JP2001263859A

JP2001263859A - 空気調和機

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Publication number: JP2001263859A
Application number: JP2000081748A
Authority: JP
Inventors: Hiroo Nakamura; 啓夫中村; Saho Funakoshi; 砂穂舟越; Kazuhiro Endo; 和広遠藤; Masayuki Nonaka; 正之野中; Hidenori Yokoyama; 英範横山; Norio Takahashi; 典夫高橋; Motoo Morimoto; 素生森本; Atsushi Otsuka; 厚大塚; Hisashi Daisaka; 恒台坂
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2001-09-26

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】ヒートポンプ式空気調和機において、冷房・暖
房運転における省エネや暖房能力の増大、さらには夏、
冬を含む年間を通して使用できるサイクル加熱除湿運転
が可能な空気調和機を提供する。【解決手段】ヒートポンプ式空気調和機において、サイ
クルを気液分離器５を設けてガスインジェクションがで
きる構成にする。また室内熱交換器８を除湿用絞り装置
１０を介して、冷房運転時に冷媒流の下流側になる熱交
換器部分が下流側部分より大きくなるように熱的に二つ
に分割する。冷房及び暖房運転では性能向上や信頼性確
保のためにインジェクションを行う。また除湿運転にお
いて、冷却能力を大きくしたい時は、冷媒流を冷房運転
と同方向に流す冷房除湿サイクル、加熱能力を大きくし
たい時は、冷媒流を暖房運転と同方向に流す暖房除湿サ
イクルにする。圧縮機やファンを能力可変とし、冷暖房
用絞り装置を可変絞りにすると共に、気液分離器や伝熱
管径により冷媒調整を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インジェクション
サイクルによる冷房・暖房運転、及び冷凍サイクルによ
り吹出空気を加熱するサイクル加熱除湿運転が可能な空
気調和機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機においては、地球温暖化防止
や暖房時の快適性向上の点から省エネや高暖房能力に対
するニーズが大きい。また日本のように湿度の高い所で
は、快適で省エネな除湿運転に対するニーズも大きい。

【０００３】暖房運転及び冷房運転を行うヒートポンプ
サイクルにおいて、省エネや暖房能力の増大を図るた
め、中間圧力のガス冷媒を圧縮機のシリンダ内に噴射す
るガスインジェクションサイクルがある。ガスインジェ
クションサイクルでは、特開昭５８−１６４９６０号
公報に示されているように、凝縮後の液冷媒を多少絞っ
て一部の冷媒をガス化し、このガス冷媒を気液分離器で
分離したあと圧縮機のシリンダ内に噴射する。また最近
では、特開平１０−１３２３９３号公報のように、ＨＦ
Ｃ４１０Ａ冷媒を用いたヒートポンプサイクルにこのガ
スインジェクションを採用した例がある。

【０００４】なお、ガスインジェクションの効果につい
ては、文献２“高暖房能力・高効率ヒートポンプ式ルー
ムエアコンディショナ：東芝レビュー：３４巻４号（１
９７９）”に示されているように、暖房運転時および冷
房運転時ともＣＯＰ(能力／入力)を向上できると共に圧
縮機を冷却して圧縮機の信頼性を高めることができる。

【０００５】さらに、現在のエアコンは、寒冷地域でも
十分な暖房能力を発揮できるように回転数制御方式で高
速回転が可能なインバータ圧縮機を搭載した機種が主流
になっている。

【０００６】また、従来の空気調和機において、室温の
低下を防いで快適な除湿運転を行う方式として、特開平
２−１８３７７６号公報のように、吸込空気を冷却・除
湿すると共に冷凍サイクルの凝縮熱により加熱する方式
が知られている。この従来技術では、室内熱交換器を上
下に二分割してこれらの間に除湿運転の時にのみ絞り作
用を行う小孔付き二方弁を設けた構成とし、除湿運転時
には、冷媒を冷房運転と同様な方向に流し、さらに小孔
付二方弁を閉じて冷媒を小孔を通して流すことにより絞
り作用を行い、上側室内熱交換器を加熱器（凝縮器）、
下側室内熱交換器を冷却器（蒸発器)とする。そして室
内空気流をこれらの室内熱交換器に並列に流し、冷却器
で冷却・除湿し、加熱器で加熱することにより、冷え過
ぎを防止しながら湿度を下げる除湿運転を可能にしてい
る。

【０００７】さらに、最近では、省エネのために室内熱
交換器の伝熱面積を大きくする方向にあり、特開平９−
４２７０６号公報のように、室内熱交換器を室内機の前
面から背面にかけて設けると共に、この熱交換器を除湿
絞り装置を介して二分割し、特開平２−１８３７７６号
公報と同様に、冷凍サイクルの凝縮熱で室内空気を加熱
する除湿運転を可能にした空気調和機がある。さらに、
特開平９−４２７０６号公報では、冷却器に比べて加熱
器を大きくしてあり、また室外ファンの風量を下げて室
内吹き出し空気の温度を上げたり、圧縮機の能力を上げ
て除湿量を増やすことにより、吹出空気の温度および湿
度を広い範囲で制御できるようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】最近のエアコンは、年
間を通して使える空調機として認知されつつあり、この
ためには年間を通しての省エネと、快適除湿、高暖房能
力といった快適機能を同時に実現する必要がある。この
うち省エネに関しては、地球温暖化防止の点からも今後
ますます重要になる方向にある。これに対して、前述の
特開昭５８−１６４９６０号公報や特開平１０−１３２
３９３号公報では、快適性については言及されておら
ず、例えばサイクル加熱除湿運転が可能なサイクル構成
でないため、除湿運転の時に室温が下がり過ぎて不快に
なってしまう。また前述の特開平２−１８３７７６号公
報や特開平９−４２７０６号公報では、省エネや高暖房
能力に対して十分には考慮されておらず、例えばガスイ
ンジェクションが可能なサイクル構成になっていない。

【０００９】従って、以上の公知例では、年間の広い範
囲の冷暖房負荷及び除湿負荷に対して、年間を通して省
エネで快適な運転を行うことが困難である。

【００１０】本発明の目的は、ヒートポンプ式の空気調
和機において、ガスインジェクション及びサイクル加熱
除湿運転が可能なサイクル構成とし、年間を通して、省
エネと同時に快適除湿や低外気温時の暖房能力増大によ
る快適性向上を実現できる空気調和機を提供することで
ある。

【００１１】また、最近の家庭用空気調和機での除湿運
転は、夏場に室温は高めでも湿度を下げた方が快適であ
ることから冷房の変わりに使われたり、冬の結露防止や
裏日本での冬の湿気除去のためにも使用されるようにな
ってきた。

【００１２】これに対し、前記従来技術である特開平２
−１８３７７６号公報及び特開平９−４２７０６号公報
の除湿運転では、冷却器(蒸発器)の寸法を加熱器（凝縮
器）に比べて小さくしてあるため、外気温度が高くなる
につれて冷却能力が不足がちになり、夏場では十分低い
吹出空気温度を得ることが困難になってくる。また冷媒
流の方向が冷房運転の場合と同じであるため、圧縮機か
ら吐出された高温・高圧のガス冷媒は室外熱交換器で放
熱してから室内熱交換器に入るため、たとえ室外ファン
を止めても、加熱器(凝縮器)での放熱能力には限度があ
り、外気温度が低くなるにつれて加熱能力が不足がちに
なり、冬場では快適な吹出温度を得ることが困難になっ
てくる。

