JP2915076B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高精度の恒温恒湿の空気を作り出し、空
気をダクトを通して配送する空気調和装置に関するもの
である。

〔従来の技術〕

第３図は例えば特開平1-210764号公報に示された従来
の空気調和装置を示す構成図であり、図において、１は
恒温恒湿ユニット、２は送風機、３は熱交換器としての
蒸発器、３−1,3−２は２本ずつの冷媒用配管（伝熱
管）、６は第１の入口集合管、７は第１の出口集合管、
８は第２の入口集合管、９は第２の出口集合管、10は上
流側分岐管、11は下流側分岐管、12は分岐前の冷媒の流
れ、13は合流後の冷媒の流れである。

次に動作について説明する。蒸発器３は外部に図示を
省略した圧縮機、凝縮器、減圧弁等を接続することによ
り冷媒サイクルを構成しており、この冷媒サイクルでは
圧縮機で圧縮された冷媒は凝縮器で放熱し、減圧弁にて
減圧してから蒸発器３へ流入し、そこで吸熱して圧縮機
へ戻る。蒸発器３には低温低圧の冷媒が流れるため、周
囲の空気の熱を奪う吸熱作用と、空気中の水分を除湿す
る除湿機能がある。そして、恒温恒湿ユニットを構成し
ている加熱器と加湿器で温度と湿度の調節を行う。この
時、蒸発器３に流入する冷媒を第1,第２の入口集合管6,
8により流入前に二分割し、隣接する一方の冷媒用配管
３−１の流れと他方の冷媒用配管３−２の流れとが互い
に反対となるように分配して蒸発器３に流し、再びその
２つの流れを第1,第２の出口集合管7,9で合流させた
後、圧縮機に吸入させる。これにより蒸発器３の全体の
温度バランスを保ち、恒温恒湿ユニット全体としての吸
出空気温度分布を改善し、より高精度な温度、湿度の恒
温恒湿空気を作り出すことができる。なお、上記従来技
術の他に従来技術を示すものとして、特開昭57-35116号
公報に示された過給気装置がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の空気調和装置は以上のように構成されているの
で、蒸発器３からの吸出空気温度分布の制御は行えるも
のの、加熱器に関しては、ヒータや他の冷媒サイクルの
凝縮器を利用することにより吸出空気温度分布を独自に
制御しなければならないので、加熱器と蒸発気のそれぞ
れに制御回路を別々に設ける必要があり、さらにヒータ
を用いる場合は、その制御性に難点があるなどの課題が
あった。また、他の冷媒サイクルが必要となるため、コ
スト的に高くなるなどの課題があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされ
たもので、１つの冷媒サイクルと加湿器を用いることに
よって、加熱，冷却と除湿，加湿を組み合わせた自由な
温度，湿度調整が行えるとともに、温度，湿度の２値目
標制御を任意に実施することができる空気調和装置を得
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

請求項１記載の発明に係る空気調和装置は、複数の熱
交換器を独立して直列に配置し送風機により流れる空気
の冷却や加熱を行う風路と、この風路に配置された複数
の熱交換器と直列に配置された加湿器と、圧縮機から吐
出された冷媒を熱交換器に個別に又は共通に循環させ、
熱交換器個々に暖房や冷房や停止を行わせる冷媒回路
と、この冷媒回路を形成する配管であって一方が圧縮機
の一端に接続され、他方が複数の熱交換器及び室外に配
置された第三の熱交換器のそれぞれの一端にそれぞれ開
閉弁を介して接続される第一の配管と、冷媒回路を形成
する配管であって一方が圧縮機の他端に接続され、他方
が複数の熱交換器及び第三の熱交換器のそれぞれの一端
にそれぞれ開閉弁を介して接続される第二の配管と、冷
媒回路を形成する配管であって複数の熱交換器及び第三
の熱交換器のそれぞれの他端にそれぞれ開閉弁を介して
接続される第三の配管とを備えるように構成したもので
ある。

請求項２記載の発明に係る空気調和装置は、風路に配
置された複数の熱交換器及び第三の熱交換器の少なくと
も１つの熱交換器を凝縮器とし、他の少なくとも１つの
熱交換器を蒸発器とし、この凝縮器からの高圧液冷媒と
蒸発器からの低圧湿り冷媒とを熱交換するとともに、冷
媒回路に接続されその一端を圧縮機の吸入口と接続した
冷媒貯留手段とを備えるように構成したものである。

