JPH09145184A - 空気調和装置 - Google Patents

空気調和装置

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JPH09145184A
JPH09145184A JP30547495A JP30547495A JPH09145184A JP H09145184 A JPH09145184 A JP H09145184A JP 30547495 A JP30547495 A JP 30547495A JP 30547495 A JP30547495 A JP 30547495A JP H09145184 A JPH09145184 A JP H09145184A
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JP
Japan
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heat exchanger
refrigerant
decompression device
source side
side heat
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Pending
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JP30547495A
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English (en)
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Hiroaki Matsushima
弘章 松嶋
Kazuya Matsuo
一也 松尾
Kazuhiro Endo
和広 遠藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/008Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/06Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
    • F25B2309/061Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

(57)【要約】 【課題】臨界温度の低い冷媒を用いた空気調和装置の制
御性改善及び冷媒量調整。 【解決手段】圧縮機1,四方弁2,冷房時に蒸発器,暖
房時に放熱器として作用する利用側熱交換器3,減圧装
置,冷房時に放熱器,暖房時に蒸発器として作用する熱
源側熱交換器を接続し臨界温度が放熱器出口温度より低
い冷媒を封入してなる空気調和装置で、利用側熱交換器
3と減圧装置の接続配管と減圧装置と熱源側熱交換器5
の接続配管を熱交換可能に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は臨界温度の比較的低
い冷媒を用いた空気調和装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、空気調和装置はたとえば新版・第
5版冷凍空調便覧2巻,機器編 pp349−351に記
載されているような圧縮機,四方弁,利用側熱交換器,
減圧装置,熱源側熱交換器を接続した冷凍サイクルを用
いたものが知られている。このような冷凍サイクルの動
作は、圧縮機で高温高圧になった冷媒が冷房時には熱源
側熱交換器、暖房時には利用側熱交換器に四方弁により
送られ、周囲空気に放熱し液冷媒となって減圧装置で減
圧され低温の二相冷媒として冷房時には利用側熱交換
器、暖房時には熱源側熱交換器に送られ、周囲空気から
吸熱し蒸発した後ガス冷媒として圧縮機に戻る冷凍サイ
クルを構成する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来から冷媒として用
いられている冷媒の大部分は塩素原子を含むフロン冷媒
であり、大気中に放出されると成層圏のオゾンを破壊す
ることが知られ地球環境を保護する目的でこれらの冷媒
が規制されている。代替冷媒は、オゾンを破壊すること
なくさらに地球温暖化への影響の少ないものが望まれて
いる。このような要求に応える冷媒はたとえば炭酸ガス
が知られているが、炭酸ガスの臨界温度は31℃と低
く、従来の空気調和装置に使用した場合、たとえば、冷
房運転では熱源側熱交換器、暖房運転では利用側熱交換
器の周囲温度が臨界温度を超えると空気調和装置の高圧
側が超臨界となり、減圧装置入口がガスとなる。このた
め、減圧装置での抵抗が大幅に増加し適正な制御ができ
ないといった、さらに、高圧側に設けたレシーバタンク
で冷媒量調整ができないといった問題点が生じる。
