WO2023275916A1 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Classifications
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
Definitions
- FIG. 1 is a circuit diagram showing a refrigeration cycle apparatus 1 according to Embodiment 1.
- FIG. A refrigeration cycle device 1 is, for example, an air conditioner that adjusts air in an indoor space, and includes a heat source device 2 and an indoor device group 3 as shown in FIG.
- the indoor equipment group 3 is a general term for pumps, tanks, terminals, etc., which are installed indoors.
- the heat source device 2 includes a first compressor 6a, a first flow switching device 7a, a water-refrigerant heat exchanger 11, a first expansion section 10a, a heat source blower 9, a second compressor 6b, a second An expansion section 10b and an air-refrigerant heat exchanger 8 are provided.
- the indoor equipment group 3 is provided with a first pump 22a, a first expansion tank 23a and a first terminal 24a.
- the refrigeration cycle device 1 includes a first refrigerant circuit 4 a, a second refrigerant circuit 4 b, and a water circuit 20 .
- the air-refrigerant heat exchanger 8 is connected to the first refrigerant circuit 4a and the second refrigerant circuit 4b, and the first air-refrigerant heat exchanger 8a and the second air-refrigerant heat exchanger 8b.
- the first air-refrigerant heat exchanger 8a is connected to the first refrigerant circuit 4a
- the second air-refrigerant heat exchanger 8b is connected to the second refrigerant circuit 4b.
- the first flow switching device 7a switches the direction in which the refrigerant flows in the first refrigerant circuit 4a, and is, for example, a four-way valve.
- the water-refrigerant heat exchanger 11 exchanges heat between water and refrigerant.
- the water-refrigerant heat exchanger 11 acts as a condenser during heating operation, and acts as an evaporator during cooling operation.
- the first expansion section 10a is a pressure reducing valve or an expansion valve that reduces the pressure of the refrigerant.
- the first expansion section 10a is, for example, an electronic expansion valve whose opening is adjusted.
- the first air-refrigerant heat exchanger 8a exchanges heat between the air sent by the heat source blower 9 and the refrigerant.
- both the heating operation and the cooling operation are of the indirect expansion type.
- the heating operation will be explained.
- both the first refrigerant circuit 4a and the second refrigerant circuit 4b are used.
- both of the two refrigerant circuits are used, but the two refrigerant circuits can be selectively used. For example, when the load on the first terminal 24a is small, capacity control can be performed by operating only one of the refrigerant circuits. Thereby, energy saving can be achieved.
- the second refrigerant circuit 4b only a refrigerant circuit of a constant-speed compressor may be selected.
- the refrigerant sucked into the first compressor 6a is compressed by the first compressor 6a and discharged in a high-temperature and high-pressure gas state.
- the high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant discharged from the first compressor 6a passes through the first flow switching device 7a and flows into the water-refrigerant heat exchanger 11 acting as a condenser.
- the refrigerant is condensed and liquefied by exchanging heat with water flowing in the water circuit 20 in the water-refrigerant heat exchanger 11 . At this time, the water flowing through the water circuit 20 is warmed.
- the refrigerant sucked into the second compressor 6b is compressed by the second compressor 6b and discharged in a high-temperature and high-pressure gas state.
- the high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant discharged from the second compressor 6b flows into the water-refrigerant heat exchanger 11 acting as a condenser, and in the water-refrigerant heat exchanger 11, the water flowing in the water circuit 20 It condenses and liquefies by exchanging heat. At this time, the water flowing through the water circuit 20 is warmed.
- cooling operation In cooling operation, only the first refrigerant circuit 4a is used and the second refrigerant circuit 4b is stopped.
- the refrigerant sucked into the first compressor 6a is compressed by the first compressor 6a and discharged in a high temperature and high pressure gas state.
- the high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant discharged from the first compressor 6a passes through the first flow switching device 7a and flows into the first air-refrigerant heat exchanger 8a acting as a condenser. .
- the defrosting operation In the defrosting operation, only the first refrigerant circuit 4a is used and the second refrigerant circuit 4b is stopped. In the first refrigerant circuit 4a, the refrigerant sucked into the first compressor 6a is compressed by the first compressor 6a and discharged in a high temperature and high pressure gas state. The high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant discharged from the first compressor 6a passes through the first flow switching device 7a and flows into the first air-refrigerant heat exchanger 8a located on the windward side.
- the heat source refrigerant circuit is shared by the first refrigerant circuit 4a and the second refrigerant circuit 4b, the amount of refrigerant sealed in one refrigerant circuit can be reduced. can be done.
- one air-refrigerant heat exchanger 8 is divided into the first air-refrigerant heat exchanger 8a and the second air-refrigerant heat exchanger 8b, the space for installing the refrigerant circuit can be reduced. Therefore, the refrigeration cycle apparatus 1 can be made compact while reducing the amount of leaking refrigerant when the refrigerant leaks.
- the amount of refrigerant enclosed in the refrigerant circuit is relatively large compared to the case of having a plurality of refrigerant circuits, so when the refrigerant leaks, the amount of leakage increases. . Moreover, when it has several refrigerant circuits, the space which installs several refrigerant circuits is needed.
- the refrigeration cycle device 1 can reduce the amount of refrigerant that leaks when the refrigerant leaks, the refrigerant that circulates in the first refrigerant circuit 4a or the second refrigerant circuit 4b This is particularly effective when a flammable refrigerant classified as highly flammable, such as R290 (propane), is used as the refrigerant.
- a flammable refrigerant classified as highly flammable such as R290 (propane
- the cooling operation will be explained.
- the refrigerant sucked into the first compressor 6a is compressed by the first compressor 6a and discharged in a high temperature and high pressure gas state.
- the high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant discharged from the first compressor 6a passes through the first flow switching device 7a and flows into the first air-refrigerant heat exchanger 8a acting as a condenser.
- the refrigerant is condensed and liquefied by exchanging heat with the air sent by the heat source blower 9 in the first air refrigerant heat exchanger 8a.
- FIG. 15 is a flow chart showing the operation of the refrigeration cycle device 1101 according to the eleventh embodiment. Next, the operation of the refrigeration cycle device 1101 will be described. As shown in FIG. 15, first, it is determined whether the first refrigerant circuit 4a is performing heating operation (step S1). When the first refrigerant circuit 4a is performing the heating operation (YES in step S1), it is determined whether the second refrigerant circuit 4b is performing the heating operation (step S2).
- step S3 When the second refrigerant circuit 4b is performing heating operation (YES in step S2), the evaporation temperature of the first air-refrigerant heat exchanger 8a is below the threshold, or the second air-refrigerant heat exchanger 8b It is determined whether the evaporation temperature of is below a threshold value (step S3).
- the first air-refrigerant heat exchanger 8a is arranged upstream of the second air-refrigerant heat exchanger 8b in the air flow.
- a lower area 33 is provided below the first air-refrigerant heat exchanger 8a and the second air-refrigerant heat exchanger 8b so as to be separated from the upper area.
- the lower region 33 is composed of a first lower region 33a that is the lower portion of the first air-refrigerant heat exchanger 8a and a second lower region 33b that is the lower portion of the second air-refrigerant heat exchanger 8b.
- the refrigerant that has flowed out (point C-1) from the first expansion section 10a is allowed to flow into the first distributor 30a before flowing into the first distributor 30a. It flows into region 33 .
- the refrigerant enters the first lower region 33a from one of the lower inlets 34 serving as an inlet, enters the second lower region 33b from the first lower region 33a via a heat transfer tube, and passes through another heat transfer tube. It returns to the first lower area 33a and flows out from the other lower entrance/exit 34, which serves as an outlet, toward the first distributor 30a.
- Air-refrigerant heat exchanger 83 shown in FIG. 8b and the second regions 31b are alternately arranged in the stepwise direction of the heat transfer tubes, that is, in the longitudinal direction of the fins.
- the arrangement is not limited to such an arrangement, and a plurality of first regions 31a of the first air-refrigerant heat exchanger 8a may be continuously arranged in the stage direction of the heat transfer tubes (the long side direction of the fins).
- a plurality of second regions 31b of the second air-refrigerant heat exchanger 8b may be continuously arranged in the stage direction of the heat transfer tubes.
- the first region 31a and the second region 31b are adjacent to each other in the air flow direction.
- the step direction of the heat transfer tubes is the vertical direction of the paper surface in FIG. 17 .
- FIG. 18 is a schematic diagram showing an air-refrigerant heat exchanger 84 according to the fourteenth embodiment.
- the air-refrigerant heat exchanger 84 of the fourteenth embodiment is provided on the downstream end surface of the first air-refrigerant heat exchanger 8a located on the upstream side in the air flow direction, and on the downstream side in the air flow direction. It is characterized in that the entire upstream end surface of the second air-refrigerant heat exchanger 8b is in contact, and this point will be mainly described.
- the air-refrigerant heat exchanger 84 has an L-shape that is curved in the middle when viewed from above, and the fins of the first air-refrigerant heat exchanger 8a positioned upstream with respect to the air flow direction
- the length in the parallel direction is longer than the length in the parallel direction of the fins of the second air-refrigerant heat exchanger 8b located downstream.
- One end side in the direction in which both fins are arranged is flush with the direction of air flow.
- the fins of the second air-refrigerant heat exchanger 8b located on the downstream side The entire parallel direction is in contact with the first air-refrigerant heat exchanger 8a located upstream.
- the air is dehumidified when it passes through the first air-refrigerant heat exchanger 8a on the upstream side, so that the air passing through the second air-refrigerant heat exchanger 8b on the downstream side is The air becomes dehumidified after passing through the first air-refrigerant heat exchanger 8a.
