JPS5852149B2 - 冷房・除湿可能な冷凍装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は１個の過熱度制御用自動膨張弁を冷房用と除湿
用に兼用させて、簡素な回路構成と簡単な操作で運転が
行なえる冷房および除湿の可能な冷凍装置に関する。

１基の室外ユニットに対し複数基の室内ユニットを並列
接続してなる所謂多接続形冷凍装置の従来のものは、第
１図（室内ユニットのみ図示）に例示するように冷房と
除湿の相互間を切換えるための開閉弁として電磁弁（Ｓ
Ｖ）を１個以上必要としていたし、また、構造によって
は膨張弁（ＥＶ）（ＥＶ）を２個不可欠としたり逆止弁
も要るなど付属装置の点数増加や回路構造の複雑さを斎
らして装置コストが高くつく問題があったし、切換音を
伴うなどの不都合があった。

さらに、冷房から除湿に切り換える際や、凝縮器に転じ
て再熱器として利用する室内コイルの再熱能力を増すた
めに室外コイル用ファンの風量を低減させた場合などに
、冷媒の状態変化が操作に即応しなくて所謂追随性が悪
くなる結果、圧縮機に液戻りを起す欠点があった。

また、凝縮器の熱交換面積が蒸発器のそれに比して可成
り大きくなる構造であるために、減圧器の絞り量を大き
くしなければならず、その結果として低圧々力が下って
蒸発器に霜付きを起し易いし、さらに冷媒充填量が比較
的多いことから、低圧側に多量の液冷媒が溜まり、起動
立上り時に液戻りが起り易いという問題もあった。

しかも起動立上り時には減圧器直前の冷媒の過冷却が十
分取れなくてフラッシュ冷媒が減圧器を流通して不快な
通過音を発生することもあった。

さらに又、室内コイル側での再熱量の調節が容易でない
構造であるために、冷風気味、温風気味に調節すること
が困難である等の実用上の欠陥を免れ得なかった。

また、除湿時再熱器となり冷房時蒸発器となる第１室内
コイル５′内の圧力が、冷房運転および除湿運転相互間
の切換え時に急激に高圧０低圧に変化するため特に冷房
運転から除湿運転に切換えたとき、前記第１室内コイル
５′内に高圧冷媒が流入して、該コイル５′内が急激に
低圧から高圧に変化するため、この圧力変化に伴なう衝
撃音が発生し、室内の居住者に不快感を与えるという欠
点もあった。

本発明は以上の如き欠点を改善しようとして成されたも
のであって、多接続要冷凍装置の室内ユニットに設けた
１個の過熱度制御用自動膨張弁を静止過熱度が弁本体外
から高低調節できる可変過熱変形膨張弁に形成する一方
、この膨張弁出口に接続した第１室内コイルと、圧縮機
吸入口に接続して第１室内コイルに対し空気流路中の下
流側に配設した第２室内コイルを直列接続する連絡配管
に、室外ユニットの室外コイルから前記自動膨張弁入口
に至る配管を熱交換関係に配設して、前記自動膨張弁の
過熱度を冷房・除湿の切換操作に連動して高低調節する
ことにより、低域側過熱で冷房運転が、高域側過熱度で
除湿運転が威される如くしたことを特徴とする。

本発明を添付図面に示す実施例装置に基づいて以下説明
する。

第２図は多接続湿空気調和機の装置回路図で、室外ユニ
ットイには圧縮機１、凝縮器として作用する対空魚形室
外コイル２、室外ファン１２を有し、一方、この室外ユ
ニットイに並列接続する各室内ユニット口、ハ、二・・
・には冷房時、除湿時共に蒸発器として作用する第１室
内コイル４、冷房時蒸発器、除湿時再熱器として作用す
る第２室内コイル５、室内ファン１１、過熱度制御用自
動膨張弁３（以下膨張弁３と略称する）および熱交換装
置６を有している。

