JPH06281280A - 空気調和装置 - Google Patents

空気調和装置

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JPH06281280A
JPH06281280A JP5069715A JP6971593A JPH06281280A JP H06281280 A JPH06281280 A JP H06281280A JP 5069715 A JP5069715 A JP 5069715A JP 6971593 A JP6971593 A JP 6971593A JP H06281280 A JPH06281280 A JP H06281280A
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JP
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heat exchanger
refrigerant
outdoor heat
air
flow rate
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JP5069715A
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Koichi Kitagawa
晃一 北川
Kazuo Saito
和夫 齊藤
Toshio Otaka
敏男 大高
Toshihiro Yamamoto
敏浩 山本
Yoshihiro Ito
芳浩 伊藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B2600/111—Fan speed control of condenser fans
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 非共沸混合冷媒を用いることより生じる室外
熱交換器５での温度勾配があっても、冷凍サイクルの運
転特性の悪化を防止して効率よい運転を行う。 【構成】 室外熱交換器５に第１送風機１５及び第２送
風機１７が設けられ、送風量変更手段１９は、室外熱交
換器５における冷媒の流れ方向の上流側への送風量を同
下流側への送風量より小さくする第１の運転モードと、
逆に冷媒の流れ方向の上流側への送風量を同下流側への
送風量より大きくする第２の運転モードとを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高沸点冷媒と低沸点
冷媒とを混合した非共沸混合冷媒を使用した冷凍サイク
ルを有する空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ヒートポンプエアコンのように冷暖房運
転を行える空気調和装置に使用される冷凍サイクルにお
いて、冷媒として単一のもの、例えばＲ１２やＲ２２を
用いた場合のモリエル線図を図８に示し、非共沸混合冷
媒を用いた場合のモリエル線図を図９に示す。
【０００３】単一冷媒と非共沸混合冷媒との大きな違い
は、室外熱交換器で冷房時には凝縮し暖房時には蒸発し
て冷媒が相変化するときに、破線で示す等温線Ｔ，
Ｔ1 ，Ｔ2 （Ｔ1 ＜Ｔ2 ）でわかるように、図８の単一
冷媒では圧力・温度ともに一定であるのに対し、図９の
非共沸混合冷媒では相変化に伴い液冷媒の組成が変り、
その温度が変化することが挙げられる（以下、これを温
度勾配と記述する）。この温度差は、冷媒の組成・混合
比などにより変るが、例えば冷房運転を行ったときの室
外熱交換器では、その入口と出口とで５℃程度の温度差
がつくことがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように、冷暖房運
転時に室外熱交換器でその入口と出口とで５℃程度の温
度差がつき、例えば室外熱交換器の入口では−２℃、出
口では３℃となった場合には、入口付近で氷結が起こる
など、その温度勾配のために冷凍サイクルの運転特性が
悪化し、空気調和装置としての性能が劣化することが見
受けられる。
【０００５】そこで、この発明は、非共沸混合冷媒を用
いることにより生じる室外熱交換器での温度勾配があっ
ても、冷凍サイクルの運転特性の悪化を防止して効率よ
