JP2004333108A - 空気調和機及びそれに使用される室外機 - Google Patents

Abstract

【課題】 室外機の除霜動作時、冷媒が室外機自体で循環するように除霜サイクルを構成して、室内機から発生する騷音を防止し得る空気調和機及びそれに使用される室外機を提供しようとする。
【解決手段】 室内熱交換器１３及び室内膨張装置１５が具備された室内機１１と、冷媒を圧縮する圧縮機２３、冷媒が熱交換される室外熱交換器３３、前記圧縮機２３から吐出される冷媒を暖房サイクル又は冷房サイクルにより循環させる四方向バルブ３１、除霜動作時、前記室外熱交換器３３から流出される冷媒を前記圧縮機２３側に迂回させる冷媒迂回流路５１、該冷媒迂回流路５１の中間に装着されて、前記冷媒迂回流路５１に流れる冷媒の圧力を低減させる室外膨脹装置５３、及び前記冷媒迂回流路５１の中間に装着されて、前記室外膨脹装置５３から流入される冷媒と前記圧縮機２３から流出される冷媒とを相互熱交換する熱交換装置５５が具備された室外機１２１と、を含んで空気調和機を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱ポンプサイクルにより暖房又は冷房を行う空気調和機に係るもので、詳しくは、暖房時、自体的に除霜動作を行い得る室外機を具備した空気調和機に関するものである。

一般に、空気調和機は、快適な室内環境を造成するために、空気の温度、湿度、気流及び清浄度を調節させる装置であって、そのユニットの構成によって、単一ケースの内部に室内機及び室外機の全てを収容して構成された一体型空気調和機と、圧縮機及び凝縮器は室外機に、蒸発器は室内機にそれぞれ分離して構成された分離型空気調和機とに大別される。
且つ、四方バルブを具備することで、冷媒の流路を切換して冷房及び暖房機能を選択的に行い得る冷暖房兼用空気調和機がある。

最近、室内の各空間別に冷房又は暖房を行う複数の室内機を具備したマルチ型空気調和機が広用されているが、このようなマルチ型空気調和機は、各室内機の運転台数によって冷房又は暖房負荷に効果的に対応するように、複数の圧縮機を具備するか、又は複数の室外機を相互並列に連結して設置されている。

図４は従来の空気調和機の一例を示した概略構成図で、図示されたように、従来の空気調和機は、室内機１１及び室外機２１に大別され、前記室内機１１は、冷媒が室内で熱交換される室内熱交換器１３と、冷媒が減圧膨張される室内膨張装置１５と、から構成されている。

又、前記室外機２１は、冷媒ガスを圧縮する圧縮機２３と、冷媒が外気と熱交換される室外熱交換器３３と、前記圧縮機２３と隣接して配置され、該圧縮機２３から吐出された圧縮冷媒を暖房サイクル又は冷房サイクルによって循環させる四方向バルブ３１と、前記圧縮機２３の流入側に配置されて液冷媒をフィルタリングするアキュムレータ３５と、前記室外熱交換器３３と前記室内機１１とを連結する第１冷媒流路４１と、前記四方向バルブ３１と前記室内機１１とを連結する第２冷媒流路４２と、から構成されている。

又、前記圧縮機２３の流出側と前記四方向バルブ３１間には、オイルを分離するオイル分離器２２と、該オイル分離器２２から分離されたオイルが前記圧縮機２３に再循環されるオイル復帰流路２９と、冷媒の逆流を防止するチェックバルブ２７と、が装着される。
又、前記第１冷媒流路４１の中間には、冷媒を一時収容するレシーバ３７と、冷媒に含まれる水分を除去するドライヤー３９とが装着され、前記第１及び第２冷媒流路４１、４２には、各サービスバルブ４５ａ、４５ｂがそれぞれ装着される。

このように構成された従来の空気調和機は、冷暖房兼用として動作するが、まず、冷房動作の場合、前記圧縮機２３で圧縮された冷媒は、前記四方向バルブ３１の動作により前記室外熱交換器３３に流入され、該室外熱交換器３３を通過した冷媒は、前記第１冷媒流路４１を通して前記室内機１１の室内膨張装置１５及び室内熱交換器１３に流入される。次いで、前記室内機１１を通過した冷媒は、前記第２冷媒流路４２を通して前記四方向バルブ３１に流入され、該四方向バルブ３１を通過した冷媒は、前記アキュムレータ３５を経て再び圧縮機２３に流入される。よって、このような冷媒の冷房サイクルにより空気調和機の冷房動作が行われる。

