JPH11281193A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 蒸気圧縮式冷凍装置の圧縮排熱を回収し、排
熱で吸収式冷凍装置の再生器を駆動する。蒸気圧縮サイ
クルと吸収サイクル併用のハイブリッド型空調機。 【解決手段】 冷房サイクルでは蒸気圧縮式冷凍装置の
凝縮器は室外熱交換器に、蒸発器は室内熱交換器に相当
し、圧縮サイクル１が圧縮後凝縮器で液化した後、蒸発
器で蒸発し、再び圧縮機に至り室内を冷房する。このと
き圧縮機及び駆動用モータは高温に発熱し、この排熱を
併設されている吸収式冷凍装置の再生器２１の熱源とし
て用い、吸収剤を加熱し冷媒を吐出し、凝縮器で液化
後、蒸発器２３で蒸発する。そのときの気化熱で圧縮式
冷凍装置の過冷却増進に利用する。そして蒸発冷媒を吸
収器２４で吸収後、再び再生器２１に供給して冷房サイ
クルをくりかえす。圧縮式冷凍装置の冷却効果増大分は
図中の圧縮式サイクル１の点線部分に示す領域となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は吸収式冷凍装置の吸
収サイクルと蒸気圧縮式冷凍装置の蒸気圧縮サイクルと
からなるハイブリッド型の空気調和機に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、室外ユニットと室内ユニット
とからなるセパレート型空気調和機（エアコン）が広く
普及している。この空気調和機では蒸気圧縮式冷凍装置
の原理を利用しており、冷媒の循環方向を切替えること
により冷房サイクルと、暖房サイクルを選択して室内の
冷房及び暖房を行っている。

【０００３】空気調和機は、大別して、屋外に設置され
る室外ユニット及び屋内に設置される室内ユニットとか
ら構成され、これら両ユニット間は冷媒配管と信号線と
で接続されている。室外ユニットには、室外熱交換器、
室外ファン、圧縮機（コンプレッサ）、冷媒の循環方向
を切替える四方弁、冷媒の循環方向を規制する逆止弁、
膨張弁（キャピラリーチューブ）、ストレーナ、アキュ
ムレータ、マフラー及び室外制御部が搭載されている。
室内ユニットには、室内熱交換器、室内熱交換器で加熱
／冷却された空気を室内に戻す室内ファン及び室内制御
部が搭載されている。

【０００４】四方弁が一方に切替えられた冷房運転時に
は、圧縮機から吐出された冷媒が室外熱交換器で凝縮
し、室内熱交換器で蒸発することによって、室内の熱を
屋外に排出して室内の冷房を可能にする。また、四方弁
が他方に切替えられた暖房運転時には、圧縮機から吐出
された冷媒が室内熱交換器で凝縮し、室外熱交換器で蒸
発することによって、屋外の熱を室内に放出して室内の
暖房を可能にするものである。

【０００５】このような一般的に利用されている蒸気圧
縮サイクルの空気調和機では、圧縮過程において圧縮機
及びモータなどから発生する比較的高温レベルの熱は大
気中に無駄に捨てられており、省電力、省エネルギーの
観点から好ましくなく、より成績係数のよい空気調和機
の実現が望まれていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、蒸気
圧縮式冷凍装置の比較的エクセルギの高い圧縮機の排熱
を回収し、排熱で吸収式冷凍装置の再生器を駆動し、吸
収サイクルの蒸発器で、蒸気圧縮サイクルの凝縮器を冷
却し、凝縮冷媒の過冷却を促進させる。また、吸収式冷
凍装置の再生器で回収した熱を直接吸収サイクルの蒸発
熱交換器へ投入し、蒸気圧縮式冷凍装置の室外熱交換器
を加熱することにより、冷房時、暖房時の成績効率（Ｃ
ＯＰ）の向上を図ることができる圧縮式サイクルと吸収
式サイクルを併用したハイブリッド型の空気調和機を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項１に係る空気調和機は、吸収剤を加熱
して冷媒を吐き出す再生器と、冷媒を凝縮する凝縮器
と、冷媒を蒸発する蒸発器と、蒸発した冷媒を吸収剤に
吸収する吸収器とから構成される吸収式冷凍装置の吸収
サイクルと、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を凝縮する
凝縮器と、冷媒を蒸発する蒸発器とから構成される蒸気
圧縮式冷凍装置の蒸気圧縮サイクルとからなる。

