JPH07103622A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、冷房時の室内熱交換器入口付近の
露付き及び凍結、暖房時の室外熱交換器入口付近の凍結
を防止することを目的とする。 【構成】 冷凍サイクル内に、蒸発熱交換器５に流入さ
せる非共沸混合冷媒における高沸点冷媒と低沸点冷媒の
組成比を可変して蒸発熱交換器５内における温度勾配を
所要値に低減する冷媒組成比可変手段６を設けたことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非共沸混合冷媒を用い
て空気と冷媒間で熱交換を行うヒートポンプ式冷凍サイ
クルを備え、室内の冷暖房を行う空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、オゾン破壊を防ぎ、温暖化を防止
するという世界的な地球環境保護の観点から、従来空調
機用冷媒として使用されてきたＲ２２に代る冷媒が求め
られている。このＲ２２にサイクル温度、圧力が近い代
替冷媒は各種候補が上っているが、殆んどが非共沸混合
冷媒であり、冷媒気液相変化時の温度勾配が大きく伝熱
学的に伝熱性能が劣る欠点がある。即ち、大気の熱を汲
み上げる暖房ヒートポンプ運転では、外気温度が低い場
合には、室外熱交換器入口付近で凍結、かつ、外気温度
と室外熱交換器蒸発温度との有効温度差が小さくなるの
で、外気温度が高い場合に比べてどうしても暖房能力が
低下する問題が生じる。冷房時も同様に、冷媒の伝熱性
能低下及び室内熱交換器入口付近の露付きで風量が低下
することによる冷房性能の低下と外気温度が低い場合な
どは室内熱交換器入口付近が凍結し易くなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
非共沸混合冷媒を使用した冷凍サイクルを有する空気調
和機は、暖房運転時に外気温度が低い場合には室外熱交
換器入口付近で凍結が生じ易く、また冷房運転時には室
内熱交換器入口付近で露付きが生じ、さらに外気温度が
低い場合などは室内熱交換器入口付近が凍結し易くなる
という問題があった。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、非共沸混合冷媒を用いた
場合に問題となる冷房時の室内熱交換器入口付近の露付
き及び凍結、暖房時の室外熱交換器入口付近の凍結を防
止することができる空気調和機を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、第１に、圧縮機、凝縮熱交換器、絞り装
置及び蒸発熱交換器を備え非共沸混合冷媒を用いた冷凍
サイクルを有する空気調和機において、前記冷凍サイク
ル内に、前記蒸発熱交換器に流入させる前記非共沸混合
冷媒における高沸点冷媒と低沸点冷媒の組成比を可変し
て当該蒸発熱交換器内における温度勾配を所要値に低減
する冷媒組成比可変手段を設けてなることを要旨とす
る。

【０００６】第２に、上記第１の構成において、前記冷
媒組成比可変手段は、前記冷凍サイクルにおける凝縮液
回路部分に設けた気液分離器であり、該気液分離器で分
離した高沸点液冷媒成分は前記蒸発熱交換器の入口に導
入し、低沸点気体冷媒成分は前記冷凍サイクルにおける
低温側回路部分で熱交換し凝縮させたのち前記蒸発熱交
換器の中間部に導入するように構成してなることを要旨
とする。

【０００７】第３に、上記第１の構成において、前記冷
媒組成比可変手段は、前記冷凍サイクルにおける凝縮液
回路部分に設けた冷媒分離膜内蔵容器であり、該冷媒分
離膜内蔵容器で分離した高沸点冷媒成分は前記蒸発熱交
換器の入口に導入し、低沸点冷媒成分は前記蒸発熱交換
器の中間部に導入するように構成してなることを要旨と
する。

【０００８】第４に、上記第１の構成において、前記冷
媒組成比可変手段は、前記圧縮機の吸込み回路部分に設
けられ、冷媒分離油に高沸点冷媒成分を溶け込ませて分
離する冷媒分離油内蔵容器であり、前記蒸発熱交換器に
は低沸点冷媒成分を流入させるように構成してなること
を要旨とする。

【０００９】第５に、圧縮機、室内熱交換器、絞り装置
及び室外熱交換器を備え非共沸混合冷媒を用いた冷凍サ
イクルを有する空気調和機において、前記室内熱交換器
内及び室外熱交換器内に蒸発器として機能するとき前記
非共沸混合冷媒の圧力損失を増加させる冷媒圧力可変手
段を設けてなることを要旨とする。

【００１０】第６に、上記第５の構成において、前記冷
媒圧力可変手段は、前記室内熱交換器内及び室外熱交換
器内における冷媒流路のパスを直、並列に切換え変更す
るように構成してなることを要旨とする。

