JPH1194385A - ヒートポンプ式空気調和機 - Google Patents

ヒートポンプ式空気調和機

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JPH1194385A
JPH1194385A JP9254695A JP25469597A JPH1194385A JP H1194385 A JPH1194385 A JP H1194385A JP 9254695 A JP9254695 A JP 9254695A JP 25469597 A JP25469597 A JP 25469597A JP H1194385 A JPH1194385 A JP H1194385A
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JP
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cooling
refrigerant
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warming
coolant
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JP9254695A
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Mitsuru Komatsu
満 小松
Masakazu Kamikura
正教 上倉
Mitsugi Aoyama
貢 青山
Koji Ito
浩二 伊藤
Yoshikazu Ishiki
良和 石木
Koji Shigeta
孝治 茂田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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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
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/006Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant containing more than one component
    • 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
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/31Expansion valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B2313/00Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/027Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means
    • F25B2313/02741Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means using one four-way valve

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Abstract

(57)【要約】 【課題】非共沸混合冷媒を用いたヒートポンプ式空気調
和機において、単一冷媒あるいは共沸冷媒を用いた場合
と同等の冷房・暖房性能を確保し、且つ安価で冷房時及
び暖房時の夫々に適した冷房及び暖房性能を得る。 【解決手段】圧縮機、空気側熱交換器、水側熱交換器、
膨張弁、切換弁を配管で接続して冷凍サイクルを構成
し、冷媒として非共沸混合冷媒を用いたヒートポンプ式
空気調和機において、3つの四方切換弁の切換により、
空気側熱交換器を流れる冷媒の方向を冷房時と暖房時と
もに一方向にすることで空気の流れと冷媒の流れを常に
対向流とすると共に、前記膨張弁に対して冷房時と暖房
時とで逆方向から冷媒が流れる構成とし、前記膨張弁は
冷媒の流れ方向によって冷房時と暖房時の冷凍サイクル
に夫々適した弁特性を有する構成としたもの。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒として非共沸
混合冷媒を用いたヒートポンプ式空気調和機に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来のヒートポンプ式空気調和機の冷凍
サイクルは、圧縮機、空気側熱交換器、水側熱交換器、
膨張弁、2つの四方切換弁等を配管で接続して構成され
ている。この冷凍サイクルでは、冷房と暖房を切換えた
場合、空気側熱交換器を流れる冷媒方向が逆となる。こ
こで、被冷却流体あるいは被加熱流体となる空気の流れ
は、熱交換器の構造上常に一方向である。したがって、
冷房あるいは暖房のどちらかの運転時に冷媒と空気との
流れが互いに同方向に流れる並行流となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような冷凍サイク
ルにおいて、冷媒として非共沸混合冷媒を用いると、非
共沸混合冷媒は冷凍サイクル凝縮工程の気液混合域(二
相域)で同一凝縮圧力の時、飽和蒸気線上の凝縮温度が
最も高く、飽和液線上の凝縮温度が最も低い性質をもっ
た温度勾配のある冷媒であるため、空気側熱交換器を流
れる冷媒の方向と空気の流れが並行流となる場合には、
単一冷媒あるいは共沸冷媒と比較して、熱交換器の伝熱
性能低下、さらにはヒートポンプ式空気調和機としての
冷房・暖房能力低下が著しくなる。
【0004】このため、非共沸混合冷媒を用いる場合、
単一冷媒あるいは共沸冷媒と同等程度の性能を確保する
ためには、冷房時と暖房時ともに、非共沸混合冷媒の温
度勾配特性を考慮して冷媒と空気の流れを対向流化とす
ることが考えられている。これに関するものとして特開
平9―196489号公報記載のものがあるが、その減
圧機構として2個の冷房用キャピラリーチューブ、暖房
用キャピラリーチューブ及び逆流防止弁を用いており、
構造が複雑で高価なものとなっていた。
【0005】本発明は、非共沸混合冷媒を用いたヒート
ポンプ式空気調和機において、単一冷媒あるいは共沸冷
媒を用いた場合と同等の冷房・暖房性能を確保し、かつ
安価で冷房時及び暖房時の夫々に適した冷房及び暖房性
能を得ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のヒートポンプ式
