JP2001355924A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来よりも冷凍能力を向上できる空気調和機
を提供する。 【解決手段】 圧縮機２、凝縮器３、過冷却用熱交換器
１０、第１の膨張機構４および蒸発器５の順に冷媒が流
れる冷媒回路１を備える。冷媒として非共沸混合冷媒を
用いる。冷媒回路１は、凝縮器３と第１の膨張機構４と
の間で主回路６から分岐して、圧縮機２の吸入側で主回
路６と合流するバイパス回路１３を備えるとともに、こ
のバイパス回路１３に第２の膨張機構１２を有する。過
冷却用熱交換器１０は、主回路６を流れる主流冷媒と、
第２の膨張機構１２通過後のバイパス回路１３を流れる
バイパス流冷媒との間で熱交換を行う。過冷却用熱交換
器１０は、上記主流冷媒と上記バイパス流冷媒とが伝熱
性を持つ壁１０ａを挟んで互いに反対向きに流れる対向
流型熱交換器である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は空気調和機に関す
る。より詳しくは、圧縮機、凝縮器、冷媒を過冷却する
過冷却用熱交換器、膨張機構および蒸発器の順に冷媒を
循環させる冷媒回路を備えた空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０に示すように、この種の空気調和
機の冷媒回路３０１としては、圧縮機３０２、凝縮器３
０３、過冷却用の二重管式熱交換器３１０、主膨張機構
３０４、蒸発器３０５、四路切換弁３０９およびアキュ
ムレータ３０８をこの順に有する主回路３０６と、上記
凝縮器３０３と二重管式熱交換器３１０との間の分岐点
３２１で主回路３０６から分岐して、バイパス膨張機構
３１２と二重管式熱交換器３１０とを通り、上記アキュ
ムレータ３０８の入口近傍の合流点３２２で主回路３０
６と合流するバイパス回路（破線で示す）３１３とを含
むものが知られている。従来は、冷媒としてＨＣＦＣ
（ハイドロクロロフルオロカーボン）２２等の単一冷媒
が用いられている。圧縮機３０２から吐出された冷媒
は、凝縮器（例えば室外空気に放熱する）３０３によっ
て凝縮され、分岐点３２１で主回路３０６を流れる主流
冷媒とバイパス回路３１３を流れるバイパス流冷媒とに
別れる。この主流冷媒は、二重管式熱交換器３１０にお
いて、バイパス膨張機構３１２通過後の上記バイパス流
冷媒との熱交換によって過冷却された後、主膨張機構３
０４によって減圧される。そして、主流冷媒は、蒸発器
（例えば室内空気から吸熱する）３０５によって蒸発さ
れ、四路切換弁３０９および気液分離を行うアキュムレ
ータ３０８を通して圧縮機３０２に吸い込まれる。一
方、バイパス流冷媒は、上記バイパス膨張機構３１２を
通過して減圧された後、二重管式熱交換器３１０におい
て主流冷媒との熱交換によって蒸発される。この後、バ
イパス流冷媒は、アキュムレータ３０８の入口近傍の合
流点３２２で主流冷媒と合流する。

【０００３】このように二重管式熱交換器３１０で主流
冷媒を過冷却することにより、過冷却を行わない場合に
比して主流冷媒による冷凍効果を増大できる。また、冷
媒の流れからバイパス流を分岐させることによって主流
冷媒の体積流量が減少するので、図１１(b)の圧力−比
エンタルピ線図（以下「Ｐｈ線図」という。）に示すよ
うに、蒸発器３０５内および圧縮機３０２の吸入側配管
での圧力損失ΔＰを減少させることができる（比較のた
め、過冷却を行わない場合の圧力損失ΔＰ0を図１１(a)
に示している。）。したがって、システムの冷凍能力を
向上させることができる。なお、図１１(b)中にＡ，
Ｂ，Ｃで示す箇所は、図１０の冷媒回路３０１における
合流点３２２近傍の点Ａ，Ｂ，Ｃの状態に対応してい
る。図１１(b)を部分的に拡大して示す図１１(c)によっ
て良く分かるように、点Ａに達したバイパス流冷媒と点
Ｂに達した主流冷媒とが合流して、点Ｃの状態が得られ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、空気調和機
の冷凍能力は常に向上させることが求められており、冷
凍能力アップの要求に際限はない。

