JP2002228273A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱交換器の冷媒流路の系路数の変更をエネル
ギー効率の向上を図りながら安価かつコンパクトな手段
を用いて実施すること。 【解決手段】 複数の冷媒流路５１〜５４を備えた室内
熱交換器５及び室外熱交換器３の少なくとも一方に、冷
媒流路切換弁１０を併設する。冷媒流路切換弁１０は、
各冷媒流路５１〜５４の内の最上流側冷媒流路および最
下流側冷媒流路にそれぞれ連通する第１および第２のポ
ート８１，８４と、冷房運転と暖房運転時におけるこれ
らのポートの圧力差によって移動されて各冷媒流路５１
〜５４の接続形態を切り換える弁体２１とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、冷媒圧縮方式冷
凍サイクルを用いたヒートポンプ式の空気調和機に係わ
り、冷房運転時と暖房運転時に室外熱交換器および室内
熱交換器の冷媒流路の系路数を変化させる冷凍サイクル
を用いた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、熱交換器をより効
率的に使用するためには、次のことに留意することが望
ましい。すなわち、この熱交換器を蒸発器として使用す
る場合には、冷媒を通すパス内における冷媒の圧損を考
慮して、パスの並列接続数を複数とした多パス構成を採
用することが望ましく、また、凝縮器として使用する場
合は、冷媒の圧損が小さいので、冷媒の熱伝達率を考慮
すると、パスの並列接続数を少なくした少パス構成を採
用することが望ましい。

【０００３】図９は、以上の点を考慮した従来の空気調
和機を示している。この空気調和機は、室外機６に設け
られた圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、減圧器４
と、室内機７に設けられた室内熱交換器５とを順次配管
接続することによって冷凍サイクルを構成している。

【０００４】室外機６は、上記各要素の他に室外送風機
（プロペラファン）１１、室外送風機モータ１３、室外
熱交換器３の入口側と出口側に設けた冷媒回路切換弁１
５ａ，１５ｂおよび１５ｃを備えている。また、室内機
７は、室内熱交換器５の他に室内熱交換器冷房入口側冷
媒分配器８、室内熱交換器冷房出口側冷媒分配器９、室
内送風機（貫流ファン）１２および室内送風機モータ１
４を備えている。なお、符号１６は液接続配管を、ま
た、符号１７はガス接続配管をそれぞれ示している。

【０００５】この空気調和機では、上記冷媒回路切換弁
１５ａ，１５ｂおよび１５ｃを冷房運転と暖房運転に応
じて選択的に開閉動作させることにより、室外熱交換器
３のパス数を変えている。すなわち、図９に示す冷房運
転時には、冷媒回路での冷媒流れ方向が実線矢印方向と
なる。そこで、上記切換弁１５ａ，１５ｃを閉じ、切換
弁１５ｂを開けることにより、凝縮器として動作する室
外熱交換器３での冷媒のパス数を１に設定している。こ
のように、冷房運転時に室外熱交換器３の冷媒パスを直
列（１パス）にすれば、冷媒流速向上による冷媒熱伝達
率向上によってエネルギー効率が向上する。

【０００６】一方、図１０に示す暖房運転時には、冷媒
回路での冷媒流れ方向が点線矢印方向となる。そこで、
切換弁１５ａ，１５ｂを開け、切換弁１５ｂを閉じるこ
とにより、蒸発器として動作する室外熱交換器３での冷
媒のパス数を２に設定している。このように、暖房運転
時に室外熱交換器３の冷媒パスを並列（２パス）にすれ
ば、この室外熱交換器３での圧力損失による暖房運転時
のエネルギー効率の低下を少なくすることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、３個の
冷媒回路切換弁１５ａ〜１５ｃを使用する上記従来の空
気調和機は、コストがアップするとともに、これらを収
納するための大きなスペースが必要になるという問題が
あった。また、上記切換弁１５ａ〜１５ｃにおける冷媒
圧力損失が熱交換器の性能に著しく大きな影響を与える
ので、冷房、暖房に応じた冷媒のパス数の切換えによっ
て熱交換器の性能向上を図ることは事実上困難であっ
た。

【０００８】この発明は上記に鑑みてなされたもので、
熱交換器の冷媒流路の系路数の変更をエネルギー効率の
向上を図りながら安価かつコンパクトな手段を用いて実
施することができる空気調和機を得ることを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明にかかる空気調和機は、複数の冷媒流路を
有した室内熱交換器及び室外熱交換器を含んで構成され
る冷凍サイクルを備えた空気調和機であって、前記室内
熱交換器及び室外熱交換器の少なくとも一方に、冷媒流
路切換弁を併設し、前記冷媒流路切換弁は、前記各冷媒
流路の内の最上流側冷媒流路および最下流側冷媒流路に
それぞれ連通する第１および第２のポートと、冷房運転
と暖房運転時におけるこれらのポートの圧力差によって
移動されて前記各冷媒流路の接続形態を切り換える弁体
とを備えることを特徴とする。