- the air-refrigerant heat exchanger 84 of the fourteenth embodiment all the air passing through the second air-refrigerant heat exchanger 8b on the downstream side passes through the first air-refrigerant heat exchanger 8a on the upstream side to be dehumidified. air. Therefore, the amount of frost adhering to the second air-refrigerant heat exchanger 8b on the downstream side can be reduced. Further, during the defrosting operation, the condensation heat of the refrigerant when the first air-refrigerant heat exchanger 8a on the upstream side is defrosted melts the frost on the entire second air-refrigerant heat exchanger 8b on the downstream side. can also
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Abstract
冷凍サイクル装置は、第1の圧縮機、第1の流路切替装置、水冷媒熱交換器及び第1の膨張部が、第1の冷媒配管によって接続された第1の冷媒回路と、第2の圧縮機、水冷媒熱交換器及び第2の膨張部が、第2の冷媒配管によって接続された第2の冷媒回路と、第1の冷媒回路及び第2の冷媒回路に接続された空気冷媒熱交換器と、ポンプ、水冷媒熱交換器及び端末が、水配管によって接続された水回路と、を備え、空気冷媒熱交換器は、第1の冷媒回路に接続される第1の空気冷媒熱交換器と、第2の冷媒回路に接続される第2の空気冷媒熱交換器と、に区分される。
Description
本開示は、冷媒回路と水回路とを備える冷凍サイクル装置に関する。
従来、冷媒回路と水回路とを備える冷凍サイクル装置が知られている。特許文献1には、冷媒回路と水回路とを備える熱交換装置が開示されている。冷媒回路は、圧縮機、流路切替装置、空気冷媒熱交換器、膨張部及び水冷媒熱交換器が冷媒配管によって接続されている。水回路は、ポンプ、水冷媒熱交換器が水配管によって接続されている。また、特許文献1には、複数の冷媒回路と複数の水回路とがそれぞれ独立して接続された熱交換装置も開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示された熱交換装置は、単一の冷媒回路を有する場合、複数の冷媒回路を有する場合よりも、一つの冷媒回路に封入される冷媒の量が相対的に多いため、冷媒が漏洩すると、漏洩する量が多くなる。また、複数の冷媒回路を有する場合、複数の冷媒回路を設置するスペースが必要となる。
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、冷媒が漏洩した場合に漏洩する冷媒の量を減らしつつ、コンパクト化を実現する冷凍サイクル装置を提供するものである。
本開示に係る冷凍サイクル装置は、第1の圧縮機、第1の流路切替装置、水冷媒熱交換器及び第1の膨張部が、第1の冷媒配管によって接続された第1の冷媒回路と、第2の圧縮機、水冷媒熱交換器及び第2の膨張部が、第2の冷媒配管によって接続された第2の冷媒回路と、第1の冷媒回路及び第2の冷媒回路に接続された空気冷媒熱交換器と、ポンプ、水冷媒熱交換器及び端末が、水配管によって接続された水回路と、を備え、空気冷媒熱交換器は、第1の冷媒回路に接続される第1の空気冷媒熱交換器と、第2の冷媒回路に接続される第2の空気冷媒熱交換器と、に区分される。
本開示によれば、熱源用の冷媒回路を第1の冷媒回路と第2の冷媒回路とにより分担しているため、一つの冷媒回路に封入される冷媒の量を減らすことができる。また、一つの空気冷媒熱交換器が第1の空気冷媒熱交換器と第2の空気冷媒熱交換器とに区分されているため、冷媒回路を設置するスペースが少なくて済む。従って、冷媒が漏洩した場合に漏洩する冷媒の量を減らしつつ、冷凍サイクル装置のコンパクト化を実現することができる。
以下、本開示の冷凍サイクル装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本開示は、以下に説明する実施の形態によって限定されるものではない。また、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、以下の説明において、本開示の理解を容易にするために方向を表す用語を適宜用いるが、これは本開示を説明するためのものであって、これらの用語は本開示を限定するものではない。方向を表す用語としては、例えば、「上」、「下」、「右」、「左」、「前」又は「後」等が挙げられる。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置1を示す回路図である。冷凍サイクル装置1は、例えば室内空間の空気を調整する空気調和機であり、図1に示すように、熱源機2と、室内機器群3とを備えている。なお、室内機器群3は、室内に配置されるポンプ、タンク及び端末等を総称したものである。熱源機2には、第1の圧縮機6a、第1の流路切替装置7a、水冷媒熱交換器11、第1の膨張部10a、熱源送風機9、第2の圧縮機6b、第2の膨張部10b及び空気冷媒熱交換器8が設けられている。室内機器群3には、第1のポンプ22a、第1の膨張タンク23a及び第1の端末24aが設けられている。冷凍サイクル装置1は、第1の冷媒回路4aと、第2の冷媒回路4bと、水回路20とを備えている。ここで、空気冷媒熱交換器8は、第1の冷媒回路4a及び第2の冷媒回路4bに接続されるものであり、第1の空気冷媒熱交換器8aと第2の空気冷媒熱交換器8bとに区分される。第1の空気冷媒熱交換器8aは第1の冷媒回路4aに接続され、第2の空気冷媒熱交換器8bは第2の冷媒回路4bに接続される。
図1は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置1を示す回路図である。冷凍サイクル装置1は、例えば室内空間の空気を調整する空気調和機であり、図1に示すように、熱源機2と、室内機器群3とを備えている。なお、室内機器群3は、室内に配置されるポンプ、タンク及び端末等を総称したものである。熱源機2には、第1の圧縮機6a、第1の流路切替装置7a、水冷媒熱交換器11、第1の膨張部10a、熱源送風機9、第2の圧縮機6b、第2の膨張部10b及び空気冷媒熱交換器8が設けられている。室内機器群3には、第1のポンプ22a、第1の膨張タンク23a及び第1の端末24aが設けられている。冷凍サイクル装置1は、第1の冷媒回路4aと、第2の冷媒回路4bと、水回路20とを備えている。ここで、空気冷媒熱交換器8は、第1の冷媒回路4a及び第2の冷媒回路4bに接続されるものであり、第1の空気冷媒熱交換器8aと第2の空気冷媒熱交換器8bとに区分される。第1の空気冷媒熱交換器8aは第1の冷媒回路4aに接続され、第2の空気冷媒熱交換器8bは第2の冷媒回路4bに接続される。
(第1の冷媒回路4a)
第1の冷媒回路4aは、第1の流路切替装置7aによって冷媒の流れが可逆であり、暖房運転及び冷房運転のいずれも可能なものである。第1の冷媒回路4aは、第1の圧縮機6a、第1の流路切替装置7a、水冷媒熱交換器11、第1の膨張部10a及び第1の空気冷媒熱交換器8aが第1の冷媒配管5aによって接続されたものである。第1の冷媒配管5aには冷媒が流れ、第1の冷媒回路4aを冷媒が循環する。第1の圧縮機6aは、低温且つ低圧の状態の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して高温且つ高圧の状態の冷媒にして吐出するものである。第1の圧縮機6aは、例えば容量制御可能なインバータ圧縮機である。
第1の冷媒回路4aは、第1の流路切替装置7aによって冷媒の流れが可逆であり、暖房運転及び冷房運転のいずれも可能なものである。第1の冷媒回路4aは、第1の圧縮機6a、第1の流路切替装置7a、水冷媒熱交換器11、第1の膨張部10a及び第1の空気冷媒熱交換器8aが第1の冷媒配管5aによって接続されたものである。第1の冷媒配管5aには冷媒が流れ、第1の冷媒回路4aを冷媒が循環する。第1の圧縮機6aは、低温且つ低圧の状態の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して高温且つ高圧の状態の冷媒にして吐出するものである。第1の圧縮機6aは、例えば容量制御可能なインバータ圧縮機である。
第1の流路切替装置7aは、第1の冷媒回路4aにおいて冷媒が流れる方向を切り替えるものであり、例えば四方弁である。水冷媒熱交換器11は、水と冷媒との間で熱交換するものである。水冷媒熱交換器11は、暖房運転時には凝縮器として作用し、冷房運転時には蒸発器として作用する。第1の膨張部10aは、冷媒を減圧する減圧弁又は膨張弁である。第1の膨張部10aは、例えば開度が調整される電子式膨張弁である。第1の空気冷媒熱交換器8aは、熱源送風機9によって送られた空気と冷媒との間で熱交換するものである。第1の空気冷媒熱交換器8aは、暖房運転時には蒸発器として作用し、冷房運転時には凝縮器として作用する。熱源送風機9は、第1の空気冷媒熱交換器8aに空気を送る機器である。
(第2の冷媒回路4b)
第2の冷媒回路4bは、冷媒の流れが不可逆であり、暖房運転のみ可能なものである。第2の冷媒回路4bは、第2の圧縮機6b、水冷媒熱交換器11、第2の膨張部10b及び第2の空気冷媒熱交換器8bが第2の冷媒配管5bによって接続されたものである。第2の冷媒配管5bには冷媒が流れ、第2の冷媒回路4bを冷媒が循環する。第2の圧縮機6bは、低温且つ低圧の状態の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して高温且つ高圧の状態の冷媒にして吐出するものである。第2の圧縮機6bは、例えば一定速の圧縮機である。前述の如く、水冷媒熱交換器11は、水と冷媒との間で熱交換するものである。水冷媒熱交換器11は、暖房運転時には凝縮器として作用する。
第2の冷媒回路4bは、冷媒の流れが不可逆であり、暖房運転のみ可能なものである。第2の冷媒回路4bは、第2の圧縮機6b、水冷媒熱交換器11、第2の膨張部10b及び第2の空気冷媒熱交換器8bが第2の冷媒配管5bによって接続されたものである。第2の冷媒配管5bには冷媒が流れ、第2の冷媒回路4bを冷媒が循環する。第2の圧縮機6bは、低温且つ低圧の状態の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して高温且つ高圧の状態の冷媒にして吐出するものである。第2の圧縮機6bは、例えば一定速の圧縮機である。前述の如く、水冷媒熱交換器11は、水と冷媒との間で熱交換するものである。水冷媒熱交換器11は、暖房運転時には凝縮器として作用する。
第2の膨張部10bは、冷媒を減圧する減圧弁又は膨張弁である。第2の膨張部10bは、例えば開度が調整される電子式膨張弁である。第2の空気冷媒熱交換器8bは、熱源送風機9によって送られた空気と冷媒との間で熱交換するものである。第2の空気冷媒熱交換器8bは、暖房運転時には蒸発器として作用する。熱源送風機9は、第2の空気冷媒熱交換器8bに空気を送る機器である。即ち、熱源送風機9は、空気冷媒熱交換器8に空気を送るものであり、第1の空気冷媒熱交換器8a及び第2の空気冷媒熱交換器8bのいずれにも、空気を送る。
ここで、空気冷媒熱交換器8は、第1の空気冷媒熱交換器8aと第2の空気冷媒熱交換器8bとに区分されている。そして、第1の空気冷媒熱交換器8aと第2の空気冷媒熱交換器8bとは、並んで配置されている。
(水回路20)
水回路20は、水の流れが不可逆である。水回路20は、第1のポンプ22a、水冷媒熱交換器11、第1の膨張タンク23a及び第1の端末24aが水配管21によって接続されたものである。水配管21には水が流れ、水回路20を水が循環する。第1のポンプ22aは、水回路20に流れる水を搬送するものである。第1のポンプ22aは、本開示のポンプに相当する。前述の如く、水冷媒熱交換器11は、水と冷媒との間で熱交換するものである。第1の膨張タンク23aは、水回路20に流れる水が温度変化等によって膨張して圧力が上昇することを抑制するものである。第1の端末24aは、加熱又は冷却された水を利用する機器であり、例えば暖房器具又は冷房器具である。第1の端末24aは、本開示の端末に相当する。
水回路20は、水の流れが不可逆である。水回路20は、第1のポンプ22a、水冷媒熱交換器11、第1の膨張タンク23a及び第1の端末24aが水配管21によって接続されたものである。水配管21には水が流れ、水回路20を水が循環する。第1のポンプ22aは、水回路20に流れる水を搬送するものである。第1のポンプ22aは、本開示のポンプに相当する。前述の如く、水冷媒熱交換器11は、水と冷媒との間で熱交換するものである。第1の膨張タンク23aは、水回路20に流れる水が温度変化等によって膨張して圧力が上昇することを抑制するものである。第1の端末24aは、加熱又は冷却された水を利用する機器であり、例えば暖房器具又は冷房器具である。第1の端末24aは、本開示の端末に相当する。
第1の冷媒回路4a及び第2の冷媒回路4bは、熱源機2に収容されている。水回路20は、一部が熱源機2に収容され、他部が室内機器群3に収容されている。水冷媒熱交換器11は、第1の冷媒回路4aの冷媒と第2の冷媒回路4bの冷媒とが並列に流れるように構成されている。水冷媒熱交換器11は、水回路20の水が、第1の冷媒回路4aと第2の冷媒回路4bとに対して直列に流れるように構成されている。
(運転モード、暖房運転)
次に、冷凍サイクル装置1の運転モードについて説明する。本実施の形態1では、暖房運転及び冷房運転は、いずれも間接膨張式によるものである。先ず、暖房運転について説明する。暖房運転では、第1の冷媒回路4a及び第2の冷媒回路4bのいずれもが使用される。なお、本実施の形態1では、2つの冷媒回路がいずれも使用されているが、2つの冷媒回路は、選択的に使用されることが可能である。例えば、第1の端末24aの負荷が小さい場合、いずれか1つの冷媒回路のみが運転されることによって、容量制御を行うことができる。これにより、省エネルギー化が図れる。なお、第2の冷媒回路4bのように一定速の圧縮機の冷媒回路のみが選択されてもよい。
次に、冷凍サイクル装置1の運転モードについて説明する。本実施の形態1では、暖房運転及び冷房運転は、いずれも間接膨張式によるものである。先ず、暖房運転について説明する。暖房運転では、第1の冷媒回路4a及び第2の冷媒回路4bのいずれもが使用される。なお、本実施の形態1では、2つの冷媒回路がいずれも使用されているが、2つの冷媒回路は、選択的に使用されることが可能である。例えば、第1の端末24aの負荷が小さい場合、いずれか1つの冷媒回路のみが運転されることによって、容量制御を行うことができる。これにより、省エネルギー化が図れる。なお、第2の冷媒回路4bのように一定速の圧縮機の冷媒回路のみが選択されてもよい。
第1の冷媒回路4aにおいて、第1の圧縮機6aに吸入された冷媒は、第1の圧縮機6aによって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。第1の圧縮機6aから吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、凝縮器として作用する水冷媒熱交換器11に流入する。冷媒は、水冷媒熱交換器11において、水回路20に流れる水と熱交換することで凝縮して液化する。このとき、水回路20に流れる水が暖められる。凝縮された液状態の冷媒は、第1の膨張部10aに流入し、第1の膨張部10aにおいて減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する第1の空気冷媒熱交換器8aに流入し、第1の空気冷媒熱交換器8aにおいて、熱源送風機9によって送られる空気と熱交換することで蒸発してガス化する。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、第1の圧縮機6aに吸入される。