【０００５】そこで、この発明の目的は、従来よりもさ
らに冷凍能力を向上させることができる空気調和機を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の空気調和機は、圧縮機、凝縮器、
過冷却用熱交換器、第１の膨張機構および蒸発器の順に
冷媒が流れる冷媒回路を備えた空気調和機において、上
記冷媒として非共沸混合冷媒を用い、上記冷媒回路は、
上記凝縮器と第１の膨張機構との間で主回路から分岐し
て、上記圧縮機の吸入側で上記主回路と合流するバイパ
ス回路を備えるとともに、このバイパス回路に第２の膨
張機構を有し、上記過冷却用熱交換器は、上記主回路を
流れる主流冷媒と、上記第２の膨張機構通過後の上記バ
イパス回路を流れるバイパス流冷媒との間で熱交換を行
い、上記過冷却用熱交換器は、上記主流冷媒と上記バイ
パス流冷媒とが伝熱性を持つ壁を挟んで互いに反対向き
に流れる対向流型熱交換器であることを特徴とする。

【０００７】この請求項１の空気調和機では、非共沸混
合冷媒を構成する冷媒の沸点が互いに異なることから、
冷媒の状態を表すＰｈ線図において、二相域（湿り蒸気
範囲）で等温線に勾配（比エンタルピ軸に対する傾き。
以下「温度勾配」という。）が生じる。この二相域の温
度勾配のために、単一冷媒を用いる場合に比して、蒸発
器の入口温度が低下する。したがって、蒸発器によって
吸熱される流体（例えば室内空気）と、その蒸発器内を
通る上記冷媒との間の温度差が大きくなって、蒸発器の
熱交換能力が増大する。この結果、過冷却による冷凍能
力改善効果は、単一冷媒を用いる場合に比して、上記蒸
発器の熱交換能力増大分だけさらに向上する。

【０００８】また、この空気調和機では、上記第２の膨
張機構通過後のバイパス流冷媒を利用して、簡単な回路
構成でもって主流冷媒を過冷却することができる。

【０００９】さらに、この空気調和機では、上記過冷却
用熱交換器は対向流型熱交換器であるから、過冷却用熱
交換器の伝熱性を持つ壁の両側での、非共沸冷媒である
主流冷媒とバイパス流冷媒との間の平均温度差が比較的
大きくなる。例えば並行流型熱交換器の場合の平均温度
差よりも大きくなる。この結果、過冷却用熱交換器の能
力が向上する。

【００１０】請求項２に記載の空気調和機は、請求項１
に記載の空気調和機において、上記バイパス回路は、上
記凝縮器と過冷却用熱交換器との間で上記主回路から分
岐していることを特徴とする。

【００１１】この請求項２の空気調和機では、過冷却用
熱交換器によって過冷却される対象が主流冷媒だけとな
るので、過冷却用熱交換器のサイズが比較的小さくて済
む。

【００１２】請求項３に記載の空気調和機は、請求項１
に記載の空気調和機において、上記バイパス回路は、上
記過冷却用熱交換器と第１の膨張機構との間で上記主回
路から分岐していることを特徴とする。

【００１３】この請求項３の空気調和機では、過冷却用
熱交換器通過後に主流冷媒から分岐したバイパス流冷媒
が第２の膨張機構に入るので、第２の膨張機構には二相
流が入る可能性が少なくなる。したがって、第２の膨張
機構はハンチングを起こすおそれがなく、安定に動作す
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を詳
細に説明する。

【００１５】（第１実施形態）図１(a)に示すように、
この発明の一実施形態の空気調和機は、主回路６とバイ
パス回路（破線で示す）１３とを含む冷媒回路１を備え
ている。冷媒回路１を循環させる冷媒としては、Ｒ−３
２／１３４ａまたはＲ−４０７Ｃからなる非共沸混合冷
媒を用いている。

