(57)【要約】【課題】コンパクトで生産性の良い空気調和装置を提供する。【解決手段】少なくとも圧縮機３、凝縮器５、過冷却熱交換器６、主膨張弁７及び蒸発器８を環状に接続して構成される主冷媒回路１と、過冷却生成用圧縮機１０、過冷却生成用凝縮器１１、過冷却生成用膨張弁１２及び過冷却生成用蒸発器１３を環状に接続して構成される過冷却生成回路２とを備え、主冷媒回路１の過冷却熱交換器６と過冷却生成回路２の過冷却生成用蒸発器１３とを熱交換させる空気調和装置において、主冷媒回路１の凝縮器５と過冷却生成回路２の過冷却生成用凝縮器１１を一体構成としたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも圧縮機、凝縮器、過冷却熱交換器、主膨張弁及び蒸発器を環状に接続して構成される主冷媒回路と、
過冷却生成用圧縮機、過冷却生成用凝縮器、過冷却生成用膨張弁及び過冷却生成用蒸発器を環状に接続して構成される過冷却生成回路と
を備え、前記主冷媒回路の過冷却熱交換器と前記過冷却生成回路の過冷却生成用蒸発器とを熱交換させる空気調和装置において、
前記主冷媒回路の凝縮器と前記過冷却生成回路の過冷却生成用凝縮器を一体構成としたことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記主冷媒回路の凝縮器の伝熱管と前記過冷却生成回路の過冷却生成用凝縮器の伝熱管とをフィンを共有する形の一体構成としたことを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記過冷却生成回路の過冷却生成用凝縮器の伝熱管を空気入口側に配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記主冷媒回路の凝縮器の伝熱管に付属するフィンと前記過冷却生成回路の過冷却生成用凝縮器の伝熱管の付属するフィンの枚数を変えたことを特徴とする請求項２又は３記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気調和装置に係り、特に凝縮液冷媒の過冷却を促進させて冷房性能を改善するための室外熱交換器の構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４は特開２０００−２３０７２９号公報（特許文献１）に示されている冷凍装置の冷媒回路構成を示す冷媒回路図の例であり、ショーケースに用いる冷凍装置の凝縮液冷媒の過冷却増加を他の冷凍サイクルを用いることによって行い、冷凍効果の改善を図っている。本例は空調装置ではなく冷凍装置であるが、狙うところと構成・効果は本出願による空調装置と同等なものである。
【０００３】
図４において、１９は冷凍装置用冷媒回路、２０は過冷却生成回路である。冷凍装置用冷媒回路１９は、圧縮機３、送風機１４を備えた凝縮器５、過冷却熱交換器６、複数の蒸発器８１、８２、８３、これら各蒸発器８１、８２、８３に冷媒を供給し減圧させる開閉弁２１、２２、２３、及び主膨張弁７１、７２、７３が冷媒配管によって環状に接続されている。
【０００４】
過冷却生成回路２０は、過冷却生成用圧縮機１０、四方切替弁２４、送風機２５を備えた過冷却生成用凝縮器２６、過冷却生成用膨張弁１２及び過冷却生成用蒸発器１３を環状に接続するとともに、過冷却生成用蒸発器１３と並列に冷房用蒸発器２７を接続し、これら各蒸発器１３、２７への冷媒の流れを切り替える開閉弁２８、２９から構成されている。
【０００５】
次に動作について説明する。
冷凍装置用冷媒回路１９では、圧縮機３によって圧縮され高温高圧となった冷媒は凝縮器５に行き、ここで送風機１４によって送られてきた外気と熱交換して冷却され凝縮液化したあと、過冷却熱交換器６で更に冷却されて過冷却度を増大させ、各開閉弁２１、２２、２３から主膨張弁７１、７２、７３を通って減圧され低温低圧となって蒸発器８１、８２、８３に行き冷凍効果を発揮し蒸発してガスとなって圧縮機３に戻る運転となる。
