JP2002277101A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 運転時における液冷媒の寝込現象を軽減する
空気調和機を提供する。 【解決手段】 圧縮機２２、凝縮器２４、膨張弁２６、
蒸発器１６、は順次配管により環状に接続された冷却サ
イクルと、凝縮器２４に対して並列に接続された複数の
再熱器１８ａ，１８ｂ，１８ｃとを備える空気調和機１
０において、再熱器１８から膨張弁２６の低圧側に設け
た分岐路３６及び、減圧器４２を設ける。分岐路３６を
介して、冷媒を蒸発器１６に移動させることで冷媒の寝
込を防ぐことができる。

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に関し、
特に冷却サイクルと再熱器とを備えた空気調和機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、計算機室等においては大量の熱が
発生するため、年間を通じて室内を冷房し、その温度を
一定に保つ必要がある。冷房用空気調和機は、蒸発器と
送風機とを備えており、送風機により室内の空気を蒸発
器に送り込む。蒸発器内の液冷媒を気化させて室内の空
気の熱を奪い、冷やされた空気を室内に送風し、室内の
温度を最適な状態に保っている。上述した空気調和機に
は、再熱器を備えたものがあり、送風温度が低くなりす
ぎた場合に一旦冷やした空気を再熱器に通した後に室内
へ送るようにしている。

【０００３】再熱器を備えた空気調和機としては、冷却
サイクル、すなわち圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器、
を環状に接続したもの、において、凝縮器に対して再熱
器を並列に配置したものが知られている。この空気調和
機では、高温の気体冷媒を凝縮器と再熱器内においてそ
れぞれ別々に液化し、液化された冷媒を再び配管により
ひとつに集めて、膨張弁へと運ぶようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように再熱器からの冷媒と凝縮器からの冷媒とが合流す
るタイプの空気調和機には以下の問題があった。

【０００５】空気調和機の運転時、再熱器の温度が低下
した場合、それに伴って再熱器内の圧力は低下する。そ
の結果、冷媒の合流する場所で、圧力低下により再熱器
から膨脹弁側に流れこむ冷媒が減少するため、再熱器内
に冷媒が溜まりやすくなる（冷媒の寝込み）。再熱器内
に冷媒が溜まると、循環する冷媒の量が減少するので、
空気調和機の冷却効率が低下するといった問題があっ
た。

【０００６】また、空気調和機の運転を停止する前に、
圧縮機のポンプダウン運転により空気調和機内の冷媒を
回収するが、再熱器内に冷媒の寝込みがおこると、ポン
プダウン運転後も再熱器内の冷媒を回収しきれずに冷媒
を残しやすくなる。

【０００７】この状態で、次回、空気調和機の運転を開
始する場合、再熱器内に溜まった比較的高圧の状態にあ
る液冷媒が圧縮機の吸引側に戻ってしまう。その結果、
流入した液冷媒により圧縮機を傷めてしまうおそれがあ
った。

【０００８】また、圧縮機停止後、液冷媒が再熱器内に
閉じ込められた状態のまま空気調和機内の温度が何らか
の理由で上昇した場合、再熱器内が高圧になり再熱器を
傷めてしまうおそれもあった。

【０００９】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、その第１の目的は、空気調和機の運転時における
液冷媒の寝込を軽減する空気調和機を提供することにあ
る。

【００１０】また、本発明の第２の目的は、ポンプダウ
ン時に再熱器内の液冷媒を確実に回収できる空気調和機
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明に係る空気調和機は、気体冷媒を圧縮
する圧縮機と、圧縮された気体冷媒を液化する凝縮器
と、液化した高温の冷媒を減圧して低温の気液冷媒にす
る第１減圧器と、低温の液冷媒と外部の空気とを熱交換
することにより外部の空気を冷却し、且つ当該液冷媒を
気化する蒸発器と、が順次接続され、循環路を形成して
なる冷却サイクルと、前記凝縮器に対して並列に接続さ
れ、前記圧縮機からの気体冷媒と前記蒸発器により冷却
された外部の空気とを熱交換することにより当該空気を
再熱し、且つ当該気体冷媒を液化する再熱器と、を備え
た空気調和機において、前記再熱器から前記第１減圧器
の低圧側へ設けられた分岐路と、前記分岐路に設けられ
た第２減圧器と、を含み、前記分岐路を介して前記再熱
器から前記蒸発器へ冷媒を移動させることを特徴とす
る。

