JPH0526436Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 業務用ならびに住宅用の空気調和装置に関す
る。

〔従来の技術〕

第２図は従来の空気調和装置の冷媒回路図であ
る。周波数変換装置１に結線されている容量制御
機能を有する圧縮機２、冷暖房切換え用四方弁
３、熱源側熱交換器４、利用側熱交換器５、膨脹
弁６、受液器７、および冷暖房切換え時流路変更
のための逆止弁８，９，１０，１１が管路によつ
て結合されている。回路内には比較的低沸点の冷
媒例えばＲ２２（CHCF₂）が充填され、熱を
運搬する媒体の役割をはたしている。

この回路においては、要求される温度条件に応
じて、周波数変換装置によつて圧縮機の回転数を
変えて容量制御を行い、空調負荷に対応してい
る。

〔考案が解決しようとする問題点〕

この型の空気調和装置には次の欠点がある。

(1) 圧縮機の回転数には、圧縮機摺動部潤滑、冷
凍機油の油もどし、圧縮機の回転による配管の
共振などの制約から、ある下限回転数以下に回
転を下げることが出来ない。したがつて空気調
和装置の能力が負荷を上回つている状態での暖
房運転の場合には、室温が設定温度以上になる
と、圧縮機の回転数を下限回転数まで落しても
室温が下らないので、圧縮機が発停運転を始
め、吹出し温度および室温が大幅な変動をくり
返すようになるので、居住者に不快感を与える
結果となる。

(2) 通常用いられる低沸点冷媒例えばＲ２２を単
独で用いた時は、通常の設計圧力例えば30Kg／
cm²の下では、凝縮温度は60℃が限界である。こ
のため温風の吹出温度は熱交換器の熱抵抗等に
より40〜50℃以上に高めることは出来ない。す
なわち高い設定温度を満しえない場合がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は上記問題点を解決するために提案され
たもので、容量制御機能を有する圧縮機、凝縮
器、受液器、膨張機構、蒸発器、及び低圧側受液
器によつて冷媒回路を構成し、同回路中に低沸点
冷媒と高沸点冷媒を封入すると共に、前記低圧側
受液器の底部と同低圧側受液器の出口配管とにそ
れぞれ開閉弁を介して一端が接続された精留塔
と、冷媒加熱手段を備え前記精留塔の他端に接続
された冷媒回収容器とからなり、負荷に応じて同
冷媒回収容器内における前記高沸点冷媒の貯蔵量
を調節して前記冷媒回路中を循環する冷媒の組成
比を選択的に変えうる手段を具備したことを特徴
とする容量制御空気調和装置に関するものであ
る。

上記低沸点冷媒としては、例えば、通常用いら
れている冷媒Ｒ２２を用い、Ｒ２２に対する高沸
点冷媒としては、例えば、冷媒Ｒ１１４又は冷媒
Ｒ１２等を用いる。

〔作用〕

(1) 暖房運転時に低温度を要望される場合には、
混合冷媒を主回路に循環させて、最低回転数で
運転することによつて、従来の冷媒Ｒ２２など
を単独で使用した場合より装置の能力を落すこ
とが出来るので、低い吹出し温度となり、その
結果不快をもたらす圧縮機の発停運転を回避す
ることが出来る。すなわち暖房運転時に、より
低温の設定値を満せるようになる。

(2) 高沸点冷媒は、同一設計圧力の下でも凝縮温
度が高い。例えばＲ２２＋Ｒ１１４またはＲ２
２＋Ｒ１２の混合冷媒を使用した場合に、従来
と同一設計圧力例えば30Kg／cm²の圧力の下で、
凝縮温度を80℃程度まで上げることが出来るの
で、温風の吹出温度を60〜70℃に上げることが
可能となる。したがつて暖房時に通常より高温
を要求される場合は、主回路の通常の冷媒に高
沸点冷媒を混入することによつて、Ｒ２２など
の低沸点冷媒単独使用で運転した場合に比して
高温の吹出し温度を得ることが出来る。すなわ
ち暖房運転時に、より高温の設定値を満しうる
ようになる。

(3) 暖房運転時で且つ通常の温度設定値範囲で使
用する場合、及び冷房運転時には、冷媒Ｒ２２
等の単独使用の方が効率の高い運転が出来る。
したがつて、この場合には副回路の機能を働か
せて主回路から高沸点冷媒を分離して冷媒回収
容器に貯蔵し、主回路には低沸点冷媒のみ又は
それを主成分とした冷媒を循環させることによ
つて、高効率の運転を行うことが出来る。