【０００６】
このとき、冷媒は過冷却熱交換器６によって過冷却度が大きくなっているため、これが無い場合に比べて蒸発器８１〜８３では大きな冷凍効果が得られ、性能改善が図られる。
【０００７】
一方、過冷却生成回路２０において過冷却生成運転が行われている時は、開閉弁２８は開、開閉弁２９は閉となっている。この時、過冷却生成用圧縮機１０によって圧縮され高温高圧となった冷媒は、四方切替弁３４から過冷却生成用凝縮器１１に行き、ここで送風機２５によって送られてきた外気と熱交換し冷却されて凝縮液化したあと、過冷却生成用膨張弁１２を通って低温低圧になり、開閉弁２８から過冷却生成用蒸発器１３に行き、冷凍装置用冷媒回路１９の過冷却熱交換器６を流れる冷媒を冷却して自らは蒸発しガスとなって四方切替弁２４から過冷却生成用圧縮機１０に戻る運転となる。
【０００８】
また、過冷却生成回路２０を冷房運転用として用いるときは、開閉弁２８は閉、開閉弁２９は開となっており、このときは過冷却生成用圧縮機１０によって圧縮され高温高圧となった冷媒は、四方切替弁２４から凝縮器２６に行き、ここで送風機２５によって送られてきた外気と熱交換し冷却されて凝縮液化したあと過冷却生成用膨張弁１２を通って低温低圧になり、開閉弁２９から冷房用蒸発器２７に行き、冷房運転を実施したあとガスとなって四方切替弁２４から過冷却生成用圧縮機１０に戻る運転となり、この場合の運転は過冷却生成には寄与しない。
【０００９】
図４は、各回路の凝縮器５、２６を別々に設置している例を示したが、図５は凝縮器５及び過冷却生成用凝縮器２６を室外ユニット３０として構成した例であり、送風機１４と送風機２５を送風機３１として共用化している例である。
【００１０】
また、図６は、特開２００２−２８６３１７号公報（特許文献２）に示されている、一つの冷媒回路の中で凝縮器５を出た後の過冷却熱交換器６と蒸発器８を組み合わせた例である。この場合には暖房運転時における蒸発器８への着霜を過冷却熱交換器６による加熱によって防ごうとするもので、一冷媒回路中にある過冷却熱交換器６と蒸発器８を一体化して、この両者の間で熱交換を行わせようとするものであって、冷媒と外気との熱交換を促進させようとするものではない。
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−２３０７２９号公報
【特許文献２】特開２００２−２８６３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前述したように従来例では、例えば１つの冷媒回路の中で主冷媒回路と過冷却生成回路のように、冷媒回路が別々に構成される空調装置や冷凍装置では、凝縮器は別々の構成とされていたため、各々の回路が熱交換器や送風機を持ち生産性やコンパクト性が十分ではないといった課題があった。
【００１３】
また、室外ユニットに熱交換器が収納されてファンを共有化するケースにおいても熱交換器は別々の構成となっており、コンパクト性に欠けるとともに、どちらかの凝縮器が使用されないときには、送風機の風量を効果的に利用できないなどの課題があった。
【００１４】
さらに、二つの熱交換器を一体に構成する例においては、一冷媒回路の中で、各熱交換器を流れる冷媒間で過冷却液と蒸発熱の熱交換を行わせようとするものであった。
【００１５】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、コンパクトで生産性の良い空気調和装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る空気調和装置は、少なくとも圧縮機、凝縮器、過冷却熱交換器、主膨張弁及び蒸発器を環状に接続して構成される主冷媒回路と、過冷却生成用圧縮機、過冷却生成用凝縮器、過冷却生成用膨張弁及び過冷却生成用蒸発器を環状に接続して構成される過冷却生成回路とを備え、前記主冷媒回路の過冷却熱交換器と前記過冷却生成回路の過冷却生成用蒸発器とを熱交換させる空気調和装置において、前記主冷媒回路の凝縮器と前記過冷却生成回路の過冷却生成用凝縮器を一体構成としたものである。