又、暖房動作の場合、前記圧縮機２３で圧縮された冷媒は、前記四方向バルブ３１の動作により前記第２冷媒流路４２を通して前記室内機１１の室内膨張装置１５及び室内熱交換器１３に流入され、前記室内機１１から流出された冷媒は、前記第１冷媒流路４１を通して前記室外熱交換器３３に流入される。次いで、前記室外熱交換器３３を通過した冷媒は、前記四方向バルブ３１及びアキュムレータ３５をそれぞれ通過して再び圧縮機２３に流入される。よって、このような冷媒の暖房サイクルにより空気調和機の暖房動作が行われる。

一方、前記暖房動作中、前記室外熱交換器３３の表面に霜が発生するが、このような霜を除去するために、周期的に暖房動作を停止して、除霜動作が行われ、該除霜動作を行う冷媒の除霜サイクルは、前記冷房サイクルと同様に、暖房サイクルの逆サイクルにより行われる。

又、図５は、従来の空気調和機の他の例を示した概略構成図で、図示されたように、従来の空気調和機の他の例では、冷暖房容量が多く要求される場合、空気調和機の効率を高めるために、前記従来の一例と同様な構造の室外機２１が複数並列に装着されている。且つ、それら室外機２１は、冷媒が室内機１１に流出入されるメーン流路４８、４７にそれぞれ連結されることで、前記冷暖房作用を行うようになる。

然るに、このように構成された従来の空気調和機においては、除霜動作時、前記室外熱交換器３３の除霜動作を行った冷媒が前記室内機１１の室内膨張装置１５及び室内熱交換器１３をそれぞれ経由するようになっているため、暖房動作を停止して、除霜動作を行うときは、暖房動作の際、室内膨張装置１５及び室内熱交換器１３を循環していた冷媒が直ちに逆循環することで、室内機１１から騷音が誘発されるという不都合な点があった。

又、前記空気調和機の室外機２１が複数配置された場合、それら室外機２１中何れか一つの除霜動作を行うとき、全ての室外機２１の暖房動作が停止されて、除霜動作が同時に行われるため、前記各室外機２１と連結された複数の室内機１１の暖房動作が全て中止されて、室内に熱損失が発生するという不都合な点があった。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、室外機の除霜動作時、冷媒が室外機自体で循環するように除霜サイクルを構成して、冷媒が室内機に流入される現象を遮断することで、室内機から発生する騷音を防止すると共に、室外機が複数連結される場合、各室外機が個別的に除霜及び暖房動作を行い、室内機の暖房動作を連続的に行うことで、室内の熱損失を防止し得る空気調和機及びそれに使用される室外機を提供することを目的とする。

このような目的を達成するため、本発明に係る空気調和機は、室内熱交換器及び室内膨張装置が具備された室内機と、冷媒を圧縮する圧縮機、冷媒が熱交換される室外熱交換器、前記圧縮機と隣接して配置されて、該圧縮機から吐出される冷媒を暖房サイクル又は冷房サイクルによって循環させる四方向バルブ、除霜動作時、前記室外熱交換器から流出される冷媒を前記圧縮機側に迂回させる冷媒迂回流路、該冷媒迂回流路の中間に装着されて、該冷媒迂回流路の内部に流れる冷媒の圧力を低減させる室外膨張装置、及び前記冷媒迂回流路の中間に装着されて、前記室外膨張装置から流入される冷媒と前記圧縮機から流出される冷媒とを相互熱交換する熱交換装置が具備された室外機と、を含んで構成されることを特徴とする。

