JPH10267434A

JPH10267434A - 空気調和機および空調方法

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Publication number: JPH10267434A
Application number: JP6942597A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Masukawa; 貴之益川; Masafumi Ueda; 雅文上田; Taiji Yamamoto; 泰司山本; Masami Ikemoto; 真佐美池元; Yukio Miyamura; 幸雄宮村; Kenji Nasako; 賢二名迫
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-03-24
Filing date: 1997-03-24
Publication date: 1998-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】冷媒循環経路内が異常高圧とならずかつ成績
係数が低下しない空気調和機を提供する。【解決手段】空気調和機１は、圧縮機２と、凝縮器３
と、減圧器４と、蒸発器５とを備える。減圧器４の上流
側で未凝縮の高圧ガス冷媒を冷媒循環経路から取出し、
取出した高圧ガス冷媒を減圧器４の下流でかつ蒸発器５
の上流に位置する冷媒循環経路に戻す冷媒バイパス経路
が備えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、空気調和機およ
び空調方法に関し、特に、冷媒循環経路が異常高圧とな
りにくい空気調和機および空調方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機は、室内の温度や湿度を最適
な範囲に保つものであり、現代生活には欠かせないもの
となっている。ここで、従来の空気調和機について説明
する。図４および図５を参照して、空気調和機１０１
は、冷媒が流れる管路１０６により接続された圧縮機１
０２と、凝縮器１０３と、減圧器１０４と、蒸発器１０
５とを備える。冷媒として、Ｒ２２の代わりに、Ｒ３２
とＲ１２５とＲ１３４ａとの重量比が２３：２５：５２
の非共沸の混合冷媒であるＲ４０７Ｃが用いられること
が多い。３種類の成分のうちでＲ１３４ａの沸点が最も
高く、Ｒ３２の沸点が最も低い。図４中のＡ、Ｂ、Ｃお
よびＤ点は、図５中のＡ、Ｂ、ＣおよびＤ点に対応す
る。

【０００３】Ａ点のガス状冷媒は、圧縮機１０２に入り
断熱圧縮されて高圧のガスとなりＢ点に至る。高圧ガス
となった冷媒は凝縮器１０３により等圧下で冷却されて
液化してＣ点に至る。凝縮器１０３で冷却される際に、
冷媒は熱を放出する。液化した冷媒は減圧器１０４によ
り減圧されて気液混合状態となりＤ点に至る。この冷媒
は蒸発器１０５内で等圧下で蒸発して気体となりＡ点に
至る。冷媒が蒸発器１０５内で蒸発する際に、冷媒は周
囲から熱を奪う。

【０００４】この空気調和機１０１は、凝縮器１０３で
発生した熱を室内に導くことにより、暖房機として使用
でき、室内の熱を蒸発器１０５に吸収させることによ
り、冷房機として使用できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の空気調和機にお
いて、たとえば急激に室内を冷却する場合には、圧縮機
１０２の仕事量を増やして定常運転時よりも冷媒の流量
を増加させることにより室内の大量の熱を蒸発器１０５
に吸収させる必要がある。しかし、凝縮器１０３で単位
時間あたりに液化できる冷媒の量は限られているため、
凝縮器１０３により冷媒を完全に液化できなくなり、冷
媒の成分のうち、沸点が一番低いＲ３２が気体状となり
凝縮器１０３の下流に残るようになる。そのため、圧縮
機１０２に大きな負荷がかかる。この状態で運転を続け
れば、圧縮機１０２の性能が低下するという問題が生じ
る。

【０００６】異常高圧を回避するためには沸点が低いＲ
３２の割合を低下させることも考えられる。しかしなが
らＲ３２はＲ２２の代替冷媒として使用した場合の冷凍
能力が高いため、Ｒ３２の割合を減らせば空気調和機の
成績係数が低下するという問題が生じる。

【０００７】そこで、この発明は、上述のような問題を
解決するためになされたものであり、冷媒循環経路内が
異常高圧とならず、成績係数が低下しない空気調和機を
提供することを目的とする。

【０００８】また、この発明は、冷媒循環経路が異常高
圧とならず、成績係数が低下しない空調方法を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に従った空気調
和機は、圧縮機と、凝縮器と、減圧器と、蒸発器とによ
って冷媒循環経路を構成する。圧縮機は、ガス状の冷媒
を圧縮して高圧ガス冷媒にする。凝縮器は、高圧ガス冷
媒から熱を奪って凝縮させて高圧液冷媒にする。減圧器
は、高圧液冷媒の圧力を減少させて減圧冷媒にする。蒸
発器は、減圧冷媒に熱を与えて蒸発させてガス状の冷媒
にする。空気調和機は冷媒バイパス経路を備える。冷媒
バイパス経路は、減圧器の上流側で未凝縮の高圧ガス冷
媒を冷媒循環経路から取出し、取出した高圧ガス冷媒を
減圧器の下流でかつ蒸発器の上流に位置する冷媒循環経
路に戻す。

