heat dissipation of the carbon dioxide, but the temperature difference (temperature difference is 5 to 10 ° C.) of the air before and after passing through the heat exchanger is the heat exchange. This is considered to be smaller than the temperature drop of carbon dioxide before and after passing through the vessel. From this, in the heat exchanger, when the temperature difference between carbon dioxide and air is compared, it is considered that the outlet side is smaller than the inlet side of the heat exchanger. Due to the temperature difference between carbon dioxide and air, as described above, a region with a high heat flux is formed on the inlet side of the heat exchanger, and a region with a low heat flux is formed on the outlet side. It can be considered.
一方、上記熱交換器の管外側を通過する空気は、上記送風機に対する熱交換器の位置によって、部分的に風速が異なる領域が構成される場合がある。つまり、上記熱交換器において、送風機より近い領域が風速が速く、送風機から遠くなる程、風速は遅くなる。そして、この風速の差に起因して、上記熱交換器には、空気との対流熱伝達率が高い領域(風速が速い領域)と、対流熱伝達率が低い領域(風速が遅い領域)とがそれぞれ構成されることが考えられる。 On the other hand, the air passing through the outside of the pipe of the heat exchanger may have a region where the wind speed is partially different depending on the position of the heat exchanger with respect to the blower. That is, in the heat exchanger, the wind speed is higher in a region closer to the blower, and the wind speed is slower as the distance from the blower is longer. Due to the difference in wind speed, the heat exchanger has a region where the convective heat transfer coefficient with air is high (a region where the wind speed is fast) and a region where the convective heat transfer rate is low (a region where the wind speed is slow). Can be configured.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、放熱行程で温度変化をする冷媒が流れる空気調和装置において、該空気調和装置に設けられた熱交換器に熱流束の低い領域が構成されることによる熱交換能力の低下を抑制することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a heat exchanger having a low heat flux in a heat exchanger provided in the air-conditioning apparatus in an air-conditioning apparatus in which a refrigerant that changes in temperature in a heat dissipation process flows. It is in suppressing the fall of the heat exchange capability by the area | region being comprised.
第1の発明は、複数の伝熱管が配列された熱交換器(12,22)と、該熱交換器(12,22)を通過するように空気を送る送風機(15,25)とを備え、上記熱交換器(12,22)に対する冷媒流路の入口側(13,23)から出口側(14,24)へ向かって温度変化する冷媒が流れて、上記空気と熱交換する空気調和装置を前提としている。 A first invention includes a heat exchanger (12, 22) in which a plurality of heat transfer tubes are arranged, and a blower (15, 25) that sends air so as to pass through the heat exchanger (12, 22). An air conditioner in which a refrigerant whose temperature changes from the inlet side (13, 23) to the outlet side (14, 24) of the refrigerant flow path with respect to the heat exchanger (12, 22) flows and exchanges heat with the air. Is assumed.
そして、上記空気調和装置の熱交換器(12,22)の位置によって、該熱交換器(12,22)を通過する空気の風速が異なるとともに、上記熱交換器(12,22)における冷媒流路の出口側(14,24)が、上記熱交換器(12,22)を通過する空気の平均風速よりも風速の速い領域に配置されていることを特徴としている。ここで、冷媒は、冷媒流路の入口側(13,23)から出口側(14,24)へ向かって温度変化するため、出口側(14,24)に近づくほど、冷媒と空気との温度差は小さくなる。 The air velocity of the air passing through the heat exchanger (12, 22) varies depending on the position of the heat exchanger (12, 22) of the air conditioner, and the refrigerant flow in the heat exchanger (12, 22). The exit side (14, 24) of the road is arranged in a region where the wind speed is higher than the average wind speed of the air passing through the heat exchanger (12, 22). Here, since the temperature of the refrigerant changes from the inlet side (13, 23) to the outlet side (14, 24) of the refrigerant flow path, the temperature of the refrigerant and air approaches the outlet side (14, 24). The difference is smaller.
第1の発明では、上記冷媒流路の出口側(14,24)を、上記熱交換器(12,22)を通過する空気の平均風速よりも速い領域に配置することにより、該出口側(14,24)における空気側の伝熱を促進させることができる。これにより、該出口側(14,24)のおける空気側の熱伝達率が向上するので、上記冷媒の温度変化に起因する冷媒流路の出口側(14,24)の熱流束の減少を抑えることができる。 In the first invention, the outlet side (14, 24) of the refrigerant flow path is arranged in a region faster than the average wind speed of the air passing through the heat exchanger (12, 22). 14,24) can promote the heat transfer on the air side. As a result, the heat transfer coefficient on the air side on the outlet side (14, 24) is improved, so that the decrease in the heat flux on the outlet side (14, 24) of the refrigerant flow path due to the temperature change of the refrigerant is suppressed. be able to.
第2の発明は、第1の発明において、上記平均風速よりも風速の速い領域を分割して構成された複数の小領域のうち、平均風速が最も速い領域に、冷媒流路の出口側(14,24)が配置されていることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, among the plurality of small regions configured by dividing the region having a higher wind speed than the average wind speed, the region having the fastest average wind speed is arranged on the outlet side ( 14,24) is arranged.
第2の発明では、平均風速よりも速い領域を複数の小領域に分割し、その分割された小領域のうち、平均風速が最も速い小領域内に、冷媒流路の出口側(14,24)を配置することにより、空気側の熱伝達率を確実に向上させることができるので、上記冷媒の温度変化に起因する冷媒流路の出口側(14,24)の熱流束の減少を確実に抑えることができる。 In the second invention, an area faster than the average wind speed is divided into a plurality of small areas, and among the divided small areas, the outlet side (14,24 ) Can reliably improve the heat transfer coefficient on the air side, so that it is possible to reliably reduce the heat flux on the outlet side (14, 24) of the refrigerant flow path due to the temperature change of the refrigerant. Can be suppressed.
第3の発明は、第1又は第2の発明において、上記熱交換器(12,22)が、上記送風機(15,25)の吸込側に設けられ、上記熱交換器(12,22)において、上記冷媒流路の入口側(13,23)よりも出口側(14,24)のほうが、上記送風機(15,25)の吸込口に近いことを特徴としている。ここで、送風機(15,25)の吸込口とは、例えば、該送風機(15,25)が複数の羽根が形成されたプロペラ(15a)を備えている場合には、空気が流れ込む部分、即ち羽根と羽根との間の部分のことである。そして、この吸込口に近いほど、空気の流れは速くなる。 According to a third invention, in the first or second invention, the heat exchanger (12, 22) is provided on a suction side of the blower (15, 25), and the heat exchanger (12, 22) The outlet side (14, 24) is closer to the inlet of the blower (15, 25) than the inlet side (13, 23) of the refrigerant flow path. Here, the suction port of the blower (15, 25) is, for example, a portion into which air flows when the blower (15, 25) includes a propeller (15a) formed with a plurality of blades, that is, It is the part between the wings. And the closer to the inlet, the faster the air flow.
第3の発明では、上記熱交換器(12,22)が上記送風機(15,25)の吸込側に設けられている場合には、上記冷媒流路の出口側(14,24)を、風速の速い領域、即ち送風機(15,25)の吸込口に近い領域に配置することにより、該出口側(14,24)における空気側の伝熱を促進させることができる。これにより、該出口側(14,24)における空気側の熱伝達率が向上するので、上記冷媒の温度変化に起因する冷媒流路の出口側(14,24)の熱流束の減少を抑えることができる。 In 3rd invention, when the said heat exchanger (12,22) is provided in the suction side of the said air blower (15,25), the exit side (14,24) of the said refrigerant | coolant flow path is made into a wind speed. Of the air side on the outlet side (14, 24) can be promoted by disposing in the region near the suction port of the blower (15, 25). As a result, the heat transfer coefficient on the air side on the outlet side (14, 24) is improved, so that the reduction of the heat flux on the outlet side (14, 24) of the refrigerant flow path due to the temperature change of the refrigerant is suppressed. Can do.
