JP2002162121A - 空気調和機の冷凍装置 - Google Patents

空気調和機の冷凍装置

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JP2002162121A
JP2002162121A JP2000352863A JP2000352863A JP2002162121A JP 2002162121 A JP2002162121 A JP 2002162121A JP 2000352863 A JP2000352863 A JP 2000352863A JP 2000352863 A JP2000352863 A JP 2000352863A JP 2002162121 A JP2002162121 A JP 2002162121A
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refrigerant
air conditioner
refrigeration
pressure
refrigerating
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JP2000352863A
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Kazuya Funada
和也 船田
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Fujitsu General Ltd
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Fujitsu General Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 効果的に冷媒の組成を可変して高負荷時には
効率的な運転を可能とし、低負荷時には冷凍能力を低下
した運転を可能とする空気調和機の冷凍装置を提供する
ことを目的としている。 【解決手段】 冷媒に非共沸混合冷媒を使用し、圧縮機
1、四方弁2、室外熱交換器3、減圧装置4、及び室内
熱交換器5を順次配管接続して冷凍サイクルを構成して
なる空気調和機の冷凍装置において、前記四方弁と前記
圧縮機の吸込側との間に、混合冷媒のうちの一種類の冷
媒を吸収可能な冷凍機油Aを封入した冷媒タンク20を
設け、同冷媒タンクに前記混合冷媒の導入を制御する導
入制御手段(22,22a)と、前記冷凍機油を加熱す
る加熱手段30とを設けたので、効果的に冷媒の組成を
可変して高負荷時には効率的な運転を可能とし、低負荷
時には冷凍能力を低下した運転を可能とする空気調和機
の冷凍装置を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和機の冷凍
装置に係わり、特に非共沸混合冷媒を使用したものに関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、空気調和機の冷凍装置は、図4に
示すように、吸込側にアキュムレータ1aを備える圧縮
機1と、四方弁2と、室外熱交換器3と、膨張弁4でな
る減圧装置と、室内熱交換器5とを順次配管接続して冷
凍サイクルを形成している。図4に示す空気調和機の冷
凍装置に非共沸混合冷媒を循環させた場合、混合冷媒が
そのまま循環するため、外気温度が高い場合のように高
負荷運転時には入力が増大してCOPが低下するため、
空気調和機の性能が大きく低下してしまい、また、逆に
低負荷運転時には圧力が低下するため冷凍能力が大幅に
低下してしまうという問題がある。また、通常運転時に
おいてもインバータタイプのように圧縮機の能力を可変
しても冷凍能力を効率的に可変することが出来ない。そ
こで、特開平7−98161に開示されているように、
前記冷凍サイクル内に、混合冷媒の溶け込みが可能な冷
凍機油を封入した冷媒貯蔵容器を設けた冷凍装置が知ら
れている。この冷凍装置は、冷媒貯蔵容器に圧力または
温度変化を与える手段を設け、所定の圧力、温度に設定
することにより、冷凍機油内に所定の比率で混合冷媒が
とけ込み、循環する冷媒の組成比率を変えることを目的
としているものである。しかし、この冷凍装置は、その
実施例において、膨張弁4と並列に冷媒貯蔵容器13を
設け、さらに、同冷媒貯蔵容器13の両側に第1開閉弁
17、第2開閉弁19を設け、同第1開閉弁17、第2
開閉弁19の開度を制御することにより冷媒貯蔵容器1
3内の圧力または温度に変化を与えるようにしているた
め、冷媒貯蔵容器13内を高圧にするには、高温高温冷
媒を流入させなければならず、高圧、低温にすることが
できないという問題がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上述べた問
題点を解決し、効果的に冷媒の組成を可変して高負荷時
には効率的な運転を可能とし、低負荷時には冷凍能力を
低下した運転を可能とする空気調和機の冷凍装置を提供
することを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するため、冷媒に非共沸混合冷媒を使用し、圧縮機、
