JP2000314571A - 空気調和機の圧縮機の配管構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空気調和機に使われる冷凍サイクルを構成す
る部品を変更することなく、圧縮機の廻りの冷媒配管構
造を変更することによって、冷凍サイクルの効率を向上
させるものである。 【解決手段】 圧縮機１とコンデンサ２とキャピラリ３
とエバポレータ４と圧縮機１の吸入側に設けたアキュー
ムレータ５とを、冷媒配管６で連結して冷凍サイクルを
構成する。圧縮機１からコンデンサ２に向けて冷媒を送
り出す吐出配管６ａと、エバポレータ４からアキューム
レータ５に冷媒を送る戻し配管６ｂとを設け、圧縮機１
の付近に位置する吐出配管６ａと戻し配管６ｂとの間に
熱交換手段７を配置し、圧縮機１からコンデンサ２に向
かう冷媒の熱量を熱交換手段７を介してアキュームレー
タ５に向かう冷媒に伝熱し、エバポレータ４の入口温度
を低下して冷風温度を低下することで、冷凍サイクルの
効率を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は圧縮機の廻りの冷媒配
管構造を見直し、冷凍サイクルの効率を向上させるもの
である。

【０００２】

【従来の技術】圧縮機で高温高圧となったガス状の冷媒
をコンデンサに送り、コンデンサにて冷媒の持つ熱エネ
ルギーを放出すると共に、液化した冷媒はキャピラリを
介してエバポレータに送り、冷媒が気化する時にエバポ
レータを通過する空気を冷却し、その後、ガス状になっ
た冷媒は圧縮機に戻り、再び高温高圧のガス状の冷媒と
してコンデンサに送る冷凍サイクルが知られており、冷
風や温風、空気中の水分の除湿を行なう空気調和機に使
われている。

【０００３】このような冷凍サイクルを備えた空気調和
機は圧縮機の吸入側の冷媒の温度が重要になっており、
この温度が高いと圧縮機は過負荷運転となり、トラブル
の原因になっていた。この為、冷媒量とエバポレータの
性能とのバランスが重要であり、必要以上に高性能のエ
バポレータを使うと吸熱が良好に行なわれ、完全に冷媒
が気化するから冷媒温度はエバポレータを通過する空気
の温度まで上昇するものである。また、冷媒が完全に気
化すれば液状の冷媒が圧縮機に入らないように吸入側に
取付けた気・液分離するアキュームレータには液体の冷
媒が残らないものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一方、コンデンサーは
圧縮機で加圧したガス状の冷媒が送られて冷媒の持つ熱
エネルギーを放熱し、ガス状の冷媒が液化するものであ
るが、効率を高めるには冷媒が液化するだけでなく、液
化した状態で冷媒の温度を更に低く冷却できれば冷凍サ
イクルの効率は良くなるものである。しかし、この為に
はコンデンサの熱交換面積を増加する対応が必要であ
り、コンデンサの形状は簡単には変更できないので、結
局、空気調和機の性能をアップするにはコンデンサを含
む部品の選択と、全体的な設計変更が必要になって簡単
には実施できないものであった。

【０００５】また、コンデンサで液化した冷媒の温度が
高いことは、キャピラリを通過してエバポレータに送ら
れる冷媒の温度が高く、エバポレータにおける空気との
熱交換にとって不利となり、空気調和機の能力がダウン
して冷凍サイクルにとっても効率が低下するものであっ
た。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は簡単な部品の
変更で冷凍サイクルの効率を向上するもので、冷媒ガス
を圧縮して高温高圧の冷媒にする圧縮機１と、高温高圧
の冷媒ガスの熱を放熱して液状の冷媒にするコンデンサ
２と、液状の冷媒がキャピラリ３を介して送られるエバ
ポレータ４と、圧縮機１の吸入側にはアキュームレータ
５とを備え、エバポレータ４で気化したガス状の冷媒を
圧縮機１のアキュームレータ５に戻して循環させる冷媒
配管６を設けた空気調和機において、圧縮機１から冷媒
をコンデンサー２もしくはエバポレータ４に送り出す吐
出配管６ａと、コンデンサー２もしくはエバポレータ４
から圧縮機１のアキュームレータ５に冷媒を戻す戻り配
管６ｂとを設け、該吐出配管６ａと戻り配管６ｂとの間
に熱交換手段７を介在させたものである。