【００１３】本発明の更なる目的は、夏、冬を含む広い
外気温度範囲において、冷房運転や暖房運転の変わりが
できるように吹出空気温度を、冷房ぎみから暖房ぎみの
更に広い温度範囲に制御する除湿運転の可能な空気調和
機を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、少なくとも
圧縮機、運転切換弁、室外熱交換器、冷暖房用絞り装
置、室内熱交換器を環状に接続したサイクル構成の空気
調和機において、圧縮機をインジェクションが可能な圧
縮機とし、冷暖房用絞り装置を第一冷暖房用絞り装置と
第二冷暖房用絞り装置に分けてその間に気液分離器を設
け、さらに気液分離器と前記圧縮機とをインジェクショ
ン管にて接続すると共に、室内熱交換器を除湿運転時に
絞り作用を行う除湿絞り装置を介して冷房運転時に冷媒
流の上流側となる小さい熱交換器部分と下流側となる大
きい熱交換器部分とに熱的に二つに分割したことにより
達成される。

【００１５】また、除湿用絞り装置を介して熱的に二分
割した前記室内熱交換器において、冷房運転時の冷媒流
の上流側となる部分を背面室内熱交換器、下流側となる
部分を前面室内熱交換器としたことにより達成される。

【００１６】また、前記室外熱交換器の伝熱管の内径を
前記室内熱交換器の伝熱管の内径より細くしたことによ
り達成される。

【００１７】また、室内吸込空気を冷凍サイクルにより
冷却・除湿すると共に加熱する除湿運転において、吹出
空気の温度を十分上げたい時には冷媒流を冷房運転と同
じ方向に流し、小さい方の室内熱交換器部分が凝縮器、
大きい方の室内熱交換器部分が蒸発器となるような冷房
除湿サイクルでの運転を行い、吹出空気温度を十分上げ
たい時には冷媒流を暖房運転と同じ方向に流し、大きい
方の室内熱交換器部分が凝縮器、小さい方の室内熱交換
器部分が蒸発器となるような暖房除湿サイクルでの運転
を行うようににしたことにより達成される。

【００１８】また、圧縮機あるいは室外ファンあるいは
室内ファンを能力制御可能なものとし、除湿運転時に
は、前記記圧縮機の能力や室外ファンの風量を制御し
て、熱的に二分割された室内熱交換器のうち凝縮器とな
る部分での放熱量や蒸発器部となる部分での除湿量を制
御し、さらには使用状態に応じて室内ファンの風量を制
御するようにしたことにより達成される。

【００１９】また、圧縮機あるいは室外ファンあるいは
室内ファンが回転数制御を行うことにより達成される。

【００２０】また、前記冷暖房用絞り装置を流通抵抗の
少ない全開状態が可能で可変絞りの電動膨張弁としたこ
とにより達成される。

【００２１】また、インジェクション管に流量調整装置
を設けたことにより達成される。

【００２２】また、前記流量調整装置を、流路の開閉を
行う二方弁としたことにより達成される。

【００２３】また、前記流量調整装置を、圧縮機から気
液分離器への冷媒流を止める逆止弁としたことにより達
成される。

【００２４】また、前記逆止弁を圧縮機本体の中に組み
込んで圧縮機と一体にしたことにより達成される。

【００２５】また、冷房サイクル及び暖房サイクルにお
いて、適正冷媒量の多い場合には、気液分離器の上流側
の絞り装置を十分絞って気液分離器内に溜まる液冷媒が
少なくなるように運転し、適正冷媒量の少ない場合に
は、気液分離器の上流側の絞り装置の絞り量を少なくす
るかあるいは絞らない状態にして気液分離器内に十分液
冷媒が溜まるように運転することにより達成される。

【００２６】また、冷房サイクルの場合には、気液分離
器の上流側の絞り装置を十分絞って気液分離器内に溜ま
る液冷媒が少なくなるように運転し、暖房サイクルの場
合には、気液分離器の上流側の絞り装置の絞り量を少な
くするかあるいは絞らない状態にして気液分離器内に十
分液冷媒が溜まるように運転することにより達成され
る。

【００２７】また、暖房除湿サイクルの場合には、前記
インジェクション管を流れる冷媒流を止めて、気液分離
器内に十分液冷媒が溜まるように運転することにより達
成される。

【００２８】また、気液分離器を断熱剤で覆った構造に
したことにより達成される。

【００２９】また、気液分離器内に挿入する配管におい
て、室外熱交換器側配管の開口部高さが、室内熱交換器
側配管の開口部高さより十分高い位置になるように挿入
した気液分離器構造にしたことにより達成される。

【００３０】また、気液分離器内に挿入する室外熱交換
機側配管及び室内熱交換器側配管の開口部を、配管の側
面に設けた気液分離器構造にしたことにより達成され
る。

【００３１】また、気液分離器内に挿入する前記室外熱
交換機側配管及び前記室内熱交換器側配管を気液分離器
の上面から挿入すると共に先端が開口部になるように
し、さらに室外熱交換機側配管の先端と室内熱交換器側
配管の先端との間に冷媒流の通路部分と開口部から噴出
する冷媒流が衝突する部分とを持つ衝突版を設けた気液
分離器構造にしたことにより達成される。

【００３２】また、気液分離器内に挿入する前記室外熱
交換機側配管及び前記室内熱交換器側配管を気液分離器
の下面から挿入すると共に先端が開口部になるように
し、さらに室外熱交換機側配管及び室内熱交換器側配管
の開口部の上方に冷媒流の通路部分と開口部から噴出す
る冷媒流が衝突する部分とを持つ衝突版を設けたことに
より達成される。

【００３３】

【発明の実施の形態】本発明の空気調和機では、冷暖房
用絞り装置を二つに分け、この間に気液分離器を設けて
ガスインジェクションが可能なサイクル構成にする。ま
た室内熱交換器を、室内機の前面から背面にかけて多段
あるいは円弧上に配置し伝熱面積を十分大きくすると共
に、除湿運転時にのみ絞り作用を行う除湿用絞り装置を
介して二分割し、除湿運転時に湿った吸込空気を冷却・
除湿すると同時に加熱して低湿度で快適温度のカラッと
した空気にして吹き出すサイクル加熱除湿が可能なサイ
クル構成する。さらに圧縮機や室外ファンを広い範囲で
能力を変えられるようにしたり、冷房用および暖房用の
絞り装置を可変絞りにする。

【００３４】以上の構成により、省エネや高暖房能力、
快適除湿を実現する。

【００３５】また、前記室内熱交換器を、冷房運転時に
冷媒流の下流側となる熱交換器部分が上流側の熱交換器
部分より大きくなるように除湿絞り装置を介して二分割
し、さらに二分割された各熱交換器部分の下端にそれぞ
れ露受皿を設けた構造にする。そして除湿運転におい
て、冷却能力を大きくしたい時には、サイクルを冷媒流
が冷房運転と同じ方向に流れるように切換えた「冷房除
湿サイクル」にし、加熱能力を大きくしたい時には、サ
イクルを冷媒流が暖房運転と同じ方向に流れるように切
換えた「暖房除湿サイクル」にする。

【００３６】さらに、暖房除湿サイクルでは冷房除湿サ
イクルより必要冷媒量が少なくなるため、前記気液分離
器を冷媒量調整手段に活用したり、室外熱交換器の伝熱
管を細径化することにより、両除湿運転とも過度の液戻
りやスーパーヒートが無いサイクル状態になるように冷
媒量の調整を行う。以上の構成により、除湿運転におい
て、夏場で吹出空気温度を十分下げたい時には、冷却器
の大きさが加熱器に比べて大きくなる前記冷房除湿サイ
クルとし、冷却能力を大きくして、吹出空気温度を室温
より下げた冷房気味の除湿運転を行う。また冬場で吹出
空気温度を十分高くしたい時には、加熱器の大きさが冷
却器に比べて大きくなる前記暖房除湿サイクルとし、加
熱能力を大きくして、吹出空気温度を室温より上げた暖
房気味の除湿運転を行う。さらに春や秋で気温が比較的
快適な場合には、冷房除湿サイクルあるいは暖房除湿サ
イクルにおいて、室外ファンや圧縮機等の能力制御によ
り吹出空気温度を細かく制御し、室内機からの吹出空気
温度を室温とほぼ同等にした等温除湿運転を行うように
する。