【０００８】こうして、圧縮式サイクルと吸収式サイク
ルを併用したハイブリッド型の空気調和機を実現するこ
とにより冷房時、暖房時の成績係数の向上を図ることが
できる。

【０００９】本発明の請求項２に係る空気調和機は、吸
収剤を加熱して冷媒を吐き出す再生器と、冷媒を凝縮す
る凝縮器と、再生器と凝縮機の間に設けられた冷房運転
及び暖房運転の切替用の切替弁と、冷媒を蒸発する蒸発
器と、蒸発した冷媒を吸収剤に吸収する吸収器とから構
成される吸収式冷凍装置の吸収サイクルと、冷媒を圧縮
する圧縮機と、冷媒を凝縮する凝縮器と、冷媒を蒸発す
る蒸発器とから構成される蒸気圧縮式冷凍装置の蒸気圧
縮サイクルとからなる。

【００１０】こうして、圧縮式サイクルと吸収式サイク
ルを併用したハイブリッド型の空気調和機を実現し、切
替弁の切り替えにより簡単に冷房サイクル、暖房サイク
ルを選択できると共に、冷房時、暖房時の成績係数の向
上を図ることができる。

【００１１】本発明の請求項３に係る空気調和機は、再
生器で吸収剤を加熱して冷媒を吐き出し、冷媒を凝縮器
で凝縮した後、蒸発器で蒸発し、蒸発した冷媒を吸収器
で吸収した後、再び再生器に供給する吸収式冷凍装置の
冷房サイクルと、冷媒を圧縮機で圧縮し、凝縮器で凝縮
した後、蒸発器で蒸発し、再び圧縮機に供給する蒸気圧
縮式冷凍装置の冷房サイクルとからなるハイブリッド冷
房サイクルであって、蒸気圧縮式冷凍装置の圧縮機の排
熱を吸収式冷凍装置の再生器の熱源に用い、吸収式冷凍
装置の冷凍効果を蒸気圧縮式冷凍装置の過冷却増進に利
用するような構成とする。

【００１２】こうして、比較的エクセルギの高い圧縮機
排熱を回収し、吸収サイクルを駆動させ、これにより発
生した冷却効果で蒸気圧縮サイクルの凝縮機を冷却し、
凝縮過程での過冷却を促進するものであって成績効率の
向上を図ることができる。

【００１３】本発明の請求項４に係る空気調和機は、再
生器で吸収剤を加熱して冷媒を吐き出し、冷媒を蒸発器
で蒸発し、蒸発した冷媒を吸収器で吸収した後、再び再
生器に供給する吸収式冷凍装置の暖房サイクルと、冷媒
を圧縮機で圧縮し、凝縮器で凝縮した後、蒸発器で蒸発
し、再び圧縮機に供給する蒸気圧縮式冷凍装置の暖房サ
イクルとからなるハイブリッド暖房サイクルであって、
蒸気圧縮式冷凍装置の圧縮機の排熱を吸収式冷凍装置の
再生器の熱源に用いて回収し、回収された熱を蒸発器に
搬送し、吸収式冷凍装置の暖房効果を蒸気圧縮式冷凍装
置の暖房増進に利用するような構成とする。

【００１４】こうして、再生器で回収した熱を直接、吸
収サイクルの蒸発器へ投入し、蒸気圧縮式の蒸発器を加
熱する。これにより蒸気圧縮サイクルの高低圧比の低
減、室外ファンの送風動力の低減化により暖房時の成績
係数の向上を図ることができる。