第4の発明は、第1又は第2の発明において、上記熱交換器(12,22)が、上記送風機(15,25)の吹出側に設けられ、上記熱交換器(12,22)において、上記冷媒流路の入口側(13,23)よりも出口側(14,24)のほうが、上記送風機(15,25)の吹出口に近いことを特徴としている。ここで、送風機(15,25)の吹出口とは、例えば、該送風機(15,25)が複数の羽根が形成されたプロペラ(15a)を備えている場合には、空気が流れ出す部分、即ち羽根と羽根との間の部分のことである。そして、この吹出口に近いほど、空気の流れは速くなる。 According to a fourth invention, in the first or second invention, the heat exchanger (12, 22) is provided on a blow-out side of the blower (15, 25), and the heat exchanger (12, 22) The outlet side (14, 24) is closer to the blower outlet of the blower (15, 25) than the inlet side (13, 23) of the refrigerant flow path. Here, the blower outlet of the blower (15, 25) is, for example, a portion where air flows out when the blower (15, 25) includes a propeller (15a) having a plurality of blades formed, that is, It is the part between the wings. And the closer to this air outlet, the faster the air flow.
第4の発明では、上記熱交換器(12,22)が上記送風機(15,25)の吹出側に設けられている場合には、上記冷媒流路の出口側(14,24)を、風速の速い領域、即ち送風機(15,25)の吹出口に近い領域に配置することにより、該出口側(14,24)における空気側の伝熱を促進させることができる。これにより、該出口側(14,24)のおける空気側の熱伝達率が向上するので、上記冷媒の温度変化に起因する冷媒流路の出口側(14,24)の熱流束の減少を抑えることができる。 In 4th invention, when the said heat exchanger (12,22) is provided in the blowing side of the said air blower (15,25), the exit side (14,24) of the said refrigerant | coolant flow path is made into a wind speed. By arranging in a region where the air is fast, that is, in a region close to the blower outlet of the blower (15, 25), heat transfer on the air side on the outlet side (14, 24) can be promoted. As a result, the heat transfer coefficient on the air side on the outlet side (14, 24) is improved, so that the decrease in the heat flux on the outlet side (14, 24) of the refrigerant flow path due to the temperature change of the refrigerant is suppressed. be able to.
本発明によれば、上記熱交換器(12,22)に対する冷媒流路の入口側(13,23)から出口側(14,24)へ向かって温度変化する冷媒が流れることによる出口側(14,24)の熱流束の低下を抑えることができる。つまり、出口側(14,24)における空気側の伝熱を促進することにより、熱流束の低下に起因する熱交換量の低下を抑えることができる。以上より、上記空気調和装置において、冷媒流路の入口側(13,23)から出口側(14,24)へ向かって温度変化する冷媒が流れることによる熱交換能力の低下を抑制することができる。 According to the present invention, the outlet side (14) due to the flow of the refrigerant whose temperature changes from the inlet side (13, 23) to the outlet side (14, 24) of the refrigerant flow path with respect to the heat exchanger (12, 22). , 24) can be suppressed. That is, by promoting the heat transfer on the air side on the outlet side (14, 24), it is possible to suppress a decrease in the amount of heat exchange caused by a decrease in heat flux. As described above, in the above air conditioner, it is possible to suppress a decrease in heat exchange capability due to the flow of the refrigerant whose temperature changes from the inlet side (13, 23) to the outlet side (14, 24) of the refrigerant flow path. .
また、上記第2の発明によれば、平均風速が最も速い小領域内に、冷媒流路の出口側(14,24)を配置することにより、確実に出口側(14,24)の熱流束の低下を抑えることができる。これにより、上記空気調和装置における熱交換能力の低下を確実に抑制することができる。 According to the second aspect of the invention, by arranging the outlet side (14, 24) of the refrigerant flow path in the small region where the average wind speed is the fastest, the heat flux on the outlet side (14, 24) can be ensured. Can be suppressed. Thereby, the fall of the heat exchange capability in the said air conditioning apparatus can be suppressed reliably.
また、上記第3の発明によれば、上記熱交換器(12,22)が上記送風機(15,25)の吸込側にある場合において、風速の速い領域とは、送風機(15,25)の吸込口に近い領域であると考えられることから、この送風機(15,25)の吸込口に近い領域に熱交換器(12,22)の出口側(14,24)を配置することにより、出口側(14,24)の熱流束の低下を抑えることができる。これにより、上記空気調和装置において、冷媒流路の入口側(13,23)から出口側(14,24)へ向かって温度変化する冷媒が流れることによる熱交換能力の低下を抑制することができる。 Further, according to the third aspect of the invention, when the heat exchanger (12, 22) is on the suction side of the blower (15, 25), the region where the wind speed is fast is that of the blower (15, 25). Since it is considered to be an area close to the intake port, the outlet side (14, 24) of the heat exchanger (12, 22) is arranged in the area close to the intake port of this blower (15, 25), so that the outlet The decrease in the heat flux on the side (14, 24) can be suppressed. Thereby, in the said air conditioning apparatus, the fall of the heat exchange capability by the refrigerant | coolant which temperature changes from the inlet side (13,23) of a refrigerant flow path toward an outlet side (14,24) can be suppressed. .
また、上記第4の発明によれば、上記熱交換器(12,22)が上記送風機(15,25)の吹出側にある場合において、風速の速い領域とは、送風機(15,25)の吹出口に近い領域であると考えられることから、この送風機(15,25)の吹出口に近い領域に熱交換器(12,22)の出口側(14,24)を配置することにより、出口側(14,24)の熱流束の低下を抑えることができる。これにより、上記空気調和装置において、冷媒流路の入口側(13,23)から出口側(14,24)へ向かって温度変化する冷媒が流れることによる熱交換能力の低下を抑制することができる。 Further, according to the fourth aspect of the invention, when the heat exchanger (12, 22) is on the outlet side of the blower (15, 25), the region where the wind speed is fast is that of the blower (15, 25). Since it is considered to be an area close to the air outlet, the outlet side (14, 24) of the heat exchanger (12, 22) is arranged in the area close to the air outlet of this blower (15, 25). The decrease in the heat flux on the side (14, 24) can be suppressed. Thereby, in the said air conditioning apparatus, the fall of the heat exchange capability by the refrigerant | coolant which temperature changes from the inlet side (13,23) of a refrigerant flow path toward an outlet side (14,24) can be suppressed. .
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本実施形態の空気調和装置(1,2)を備えた冷媒回路の回路図を示している。上記冷媒回路は、室外機(空気調和装置)(1)と室内機(空気調和装置)(2)とを備え、上記室内機(2)は室内空間に、上記室外機(1)は屋外に設置される一方、上記室内機(2)と上記室外機(1)とが第1連絡配管(7)及び第2連絡配管(8)で接続されることにより、図1に示すような冷媒回路(10)が構成されている。 FIG. 1 shows a circuit diagram of a refrigerant circuit including the air conditioner (1, 2) of the present embodiment. The refrigerant circuit includes an outdoor unit (air conditioner) (1) and an indoor unit (air conditioner) (2). The indoor unit (2) is in an indoor space, and the outdoor unit (1) is outdoors. While being installed, the indoor unit (2) and the outdoor unit (1) are connected by the first connecting pipe (7) and the second connecting pipe (8), so that the refrigerant circuit as shown in FIG. (10) is configured.
〈冷媒回路〉
上記冷媒回路(10)は、圧縮機(5)、四路切換弁(9)、室外熱交換器(熱交換器)(12)、膨張弁(6)、及び室内熱交換器(熱交換器)(22)が冷媒配管で接続されて構成されている。この冷媒回路(10)には二酸化炭素が封入されており、該二酸化炭素が該冷媒回路(10)を循環することにより、上述したような、超臨界での放熱行程(図6のb−c間)を備えた超臨界冷凍サイクル(図6のa−b−c−d)が行われる。
<Refrigerant circuit>
The refrigerant circuit (10) includes a compressor (5), a four-way switching valve (9), an outdoor heat exchanger (heat exchanger) (12), an expansion valve (6), and an indoor heat exchanger (heat exchanger). ) (22) are connected by refrigerant piping. Carbon dioxide is enclosed in the refrigerant circuit (10), and the carbon dioxide circulates through the refrigerant circuit (10), so that the heat release process in the supercritical state (b-c in FIG. 6) as described above. A supercritical refrigeration cycle (abcd in FIG. 6) is performed.
