JPH112463A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、冷凍サイクルの能力および動作係数
を高めることができる空気調和機を提供する。 【解決手段】圧縮機１、凝縮器２、受液器７、蒸発器５
を順に接続していて、凝縮器２と受液器７との間に凝縮
器２からの液媒体の流量を制御するとともに、二相冷媒
として受液器７に流入させる絞り機構６を設け、また、
受液器７の液域に、この液域からの液媒体の流量を制御
する流量調節機構８を接続し、受液器７のガス域に、こ
のガス域のガス媒体を取り出すパイパス管９を接続し、
これら流量調節機構８からの液媒体とパイパス管９から
のガス媒体を合流して蒸発器５に流入させるようにして
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、余剰冷媒量調整手
段を有する空気調和機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、余剰冷媒量調整手段を有する空気
調和機として、図５に示すように構成したものがある。
すなわち、圧縮機１から吐出した高温高圧ガスを凝縮器
２に送り、ここで、熱交換して凝縮液化し、この液化し
た液冷媒を余剰冷媒量調整手段である受液器３に送り込
む。受液器３は、液冷媒を、受液器３内部に液面、つま
り冷媒ガスが存在する間は飽和液冷媒として一時貯蔵す
る。そして、この受液器３からの飽和液冷媒を絞り機構
４に送り、ここで減圧膨脹して低圧二相冷媒にして、蒸
発器５に送り込む。この場合、絞り機構４は、蒸発器５
の出口側加熱度により蒸発器５への低圧二相冷媒の流量
を調整することにより、一定の加熱度の下で余剰冷媒を
蒸発器５に溜め込むようにしている。そして、蒸発器５
で、蒸発気化したガス冷媒を圧縮機１に吸入することに
より、所定の冷凍サイクルを形成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
構成した空気調和機では、絞り機構４が受液器３の下流
側に設置されるため、凝縮器２で凝縮された液冷媒は、
飽和液冷媒となり過冷却度はゼロで、これを調整でき
ず、また、仮に、絞り機構４と受液器３の距離が大きい
場合は、これら間の配管の圧損により絞り機構４に送り
込まれる飽和液冷媒の一部がガス化して、絞り機構４の
入口で二相冷媒状態に変化することがあるため、冷媒の
循環量も低下してしまい、この結果として、冷凍サイク
ルの能力およびＣＯＰ（動作係数）が低下してしまうと
いう問題があった。本発明は、上記事情に鑑みてなされ
たもので、冷凍サイクルの能力およびＣＯＰ（動作係
数）を高めることができる空気調和機を提供することを
目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
圧縮機、凝縮器、受液器、蒸発器を順に接続してなる空
気調和機において、前記凝縮器と前記受液器との間に接
続され、前記凝縮器からの液媒体の流量を制御するとと
もに、二相冷媒として前記受液器に流入させる絞り機構
と、前記受液器の液域に接続され、この液域からの液媒
体の流量を制御する流量調節機構と、前記受液器のガス
域に接続され、このガス域のガス媒体を取り出すパイパ
ス管とを具備し、前記流量調節機構からの液媒体と前記
パイパス管からのガス媒体を合流して前記蒸発器に流入
させるようにしている。

【０００５】請求項２記載の発明は、圧縮機、凝縮器、
受液器、蒸発器を順に接続してなる空気調和機におい
て、前記凝縮器と前記受液器との間に接続され、前記凝
縮器からの液媒体の流量を制御するとともに、二相冷媒
として前記受液器に流入させる絞絞り機構と、前記受液
器のガス域に接続され、該ガス域のガス媒体を取り出す
パイパス管と、前記受液器の異なる高さ位置に複数接続
され、前記受液器の液域の液媒体を取り出す所定の抵抗
を有する毛細管とを具備し、前記受液器の液域に位置す
る前記毛細管からの液媒体と前記パイパス管からのガス
媒体を合流して前記蒸発器に流入させるようにしてい
る。

【０００６】請求項３記載の発明は、圧縮機、凝縮器、
受液器、蒸発器を順に接続してなる空気調和機におい
て、前記凝縮器と前記受液器との間に接続され、前記凝
縮器からの液媒体の流量を制御するとともに、二相冷媒
として前記受液器に流入させる絞り機構と、前記受液器
内に設けられ、異なる高さ位置に前記受液器の液域の液
媒体を取り込む所定の開口径を有する複数の穴部を形成
した筒体とを具備し、前記筒体の前記受液器の液域に位
置する穴部からの液媒体を、ガス域に位置する穴部から
のガス媒体とともに前記蒸発器に流入させるようにして
いる。