【００１１】第７に、上記第５の構成において、前記冷
媒圧力可変手段は、前記室内熱交換器内及び室外熱交換
器内における冷媒流路のベンド部に流路切換え可能に並
設した絞り抵抗管で構成してなることを要旨とする。

【００１２】第８に、圧縮機、凝縮熱交換器、絞り装置
及び蒸発熱交換器を備え非共沸混合冷媒を用いた冷凍サ
イクルを有する空気調和機において、前記蒸発熱交換器
の中間部を流れる前記非共沸混合冷媒と当該蒸発熱交換
器に流入する前記非共沸混合冷媒の熱交換をする熱交換
手段を有することを要旨とする。

【００１３】第９に、上記第８の構成において、前記熱
交換手段は、前記蒸発熱交換器から器外に引き出した中
間部冷媒流路と当該蒸発熱交換器の入口に接続された冷
媒配管との間に設けた再生熱交換器であることを要旨と
する。

【００１４】第１０に、上記第８の構成において、前記
熱交換手段は、前記蒸発熱交換器の入口に接続された冷
媒配管にエジェクタを設け、当該蒸発熱交換器の中間部
を流れる前記非共沸混合冷媒を前記エジェクタの吸い込
み側入口に吸い上げて前記蒸発熱交換器に流入する前記
非共沸混合冷媒と混合させるように構成してなることを
要旨とする。

【００１５】

【作用】上記構成において、第１に、蒸発熱交換器の例
えば入口に流入させる非共沸混合冷媒を高沸点冷媒成分
が多めにシフトした組成に可変し、蒸発熱交換器の例え
ば中間部に流入され非共沸混合冷媒を低沸点冷媒成分が
多めにシフトした組成に可変することにより、蒸発熱交
換器の入口温度が上昇し、中間部の温度が低めに変化し
て蒸発熱交換器全体の温度が平均化される。これによ
り、非共沸混合冷媒を用いた場合に問題となる冷房時の
室内熱交換器入口付近の露付き及び凍結、暖房時の室外
熱交換器入口付近の凍結を防止することが可能となる。

【００１６】第２に、具体的には、冷媒組成比可変手段
を、冷凍サイクルにおける凝縮液回路部分に設けた気液
分離器とし、分離した高沸点冷媒成分を蒸発熱交換器の
入口に導入し、低沸点気体冷媒成分は冷凍サイクルにお
ける低温側回路部分で熱交換し凝縮させたのち蒸発熱交
換器の中間部に導入することにより、上記第１の作用が
適切に達成される。

【００１７】第３に、具体的には、冷媒組成比可変手段
を、冷凍サイクルにおける凝縮液回路部分に設けた冷媒
分離膜内蔵容器とし、分離した高沸点冷媒成分は蒸発熱
交換器の入口に導入し、低沸点冷媒成分は蒸発熱交換器
の中間部に導入することにより、前記第１の作用が適切
に達成される。

【００１８】第４に、具体的には、冷媒組成比可変手段
を、圧縮機の吸込み回路部分に設けられ、冷媒分離油に
高沸点冷媒成分を溶け込ませて分離する冷媒分離油内蔵
容器とし、蒸発熱交換器には分離した低沸点冷媒成分を
流入させることにより、温度勾配が小さくなって蒸発熱
交換器の入口温度が低くなり過ぎず、前記第１の作用と
略同様の作用が得られる。

【００１９】第５に、蒸発器として機能させる際に室内
熱交換器内及び室外熱交換器内の非共沸混合冷媒の圧力
損失を増加させることにより、蒸発熱交換器内の温度勾
配が低減し、入口温度が低くなり過ぎず、前記第１の作
用と略同様の作用が得られる。

【００２０】第６に、具体的には、冷媒圧力可変手段
を、冷媒流路パスの直、並列切換え構造で実現すること
により、簡便な構成で上記第５の作用が達成される。

【００２１】第７に、具体的には、冷媒圧力可変手段
を、熱交換器内における冷媒流路のベンド部に流路切換
え可能に並設した絞り抵抗管で構成することにより、上
記と同様に簡便な構成で前記第５の作用が適切に達成さ
れる。

【００２２】第８に、蒸発熱交換器の中間部を流れる非
共沸混合冷媒とその蒸発熱交換器の入口に流入する非共
沸混合冷媒とを熱交換させることにより、蒸発熱交換器
の入口温度が上昇し、中間部の温度が低めに変化して蒸
発熱交換器全体の温度が平均化され、前記第１の作用と
略同様の作用が得られる。