又、上記四路切換弁(9)の切換動作により、上記冷媒回路(10)は、冷房運転状態から暖房運転状態、又は暖房運転状態から冷房運転状態への切り換えが可能に構成されている。ここで、冷房運転状態とは、上記四路切換弁(9)が、第1ポート(9a)と第4ポート(9d)とが連通すると同時に第2ポート(9b)と第3ポート(9c)とが連通する第1状態(図1の実線)に切り換えられた場合の運転状態であり、暖房運転状態とは、第1ポート(9a)と第3ポート(9c)とが連通すると同時に第2ポート(9b)と第4ポート(9d)とが連通する第2状態(図1の破線)に切り換えられた場合の運転状態である。 The refrigerant circuit (10) can be switched from the cooling operation state to the heating operation state or from the heating operation state to the cooling operation state by the switching operation of the four-way switching valve (9). Here, the cooling operation state means that the four-way switching valve (9) communicates with the first port (9a) and the fourth port (9d) and at the same time the second port (9b) and the third port (9c). Is the operation state when switched to the first state (solid line in FIG. 1) in which the first port (9a) and the third port (9c) communicate with each other. This is an operation state when the port (9b) and the fourth port (9d) are switched to the second state (broken line in FIG. 1).
上記冷媒回路(10)において、上記四路切換弁(9)が冷房運転状態である場合には、超臨界冷凍サイクルの放熱行程は室外熱交換器(12)で行われ、上記四路切換弁(9)が暖房運転状態である場合には、超臨界冷凍サイクルの放熱行程は室内熱交換器(22)で行われるように構成されている。そして、上記室外熱交換器(12)を備えた室外機(1)及び上記室内熱交換器(22)を備えた室内機(2)が、本実施形態における空気調和装置(1,2)を構成している。尚、上記超臨界冷凍サイクルにおいて、圧縮行程(図6のa−b間)は上記圧縮機(5)で行われ、膨張行程(図6のc−d間)は上記膨張弁(6)で行われる。又、吸熱行程(図6のd−a間)は、冷房運転の場合は上記室内熱交換器(22)で行われ、暖房運転の場合は上記室外熱交換器(12)で行われる。 In the refrigerant circuit (10), when the four-way switching valve (9) is in a cooling operation state, the heat release stroke of the supercritical refrigeration cycle is performed by the outdoor heat exchanger (12), and the four-way switching valve When (9) is in the heating operation state, the heat release process of the supercritical refrigeration cycle is configured to be performed by the indoor heat exchanger (22). And the outdoor unit (1) provided with the said outdoor heat exchanger (12) and the indoor unit (2) provided with the said indoor heat exchanger (22) are the air conditioning apparatuses (1, 2) in this embodiment. It is composed. In the supercritical refrigeration cycle, the compression stroke (between a and b in FIG. 6) is performed by the compressor (5), and the expansion stroke (between cd and FIG. 6) is performed by the expansion valve (6). Done. Further, the endothermic process (between da in FIG. 6) is performed by the indoor heat exchanger (22) in the cooling operation, and is performed by the outdoor heat exchanger (12) in the heating operation.
〈室外機〉
−室外機の構成−
上記室外機(1)は、上述したように本実施形態の空気調和装置(1)を構成するものである。図2は、上記室外機(1)のケーシング内にある室外熱交換器(12)及び室外ファン(送風機)(15)の形状及び配置を概念的に示す図である。ここで、図2の矢印は、上記室外ファン(15)の運転時における上記室外熱交換器(12)に流入する空気の風速分布を示している。上記矢印の方向が風向を、上記矢印の長さが風速をそれぞれ表している。
<Outdoor unit>
−Outdoor unit configuration−
The outdoor unit (1) constitutes the air conditioner (1) of the present embodiment as described above. FIG. 2 is a diagram conceptually showing the shape and arrangement of the outdoor heat exchanger (12) and the outdoor fan (blower) (15) in the casing of the outdoor unit (1). Here, the arrow of FIG. 2 has shown the wind speed distribution of the air which flows in into the said outdoor heat exchanger (12) at the time of the driving | operation of the said outdoor fan (15). The direction of the arrow represents the wind direction, and the length of the arrow represents the wind speed.
まず、上記室外熱交換器(12)及び室外ファン(15)の形状について説明する。 First, the shapes of the outdoor heat exchanger (12) and the outdoor fan (15) will be described.
上記室外熱交換器(12)は、クロスフィン型の熱交換器であり、複数の直管状の伝熱管と複数のU字管(12b)とを有する伝熱管群と、複数の矩形平板状の伝熱フィン(12c)を有する伝熱フィン群とを備えている。そして、上記伝熱フィン群を貫通するように、上記伝熱管群が配置されている。 The outdoor heat exchanger (12) is a cross fin type heat exchanger, a heat transfer tube group having a plurality of straight tubular heat transfer tubes and a plurality of U-shaped tubes (12b), and a plurality of rectangular flat plate-like heat exchangers And a heat transfer fin group having heat transfer fins (12c). And the said heat exchanger tube group is arrange | positioned so that the said heat exchanger fin group may be penetrated.
具体的に、上記伝熱管群は、複数の伝熱管が所定の間隔をあけて2列に配列されている。ここで、上記伝熱管群は、図2に示すように、該伝熱管群の左列(図2の左側の列)が第1管列(12d)、右列が第2管列(12a)を構成している。そして、上記伝熱管群を構成する複数の伝熱管のうち、該第1管列(12d)における第1伝熱管の一端(第1端)(13)及び第2伝熱管の一端(第2端)(14)を除く伝熱管の端部同士を上記複数のU字管(12b)で接続することにより、上記伝熱管群には、第1端を入口端(13)とし、第2端を出口端(14)とする一本の冷媒流路が形成されている。 Specifically, in the heat transfer tube group, a plurality of heat transfer tubes are arranged in two rows at predetermined intervals. Here, in the heat transfer tube group, as shown in FIG. 2, the left column (the left column in FIG. 2) of the heat transfer tube group is the first tube column (12d), and the right column is the second tube column (12a). Is configured. Of the plurality of heat transfer tubes constituting the heat transfer tube group, one end (first end) (13) of the first heat transfer tube and one end (second end) of the second heat transfer tube in the first tube row (12d). ) By connecting the ends of the heat transfer tubes except for (14) with the plurality of U-shaped tubes (12b), the heat transfer tube group has the first end as the inlet end (13) and the second end as the second end. A single refrigerant channel is formed as an outlet end (14).
又、上記伝熱フィン群は、複数の伝熱フィン(12c)が上記伝熱管の長さ方向に沿って所定の間隔をあけつつ、互いに平行となるように一列に並べられて形成されている。上記各伝熱フィン(12c)には、フィンを表裏方向に貫通する複数の貫通穴が設けられおり、この各貫通穴に各伝熱管が挿入されて上記熱交換器(12,22)が形成されている。 The heat transfer fin group is formed such that a plurality of heat transfer fins (12c) are arranged in a line so as to be parallel to each other with a predetermined interval along the length direction of the heat transfer tube. . Each heat transfer fin (12c) is provided with a plurality of through holes penetrating the fins in the front and back direction, and each heat transfer tube is inserted into each through hole to form the heat exchanger (12, 22). Has been.
一方、上記室外ファン(15)は、軸流式のプロペラファンであり、複数の羽根が形成されたプロペラ(15a)と、該プロペラ(15a)の中心部に取り付けられた回転軸(15b)と、該回転軸(15b)を周方向に回転させるファンモータ(15c)とを備えている。ここで、上記室外ファン(15)は、図2で示されるプロペラ(15a)に対して、図の左側(ファンモータ(15c)側)が吸込側となり、右側(ファンモータ(15c)と反対側)が吹出側となるように構成される。 On the other hand, the outdoor fan (15) is an axial flow type propeller fan, and includes a propeller (15a) formed with a plurality of blades, and a rotating shaft (15b) attached to the center of the propeller (15a). And a fan motor (15c) for rotating the rotating shaft (15b) in the circumferential direction. Here, the outdoor fan (15) has a suction side on the left side (fan motor (15c) side) of the propeller (15a) shown in FIG. 2, and a right side (opposite side of the fan motor (15c)). ) Is configured to be the outlet side.