い運転を行うことを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、第１に、圧縮機，室外熱交換器，室内
熱交換器及び、膨張機構を備えた冷凍サイクル内に非共
沸混合冷媒を封入し、前記室外熱交換器における冷媒の
流れ方向の上流側から下流側に沿って複数の送風機を配
置し、この複数の送風機の送風量割合を変更する送風量
変更手段を設け、この送風量変更手段は、室外熱交換器
における冷媒の流れ方向の上流側への送風量を同下流側
への送風量より小さくする第１の運転モードと、逆に冷
媒の流れ方向の上流側への送風量を同下流側への送風量
より大きくする第２の運転モードとを具備する構成とし
てある。
【０００７】第２に、圧縮機，室外熱交換器，室内熱交
換器及び、膨張機構を備えた冷凍サイクル内に非共沸混
合冷媒を封入し、前記室外熱交換器に設けた送風機から
送風される送風量割合を、前記室外熱交換器おける冷媒
の流れ方向の上流側と下流側とで変更させる送風量変更
機構を設け、この送風量変更機構の動作を制御する送風
量変更手段を設け、この送風量変更手段は、室外熱交換
器における冷媒の流れ方向の上流側への送風量を同下流
側への送風量より小さくする第１の運転モードと、逆に
冷媒の流れ方向の上流側への送風量を同下流側への送風
量より大きくする第２の運転モードとを具備する構成と
してある。
【０００８】
【作用】第１の構成では、送風量変更手段が複数の送風
機の送風量を変更することで、また第２の構成では、送
風量変更手段が送風量変更機構を動作させることで、送
風機による室外熱交換器への送風量が、冷媒の流れ方向
の上流側と下流側とで変化する。そして、第１，第２い
ずれの構成においても、送風量変更手段が、室外熱交換
器における冷媒の流れ方向の上流側への送風量を同下流
側への送風量より大きくする第２の運転モードとする
と、この上流側は外気との温度差が大きいので、トータ
ルの熱交換量が大きくなって冷凍サイクルの運転能力が
増大し、逆に冷媒の流れ方向の上流側への送風量を同下
流側への送風量より小さくする第１の運転モードとする
と、上流側での熱交換量が減少して冷凍サイクルの運転
能力が低下する。
【０００９】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づき説明
する。
【００１０】図１は、この発明の第１実施例を示す空気
調和装置における冷凍サイクル構成図である。この冷凍
サイクルには非共沸混合冷媒が封入されており、冷房運
転時、冷媒の流れる順に主な構成要素を説明すると、圧
縮機１，冷房運転及び暖房運転など運転状態によって冷
媒の流れ方向が切り替わる四方弁３，冷房時に凝縮器と
なり暖房時に蒸発器となる室外熱交換器５，冷媒を減圧
させる膨張機構としての膨張弁７，冷房時に蒸発器とな
り暖房時に凝縮器となる室内熱交換器９である。
【００１１】室外熱交換器５は、図２にその概略図で示
すように、冷媒配管１１に放熱フィン１３が取り付けら
れた構造であり、冷媒の流れ方向の上流側（図２中で上
部側）から下流側（図２中で下部側）に沿って設置され
る第１送風機１５及び第２送風機１７を備えている。二
つの送風機１５，１７は、送風量変更手段１９により送
風量割合が変更される構成となっている。
【００１２】送風量変更手段１９は、図３に示すよう
に、第１送風機１５の送風量を小さく、第２送風機１７
の送風量を大きくする第１の運転モードＡと、逆に第１
送風機１５の送風量を大きく、第２送風機１７の送風量
を小さくする第２の運転モードＢの二つの運転モードを
有し、この運転モードの選択は、例えば圧縮機１の運転
周波数によって決定する。例えば冷房運転を行う場合を
考えると、運転モードＢは初期立ち上げ時のように、空
調負荷が大きく大きな冷却能力を必要とする場合で、運
転モードＡはコントロール運転時でなるべく使用電力量
を小さく運転することを必要とする場合である。
【００１３】図４のフローチャートに示すように、冷房
運転時に、送風量変更手段１９が，圧縮機１の運転周波
数が規定値より小さくなく、規定値以上と判断した場合
には（ステップ４０１）、初期立ち上げ運転時であると
して運転モードを運転能力の大きい第２の運転モードＢ
に設定する（ステップ４０３）。冷房運転時には室外熱
交換器５では圧縮機１から出てきた高温高圧のガスが外
気と熱交換することで凝縮するが、このとき、前記図９