【０００７】請求項４記載の発明は、圧縮機、凝縮器、
受液器、蒸発器を順に接続してなる空気調和機におい
て、前記凝縮器と前記受液器との間に接続され、前記凝
縮器からの液媒体の流量を制御するとともに、二相冷媒
として前記受液器に流入させる絞り機構と、前記受液器
の液域に接続され、この液域からの液媒体の流量を制御
して前記蒸発器に流入させる流量調節機構と、前記受液
器のガス域に接続され、このガス域からのガス媒体の流
量を制御して前記蒸発器の出口に流入させる流量調整弁
とによりなっている。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従い説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本発明の第１の実施の形
態に適用される空気調和機の概略構成を示すもので、図
５と同一部分には同符号を付している。

【０００９】この場合、凝縮器２で凝縮液化した液冷媒
を絞り機構６を介して余剰冷媒量調整手段である受液器
７に送り込むようにしている。つまり、凝縮器２の出口
と受液器７の間に絞り機構６を設けることにより、凝縮
器２からの液媒体の流量を制御し、凝縮器２の出口過冷
却度を制御可能にしている。

【００１０】また、受液器７の気液分離された下部液域
７１に流量調節機構８を接続するとともに、上部ガス域
７２にパイパス管９を接続し、流量調節機構８で流量制
御される液媒体とパイパス管９から取り出したガス媒体
を合流させて二相冷媒として蒸発器５に送り込むように
している。

【００１１】その他は、図５と同様である。しかして、
このような構成によると、圧縮機１より高温高圧ガスを
吐出し、この高温高圧ガスが凝縮器２に送り込まれる
と、ここでの熱交換により凝縮液化され、さらに絞り機
構６で流量制御され、余剰冷媒量調整手段である受液器
７に送り込まれる。この場合、絞り機構６での液媒体の
流量制御により凝縮器２の出口過冷却度は、所定の過冷
却度に制御される。

【００１２】そして、過冷却された液冷媒は、さらに絞
り機構６で減圧膨脹され、低圧二相冷媒となって受液器
７に流入される。そして、受液器７内の気液分離された
媒体のうち、上部ガス域７２のガス冷媒は、パイパス管
９から取り出され、また、下部液域７１の液冷媒は、流
量調節機構８で流量制御され、これらガス冷媒および液
冷媒は、パイパス管９で合流され蒸発器５に流入され
る。

【００１３】蒸発器５に流入された低圧二相冷媒は、熱
変換により蒸発気化され、ガス冷媒として圧縮機１に吸
入され、所定の冷凍サイクルが形成される。この場合、
蒸発器５に流入される液冷媒は、流量調節機構８により
蒸発器５の出口過熱度が所定値になるように流量制御さ
れ、圧縮機１に送り出される。これにより、冷媒回路内
に封入された余剰冷媒は、受液器７に溜め込まれた状態
になり、これによりシステムの加熱度・過冷却度を制御
することが可能になる。

【００１４】従って、このようにすれば、絞り機構６が
受液器７の上流側に設け、凝縮器２からの液媒体の流量
を制御することにより、凝縮器２の出口過冷却度を所定
値に制御でき、また、蒸発器５に流入される液冷媒を流
量調節機構８により流量制御することにより、蒸発器５
の出口過熱度も所定値に制御できるので、システムの加
熱度・過冷却度をそれぞれ制御できるようになり、冷凍
サイクルの能力およびＣＯＰ（動作係数）を飛躍的に高
めることができる。 （第２の実施の形態）図２は、本発明の第２の実施の形
態の概略構成を示すもので、図１と同一部分には同符号
を付している。

【００１５】この場合、流量調節機構８に代えて毛細管
１０、１１を受液器７側面の異なる高さ位置に接続する
とともに、これらを共通に接続してパイパス管９に接続
している。これら毛細管１０、１１は、受液器７の液面
高さがｈ1 の時に、毛細管１０が下部液域７１に、毛細
管１１が上部ガス域７２にそれぞれ位置され、この状態
で、毛細管１０は、蒸発器５の出口過熱度が所定の値に
なるような液媒体を流すための抵抗を有するようになっ
ている。また、蒸発器５の負荷増大などにより受液器７
の液面高さがｈ2 になると、毛細管１０、１１ともに下
部液域７１になって、これらを流れる液冷媒により蒸発
器５の出口過熱度を所定の値に制御するようになってい
る。