室外ユニットイは圧縮機１と凝縮器２を直列に接続して
なる主回路の両端に分岐接続用高圧開閉弁１５０，１５
ハ・・・と分岐接続用低圧開閉弁１６０．１６バ・・・
を夫々設け、さらに、凝縮器２と前記高圧開閉弁１５０
，１５ハ・・・を側路してバイパス用開閉弁１７０，１
７バ・・・を岐出してなる高圧バイパス管２２が設けら
れている。

一方、各室内ユニット口、ハ・・・は同じ回路構成であ
って、これを室内ユニット口につき説明すると、高圧接
続用開閉弁１３０から低圧接続用開閉弁１４０に至って
、高圧管７の一部により形成された熱交換装置６の外側
通路７ａと、膨張弁３と、第１室内コイル４と、連絡管
８の一部により形成された熱交換装置６の内側通路８ａ
と、第２室内コイル５を、この記載順序で配管接続する
と共に、膨張弁３の制御要素たる感温筒９を第２室内コ
イル５から延びる低圧配管に添設して冷凍回路を構成し
ている。

第１室内コイル４と第２室内コイル５とは、第１室内コ
イル４が空気流路中の上流側となる如き並列配置関係に
設けられている。

しかして膨張弁７と熱交換装置６とは、本発明を特徴づ
けるための主要部材をなすものであって、膨張弁Ｔは第
３図に概略構造を示しているが、弁作動機構としてのベ
ローズ１８と弁体１９を機械的に連結して、該弁体１９
を閉止方向に押圧する弾機力を有するバネ２０を弁体１
９に関連して内蔵している。

そしてベローズ１８の上方室は、制御要素たる感温筒９
内の冷媒圧力を伝達するための圧力室２１を形成して、
この圧力室２１に前記感温筒９を連絡することにより、
第２室内コイル５を出た低圧冷媒ガスの温度を検知した
感温筒９の作用で、膨張弁３に所定過熱度に応じた弁開
度調節を行わせるようになっている。

上記膨張弁３は弁の開度自動作動が次のように三つの力
の平衡により行われる。

即ち、弁を開閉するために作用する力は感温筒９内の圧
力に相当した力（ｐｂ）、即ちベローズ１８によって仕
切られた圧力室２１内でベローズ１８の上面に作用し弁
１９を開く方向に働らく力と、蒸発圧力に相当した力（
ｐｌ）、即ちベローズ１８の下面に作用して弁１９を閉
じる方向に働く力と、バネ２０の力（ト）、即ちベロー
ズ１８の下方にステムを通じて荷重を伝え、弁１９を閉
じる方向に働く力とであって、これ等３つの力が釣合っ
た状態、即ちｐｂ−ｐｌ＝Ｆの状態で弁開度が決まる。

こ＼で、ばねの力（ト）を通常の場合よりも若干強く調
整すると、弁開度は若干小さくなる。

この膨張弁３は低圧冷媒ガスの過熱度が通常の過熱度（
約５℃）より若干大きい、例えば２０℃になるように作
動する。

そこで、前記膨張弁３の弁１９に作用する力のうち、力
（ｐｂ）を増大してやれば、弁１９は開き、弁開度は大
きくなり、低圧冷媒ガスの過熱度を小さくできる。

このように、力（ｐｂ）を適宜量増大すれは、低圧冷媒
ガスの過熱度を適宜の値に制御できるのである。

この力（ｐｂ）を増大させる手段として、前記感温筒９
に傍熱電気ヒータ１０を設けて、該加熱能力を調節する
ことによって、感温筒９内圧力を随意変更し得るよう形
成している。

上記傍熱電気ヒータ１０は例えば感温筒９の筒体に線状
電気ヒータを巻着したり、感温筒９と配管１３との接触
部に薄板状電気ヒータを介挿させるなどの手段によって
簡単に傍熱構造と成し得る。

この場合のバネ力と、電気ヒータ１０の加熱容量との設
定に当っては次の如き要領によって行うのである。

即ち、前記電気ヒータ１０を定格容量で加熱運転した際
に、標準冷凍負荷に対し所定基準の過熱度例えば５℃が
得られる如く、前記膨張弁３のバネ弾力を膨張側に調節
して、膨張弁３の静止過熱度を上げるようにすれば良い
。