【００２３】第９に、具体的には、熱交換手段を、蒸発
熱交換器から器外に引き出した中間部冷媒流路と蒸発熱
交換器の入口に接続された冷媒配管との間に設けた再生
熱交換器とすることにより、上記第８の作用が適切に達
成される。

【００２４】第１０に、具体的には、熱交換手段を、蒸
発熱交換器の入口に接続された冷媒配管にエジェクタを
設け、蒸発熱交換器の中間部を流れる非共沸混合冷媒を
そのエジェクタの吸い込み側入口に吸い上げて蒸発熱交
換器に流入する非共沸混合冷媒と混合させるように構成
することにより、前記第８の作用が的確に達成される。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２６】図１及び図２は、本発明の第１実施例を示
す図である。図１は、沸点の異なる冷媒を２種以上混合
させた非共沸混合冷媒を用い、圧縮機１、四方弁２、室
内熱交換器３、主絞り装置４、室外熱交換器５からなる
冷暖房可能な冷凍サイクルを示している。暖房時の凝縮
液回路部分には冷媒組成比可変手段として機能する気液
分離容器６が設けられ、分離された気体成分は、低温側
回路部分である蒸発器入り口部分と熱交換して冷却液化
させた後、蒸発器に当たる室外熱交換器５の中間部で合
流されている。７は補助絞り装置である。このとき気液
分離容器６から出る液冷媒は、蒸発温度の高い高沸点冷
媒が多い方向に組成がシフトし、蒸発器入り口側の熱交
換器温度は初期組成比で決まる蒸発温度より高めにな
る。一方、気体成分は低沸点冷媒が多めにシフトした組
成になり、これを液化した後に蒸発器中間にて合流させ
ると合流点からは低沸点成分を多く含んだ冷媒液組成に
なり、図２に示すように蒸発温度はそれに見合う分蒸発
温度が低下する。従って蒸発器入り口温度から中間に向
かう温度勾配により上昇してきた蒸発温度が再び低めに
変化することとなる。これにより本実施例の冷凍サイク
ルでは、蒸発器入り口温度が低くなり過ぎず、また中間
部分から低めに変化することにより入り口から出口まで
の熱交換器全体の温度が平均化され、全体で均一な熱交
換作用が発揮できるとともに暖房時の熱交換器への片寄
った着霜が生じ難くなるなどの効果により能力や効率の
向上を図ることが可能となる。冷房時に図示はしない
が、凝縮液回路中に気液分離容器を設け、蒸発器側に当
たる室内熱交換器の中間部に低沸点冷媒を導入すること
で同様な効果、即ち蒸発時の温度勾配を小さくし熱交換
器の露付き、凍結を防止し、冷房性能を向上させること
が可能となる。

【００２７】このように、本実施例では、蒸発時の温度
勾配を小さくできるため、冷暖房時の性能向上及び冷房
時の室内機露付き、暖房時の室外機凍結を防止できて快
適性及び信頼性も向上させることができる。

【００２８】図３及び図４は、それぞれ本実施例の変形
例を示しており、図３は、低沸点の気体冷媒成分を圧縮
機１の吸い込み管部分で熱交換して凝縮させるようにし
たものである。図４は、図１の変形で第１絞り装置８で
気液分離容器６に貯溜させる冷媒量を制御するようにし
たものである。

【００２９】図５には、本発明の第２実施例を示す。本
実施例では、暖房時の凝縮液回路部分に冷媒組成比可変
手段として機能する冷媒分離膜内蔵容器９が設けられ、
分離された分子量の小さい低沸点冷媒は、蒸発器に当た
る室外熱交換器５の中間部に合流されている。このとき
冷媒分離膜内蔵容器９から出る液冷媒は、蒸発温度の高
い高沸点冷媒が多い方向に組成がシフトし、蒸発器入り
口側の熱交換器温度は初期組成比で決まる蒸発温度より
高めになる。一方、分離した低沸点冷媒を蒸発器中間に
て合流させると合流点からは低沸点成分を多く含んだ冷
媒液組成になり、図２に示したように蒸発温度はそれに
見合う分蒸発温度が低下する。従って蒸発器入り口温度
から中間に向かう温度勾配により上昇してきた蒸発温度
が再び低めに変化することとなる。これにより本実施例
においても、前記第１実施例とほぼ同様の作用、効果を
得ることができる。