【００１５】本発明の請求項５に係る空気調和機は、蒸
気圧縮式冷凍装置の蒸気圧縮サイクルは、室外側熱交換
器、室外ファン、圧縮機、四方弁、逆止弁、膨張弁、ス
トレーナ、アキュムレータ、マフラー及び室外側制御部
が搭載されている室外機と、室内側熱交換器、室内ファ
ン、室内側制御部が搭載されている室内機で構成し、吸
収式冷凍装置の吸収サイクルの蒸発器を蒸気圧縮サイク
ルの室外側熱交換器に近接して配置した構成とする。

【００１６】こうして、冷房サイクルでは、比較的エク
セルギの高い圧縮機の排熱を回収し、吸収サイクルを駆
動させ、これにより発生した冷却効果で蒸気圧縮サイク
ルの室外熱交換器を冷却し、凝縮過程での過冷却を促進
する。また、暖房サイクルでは、再生器で回収した熱を
直接、吸収サイクルの蒸発器へ投入し、蒸気圧縮式の室
外熱交換器を加熱する。これにより蒸気圧縮サイクルの
高低圧比の低減、室外ファン１０の送風動力を低減化す
る。この結果、冷房時及び暖房時の成績係数の向上を図
ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の構成の概要を図１、図２
に示す。図において、１は蒸気圧縮式冷凍装置の蒸気圧
縮サイクルであり、図示してないが、冷媒を圧縮する圧
縮機と、冷媒を凝縮する凝縮器と、冷媒を蒸発する蒸発
器とから構成されていて、通常の室外ユニットと室内ユ
ニットとからなるセパレート型空気調和機に相当するも
のでる。

【００１８】２は吸収式冷凍装置の吸収サイクルであっ
て、吸収剤を加熱して冷媒を吐き出す再生器２１と、冷
媒を凝縮する凝縮器２２と、冷媒を蒸発する蒸発器２３
と、蒸発した冷媒を吸収剤に吸収する吸収器２４とから
構成されていて、この両冷凍装置の蒸気圧縮サイクルと
吸収サイクルでハイブリッド型の空気調和機を構成して
いる。

【００１９】このような構成の空気調和機において、図
１に示す冷房サイクルでは、蒸気圧縮式冷凍装置の凝縮
器は室外熱交換器に、蒸発器は室内熱交換器に相当し、
蒸気圧縮サイクル１が冷媒を圧縮機で圧縮し、凝縮器で
凝縮した後、蒸発器で蒸発し、再び圧縮機に供給するサ
イクルを繰り返して室内を冷房する。このとき、圧縮機
及び駆動用モータは約１００℃程度まで発熱する。従来
装置では単に捨てていたこの熱を、併設されている吸収
式冷凍装置の再生器２１の熱源として用い、吸収剤を加
熱して冷媒を吐き出し、この冷媒を凝縮器２２で凝縮し
た後、蒸発器２３で蒸発する。

【００２０】冷媒が蒸発するときの気化熱による冷凍効
果を蒸気圧縮式冷凍装置の過冷却増進に利用する。そし
て、蒸発した冷媒を吸収器２４で吸収した後、再び再生
器２１に供給して冷房サイクルを繰り返す。蒸気圧縮式
冷凍装置の冷却効果の増大分は図中の蒸気圧縮サイクル
１の点線部分に示す領域となる。

【００２１】こうして、本発明の冷房サイクルでは、比
較的エクセルギの高い圧縮機排熱を回収し、吸収サイク
ルを駆動させ、これにより発生した冷却効果で蒸気圧縮
サイクルの凝縮機を冷却し、凝縮過程での過冷却を促進
するものであって成績係数（ＣＯＰ）の向上を図ること
ができる。

【００２２】次に図２に示す暖房サイクルでは、蒸気圧
縮式冷凍装置の凝縮器は室内熱交換器に、蒸発器は室外
熱交換器に相当し、蒸気圧縮サイクル１が、冷房サイク
ルと同様に、冷媒を圧縮機で圧縮し、凝縮器で凝縮した
後、蒸発器で蒸発し、再び圧縮機に供給するサイクルを
繰り返して室内を暖房する。このときの圧縮機及び駆動
用モータの発熱を、併設されている吸収式冷凍装置の再
生器２１の熱源として用い、吸収剤を加熱して冷媒を吐
き出し、この冷媒を切替弁を介して直接、蒸発器２３に
投入する。

