JPH08128746A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 混合冷媒を用いた空気調和機において、混合
冷媒の組成比を安定させ、冷媒の安定性を高めることが
できる空気調和機を提供する。 【解決手段】 本発明は、冷媒として混合冷媒を用いた
空気調和機において、冷媒回路１に設けられたアキュム
レータ１３がアキュムレータ内に停滞する冷媒を気化さ
せる手段２５を備える構成であるから、アキュムレータ
１３内に特定の冷媒が液状態で残らない。液冷媒が従っ
て、冷媒回路内を循環する混合冷媒の組成比が大きく変
わらないので、最適な組成比が保たれ、冷媒の安定性を
高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷媒として混合冷媒
（冷媒Ｒ３２、Ｒ１２５、Ｒ１３４ａを２３：２５：５
２の重量比で混ぜた非共沸混合冷媒、または冷媒Ｒ３
２、Ｒ１２５を５０：５０の重量比で混ぜた疑似共沸混
合冷媒、さらにはこれらと同等の重量比で混ぜた混合冷
媒など）を用いた冷媒回路を搭載した空気調和機に関
し、特に冷媒の気液分離をおこなうアキュムレータの構
造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、空気調和機の冷媒回路では、圧
縮機によりガス冷媒を圧縮吐出して冷媒回路内に冷媒を
循環させているが、圧縮機に液冷媒が取り込まれて液圧
縮をおこなうと圧縮機が破損するおそれがあるので、圧
縮機の吸入側にアキュムレータを設け、アキュムレータ
で冷媒の気液分離を行ない、気体の冷媒（ガス冷媒）の
みを圧縮機が吸込めるように構成している。

【０００３】一方、従来は、冷媒として単一のフロン冷
媒（例えば、Ｒー２２）を使用しており、上述のアキュ
ムレータで、分離を行なった場合に、アキュムレータ内
に液冷媒が残っても冷媒の組成比には何ら影響がでるこ
とはなかった。

【０００４】しかし、近年においては、オゾン層の破壊
を防止する目的等から、特開昭５４ー２５６１号公報に
開示されているように、問題となる塩素を含む冷媒を用
いず、問題のない冷媒を混ぜ合わせて同等の能力が得ら
れるようにした混合冷媒を用いたものが知られている。

【０００５】このような混合冷媒を用いた空気調和機で
は、混合冷媒の安定した能力と安全性を保つために一定
の組成比を常に維持する必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、混合されてい
る各冷媒の特性の違いから、液状の冷媒が多量にアキュ
ムレータに溜まると、混合冷媒のうち、特定の冷媒のみ
が液冷媒として残り、冷媒回路内を循環する冷媒の組成
比が当初のものと異なった割合になってしまうことがあ
った。

【０００７】このように、混合冷媒の組成比が変わって
しまうと、運転効率が悪化するという不都合があると共
に、可燃性の冷媒を用いている際には組成比上可燃性冷
媒が増加すると安全性の問題も生じてくる。

【０００８】そこで、本発明は上記課題を解決するため
になされたものであり、混合冷媒を用いた空気調和機に
おいて、混合冷媒の組成比を安定させ、冷媒の安定性を
高めることができる空気調和機を提供することを目的と
している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、圧縮機を
用いた冷凍サイクル中の圧縮機の吸い込み側にアキュー
ムレータを有する空気調和機において、複数の冷媒を混
ぜた混合冷媒を前記圧縮機で前記冷凍サイクル中に循環
させると共に、前記アキュムレータにはこのアキューム
レータ内に停滞する冷媒を気化させる手段を備えたもの
である。

【００１０】この発明によれば、アキュムレータ内を加
熱し、ここで分離された液体冷媒を加熱して強制的に気
化させる。従って、アキュムレータ内に特定の冷媒が液
状態で残らないので、冷媒回路内を循環する混合冷媒の
組成比が大きくかわることがない。これによって、最適
な組成比が保たれ、良好な運転効率と冷媒の安定性とを
維持することができる。

