JP2883536B2 - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機

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JP2883536B2 JP11367194A JP11367194A JP2883536B2 JP 2883536 B2 JP2883536 B2 JP 2883536B2 JP 11367194 A JP11367194 A JP 11367194A JP 11367194 A JP11367194 A JP 11367194A JP 2883536 B2 JP2883536 B2 JP 2883536B2
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  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の凝縮器を備えた
マルチ型の空気調和機に関し、特に、冷媒として高沸点
冷媒と低沸点冷媒からなる非共沸混合冷媒を用いる場合
にもサブクール(SC)制御を行うことができる空気調
和機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、複数の室内熱交換器を有するマ
ルチ型のヒートポンプ式空気調和機の冷媒回路は、図5
に示すように、圧縮機1、室内熱交換器(凝縮器)2
a、2b流量制御弁3、室外熱交換器4、四方弁5等か
ら構成されており、暖房運転時には実線矢印で示すよう
に、この順序で冷媒が循環され、冷房運転時には暖房運
転時と逆方向に冷媒が循環される。
【0003】このマルチ型ヒートポンプ式空気調和機に
おいては複数の室内熱交換器(凝縮器)2a、2bは並
列に配置されており、一つの冷媒回路により複数箇所の
室内空気を調節するものである。
【0004】また、ヒートポンプ式の空気調和機におい
ては、冷媒流路の切り換えにより、1つの回路により冷
房運転と暖房運転がなされるようになっている。
【0005】一方、かかるヒートポンプ式熱交換器にお
いては、冷媒として単一冷媒(例えば、R−22)が使
用されている場合には、この単一冷媒の圧力が一定の時
気液混合時はその冷媒の温度は一定となり、室内熱交換
器2a、2bにおける入口温度と出口温度を等しくする
ことができる。
【0006】すなわち、図6に示すモリエル線図のよう
に、単一冷媒の圧力が一定なら飽和温度も一定であり、
室内熱交換器(凝縮器)2a、2bの入口側と出口側の
間で温度の傾きがない、つまり温度グライド(glid
e)がないので、室内熱交換器2a、2b中のどの部分
で中間温度(凝縮温度)を測定しても、凝縮温度として
採用することができる。
【0007】この凝縮器2a、2bにおいて、その室内
熱交換器(凝縮器)2a、2bのサブクールの状態をみ
る場合に、図5に示す凝縮器2a、2bにおける凝縮温
度T11と、凝縮器2a、2bの出口温度T12との温
度差により、過冷却(サブクールSC=凝縮温度T11
−出口温度T12)を検出して、図5の冷媒回路をサブ
クール制御していた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図5の冷媒
回路に、冷媒として、単一冷媒ではなく、高沸点冷媒と
低沸点冷媒からなる非共沸混合冷媒を用いる場合には、
沸点の低い冷媒が先に蒸発するので、図6の単一冷媒を
使用する場合のモリエル線図とは異なる。つまり、この
非共沸混合冷媒の圧力が一定で且つ気液混合時はその非
共沸混合冷媒の等温線は、飽和液線から飽和蒸気線に向
かって右下りになっている(温度グライド:約5°
C)。
【0009】この温度グライドがあるために、凝縮器2
の中間温度が凝縮器2a、2bの凝縮温度であるとは限
らない。つまり、非共沸混合冷媒を用いる場合には、凝
縮器2a、2bの正しい凝縮温度を検知することができ
ない。
【0010】したがって、非共沸混合冷媒を用いると、
図5の従来の凝縮器2a、2bにおける凝縮温度T11
と、凝縮器2の出口温度T12との温度差を取っても、
凝縮器2のサブクールSCを検出して、冷媒が液状態に
あるのか湿り状態にあるのかが判断できないという問題
があった。
【0011】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、温度グライドがある非共沸混合冷媒を用
いた場合にもサブクールの検出と制御ができる、マルチ
ユニット型の空気調和機を提供することを目的としてい
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、並列に配
置された複数の凝縮器を有する冷凍サイクルの冷媒とし
て高沸点冷媒と低沸点冷媒とからなる非共沸混合冷媒を
用い、これら各凝縮器の出口には各凝縮器を流れる冷媒