【０００７】また、具体的な構造として、熱交換手段７
は冷媒配管６を直接もしくは良熱伝導性部材７ａを介し
て連接することで構成し、かつ、冷媒配管６には熱交換
手段７を短路するバイパス管８を形成し、該バイパス管
８もしくは熱交換手段７に冷媒を送る切換バルブ９を設
けたから、エバポレータ４を通過する空気温度が高い時
にはエバポレータ４で充分な熱交換が行なわれると、圧
縮機１の吸込側の温度が高くなることがあるが、この時
には開閉バルブ９によって熱交換手段７の機能を停止す
ることができるから、冷凍サイクルは安定した動作が可
能になる。

【０００８】更に、圧縮機１の吐出側の冷媒配管６には
四方弁１０を取付け、加圧した冷媒は四方弁１０によっ
てコンデンサ３とエバポレータ４とを構成する二つの熱
交換器に切替して供給すると共に、該四方弁１０の入口
配管となる圧縮機１と四方弁１０とを連通する冷媒配管
６は二本並設し、接近した四方弁１０の出口配管と一方
の入口配管とは金属性の良熱伝導性部材７ａで連接して
熱交換手段７を構成し、かつ、並設した二本の入口配管
には切換バルブ９を取付け、前記良熱伝導性部材７ａと
連接しない入口配管によってバイパス管８を構成し、暖
房運転時に冷媒をバイパス管から四方弁１０に供給した
から暖房運転時の効率ダウンはなく、かつ、開閉バルブ
８や熱交換手段７も四方弁１０の付近にすべて配置で
き、実質的に四方弁１０とその付近の冷媒配管６を交換
することで簡単に実施できるものとなった。

【０００９】

【作用】コンデンサ２の働きは圧縮機１で高温高圧にな
ったガス状の冷媒を冷却して液化することにあり、この
発明ではコンデンサ２に向かう吐出配管６ａと、エバポ
レータ４から圧縮機１のアキュームレータ５に向かう戻
り配管６ｂとの間に熱交換手段７を設けて熱交換させる
ものであり、圧縮機１から吐出する冷媒はコンデンサ２
に入る前に熱交換して温度を低下するから、コンデンサ
２から吐出する冷媒の温度が低くなり、確実にガス状の
冷媒が液化するだけでなく、更に、液化した冷媒は温度
を低下するものである。

【００１０】一方、圧縮機１の吸入側にはアキュームレ
ータ５が取付られ、このアキュームレータ５はエバポレ
ータ４で熱交換する空気が低温の時や、エバポレータ４
から圧縮機１への冷媒配管６が短かくて配管内で冷媒が
気化しない時に、エバポレータ４から戻る冷媒の中に液
状の冷媒が交じっても、このアキュームレータ５で冷媒
が気化して液状の冷媒が圧縮機１に吸入されないように
している。そして、アキュームレータ５における冷媒の
気化熱は利用されないで放出されるものであるから、熱
交換手段７によってアキュームレータ５に入る前の冷媒
の気化熱で圧縮機１の吐出側の冷媒温度を低下すれば冷
凍サイクルの効率アップになるものである。

【００１１】

【実施例】以下実施例を示す図により構成を説明する
と、１はガス状の冷媒を加圧する圧縮機、２は圧縮後の
高温高圧の冷媒ガスと室外空気とを熱交換するコンデン
サであり、ガス状の冷媒は放熱冷却して液状の冷媒とな
る。３は液状の冷媒を通過させる細管で構成したキャピ
ラリ、４はキャピラリ３を通過した液状冷媒が送られる
熱交換器で構成するエバポレータであり、液状の冷媒は
エバポレータ４内で気化し、エバポレータ４を通過する
空気を冷却することでガス状の冷媒となる。５は圧縮機
１の吸入側に設けたアキュームレータであり、エバポレ
ータ４から戻される冷媒に液状冷媒が交じる時に、ガス
状の冷媒だけを圧縮機１に戻し、再び加圧して高温高圧
となった冷媒をコンデンサ２に送る。

【００１２】６は冷媒を圧縮機１とコンデンサ２とキャ
ピラリ３とエバポレータ４とを経て再び圧縮機１に戻す
為の冷媒配管であり、冷媒配管６内を冷媒が循環するこ
とで上記の冷凍サイクルを構成している。図に示す実施
例はセパレートタイプの空気調和機に係るものであっ
て、Ａは室内機、Ｂは室外機であり、エバポレータ４は
室内機Ａ内に配置される。

