JP2001033117A

JP2001033117A - 冷凍装置

Info

Publication number: JP2001033117A
Application number: JP2000004277A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Yabu; 知宏薮; Yasushi Yamashita; 泰山下; Yoshikazu Sato; 義和佐藤; Toru Inazuka; 徹稲塚; Atsushi Yoshimi; 敦史吉見
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1999-05-19
Filing date: 2000-01-13
Publication date: 2001-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】インジェクションガスの量を従来よりも増大
させることにより、暖房運転時の能力を高める。【解決手段】電気ヒータ(5) により中間圧冷媒のエン
タルピを増大し、該冷媒の乾き度と中間圧力を高めるこ
とによりインジェクションガスの量を増やす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍装置に関し、
特に、インジェクション機構の改良に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開平１０−３３９５
０８号公報に示すように、空気調和装置において、主と
して冷房運転時よりも暖房運転時の能力を高めるため
に、インジェクション機構を設ける場合がある。図１４
は、インジェクション機構を設けた一般的な空気調和装
置の冷媒回路図である。この空気調和装置の冷媒回路
は、図示するように、圧縮機(1) 、四路切換弁(2) 、室
内熱交換器(3) 、第１電子膨張弁(4) 、気液分離器(6)
、第２電子膨張弁(7) 、室外熱交換器(8) 、及びアキ
ュムレータ(9) が、冷媒配管(10)により順に接続されて
閉回路に構成されている。また、気液分離器(6) のガス
出口(6a)が、インジェクション通路(11)により圧縮機
(1) のインジェクションポート(1a)に接続されている。

【０００３】このように構成された空気調和装置で暖房
運転を行う場合、四路切換弁(2) を図の実線側に設定し
た状態で冷媒の循環を行う。この運転動作について図１
５のモリエル線図を参照して説明すると、Ａ点から圧縮
されてＤ点で圧縮機(1) から吐出された高温高圧のガス
冷媒が、四路切換弁(2) を経て室内熱交換器(3) に流入
して室内空気と熱交換し、該室内空気を加熱して凝縮す
る（Ｅ点）。凝縮した液冷媒は、第１電子膨張弁(4) を
通過する際にＦ点まで減圧され、一部が膨張して中間圧
の気液二層冷媒となる。気液二層冷媒は気液分離器(6)
に流入し、ガス冷媒(Ｇ点)と液冷媒(Ｈ点)とに分離され
る。そして、液冷媒は気液分離器(6) を流出した後、第
２電子膨張弁(7) を通過して低圧の二相冷媒となり、Ｉ
点で室外熱交換器(8) に流入する。二層冷媒は、室外熱
交換器(8) で室内空気と熱交換して蒸発し、低圧のガス
冷媒に相変化した後、四路切換弁(2) とアキュムレータ
(9) を介してＡ点で圧縮機(1) に吸引される。

【０００４】一方、Ｇ点に示した気液分離器(6) 内のガ
ス冷媒は、インジェクション通路(11)を通って圧縮機
(1) にインジェクションポート(1a)から吸引され、圧縮
機(1)内の冷媒と合流する(Ｃ点)。このように、インジ
ェクション機構を採用することにより、室内熱交換器
(3) を流れるガス冷媒の循環量がインジェクション通路
(11)を設けない場合よりも増大して、暖房能力が向上す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のインジ
ェクション機構では、図１６に示すように、中間圧を高
く設定すると冷媒の乾き度が低くなってガス量が少なく
なる一方、中間圧を低くすると冷媒の乾き度は高くなる
が過給差圧が小さくなることから、いずれの場合もイン
ジェクションガス量が制限されることになっていた。そ
して、このようにインジェクションガス量が制限される
ことから、中間圧を図示の最適点に設定しても、インジ
ェクション機構による暖房能力のアップ率は約１０％か
ら２０％程度に止まっていた。

【０００６】本発明は、このような問題点に鑑みて創案
されたものであり、その目的とするところは、インジェ
クションガス量を従来よりも増大させることを可能とし
て、暖房運転時の能力をさらに高められるようにするこ
とである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、中間圧冷媒の
エンタルピを増加させ、乾き度を高めて圧縮機に供給す
るようにしたものである。

【０００８】具体的に、本発明が講じた解決手段は、冷
媒回路に、中間圧の冷媒を圧縮機(1) に供給するインジ
ェクション機構を備えた冷凍装置を前提としており、中
間圧冷媒のエンタルピを増加させる加熱手段(5,12)を備
えた構成としたものである。

【０００９】上記構成において、インジェクション機構
は、中間圧冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離する気液分
離器(6) と、該気液分離器(6) のガス出口(6a)から圧縮
機(1) に接続されたインジェクション通路(11)とを備え
た構成とすることができる。その場合、加熱手段(5,12)
は、気液分離器(6) への中間圧冷媒の入口側や、気液分
離器(6) 内などに配置することができる。また、加熱手
段(5,12)は、中間圧冷媒生成前の液ライン(10a) に配置
することもできる。