【００１０】この発明によれば、前記冷媒流路切換弁
が、前記各冷媒流路の内の最上流側冷媒流路および最下
流側冷媒流路にそれぞれ連通する第１および第２のポー
トを有し、冷房運転と暖房運転時におけるこれらのポー
トの圧力差によって切換え作動して、前記熱交換器の各
冷媒流路の接続形態を変える。つまり、１つの冷媒流路
切換弁によって熱交換器の各冷媒流路の接続形態を変え
る。

【００１１】つぎの発明にかかる空気調和機は、上記に
発明において、前記冷媒流路切換弁は、冷房運転時に前
記各冷媒流路を流れる冷媒の流れが前記熱交換器に向か
う空気の流れと対向し、前記暖房運転時に前記各冷媒流
路を流れる冷媒の流れが前記空気の流れと並向するよう
切換作動することを特徴とする。

【００１２】この発明によれば、冷房運転時に前記各冷
媒流路を流れる冷媒の流れが前記熱交換器に向かう空気
の流れと対向するように、また、暖房運転時に前記各冷
媒流路を流れる冷媒の流れが前記空気の流れと並向する
よう前記冷媒流路切換弁が切換作動する。

【００１３】つぎの発明にかかる空気調和機は、複数の
冷媒流路を有した室内熱交換器及び室外熱交換器を含ん
で構成される冷凍サイクルを備えた空気調和機であっ
て、前記室内熱交換器に冷媒流路切換弁を併設し、前記
冷媒流路切換弁は、前記各冷媒流路の内の最上流側冷媒
流路および最下流側冷媒流路にそれぞれ連通する第１お
よび第２のポートと、冷房運転と再熱除湿運転時あるい
は暖房運転と再熱除湿運転時におけるこれらのポートの
圧力差によって作動して前記各冷媒流路の接続形態を切
り換える弁体と、この弁体を固定する弁体固定手段とを
備え、前記室内熱交換器の各冷媒流路によって構成され
る流路中に流量制御弁を介在させたことを特徴とする。

【００１４】この発明によれば、冷媒流路切換弁が、前
記各冷媒流路の内の最上流側冷媒流路および最下流側冷
媒流路にそれぞれ連通する第１および第２のポートを有
し、冷房運転と再熱除湿運転時あるいは暖房運転と再熱
除湿運転時におけるこれらのポートの圧力差によって切
換作動する。そして、前記弁体を弁体固定手段によって
固定することができ、また、前記流量制御弁の流量制御
に基づく圧力差を前記冷媒流路切換弁に作用させること
ができる。

【００１５】つぎの発明にかかる空気調和機は、上記の
発明において、冷媒として、Ｒ４１０ＡなどのＲ３２／
１２５混合冷媒、Ｒ３２単体冷媒、二酸化炭素を使用す
ることを特徴とする。

【００１６】この発明によれば、エネルギー効率が高い
運転を実現でき、かつ、地球温暖化を防止することがで
きるＲ４１０ＡなどのＲ３２／１２５混合冷媒、Ｒ３２
単体冷媒、二酸化炭素が冷媒として使用される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、この
発明にかかる空気調和機の好適な実施の形態を詳細に説
明する。

【００１８】実施の形態１．図１は、この発明に係る空
気調和機の第１の実施の形態を示している。なお、この
図１では、図９に示す要素に対応する要素に同一の符号
を付してある。この空気調和機は、室外機６に設けられ
た圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、減圧器４と、
室内機７に設けられた室内熱交換器５とを順次配管接続
することによって冷凍サイクルを構成している。

【００１９】上記室外機６は、上記各要素の他に室外送
風機（プロペラファン）１１、室外送風機モータ１３、
差圧スライド式冷媒回路切換弁１０も備えている。ま
た、室内機７は、室内熱交換器５の他に、この室内熱交
換器５の冷房入口側に設けられた冷媒分配器８、該室内
熱交換器５の冷房出口側に設けられた冷媒分配器９、室
内送風機（貫流ファン）１２および室内送風機モータ１
４を備えている。なお、符号１６は液接続配管を、ま
た、符号１７はガス接続配管をそれぞれ示している。

【００２０】図１は、冷房運転の状態を示しており、こ
の状態では、冷媒が実線矢印方向に流れる。室外熱交換
器３は複数に分割され（この例では、４分割）、パス５
１、５２，５３および５４を形成している。これらのパ
ス５１，５２，５３および５４は、それぞれ冷媒回路６
１，６２，６３および６４を介して上記差圧スライド式
冷媒回路切換弁１０に接続されている。四方弁２と差圧
スライド式冷媒回路切換弁１０は、冷媒回路７１，７２
を介して接続され、流量制御弁４と差圧スライド式冷媒
回路切換弁１０は、冷媒回路７３，７４を介して接続さ
れている。

【００２１】つぎに、この実施の形態１にかかる空気調
和機の動作について説明する。冷房運転時、圧縮機１か
ら吐出された冷媒は、四方弁２を通って冷媒回路７１，
７２に流入する。冷媒回路７１に流入した冷媒は、差圧
スライド式冷媒回路切換弁１０のポート８１、冷媒回路
６１、パス５１、パス５３、冷媒回路６３，６２、パス
５４、冷媒回路６４および差圧スライド式冷媒回路切換
弁１０のポート８４を通って冷媒回路７４に流入した
後、流量制御弁４に至って凝縮する。この後、冷媒は、
液接続配管１６、冷媒分配器８、室内熱交換器５および
冷媒分配器９を通って蒸発し、ついで、ガス接続配管１
７と四方弁２を通って圧縮機１に戻る。