【００３７】以下、本発明による一実施例を図１に示
す。図１は、インジェクションサイクルとサイクル加熱
除湿運転が可能な全体のサイクル構成と室内機の構造を
示す図である。

【００３８】図１において、１は回転数制御のような容
量制御が可能なインジェクション圧縮機、２は四方弁等
の冷房運転や暖房運転等の運転を切換える運転切換弁、
３は室外熱交換器、４は流通抵抗の少ない全開状態が可
能な第一冷暖房用絞り装置、５は気液分離器、６は流通
抵抗の少ない全開状態が可能な第二冷暖房用絞り装置、
９は背面室内熱交換器、１０は冷房・暖房運転時には流
通抵抗の非常に小さい全開状態となり除湿運転時には絞
り作用を行う除湿用絞り装置、１１は前面室内熱交換
器、１２はインジェクション量調整装置、１３は圧縮機
１と気液分離器５を結ぶインジェクション管であり、こ
れらが冷媒配管により接続されている。

【００３９】また、室内機構造７において、８の室内熱
交換器は、前述のように、除湿絞り装置１０を介して背
面室内熱交換器９と二段に曲げられた前面室内熱交換器
１１とに熱的に二分割された多段（３段）曲げ構造とし
てある。さらに前面室内熱交換器１１の寸法（伝熱面
積）を背面熱交換器９に比べて十分大きくすると共に、
背面熱交換器９と前面熱交換器１１の下端にはそれぞれ
別の露受皿１４と１５を設けてある。また１６は室内機
のケーシング、１７は室内ファンであり、矢印１８、１
９は吸込空気流、２０は室内ファン１７の作用により室
内熱交換器８と熱交換してから吹き出された吹出空気流
である。さらに２１は室外ファンである。

【００４０】以上のヒートポンプサイクルにおける各運
転状態を、以下に説明する。

【００４１】まず、冷房サイクルでの運転状態を図１に
より説明する。冷房サイクルでは、運転切換弁２を冷房
運転に切換え、第一冷暖房用絞り装置４及び第二冷暖房
用絞り装置６を適当に絞り、除湿用絞り装置１０を開い
て絞らない状態にし、冷媒を実線矢印のように循環させ
る。これにより、室外熱交換器３を出た凝縮冷媒は第一
冷暖房用絞り装置４で減圧されたあと気液分離器５に入
るため、気液分離器５内の冷媒は、凝縮圧力と蒸発圧力
の間の中間圧力になると同時に気液混合冷媒となる。こ
の気液混合冷媒は、気液分離器５内で上側がガス、下側
が液に分離される。次にこのガス冷媒はインジェクショ
ン管１３を通って圧縮機１にガスインジェクションさ
れ、液冷媒は第二冷暖房用絞り装置６でさらに絞られた
あと蒸発器となる室内熱交換器８（背面室内熱交換器９
と前面室内熱交換器１１）に入り、空気から吸熱して蒸
発し、圧縮機１に戻る。このガスインジェクションサイ
クルにより、冷房性能が向上すると共に、圧縮機１は冷
却されて圧縮機内部の温度が下がり信頼性が向上する。

【００４２】また、ガスインジェクションだけでは圧縮
機１の冷却が不十分な場合等では、第一冷暖房用絞り装
置４及び除湿用絞り装置１０を絞らない状態にし、第二
冷暖房用絞り装置６を適当に絞ると、気液分離器５内は
凝縮した液冷媒で満たされ、この液冷媒はインジェクシ
ョン管１３を通って圧縮機１へ液インジェクションさ
れ、圧縮機１の温度が十分下がり信頼性を向上すること
ができる。さらにまた第一冷暖房用絞り装置４を多少絞
ると、気液分離器５内は液冷媒に多少のガス冷媒が交じ
った状態になり、気液混合冷媒がインジェクション管１
３を通って圧縮機１にインジェクションされ、ガスイン
ジェクションと液インジェクションの中間の冷却能力で
圧縮機１を冷却することになる。

【００４３】このように、図１のサイクル構成では、第
一冷暖房用絞り装置４の絞り制御により、圧縮機１への
インジェクションをガスインジェクションから気液混合
インジェクション、液インジェクションまで種々に変え
て、サイクル性能（省エネ）を向上させると共に圧縮機
の冷却を広範囲で適正に制御し圧縮機の信頼性を広い範
囲で確保することができる。

【００４４】次に、暖房サイクルでの運転状態を図２に
より説明する。この図のサイクル構成は図１と同一であ
り、暖房サイクルでは、運転切換弁２を暖房運転に切換
え、第二冷暖房用絞り装置６及び第一冷暖房用絞り装置
４を適当に絞り、除湿用絞り装置１０を絞らない状態に
し、冷媒を破線矢印のように循環させる。これにより、
室内熱交換器５を出た凝縮冷媒は第二冷暖房用絞り装置
６で減圧されたあと気液分離器５に入るため、気液分離
器５内の冷媒は、凝縮圧力と蒸発圧力の間の中間圧力に
なると同時に気液混合冷媒となる。この気液混合冷媒
は、気液分離器５内で上側がガス、下側が液に分離され
る。次にこのガス冷媒は気液分離器５の上端に接続され
たインジェクション管１３を通って圧縮機１にガスイン
ジェクションされ、液冷媒は、第一冷暖房用絞り装置４
でさらに絞られたあと蒸発器となる室外熱交換器３に入
り、ここで蒸発したあと圧縮機１に戻る。このガスイン
ジェクションサイクルにより、サイクル全体として暖房
性能が向上し、さらに圧縮機１は冷却されて信頼性が向
上する。

【００４５】また、ガスインジェクションだけでは圧縮
機１の冷却が不十分な場合等では、除湿用絞り装置１０
及び第二冷暖房用絞り装置６を絞らない状態にし、第一
冷暖房用絞り装置４を適当に絞ると、気液分離器５内は
凝縮した液冷媒で満たされ、この液冷媒がインジェクシ
ョン管１３を通って圧縮機１へ液インジェクションされ
圧縮機１の温度を十分下げて信頼性を向上でき、暖房能
力を一層増大することができる。さらに第二冷暖房用絞
り装置６を多少絞ると、気液分離器５内は液冷媒に多少
のガス冷媒が交じった状態になる。この場合には、気液
混合冷媒がインジェクション管１３を通って圧縮機１に
インジェクションされ、ガスインジェクションと液イン
ジェクションの中間の冷却能力で圧縮機１を冷却するこ
とになる。

【００４６】このように、図２のサイクル構成では、第
二冷暖房用絞り装置６の絞り制御により、圧縮機１への
インジェクションをガスインジェクションから気液混合
インジェクション、液インジェクションまで種々に変え
ることができ、サイクル性能（省エネ、高暖房能力）を
向上させると共に圧縮機の冷却を広範囲で適正に制御し
圧縮機の信頼性を広い範囲で確保することができる。

