JPS6222391B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、空気調和機の冷凍サイクル、特に分
離型空気調和機の冷凍サイクルに関するもので、
冷凍サイクルの高効率化および、負荷変動に対す
る追随性の向上を目的としたものである。

従来、空気調和機に用いられている主な冷凍サ
イクルは、第１図に示すように、圧縮機１ａ、室
外側熱交換器（凝縮器）２ａ、キヤピラリチユー
ブ等の減圧装置３ａ、室内側熱交換器（蒸発器）
４ａの順に環状に配管にて連結した構成となつて
いる。また、一般的に空気調和機の電源は50Hzと
60Hzを共用するように設計しており、しかも、
JIS（日本工業規格）によつて決められた空調条
件下において最高の効率となるように冷凍サイク
ルを設計している。

しかるに、50Hz運転時は、圧縮機１ａの吐出流
量が60Hz運転時に比べて小さくなり、減圧装置３
ａの減圧効果が小さくなり、室内側熱交換器４ａ
に多量の冷媒が流入するため、圧縮機１ａに吸入
される冷媒の過熱度は60Hz運転の場合より小さく
なる。冷凍サイクルの効率は過熱度によつて影響
され、おおむね過熱度が5deg〜10deg程度にて最
高値を示す。ところが、上記のように50Hz運転時
と60Hz運転時では過熱度が異なるため、各々の周
波数の妥協点において使用することとなり、各々
の周波数での運転の最高効率点では運転できない
事が多かつた。

また、室内側の負荷が上昇した場合、室内側熱
交換器４ａの能力が上昇するが、それに見合つて
減圧装置３ａの冷媒供給量は増大しないため、圧
縮機１ａに吸入される冷媒の過熱度は大巾に増大
し、最高効率点よりずれることとなつていた。

さらに、上記のように冷媒過熱度が大きく増大
した場合、室内側熱交換器４ａの一部は過熱蒸気
のため温度が上昇し、高温高湿の空気がその室内
側熱交換器を通過した場合、フアンや風胴に結露
するという欠点を有していた。

こういつた欠点を補うものとして従来において
は第２図のように、圧縮機１ａの吸入管５ａの温
度を感知して減圧量を調整する温度式自動膨張弁
６ａを組み込んだ冷凍サイクルが用いられていた
が、室外ユニツと室内ユニツトに分離した分離型
空気調和機においては、室外ユニツトと室内ユニ
ツトを連結する内外接続配管７ａがあることによ
つて室内側熱交換器４ａと圧縮機１ａの間の圧力
損失が大きい場合は、感熱部８ａの近傍の圧力を
検知する機構９ａを付加して圧力と温度の両方で
動作する外圧均等型温度自動膨張弁６ａを用いな
ければならず、これは高価であるばかりでなく、
感熱部８ａの感熱状態によつては冷凍サイクルが
不安定になつてハンチング現象を起こし、また、
機構が複雑で可動部分があるため故障が多い等の
種々の欠点を有していた。

また、第３図に示す如く、冷媒を貯蔵する受液
器１０ａを減圧装置３ａと室内側熱交換器４ａと
の間に連結し、さらに圧縮機１ａの吸入管５ａを
受液器１０ａに貫通させ、負荷に応じて受液器内
に貯蔵される冷媒の液相の割合を変化させて冷媒
回路中の冷媒循環量を最適なものに調節する冷凍
サイクル（例えば、吸入管５ａの温度が上昇する
と、受液器内の冷媒が蒸発して液相の割合が少な
くなり、その結果、冷媒回路中の冷媒循環量が多
くなつて過熱度が調節される冷凍サイクル）が知
られているが、分離形空気調和機では内外接続配
管７ａがあり、この接続配管７ａが減圧装置の一
部として働くため、減圧装置３ａの出口の圧力に
対する飽和温度は、空調負荷が増大して吸入管５
ａの温度が高くなつた場合より高く、したがつ
て、負荷増大時においても受液器内には過冷却液
が充満したままで冷媒量の調節が行なわれないと
いう欠点があつた。

本発明は、上記従来の冷凍サイクルに見られる
種々の欠点を解消するもので、以下、本発明の一
実施例を第４図、第５図を参照して説明する。

第４図は本発明の一実施例を示す分離型空気調
和機の冷凍サイクル図で、Ａは室外ユニツト、Ｂ
は室内ユニツトである。この２つのユニツトは、
接続配管９，１０により連結されている。１は圧
縮機、２は室外側熱交換器（凝縮器）、３はキヤ
ピラリチユーブよりなる減圧装置、４は室内側熱
交換器（蒸発器）、５は圧縮機１の吸入管で、こ
れらは図示する順に環状に連結されている。６は
冷媒を貯蔵する受液器で、第５図に示す如く吸入
管５がその内部を貫通し、連結管７によつて減圧
装置３の出口点Ｘと連結されている。なお、受液
器６と圧縮機１は密着して配設され、銅板の如く
熱伝導率の高い金属板８によつて互いに結束され
ている。