【００１２】上記構成によれば、再熱器の温度が低下し
すぎて、冷媒が再熱器内に溜まりやすくなる場合、第２
減圧器により冷媒を減圧しつつ、再熱器から膨張弁の低
圧側に設けた分岐路を介して冷媒を蒸発器に移動させる
ことができるので冷媒の寝込みを防ぐことができる。

【００１３】望ましくは前記分岐路における冷媒の流量
を調整する調整手段を含む。こうすれば、再熱器内に溜
まった冷媒の量に応じて移動させる冷媒の流量を調整で
きる。

【００１４】前記調整手段は、例えば冷媒を運ぶ配管の
形状、配置、及び配管に設けられる冷媒の流量を調整す
る流量調整弁等により実現される。

【００１５】また、本発明は上記第２の目的を達成する
ために、さらに、前記再熱器の前段に設けられ、前記圧
縮機との経路を閉鎖する閉鎖手段を備え、前記圧縮機へ
の経路を閉鎖し、前記分岐路を介して前記再熱器から前
記蒸発器へ冷媒を移動させることを特徴とする。

【００１６】上記構成によれば、圧縮機のポンプダウン
運転の際には、再熱器の前段に設けた閉鎖手段により圧
縮機から冷媒が流れないようにすることができる。この
状態で、分岐路を介して再熱器内の冷媒を回収すること
ができ、また、空気調和機の運転中に再熱を停止する際
には、上記の状態で、分岐路を介して再熱器内の冷媒を
蒸発器へ移動させることにより、再熱器内に冷媒を残留
させることなく回収することができる。

【００１７】また、望ましくは前記分岐路における冷媒
の流量を調整する流量調整手段と、前記再熱器における
圧力を計測する第１圧力センサと、前記圧縮機の吸引側
に設けられた第２圧力センサと、前記第１圧力センサに
より計測された圧力と前記第２圧力センサにより計測さ
れた圧力との差に基づいて前記流量調整手段を制御する
制御手段と、を含み、前記空気調和機の運転終了前、前
記第１圧力センサと前記第２圧力センサとに計測された
圧力差に基づいて冷媒の流量を調整して当該冷媒を回収
することを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１９】図１は本発明の実施の形態に係る空気調和
機の構成を示す図である。

【００２０】空気調和機１０は、送風ユニット１２を備
える。

【００２１】送風ユニット１２は、室内の空気を取り込
む吸い込みダクト１４、吸い込みダクト１４より取り込
んだ空気を冷却する蒸発器１６、蒸発器１６により一旦
冷却された空気を暖める再熱器１８、再熱器１８を通過
した空気を室内に戻す吹き出しダクト１９、送風ユニッ
ト１２内の空気を循環させる送風機２０とから構成さ
れ、再熱器１８は再熱器１８内の冷媒の圧力を計測する
圧力センサ２１ａ，２１ｂ，２１ｃを備える。

【００２２】空気調和機１０は、さらに、気体冷媒を圧
縮する圧縮機２２と、圧縮機２２により圧縮された高温
の気体冷媒を液化する凝縮器２４と、高温の液化冷媒を
減圧して冷媒の温度を下げる膨張弁２６と、冷媒の流量
を制御する制御部２８と、を備え、圧縮機２２はその吸
引側の圧力を検出する圧力センサ３０を有する。

【００２３】圧縮器２２、凝縮器２４、膨張弁２６、蒸
発器１６、は順次配管により環状に接続されており、室
内の空気を冷却する冷却サイクルを形成している。ま
た、複数の再熱器１８ａ，１８ｂ，１８ｃは凝縮器２４
に対して、並列に接続される。

【００２４】再熱器１８ａ，１８ｂ，１８ｃの入口側の
各配管には圧縮機２２からの冷媒の流量を調整する流量
調整弁３２ａ，３２ｂ，３２ｃがそれぞれ設けられてい
る。また、再熱器１８ａ、１８ｂ，１８ｃの出口側の各
配管には逆支弁３４ａ，３４ｂ，３４ｃがそれぞれ設け
られており、再熱器１８側の冷媒の圧力が低くなった場
合でも、一度、逆止弁３４ａ，３４ｂ，３４ｃを通過し
た冷媒は再熱器１８側に逆流することはない。