【００１６】主回路６は、圧縮機２、凝縮器３、過冷却
用熱交換器としての二重管式熱交換器１０、第１の膨張
機構としての主膨張機構４、蒸発器５、四路切換弁９お
よびアキュムレータ８をこの順に有している。バイパス
回路１３は、凝縮器３と二重管式熱交換器１０との間の
分岐点２１で主回路６から分岐して、第２の膨張機構と
してのバイパス膨張機構１２と二重管式熱交換器１０と
を通り、アキュムレータ８の入口近傍の合流点２２で主
回路６と合流している。二重管式熱交換器１０は、主回
路６を流れる主流冷媒と、バイパス膨張機構１２通過後
の上記バイパス回路１３を流れるバイパス流冷媒との間
で熱交換を行う。つまり、バイパス膨張機構１２通過後
のバイパス流冷媒を利用して、簡単な回路構成でもって
主流冷媒を過冷却するようになっている。詳しくは、二
重管式熱交換器１０は、図４(a)に模式的に示すよう
に、内管１０ａと、この内管１０ａの外側に同心円状に
設けられた外管１０ｂとを有している。冷媒を流す向き
は、内管１０ａ内を流れるバイパス流冷媒と、内管１０
ａと外管１０ｂとの間の環状の隙間１０ｃを流れる主流
冷媒とが、伝熱性を持つ内管１０ａの管壁を挟んで互い
に反対向きに流れるように設定されている（対向流型熱
交換器）。このように熱交換器１０を対向流型とした場
合、図４(b)に示すように、伝熱性を持つ内管１０ａの
管壁の両側での、主流冷媒とバイパス流冷媒との間の流
れ方向に関する平均温度差が比較的大きくなる。例えば
図４(c)に示す並行流型熱交換器の場合の平均温度差よ
りも大きくなる。この結果、熱交換器１０の能力を向上
させることができる。

【００１７】さて、図１(a)に示す圧縮機２から吐出さ
れた冷媒は、凝縮器（例えば室外空気に放熱する）３に
よって凝縮され、分岐点２１で主回路６を流れる主流冷
媒とバイパス回路１３を流れるバイパス流冷媒とに別れ
る。この主流冷媒は、熱交換器１０において、バイパス
膨張機構１２通過後の上記バイパス流冷媒との熱交換に
よって過冷却された後、主膨張機構４によって減圧され
る。そして、主流冷媒は、蒸発器（例えば室内空気から
吸熱する）５によって蒸発され、四路切換弁９および気
液分離を行うアキュムレータ８を通して圧縮機２に吸い
込まれる。一方、バイパス流冷媒は、バイパス膨張機構
１２を通過して減圧された後、熱交換器１０において主
流冷媒との熱交換によって蒸発される。この後、バイパ
ス流冷媒は、アキュムレータ８の入口近傍の合流点２２
で主流冷媒と合流する。

【００１８】このように熱交換器１０で主流冷媒を過冷
却することにより、過冷却を行わない場合に比して主流
冷媒による冷凍効果を増大できる。また、冷媒の流れか
らバイパス流を分岐させることによって主流冷媒の体積
流量が減少するので、過冷却を行わない場合（図１１
(a)参照）に比して、図２の圧力−比エンタルピ線図
（以下「Ｐｈ線図」という。）に示すように、蒸発器５
内および圧縮機２の吸入側配管での圧力損失ΔＰを減少
させることができる。したがって、システムの冷凍能力
を向上させることができる。なお、図２中にＡ，Ｂ，Ｃ
で示す箇所は、図１(a)の冷媒回路１における合流点２
２近傍の点Ａ，Ｂ，Ｃの状態に対応している。

【００１９】しかも、冷媒回路１を流れる非共沸混合冷
媒を構成する冷媒の沸点が互いに異なることから、図２
に示すＰｈ線図において、二相域（湿り蒸気範囲）で等
温線に勾配（比エンタルピ軸に対する傾き。以下「温度
勾配」という。）が生じる。この二相域の温度勾配のた
めに、単一冷媒を用いる場合に比して、蒸発器５の入口
温度が低下する。したがって、蒸発器５によって吸熱さ
れる流体（例えば蒸発器のフィンに接して通る室内空
気）と、その蒸発器５内を通る冷媒との間の温度差が大
きくなって、蒸発器５の熱交換能力が増大する。例えば
図３に示すように、蒸発器５の入口温度が２ｄｅｇだけ
低下すると、蒸発器５の熱交換能力が約１５％増大す
る。この結果、過冷却による冷凍能力改善効果を、単一
冷媒を用いる場合に比して、蒸発器５の熱交換能力増大
分だけさらに向上させることができる。

