JPH07107472B2 - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機

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JPH07107472B2
JPH07107472B2 JP60150302A JP15030285A JPH07107472B2 JP H07107472 B2 JPH07107472 B2 JP H07107472B2 JP 60150302 A JP60150302 A JP 60150302A JP 15030285 A JP15030285 A JP 15030285A JP H07107472 B2 JPH07107472 B2 JP H07107472B2
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JP
Japan
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expansion valve
electric expansion
heat exchanger
stage cylinder
intercooler
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元 五十川
英範 横山
善吉 山口
恒彦 皆川
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Tohoku Electric Power Co Inc
Hitachi Ltd
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Tohoku Electric Power Co Inc
Hitachi Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/05Compression system with heat exchange between particular parts of the system
    • F25B2400/051Compression system with heat exchange between particular parts of the system between the accumulator and another part of the cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/13Economisers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/23Separators

Landscapes

  • Air Conditioning Control Device (AREA)
  • Air Filters, Heat-Exchange Apparatuses, And Housings Of Air-Conditioning Units (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ヒートポンプ式空気調和機の改良に係るもの
で、特に寒冷地使用に適したヒートポンプ式空気調和機
の改良に係るものである。
〔発明の背景〕
第2図に従来の空気調和機の冷凍サイクルを示す。図に
於いて、1はシリンダ2段圧縮圧縮機で、2は1段目の
シリンダ、3は2段目のシリンダである。4は四方弁、
5は室内側熱交換器、6は室外側熱交換器、7は気液分
離器、8、9は各々毛細管又は膨張弁である。第3図に
この冷凍サイクルのモリエル線図特性を示す。図に於い
てaは1段目シリンダ入口、bは第1段目シリンダ吐出
口、cは2段目シリンダ入口、dは2段目出口、eは膨
張弁8入口(暖房運転の場合)fは膨張弁8出口、gは
膨張弁9入口、hは膨張弁出口である。なお、この図は
接続配管による熱、圧力損失などを無視した特性線図で
ある。1段目の膨張で生じたガスは2段目シリンダ入口
cより吸込れる。本冷凍サイクルによれば本来一段圧縮
ではd′まで温度上昇するのを、dに押えられて、しか
も高圧力が得られるので、圧縮機の過熱を防止しつつ、
高温風吹出しが得られる。又、1段膨張で発生したガス
を気液分離しているので、インタルピ▲▼が▲
▼の分だけ増加しており、熱効率の改善に寄与して
いる。しかし、本冷凍サイクルは特定の温度条件(室外
若しくは室内気温)では効率良く運転するが、温度条件
の幅が振れた場合や、圧縮機の回転数制御を行った場合
は、最適制御点がずれて、効率よく運転できないもので
あった。したがって、気温変動の大きい地域には適さな
い。尚、この種の空気調和機として関連するものには例
えば特開昭59−46456号、特開昭58−178158号等が挙げ