第2の冷媒回路4bにおいて、第2の圧縮機6bに吸入された冷媒は、第2の圧縮機6bによって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。第2の圧縮機6bから吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、凝縮器として作用する水冷媒熱交換器11に流入し、水冷媒熱交換器11において、水回路20に流れる水と熱交換することで凝縮して液化する。このとき、水回路20に流れる水が暖められる。凝縮された液状態の冷媒は、第2の膨張部10bに流入し、第2の膨張部10bにおいて減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する第2の空気冷媒熱交換器8bに流入し、第2の空気冷媒熱交換器8bにおいて、熱源送風機9によって送られる空気と熱交換することで蒸発してガス化する。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、第2の流路切替装置7bを通過して、第2の圧縮機6bに吸入される。
冷凍サイクル装置1において、第1の空気冷媒熱交換器8aと第2の空気冷媒熱交換器8bとは、熱源送風機9を共有している。第1の空気冷媒熱交換器8aと第2の空気冷媒熱交換器8bとは、熱源送風機9の生成する空気流の上流側から下流側に向かって並んで配置されている。ここでは、第1の空気冷媒熱交換器8aが空気流の上流側、即ち風上側に配置され、第2の空気冷媒熱交換器8bが空気流の下流側、即ち風下側に配置されている。また、ここでは第1の空気冷媒熱交換器8aと第2の空気冷媒熱交換器8bとは互いに接触している。但し、第1の空気冷媒熱交換器8aと第2の空気冷媒熱交換器8bとが接触せずに両者が所定の距離を空けた状態で並んでいても良い。
水回路20において、第1のポンプ22aに搬送された水は、水冷媒熱交換器11に流入する。水は、水冷媒熱交換器11において、第1の冷媒回路4a及び第2の冷媒回路4bに流れる冷媒と熱交換されて加熱される。加熱された水は、第1の膨張タンク23aを通過して、第1の端末24aに至り、様々な用途に利用される。例えば、第1の端末24aが設置されている空間の暖房に利用される。
(運転モード、冷房運転)
次に、冷房運転について説明する。冷房運転では、第1の冷媒回路4aのみが使用され、第2の冷媒回路4bは停止される。第1の冷媒回路4aにおいて、第1の圧縮機6aに吸入された冷媒は、第1の圧縮機6aによって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。第1の圧縮機6aから吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、凝縮器として作用する第1の空気冷媒熱交換器8aに流入する。冷媒は、第1の空気冷媒熱交換器8aにおいて、熱源送風機9によって送られる空気と熱交換することで凝縮して液化する。凝縮された液状態の冷媒は、第1の膨張部10aに流入し、第1の膨張部10aにおいて減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する水冷媒熱交換器11に流入し、水冷媒熱交換器11において、水回路20に流れる水と熱交換することで蒸発してガス化する。このとき、水回路20に流れる水が冷却される。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、第1の圧縮機6aに吸入される。
次に、冷房運転について説明する。冷房運転では、第1の冷媒回路4aのみが使用され、第2の冷媒回路4bは停止される。第1の冷媒回路4aにおいて、第1の圧縮機6aに吸入された冷媒は、第1の圧縮機6aによって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。第1の圧縮機6aから吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、凝縮器として作用する第1の空気冷媒熱交換器8aに流入する。冷媒は、第1の空気冷媒熱交換器8aにおいて、熱源送風機9によって送られる空気と熱交換することで凝縮して液化する。凝縮された液状態の冷媒は、第1の膨張部10aに流入し、第1の膨張部10aにおいて減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する水冷媒熱交換器11に流入し、水冷媒熱交換器11において、水回路20に流れる水と熱交換することで蒸発してガス化する。このとき、水回路20に流れる水が冷却される。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、第1の圧縮機6aに吸入される。
水回路20において、第1のポンプ22aに搬送された水は、水冷媒熱交換器11に流入する。水は、水冷媒熱交換器11において、第1の冷媒回路4aに流れる冷媒と熱交換して冷却される。冷却された水は、第1の膨張タンク23aを通過して、第1の端末24aに至り、様々な用途に利用される。例えば、第1の端末24aが設置されている空間の冷房に利用される。
(運転モード、除霜運転)
次に、除霜運転について説明する。除霜運転では、第1の冷媒回路4aのみが使用され、第2の冷媒回路4bは停止される。第1の冷媒回路4aにおいて、第1の圧縮機6aに吸入された冷媒は、第1の圧縮機6aによって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。第1の圧縮機6aから吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、風上側に位置する第1の空気冷媒熱交換器8aに流入し、第1の空気冷媒熱交換器8aで凝縮し、その際の冷媒の凝縮熱によって第1の空気冷媒熱交換器8aが除霜される。凝縮し液化した冷媒は、第1の膨張部10aに流入し、第1の膨張部10aにおいて減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する水冷媒熱交換器11に流入し、水冷媒熱交換器11において、水回路20に流れる水と熱交換することで蒸発してガス化する。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、第1の圧縮機6aに吸入される。
次に、除霜運転について説明する。除霜運転では、第1の冷媒回路4aのみが使用され、第2の冷媒回路4bは停止される。第1の冷媒回路4aにおいて、第1の圧縮機6aに吸入された冷媒は、第1の圧縮機6aによって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。第1の圧縮機6aから吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、風上側に位置する第1の空気冷媒熱交換器8aに流入し、第1の空気冷媒熱交換器8aで凝縮し、その際の冷媒の凝縮熱によって第1の空気冷媒熱交換器8aが除霜される。凝縮し液化した冷媒は、第1の膨張部10aに流入し、第1の膨張部10aにおいて減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する水冷媒熱交換器11に流入し、水冷媒熱交換器11において、水回路20に流れる水と熱交換することで蒸発してガス化する。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、第1の圧縮機6aに吸入される。
ここで、風下側に位置する第2の空気冷媒熱交換器8bは、第1の空気冷媒熱交換器8aに接触して配置されていることで、風上側に位置する第1の空気冷媒熱交換器8aから放出される冷媒の凝縮熱によって除霜される。第1の冷媒回路4aのみの除霜運転で、第1の空気冷媒熱交換器8aの除霜だけでなく、停止中の第2の冷媒回路4bの第2の空気冷媒熱交換器8bの除霜も行うことができる。
本実施の形態1によれば、熱源用の冷媒回路を第1の冷媒回路4aと第2の冷媒回路4bとにより分担しているため、一つの冷媒回路に封入される冷媒の量を減らすことができる。また、一つの空気冷媒熱交換器8が第1の空気冷媒熱交換器8aと第2の空気冷媒熱交換器8bとに区分されているため、冷媒回路を設置するスペースが少なくて済む。従って、冷媒が漏洩した場合に漏洩する冷媒の量を減らしつつ、冷凍サイクル装置1のコンパクト化を実現することができる。
従来のように、単一の冷媒回路を有する場合、複数の冷媒回路を有する場合よりも冷媒回路に封入される冷媒の量が相対的に多いため、冷媒が漏洩すると、漏洩する量が多くなる。また、複数の冷媒回路を有する場合、複数の冷媒回路を設置するスペースが必要となる。
これに対し、本実施の形態1は、冷媒が漏洩した場合に漏洩する冷媒の量を減らしつつ、冷凍サイクル装置1のコンパクト化を実現することができる。
本開示に係る冷凍サイクル装置1は、冷媒が漏洩した場合に漏洩する冷媒の量を減らすことができるため、第1の冷媒回路4aを循環する冷媒として、もしくは第2の冷媒回路4bを循環する冷媒として、R290(プロパン)のような強燃性に分類される可燃性冷媒を用いる場合に、特に有効である。
実施の形態2.
図2は、実施の形態2に係る冷凍サイクル装置201を示す回路図である。本実施の形態2は、貯湯タンク25を有している点で、実施の形態1と相違する。本実施の形態2では、実施の形態1と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態1との相違点を中心に説明する。
図2は、実施の形態2に係る冷凍サイクル装置201を示す回路図である。本実施の形態2は、貯湯タンク25を有している点で、実施の形態1と相違する。本実施の形態2では、実施の形態1と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態1との相違点を中心に説明する。
図2に示すように、水回路20において、水冷媒熱交換器11の下流側に三方弁28が設けられており、三方弁28と、水冷媒熱交換器11との間にバイパス管29が設けられている。バイパス管29には、第2のポンプ22bと貯湯タンク25とが設けられている。第2のポンプ22bは、バイパス管29に流れる水を搬送するものである。水回路20を流れる水(水冷媒熱交換器11で温められた温水)は、貯湯タンク25に貯留されている水と熱交換する。これにより、貯湯タンク25内の水が温められ、その温められた貯湯タンク25内の水(温水)が給湯の用途として利用される。この場合、貯湯タンク25内において、第2のポンプ22bによって循環する水から採熱して湧きあがった湯が、シャワー等に供給される。なお、貯湯タンク25は、室内機器群203の1つであるが、屋外に配置される場合もある。
(運転モード、暖房運転)
次に、運転モードについて説明する。なお、冷房運転及び除霜運転については、実施の形態1と同様であるため、暖房運転について説明する。暖房運転はここでは、第1の冷媒回路4a及び第2の冷媒回路4bのいずれもが使用される。なお、例えば、第1の端末24aの負荷が小さい場合には、選択されたいずれか1つの冷媒回路のみが運転されることでも良い。第1の冷媒回路4aにおいて、第1の圧縮機6aに吸入された冷媒は、第1の圧縮機6aによって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。第1の圧縮機6aから吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、凝縮器として作用する水冷媒熱交換器11に流入する。冷媒は、水冷媒熱交換器11において、水回路20に流れる水と熱交換することで凝縮して液化する。このとき、水回路20に流れる水が暖められる。凝縮された液状態の冷媒は、第1の膨張部10aに流入し、第1の膨張部10aにおいて減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する第1の空気冷媒熱交換器8aに流入し、第1の空気冷媒熱交換器8aにおいて、熱源送風機9によって送られる空気と熱交換することで蒸発してガス化する。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、第1の圧縮機6aに吸入される。
次に、運転モードについて説明する。なお、冷房運転及び除霜運転については、実施の形態1と同様であるため、暖房運転について説明する。暖房運転はここでは、第1の冷媒回路4a及び第2の冷媒回路4bのいずれもが使用される。なお、例えば、第1の端末24aの負荷が小さい場合には、選択されたいずれか1つの冷媒回路のみが運転されることでも良い。第1の冷媒回路4aにおいて、第1の圧縮機6aに吸入された冷媒は、第1の圧縮機6aによって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。第1の圧縮機6aから吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、凝縮器として作用する水冷媒熱交換器11に流入する。冷媒は、水冷媒熱交換器11において、水回路20に流れる水と熱交換することで凝縮して液化する。このとき、水回路20に流れる水が暖められる。凝縮された液状態の冷媒は、第1の膨張部10aに流入し、第1の膨張部10aにおいて減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する第1の空気冷媒熱交換器8aに流入し、第1の空気冷媒熱交換器8aにおいて、熱源送風機9によって送られる空気と熱交換することで蒸発してガス化する。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、第1の圧縮機6aに吸入される。
第2の冷媒回路4bにおいて、第2の圧縮機6bに吸入された冷媒は、第2の圧縮機6bによって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。第2の圧縮機6bから吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、凝縮器として作用する水冷媒熱交換器11に流入し、水冷媒熱交換器11において、水回路20に流れる水と熱交換することで凝縮して液化する。このとき、水回路20に流れる水が暖められる。凝縮された液状態の冷媒は、第2の膨張部10bに流入し、第2の膨張部10bにおいて減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する第2の空気冷媒熱交換器8bに流入し、第2の空気冷媒熱交換器8bにおいて、熱源送風機9によって送られる空気と熱交換することで蒸発してガス化する。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、第2の流路切替装置7bを通過して、第2の圧縮機6bに吸入される。
水回路20において、第1のポンプ22aに搬送された水は、水冷媒熱交換器11に流入する。水は、水冷媒熱交換器11において、第1の冷媒回路4a及び第2の冷媒回路4bに流れる冷媒と熱交換されて加熱される。加熱された水は、第1の膨張タンク23aを通過して、第1の端末24aに至り、様々な用途に利用される。例えば、第1の端末24aが設置されている空間の暖房に利用される。ここで、給湯の用途が発生した場合では、三方弁28が切り替えられて、水冷媒熱交換器11において加熱された水は、バイパス管29に流入して、貯湯タンク25に至る。そして加熱された水回路20の水は、貯湯タンク25において、貯湯タンク25内に貯留されている水と熱交換し、貯湯タンク25内の水を温める。水回路20を流れる水と熱交換して温められた貯湯タンク25内の水(温水)が、例えばシャワー等、給湯の用途に利用される。
本実施の形態2によれば、水回路20において、第1の端末24aに対し並列に接続された貯湯タンク25を更に備える。このため、冷凍サイクル装置201を、給湯の用途に利用することもできる。
実施の形態3.
