JPH089572Y2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、空気調和装置に関し、特に空調温度範囲を
拡大することができる空気調和装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の空気調和装置は圧縮機、凝縮器、減圧装置及び
蒸発器で構成する冷却部のみと、あるいは再熱部をも有
して構成されている。この空気調和装置は蒸発器でガス
となった冷媒を圧縮機で圧縮し、圧縮された冷媒は凝縮
器でコンデンスされ液体に変えられる。液体となった冷
媒は蒸発器で蒸発（ガス化）され、蒸発器の外部に通風
されている空気と熱交換され空気は冷却される。この冷
却された空気は再熱部を有する空気調和装置においては
加熱されて所定の温度及び湿度に調整される。

なお、蒸発器で蒸発される冷媒の量は凝縮器と蒸発器
との間に設置されている減圧装置で決定され、この減圧
装置の１つとしてキャピラリチューブが使用されてい
る。このキャピラリチューブは蒸発器の回路の数だけ設
置されていて、それぞれの回路に冷媒を送液する量を決
めている。このキャピラリチューブは構造が簡単であ
り、可動部分がないため故障しにくく、かつ安価であ
り、また多回路式蒸発器においては各回路に冷媒を精度
よく分配できるため多用されている。このため、キャピ
ラリチューブを用いた空気調和装置は特定の空気流量と
温度範囲で使用できるように製作されている。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記従来の空気調和装置においては次の問題点があ
る。即ち、減圧装置には膨張弁、キャピラリチューブ等
が使用されているが、キャピラリチューブは絞り抵抗値
が固定されることから特定の運転条件に適合するように
チューブの径及び長さ等が選定されている。そのため空
調温度は特定の空気流量に対して特定の範囲に、例えば
15℃〜25℃（湿球温度基準）の範囲に設定されている。
この空気調和装置を更に広い温度範囲が必要とされる、
例えば恆温恆湿試験用に使用し、室温を低くしたい場合
には蒸発器の表面に着霜し、反対に高くすると圧縮機の
吸入圧力は上限吸入圧以上になる問題を生じる。

そこで本考案は係る不都合を解消し、空調温度範囲を
拡大することができる空気調和装置を提供するものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は、上記の課題を解決するため次のように構成
している。

即ち、空気調和装置は圧縮機、凝縮器、キャピラリチ
ューブ及び蒸発器を有し、前記蒸発器を冷媒回路が複数
回路に分割された多回路構成とし、各回路を空気流に対
して直交するよう配置すると共に該各回路の入口側にそ
れぞれ冷媒流量が異なるキャピラリチューブを取り付
け、該キャピラリチューブの１つの出口側に温度あるい
は圧力検出器を装着し、他のキャピラリチューブの入口
側に前記温度あるいは圧力検出器の検出値によって制御
される制御弁を設けたことを要旨とするものである。

〔作用〕

上記のように１つのキャピラリチューブの出口側に装
着されている温度あるいは圧力を検出する検出器の検出
値に基づいて、他のキャピラリチューブの入口側に設け
られている制御弁を適宜開閉コントロールすることによ
って蒸発器内の冷媒の蒸発温度を着霜限界となる温度以
上で、かつ圧縮機の吸入圧力をその上限吸入圧力に対応
する冷媒の温度以下となる運転ができる。その結果、空
気調和装置は特定の空気量に対して空調温度を従来より
広範囲に設定して運転することができる。