【００１６】その他は、図１と同様である。しかして、
このようにすると、上述したと同様にして絞り機構６で
減圧膨脹された低圧二相冷媒となって受液器７に流入さ
れるが、ここで、受液器７からの液冷媒の流出が液面高
さｈ1 にあると、毛細管１０に、この毛細管１０での抵
抗に抗して液冷媒が流れ、蒸発器５の出口過熱度が所定
の値に制御される。この場合、毛細管１１は、受液器７
のガス域７２に位置するが、パイパス管９に比べ抵抗が
著しく大きいので、冷媒ガスはほとんど流れない。

【００１７】一方、蒸発器５の負荷が増大したような場
合、絞り機構６により受液器７に流入される低圧二相冷
媒の乾き度が調整され、受液器７の液面高さがｈ2 まで
上昇すると、毛細管１０、１１ともに下部液域７１に位
置され、これら毛細管１０、１１に液冷媒が流れ、これ
により蒸発器５へ流入される液冷媒量が増加され、蒸発
器５の出口過熱度は所定の値に制御される。

【００１８】従って、このようにしても第１の実施の形
態で述べたと同様な効果を期待できる。 （第３の実施の形態）図３は、本発明の第３の実施の形
態の概略構成を示すもので、図１と同一部分には同符号
を付している。

【００１９】この場合、流量調節機構８およびパイパス
管９に代えて、異なる高さ位置に穴部１２１、１２２を
形成するとともに、上端にも穴部１２３を有する筒体１
２を受液器７内に設け、この筒体１２下端部を蒸発器５
に接続している。この筒体１２の穴部１２１、１２２
は、受液器７の液面高さがｈ1 の時に、穴部１２１が下
部液域７１に、穴部１２２、１２３が上部ガス域７２に
それぞれ位置され、この状態で、穴部１２１は、蒸発器
５の出口過熱度が所定の値になるような液媒体を流すた
めの開口径を有し、穴部１２２、１２３より取り込まれ
るガス冷媒とともに蒸発器５側に送り出すようになって
いる。また、蒸発器５の負荷増大などにより受液器７の
液面高さがｈ2 になると、穴部１２１、１２２ともに下
部液域７１に位置され、これら穴部１２１、１２２より
取り込まれる液冷媒により蒸発器５の出口過熱度を所定
の値に制御するようになっている。

【００２０】その他は、図１と同様である。しかして、
このようにすると、上述したと同様にして絞り機構６で
減圧膨脹された低圧二相冷媒となって受液器７に流入さ
れるが、ここで、受液器７からの液冷媒の流出が液面高
さｈ1 にあると、筒体１２の穴部１２１より所定量の液
媒体が取り込まれ、穴部１２２より取り込まれるガス冷
媒とともに、筒体１２下部から蒸発器５側に送り出さ
れ、蒸発器５の出口過熱度が所定の値に制御される。

【００２１】一方、蒸発器５の負荷が増大したような場
合、絞り機構６により受液器７に流入される低圧二相冷
媒の乾き度が調整され、受液器７の液面高さがｈ2 まで
上昇すると、穴部１２１、１２２ともに下部液域７１に
なって、これら穴部１２１、１２２より液冷媒が取り込
まれるので、蒸発器５へ流入される液冷媒量が増加さ
れ、蒸発器５の出口過熱度は所定の値に制御される。こ
の場合、受液器７の上部ガス域７２のガス媒体は、筒体
１２の上端部の穴部１２３から取り込まれる。

【００２２】従って、このようにしても第１の実施の形
態で述べたと同様な効果を期待できる。 （第４の実施の形態）図４は、本発明の第４の実施の形
態の概略構成を示すもので、図１と同一部分には同符号
を付している。

【００２３】この場合、受液器７の気液分離された下部
液域７１に流量調節機構８を接続し、この流量調節機構
８からの液媒体を蒸発器５に送り込むようにするととも
に、受液器７の上部ガス域７２にガスバイパス管１３を
接続し、このガスバイパス管１３を流量調整弁１４を介
して蒸発器５の出口に接続している。

【００２４】その他は、図１と同様である。しかして、
このようにしても、上述したと同様にして絞り機構６で
減圧膨脹された低圧二相冷媒となって受液器７に流入さ
れる。この場合、受液器７の下部液域７１の液冷媒は、
流量調節機構８で調整されて蒸発器５に送られ、また、
受液器７の上部ガス域７２の熱伝導が小さく熱交換量に
それほど寄与しないガス冷媒は、流量調整弁１４により
蒸発器５を通らずに直接圧縮機１に送られるようになる
が、この時の液冷媒とガス冷媒をそれぞれ最適量に調整
することにより、蒸発器５の出口過熱度を所定の値に制
御することができる。