図3は、実施の形態3に係る冷凍サイクル装置301を示す回路図である。本実施の形態3は、第2の流路切替装置7bを有している点で、実施の形態2と相違する。本実施の形態3では、実施の形態1及び2と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態2との相違点を中心に説明する。
図3は、実施の形態3に係る冷凍サイクル装置301を示す回路図である。本実施の形態3は、第2の流路切替装置7bを有している点で、実施の形態2と相違する。本実施の形態3では、実施の形態1及び2と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態2との相違点を中心に説明する。
図3に示すように、第2の冷媒回路4bは、第2の流路切替装置7bを有している。従って、第2の冷媒回路4bは、冷媒の流れが可逆であり、暖房運転及び冷房運転のいずれも可能なものである。第2の流路切替装置7bは、第2の冷媒回路4bにおいて冷媒が流れる方向を切り替えるものであり、例えば四方弁である。
(運転モード、冷房運転)
次に、運転モードについて説明する。なお、暖房運転については、実施の形態1と同様であるため、先ず、冷房運転について説明する。冷房運転はここでは、第1の冷媒回路4a及び第2の冷媒回路4bのいずれもが使用される。なお、例えば、第1の端末24aの負荷が小さい場合、選択されたいずれか1つの冷媒回路のみが運転されることでも良い。第1の冷媒回路4aにおいて、第1の圧縮機6aに吸入された冷媒は、第1の圧縮機6aによって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。第1の圧縮機6aから吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、凝縮器として作用する第1の空気冷媒熱交換器8aに流入する。冷媒は、第1の空気冷媒熱交換器8aにおいて、熱源送風機9によって送られる空気と熱交換することで凝縮して液化する。凝縮された液状態の冷媒は、第1の膨張部10aに流入し、第1の膨張部10aにおいて減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する水冷媒熱交換器11に流入し、水冷媒熱交換器11において、水回路20に流れる水と熱交換することで蒸発してガス化する。このとき、水回路20に流れる水が冷却される。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、第1の圧縮機6aに吸入される。
次に、運転モードについて説明する。なお、暖房運転については、実施の形態1と同様であるため、先ず、冷房運転について説明する。冷房運転はここでは、第1の冷媒回路4a及び第2の冷媒回路4bのいずれもが使用される。なお、例えば、第1の端末24aの負荷が小さい場合、選択されたいずれか1つの冷媒回路のみが運転されることでも良い。第1の冷媒回路4aにおいて、第1の圧縮機6aに吸入された冷媒は、第1の圧縮機6aによって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。第1の圧縮機6aから吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、凝縮器として作用する第1の空気冷媒熱交換器8aに流入する。冷媒は、第1の空気冷媒熱交換器8aにおいて、熱源送風機9によって送られる空気と熱交換することで凝縮して液化する。凝縮された液状態の冷媒は、第1の膨張部10aに流入し、第1の膨張部10aにおいて減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する水冷媒熱交換器11に流入し、水冷媒熱交換器11において、水回路20に流れる水と熱交換することで蒸発してガス化する。このとき、水回路20に流れる水が冷却される。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、第1の圧縮機6aに吸入される。
第2の冷媒回路4bにおいて、第2の圧縮機6bに吸入された冷媒は、第2の圧縮機6bによって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。第2の圧縮機6bから吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、第2の流路切替装置7bを通過して、凝縮器として作用する第2の空気冷媒熱交換器8bに流入する。冷媒は、第2の空気冷媒熱交換器8bにおいて、熱源送風機9によって送られる空気と熱交換することで凝縮して液化する。凝縮された液状態の冷媒は、第2の膨張部10bに流入し、第2の膨張部10bにおいて減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する水冷媒熱交換器11に流入し、水冷媒熱交換器11において、水回路20に流れる水と熱交換することで蒸発してガス化する。このとき、水回路20に流れる水が冷却される。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、第2の流路切替装置7bを通過して、第2の圧縮機6bに吸入される。
水回路20において、第1のポンプ22aに搬送された水は、水冷媒熱交換器11に流入する。水は、水冷媒熱交換器11において、第1の冷媒回路4a及び第2の冷媒回路4bに流れる冷媒と熱交換して冷却される。冷却された水は、第1の膨張タンク23aを通過して、第1の端末24aに至り、様々な用途に利用される。例えば、第1の端末24aが設置されている空間の冷房に利用される。
(運転モード、除霜運転)
次に、除霜運転について説明する。除霜運転はここでは、第1の冷媒回路4a及び第2の冷媒回路4bのいずれもが使用される。第1の冷媒回路4aにおいて、第1の圧縮機6aに吸入された冷媒は、第1の圧縮機6aによって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。第1の圧縮機6aから吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、風上側に位置する第1の空気冷媒熱交換器8aに流入し、第1の空気冷媒熱交換器8aで凝縮し、その際の冷媒の凝縮熱によって第1の空気冷媒熱交換器8aが除霜される。凝縮し液化した冷媒は、第1の膨張部10aに流入し、第1の膨張部10aにおいて減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する水冷媒熱交換器11に流入し、水冷媒熱交換器11において、水回路20に流れる水と熱交換することで蒸発してガス化する。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、第1の圧縮機6aに吸入される。
次に、除霜運転について説明する。除霜運転はここでは、第1の冷媒回路4a及び第2の冷媒回路4bのいずれもが使用される。第1の冷媒回路4aにおいて、第1の圧縮機6aに吸入された冷媒は、第1の圧縮機6aによって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。第1の圧縮機6aから吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、風上側に位置する第1の空気冷媒熱交換器8aに流入し、第1の空気冷媒熱交換器8aで凝縮し、その際の冷媒の凝縮熱によって第1の空気冷媒熱交換器8aが除霜される。凝縮し液化した冷媒は、第1の膨張部10aに流入し、第1の膨張部10aにおいて減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する水冷媒熱交換器11に流入し、水冷媒熱交換器11において、水回路20に流れる水と熱交換することで蒸発してガス化する。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、第1の圧縮機6aに吸入される。
第2の冷媒回路4bにおいて、第2の圧縮機6bに吸入された冷媒は、第2の圧縮機6bによって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。第2の圧縮機6bから吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、第2の流路切替装置7bを通過して、第2の空気冷媒熱交換器8bに流入し、第2の空気冷媒熱交換器8bで凝縮し、その際の冷媒の凝縮熱によって第2の空気冷媒熱交換器8bが除霜される。凝縮し液化した冷媒は、第2の膨張部10bに流入し、第2の膨張部10bにおいて減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する水冷媒熱交換器11に流入し、水冷媒熱交換器11において、水回路20に流れる水と熱交換されて蒸発することでガス化する。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、第2の流路切替装置7bを通過して、第2の圧縮機6bに吸入される。
本実施の形態3によれば、第2の冷媒回路4bが第2の流路切替装置7bを有しているため、第1の冷媒回路4aだけでなく第2の冷媒回路4bを用いて、冷房運転及び除霜運転を行うことができる。なお、除霜運転については、第1の空気冷媒熱交換器8a及び第2の空気冷媒熱交換器8bのどちら一方だけに除霜が必要とされる場合では、第1の冷媒回路4a及び第2の冷媒回路4bのうち、除霜を必要とする空気冷媒熱交換器を備えている冷媒回路だけを使用することでも良い。
また、第1の空気冷媒熱交換器8aと第2の空気冷媒熱交換器8bとが互いに接触している場合では、風上側に位置する第1の空気冷媒熱交換器8aを有する第1の冷媒回路4aのみ除霜運転して、第2の冷媒回路4bは停止していてもよい。この場合、風上側に位置する第1の空気冷媒熱交換器8aから放出される冷媒の凝縮熱を利用して、風下側の第2の空気冷媒熱交換器8bの除霜を行ってもよい。なお、第2の冷媒回路4bのみ除霜運転して、第1の冷媒回路4aは停止し、第2の空気冷媒熱交換器8bから放出される冷媒の凝縮熱を利用して、第1の空気冷媒熱交換器8aの除霜を行ってもよい。しかし、風上側に位置する第1の空気冷媒熱交換器8aの方が、風下側の第2の空気冷媒熱交換器8bよりも着霜しやすいため、第1の冷媒回路4aのみ除霜運転をする方が効率的である。第1の空気冷媒熱交換器8aと第2の空気冷媒熱交換器8bとを互いに接触させて配置すれば、一方の冷媒回路のみ除霜運転するだけで、第1の空気冷媒熱交換器8aと第2の空気冷媒熱交換器8bとの両方の除霜ができるので、省エネルギー化が図れる。
なお、実施の形態3の冷凍サイクル装置301において、室内機器群303が、バイパス管29と第2のポンプ22b、及び貯湯タンク25を備えず、実施の形態1の冷凍サイクル装置1の室内機器群3と同様に、第1のポンプ22a、第1の膨張タンク23a及び第1の端末24aを有する構成であっても良い。
実施の形態4.
図4は、実施の形態4に係る冷凍サイクル装置401を示す回路図である。本実施の形態4は、第3の冷媒回路4cを備えている点で、実施の形態3と相違する。本実施の形態4では、実施の形態3と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態3との相違点を中心に説明する。
図4は、実施の形態4に係る冷凍サイクル装置401を示す回路図である。本実施の形態4は、第3の冷媒回路4cを備えている点で、実施の形態3と相違する。本実施の形態4では、実施の形態3と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態3との相違点を中心に説明する。
(第3の冷媒回路4c)
図4に示すように、第3の冷媒回路4cは、第3の流路切替装置7cによって冷媒の流れが可逆であり、暖房運転及び冷房運転のいずれも可能なものである。第3の冷媒回路4cは、第3の圧縮機6c、第3の流路切替装置7c、水冷媒熱交換器11、第3の膨張部10c及び第3の空気冷媒熱交換器8cが第3の冷媒配管5cによって接続されたものである。本実施の形態4では、空気冷媒熱交換器8は、第1の空気冷媒熱交換器8aと第2の空気冷媒熱交換器8bと第3の空気冷媒熱交換器8cとに区分される。第3の圧縮機6cは、低温且つ低圧の状態の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して高温且つ高圧の状態の冷媒にして吐出するものである。第3の圧縮機6cは、例えば容量制御可能なインバータ圧縮機である。
図4に示すように、第3の冷媒回路4cは、第3の流路切替装置7cによって冷媒の流れが可逆であり、暖房運転及び冷房運転のいずれも可能なものである。第3の冷媒回路4cは、第3の圧縮機6c、第3の流路切替装置7c、水冷媒熱交換器11、第3の膨張部10c及び第3の空気冷媒熱交換器8cが第3の冷媒配管5cによって接続されたものである。本実施の形態4では、空気冷媒熱交換器8は、第1の空気冷媒熱交換器8aと第2の空気冷媒熱交換器8bと第3の空気冷媒熱交換器8cとに区分される。第3の圧縮機6cは、低温且つ低圧の状態の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して高温且つ高圧の状態の冷媒にして吐出するものである。第3の圧縮機6cは、例えば容量制御可能なインバータ圧縮機である。
第3の流路切替装置7cは、第3の冷媒回路4cにおいて冷媒が流れる方向を切り替えるものであり、例えば四方弁である。水冷媒熱交換器11は、水と冷媒との間で熱交換するものである。水冷媒熱交換器11は、暖房運転時には凝縮器として作用し、冷房運転時には蒸発器として作用する。第3の膨張部10cは、冷媒を減圧する減圧弁又は膨張弁である。第3の膨張部10cは、例えば開度が調整される電子式膨張弁である。第3の空気冷媒熱交換器8cは、熱源送風機9によって送られた空気と冷媒との間で熱交換するものである。第3の空気冷媒熱交換器8cは、暖房運転時には蒸発器として作用し、冷房運転時には凝縮器として作用する。熱源送風機9は、第3の空気冷媒熱交換器8cに空気を送る機器である。水冷媒熱交換器11は、第1の冷媒回路4aの冷媒と第2の冷媒回路4bの冷媒と第3の冷媒回路4cの冷媒とが並列に流れるように構成されている。水冷媒熱交換器11は、水回路20の水が、第1の冷媒回路4aと第2の冷媒回路4bと第3の冷媒回路4cとに対して直列に流れるように構成されている。
次に、運転モードについて説明する。暖房運転、冷房運転及び除霜運転において、第3の冷媒回路4c以外の動作は、実施の形態3と共通するため、第3の冷媒回路4cの動作のみについて説明する。
(運転モード、暖房運転)
