JPS5888564A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷房、暖房の両運転ともに高いエネルギー有効
比（ＥＥＲ，冷凍能力の所要動力に対する比）を維持す
ることが可能な二系統形の空気調和装置に関する。

空気調和装置のＥＥＲを向上しランニングコストの低減
をはかることは、省エネルギー化が望まれている現下の
情勢にあって極めて好ましいことであり、かかる点から
除湿能力を高めて顕熱比を低い値で確保しなからＥＥＲ
を高く保持できる冷房専用空気調和装置を本出願人はさ
きに特開昭５６−６８７８７号公報などによって提案し
た。

この種の空気調和装置は、空気冷却用蒸発器を第１蒸発
器と第２蒸発器とから形成して室内空気の流れを基準と
して第１蒸発器を上流側、第２蒸発器を下流側に大々配
設すると共に、第１蒸発器を第２蒸発器の蒸発温度より
も高い蒸発温度で運転するようにしたものであって２系
統の冷凍回路を有する構造である。

この冷房運転での考え方を暖房運転にまで発展させるこ
とによって、冷房のみならず暖房の場合にもＥＥＲ向上
を実現することが可能である。

ところで、暖房運転時は室内側の第１・第２蒸発器が第
１・第２凝縮器となり、風の上流側から第１凝縮器、第
２凝縮器の配置となる。

この場合の運転態様を示すモリエル線図は第１図に示す
通りであり、暖房運転の場合、蒸発温度は外気温度によ
って決定されるのに対して、凝縮温度は快適性追求の観
点から吹出温度を４０°Ｃ程度と高く設定しなければな
らない。

このため−通常の単系統冷凍回路ではＥＥＲの改善には
限界があるのに対して、上述の２系統方式では凝縮温度
を第１図に示す如く＠１凝縮器の凝縮温度をＴｅｌと低
く、第２＃！縮器のそれを’ｆＣ２と高くした所謂２段
式運転が可能となり、ＥＥＲは一応向上する。

以上の概要説明に加え、さらに第１図のモリエル線図上
の理論値において比較すると、（イ）　２系統方式の場
合 蒸発温度Ｏ℃、第１凝縮器の凝縮温度８５℃、第２凝縮
器の凝縮温度４５℃、適熱度および過冷却度５°Ｃと夫
々設定して、暖房時ＥＥＲを求めると、 第１凝縮器側でのＥＥＲＩは 第２凝縮器側でのＥＥＲ２は となり、第１系統、第２系統の冷媒循環量ＧＲ１とＧＲ
２の比が１の場合は、全ＥＥＲがとなる。

仲）単系統方式の場合 蒸発温度０°Ｃ１凝縮温度４２°Ｃ１過熱度および過冷
却度５°Ｃと夫々設定して暖房時ＥＥＲを求めると、 となる。

（イ）、（０）より、明らかに２系統方式の方が０．８
４だけＥＥＲが高くなっている。

ところで、２系統方式において暖房時のＥＥＲをさらに
向上させるには、凝縮温度が低くてＥＥＲの高い第１凝
縮器側の冷媒循環量ＧＲＩを第２凝縮器側の冷媒循環量
ＧＲ２に比し大きくとるようにすればよい。

しかし乍ら、？　２系統方式では種々実測を重ねたとこ
ろ、第１凝縮器側の圧縮機の容量を第２凝縮器側のそれ
に比して小さいか等量にした方が冷房時のＥＥＲを向上
し得ることが判明したので、かかる条件のままでは暖房
時のＥＥＲを改善できないこととなる。

また、２系統方式では冷房時に第１凝縮器側の系統の蒸
発温度が高くなるので、冷媒比重量が増加し、同じ圧縮
機でも循環量、ＧＲｌが大きくなり、能力をあげること
が可能であるが、暖房時は前述の如く、蒸発温度は室外
空気の温度で決まり、両系統ともにほぼ同一温度となる
ため、相対的に冷媒循環量ＧＲ１はＧ　Ｒ２に対し小さ
くなるので、全体として暖房能力が低下することとなり
、特開昭５６−６８７３７号公報に開示した如き装置を
単純に冷暖房装置に適用したのでは、冷暖房能力比の不
均衡を来して好ましくなく、全年間−を通じてのＥＥＲ
向上を期することはできない。