【００１１】第２の発明は、圧縮機を用いた冷凍サイク
ル中の圧縮機の吸い込み側にアキュームレータを有する
空気調和機において、複数の冷媒を混ぜた混合冷媒を前
記圧縮機で前記冷凍サイクル中に循環させると共に、前
記アキュームレータにはこのアキュームレータ内に停滞
する冷媒と圧縮機で圧縮された冷媒とを熱交換させる熱
交換手段を備えたものである。

【００１２】この発明によれば、第１の発明における加
熱手段として、圧縮機の圧縮により高温となった冷媒を
利用してアキュムレータ内の冷媒を加熱しているから、
別個に加熱装置を設けることなく、簡易な構成でアキュ
ムレータ内を加熱できる。

【００１３】第３の発明は、圧縮機を用いた冷凍サイク
ル中の圧縮機の吸い込み側にアキュームレータを有する
空気調和機において、前記圧縮機は複数の冷媒をから成
る混合冷媒を前記冷凍サイクル中に循環させると共に、
前記アキュームレータを介して吸入するガス冷媒を圧縮
する圧縮要素と、この圧縮要素を駆動する電動機要素と
を単一の密閉容器内に有し、前記圧縮要素で圧縮された
冷媒の少なくとも一部をアキュームレータ内の冷媒と熱
交換させるための冷媒流路を介した後前記電動要素の冷
却に用いるものである。

【００１４】この発明によれば、圧縮要素により圧縮さ
れた冷媒の熱交換によりアキュームレータを加熱するの
で、別個に加熱装置を設けることなく、簡易な構成でア
キュムレータ内を加熱できる。更に、熱交換後の冷媒を
圧縮機の出口側に戻し、熱交換後の温度の下がった冷媒
により電動要素の冷却効果が向上するものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を添付図面
を参照して詳細に説明する。

【００１６】図１は、本発明にかかる空気調和機の冷媒
回路図である。この空気調和機は、冷媒回路を循環する
冷媒として、混合冷媒（冷媒Ｒ３２、Ｒ１２５、Ｒ１３
４ａを２３：２５：５２の重量比で混ぜた非共沸混合冷
媒、または冷媒Ｒ３２、Ｒ１２５を５０：５０の重量比
で混ぜた疑似共沸混合冷媒、さらにはこれらと同等の重
量比で混ぜた混合冷媒など）を用いている。

【００１７】図１に示す冷媒回路１において、圧縮機
３、利用側熱交換器５、減圧装置７、熱源側熱交換器
９、流路切り換え弁としての四方弁１１、アキュムレー
タ１３が、冷媒配管にてこの順序で接続されている。

【００１８】熱交換器としての熱源側熱交換器９と利用
側熱交換器５は、それぞれファン５ａ、９ａを備え、室
外空気または室内空気と冷媒との熱交換をおこなわせし
める。

【００１９】四方弁１１は、冷房運転時には、破線矢印
で示す方向に冷媒を流すように流路を構成し、暖房運転
時には実線矢印で示す方向に冷媒を流すように流路を構
成する。このように四方弁１１を切り換えることによ
り、冷房と暖房での冷媒流路を切り換える。

【００２０】混合冷媒としては、例えば、Ｒ１３４ａを
５２Ｗt ％、Ｒ１２５を２５Ｗt ％、Ｒ３２を２３Ｗt
％で混合した混合冷媒が用いることができる。一般に、
Ｒ１３４ａの沸点は摂氏−２６度、Ｒ１２５の沸点は摂
氏−４８度、Ｒ３２の沸点は摂氏−５２度である。この
ような組成の混合冷媒では、常温状態では沸点の低いＲ
３２やＲ１２５の冷媒が気化しやすいために、沸点の高
いＲ１３４ａが液冷媒として残りやすくなる。従って、
混合冷媒のうち特定の冷媒が冷媒回路内に液体状態で溜
まると、冷媒回路内を循環する気体冷媒の組成比（混合
割合）が大きくくずれ、当初予定した冷凍効果を十分に
発揮することができなくなるおそれがある。