られる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、回転数制御など極めて広範囲に制御さ
れるべき冷凍サイクルに適用して性能改善を図り、併せ
て、立上り改善や、除霜改善を行った空気調和機を提供
するものである。
〔発明の概要〕
本発明は、基本的には最近実用化された、電動機駆動形
の膨張弁、即ち、電動膨張弁を適用して制御幅を極めて
広くしたところに特徴がある。特に、気液分離器を中心
として、3ケの電動膨張弁を設け、これを各々独立に制
御して、冷凍サイクル制御幅の拡大を図り、同時に空気
調和機の諸特性を改善するものである。
〔発明の実施例〕
第1図に本発明を実施せる空気調和機の冷凍サイクルを
示す。図に於いて、1〜7は第2図と同符号を付してい
る。10は第1電動膨張弁、11は第2電動膨張弁、12は第
3電動膨張弁である。13は、除霜用バイパス回路の2方
弁である。
図に於いて第1・第2・第3電動膨張弁10・11・12は各
々独立に開度を調整できるようになっており、又、各電
動膨張弁10・11・12は殆んど閉切の状態から配管径にで
きる限り近くまで抵抗を小さくできる全開まで制御でき
るものである。
この様な構成に於いて、第3図を参照すれば一般的には
(Pd−Pb)=(Pb−Pa)の如く制御する。又この時第3
電動膨張弁は、吐出ガス温度が所定の温度例えば100℃
を越えず、又、効率が最も良くなるよう予め設定された
温度になるように開度を制御する。
従って、気温や室温が変化し、又、圧縮機の回転数が大
幅に変化しても冷凍サイクルの状態を自由に変えられる
ので、効率の良い運転ができる。
各々の電動膨張弁の制御方法は、各々圧力Pd、Pb、Paの
圧力を圧力センサーで検出して制御するか、冷凍サイク
ルのパイプ温度を検出して制御するか、又はこの組合せ
で制御する。又、最も効率の良い運転状態に保持するに
は、前述の如く、圧力Pa、pb、Pdと吐出温度を制御する
など種々の方法が考えられるが、これは、空気調和機の
用途によっても違ってくるので、各々用途や容量、圧縮
機の種類などによって決定されるべきである。この実施
例ではロータリー圧縮機を対象にしているが、ロータリ
ー圧縮機では吐出温度とモータコイル温度の間に相対関
係があり、又、吐出圧力と、圧縮機の底部の温度を計測
すれば液戻りの量が逆算できるなどが判っており、これ
らから最適に冷凍サイクルを制御することが可能であ
る。
運転始動時は、例えば暖房時において重要である。すな
わち、暖房運転開始時に第1電動膨張弁10・第2電動膨
張弁11を開放するとともに、第3電動膨張弁12を閉じ
る。この様に、暖房運転開始時に第1電動膨張弁10・第
2電動膨張弁11を開放する制御を行うことにより、吐出
圧力の上昇し始めに、上記両電動膨張弁で吐出圧力が減
圧されずに圧縮機のシリンダに吸い込まれるので、吸込
圧力の低下を防止するとともに吐出圧力の上昇が急激に
ならないように遅らせることができる。これによって、
安定した始動が行える。この様に制御したのち、例えば
タイマーにより所定時間運転した後、または、圧縮機の
温度が所定の温度に達したの後、通常の運転に徐々に戻
すように、上記第1電動膨張弁・第2電動膨張弁の開度
を制御する。
この構成では、上記のとおり吐出圧力の上昇を遅らせた
ので、運転開始時の冷えた圧縮機内での冷媒の凝縮が防
止されるので、圧縮機内の潤滑油への上記凝縮した場合
の液冷媒の溶け込みによる潤滑油の希釈も少ない。これ
によって、潤滑油の潤滑性能を維持して信頼性の向上が
図れるのみならず、潤滑油への冷媒の溶け込みによる冷
媒不足が起きないので暖房能力の立上りを短縮できると
ともに冷凍サイクルを効率良く運転できる温度条件の幅
がひろがり、気温変動の大きい地域においても効率よい
運転ができる。
更に、室外側熱交換器6に付着した霜の除霜時は、第1
電動膨張弁10及び第2電動膨張弁11を全開にし、第3電
動膨張弁12を全閉にして、更に、二方弁13を全開にす
る。この様に第2電動膨張弁11を全開にし、第3電動膨
張弁12を全閉にすることによって、室内側熱交換器5か
らの冷媒が減圧されず比較的暖かいまま室外側熱交換器
6に流れて除霜時間を短縮するとともに、室内側熱交換
器5に冷媒が流れるので室内気温の低下が防止される。
更に、この状態で二方弁13を開くことによって、2段目
のシリンダ3から吐出された高温高圧の冷媒が直接室外
側熱交換器6に流れるのでより一層の除霜時間の短縮が
できる。このとき、室内側の送風をOFFにすることによ
って、室内熱交換器5での放熱を抑えて除霜時間の短縮
を図れる。
しかも上記の様に構成すると、除霜時に圧縮機の1段目
シリンダ2から吐出された冷媒は、2段目シリンダ3内
に吸い込まれるまでの中間に位置された気液分離器7
(中間冷却器)内の冷媒と熱交換することになるが、こ
の気液分離器7内の冷媒は室内側熱交換器5からの減圧