このように、従来の２系統方式冷房用空気調和装置を単
ｉ（可逆サイクル式に改善して冷暖房が可能な装置とな
しても、暖房時におけるＥＥＲの向上が多く期待されな
い実状に鑑みて、本発明は成されたものであって、冷房
・暖房時ともに高いＥＥＲを達成すると共に、適正な冷
暖房能力比を確保することが可能な空気調和装置を提供
するべく、特に第１圧縮機、四路切換弁、第１熱源側熱
交換器、減圧機構および第１利用側熱交換器を有する第
１可逆冷凍サイクルと、第２圧縮機、四路切換弁、第２
熱源側熱交換器、減圧機構および第２利用側熱交換器を
有する第２可逆冷凍サイクルとからなり、吸込部から吹
出部に至る空気流を基準として前記第１利用側熱交換器
を上流側、前記第２利用側熱交換器を下流側にそれぞれ
配設すると共に、冷房運転時に第１可逆冷凍サイクルを
第２可逆冷凍サイクルに比し高い蒸発温度で運転し、ま
た、暖房運転時に第１可逆冷凍サイクルを第２可逆冷凍
サイクルに比し低い凝縮温度で運転する如くなす一方、
少くとも前記゛第１圧縮機を圧縮能力の制御可能な可変
容量形となして、該第１圧縮機の容量を前記第２圧縮機
の容量に対して、冷房運転時には等量Ｙもしくは小さく
し、暖房運転時には等量もしくは大・きくするよう制御
せしめる構成を特徴とする。

さらに本発明は所期の目的をより充７実して達成せしめ
るべく、前記第１利用側熱交換器の容量を前記第２利用
側熱交換器の容量に対して等量もしくは大きくした構成
をさらに付加したことを特徴とする。

以下さらに、本発明装置の具体的内容について添付図面
を参照しつつ詳細に説明する。

第２図において（１）は室外ユニットであって、２台の
第１圧縮機（８Ａ）、第２圧縮機（８Ｂ）、四路切換弁
（４Ａ）　、　（４Ｂ）、第１熱源側熱交換器（５Ａ）
、第２熱源側熱交換器（５Ｂ）からなる熱源側熱交換器
（５）、気液分離器（６）、逆止弁（８Ａ）を並列に有
する第１ｉ＝用キヤピラリーチユーブ（７Ａ）、逆止弁
（８Ｂ）を並列に有する第２暖房用キヤピラーリーチユ
ーブ（７Ｂ）、４個の閉鎖弁（至）・・・、ファンαつ
ならびにインジェクション管（イ）を備えている。

（２）は前記室外ユニット（１）に対し２本のガス管（
１６Ａ）　、　（１６Ｂ）と２本の液管（１７Ａ）　、
　（１７Ｂ）とで連絡してなる室内ユニットであって、
第１利用側熱交換器（ＩＯＡ）、第２利用側熱交換器（
１０Ｂ）からなる利用側熱交換器（１０）、過冷却熱交
換器αＢ、第１冷暖房用キャピラリーチューブ（１２Ａ
）、第２冷暖房用キヤピラリーチユーブ（１２Ｂ）、冷
房用キャピラリーチューブ０３、逆止弁α荀、ならびに
ファン翰を備えている。

上記両ユニツ）　＋１＋　、　＋２＋においては、第１
熱源側熱交換器（５Ａ）−逆止弁（８Ａ）と第１暖房用
キヤピラリーチユーブ（７Ａ）との並列回路−気液分離
器（６）□閉鎖弁（２）−液管（１７Ａ）−第１冷暖房
用キヤピラリーチユーブ（１２Ａ）−過冷却熱交換器α
ηの一方の流路−第１利用側熱交換器（１０Ａ）　−ガ
ス管（１６Ａ）□閉鎖弁α鵠の直列冷媒回路を第１圧縮
機（８Ａ）の吐出口と吸入口との間に可逆的に接続する
第１可逆冷凍サイクルを形成する一方、第２熱源側熱交
換器（５Ｂ）−逆止弁（８Ｂ）と第２暖房用キヤピラリ
ーチユーブ（７Ｂ）との並列回路−閉鎖弁（イ）□液管
（１７Ｂ）□過冷却熱交換器Ｑｌ）の他方の流路と冷房
用キャピラリーチューブ（至）の直列回路に対し逆止弁
α１１列接続した回路□第２冷暖房用キャピラリーチュ
ーブ（１２Ｂ）□第２利用側熱交換器（ＩＯＢ）□ガス
管（１６Ｂ）□閉鎖弁（至）の直列冷媒回路を第２圧縮
機（８Ｂ）の吐出口と吸入口との間に可逆的に接続する
第２可逆冷凍サイクルを形成している。