【００３０】図６には、本発明の第３実施例を示す。本
実施例では、冷暖房時における圧縮機１の吸込み回路部
分に、冷媒組成比可変手段として機能する冷媒分離油内
蔵容器１０が設けられ、冷媒分離油への溶け込み量の多
い高沸点冷媒を分離するようになっている。したがっ
て、冷凍サイクル内を循環する冷媒は低沸点冷媒の組成
の割合が高くなり、高能力、温度勾配の小さい冷媒へと
シフトする。冷媒分離油へ溶け込んだ高沸点冷媒成分は
必要に応じて２方弁１１を開け、圧縮機吐出ガスで加熱
することで油中の溶解度を下げて冷凍サイクル中に戻す
ことができる。これにより本実施例の冷凍サイクルで
は、温度勾配が小さいため蒸発器入り口温度が低くなり
過ぎず、入り口から出口までの熱交換器全体の温度が平
均化され、全体で均一な熱交換作用が発揮できるととも
に暖房時の熱交換器への片寄った着霜が生じ難くなるな
どの効果により能力や効率の向上を図ることが可能とな
る。冷房時も同様に室内熱交換器の露付き、凍結等を防
止し冷房性能を向上させることができる。このように、
本実施例では、蒸発時の温度勾配を小さくできるため、
冷暖房時の性能向上及び冷房時の室内機露付き、暖房時
の室外機凍結を防止できて快適性及び信頼性も向上させ
ることができる。

【００３１】図７乃至図１３には、本発明の第４実施例
を示す。本実施例は、室内熱交換器内及び室外熱交換器
内に、これらの熱交換器が蒸発器として機能するとき、
非共沸混合冷媒の圧力損失を増加させる冷媒圧力可変手
段を設けたものである。図７は室外熱交換器５内におけ
る冷媒圧力可変手段としての冷媒パスを３個の２方弁１
２ａ，１２ｂ，１２ｃを用いて全１パスと１＋２パスの
２通りに選択できるようにしたものである。冷、暖房時
の冷媒フローを矢印で示している。全１パスと２パスの
切り替えは、通常は２方弁１２ａと１２ｃを開、１２ｂ
を閉として１＋２パスサイクルで運転しているが、室外
気温度が低く、湿度が高い場合は２方弁１２ａと１２ｃ
を閉、１２ｂを開として１パスサイクルに切り替え、冷
媒の圧力損失を増加させるようにする。図８乃至図１２
も、上記と同様にパス数を少なくする方に切り替えるこ
とにより冷媒の圧力損失を増加させるようにしたもので
あり、図８は２方弁１３ａ，１３ｃを開、１３ｂを閉で
全２パス、１３ａ，１３ｃを閉、１３ｂを開で全１パス
に切り替えるようにしたもの、図９は４個の２方弁を用
い、２方弁１４ａ，１４ｃを閉、１４ｂ，１４ｄを開で
全２パス、２方弁１４ａ，１４ｃを開、１４ｂ，１４ｄ
を閉で１＋２パスに切り替えるようにしたもの、図１０
は逆止弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃの３個を用いて冷房時
は２パスで暖房時は１パスに切り替えるようにしたも
の、図１１は２方弁１６ａ，１６ｂの２個と逆止弁１７
の１個で暖房時のみ、２方弁１６ａ，１６ｂが開の全２
パスから、１６ａ，１６ｂ閉の１＋２パスに切り替える
ようにしたもの、図１２は図９の実機熱交換器での配管
を示したものである。冷房運転モードは基本的には室外
熱交換器パス数は多い状態で運転する。また、図示はし
ていないが、上記と同様に、室内熱交換器も冷房時に露
付き条件に近くなれば冷媒パス数を減少させるサイクル
も本実施例には含まれる。本実施例の冷凍サイクルで
は、図１３に示すように圧力損失の増加により温度勾配
が小さくなるため、蒸発器入り口温度が低くなり過ぎ
ず、入り口から出口までの熱交換器全体の温度が平均化
され、全体で均一な熱交換作用が発揮できるとともに暖
房時の熱交換器への片寄った着霜が生じ難くなるなどの
効果により能力や効率の向上を図ることが可能となる。
冷房時も同様に室内熱交換器の露付き、凍結等を防止し
冷房性能を向上することができる。

【００３２】上述のように、本実施例では、蒸発時の温
度勾配を小さくできるため、冷暖房時の性能向上及び冷
房時の室内機露付き、暖房時の室外機凍結を防止できて
快適性及び信頼性も向上させることができる。

【００３３】図１４には、本発明の第５実施例を示す。
本実施例は室外熱交換器の冷媒流路における単数あるい
は複数のリターンベンド部に、冷媒圧力可変手段として
の２方弁１８と絞り抵抗管１９を設けた配管を平行に接
続したものである。暖房機において通常は２方弁１８を
開にして運転しているが、室外気温度が低く、湿度が高
い場合には２方弁１８を閉じ絞り抵抗管１９に冷媒が流
れるようにする。一方、冷房運転時は２方弁１８を開
く。また、同様に図示はしていないが室内熱交換器も冷
房時に露付き条件に近くなれば冷媒がリターンベンド絞
り抵抗管を流れるサイクルも本実施例には含まれる。こ
れにより本実施例の冷凍サイクルでは、図１３に示した
ように圧力損失の増加により温度勾配が小さくなるた
め、上記第４実施例とほぼ同様の作用、効果が得られ
る。