空気調和機の第1の特徴は、圧縮機、空気側熱交換器、
水側熱交換器、膨張弁及び切換弁を配管で接続して冷凍
サイクルを構成し、冷媒として非共沸混合冷媒を用いた
ヒートポンプ式空気調和機において、前記切換弁の切換
により、空気側熱交換器に対して冷房時と暖房時ともに
一方向から冷媒を流すと共に、前記膨張弁に対して冷房
時と暖房時とで逆方向から冷媒が流れる構成とし、前記
膨張弁は冷媒の流れ方向によって弁特性が異なる構成と
したものである。
【0007】本発明のヒートポンプ式空気調和機の第2
の特徴は、圧縮機、空気側熱交換器、水側熱交換器、膨
張弁、切換弁を配管で接続して冷凍サイクルが構成さ
れ、冷媒として非共沸混合冷媒を用いたヒートポンプ式
空気調和機において、3つの四方切換弁の切換により、
空気側熱交換器を流れる冷媒の方向を冷房時と暖房時と
もに一方向にすることで空気の流れと冷媒の流れを常に
対向流とすると共に、前記膨張弁に対して冷房時と暖房
時とで逆方向から冷媒が流れる構成とし、前記膨張弁は
冷媒の流れ方向によって冷房時と暖房時の冷凍サイクル
に夫々適した弁特性を有する構成としたものである。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の第1の実施の形態を図1
を用いて説明する。
【0009】図1は、本発明のヒートポンプ式空気調和
機の冷凍サイクル系統図である。その冷凍サイクルは、
圧縮機1、空気側熱交換器2、水側熱交換器3、膨張弁
4、四方切換弁5、6、7が配管で接続されて構成され
ている。ここで、四方切換弁5、6、7の実線と点線
は、それぞれ冷房時と暖房時の状態を示す。また、図1
中の実線矢印と点線矢印は、それぞれ冷房時と暖房時の
冷媒の流れ方向を示す。
【0010】冷房時の場合、圧縮機1で圧縮された高温
高圧のガス冷媒は、四方切換弁5、7の実線経路を通
り、空気側熱交換器2に流入する。この時、冷媒ガス
は、送風機により導かれた空気と熱交換し、高温高圧液
冷媒となる。高温高圧液冷媒は、四方切換弁6の実線経
路を通り、膨張弁4により減圧され、水側熱交換器3に
流入する。そして、水側熱交換器を通る水と熱交換し、
低温低圧冷媒となり、四方切換弁5の実線経路を通り、
圧縮機1に戻る冷凍サイクルである。
【0011】暖房時の場合、四方切換弁5、6、7を点
線で示す位置に切換える。これより、圧縮機1で圧縮さ
れた高温高圧のガス冷媒は、四方切換弁5の点線経路を
通り、水側熱交換器3に流入する。この時、冷媒ガス
は、水側熱交換器を通る水と熱交換し、高温高圧液冷媒
となる。高温高圧液冷媒は、膨張弁4により減圧され、
四方切換弁6、7の点線経路を通り、空気側熱交換器2
に流入する。そして、送風機により導かれた空気と熱交
換し、低温低圧冷媒となり、四方切換弁6の点線経路を
通り、圧縮機1に戻る冷凍サイクルである。
【0012】本実施例では、図1の実線矢印と点線矢印
で示すように、3つの四方切換弁5、6、7の切換によ
り、空気側熱交換器を流れる冷媒の方向を、冷房時と暖
房時ともに一方向にすることができる。このとき、空気
の流れと冷媒の流れを常に対向流とすることが可能とな
る。これにより、冷媒と熱交換される空気と冷媒との温
度差を拡大することができ、非共沸混合冷媒を用いた場
合においても、単一冷媒あるいは共沸冷媒を用いた場合
と同等の冷房・暖房性能を確保することができる。ま
た、対向流化を実現するにあたり、膨張弁4に対して冷
房時と暖房時とで逆方向から冷媒を流し、冷媒の流れ方
向によって冷房時と暖房時の冷凍サイクルに夫々適した
弁特性を有する膨張弁4としたので、安価で、冷房時及
び暖房時の夫々に適した冷房及び暖房性能を得ることが
出来る。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、非共沸混合冷媒を用い
たヒートポンプ式空気調和機において、単一冷媒あるい
は共沸冷媒を用いた場合と同等の冷房・暖房性能を確保
し、かつ、安価で、冷房時及び暖房時の夫々に適した冷
房及び暖房性能得られるヒートポンプ式空気調和機が得
られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のヒートポンプ式空気調和機の冷凍サ
イクル系統図である。
【符号の説明】
1…圧縮機、2…空気側熱交換器、3…水側熱交換器、
4…膨張弁、5、6、7…四方切換弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 浩二 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所空調システム事業部内 (72)発明者 石木 良和 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所空調システム事業部内 (72)発明者 茂田 孝治 静岡県清水市村松390番地 日立清水エン ジニアリング株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧縮機、空気側熱交換器、水側熱交換器、
    膨張弁及び切換弁を配管で接続して冷凍サイクルを構成
    し、冷媒として非共沸混合冷媒を用いたヒートポンプ式
    空気調和機において、前記切換弁の切換により、空気側
    熱交換器に対して冷房時と暖房時ともに一方向から冷媒
    を流すと共に、前記膨張弁に対して冷房時と暖房時とで
    逆方向から冷媒が流れる構成とし、前記膨張弁は冷媒の
    流れ方向によって弁特性が異なる構成としたことを特徴
    とするヒートポンプ式空気調和機。
  2. 【請求項2】圧縮機、空気側熱交換器、水側熱交換器、
    膨張弁、切換弁を配管で接続して冷凍サイクルを構成
    し、冷媒として非共沸混合冷媒を用いたヒートポンプ式
    空気調和機において、3つの四方切換弁の切換により、
    空気側熱交換器を流れる冷媒の方向を冷房時と暖房時と
    もに一方向にすることで空気の流れと冷媒の流れを常に
    対向流とすると共に、前記膨張弁に対して冷房時と暖房
    時とで逆方向から冷媒が流れる構成とし、前記膨張弁は
    冷媒の流れ方向によって冷房時と暖房時の冷凍サイクル
    に夫々適した弁特性を有する構成としたことを特徴とす
    るヒートポンプ式空気調和機。
JP9254695A 1997-09-19 1997-09-19 ヒートポンプ式空気調和機 Withdrawn JPH1194385A (ja)

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