JPH10115469A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】空気調和機で、非共沸混合冷媒を用いた冷凍サ
イクルの場合でも、室内・室外の接続配管での圧損を抑
え、サイクル全体での効率の低下を抑える。 【解決手段】圧縮機１，凝縮器２，減圧装置７，蒸発器
５を順次接続することによりなる一般的な冷凍サイクル
で、凝縮器出口側に冷媒量調節器３と、そこから液冷媒
出口ａおよび気液混合冷媒出口ｂからそれぞれ配管によ
り冷却用熱交換器まで接続され、その後は、気液混合冷
媒側は蒸発器を通じて、もう一方の液冷媒側は圧縮機入
口前まで接続されたバイパス配管ｃを通じて圧縮機に戻
される構成をなす冷凍サイクル。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はヒートポンプ方式を
利用した空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の類似技術は、例えば特開平2−287
059 号公報で用いられている技術を挙げることができ
る。

【０００３】本発明では主として、冷凍機・空調機の二
段圧縮冷凍サイクルにおける、水冷式油冷却器のメンテ
ナンス簡略化または不要化および、圧縮機軸受部の給油
の信頼性を向上させることを目的としており、この目的
を達成するために冷媒による油冷却器を採用することを
手段としている。その実施例を図２に示す。

【０００４】図２は圧縮器２１，凝縮器２２，膨張弁２
３，２５，２７，過冷却器２４，蒸発器２８等により構
成される冷凍サイクルである。本冷凍サイクルで、凝縮
器２２により熱交換された冷媒は二方向に分岐され、一
方は過冷却器２４および膨張弁２７を介し、主サイクル
側である蒸発器２８へ回される。他方は更に二方向に分
岐され、それぞれ過冷却器用膨張弁２３，過冷却器２４
および油冷却器用膨張弁２５，冷媒冷却式油冷却器２６
に回されるようになっている。従って、本従来技術によ
り、冷媒による油冷却を可能とする一方、過冷却器２４
で主サイクル側に流される冷媒が過冷却されるため、全
体の効率が向上するという効果も得られるとしている。

【０００５】しかし、本技術は単一成分の冷媒を用いた
場合の効率向上には有効であるが、今後代替冷媒として
利用されると考えられる非共沸混合冷媒を用いた場合で
の効果までは考慮されていない。例えば、代替冷媒の候
補の一つとして考えられているＲ４０７ｃは、Ｒ１３４
ａ・Ｒ１２５・Ｒ３２の混合冷媒であるが、この中では
Ｒ１３４ａの比体積が大きく、本冷媒が主サイクルを循
環することはサイクル全体での冷媒循環量が増えること
につながり、接続配管内の圧損増大による能力低下の原
因になると考えられる。このような、非共沸混合冷媒を
用いた場合の、冷媒循環量の増加に伴う圧損増大が原因
となる効率低下に対しては、上記従来技術のような、過
冷却器を用いただけの技術では対処が不十分であるとい
う問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、凝
縮器を通過した冷媒を二方向に分岐し、一方を膨張弁を
介し低温冷媒とし、それを過冷却器でもう一方から流れ
てくる冷媒を過冷却させるための冷却冷媒として使用す
ることにより、主サイクル側へ循環する冷媒を過冷却冷
媒として循環させることを可能としていた。

【０００７】しかし、本従来技術は単一成分の冷媒を用
いたサイクルでは有効であるが、非共沸混合冷媒を用い
たサイクルで、その混合冷媒中の比体積の大きい冷媒が
効率低下の原因となるような場合に対しては、十分な効
果が得られないという問題があった。

【０００８】本発明の目的は、非共沸混合冷媒を用いた
冷凍サイクルでも、接続配管内の圧損増大を抑えること
を可能とする空気調和機を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では、サイクル内
に設置された液分離装置もしくはそれと同等の効果をも
たらす装置で分離された気液混合冷媒を、もう一方の液
冷媒を減圧装置で過冷却したものを流通させた冷却用熱
交換器で過冷却することにより、前記気液混合冷媒を低
温・液化し主サイクル側に循環させる。

【００１０】

【発明の実施の形態】

（実施例１）以下に、本発明の実施例を説明する。

【００１１】図１は圧縮機１，凝縮器２，減圧装置７，
蒸発器５を順次接続することにより冷凍サイクルをなす
一般的な空気調和機に、凝縮圧力調整弁８，冷媒量調節
器３および冷却用熱交換器４を具備したものである。本
空気調和機では、非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイクル
をなしており、使用する非共沸混合冷媒は沸点，比体積
等の物性値が異なる数種類の冷媒を混合させることによ
り製造されたものである。