【００１０】また、インジェクション機構は、上記気液
分離器(6) の代わりに、高圧液冷媒が流通する第１熱交
換部(13a) と、該高圧液冷媒の一部を減圧して生成した
中間圧冷媒が流通する第２熱交換部(13b) とから、該高
圧液冷媒と中間圧冷媒とを熱交換させるように構成され
た冷媒熱交換器(13)を用い、この冷媒熱交換器(13)の第
２熱交換部(13b) から圧縮機(1) にインジェクション通
路(11)を接続した構成とすることもできる。

【００１１】その場合、加熱手段(5,12)は、第２熱交換
部(13b) の入口側または出口側に配置することができ
る。また、加熱手段(5,12)は、中間圧冷媒生成前の液ラ
イン(10a) に配置することもできる。

【００１２】さらに、上記構成においては、圧縮機(1)
を多段圧縮機構(1A,1B) により構成することができる。

【００１３】また、上記構成においては、加熱手段(5,1
2)を、電気ヒータで構成することができ、該電気ヒータ
(5,12)は、特に電磁誘導加熱方式の電気ヒータで構成す
ることができる。

【００１４】−作用− 上記構成においては、中間圧の冷媒は、加熱手段(5,12)
によってエンタルピが増加し、乾き度が高められてイン
ジェクション機構により圧縮機(1) に供給される。この
ため、中間圧を高めに設定して過給差圧の大きな状態に
しても、冷媒の乾き度が小さくならないので、圧縮機
(1) へのインジェクションガス量が増大する。

【００１５】また、加熱手段(5,12)として、電磁誘導加
熱方式の電気ヒータを使用すると、該ヒータ(5,12)への
通電からすぐに冷媒を加熱することができる。

【００１６】

【発明の効果】上記解決手段によれば、圧縮機(1) に供
給する中間圧のインジェクションガスの量を増やすこと
ができるので、単にインジェクション機構を設ける場合
よりも暖房能力を大幅に高めることができる。このた
め、小さな室外機であっても、低外気温時の暖房能力を
充分に確保することができる。

【００１７】また、加熱手段(5,12)として電磁誘導加熱
方式の電気ヒータを使用すると、該電気ヒータ(5,12)の
応答性が良いことから制御性に優れている利点がある。
また、電磁誘導加熱方式の電気ヒータ(5,12)は、小型で
も十分な加熱性能を有しているので、装置が大型化する
ことも防止できる。

【００１８】

【発明の実施の形態１】以下、本発明の実施形態１を図
面に基づいて詳細に説明する。

【００１９】本実施形態１は空気調和装置に係るもので
あり、冷媒回路は、圧縮機(1) 、四路切換弁(2) の第１
ポート(2a)及び第２ポート(2b)、室内熱交換器(3) 、第
１電子膨張弁(4) 、冷媒を加熱する加熱手段である電気
ヒータ(5) 、気液分離器(6)、第２電子膨張弁(7) 、室
外熱交換器(8) 、四路切換弁(2) の第３ポート(2c)及び
第４ポート(2d)、及びアキュムレータ(9) が、冷媒配管
(10)によって順に接続されるとともに、気液分離器(6)
のガス出口(6a)が、インジェクション通路(11)により圧
縮機(1) のインジェクションポート(1a)に接続された構
成になっている。

【００２０】第１電子膨張弁(4) は、暖房運転時、高圧
冷媒を所定の中間圧まで減圧するように開度が設定さ
れ、第２電子膨張弁(7) は、中間圧冷媒を所定の低圧ま
で減圧するように設定されている。

【００２１】本実施形態において、中間圧の冷媒を圧縮
機(1) に供給するインジェクション機構は、気液分離器
(6) とインジェクション通路(11)とから構成され、電気
ヒータ(5) は、該インジェクション機構内で、気液分離
器(6) への中間圧冷媒の入口側に配置されている。

【００２２】なお、上記四路切換弁(2) は、第１ポート
(2a)と第２ポート(2b)とを接続すると共に第３ポート(2
c)と第４ポート(2d)とを接続する状態と、第１ポート(2
a)と第３ポート(2c)とを接続すると共に第２ポート(2b)
と第４ポート(2d)とを接続する状態とを選択的に設定で
きるように構成されている。本実施形態では、四路切換
弁(2) を実線の位置に設定すると暖房運転を行うことが
でき、破線の位置に設定すると冷房運転を行うことがで
きる。

【００２３】上記電気ヒータ(5) には、電磁誘導加熱方
式の電気ヒータが用いられている。この電気ヒータ(5)
は、図２に示すように、支持部材(5a)によって配管(10)
の内部に固定された鉄心(5b)と、鉄心(5b)の周囲に位置
するように配管(10)の外周面に巻かれたコイル(5c)とを
備えている。鉄心(5b)は、磁性金属の棒状部材で構成さ
れ、コイル(5c)は高周波電源(5d)に接続されている。こ
の構成において、コイル(5c)に高周波電流を流すと、そ
の回りに高周波磁界(F) が発生して、鉄心(5b)に渦電流
(C) が発生する。このため、鉄心(5b)が瞬時に高温に加
熱され、その熱が配管(10)内を流れる冷媒に伝達され
る。なお、コイル(5c)は、断熱材(5e)によって全体が覆
われている。