流量を制御する流量制御弁が夫々設けられているマルチ
ユニット型の空気調和機にであって、前記各凝縮器の出
口側において、前記流量制御弁の前後に、冷媒温度を検
知する第1の温度センサと第2の温度センサとを備える
ものである。
【0013】第2の発明は、並列に配置された複数の凝
縮器を有する冷凍サイクルの冷媒として、単一冷媒ある
いは高沸点冷媒と低沸点冷媒とからなる非共沸混合冷媒
を用い、これら各凝縮器の出口には各凝縮器を流れる冷
媒流量を制御する流量制御弁が夫々設けられているマル
チ型の空気調和機であって、前記各凝縮器の出口側にお
いて、前記流量制御弁の前後に、冷媒温度を検知する第
1の温度センサと第2の温度センサとを備えるものであ
る。
【0014】第3の発明は、並列に配置された複数の凝
縮器を有する冷凍サイクルの冷媒として、単一冷媒ある
いは高沸点冷媒と低沸点冷媒とからなる非共沸混合冷媒
を用い、これら各凝縮器の出口には各凝縮器を流れる冷
媒流量を制御する流量制御弁が夫々設けられているマル
チ型の空気調和機であって、前記各凝縮器の出口におい
て、前記流量制御弁の前後に、冷媒温度を検知する第1
の温度センサと第2の温度センサとを備え、これらの検
知温度にもとづいて、前記流量制御弁の開度を調節する
ものである。
【0015】
【作用】第1の発明によれば、各凝縮器の出口側に設け
られている流量制御弁を抵抗として作用させ、冷媒に一
定の抵抗を付与して、この抵抗の前後の第1の温度セン
サと第2の温度センサで抵抗による温度の変化を検知す
る。これにより、凝縮器の出口における冷媒の状態、即
ち、液状態か湿りガス状態かを判断し、冷媒として非共
沸混合冷媒を用いた場合に、サブクールの検出と制御が
できる。
【0016】また、抵抗として既存の流量制御弁を利用
しているので、別に抵抗を設ける必要がない。
【0017】第2の発明によれば、混合冷媒のみならず
単一冷媒を用いた場合であっても、第1の発明と同様
に、流量制御弁の前後の第1の温度センサと第2の温度
センサとの温度変化を検知する。これにより、単一冷媒
または混合冷媒を使用したときに、冷媒状態に応じた温
度差を自由に設定できるので、サブクールの検出と制御
が確実にできる。
【0018】尚、本発明は冷媒の気液状態を検知するも
のであるから、単一冷媒の場合であっても、混同冷媒の
場合と同様にサブクールの調整が可能となるのである。
【0019】第3の発明によれば、第1の温度センサと
第2の温度センサの検知温度に基づいて流量制御弁の開
度を調整してサブクールの大きさを調整できる。
【0020】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面を参照し
て詳細に説明する。
【0021】図1は、本発明の空気調和機にかかる実施
例の冷媒回路図である。この実施例にかかる空気調和機
は、冷媒回路を循環する冷媒としては、高沸点冷媒と低
沸点冷媒からなる非共沸混合冷媒が用いられている。
【0022】図1の冷媒回路において、圧縮機13、室
内熱交換器(凝縮器)15a、15b、流量制御弁16
a、16b、膨脹弁17、室外熱交換器19、流路切り
換え弁としての四方弁31、アキュムレータ33が、こ
の順序で配置されている。
【0023】本実施例の室内熱交換器15a、15b
は、並列に設けられており、2個に限らず、必要に応じ
て3個、4個等の室内熱交換器の増設が可能である。こ
のように、本実施例は、いわゆるマルチ型のヒートポン
プ式空気調和機であって、一つの冷媒回路で複数の部屋
の冷房または暖房ができるものである。
【0024】熱交換器としての室外熱交換器19と室内
熱交換器15a、15bは、それぞれファンを備えてい
て、室外空気または室内空気が熱交換される。
【0025】各室内熱交換器15a、15bでは、その
出口側に流量制御弁16a、16bが設けられており、
各室内熱交換器15a、15b毎に冷媒の流入が制御さ
れるようになっている。本実施例では、これらの流量制
御弁16a、16bをそれぞれ流路の可変抵抗として利
用するものである。
【0026】室内熱交換器15の出口側と流量制御弁1
6a、16bの間には、第1の温度センサ40が配置さ
れているとともに、流量制御弁16a、16bと弁17
の間には、第2の温度センサ42が配置されている。即
ち、流量制御弁16a、16bの前後(上流側と下流
側)に温度センサ40、42が配置されている。
【0027】四方弁31は、冷房運転時には、破線で示
すように冷媒を流すように位置して、暖房運転時には実
線で示すように位置される。このように四方弁31を切
り換えることにより、冷房と暖房の冷媒流路を切り換え
る。
【0028】ヒートポンプ式空気調和機では、冷房運転
時、室内熱交換器15が蒸発器として作用する場合に
は、室外熱交換器19は凝縮器として作用するようにな