【００１２】本冷凍サイクルで、凝縮圧力調整弁８は凝
縮器出口および、圧縮器出口よりそれぞれ具備された配
管の先に設置されており、冷媒量調節器３は本凝縮圧力
調整弁８を介し接続されている。４は冷媒量調節器３の
下部出口ａ，上部出口ｂそれぞれからの配管の先に接続
されている冷却用熱交換器である。また、冷媒量調節器
３の下部出口ａと冷却用熱交換器４の間には、減圧装置
６が介設されている。冷媒量調節器３の下部出口ａから
流出した液冷媒は、本減圧装置６により低圧・低温にさ
れた後、冷却用熱交換器に流入される。一方、冷媒量調
節器３の上部出口ｂから流出した気液混合冷媒は、低温
化された前記液冷媒により冷却用熱交換器内で冷却さ
れ、更に、蒸発器前の第二の減圧装置７，蒸発器５を介
して圧縮機１に戻される。他方の冷媒量調節器３の下部
出口ａから液冷媒として流出した冷媒は、冷却用熱交換
器４で気液混合冷媒と熱交換を行った後、圧縮機１側ま
で接続されたバイパス管ｃを通り圧縮機１に戻る（従っ
て、本冷媒は蒸発器での熱交換には関与しない。）。

【００１３】本冷凍サイクルによると、結果的に圧縮機
から凝縮器，蒸発器を経て主サイクル側を循環する冷媒
は、冷媒量調節器３で気液混合冷媒として流出した冷
媒、つまり沸点が低い冷媒であることになる。

【００１４】ここで、使用する非共沸混合冷媒がＲ４０
７Ｃである場合を一例に挙げる。本非共沸混合冷媒は、
Ｒ１３４ａ・Ｒ１２５・Ｒ３２の３種類を混合させたも
のである。この場合、冷媒量調節器３で気液混合冷媒と
して流出するものは主に沸点の高いＲ３２であり、本冷
媒が直接蒸発器での熱交換に関与することになる。本冷
媒は他の２種類の冷媒に比べ比体積が小さく、蒸発器の
能力を一定とした場合には、実際に主サイクルを循環す
る冷媒量を少なくすることが可能となる。従って、非共
沸混合冷媒を使用した冷凍サイクルでも、室内・室外接
続配管内での圧損を抑えることができるため、全体の効
率を低下させることなく運転ができるようになる。

【００１５】（実施例２）実施例２について、図３を用
いて説明する。図３に示す冷凍サイクルは、液分離装置
３３が新たに設置されている以外は、図１のものと同様
であるため、以下ではその他の部分についての説明は省
略する。

【００１６】図３で、液分離装置３３は、凝縮器３２を
介在している配管の途中より分岐された配管３ａの先に
設置されており、これより取り出された冷媒はそれぞれ
気液混合冷媒および液冷媒に分離され、気液混合冷媒は
出口３ｃから取り出された後、冷却用熱交換器３４を介
し、蒸発器３５側へ導かれ、圧縮機３１に戻る。もう一
方の液冷媒は、出口３ｂから取り出された後、凝縮器３
２の正規の出口である３ｄから流出してきた冷媒と合流
した後、第一の減圧装置３６を介し低温の冷媒とされ、
冷却用熱交換器３４でもう一方の気液混合冷媒と熱交換
される。その後は、圧縮機３１側まで介設されたバイパ
ス管３ｅにより圧縮機３１に戻される。これにより、実
施例１同様、沸点が低い冷媒が主サイクル側を循環する
ことになり、例えばＲ４０７ｃを用いた冷凍サイクルで
は比体積の小さいＲ３２が主サイクル側を循環すること
になるため、蒸発器の能力を一定とした場合に循環する
冷媒量を少なくすることができることから、室内・室外
の接続配管内での圧損を抑えることが可能となる。従っ
て、全体の効率を低下させることなく運転ができるよう
になる。

【００１７】（実施例３）実施例３について、図４を用
いて説明する。図４に示す冷凍サイクルは、液分離装置
４３の設置方法が異なる以外は図３のものと同様である
ため、以下ではその他の部分についての説明は省略す
る。