か＼る構造としたことによって電気ヒータ１０の通電、
解除を行えば、低圧冷媒ガスの過熱度が５℃と２０℃の
２段階に調節することが可能となり、前記過熱度を弁本
体外から段階的に高低調節し得る可変過熱度膨張弁に形
成し得る。

以上説明した第２図々示装置の冷房運転を行う場合につ
いて説明する。

先ず冷房・除湿切換スイッチを冷房側に閉成して電気ヒ
ータ１０に通電した後、運転スイッチを、静、強又は急
の何れかのノツチに切換えて、圧縮機、室外ファン及び
室内ファンの各モータに給電し圧縮機１、室外ファン１
２および室内ファン１１を夫々駆動する。

かく操作すると、圧縮機１、凝縮器として作用する室外
コイル２、熱交換装置６の外側通路７ａ膨張弁３、蒸発
器として作用する第１室内コイル４、熱交換装置６の内
側通路８ａ、蒸発器として作用する第２室内コイル５、
圧縮機１の順に冷媒が循環するサイクルが形成され、第
２室内コイル５を出た冷媒ガスの温度を感知する感温筒
９は電気ヒータ１０の熱影響も受けて、過熱度を例えば
２０℃に高く設定した膨張弁３の弁開度を調節し、圧縮
機１に吸入される冷媒ガス温度を過熱度５℃に保持して
冷房運転が行なわれる。

この冷房運転のサイクルについて、さらに第４図のモリ
エル線図を参照しながら詳述する。

圧縮機１を出た高圧高温のガス冷媒ａが室内コイル２に
流入する。

この流入冷媒ａは室外コイル２で流動中の室外空気によ
り冷却され液化冷媒すとなる。

この液化冷媒すは熱交換装置６に流れ込み、外側通路７
ａを通る間に第１室内コイル４から流出する低圧低温の
冷媒ｅにより過冷却され（点Ｃの状態となる）、膨張弁
３に至る。

そして膨張弁３で減圧膨張されて低圧低温となった液冷
媒（点ｄの状態となる）は、第１室内コイル４に流入し
、室内ファン１１により誘導された室内空気と熱交換し
、該室内空気を冷却しながら一部の液冷媒が蒸発した状
態（点ｅ）となった後、熱交換装置６に流れ込む。

この熱交換装置６の内側通路８ａに流入した低圧冷媒は
室外コイル２からの高圧液冷媒により加熱されて状態ｆ
となった後、第２室内コイル５に入り、こ＼でさらに第
１室内コイル４で冷却された室内空気と熱交換し、室内
空気をさらに冷却しながら蒸発気化して所定過熱度例え
ば５℃の過熱度のガス冷媒（点ｇ）となって圧縮機１に
吸入される。

冷媒の循環過程における状態変化は以上説明した通りで
あり、一方、第１．第２室内コイル４゜５で冷却された
空気は室内に還流し、冷房が成される。

以上の冷房サイクル中において、第１室内コイル４を出
た低圧冷媒が熱交換装置６で高圧冷媒により加熱されて
いるので（第４図の点ｅから点ｆまで）、冷房能力の低
下が生じるかの感を受けるが、膨張弁３に流れてゆく高
圧液冷媒がこの加熱量相当分過冷却されているので（同
図の点すから点Ｃまで）、熱交換装置１０における熱交
換によって冷房能力は伺等低下しない。

次に除湿運転を行なう場合について第５図々示のモリエ
ル線図を参照しつつ説明する。

前記冷房・除湿切換スイッチを除湿操作側即ち開放側に
セットして電気ヒータ１０を非作動としておいて前記運
転スイッチを静、強又は急のノツチに切換える。

このように操作すると前記冷房サイクルと同じ順序で各
機器を冷媒が循環するサイクルが形成されて、除湿運転
が行なわれる。

これをさらに第５図のモリエル線図を用いながら詳述す
る。

圧縮機１から吐出した高圧高温のガス冷媒（第５図の点
ａ′）は室外コイル２に流入し、室外ファン３により誘
導された室外空気によって冷却され、一部が液化する（
点ｂ／ ）。