次に、上記室外熱交換器(12)及び室外ファン(15)の配置と、上記風速分布とについて説明する。 Next, the arrangement of the outdoor heat exchanger (12) and the outdoor fan (15) and the wind speed distribution will be described.
図2からわかるように、上記室外熱交換器(12)が上記室外ファン(15)の吸込側に位置するとともに、該室外熱交換器(12)の中心と該室外ファン(15)の中心とが互いに対向するように配置されている。そして、このように室外熱交換器(12)と室外ファン(15)とが配置された室外機(1)において、該室外ファン(15)が起動することにより、該室外ファン(15)の吸込側には、図2に示すような風速分布が形成される。 As can be seen from FIG. 2, the outdoor heat exchanger (12) is located on the suction side of the outdoor fan (15), and the center of the outdoor heat exchanger (12) and the center of the outdoor fan (15) Are arranged so as to face each other. Then, in the outdoor unit (1) in which the outdoor heat exchanger (12) and the outdoor fan (15) are arranged in this manner, the outdoor fan (15) is activated to suck in the outdoor fan (15). On the side, a wind speed distribution as shown in FIG. 2 is formed.
−室外機の動作−
まず、上記室外機(1)の室外熱交換器(12)における二酸化炭素の流れについて説明する。本実施形態において、本発明の効果が得られるのは、上記室外熱交換器(12)が上述した超臨界冷凍サイクルの放熱行程を行う場合に限られるので、ここでは、上記冷媒回路(10)が冷房状態である場合の室外機(1)の動作についてのみ説明し、該冷媒回路(10)が暖房状態である場合の室外機(1)の動作については省略する。
-Operation of outdoor unit-
First, the flow of carbon dioxide in the outdoor heat exchanger (12) of the outdoor unit (1) will be described. In the present embodiment, the effect of the present invention can be obtained only when the outdoor heat exchanger (12) performs the heat dissipation process of the supercritical refrigeration cycle described above. Here, the refrigerant circuit (10) Only the operation of the outdoor unit (1) when the air conditioner is in the cooling state will be described, and the operation of the outdoor unit (1) when the refrigerant circuit (10) is in the heating state will be omitted.
上記冷媒回路(10)が冷房状態の場合には、上記四路切換弁(9)は上記第1状態に切り換えられており、二酸化炭素は、図1の冷媒回路図の実線の矢印方向に循環する。 When the refrigerant circuit (10) is in the cooling state, the four-way switching valve (9) is switched to the first state, and carbon dioxide circulates in the direction of the solid arrow in the refrigerant circuit diagram of FIG. To do.
具体的に、上記圧縮機(5)から吐出された超臨界圧の二酸化炭素は、第1状態の四路切換弁(9)を通過して上記伝熱管群に形成された冷媒流路の入口端(13)から、上記室外熱交換器(12)に流入する。室外熱交換器(12)に流入した二酸化炭素は、上記冷媒流路に沿って第1管列(12d)の下方へ蛇行しながら流れる。第1管列(12d)の最下段の伝熱管に流入した二酸化炭素は、U字管(12b)を経由して隣の第2管列(12a)の最下段のある伝熱管に流入する。第2管列(12a)の最下段のある伝熱管に流入した二酸化炭素は、冷媒流路に沿って第2管列(12a)の上方へ、蛇行しながら流れる。そして、第2管列(12a)の最上段の伝熱管に流入した二酸化炭素は、U字管(12b)を経由して隣の第1管列(12d)の最上段のある伝熱管に流入する。第1管列(12d)の最上段の伝熱管に流入した二酸化炭素は、冷媒流路に沿って第1管列(12d)の下方へ、蛇行しながら流れて、冷媒流路の出口端(14)から流出する。 Specifically, the supercritical carbon dioxide discharged from the compressor (5) passes through the four-way switching valve (9) in the first state and enters the refrigerant flow path formed in the heat transfer tube group. From the end (13), it flows into the outdoor heat exchanger (12). The carbon dioxide that has flowed into the outdoor heat exchanger (12) flows along the refrigerant flow path while meandering below the first tube row (12d). The carbon dioxide flowing into the lowermost heat transfer tube of the first tube row (12d) flows into the lowermost heat transfer tube of the adjacent second tube row (12a) via the U-shaped tube (12b). The carbon dioxide that has flowed into the lowermost heat transfer tube of the second tube row (12a) flows while meandering along the refrigerant flow path above the second tube row (12a). The carbon dioxide flowing into the uppermost heat transfer tube of the second tube row (12a) flows into the uppermost heat transfer tube of the adjacent first tube row (12d) via the U-shaped tube (12b). To do. The carbon dioxide that has flowed into the uppermost heat transfer tube of the first tube row (12d) flows while meandering along the refrigerant flow path to the lower side of the first tube row (12d). 14)
ここで、上記冷媒流路の入口端(13)において、図6のb点の温度であった二酸化炭素は、冷媒流路内を流れて、管外側の空気へ放熱することにより、最終的には、上記冷媒流路の出口端(14)において、図6のc点の温度まで低下する。このように、二酸化炭素の流れに沿って、二酸化炭素自体の温度が低下するため、該二酸化炭素の温度は、入口端(13)に近いほど高温となり、出口端(14)に近いほど低温となる。 Here, at the inlet end (13) of the refrigerant flow path, the carbon dioxide at the temperature at point b in FIG. 6 flows through the refrigerant flow path and dissipates heat to the air outside the pipe. Decreases to the temperature at point c in FIG. 6 at the outlet end (14) of the refrigerant flow path. Thus, since the temperature of carbon dioxide itself decreases along the flow of carbon dioxide, the temperature of the carbon dioxide increases as it approaches the inlet end (13), and decreases as it approaches the outlet end (14). Become.
次に、上記室外熱交換器(12)における空気の流れについて説明する。 Next, the flow of air in the outdoor heat exchanger (12) will be described.
上記室外ファン(15)が起動することにより、室外機(1)のケーシングの外側にある空気が、ケーシング内に吸い込まれるとともに、上記室外熱交換器(12)の複数の伝熱フィン(12c)間に流入する。この伝熱フィン(12c)間に流入する際の空気の風速分布は、図2に示した風速分布である。 When the outdoor fan (15) is activated, air outside the casing of the outdoor unit (1) is sucked into the casing, and a plurality of heat transfer fins (12c) of the outdoor heat exchanger (12) Flows in between. The wind speed distribution of the air when flowing between the heat transfer fins (12c) is the wind speed distribution shown in FIG.
上記風速分布は、上記室外熱交換器(12)の中心部分を除いて、室外ファン(15)に近いほど風速が速くなっている。ここで、上記室外熱交換器(12)の中心部分が除かれているのは、該室外熱交換器(12)の中心部分と対向する位置に上記室外ファン(15)のファンモータ(15c)が配置されているからである。つまり、熱交換器(12,22)の中心部分を通過する空気は、そのままプロペラ(15a)に吸い込まれるのではなく、ファンモータ(15c)に衝突した後でプロペラ(15a)に吸い込まれる。このために、該ファンモータ(15c)自体が、空気流れの障害となり、結果として、上記室外熱交換器(12)の中心部分を流れる空気の風速は減速する。 In the wind speed distribution, except for the central portion of the outdoor heat exchanger (12), the closer to the outdoor fan (15), the higher the wind speed. Here, the central part of the outdoor heat exchanger (12) is removed because the fan motor (15c) of the outdoor fan (15) is located at a position facing the central part of the outdoor heat exchanger (12). Because is arranged. That is, the air passing through the central portion of the heat exchanger (12, 22) is not sucked into the propeller (15a) as it is, but is sucked into the propeller (15a) after colliding with the fan motor (15c). For this reason, the fan motor (15c) itself becomes an obstacle to the air flow, and as a result, the wind speed of the air flowing through the central portion of the outdoor heat exchanger (12) is reduced.
これは、室外ファン(15)に近い領域が必ずしも空気の風速が速いとは限らないことを意味している。つまり、上記室外ファン(15)が形成する空気の流れにおいて、上述したように、室外機(1)の構成により、何らかの物体、例えばファンモータ(15c)が障害となる場合も考えられる。 This means that the area close to the outdoor fan (15) does not necessarily have a high air velocity. In other words, in the air flow formed by the outdoor fan (15), as described above, some object, for example, the fan motor (15c) may become an obstacle due to the configuration of the outdoor unit (1).