【００４７】ここで、図１及び図２の実施例において
は、インジェクション量を調整することができる。圧縮
機温度が低くインジェクションによる冷却が不用の場合
や、過渡運転時等を含めてインジェクション量が多くな
り過ぎる場合には、インジェクション量を絞ったり、イ
ンジェクションを止めることが必要になる。この場合に
は図１及び図２において、インジェクション管１３上に
設けたインジェクション量調整装置１２を制御すること
により、インジェクション量を最適に制御し、性能を向
上させたり信頼性を確保することができる。

【００４８】ところで、冷房や暖房等の各運転において
は、ユニットの性能向上や圧縮機１の信頼性確保のため
にサイクル内の有効冷媒量を適正にする必要がある。す
なわちサイクル内を適正冷媒量にすることにより、凝縮
器出口の冷媒の過冷却を適正にすると同時に蒸発器出口
の冷媒の過熱度をほとんどゼロにして冷凍サイクルをを
最大効率の状態で運転したり、さらに圧縮機１の吸込冷
媒が液冷媒になって液圧縮になるのを防いだりあるいは
過熱し過ぎて圧縮機温度が上がり過ぎるのを防いで信頼
性を確保することができる。

【００４９】一般に、冷房運転と暖房運転ではサイクル
内の適正冷媒量は異なる場合が多く、両方の場合とも適
正冷媒量で運転するには、レシーバ等の冷媒量調整装置
が必要になる。これに対し、図１及び図２の実施例で
は、気液分離器５をレシーバとして使うことができる。
これらの実施例において、適正冷媒量が少ない場合の運
転では、気液分離器５の上流側の絞り装置を開くと、気
液分離器５内が液冷媒となって気液分離器内の冷媒量が
増え、サイクル内の有効冷媒量が減る（またこの場合に
は主に液インジェクションとなる）。これに対し、適正
冷媒量が多い場合の運転では、気液分離器５の上流側の
絞り装置を絞ることにより、気液分離器５内が気液混合
冷媒となって気液分離器内の冷媒量が減り、サイクル内
の有効冷媒量が増える（この場合には主にガスインジェ
クションとなる）。この結果、気液分離器５が、適正冷
媒量の少ない運転でのレシーバの役割を果たし、冷房、
暖房とも適正冷媒量の運転状態にできる。一例として、図
１及び図２において、暖房運転での適正冷媒量が、冷房
運転に比べてが少ない場合（一般的にはこの状態にな
る）を考える。この場合、冷房運転では、第一冷暖房用絞
り装置４及び第二冷暖房用絞り装置６を適当に絞り、暖
房運転では、第二冷暖房用絞り装置６を全開とし第一冷
暖房用絞り装置４を適当に絞って運転する。これによ
り、冷房運転時には気液分離器５内が気液混合冷媒、暖
房運転時には気液分離器５内が液冷媒となって、暖房運
転時に気液分離器５をレシーバとして使えることにな
り、冷房及び暖房の両運転とも適正冷媒量で運転できる
ようになる。さらに、この気液分離器５をレシーバとし
ても使用して有効冷媒量を適正にする冷媒量調整法は、
冷房運転と暖房運転の異なる運転モード間に対して適用
できるだけでなく、冷房運転あるいは暖房運転のどちら
か一方の運転中においても適用することができる。例え
ば、暖房運転において、広い外気温度に対して負荷が大
きく変わる場合、ユニット（空気調和機）は圧縮機回転
数を増大する等の能力制御により負荷に合わせた運転を
行うが、低能力運転と高能力運転の場合では適正冷媒量
が異なる。しかしこの場合にも、適正冷媒量が少ない時に
は気液分離器５の上流側の絞り装置を開いて気液分離器
内に液冷媒をため、適正冷媒量が多い時には気液分離器
５の上流側の絞り装置を絞って気液分離器内を気液混合
冷媒とすることにより、広い外気温度及び広い能力範囲
にわたってサイクル内を適正冷媒量の状態にして運転で
き、ユニットの高効率運転及び圧縮機の信頼性確保が可
能になる。

【００５０】次に、除湿運転を説明する。除湿運転は、
冷凍サイクルで、吸込んだ空気を冷却・除湿すると同時
に加熱するサイクル加熱除湿方式であり、冷媒を冷房運
転と同じ向きに流す「冷房除湿サイクル」と冷媒を暖房
運転と同じ向きに流す「暖房除湿サイクル」を可能にし
てある。

【００５１】「冷房除湿サイクル」の運転状態を、図1
を用いて説明する。冷房除湿サイクルでは、運転切換弁
２を冷房運転時と同様に切り換え、除湿絞り装置１０を
絞り、第一冷暖房用絞り装置４及び第二冷暖房用絞り装
置６を絞り作用の非常に少ない全開にして、冷媒を、冷
房サイクルと同様の実線矢印の向きに循環させ、室外熱
交換器１６が上流側の凝縮器、背面室内熱交換器９が下
流側の凝縮器、前面室内熱交換器１１が蒸発器となるよ
うに運転する。そして室内空気を、室内ファン１７によ
り、矢印１８、１９から室内熱交換器８を通過させて矢
印２０のように流すと、室内空気は下流側凝縮器となる
背面室内熱交換器９で加熱されると同時に蒸発器となる
前面室内熱交換器１１で冷却・除湿され、さらにこれら
の空気が混合されて室内に吹き出される。また前面室内
熱交換器１１で生じた除湿水は、下方に流れ、凝縮器と
なる背面室内熱交換器９にかかって再蒸発すること無
く、露受皿１５に集められ、さらに室外に排水され
る。

【００５２】この場合、室外ファン２１の送風量を増す
と、室外熱交換器３での放熱量が増え、背面室内熱交換
器９からの放熱量が減って吹出空気流２０の温度を下げ
ることができる。また圧縮機１の能力を増したり室外フ
ァン２１の送風量を増すと、蒸発温度が下がって前面室
内熱交換器１１での除湿能力が増大し、吹出空気流２０
の湿度を下げることができる。さらに室内ファン１７の
送風量によっても吹出空気流２０の温度や湿度が変化す
るが、基本的には上記室外ファン２１と圧縮機１の制御
をベースにして、吹出空気流２０の温度や湿度を制御す
ることができる。またこの場合、室内熱交換器８におい
て、蒸発器となる前面室内熱交換器１１の寸法を凝縮器
となる背面室内熱交換器９に比べて大きくしてあるた
め、前面室内熱交換器１１での冷却能力を背面室内熱交
換器９の加熱能力より十分大きくするように制御でき
る。

【００５３】この結果、冷房除湿サイクルでは、春先や
晩秋の肌寒い時には吹出空気流の温度を室温より高くす
る暖房ぎみ除湿運転、春や秋の外気温が比較的快適な時
に吹出空気流の温度を室温と同等にする等温除湿運転が
行えることはもちろん、梅雨時から夏において、空気の
冷却能力が比較的多く要求される時にも吹出空気温度を
下げた快適な冷房ぎみ除湿運転を行うことができ、場合
によっては室温をそれ程下げずに湿度を下げた方が快適
であることから冷房運転の代わりとして使うことができ
る「暖房除湿サイクル」の運転状態を、図2を用いて説
明する。暖房除湿サイクルでは、運転切換弁２を暖房運
転時と同様に切り換え、除湿絞り装置１０を絞り、第二
冷暖房用絞り装置６及び第一冷暖房用絞り装置４を絞り
作用の非常に少ない全開にして、冷媒を、暖房サイクル
と同様の破線矢印の向きに循環させ、前面室内熱交換器
１１が凝縮器、背面室内熱交換器９が上流側の蒸発器、
室外熱交換器３が下流側の蒸発器となるように運転す
る。そして、室内空気を室内ファン１７により矢印１
８、１９から室内熱交換８を通過させて矢印２０のよう
に流すと、室内空気は凝縮器となる寸法が大きい方の前
面室内熱交換器１１で加熱されると同時に蒸発器となる
寸法が小さいほうの背面室内熱交換器９で冷却・除湿さ
れ、さらにこれらの空気が混合されて室内に吹き出され
る。また背面室内熱交換器９で生じた除湿水は、下方に
流れ、凝縮器となる前面室内熱交換器１１にかかって再
蒸発すること無く、露受皿１４に集められ、さらに室外
に排水される。