〔実施例〕

本考案の実施例を第１図、第２図、第３図および第４
図を参照して説明する。

第１図は再熱部を有する空気調和装置の全体構成図で
あり、蒸発器５でガス化された冷媒は圧縮機１で高圧に
圧縮され凝縮器２へ送られる。凝縮器２では凝縮器用フ
ァン３によって外気の空気と熱交換されて冷媒は液化さ
れる。液化された冷媒は減圧器としてのキャピラリチュ
ーブ４を介して蒸発器５へ送られる。なお、蒸発器５は
多回路（サーキット）に構成でき、本実施例では３サー
キットで構成されている。各サーキットの入口側、即ち
凝縮器５側と蒸発器２の間にはそれぞれ各サーキットに
対応してキャピラリチューブ4a、4b、4cが設置され、あ
る特定の１サーキットを除いて他のサーキットには冷媒
の流量を調節する制御弁10b、10cがキャピラリチューブ
4b、4cの入口側（凝縮器２側）に設けられていて、凝縮
器２からの冷媒は制御弁10b、10c及びキャピラリチュー
ブ4a、4b、4cを通って蒸発器５に入る。３サーキットの
蒸発器５の概略を示す全体斜視図を第２図に示す。各サ
ーキット30、31、32はそれぞれ独立に形成されている。
即ち、蒸発器５の１つのサーキット30はフィン付きの冷
媒管22の端部をキャピラリチューブ4aの出口側に接続さ
れていて、蒸発器５内で冷媒管22は蛇行して形成されて
いて、他端部は圧縮機１に接続できる出口部35を有して
いる。又、他のサーキット31、32もサーキット30と同様
に形成されている。蒸発器５は、上記のように形成され
たサーキット30、31、32が３個並列に形成されているた
め、第２図に示すように空気15は蒸発器５の各サーキッ
トに対して直交して流れ、各サーキットの蒸発能力は空
気15が冷却されるに従って冷媒との温度差が小さくなる
ため、例えば各サーキットに対して１対0.7対0.4の割合
になる。そのため、各キャピラリチューブ4a、4b、4cは
各サーキット内で十分に冷媒が蒸発できる流量を流すこ
とができるよう異なったサイズに選定されている。ま
た、キャピラリチューブ４ちの出口側（蒸発器５側）に
は冷媒の温度あるいは圧力を検出するセンサ７が装着さ
れていて、このセンサ７の検出値によって後記する蒸発
器５を流れる冷媒の流量を制御している。なお、センサ
７を取り付けてあるキャピラリチューブ4aの入口側に制
御弁が設置していないのはキャピラリチューブ4aには常
時冷媒を流し、他のキャピラリチューブ4b、4cで流量を
調節するためである。本例に使用する制御弁10（10b、1
0c）は電磁式のON、OFF弁である。蒸発器５では蒸発器
用ファン６によって送られる空気15と熱交換され、即ち
空気15は冷却され、その冷却された空気15は再熱部16で
加熱される。なお、この再熱部の加熱はスチーム等で行
なうことができる本例では電気ヒーター用いている。ま
た、制御部20は設定した室温と室温検出器18で検出され
た温度との比較によって上記の空気調和装置を制御して
いる。

蒸発器で空気15と熱交換された冷媒は蒸発器５内でガ
ス化されて圧縮機１に送られる。

次に上記の構成に基づく作用について第３図及び第４
図を参照して説明する。第３図は本例に用いる冷媒の蒸
発温度（温度センサ７の検知温度）に対して、制御弁10
b、10cのON、OFF動作をさせる制御方式を示し制御部21
で制御される。即ち、温度センサ７の検知温度がt1℃以
下の時は制御弁10b、10cのいずれも開であり冷媒はキャ
ピラリチューブ4a、4b、4cを流れ、t1〜t2℃の時は制御
弁10bが開で10cで閉であるため冷媒はキャピラリチュー
ブ4a、4bを流れ、又t2〜t3℃の時は制御弁10bが閉で10c
が開であるため冷媒はキャピラリチューブ4a、4cを流
れ、t3℃以上の時は制御弁10b、10cが共に閉で冷媒はキ
ャピラリチューブ4aだけを流れるように制御することを
示している。

第４図は横軸に冷媒の蒸発温度、縦軸に蒸発器５の蒸
発特性及び圧縮機と凝縮器との組合せの特性を取り、実
線は従来の能力を示し破線は本例を示している。又、冷
媒の蒸発温度Ta℃は蒸発器５のフィンに霜が付着する限
界温度、Tb℃は圧縮機の吸入圧力の上限値に対する温度
を示している。

まず、空調温度がT3℃（湿球基準）に設定されている
時は制御弁10bは開き10cは閉じて運転している。即ち、
第３図に示すように蒸発器５への冷媒はキャピラリチュ
ーブ4a（制御弁がないため常時冷媒は流れる）と4bを介
して供給されていて、センサ７の温度は第３図よりt1〜
t2℃の範囲にある。また、第４図においては圧縮機１と
凝縮器２を組み合わせた特性線Ｍと蒸発器５へ冷媒をキ
ャピラリチューブ4aと4bを介して供給されている時の蒸
発特性線ｍとの交点Ａの状態で運転されている。なお、
この時の空調温度範囲は蒸発器用ファン６の風量が一定
である場合には冷媒の蒸発温度の限界温度Ta〜Tb℃よ
り、特性線Ｍと限界温度Ta〜Tb℃との交点（Ｅ、Ｆ）で
の蒸発特性線よりT2〜T4℃の範囲である。