しかして、上記室内ユニット（２）において、第１利用
側熱交換器（１０Ａ）と第２利用側熱交換器（１０Ｂ）
とはケーシング内でファン（イ）が起生ずる空気流を基
準として第１利用側熱交換器（１０Ａ）を上流側、第２
利用側熱交換器（１０Ｂ）を下流側に夫々配設して、吸
込口（図示せず）から流入した空気を第１利用側熱交換
器（ＩＯＡ）で−火熱交換した後に、第２利用側熱交換
器（ＩＯＢ）で二次熱交換して、冷房時は冷風に、暖房
時は温風にして吹出口（図示せず）を介し室内側に再送
せしめるる さらに、前記両可逆冷凍サイクルの間には、第１可逆冷
凍サイクルを第２可逆冷凍サイクルに比し高い蒸発温度
で運転する如く、両サイクルの運転条件を設定せしめて
いる。

前記室外ユニット（１＋において、第１圧縮機（８Ａ）
と第２圧縮機（８Ｂ）とは同容量のロータリー圧縮機で
あって、第１圧縮機（８Ａ）は中間圧力が導入されるイ
ンジェクションポートを備えた容量可変形であるのに対
し、第２圧縮機（８Ｂ）は容量固定形であり、面圧縮機
（８Ａ）、（８Ｂ）の間に能力差を持たせて運転し得る
ようになっている。

なお、第１圧縮機（８Ａ）は、前記インジェクションポ
ートを電磁弁Ｑ１Ｊが介されたインジェクション管（イ
）によって気液分離器（６）の気相部に連絡せしめてお
り、電磁弁Ｃυを閉止したときには、圧縮機シリンダ内
部で吸入ガスを開部バイパスせしめて容量減少が成され
る一方、電磁弁ＱＤを開放したときには、前記シリンダ
内部の圧縮室に中間圧力の冷媒ガスを噴射してガス密度
を上げることにより容量増加が成されるようになってい
る。

叙上の構成になる装置について次に運転の態様を説明す
る。

（Ｉ）　　暖房運転 第１圧縮機（８Ａ）を前記インジェクション管（イ）の
電磁弁ＣＩ）の開放操作により増量側にセットすると共
に、四會切換弁（４Ａ）、（４Ｂ）を第２図実線示の弁
操作となして、面圧縮機（８Ａ）、（８Ｂ）ならびにフ
ァンα侍、翰を運転する。

かくすることにより、第１・２可逆冷凍サイクルは夫々
暖房サイクルとなって、冷媒の流れは第２図の実線矢示
の通りとなり、第１可逆冷凍サイクルは第１圧縮機（８
Ａ）吐出ロー四路切換弁（４Ａ）’−閉鎖弁（至）−ガ
ス管（１６Ａ）−第１利用側熱交換器（１０Ａ）−過冷
却熱交換器−キャピラリーチューブ（１２Ａ）−液管（
１７Ａ）−閉鎖弁（ハ）−気液分離器（６）−キャピラ
リーチューブ（７Ａ）　−第１熱源側熱交換器（５Ａ）
−四路切換弁（４Ａ）−第１圧縮機（８Ａ）吸入口の冷
媒回路となり、一方、第２可逆冷凍サイクルは第２圧縮
機（８Ｂ）吐出ロー−四路切換弁（４Ｂ）−閉鎖弁（２
）−ガス管（１６Ｂ）−第２利用側熱交換器（１０Ｂ）
−キャピラリーチューブ（１２Ｂ）−逆止弁０小−液管
（１７Ｂ）−閉鎖弁Ｑ８１−キャピラリーチューブ（７
Ｂ）−第２熱源側熱交換器（５Ｂ）−四路切換弁（４Ｂ
）−第２圧縮機（８Ｂ）吸入口の冷媒回路となって、第
１・第２利用側熱交換器（ＩＯＡ）　、　Ｃｌ０Ｂ）が
共に凝縮器として作用し室内暖房が行われる。