【００１３】１１は室内機Ａに内装した横流れファン、
１２は室内機Ａの空気取入口、１３は空気取入口１１の
下部に設けた吹出口であり、空気取入口１２から入った
空気はエバポレータ４によって冷却され、室内機Ａの吹
出口１３から冷風となって室内に戻される。

【００１４】１４は室外機Ｂ内に取付けた室外送風ファ
ンであり、室外機Ｂ内には圧縮機１とコンデンサ２とキ
ャピラリ３が装置され、室外送風ファン１４を運転する
と室外空気はコンデンサ２を通過し、この時圧縮されて
高温高圧となった冷媒は室外空気によって冷却されて液
化し、一方、室外空気は高温となって吹出すものであ
る。

【００１５】空気調和機の効率を向上するには冷凍サイ
クルの効率をアップする必要があるが、冷凍サイクルは
圧縮機１やコンデンサ２やキャピラリ３やエバポレータ
４などの全体のバランスが重要で、単純に一部の部品の
性能をアップしても冷凍サイクルの効率の向上は期待で
きず、冷凍サイクルは全体の設計変更を行なって、すべ
てに性能のアップした部品を使うことで始めて効率アッ
プが可能になるものである。

【００１６】この発明は使用する部品の性能をアップす
るのではなくて、現在の冷凍サイクルを運転する時のロ
スをなくして効率をアップしようとするものである。即
ち、圧縮機１の吸入側にはアキュームレータ５が取付け
られておりエバポレータ４から圧縮機１に送られる冷媒
には一部に液状冷媒が交じっており、この冷媒はアキュ
ームレータ５内で気体と液体とを分離して気体の冷媒だ
けが圧縮機１に送られている。このことは液体の冷媒が
アキュームレータ５の中で気化することを意味してお
り、この気化熱は冷凍サイクルについてはロスとなって
いる。

【００１７】また、圧縮機１の吸入側の性能として普通
はエバポレータ４の出口から送られる冷媒温度が３０℃
以下となるように指定しているが、通常は余裕があって
過負荷時でも２５℃以下の冷媒温度になっており、も
し、エバポレータ４による熱交換が促進できればアキュ
ームレータ５内で冷媒が気化しなくともよくなる。更
に、エバポレータ４の入口温度はキャピラリ３を通過す
る前のコンデンサ２の吐出側の冷媒温度になっており、
コンデンサ２の吐出温度が下がれば効率がよくなるもの
である。

【００１８】この発明において、６ａは圧縮機から冷媒
を送り出す為の吐出配管、６ｂは圧縮機１のアキューム
レータ５に冷媒が戻ってくる戻り配管、７は吐出配管６
ａと戻り配管６ｂとの間に介在させた熱交換手段であ
り、該熱交換手段７は吐出配管６ａと戻り配管６ｂとを
密着して配管することで構成している。

【００１９】圧縮機１から吐出される高温高圧の冷媒は
吐出配管６ａに熱交換手段７を設けたから、低温度の戻
り配管６ｂによって冷却されており、コンデンサ２の入
口温度を低くすることができる。従って、コンデンサ２
によって通常通り熱交換が行なわれると出口側の冷媒温
度は低くなるものであり、この低温度の冷媒はキャピラ
リ３を介してエバポレータ４の入口温度になるから、エ
バポレータ４の入口側の温度が低く、エバポレータ４を
通過して熱交換する空気の温度が従来よりも低くなる。
この為、空気調和機の室内機Ａにエバポレータ４を構成
する冷房装置に実施した時には従来よりも低温度の空気
が得られるようになった。

【００２０】また、エバポレータ４から吐出した冷媒が
戻り配管６ｂを通過する時に熱交換手段７によって吐出
配管６ａの熱を吸熱しても、これによって冷媒に交じっ
ている液体の冷媒が気化するだけで大きな変化はなく、
当然この冷媒の気化はアキュームレータ５内で行なわれ
るものであったから、結局アキュームレータ５でロスす
るはずの熱量によって、冷凍サイクルの全体効率が向上
したものである。