先ず、暖房運転について説明する。暖房運転はここでは、第1の冷媒回路4a、第2の冷媒回路4b及び第3の冷媒回路4cのいずれもが使用される。第3の冷媒回路4cにおいて、第3の圧縮機6cに吸入された冷媒は、第3の圧縮機6cによって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。第3の圧縮機6cから吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、第3の流路切替装置7cを通過して、凝縮器として作用する水冷媒熱交換器11に流入する。冷媒は、水冷媒熱交換器11において、水回路20に流れる水と熱交換することで凝縮して液化する。このとき、水回路20に流れる水が暖められる。凝縮された液状態の冷媒は、第3の膨張部10cに流入し、第3の膨張部10cにおいて減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する第3の空気冷媒熱交換器8cに流入し、第3の空気冷媒熱交換器8cにおいて、熱源送風機9によって送られる空気と熱交換することで蒸発してガス化する。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、第3の流路切替装置7cを通過して、第3の圧縮機6cに吸入される。
先ず、暖房運転について説明する。暖房運転はここでは、第1の冷媒回路4a、第2の冷媒回路4b及び第3の冷媒回路4cのいずれもが使用される。第3の冷媒回路4cにおいて、第3の圧縮機6cに吸入された冷媒は、第3の圧縮機6cによって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。第3の圧縮機6cから吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、第3の流路切替装置7cを通過して、凝縮器として作用する水冷媒熱交換器11に流入する。冷媒は、水冷媒熱交換器11において、水回路20に流れる水と熱交換することで凝縮して液化する。このとき、水回路20に流れる水が暖められる。凝縮された液状態の冷媒は、第3の膨張部10cに流入し、第3の膨張部10cにおいて減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する第3の空気冷媒熱交換器8cに流入し、第3の空気冷媒熱交換器8cにおいて、熱源送風機9によって送られる空気と熱交換することで蒸発してガス化する。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、第3の流路切替装置7cを通過して、第3の圧縮機6cに吸入される。
冷凍サイクル装置401において、第1の空気冷媒熱交換器8aと第2の空気冷媒熱交換器8bと第3の空気冷媒熱交換器8cとは、熱源送風機9を共有している。第1の空気冷媒熱交換器8aと第2の空気冷媒熱交換器8b及び第3の空気冷媒熱交換器8cは、熱源送風機9の生成する空気流の上流側から下流側に向かって並んで配置されている。ここでは、第1の空気冷媒熱交換器8aが空気流の最も上流側に配置され、第3の空気冷媒熱交換器8cが空気流の最も下流側に配置され、第2の空気冷媒熱交換器8bが第1の空気冷媒熱交換器8aと第3の空気冷媒熱交換器8cとの間に配置されている。また、ここでは第1の空気冷媒熱交換器8aと第2の空気冷媒熱交換器8bとが接触し、第2の空気冷媒熱交換器8bと第3の空気冷媒熱交換器8cとが接触している。但し、第1の空気冷媒熱交換器8aと第2の空気冷媒熱交換器8bとの間、または第2の空気冷媒熱交換器8bと第3の空気冷媒熱交換器8cとの間に所定の間隔がある状態で並んでいても良い。
水回路20において、第1のポンプ22aに搬送された水は、水冷媒熱交換器11に流入する。水は、水冷媒熱交換器11において、第1の冷媒回路4a、第2の冷媒回路4b及び第3の冷媒回路4cに流れる冷媒と熱交換されて加熱される。加熱された水は、第1の膨張タンク23aを通過して、第1の端末24aに至り、例えば暖房など、様々な用途に利用される。ここで、給湯の用途が発生した場合では、三方弁28が切り替えられて、水冷媒熱交換器11において加熱された水は、バイパス管29に流入して、貯湯タンク25に至り、貯湯タンク25に貯留されている水を温める。そして、温められた貯湯タンク25内の水が給湯の用途に利用される。
(運転モード、冷房運転)
次に、冷房運転について説明する。冷房運転はここでは、第1の冷媒回路4a、第2の冷媒回路4b及び第3の冷媒回路4cのいずれもが使用される。第3の冷媒回路4cにおいて、第3の圧縮機6cに吸入された冷媒は、第3の圧縮機6cによって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。第3の圧縮機6cから吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、第3の流路切替装置7cを通過して、凝縮器として作用する第3の空気冷媒熱交換器8cに流入する。冷媒は、第3の空気冷媒熱交換器8cにおいて、熱源送風機9によって送られる空気と熱交換することで凝縮して液化する。凝縮された液状態の冷媒は、第3の膨張部10cに流入し、第3の膨張部10cにおいて減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する水冷媒熱交換器11に流入し、水冷媒熱交換器11において、水回路20に流れる水と熱交換することで蒸発してガス化する。このとき、水回路20に流れる水が冷却される。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、第3の流路切替装置7cを通過して、第3の圧縮機6cに吸入される。
次に、冷房運転について説明する。冷房運転はここでは、第1の冷媒回路4a、第2の冷媒回路4b及び第3の冷媒回路4cのいずれもが使用される。第3の冷媒回路4cにおいて、第3の圧縮機6cに吸入された冷媒は、第3の圧縮機6cによって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。第3の圧縮機6cから吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、第3の流路切替装置7cを通過して、凝縮器として作用する第3の空気冷媒熱交換器8cに流入する。冷媒は、第3の空気冷媒熱交換器8cにおいて、熱源送風機9によって送られる空気と熱交換することで凝縮して液化する。凝縮された液状態の冷媒は、第3の膨張部10cに流入し、第3の膨張部10cにおいて減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する水冷媒熱交換器11に流入し、水冷媒熱交換器11において、水回路20に流れる水と熱交換することで蒸発してガス化する。このとき、水回路20に流れる水が冷却される。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、第3の流路切替装置7cを通過して、第3の圧縮機6cに吸入される。
水回路20において、第1のポンプ22aに搬送された水は、水冷媒熱交換器11に流入する。水は、水冷媒熱交換器11において、第1の冷媒回路4a、第2の冷媒回路4b及び第3の冷媒回路4cに流れる冷媒と熱交換されて冷却される。冷却された水は、第1の膨張タンク23aを通過して、第1の端末24aに至り、例えば冷房など、様々な用途に利用される。
(運転モード、除霜運転)
第1の冷媒回路4a、第2の冷媒回路4b及び第3の冷媒回路4cのいずれもが、流路切替装置を備えているので、除霜運転が可能である。第1の空気冷媒熱交換器8a、第2の空気冷媒熱交換器8b及び第3の空気冷媒熱交換器8cのなかで除霜を必要とする空気冷媒熱交換器を有する冷媒回路が除霜運転を行えばよい。また、風上側に位置する第1の空気冷媒熱交換器8aを有する第1の冷媒回路4aだけ、もしくは、第1の冷媒回路4aおよび中間に位置する第2の空気冷媒熱交換器8bを有する第2の冷媒回路4bが除霜運転して、他の冷媒回路は停止してもよい。この場合、第1の空気冷媒熱交換器8aから放出される冷媒の凝縮熱、もしくは第1の空気冷媒熱交換器8aおよび第2の空気冷媒熱交換器8bから各々放出される冷媒の凝縮熱を利用して、風下側に位置する他の空気冷媒熱交換器の除霜を行ってもよい。
第1の冷媒回路4a、第2の冷媒回路4b及び第3の冷媒回路4cのいずれもが、流路切替装置を備えているので、除霜運転が可能である。第1の空気冷媒熱交換器8a、第2の空気冷媒熱交換器8b及び第3の空気冷媒熱交換器8cのなかで除霜を必要とする空気冷媒熱交換器を有する冷媒回路が除霜運転を行えばよい。また、風上側に位置する第1の空気冷媒熱交換器8aを有する第1の冷媒回路4aだけ、もしくは、第1の冷媒回路4aおよび中間に位置する第2の空気冷媒熱交換器8bを有する第2の冷媒回路4bが除霜運転して、他の冷媒回路は停止してもよい。この場合、第1の空気冷媒熱交換器8aから放出される冷媒の凝縮熱、もしくは第1の空気冷媒熱交換器8aおよび第2の空気冷媒熱交換器8bから各々放出される冷媒の凝縮熱を利用して、風下側に位置する他の空気冷媒熱交換器の除霜を行ってもよい。
本実施の形態4によれば、第3の冷媒回路4cを備えているため、第1の冷媒回路4a及び第2の冷媒回路4bのほかに、更に第3の冷媒回路4cを用いて、暖房運転、冷房運転をそれぞれ行うことができる。なお、本実施の形態4では、暖房運転、冷房運転それぞれにおいて、3つの冷媒回路がいずれも使用されているが、3つの冷媒回路は、選択的に使用されることが可能である。例えば、第1の端末24aの負荷が小さい場合、選択されたいずれか1つの冷媒回路のみ、もしくは2つの冷媒回路が運転されることによって、容量制御を行うことができる。これにより、省エネルギー化が更に図れる。
なお、実施の形態4の冷凍サイクル装置401において、第2の冷媒回路4bが第2の流路切替装置7bを備えず、実施の形態1の冷凍サイクル装置1における第2の冷媒回路4bと同様に、冷媒の流れが不可逆であり、暖房運転のみ可能な冷媒回路であってもよい。
実施の形態5.
図5は、実施の形態5に係る冷凍サイクル装置501を示す回路図である。本実施の形態5は、水冷媒熱交換器11が第1の水冷媒熱交換器11a及び第2の水冷媒熱交換器11bを有し、更に、水回路20が第1の水回路20a及び第2の水回路20bを有しており、貯湯タンク25の代わりに端末が設けられている点で、実施の形態2と相違する。本実施の形態5では、実施の形態2と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態2との相違点を中心に説明する。
図5は、実施の形態5に係る冷凍サイクル装置501を示す回路図である。本実施の形態5は、水冷媒熱交換器11が第1の水冷媒熱交換器11a及び第2の水冷媒熱交換器11bを有し、更に、水回路20が第1の水回路20a及び第2の水回路20bを有しており、貯湯タンク25の代わりに端末が設けられている点で、実施の形態2と相違する。本実施の形態5では、実施の形態2と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態2との相違点を中心に説明する。
図5に示すように、水冷媒熱交換器11は、第1の冷媒回路4aに接続された第1の水冷媒熱交換器11aと、第2の冷媒回路4bに接続された第2の水冷媒熱交換器11bとを有している。
(第1の水回路20a)
第1の水回路20aは、水の流れが不可逆である。第1の水回路20aは、第1のポンプ22a、第1の水冷媒熱交換器11a、第1の膨張タンク23a及び第1の端末24aが第1の水配管21aによって接続されたものである。第1のポンプ22aは、水回路20に流れる水を搬送するものである。第1のポンプ22aは、本開示のポンプに相当する。前述の如く、第1の水冷媒熱交換器11aは、水と冷媒との間で熱交換するものである。第1の膨張タンク23aは、水回路20に流れる水が温度変化等によって膨張して圧力が上昇することを抑制するものである。第1の端末24aは、加熱又は冷却された水を利用する機器であり、例えば暖房器具又は冷房器具である。なお、第1のポンプ22a、第1の膨張タンク23a及び第1の端末24aは、第1の室内機器群503aに設けられている。
第1の水回路20aは、水の流れが不可逆である。第1の水回路20aは、第1のポンプ22a、第1の水冷媒熱交換器11a、第1の膨張タンク23a及び第1の端末24aが第1の水配管21aによって接続されたものである。第1のポンプ22aは、水回路20に流れる水を搬送するものである。第1のポンプ22aは、本開示のポンプに相当する。前述の如く、第1の水冷媒熱交換器11aは、水と冷媒との間で熱交換するものである。第1の膨張タンク23aは、水回路20に流れる水が温度変化等によって膨張して圧力が上昇することを抑制するものである。第1の端末24aは、加熱又は冷却された水を利用する機器であり、例えば暖房器具又は冷房器具である。なお、第1のポンプ22a、第1の膨張タンク23a及び第1の端末24aは、第1の室内機器群503aに設けられている。
(第2の水回路20b)
第2の水回路20bは、水の流れが不可逆である。第2の水回路20bは、第2のポンプ22b、第2の水冷媒熱交換器11b、第2の膨張タンク23b及び第2の端末24bが第2の水配管21bによって接続されたものである。第2のポンプ22bは、水回路20に流れる水を搬送するものである。第2のポンプ22bは、本開示のポンプに相当する。前述の如く、第2の水冷媒熱交換器11bは、水と冷媒との間で熱交換するものである。第2の膨張タンク23bは、水回路20に流れる水が温度変化等によって膨張して圧力が上昇することを抑制するものである。第2の端末24bは、加熱又は冷却された水を利用する機器であり、例えば暖房器具又は冷房器具である。なお、第2のポンプ22b、第2の膨張タンク23b及び第2の端末24bは、第2の室内機器群503bに設けられている。
第2の水回路20bは、水の流れが不可逆である。第2の水回路20bは、第2のポンプ22b、第2の水冷媒熱交換器11b、第2の膨張タンク23b及び第2の端末24bが第2の水配管21bによって接続されたものである。第2のポンプ22bは、水回路20に流れる水を搬送するものである。第2のポンプ22bは、本開示のポンプに相当する。前述の如く、第2の水冷媒熱交換器11bは、水と冷媒との間で熱交換するものである。第2の膨張タンク23bは、水回路20に流れる水が温度変化等によって膨張して圧力が上昇することを抑制するものである。第2の端末24bは、加熱又は冷却された水を利用する機器であり、例えば暖房器具又は冷房器具である。なお、第2のポンプ22b、第2の膨張タンク23b及び第2の端末24bは、第2の室内機器群503bに設けられている。
本実施の形態5によれば、水冷媒熱交換器11が第1の水冷媒熱交換器11a及び第2の水冷媒熱交換器11bを有しているため、第1の冷媒回路4a及び第2の冷媒回路4bにおいて、それぞれ暖房運転又は冷房運転を行うことができる。また、第1の空気冷媒熱交換器8a及び第2の空気冷媒熱交換器8bは、熱源送風機9によって生成される空気流に沿って並び、互いに接触して配置されているため、一方が他方の排熱を利用することができる。
例えば、第1の冷媒回路4aが暖房運転で運用されている場合、第1の空気冷媒熱交換器8aは蒸発器として作用する。第2の冷媒回路4bが冷房運転で運用されている場合、第2の空気冷媒熱交換器8bは凝縮器として作用する。このとき、第2の空気冷媒熱交換器8bにおいて放出された凝縮熱が、第1の空気冷媒熱交換器8aにおいて採取される。これにより、冷暖同時運転が実現されるのみではなく、第1の空気冷媒熱交換器8a及び第2の空気冷媒熱交換器8bの双方の熱交換効率が上昇し、冷暖同時運転における省エネルギー化を図ることができる。
実施の形態6.