【００２３】このことにより、再生器２１で回収された
熱を蒸発器２３に搬送し、吸収式冷凍装置の暖房効果を
蒸気圧縮式冷凍装置の暖房増進に利用する。そして、蒸
発した冷媒を吸収器２４で吸収した後、再び再生器２１
に供給して暖房サイクルを繰り返す。

【００２４】こうして、本発明の暖房サイクルでは、再
生器２１で回収した熱を直接吸収サイクルの蒸発器２３
へ投入し、蒸気圧縮式の蒸発器を加熱する。これにより
蒸気圧縮サイクルの高低圧比の低減、室外ファンの送風
動力の低減化により暖房時の成績係数の向上を図ること
ができる。

【００２５】図３に本発明のより具体的な実施形態を示
す。図において図１及び図２と同一のものには同じ符号
を付している。図において、本発明の空気調和機は、蒸
気圧縮サイクルの室内ユニットとしての室内機３と室外
ユニット４とから構成される。

【００２６】室内機３は図示していない室内熱交換器
と、室内ファン及び室内制御部から構成される。室外ユ
ニット４は、室外ファン１０、蒸気圧縮サイクルの室外
熱交換器１１、圧縮機１２、四方弁１３、膨張弁１４
と、吸収サイクルの再生器２１、凝縮器２２、室外熱交
換器１１に近接して配置される蒸発器２３、吸収器２
４、膨張弁２５及び切替弁２６とから構成される。

【００２７】次に冷房サイクルと暖房サイクルの動作に
ついて説明する。まず冷房時では、四方弁１３及び切替
弁２６を実線の方向に切り替えると、蒸気圧縮サイクル
の動作は以下のようになる。

【００２８】圧縮機１２から吐出される高温高圧のガス
状の冷媒はマフラー（図示なし）、四方弁１３を順に介
して室外熱交換器１１に至る。次いで、室外ファン１０
が室外熱交換器１１に送風することによって、この冷媒
は温度が下げられて凝縮（液化）する。

【００２９】次いで、この冷媒は、図示しないストレー
ナを介して膨張弁（キャピラリチューブ）１４に至る。
このとき冷媒は膨張弁１４で絞られて断熱膨張し、低圧
の状態となる。次に、この冷媒はストレーナ（図示な
し）を介して室内機３の室内熱交換器へ供給される。

【００３０】この室内熱交換器内では、冷媒は低圧とな
っており、蒸発温度（沸点）は空気温度より低いため
に、冷媒は蒸発（気化）する。このときの気化熱によっ
て室内熱交換器の温度が低下するので室内ファン（図示
なし）で送風することによって室内の冷房運転が行われ
る。

【００３１】この蒸発した後の冷媒はマフラー（図示な
し）、四方弁１３を介してアキュムレータ（図示なし）
へ導かれ、室内熱交換器でガス化しなかった冷媒（液状
冷媒）とガス化した冷媒（ガス状冷媒）とを分離し、ガ
ス状冷媒のみを圧縮機１２へ供給する。圧縮機１２はこ
のガス状冷媒を再び圧縮して冷凍サイクル中に循環させ
るものである。

【００３２】このとき、圧縮機及び駆動用モータは約１
００℃程度まで発熱する。従来装置では単に捨てていた
この熱を、併設されている吸収式冷凍装置の再生器２１
の熱源として用い、そこで吸収剤を加熱して冷媒を吐き
出し、この冷媒は切替弁２６を介して凝縮器２２で凝縮
された後、膨張弁１４で絞られて蒸発器２３に至り蒸発
する。