【００２１】７ａは熱交換手段７を構成する為に吐出配
管６ａと戻り配管６ｂとを連接する良熱伝導性部材、７
ｂは良熱伝導性部材７ａを冷媒配管６に巻き付けて固着
する固定ねじであり、前記熱交換手段７として吐出配管
６ａと戻り配管６ｂとを溶接などによって直接または良
熱伝導性部材７ａを介して一体化すれば小形の熱交換手
段７でも優れた熱交換性能を得ることができる。しか
し、圧縮機１の入口側と出口側の冷媒配管６を固着する
ことは組付け作業が非常にやりにくくなるので、良熱伝
導性部材７ａを別部材として固定ねじ７ｂで固定すれ
ば、冷媒配管６を組付け後に良熱伝導性部材７ａを取付
けることができ、作業性が向上するものである。

【００２２】このような冷凍サイクルの効率向上は室内
機Ａが設置された空間の温度が通常の冷房運転が行なわ
れる室内温度の時に有効であるが、空気調和する室内の
温度が異常に高くエバポレータ４内で冷媒の気化が完全
に行なわれる時には、圧縮機１に戻る冷媒は気化が完了
しているから３０℃付近になることがあり、圧縮機１は
過負荷運転になっている。このような特殊な条件で使わ
れる状態で熱交換手段７による効率の向上を行なう時に
は更に冷媒の温度が上がり、圧縮機１のトラブルを引き
起こすことが考えられる。

【００２３】この発明の実施例ではこのような特殊な使
用条件を考慮してトラブルなく空気調和機を使用するも
ので、８は熱交換手段７のある配管を短路するバイパス
管、９はバイパス管８と熱交換手段７との間で冷媒の流
れを切換えする切換バルブであり、圧縮機１の消費電力
やエバポレータ４を通過する空気の温度などから圧縮機
１の過負荷運転が行なわれる恐れのある時には、切換バ
ルブ９によって冷媒をバイパス管８に送って通常運転を
行なうものである。

【００２４】一方、最近の空気調和機は冷・暖兼用のも
のが一般化してきたが、この発明の冷凍サイクルの効率
向上は、コンデンサ２の温度が低くなるように作用し
て、エバポレータ４の温度が低くなる働きがあるから、
冷房機として空気調和機を運転する時に適している。し
かし、コンデンサ２が室内機Ａ内に配置することになる
暖房運転には不利となり、冷・暖兼用機では暖房運転時
には熱交換手段７が作動しないようにした方が好まし
い。

【００２５】この発明の他の実施例ではこのような暖房
運転時に対応させたものであり、１０は圧縮機１の吐出
側の冷媒配管６に取付けた四方弁である。該四方弁１０
の廻りには前記圧縮機１から四方弁１０の入口に向かう
吐出配管６ａと四方弁１０から圧縮機１に向かう戻り配
管６ｂとが設けられ、四方弁１０に向かう吐出配管６ａ
は二本並設して、一方の吐出配管６ａと戻り配管６ｂと
の間に良熱伝導部材７ａによる熱交換手段７が設けら
れ、他方の良熱伝導部材７ａのない冷媒配管６によって
バイパス管８を構成している。

【００２６】該四方弁１０の入口配管である二本に分岐
した吐出配管６ａには切換バルブ９が取付けてあり、切
換バルブ９によって冷媒の流れを良熱伝導部材７ａ側と
バイパス管８とに切換できるようになっている。そし
て、暖房運転時には圧縮機１から送られる冷媒は切換バ
ルブ９の働きによってバイパス管８をから室内機Ａのコ
ンデンサー２に流れるから、室内機Ａから高温の温風を
取出すことができるものである。

【００２７】

【発明の効果】空気調和機に使われる冷凍サイクルの効
率を高める為には、冷凍サイクルを構成する各部品をバ
ランスよく高性能のものに変更しなければならないか
ら、大幅な設計変更が必要であり、簡単に効率のアップ
ができなかったが、この発明では冷媒配管６に熱交換手
段７を追加設置する簡単な構成によって、特に冷房運転
時の冷凍サイクルの効率を上げることができたものであ
り、空気調和機のマイナーチェンジの時に、外観形状だ
けでなく性能のアップがはじめて実施できたものであ
る。