図6は、実施の形態6に係る冷凍サイクル装置601を示す回路図である。本実施の形態6は、第2の冷媒回路4bが第2の流路切替装置7bを有しておらず、第2の水回路20bには第2の端末24bではなく貯湯タンク25が接続されている点で、実施の形態5と相違する。本実施の形態6では、実施の形態5と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態5との相違点を中心に説明する。
図6は、実施の形態6に係る冷凍サイクル装置601を示す回路図である。本実施の形態6は、第2の冷媒回路4bが第2の流路切替装置7bを有しておらず、第2の水回路20bには第2の端末24bではなく貯湯タンク25が接続されている点で、実施の形態5と相違する。本実施の形態6では、実施の形態5と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態5との相違点を中心に説明する。
第2の水回路20bにおいて、第2のポンプ22bによって搬送された水は、第2の水冷媒熱交換器11bに流入する。水は、第2の水冷媒熱交換器11bにおいて、第2の冷媒回路4bに流れる冷媒と熱交換して加熱される。加熱された水は、第2の膨張タンク23bを通過して、貯湯タンク25に至り、貯湯タンク25に貯留されている水を温める。そして、温められた貯湯タンク25内の水が給湯の用途に利用される。
本実施の形態6によれば、第2の水回路20bには第2の端末24bではなく貯湯タンク25が接続されている。このため、暖房運転及び冷房運転のいずれかと、給湯運転とを同時に行うことができる。第1の水回路20aの水が第1の水冷媒熱交換器11aにて第1の冷媒回路4aの冷媒と熱交換して冷やされ、第1の端末24aが冷房の用途に利用される冷房運転と、第2の水回路20bの水が第2の水冷媒熱交換器11bにて第2の冷媒回路4bの冷媒と熱交換して温められ、貯湯タンク25内の水を温める給湯運転とが同時に行われる場合、第1の空気冷媒熱交換器8aにおいて放出された凝縮熱が、第2の空気冷媒熱交換器8bにおいて採取される。このように、第1の空気冷媒熱交換器8a及び第2の空気冷媒熱交換器8bは熱源送風機9によって生成される空気流に沿って並び、互いに接触して配置されているため、一方が他方の排熱を利用することができる。また、第1の冷媒回路4aが冷房運転を行うことによって、凝縮器として作用する第1の空気冷媒熱交換器8aが放出する熱によって、蒸発器として作用している第2の空気冷媒熱交換器8bの除霜をすることができる。
なお、実施の形態6の冷凍サイクル装置601における第2の室内機器群603bが、貯湯タンク25に代えて、実施の形態5の冷凍サイクル装置501の第2の室内機器群503と同様に、第2の端末24bを備える構成であっても良い。
実施の形態7.
図7は、実施の形態7に係る冷凍サイクル装置701を示す回路図である。本実施の形態7は、第1の水冷媒熱交換器11aが第1の室内機器群703aに設けられている点で、実施の形態6と相違する。本実施の形態7では、実施の形態6と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態6との相違点を中心に説明する。
図7は、実施の形態7に係る冷凍サイクル装置701を示す回路図である。本実施の形態7は、第1の水冷媒熱交換器11aが第1の室内機器群703aに設けられている点で、実施の形態6と相違する。本実施の形態7では、実施の形態6と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態6との相違点を中心に説明する。
本実施の形態7において、第1の冷媒回路4aの一部が室内に存在し、第1の水冷媒熱交換器11aが室内に配置されている。このため、第1の冷媒回路4aに使用される冷媒は、強燃性及び毒性がない冷媒が使用されるか、又は、漏洩した場合の冷媒量を抑えるために低量封入される。第1の冷媒回路4a及び第2の冷媒回路4bにおいて異なる冷媒を使用することは、機能によって優位性が異なる冷媒を、様々な用途に応じて組み合わせることが可能となる効果を奏する。この冷凍サイクル装置701では、一例として、第1の冷媒回路4aには微燃性冷媒であるHFC32が使用され、第2の冷媒回路4bには、R290(プロパン)が使用される。
実施の形態8.
図8は、実施の形態8に係る冷凍サイクル装置801を示す回路図である。本実施の形態8は、第1の冷媒回路4aに水冷媒熱交換器11が接続されておらず、室内熱交換器26が接続されている点で、実施の形態3と相違する。本実施の形態8では、実施の形態3と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態3との相違点を中心に説明する。
図8は、実施の形態8に係る冷凍サイクル装置801を示す回路図である。本実施の形態8は、第1の冷媒回路4aに水冷媒熱交換器11が接続されておらず、室内熱交換器26が接続されている点で、実施の形態3と相違する。本実施の形態8では、実施の形態3と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態3との相違点を中心に説明する。
第1の室内機器群803aには、室内熱交換器26及び室内送風機27を筐体内部に備える室内機本体26aが設けられている。室内熱交換器26は、室内送風機27によって送られた室内空気と第1の冷媒回路4aを流れる冷媒が熱交換するものである。室内熱交換器26は、暖房運転時には凝縮器として作用し、冷房運転時には蒸発器として作用する。室内送風機27は、室内熱交換器26に空気を送る機器である。
次に、運転モードについて説明する。暖房運転、冷房運転及び除霜運転において、第1の冷媒回路4a以外の動作は、実施の形態3と共通するため、第1の冷媒回路4aの動作のみについて説明する。本実施の形態8では、第1の冷媒回路4aにおける暖房運転及び冷房運転は、直接膨張式によるものであり、第2の冷媒回路4bにおける暖房運転及び冷房運転は、間接膨張式によるものである。
(運転モード、暖房運転)
先ず、暖房運転について説明する。第1の冷媒回路4aにおいて、第1の圧縮機6aに吸入された冷媒は、第1の圧縮機6aによって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。第1の圧縮機6aから吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、凝縮器として作用する室内熱交換器26に流入する。冷媒は、室内熱交換器26において、室内送風機27によって送られる空気と熱交換することで凝縮して液化する。このとき、室内が暖房される。凝縮された液状態の冷媒は、第1の膨張部10aに流入し、第1の膨張部10aにおいて減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する第1の空気冷媒熱交換器8aに流入し、第1の空気冷媒熱交換器8aにおいて、熱源送風機9によって送られる空気と熱交換することで蒸発してガス化する。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、第1の圧縮機6aに吸入される。
先ず、暖房運転について説明する。第1の冷媒回路4aにおいて、第1の圧縮機6aに吸入された冷媒は、第1の圧縮機6aによって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。第1の圧縮機6aから吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、凝縮器として作用する室内熱交換器26に流入する。冷媒は、室内熱交換器26において、室内送風機27によって送られる空気と熱交換することで凝縮して液化する。このとき、室内が暖房される。凝縮された液状態の冷媒は、第1の膨張部10aに流入し、第1の膨張部10aにおいて減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する第1の空気冷媒熱交換器8aに流入し、第1の空気冷媒熱交換器8aにおいて、熱源送風機9によって送られる空気と熱交換することで蒸発してガス化する。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、第1の圧縮機6aに吸入される。
(運転モード、冷房運転)
次に、冷房運転について説明する。第1の冷媒回路4aにおいて、第1の圧縮機6aに吸入された冷媒は、第1の圧縮機6aによって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。第1の圧縮機6aから吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、凝縮器として作用する第1の空気冷媒熱交換器8aに流入する。冷媒は、第1の空気冷媒熱交換器8aにおいて、熱源送風機9によって送られる空気と熱交換することで凝縮して液化する。凝縮された液状態の冷媒は、第1の膨張部10aに流入し、第1の膨張部10aにおいて減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する室内熱交換器26に流入し、室内熱交換器26において、室内送風機27によって送られる空気と熱交換することで蒸発してガス化する。このとき、室内が冷房される。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、第1の圧縮機6aに吸入される。
次に、冷房運転について説明する。第1の冷媒回路4aにおいて、第1の圧縮機6aに吸入された冷媒は、第1の圧縮機6aによって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。第1の圧縮機6aから吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、凝縮器として作用する第1の空気冷媒熱交換器8aに流入する。冷媒は、第1の空気冷媒熱交換器8aにおいて、熱源送風機9によって送られる空気と熱交換することで凝縮して液化する。凝縮された液状態の冷媒は、第1の膨張部10aに流入し、第1の膨張部10aにおいて減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する室内熱交換器26に流入し、室内熱交換器26において、室内送風機27によって送られる空気と熱交換することで蒸発してガス化する。このとき、室内が冷房される。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、第1の圧縮機6aに吸入される。
本実施の形態8によれば、室内空気と第1の冷媒回路4aを流れる冷媒とを熱交換させる空気冷媒熱交換器である室内熱交換器26と当該室内熱交換器26に室内空気を送る室内送風機27を筐体内部に備える室内機本体26aを空調対象空間となる部屋に設置することが可能となる。なお、第1の冷媒回路4aの一部が室内に存在するため、第1の冷媒回路4aに使用される冷媒は、強燃性及び毒性がない冷媒が使用されるか、又は、漏洩した場合の冷媒量を抑えるために低量封入される。この冷凍サイクル装置1では、一例として、第1の冷媒回路4aには微燃性冷媒であるHFC32が使用され、第2の冷媒回路4bには、R290(プロパン)が使用される。また、第1の空気冷媒熱交換器8aと第2の空気冷媒熱交換器8bとが互いに接触して配置されているため、一方が他方の排熱を利用することも可能である。
実施の形態9.
図9は、実施の形態9に係る冷凍サイクル装置901を示す回路図である。本実施の形態9は、第3の冷媒回路4cが設けられ、第3の室内機器群903cに貯湯タンク25が接続されている点で、実施の形態8と相違する。本実施の形態9では、実施の形態8と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態8との相違点を中心に説明する。
図9は、実施の形態9に係る冷凍サイクル装置901を示す回路図である。本実施の形態9は、第3の冷媒回路4cが設けられ、第3の室内機器群903cに貯湯タンク25が接続されている点で、実施の形態8と相違する。本実施の形態9では、実施の形態8と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態8との相違点を中心に説明する。
図9に示すように、第1の冷媒回路4aは、室内熱交換器26を有している。第1の水回路20aは、第1の端末24aを有しており、第2の水回路20bは、貯湯タンク25を有している。これにより、直接膨張式による冷房運転又は暖房運転、間接膨張式による冷房運転又は暖房運転、及び給湯運転を同時に行うことができる。
実施の形態10.
図10は、実施の形態10に係る冷凍サイクル装置1001を示す回路図である。本実施の形態10は、第3の冷媒回路4cが、第3の流路切替装置7cを有している点で、実施の形態9と相違する。本実施の形態10では、実施の形態9と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態9との相違点を中心に説明する。
図10は、実施の形態10に係る冷凍サイクル装置1001を示す回路図である。本実施の形態10は、第3の冷媒回路4cが、第3の流路切替装置7cを有している点で、実施の形態9と相違する。本実施の形態10では、実施の形態9と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態9との相違点を中心に説明する。
図10に示すように、第3の冷媒回路4cは第3の流路切替装置7cを有している。これにより、第3の冷媒回路4cにおいて、第3の空気冷媒熱交換器8cの除霜運転を行うことができる。
実施の形態11.