【００２４】−運転動作− 次に、このように構成された空気調和装置における冷媒
の循環動作を、図３のモリエル線図を参照しながら説明
する。

【００２５】暖房運転時には、四路切換弁(2) を図１の
実線側に設定する。つまり、四路切換弁(2) において、
第１ポート(2a)と第２ポート(2b)とが連通すると共に、
第３ポート(2c)と第４ポート(2d)とが連通する状態とす
る。この状態で、低圧ガス冷媒は、図３のＡ点の状態で
圧縮機(1) に流入し、このガス冷媒が圧縮機(1) によっ
て圧縮される。そして、その圧縮途中の冷媒が、Ｂ点に
おいて、後述する中間圧ガス冷媒（インジェクションガ
ス）によってＣ点まで冷却された後、さらに圧縮機(1)
においてＣ点からＤ点まで圧縮される。

【００２６】その後、圧縮機(1) から吐出された高温高
圧のガス冷媒は、四路切換弁(2) を経て室内熱交換器
(3) に流入し、室内空気と熱交換して該室内空気を加熱
する。このとき、冷媒はＥ点まで過冷却される。凝縮し
た高圧圧力の液冷媒は、次に第１電子膨張弁(4) で、Ｆ
点に示す中間圧力まで減圧され、一部が膨張して中間圧
の気液二層冷媒となって電気ヒータ(5) を通過する。

【００２７】インジェクション動作を行う場合、電気ヒ
ータ(5) の鉄心(5b)が高温に加熱されているので、その
熱が気液二層冷媒に伝達されて該気液二相冷媒のエンタ
ルピがＦ’点まで増加する。このため、気液二相冷媒
は、この加熱作用を受けない場合よりも乾き度が増大し
てから気液分離器(6) に流入し、ガス冷媒（Ｇ点）と液
冷媒（Ｈ点）とに分離される。

【００２８】液冷媒は、気液分離器(6) を流出した後、
第２電子膨張弁(7) によりＩ点に示す低圧圧力までさら
に減圧され、低圧の二相冷媒となって室外熱交換器(8)
に流入する。この二層冷媒は、室外熱交換器(8) で室内
空気と熱交換して蒸発し、低圧のガス冷媒になった後、
四路切換弁(2) とアキュムレータ(9) を介してＡ点で圧
縮機(1) に吸引される。

【００２９】一方、気液分離器(6) 内の中間圧のガス冷
媒（Ｇ点）は、インジェクション通路(11)を通り、圧縮
機(1) にインジェクションポート(1a)から吸引されて、
圧縮機(1) 内の冷媒と合流する（Ｃ点）。本実施形態１
では、上述したように気液分離器(6) 内の中間圧冷媒の
乾き度が、図４において破線で示す従来の状態から実線
で示す状態まで高められている。このため、中間圧を高
くして過給差圧を高めた状態で最適点を設定することが
可能となり、単にインジェクション通路を設けただけの
従来の冷凍装置よりもインジェクションガスの量を増や
すことが可能となる。

【００３０】なお、冷房運転は、四路切換弁(2) を破線
の状態に設定して、冷媒を逆方向に循環させることによ
り行うことができる。図示の構造では、冷房運転時に
は、両電子膨張弁(4,7) の開度設定を暖房運転時とは逆
にして、電気ヒータ(5) に通電せずにインジェクション
動作を行うことができる。また、冷房運転時などにイン
ジェクション動作を行うのが不要な場合には、インジェ
クション通路に電磁弁などの開閉弁を設けておき、該開
閉弁を「閉」に設定すると共に、上流側の電子膨張弁
（冷房時は第２電子膨張弁(7) ）を全開に設定して運転
するとよい。

【００３１】−実施形態１の効果− 以上説明したように、本実施形態１によれば、インジェ
クション動作を行う際にインジェクションガスの量を増
やすことができるので、従来のインジェクション機構を
備えた空気調和装置よりも暖房能力を大幅に高めること
ができる。

【００３２】また、このように暖房能力を高めることが
できるため、小さな室外機であっても低外気温時の暖房
能力を確保することが可能となる。

【００３３】また、冷媒を加熱してエンタルピを増加さ
せる手段として、電磁誘導加熱方式の電気ヒータ(5) を
用いたことで、冷媒を素早く強力に加熱することができ
るので、インジェクション機構の制御性を高められる。
さらに、電磁誘導加熱方式の電気ヒータ(5) は小型でも
十分な発熱量を得られるから、装置が大型化するのを防
止できる。