【００２０】また、図１(a)に示すように、バイパス回
路１３は凝縮器３と熱交換器１０との間で主回路６から
分岐しているので、熱交換器１０によって過冷却される
対象が主流冷媒だけとなる。したがって、熱交換器１０
のサイズを比較的小さくすることができる。

【００２１】なお、バイパス回路１３は、図１(b)に示
すように、熱交換器１０と主膨張機構４との間（分岐点
２１Ａ）で主回路６から分岐するようにしても良い。こ
のようにした場合、熱交換器１０を通過後に主流冷媒か
ら分岐したバイパス流冷媒がバイパス膨張機構１２に入
るので、バイパス膨張機構１２には二相流が入る可能性
が少なくなる。したがって、バイパス膨張機構１２はハ
ンチングを起こすおそれがなく、安定に動作する。

【００２２】上述のように、熱交換器１０は、凝縮器３
によって凝縮された状態の、主回路６を流れる主流冷媒
と、バイパス膨張機構１２通過後のバイパス流冷媒との
間で熱交換を行っている。すなわち、熱交換器１０は、
基本的には、凝縮器３通過後、蒸発器５通過前の主流冷
媒とバイパス流冷媒との間で熱交換を行う液−液熱交換
器として動作している。これに対して、図５に示すよう
に、凝縮器５通過後の主流冷媒を過冷却するために、蒸
発器５通過後（圧縮機吸入側）の気相の主流冷媒を用い
て、熱交換器１０を気−液熱交換器として動作させても
良い。ただし、図１に示したような熱交換器１０を液−
液熱交換器として動作させる場合は、図７(a)のＰｈ線
図に示すように、二相域における温度勾配に起因して、
熱交換器１０における流れ方向に関する平均温度差ΔＴ
ｍが、気−液熱交換器として動作させる場合のΔＴｍ
（図７(b)に示す）よりも大きくなる。したがって、熱
交換器１０のサイズを比較的小さくすることができ、圧
縮機２の吸入側の過熱度が大きくなるような不具合（図
６参照）が生じない。この結果、非共沸混合冷媒を使用
することによる冷凍能力改善効果をより有効に発揮する
ことができる。

【００２３】（第２実施形態）図８は、氷に蓄えられた
冷熱を用いて冷媒を過冷却する冷媒回路１０１を備えた
別の実施形態の空気調和機を示している。この冷媒回路
１０１は、主回路１０６と短絡回路１１３とを含む冷媒
回路１０１を備えている。冷媒回路１０１を循環させる
冷媒としては、Ｒ−３２／１３４ａまたはＲ−４０７Ｃ
からなる非共沸混合冷媒を用いている。

【００２４】主回路１０６は、圧縮機１０２、凝縮器と
しての室外熱交換器１０３、冷媒を一時貯留するための
レシーバ１０７、第２電子膨張弁１１２、第１の膨張機
構としての第１電子膨張弁１０４、蒸発器としての室内
熱交換器１０５、アキュムレータ１０８をこの順に有し
ている。第２電子膨張弁１１２には並列に、過冷却用熱
交換器としての蓄熱用熱交換器１１０の室外側連結端１
１０ｂ，室内側連結端１１０ｃが接続されている。蓄熱
用熱交換器１１０は、蓄熱媒体としての水Ｗを満たした
蓄熱槽１０９内に、鉛直方向に蛇行する冷却管１０ａを
設けて形成されている。蓄熱用熱交換器１１０の本体１
０９と室外側連結端１１０ｂとの間の配管には第１開閉
弁１１１が介挿されている。短絡回路１１３は、蓄熱用
熱交換器１１０の本体１０９と第１開閉弁１１１との間
から分岐して、アキュムレータ８の入口近傍で主回路１
０６と合流している。この短絡回路１１３には第２開閉
弁１１４が介挿されている。第１開閉弁１１１および第
２開閉弁１１４の開閉、第１電子膨張弁１０４および第
２電子膨張弁１１２の開度は、この空気調和機の運転状
態および各サーミスタＴｈ１，Ｔｈ２、圧力センサＰｓ
からの信号に応じて、開閉制御手段１１６によって制御
されるようになっている。

