JP2019007694A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】膨張弁の開度を適正な範囲で使用可能な空気調和機を提供する。【解決手段】空気調和機１０は、圧縮機１と、熱源側熱交換器２と、膨張弁３と、利用側熱交換器４とを順次配管で接続した冷凍サイクルを備え、膨張弁３と利用側熱交換器４との間に減圧装置６を有する。さらに空気調和機１０は、電磁弁８を有し、膨張弁３を迂回するためのバイパス回路９を備える。減圧装置６は、開度可変式の減圧装置である。【選択図】 図３

Description

本発明は、空気調和機に関する。

圧縮機と、熱源側熱交換器と、電子式膨張弁と、利用側熱交換器と、送風機とを備える空気調和機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような空気調和機では、利用側熱交換器と膨張弁とは１対１の関係であり、冷媒循環量に合わせて様々な容量の膨張弁が使用されている。一方、近年、馬力（冷媒循環流量）が異なる空気調和機において、共用化設計が主流となっていることから、使用する膨張弁も共用化が求められている。

特開２００７−２４３２０号公報

しかし、膨張弁は容量ごとに冷媒循環量および膨張弁開度の使用範囲が決められている。このため、冷媒循環量の少ない空気調和機で、容量の大きい膨張弁を使用した場合は、不安定な使用範囲下限付近で使用することになる。その結果、膨張弁の開度不足により発生する問題、一つの開度（一段階）の変更に対する冷媒流量の変化量が大きくなるため、細かい温度制御ができない問題、共用化設計ができないといった問題がある。

また、電子式膨張弁では、空気調和機の長時間の連続運転に伴って発生する膨張弁開度の制御開度と実態開度の誤差修正を行うため、膨張弁を全閉とするゼロ点調整が必要であり、この動作により一時的な空気調和機の運転停止や利用熱源側の温度が不安定となる。

そこで、本発明は、膨張弁の開度を適正な範囲で使用可能な空気調和機を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、本発明の一形態に係る空気調和機は、圧縮機と、熱源側熱交換器と、膨張弁と、利用側熱交換器とを順次配管で接続した冷凍サイクルを備え、前記膨張弁と前記利用側熱交換器との間に減圧装置を有する。

本発明によれば、膨張弁の開度を適正な範囲で使用可能な空気調和機を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る空気調和機の冷凍サイクル系統図を示す。 膨張弁の開度と冷媒循環量との関係図を示す。 図１にバイパス回路を追加した冷凍サイクル系統図を示す。 本発明の第２の実施形態に係る空気調和機の冷凍サイクル系統図を示す。

以下に本発明の第１の実施形態に係る空気調和機１０について、図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る空気調和機１０の冷凍サイクル系統図を示している。

空気調和機１０は、圧縮機１と、熱源側熱交換器２と、電子式膨張弁３と、利用側熱交換器４と、送風機５と、減圧装置６とを備える。圧縮機１と、熱源側熱交換器２と、膨張弁３と、利用側熱交換器４と、減圧装置６とは、冷媒配管１１により接続され冷凍サイクルが構成されている。

圧縮機１は、例えばスクリュー圧縮機であり、冷媒を吸引して圧縮する。熱源側熱交換器２は、圧縮機１から吐出されるガス冷媒を凝縮して液化する。送風機５は、回転による送風により熱源側熱交換器２の凝縮能力を調整する。膨張弁３は、熱源側熱交換器２により液化された冷媒を減圧し冷却する。利用側熱交換器４は、冷媒と熱交換を行い、室内ユニットなどから循環供給される冷水を冷却する。減圧装置６は、例えば開度可変式の電子式膨張弁であり、膨張弁３の下流側における流路の抵抗を増大させるために、膨張弁３の下流側に設けられている。なお、空気調和機１０の運転状態に基づき、圧縮機１、膨張弁３、送風機５等が図示せぬ制御装置により制御される。

次に、冷凍サイクルを形成する空気調和機１０の基本動作について説明する。

圧縮機１に吸引された冷媒は圧縮され、圧縮されたガス冷媒は、熱源側熱交換器２で、送風機５により送風される大気と熱交換することにより凝縮される。凝縮した液冷媒は、膨張弁３で減圧され冷却される。減圧された冷媒は、減圧装置６を通過し、利用側熱交換器４で水と熱交換され蒸発される。蒸発した冷媒は、圧縮機１に戻される。

次に、本実施形態における膨張弁３の開度制御について説明する。なお、本実施形態の空気調和機１０は、３０馬力であり、膨張弁３はその容量が３０−５０馬力の空気調和機に対応可能である場合における、膨張弁３の開度制御について説明する。