【００３４】−実施形態１の変形例− 上記実施形態１では、電気ヒータ(5) は、配管(10)の内
部に固定した鉄心(5b)をコイル(5c)で加熱する構成とし
たが、鉄心(5b)を設ける代わりに配管(10)の一部を磁性
材料で構成した発熱部（図２の(5f)参照）として該発熱
部(5f)の周囲にコイル(5c)を配置してもよい。そうする
と、コイル(5c)に高周波電流を流すことにより、上記発
熱部(5f)を加熱して、その熱を冷媒に伝達することがで
きる。また、配管(10)の一部にこの発熱部(5f)を設ける
と共に、配管(10)の内部には上記鉄心(5b)を設ける構成
としてもよい。そうすれば、発熱面積を大きくすること
ができるので、冷媒をさらに迅速に加熱することが可能
となる。

【００３５】また、加熱手段は、電磁誘導加熱方式以外
の電気ヒータを用いてもよいし、電気ヒータ以外のヒー
タを用いてもよく、要するに中間圧の冷媒のエンタルピ
を増加させることができるように構成されていればよ
い。

【００３６】また、上記構成においては、電気ヒータ
(5) を、デフロストの熱源として利用するように構成す
ることができる。このためには、例えば室内熱交換器
(3) をバイパスするホットガス通路を設けて、デフロス
ト時に圧縮機の吐出冷媒を室外熱交換器(8) と電気ヒー
タ(5) との間で循環させるように構成することができ
る。

【００３７】

【発明の実施の形態２】本発明の実施形態２は、図５に
示すように、実施形態１において第１電子膨張弁(4) と
気液分離器(6) の間に電気ヒータ(5) を設けたのに代え
て、気液分離器(6) に電気ヒータ(12)を設けた例で、そ
の他の部分は実施形態１と同様に構成されている。

【００３８】この構成においても、電気ヒータ(12)には
電磁誘導加熱方式の電気ヒータが用いられている。この
電気ヒータ(12)は、図６に示すように、気液分離器(6)
の容器(6b)内に固定された発熱体(12a) と、該容器(6b)
の下面側に配置されたコイル(12b) とから構成されてい
る。発熱体(12a) は、磁性金属の板状部材により構成さ
れ、コイル(12b) は高周波電源（図示せず）に接続され
ている。したがって、コイル(12b) に高周波電流を流す
と、発熱体(12a) に渦電流が発生して該発熱体(12a) が
加熱され、その熱が気液分離器(6) 内の冷媒に伝達され
る。

【００３９】−運転動作− 本実施形態２においても、暖房運転時、冷媒は室内熱交
換器(3) で凝縮し、室外熱交換器(8) で蒸発しながら冷
媒回路内を循環し、室内熱交換器(3) での凝縮の際に室
内空気を加熱する。

【００４０】インジェクション動作については、気液分
離器(6) 内の冷媒が電気ヒータ(12)によって加熱されて
エンタルピが増加し、乾き度が増すので、実施形態１と
同様に中間圧を高めに設定してインジェクションガスの
量を増やすことができる。

【００４１】−実施形態２の効果− 本実施形態２によれば、実施形態１と同様に、インジェ
クションガスの量を増やすことによって従来のインジェ
クション機構を備えた空気調和装置よりも暖房能力を大
幅に高めることができ、小さな室外機であっても低外気
温時の暖房能力を確保することが可能となる。

【００４２】また、電磁誘導加熱方式の電気ヒータ(12)
を用いているので、インジェクション機構の制御性を高
めることができ、装置が大型化するのを防止できる点で
も実施形態１と同様の効果を奏することができる。

【００４３】−実施形態２の変形例− 上記実施形態では、電気ヒータとして電磁誘導加熱方式
のヒータを用いているが、他の方式のヒータを用いても
よい。例えばニクロム線などを用いた電気抵抗加熱方式
や、ペルチェ効果素子などを用いた方式のヒータなども
可能である。

【００４４】

【発明の実施の形態３】本発明の実施形態３は、図７に
示すように、実施形態１の冷媒回路において、加熱手段
である電気ヒータ(5) の位置を変更して、該電気ヒータ
(5) を中間圧冷媒生成前の液ライン(10a) に配置したも
のである。つまり、上記実施形態１では、電気ヒータ
(5) が第１電子膨張弁(4) と気液分離器(6) との間に配
置されているのに対し、この実施形態３では、電気ヒー
タ(5) が、室内熱交換器(3) と第１電子膨張弁(4) との
間に配置されている。

【００４５】その他は実施形態１と同様に構成されてい
る。

【００４６】−運転動作− 次に、本実施形態３の空気調和装置における運転動作
を、図８のモリエル線図を参照しながら説明する。

【００４７】暖房運転時には、四路切換弁(2) が図７の
実線側に設定されて、低圧ガス冷媒は図８のＡ点の状態
で圧縮機(1) に流入し、このガス冷媒が圧縮機(1) によ
って圧縮される。そして、圧縮途中の冷媒がＢ点におい
て中間圧ガス冷媒（インジェクションガス）によってＣ
点まで冷却された後、さらに圧縮機(1) においてＤ点ま
で圧縮される。