【００２２】以上の冷媒の流れから明らかなように、冷
房運転時においては、室外熱交換器３が凝縮器として作
用する。このとき、室外熱交換器３においては、パス５
１，５２，５３および５４が直列に接続された１つのパ
スが構成されるので、該交換機３の管内流速が増大し
て、その熱交換性能が向上する。

【００２３】なお、冷媒回路７２に流入した冷媒は、こ
の冷媒回路７２が接続される差圧スライド式冷媒回路切
換弁１０のポート８２がスライド弁体２１によって封止
されているため、差圧スライド式冷切換弁１０内へ流れ
込むことはない。また、ポート８３もスライド弁体２１
によって封止されているため、冷媒が差圧スライド式冷
媒回路切換弁１０内から漏れ出すことはない。

【００２４】ここで、差圧スライド式冷媒回路切換弁１
０のポート８１とポート８４の冷媒圧力を比較すると、
パス５１，５２，５３および５４が直列に接続されてい
ることに起因した冷媒圧力損失分の増加のため、ポート
８１の方が高くなる。このため、スライド弁体２１は、
このポート８１，８４における冷媒圧力の差で白抜き矢
印２２方向に付勢されて移動し、その結果、上記ポート
８２，８３が共にスライド弁体２１によって封止され
る。

【００２５】図２は、暖房運転時の状態を示しており、
この状態では、冷媒が点線矢印の方向に流れる。すなわ
ち、圧縮機１から吐出された冷媒は、四方弁２、ガス接
続配管１７、室内熱交換器５の冷房出口側に設けられた
冷媒分配器９、室内熱交換器５、室内熱交換器５の冷房
入口側に設けられた冷媒分配器８を通って凝縮する。そ
の後、冷媒は、液接続配管１６および流量制御弁４に至
って低圧二相冷媒となり、冷媒回路７３，７４に流入す
る。

【００２６】冷媒回路７４に流入した冷媒は、差圧スラ
イド式冷媒回路切換弁１０のポート８４、冷媒回路６
４、パス５４、パス５２、冷媒回路６２、冷媒回路切換
弁１０内、該冷媒回路切換弁１０のポート８２および冷
媒回路７２を順次流れて蒸発した後、四方弁２を通って
圧縮機１に戻る。

【００２７】また、冷媒回路７３に流入した冷媒は、ポ
ート８３を介して差圧スライド式冷媒回路切換弁１０内
に流入した後、冷媒回路６３、パス５３、パス５１、冷
媒回路６１、ポート８１および冷媒回路７１を順次流れ
て蒸発した後、四方弁２を通って圧縮機１に戻る。

【００２８】上記冷媒の流れから明らかなように、暖房
運転時においては、室外熱交換器３が蒸発器として作用
する。このとき、室外熱交換器３において、パス５１，
５３からなる流路と、パス５２、５４からなる流路とが
互いに並列接続された２つのパスが構成されるので、室
外熱交換器３の冷媒圧力損失が低下して、その熱交換性
能が向上する。

【００２９】この状態における差圧スライド式冷媒回路
切換弁１０のポート８１とポート８４の冷媒圧力を比較
すると、室外熱交換器３内の冷媒の圧力損失分だけポー
ト８４の方が高くなる。このため、スライド弁体２１
は、この圧損に基づく差圧により白抜き矢印２３の方向
に付勢されて移動し、ポート８１を封止する。

【００３０】図３は、差圧スライド式冷媒回路切換弁１
０の構造を例示した破断斜視図である。この差圧スライ
ド式冷媒回路切換弁１０のスライド弁体２１は、円筒状
ピストン９１，９２および９３と、これらのピストンを
連結する部材９４，９５とによって構成されており、円
筒状容器９６内をスライド移動することによって冷媒回
路の切換を行う。

【００３１】このスライド弁体２１は、そのピストン９
１，９２および９３にピストンリング９７を巻くことに
よって、スライド移動時における冷媒の漏れを防止して
いる。ピストンリング９７は、耐摩耗性および冷媒に対
する耐候性を有した材料（例えば、金属材料でなじみ性
向上のためにリン酸処理をしたものや、対摩耗性向上の
ためにクロムメッキ処理をしたもの、漏れシール性を向
上させるためにテフロン（登録商標）材を使用したもの
など）で形成されている。

【００３２】なお、筒状容器９６は、接続される配管の
径に比して十分に大きな径を有している。したがって、
冷媒回路切換弁１０を通過する冷媒の圧力損失は、上記
配管を通過する冷媒の圧力損失に比して著しく小さく、
ほぼ無視することができる程度になる。

【００３３】この実施の形態１に係る空気調和機は以上
のように構成されているので、冷房運転、暖房運転のい
ずれにおいても高いエネルギー効率を得ることができ
る。また、図９に示す従来例が冷媒回路切換のために弁
を３つ使用していたのに対して、この実施の形態１の空
気調和機では、１つの冷媒回路切換弁１０を用いて従来
例と同様の機能を得ることができるので、構造の簡単化
を図れるとともに、安価かつコンパクトに構成すること
が可能である。加えて、従来例に比して冷媒圧力損失が
低減されるので、エネルギー効率の高い運転を実現する
ことができる。

