JP2502197B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、冷凍サイクル装置に
係り、特にその能力の向上に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、室内側において凝縮器と蒸発器を
同時に動作させる冷凍サイクル装置として例えば特開平
２−８６６４号公報に示された多室式空気調和機があ
る。第３図はその全体構成図であり、図において、１は
室外機、２は容量可変圧縮機、３は四方弁、４は室外側
熱交換器、５は室外側膨張弁、６ａ、６ｂ、６ｃは室内
機、８ａ、８ｂ、８ｃは室内側熱交換器、９は室外側送
風機、１０ａ、１０ｂ、１０ｃは室内側送風機、１１は
ヘッダー、１２ａ、１２ｂ、１２ｃは室内側第１二方
弁、１３ａ、１３ｂ、１３ｃは室内側第２二方弁、１４
ａ、１４ｂ、１４ｃは室内側第１膨張弁、１５ａ、１５
ｂ、１５ｃは室内側第２膨張弁、１６は二方弁である。

【０００３】次に動作について説明する。室外機１が凝
縮器として作動する時を例にとり第３図中実線矢印で示
す運転モードで説明する。

【０００４】まず圧縮機２で圧縮された高温高圧のガス
冷媒は、四方弁３を経由して室外側熱交換器４で一部凝
縮して高圧二相冷媒となり、全開となっている室外側膨
張弁５を経て、室内機側に運ばれる。ここで、室内機６
ａが暖房運転モードで、室内機６ｂと６ｃが冷房運転モ
ードである場合について説明する。室内機６ａは暖房運
転モードであるから、室内側第１二方弁１２ａが開とな
り高圧二相冷媒を通過させて室内側熱交換器８ａで完全
凝縮液化し、その冷媒は室内側第２膨張弁１５ａよりヘ
ッダー１１に流入する。このヘッダー２０内の高圧液が
室内側第１膨張弁（ＥＶ１ｂ）（ＥＶ１ｃ）で減圧され
て、冷房運転モードである室内機６ｂ、６ｃの室内側熱
交換器８ｂ、８ｃで蒸発ガス化し、室内側第２二方弁１
３ｂ、１３ｃを経て低圧管に集合し、再び室外機１に搬
送され、四方弁３を経て圧縮機２に循環される。このよ
うにして冷媒回路が構成されている。暖房運転である室
内機６ａの室内側熱交換器８ａには高圧二相冷媒が流入
するが、本来は高圧ガスのみが流入することが望まし
い。

【０００５】従って、この場合二相冷媒を気液分離器で
分離してそれぞれ送出することが考えられる。この気液
分離の手段を示すものとしては例えば特開平２−２９５
５２号公報に示されたものがあり、第４図はその全体構
成図である。この第４図に示されたものにおいては、圧
縮機２から吐出された冷媒ガスが凝縮器４において凝縮
され高圧冷媒液となり、中間圧膨張弁４０によって中間
圧に減圧され、気液二相流となり気液分離器４１へ送ら
れる。ここで圧力作用によって気体と液体とに分離され
た中間圧の冷媒のうち、気体は圧縮機２の中間圧吸入口
より再び圧縮機２に吸入され、液体のみが電気式低圧膨
張弁４２によってさらに低圧まで減圧され、蒸発器４３
で蒸発させられた圧縮機２に吸入される。そして、気液
分離器４１内部にはサーミスタ４４が冷媒液中に半浸漬
して設けられており、冷媒液の液面に応じてこのサーミ
スタ４４の温度抵抗値が変わり、この抵抗値に応じて中
間圧膨張弁４０を制御手段４５により調整することによ
り気液分離器４１への冷媒量を制御し、液面を一定に保
つようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の多室式空気調和
機は、以上のように構成されているので、室外熱交換器
で一部凝縮した気液二相冷媒が気液分離されることなく
室内機６ａに至り、室内側第１二方弁１２ａを経て室内
側熱交換器８ａに流入し、この気液二相冷媒を完全凝縮
液化させるため、圧力損失は増加し、能力がでなくなっ
て性能が悪くなるという問題点があった。

【０００７】また、上述の特開平２−２９５５２号公報
に示されたものの如く、一方で蒸発器あるいは凝縮器の
みを動作させるものにおいて気液分離器を設けるものは
あるが、一方で蒸発器と凝縮器とを動作させることが示
唆されておらず、例えば気液分離器４１内のガスは利用
される行先がないことから気液分離器４１へ流入する冷
媒のかわき度（液とガスの割合を示す度合）を調整する
ことが考慮されていない。また、機液分離器４１への流
入冷媒は流入速度が早く、機液分離器４１内の液面は大
きく乱されて安定しないことや、サーミスタ４４の温度
変化幅が、充分とれないことから液面検出精度が悪い。