【００５４】この場合、前面室内熱交換器（凝縮器）１
１では、室内背面蒸発器（上流側蒸発器）９での吸熱量
だけでなく、これよりはるかに多い室外熱交換器（下流
側蒸発器）３で外気から吸熱する熱量が加わって放熱さ
れるため、吸込空気の加熱量を前述の冷房除湿サイクル
よりはるかに多くできる。また前面室内熱交換器１１の
寸法を背面室内熱交換器９より大きくしてあるため、凝
縮圧力が異常に高くなること無く、吹出空気流２０の温
度を室温より十分に高くできる。さらに室外ファン２１
の送風量や圧縮機１の能力を増すと、室外熱交換器２１
での吸熱量が増えて前面室内熱交換器１１からの放熱量
が増えるため、吹出空気流１３の温度をいっそう高くで
きる。またさらには圧縮機１４の能力を増すと、蒸発温
度が低下して背面室内熱交換器９での除湿能力が増大
し、吹出空気流２０の湿度を下げることができる。さら
に、室内ファン１７の送風量によっても吹出空気流２０
の温度や湿度が変化するが、基本的には上記室外ファン
２１と圧縮機１の制御をベースにして、吹出空気流２０
の温度や湿度を細かく制御することができる。

【００５５】この結果、暖房除湿サイクルでは、吹出空
気流２０の温度を室温より十分高くでき、春先や晩秋の
肌寒い時に暖房気味の除湿運転を行えることはもちろ
ん、冬においても、吹出空気温度を十分高くした暖房気
味の除湿運転を、気温はそれ程低くないが湿度の高い時
の暖房・除湿の目的で使ったり、温度が低く湿度が高い
時に窓等への結露を防止するための除湿に使う（これは
裏日本のように冬の湿度が高い地域には特に有効であ
る）ことができる。

【００５６】さらに、図1及び図２の実施例において
は、室内ファン８の送風能力を変えることによりいろい
ろな使用状態に適した除湿運転を行うことができる。た
とえば通常の除湿運転では人の好みに応じて室内風量を
変え、洗濯物を乾燥するときには室内風量を増して運転
し、寝るときには室内風量を落として運転するようにす
る。

【００５７】ところで、図１における冷房除湿サイクル
では、室外熱交換器３で凝縮した冷媒の一部は、気液分
離器２１からインジェクション管１３を通って圧縮機１
にインジェクションされ、圧縮機１を冷却して信頼性を
図ることができる。また図２おける暖房除湿サイクルで
は、気液分離器５内の圧力は、蒸発圧力となり圧縮機１
の圧力に比べてはるかに低くなるため、圧縮機１から気
液分離器５へ冷媒が逆流し能力が低下するが、暖房除湿
サイクルの場合には前面室内熱交換器１１での加熱能力
や背面室内熱交換器９での除湿能力に余裕があることか
ら特に問題にはならない。また信頼性については問題に
ならない。さらには、必要に応じてインジェクション量
調整装置１２を閉じることによりインジェクションの無
い運転にする事が出来る。

【００５８】ところで、これまでに述べた冷房除湿サイ
クルと暖房除湿サイクルでは最適な冷媒封入量が異な
る。冷媒は、一般に、高圧で液冷媒となるサブクール領
域のある凝縮器に多く存在するため、図１で説明した冷
房除湿サイクルでは、室外熱交換器３と背面室内熱交換
器９が凝縮器となり、しかも室外熱交換器３は室内熱交
換器８に比べて寸法が大きいことから、必要冷媒量が多
くなる。これに対して、図２で説明した暖房除湿サイク
ルでは、凝縮器となるのは前面室内熱交換器１１だけで
あり必要冷媒量が少なくなるが、この必要冷媒量の差を
吸収できるように凝縮器となる前面室内熱交換器１１の
寸法を蒸発器となる背面室内熱交換器９より十分大きく
してある。しかし、これだけでは冷房除湿サイクルに比
べて冷媒量が余ってしまう。しかし図１及び図２の実施
例では、この必要冷媒量のアンバランスを気液分離器５
を利用して調整することができる。

【００５９】本発明による気液分離器５の構造の一実施
例を図3に示す。図３において、３０は冷媒容器、３１
は冷媒容器３０を覆う断熱材、３２は、冷媒容器３０の
中に容器の上側から挿入され、先端側面に冷媒容器３０
の内側面に冷媒流を噴き出すための側面開口部３４を設
けた、他端が室外熱交換器３につながる室外熱交換器側
配管、３３は、冷媒容器３０の中に容器の上側から挿入
され、先端側面に冷媒容器３０の内側面に冷媒流を噴き
出すための側面開口部３５を設けると共にその先端ｂが
前記室外熱交換器側配管３２の先端ａより十分低い（
ｈ₁低い）位置になるように取り付けた、他端が背面室
内熱交換器９につながる室内熱交換器側配管である。ま
たインジェクション管１３は、インジェクション量調整
装置１２を介して、冷媒容器３０の上側から、先端の開
口部３６が室外熱交換器側配管の側面開口部３４の上方
にくるように冷媒容器３０の中に挿入され、他端がイン
ジェクション圧縮機１に接続されている。

【００６０】この図３の気液分離器５を用いた場合、冷
房除湿サイクルでは、室外熱交換器３をでた高圧力の気
液混合冷媒は、室外熱交換器側配管３２から冷媒容器３
０内に入り、室外熱交換器側配管３２の先端の側面開口
部３４から冷媒容器３０の内側面に向かって噴出され
る。そして気液混合冷媒はガス分と液分に分離され、イ
ンジェクション量調整装置が開いている場合には、ガス
冷媒は矢印３８のように上方に流れ、さらに矢印４２の
ようにインジェクション管１３に入って圧縮機１にイン
ジェクションされる。液冷媒は矢印３９のように下方に
流れ、冷媒容器３０の中に液冷媒３７としてたまり、更
に室内熱交換器側配管３３の先端の側面開口部３５から
矢印４１のように吸い込まれて背面室内熱交換器９に流
れる。なおインジェクション量調整装置１２の調整によ
っては、一部のガス冷媒も矢印４０のように室内熱交換
器側配管の側面吸込部３５から液冷媒と一緒に吸い込ま
れて背面室内熱交換器９に流れる。またインジェクショ
ン量調整装置１２が閉の場合には、室外熱交換器側配管
３２から冷媒容器３０内に入った気液混合冷媒は、気液
混合冷媒のまま室内熱交換器側配管３３を通って背面室
内熱交換器９に流れる。

【００６１】ここで、インジェクション量調整装置が開
または閉のいずれの場合とも、冷媒容器３０内に溜まる
液冷媒３７の液面ｃは、室内熱交換器側配管３３の先端
の側面開口部３５付近になり、冷媒容器３０内には少量
の液冷媒が溜まることになる。