【００１８】図４で、液分離装置４３は凝縮器４２を介
在している配管の途中より分岐された配管４ａの先に設
置されており、出口４ａより取り出された冷媒はそれぞ
れ気液混合冷媒・液冷媒に分離され、気液混合冷媒は配
管４ｂを介し凝縮器４２に戻される。一方の液冷媒は配
管４ｃ，第一の減圧装置４６および冷却用熱交換器４４
を介し熱交換され、圧縮機４１側に接続されたバイパス
管４ｅにより圧縮機４１に戻される。また、凝縮器４２
の正規の出口４ｄより流出した冷媒は、冷却用熱交換器
４４で熱交換し、低温化された後、蒸発器４５を介し、
圧縮機４１へ戻される。これにより、本冷凍サイクル
で、液分離装置４３で分離され、再び凝縮器４２へ戻さ
れる気液混合冷媒は、沸点が低い冷媒の濃度が高いた
め、凝縮器４２の正規の出口４ｄより流出し、主サイク
ル側を循環する冷媒も沸点の低い冷媒の濃度が高いもの
となる。従って、実施例１および２同様、例えば、R407
C を用いた冷凍サイクルでは、比体積の小さいＲ３２が
主サイクル側を循環することになり、接続配管内での圧
損による全体の効率の低下を抑えた運転が可能になる。

【００１９】

【発明の効果】請求項１の発明による空気調和機は、圧
縮機，凝縮器，減圧装置，蒸発器を配管で順次接続する
ことにより冷凍サイクルを形成するとともに、凝縮器の
出口に気液二相冷媒をそれぞれ気液混合冷媒および液冷
媒に分離する効果を兼ね備えた冷媒量調節器と、分離さ
れた液冷媒を、減圧装置を介し、冷却用熱交換器に導く
配管が具備され、更に、分離された気液混合冷媒も同冷
却用熱交換器を流通し、主サイクル側である蒸発器を巡
回する機構になっている。これにより冷媒量調節器から
流出した気液混合冷媒は、他方の液冷媒を減圧装置で更
に低温化したものと冷却用熱交換器で熱交換させること
ができる。これにより、前記気液混合冷媒を低温・液化
した後に、蒸発器での熱交換に利用することが可能とな
る。従って、非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイクルで、
冷媒量調節器から流出した沸点の低い冷媒を、主サイク
ル側で利用することが可能となる。これにより、非共沸
混合冷媒を用いた冷凍サイクルで、沸点の低い冷媒の比
体積が小さい場合は、蒸発器の能力を一定とした時の冷
媒循環量が低減され、接続配管内での圧損を抑えること
が可能になることから、サイクル全体の効率の低下を抑
えることができる。

【００２０】また、請求項２の発明による空気調和機
は、請求項１の発明の構成で、凝縮器を介在する配管の
途中から分岐された配管の先に液分離装置を新たに設置
しているため、沸点が低い冷媒が液化せずに気体状で存
在している間に気液混合冷媒として分離させることがで
きる。これにより、主サイクル側に循環する冷媒は、沸
点が低い冷媒の濃度が高いものとなることから、本冷媒
の比体積が小さい場合には冷媒循環量の低減率が更に高
まるため、接続配管内での圧損による全体の効率低下を
抑える効果がある。

【００２１】また、請求項３の発明による空気調和機
は、請求項２の発明の構成における液分離装置を、凝縮
器を介在する配管の途中から分岐された配管の先に設置
し、更に、本液分離装置で沸点の高い冷媒が液冷媒とし
て分離され、沸点が低い冷媒の濃度が高い気液混合冷媒
を再び凝縮器へ戻す機構になっているため、凝縮器の正
規の出口より流出してくる冷媒は沸点が低い冷媒の濃度
が高いものとなる。その後、本冷媒が主サイクル側を循
環するようになっていることから、本冷媒の比体積が小
さい場合には冷媒循環量の低減率が更に高まり、接続配
管内での圧損による全体の効率低下を抑える効果が増大
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の空気調和機の冷凍サイクルを示す回
路図。

【図２】従来技術の空気調和機の冷凍サイクルを示す回
路図。

【図３】実施例２の空気調和機の冷凍サイクルを示す回
路図。

【図４】実施例３の空気調和機の冷凍サイクルを示す回
路図。

【符号の説明】

１…圧縮機、２…凝縮器、３…冷媒量調節器、４…冷却
用熱交換器、５…蒸発器、６，７…減圧装置、８…凝縮
圧力調整弁、ａ…冷媒量調節器下部出口、ｂ…冷媒量調
節器上部出口、ｃ…バイパス配管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機，凝縮器，減圧装置、および蒸発器
   を配管で順次接続することにより冷凍サイクルをなす空
   気調和機において、前記凝縮器の出口および前記圧縮器
   の出口からそれぞれ分岐された前記配管の先に具備され
   た凝縮圧力調整弁を介して冷媒量調節器が設置され、前
   記冷媒量調節器の下部に溜った液冷媒を前記減圧装置お
   よび冷却用熱交換器に流通させ、前記圧縮機入口側まで
   導くための配管と、前記冷媒量調節器の上部より流出し
   た気液混合冷媒を前記冷却用熱交換器を流通させ、前記
   蒸発器側へ導くための配管を有することを特徴とする空
   気調和機。