に示した非共沸混合冷媒のモリエル線図からもわかるよ
うに、室外熱交換器５はその冷媒流れの上流側と下流側
とで温度勾配をもっている。このため、外気温度と温度
差の大きい上流側の送風量を増加させる運転モードＢと
することで、トータルの凝縮量が大きくなって、冷凍サ
イクルの能力が大きくなり、初期立ち上げ時に対応でき
る。
【００１４】一方、送風量変更手段１９が圧縮機１の運
転周波数が規定値より小さいと判断した場合には（ステ
ップ４０１）、コントロール運転時であるとして運転モ
ードを運転能力の小さい第１の運転モードＡに設定する
（ステップ４０５）。この運転モードの場合には、室外
熱交換器５の冷媒の流れる下流側への送風量を大きくす
ることよって、高圧側（上流側）の熱交換量を減少さ
せ、高圧側の圧力を低くして少ない圧縮機入力で冷凍サ
イクルを運転するように制御する。
【００１５】このように、二つの送風機１５，１７の送
風割合あるいは送風量を変更することにより、初期立ち
上げ運転時とコントロール運転時とで冷凍サイクルの運
転特性を変え、非共沸混合冷媒を使用した場合であって
も、冷凍サイクルが効率的に運転される。
【００１６】なお、運転モードの切り替えについは、圧
縮機の運転周波数のほか、外気温度，室内温度，空調機
の設定温度，室外熱交換器の温度・圧力，電流量，使用
電力量など、あるいはこれらを組み合わせたものを判定
基準としてもよい。
【００１７】暖房運転では、図５のフローチャートに示
すように、室外熱交換器５の温度が規定値を越えず規定
値以下の場合（ステップ５０１）、つまり室外熱交換器
５に着霜が起こる心配のある蒸発温度においては、室外
熱交換器５の冷媒流れの下流側への送風量を多くする第
１の運転モードＡとする（ステップ５０３）。
【００１８】暖房運転時には、室外熱交換器５は、室内
熱交換器９で凝縮した後、膨張弁７を介して流入した液
冷媒が蒸発することにより室外気と熱交換を行うが、こ
のとき前記図９に示した非共沸混合冷媒のモリエル線図
からもわかるように、室外熱交換器５の入口温度が出口
温度よりも数度低くなる。例えば単一冷媒を用いたとき
には、０℃程度の蒸発温度であったのに対して、非共沸
混合冷媒を用いると、室外熱交換器５の入口で−２℃、
出口では３℃となることがある。すなわち、単一冷媒の
場合には、ほとんど室外熱交換器５には霜が着かないよ
うな運転条件においても、非共沸混合冷媒を使用した場
合にはその冷媒の入口近くに着霜が起こってしまう。こ
のため、室外熱交換器５の温度が規定値以下の場合に
は、下流側への送風量を多くすることで、着霜の成長を
防止しながらトータルの熱交換量を維持するようにす
る。
【００１９】逆に、室外熱交換器５の温度が規定値を越
えている場合、つまり着霜の心配がない場合には、冷媒
の蒸発温度が低く外気温度との温度差の大きい室外熱交
換器５の入口側の送風量を多くする第２の運転モードＢ
とする（ステップ５０５）。これにより、熱交換量がよ
り大きくなって運転能力が増加する。
【００２０】なお、運転モードの切り替えについては、
室外熱交換器の温度のほか、外気温度，吸い込み圧力，
圧縮機の運転周波数・電流量・使用電力量など、あるい
はこれらを組み合わせたものを判定基準としてもよい。
【００２１】図６は、前記図２の第１実施例の変形例
で、第１送風機１５と第２送風機１７との間に、仕切板
３１を設けて室外熱交換器５の冷媒流れの上流側と下流
側への送風量の多少差を明確にして冷凍サイクルの効率
的運転をより高めたものである。
【００２２】図７は、この発明の第２実施例による室外
熱交換器５周辺の概略図である。この実施例は、室外熱
交換器５に一つの送風機２１を設け、送風機２１と室外
熱交換器５との間に送風量変更機構としてのルーバ２３
が設けられている。ルーバ２３は、送風機２１側に複数
の送風案内板２５が固定され、送風案内板２５の室外熱
交換器５側の先端には、可動板２７が実線位置と破線位
置との間を回動可能となるよう取り付けられている。可
動板２７の駆動は、送風量変更手段としての送風方向制
御手段２９により、図示しないモータとリンク機構を介
してなされる。
【００２３】可動板２７が破線位置にあるときには、室
外熱交換器５の冷媒流れの下流側に送風量が多くなる第
１の運転モードＡであり、可動板２７が実線位置にある
ときには、同上流側に送風量が多くなる第２の運転モー