【００４８】圧縮機(1) から吐出された高温高圧のガス
冷媒は、四路切換弁(2) を経て室内熱交換器(3) に流入
し、室内空気と熱交換して該室内空気を加熱するととも
に、Ｅ１点まで過冷却される。この液冷媒は、次に電気
ヒータ(5) を通過する際に、該電気ヒータ(5) によりＥ
２点まで加熱される。そして、第１電子膨張弁(4) で、
Ｆ点に示す中間圧力まで減圧され、気液二層冷媒とな
る。

【００４９】このとき、冷媒は既に電気ヒータ(5) によ
り加熱されているので、加熱をしない場合と比べて気液
二相冷媒のエンタルピが増加した状態となっている。こ
のため、気液二相冷媒は、加熱作用を受けない場合より
も乾き度が増大して気液分離器(6) に流入し、ガス冷媒
（Ｇ点）と液冷媒（Ｈ点）とに分離される。

【００５０】液冷媒は、気液分離器(6) を流出した後
は、実施形態１と同様に第２電子膨張弁(7) によりＩ点
に示す低圧圧力までさらに減圧され、低圧の二相冷媒と
なって室外熱交換器(8) に流入する。この二層冷媒は、
室外熱交換器(8) で室内空気と熱交換して蒸発し、低圧
のガス冷媒になった後、四路切換弁(2) とアキュムレー
タ(9) を介してＡ点で圧縮機(1) に吸引される。

【００５１】また、気液分離器(6) 内の中間圧のガス冷
媒（Ｇ点）は、インジェクション通路(11)を通り、圧縮
機(1) にインジェクションポート(1a)から吸引されて、
圧縮機(1) 内の冷媒と合流する（Ｃ点）。その際、気液
分離器(6) 内の中間圧冷媒の乾き度が、実施形態１と同
様に従来の状態から高められているため、単にインジェ
クション通路を設けただけの従来の冷凍装置よりもイン
ジェクションガスの量を増やすことが可能となる。

【００５２】なお、冷房運転については、実施形態１と
同様の作用で運転が行われるため、ここでの説明は省略
する。

【００５３】−実施形態３の効果− 以上のように、本実施形態３の場合もインジェクション
ガスの量を増やすことができるので、従来よりも暖房能
力を高めることができ、小さな室外機であっても低外気
温時の暖房能力を確保することが可能となる。また、本
実施形態３では、室内熱交換器(3) での過冷却を大きく
できることからも暖房能力の向上を図ることができる。

【００５４】−実施形態３の変形例− 上記実施形態では、図８において、Ｅ１点の過冷却液を
ほぼ飽和液線上のＥ２点まで加熱するようにしている
が、例えば、破線で示すようにＥ３点まで加熱してもよ
い。そうすれば、２相冷媒のエンタルピがさらに増大
し、インジェクションガスの量を増やして暖房能力を上
げることが可能となる。

【００５５】

【発明の実施の形態４】本発明の実施形態４は、図９に
示すように、実施形態１〜３の気液分離器(6)の代わり
に、室内熱交換器(3) を流出した高圧冷媒と、室内熱交
換器(3) を流出した後に中間圧力まで減圧された冷媒と
を熱交換させる冷媒熱交換器(13)を備えた回路構成とし
て、この冷媒熱交換器(13)の出口側に電気ヒータ(5) を
配置した例である。なお、この冷媒熱交換器(13)には、
例えば二重管式の熱交換器や、プレート型熱交換器など
を用いることができる。

【００５６】この実施形態４の冷媒回路は、具体的に
は、圧縮機(1) と室内熱交換器(3) の間、及び室外熱交
換器(8) と圧縮機(1) の間のガスライン側の構成が実施
形態１，２と同様である一方、室内熱交換器(3) と室外
熱交換器(8) の間の液ライン側の構成と、インジェクシ
ョン通路(11)の部分の構成とが実施形態１〜３と異なっ
ている。

【００５７】異なる点について説明すると、室内熱交換
器(3) と室外熱交換器(8) の間には、冷媒熱交換器(13)
の第１熱交換部(13a) と第２電子膨張弁(7) とが直列に
接続され、室内熱交換器(3) と冷媒熱交換器(13)の第１
熱交換部(13a) との間の液ライン(10a) が分岐して、第
１電子膨張弁(4) を介して冷媒熱交換器(13)の第２熱交
換部(13b) と接続されている。また、該第２熱交換部(1
3b) が、実施形態１と同様に構成された冷媒加熱用の電
気ヒータ(5) に接続され、さらにインジェクション通路
(11)を介して圧縮機(1) のインジェクションポート(1a)
に接続されている。

【００５８】−運転動作− この構成において暖房運転を行う場合、四路切換弁(2)
を実線の状態に設定して冷媒を循環させる。この冷媒循
環動作について、図１０のモリエル線図を参照して説明
する。

【００５９】まず、低圧圧力の冷媒が、Ａ点の状態から
圧縮機(1) に流入して圧縮される。その際、Ｂ点で示す
圧縮途中の冷媒にＣ点において中間圧ガス冷媒が混合さ
れ、更にＤ点まで圧縮されて高圧ガス冷媒となる。