【００２１】また、Ｒ１２５を５０Ｗt ％、Ｒ３２を５
０Ｗt ％で混合した混合冷媒を用いることができる。前
記したようにＲ１２５の沸点は摂氏−４８度、Ｒ３２の
沸点は摂氏−５２度である。このような組成の混合冷媒
では、常温状態では沸点の低いＲ３２がＲ１２５より気
化しやすいために、沸点の高いＲ１２５が液冷媒として
残りやすくなる。

【００２２】従って、沸点の異なる冷媒を混ぜている以
上沸点の違いによっていずれかの冷媒が液冷媒として残
りやすくなる。

【００２３】また、特に、前記したような混合比の冷媒
を用いた場合、常温ではＲ１３４ａが最も気化しにくい
ため、条件によってはガス冷媒中の割合が高くなり可燃
性が高くなって安全性が低下するおそれがある。

【００２４】圧縮機３は、本実施例では、図２に示すよ
うに、ロータリーコンプレッサが用いられており、概し
て密閉容器内に圧縮要素１５と、モータ部（電動要素）
１７とから構成されており、圧縮要素１５により圧縮さ
れた後の冷媒はモータ部１７の通路２１（固定子と回転
子との間のエアキャップやスロットの空間）を通過し
て、モータ部１７を冷却した後に吐出口１９から吐出さ
れる構成になっている。圧縮要素１５の吸込口には、ア
キュムレータ１３のガス冷媒用の出口管２３が接続され
ており、圧縮要素１５の出口側には後述する加熱管２５
の一端部（冷媒導入部）２５ａが接続され、その出口側
には加熱管の他端部（冷媒戻し部）２５ｂが接続され
て、熱交換後のガス冷媒を圧縮要素１５の出口側に戻す
ようになっている。

【００２５】アキュムレータ１３は、図３に示すよう
に、その頭部に冷媒回路内を循環する気液混合冷媒が導
入される導入口２９が形成されており、その内には先端
が頭部側に延出されて冷媒ガスのみを取り込む出口管２
３を備えている。

【００２６】このアキュムレータ１３内には、アキュム
レータ１３内に溜められた液冷媒を加熱して気化させる
ために加熱手段としての加熱管２５が配置されている。
加熱管２５は、上述したように圧縮機３に連結されてお
り、圧縮されて高温になった冷媒を導入し、この加熱管
２５で高温冷媒からアキュムレータ内に熱を付与してい
る。このように、本実施例では加熱手段としては、圧縮
機３で圧縮された冷媒を利用する構成としたが、別途電
気ヒータ、超音波加熱装置など他の加熱装置を設けても
良い。

【００２７】次に、本実施例の作用を説明する。

【００２８】図１に示す冷媒回路１においては、冷房運
転時には、図１の四方弁１１が破線で示すように位置
し、圧縮機３、熱源側熱交換器９、減圧装置７、利用側
熱交換器５、四方弁１１、アキュムレータ１３の順序で
冷媒が循環される。一方、暖房運転時には、図１の実線
で示すように四方弁１１が位置し、圧縮機３、利用側熱
交換器５、減圧装置７、熱源側熱交換器９、四方弁１
１、アキュムレータ１３の順序で冷媒が循環される。

【００２９】アキュムレータ１３では冷媒を気体と液体
に分離し、気体冷媒（ガス冷媒）のみを圧縮機３に供給
して、圧縮機の液体圧縮による損傷を防止している。

【００３０】一方、アキュムレータ１３では、図３に示
すように、導入口２９から気液混合状態にある循環冷媒
が供給される。アキュムレータ１３内では、供給された
冷媒のうち、気体冷媒のみが出口管２３の先端から導入
される。

【００３１】アキュムレータ１３内は、加熱管２５によ
り加熱されており、気液分離にされた液冷媒は、図３中
に符号Ａで示すように液体が下部に溜まることなく、す
ぐに気化されてガス冷媒になる。従って、アキュムレー
タ１３内には符号Ａで示すような、多量の液体が溜まる
ことがないので、特定の冷媒が溜まることによって、冷
媒回路内の混合冷媒の組成比が大きく変化するのを防止
することができる。即ち、混合冷媒の組成比の変化し特
定の冷媒の混合比が増加することによる安全性の低下を
抑制できる加熱管２５で、圧縮機３における圧縮後の冷
媒を導入し、その圧縮された冷媒の熱を利用して熱交換
によりアキュムレータ１３内を加熱すれば特にヒータ等
の加熱装置を必要とせず、しかも容易にアキュムレータ
内を加熱できる。更に、加熱管２５で熱交換した後の冷
媒を再び圧縮要素１５の出口側に戻せば、圧縮機におけ
る吐出ガスの冷却とモータ部１７の冷却に寄与する。

