JPS602505Y2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は除湿能力を確保しながら、低負荷時のエネルギ
ー有効比（Ｅ−Ｅ−Ｒ，冷凍能力の所要動力に対する比
）を高く保持することが可能な空気調和装置に関する。

空気調和装置のＥ−Ｅ−Ｒを向上してランニングコスト
を低減することは、省エネルギー化が希求されたいる現
下の情勢にあって極めて好ましいことである。

Ｅ−Ｅ−Ｒを向上するためには、理論上蒸発温度Ｔｅを
高くし、汎凝縮温度ＴＣを低くした状態で運転すればよ
いことは十分認識されるところである。

ところで、夏季の冷房条件は室外温度３５℃の場合で、
室内空気の状態が温度２ＴＣ相対湿度５０％（露点温度
１５．５℃）好ましいとされており、この場合には、冷
凍装置における蒸発温度が２７℃以下、凝縮温度が３５
℃以上に要求されるところから、Ｅ−Ｅ−Ｒの達成値に
は自ら限界がある。

実施上の運転に当っては、室内側・室外側熱交換器にお
いて、上記温度条件との間に温度差を取る必要があり、
また、蒸発温度Ｔｅに関しては除湿をさらに必要とする
ところから、凝縮温度Ｔｃ±５０℃、蒸発温度Ｔｅ中Ｉ
Ｑ℃の値を取るのが一般的であって、Ｅ−Ｅ−Ｒは尚更
低下する。

このようにＥ−Ｅ−Ｈの改善には、単冷媒系統のもので
は限度があって、向上が期待できない事実に鑑みて、本
考案はかかる理論上の限界を超えて、さらにＥ−Ｅ−Ｈ
の向上をはかると共に、除湿能力を確保し得る新規シス
テムの空気調和装置を提供しようとするものであって、
特に第１蒸発器を含む第１冷凍回路と第２蒸発器を含む
第２冷凍回路とを有する空気調和装置において、空気調
和装置の吸込口から吹出口に至る空気流を基準として前
記第１蒸発器を上流側、前記第２蒸発器を下流側にそれ
ぞれ配設し、冷凍負荷の大きいときは前記第１冷凍回路
を露点温度以上の蒸発温度で、また第２冷凍回路を露点
温度以下の蒸発温度でそれぞれ運転し、冷凍負荷の小さ
いときは第２冷凍回路のみを露点温度以下の蒸発温度で
運転し、冷凍負荷のさらに小さいときは第１冷凍回路お
よび第２冷凍回路を共に停止する制御装置を設けたこと
を特徴とする。

まｔコ、本考案は前記制御装置に、設定温度を下限値と
した作動帯域と、上限値とした作動帯域の２つのディフ
ァレンシャル指令を銭発シ、カつ吸込空気温度の検知可
能に設けた温度調節器を検出要素として備えしめた構成
を有するものである。

しかして本考案は冷凍負荷が大きいときは一段目の第１
冷凍回路を露点温度以上の蒸発温度で室内温度との温度
差を十分にとりながら比較的高い蒸発温度で運転せしめ
ることによってＥＥＲの高い空調運転を維持できる。

また、冷凍負荷の小さいときは第２冷凍回路のみで除湿
を優先した空調運転を行なって清涼感を与える冷房が行
なえる。

しかも前記温度調節器を検出要素として備えしめること
によって１個の温度調節器で発停も含め前述した各運転
を自動的かつ安定的に行ない得る。

以下、本考案の１実施例を添付図面にもとづいて詳細に
説明する。

第１図において、２点鎖線で区分した右半分は室外側ユ
ニット１であり、左半部は室内側ユニツ。

ト２であって、室外側ユニット１には、２台の圧縮器３
Ａ、３Ｂからなる圧縮機構３と、凝縮器４と、室外側フ
ァン７とがケーシング内に収納され、一方、室内側ユニ
ット２には、空気冷却用蒸発器５と、減圧機構６と、室
内側ファン８とがケ−シング内に収納されている。