【００２５】蓄熱運転時には、開閉制御手段１１６によ
って、第１開閉弁１１１が閉状態、第２開閉弁１１４が
開状態、第１電子膨張弁１０４が全閉状態にされるとと
もに、第２電子膨張弁１１２の開度がサーミスタＴｈ
１、圧力センサＰｓからの信号に応じて制御される。こ
のとき、圧縮機１０２から吐出された冷媒（流れの向き
を図８中に実線の矢印で示す）は、室外熱交換器１０３
によって凝縮され、レシーバ１０７、第２電子膨張弁１
１２を通り、蓄熱用熱交換器１１０において上記水Ｗと
の熱交換によって蒸発された後、短絡回路１１３の第２
開閉弁１１４を通り、主回路１０６のアキュムレータ８
を通して圧縮機２に吸い込まれる。蓄熱槽１０９内の水
Ｗは、冷却管１１０ａを通る冷媒との熱交換によって冷
却されて、冷却管１１０ａの表面に氷として付着する。
これにより、蓄熱槽１０９に冷熱が蓄えられる。

【００２６】蓄熱回収を行う冷房運転時には、開閉制御
手段１１６によって、第１開閉弁１１１が開状態、第２
開閉弁１１４が閉状態、第１電子膨張弁１０４および第
２電子膨張弁１１２の開度がサーミスタＴｈ２、圧力セ
ンサＰｓからの信号に応じて制御される。このとき、圧
縮機１０２から吐出された冷媒（流れの向きを図８中に
破線の矢印で示す）は、室外熱交換器１０３によって凝
縮され、レシーバ１０７を通る。この後、冷媒の一部は
第２電子膨張弁１１２を通り、そのまま合流点１１０ｃ
に達するが、残りの冷媒は、分岐点１１０ｂから第１開
閉弁１１１を通り、蓄熱用熱交換器１１０において蓄熱
運転時に生成された氷との熱交換によって過冷却された
後、合流点１１０ｃに達する。このとき、第２電子膨張
弁１１２を通る冷媒と蓄熱用熱交換器１１０を通る冷媒
との流量比は第２電子膨張弁１１２の開度によって定ま
る。蓄熱用熱交換器１１０は、氷に蓄えられた冷熱を用
いて上記冷媒を過冷却するので、冷却管１１０ａを通る
冷媒を効果的に過冷却することができる。合流点１１０
ｃで合流した冷媒は、第１電子膨張弁１０４によって減
圧された後、室内熱交換器１０５において室内空気との
熱交換によって蒸発され、アキュムレータ８を通して圧
縮機２に吸い込まれる。

【００２７】このように蓄熱用熱交換器１１０で冷媒を
過冷却することにより、過冷却を行わない場合に比して
冷凍効果を増大できる。しかも、室内熱交換器１０５に
流入する非共沸混合冷媒を構成する冷媒の沸点が互いに
異なることから、図２に示したＰｈ線図において、二相
域（湿り蒸気範囲）で等温線に勾配（比エンタルピ軸に
対する傾き。以下「温度勾配」という。）が生じる。こ
の二相域の温度勾配のために、単一冷媒を用いる場合に
比して、室内熱交換器１０５の入口温度が低下する。し
たがって、室内熱交換器１０５によって吸熱される室内
空気と、その室内熱交換器１０５内を通る冷媒との間の
温度差が大きくなって、室内熱交換器１０５の熱交換能
力が増大する。この結果、過冷却による冷凍能力改善効
果を、単一冷媒を用いる場合に比して、室内熱交換器１
０５の熱交換能力増大分だけさらに向上させることがで
きる。