【００６２】次に、先に図２で述べた暖房除湿サイクル
での気液分離器５の状態を図４に示す。この場合には、
除湿絞り装置１０により絞られた低圧力の気液混合冷媒
は、室内熱交換器側配管３３を通って冷媒容器３０内に
入り、室内熱交換器側配管３３先端の側面開口部３５
から冷媒容器３０の内側面に向かって噴出され、ガス冷
媒は矢印４３のように上方に移動し、液冷媒は矢印４４
のように下方に移動し冷媒容器３０内に溜まる液冷媒４
７となる。また先に述べたように冷媒容器３０内の圧力
はインジェクション位置での圧縮機１の圧力より低くな
るため、インジェクション量調整装置１２が開の場合に
は圧縮機１から冷媒容器３０へガス冷媒が流入し、イン
ジェクション量調整装置１２が閉の場合には圧縮機１と
冷媒容器３０との間の冷媒の流れが遮断される。そして
これらの両方の場合とも冷媒容器３０内のガス冷媒及び
液冷媒はそれぞれ矢印４５、４６のように流れ、気液混
合冷媒となって室外熱交換器側配管３３を通って室外熱
交換器３に流れる。

【００６３】ここで、インジェクション量調整装置１２
が開または閉のいずれの場合とも、冷媒容器３０内に溜
まる液冷媒４７の液面ｄは、室外熱交換器側配管３２の
先端の側面開口部３４付近となり、冷媒容器３０内には
多量の液冷媒が溜まる。これにより、図４では冷媒液面
位置ｄが図３の冷媒液面位置ｃより高くなり、その分だ
け気液分離器内に液冷媒を余分にためることが出来る。
さらこの溜まった液冷媒は、冷媒容器３０が断熱剤３１
で覆われていることから、外気によって加熱されること
がほとんど無く、蒸発せずに液のままで保たれる。

【００６４】以上の結果、図１の冷房除湿サイクル及び
図２の暖房除湿サイクルとも、冷媒の分布を適正にし
て、信頼性等の問題が無い状態で運転する事が可能にな
る。

【００６５】また、図５は気液分離器５の構造の他の実
施例を示す図である。この図は、図３の実施例に対し
て、冷媒容器３０の中に挿入する室外熱交換器配側管５
０及び室内熱交換器側配管５１のそれぞれの先端５２、
５３（５２よりｈ₂低い位置）を開口部とし、さらに冷
媒容器３０内に冷媒流路を設けた衝突板５４を取り付け
高さが開口部５２と開口部５３の間になるように設けた
構造にしたものであり、図３と同一番号を付けたものは
同一部分を示す。この場合、冷房除湿サイクルでは、室
外熱交換器側配管５０を通ってきた気液混合冷媒は、冷
媒容器３０内で開口部５２から下方に向かって噴出さ
れ、衝突板５４に当たって気液分離するため、この冷媒
流によって冷媒容器３０内に溜まった液冷媒５７の液面
ｅが乱されることは無い。また暖房除湿サイクルでは、
室内熱交換器側配管５１を通ってきた気液混合冷媒は、
冷媒容器３０内の先端開口部５３から下方に向かって噴
出され冷媒容器３０内の液冷媒５７を撹乱するが、その
乱れは衝突板によって抑えられ、冷媒の液面が開口部６
３付近となり（図示省略）、冷媒容器内に図３の場合と
同様に十分な液冷媒（高さｈ₂に相当する分だけ多い）
をためる事が出来る。なおこれ以外は図３及び図４の実
施例と同様に作用し、機能する。

【００６６】さらに、図６は気液分離器５のさらに他の
実施例を示す図である。この図は、断熱材６１に覆われ
た冷媒容器６０の中に室外熱交換器側配管６２及び室内
熱交換器側配管６３を下方から挿入し、さらにそれらの
先端側面に冷媒容器６０の内壁面に向かって冷媒を噴出
するためのそれぞれ室外熱交換器側配管の開口部６４、
室内熱交換器側配管の開口部６５を、開口部６５の位置
が開口部６４の位置より十分低くなる（配管先端部の高
さでｈ₃）ように設けた構成にしたものである。また６
７は冷媒容器６０の中にたまった液冷媒であり、図３と
同一番号を付したものは同一部分を示す。ここで図６の
実施例を先の図３の実施例と比べると、図３が室外熱交
換器側配管３２及び室内熱交換器側配管３３を冷媒容器
３０の上方から挿入しているのに対して、図６は室外熱
交換器側配管６２及び室内熱交換器側配管６３を冷媒容
器６０の下方から入れるようにしている所だけが異な
る。従って作用・効果は図３及び図４の実施例と同様で
あり、冷房除湿サイクルに比べて暖房除湿サイクルの場
合にはほぼ高さｈ₃に相当する分だけ液冷媒を余分に貯
えることができ、両除湿サイクルとも冷媒量をほぼ適正
な状態にして、信頼性を保つ事ができる。さらに図６の
実施例は、冷媒容器６０に対して、インジェクション管
を上方から、室外熱交換器側配管６２及び室内熱交換器
側配管６３を下方から挿入するような構造にしたため、
冷媒容器６０に太い管を使う事ができ、構造の簡単化ひ
いてはコスト低減が可能になる。

【００６７】さらに、図７は気液分離器５の構造のさら
に他の実施例を示す図である。この図は、断熱材６１に
覆われた冷媒容器６０の中に室外熱交換器側配管７２及
び室内熱交換器側配管７３を下方から挿入し、それらの
先端を冷媒を噴出するためのそれぞれ室外熱交換器側配
管の開口部７４、室内熱交換器側配管の開口部７５にす
ると共に開口部７５の位置が開口部７４の位置よりｈ₄
だけ低くなるように配置し、さらに冷媒流路を設けた衝
突板７６を、取り付け高さが開口部７４及び７５の上方
になるように冷媒容器６０内に設けた構成にしたもので
ある。また７７は冷媒容器６０の中にたまった液冷媒で
あり、図５と同一番号を付したものは同一部分を示す。
ここで図７の実施例を先の図５の実施例と比べると、基
本的には、図５が室外熱交換器側配管５０及び室内熱交
換器側配管５１を冷媒容器３０の上方から挿入している
のに対して、図７は室外熱交換器側配管７２及び室内熱
交換器側配管７３を冷媒容器６０の下方から入れるよう
にしているところが異なる。従って作用・効果は図５の
実施例と同様であり、冷房除湿サイクルに比べて暖房除
湿サイクルの場合には図７における高さｈ₄に相当する
分だけ液冷媒を余分に貯えることができ、両除湿サイク
ルとも冷媒量を適正な状態にして、信頼性を保つ事がで
きる。さらに図７の実施例は、冷媒容器６０に対して、
インジェクション管を上方から、室外熱交換器側配管７
２及び室内熱交換器側配管７３を下方から挿入するよう
な構造にしたため、冷媒容器６０に太い管を使う事がで
き、構造の簡単化ひいてはコストの低減が可能になる。