【００３３】冷媒が蒸発するときの気化熱によって蒸発
器の温度が低下するので、近接配置されている室外熱交
換器１１の温度をより一層低下させ、冷凍効果を蒸気圧
縮式冷凍装置の過冷却増進に利用する。そして、蒸発し
た冷媒を吸収器２４で吸収した後、再び再生器２１に供
給して冷房サイクルを繰り返す。

【００３４】こうして、本発明の空気調和機の冷房サイ
クルでは、比較的エクセルギの高い圧縮機の排熱を回収
し、吸収サイクルを駆動させ、これにより発生した冷却
効果で蒸気圧縮サイクルの室外熱交換器を冷却し、凝縮
過程での過冷却を促進するものであって成績係数の向上
を図ることができる。

【００３５】次に暖房時では、四方弁１３、切替弁２６
を破線の方向に切替えると、蒸気圧縮サイクルの動作は
以下のようになる。

【００３６】まず、圧縮機１２から吐出される高温高圧
のガス状の冷媒はマフラー（図示せず）、四方弁１３を
順に介して室内機３の室内熱交換器に至る。次いで、室
内ファン（図示なし）が室内熱交換器に送風することに
よって、この冷媒の温度で高温となっていた室内熱交換
器の温度が下げられ、内部を循環する冷媒が凝縮（液
化）する。従って、室内ファンで高温となった室内熱交
換器に送風することによって室内の暖房運転が行われる
ものである。

【００３７】次いで、この液化した冷媒はストレーナ
（図示せず）を介して膨張弁（キャピラリチューブ）１
４に至る。このとき冷媒は膨張弁１４で絞られて、高圧
の状態となる。次に、この冷媒は室外熱交換器１１へ供
給され、ここで冷媒が蒸発（気化）することにより、外
気から熱をくみ上げる。

【００３８】この蒸発した後の冷媒は四方弁１３を介し
てアキュムレータ（図示せず）へ導かれる。アキュムレ
ータでは室外熱交換器１１でガス化しなかった冷媒（液
状冷媒）とガス化した冷媒（ガス状冷媒）とを分離し、
ガス状冷媒のみを圧縮機１２へ供給する。圧縮機１２は
このガス状冷媒を再び圧縮して冷凍サイクル中に循環さ
せるものである。

【００３９】以上のように、暖房運転時は圧縮機１２か
ら吐出された冷媒が室内熱交換器で凝縮し、室外熱交換
器１１で蒸発することによって、屋外の熱を室内に放出
して暖房運転が可能になるものである。

【００４０】このときの圧縮機１２及び駆動用モータの
発熱を、併設されている吸収式冷凍装置の再生器２１の
熱源として用い、吸収剤を加熱して冷媒を吐き出し、こ
の冷媒を切替弁２６を介して点線で示す経路により直
接、蒸発器２３に投入する。

【００４１】このことにより、再生器２１で回収された
熱を蒸発器２３に搬送し、近接配置されている室外熱交
換器１１の温度を上昇させ、吸収式冷凍装置の暖房効果
を蒸気圧縮式冷凍装置の暖房増進に利用する。そして、
蒸発器を通った冷媒を吸収器２４で吸収した後、再び再
生器２１に供給して上記暖房サイクルを繰り返す。

【００４２】こうして、本発明の空気調和機の暖房サイ
クルでは、再生器２１で回収した熱を直接吸収サイクル
の蒸発器２３へ投入し、蒸気圧縮式の室外熱交換器１１
を加熱する。これにより蒸気圧縮サイクルの高低圧比の
低減、室外ファン１０の送風動力の低減化により暖房時
の成績係数の向上を図ることができる。

【００４３】

【発明の効果】以上のように本発明は、蒸気圧縮式冷凍
装置の比較的エクセルギの高い圧縮機の排熱を回収し、
排熱で吸収式冷凍装置の再生器を駆動し、吸収サイクル
の蒸発器で蒸気圧縮サイクルの凝縮器を冷却して凝縮冷
媒の過冷却を促進させる。また、吸収式冷凍装置の再生
器で回収した熱を直接、吸収サイクルの蒸発熱交換器へ
投入し、蒸気圧縮式冷凍装置の室外熱交換器を加熱する
ことにより、冷房運転及び暖房運転共に成績係数が向上
し、省エネ、ＣＯ2 排出削減に貢献する空気調和機を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気調和機の冷房時の運転状態図。