っていて、暖房運転時、室内熱交換器15が凝縮器とし
て作用する場合には、室外熱交換器19は蒸発器として
作用する。
【0029】非共沸混合冷媒としては、たとえばR13
4a、R125、R32の混合冷媒が用いられる。一般
に、R134aの沸点は摂氏−26度、R125の沸点
は摂氏−48度、R32の沸点は摂氏−52度である。
【0030】次に、上記実施例の作用を説明する。
【0031】図1の冷媒回路においては、冷房運転時に
は、図1の四方弁31が破線で示すように位置し、圧縮
機13、室外熱交換器19、膨脹弁17、流量制御弁1
6a、16b、室内熱交換器15a、15b、四方弁3
1、アキュムレータ33の順序で冷媒が循環される。冷
房運転時には、室外熱交換器19は凝縮器として作用
し、室内熱交換器15は蒸発器として作用して、冷媒は
気化されて室内空気から熱をくみ上げる。
【0032】一方、図1の冷媒回路において、暖房運転
時には、図1の実線で示すように四方弁31が位置し、
矢印で示すように冷媒は、圧縮機13、室内熱交換器1
5a、15b、流量制御弁16a、16b、膨脹弁1
7、室外熱交換器19、四方弁31、アキュムレータ3
3の順序で冷媒が循環される。この際に、第1温度セン
サ40は、凝縮器として作用する室内熱交換器15a、
15bの出口側と抵抗として作用させる流量制御弁16
a、16bの間で冷媒の温度を検知する。また、第2温
度センサ42は、流量制御弁16a、16bと膨脹弁1
7の間で冷媒の温度を検知する。
【0033】暖房運転時に、圧縮機13から室内熱交換
器15a、15bに導入された冷媒は、室内空気と熱交
換される。凝縮器として作用する室内熱交換器15a、
15bを通過した冷媒は、流量制御弁16a、16b、
膨脹弁17を経て、室外熱交換器19に導入され、この
室外熱交換器19が蒸発器として作用して、冷媒は気化
されて外気から熱をくみ上げる。
【0034】暖房運転時に、室内熱交換器15a、15
bでは、図2に示すように、高沸点冷媒と低沸点冷媒か
らなる非共沸混合冷媒は、沸点の低い冷媒が先に蒸発す
るので、非共沸混合冷媒の等温線は、飽和液線から飽和
蒸気線に向かって右下がりであり、室内熱交換器15
a、15bの入口側と出口側との間では、温度グライド
が生じる。
【0035】この温度グライドがあるために、室内熱交
換器15a、15bの中間温度が室内熱交換器2の凝縮
温度であるとは限らない。つまり、室内熱交換器2の温
度を検知することができない。
【0036】そこで、本発明の実施例では、暖房運転時
に凝縮器として作用する室内熱交換器15a、15bの
出口に流量制御弁16a、16bを設けていて、その流
量制御弁16a、16bを通過する冷媒は、冷媒の状
態、すなわち液冷媒と冷媒蒸気の混合割合(冷媒が液状
態にあるのか湿りガス状態にあるのか)によって、流量
制御弁16a、16b前後における温度差が変わること
が知られている。従って、流量制御弁16a、16bの
前後に配置した第1及び第2の温度センサ40,42に
よりその温度差を検知し、その温度差に基づいて膨脹弁
17の開度を調整することで、サブクールSCの値を調
整するものである。
【0037】具体的なサブクールSC制御を、次に説明
する。
【0038】図3に示すT1は流量制御弁16a、16
bの前の温度を示し、T2は流量制御弁16a、16b
の後の温度を示す。
【0039】図2に示すように、ある循環量に対してサ
ブクールSC1を5°Cとする場合には、P1(固定抵
抗の前圧力)とP2(固定抵抗の後圧力)の差、つまり
ΔP1が1.5Kg/平方センチメートル必要とされ
る。その時の固定抵抗の前の温度T1と固定抵抗の後の
温度T2の差、ΔTは2°C前後である。
【0040】また、図2に示すように、ある循環量に対
してサブクールSC2を10°Cとする場合には、P1
(固定抵抗の前圧力)とP2(固定抵抗の後圧力)の
差、つまりΔP2が2〜3Kg/平方センチメートル必
要とされる。その時の流量制御弁16a、16bの前の
温度T1と流量制御弁16a、16bの後の温度T2の
差、ΔTは1°C前後である。
【0041】このサブクールSCの大小に関する、ΔT
とΔPの関係は、図4に示すようになる。図4で明らか
なように、非共沸混合冷媒を使用する空気調和機では、
サブクールSCをたくさんとる場合にはΔTを小さく
し、サブクールSCをあまりとらない場合にはΔTを大
きくする。
【0042】図1の実施例の場合には、抵抗体として流
量制御弁16a、16bを用いるので、室内熱交換器の
大きさにより必要とするサブクールSCの大きさに合わ
せて、この流量制御弁16a、16bの開度調整を行
い、上述した温度差をとることで、サブクールSCの検
出をして冷媒回路をサブクール制御する。
【0043】また、図4に示すようにしてサブクールS
Cをたくさんとる場合にはΔTを小さくし、サブクール