【００２５】再熱器１８から膨張弁２６の低圧側に分岐
路３６が設けられる。この分岐路３６は、後述するよう
に空気調和機１０の運転時には再熱器１８内に溜まりや
すくなった冷媒を移動するために使用され、また、ポン
プダウン運転時には再熱器１８内の冷媒を回収するため
に使用される。

【００２６】分岐路３６の一端側は、各再熱器１８ａ，
１８ｂ，１８ｃに接続された複数の経路３８ａ（図中、
点Ａ〜点Ｄ），３８ｂ（図中、点Ｂ〜点Ｄ），３８ｃ
（図中、点Ｃ〜点Ｄ）からなる。各経路３８ａ，３８
ｂ，３８ｃは再熱器１８内において、特に液冷媒が溜り
やすい箇所（図中、点Ａ，Ｂ，Ｃ）に接続されている
（但し、図１においては、便宜上、再熱器１８の後段に
分岐路を示す。）。経路３８ａ，３８ｂ，３８ｃ上には
冷媒の流量を調整する流量調整弁４０ａ，４０ｂ，４０
ｃがそれぞれ設けられる。分岐路３６の他端側において
は、複数の経路３８ａ，３８ｂ，３８ｃは合流して（図
中、点Ｄ）一つの経路３９が形成され、経路３９は減圧
器４２を介して膨張弁２６の低圧側（図中、点Ｅ）に接
続される。減圧器４２には、例えばキャピラリーチュー
ブ、膨張弁等が使用され、これにより再熱器１８からの
冷媒が減圧される。

【００２７】制御部２８は、圧力センサ３０、圧力セン
サ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ、及び流量調整弁４０ａ，４
０ｂ，４０ｃに接続されており、各センサが計測した圧
力に基づいて流量調整弁４０ａ，４０ｂ，４０ｃを制御
する。

【００２８】以上のように構成された空気調和機１０の
通常運転時の動作を説明する。

【００２９】冷却サイクルでは、圧縮機２２により加圧
した冷媒を凝縮器２４を介して一旦、液化した後、膨張
弁２６により断熱膨張させて冷媒の温度を下げる。蒸発
器１６内の低温になった冷媒に室内の空気が送り込まれ
てそこで外気が冷却される。蒸発器１６内で気化した冷
媒は再度、圧縮機２２により加圧される。前述の行程が
繰返されて、室内の空気を冷却する。

【００３０】一方、再熱器１８を含んだサイクルにおい
ては、圧縮機２２により加圧された気体冷媒は、再熱器
１８において一旦前述の蒸発器１６により冷却された空
気と熱交換を行う。冷媒は外気により冷やされて液化す
る一方、外気は高温の冷媒により再熱される。再熱器１
８を通過した冷媒は、凝縮器２４からの冷媒と合流した
（図１中、点Ｑ）後、膨張弁２６に送られる。膨張弁２
６により冷媒が減圧された後の行程は、上記の冷却サイ
クルのものと同じであるので説明は省略する。

【００３１】複数ある流量調整弁３２ａ，３２ｂ，３２
ｃのうちいくつかを選択して開き、その弁に対応した再
熱器１８を有効にすることで、再熱作用を調整すること
ができる。なお、通常運転時には前述の流量調整弁４０
ａ，４０ｂ，４０ｃは閉じられているので、分岐路３６
に冷媒は流れない。

【００３２】冷却サイクルにおいて、冷やされた空気の
温度が所要の温度に比べて低い場合には、以上のような
動作で、再熱器１８により室内の空気を再熱し、室内に
送る。室内の空気を蒸発器１６に通過させるのみで適正
な空調が可能な場合は、特に再熱器１８を使用する必要
はない。そのような場合は、流量調整弁３２ａ，３２
ｂ，３２ｃを閉じて冷媒を再熱器１８側に流さない。

【００３３】次に、再熱器１８の温度が下がりすぎて再
熱器１８内に冷媒が溜まりやすくなった場合に、その冷
媒を冷却サイクルの低圧側に移動する方法について説明
する。