この場合、第１可逆冷凍サイクルに詔ける第１圧縮機（
８Ａ）は前述の理由によって圧縮能力が増大し、第２圧
縮機（８Ｂ）よりも大きくて、かつ通常能力よりも１０
％増しとすると、 ・・・・・・・・・　ｅ） となり、単系統方式に比して の向上が見られ、また、２系統方式でも面圧縮機（８Ａ
）　、　（８Ｂ）が等量の場合に比しての向上がみられ
る。

なお、面圧縮機（８Ａ）　、　（８Ｂ）を共に能力可変
形となし、第一１圧縮機（８Ａ）を通常能力の１０鳴６
増、第２圧縮機（８Ｂ）を通常能力の２０％減とした運
転を行ったとすると、 となり、単系統方式に比して、 の向上が果せる。

また、等量２系統方式に比して の向上が果せる。

上記実施例は圧縮機（８Ａ）の能力制御方式としてイン
ジェクション方式を挙げているが、このほかに、イノバ
ータによる回転制御方式あるいはアンロード機構（レシ
プロ形圧縮機）による容量制御方式も当然可能である。

しかして能力可変とするのは第１圧縮機（８Ａ）　。

第２圧縮機（８Ｂ）共用いるのがよいが、　コスト面か
ら１台のみ使用する場合は、ＥＥＲ向上の効果が大きい
第１圧縮機（８Ａ）にした方が好ましい。

また、第１利用側熱交換器（１０Ａ）の容量を第２利用
側熱交換器（ＩＯＢ）を等量もしくは大きくすると、第
１利用側熱交換器（１０Ａ）における凝縮温度を低い設
定温度で均衡することが可能となってＥＥＲ向上効果は
さらに増すものである。

（ｎ）　　冷房運転 第１圧縮機（８Ａ）を電磁弁Ｑ１）の閉止操作により減
量側にセットすると共に、四路切換弁（４Ａ）　、　（
４Ｂ）を第２図破線示の弁操作となして、面圧縮機″（
８Ａ）。

（８Ｂ）ならびにファン０９．翰を運転する。

かくすることにより、第１・第２可逆冷凍サイクルは夫
々冷房サイクルとなり、冷媒は破線矢示の流れを辿る結
果、第１・第２利用側熱交換器（ＩＯＡ）　、　（ＩＯ
Ｂ）共に蒸発器として作用し、吸込口から流入した室内
空気は第１利用側熱交換器（１０Ａ）で−次冷却され顕
熱変化するだけで温度低下すると共に、相対湿度は高く
なる。

この空気〜は、さらに第２利用側熱交換器（１０Ｂ）で
除湿を伴った二次冷却され、潜熱および顕熱が変化して
低温・脱湿空気となった後、吹出口から室内に再送され
る。

このように、２系統方式による冷房運転を行った場合に
は、特開昭５６−６８７８７号公報によっても具体的に
ＥＥＲの計算を行っているとこ名から明らかな如く、冷
房ＥＥＲは単冷媒系統に比して１１．９％の向上が見ら
れるものである。

この場合にも、第１利用側熱交換器（１０Ａ）の容量を
第２利用側熱交換器（１０Ｂ）に比して大とするかもし
くは等量となすことにより、第１利用側熱交換器（１０
Ａ）における蒸発温度を高い温度点で均衡することが可
能となり、ＥＥＲ向上効果をより増大することができる
。

本発明は以上説明したところから明らかなように、空気
調和装置を２冷媒方式となし、第１可逆冷凍サイクルの
第１利用側熱交換器（１０Ａ）を上流側、第２可逆冷凍
サイクルの第２利用側熱交換器（１０Ｂ）を下流側にそ
れぞれ配設すると共に、冷房運転時に第１可逆冷凍サイ
クルを第２゛可逆冷凍サイクルに比し高い蒸発温度で運
転し、また、暖房運転時には逆に低い凝縮温度で運転す
る如くなす一方、少なくとも第１圧縮機（８Ａ）を圧縮
能力の制御可能な可変容量形となして、該第１圧縮機（
８Ａ）の容量を第２圧縮機（８Ｂ）の容量に対して、冷
房運転時には等量もしくは小さくし、暖房運転時には等
量もしくは大きくするよう制御する如くしたから、単系
統冷媒方式の空気°調和装置では限界とされていたＥＥ
Ｒを前述したように向上することが可能であり、しかも
冷暖房共に高いＥＥＲを達成して年間を通じて省エネル
ギーが果せる。