【００３４】図１５及び図１６には、本発明の第６実施
例を示す。本実施例では、主絞り装置４と室外熱交換器
５を結合する冷媒配管２０に熱交換手段としての再生熱
交換器２１が設けられ、室外熱交換器５の中途の点と再
生熱交換器２１を結合する２本の配管２２ａ，２２ｂが
設けられている。暖房運転においては、主絞り装置４で
減圧された冷媒が配管２０を経て室外熱交換器５へ入
り、室外熱交換器５内で空気と熱交換して蒸発するが、
上記の構成とすることにより、主絞り装置４で減圧され
た冷媒は、再生熱交換器２１を流通した後に室外熱交換
器５に流入し、室外熱交換器５の入口から中途の点まで
空気と熱交換した後、配管２２ａを経て再生熱交換器２
１を流通し、配管２２ｂを経て室外熱交換器５の中途の
点へ戻り、室外熱交換器５の中途の点から出口まで空気
と熱交換する。この結果、配管２０を流通する冷媒と室
外熱交換器５の中途の点に到達した冷媒が再生熱交換器
２１内で熱交換することになる。

【００３５】ところで、冷媒として非共沸混合冷媒を用
いた場合には、蒸発と共に冷媒温度が上昇するので、室
外熱交換器５の中途の点に到達した冷媒の温度は配管２
０を流通する冷媒の温度より高くなる。従って、再生熱
交換器２１内では、室外熱交換器５の中途の点に到達し
た冷媒は冷却され凝縮することにより温度が降下し、配
管２０を流通する冷媒は加熱され蒸発することにより温
度が上昇する。この結果、本実施例では、室外熱交換器
５へ流入する冷媒の温度が上記の構成を持たない従来例
よりも高くなり、配管２２ｂを流通する冷媒の温度が配
管２２ａを流通する冷媒よりも低くなる。本実施例にお
ける室外熱交換器５内の冷媒の温度変化を、従来例と比
較した結果を図１６に示す。この図から明らかなよう
に、室外熱交換器５へ流入する冷媒の温度が従来例に比
べ高くなるので、着霜の可能性が低減される。また、室
外熱交換器５の中途の点で冷媒温度が降下するので、室
外熱交換器５から流出する冷媒温度は従来例の場合と略
同一であり、室外熱交換器５内で空気から冷媒への交換
熱量は、従来例と略同一に保持される。このように、本
実施例では、室外熱交換器５での交換熱量を略同一に保
持しつつ、出入口間の冷媒の温度差を縮小し、室外熱交
換器内での着霜の可能性を低減できる。

【００３６】図１７には、本発明の第７実施例を示す。
本実施例は第６実施例の類似例であり、本実施例では、
室外熱交換器５の近傍において、配管２２ａと配管２２
ｂを結合する配管２３を設け、配管２３に、配管２２ａ
から配管２２ｂへの冷媒の流通を防止する逆止弁２４を
設けたものである。冷房運転においては、室外熱交換器
５には高温の冷媒が流れ、室外熱交換器５内で凝縮する
ので、室外熱交換器５内で着霜が発生する可能性は全く
ない。そこで、本実施例では、冷房運転時に再生熱交換
器２１をバイパスするための配管２３が設けられてい
る。冷房運転時には、冷媒の流れ方向が暖房時と反対に
なるので、冷媒は室外熱交換器５の中途の点から配管２
２ｂへ流入するが、再生熱交換器２１を経て配管２２ａ
へ流入する流路は、配管２３を経て配管２２ａへ流入す
る流路よりはるかに長いので、大部分の冷媒は配管２３
を流通して配管２２ａへ流入する。ここの結果、冷房運
転時には、再生熱交換器２１はほとんど作用せず、従来
例と略同一の運転を行うことになる。一方、配管２３に
は、配管２２ａの側から配管２２ｂの側への冷媒の流通
を防止する逆止弁２４が設けられているので、暖房運転
時には、室外熱交換器５の中途の点から配管２２ａへ流
入した全ての冷媒は、再生熱交換器２１で熱交換した後
に配管２２ｂを経て室外熱交換器５の中途の点へ戻る。
従って、本実施例を暖房運転で使用した場合には、第６
実施例と同一の作用を行う。