【００６０】その後、圧縮機(1) から吐出された高温高
圧のガス冷媒は、四路切換弁(2) を経て室内熱交換器
(3) に流入し、室内空気と熱交換して室内空気を加熱す
る。そして、該冷媒自体は凝縮し、Ｅ点まで過冷却され
る。

【００６１】室内熱交換器(3) を流出した高圧圧力の液
冷媒は分流し、一方の冷媒は冷媒熱交換器(13)の第１熱
交換部(13a) に流入し、他方の冷媒は第１電子膨張弁
(4) でＦ点に示す中間圧力まで減圧され、気液二相冷媒
となって冷媒熱交換器(13)の第２熱交換部(13b) に流入
する。

【００６２】冷媒熱交換器(13)において、第１熱交換部
(13a) を流れる高圧冷媒と第２熱交換部(13b) を流れる
中間圧冷媒とが熱交換する。その結果、中間圧力の二相
冷媒はＧ点まで加熱されて冷媒熱交換器(13)の第２熱交
換部(13b) から流出する。そして、電気ヒータ(5) によ
りさらに加熱されて乾き度が高められてからインジェク
ション通路(11)を通って圧縮機(1) にインジェクション
ポート(1a)から吸入され、圧縮機(1) 内の冷媒と合流
（Ｃ点）した後、Ｄ点まで圧縮される。

【００６３】一方、冷媒熱交換器(13)において、第１熱
交換部(13a) 側の高圧の液冷媒はＨ点まで過冷却されて
冷媒熱交換器(13)の第１熱交換部(13a) から流出する。
過冷却された高圧の液冷媒は、第２電子膨張弁(7) によ
ってＩ点に示す低圧圧力まで減圧され、気液二相冷媒と
なる。そして、この気液二相冷媒は、室外熱交換器(8)
において室外空気と熱交換し、蒸発する。蒸発したガス
冷媒は、室外熱交換器(8) を流出し、四路切換弁(2) 及
びアキュムレータ(9) を介して、Ａ点で圧縮機(1) に吸
入される。

【００６４】本実施形態４においても、インジェクショ
ン動作を行う場合、電気ヒータ(5)の鉄心(5b)が高温に
加熱されているため、冷媒熱交換器(13)の第２熱交換部
(13b) を流出した二相冷媒が電気ヒータ(5)を通過する
際に、鉄心(5b)の熱が該冷媒に伝達され、乾き度が高め
られる。このため、単にインジェクション通路を設けた
従来の冷凍装置よりもインジェクションガスの量を増や
すことができる。

【００６５】−実施形態４の効果− 本実施形態４においても、上記各実施形態と同様に、イ
ンジェクションガスの量を増やすことができるので、暖
房運転時の能力を高めることができ、小さな室外機であ
っても低外気温時の暖房能力を確保することが可能とな
る。また、電磁誘導加熱方式の電気ヒータ(5) を用いて
いるので、インジェクション機構の制御性を高めること
ができ、装置が大型化するのも防止できる。

【００６６】

【発明の実施の形態５】本発明の実施形態５は、図１１
に示すように、実施形態４の冷媒回路（図９）におい
て、加熱手段である電気ヒータ(5) の位置を変更して、
該電気ヒータ(5)を中間圧冷媒生成前の液ライン(10a)
に配置したものである。つまり、上記実施形態４では、
電気ヒータ(5) が冷媒熱交換器(13)の出口側のインジェ
クション通路(11)に配置されているのに対し、この実施
形態５では、電気ヒータ(5) が、室内熱交換器(3) と第
１電子膨張弁(4) との間に配置されている。

【００６７】その他は実施形態１と同様に構成されてい
る。

【００６８】−運転動作− この構成において暖房運転を行う場合、四路切換弁(2)
を実線の状態に設定して冷媒を循環させる。このとき、
図１２のモリエル線図において、まず、低圧圧力の冷媒
が、Ａ点の状態から圧縮機(1) に流入して圧縮される。
その際、Ｂ点で示す圧縮途中の冷媒にＣ点において中間
圧ガス冷媒が混合され、更にＤ点まで圧縮されて高圧ガ
ス冷媒となる。

【００６９】その後、圧縮機(1) から吐出された高温高
圧のガス冷媒は、室内熱交換器(3)で室内空気と熱交換
して室内空気を加熱し、冷媒自体は凝縮してＥ１点まで
過冷却される。

【００７０】室内熱交換器(3) を流出した過冷却液冷媒
は電気ヒータ(5) によってＥ２点まで加熱される。その
後、液冷媒は分流して、一方の冷媒は冷媒熱交換器(13)
の第１熱交換部(13a) に流入し、他方の冷媒は第１電子
膨張弁(4) でＦ点に示す中間圧力まで減圧され、気液二
相冷媒となって冷媒熱交換器(13)の第２熱交換部(13b)
に流入する。