【００１０】このように構成された空気調和機において
は、冷媒循環経路内で最も高圧となる部分、すなわち減
圧器の上流部分で未凝縮の高圧ガス冷媒を取除くため、
冷媒循環経路内が異常高圧となるのを防ぐことができ
る。また、取出した高圧ガス冷媒は、再び冷媒循環経路
に戻されるので、冷凍能力の高い冷媒の割合が減少せ
ず、空気調和機の成績係数が低下することはない。

【００１１】また、冷媒バイパス経路には、取出した高
圧ガス冷媒を貯留する貯留手段と、貯留手段の上流側の
流路を開閉する第１開閉弁と、貯留手段の下流側の流路
を開閉する第２開閉弁とが設けられていることが好まし
い。この場合、高圧ガス冷媒を一時的に貯留手段に貯留
しておき、冷媒循環経路の圧力が低下した時点で高圧ガ
ス冷媒を冷媒循環経路に戻すことができる。したがっ
て、取出した高圧ガス冷媒をすぐに冷媒循環経路に戻す
場合に比べて、冷媒循環経路内の圧力が上昇しにくくな
る。

【００１２】さらに、貯留手段と冷媒循環経路との間に
高圧ガス冷媒を減圧して低圧ガス冷媒にするための減圧
手段が設けられていることが好ましい。この場合、高圧
ガス冷媒の温度を減圧手段により低下させることがで
き、この低温の冷媒を蒸発器へ送れば冷媒は蒸発器で多
量の熱を吸収することになる。その結果、空気調和器を
冷房機として用いれば成績係数が向上する。

【００１３】また、冷媒は、非共沸の混合冷媒であるこ
とが好ましい。この場合、未凝縮の高圧ガスとなりやす
い低沸点成分を減圧器の上流で取出すことにより、冷媒
循環経路が異常高圧となるのを効率よく防ぐことができ
る。さらに、取出した成分を冷媒循環経路に戻すため、
冷媒全体の量、組成は変化せず成績係数も低下しない。

【００１４】この発明に従った空調方法は、圧縮機で圧
縮された高圧ガス冷媒を凝縮器で液化し、液化した冷媒
を減圧器で膨張させ、膨張した冷媒を蒸発器で蒸発さ
せ、蒸発した冷媒を圧縮機へ送る冷媒循環経路によって
空調を行なうものである。圧縮された高圧ガス冷媒の圧
力が所定値以上になったとき、未凝縮の高圧ガス冷媒が
減圧器の上流側で冷媒循環経路から取出される。取出さ
れた高圧ガス冷媒は、減圧器の下流でかつ蒸発器の上流
に位置する冷媒循環経路に戻される。

【００１５】このような空調方法においては、高圧ガス
冷媒の圧力が所定値以上となったとき、すなわち異常高
圧となったときに高圧ガス冷媒が冷媒循環経路から取出
されるため、冷媒循環経路が異常高圧となるのを防ぐこ
とができる。また、取出された冷媒は、再び冷媒循環経
路に戻されるので、冷媒全体の量、組成が変化しない。
その結果、成績係数が低下することもない。

【００１６】

【発明の実施の形態】

実施の形態１図１を参照して、空気調和機１は、Ｒ４０７等の冷媒が
流れる管路６により接続される圧縮機２と、凝縮器３
と、減圧器４と、蒸発器５とを備える。凝縮器３と蒸発
器５の間に、冷媒を貯留する貯留手段としてのバッファ
７と、冷媒の流れを止めることができるバルブ８ａ、８
ｂが設けられる。バッファ７は、バルブ８ａを介して凝
縮器３と、バルブ８ｂを介して管路６と接続される。凝
縮器３に圧力センサが設けられる。圧力センサを設けず
バルブ８ａ、８ｂを圧力調整弁とすることもできる。