【００６８】次に、本発明による必要冷媒量のアンバラ
ン調整方法の他の実施例を図８に示す。図８において
(ａ)図はクロスフィンタイプの室内熱交換器８の一部分
を示す図、(ｂ)図はクロスフィンタイプの室外熱交換器
３の一部分を示す図である。これらの図において、８
０、８２は放熱フィン、８１、８３は内部に冷媒を流す
伝熱管であり、室外熱交換器３の内径ｄ₂は室内熱交換
器８の伝熱管８１の内径ｄ₁より細くしてある（ｄ₂＜
ｄ₁）。この結果、冷房除湿サイクルでは室外熱交換器
３が凝縮器となるが、伝熱管８３の内径ｄ₂が小さいた
め、室外熱交換器３の中に存在する冷媒量が減り、必要
冷媒量が暖房除湿サイクルの場合に近づき、両除湿サイ
クルとも同一の冷媒量でほとんど問題無く運転できる。
なお、この伝熱管の管径を変える冷媒量調整方法は、必
要に応じて、先に述べた気液分離器５による冷媒量調整
方法と組み合わせて使用することができ、この場合に
は、種々の室外熱交換器と室内熱交換器の組み合わせや
気候条件、能力範囲が異なる等、広い範囲で冷媒量のア
ンバランスを調整できるようになる。この結果、図１の
冷房除湿サイクルと図２の暖房除湿サイクルに対して、
冷媒の分布を適正にして信頼性等の問題が無い除湿運転
が可能になる。またこの室外熱交換器と室内熱交換器の
伝熱管の管径を変える必要冷媒量調整方法は、冷房サイ
クル及び暖房サイクルに対しても有効であり、例えば室
外熱交換器の管径を室内熱交換器より細くすることによ
り、冷房サイクルでは多い適正冷媒量で、暖房サイクル
では少ない適正冷媒量で運転でき、両サイクルとも性能
向上及び信頼性確保を図ることができる。さらに、図９
は本発明による他の実施例を示す図である。この図は図
1における二点鎖線で囲んだ室内熱交換器まわりの部分
に相当し、９０は背面室内熱交換器９１及び前面室内熱
交換器９２からなる室内熱交換器、９３は背面室内熱交
換器９１の下端に設けた露受皿、９４は前面室内熱交換
器９２下端に設けた露受皿である。また図１と同一番号
を付けたものは同一部分を示す。この実施例は、室内熱
交換器９０を、寸法の大きい前面室内熱交換器９２と寸
法の小さい背面室内熱交換器９１に熱的に分離して逆Ｖ
字状に配置し、さらに前面室内熱交換器９２と背面室内
熱交換器９１の間に除湿用絞り装置１０を設けた構成に
したものであり、図1の実施例における二段に曲げた前面
室内熱交換器１１を直線状の一段にしたことに相当す
る。従って、図1の実施例と同様の動作、機能及び効果
を得ることができる。図９の実施例は、図1の実施例に
比べて、（伝熱面積が多少小さくなるかも知れないが）
室内熱交換器の構造を単純にでき、コスト低減が可能と
なる。ところで、これまでに述べた図１、図２や図９の
実施例では、前面室内熱交換器を2段あるいは１段、背
面室内熱交換器を１段にした場合を示したが、これに限
るものではなく、各部分を必要に応じてそれぞれ多段に
曲げたり、円弧状にすることもできる。特に小形の空気
調和機であるルームエアコンでは、室内熱交換器を収納
するスペースが十分に取れないことが多く、この場合に
は室内熱交換器の曲げ回数を多くしたり、曲線上にする
ことにより、狭いスペースに十分な伝熱面積を持つ室内
熱交換器を収納でき、冷房、暖房さらには除湿運転での
性能を向上することができる。

【００６９】ここで、これまでに述べたインジェクショ
ン量調整装置１２としては、流量を連続的に変えられる
流量調整弁や流量をＯＮ−ＯＦＦ制御する二方弁あるい
は自己制御作用のあるキャピラリーチューブのような固
定絞り装置等が考えられる。また圧縮機１から気液分離
器５への流れを止めるだけであれば、インジェクション
量調整装置１２とし逆止弁を用いることもでき、この場
合には逆止弁を、コンパクトにできることから、圧縮機
の中に組み込んで圧縮機と一体に構成することもできる
（図示省略）。さらに圧縮機１から気液分離器５への多
少の逆流は問題無い場合には、インジェクション量調整
装置１２を除いたサイクル構成とする事も出来る。

【００７０】さらに、これまでの説明では、冷房運転や
暖房運転の時に使う第一冷暖房用絞り装置４や第二冷暖
房用絞り装置６として絞り量を連続的に変えられる電動
膨張弁タイプのものを、除湿絞り装置７として特開平２
−１８３７７６号公報や特開平９−４２７０６号公報に
開示されている電磁弁タイプや電動膨張弁タイプのもの
を想定して説明してきた。しかしこれに限らず、冷暖房
用絞り装置や除湿用絞り装置としては、キャピラリーチ
ューブあるいは通常の膨張弁と二方弁とを並列に設けた
構成のものにしてもよく（図示省略）、二方弁の開閉に
より、図1や図２の実施例と同様の作用を、制御精度は
悪くなるが安価に行うことができる。さらに、これまで
のインジェクション圧縮機としてはインバータ制御の回
転数制御圧縮機が有効であり、この使用により各運転に
おいて能力を広い範囲で変えることができ、特に能力可
変範囲の広い暖房運転において効果が大きい。

【００７１】なお、以上説明した実施例は、使用冷媒と
してＨＣＦＣ２２やＨＦＣ系の単一冷媒及び混合冷媒等
種々の冷媒に適用でき、同様の効果を得ることができ
る。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の空気調和
機によれば、圧縮機ををインジェクションが可能な（回
転数制御のような）容量制御圧縮機とし、さらに冷暖房
用絞り装置を二個としその間に気液分離器を設けて圧縮
機にインジェクションができるサイクル構成とした。ま
た室内熱交換器を、室内機の前面から背面にかけて多段
あるいは円弧上に曲げて伝熱面積を十分大きくすると共
に、除湿用り装置を介して冷房運転時に冷媒流の下流側
となる前面熱交換器部分が上流側の背面熱交換器部分よ
り大きくなるように熱的に二つに分割し、さらに前面室
内熱交換器と背面室内熱交換器の下端にそれぞれ独立し
た露受皿を設けた構造にした。

【００７３】以上の構成により、冷房・暖房運転時には
圧縮機にインジェクションを行うようにし、性能を向上
して省エネを実現したり、圧縮機の信頼性を向上した
り、暖房能力を広範囲に変えて寒冷地でも十分使えるよ
うにできる。

【００７４】また除湿運転においては、夏場等で冷却能
力を大きくしたい時には、冷媒流を冷房運転と同じ方向
に流す冷房除湿サイクルとし、冬場等で加熱能力を大き
くしたい時には、冷媒流を暖房運転と同じ方向に流す暖
房除湿サイクルとし、さらに圧縮機や室外ファンの能力
を変えて加熱器での加熱能力や冷却器での冷却・除湿能
力を制御し、吹出空気の温度・湿度を広い範囲で細かく
制御できるようにした。この結果、夏には冷房ぎみを強
くした除湿運転、冬には暖房ぎみを強くした除湿運転、
春や秋には室温に近い吹出空気温度の除湿運転を行うこ
とができ、従来以上の長い期間に渡って、より快適な除
湿運転を行える。さらに、除湿運転においては、前記の
熱的に二分割した室内熱交換器の各熱交換器部分の下端
にそれぞれ露受皿を設けたことにより、蒸発器となる室
内熱交換器部分で生じた除湿水が凝縮器となる室内熱交
換器部分にかかって生じる不快な再蒸発が起こらない。
またインジェクション用の気液分離器を冷媒貯蔵容器と
して利用するようにしたり、室内熱交換器に比べて室外
熱交換器の伝熱管を細くすることにより、冷房除湿サイ
クルと暖房除湿サイクルとで生じる必要冷媒量の差を吸
収するようにしたため、両除湿運転とも適正な冷媒状態
で運転できる。また、さらには、以上のようなサイクル
構成および室内熱交換器の構造は、単一冷媒、混合冷媒
を問わず適用でき、同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である空気調和機のサイクル
構成と冷房サイクル及び冷房除湿サイクルの状態を示す
図である。