上記室内側ユニット２において、蒸発器５および減圧機
構６は夫々２つの冷媒系を形成しており、蒸発器５を第
１蒸発器５Ａと第２蒸発器５Ｂとに２分するとともに、
減圧機構６を両蒸発器５−＋Ａ、５Ｂに対応させた第１
減圧器６Ａと第２減圧器６Ｂとから形成している。

前記第１１第２蒸発器５Ａ、５Ｂは、ケーシング内の室
内空気流を基準として、第１蒸発器５Ａを上流側、第２
蒸発器５Ｂを下流側に夫々配設し、吸込口９から流入し
た室内空気を第１蒸発器５Ａで一次冷却した後、第２蒸
発器５Ｂで二次冷却して、冷風にし、吹出口１０を介し
室内に再送【せしめる。

前記両ユニット１，２閲に構成される冷凍回路は、凝縮
器４を共用そとして、第１圧縮器３Ａ→凝縮器４→第１
減圧器６Ａ→第１蒸発器５Ａ→第１圧縮器３Ａの第１冷
凍サイクルおよび第２圧縮−器３Ｂ→凝縮器４→第２減
圧器６Ｂ→第２蒸発器５Ｂ→第２圧縮器３Ｂの第２冷凍
サイクルの２冷媒系からなっており、圧縮器３Ａ、３Ｂ
、減圧器６Ａ、６Ｂおよび両蒸発器５Ａ、５Ｂの容量を
適当に選ぶことによって、第１蒸発器５Ａを室内空【気
の露点温度よりも高い蒸発温度Ｔｅ□で、また第２蒸発
器５Ｂを前記露点温度よりも低い蒸発温度Ｔｅ２で夫々
運転し得るよう形成してにる。

なお、本考案装置は上記例の如く、第１・第２蒸発器５
Ａ、５Ｂに対応して２基の圧縮機３Ａ。

３Ｂを設けるほか、往復多気筒圧縮機の場合では１台で
あっても良く、また回転式圧縮機の場合でも１基で複気
筒有する構造であればそれでもよい。

また、凝縮器４についても上記例の共用回路形でなく、
蒸発器５Ａ、５Ｂに対応して２基の凝縮器を用い、相互
に独立した冷凍サイクルが形成されるようにしても勿論
差支えない。

１１は吸込口２に設けた温度調節器であって、吸込空気
の温度すなわち空調負荷の温度を示す変化要素を検知す
るための検出部と、空気調和装置に対し発停指令を与え
る出力部とから形成される。

上記温度調節器１１は、設定温度Ｔｓを基準として、該
温度Ｔｓを下限値、それよりも若干高い温度Ｔ１を上限
値に持つ作動帯域と、前記温度Ｔｓを上限値、これより
も若干低い温度Ｔ２を下限値ヲ持つ作動帯域との２つの
ディファレンシャル指令を発する機能を有しており、吸
込空気温度Ｔが上昇して上限値Ｔ１に達すると閉成して
、該閉成後は設定温度Ｔｓに低下するまで閉成を保持す
る常閉接点１ｉと、同じく吸込空気温度Ｔが上昇して設
定温度Ｔｓに達すると閉成して、該閉成後は下限値Ｔ２
に低下するまで閉成を保持する常閉接点１１Ｂとを有し
たおり、上限値Ｔ１と下限値Ｔ２との温度差は、通常２
度乃至数度℃に定めている。

しかして、この温度調節器１１に関連する制御装置とし
ての電気回路は、第２図に示されるが、第１圧縮器３Ａ
を発停するためのリレー１３Ａのコイルを、第１常閉接
点１１Ａを直列に介して電源に連絡し、第２圧縮器３Ａ
を発停するためのリレー１３Ｂのコイルと、室外ファン
７を発停するためのリレー１２のコイルと、室内ファン
８を発停するためのリレー１４のコイルとを、第２常閉
閉接点１１Ｂを直列に介して電源に連絡した構成を有し
ている。

次に、上記構造を有する装置の運転作動態様を説明する
と、冷房負荷が大で吸込空気温度Ｔが温度調節器１１の
上限値Ｔ１よりも高いと、常閉接点１１Ａ、ＩＩＢが共
に閉成しているので、第１圧縮機３ＡＸ第２圧縮器３Ｂ
が付勢して、吸込口９から流入した室内空気イは第１蒸
発器５Ａで一次冷却され、顕熱変化するだけで温度低下
するとともに相対湿度は高くなる。