【００２５】従って、このようにしても、第１の実施の
形態で述べたと同様な効果を期待でき、さらに蒸発器５
には、流量調節機構８により液冷媒のみ送られるので、
蒸発器７が多サーキットの場合には、二相冷媒を分配す
るのと比べ、各サーキットの冷媒流量がアンバランスに
なることを防止でき、熱交換器全体を有効に働かすこと
もできる。

【００２６】

【発明の効果】請求項１乃至３記載の発明によれば、絞
り機構が受液器の上流側に設けられることで、凝縮器の
出口過冷却度を所定の値に制御でき、また、蒸発器に流
入される液冷媒を、流量制御することで、蒸発器の出口
過熱度も所定の値に制御できる。これにより、システム
の加熱度・過冷却度をそれぞれ制御できるので、冷凍サ
イクルの能力およびＣＯＰ（動作係数）を飛躍的に高め
ることができる。

【００２７】請求項４記載の発明は、さらに蒸発器に
は、流量調節機構８により液冷媒のみ送られるので、蒸
発器が多サーキットの場合にも、二相冷媒に比べ、各サ
ーキットの冷媒流量がバランスよく供給でき、熱交換器
全体を有効に働かすこともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す
図。

【図２】本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す
図。

【図３】本発明の第３の実施の形態の概略構成を示す
図。

【図４】本発明の第４の実施の形態の概略構成を示す
図。

【図５】従来の空気調和機の概略構成を示す図。

【符号の説明】

１…圧縮機、 ２…凝縮器、 ５…蒸発器、 ６…絞り機構、 ７…受液器、 ７１…下部液域、 ７２…上部ガス域、 ８…流量調節機構、 ９…パイパス管、 １０、１１…毛細管、 １２…筒体、 １２１、１２２、１２３…穴部、 １３…ガスバイパス管、 １４…流量調整弁。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、凝縮器、受液器、蒸発器を順に
   接続してなる空気調和機において、 前記凝縮器と前記受液器との間に接続され、前記凝縮器
   からの液媒体の流量を制御するとともに、二相冷媒とし
   て前記受液器に流入させる絞り機構と、 前記受液器の液域に接続され、この液域からの液媒体の
   流量を制御する流量調節機構と、 前記受液器のガス域に接続され、このガス域のガス媒体
   を取り出すパイパス管とを具備し、前記流量調節機構か
   らの液媒体と前記パイパス管からのガス媒体を合流して
   前記蒸発器に流入させることを特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】 圧縮機、凝縮器、受液器、蒸発器を順に
   接続してなる空気調和機において、 前記凝縮器と前記受液器との間に接続され、前記凝縮器
   からの液媒体の流量を制御するとともに、二相冷媒とし
   て前記受液器に流入させる絞絞り機構と、 前記受液器のガス域に接続され、該ガス域のガス媒体を
   取り出すパイパス管と、 前記受液器の異なる高さ位置に複数接続され、前記受液
   器の液域の液媒体を取り出す所定の抵抗を有する毛細管
   とを具備し、前記受液器の液域に位置する前記毛細管か
   らの液媒体と前記パイパス管からのガス媒体を合流して
   前記蒸発器に流入させることを特徴とする空気調和機。
3. 【請求項３】 圧縮機、凝縮器、受液器、蒸発器を順に
   接続してなる空気調和機において、 前記凝縮器と前記受液器との間に接続され、前記凝縮器
   からの液媒体の流量を制御するとともに、二相冷媒とし
   て前記受液器に流入させる絞り機構と、 前記受液器内に設けられ、異なる高さ位置に前記受液器
   の液域の液媒体を取り込む所定の開口径を有する複数の
   穴部を形成した筒体とを具備し、前記筒体の前記受液器
   の液域に位置する穴部からの液媒体を、ガス域に位置す
   る穴部からのガス媒体とともに前記蒸発器に流入させる
   ことを特徴とする空気調和機。
4. 【請求項４】 圧縮機、凝縮器、受液器、蒸発器を順に
   接続してなる空気調和機において、 前記凝縮器と前記受液器との間に接続され、前記凝縮器
   からの液媒体の流量を制御するとともに、二相冷媒とし
   て前記受液器に流入させる絞り機構と、 前記受液器の液域に接続され、この液域からの液媒体の
   流量を制御して前記蒸発器に流入させる流量調節機構
   と、 前記受液器のガス域に接続され、このガス域からのガス
   媒体の流量を制御して前記蒸発器の出口に流入させる流
   量調整弁とを具備したことを特徴とする空気調和機。