〔作用〕

この発明における空気調和装置は、各配管を流れる冷
媒が運転モードにかかわらず固定しているため、暖房運
転を行うときは、その室外または室内熱交換器のみ一端
を高圧ガス管に開放し、他端を高圧液管に開放する。そ
の時の電子膨張弁は全開である。また、冷房運転を行う
ときは、その室外または室内熱交換器のみ一端を低圧湿
り管に開放し、他端を高圧サブクール管に開放し、電子
膨張弁で熱交換器出口が、適当な湿り冷媒となるように
開度制御を行う。この様に目標とすべく温度・湿度に応
じて２つの室内熱交換器を別個にそれぞれ暖房運転、冷
房運転、停止と切り換えることにより、空気の加熱、冷
却、除湿を行うことができる。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図において、14は圧縮機、15は室外熱交換器、16,17
は室内熱交換器、18は室内熱交換器16,17を加湿器19と
ともに収納する通風ダクト、20はダクト用送風ファン、
21は室外熱交換器用ファン、22は高圧サブクール管、23
は高圧液管、24は低圧湿り管、25は高圧ガス管、26は高
低圧熱交換アキュムレータ、27,28は熱交換器15,16,17
の一端および他端、29は上記各他端に接続された電子膨
張弁、30は上記一端27と高圧ガス管25とを結ぶ流路に接
続された電磁弁、31は上記一端27と低圧湿り管24とを結
ぶ流路に接続された電磁弁、32は上記他端28に接続され
た電子膨張弁29と高圧液管23とを結ぶ流路に接続された
電磁弁、33は電子膨張弁29と高圧サブクール管とを結ぶ
流路に接続された電磁弁である。なお、各室内熱交換器
16,17と４本の配管22〜25との接続形式と、室外熱交換
器15と４本の配管22〜25との接続形式は全く同じであ
る。

第２図はモリエル線図上の冷媒の圧力特性を示す特性
図である。

次に動作について説明する。まず、圧縮機14を出た高
温高圧のガス冷媒（ａ）は高圧ガス管25に配送され、熱
交換器15〜17のうちのいずれか、例えば室内熱交換器17
側の電磁弁30より上記一端27に流入し、その室内熱交換
器17で凝縮液化される（ｂ）。また、この液化した冷媒
は他端28を経由して、全開の電子膨張弁29を通って圧力
降下せずに、そのままの状態で電磁弁32を経由して高圧
液管23に流れ込む。さらに、この冷媒は高低圧熱交換ア
キュムレータ26で過冷却され（ｃ）、高圧サブクール管
22を経て熱交換器15〜17のいずれかに配送される。上記
高圧サブクール液は例えば室外熱交換器15において電磁
弁33を経由して電子膨張弁29で減圧され（ｄ）、他端28
より室外熱交換器15に流入する。その後、一端27を出た
低圧湿り冷媒（ｅ）は、電磁弁31を経て低圧湿り管24に
配送され、高低圧熱交換アキュムレータ26に集められ
て、ガス成分のみが少し加熱された後、再び圧縮機14に
吸入される（ｆ）。

また、このような冷媒の流れを各電子膨張弁29および
各電磁弁30〜33の選択によって変えることにより、室内
熱交換器16,17をそれぞれ室内冷媒用または室内暖房用
として機能させることができる。従って、これら２つの
熱交換器がそれぞれ冷房，暖房のいずれかのモードにあ
る時でもダクト18内の加湿器19を任意に、または自動空
調制御により作動させることで、送風ファン20によって
室内に送り込まれる暖気や冷気に湿気を含ませることが
できる。すなわち、２台の室内熱交換器16,17の運転モ
ードを、設定された温度目標および湿度目標により、暖
房，冷房，停止のいずれかに設定し、圧縮機14の回転
数，室外熱交換器15の運転モード，室外熱交換器用ファ
ン21の回転数を操作することにより、温度，湿度の２値
目標制御を行うことができる。