この空気口は、さらに第２蒸発器５Ｂで除湿を伴った二
次冷却され、潜熱および顕熱が変化して低温・脱湿空気
ハとなった後、吹出口１０から室内に再送される。

ここで、第１圧縮器３Ａにおける単位冷媒循環量当りの
所要動力をＷｌ、冷凍能力をＱ□、冷媒循環量を０１と
し、第２圧縮器３Ｂにおける同様の各チをＷ２．Ｇ２９
Ｇ２とすると、 その際、凝縮温度Ｔｃ ＝ ４Ｑ℃、第１蒸発温度Ｔｅ
Ａ＝２０℃、第２蒸発温度Ｔｅ２＝９℃とすると、冷媒
Ｒ−２２における理論上の値として Ｗ １ ＝ ３．３Ｋｏａｌ／に９ｔ ｗ２＝ ５．Ｑ
Ｋｏａｌ／ｋｇ。

Ｑｌ ＝４０，４Ｋｏａｌ／ｋｇｔ Ｑ２＝３９．６Ｋ
Ｏａｌ／ｋｇ。

が定まる。

なお、Ｇ２／Ｇ１は次のように計算する。

第１蒸発器５Ａを通る空気重量流量銭ＧＷ１、同じく第
２蒸発器５ＢのそれをＧＷ２とすると、 ＧＷｌ・Δｉ、＝Ｇ１Ｑエ ・
・・・・・（Ｂ）ＧＷ２・Δ１２＝Ｇ２Ｑ２
・・・・・・（Ｃ）但し、ΔｉｉｔΔ１
２は第４図を参照のこと、となる。

一方、これに対して、蒸発器を単冷媒系統とした場合の
空気調和機では、蒸発温度１０’Ｃ，凝縮温度４０℃で
運転すると、ＥＥＲは７．０となり、従って、本考案装
置の場合は、 の向上がはかれることが明らかとなる。

これはＥＥＲの悪い低い蒸発温度Ｔｅ２で運転する第２
圧縮機３Ｂにおける冷凍処理能力を、従来の単冷媒系に
比し相対的に小さくしたことに依っている。

以上は、理論上のＥＥＲに対する効果であるが、実際に
おいては、さらに第１圧縮機３Ａにおける吸入ガス圧力
が通常の単系統の場合よりも高くなって、冷媒ガスの比
体積が減少するので、同一容量を較べた場合に圧縮機能
力が増大することと、圧縮比も小さくなるために圧縮機
内部におけるガス洩れ、逆流、機械摩擦損失等の値が何
れも小さくなり、効率が良くなる効果があり、上記ＥＥ
Ｆ向上の比率はさらに増大する。

次に、第３図に基づいて本考案装置の運転態様を述べる
。

円圧縮機３Ａ、３Ｂの付勢により、冷房が行われて、室
温が低下し、吸込空気温度Ｔが前記設定温度Ｔｓよりも
下ってくると、常閉接点１１Ａの開放によって第１圧縮
機３Ｂは停止し、第２圧縮機３Ｂのみの付勢に切り換る
ので、吸込空気は第２蒸発器５Ｂによって冷却される。

さらに室温が低下してきて吸込空気温度Ｔが下限値Ｔ２
よりも下ると常閉接点１１Ｂの開放により第２圧縮機３
Ｂも呈止し、冷房運転は全面停止する。

ここで、低負荷時の運転状泰、すなわち吸込空気温度Ｔ
がＴｔ ＞ Ｔ ＞Ｔ２の条件の場合を考えてみると、
次の３通りの運転が可能である。

（イ）第１・第２圧縮機３Ａ、３Ｂ２台共運転して０Ｎ
−ＯＦＦ制御する。

（ロ）第１圧縮機３Ａのみ運転する。

（ハ）第２圧縮機３Ｂのみ運転する（本願考案がこれに
略々該当する）。

第５図から明らかなように、外気温度の変化に対する除
湿能力と、Ｅ−Ｅ−Ｒを上記（イ）〜（ハ）の各運転に
ついて比較すると、（イ）は除湿能力、Ｅ・Ｅ−Ｒ共に
高いが、冷房能力が大きいので圧縮機の発停が煩繁に行
われ、結果として動力損が犬となり、運転時の平均化し
たＥ−Ｅ−Ｒは低下する。