【００１７】空気調和機１を用いて室内を冷房する際に
は、冷媒を圧縮機２、凝縮器３、減圧器４、蒸発器５の
順に循環させることにより、蒸発器５が室内の熱を奪
う。ここで、室内を急速に冷却する場合には、従来と同
様に蒸発器５内の冷媒の流量を多くするために圧縮機２
の仕事量を大きくする。このとき、凝縮器３でも冷媒の
流量が多くなるため、凝縮器３は冷媒を液化しきれなく
なり、凝縮器３内の圧力が上がる。この高圧を圧力セン
サが検知し、バルブ８ａが開けられる。凝縮器３はバッ
ファ７よりも高い圧力となっているため、高圧ガス冷媒
がバッファ７へ流れ込む。この状態を維持することによ
り、凝縮器３内では高圧ガス冷媒が少なくなる。凝縮器
３内の圧力が所定値以下となれば圧力センサがこれを検
知し、バルブ８ａが閉じられ、バルブ８ｂが開けられ
る。バッファ７内の圧力は蒸発器５の入口の圧力よりも
高いため、高圧ガス冷媒は蒸発器５へ流れ込む。バッフ
ァ７内の高圧ガス冷媒が少なくなればバルブ８ｂが閉じ
られ、取出した冷媒の大部分は冷媒循環経路に戻され
る。このようにして冷媒循環経路内の異常高圧が回避で
きる。

【００１８】以上に示した実施の形態１の空気調和機１
においては、凝縮器３で凝縮しきれない冷媒のガス成分
を取除くため、冷媒循環経路の異常高圧を回避すること
ができる。その結果、圧縮機２に負荷がかかりにくく、
圧縮機２の性能が低下することもない。

【００１９】また、取除いた冷媒は凝縮器３の圧力が低
下すれば管路６に戻されるため、サイクル全体としては
冷媒の量、組成が変化しない。したがって、Ｒ３２のよ
うに、気化しやすいが冷凍能力の高い成分の割合を減ら
す必要がなく、空気調和機１の成績係数が低下しない。

【００２０】さらに、この方法では、凝縮器３から抜き
取る高圧ガス冷媒の割合は全体の冷媒の１０重量％未満
であるため、抜取った高温の冷媒を蒸発器５へ戻しても
冷凍能力はあまり低下しないといえる。

【００２１】また、凝縮器３内では、まず沸点の高いＲ
１３４ａが液化し、凝縮器３の出口付近でＲ３２は液化
する。そのため、凝縮器の出口付近でガス冷媒を抜き取
れば、このガス冷媒には異常高圧の原因となるＲ３２が
多く含まれるので好ましい。また、凝縮器３の上流で高
圧ガス冷媒を抜き取ることも可能であるが、高圧ガス冷
媒中には沸点の低いＲ３２が少なくなる。そのため、効
率よく圧力を低下させることが困難となり好ましくな
い。また、バッファ７に冷却ファン（図示せず）を設け
れば、このファンで高圧ガス冷媒を冷却して、温度の低
い冷媒を蒸発器５へ送ることができる。その結果、空気
調和機１の成績係数を低下させることがない。

【００２２】以上、この発明の実施の形態１に従った空
気調和機について説明したが、この空気調和機は冷房機
だけでなく、暖房機として用いることも可能である。暖
房機として用いる場合には、凝縮器３により発生した熱
を室内に導き、室内を暖房し、蒸発器５により外気から
熱を奪うことになる。この場合でも冷房機と同様の効果
を奏することは明らかである。

【００２３】実施の形態２図２で示す空気調和機１１は、バッファ７がバルブ８ａ
を介して凝縮器３の下流の管路６と接続されている点
で、バッファ７が凝縮器３と接続されている図１で示す
空気調和機１と異なる。その他の点については、図２で
示す空気調和機１１は図１で示す空気調和機１と同様の
構成である。

【００２４】このような構成にすれば、図１で示す空気
調和機１と同様の効果を得ることができる。さらに、凝
縮器３とバッファ７を接続する場合に比べて管路６とバ
ッファ７を接続した方が装置の構成が簡単になるという
効果がある。

【００２５】また、この空気調和機１１も冷房機および
暖房機として用いることが可能である。

【００２６】実施の形態３図３で示す空気調和機２１においては、バルブ８ｂと蒸
発器５との間に減圧器９が設けられている点で、この減
圧器９が設けられていない図１で示す空気調和機１と異
なる。その他の構成に関しては、図３で示す空気調和機
２１は図１に示す空気調和機１と同様である。

【００２７】このように構成された空気調和機２１にお
いては、まず、図１に示す空気調和機１と同様の効果を
得ることができる。さらに、バッファ７に溜められた高
圧ガス冷媒は、減圧器９により減圧される際に低温にな
る。この冷媒を蒸発器５へ導けば、冷媒は蒸発器５内で
多くの熱を奪い取ることができるので空気調和機２１を
冷房機として用いれば、成績係数が低下しにくくなる。