【００３４】制御部２８は、各圧力センサ２１ａ，２１
ｂ，２１ｃにより計測された圧力と凝縮器２４内の圧力
を比較する。凝縮器２４内の圧力は、センサにより測定
してもよいが、空気調和機１０の運転中の凝縮器２４内
の状態は、ほぼ定常であり、予めどのような圧力かわか
る場合も多いので、その場合はとくにセンサを備える必
要はない。両者の圧力差が所定の基準を超えた場合に、
制御部２８は、再熱器１８側の圧力が低下し、合流地点
（図中、点Ｑ参照）にて再熱器１８側からくる冷媒の量
が減少して、液冷媒の寝込みが発生したものと判断し、
経路３８ａ，３８ｂ，３８ｃに設けられた流量調整弁４
０ａ，４０ｂ，４０ｃの少なくとも一つを開き、分岐路
３６を介して冷媒を膨張弁２６の低圧側へ移動させる。

【００３５】各経路に設けられた流量調整弁は独立に制
御可能であり、制御部２８は再熱器１８内の圧力低下が
大きい場合にはすべての弁を開くよう制御を行い、比較
的圧力低下が小さい場合には選択的に弁を開く制御を行
う。

【００３６】ここで、再熱器１８に設けるセンサは温度
センサであってもよい。温度が計測されればその計測温
度における蒸気圧がわかるためである。

【００３７】次に、空気調和機１０運転中に、蒸発器１
６により冷却される空気の温度が適正となり再熱を停止
する場合に、再熱器１８内の冷媒を回収する方法につい
て説明する。

【００３８】まず、再熱器１８入口にある流量調整弁３
２ａ，３２ｂ，３２ｃを全て閉じ、分岐路３６に設けら
れた流量調整弁４０ａ，４０ｂ，４０ｃのうち少なくと
も一つを開く。こうすれば、空気調和機１０の運転中
に、再熱器１８内の冷媒を回収することができるので、
空気調和機１０内の冷媒を有効に使うことができる。ま
た、前述の空気の温度が適正かどうかを判断するため
に、室内の空気の温度、又は蒸発器１６と熱交換した空
気の温度を計測する温度センサ（図示しない）を設けて
もよい。この場合、センサにより計測された温度に基づ
いて制御部２８は流量調整弁３２ａ，３２ｂ，３２ｃ及
び流量調整弁４０ａ，４０ｂ，４０ｃを制御する。

【００３９】最後に、空気調和機１０の運転終了前に行
う圧縮機２２のポンプダウン運転時に、再熱器１８内に
溜まった冷媒を凝縮器２４側に回収する方法を説明す
る。

【００４０】まず、再熱器１８入口にある流量調整弁３
２ａ，３２ｂ，３２ｃ、及び膨張弁２６を閉じる。次に
分岐路３６に設けられた流量調整弁４０ａ，４０ｂ，４
０ｃのうち少なくとも一つを開き、分岐路３６を介して
再熱器１８から膨張弁２６の低圧側に冷媒を移動させ
る。

【００４１】この過程で、制御部２８は圧力センサ２１
ａ，２１ｂ，２１ｃにより再熱器１８内の圧力をモニタ
する。制御部２８は、また一方で圧縮機２２の吸引側の
圧力もモニタしておき、圧力センサ３０により計測され
た圧力と圧力センサ２１ａ，２１ｂ，２１ｃにより計測
された圧力を比較する。圧力の差が大きい場合は、ま
だ、再熱器１８内に液冷媒が滞留していると判断し、必
要に応じて開く流量調整弁４０ａ，４０ｂ，４０ｃの
数、及び流量調整弁４０ａ，４０ｂ，４０ｃにより運ば
れる冷媒の流量を調整する。両センサの圧力差が所定の
許容範囲内にあり、両者の圧力がほとんど等しいと判断
される場合に、制御部２８は圧縮機２２のポンプダウン
運転を終了する。こうすれば、冷媒を再熱器１８内に残
すことなくポンプダウン運転を終了することができる。

【００４２】ここで、再熱器１８、及び圧縮機２２の吸
引側に設けられる圧力センサは温度センサであってもよ
い。温度が計測されれば、その計測温度における蒸気圧
がわかるからである。