【００３７】なお、冷房運転時に再生熱交換器２１が殆
んど作用しない状態を実現する方法は、本実施例に示し
た配管２３と逆止弁２４による構成に限定されるもので
はない。例えば、配管２０に再生熱交換器２１をバイパ
スする配管と逆止弁を設ける構成としてもよい。

【００３８】上述のように、本実施例においては、着霜
可能性の大きい暖房運転時に、室外熱交換器での交換熱
量を略同一に保持しつつ、出入口間の冷媒の温度差を縮
小し、室外熱交換器内での着霜の可能性を低減でき、着
霜可能性のない冷房運転時に、従来と同様の運転が実現
できる。

【００３９】図１８及び図１９には、本発明の第８実施
例を示す。本実施例では、配管２０に熱交換手段として
のエジェクタ２５を設け、エジェクタ２５の駆動側入口
と主絞り装置４を配管２０で接続し、エジェクタ２５の
出口と室外熱交換器５の入口を配管２０で接続し、室外
熱交換器５の中途の点とエジェクタの吸い込み側入口を
接続する配管２６を設け、配管２６の中途に遮断弁２７
が設けられている。暖房運転においては、主絞り装置４
で減圧された冷媒が配管２０を経て、室外熱交換器５へ
入り、室外熱交換器５内で空気と熱交換して蒸発する
が、上記の構成において遮断弁２７を開放状態にするこ
とにより、主絞り装置４で減圧された冷媒は、配管２０
を経てエジェクタ２５へ流入し、エジェクタ２５内で配
管２６で吸い上げられた冷媒と混合された後に、配管２
０を経て室外熱交換器５に流入し、室外熱交換器５の入
口から中途の点まで空気と熱交換した後、冷媒の一部は
配管２６を経てエジェクタ２５に吸入され、冷媒の残り
の部分は室外熱交換器５の中途の点から出口まで空気と
熱交換する。この結果、配管２０を流通する冷媒と室外
熱交換器５の中途の点に到達した冷媒の一部がエジェク
タ２５内で混合されることになる。

【００４０】ところで、冷媒として非共沸混合冷媒を用
いた場合には、蒸発と共に冷媒温度が上昇するので、室
外熱交換器５の中途の点に到達した冷媒の温度は配管２
０を流通する冷媒の温度より高くなる。従って、エジェ
クタ２５内の混合により、配管２０からエジェクタに流
入する冷媒の温度よりも、エジェクタ２５から流出する
冷媒の温度は高くなり、また流量は増大する。この結
果、本実施例では、室外熱交換器５へ流入する冷媒の温
度が上記の構成を持たない従来例よりも高くなり、室外
熱交換器５の入口から中途の点までの温度勾配も従来例
よりも緩やかになる。

【００４１】本実施例における室外熱交換器５内の冷媒
の温度変化を、従来例と比較した結果を図１９に示す。
この図から明らかなように、室外熱交換器５へ流入する
冷媒の温度が従来例に比べ高くなるので、着霜の可能性
が低減される。また、室外熱交換器５の中途の点から出
口までを流通する冷媒の流量は従来例と同一であるか
ら、室外熱交換器５の中途の点の温度が従来例と略同一
となるように配管２６を経てエジェクタ２５へ吸入され
る流量を選定することにより、室外熱交換器５から流出
する冷媒温度は従来例の場合と略同一であり、室外熱交
換器５内で空気から冷媒への交換熱量は、従来例と略同
一に保持される。一方、冷房運転時には室外熱交換器５
内で着霜が発生する可能性は全くないので、遮断弁２７
を遮断することにより、従来例と略同一の運転を行うこ
とになる。上述したように、本実施例においては、室外
熱交換器での交換熱量を略同一に保持しつつ、出入口間
の冷媒の温度差を縮小し、室外熱交換器内での着霜の可
能性を低減できる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１に、冷凍サイクル内に、蒸発熱交換器に流入させる
非共沸混合冷媒における高沸点冷媒と低沸点冷媒の組成
比を可変して当該蒸発熱交換器内における温度勾配を所
要値に低減する冷媒組成比可変手段を設けたため、蒸発
熱交換器の入口温度が低くなり過ぎることがなく、非共
沸混合冷媒を用いた場合に問題となる冷房時の室内熱交
換器入口付近の露付き及び凍結、暖房時の室外熱交換器
入口付近の凍結を防止することができる。

【００４３】第２に、具体的には、冷媒組成比可変手段
を、冷凍サイクルにおける凝縮液回路部分に設けた気液
分離器とし、分離した高沸点液冷媒成分は蒸発熱交換器
の入口に導入し、低沸点気体冷媒成分は冷凍サイクルに
おける低温側回路部分で熱交換し凝縮させたのち前記蒸
発熱交換器の中間部に導入するようにしたため、上記第
１の発明の効果を適切に達成することができる。