上記の状態で空調温度をT1℃（従来の下限温度T2℃よ
り低い温度）に下げるように設定すると、第４図に示す
ように蒸発特性線はm1となり、m1と特性線Ｍとの交点Ｂ
点で運転を行なう必要があるが、Ｂ点は冷媒の蒸発温度
が蒸発器５のフィンに霜が付着する温度Ta℃以下である
ため運転が望ましくない。即ち、この状態は蒸発器５の
能力が不足しているためであるので冷媒の量を増加させ
る。そのためセンサ７で検出した値に基づいて予め設定
されている第３図に示す制御方式に従って、制御部21は
制御弁10bと10cを開とし、キャピラリチューブ4a、4b及
び4cを介して冷媒を蒸発器５へ供給する。この時の運転
状態は、第４図に示すように蒸発器５の空調特性線L1と
なり、運転状態は特性線Ｍとの交点Ｘ点となり蒸発温度
は霜が付着する温度Ta℃以上で運転される。

反対に、空調温度をT3℃（湿球基準）より高くT5℃
（湿球基準）（従来の上限温度T4℃より高い）温度に設
定するときを説明する。

第４図に示すように蒸発特性線はm2となり、m2と特性
線Ｍとの交点Ｃ点の運転を行なう必要があるが、Ｃ点は
蒸発温度が圧縮機の吸入圧力の上限値に対する温度Tb℃
以上であり運転が好ましくない。即ち、この状態は蒸発
器の能力か大きいためであるので冷媒の量を減少させ
る。そのため、第３図に示す制御方式に従って制御弁10
bを閉とし制御弁10cを開とする。その結果、冷媒はキャ
ピラリチューブ4a、4cを介して蒸発器５へ供給される。
この時の運転状態は、第４図に示すように蒸発器５の蒸
発特性線はL2となり、運転状態は特性線Ｍとの交点Ｙ点
となり蒸発温度が圧縮機の吸入圧力の上限値に対する温
度Tb℃以下で運転される。

上記のように蒸発器の能力を制御弁を用いて可変にす
ることにより、空調温度範囲を拡大しても蒸発器内の冷
媒の蒸発温度を霜が付着する温度Ta℃以上に、又圧縮機
の吸入圧力の上限値に対する温度Tb℃以下で運転するこ
とができる。

なお、センサを温度でなく圧力で検出してもよい。

〔考案の効果〕

本考案の空気調和装置によれば、蒸発器を多回路構成
とし、各回路に流れる冷媒の量を設定された冷媒の蒸発
温度に対して制御するため、従来の空調温度範囲より広
範囲に空調できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の１実施例を示すものであり、第１図は空
気調和装置の全体構成図、第２図は蒸発器の概略の全体
斜視図、第３図は冷媒が制御弁の開閉動作に対する冷媒
の蒸発器での蒸発温度を示す図、第４図は横軸に冷媒の
蒸発温度、縦軸に圧縮機と凝縮器を組み合わせた特性を
取った図である。 １……圧縮機、２……凝縮器、４（4a、4b、4c）……キ
ャピラリチューブ、５……蒸発器、７……センサ、10
（10b、10c）……制御弁、30、31、32……サーキット。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機、凝縮器、キャピラリチューブ及び
   蒸発器を有する空気調和装置において、前記蒸発器を冷
   媒回路が複数回路に分割された多回路構成とし、各回路
   を空気流に対して直交するよう配置すると共に該各回路
   の入口側にそれぞれ冷媒流量が異なるキャピラリチュー
   ブを取り付け、該キャピラリチューブの１つの出口側に
   温度あるいは圧力検出器を装着し、他のキャピラリチュ
   ーブの入口側に前記温度あるいは圧力検出器の検出値に
   よって制御される制御弁を設けたことを特徴とする空気
   調和装置。