この液ガス混合の高圧冷媒は熱交換装置６に流れてゆき
、その外側通路７ａを通る間に第１室内コイル４から流
出する低圧低温の冷媒により過冷却され（点Ｃ′）、膨
張弁３に至る。

こＮで、膨張弁３の感温筒９に装着した電気ヒータ１０
は非作動であり、全く発熱しないので、その感温筒９は
低圧冷媒の温度のみを検知し、該冷媒の過熱度は冷房運
転時より高い、例えば２０℃になるように前記膨張弁が
作動する。

従って、膨張弁３は、冷房運転時より弁開度は小さくな
る。

しかして、膨張弁３で減圧膨張された低圧冷媒（点ｄつ
は第１室内コイル４に流れ込み、室内ファン１１により
誘導された室内空気と熱交換して、該室内空気を冷却除
湿しながら、前記冷媒は全て蒸発し、一定の過熱度例え
ば７℃のガス冷媒（点ｅりとなって熱交換装置６に流入
する。

次いで、熱交換装置６に流入した低圧冷媒は、内側通路
８ａを流通する間に、室外コイル２から流出する前述の
液ガス混合冷媒と熱交換して加熱され、高温例えば４０
℃の低圧冷媒（点ｆ′）となって第２室内コイル５に流
入する。

こ＼で、この高温の低圧冷媒は、第１室内コイル４で冷
却除湿された空気と熱交換し該空気を加熱しながら冷媒
自体は冷却された後（点ｇ′）、所定の過熱度例えば２
０℃となって圧縮機１に吸入される。

一方、室内空気は第１室内コイル４で冷却除湿された後
、第２室内コイル５で室内温度とほぼ同じ温度まで加熱
され、室内に還流し除湿運転が行われる。

このようにして本発明冷凍装置は１つの室内ユニット口
、ハ・・・に夫々１個の膨張弁３を用いて、電気ヒータ
１０をＯＮ、ＯＦＦ操作して、その過熱度を弁本体外か
ら段階的に高低調節するだけの操作により、冷房運転と
除湿運転とを切換えることが可能である。

なお、上述の装置において室外ファン１２のモータに２
速度形モータを使用し、全室内ユニットを一斉に除湿運
転する時に前記モータの回転数を切り換えるようにすれ
ば、室外ファンを低風量にして温風気味除湿に、高風量
にして冷風気味除湿にコントロールすることが可能であ
る。

また、一部の室内ユニットのみを除湿運転、他の室内ユ
ニットを冷房運転させる場合には、除湿運転する室内ユ
ニットに対応した高圧開閉弁・１５を閉止し、また対応
したバイパス用開閉弁１７を開くようにすれば良く、か
くすることにより、除湿能力を大きくすることができる
し、暖房気味、冷房気味の除湿運転も可能である。

第２図々示例は従来の冷凍装置に汎く用いられる感温膨
張弁を利用した場合について説明したが、本発明装置に
おける膨張弁は電気入力を変化することによって弁体に
及ぼす作用力を変えることが可能な特公昭４６−１８６
９６号に開示される如き電気式自動膨張弁や、また、バ
ネ力が相互に異る２個のバネを弁体に関連させておいて
、弁本体外から手動又は電磁作動によって倒れかのバネ
を選択して弁体に作用し得る如きバネ圧可変型感温膨張
弁であっても差支えないことは言う迄もない。