（ロ）はＥ−Ｅ−Ｒが高いが除湿能力が殆どなくて、ジ
メジメした蒸し暑い状態となり好ましくない。

（ハ）はＥ−Ｅ−Ｒは低いが、除湿能力は十分あり、潜
熱奪取により清涼感を与える冷房が可能である。

なお、低負荷時においてＴ１ ＞ Ｔ ＞Ｔｓの範囲で
は、上記装置は第１圧縮機３Ａも同時運転しているが、
この運転時間が非常に短くて、実質的に（ハ）項と同等
の運転であると云えるものであり、圧縮機の発停回数が
減少すると、除湿能力は十分であって、Ｅ−Ｅ−Ｒも高
い状態に保たれる。

此の場合、低負荷時の圧縮機制御と同調させて室内側フ
ァンの風量を減少するようにすれば上述の利点はさらに
生かされる。

本考案は以上述べたように、冷凍負荷が大きいときは露
点温度以上の蒸発温度で運転する第１冷凍回路で室内空
気を先づ冷却し、次いで露点温度以下の蒸発温度で運転
する第２冷凍回路によりさらに冷却するようにし、また
、冷凍負荷が小さいときは前記第２冷凍回路のみによっ
て除湿優先の空調運転を行わせるようにしたから、冷凍
負荷が大きいときは２基の第１蒸発器５Ａ、第２蒸発器
５Ｂを共に作動させて、第１蒸発器５Ａを含む第１冷凍
回路を高いＥ−Ｅ−Ｒの下で運転しながら十分な冷却能
力を確保するため室内空気温度と蒸発温度との間に大き
い温度差を保って運転せしめる従来の単系統蒸発器方式
の空気調和装置では、限界とされていたＥ−Ｅ−Ｒをさ
らに向上することが可能となったものである。

さらに、本考案は空調負荷が小さいときは、蒸発温度の
低い方の冷凍回路のみを運転するようにしたから、低負
荷時においてもＥ−Ｅ−Ｒが高く、かつ除湿能力を確保
した運転が可能となる利点がある。

また、１つね温度調節器１１だけで空調負荷に応じた能
力制御が行えるので、簡潔なしかも低コストの装置を提
供し得る効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案装置例の冷凍回路図、第２図は同じく電
気回路要部展開図、第３図は吸込空気温度と圧縮機運転
制御との関係を示す経時線図、第４図および第５図は本
考案装置の特性を説明するための空気線図および能力線
図である。 ３Ａ・・・・・・第１圧縮機、３Ｂ・・・・・・第２圧
縮機、５Ａ・・・・・・第１蒸発器、５Ｂ・・・・・・
第２蒸発器、９・・・・・・吸込口、１０・・・・・・
吹出口、１１・・・・・・温度調節器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 第１蒸発器５Ａを含む第１冷凍回路と、第２蒸発器
   ５Ｂを含む第２冷凍回路とを有する空気調和装置におい
   て、空気調和装置の吸込口９から吹出口１０に至る空気
   流を基準として第１蒸発器５Ａを上流側、第２蒸発器５
   Ｂを下流側にそれろれ配設し、冷凍負荷の大きいときは
   前記第１冷凍回路を露点温度以上の蒸発温度で、また第
   ２冷凍回路を露点温度以下の蒸発温度でそれぞれ運転し
   、冷凍負荷の小さにときは第２冷凍回路のみを露点温度
   以下の蒸発温度で運転し、冷凍負荷のさらに小さいとき
   第１冷凍回路および第２冷凍回路を共に停止する制御装
   置を設けたことを特徴とする空気調和装置。 ２ 前記制御装置が、設定温度を下限値とした作動帯域
   と、上限値として作動帯域の２つのディファレンシャル
   指令を発し、かつ体込空気温度の検知可能に設ける温度
   調節器１１を検出要素に備えている実用新案登録請求の
   範囲第１項記載の空気調和装置。