なお、上記実施例では各熱交換器に４個の電磁弁30〜
33を用いたが、三方切換弁あるいは四方弁等を用いても
よい。

〔発明の効果〕

以上のように、請求項１記載の発明によれば、複数の
熱交換器を独立して直列に配置し送風機により流れる空
気の冷却や加熱を行う風路と、この風路に配置された複
数の熱交換器と直列に配置された加湿器と、圧縮機から
吐出された冷媒を熱交換器に個別に又は共通に循環さ
せ、熱交換器個々に暖房や冷房や停止を行わせる冷媒回
路と、この冷媒回路を形成する配管であって一方が圧縮
機の一端に接続され、他方が複数の熱交換器及び室外に
配置された第三の熱交換器のそれぞれの一端にそれぞれ
開閉弁を介して接続される第一の配管と、冷媒回路を形
成する配管であって一方が圧縮機の他端に接続され、他
方が複数の熱交換器及び第三の熱交換器のそれぞれの一
端にそれぞれ開閉弁を介して接続される第二の配管と、
冷媒回路を形成する配管であって複数の熱交換器及び第
三の熱交換器のそれぞれの他端にそれぞれ開閉弁を介し
て接続される第三の配管とを備えるように構成したの
で、複数の熱交換器は別個に暖房運転、冷房運転、停止
されるため風路を流れる空気の加熱、冷却及び除湿を任
意に選択でき、高精度の恒温室が得られる効果がある。

また、複数の熱交換器と第三の熱交換器による放熱吸
熱の調整が可能で、室外での廃熱を大幅に減らせる運転
が可能になり、エネルギーの消費が少ない装置が得られ
るなど使い勝手の良い空気調和装置が得られる効果があ
る。

さらに、冷房、暖房、除湿及び加湿の各種運転を精度
良く実施でき、多種多様な用途に使用できる空気調和装
置が得られるとともに、簡単な構成で安価な空気調和装
置が得られる効果がある。

請求項２記載の発明によれば、風路に配置された複数
の熱交換器及び第三の熱交換器の少なくとも１つの熱交
換器を凝縮器とし、他の少なくとも１つの熱交換器を蒸
発器とし、この凝縮器からの高圧液冷媒と蒸発器からの
低圧湿り冷媒とを熱交換するとともに、冷媒回路に接続
されその一端を圧縮機の吸入口と接続した冷媒貯留手段
とを備えるように構成したので、運転性能が良くエネル
ギー損失の少ない空気調和装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による恒温恒湿空調装置を
示す構成図、第２図はモリエル線図上の冷媒の圧力特性
を示す特性図、第３図は従来の恒温恒湿ユニットを示す
構成図である。 14……圧縮機、15……室外熱交換器、16,17は室内熱交
換器、18は通風ダクト、19は加湿器、20は送風ファン、
26……高低圧熱交換アキュムレータ、27……熱交換器の
一端、28……熱交換器の他端、29……電子膨張弁、30〜
33……電磁弁。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の熱交換器を独立して直列に配置し送
   風機により流れる空気の冷却や加熱を行う風路と、 この風路に配置された複数の熱交換器と直列に配置され
   た加湿器と、 圧縮機から吐出された冷媒を前記熱交換器に個別に又は
   共通に循環させ、前記熱交換器個々に暖房や冷房や停止
   を行わせる冷媒回路と、 この冷媒回路を形成する配管であって一方が前記圧縮機
   の一端に接続され、他方が前記複数の熱交換器及び室外
   に配置された第三の熱交換器のそれぞれの一端にそれぞ
   れ開閉弁を介して接続される第一の配管と、 前記冷媒回路を形成する配管であって一方が前記圧縮機
   の他端に接続され、他方が前記複数の熱交換器及び前記
   第三の熱交換器のそれぞれの一端にそれぞれ開閉弁を介
   して接続される第二の配管と、 前記冷媒回路を形成する配管であって前記複数の熱交換
   器及び前記第三の熱交換器のそれぞれの他端にそれぞれ
   開閉弁を介して接続される第三の配管と を備えた空気調和装置。
2. 【請求項２】風路に配置された複数の熱交換器及び第三
   の熱交換器の少なくとも１つの熱交換器を凝縮器とし、
   他の少なくとも１つの熱交換器を蒸発器とし、この凝縮
   器からの高圧液冷媒と前記蒸発器からの低圧湿り冷媒と
   を熱交換するとともに、冷媒回路に接続されその一端を
   圧縮機の吸入口と接続した冷媒貯留手段とを備えたこと
   を特徴とする請求項１記載の空気調和装置。