【００４３】以上述べたように、本実施形態に係る空気
調和機１０においては、再熱器１８の温度が低下しすぎ
て、冷媒が再熱器１８内に溜まりやすくなる場合、再熱
器１８から膨張弁２６の低圧側に設けた分岐路３６を介
して、冷媒を蒸発器１６に移動させることで冷媒の寝込
みを防ぐことができる。また、空気調和機１０の運転
中、再熱を停止する際には、再熱器１８の入口側に設け
た流量調整弁３２ａ，３２ｂ，３２ｃを閉じた後、分岐
路３６を介して再熱器１８内の冷媒を低圧側へ移動させ
ることにより、再熱器１８内に冷媒を残留させることな
く回収することができる。

【００４４】また、圧縮機２２のポンプダウン運転の際
には、同じ分岐路３６を介して再熱器１８内の冷媒を凝
縮器２４側に回収することができる。さらに、圧力セン
サ２１ａ，２１ｂ，２１ｃにより再熱器１８内の圧力を
モニタしつつ回収すれば、再熱器１８内の冷媒を十分回
収した後に、ポンプダウン運転を終了することができ
る。

【００４５】本発明は冷凍サイクルを備えた空気調和機
１０に限らず、同様の構成を備えた除湿機等にも適用可
能である。

【００４６】

【発明の効果】上記のように構成したので本発明に係る
空気調和機によれば、空気調和機の運転時における液冷
媒の寝込現象を軽減する空気調和機を提供することがで
きる。また、ポンプダウン時に再熱器内の液冷媒を確実
に回収できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係る空気調和機の全体
構成を示す図である。

【符号の説明】

１０ 空気調和機、１２ 送風ユニット、１４ 吸い込
みダクト、１６ 蒸発器、１８ 再熱器、１９ 吹き出
しダクト、２０ 送風機、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ 圧
力センサ、２２ 圧縮機、２４ 凝縮器、２６ 膨張
弁、２８ 制御部、３０ 圧力センサ、３２ａ，３２
ｂ，３２ｃ 流量調整弁，３４ａ，３４ｂ、３４ｃ 逆
止弁、３６ 分岐路、３８ａ，３８ｂ，３８ｃ 経路、
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ 流量調整弁、４２ 減圧器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気体冷媒を圧縮する圧縮機と、 圧縮された気体冷媒を液化する凝縮器と、 液化した高温の冷媒を減圧して低温の気液冷媒にする第
   １減圧器と、 低温の液冷媒と外部の空気とを熱交換することにより外
   部の空気を冷却し、且つ当該液冷媒を気化する蒸発器
   と、 が順次接続され、循環路を形成してなる冷却サイクル
   と、 前記凝縮器に対して並列に接続され、前記圧縮機からの
   気体冷媒と前記蒸発器により冷却された外部の空気とを
   熱交換することにより当該空気を再熱し、且つ当該気体
   冷媒を液化する再熱器と、 を備えた空気調和機において、 前記再熱器から前記第１減圧器の低圧側へ設けられた分
   岐路と、 前記分岐路に設けられた第２減圧器と、 を含み、 前記分岐路を介して前記再熱器から前記蒸発器へ冷媒を
   移動させることを特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】 請求項１記載の空気調和機において、 前記分岐路における冷媒の流量を調整する流量調整手段
   を含むことを特徴とする空気調和機。
3. 【請求項３】 請求項１、又は２いずれかに記載の空気
   調和機において、 前記再熱器の前段に設けられ、前記圧縮機との経路を閉
   鎖する閉鎖手段を備え、 前記圧縮機への経路を閉鎖し、前記分岐路を介して前記
   再熱器から前記蒸発器へ冷媒を移動させることを特徴と
   する空気調和機。
4. 【請求項４】 請求項１記載の空気調和機において、 前記再熱器の前段に設けられ、前記圧縮機との経路を閉
   鎖する閉鎖手段と、 前記分岐路における冷媒の流量を調整する流量調整手段
   と、 前記再熱器における圧力を計測する第１圧力センサと、 前記圧縮機の吸引側に設けられた第２圧力センサと、 前記第１圧力センサにより計測された圧力と前記第２圧
   力センサにより計測された圧力との差に基づいて前記流
   量調整手段を制御する制御手段と、 を含み、 前記空気調和機の運転終了前、前記第１圧力センサと前
   記第２圧力センサとに計測された圧力差に基づいて冷媒
   の流量を調整して当該冷媒を回収することを特徴とする
   空気調和機。