【００３２】本発明は、上述した実施例に限定されず、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能であ
る。

【００３３】例えば、加熱手段は、圧縮後の冷媒を利用
することに限らず、ヒータ等の加熱装置を用いるもので
あってもよい。この場合には、別途加熱用の電源等が必
要になる。

【００３４】また、加熱手段としての加熱管は、圧縮さ
れた冷媒の熱を熱交換するものであるから、熱交換効率
の向上を図るために、アキュムレータ内に螺旋状に巻か
れたり、フィンを設けたりするものであってもよい。

【００３５】

【発明の効果】第１の発明によれば、冷媒回路に設けら
れたアキュムレータの内側に加熱手段を設け、ここで分
離された液体冷媒を加熱して強制的に気化させる構成で
あるから、液冷媒がアキュムレータ内に多量に残らな
い。従って、冷媒回路内を循環する混合冷媒の組成比が
殆ど変わらないので、当初設定した最適な組成比を保持
し、混合冷媒の組成比を安定させ、冷媒の安定性を高め
ることができる。

【００３６】第２の発明によれば、第１の発明における
加熱手段として、圧縮機により圧縮された冷媒を利用し
ているから、別個に加熱装置を設けることなく、簡易な
構成でアキュムレータ内を加熱することができる。

【００３７】第３の発明によれば、縮要素により圧縮さ
れた冷媒の熱交換によりアキュームレータを加熱するの
で、別個に加熱装置を設けることなく、簡易な構成でア
キュムレータ内を加熱できる。更に、熱交換後の冷媒を
圧縮機の出口側に戻し、熱交換後の温度の下がった冷媒
により電動要素の冷却効果を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる空気調和機の冷媒回路
図である。

【図２】図１に示す空気調和機に用いられる圧縮機とア
キュムレータとの概略的構成を示す断面図である。

【図３】図２に示すアキュムレータの断面図である。

【符号の説明】

１ 冷媒回路 ３ 圧縮機 １３ アキュムレータ ２５ 加熱管（加熱手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機を用いた冷凍サイクル中の圧縮機
   の吸い込み側にアキュームレータを有する空気調和機に
   おいて、複数の冷媒を混ぜた混合冷媒を前記圧縮機で前
   記冷凍サイクル中に循環させると共に、前記アキュムレ
   ータにはこのアキュームレータ内に停滞する冷媒を気化
   させる手段を備えることを特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】 圧縮機を用いた冷凍サイクル中の圧縮機
   の吸い込み側にアキュームレータを有する空気調和機に
   おいて、複数の冷媒を混ぜた混合冷媒を前記圧縮機で前
   記冷凍サイクル中に循環させると共に、前記アキューム
   レータにはこのアキュームレータ内に停滞する冷媒と圧
   縮機で圧縮された冷媒とを熱交換させる熱交換手段を備
   えたことを特徴とする空気調和機。
3. 【請求項３】 圧縮機を用いた冷凍サイクル中の圧縮機
   の吸い込み側にアキュームレータを有する空気調和機に
   おいて、前記圧縮機は複数の冷媒をから成る混合冷媒を
   前記冷凍サイクル中に循環させると共に、前記アキュー
   ムレータを介して吸入するガス冷媒を圧縮する圧縮要素
   と、この圧縮要素を駆動する電動機要素とを単一の密閉
   容器内に有し、前記圧縮要素で圧縮された冷媒の少なく
   とも一部をアキュームレータ内の冷媒と熱交換させるた
   めの冷媒流路を介した後前記電動要素の冷却に用いるこ
   とを特徴とする空気調和機。