四方弁、室外熱交換器、減圧装置、及び室内熱交換器を
順次配管接続して冷凍サイクルを構成してなる空気調和
機の冷凍装置において、前記四方弁と前記圧縮機の吸込
側との間に、混合冷媒のうちの一種類の冷媒を吸収可能
な冷凍機油を封入した冷媒タンクを設け、同冷媒タンク
に前記混合冷媒の導入を制御する導入制御手段と、前記
冷凍機油を加熱する加熱手段とを設けた空気調和機の冷
凍装置としている。
【0005】前記導入制御手段が、前記四方弁と前記圧
縮機の吸込側との間に接続した導入管と、同導入管に介
装された膨張弁とからなる空気調和機の冷凍装置として
いる。
【0006】前記冷凍機油が、HFC(ハイドロフルオ
ロカーボン)冷媒の吸着性が高いオイル、例えば、PO
E(ポリオールエステル)または、PVD(ポリビニー
ルエーテル)でなる空気調和機の冷凍装置としている。
【0007】前記加熱手段が、電熱ヒータ、または前記
冷凍サイクルの高圧側の冷媒を流通させる高圧冷媒管で
なる空気調和機の冷凍装置としている。
【0008】前記冷媒タンクに、前記冷凍サイクルの低
圧側の冷媒を流通させる低圧冷媒管でなる冷却手段を設
けてなる空気調和機の冷凍装置としている。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明によ
る空気調和機の冷凍装置を詳細に説明する。図1は本発
明による空気調和機の冷凍装置の一実施例の冷凍サイク
ルを示す冷媒回路図、図2は冷媒タンクを示す概略説明
図である。図1に示すように、アキュムレータ1aを吸
込側に接続した圧縮機1と、四方弁2と、室外熱交換器
3と、膨張弁4と、室内熱交換器5とを順次配管接続し
て冷凍サイクルを構成している。そして、圧縮機1で圧
縮された高温高圧冷媒は四方弁2で切換えられ冷房時は
室外熱交換器3に流入して外気と熱交換して凝縮熱を奪
われて液化する。この液体冷媒は膨張弁4から霧状とな
って吹出され、室内熱交換器5で室内空気と熱交換して
蒸発熱を奪うことにより室内空気を冷やして気化され
る。この低圧低温のガス冷媒はアキュムレータ1aで気
化されなかった液体冷媒が気化され、このガス冷媒が前
記圧縮機1に循環される。暖房時は、四方弁2で切換え
られた高温高圧冷媒は室内熱交換器5に流入され室内空
気と熱交換して凝縮熱を奪われて室内空気を冷却して液
化する。この場合、室外熱交換器3は蒸発器として働
く。
【0010】そして、前記アキュムレータ1aと四方弁
2とを結ぶ回路に膨張弁22aを有する導入管22を介
して冷媒タンク20を接続している。図2に示すよう
に、この冷媒タンク20の内部には冷凍機油Aが封入さ
れている。そして、前記冷媒タンク20の外周には電熱
ヒータ、または高圧冷媒を流通する高圧冷媒管で構成さ
れる加熱器30と、低圧冷媒を流通す低圧冷媒管で構成
される冷却器40が配置されている。
【0011】前記冷凍サイクルに使用される冷媒はR3
2/R125/R134aの混合冷媒であるR407C
の非共沸混合冷媒を使用している。そして、前記冷媒タ
ンク20に封入される冷凍機油Aには、R134aを低
温で吸収する、HFC(ハイドロフルオロカーボン)冷
媒の吸着性が高いPOE(ポリオールエステル)また
は、PVD(ポリビニールエーテル)を使用している。
【0012】以上の構成において、つぎにその動作を説
明するが、まず、高負荷時、及び低負荷時の動作を説明
する。低負荷時、例えば外気温度の低い場合には冷凍サ
イクル内の圧力が低下し、空気調和機の冷凍能力が著し
く低下する。このような場合は、前記膨張弁22aを開
放することにより冷凍サイクル内を循環する低温低圧側
冷媒を冷媒タンク20内に導入し、同冷媒タンク20内
に封入されている前記冷凍機油AにR134aを吸収さ
せる。この時、冷媒タンク20内に導入される冷媒は上
述のように低温低圧側冷媒であるため、冷凍機油Aが冷
却されて効率よくR134aを吸収させることができ
る。これにより、圧力の低いR134aの組成割合が減
り、高圧のR32,R125がリッチとなって冷凍サイ
クル内の圧力を上昇させ、低負荷時の冷凍能力を向上す
ることができる。また、高負荷時には、冷凍サイクル内
の圧力が上昇し、空気調和機の効率が著しく低下する。
このような場合は、前記加熱器30を作動することによ
り冷凍機油Aを加熱し、同冷凍機油A内に吸収されてい
る圧力の低いR134aを冷凍サイクル内に循環させ
る。これにより、圧力の低いR134aの組成割合が増
えてリッチになり、冷凍サイクル内の圧力を低下させ、
高負荷時の効率を向上することができる。前記加熱器3
0の温度が30〜100℃を超えた時、前記膨張弁22
aを全閉する。このように、一旦、冷凍機油Aが加熱さ
れた後、前記冷凍機油AにR134aを吸収させるた
め、前記膨張弁22aを開放して低温低圧側冷媒を同冷
媒タンク20内に導入しようとしても冷媒タンク20の
温度が高いため導入され難いので、前記冷却器40を作
動して冷媒タンク20及び冷凍機油Aを冷却するように
している。
【0013】つぎに、通常運転時の能力可変運転動作を
説明する。インバータを使用しなくとも通常運転時の空
気調和機の能力可変運転を可能とする。例えば、負荷が
同じで、室内機からの要求能力が大きい場合は、これに