【００２８】なお、蓄熱回収を行わない通常の冷房運転
を行うためには、開閉制御手段１１６によって、第１開
閉弁１１１および第２開閉弁１１４を閉状態、第２電子
膨張弁１１２を全開状態にし、第１電子膨張弁１０４の
開度をサーミスタＴｈ２、圧力センサＰｓからの信号に
応じて制御すれば良い。このとき、圧縮機１０２から吐
出された冷媒は、室外熱交換器１０３によって凝縮さ
れ、レシーバ１０７、第２電子膨張弁１１２を通り、室
内熱交換器１０５によって蒸発され、アキュムレータ１
０８を通して圧縮機１０２に吸い込まれる。

【００２９】（第３実施形態）図９は、別の冷媒回路か
ら供給される冷熱を用いて冷媒を過冷却する冷媒回路を
備えた別の実施形態の空気調和機を示している。

【００３０】この空気調和機は、同一構成の２つの機器
類Ｈ，Ｉを含む１台の室外ユニットＡと、この室外ユニ
ットＡの一方の機器類Ｈに接続された２台の室内ユニッ
トＢ，Ｃと、室内ユニットＡの他方の機器類Ｉに接続さ
れた２台の室内ユニットＤ，Ｅを備えている。

【００３１】室外ユニットＡの一方の機器類Ｈは、アキ
ュムレータ２０８と、インバータ２０７によって駆動さ
れる圧縮機２０１と、四路切換弁２０２と、室外熱交換
器２０３と、過冷却用熱交換器２２５と、冷房運転時に
冷媒を一方向（図中に実線の矢印で示す向き）にのみ通
過させる逆止弁２０９と、この逆止弁２０９に並列に接
続された暖房運転用の膨張機構２０４とを冷媒配管２０
５で接続したものである。同様に、他方の機器類Ｉは、
アキュムレータ２０８と、インバータ２０７によって駆
動される圧縮機２０１と、四路切換弁２０２と、室外熱
交換器２０３と、過冷却用熱交換器２２５Ｂと、冷房運
転時に冷媒を一方向にのみ通過させる逆止弁２０９と、
この逆止弁２０９に並列に接続された暖房運転用の膨張
機構２０４とを冷媒配管２０５で接続したものである。
各室内ユニットＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅは同一内部構成であり、
それぞれ室内熱交換器２１０と、暖房運転時に冷媒を冷
房運転時とは逆方向にのみ通過させる逆止弁２１３と、
この逆止弁２１３に並列に接続された冷房運転用の膨張
機構２１１とを冷媒配管２１２で接続したものである。
なお、以下では冷房運転に関して説明するものとする。

【００３２】室内ユニットＢ，Ｃは冷媒配管２１５，２
１５で互いに並列に接続されつつ、他の冷媒配管２１
６，２１６により室外ユニットＡの一方の機器類Ｈに冷
媒の循環可能に接続されて一つの冷媒回路２１７が形成
されている。同様に、室内ユニットＣ，Ｄは冷媒配管２
１８，２１８で互いに並列に接続されつつ、他の冷媒配
管２１９，２１９により室外ユニットＡの他方の機器類
Ｉに冷媒の循環可能に接続されて別の冷媒回路２２０が
形成されている。各冷媒回路２１７，２２０の圧縮機２
０１の吸入側（室外ユニットＡの冷媒入口近傍）には、
それぞれその冷媒回路の運転状態を検出するための圧力
センサ２３５，２３６が設けられている。