【００２８】また、この空気調和機は暖房機として用い
ることもできる。以上、この発明の実施の形態について
説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【００２９】

【発明の効果】この発明に従った空気調和機において
は、冷媒循環経路内で最も高圧となる部分で高圧ガス冷
媒を取除くため冷媒循環経路内が異常高圧となるのを防
ぐことができる。また、取出した高圧ガス冷媒は再び冷
媒循環経路に戻されるため空気調和機の成績係数で低下
しない。

【００３０】また、冷媒バイパス経路に取出した高圧ガ
ス冷媒を貯留する貯留手段と、第１および第２の開閉弁
が設けられていれば、高圧ガス冷媒を一時的に貯留手段
に貯留しておき冷媒循環経路の圧力が低下した時点で高
圧ガス冷媒を冷媒循環経路に戻すことができるため冷媒
循環経路内の圧力が上昇しにくくなる。

【００３１】さらに、貯留手段と冷媒循環経路との間に
高圧ガス冷媒を減圧して低圧ガス冷媒にするための減圧
手段が設けられていれば、高圧ガス冷媒の温度を減圧手
段により低下させることができるので冷房機として用い
れば成績係数が向上する。

【００３２】また、冷媒が非共沸の混合冷媒であれば、
未凝縮の高圧ガスとなりやすい低沸点成分を取除くこと
により冷媒循環経路が異常高圧となるのを防ぐことがで
きる。また、取出した成分を冷媒循環経路に戻すため成
績係数も低下しない。

【００３３】この発明に従った空調方法においては、異
常高圧となったときに高圧ガス冷媒が冷媒循環経路から
取出されるため冷媒循環経路が異常高圧となるのを防ぐ
ことができる。また、取出された冷媒は再び冷媒循環経
路に戻されるので、冷媒全体の量は、組成が変化せず成
績係数が低下しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１に従った空気調和機を
示すブロック図である。

【図２】この発明の実施の形態２に従った空気調和機を
示すブロック図である。

【図３】この発明の実施の形態３に従った空気調和機を
示すブロック図である。

【図４】従来の空気調和機を示すブロック図である。

【図５】従来の空気調和機における冷媒の状態変化を示
すＰ−Ｈ線図である。

【符号の説明】

１，１１，２１空気調和機２圧縮機３凝縮器４，９減圧器５蒸発器７バッファ８ａ，８ｂバルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者池元真佐美大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者宮村幸雄大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者名迫賢二大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガス状の冷媒を圧縮して高圧ガス冷媒に
する圧縮機と、高圧ガス冷媒から熱を奪って凝縮させて
高圧液冷媒にする凝縮器と、高圧液冷媒の圧力を減少さ
せて減圧冷媒にする減圧器と、減圧冷媒に熱を与えて蒸
発させてガス状の冷媒にする蒸発器とによって冷媒循環
経路を構成する空気調和機において、前記減圧器の上流側で未凝縮の高圧ガス冷媒を冷媒循環
経路から取出し、取出した高圧ガス冷媒を前記減圧器の
下流でかつ前記蒸発器の上流に位置する冷媒循環経路に
戻す冷媒バイパス経路を備えたことを特徴とする、空気
調和機。
【請求項２】前記冷媒バイパス経路には取出した高圧
ガス冷媒を貯留する貯留手段と、前記貯留手段の上流側
の流路を開閉する第１開閉弁と、前記貯留手段の下流側
の流路を開閉する第２開閉弁とが設けられていることを
特徴とする、請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】前記貯留手段と前記冷媒循環経路との間
に高圧ガス冷媒を減圧して低圧ガス冷媒にするための減
圧手段が設けられていることを特徴とする、請求項２に
記載の空気調和機。
【請求項４】前記冷媒は、非共沸の混合冷媒であるこ
とを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の
空気調和機。
【請求項５】圧縮機で圧縮された高圧ガス冷媒を凝縮
器で液化し、液化した冷媒を減圧器で膨張させ、膨張し
た冷媒を蒸発器で蒸発させ、蒸発した冷媒を前記圧縮機
へ送る冷媒循環経路によって空調を行なう空調方法であ
って、圧縮された高圧ガス冷媒の圧力が所定値以上となったと
き、未凝縮の高圧ガス冷媒を前記減圧器の上流側で冷媒
循環経路から取出し、取出した高圧ガス冷媒を前記減圧
器の下流でかつ前記蒸発器の上流に位置する冷媒循環経
路に戻すことを特徴とする、空調方法。