【００４４】第３に、具体的には、冷媒組成比可変手段
を、冷凍サイクルにおける凝縮液回路部分に設けた冷媒
分離膜内蔵容器とし、分離した高沸点冷媒成分は蒸発熱
交換器の入口に導入し、低沸点冷媒成分は前記蒸発熱交
換器の中間部に導入するようにしたため、前記第１の発
明の効果を適切に達成することができる。

【００４５】第４に、具体的には、冷媒組成比可変手段
を、圧縮機の吸込み回路部分に設けられ、冷媒分離油に
高沸点冷媒成分を溶け込ませて分離する冷媒分離油内蔵
容器とし、蒸発熱交換器には低沸点冷媒成分を流入させ
るようにしたため、温度勾配が小さくなって蒸発熱交換
器の入口温度が低くなり過ぎることがなく、前記第１の
発明の効果と略同様の効果が得られる。

【００４６】第５に、室内熱交換器内及び室外熱交換器
内に蒸発器として機能するとき非共沸混合冷媒の圧力損
失を増加させる冷媒圧力可変手段を設けたため、蒸発熱
交換器内の温度勾配が低減して入口温度が低くなり過ぎ
ることがなく、前記第１の発明の効果と略同様の効果を
得ることができる。

【００４７】第６に、具体的には、冷媒圧力可変手段を
室内熱交換器及び室外熱交換器内における冷媒流路のパ
スを直、並列に切換え変更する構成としたため、簡便な
構成で上記第５の発明の効果を適切に達成することがで
きる。

【００４８】第７に、具体的には、冷媒圧力可変手段
を、室内熱交換器内及び室外熱交換器内における冷媒流
路のベンド部に流路切換え可能に並設した絞り抵抗管で
構成したため、上記と同様に簡便な構成で前記第５の発
明の効果を適切に達成することができる。

【００４９】第８に、蒸発熱交換器の中間部を流れる非
共沸混合冷媒と当該蒸発熱交換器に流入する非共沸混合
冷媒の熱交換をする熱交換手段を設けたため、蒸発熱交
換器の入口温度が上昇し、中間部の温度が低めに変化し
て蒸発熱交換器全体の温度が平均化され、前記第１の発
明の効果と略同様の効果を得ることができる。

【００５０】第９に、具体的には、熱交換手段を、蒸発
熱交換器から器外に引き出した中間部冷媒流路と当該蒸
発熱交換器の入口に接続された冷媒配管との間に設けた
再生熱交換器としたため、上記第８の発明の効果を適切
に達成することができる。

【００５１】第１０に、具体的には、熱交換手段を、蒸
発熱交換器の入口に接続された冷媒配管にエジェクタを
設け、当該蒸発熱交換器の中間部を流れる非共沸混合冷
媒をそのエジェクタの吸い込み側入口に吸い上げて蒸発
熱交換器に流入する非共沸混合冷媒と混合させる構成と
したため、前記第８の発明の効果を的確に達成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る空気調和機の第１実施例における
冷凍サイクルを示す図である。