されない比較的暖かい冷媒であるため冷却されるのが防
止される。これにより、冷凍サイクル的には、第3図の
▲▼の如く変化するため、吐出ガス温度が高く
なって除霜時間を短縮できる。なお、上記第3電動膨張
弁12を開いた場合は、第1図の従来技術と同様に圧縮機
の加熱を防止しつつ高温風吹出が得られるとともに、熱
効率が改善される。
〔発明の効果〕
本発明によれば、運転開始時の冷えた圧縮機内での冷媒
の凝縮を防いで、圧縮機内の潤滑油への上記凝縮した場
合の液冷媒の溶け込みによる潤滑油の希釈も少ない。こ
れによって、潤滑油の潤滑性能を維持して信頼性の向上
が図れるのみならず、潤滑油への冷媒の溶け込みによる
冷媒不足が起きないので暖房能力の立上りを短縮できる
とともに冷凍サイクルを効率良く運転できる温度条件の
幅がひろがり、気温変動の大きい地域においても効率よ
い運転ができる。
更に、除霜時に、第2電動膨張弁11を全開にし、第3電
動膨張弁12を全閉にして、二方弁13を全開にすることに
よって、室内側熱交換器5からの冷媒が減圧されず比較
的暖かいまま室外側熱交換器6に流れて除霜時間を短縮
するとともに、室内側熱交換器5に冷媒が流れるので室
内気温の低下が防止される。この状態で二方弁13を開く
ことによって、高温高圧の冷媒が直接室外側熱交換器6
に流れ、より一層の除霜時間の短縮ができる。
しかも除霜時に1段目シリンダ2から吐出された冷媒が
気液分離器7(中間冷却器)内の冷媒と熱交換しても冷
却されるのが防止され、吐出ガス温度が高くなって除霜
時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す2シリンダ2段圧縮圧縮
機を具えた冷凍サイクルを示す図、第2図は従来の冷凍
サイクルを示す図、第3図は、本発明及び従来技術を説
明するためのモリエル線図である。 1……2シリンダ2段圧縮圧縮機、2……1段目のシリ
ンダ、3……2段目のシリンダ、4……四方弁、5……
室内側熱交換器、6……室外側熱交換器、7……気液分
離器、8……膨張弁、9……膨張弁、10……第1電動膨
張弁、11……第2電動膨張弁、12……第3電動膨張弁、
13……二方弁。
フロントページの続き (72)発明者 皆川 恒彦 宮城県仙台市向山3丁目5番8号 (56)参考文献 特開 昭53−20150(JP,A) 実開 昭52−2545(JP,U) 実開 昭51−136541(JP,U) 実公 昭47−6276(JP,Y1)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一つの圧縮機に一段目シリンダの吐出冷媒
    を吸い込んで圧縮する2段目シリンダの2つのシリンダ
    圧縮機を有する2段圧縮圧縮機と、四方弁と、室内側熱
    交換器と、冷媒を気液分離する中間冷却器と、室外側熱
    交換器と、を具え、これらが2段目シリンダ出口−四方
    弁−室内側熱交換器−中間冷却器−室外側熱交換器−四
    方弁−一段目シリンダ出口−2段目シリンダ入口の順序
    で配管連結され、且つ上記中間冷却器と2段目シリンダ
    の入口とが配管連結され、上記一段目シリンダ出口−2
    段目シリンダ入口を連結する配管が上記中間冷却器の内
    部を貫通して成る空気調和機において、 上記室内側熱交換器と中間冷却器との間に具えられた第
    1電動膨張弁と、 上記中間冷却器と室外側熱交換器との間に具えられた第
    2電動膨張弁と、 上記中間冷却器と2段目シリンダ入口とを連結する配管
    に設けられた第3電動膨張弁と、 上記2段目シリンダの出口と室外側熱交換器の入口との
    間を連結するように設けた2方弁とを備え、 暖房開始時は、上記第1電動膨張弁と第2電動膨張弁が
    開放されるとともに第3電動膨張弁が閉じられ、 除霜時は、第1電動膨張弁と第2電動膨張弁及び2方弁
    を全開されるとともに第3電動膨張弁を全閉されること
    を特徴とする空気調和機。
JP60150302A 1985-07-10 1985-07-10 空気調和機 Expired - Lifetime JPH07107472B2 (ja)

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JPS6213964A JPS6213964A (ja) 1987-01-22
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ID=15494032

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109579332A (zh) * 2017-09-29 2019-04-05 松下知识产权经营株式会社 制冷系统

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