【００２８】具体的には、圧縮機１の吐出配管６ａと戻
り配管６ｂとの間に熱交換手段７を取付け、圧縮機１で
高温・高圧となった冷媒の持つ熱量を、熱交換手段７に
よって圧縮機１に戻る冷媒に伝熱し、アキュームレータ
５内で放出して捨てられる冷媒の熱エネルギーを回収す
るもので、冷媒配管６の特定した場所に熱交換手段７を
設けることで冷房運転の時の冷凍サイクルの効率が向上
したものである。

【００２９】空気調和機があらかじめ設定した広さの部
屋の冷房装置として使われる時には問題はないが、適室
を無視して取付けられた時には圧縮機１が過負荷運転に
なる恐れがある。従来の空気調和機においてアキューム
レータ５で捨てられる熱量はこの過負荷運転をさせない
為のものであるので、この発明では通常時にこの捨てら
れる熱量を使って効率のアップを計ると共に、悪条件で
の使用時には冷媒がバイパス管８を流れ、熱交換手段７
を使わないようにすることで、従来の空気調和機と同じ
状態を作り出し、アキュームレータ５を正常な使い方に
戻すことができたものである。

【００３０】更に、最近の空気調和機は四方弁１０を備
えて冷・暖エアコンを構成しているのがほとんどである
が、この発明は冷房時の冷凍サイクルの効率の向上を実
現するものであるから、暖房時に動作することは問題で
ある。この発明の他の実施例では四方弁１０の廻りにバ
イパス管８や熱交換手段７や切換バルブ９を設けて、切
換バルブ９の働きで冷房運転時のみ熱交換手段７に冷媒
を送用にしたから、暖房運転時に暖房効率が低下するよ
うなことはなくなった。

【００３１】また、四方弁１０の廻りにこの発明で追加
する全部品を構成できたから、従来と同じように一体化
した一つの部品として四方弁１０を扱うことができ、組
付け行程が簡単になって、作業性が非常によくなったも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施構造を備えた空気調和機システム
を表わす断面図である。

【図２】本発明に使用する部品の実施例を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ コンデンサ ３ キャピラリ ４ エバポレータ ５ アキュームレータ ６ 冷媒配管 ６ａ 吐出配管 ６ｂ 戻り配管 ７ 熱交換手段 ７ａ 良熱伝導性部材 ８ バイパス管 ９ 切換バルブ １０ 四方弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒ガスを圧縮して高温高圧の冷媒にす
   る圧縮機１と、高温高圧の冷媒ガスの熱を放熱して液状
   の冷媒にするコンデンサ２と、液状の冷媒がキャピラリ
   ３を介して送られるエバポレータ４と、圧縮機１の吸入
   側にはアキュームレータ５とを備え、エバポレータ４で
   気化したガス状の冷媒を圧縮機１のアキュームレータ５
   に戻して循環させる冷媒配管６を設けた空気調和機にお
   いて、圧縮機１から冷媒をコンデンサー２もしくはエバ
   ポレータ４に送り出す吐出配管６ａと、コンデンサー２
   もしくはエバポレータ４から圧縮機１のアキュームレー
   タ５に冷媒を戻す戻り配管６ｂとを設け、該吐出配管６
   ａと戻り配管６ｂとの間に熱交換手段７を介在させた空
   気調和機の圧縮機の配管構造。
2. 【請求項２】 熱交換手段７は冷媒配管６を直接もしく
   は良熱伝導性部材７ａを介して連接することで構成し、
   かつ、冷媒配管６には熱交換手段７を短路するバイパス
   管８を形成し、該バイパス管８もしくは熱交換手段７に
   冷媒を送る切換バルブ９を設けた請求項１記載の空気調
   和機の圧縮機の配管構造。
3. 【請求項３】 圧縮機１の吐出側の冷媒配管６には四方
   弁１０を取付け、加圧した冷媒は四方弁１０によってコ
   ンデンサ３とエバポレータ４とを構成する二つの熱交換
   器に切替して供給すると共に、該四方弁１０の入口配管
   となる圧縮機１と四方弁１０とを連通する冷媒配管６は
   二本並設し、接近した四方弁１０の出口配管と一方の入
   口配管とは金属性の良熱伝導性部材７ａで連接して熱交
   換手段７を構成し、かつ、並設した二本の入口配管には
   切換バルブ９を取付け、前記良熱伝導性部材７ａと連接
   しない入口配管によってバイパス管８を構成し、暖房運
   転時に冷媒をバイパス管から四方弁１０に供給する請求
   項１記載の空気調和機の圧縮機の配管構造。