【図２】上記第１実施例における蒸発熱交換器内の温度
分布を示す図である。

【図３】上記第１実施例の変形例における冷凍サイクル
を示す図である。

【図４】上記第１実施例の他の変形例における冷凍サイ
クルの要部を示す図である。

【図５】本発明の第２実施例における冷凍サイクルを示
す図である。

【図６】本発明の第３実施例における冷凍サイクルを示
す図である。

【図７】本発明の第４実施例における冷凍サイクルを示
す図である。

【図８】上記第４実施例の第１の変形例における冷凍サ
イクルを示す図である。

【図９】上記第４実施例の第２の変形例における冷凍サ
イクルを示す図である。

【図１０】上記第４実施例の第３の実施例における冷凍
サイクルを示す図である。

【図１１】上記第４実施例の第４の変形例における冷凍
サイクルを示す図である。

【図１２】図９の実機熱交換器での配管構成例を示す図
である。

【図１３】上記第４実施例における蒸発熱交換器内の温
度勾配を比較例とともに示す図である。

【図１４】本発明の第５実施例における熱交換器内の配
管構成を示す図である。

【図１５】本発明の第６実施例における冷凍サイクルを
示す図である。

【図１６】上記第６実施例における蒸発熱交換器内の温
度分布を比較例とともに示す図である。

【図１７】本発明の第７実施例における冷凍サイクルを
示す図である。

【図１８】本発明の第８実施例における冷凍サイクルを
示す図である。

【図１９】上記第８実施例における蒸発熱交換器内の温
度分布を比較例とともに示す図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ３ 室内熱交換器 ４ 絞り装置 ５ 室外熱交換器 ６ 気液分離器（冷媒組成比可変手段） ９ 冷媒分離膜内蔵容器（冷媒組成比可変手段） １０ 冷媒分離油内蔵容器（冷媒組成比可変手段） １２ａ〜１２ｃ，１３ａ〜１３ｃ，１４ａ〜１４ｄ，１
６ａ，１６ｂ 冷媒流路パス切り替え用の２方弁 １９ 絞り抵抗管（冷媒圧力可変手段） ２１ 再生熱交換器（熱交換手段） ２５ エジェクタ（熱交換手段）

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年５月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図９】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１４】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２５Ｂ 13/00 Ａ Ｊ (72)発明者 岩永 隆喜 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝住空間システム技術研究所内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、凝縮熱交換器、絞り装置及び蒸
   発熱交換器を備え非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイクル
   を有する空気調和機において、前記冷凍サイクル内に、
   前記蒸発熱交換器に流入させる前記非共沸混合冷媒にお
   ける高沸点冷媒と低沸点冷媒の組成比を可変して当該蒸
   発熱交換器内における温度勾配を所要値に低減する冷媒
   組成比可変手段を設けてなることを特徴とする空気調和
   機。
2. 【請求項２】 前記冷媒組成比可変手段は、前記冷凍サ
   イクルにおける凝縮液回路部分に設けた気液分離器であ
   り、該気液分離器で分離した高沸点液冷媒成分は前記蒸
   発熱交換器の入口に導入し、低沸点気体冷媒成分は前記
   冷凍サイクルにおける低温側回路部分で熱交換し凝縮さ
   せたのち前記蒸発熱交換器の中間部に導入するように構
   成してなる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】 前記冷媒組成比可変手段は、前記冷凍サ
   イクルにおける凝縮液回路部分に設けた冷媒分離膜内蔵
   容器であり、該冷媒分離膜内蔵容器で分離した高沸点冷
   媒成分は前記蒸発熱交換器の入口に導入し、低沸点冷媒
   成分は前記蒸発熱交換器の中間部に導入するように構成
   してなることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
4. 【請求項４】 前記冷媒組成比可変手段は、前記圧縮機
   の吸込み回路部分に設けられ、冷媒分離油に高沸点冷媒
   成分を溶け込ませて分離する冷媒分離油内蔵容器であ
   り、前記蒸発熱交換器には低沸点冷媒成分を流入させる
   ように構成してなることを特徴とする請求項１記載の空
   気調和機。
5. 【請求項５】 圧縮機、室内熱交換器、絞り装置及び室
   外熱交換器を備え非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイクル
   を有する空気調和機において、前記室内熱交換器内及び
   室外熱交換器内に蒸発器として機能するとき前記非共沸
   混合冷媒の圧力損失を増加させる冷媒圧力可変手段を設
   けてなることを特徴とする空気調和機。
6. 【請求項６】 前記冷媒圧力可変手段は、前記室内熱交
   換器内及び室外熱交換器内における冷媒流路のパスを
   直、並列に切換え変更するように構成してなることを特
   徴とする請求項５記載の空気調和機。
7. 【請求項７】 前記冷媒圧力可変手段は、前記室内熱交
   換器内及び室外熱交換器内における冷媒流路のベンド部
   に流路切換え可能に並設した絞り抵抗管で構成してなる
   ことを特徴とする請求項５記載の空気調和機。
8. 【請求項８】 圧縮機、凝縮熱交換器、絞り装置及び蒸
   発熱交換器を備え非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイクル
   を有する空気調和機において、前記蒸発熱交換器の中間
   部を流れる前記非共沸混合冷媒と当該蒸発熱交換器に流
   入する前記非共沸混合冷媒の熱交換をする熱交換手段を
   有することを特徴とする空気調和機。
9. 【請求項９】 前記熱交換手段は、前記蒸発熱交換器か
   ら器外に引き出した中間部冷媒流路と当該蒸発熱交換器
   の入口に接続された冷媒配管との間に設けた再生熱交換
   器であることを特徴とする請求項８記載の空気調和機。
10. 【請求項１０】 前記熱交換手段は、前記蒸発熱交換器
    の入口に接続された冷媒配管にエジェクタを設け、当該
    蒸発熱交換器の中間部を流れる前記非共沸混合冷媒を前
    記エジェクタの吸い込み側入口に吸い上げて前記蒸発熱
    交換器に流入する前記非共沸混合冷媒と混合させるよう
    に構成してなることを特徴とする請求項８記載の空気調
    和機。