(4) 低沸点冷媒と高沸点冷媒の組成比を変えるこ
とによつて、凝縮圧力と凝縮温度の関係が変る
ので、種々の使用条件に対応することが出来
る。

〔実施例〕

第１図は本考案の空気調和装置の一実施例の冷
媒回路図である。

まず、周波数変換装置１に結線されている容量
制御機能を有する圧縮機２、冷暖房切換え用四方
弁３、熱源側熱交換器４、利用側熱交換器５、膨
脹弁６、受液器７および冷暖房切換え時流路変更
のための逆止弁８，９，１０，１１が管路によつ
て結合された主回路がある。

この主回路に低圧側受液器１２、充填物１３を
内蔵した精留塔１４および熱交換器１５を内蔵し
た冷媒回収容器１６が配管１７，１８，１９，２
０，２１で結合され、さらに上記熱交換器１５が
配管２２および抵抗体２３を有する配管２４によ
つて空気調和回路に結合されている。配管１８，
１９，２２は途中に電磁弁２５，２６，２７を有
している。これらが総体として副回路を構成して
いる。

さらに主回路上の膨脹弁６には制御装置２８が
付加されていて、後述の運転モードの選択指示に
応じて膨脹弁６の開度を自動調節するようになつ
ている。

本図の四方弁の回転位置は、本装置が暖房用と
して用いられている場合を示し、また管路側方に
画いてある小矢印も、同様に暖房運転時の冷媒の
流れの方向を示している。

これらの回路の中には、低沸点冷媒として例え
ばＲ２２（CHCF₂）等、高沸点冷媒としてＲ
１２（CC₂F₂）またはＲ１１４（C₂Ｃ₂F₄）
等からなる非共沸混合冷媒が封入されている。

本装置の主回路は従来の空気調和装置と同じ働
きをする。本装置の副回路は冷媒分離回収貯蔵装
置として働く。上記、低圧側受液器１２、精留塔
１４、熱交換器１５を内蔵した冷媒回収容器１６
および電磁弁２５，２６，２７などからなる副回
路は、空調負荷に応じて主回路内の冷媒構成比を
選択的に変えうる手段を構成している。

本装置には冷媒構成比の違いに基づく基本的な
運転モードとして、混合冷媒運転モードと単独冷
媒運転モードの２種類がある。前者では、本装置
内の混合冷媒のほぼ全部が主回路を循環するよう
に流され、副回路内は空かまたは少量の冷媒が残
つている状態である。後者では、主回路の中に
は、主として低沸点冷媒が循環して空気調和の働
きをし、高沸点冷媒は副回路によつて回収貯蔵さ
れていて、空気調和には関与していない状態にな
つている。

混合冷媒運転モードは前述のように暖房時の通
常より高温または通常より低温を希望する場合に
用いられ、単独冷媒運転モードは、暖房時の通常
温度範囲設定時または冷房時に用いられる。本実
施例の運転モードの切換え操作は次の通りであ
る。

（） 混合冷媒運転への切換え操作： 単独冷媒運転の状態から混合冷媒運転への切換
える際の操作順序を述べる。

初めの状態は単独冷媒運転状態であり、主回路
には主として低沸点冷媒が循環し、高沸点冷媒は
副回路の冷媒回収容器１６の中に貯蔵されてい
る。したがつて主回路内の冷媒量は比較的少いの
で、受液器７の液面はＢ−Ｂ液面のように低い位
置にある。

この状態で本装置に混合冷媒運転への切換え指
令が発せられると、電磁弁２５は開かれる。電磁
弁２６，２７は閉じてある。冷媒回収容器１６は
圧縮機２の低圧側につながつているので、冷媒回
収容器１６の中の高沸点冷媒は、周囲の温度との
関係もあつて、気化して主回路の中へ吸い込まれ
る。

主回路の冷媒量は増加するので、受液器７の液
面はＡ−Ａ液面のように増加する。膨脹弁６はこ
の高い液面を保つように、制御装置２８によつて
しぼり側に制御される。冷媒の大部分がこのよう
に主回路上の受液器７に保持されるため副回路内
にある低圧側受液器１２へは主として熱交換器４
で蒸発した気体状冷媒だけが戻つて来るが、これ
はすぐ圧縮機に吸込まれてしまうので液状冷媒の
液面はａ−ａ液面のように低い位置に保たれる。

以上の操作によつて冷媒の大部分が主回路を循
環し、副回路は空になるか、少量の冷媒しか残ら
なくなつて、混合冷媒運転モードが達成される。
この状態で電磁弁２５を閉じれば主回路と副回路
とは完全に遮断される。