ドＢである。この各運転モードＡ，Ｂを、前記第１実施
例における図４あるいは図５のフローチャートと同様に
切り替え制御することで、冷凍サイクルが効率的に運転
されることになる。
【００２４】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、室外熱交換器の冷媒の流れ方向の上流側への送風
量を同下流側への送風量より大きくする第２の運転モー
ドとすれば、この上流側は外気との温度差が大きいの
で、トータルの熱交換量が大きくなって冷凍サイクルの
運転能力を増大させることができ、逆に冷媒の流れ方向
の上流側への送風量を同下流側への送風量より小さくす
る第１の運転モードとすれば、上流側での熱交換量が減
少して冷凍サイクルの運転能力を低下させることがで
き、非共沸混合冷媒の特性である相変化時の温度勾配を
有効に活用して冷凍サイクルをより効率的に運転するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例を示す空気調和装置にお
ける冷凍サイクル構成図である。
【図２】図１の空気調和装置の室外熱交換器周辺の概略
的な説明図である。
【図３】図１の空気調和装置の運転モードの説明図であ
る。
【図４】図１の空気調和装置の冷房運転時での制御動作
を示すフローチャートである。
【図５】図１の空気調和装置の暖房運転時での制御動作
を示すフローチャートである。
【図６】図７の変形例を示す室外熱交換器周辺の概略的
な説明図である。
【図７】この発明の第２実施例を示す室外熱交換器周辺
の概略的な説明図である。
【図８】単一冷媒を用いた場合の冷凍サイクルのモリエ
ル線図である。
【図９】非共沸混合冷媒を用いた場合の冷凍サイクルの
モリエル線図である。
【符号の説明】
１ 圧縮機 ５ 室外熱交換器 ７ 膨張弁（膨張機構） ９ 室内熱交換器 １５ 第１送風機 １７ 第２送風機 １９ 送風量変更手段 ２１ 送風機 ２３ ルーバ（送風量変更機構） ２９ 送風方向制御手段（送風量変更手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 敏浩 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝住空間システム技術研究所内 (72)発明者 伊藤 芳浩 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝住空間システム技術研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧縮機，室外熱交換器，室内熱交換器及
    び、膨張機構を備えた冷凍サイクル内に非共沸混合冷媒
    を封入し、前記室外熱交換器における冷媒の流れ方向の
    上流側から下流側に沿って複数の送風機を配置し、この
    複数の送風機の送風量割合を変更する送風量変更手段を
    設け、この送風量変更手段は、室外熱交換器における冷
    媒の流れ方向の上流側への送風量を同下流側への送風量
    より小さくする第１の運転モードと、逆に冷媒の流れ方
    向の上流側への送風量を同下流側への送風量より大きく
    する第２の運転モードとを具備することを特徴とする空
    気調和装置。
  2. 【請求項２】 圧縮機，室外熱交換器，室内熱交換器及
    び、膨張機構を備えた冷凍サイクル内に非共沸混合冷媒
    を封入し、前記室外熱交換器に設けた送風機から送風さ
    れる送風量割合を、前記室外熱交換器おける冷媒の流れ
    方向の上流側と下流側とで変更させる送風量変更機構を
    設け、この送風量変更機構の動作を制御する送風量変更
    手段を設け、この送風量変更手段は、室外熱交換器にお
    ける冷媒の流れ方向の上流側への送風量を同下流側への
    送風量より小さくする第１の運転モードと、逆に冷媒の
    流れ方向の上流側への送風量を同下流側への送風量より
    大きくする第２の運転モードとを具備することを特徴と
    する空気調和装置。
JP5069715A 1993-03-29 1993-03-29 空気調和装置 Pending JPH06281280A (ja)

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