【0004】本発明の目的は、冷媒に臨界温度の低い冷
媒を使用した空気調和装置の制御性の向上を図ることに
ある。
【0005】本発明の他の目的は、高圧側圧力が臨界点
を越えても冷媒量調整可能な空気調和装置を提供するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は圧縮機,四方弁,冷房時に蒸発器,暖房時
に放熱器として作用する利用側熱交換器,減圧装置,冷
房時に放熱器,暖房時に蒸発器として作用する熱源側熱
交換器を接続し臨界温度が放熱器出口温度より低い冷媒
を封入してなる空気調和装置において、利用側熱交換器
と減圧装置の接続配管と減圧装置と熱源側熱交換器の接
続配管を熱交換可能に接続する。
【0007】上記他の目的を達成するため、本発明は、
圧縮機,四方弁,暖房時に放熱器として作用する利用側
熱交換器,減圧装置,暖房時に蒸発器として作用する熱
源側熱交換器を接続し臨界温度が放熱器出口温度より低
い冷媒を封入してなる空気調和装置において、前記減圧
装置を第1の減圧装置と第2の減圧装置から構成し、利
用側熱交換器と第1の減圧装置の接続配管と第2の減圧
装置と熱源側熱交換器の接続配管を熱交換可能に接続す
るとともに、第1の減圧装置と第2の減圧装置の間にレ
シーバタンクを設ける。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の第1の実施例を図1を用
いて説明する。
【0009】図1で、1は圧縮機、2は四方弁、3は冷
房時に蒸発器,暖房時に放熱器として作用する利用側熱
交換器、4は減圧装置としてのキャピラリチューブ、5
は冷房時に放熱器,暖房時に蒸発器として作用する熱源
側熱交換器、6は利用側熱交換器3とキャピラリチュー
ブ4の接続管7とキャピラリチューブ4と熱源側熱交換
器5の接続管8を熱交換可能に接続した補助熱交換器で
内部に炭酸ガスが封入されている。9は利用側熱交換器
3に送風する利用側送風機、10は熱源側熱交換器5に
送風する熱源側送風機である。
【0010】以上のように構成された空気調和装置の動
作について、図2の温度−エントロピ線図上に表した冷
房時の冷凍サイクルの一例を用いて説明する。
【0011】冷房時は、圧縮機で80℃,10Mpaの
高温高圧にされた冷媒は、四方弁を通り、熱源側熱交換
器5に送られる。熱源側熱交換器5で熱源側送風機10
により送風された空気に放熱し温度を低下させる。この
とき空気温度が臨界温度より高い、たとえば、35℃で
あれば、冷媒は凝縮することなくガス冷媒として熱源側
熱交換器5を流出する。熱源側熱交換器5から補助熱交
換器6内の接続管7に送られた冷媒はキャピラリチュー
ブ4で減圧され二相となった低温冷媒が流れる接続管8
と熱交換しさらに温度が下がり液冷媒となり、キャピラ
リチューブ4に送られる。キャピラリチューブ4で減圧
された冷媒は二相の低温低圧の冷媒となって、補助熱交
換器6で接続管7から吸熱し一部蒸発した後、利用側熱
交換器3に送られ、利用側送風機9により送風された空
気を冷却することにより蒸発し、ガス冷媒となって圧縮
機1に戻る冷凍サイクルを構成する。
【0012】暖房時には四方弁2により、冷媒流れが利
用側熱交換器3と熱源側熱交換器5が逆になるが同様の
動作を行う。
【0013】以上のように冷房時の熱源側熱交換器に送
風される空気温度が臨界温度より高い場合あるいは暖房
時の利用側熱交換器に送風される空気温度が臨界温度よ
り高い場合でも、補助熱交換器により冷媒が臨界温度以
下に冷却され、減圧装置入口では液冷媒となり、減圧装
置での抵抗が適正に保たれ制御が容易になる。
【0014】本発明の他の実施例を図3を用いて説明す
る。
【0015】図3で、11,12は減圧装置を構成する
第1の減圧装置と第2の減圧装置である、13は第1の
減圧装置11と第2の減圧装置12間に設けたレシーバ
タンクである。
【0016】以上のように構成された空気調和装置の動
作について冷房時を例に取り説明する。
【0017】図1の実施例と同様に圧縮機で高温高圧に
された冷媒は、四方弁2を通り、熱源側熱交換器5に送
られる。熱源側熱交換器5で熱源側送風機10により送
風された空気に放熱し温度を低下させる。このとき空気
温度が臨界温度より高い、たとえば、35℃であれば、
冷媒は凝縮することなくガス冷媒として熱源側熱交換器
5を流出する。熱源側熱交換器5から補助熱交換器6内
の接続管7に送られた冷媒は第2の減圧装置12で減圧
され二相となった低温冷媒が流れる接続管8と熱交換し
さらに温度が下がり液冷媒となり、第1の減圧装置11
に送られ減圧される。第1の減圧装置11で減圧され二
相の冷媒になったのちレシーバタンク13に送られる。
ここで、冷凍サイクル内の冷媒量が少ない場合、レシー
バタンクから流出する液冷媒量は、第1の減圧装置11