【００７１】冷媒熱交換器(13)においては、第１熱交換
部(13a) を流れる高圧冷媒と第２熱交換部(13b) を流れ
る中間圧冷媒とが熱交換する。その結果、中間圧力の二
相冷媒はＧ点まで加熱されて乾き度が高められ、冷媒熱
交換器(13)の第２熱交換部(13b) から流出する。そし
て、インジェクション通路(11)を通って圧縮機(1) にイ
ンジェクションポート(1a)から吸入され、圧縮機(1) 内
の冷媒と合流（Ｃ点）した後、Ｄ点まで圧縮される。

【００７２】一方、冷媒熱交換器(13)において、第１熱
交換部(13a) 側の高圧の液冷媒はＨ点まで過冷却されて
冷媒熱交換器(13)の第１熱交換部(13a) から流出する。
過冷却された高圧の液冷媒は、第２電子膨張弁(7) によ
ってＩ点に示す低圧圧力まで減圧されて気液二相冷媒と
なり、この気液二相冷媒が室外熱交換器(8) において室
外空気と熱交換して蒸発する。蒸発したガス冷媒は、室
外熱交換器(8) を流出し、四路切換弁(2) 及びアキュム
レータ(9) を介して、Ａ点で圧縮機(1) に吸入される。

【００７３】本実施形態５においても、室内熱交換器
(3) で過冷却した液冷媒を電気ヒータ(5) で加熱してか
ら冷媒熱交換器(13)に流してインジェクション動作を行
うようにしているので、ヒータ(5) を使用しない場合よ
りもインジェクションガスの乾き度を高め、インジェク
ションガスの量を増やすことができる。

【００７４】−実施形態５の効果− 本実施形態５においても、上記各実施形態と同様に、イ
ンジェクションガスの量を増やすことができるので、暖
房運転時の能力を高めることができ、小さな室外機であ
っても低外気温時の暖房能力を確保することが可能とな
る。また、室内熱交換器での過冷却を大きくできること
からも暖房能力を高めることができる。

【００７５】

【発明の実施の形態６】本発明の実施形態６は、実施形
態３の回路構成（図７）において、図１３に示すように
圧縮機(1) を２段圧縮機構(1A,1B) などの多段圧縮機構
により構成したものである。２段圧縮機構(1A,1B) は、
低段側の第１圧縮機(1A)と高段側の第２圧縮機(1B)とか
らなり、第１圧縮機(1A)の吐出側と第２圧縮機(1B)の吸
込み側とが接続されているとともに、第１圧縮機(1A)の
吸込み側が四路切換弁(2) を介して暖房運転時に室外熱
交換器(8) と連通する一方、冷房運転時に室内熱交換器
(3) と連通し、第２圧縮機(1B)の吐出側が四路切換弁
(2) を介して暖房運転時に室内熱交換器(3) と連通する
一方、冷房運転時に室外熱交換器(8) と連通するように
構成されている。そして、インジェクション通路(11)
は、第２圧縮機(1B)の吸込み側に接続されている。その
他は実施形態３と同様に構成されている。

【００７６】−運転動作− 本実施形態６において、暖房運転時に四路切換弁(2) を
実線の切換位置に設定し、両圧縮機(1A,1B) を作動させ
ると、第１圧縮機(1A)からの吐出冷媒が第２圧縮機(1B)
でさらに圧縮されて室内熱交換器(3) へ流入し、室内空
気を加熱して過冷却の液冷媒となる。この冷媒は、さら
に電気ヒータ(5) で加熱される。この暖房運転時には、
第１電子膨張弁(4) は高圧の冷媒を所定の中間圧に減圧
し、第２電子膨張弁(7) は中間圧の冷媒を所定の低圧に
減圧するように開度が設定されている。したがって、室
内熱交換器(3) を流出した液冷媒は電気ヒータ(5) で加
熱された後に第１電子膨張弁(7) で減圧され、気液分離
器(6) で液冷媒とガス冷媒とに分離される（図８参
照）。

【００７７】そして、気液分離器(6) から流出した液冷
媒は第２電子膨張弁(7) で低圧に減圧され、室外熱交換
器(8) で蒸発して第１圧縮機(1A)に吸入される。また、
気液分離器(6) 内の中間圧のガス冷媒は第２圧縮機(1B)
に吸入され、第１圧縮機(1A)の吐出ガスと混合されて所
定の高圧に圧縮される。

【００７８】なお、冷房運転については、冷媒を２段圧
縮する点以外は上述の各実施形態と同様に行われるた
め、動作の具体的な説明は省略する。

【００７９】−実施形態６の効果− 本実施形態６の場合も、実施形態３と同様に、電気ヒー
タ(5) を用いない場合と比べてインジェクションガスの
量を増やすことができるので、従来よりも暖房能力を高
めることができ、小さな室外機であっても低外気温時の
暖房能力を確保することが可能となる。また、室内熱交
換器(3) での過冷却を大きくすることで暖房能力の向上
を図ることができる点も実施形態３と同様である。