又、本発明に係る空気調和機用室外機は、圧縮機と、冷媒が外気と熱交換される室外熱交換器と、前記圧縮機と隣接して配置されて、冷媒を暖房サイクル又は冷房サイクルによって循環させる四方向バルブと、前記室外熱交換器と室内機とを連結する第１冷媒流路と、前記四方向バルブと前記室内機とを連結する第２冷媒流路と、前記第１冷媒流路と第１三方向バルブにより連結され、前記第２冷媒流路と第２三方向バルブにより連結されることで、除霜サイクルの時、冷媒が迂回される冷媒迂回流路と、該冷媒迂回流路の中間に装着されて、前記冷媒迂回流路の内部に流れる冷媒の圧力を低減させる室外膨張装置と、該室外膨張装置と前記第２三方向バルブ間に装着されて、前記圧縮機から流出される冷媒と前記室外膨張装置を通過した冷媒とを相互熱交換する熱交換装置と、を含んで構成されることを特徴とする。

以下に説明するように、本発明に係る空気調和機においては、除霜サイクルの時、前記室外熱交換器を通過した冷媒が前記室内機に流入されることなく、前記室外膨張装置及び熱交換装置を通過して圧縮機に循環するため、前記室内機から発生する騷音を防止し得るという効果がある。

又、前記熱交換装置は、前記室外膨脹装置５３を通過した冷媒と前記圧縮機２３から流出される冷媒とが相互熱交換される簡単な構造により構成されるため、別途の冷媒加熱装置を必要とせずに、簡単な構造で円滑に熱交換を行い得るという効果がある。
又、各室外機により別途に除霜動作を進行し得るため、暖房サイクルを中断せずに除霜動作を行って、室内の暖房損失を防止し得るという効果がある。

以下、本発明の実施の形態に対し、図面に基づいて説明する。
図１に示したように、本発明に係る空気調和機の第１実施形態は、冷媒が熱交換される室内熱交換器１３及び室内膨張装置１５を具備して並列に複数配置された室内機１１と、室外機１２１とから構成され、前記各室外機１２１と室内機１１とは連結配管によって相互連結される。

又、前記室外機１２１は、冷媒ガスを圧縮する圧縮機２３と、冷媒が外気と熱交換される室外熱交換器３３と、前記圧縮機２３と隣接して配置されて、冷媒を暖房サイクル又は冷房サイクルによって循環させる四方向バルブ３１と、前記圧縮機２３の流入側に配置されて、液冷媒をフィルタリングするアキュムレータ３５と、前記室外熱交換器３３と前記室内機１１とを連結する第１冷媒流路４１と、前記四方向バルブ３１と前記室内機１１とを連結する第２冷媒流路４２と、前記第１冷媒流路４１と第１三方向バルブ５７により連結され、前記第２冷媒流路４２と第２三方向バルブ５９により連結されることで、除霜サイクルの時、冷媒が迂回される冷媒迂回流路５１と、該冷媒迂回流路５１の中間に装着されて、該冷媒迂回流路５１の内部に流れる冷媒の圧力を低減させる室外膨張装置５３と、該室外膨張装置５３と前記第２三方向バルブ５９間に配置されて、除霜動作時、前記四方バルブ３１から前記室外熱交換器３３に流入される冷媒と前記室外膨張装置５３を通過した冷媒とを相互熱交換する熱交換装置５５と、から構成されている。

又、前記圧縮機２３の流出側と前記四方向バルブ３１間には、冷媒に含まれたオイルを分離するオイル分離器２２と、該オイル分離器２２から分離されたオイルが前記圧縮機２３に再循環されるオイル復帰流路２９と、冷媒の逆流を防止するチェックバルブ２７と、がそれぞれ装着される。
又、前記第１冷媒流路４１の中間には、冷媒を一時収容するレシーバ３７と、冷媒に含まれた水分を除去するドライヤー３９と、がそれぞれ装着され、前記第１及び第２冷媒流路４１、４２には、サービスバルブ４５ａ、４５ｂがそれぞれ連結される。

又、前記熱交換装置５５においては、図２に示したように、前記四方向バルブ３１から冷媒が流入される流入部２４と、該流入部２４から容積が拡張して、例えば中空長方体状に形成され、その内部に前記冷媒迂回流路５１の一部が連結収容される熱交換部２６と、該熱交換部２６の側方に前記流入部２４と対向して連結されて、熱交換部２６を通過した冷媒が前記室外熱交換器３３に排出される流出部２５と、から構成されている。