【００３４】上記実施の形態１においては、冷媒回路切
換弁１０を室外熱交換器３に適用しているが、この冷媒
回路切換弁１０を室内熱交換器５に適用しても同様のエ
ネルギー効率の向上効果を得ることができる。なお、室
内熱交換器５が設けられた室内機７は、室外機６に比し
て配管設置スペースが小さいが、上記冷媒回路切換弁１
０は、コンパクトに構成することができるので、室内機
７に対しても容易に設置することが可能である。

【００３５】冷媒回路切換弁１０を室内熱交換器５に適
用した場合の熱交換器効率向上効果は、該冷媒回路切換
弁１０を室外熱交換器３に適用した場合のそれとほぼ同
等である。しかし、ユニット運転時のエネルギー効率向
上効果は、室外熱交換器３の熱交換器効率向上によるよ
りも室内熱交換器５の熱交換器効率向上による方が高
く、したがって、室内機７への導入が容易な上記冷媒回
路切換弁１０を使用するこの実施例によれば、従来例に
も増してユニット運転時のエネルギー効率を高めること
が可能である。

【００３６】上記実施の形態１では、冷房運転および暖
房運転に応じて冷媒回路を切り換えるようにしている
が、上記ポート８１とポート８４に、あるしきい値以上
の差圧が作用した場合にスライド弁体２１が移動するよ
うに冷媒回路切換弁１０を構成して、冷媒回路の切り換
えを行うことができる。

【００３７】一例として、室内熱交換器５にこのような
冷媒回路切換弁１０を適用した時の動作について説明す
る。冷房通常能力運転時は、冷媒のパス数が２となるよ
うに冷媒回路切換弁１０のスライド弁体２１が移動す
る。これにより、室内熱交換器５での冷媒圧力損失が低
減して、エネルギー効率を高めた運転が可能になる。一
方、冷房低能力運転時は、冷媒のパス数が１となるよう
に冷媒回路切換弁１０のスライド弁体２１が移動する。
この冷房低能力運転時は、圧縮機回転数が小さくて冷媒
流量が少なくなるので、室内熱交換器での冷媒圧力損失
が小さくなる。そこで、パス数を１にすれば、冷媒流速
の増大によって熱交換効率が向上し、その結果、エネル
ギー効率の高い運転が実現される。なお、あるしきい値
以上の差圧に基づいてスライド弁体２１を移動させる手
段の一例として、ピストンリング９７の表面を粗くして
その摩擦抵抗を大きくするという手段がある。

【００３８】図４は、実施の形態１における他の第１変
形例を示している。この第１変形例は、室外熱交換器３
と冷媒回路切換弁１０とを結ぶ冷媒回路６１、６２、６
３、６４の接続態様において上述した実施の形態１と相
違している。

【００３９】この第１変形例においては、室外熱交換器
３として、数列の伝熱管から構成されたプレートフィン
アンドチューブ熱交換器を用い、２パス構成の冷媒回路
を構成している。この実施例において、室外熱交換器３
は、室外送風機１１により送風された室外空気と熱交換
する。

【００４０】冷房運転のために室外熱交換器３を凝縮器
として使用する場合は、冷媒の流れと空気の流れを対向
流化した方が、熱交換効率は高くなる。従って、図４に
示したように、室外熱交換器３と冷媒回路６１、６２、
６３、６４を接続すれば、空気の流れ方向（白抜きの矢
印）と冷媒の流れ方向（実線の矢印）が対向するので、
熱交換効率が高くなって運転時のエネルギー効率が向上
する。

【００４１】一方、暖房運転のために室外熱交換器３を
蒸発器として使用する場合は、冷媒の流れと空気の流れ
を並向流化した方が熱交換効率が高くなる。暖房運転時
においては、冷媒の流れ方向が矢印の方向とは逆になる
ので、該冷媒の流れと空気の流れとが並向することとな
り、このため、熱交換効率が高くなって運転時のエネル
ギー効率が向上する。

【００４２】図５は、この発明の第１の実施の形態にお
ける他の第２変形例を示している。この第２変形例は、
差圧スライド式冷媒回路切換弁１０のスライド弁体２１
のピストン形成数を４にすることによって、室外熱交換
器３に６個のパス５１，５２，５３，５４，５５，５６
を形成した構成を有する。なお、図５は冷房運転時の状
態を示しており、このとき、実線矢印の方向に冷媒が流
れる。すなわち、圧縮機１から吐出された冷媒は、四方
弁２、冷媒回路７１，７２に流入し、この冷媒回路７１
に流入した冷媒は、差圧スライド式冷媒回路切換弁１０
のポート８１、冷媒回路６１、パス５１、パス５４、冷
媒回路６４、冷媒回路６５、パス５５、パス５２、冷媒
回路６２、冷媒回路６３、パス５３、パス５６、冷媒回
路６６およびポート８５を通って冷媒回路７５に流入し
た後、流量制御弁４に至って凝縮する。他の構成ならび
に作用については、図１に示した実施の形態１と同じで
ある。この第２変形例のように、室外熱交換器３の冷媒
流路の分割数を増加させても、冷媒のパスを１パスで構
成することができる。