【００８０】

【発明のその他の実施の形態】本発明は、上記各実施形
態について、以下のような構成としてもよい。

【００８１】例えば、上記各実施形態は本発明を空気調
和装置に適用した例であるが、本発明は空気調和装置以
外の冷凍装置にも適用可能である。

【００８２】また、実施形態４では第２熱交換部(13b)
の出口側に電気ヒータ(5) を配置した例について説明し
たが、電気ヒータ(5) は第２熱交換部(13b) の入口側に
配置してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る空気調和装置の冷媒
回路図である。

【図２】図１の空気調和装置に用いている電気ヒータの
概略構造を示す断面図である。

【図３】図１の空気調和装置の冷凍サイクル動作を示す
モリエル線図である。

【図４】図１の空気調和装置の能力を冷媒の中間圧力と
過給差圧と乾き度との関係で表した線図である。

【図５】本発明の実施形態２に係る空気調和装置の冷媒
回路図である。

【図６】図５の空気調和装置に用いている電気ヒータの
概略構造を示す断面図である。

【図７】本発明の実施形態３に係る空気調和装置の冷媒
回路図である。

【図８】図７の空気調和装置の冷凍サイクル動作を示す
モリエル線図である。

【図９】本発明の実施形態４に係る空気調和装置の冷媒
回路図である。

【図１０】図９の空気調和装置の冷凍サイクル動作を示
すモリエル線図である。

【図１１】本発明の実施形態５に係る空気調和装置の冷
媒回路図である。

【図１２】図１１の空気調和装置の冷凍サイクル動作を
示すモリエル線図である。

【図１３】本発明の実施形態６に係る空気調和装置の冷
媒回路図である。

【図１４】インジェクション機構を備えた従来の空気調
和装置の冷媒回路図である。

【図１５】図１４の空気調和装置の冷凍サイクル動作を
示すモリエル線図である。

【図１６】図１４の空気調和装置の能力を冷媒の中間圧
力と過給差圧と乾き度との関係で表した線図である。

【符号の説明】

(1) 圧縮機 (1A,1B) ２段圧縮機構（多段圧縮機構） (2) 四路切換弁 (3) 室内熱交換器 (4) 第１電子膨張弁 (5) 電気ヒータ（加熱手段） (6) 気液分離器 (7) 第２電子膨張弁 (8) 室外熱交換器 (9) アキュムレータ (10) 冷媒配管 (11) インジェクション通路 (12) 電気ヒータ（加熱手段）

フロントページの続き (72)発明者佐藤義和大阪府堺市金岡町1304番地ダイキン工業株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者稲塚徹大阪府堺市金岡町1304番地ダイキン工業株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者吉見敦史大阪府堺市金岡町1304番地ダイキン工業株式会社堺製作所金岡工場内Ｆターム(参考） 3L092 AA01 BA03 BA08 BA19 CA02 MA02 NA02 NA11 NA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷媒回路に、中間圧の冷媒を圧縮機(1)
に供給するインジェクション機構を備えた冷凍装置であ
って、中間圧冷媒のエンタルピを増加させる加熱手段(5,12)を
備えている冷凍装置。
【請求項２】インジェクション機構が、中間圧冷媒を
液冷媒とガス冷媒とに分離する気液分離器(6) と、該気
液分離器(6) のガス出口(6a)から圧縮機(1)に接続され
たインジェクション通路(11)とを備えている請求項１記
載の冷凍装置。
【請求項３】加熱手段(5,12)が、気液分離器(6) への
中間圧冷媒の入口側に配置されている請求項２記載の冷
凍装置。
【請求項４】加熱手段(5,12)が、気液分離器(6) 内に
配置されている請求項２記載の冷凍装置。
【請求項５】加熱手段(5,12)が、中間圧冷媒生成前の
液ライン(10a) に配置されている請求項２記載の冷凍装
置。
【請求項６】インジェクション機構が、高圧液冷媒が
流通する第１熱交換部(13a) と、該高圧液冷媒の一部を
減圧して生成した中間圧冷媒が流通する第２熱交換部(1
3b) とから、該高圧液冷媒と中間圧冷媒とを熱交換させ
るように構成された冷媒熱交換器(13)と、該冷媒熱交換
器(13)の第２熱交換部(13b) から圧縮機(1) に接続され
たインジェクション通路(11)とを備えている請求項１記
載の冷凍装置。
【請求項７】加熱手段(5,12)が、第２熱交換部(13b)
の入口側または出口側に配置されている請求項６記載の
冷凍装置。
【請求項８】加熱手段(5,12)が、中間圧冷媒生成前の
液ライン(10a) に配置されている請求項６記載の冷凍装
置。
【請求項９】圧縮機(1) が、多段圧縮機構(1A,1B) に
より構成されている請求項１乃至８の何れか１記載の冷
凍装置。
【請求項１０】加熱手段(5,12)が、電気ヒータである
請求項１乃至９の何れか１記載の冷凍装置。
【請求項１１】電気ヒータ(5,12)が、電磁誘導加熱方
式の電気ヒータである請求項１０記載の冷凍装置。