以上述べたことから明らかなように、本発明は圧縮機１
、凝縮器２を有する１基の室外ユニットイに対し、複数
基の室内ユニット口、ハ・・・を並列接続してなる多接
続形冷凍装置において、前記各室内ユニット口、ハ・・
・は、過熱度制御用自動膨張弁３、第１室内コイル４、
該コイル５に対し空気流路中の下流側に配設した第２室
内コイル５を備え、それ等各機器３，４，５を前記室外
ユニットイの凝縮器２出口側から圧縮機１吸入側までの
間に前述の記載順序に配管接続するとともに、前記自動
膨張弁３を過熱度のセット値が冷凍運転中に弁本体外か
ら高低調節し得る可変過熱変形膨張弁と成す一方、前記
°両コイル４，５を接続する連絡配管と前記自動膨張弁
３の入口に接続する高圧配管とを熱交換関係に構成して
、前記自動膨張弁３の過熱度を冷房除湿の切換え操作に
運動して高低調節し、低域側に調節して冷房運転が、高
域側に調節して除湿運転が成される構成としたから、膨
張弁が１個あれば良くて電磁弁、二方或いは三方切換弁
が一切不要となり、回路の簡素化がはかれるし、切換音
が全くなくて静粛運転を実行できる。

さらに自動膨張弁３前の冷媒を過冷却するようにした回
路方式であるので、即ち冷房・除湿とも室外コイル２の
高圧が上昇しておらなくて放熱量が少ないことから、特
に起動立上り時におけるフラッシュ冷媒通過による異音
が全く発生しない。

また、再熱器として利用する第２室内コイル５は冷房除
湿共に低圧冷媒回路中にあるため、冷房時に蒸発器、除
湿時に凝縮器として機能する従来のこの種装置に比して
充填冷媒量を少なくすることができ、しかも冷房り除湿
の切換時、除湿時の急激な負荷変動に対して追随性が良
いので、液戻りが生じるおそれが解消される。

さらに従来のものが、凝縮器の熱交換面積が蒸発器に比
して非常に大きいものとなり、減圧器の絞り量が大きく
て低圧の低下が大となり蒸発器に霜付きが生じやすかっ
たのに比して、本発明は低下が極端に低下することがな
い回路方式であるために、霜付きが生じない利点がある
。

特に本発明は冷房運転中に一部の室内ユニットを除湿運
転に切換えることが可能で各々独立的に選択運転し得る
特長を有している。

さらに又、膨張弁３の過熱度を本体外から簡単に変更す
る操作を行うことによって、除湿時の再熱量を加減し、
暖房気味、冷房気味の除湿を随時行わせることも可能で
ある等本発明は種々のすぐれた効果を奏する冷凍装置で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の冷凍装置における室内ユニットの略示回
路図、第２図は本発明装置の１実施例に係る空気調和機
の装置回路図、第３図は第２図々装置における自動膨張
弁の略示構造図、第４図および第５図は本発明装置の運
転特性を冷房サイクルおよび除湿サイクルにて夫々示し
たモリエル線図である。 イ・・・・・・室外ユニット、口、ハ・・・・・・室内
ユニット、１・・・・・・圧縮機、２・・・・・・凝縮
器、３・・・・・・過熱度制御用自動膨張弁、４・・・
・・・第１室内コイル、５・・・・・・第２室内コイル
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧縮機１、凝縮器２を有する１基の室外ユニットイ
   に対し、複数基の室内ユニット口、ハ・・・を並列接続
   してなる多接続要冷凍装置において、前記各室内ユニッ
   ト口、ハ・・・は過熱度制御用自動膨張弁３、第１室内
   コイル４、該コイル４に対し空気流路中の下流側に配設
   した第２室内コイル５を備え、それ等各機器３，４．５
   を前記室内ユニットイの凝縮器２出口側から圧縮機１吸
   入側までの間に前述の記載順序に配管接続するとともに
   、前記自動膨張弁３を過熱度のセット値が冷凍運転中に
   弁本体外から高低調節し得る可変過熱度形膨張弁と成す
   一方、前記両コイル４，５間を接続する連絡配管と前記
   自動膨張弁３の入口に接続する高圧配管とを熱交換関係
   に構成して前記自動膨張弁３の過熱度を冷房・除湿の切
   換え操作に連動して高低調節し、低域側に調節して冷房
   運転が、高域側に調節して除湿運転が成されることを特
   徴とする冷房・除湿可能な冷凍装置。