図11は、実施の形態11に係る冷凍サイクル装置1101における冷媒の流れを示す回路図である。本実施の形態11は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置1101における空気冷媒熱交換器81について詳細に説明する。本実施の形態11では、実施の形態1~10と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態1~10との相違点を中心に説明する。
図11は、実施の形態11に係る冷凍サイクル装置1101における冷媒の流れを示す回路図である。本実施の形態11は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置1101における空気冷媒熱交換器81について詳細に説明する。本実施の形態11では、実施の形態1~10と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態1~10との相違点を中心に説明する。
空気冷媒熱交換器81の構成について説明する。空気冷媒熱交換器81は、フィンアンドチューブ型熱交換器であり、互いが平行となるように並列する長方形状で薄板状の複数のフィンと、フィンの長辺方向に複数段をなして複数のフィンを貫通する複数の伝熱管とを備える。伝熱管はフィンの長辺方向に複数段並んでいる。複数の伝熱管には各々、冷媒が流入する流入口と、冷媒が流出する流出口が形成されている。
本実施の形態11では、第1の空気冷媒熱交換器8aにおいて、伝熱管の流入口と流出口をそれぞれ一つずつ有する領域を第1の領域31aとする(図14参照)。第1の空気冷媒熱交換器8aは複数の伝熱管の段方向(フィンの長辺方向)に複数の第1の領域31aを有する。同様に、第2の空気冷媒熱交換器8bにおいて、伝熱管の流入口と流出口をそれぞれ一つずつ有する領域を第2の領域31bとする(図14参照)。第2の空気冷媒熱交換器8bは複数の伝熱管の段方向(フィンの長辺方向)に複数の第2の領域31bを有する。
図11に示すように、第1の冷媒回路4aにおいて、第1の膨張部10aと第1の空気冷媒熱交換器8aとの間には、冷媒を分配する第1の分配器30aが設けられている。第1の分配器30aは、第1の膨張部10aから流入した冷媒を、第1の空気冷媒熱交換器8aの各第1の領域31a(図14参照)に分配する。また、第2の冷媒回路4bにおいて、第2の膨張部10bと第2の空気冷媒熱交換器8bとの間には、冷媒を分配する第2の分配器30bが設けられている。第2の分配器30bは、第2の膨張部10bから流入した冷媒を、第2の空気冷媒熱交換器8bの各第2の領域31b(図14参照)に分配する。また、第1の空気冷媒熱交換器8a及び第2の空気冷媒熱交換器8bの下部には、下部領域33が設けられている。ここで、第1の空気冷媒熱交換器8aは、第1の冷媒回路4aの第1の冷媒配管5aに接続され、第2の空気冷媒熱交換器8bは、第2の冷媒回路4bの第2の冷媒配管5bに接続されている。
図12は、実施の形態11に係る第1の冷媒回路4aのモリエル線図である。最初に、第1の冷媒回路4aにおいて暖房運転が行われている場合について説明する。図11及び図12に示すように、第1の圧縮機6aに吸入された冷媒は、第1の圧縮機6aによって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される(点A-1)。
第1の圧縮機6aから吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、凝縮器として作用する水冷媒熱交換器11に流入し、水冷媒熱交換器11において、水回路20に流れる水と熱交換することで凝縮して液化する(点B-1)。凝縮された液状態の冷媒は、第1の膨張部10aに流入し、第1の膨張部10aにおいて減圧される(点C-1)。その後、冷媒は、下部領域33に流入し、第1の分配器30aを通過するときに減圧されて、低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる(点D-1)。なお、下部領域33における減圧は小さい。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する第1の空気冷媒熱交換器8aに流入し、第1の空気冷媒熱交換器8aにおいて、熱源送風機9によって送られる空気と熱交換することで蒸発してガス化する(点E-1)。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、第1の流路切替装置7aを通過して、第1の圧縮機6aに吸入される。
図13は、実施の形態11に係る第2の冷媒回路4bのモリエル線図である。次に、第2の冷媒回路4bにおいて暖房運転が行われている場合について説明する。図11及び図13に示すように、第2の圧縮機6bに吸入された冷媒は、第2の圧縮機6bによって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される(点A-2)。
第2の圧縮機6bから吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、第2の流路切替装置7bを通過して、凝縮器として作用する水冷媒熱交換器11に流入し、水冷媒熱交換器11において、水回路20に流れる水と熱交換することで凝縮して液化する(点B-2)。凝縮された液状態の冷媒は、第2の膨張部10bに流入し、第2の膨張部10bにおいて減圧される(点C-2)。その後、冷媒は、第2の分配器30bに流入し、第2の分配器30bを通過するときに減圧されて、低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる(点D-2)。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する第2の空気冷媒熱交換器8bに流入し、第2の空気冷媒熱交換器8bにおいて、熱源送風機9によって送られる空気と熱交換することで蒸発してガス化する(点E-2)。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、第2の流路切替装置7bを通過して、第2の圧縮機6bに吸入される。
図14は、実施の形態11に係る空気冷媒熱交換器81を示す模式図である。図14に示すように、第1の空気冷媒熱交換器8aと第2の空気冷媒熱交換器8bとは接触して、空気の流れ方向に並んで配置されている。ここでは、空気の流れに対して、第1の空気冷媒熱交換器8aが上流側に、第2の空気冷媒熱交換器8bが下流側に位置している。第1の空気冷媒熱交換器8aには、冷媒が流入又は流出する複数の第1の流出入口32aが形成されている。第1の空気冷媒熱交換器8aは、複数の第1の領域31aに分かれており、第1の流出入口32aは、複数の第1の領域31aのそれぞれに流入口として1つ、流出口として1つの計2つ形成されている。2つの第1の流出入口32aの一方は、第1の冷媒配管5aを介して第1の分配器30aに、他方は第1の冷媒配管5aを介して第1の流路切替装置7aに接続されている。
第2の空気冷媒熱交換器8bには、冷媒が流入又は流出する複数の第2の流出入口32bが形成されている。第2の空気冷媒熱交換器8bは、複数の第2の領域31bに分かれており、第2の流出入口32bは、複数の第2の領域31bのそれぞれに流入口として1つ、流出口として1つの計2つ形成されている。2つの第2の流出入口32bの一方は、第2の冷媒配管5bを介して第2の分配器30bに、他方は第2の冷媒配管5bを介して第2の圧縮機6bに接続されている。
前述の如く、第1の空気冷媒熱交換器8aと第2の空気冷媒熱交換器8bとは接触して、空気の流れ方向に並んで配置されている。このため、除霜運転時に、第1の空気冷媒熱交換器8aに高温の冷媒が流れて第1の空気冷媒熱交換器8aが温められると、第2の空気冷媒熱交換器8bも、同時に温められる。従って、第2の空気冷媒熱交換器8bに高温の冷媒が流れずとも、第2の空気冷媒熱交換器8bを除霜することができる。即ち、第2の冷媒回路4bにおいて除霜運転を行う必要がない。
図15は、実施の形態11に係る冷凍サイクル装置1101の動作を示すフローチャートである。次に、冷凍サイクル装置1101の動作について説明する。図15に示すように、先ず、第1の冷媒回路4aが暖房運転を実施しているかが判断される(ステップS1)。第1の冷媒回路4aが暖房運転を実施している場合(ステップS1のYES)、第2の冷媒回路4bが暖房運転を実施しているかが判断される(ステップS2)。第2の冷媒回路4bが暖房運転を実施している場合(ステップS2のYES)、第1の空気冷媒熱交換器8aの蒸発温度が閾値以下か、又は、第2の空気冷媒熱交換器8bの蒸発温度が閾値以下かが判断される(ステップS3)。
ステップS3の条件が満たされないと(ステップS3のNO)、ステップS3が繰り返される。一方、ステップS3の条件が満たされると(ステップS3のYES)、第1の空気冷媒熱交換器8a又は第2の空気冷媒熱交換器8bに着霜していると判断される。そこで、第2の冷媒回路4bが暖房運転を停止する(ステップS4)。そして、第1の冷媒回路4aが除霜運転を開始する(ステップS5)。その後、除霜運転の完了条件を満了すると(ステップS6)、第1の冷媒回路4aが暖房運転を再開する(ステップS7)。そして、第2の冷媒回路4bも暖房運転を再開する(ステップS8)。
一方、第2の冷媒回路4bが暖房運転を実施していない場合(ステップS2のNO)、第1の空気冷媒熱交換器8aの蒸発温度が閾値以下かが判断される(ステップS9)。ステップS9の条件が満たされないと(ステップS9のNO)、ステップS9が繰り返される。一方、ステップS9の条件が満たされると(ステップS9のYES)、第1の空気冷媒熱交換器8aに着霜していると判断される。そして、第1の冷媒回路4aが除霜運転を開始する(ステップS10)。その後、除霜運転の完了条件を満了すると(ステップS11)、第1の冷媒回路4aが暖房運転を再開する(ステップS12)。
第1の冷媒回路4aが暖房運転を実施していない場合(ステップS1のNO)、第2の冷媒回路4bが暖房運転を実施しているかが判断される(ステップS13)。第2の冷媒回路4bが暖房運転を実施していない場合(ステップS13のNO)、制御が終了する。第2の冷媒回路4bが暖房運転を実施している場合(ステップS13のYES)、第2の空気冷媒熱交換器8bの蒸発温度が閾値以下かが判断される(ステップS14)。ステップS14の条件が満たされないと(ステップS14のNO)、ステップS14が繰り返される。一方、ステップS14の条件が満たされると(ステップS14のYES)、第2の空気冷媒熱交換器8bに着霜していると判断される。そこで、第2の冷媒回路4bが暖房運転を停止する(ステップS15)。そして、第1の冷媒回路4aが除霜運転を開始する(ステップS16)。その後、除霜運転の完了条件を満了すると(ステップS17)、第1の冷媒回路4aが運転を停止する(ステップS18)。そして、第2の冷媒回路4bは暖房運転を再開する(ステップS19)。
本実施の形態11によれば、第1の冷媒回路4aの第1の空気冷媒熱交換器8aと第2の冷媒回路4bの第2の空気冷媒熱交換器8bとが接触して空気の流れ方向に並んで配置されている。このため、第1の冷媒回路4aの除霜運転時に、第1の空気冷媒熱交換器8aに高温の冷媒が流れて第1の空気冷媒熱交換器8aが温められると、第2の空気冷媒熱交換器8bも、同時に温められる。従って、第2の空気冷媒熱交換器8bに高温の冷媒が流れずとも、第2の空気冷媒熱交換器8bを除霜することができる。
上記のフローチャートでは、暖房運転を継続していないものの、本実施の形態11では、第2の冷媒回路4bを有する第2の冷媒回路4bにて暖房運転を継続することができる。このように、第2の冷媒回路4bで暖房運転を継続しつつ第1の冷媒回路4aで除霜運転することができる。また、空気の流れの上流側に位置している第1の空気冷媒熱交換器8aを通過した空気が、下流側に位置している第2の空気冷媒熱交換器8bを通過する。このように、本実施の形態11は、第1の空気冷媒熱交換器8aと第2の空気冷媒熱交換器8bとが熱源送風機9を共有していることによって、省スペース化を実現することができる。
実施の形態12.
図16は、実施の形態12に係る空気冷媒熱交換器82を示す模式図である。本実施の形態12の空気冷媒熱交換器82は、第1の空気冷媒熱交換器8a及び第2の空気冷媒熱交換器8bの下部に設けられた下部領域33が、第1の下部領域33aと第2の下部領域33bとから構成されている点で、実施の形態11の空気冷媒熱交換器81と相違する。本実施の形態12では、実施の形態11と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態11との相違点を中心に説明する。
図16は、実施の形態12に係る空気冷媒熱交換器82を示す模式図である。本実施の形態12の空気冷媒熱交換器82は、第1の空気冷媒熱交換器8a及び第2の空気冷媒熱交換器8bの下部に設けられた下部領域33が、第1の下部領域33aと第2の下部領域33bとから構成されている点で、実施の形態11の空気冷媒熱交換器81と相違する。本実施の形態12では、実施の形態11と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態11との相違点を中心に説明する。
図16に示すように、第1の空気冷媒熱交換器8aは、空気の流れにおいて、第2の空気冷媒熱交換器8bよりも上流側に配置されている。そして、第1の空気冷媒熱交換器8a及び第2の空気冷媒熱交換器8bの下部には、下部領域33が上部の領域と区画されて設けられている。下部領域33は、第1の空気冷媒熱交換器8aの下部である第1の下部領域33aと、第2の空気冷媒熱交換器8bの下部である第2の下部領域33bとから構成されている。下部領域33には、下部領域33への冷媒の流入口となる下部出入口34と、下部領域33からの冷媒の流出口となる下部出入口34とがそれぞれ1つ形成されている。2つの下部出入口34はここでは、第1の下部領域33aに形成されている。2つの下部出入口34の一方は、第1の冷媒配管5aを介して第1の分配器30aに接続し、他方は第1の冷媒配管5aを介して第1の膨張部10aに接続している。
第1の冷媒回路4aが除霜運転後に暖房運転を再開する場合において、第1の膨張部10aから流出(点C-1)した冷媒は、第1の分配器30aに流入する前に、下部領域33に流入する。冷媒は、流入口となる一方の下部出入口34から第1の下部領域33aに入り、第1の下部領域33aから伝熱管を介して第2の下部領域33bに入り、別の伝熱管を介して第1の下部領域33aに戻って、流出口となる他方の下部出入口34から流出して、第1の分配器30aに向かう。第1の膨張部10aから流出した冷媒(点C-1)は、第1の空気冷媒熱交換器8aにおける蒸発温度よりも高温であり、そのような冷媒が、下部領域33を流れることになる。即ち、蒸発温度よりも高温の冷媒が、第1の空気冷媒熱交換器8a及び第2の空気冷媒熱交換器8bの下部を流れる。そのため、その際に第1の空気冷媒熱交換器8a及び第2の空気冷媒熱交換器8bを温める。これにより、暖房運転の前に実施された第1の冷媒回路4aの除霜運転にて第1の空気冷媒熱交換器8a及び第2の空気冷媒熱交換器8bで霜が溶けて生じた水が、暖房運転中に、フィン表面を流下した後で、もしくは流下している途中で、再び氷結してしまうことを抑制することができる。
なお、第1の空気冷媒熱交換器8aと第2の空気冷媒熱交換器8bとは、空気の流れ方向に第1の空気冷媒熱交換器8aが上流側に位置して並んで配置されていて、互いに接触している。このため、第1の冷媒回路4aが除霜運転することで、第1の空気冷媒熱交換器8aを流れる冷媒の凝縮熱により第1の空気冷媒熱交換器8aだけでなく第2の空気冷媒熱交換器8bも除霜される。下部領域33から流出した冷媒は、第1の分配器30aに流入し、ここで第1の空気冷媒熱交換器8aの各第1の領域31aにおいて流入口となる第1の流出入口32aに接続する複数の第1の冷媒配管5aに分流される。冷媒が第1の分配器30aを通過する際に冷媒は減圧され、図12のモリエル線図において、点C-1から点D-1の状態となる。
実施の形態13.