そして、このような風速分布を伴いながら、上記室外熱交換器(12)の複数の伝熱フィン(12c)間に流入した空気は、該伝熱フィン(12c)間を通過中に伝熱管内を流れる二酸化炭素により加熱されて、該伝熱フィン(12c)間を流出する。ここで、この空気の加熱前後、即ち上記室外熱交換器(12)の通過前後における空気の温度差は5℃〜10℃位であり、上記室外熱交換器(12)の通過前後における二酸化炭素の温度差(図6のΔT≒50℃)よりも小さい。つまり、上記室外熱交換器(12)の冷媒通路の入口端(13)付近及び出口端(14)付近において、二酸化炭素と空気との温度差を比較すると、入口端(13)付近よりも出口端(14)付近のほうが、二酸化炭素と空気との温度差が小さい。このために、入口端(13)付近よりも出口端(14)付近のほうが熱流束も小さくなる。上述したように、熱流束とは、単位伝熱面積、単位時間あたりに移動する熱量のことであり、その熱量の大きさは、その部分の温度差及び熱通過率に比例する。したがって、二酸化炭素と空気との温度差が小さい出口端(14)付近のほうが、熱流束は小さくなる。 The air flowing between the plurality of heat transfer fins (12c) of the outdoor heat exchanger (12) with such a wind speed distribution passes through the heat transfer fins (12c) while passing through the heat transfer fins (12c). Is heated by the carbon dioxide flowing through the heat transfer fins and flows out between the heat transfer fins (12c). Here, the temperature difference of the air before and after heating of the air, that is, before and after passing through the outdoor heat exchanger (12) is about 5 ° C. to 10 ° C., and carbon dioxide before and after passing through the outdoor heat exchanger (12). Is smaller than the temperature difference (ΔT≈50 ° C. in FIG. 6) That is, comparing the temperature difference between carbon dioxide and air near the inlet end (13) and the outlet end (14) of the refrigerant passage of the outdoor heat exchanger (12), the outlet is closer than the inlet end (13). The temperature difference between carbon dioxide and air is smaller near the end (14). For this reason, the heat flux is smaller near the outlet end (14) than near the inlet end (13). As described above, the heat flux is the amount of heat that moves per unit heat transfer area and unit time, and the magnitude of the amount of heat is proportional to the temperature difference and heat transfer rate of the portion. Therefore, the heat flux is smaller near the outlet end (14) where the temperature difference between carbon dioxide and air is small.
このように、上記入口端(13)付近よりも上記出口端(14)付近のほうが、熱流束が小さくなるのは、冷媒回路(10)の冷媒として放熱過程の二酸化炭素、つまり相変化を伴わずに放熱する冷媒を用いているためである。この二酸化炭素に代えて、相変化を伴いながら放熱する冷媒を用いた場合、該冷媒の温度は放熱中においてほぼ一定となることから、該熱交換器(12,22)を通過する空気との温度差も、ほぼ一定となる。つまり、上記入口端(13)付近と上記出口端(14)付近との熱流束もほぼ一定となり、上記入口端(13)付近よりも上記出口端(14)付近のほうが、熱流束が小さくなることはない。 In this way, the heat flux is smaller near the outlet end (14) than near the inlet end (13) because the refrigerant in the refrigerant circuit (10) is carbon dioxide in the heat release process, that is, with a phase change. This is because a refrigerant that dissipates heat is used. When a refrigerant that dissipates heat with a phase change is used instead of carbon dioxide, the temperature of the refrigerant becomes substantially constant during heat dissipation, so that the air that passes through the heat exchanger (12, 22) The temperature difference is also almost constant. That is, the heat flux near the inlet end (13) and the outlet end (14) is also substantially constant, and the heat flux is smaller near the outlet end (14) than near the inlet end (13). There is nothing.
そして、上記室外機(1)では、熱流束の小さい出口端(14)が、上述した風速分布のうち、平均風速よりも風速の速い領域、例えば最も風速が速い領域に配置されている。そして、この構成が本発明の特徴である。 And in the said outdoor unit (1), the exit end (14) with a small heat flux is arrange | positioned in the area | region where wind speed is faster than average wind speed among the wind speed distribution mentioned above, for example, the area | region where wind speed is the fastest. This configuration is a feature of the present invention.
〈室内機〉
−室内機の構成−
上記室内機(2)は、上述したように本実施形態の空気調和装置(2)を構成するものである。図3は、上記室内機(2)のケーシング内にある室内熱交換器(22)及び室内ファン(送風機)(25)の形状及び配置を概念的に示す図である。又、図3には、空気の風速分布も示している。
<Indoor unit>
−Configuration of indoor unit−
The indoor unit (2) constitutes the air conditioner (2) of the present embodiment as described above. FIG. 3 is a diagram conceptually showing the shape and arrangement of the indoor heat exchanger (22) and the indoor fan (blower) (25) in the casing of the indoor unit (2). FIG. 3 also shows the air velocity distribution.
まず、上記室内熱交換器(22)及び室内ファン(25)の形状について説明する。 First, the shapes of the indoor heat exchanger (22) and the indoor fan (25) will be described.
上記室内熱交換器(22)は、クロスフィン型の熱交換器であり、複数の直管状の伝熱管と複数のU字管(22b)とを有する伝熱管群と、複数の略V字状の伝熱フィン(22c)を有する伝熱フィン群とを備えている。そして、上記伝熱フィン群を貫通するように、上記伝熱管群が配置されている。 The indoor heat exchanger (22) is a cross fin type heat exchanger, a heat transfer tube group having a plurality of straight tubular heat transfer tubes and a plurality of U-shaped tubes (22b), and a plurality of substantially V-shaped. And a heat transfer fin group having the heat transfer fins (22c). And the said heat exchanger tube group is arrange | positioned so that the said heat exchanger fin group may be penetrated.
具体的に、上記伝熱管群は、複数の伝熱管が2列に並べられるとともに、V字状に配列されている。ここで、2列に並べられた複数の伝熱管のうち、図3に示すように、室内ファン(25)側、即ち内側の列が第1管列(22d)、該第1管列(22d)の隣の列、即ち外側の列が第2管列(22a)を構成している。そして、上記第2管列(22a)の第1伝熱管の一端(第1端)(23)及び上記第1管列(22d)の第2伝熱管の一端(第2端)(24)を除く伝熱管の端部同士を上記複数のU字管(22b)で接続することにより、上記伝熱管群には、第1端を入口端(23)とし、第2端を出口端(24)とする一本の冷媒流路が形成されている。 Specifically, the heat transfer tube group includes a plurality of heat transfer tubes arranged in two rows and arranged in a V shape. Here, among the plurality of heat transfer tubes arranged in two rows, as shown in FIG. 3, the indoor fan (25) side, that is, the inner row is the first tube row (22d), and the first tube row (22d ), That is, the outer row constitutes the second tube row (22a). Then, one end (first end) (23) of the first heat transfer tube of the second tube row (22a) and one end (second end) (24) of the second heat transfer tube of the first tube row (22d) are connected. By connecting the ends of the heat transfer tubes together by the plurality of U-shaped tubes (22b), the heat transfer tube group has a first end as an inlet end (23) and a second end as an outlet end (24). A single refrigerant flow path is formed.
又、上記伝熱フィン群は、複数の伝熱フィン(22c)が上記伝熱管の長さ方向に沿って所定の間隔をあけつつ、互いに平行となるように一列に並べられて形成されている。上記各伝熱フィン(22c)には、フィンを表裏方向に貫通する複数の貫通穴が設けられおり、この各貫通穴に各伝熱管が挿入されて上記室内熱交換器(22)が形成されている。 The heat transfer fin group is formed by arranging a plurality of heat transfer fins (22c) in a row so as to be parallel to each other with a predetermined interval along the length direction of the heat transfer tube. . Each of the heat transfer fins (22c) is provided with a plurality of through holes penetrating the fins in the front and back directions, and the heat transfer tubes are inserted into the through holes to form the indoor heat exchanger (22). ing.