このとき、前記冷媒迂回流路５１は、前記室外膨脹装置５３を通過した冷媒と前記圧縮機２３から流出される冷媒とが前記熱交換装置５５の熱交換部２６で円滑に熱交換されるように、前記熱交換部２６の内部でジグザグ状の曲管５２により形成されることが好ましい。
一方、前記室外膨脹装置５３は、電子膨脹バルブにより形成されることが好ましい。

このように構成された本発明に係る空気調和機は、前記四方向バルブ３１のバルブ位置調節により冷媒の流路が変化することで、冷房サイクル及び暖房サイクルを行うようになる。即ち、空気調和機の冷房サイクルの時には、前記圧縮機２３で圧縮された冷媒が前記四方向バルブ３１を通過して前記室外熱交換器３３に流入され、第１冷媒流路４１を通過して前記室内機１１の室内膨張装置１５及び室内熱交換器１３を通過した後、再び第２冷媒流路４２を通して前記四方向バルブ３１及びアキュムレータ３５をそれぞれ通過して前記圧縮機２３に流入される。

又、空気調和機の暖房サイクルは、前記冷房サイクルと逆サイクルで進行されるが、前記圧縮機２３で圧縮された冷媒は、前記四方向バルブ３１の動作により前記第２冷媒流路４２を通過し、前記室内機１１から流出された冷媒は、前記第１冷媒流路４１を通して前記室外熱交換器３３に流入される。次いで、前記室外熱交換器３３を通過した冷媒は、前記四方向バルブ３１及びアキュムレータ３５をそれぞれ通過して再び圧縮機２３に流入される。

このような暖房サイクルの時には、前記室外熱交換器３３に発生する霜を除去するための除霜サイクルが動作され、このような除霜サイクルは、前記冷房サイクルと類似に進行されるが、前記室外熱交換器３３を通過した冷媒は、前記第１冷媒流路４１を通して前記室内機１１に流入されず、第１及び第２三方向バルブ５７、５９により前記冷媒迂回流路５１をそれぞれ通過して再び圧縮機２３側に流入される。

即ち、除霜サイクルの時、前記圧縮機２３で圧縮された冷媒は前記四方向バルブ３１を通過して前記室外熱交換器３３に流入され、該室外熱交換器３３から流出される冷媒は、前記第１冷媒流路４１及び前記第１三方向バルブ５７を通過して前記冷媒迂回流路５１に流入される。即ち、このとき、第１三方向バルブ５７により冷媒は前記室内機１１側に流入されない。次いで、前記第１三方向バルブ５７を通過した冷媒は、前記室外膨張装置５３及び前記熱交換装置５５をそれぞれ通過した後、前記第２三方向バルブ５９を通過して前記四方向バルブ３１に流入される。即ち、このとき、前記第２三方向バルブ５９により冷媒が前記第２冷媒流路４２に流動しなくなる。次いで、前記四方向バルブ３１に流入された冷媒は、前記アキュムレータ３５を通過して前記圧縮機２３に流入され、このような除霜サイクルにより、前記室外膨張装置５３及び熱交換装置５５は、前記室内機１１の室内熱交換器１３及び室内膨張装置１５の役割をするようになる。

以下、本発明に係る空気調和機用室外機の第２実施形態に対し、図３に基づいて説明するが、前記第１実施形態と同様な部品には、同様な符号を付し、説明は省略する。
即ち、圧縮機２３及び室外熱交換器３３を含んで並列に複数配置された室外機１２１、２２１と、室内熱交換器１３及び室内膨張装置１５を具備して並列に複数配置された室内機１１と、から構成され、前記各室外機１２１、２２１は、冷媒の各メーン流路４８、４７を通して室内機１１にそれぞれ連結される。

且つ、図中、左側は除霜サイクルが行われる室外機１２１、右側は暖房サイクルが行われる室外機２２１をそれぞれ示し、室外熱交換器３３に発生する霜を除去する除霜動作時、冷媒が前記室外機１２１、２２１の外部に流出されることなく、前記室外機１２１、２２１の内部で循環されるため、複数の室外機中何れか一つにより除霜動作が進行されても、その除霜動作が他の室外機や室内機に影響を及ぼさないため、空気調和機の暖房動作を停止することなく、継続して進行し得るようになる。