さらに、暖房時の能力を増大することが可能であって、
冷房能力と暖房能力との能力比を適正な値に確保するこ
とができ、空気調和装置の有効活用がはかれる−０ また、第１利用側熱交換器（１０Ａ）の容量を第２利用
側熱交換器（１０Ｂ）の容量に対し等量もしくは大きく
したことによって、前者の熱交換器（ＩＯＡ）を後者の
熱交換器（ＩＯＢ）に対して、冷房運転時には高い蒸発
温度で、暖房運転時には低い凝縮温度で均衡した運転を
行うこと、が可能となり、ＥＥＲ改善の効果はさらに増
大する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置例に係るモリエル線図、第２図は同
じく冷凍回路図である。 （８Ａ）・・・第１圧縮機、　　（３Ｂ）・・・第２圧
縮機、（４Ａ）　、　（４Ｂ）・・・四路切換弁、（５
Ａ）・・・第１熱源側熱交換器、 （５Ｂ）・・・第２熱源側熱交換器、 （１０Ａ）・・・第１利用側熱交換器、（１０Ｂ）・・
・第２利用側熱交換器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１圧縮機（８Ａ）、四路切換弁（４Ａ）、第１熱
   源側熱交換器（５Ａ）、減圧機構および第１利用側熱交
   換器（１０Ａ）を有する第１可逆冷凍サイクルと、第２
   圧縮機（８Ｂ）　、四路切換弁（４Ｂ）、第２熱源側熱
   交換器（５Ｂ）、減圧機構および第２利用側熱交換器（
   ＩＯＢ）を有する第２可逆冷凍サイクルとからなり、吸
   込部から吹出部に至る空気流・を基準として第１利用側
   熱交換器（ＩＯＡ）を上流側、第２利用側熱交換器（Ｉ
   ＯＢ）を下流側にそれぞれ配設すると共に、冷房運転時
   に第１可逆冷凍サイクルを第２可逆冷凍サイクルに比し
   高い蒸発温度で運転し、また、暖房運転時に第１可逆冷
   凍サイクルを第２可逆冷凍サイクルに比し低い凝縮温度
   で運転する如くなす一方、少（とも第１圧縮機（８Ａ）
   を圧縮能力の制御可能な可変容量形となして、該第１圧
   縮機（８Ａ）の容量を第２圧縮機（８Ｂ）の容量に対し
   て、冷房運転時には等量もしくは小さくし、暖房運転時
   には等量もしくは大きくするよう制御せしめることを特
   徴とする空気調和装置。 ２、第１圧縮機（８Ａ）、四路切換弁（４Ａ）、第１熱
   源側熱交換器（５Ａ）、減圧機構および第１利用側熱交
   換器（ＩＯＡ）を有する第１可逆冷凍サイクルと、第２
   圧縮機（８Ｂ）、四路切換弁（４Ｂ）、第２熱源側熱交
   換器（５Ｂ）、減圧機構および第２利用側熱交換器（１
   ｏＢ）’４有する第２可逆冷凍サイクルとからなり、吸
   込部から吹出部に至′る空気流を基準として第１利用側
   熱交換器（１０Ａ）を上流側、第２利用側熱交換器（Ｉ
   ＯＢ）を下流側にそれぞれ配°設すると共に、冷房運転
   時に第１可逆冷凍サイクルを第２可逆冷凍サイクルに比
   し高い蒸発温度で運転し、また暖房運一時に第１可逆冷
   凍サイクルを第２冷凍サイクルに比し低い凝縮温度で運
   転する如くなす一方、少くとも第１圧縮機（８Ａ）を圧
   縮能力の制御可能な可変容量形となして、該第１圧縮機
   （８Ａ）の容量を第２圧縮機（８Ｂ）の容量に対して、
   冷房運転時には等量もしくは小さくし、暖房運転時には
   等量もしくは大きくするよう制御せしめ、さらに、第１
   利用側熱交換器（１０Ａ）の容量を第２利用側熱交換器
   （ＩＯＢ）の容量に対して等量もしくは大きくしたこと
   を特徴とする空気調和装置。