一方、上記室内ファン(25)は、遠心式のクロスフローファンであり、複数の羽根が形成された円筒状の羽根車(25a)と、該羽根車(25a)の中心部に取り付けられた回転軸(25b)と、該回転軸(25b)を周方向に回転させるファンモータ(図示せず)とを備えている。ここで、上記室内ファン(25)は、図3で示される羽根車(25a)に対して、上側(室内熱交換器(22)側)が吸込側となり、下側が吹出側となるように構成される。 On the other hand, the indoor fan (25) is a centrifugal cross-flow fan, and has a cylindrical impeller (25a) formed with a plurality of blades and a rotation attached to the center of the impeller (25a). A shaft (25b) and a fan motor (not shown) for rotating the rotating shaft (25b) in the circumferential direction are provided. Here, the indoor fan (25) is configured such that the upper side (the indoor heat exchanger (22) side) is the suction side and the lower side is the blowing side with respect to the impeller (25a) shown in FIG. Is done.
次に、上記室内熱交換器(22)及び室内ファン(25)の配置と、上記風速分布とについて説明する。 Next, the arrangement of the indoor heat exchanger (22) and the indoor fan (25) and the wind speed distribution will be described.
図3からわかるように、上記室内熱交換器(22)と上記室内ファン(25)とは、該室内熱交換器(22)が該室内ファン(25)の吸込側に位置するとともに、室内熱交換器(22)のV字の内側よりに該室内ファン(25)の中心が配置されている。そして、このように室内熱交換器(22)と室内ファン(25)とが配置され、該室内ファン(25)が起動することにより、該室内ファン(25)の吸込側においては、図3に示すように、室内ファン(25)に近いほど風速が速くなるような風速分布が形成される。 As can be seen from FIG. 3, the indoor heat exchanger (22) and the indoor fan (25) are configured such that the indoor heat exchanger (22) is located on the suction side of the indoor fan (25) and the indoor heat The center of the indoor fan (25) is arranged from the inside of the V shape of the exchanger (22). In this way, the indoor heat exchanger (22) and the indoor fan (25) are arranged, and when the indoor fan (25) is activated, the suction side of the indoor fan (25) is shown in FIG. As shown, a wind speed distribution is formed such that the closer to the indoor fan (25), the faster the wind speed.
−室内機の動作−
まず、上記室内機(2)の室内熱交換器(22)における二酸化炭素の流れについて説明する。ここで、本実施形態において、本発明の効果が得られるのは、上記室内熱交換器(22)が上述した超臨界冷凍サイクルの放熱行程を行う場合に限られるので、ここでは、上記冷媒回路(10)が暖房状態である場合の室内機(2)の動作についてのみ説明し、該冷媒回路(10)が冷房状態である場合の室内機(2)の動作については省略する。
-Indoor unit operation-
First, the flow of carbon dioxide in the indoor heat exchanger (22) of the indoor unit (2) will be described. Here, in the present embodiment, the effect of the present invention can be obtained only when the indoor heat exchanger (22) performs the heat dissipation process of the supercritical refrigeration cycle described above. Only the operation of the indoor unit (2) when (10) is in the heating state will be described, and the operation of the indoor unit (2) when the refrigerant circuit (10) is in the cooling state will be omitted.
上記冷媒回路(10)が暖房状態の場合には、上記四路切換弁(9)は上記第2状態に切り換えられており、二酸化炭素は、図6の冷媒回路図の破線の矢印方向に循環する。 When the refrigerant circuit (10) is in the heating state, the four-way switching valve (9) is switched to the second state, and carbon dioxide circulates in the direction of the broken arrow in the refrigerant circuit diagram of FIG. To do.
具体的に、上記圧縮機(5)から吐出された超臨界圧の二酸化炭素は、第2状態の四路切換弁(9)を通過して上記伝熱管群に形成された冷媒流路の入口端(23)から、上記室内熱交換器(22)に流入する。室内熱交換器(22)に流入した二酸化炭素は、上記冷媒流路に沿って第1管列(22d)と第2管列(22a)とを交互に行き来しつつ、上方へ蛇行しながら流れる。そして、最上段の伝熱管に流入した二酸化炭素は、上記冷媒流路に沿って第1管列(22d)と第2管列(22a)とを交互に行き来しつつ、下方へ蛇行しながら流れて、冷媒流路の出口端(24)から流出する。ここで、上記冷媒流路の入口端(23)において、図6のb点の温度であった二酸化炭素は、冷媒流路内を流れて、管外側の空気へ放熱することにより、最終的には、上記冷媒流路の出口端(24)において、図6のc点の温度まで低下する。このように、二酸化炭素の流れに沿って、二酸化炭素自体の温度が低下するため、該二酸化炭素の温度は、入口端(23)に近いほど高温となり、出口端(24)に近いほど低温となる。 Specifically, the supercritical carbon dioxide discharged from the compressor (5) passes through the four-way switching valve (9) in the second state and enters the refrigerant flow path formed in the heat transfer tube group. It flows into the indoor heat exchanger (22) from the end (23). The carbon dioxide that has flowed into the indoor heat exchanger (22) flows while meandering upward while alternately moving back and forth between the first tube row (22d) and the second tube row (22a) along the refrigerant flow path. . Then, the carbon dioxide flowing into the uppermost heat transfer tube flows while meandering downward while alternately going back and forth between the first tube row (22d) and the second tube row (22a) along the refrigerant flow path. And flows out from the outlet end (24) of the refrigerant flow path. Here, at the inlet end (23) of the refrigerant flow path, the carbon dioxide at the temperature of point b in FIG. 6 flows through the refrigerant flow path and dissipates heat to the air outside the tube, so Decreases to the temperature at point c in FIG. 6 at the outlet end (24) of the refrigerant flow path. Thus, since the temperature of carbon dioxide itself decreases along the flow of carbon dioxide, the temperature of the carbon dioxide increases as it approaches the inlet end (23), and decreases as it approaches the outlet end (24). Become.
次に、上記室内熱交換器(22)における空気の流れについて説明する。 Next, the air flow in the indoor heat exchanger (22) will be described.
上記室内ファン(25)が起動することにより、室内機(2)のケーシングの外側にある空気が、上記室内熱交換器(22)の複数の伝熱フィン(22c)間に流入する。この際の空気の風速分布は、図3に示した風速分布となる。ここで、上記風速分布のうち、風速が最も速い領域に、冷媒流路の出口端(24)が配置されている。 When the indoor fan (25) is activated, the air outside the casing of the indoor unit (2) flows between the heat transfer fins (22c) of the indoor heat exchanger (22). The wind speed distribution of the air at this time is the wind speed distribution shown in FIG. Here, the outlet end (24) of the refrigerant flow path is arranged in a region where the wind speed is fastest in the wind speed distribution.
このような風速分布を伴いながら、上記室内熱交換器(22)の複数の伝熱フィン(22c)間に流入した空気は、該伝熱フィン(22c)間を通過中に伝熱管内を流れる二酸化炭素により加熱されて、該伝熱フィン(22c)間を流出する。ここで、上述した室外機(1)と同様に、この空気の加熱前後、即ち上記室内熱交換器(22)の通過前後における空気の温度差は5℃〜10℃位であり、上記室内熱交換器(22)の通過前後における二酸化炭素の温度差(図6のΔT≒50℃)よりも小さい。つまり、上記室内熱交換器(22)の冷媒通路の入口端(23)付近及び出口端(24)付近において、二酸化炭素と空気との温度差を比較すると、入口端(23)付近よりも出口端(24)付近のほうが、二酸化炭素と空気との温度差が小さい。このために、入口端(23)付近よりも出口端(24)付近のほうが熱流束も小さくなる。したがって、二酸化炭素と空気との温度差が小さい出口端(24)付近のほうが、熱流束は小さくなる。 The air flowing between the plurality of heat transfer fins (22c) of the indoor heat exchanger (22) flows in the heat transfer tube while passing between the heat transfer fins (22c) with such a wind speed distribution. Heated by carbon dioxide, it flows out between the heat transfer fins (22c). Here, as in the outdoor unit (1) described above, the temperature difference of the air before and after heating of the air, that is, before and after passing through the indoor heat exchanger (22) is about 5 ° C. to 10 ° C. It is smaller than the temperature difference of carbon dioxide before and after passing through the exchanger (22) (ΔT≈50 ° C. in FIG. 6). That is, when the temperature difference between carbon dioxide and air is compared near the inlet end (23) and the outlet end (24) of the refrigerant passage of the indoor heat exchanger (22), the outlet is closer than the vicinity of the inlet end (23). The temperature difference between carbon dioxide and air is smaller near the end (24). For this reason, the heat flux is smaller near the outlet end (24) than near the inlet end (23). Therefore, the heat flux is smaller near the outlet end (24) where the temperature difference between carbon dioxide and air is small.