また、本発明に係る空気調和装置は、前記主冷媒回路の凝縮器伝熱管と前記過冷却生成回路の過冷却生成用凝縮器伝熱管とをフィンを共有する形の一体構成としたものである。
また、本発明に係る空気調和装置は、前記過冷却生成回路の過冷却生成用凝縮器伝熱管を空気入口側に配置したものである。
また、本発明に係る空気調和装置は、前記主冷媒回路の凝縮器伝熱管に付属するフィンと前記過冷却生成回路の過冷却生成用凝縮器伝熱管の付属するフィンの枚数を各部の熱交換量に応じて変化させたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明においては、前記主冷媒回路の凝縮器と前記過冷却生成回路の過冷却生成用凝縮器を一体構成としたことにより、コンパクトで生産性の良い空気調和装置が得られる。
また、本発明においては、前記主冷媒回路の凝縮器と前記過冷却生成用回路の過冷却生成用凝縮器を、送風機を共用するとともにフィンも共用した一体構成としたことにより、コンパクトで生産性の良い室外熱交換器とすることができる効果がある。
また、本発明においては、前記過冷却生成用冷媒回路の過冷却生成用凝縮器を前記主冷媒回路の凝縮器より空気の入口側に設置したことにより、前記過冷却生成用冷媒回路には温度の上昇していない外気が導入され、高効率な運転を維持できるとともに、この部分を通過する外気の温度上昇は少ないため、前記主冷媒回路の凝縮器への外気温度上昇による影響を低く抑えた運転が可能となる。
また、本発明においては、前記主冷媒回路の凝縮器の伝熱管に付属するフィンと前記過冷却生成回路の過冷却生成用凝縮器の伝熱管の付属するフィンの枚数を熱交換量に応じて変化させたので、無駄なく効率良く熱交換ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る空気調和装置の冷媒回路構成を示す冷媒回路図であり、ここでは基本的なシステム構成が示されている。同図において、１は主冷媒回路、２は過冷却生成回路である。主冷媒回路１は、圧縮機３、四方切替弁４、凝縮器５、過冷却熱交換器６、主膨張弁７、蒸発器８、アキュムレータ９などを環状に接続して構成されている。過冷却生成回路２は、過冷却生成用圧縮機１０、過冷却生成用凝縮器１１、過冷却生成用膨張弁１２、過冷却生成用蒸発器１３を環状に接続して構成されている。
【００１９】
ここで、主冷媒回路１の凝縮器５と過冷却生成回路２の過冷却生成用凝縮器１１は、送風機１４を共用した室外熱交換器１５として、例えば図２に示すごとくフィン１６を共用した一体構成となっており、過冷却生成用凝縮器１１の伝熱管１７が主冷媒回路１の凝縮器５の伝熱管１８より風の入口側（上流側）に配置されている。
【００２０】
また、主冷媒回路１の過冷却熱交換器６は、過冷却生成回路２の過冷却生成用蒸発器１３と熱的に接触しており、過冷却生成用蒸発器１３を流れる冷媒によって過冷却熱交換器６を流れる冷媒は冷却される構成となっている。
【００２１】
次に動作について説明する。
主冷媒回路１において、圧縮機３で圧縮され高温高圧となった冷媒は、四方切替弁４を通って凝縮器５に行き、例えば３５℃の外気が過冷却生成用凝縮器１１を通ることによって若干温度上昇したあと主冷媒回路１の凝縮器５を通過し、ここの伝熱管１８を流れる冷媒を伝熱管１８、フィン１６を介して冷却し、これによって凝縮液化した冷媒は４０℃前後の液状態となって過冷却熱交換器６に行く。
【００２２】
過冷却熱交換器６を流れる冷媒は、過冷却生成回路２の過冷却生成用蒸発器１３を流れる蒸発温度２０℃前後の冷媒によって２５℃程度まで冷却され、主膨張弁７を通り低温低圧となって蒸発器８に行き、ここで冷房効果を発揮したあと、四方切替弁４及びアキュムレータ９を通って圧縮機３に吸入される動作を繰り返す。
【００２３】