【００４３】図６は、第２変形例における暖房運転時の
状態を示しており、この状態では、冷媒が点線矢印方向
に流れる。すなわち、流量制御弁４を通った冷媒は、冷
媒回路７３，７４，７５に流入する。この冷媒回路７３
に流入した冷媒は、ポート８３、冷媒回路６４、パス５
４、パス５１、冷媒回路６１、ポート８１および冷媒回
路７１を通って四方弁２に流入する。また、この冷媒回
路７４に流入した冷媒は、ポート８４、冷媒回路６５、
パス５５、パス５２、冷媒回路６２、ポート８２、冷媒
回路７２を通って四方弁２に流入する。さらに、冷媒回
路７５に流入した冷媒は、ポート８５、冷媒回路６６、
パス５６、パス５３、冷媒回路６３、ポート８２、冷媒
回路７２を通って四方弁４に流入する。なお、他の作用
は、図２の場合と同様である。

【００４４】実施の形態２ 図７、図８は、この発明の第２の実施の形態を示してい
る。なお、これらの図において、前記第１の実施の形態
の構成要素と同一の要素には同一の符号を付してある。
図７は、冷房運転の例を示したものであり、この例で
は、実線矢印方向に冷媒が流れる。この第２の実施の形
態においても、室内機７の室内熱交換器５に差圧スライ
ド式冷媒回路切換弁１０が接続されている。室内熱交換
器５は、４分割されてパス１０１、１０２、１０３、１
０４を形成している。そして、室内交換器５のパス１０
３と差圧スライド式冷媒回路切換弁１０との間に流量制
御弁１１１が接続されている。

【００４５】図７の空気調和機の動作および作用につい
て説明する。冷房運転時において、圧縮機１から吐出さ
れた冷媒は、四方弁２、室外熱交換器３、流量制御弁４
および液接続配管１６を通って室内機７に至る。このと
き、冷媒は、流量制御弁４で減圧されて、低圧二相冷媒
となる。また、差圧スライド式冷媒回路切換弁１０のス
ライド弁体２１が固定装置１１２によって図示の位置に
固定されるとともに、第２の流量制御弁１１１が全開さ
れている。

【００４６】室内機７に流入した冷媒は、まず、室内熱
交換器５のパス１０３とパス１０４に流れ込む。そし
て、パス１０３，１０４から流出した冷媒は、それぞれ
パス１０１，１０２に流れ込んで蒸発した後に合流し、
ついで、ガス接続配管１７および四方弁２を通って圧縮
機１に至る。

【００４７】一方、室内機７においては、白抜き矢印で
示すように、空気がパス１０１からパス１０２に向っ
て、また、パス１０３からパス１０４に向かって流れ
る。このように、この第２の実施の形態の空気調和機で
は、室内熱交換器５を蒸発器として作用させて冷房運転
を行う。

【００４８】続いて、図８に示した空気調和機の動作お
よび作用について説明する。図８は、再熱除湿運転の例
であり、この例では、冷媒が実線矢印の方向に流れる。
再熱除湿運転とは、室温低下を押さえつつ除湿を行う運
転方式である。具体的には、室内熱交換器５を凝縮器と
蒸発器に分割して運転を行い、蒸発器にて除湿、冷却し
た空気を、凝縮器にて再加熱する。これにより、室内で
の顕熱熱交換能力と該能力の制御範囲とを通常の冷房運
転より拡大させることができる。

【００４９】再熱除湿運転時において、圧縮機１から吐
出された冷媒は、四方弁２を通って室外熱交換器３、流
量制御弁４および液接続配管１６を通って室内機７に至
る。このとき、流量制御弁４は全開された状態で使用さ
れ、このため、冷媒は減圧されない。

【００５０】一方、再熱除湿運転時においては、差圧ス
ライド式冷媒回路切換弁１０のスライド弁体２１および
固定装置１１２が解放されて、スライド弁体２１が冷媒
回路切換弁１０に作用する冷媒回路の圧力に応じて動き
得る状態になっている。

【００５１】この再熱除湿運転では、冷媒回路における
減圧装置として第２の流量制御弁１１１を使用する。従
って、差圧スライド式冷媒回路切換弁１０のポート１２
１，１２４おける冷媒圧力を比較すると、流量制御弁１
１１での減圧分だけポート１２４の方が高いため、スラ
イド弁体２１はこの圧力差により矢印１１５の方向に押
しつけられて移動し、図示の位置に固定される。

【００５２】これにより、冷媒が実線矢印方向に流れ、
パス１０２とパス１０４が凝縮器として動作するととも
に、パス１０１と１０３が蒸発器として動作する。ま
た、図８における室内機７での空気の流れは、図７の空
気調和機と同様に、パス１０１から１０２、パス１０３
から１０４の方向に流れる。

【００５３】従って、この空機調和機によれば、蒸発器
として動作するパス１０１と１０３において空気を冷
却、減湿し、その後、凝縮器として動作するパス１０２
と１０４においてその空気を加熱するという再熱除湿運
転を行うことができる。