【０００８】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、一部凝縮した気液二相冷媒を用
いて蒸発器と凝縮器とを動作させる場合でも、蒸発器あ
るいは凝縮器のみを動作させる場合と比べて能力が低く
なることがなく、かつ確実な動作が行える冷凍サイクル
装置を得ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る冷凍サイ
クル装置は、第１凝縮器と第２凝縮器および蒸発器との
間に気液分離器を介在せしめて、分離されたガス冷媒を
第２凝縮器に導入し、液冷媒を蒸発器に導入するごとく
構成し、かつ気液分離器の側面と低圧ガス管を結ぶバイ
パス細管を設け、これに設けられたサーミスタの温度と
高圧圧力から求められる冷媒飽和温度とから気液分離器
内の液面レベルを検出し、その検出結果により気液分離
器の液冷媒出口側の電子膨張弁を制御して液冷媒流出量
を調節し、液面レベルを調整する制御器を設けたもので
ある。

【００１０】

【作用】この発明においては第１凝縮器からの気液二相
媒が気液分離器でガスと液に分離されてそれぞれ第２凝
縮器、蒸発器に送られ、これらを高能力に動作させるこ
とができるとともに、気液分離器の側面から低圧ガス管
に接続されたバイパス細管を介して常時少流量の冷媒が
高圧の気液分離器から低圧ガス管に流され、そのバイパ
ス細管の途中に設けられた自己発熱型サーミスタの検出
温度が高い時はガスが流れ、低い時は液が流れていると
判断されて液面レベルが検出され、この検出結果に応じ
て気液分離器の液出口側に設けられて電子膨張弁が制御
されて液面レベルが所定範囲に保たれ、第２凝縮器、蒸
発器が確実に動作される。

【００１１】

【実施例】実施例１． 第１図において、２１は圧縮機、２２は第１凝縮器、２
３は気液分離器、２４はこの気液分離器２３の液出口側
に設けられた第１電子膨張弁、２５は気液分離器２３か
らガス冷媒のみを導びくガス出口側配管、２６はこのガ
ス出口側配管２５に接続された第２凝縮器、２７はこの
第２凝縮器２６の出口側に設けられた第２電子膨張弁、
２８はこの第２電子膨張弁２７、および上記第１電子膨
張弁２４からの配管が合流した配管が第３電子膨張弁２
９を介して接続された蒸発器、３０はこの蒸発器２８の
冷媒出口を上記圧縮機２１に接続する低圧ガス管、３１
は上記気液分離器２３から低圧ガス管３０にバイパスす
る液面検知用バイパス細管、３２はこの液面検知用バイ
パス細管３１に設けられた自己発熱型サーミスタ、３３
は上記ガス出口側配管２５に設けられた圧力センサ、３
４はこの圧力センサ３３および上記自己発熱型サーミス
タ３２の検出出力に基づいて上記第１電子膨張弁２４の
開度を制御する制御器である。

【００１２】このような構成の冷凍サイクル装置におい
ては、圧縮機２１で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、
第１凝縮器２２で一部凝縮した気液二相冷媒となって気
液分離器２３に流入する。なお、この気液二相冷媒のか
わき度は圧縮機２１、第１凝縮器２２によって調整でき
る。ここでガスと液に分離された冷媒のうちガスはガス
出口側配管２５を経て第２凝縮器２６に至り、凝縮液化
し第２電子膨張弁２７で少し減圧されて中圧液になる。
一方気液分離器２３の液冷媒は液出口側配管３５を経て
第１膨張弁２４で少し減圧され中圧になる。これら第
１、第２電子膨張弁２４、２７からの中圧の液冷媒が合
流して、第３電子膨張弁２９で低圧まで減圧されて蒸発
器２８に流入し、蒸発ガス化した低圧ガス冷媒は低圧ガ
ス管３０を経由して再び圧縮機２１に吸入される。この
ようにして冷媒回路が構成され、第２凝縮器２６、蒸発
器２８にはそれぞれガスまたは液冷媒のみが流入するの
で圧力損失を増大することなく、高い能力を保って動作
させることができる。また気液分離器２３へ流入する冷
媒のかわき度を、第２凝縮器２６、蒸発器２８の運転状
態に応じて調整し、最適な運転が行える。

【００１３】ここで、上記気液分離器２３の液面検知用
バイパス細管３１を設け、気液分離器２３から低圧ガス
管３０に常時少量の冷媒を流しており、そのバイパス細
管３１の壁面に自己発熱型サーミスタ３２を設けてその
温度を検出している。さらに気液分離器２３からのガス
出口側配管２５の途中に圧力センサー３３を設け、その
圧力を検出している。これらは、その検出出力によって
気液分離器２３内の液面レベルを知るためのものであ
り、これらの検出出力から制御器３４が液面レベルを検
出し、これに応じて第１電子膨張弁２４を制御すること
により、液面レベルを所定のレベルに保つことにより確
実な動作を保障する構成になている。