本発明に係る空気調和機の第１実施形態を示した概略構成図である。 本発明に係る空気調和機の熱交換装置の第１実施形態を示した概略構成図である。 本発明に係る空気調和機の第２実施形態を示した概略構成図である。 従来の空気調和機の一例を示した概略構成図である。 従来の空気調和機の他の例を示した概略構成図である。

符号の説明

１１…室内機
１３…室内熱交換器
１５…室内膨張装置
２３…圧縮機
３１…四方向バルブ
３３…室外熱交換器
５１…冷媒迂回流路
５３…室外膨張装置
５５…熱交換装置
５７…第１三方向バルブ
５９…第２三方向バルブ
１２１、２２１…室外機

Claims (10)

1. 室内熱交換器及び膨張装置が具備された室内機と、
   冷媒を圧縮する圧縮機、冷媒が熱交換される室外熱交換器、前記圧縮機と隣接して配置され、該圧縮機から吐出される冷媒を暖房サイクル又は冷房サイクルによって循環させる四方向バルブ、除霜動作時、前記室外熱交換器から流出される冷媒を前記圧縮機側に迂回させる冷媒迂回流路、該冷媒迂回流路の中間に装着されて、前記冷媒迂回流路に流れる冷媒の圧力を低減させる室外膨脹装置、及び前記冷媒迂回流路の中間に装着されて、前記室外膨脹装置から流入される冷媒と前記圧縮機から流出される冷媒とを相互熱交換する熱交換装置が具備された室外機と、を含んで構成されることを特徴とする空気調和機。
2. 前記熱交換装置は、前記四方向バルブから冷媒が流入される流入部と、
   該流入部から容積が拡張して形成され、前記冷媒迂回流路が内部に連結収容された熱交換部と、
   該熱交換部の側方に連結されて、該熱交換部を通過した冷媒が前記室外熱交換器に排出される流出部と、から構成されることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 前記熱交換装置の熱交換部の内部に収容される冷媒迂回流路は、曲管により形成されることを特徴とする請求項２記載の空気調和機。
4. 前記冷媒迂回流路は、前記室外熱交換機と前記室内機とを連結する第１冷媒流路と第１三方向バルブにより連結され、
   前記四方向バルブと前記室内機とを連結する第２冷媒流路と第２三方向バルブにより連結されることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
5. 前記第１冷媒流路と前記第１三方向バルブ間には、冷媒を一時収容するレシーバと、
   冷媒の水分を除去するドライヤーと、が連結されることを特徴とする請求項４記載の空気調和機。
6. 前記室外機は、並列に複数配置されることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
7. 前記室外膨張装置は、電子膨張バルブにより構成されることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
8. 圧縮機と、
   冷媒が外気と熱交換される室外熱交換器と、
   前記圧縮機と隣接して配置され、冷媒を暖房サイクル又は冷房サイクルによって循環させる四方向バルブと、
   前記室外熱交換器と室内機とを連結する第１冷媒流路と、
   前記四方向バルブと前記室内機とを連結する第２冷媒流路と、
   前記第１冷媒流路と第１三方向バルブにより連結され、前記第２冷媒流路と第２三方向バルブにより連結されることで、除霜サイクルの時、冷媒が迂回される冷媒迂回流路と、
   該冷媒迂回流路の中間に装着されて、前記冷媒迂回流路の内部に流れる冷媒の圧力を低減させる室外膨張装置と、
   該室外膨張装置と前記第２三方向バルブ間に配置されて、前記圧縮機から流出される冷媒と前記室外膨張装置を通過した冷媒とを相互熱交換する熱交換装置と、を含んで構成されることを特徴とする空気調和機用室外機。
9. 前記熱交換装置は、前記四方向バルブから冷媒が流入される流入部と、
   該流入部から容積が拡張して形成され、前記冷媒迂回流路が内部に連結収容された熱交換部と、
   該熱交換部の側方に連結されて、該熱交換部を通過した冷媒が前記室外熱交換器に排出される流出部と、から構成されることを特徴とする請求項８記載の空気調和機用室外機。
10. 前記四方向バルブの流出側と前記圧縮機の流入側間に配置されて、液冷媒をフィルタリングするアキュムレータを含んで構成されることを特徴とする請求項９記載の空気調和機用室外機。

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