そして、上記室内機(2)では、熱流束の小さい出口端(24)が、上記風速分布のうち、平均風速よりも風速の速い領域、例えば最も風速が速い領域に配置されている。そして、この構成が本発明の特徴である。 And in the said indoor unit (2), the exit end (24) with a small heat flux is arrange | positioned among the said wind speed distribution in the area | region where a wind speed is faster than an average wind speed, for example, the area | region where the wind speed is the fastest. This configuration is a feature of the present invention.
−実施形態の効果−
本実施形態によれば、上記室外熱交換器(12)及び上記室内熱交換器(22)において、両方の熱交換器(12,22)に形成される冷媒流路の出口端(14,24)は、それぞれの熱交換器(12,22)に形成される空気の風速分布のうち、最も風速が速い領域に配置されている。ここで、最も風速が速い領域とは、最も空気側の熱伝達率が高い領域であると考えられる。つまり、空気側の熱伝達率が最も高い領域に、上記冷媒流路の出口端(14,24)が配置されている。
-Effect of the embodiment-
According to this embodiment, in the outdoor heat exchanger (12) and the indoor heat exchanger (22), the outlet ends (14, 24) of the refrigerant flow paths formed in both heat exchangers (12, 22). ) Is arranged in a region where the wind speed is fastest among the wind speed distributions of the air formed in the respective heat exchangers (12, 22). Here, the region with the highest wind speed is considered to be the region with the highest air-side heat transfer coefficient. That is, the outlet end (14, 24) of the refrigerant flow path is arranged in a region where the heat transfer coefficient on the air side is the highest.
一方、超臨界冷凍サイクルを行う冷媒回路(10)が冷房運転を行う場合、放熱行程を行う室外熱交換器(12)においては、上述のように、冷媒流路の出口端(14)付近の熱流束が、入口端(13)付近の熱流束よりも低下する。又、上記冷媒回路(10)が暖房運転を行う場合、放熱行程を行う室内熱交換器(22)においては、冷媒流路の出口端(24)付近の熱流束が、入口端(23)付近の熱流束よりも低下する。つまり、各冷媒流路の出口端(14,24)を、空気側の熱伝達率が最も高い領域にそれぞれ配置することにより、その熱流束の低下を抑えることができる。これにより、冷房運転における室外機(1)及び暖房運転における室内機(2)の熱交換能力の低下を抑制することができる。 On the other hand, when the refrigerant circuit (10) that performs the supercritical refrigeration cycle performs cooling operation, in the outdoor heat exchanger (12) that performs the heat dissipation process, as described above, the refrigerant circuit (10) near the outlet end (14) of the refrigerant flow path The heat flux is lower than the heat flux near the inlet end (13). Further, when the refrigerant circuit (10) performs a heating operation, in the indoor heat exchanger (22) performing the heat radiation process, the heat flux near the outlet end (24) of the refrigerant flow path is near the inlet end (23). It is lower than the heat flux. That is, by disposing the outlet end (14, 24) of each refrigerant flow path in a region where the heat transfer coefficient on the air side is the highest, it is possible to suppress a decrease in the heat flux. Thereby, the fall of the heat exchange capability of the outdoor unit (1) in air_conditionaing | cooling operation and the indoor unit (2) in heating operation can be suppressed.
−実施形態の変形例1−
実施形態の変形例1では、上記実施形態の室外機(1)に対して、図4に示すように、室外熱交換器(32)の形状と、該室外熱交換器(32)と室外ファン(35)との位置関係が変更されている。尚、変形例1の室外熱交換器(32)の形状は、平面視が略コ字状のクロスフィン型熱交換器であり、該室外熱交換器(32)は、室外ファン(35)の下方に配置されている。これにより、室外熱交換器(32)に対する風速分布は、図4に示すように、室外熱交換器(32)の上部に行くほど風速が速くなるような分布となる。そして、このような風速分布に対しても、上記室外熱交換器(32)の冷媒流路の出口端(34)を最上部に配置することにより、該出口端(34)での熱流束の低下を抑えることができる。これにより、冷房運転における室外機(31)の熱交換能力の低下を抑制することができる。
-
In the
−実施形態の変形例2−
実施形態の変形例2では、上記実施形態の室内機(2)に対して、図5に示すように、室外熱交換器(42)の形状と、該室内熱交換器(42)と室外ファン(45)との位置関係が変更されている。尚、変形例2の室内熱交換器(42)の形状は、略ロ字状のクロスフィン型熱交換器(12,22)であり、該室内熱交換器(22)は、図5(A)に示すように、室外ファン(15)の周りに配置されている。又、室内ファン(45)はターボファンで構成されている。これにより、室内熱交換器(42)に対する風速分布は、図5(B)に示すように、室内熱交換器(42)の上部に行くほど風速が速くなるような分布となる。そして、このような風速分布に対しても、上記室外熱交換器(42)の冷媒流路の出口端(44)を最上部に配置することにより、該出口端(44)での熱流束の低下を抑えることができる。これにより、暖房運転における室内機(42)の熱交換能力の低下を抑制することができる。
-
In the second modification of the embodiment, as shown in FIG. 5, the shape of the outdoor heat exchanger (42), the indoor heat exchanger (42), and the outdoor fan are compared with the indoor unit (2) of the above embodiment. The positional relationship with (45) has been changed. In addition, the shape of the indoor heat exchanger (42) of the modified example 2 is a substantially rectangular cross fin type heat exchanger (12, 22), and the indoor heat exchanger (22) is shown in FIG. As shown in FIG. 4, it is arranged around the outdoor fan (15). The indoor fan (45) is a turbo fan. Thereby, the wind speed distribution with respect to the indoor heat exchanger (42) becomes a distribution in which the wind speed increases as it goes to the upper part of the indoor heat exchanger (42), as shown in FIG. 5B. Even for such a wind speed distribution, by arranging the outlet end (44) of the refrigerant flow path of the outdoor heat exchanger (42) at the top, the heat flux at the outlet end (44) is reduced. The decrease can be suppressed. Thereby, the fall of the heat exchange capability of the indoor unit (42) in heating operation can be suppressed.
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
<< Other Embodiments >>
About the said embodiment, it is good also as the following structures.
上記実施形態では、室外機(1)と室内機(2)とについて示したが、室外機(1)と室内機(2)とが一体となった一体型の空気調和装置であってもよい。この場合、一体型の空気調和装置に搭載される2つの熱交換器において、それぞれの熱交換器に形成される空気の風速分布のうち、風速の最も速い領域に、各熱交換器の出口端を配置すればよい。 In the above embodiment, the outdoor unit (1) and the indoor unit (2) have been described. However, an integrated air conditioner in which the outdoor unit (1) and the indoor unit (2) are integrated may be used. . In this case, in the two heat exchangers mounted on the integrated air conditioner, the outlet end of each heat exchanger is located in the region where the wind speed is the fastest in the wind speed distribution of the air formed in each heat exchanger. May be arranged.
又、実施形態の熱交換器(12,22)には、出口端(14,24)が1つだけ形成されていたが、1つである必要はなく、出口端(14,24)が複数形成されてもよい。つまり、上記熱交換機において、冷媒流路が複数形成されてもよい。この場合、冷媒流路における複数の出口端を、熱交換器に形成される空気の風速分布のうち、風速の最も速い領域に配置すればよい。 Moreover, although only one outlet end (14, 24) is formed in the heat exchanger (12, 22) of the embodiment, it is not necessary to be one, and there are a plurality of outlet ends (14, 24). It may be formed. That is, a plurality of refrigerant flow paths may be formed in the heat exchanger. In this case, what is necessary is just to arrange | position the several exit end in a refrigerant | coolant flow path in the area | region where the wind speed is the fastest among the wind speed distribution of the air formed in a heat exchanger.