【図２】本発明の空気調和機の暖房時の運転状態図。

【図３】本発明の空気調和機の構成図。

【符号の説明】

１ 蒸気圧縮式冷凍装置の蒸気圧縮サイクル ２ 吸収式冷凍装置の吸収サイクル ３ 室内ユニット（室内機） ４ 室外ユニット １０ 室外ファン １１ 室外熱交換器 １２ 圧縮機 １３ 四方弁 １４ 膨張弁（キャピラリチューブ） ２１ 再生器 ２２ 凝縮器 ２３ 蒸発器 ２４ 吸収器 ２５ 膨張弁（キャピラリチューブ） ２６ 切替弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沢田 範雄 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 増田 哲也 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 (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸収剤を加熱して冷媒を吐き出す再生器
   と、冷媒を凝縮する凝縮器と、冷媒を蒸発する蒸発器
   と、蒸発した冷媒を吸収剤に吸収する吸収器とから構成
   される吸収式冷凍装置の吸収サイクルと、冷媒を圧縮す
   る圧縮機と、冷媒を凝縮する凝縮器と、冷媒を蒸発する
   蒸発器とから構成される蒸気圧縮式冷凍装置の蒸気圧縮
   サイクルとからなる空気調和機。
2. 【請求項２】 吸収式冷凍装置の再生器と凝縮機の間に
   冷房運転及び暖房運転の切替用の切替弁を設けたことを
   特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 【請求項３】 再生器で吸収剤を加熱して冷媒を吐き出
   し、冷媒を凝縮器で凝縮した後、蒸発器で蒸発し、蒸発
   した冷媒を吸収器で吸収した後、再び再生器に供給する
   吸収式冷凍装置の冷房サイクルと、冷媒を圧縮機で圧縮
   し、凝縮器で凝縮した後、蒸発器で蒸発し、再び圧縮機
   に供給する蒸気圧縮式冷凍装置の冷房サイクルとからな
   るハイブリッド冷房サイクルであって、蒸気圧縮式冷凍
   装置の圧縮機の排熱を吸収式冷凍装置の再生器の熱源に
   用い、吸収式冷凍装置の冷凍効果を蒸気圧縮式冷凍装置
   の過冷却増進に利用することを特徴とする空気調和機。
4. 【請求項４】 再生器で吸収剤を加熱して冷媒を吐き出
   し、冷媒を蒸発器で蒸発し、蒸発した冷媒を吸収器で吸
   収した後、再び再生器に供給する吸収式冷凍装置の暖房
   サイクルと、冷媒を圧縮機で圧縮し、凝縮器で凝縮した
   後、蒸発器で蒸発し、再び圧縮機に供給する蒸気圧縮式
   冷凍装置の暖房サイクルとからなるハイブリッド暖房サ
   イクルであって、蒸気圧縮式冷凍装置の圧縮機の排熱を
   吸収式冷凍装置の再生器の熱源に用いて回収し、回収さ
   れた熱を蒸発器に搬送し、吸収式冷凍装置の暖房効果を
   蒸気圧縮式冷凍装置の暖房増進に利用することを特徴と
   する空気調和機。
5. 【請求項５】 蒸気圧縮式冷凍装置の蒸気圧縮サイクル
   は、室外側熱交換器、室外ファン、圧縮機、四方弁、逆
   止弁、膨張弁、ストレーナ、アキュムレータ、マフラー
   及び室外側制御部が搭載されている室外機と、室内側熱
   交換器、室内ファン、室内側制御部が搭載されている室
   内機で構成し、吸収式冷凍装置の吸収サイクルの蒸発器
   を蒸気圧縮サイクルの室外側熱交換器に近接して配置し
   てなることを特徴とする空気調和機。