【００５４】図７に示した冷房運転では、室内熱交換器
５が２パスの冷媒回路を構成して動作するのに対して、
図８に示した再熱除湿運転では、室内熱交換器５が１パ
スの冷媒回路を構成して動作する。

【００５５】従って、冷房運転では、室内熱交換器５で
の冷媒圧力損失が減少して、エネルギー効率の高い運転
が実施できる。また、再熱除湿運転では、室内熱交換器
５での冷媒圧力損失が増えるものの、冷媒蒸発温度が低
下することによって除湿量が増加するので、より除湿能
力が大きい再熱除湿運転が実施できる。それ故、従来の
空気調和機の再熱除湿運転と比較して、潜熱熱交換器能
力と顕熱熱交換能力の制御範囲を拡大することができ
る。

【００５６】図７、図８において、冷房から再熱除湿へ
の運転モードの切換は、圧縮機１の運転中でも可能であ
るが、該圧縮機１を停止してから切り換えた方が冷媒回
路内の圧力がバランスするので、冷媒流動に起因する異
常音の発生の可能性が少なくなる。すなわち、圧縮機１
の停止後に冷房から再熱除湿への運転モードの切換を行
えば、第２の流量制御弁１１１の減圧作用に基づいて生
じる圧力差によってスライド弁体２１が図７の位置から
図８の位置に徐々に移動するので、上記異常音を伴うこ
となく再熱除湿運転が開始される。

【００５７】再熱除湿から冷房への運転モードの切換
は、圧縮機１を停止した状態で行う。この時、冷媒回路
内の圧力がバランスし、冷媒は温度が低い室内熱交換器
５へ溜まり混もうとして室外機６から流入してくる。

【００５８】この時のパス１０１とパス１０４の温度を
比較すると、パス１０１の方が低く、したがって、差圧
スライド式冷媒回路切換弁１０のポート１２１における
冷媒流入量は、ポート１２４における冷媒流入量よりも
多くなる。この結果、スライド弁体２１は、図８の位置
から図７の位置に徐々に移動した後、固定装置１１２に
よって冷房運転が可能な位置に固定される。

【００５９】なお、室内と室外の温度差が少ない場合に
は、冷媒流入量が少なくなるので、スライド弁体２１を
移動させる駆動力が生じにくくなる。この時は、符号１
１３に示すようなバネ力を外部からスライド弁体２１に
作用させて、該弁体２１を移動させてやればよい。すな
わち、圧縮機１は停止されているので、上記スライド弁
体２１の移動によって冷媒回路内の圧力がバランスし、
冷媒回路切換弁１０内の圧力もバランスする。スライド
弁体２１を移動させる駆動力は微小なもので済むので、
上記外部バネ力１１３は微小でよい。また、上記固定装
置１１２は、予め知られるスライド弁体２１の必要移動
時間後に動作させることによってスライド弁体２１を固
定する。

【００６０】上記再熱除湿から冷房への運転モードの切
換は、圧縮機１の運転中においても可能である。この場
合には、まず最初に第２の流量制御弁１１１を全開とす
る。これにより、矢印１１５の方向の押圧力は室内熱交
換器５での冷媒圧力損失に相当することになるので、上
記外部バネ力１１３をこの圧力損失によって生じる力以
上に設定してやれば、スライド弁体２１を図７に示す位
置まで移動することができる。そこで、固定装置１１２
によってスライド弁体２１を固定すれば、冷房運転を始
めることができる。

【００６１】冷房運転時に室内熱交換器５に生じる圧力
損失と、再熱除湿運転時に第２の流量制御弁１１１で生
じる減圧量とを比較すると、後者の方がはるかに大き
い。それ故、外部バネ力１１３を付加しても、再熱除湿
運転時にスライド弁体２１が移動しないといった不都合
は生じない。

【００６２】なお、再熱除湿から冷房への運転モードの
切換をつぎのようにして行ってもよい。すなわち、四方
弁２を切り換えて暖房運転を行い（冷媒の流れ方向は、
実線矢印とは反対の方向）、スライド弁体２１を図７の
位置に移動させる。そして、固定装置１１２によりスラ
イド弁体２１を固定してから、四方弁２を切り換えて冷
房運転に移行してもよい。

【００６３】再熱除湿運転時は、室内機７内に第２の流
量制御弁１１１が存在するので、この流量制御弁１１１
の上流側から気液二相流が流入すると、不連続な冷媒流
動音が発生して不快感を与える。

【００６４】この対策として、図８に示すように、冷媒
回路切換弁１０の筒状容器とスライド弁体２１とで画成
される隙間に多孔体（発泡金属や燒結金属、セラミック
など）を埋め込むという手段を採用することができる。
この手段によれば、第２の流量制御弁１１１により混合
された状態の気液二相流が流入することになるので、冷
媒流動音の発生が押さえられる。なお、上記多孔体の空
隙率を大きくすることにより、ここを通過する冷媒圧力
損失を最小限にすることができる。