対応して前記膨張弁22aの開度を大きくすると共に、
前記冷却器40を制御して冷凍機油Aを適度な温度まで
冷却してR134aを適度に吸収させる。これにより、
圧力の低いR134aの組成割合を制御して、高圧のR
32,R125を適度にリッチとして冷凍サイクル内の
圧力を調節することにより、冷凍能力を調節することが
できる。また、負荷が同じで、室内機からの要求能力が
中程度の場合は、これに対応して前記膨張弁22aの開
度を調節すると共に、前記加熱器30及び冷却器40を
適宜動作させることにより、冷凍機油Aに吸収させるR
134a冷媒の量を制限して圧力の低いR134aの組
成割合を調節し、冷凍サイクル内の圧力を調節すること
により冷凍能力を細かく制御することができる。また、
負荷が同じで、室内機からの要求能力が小さい場合は、
前記加熱器30を作動して前記冷凍機油Aを加熱し、同
冷凍機油A内に吸収されている圧力の低いR134aを
冷凍サイクル内に循環させ、圧力の低いR134aの組
成割合を増やすことにより、冷凍サイクル内の圧力を低
下させ、冷凍能力の小さい、効率の高い運転をすること
ができる。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による空気
調和機の冷凍装置によれば、冷媒に非共沸混合冷媒を使
用し、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、減圧装置、及び
室内熱交換器を順次配管接続して冷凍サイクルを構成し
てなる空気調和機の冷凍装置において、前記四方弁と前
記圧縮機の吸込側との間に、混合冷媒のうちの一種類の
冷媒を吸収可能な冷凍機油を封入した冷媒タンクを設
け、同冷媒タンクに前記混合冷媒の導入を制御する導入
制御手段と、前記冷凍機油を加熱する加熱手段とを設け
たので、効果的に冷媒の組成を可変して高負荷時には効
率的な運転を可能とし、低負荷時には冷凍能力を低下し
た運転を可能とする空気調和機の冷凍装置を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による空気調和機の冷凍装置の一実施例
の冷凍サイクルを示す冷媒回路図である。
【図2】本発明による空気調和機の冷凍装置の冷媒タン
クを示す概略説明図である。
【図3】従来の空気調和機の冷凍装置の冷凍サイクルを
示す冷媒回路図である。
【符号の説明】
1 圧縮機 1a アキュムレータ 1c 高圧シェル 2 四方弁 3 室外熱交換器 4 膨張弁 5 室内熱交換器 20 冷媒タンク 22 導入管 22a 膨張弁 30 加熱器 40 冷却器

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷媒に非共沸混合冷媒を使用し、圧縮
    機、四方弁、室外熱交換器、減圧装置、及び室内熱交換
    器を順次配管接続して冷凍サイクルを構成してなる空気
    調和機の冷凍装置において、前記四方弁と前記圧縮機の
    吸込側との間に、混合冷媒のうちの一種類の冷媒を吸収
    可能な冷凍機油を封入した冷媒タンクを設け、同冷媒タ
    ンクに前記混合冷媒の導入を制御する導入制御手段と、
    前記冷凍機油を加熱する加熱手段とを設けたことを特徴
    とする空気調和機の冷凍装置。
  2. 【請求項2】 前記導入制御手段が、前記四方弁と前記
    圧縮機の吸込側との間に接続した導入管と、同導入管に
    介装された膨張弁とからなることを特徴とする請求項1
    記載の空気調和機の冷凍装置。
  3. 【請求項3】 前記冷凍機油が、HFC(ハイドロフル
    オロカーボン)冷媒の吸着性が高いオイル、例えば、P
    OE(ポリオールエステル)または、PVD(ポリビニ
    ールエーテル)でなることを特徴とする請求項1記載の
    空気調和機の冷凍装置。
  4. 【請求項4】 前記加熱手段が、電熱ヒータ、または前
    記冷凍サイクルの高圧側の冷媒を流通させる高圧冷媒管
    でなることを特徴とする請求項1記載の空気調和機の冷
    凍装置。
  5. 【請求項5】 前記冷媒タンクに、冷却手段を設けてな
    ることを特徴とする請求項1記載の空気調和機の冷凍装
    置。
  6. 【請求項6】 前記冷却手段が、前記冷凍サイクルの低
    圧側の冷媒を流通させる低圧冷媒管でなることを特徴と
    する請求項5記載の空気調和機の冷凍装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010175163A (ja) * 2009-01-30 2010-08-12 Panasonic Corp 液体循環式暖房システム
JP2016023888A (ja) * 2014-07-23 2016-02-08 株式会社富士通ゼネラル 空気調和機

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010175163A (ja) * 2009-01-30 2010-08-12 Panasonic Corp 液体循環式暖房システム
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