図２は、膨張弁３の開度と冷媒循環量との関係図を示している。

図２において、直線Ｌ１は、減圧装置６を設けた場合における膨張弁３の開度と冷媒循環量との関係を示し、直線Ｌ２は、減圧装置６を設けない場合における膨張弁３の開度と冷媒循環量との関係を示している。範囲Ｓ１は、３０−５０馬力の空気調和機における冷媒循環量範囲を示し、範囲Ｓ２は、３０馬力の空気調和機１０における冷媒循環量範囲を示している。範囲Ａ１は、減圧装置６を設けた場合の膨張弁３の開度範囲を示し、範囲Ａ２は、減圧装置６を設けない場合の膨張弁３の開度範囲を示している。

上記のように、本実施形態の空気調和機１０は３０馬力であるので、冷媒循環量は範囲Ｓ２である。そして、本実施形態の空気調和機１０では、膨張弁３の下流側に所定開度の減圧装置６が設けられており、この減圧装置６は膨張弁３の下流側の流路の抵抗となる。このため、膨張弁３の開度を大きくすることができ、膨張弁３の開度範囲を範囲Ａ１のように広げて、膨張弁３を適正な範囲で使用することができ、より細かい流量の調整が可能となる。また、冷媒循環量の違い（馬力の違い）に合わせて減圧装置６の開度を変更することにより、特定の容量の膨張弁３を馬力の異なる空気調和機で共用することができるので、物量増加による原価低減を図ることができる。

一方、減圧装置６を設けない場合には、膨張弁３のみで、範囲Ｓ２の冷媒循環量を制御することになり、膨張弁３の開度が小さい範囲Ａ２で膨張弁３を制御することとなるので、流量の細かい調整を行うことができない。

また、空気調和機１０は、図３に示すように、電磁弁８を備え、膨張弁３を迂回するためのバイパス回路９を追加した冷凍サイクルであってもよい。

図３の空気調和機１０において、通常の運転時は電磁弁８は閉状態であり、実線矢印で示すようにバイパス回路９へは冷媒は流れず、冷凍サイクルは図１と同じサイクルである。一方、膨張弁３の使用による誤差を修正するためのゼロ点調整を行うときには、膨張弁３を閉状態とし、電磁弁８を開状態とする。これにより、破線矢印で示すように冷媒が流れるので、膨張弁３のゼロ点調整時に、図１と同等の冷凍サイクルを維持することができ、一時的な空気調和機１０の運転停止や利用熱源側の温度が不安定となるのを抑制することができる。

次に本発明の第２の実施形態に係る空気調和機２０について説明する。なお、第１の実施形態に係る空気調和機１０と同一の部材については同一の参照番号を付して説明を省略し、異なる部分について説明を行う。

図４は、第２の実施形態に係る空気調和機２０の冷凍サイクル系統図を示している。

図４に示すように、空気調和機２０は、第１の実施形態の空気調和機１の開度可変式の電子式膨張弁である減圧装置６に代えて、開度固定式の減圧装置７を備えている。減圧装置７は、例えばキャピラリーチューブにより構成される。なお、減圧装置７は、配管により単に流路を絞る構成であってもよい。

このように、開度固定式の減圧装置７によれば、簡素な構造にすることができ、細かい温度調整が不要な場合において、安価な空気調和機２０を提供することができる。また、本実施形態の空気調和機２０も第１の実施形態の空気調和機１０と同様の効果を奏する。

以上、本発明の公的な実施例を説明したが、本発明は上述の実施例に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の設計変更を行うことができる。

例えば、本実施形態では空気調和機を例として説明したが、冷凍装置においても第１、２の実施形態と同様の構成を適用することにより、同様の効果を得ることが可能である。

また、減圧装置６の開度は、固定であってもよいし、運転状態に応じて変化させてもよい。

１：圧縮機、２：熱源側熱交換器、３：電子式膨張弁、４：利用側熱交換器、５：送風機、
６：減圧装置、７：減圧装置、８：電磁弁、９：バイパス回路、１０、２０：空気調和機

Claims (5)

1. 圧縮機と、熱源側熱交換器と、膨張弁と、利用側熱交換器とを順次配管で接続した冷凍サイクルを備え、
   前記膨張弁と前記利用側熱交換器との間に減圧装置を有する空気調和機。
2. 電磁弁を有し、前記膨張弁を迂回するためのバイパス回路を備える、請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記減圧装置は、開度可変式の減圧装置である、請求項１または請求項２に記載の空気調和機。
4. 前記減圧装置は、開度固定式の減圧装置である、請求項１または請求項２に記載の空気調和機。
5. 前記膨張弁のゼロ点調整時に、前記電磁弁を開状態にして前記バイパス回路へ冷媒の流れを切り替える、請求項２に記載の空気調和機。
   

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