【図２】図１における暖房サイクル及び暖房除湿サイク
ルの状態を示す図である。

【図３】本発明の一実施例である気液分離器の構造と冷
房除湿サイクルでの冷媒状態を示す図である。

【図４】図３における暖房除湿サイクルでの冷媒状態を
示す図である。

【図５】本発明の他の実施例である気液分離器を示す図
である。

【図６】本発明のさらに他の実施例である気液分離器を
示す図である。

【図７】本発明のさらに他の実施例である気液分離器を
示す図である。

【図８】本発明のさらに他の実施例である熱交換器の部
分図である。

【図９】本発明のさらに他の実施例である冷凍サイクル
の構成図である。

【符号の説明】

１…圧縮機、２…運転切換弁、３…室外熱交換器、４…
第一冷暖房用絞り装置、５…気液分離器、６…第二冷暖
房用絞り装置、７…室内機、８、９０…室内熱交換器、
９、９１…背面室内熱交換器、１０…除湿用絞り装置、
１１、９２…前面室内熱交換器、１２…インジェクショ
ン量調整装置、１３…インジェクション管、１４、１５
、９３、９４…露受皿、１６…室内機ケーシング、１
７…室内ファン、１８、１９…吸込空気流、２０…吹出
空気流、２１…室外ファン、３０、６０…冷媒容器、３
１、６１…断熱材、３２、５０、６２、７２…室外熱
交換器側配管、３３、５１、６３、７３…室内熱交換器
側配管、３４、３５、３６、５２、５３、６４、６５、
７４、７５ …開口部、３７、４７、５７、６７、７７
…液冷媒、５４、７６…衝突板、８０、８２…放熱フィ
ン、８１、８３…伝熱管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者遠藤和広茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者野中正之茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者横山英範栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者高橋典夫栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者森本素生栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者大塚厚栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者台坂恒栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所冷熱事業部内Ｆターム(参考） 3L092 AA02 AA13 BA03 BA14 BA21 DA04 FA01 FA04 FA19 FA20 FA24 FA28 FA31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも圧縮機、運転切換弁、室外熱交
換器、冷暖房用絞り装置、室内熱交換器を環状に接続し
たサイクル構成の空気調和機において、圧縮機をインジ
ェクションが可能な圧縮機とし、冷暖房用絞り装置を第
一冷暖房用絞り装置と第二冷暖房用絞り装置に分けてそ
の間に気液分離器を設け、さらに気液分離器と前記圧縮
機とをインジェクション管にて接続すると共に、室内熱
交換器を除湿運転時に絞り作用を行う除湿絞り装置を介
して冷房運転時に冷媒流の上流側となる小さい熱交換器
部分と下流側となる大きい熱交換器部分とに熱的に二つ
に分割した空気調和機。
【請求項２】除湿用絞り装置を介して熱的に二分割した
前記室内熱交換器において、冷房運転時の冷媒流の上流
側となる部分を背面室内熱交換器、下流側となる部分を
前面室内熱交換器とした請求項１記載の空気調和機。
【請求項３】前記室外熱交換器の伝熱管の内径を前記室
内熱交換器の伝熱管の内径より細くした請求項１記載の
空気調和機。
【請求項４】室内吸込空気を冷凍サイクルにより冷却・
除湿すると共に加熱する除湿運転において、吹出空気の
温度を十分上げたい時には冷媒流を冷房運転と同じ方向
に流し、小さい方の室内熱交換器部分が凝縮器、大きい
方の室内熱交換器部分が蒸発器となるような冷房除湿サ
イクルでの運転を行い、吹出空気温度を十分上げたい時
には冷媒流を暖房運転と同じ方向に流し、大きい方の室
内熱交換器部分が凝縮器、小さい方の室内熱交換器部分
が蒸発器となるような暖房除湿サイクルでの運転を行う
ようににした請求項１記載の空気調和機。
【請求項５】圧縮機あるいは室外ファンあるいは室内フ
ァンを能力制御可能なものとし、除湿運転時には、前記
記圧縮機の能力や室外ファンの風量を制御して、熱的に
二分割された室内熱交換器のうち凝縮器となる部分での
放熱量や蒸発器部となる部分での除湿量を制御し、さら
には使用状態に応じて室内ファンの風量を制御するよう
にした請求項１記載の空気調和機。
【請求項６】圧縮機あるいは室外ファンあるいは室内フ
ァンが回転数制御を行うものである請求項５記載の空気
調和機。
【請求項７】前記冷暖房用絞り装置を流通抵抗の少ない
全開状態が可能で可変絞りの電動膨張弁とした請求項１
記載の空気調和機。
【請求項８】インジェクション管に流量調整装置を設け
た請求項１記載の空気調和機。
【請求項９】前記流量調整装置を、流路の開閉を行う二
方弁とした請求項８記載の空気調和機。
【請求項１０】前記流量調整装置を、圧縮機から気液分
離器への冷媒流を止める逆止弁とした請求項８記載の空
気調和機。
【請求項１１】前記逆止弁を圧縮機本体の中に組み込ん
で圧縮機と一体にした請求項１０記載の空気調和機。
【請求項１２】冷房サイクル及び暖房サイクルにおい
て、適正冷媒量の多い場合には、気液分離器の上流側の
絞り装置を十分絞って気液分離器内に溜まる液冷媒が少
なくなるように運転し、適正冷媒量の少ない場合には、
気液分離器の上流側の絞り装置の絞り量を少なくするか
あるいは絞らない状態にして気液分離器内に十分液冷媒
が溜まるように運転する請求項１記載の空気調和機。
【請求項１３】冷房サイクルの場合には、気液分離器の
上流側の絞り装置を十分絞って気液分離器内に溜まる液
冷媒が少なくなるように運転し、暖房サイクルの場合に
は、気液分離器の上流側の絞り装置の絞り量を少なくす
るかあるいは絞らない状態にして気液分離器内に十分液
冷媒が溜まるように運転する請求項１記載の空気調和
機。
【請求項１４】暖房除湿サイクルの場合には、前記イン
ジェクション管を流れる冷媒流を止めて、気液分離器内
に十分液冷媒が溜まるように運転する請求項４記載の空
気調和機。
【請求項１５】気液分離器を断熱剤で覆った構造にした
請求項１記載の空気調和機。
【請求項１６】気液分離器内に挿入する配管において、
室外熱交換器側配管の開口部高さが、室内熱交換器側配
管の開口部高さより十分高い位置になるように挿入した
気液分離器構造にした請求項１記載の空気調和機。
【請求項１７】気液分離器内に挿入する室外熱交換機側
配管及び室内熱交換器側配管の開口部を、配管の側面に
設けた気液分離器構造にした請求項１６記載の空気調和
機。
【請求項１８】気液分離器内に挿入する前記室外熱交換
機側配管及び前記室内熱交換器側配管を気液分離器の上
面から挿入すると共に先端が開口部になるようにし、さ
らに室外熱交換機側配管の先端と室内熱交換器側配管の
先端との間に冷媒流の通路部分と開口部から噴出する冷
媒流が衝突する部分とを持つ衝突版を設けた気液分離器
構造にした請求項１６記載の空気調和機。
【請求項１９】気液分離器内に挿入する前記室外熱交換
機側配管及び前記室内熱交換器側配管を気液分離器の下
面から挿入すると共に先端が開口部になるようにし、さ
らに室外熱交換機側配管及び室内熱交換器側配管の開口
部の上方に冷媒流の通路部分と開口部から噴出する冷媒
流が衝突する部分とを持つ衝突版を設けた気液分離器構
造にした請求項１６記載の空気調和機。