混合冷媒運転モードは暖房時の、通常より高温
または通常より低温を希望する場合に用いられ
る。

（） 単独冷媒運転への切換え操作： 混合冷媒運転の状態から単独冷媒運転へ切換え
る際の操作順序を述べる。

初めの状態は混合冷媒運転であるから、大部分
の冷媒は主回路を循環しており、冷媒回収容器１
６や低圧側受液器１２などを主体とする副回路は
ほぼ空あるいは液面としては低い位置にある。受
液器７は大部分の冷媒を受けているので、液面は
Ａ−Ａのように高い位置に保たれている。

この状態で本装置に単独冷媒運移への切換え指
令が発せられると、制御装置２８は膨脹弁６を開
き、受液器７の液面をＢ−Ｂ液面まで下げた状態
で保つよう制御を行う。この時熱源側熱交換器４
へは受液器７から混合冷媒が流れ込むが、低沸点
冷媒の方が先に蒸発するので、低圧側受液器１２
へは、気化した低沸点冷媒と、未蒸発の高沸点冷
媒を主体とする液状冷媒とが送り込まれ、低圧側
受液器１２の液面はｂ−ｂ液面の位置へ上る。こ
の時電磁弁２５，２６が開かれ、低圧側受液器１
２の中の液状冷媒は冷媒回収容器１６へ落ちる。
この時電磁弁２７が開かれ、圧縮機出口につなが
つている管路２２から高温の気体が熱交換器１５
の中へ流れ込み、冷媒回収容器１６の中の液状冷
媒を加熱する。この熱によつて蒸発した冷媒は、
充填物１３を有する精留塔１４の中を通る間に多
段分溜されて、管１８からは低沸点冷媒を主とす
る気体冷媒が出て行き、主回路へ戻つて行く。

この過程をしばらく続けることによつて、主回
路を循環する混合冷媒の中からの高沸点冷媒の分
離が進み冷媒回収容器１６の中に蓄積貯蔵されて
ゆく。主回路の冷媒としては低沸点冷媒の比率が
高まり、単独冷媒運転モードが達成される。組成
分離終了後、電磁弁２５，２６，２７を閉じるこ
とによつて主回路は副回路から遮断される。

単独冷媒運転モードは暖房時の通常温度範囲設
定時または冷房時に用いられる。

なお、上記（）、（）の切換え操作の過程を
途中で中断して主副回路を遮断すれば任意の組成
比の混合媒体を主回路に循環させることが出来
て、種々な運転要求に応えることが出来る。

以上述べたように、本実施例においては、主回
路が空気調和装置として働き、副回路が、冷媒分
離回収貯蔵装置として働いて、空調負荷に応じて
主回路内の冷媒構成比を選択的に変えることがで
きるので、空気調和装置の暖房運転時に発停運転
を回避することができ、また、暖房時においてよ
り高温の温度設定値をうることができる。

〔考案の効果〕

従来の冷媒例えばＲ２２単独使用に対して、こ
れより高温の沸点の冷媒例えばＲ１２またはＲ１
１４を混合させて循環することにより、 (1) 暖房時の最低回転数の状態において、従来よ
りも能力を下げることが出来るので、発停運転
を回避し、より低温の温度設定値を満すことが
出来る。

(2) 従来の同一の設計圧力の下で、より高い凝縮
温度が達成出来るようになつたので、暖房時に
より高温の温度設定値を満すことが出来る。

また、低沸点の冷媒例えばＲ２２を単独で循環
させることにより、暖房時の通常の温度範囲や冷
房時に通常の運転を行うことが出来る。

更に上述の混合冷媒運転モードと単独冷媒運転
モードは本装置の高沸点冷媒回収貯蔵機能によつ
て簡単に切り換えることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の冷媒回路図、第２
図は従来の技術の冷媒回路図である。 ２……圧縮機、３……四方弁、４……熱源側熱
交換器、５……利用側熱交換器、６……膨脹弁、
７……受液器、１２……低圧側受液器、１４……
精留塔、１５……熱交換器、１６……冷媒回収容
器、２５，２６，２７……電磁弁、２８……膨脹
弁制御装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 容量制御機能を有する圧縮機、凝縮器、受液
   器、膨張機構、蒸発器、及び低圧側受液器によつ
   て冷媒回路を構成し、同回路中に低沸点冷媒と高
   沸点冷媒を封入すると共に、前記低圧側受液器の
   底部と同低圧側受液器の出口配管とにそれぞれ開
   閉弁を介して一端が接続された精留塔と、冷媒加
   熱手段を備え前記精留塔の他端に接続された冷媒
   回収容器とからなり、負荷に応じて同冷媒回収容
   器内における前記高沸点冷媒の貯蔵量を調節して
   前記冷媒回路中を循環する冷媒の組成比を選択的
   に変えうる手段を具備したことを特徴とする容量
   制御空気調和装置。