から流入する液冷媒量より多くなり、逆に冷凍サイクル
内の冷媒量が多くなるとレシーバタンク13から流出す
る液冷媒量は、第1の減圧装置11から流入する液冷媒
量より少なくなり、レシーバタンク13により冷凍サイ
クル内の冷媒量が適正に保たれる。レシーバタンク13
を出た冷媒は第2の減圧器でさらに減圧され二相の低温
低圧の冷媒となって、補助熱交換器6で接続管7から吸
熱し一部蒸発した後、利用側熱交換器3に送られ、利用
側送風機9により送風された空気を冷却することにより
蒸発し、ガス冷媒となって圧縮機1に戻る冷凍サイクル
を構成する。
【0018】以上のように、冷房時の熱源側熱交換器に
送風される空気温度が臨界温度より高い場合あるいは暖
房時の利用側熱交換器に送風される空気温度が臨界温度
より高い場合でも、補助熱交換器により冷媒が臨界温度
以下に冷却され、第1の減圧装置と第2の減圧装置間に
設けたレシーバタンクには気液二相の冷媒が流入するた
めに、冷凍サイクル内の余剰冷媒がレシーバタンク内に
たまり適正冷媒量で運転が可能になる。
【0019】なお、本実施例では炭酸ガスを冷媒に用い
て説明したが、放熱器出口温度が臨界温度を超える冷媒
で同様の効果を有する。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、圧縮機,四方弁,冷房
時に蒸発器,暖房時に放熱器として作用する利用側熱交
換器,減圧装置,冷房時に放熱器,暖房時に蒸発器とし
て作用する熱源側熱交換器を接続し臨界温度が放熱器出
口温度より低い冷媒を封入してなる空気調和装置で、利
用側熱交換器と減圧装置の接続配管と減圧装置と熱源側
熱交換器の接続配管を熱交換可能に接続することにより
減圧装置入口冷媒が液冷媒となり、適正な制御が可能と
なる。
【0021】さらに、減圧装置を第1の減圧装置と第2
の減圧装置から構成し、利用側熱交換器と第1の減圧装
置の接続配管と第2の減圧装置と熱源側熱交換器の接続
配管を熱交換可能に接続するとともに、第1の減圧装置
と第2の減圧装置の間にレシーバタンクを設けることに
より余剰冷媒がレシーバタンクにたまり、適正な冷媒量
で運転が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す空気調和装置の冷
凍サイクルの説明図。
【図2】冷房時の冷凍サイクルの動作を表す温度−エン
トロピ線図。
【図3】本発明の第2の実施例を示す空気調和装置の冷
凍サイクルの説明図。
【符号の説明】
1…圧縮機、2…四方弁、3…利用側熱交換器、4…キ
ャピラリチューブ、5…熱源側熱交換器、6…補助熱交
換器。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧縮機,四方弁,冷房時に蒸発器,暖房時
    に放熱器として作用する利用側熱交換器,減圧装置,冷
    房時に放熱器,暖房時に蒸発器として作用する熱源側熱
    交換器を接続し臨界温度が放熱器出口温度より低い冷媒
    を封入してなる空気調和装置において、前記利用側熱交
    換器と前記減圧装置の接続配管と前記減圧装置と前記熱
    源側熱交換器の接続配管を熱交換可能に接続したことを
    特徴とする空気調和機。
  2. 【請求項2】圧縮機,四方弁,暖房時に放熱器として作
    用する利用側熱交換器,減圧装置,暖房時に蒸発器とし
    て作用する熱源側熱交換器を接続し臨界温度が放熱器出
    口温度より低い冷媒を封入してなる空気調和装置におい
    て、前記減圧装置を第1の減圧装置と第2の減圧装置か
    ら構成し、前記利用側熱交換器と前記第1の減圧装置の
    接続配管と前記第2の減圧装置と前記熱源側熱交換器の
    接続配管を熱交換可能に接続するとともに、前記第1の
    減圧装置と前記第2の減圧装置の間にレシーバタンクを
    設けたことを特徴とする空気調和機。
JP30547495A 1995-11-24 1995-11-24 空気調和装置 Pending JPH09145184A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0945290A3 (de) * 1998-03-27 2002-05-29 DaimlerChrysler AG Verfahren und Vorrichtung zum Heizen und Kühlen eines Nutzraumes eines Kraftfahrzeuges
WO2002101304A1 (en) * 2001-06-11 2002-12-19 Daikin Industries, Ltd. Refrigerant circuit

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