一方、過冷却生成回路２では、過冷却生成用圧縮機１０で圧縮され高温高圧となった冷媒が過冷却生成用凝縮器１１に行き、伝熱管１７を流れることによって、伝熱管１７やフィン１６を介して３５℃の外気などによって冷却され凝縮液化したあと、過冷却生成用膨張弁１２で減圧され低温低圧の状態となり、過冷却生成用蒸発器１３で蒸発し主冷媒回路１の過冷却熱交換器６を流れる冷媒を冷却したあと過冷却生成用圧縮機１０に戻る動作を繰り返す。
【００２４】
このとき、主冷媒回路１の凝縮器５と過冷却生成回路２の過冷却生成用凝縮器１１とが一体となって構成されている室外熱交換器１５（図２参照）では、送風機１４によって導入された外気は、まず過冷却生成用凝縮器１１の伝熱管１７、フィン１６を通過することによって過冷却生成回路２の冷媒を凝縮し液化し、このため若干温度上昇して引き続き主冷媒回路の伝熱管１８が配置された領域を通過し、伝熱管１８及びフィン１６を介して主冷媒回路１の冷媒を凝縮液化させる。
【００２５】
このとき、過冷却生成用凝縮器１１の放熱量は、主冷媒回路１の凝縮器５の放熱量の数分の一と少ないため、過冷却生成用凝縮器１１を通過した空気の温度上昇は小さく、主冷媒回路１の凝縮器５の凝縮温度に与える影響は小さい。
【００２６】
以上の動作において、主冷媒回路１は過冷却熱交換器６によって冷媒の過冷却が増大することにより、圧縮機３への入力が変わることなく蒸発器８での冷房能力を増大させることができ、また過冷却を増大させるための過冷却生成回路２では、過冷却生成用蒸発器１３での蒸発圧力が高い状態での冷凍サイクル運転を達成でき、結果として高効率な過冷却生成回路２の運転によって主冷媒回路１の冷房能力を増大させることができる。
【００２７】
なお、本実施の形態においては、過冷却生成用凝縮器１１の伝熱管１７は１列とし８本の例、凝縮器５の伝熱管１８は３列とし２４本の例を図２に示しているが、これに限定されることなく、それぞれの必要とする放熱量に応じて、列数・本数を変えてよいことはいうまでもない。
【００２８】
また、凝縮器５の各伝熱管１８の接続も図示の接続方法に限定されることはない。
さらに、過冷却生成用凝縮器１１の放熱量は、主冷媒回路１の凝縮器５の放熱量より少ないため、フィン１６の枚数を両者同じとすることなく、図３に示すように、過冷却生成用凝縮器１１側のものを一部切り欠いて少なくしてもよい。
【００２９】
なお、主冷媒回路１の蒸発器８は、冷媒対水熱交換器あるいは冷媒対空気熱交換器でもよく、また、主冷媒回路１は、図示の回路に限定されることなく油分離器、受液器、ドライアやストレーナなど他のものを設置していても良いことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る空気調和装置の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。
【図２】図１の主冷媒回路と過冷却生成回路の凝縮器を一体化した例を示す図である。
【図３】図１の主冷媒回路と過冷却生成回路の凝縮器を一体化した他の例を示す図である。
【図４】従来の冷媒回路の例を示した図である。
【図５】室外ユニットの構成例を示した図である。
【図６】従来例による冷媒回路の他の例を示した図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  主冷媒回路、２  過冷却生成回路、３  圧縮機、４  四方切替弁、５  凝縮器、６  過冷却熱交換器、７  主膨張弁、８  蒸発器、９  アキュムレータ、１０  過冷却生成用圧縮機、１１  過冷却生成用凝縮器、１２  過冷却生成用膨張弁、１３  過冷却生成用蒸発器、１４  送風機、１５  室外熱交換器、１６  フィン、１７  過冷却生成用凝縮器の伝熱管、１８  主冷媒回路の凝縮器の伝熱管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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