【００６５】なお、上記においては、実施の形態２とし
て冷房運転と再熱除湿運転の例を示したが、四方弁２の
流れ方向を暖房方向に切り換えて、暖房運転と再熱除湿
運転を実施する場合にも同様の効果が得られる。この
時、室外熱交換器３は蒸発器として動作する。また、四
方弁２の流れ方向が冷房方向である場合と比較して、暖
房方向での再熱除湿運転はより加熱できる熱量が多く、
このため、暖房しながら除湿を行う（例えば、降雪地な
ど多湿空気条件での暖房で、窓や壁などへの結露を防止
するのに有効）ことが可能となる。

【００６６】上述した実施の形態２では、冷房運転と再
熱除湿運転とで冷媒回路を切り換えているが、例えば、
冷房や暖房運転時に、第２の流量制御弁１１１を全開と
し、冷媒流量に応じてスライド弁体２１の固定装置１１
２を動作させるように構成しても良い。すなわち、冷媒
流量の多い冷房通常能力運転時は、冷媒のパス数が２と
なるようにスライド弁体２１の固定装置１１２を動作さ
せることにより、室内熱交換器５での冷媒圧力損失を低
減して、エネルギー効率の高い運転を実施することがで
きる。

【００６７】一方、圧縮機回転数が低い冷房低能力運転
時は、冷媒流量が少なくなるので、室内熱交換器５での
冷媒圧力損失が小さくなる。そこで、冷媒のパス数が１
となるようにスライド弁体２１の固定装置１１２を動作
させることにより、冷媒流速の増大による熱交換効率の
向上によって、エネルギー効率の高い運転を実現するこ
とができる。

【００６８】なお、上記実施の形態２においても、図
３、図４、図５および図６に示した実施の形態１と同様
な構造を採用して、この実施の形態１と同様の効果を達
成することが可能である。

【００６９】上述した実施の形態１，２では、圧縮方式
の冷凍サイクルに用いる冷媒として種々のものを適用す
ることができる。例えば、ＨＣＦＣ冷媒であるＲ２２
や、ＨＦＣ系冷媒（Ｒ１１６、Ｒ１２５、Ｒ１３４ａ、
Ｒ１４、Ｒ１４３ａ、Ｒ１５２ａ、Ｒ２２７ｅａ、Ｒ２
３、Ｒ２３６ｅａ、Ｒ２３６ｆａ、Ｒ２４５ｃａ、Ｒ２
４５ｆａ、Ｒ３２、Ｒ４１、ＲＣ３１８などや、これら
冷媒の数種の混合冷媒Ｒ４０７Ａ、Ｒ４０７Ｂ、Ｒ４０
７Ｃ、Ｒ４０７Ｄ、Ｒ４０７Ｅ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４１０
Ｂ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ５０７Ａ、Ｒ５０８Ａ、Ｒ５０８Ｂ
など）、ＨＣ系冷媒（ブタン、イソブタン、エタン、プ
ロパン、プロピレンなどや、これら冷媒の数種の混合冷
媒）、自然冷媒（空気、二酸化炭素、水、アンモニアな
どや、これら冷媒の数種の混合冷媒）、また、これらＨ
ＣＦＣ系、ＨＦＣ系、ＨＣ系冷媒、自然冷媒、ＨＦＥ系
冷媒（エーテル系冷媒）などの数種を混合した冷媒な
ど、どんな冷媒を用いてもその効果が発揮される。

【００７０】特に、ＨＣ系冷媒や自然冷媒は、地球温暖
化係数が低いので、このような冷媒を使用すれば、運転
時のエネルギー効率向上と合わせて、地球温暖化を防止
することができる。また、特にＲ４１０ＡなどのＲ３２
／１２５混合冷媒、Ｒ３２単体冷媒、二酸化炭素など
は、動作圧力が高いため、高い圧力差を冷媒回路切換弁
１０に作用させること、つまり、スライド弁体２１に大
きな駆動力を作用させることができるので、このような
冷媒を使用すれば、冷媒回路の切換動作をより確実に行
うことができる。

【００７１】一方、冷凍サイクルに用いる冷凍機油も種
々のものを用いることができる。すなわち、冷媒に対し
て非相溶性または難溶性の冷凍機油、もしくは相溶性の
冷凍機油、あるいは、アルキルベンゼン系、鉱油系、エ
ステル油系、エーテル油系、フッ素油系などの冷凍機油
のいずれを用いても、その効果が発揮される。

【００７２】なお、実施の形態１，２において使用した
差圧スライド式冷媒回路切換弁１０は、その中を流れる
冷媒の差圧により動作するので、その設置姿勢が縦、横
いずれの場合でも、その機能に差を生じない。また、冷
媒回路切換弁１０は、その動作をより確実なものとする
ため、外部から駆動力が加わるような構造（電磁コイル
や空気圧による駆動など）にしても、その機能は満足さ
れる。

【００７３】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば、室内熱交換器及び室外熱交換器の少なくとも一方に
併設される冷媒流路切換弁が、対応する熱交換器の各冷
媒流路の内の最上流側冷媒流路および最下流側冷媒流路
にそれぞれ連通する第１および第２のポートと、冷房運
転と暖房運転時におけるこれらのポートの圧力差によっ
て移動されて前記各冷媒流路の接続形態を切り換える弁
体とを備えた構成を有するので、冷房運転、暖房運転と
もエネルギー効率の高い運転が可能であり、また、冷媒
流路切換弁の構造が簡単になるので、その動作不良を減
少して信頼性を向上することができるとともに、低コス
ト化、コンパクト化を図ることができる。加えて、冷媒
圧力損失が十分に抑制して、エネルギー効率の高い運転
を実現することができる。