SCをあまりとらない場合にはΔTを大きくするよう
に、流量制御弁16a、16bの開度を変化させる。つ
まり、図3示すように流量制御弁16a、16bを全開
から絞る。尚、好ましくは全開時にサブクールSCがゼ
ロになるようになっている。
【0044】本発明は、上述した実施例に限定されず、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能であ
る。
【0045】例えば、熱源は空気のみではなく水でも可
能である。また、本発明は冷媒の気液状態を検知するも
のであるから、冷媒としては、非共沸混合冷媒の他に、
単一冷媒を使用しても同様な効果を得ることができる。
【0046】
【発明の効果】第1の発明によれば、各凝縮器の出口側
に設けられている流量制御弁を抵抗として作用させ、冷
媒に一定の抵抗を付与して、この抵抗の前後の第1の温
度センサと第2の温度センサを設け、抵抗による温度の
変化を検知する構成であるから、凝縮器の出口における
冷媒の状態、即ち、液状態か湿りガス状態かを判断し、
冷媒として非共沸混合冷媒を用いた場合に、サブクール
の検出と制御ができる。従って、温度グライドがある非
共沸混合冷媒を用いた場合にもサブクールの検出と制御
ができる。
【0047】また、抵抗として既存の流量制御弁を利用
しているので、別に抵抗を設ける必要がない。
【0048】第2の発明によれば、混合冷媒のみならず
単一冷媒を用いた場合であっても、第1の発明と同様
に、流量制御弁の前後の第1の温度センサと第2の温度
センサとの温度変化を検知して、サブクールの検出と制
御が確実にできる。
【0049】第3の発明によれば、第1の温度センサと
第2の温度センサの検知温度に基づいて流量制御弁の開
度を調整してサブクールの大きさを調整できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の空気調和機の実施例を示す冷媒回路図
である。
【図2】図1の実施例におけるモリエル線図である。
【図3】図2のモリエル線図の拡大図である。
【図4】温度、圧力、サブクールの関係を示す図であ
る。
【図5】従来のマルチ型の空気調和機を示す冷媒回路図
である。
【図6】単一冷媒におけるモリエル線図である。
【符号の説明】
13 圧縮機 15a、15b 凝縮器(室内熱交換器) 16a、16b 流量制御弁 40 第1の温度センサ 42 第2の温度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F25B 49/02 510 F25B 49/02 510C (72)発明者 志村 一廣 大阪府守口市京阪本通2丁目5番地5号 三洋電機株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F25B 13/00 F25B 1/00 F25B 49/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 並列に配置された複数の凝縮器を有する
    冷凍サイクルの冷媒として高沸点冷媒と低沸点冷媒とか
    らなる非共沸混合冷媒を用い、これら各凝縮器の出口に
    は各凝縮器を流れる冷媒流量を制御する流量制御弁が夫
    々設けられているマルチユニット型の空気調和機にであ
    って、 前記各凝縮器の出口側において、前記流量制御弁の前後
    に、冷媒温度を検知する第1の温度センサと第2の温度
    センサとを備えることを特徴とする空気調和機。
  2. 【請求項2】 並列に配置された複数の凝縮器を有する
    冷凍サイクルの冷媒として、単一冷媒あるいは高沸点冷
    媒と低沸点冷媒とからなる非共沸混合冷媒を用い、これ
    ら各凝縮器の出口には各凝縮器を流れる冷媒流量を制御
    する流量制御弁が夫々設けられているマルチ型の空気調
    和機であって、 前記各凝縮器の出口側において、前記流量制御弁の前後
    に、冷媒温度を検知する第1の温度センサと第2の温度
    センサとを備えることを特徴とする空気調和機。
  3. 【請求項3】 並列に配置された複数の凝縮器を有する
    冷凍サイクルの冷媒として、単一冷媒あるいは高沸点冷
    媒と低沸点冷媒とからなる非共沸混合冷媒を用い、これ
    ら各凝縮器の出口には各凝縮器を流れる冷媒流量を制御
    する流量制御弁が夫々設けられているマルチユニット型
    の空気調和機であって、 前記各凝縮器の出口において、前記流量制御弁の前後
    に、冷媒温度を検知する第1の温度センサと第2の温度
    センサとを備え、これらの検知温度にもとづいて、前記
    流量制御弁の開度を調節することを特徴とする空気調和
    機。
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