又、上記実施形態では、冷媒として二酸化炭素を用いたが、二酸化炭素である必要はなく、熱交換器(12,22)に対する冷媒流路の入口端(13,23)から出口端(14,24)へ向かって温度変化する冷媒であればよい。 Further, in the above embodiment, carbon dioxide is used as the refrigerant, but it is not necessary to be carbon dioxide. From the inlet end (13, 23) of the refrigerant flow path to the heat exchanger (12, 22) to the outlet end (14, It may be a refrigerant whose temperature changes toward 24).
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 In addition, the above embodiment is an essentially preferable illustration, Comprising: It does not intend restrict | limiting the range of this invention, its application thing, or its use.
以上説明したように、本発明は、冷媒が放熱行程時に温度変化をする冷媒回路が設けられる空気調和装置に対して好適なクロスフィン型熱交換器の形状ついて有用である。 As described above, the present invention is useful for the shape of a cross-fin type heat exchanger suitable for an air conditioner provided with a refrigerant circuit in which the refrigerant changes its temperature during the heat release stroke.
1 室外機(空気調和装置)
2 室内機(空気調和装置)
10 冷媒回路
12 室外熱交換器(熱交換器)
13 入口端
14 出口端
15 室外ファン(送風機)
22 室内熱交換器(熱交換器)
23 入口端
24 出口端
25 室内ファン(送風機)
1 Outdoor unit (air conditioner)
2 Indoor unit (air conditioner)
10 Refrigerant circuit
12 Outdoor heat exchanger (heat exchanger)
13 Entrance end
14 Exit end
15 Outdoor fan (blower)
22 Indoor heat exchanger (heat exchanger)
23 Entrance end
24 Exit end
25 Indoor fan (blower)
Claims (4)
上記熱交換器(12,22)の位置によって、該熱交換器(12,22)を通過する空気の風速が異なるとともに、
上記熱交換器(12,22)における冷媒流路の出口側(14,24)が、上記熱交換器(12,22)を通過する空気の平均風速よりも風速の速い領域に配置されていることを特徴とする空気調和装置。 A heat exchanger (12, 22) in which a plurality of heat transfer tubes are arranged; and a blower (15, 25) for sending air so as to pass through the heat exchanger (12, 22). 12, 22) is an air conditioner in which a refrigerant whose temperature changes from the inlet side (13, 23) to the outlet side (14, 24) of the refrigerant flow path and exchanges heat with the air,
Depending on the position of the heat exchanger (12, 22), the wind speed of the air passing through the heat exchanger (12, 22) is different,
The outlet side (14, 24) of the refrigerant flow path in the heat exchanger (12, 22) is disposed in a region where the wind speed is higher than the average wind speed of the air passing through the heat exchanger (12, 22). An air conditioner characterized by that.
上記平均風速よりも風速の速い領域を分割して構成された複数の小領域のうち、平均風速が最も速い領域に、冷媒流路の出口側(14,24)が配置されていることを特徴とする空気調和装置。 In claim 1,
The outlet side (14, 24) of the refrigerant channel is arranged in a region where the average wind speed is the fastest among a plurality of small regions configured by dividing a region where the wind speed is higher than the average wind speed. Air conditioner.
上記熱交換器(12,22)が、上記送風機(15,25)の吸込側に設けられ、
上記熱交換器(12,22)において、上記冷媒流路の入口側(13,23)よりも出口側(14,24)のほうが、上記送風機(15,25)の吸込口に近いことを特徴とする空気調和装置。 In claim 1 or 2,
The heat exchanger (12, 22) is provided on the suction side of the blower (15, 25),
In the heat exchanger (12, 22), the outlet side (14, 24) is closer to the suction port of the blower (15, 25) than the inlet side (13, 23) of the refrigerant flow path. Air conditioner.
上記熱交換器(12,22)が、上記送風機(15,25)の吹出側に設けられ、
上記熱交換器(12,22)において、上記冷媒流路の入口側(13,23)よりも出口側(14,24)のほうが、上記送風機(15,25)の吹出口に近いことを特徴とする空気調和装置。 In claim 1 or 2,
The heat exchanger (12, 22) is provided on the outlet side of the blower (15, 25);
In the heat exchanger (12, 22), the outlet side (14, 24) is closer to the blower outlet of the blower (15, 25) than the inlet side (13, 23) of the refrigerant flow path. Air conditioner.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006324278A JP2008138917A (en) | 2006-11-30 | 2006-11-30 | Air conditioner |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006324278A JP2008138917A (en) | 2006-11-30 | 2006-11-30 | Air conditioner |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008138917A true JP2008138917A (en) | 2008-06-19 |
Family
ID=39600575
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006324278A Pending JP2008138917A (en) | 2006-11-30 | 2006-11-30 | Air conditioner |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008138917A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012124274A1 (en) * | 2011-03-11 | 2012-09-20 | パナソニック株式会社 | Air conditioner |
JP2012207909A (en) * | 2011-03-11 | 2012-10-25 | Panasonic Corp | Air conditioner |
JP2019138497A (en) * | 2018-02-07 | 2019-08-22 | 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 | Heat exchanger, outdoor heat exchanger, refrigeration cycle device and manufacturing method of heat exchanger |
-
2006
- 2006-11-30 JP JP2006324278A patent/JP2008138917A/en active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012124274A1 (en) * | 2011-03-11 | 2012-09-20 | パナソニック株式会社 | Air conditioner |
JP2012207909A (en) * | 2011-03-11 | 2012-10-25 | Panasonic Corp | Air conditioner |
JP2012207910A (en) * | 2011-03-11 | 2012-10-25 | Panasonic Corp | Air conditioner |
JP2012207902A (en) * | 2011-03-11 | 2012-10-25 | Panasonic Corp | Air conditioner |
CN103429966A (en) * | 2011-03-11 | 2013-12-04 | 松下电器产业株式会社 | Air conditioner |
CN103429966B (en) * | 2011-03-11 | 2016-03-02 | 松下电器产业株式会社 | Air conditioner |
JP2019138497A (en) * | 2018-02-07 | 2019-08-22 | 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 | Heat exchanger, outdoor heat exchanger, refrigeration cycle device and manufacturing method of heat exchanger |
JP7093640B2 (en) | 2018-02-07 | 2022-06-30 | 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 | Manufacturing method of heat exchanger, outdoor heat exchanger, refrigeration cycle device and heat exchanger |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6371046B2 (en) | Air conditioner and heat exchanger for air conditioner | |
JP5079857B2 (en) | Air conditioner indoor unit | |
JP6223596B2 (en) | Air conditioner indoor unit | |
JP6553981B2 (en) | Heat exchange equipment for heat pump equipment | |
JP2012026615A (en) | Outdoor unit, and refrigeration cycle apparatus with the same | |
JP5087861B2 (en) | Air conditioner | |
JP2008138917A (en) | Air conditioner | |
JP2007255785A (en) | Heat exchanger with fin and air conditioner | |
JP6400378B2 (en) | Air conditioner | |
JP5465193B2 (en) | Air conditioner unit and air conditioner | |
JPH11337104A (en) | Air conditioner | |
JP2005024187A (en) | Outdoor heat exchanger for heat pump | |
WO2018066075A1 (en) | Refrigeration cycle device | |
JP2015224798A (en) | Indoor unit of air conditioner | |
JP2019015432A (en) | Heat exchanger and heat exchange unit | |
WO2018066066A1 (en) | Refrigeration cycle apparatus | |
JP2006336909A (en) | Condenser, and indoor unit for air conditioner using it | |
JP6316458B2 (en) | Air conditioner | |
JP6230852B2 (en) | Air conditioner and heat exchanger for air conditioner | |
JP5864030B1 (en) | Heat exchanger and refrigeration cycle apparatus equipped with the heat exchanger | |
JP6601886B1 (en) | Air source heat pump unit | |
JP2010127570A (en) | Heat pump water heater and refrigerating apparatus | |
JP2004077021A (en) | Gas cooler | |
CN107923675B (en) | Outdoor unit of air conditioner | |
JP2014047959A (en) | Heat exchanger and refrigeration cycle device having the heat exchanger mounted thereon |