次に冷媒量の調節について説明すると、今、空
気調和機の冷媒回路中には、最高負荷時に必要な
量の冷媒が充てんされているものとする。

一般に、冷凍装置の冷媒回路に負荷に対して適
応する量の冷媒が充てんされているときには、吸
入管の温度はある程度に保たれる。

したがつて、上記装置が最適の負荷条件で運転
されている間は、吸入管５の温度はある温度に保
たれている。この場合、冷媒回路中のＸの点で
は、分離型空気調和機であるため内外接続配管９
があり、この接続配管９も減圧機能を持つため、
比較的高い圧力となつており、その飽和温度は吸
入管５より高くなつている。したがつて、受液器
６の内部では冷媒の凝縮が行なわれある高さの液
がたまつている。また、受液器６と圧縮機１は前
記のごとく密着されているため、受液器６の内側
面では冷媒の蒸発が行なわれる。すなわち、受液
器６内で吸入管５の冷却による凝縮と圧縮機１よ
りの加熱による蒸発のバランスによつて液面はあ
る高さに保たれているのである。

ここで、負荷が減少した場合を考えると、冷媒
回路中の冷媒は過充てんの状態となり、冷媒回路
中を過剰の冷媒が循環するので、吸入管５での冷
媒の過熱度は小さくなり、吸入管５の温度は下
る。したがつて、吸入管５が貫通している受液器
６内での凝縮量が多くなり、より高い液位でバラ
ンスする。この結果、受液器６の内部に含まれる
冷媒の質量は負荷減少前と比較して増加する。こ
の増加した冷媒は冷媒が回路中より受液器６内に
流入した冷媒であるため、冷媒回路中の過剰な冷
媒が取除かれ吸入管５の温度は元の最適値に近づ
く。

これとは逆に、負荷がある負荷条件よりも増加
したときには、上記吸入管５の温度が上がり、受
液器内の凝縮量は減少するためより低い液位でバ
ランスする。このことは、冷媒回路中の有効冷媒
量が増大したこととなり、吸入管５の温度は元の
最適値に近づく。

これから明らかなように負荷の変動に応じて、
吸入管５の温度が変化し、受液器６内の冷媒の凝
縮と蒸発のバランスによつて受液器６内の液量を
制御し、冷凍サイクル内の冷媒量を常に最適な値
に保てるのである。

第５図は上記受液器６の具体的構造の一例を示
しているが、受液器６は同図のように直径大なる
管に吸入管５を貫通して両端を偏平にすれば比較
的簡単に製作できる。また受液器６内の凝縮量と
蒸発量の調整は吸入管５の管径および圧縮機１と
受液器６との密着度を適切に選ぶことによつて簡
単に行なえる。

上記したように本発明は、高圧形の圧縮機、室
外側熱交換器、減圧装置、室内側熱交換器を環状
に配管で連結して分離型空気調和機を構成し、吸
入管および圧縮機外筐と熱交換的に配設される受
液器を設け、この受液器を減圧装置の出口側に連
結したので、負荷条件に対して循環冷媒が適量で
あるときは減圧装置の出口における圧力に対する
飽和温度より低い温度となる吸入管による凝縮と
高い温度となる圧縮機外筐の伝熱による蒸発とが
ある液位でバランスし、負荷が減少すれば吸入管
の温度が下がり凝縮量が増加し受液器内の冷媒量
が増大して冷媒回路内の冷媒を減少させ、負荷が
増大すると凝縮量が減り受液器内の冷媒量が減少
して冷媒回路内の冷媒を増大させることとなり、
冷媒回路中の冷媒を負荷に応じて適量に保持する
ことができ、従来のものに比して負荷条件にかか
わらず効率のよい冷凍装置を提供することができ
る。また低負荷時に液冷媒が圧縮機に帰還するの
を防ぐことができるので液圧縮による圧縮機の故
障を防止できるとともに高負荷時に熱交換器の過
熱度が大きくなり過ぎることによつて生じる高温
高湿度の空気が通過した場合未凝縮の水分がフア
ンや風胴に結露するという問題は解消される。さ
らに従来のような温度式自動膨張弁による過熱度
調節装置に比して構造が簡単で可動がないため、
故障が少なくまた極めて安価につくることがで
き、受液器内の凝縮と蒸発のバランスをとるた
め、蒸発を促す発熱体も、飽和温度を下げる一時
減圧機構も不要で部品コストを低減できるという
種々の利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図はそれぞれ異なつた従
来例を示す冷凍サイクル図、第４図は本発明の一
実施例を示す空気調和機の冷凍サイクル図、第５
図は同冷凍サイクルに備えた受液器部の斜視図で
ある。 １……圧縮機、２……室外側熱交換器、３……
減圧装置、４……室内側熱交換器、５……吸入
管、６……受液器、７……連結管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高圧形の圧縮機、室外側熱交換器、減圧装
   置、室内側熱交換器をそれぞれ環状に配管で連結
   して分離型空気調和機を構成し、前記減圧装置と
   室内側熱交換器との間に受液器を連結し、この受
   液器を前記圧縮機の吸入管および圧縮機外筐と熱
   交換的に配設してなる空気調和機の冷凍サイク
   ル。 ２ 前記受液器は、前記圧縮機の外筐に密着して
   配置すると共に、熱伝導率の高い金属板にて結束
   し、かつ、前記吸入管を前記受液器に貫通させて
   なる特許請求の範囲第１項記載の空気調和機の冷
   凍サイクル。