【００１４】第２図に制御器３４の制御フローチャート
を示す。まず、ステップ（Ｓ１）において圧力センサ３
３で高圧圧力Ｐを検出し、ステップ（Ｓ２）でその値に
基づいて、冷媒圧力から冷媒の飽和温度を求める式Ｆ
（Ｐ）により飽和温度Ｔｈ（Ｐ）を計算する。一方ステ
ップ（Ｓ３）で自己発熱型サーミスタ３２により温度Ｔ
ｈ１を検出する。そしてステップ（Ｓ４）で上記２つの
値Ｔｈ（Ｐ）とＴｈ１とからその偏差ＳＨ＝Ｔｈ１−Ｔ
ｈ（Ｐ）を計算する。ステップ（Ｓ５）でこの偏差ＳＨ
とあらかじめ設定した値ＳＨ１とを比較し、ＳＨがＳＨ
１より小さい時は、バイパス細管３１内を液が流れてい
ることになり、気液分離器２３内の液面レベルが高いこ
とを示している。よって気液分離器２３からの液側配管
３５の途中に設けた第１電子膨張弁２４の開度Ｓを大き
くして液をたくさん流して液面レベルを下げる必要があ
り、ステップ（Ｓ６）でこれに対応する開度を計算す
る。

【００１５】また、偏差ＳＨがＳＨ１より大きいときは
ステップ（Ｓ７）でさらにあらかじめ設定した値ＳＨ２
と比較され、ＳＨがＳＨ２より大きい時はバイパス細管
３１内をガスが流れていることになり、液面レベルが低
いことを示しているので、ステップ（Ｓ８）で逆に第１
電子膨張弁２４の開度Ｓを小さくするような開度計算を
行う。そしてステップ（Ｓ９）においてステップ（Ｓ
６）あるいはステップ（Ｓ８）で求められた開度に第１
電子膨張弁２４の開度を制御する。これを繰り返すこと
により気液分離器２３内の液面レベルは所定範囲内に保
たれ、第２凝縮器２６、蒸発器２８を常に安定した能力
で動作させることができる。この実施例では液面が多少
乱れていたとしても上述のようにして液面を積極的に上
下させることにより動作を安定にし、凝縮器２６、蒸発
器２８への冷媒供給を確実にしている。

【００１６】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、第１
凝縮器と第２凝縮器および蒸発器との間に気液分離器を
設け、ガスのみを第２凝縮器に流し、液のみを蒸発器に
流すように構成し、かつ、気液分離器の液面レベルを検
出し、それに応じてガス・液流量比を制御する電子膨張
弁を設けたので、第２凝縮器、蒸発器ともに安定して高
能力で動作できる冷凍サイクル装置が得られるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による冷凍サイクル装置を
示す全体構成図である。

【図２】この発明の一実施例による冷凍サイクル装置の
制御器の制御フローチャートである。

【図３】従来の冷凍サイクル装置の全体構成図である。

【図４】従来の冷凍サイクル装置の全体構成図である。

【符号の説明】

２１ 圧縮機 ２２ 第１凝縮器 ２３ 気液分離器 ２４ 第１電子膨張弁 ２５ ガス出口側配管 ２６ 第２凝縮器 ２７ 第２電子膨張弁 ２８ 蒸発器 ２９ 第３電子膨張弁 ３０ 低圧ガス管 ３１ 液面検知用バイパス細管 ３２ 自己発熱型サーミスタ ３３ 圧力センサ ３４ 制御器

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機の冷媒出口に接続された第１凝縮
   器、この第１凝縮器に接続された気液分離器、この気液
   分離器の液出口に接続された第１電子膨張弁、上記気液
   分離器のガス出口に接続された第２凝縮器、この第２凝
   縮器の液出口に接続された第２電子膨張弁、上記第１、
   第２電子膨張弁の冷媒出口側に第３電子膨張弁を介して
   接続された蒸発器、この蒸発器のガス出口と上記圧縮機
   を接続する低圧ガス管を備えた冷凍サイクルにおいて、
   上記気液分離器の側面から上記低圧ガス管にかけて接続
   された液面検知用バイパス細管と、この液面検知用バイ
   パス細管に設けられたサーミスタと、上記気液分離器の
   ガス出口側配管に設けられた圧力センサと、上記サーミ
   スタの検出温度Ｔｈ１と上記圧力センサの検出圧力Ｐか
   ら求められる温度Ｔｈ（Ｐ）との偏差ＳＨ＝Ｔｈ１−Ｔ
   ｈ（Ｐ）に基づいて上記第１電子膨張弁の開度を制御す
   る制御器を設けたことを特徴とする冷凍サイクル装置。