【００３３】これらの冷媒回路２１７，２２０を循環さ
せる冷媒としては、Ｒ−３２／１３４ａまたはＲ−４０
７Ｃからなる非共沸混合冷媒を用いている。

【００３４】機器類Ｈ側の冷媒回路２１７と機器類Ｉ側
の冷媒回路２２０との間には、バイパス回路２３０，２
３０Ｂが設けられている。バイパス回路２３０（冷媒配
管２２７，２２８を有する）は、冷媒回路２２０の室外
熱交換器２０３の下流側（冷房運転時の出口近傍）から
分岐して、開閉弁２３１、膨張機構２２６、冷媒回路２
１７の過冷却用熱交換器２２５を通り、冷媒回路２２０
のアキュムレータ２０８の入口近傍でその冷媒回路２２
０と合流している。バイパス回路２３０Ｂ（冷媒配管２
２７Ｂ，２２８Ｂを有する）は、冷媒回路２１７の室外
熱交換器２０３の下流側（冷房運転時の出口近傍）から
分岐して、開閉弁２３１Ｂ、膨張機構２２６Ｂ、冷媒回
路２２０の過冷却用熱交換器２２５Ｂを通り、冷媒回路
２１７のアキュムレータ２０８の入口近傍でその冷媒回
路２１７と合流している。過冷却用熱交換器２２５は、
例えば図４(a)に示した二重管式熱交換器１０と同様に
構成され、冷媒回路２１７を流れる主流冷媒と、冷媒回
路２２０から分岐したバイパス回路２３０を流れるバイ
パス流冷媒との間で熱交換を行う。一方、過冷却熱交換
器２２５Ｂは、冷媒回路２２０を流れる主流冷媒と、冷
媒回路２１７から分岐したバイパス回路２３０Ｂを流れ
るバイパス流冷媒との間で熱交換を行う。

【００３５】過冷却を行わない通常の冷房運転時には、
図示しない制御手段によってバイパス回路２３０，２３
０Ｂの開閉弁２３１および２３１Ｂが閉状態にされる。
このとき、冷媒回路２１７と冷媒回路２２０とは互いに
独立に冷房運転を行う。例えば冷媒回路２２０におい
て、圧縮機２０１から吐出された冷媒（流れの向きを図
９中に実線の矢印で示す）は、凝縮器として働く室外熱
交換器２０３によって凝縮され、熱交換を行わない状態
にある熱交換器２２５Ｂ、逆止弁２０９を通っる。この
後、各室内ユニットＢ，Ｃの膨張機構２１１によって減
圧され、蒸発器として働く室内熱交換器２１０によって
蒸発され、そして室外ユニットＡのアキュムレータ２０
８を通して圧縮機２０１に吸い込まれる。これは冷媒回
路２１７においても同様である。

【００３６】冷媒回路２１７，２２０が独立に冷房運転
を行っている時に、圧力センサ２３５，２３６の出力に
基づいて、例えば冷媒回路２１７側で冷熱が余ってお
り、冷媒回路２２０側で冷熱が不足していると判断され
たとする。この判断結果に応じて、制御手段によって、
開閉弁２３１が閉状態、開閉弁２３１Ｂが開状態に設定
され、冷媒回路２２０が過冷却を行う冷房運転に移行す
る。このとき、冷媒回路２１７を流れる冷媒の一部が分
岐して、バイパス流冷媒（流れの向きを図９中に破線の
矢印で示す）としてバイパス回路２３０Ｂを流れる。こ
の結果、過冷却用熱交換器２２５Ｂは、冷媒回路２２０
を流れる主流冷媒と、バイパス回路２３０を流れるバイ
パス流冷媒との間で熱交換を行う。つまり、冷媒回路２
２０において、圧縮機２０１から吐出された冷媒は、凝
縮器として働く室外熱交換器２０３によって凝縮され、
熱交換器２２５によって過冷却される。それから、逆止
弁２０９を通る。この後、各室内ユニットＢ，Ｃの膨張
機構２１１によって減圧され、蒸発器として働く室内熱
交換器２１０によって蒸発され、そして室外ユニットＡ
のアキュムレータ２０８を通して圧縮機２０１に吸い込
まれる。

【００３７】このように熱交換器２２５Ｂで冷媒を過冷
却することにより、過冷却を行わない場合に比して冷凍
効果を増大できる。しかも、室内熱交換器２１０に流入
する非共沸混合冷媒を構成する冷媒の沸点が互いに異な
ることから、図２に示したＰｈ線図において、二相域
（湿り蒸気範囲）で等温線に勾配（比エンタルピ軸に対
する傾き。以下「温度勾配」という。）が生じる。この
二相域の温度勾配のために、単一冷媒を用いる場合に比
して、室内熱交換器２１０の入口温度が低下する。した
がって、室内熱交換器２１０によって吸熱される室内空
気と、その室内熱交換器２１０内を通る冷媒との間の温
度差が大きくなって、室内熱交換器２１０の熱交換能力
が増大する。この結果、過冷却による冷凍能力改善効果
を、単一冷媒を用いる場合に比して、室内熱交換器２１
０の熱交換能力増大分だけさらに向上させることができ
る。