図17は、実施の形態13に係る空気冷媒熱交換器83を示す模式図である。本実施の形態13の空気冷媒熱交換器83は、空気の流れ方向に第1の空気冷媒熱交換器8aと第2の空気冷媒熱交換器8bとが互いに接触して並んでいるが、第1の空気冷媒熱交換器8aにあって、空気の流れ方向の上流側に位置する第1の領域31aがあれば、下流側に位置する第1の領域31aも存在する。つまり、第1の領域31aが空気の流れ方向の上流側と下流側に分散している。同様に、第2の空気冷媒熱交換器8bにあって、空気の流れ方向の上流側に位置する第2の領域31bと、下流側に位置する第2の領域31bとが存在している。第1の領域31aが空気の流れ方向の上流側に位置している部位では、その第1の領域31aに接触して下流側には第2の領域31bが位置する。また、第2の領域3bが空気の流れ方向の上流側に位置している箇所では、その第2の領域31bに接触して下流側に第1の領域31aが位置する。このように配置されている点で、実施の形態12の空気冷媒熱交換器82と相違する。本実施の形態13では、実施の形態12と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態12との相違点を中心に説明する。
図17は、実施の形態13に係る空気冷媒熱交換器83を示す模式図である。本実施の形態13の空気冷媒熱交換器83は、空気の流れ方向に第1の空気冷媒熱交換器8aと第2の空気冷媒熱交換器8bとが互いに接触して並んでいるが、第1の空気冷媒熱交換器8aにあって、空気の流れ方向の上流側に位置する第1の領域31aがあれば、下流側に位置する第1の領域31aも存在する。つまり、第1の領域31aが空気の流れ方向の上流側と下流側に分散している。同様に、第2の空気冷媒熱交換器8bにあって、空気の流れ方向の上流側に位置する第2の領域31bと、下流側に位置する第2の領域31bとが存在している。第1の領域31aが空気の流れ方向の上流側に位置している部位では、その第1の領域31aに接触して下流側には第2の領域31bが位置する。また、第2の領域3bが空気の流れ方向の上流側に位置している箇所では、その第2の領域31bに接触して下流側に第1の領域31aが位置する。このように配置されている点で、実施の形態12の空気冷媒熱交換器82と相違する。本実施の形態13では、実施の形態12と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態12との相違点を中心に説明する。
図17に示す空気冷媒熱交換器83は、空気の流れ方向の上流側でも下流側においても、第1の空気冷媒熱交換器8aの第1の領域31aと、第2の空気冷媒熱交換器8bの第2の領域31bとが伝熱管の段方向、すなわちフィンの長辺方向に対して交互に配置されている。しかし、このような配置に限らず、第1の空気冷媒熱交換器8aの第1の領域31aが伝熱管の段方向(フィンの長辺方向)に複数連続して配置されてもよく、同様に第2の空気冷媒熱交換器8bの第2の領域31bが伝熱管の段方向に複数連続して配置されてもよい。但し、空気の流れ方向には第1の領域31aと第2の領域31bとが隣り合っている必要がある。なお、伝熱管の段方向は、図17においては紙面の上下方向である。
本実施の形態13によれば、ある領域では、第1の空気冷媒熱交換器8aの第1の領域31aから第2の空気冷媒熱交換器8bの第2の領域31bへと空気が流れ、別の領域では、第2の空気冷媒熱交換器8bの第2の領域31bから第1の空気冷媒熱交換器8aの第1の領域31aへと空気が流れる。このため、第1の領域31aと第2の領域31bのどちらか一方だけが、空気の流れに対して常に下流側に位置するという状態にはならない。暖房運転時、空気流の下流側に位置している熱交換器を通過する空気の温度は、上流側に位置する熱交換器を通過する時の空気の温度よりも低くなる。それは上流側に位置する熱交換器を通過する際に、冷媒に蒸発熱を奪われて空気温度が低下するためである。そのため、下流側に位置する熱交換器の熱交換効率は上流側に位置する熱交換器の熱交換効率より低くなってしまう。
本実施の形態13では、空気の流れ方向の下流側に、第1の空気冷媒熱交換器8aの第1の領域31aと第2の空気冷媒熱交換器8bの第2の領域31bとが分散されていて、また空気の流れ方向に第1の領域31aと第2の領域31bとが接触して並んで配置されている。このため、第1の領域31aを通過した後の空気が第2の領域31bを通過する場所がある一方、別の場所では、第2の領域31bを通過した後の空気が第1の領域31aを通過する。よって、第1の空気冷媒熱交換器8aの熱交換効率と第2の空気冷媒熱交換器8bの熱交換効率との差が小さくなり、空気冷媒熱交換器83を有する冷凍サイクル装置の性能が向上する。下流側に配置される第1の領域31aの数と第2の領域31bの数とを同じにすることで、第1の空気冷媒熱交換器8aと第2の空気冷媒熱交換器8bの熱交換効率の均一化に近づく。さらに、第1の領域31aと第2の領域31bとを伝熱管の段方向(フィンの長辺方向)に交互に配置することで、空気流量が同方向に対してばらつきがあったとしても、第1の空気冷媒熱交換器8aと第2の空気冷媒熱交換器8bの熱交換効率の均一化に近づけられ、空気冷媒熱交換器83を有する冷凍サイクル装置の性能をさらに向上させることが可能となる。
実施の形態14.
図18は、実施の形態14に係る空気冷媒熱交換器84を示す模式図である。本実施の形態14の空気冷媒熱交換器84は、空気の流れ方向の上流側に位置している第1の空気冷媒熱交換器8aの下流側の端面に、空気の流れ方向の下流側に位置している第2の空気冷媒熱交換器8bの上流側の端面全体が接触している点が特徴であり、この点を中心に説明する。
図18は、実施の形態14に係る空気冷媒熱交換器84を示す模式図である。本実施の形態14の空気冷媒熱交換器84は、空気の流れ方向の上流側に位置している第1の空気冷媒熱交換器8aの下流側の端面に、空気の流れ方向の下流側に位置している第2の空気冷媒熱交換器8bの上流側の端面全体が接触している点が特徴であり、この点を中心に説明する。
空気冷媒熱交換器84は、平面視にて途中で湾曲したL字状をなしており、空気の流れ方向に対して上流側に位置している第1の空気冷媒熱交換器8aのフィンが並列する方向の長さが、下流側に位置している第2の空気冷媒熱交換器8bのフィンが並列する方向の長さよりも長い。そして、両者のフィンが並列する方向の一端側は空気の流れ方向に面一である。このため、第1の空気冷媒熱交換器8a及び第2の空気冷媒熱交換器8bが重ねられた状態で湾曲されても、下流側に位置する第2の空気冷媒熱交換器8bのフィンが並列する方向の全体が、上流側に位置する第1の空気冷媒熱交換器8aに接触している。暖房運転時、空気流が上流側の第1の空気冷媒熱交換器8aを通過する際に、空気が除湿されるので、下流側の第2の空気冷媒熱交換器8bを通過する空気は、第1の空気冷媒熱交換器8aを通過して除湿された空気となる。
本実施の形態14の空気冷媒熱交換器84では、下流側の第2の空気冷媒熱交換器8bを通過する空気はすべて、上流側の第1の空気冷媒熱交換器8aを通過して除湿された空気となる。このため、下流側の第2の空気冷媒熱交換器8bに付着する霜の量を減らすことができる。また、除霜運転時、上流側の第1の空気冷媒熱交換器8aが除霜されるときの冷媒の凝縮熱によって、下流側の第2の空気冷媒熱交換器8b全体の霜を溶かすこともできる。
図19は、比較例に係る空気冷媒熱交換器108を示す模式図である。次に、比較例について説明する。比較例では、空気の流れ方向の上流側に位置している第1の空気冷媒熱交換器108aと下流側に位置している第2の空気冷媒熱交換器108bとのフィンが並列する方向の長さが同じである。このため、第1の空気冷媒熱交換器108a及び第2の空気冷媒熱交換器108bが重ねられた状態で湾曲されると、上流側の第1の空気冷媒熱交換器108aの一端部が、第2の空気冷媒熱交換器108bの一端部よりも短くなる。従って、第2の空気冷媒熱交換器108bの一端部は、第1の空気冷媒熱交換器108aで熱交換されていない空気が通過する。このため、第2の空気冷媒熱交換器108bに付着する霜の量が多くなる。
これに対し、本実施の形態14の空気冷媒熱交換器84は、空気流の上流側に位置している第1の空気冷媒熱交換器8aに、下流側に位置している第2の空気冷媒熱交換器8bのフィンが並列する方向の全体が接触している。このため、前述の如く、暖房運転時に、第2の空気冷媒熱交換器8bを通過する空気はすべて第1の空気冷媒熱交換器8aを通過して除湿された空気となる。従って、第2の空気冷媒熱交換器8bに付着する霜の量を減らすことができる。
1 冷凍サイクル装置、2 熱源機、3 室内機器群、3c 第3の室内機、4a 第1の冷媒回路、4b 第2の冷媒回路、4c 第3の冷媒回路、5a 第1の冷媒配管、5b 第2の冷媒配管、5c 第3の冷媒配管、6a 第1の圧縮機、6b 第2の圧縮機、6c 第3の圧縮機、7a 第1の流路切替装置、7b 第2の流路切替装置、7c 第3の流路切替装置、8 空気冷媒熱交換器、8a 第1の空気冷媒熱交換器、8b 第2の空気冷媒熱交換器、8c 第3の空気冷媒熱交換器、9 熱源送風機、10a 第1の膨張部、10b 第2の膨張部、10c 第3の膨張部、11 水冷媒熱交換器、11a 第1の水冷媒熱交換器、11b 第2の水冷媒熱交換器、20 水回路、20a 第1の水回路、20b 第2の水回路、21 水配管、21a 第1の水配管、21b 第2の水配管、22a 第1のポンプ、22b 第2のポンプ、23a 第1の膨張タンク、23b 第2の膨張タンク、24a 第1の端末、24b 第2の端末、25 貯湯タンク、26 室内熱交換器、26a 室内機本体、27 室内送風機、28 三方弁、29 バイパス管、30a 第1の分配器、30b 第2の分配器、31a 第1の領域、31b 第2の領域、32a 第1の流出入口、32b 第2の流出入口、33 下部領域、33a 第1の下部領域、33b 第2の下部領域、34 下部出入口、81 空気冷媒熱交換器、82 空気冷媒熱交換器、83 空気冷媒熱交換器、84 空気冷媒熱交換器、108 空気冷媒熱交換器、108a 第1の空気冷媒熱交換器、108b 第2の空気冷媒熱交換器、201 冷凍サイクル装置、202 熱源機、203 室内機器群、301 冷凍サイクル装置、302 熱源機、303 室内機器群、401 冷凍サイクル装置、402 熱源機、403 室内機器群、408 空気冷媒熱交換器、501 冷凍サイクル装置、502 熱源機、503a 第1の室内機器群、503b 第2の室内機器群、601 冷凍サイクル装置、602 熱源機、603a 第1の室内機器群、603b 第2の室内機器群、701 冷凍サイクル装置、702 熱源機、703a 第1の室内機器群、703b 第2の室内機器群、801 冷凍サイクル装置、802 熱源機、803a 第1の室内機器群、803b 第2の室内機器群、901 冷凍サイクル装置、902 熱源機、903a 第1の室内機器群、903b 第2の室内機器群、903c 第3の室内機器群、1001 冷凍サイクル装置、1002 熱源機、1003a 第1の室内機器群、1003b 第2の室内機器群、1003c 第2の室内機器群、1101 冷凍サイクル装置。
Claims (7)
- 第1の圧縮機、第1の流路切替装置、水冷媒熱交換器及び第1の膨張部が、第1の冷媒配管によって接続された第1の冷媒回路と、
第2の圧縮機、前記水冷媒熱交換器及び第2の膨張部が、第2の冷媒配管によって接続された第2の冷媒回路と、
前記第1の冷媒回路及び前記第2の冷媒回路に接続された空気冷媒熱交換器と、
ポンプ、前記水冷媒熱交換器及び端末が、水配管によって接続された水回路と、を備え、
前記空気冷媒熱交換器は、
前記第1の冷媒回路に接続される第1の空気冷媒熱交換器と、
前記第2の冷媒回路に接続される第2の空気冷媒熱交換器と、に区分される
冷凍サイクル装置。 - 前記第2の冷媒回路は、第2の流路切替装置を有する
請求項1記載の冷凍サイクル装置。 - 前記水回路において、前記端末に対し並列に接続された貯湯タンクを更に備える
請求項1又は2に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記水冷媒熱交換器は、前記第1の冷媒回路に接続された第1の水冷媒熱交換器と、前記第2の冷媒回路に接続された第2の水冷媒熱交換器と、を有し、
前記水回路は、
第1のポンプ、前記第1の水冷媒熱交換器及び第1の端末が、水配管によって接続された第1の水回路と、
第2のポンプ、前記第2の水冷媒熱交換器及び第2の端末が、水配管によって接続された第2の水回路と、を有する
請求項1又は2に記載の冷凍サイクル装置。 - 第3の圧縮機、第3の流路切替装置、前記水冷媒熱交換器及び第3の膨張部が、第3の冷媒配管によって接続された第3の冷媒回路を更に備え、
前記空気冷媒熱交換器は、
前記第1の空気冷媒熱交換器と、
前記第2の空気冷媒熱交換器と、
前記第3の冷媒回路に接続された第3の空気冷媒熱交換器と、に区分される
請求項1又は2に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記空気冷媒熱交換器に空気を送る熱源送風機を備え、
前記第1の空気冷媒熱交換器と前記第2の空気冷媒熱交換器とは、前記熱源送風機の生成する空気流の上流側から下流側に向かって並んで配置されるとともに、
前記第1の空気冷媒熱交換器と前記第2の空気冷媒熱交換器とが互いに接触している
請求項1~5のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記第1の冷媒回路、もしくは前記第2の冷媒回路を循環する冷媒として、可燃性冷媒を用いる請求項1~6のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。
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