【００７４】つぎの発明によれば、冷房運転時に前記各
冷媒流路を流れる冷媒の流れが前記熱交換器に向かう空
気の流れと対向するように、また、暖房運転時に前記各
冷媒流路を流れる冷媒の流れが前記空気の流れと並向す
るよう前記冷媒流路切換弁が切換作動するので、冷房運
転時および暖房運転時のいずれにおいても熱交換率を向
上して各運転時のエネルギー効率を高めることができ
る。

【００７５】つぎの発明によれば、室内熱交換器に併設
される冷媒流路切換弁が、該交換器の各冷媒流路の内の
最上流側冷媒流路および最下流側冷媒流路にそれぞれ連
通する第１および第２のポートと、冷房運転と再熱除湿
運転時あるいは暖房運転と再熱除湿運転時におけるこれ
らのポートの圧力差によって作動して前記各冷媒流路の
接続形態を切り換える弁体と、この弁体を固定する弁体
固定手段とを備え、前記室内熱交換器の各冷媒流路によ
って構成される流路中に流量制御弁を介在させた構成を
有するので、冷房運転または暖房運転ではエネルギー効
率を図れ、また、再熱除湿運転ではより除湿能力を高め
ることができる。したがって、潜熱熱交換器能力と顕熱
熱交換能力の制御範囲をより拡大することが可能にな
る。

【００７６】つぎの発明によれば、冷媒として、Ｒ４１
０ＡなどのＲ３２／１２５混合冷媒、Ｒ３２単体冷媒、
二酸化炭素を使用するので、一層エネルギー効率が高い
運転を実現できるとともに、地球温暖化を防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の第１の実施の形態にかかる空気調
和機の冷房運転時の状態を示す回路図である。

【図２】 図１に示した空気調和機の暖房運転時の状態
を示す回路図である。

【図３】 この発明の第１の実施の形態において使用さ
れる冷媒流路切換弁の構造の一例を示す破断斜視図であ
る。

【図４】 この発明の第１の実施の形態の第１変形例で
ある空気調和機の冷房運転時の状態を示す回路図であ
る。

【図５】 この発明の第１の実施の形態の第２変形例で
ある空気調和機の冷房運転時の状態を示す回路図であ
る。

【図６】 図５に示した空気調和機の暖房運転時の状態
を示す回路図である。

【図７】 この発明の第２の実施の形態にかかる空気調
和機の冷房運転時の状態を示す回路図である。

【図８】 図７に示した空気調和機の再熱除湿運転時の
状態を示す回路図である。

【図９】 従来の空気調和機の冷房運転時の状態を示す
回路図である。

【図１０】 図９に示した空気調和機の暖房運転時の状
態を示す回路図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機、２ 四方弁、３ 室外熱交換器、４ 流量
制御弁、５ 室内熱交換器、１０ 差圧スライド式冷媒
回路切換弁、２１ スライド弁体。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の冷媒流路を有した室内熱交換器及
   び室外熱交換器を含んで構成される冷凍サイクルを備え
   た空気調和機であって、 前記室内熱交換器及び室外熱交換器の少なくとも一方
   に、冷媒流路切換弁を併設し、 前記冷媒流路切換弁は、前記各冷媒流路の内の最上流側
   冷媒流路および最下流側冷媒流路にそれぞれ連通する第
   １および第２のポートと、冷房運転と暖房運転時におけ
   るこれらのポートの圧力差によって移動されて前記各冷
   媒流路の接続形態を切り換える弁体とを備えることを特
   徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】 前記冷媒流路切換弁は、冷房運転時に前
   記各冷媒流路を流れる冷媒の流れが前記熱交換器に向か
   う空気の流れと対向し、前記暖房運転時に前記各冷媒流
   路を流れる冷媒の流れが前記空気の流れと並向するよう
   切換作動することを特徴とする請求項１に記載の空気調
   和機。
3. 【請求項３】 複数の冷媒流路を有した室内熱交換器及
   び室外熱交換器を含んで構成される冷凍サイクルを備え
   た空気調和機であって、 前記室内熱交換器に冷媒流路切換弁を併設し、 前記冷媒流路切換弁は、前記各冷媒流路の内の最上流側
   冷媒流路および最下流側冷媒流路にそれぞれ連通する第
   １および第２のポートと、冷房運転と再熱除湿運転時あ
   るいは暖房運転と再熱除湿運転時におけるこれらのポー
   トの圧力差によって移動されて前記各冷媒流路の接続形
   態を切り換える弁体と、この弁体を固定する弁体固定手
   段とを備え、 前記室内熱交換器の各冷媒流路によって構成される流路
   中に流量制御弁を介在させたことを特徴とする空気調和
   機。
4. 【請求項４】 冷媒として、Ｒ４１０ＡなどのＲ３２／
   １２５混合冷媒、Ｒ３２単体冷媒、二酸化炭素を使用す
   ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載
   の空気調和機。