【００３８】なお、冷媒回路２１７，２２０が独立に冷
房運転を行っている時に、圧力センサ２３５，２３６の
出力に基づいて、上の場合とは逆に冷媒回路２２０側で
冷熱が余っており、冷媒回路２１７側で冷熱が不足して
いると判断された場合は、この判断結果に応じて、制御
手段によって、開閉弁２３１が開状態、開閉弁２３１Ｂ
が閉状態に設定され、冷媒回路２１７が過冷却を行う冷
房運転に移行する。

【００３９】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１乃至
３に記載の空気調和機によれば、従来に比してさらに冷
凍能力を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の第１実施形態の空気調和機の冷媒
回路の構成を示す図である。

【図２】 図１の冷媒回路による冷凍サイクルを示すＰ
ｈ線図である。

【図３】 図１の冷媒回路における蒸発器の熱交換能力
を説明する図である。

【図４】 (a)は図１の冷媒回路の二重管式熱交換器の
構成を示す図、(b)は対向流型熱交換器における冷媒温
度を説明する図、(c)は並行流型熱交換器における冷媒
温度を説明する図である。

【図５】 図１の冷媒回路との比較のために、二重管式
熱交換器を気−液熱交換器として用いる冷媒回路の構成
を示す図である。

【図６】 図５の冷媒回路による冷凍サイクルを示すＰ
ｈ線図である。

【図７】 図１の冷媒回路による冷凍サイクルと図５の
冷媒回路による冷凍サイクルとを比較して示す図であ
る。

【図８】 この発明の第２実施形態の空気調和機の冷媒
回路の構成を示す図である。

【図９】 この発明の第３実施形態の空気調和機の冷媒
回路の構成を示す図である。

【図１０】 従来の空気調和機の冷媒回路の構成を示す
図である。

【図１１】 (a)は過冷却を行わない通常の冷凍サイク
ルを示すＰｈ線図、(b)は図１１の冷媒回路による冷凍
サイクルを示すＰｈ線図、(c)は(b)の冷凍サイクルを部
分的に拡大して示す図である。

【符号の説明】

２，１０２，２０１ 圧縮機 ３ 凝縮器 ５ 蒸発器 １０ 二重管式熱交換器 １０３，２０３ 室外熱交換器 １０５，２１０ 室内熱交換器 １１０ 蓄熱用熱交換器 ２２５，２２５Ｂ 過冷却用熱交換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢嶋 龍三郎 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 西川 和幸 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（２）、凝縮器（３）、過冷却用
   熱交換器（１０）、第１の膨張機構（４）および蒸発器
   （５）の順に冷媒が流れる冷媒回路（１）を備えた空気
   調和機において、 上記冷媒として非共沸混合冷媒を用い、 上記冷媒回路（１）は、上記凝縮器（３）と第１の膨張
   機構（４）との間で主回路（６）から分岐して、上記圧
   縮機（２）の吸入側で上記主回路（６）と合流するバイ
   パス回路（１３）を備えるとともに、このバイパス回路
   （１３）に第２の膨張機構（１２）を有し、 上記過冷却用熱交換器（１０）は、上記主回路（６）を
   流れる主流冷媒と、上記第２の膨張機構（１２）通過後
   の上記バイパス回路（１３）を流れるバイパス流冷媒と
   の間で熱交換を行い、 上記過冷却用熱交換器（１０）は、上記主流冷媒と上記
   バイパス流冷媒とが伝熱性を持つ壁（１０ａ）を挟んで
   互いに反対向きに流れる対向流型熱交換器であることを
   特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の空気調和機において、 上記バイパス回路（１３）は、上記凝縮器（３）と過冷
   却用熱交換器（１０）との間で上記主回路（６）から分
   岐していることを特徴とする空気調和機。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の空気調和機において、 上記バイパス回路（１３）は、上記過冷却用熱交換器
   （１０）と第１の膨張機構（４）との間で上記主回路
   （６）から分岐していることを特徴とする空気調和機。