JP2005241067A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】 暖房運転の性能の低下を防止する空気調和機を提供することにある。
【解決手段】 室外熱交換器５で冷却された冷媒をさらに冷却する補助熱交換器６を備えた空気調和機において、冷媒の流量を調整する膨張弁７側へ向けて開放させる第１逆止弁９を補助熱交換器６と膨張弁７との間に設け、且つ、直列に接続する補助熱交換器６および第１逆止弁９と並列に配置され、膨張弁７側から室外熱交換器５側に向けて開放させる第２逆止弁１０を備えたバイパス１１を設けて、暖房運転時、補助熱交換器６に液冷媒が溜まりこまない様にして、暖房運転の性能の低下を防止するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気調和機に関する。

従来の空気調和機の一例を図３に示す。図３において、前記空気調和機は、室内に設置される室内熱交換器３８を有する室内ユニット３２と、室外に設置される圧縮機３３、四方切換弁３４、室外熱交換器３５、補助熱交換器３６および膨張弁３７を有する室外ユニット３１とからなる。圧縮機３３は四方切換弁３４を介して室外熱交換器３５、補助熱交換器３６、膨張弁３７を経て室内熱交換器３８に配管３９で接続される。この室内熱交換器３８は四方切換弁３４を介して圧縮機３３に配管３９で接続される。

補助熱交換器３６は、冷房運転時、室外熱交換器３５で凝縮液化され冷却された液冷媒を更に冷却するためのものである。

上記構成を有する空気調和機において冷房運転を行うとき、四方切換弁３４の切り換えにより図中の実線の矢印で示す経路を冷媒が流れる。すなわち、圧縮機３３から吐出された高温・高圧のガス冷媒は四方切換弁３４を通り室外熱交換器３５で冷却され凝縮液化されて液冷媒となる。この液冷媒は室外熱交換器３５の下流に接続される補助熱交換器３６で更に冷却され、膨張弁３７に送られる。前記液冷媒は膨張弁３７で膨張されて室内熱交換器３８に入り、この室内熱交換器３８で室内の空気と熱交換して蒸発気化し、ガス冷媒となる。このガス冷媒は四方切換弁３４を経て圧縮機３３に吸入される。

上記構成を有する空気調和機において暖房運転を行うとき、四方切換弁３４の切り換えにより図中の点線の矢印で示す経路を冷媒が流れる。すなわち、圧縮機３３から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方切換弁３４を経て室内熱交換器３８に入る。室内熱交換器３８にて前記ガス冷媒は室内の空気により冷却され凝縮液化されて液冷媒となり、膨張弁３７に送られる。前記液冷媒は膨張弁３７で膨張されて低圧の液冷媒となり、補助熱交換器３６を経て室外熱交換器３５に入る。この室外熱交換器３５で前記液冷媒は蒸発気化されガス冷媒となり、四方切換弁３４を経て圧縮機３３に吸入される。

このように、暖房運転においては室内熱交換器３８が凝縮器（condenser）として機能し、室外熱交換器３５が蒸発器（evaporator）として機能する。

補助熱交換器を添設して冷房能力を向上させる技術として、下記特許文献１には空気調和機に関する技術が開示されている。
この技術において、空気調和機は、四方弁と室外熱交換器との間に補助熱交換器および第一開閉弁を順次接続すると共に、第一開閉弁および補助熱交換器の間と、第一開閉弁および室外熱交換器の間とに第二開閉弁を備えたバイパス路を接続するように構成されている。

特開２００１−２８０７３２号公報

上記構成を有する空気調和機において、補助熱交換器３６は室外熱交換器３５の下方に配置されており、暖房運転時、膨張弁３７で膨張されて低圧となった液冷媒を室外熱交換器３５へ吸入させる際の抵抗となる。そのため、この液冷媒が補助熱交換器３６の中に溜まり、補助熱交換器３６に霜が付き（着霜し）、暖房運転の性能を下げてしまう可能性があるという問題があった。室外の空気の温度が低いときには、補助熱交換器３６に付いた霜が成長して氷が張りつめ、除霜運転を実施しても前記氷を全て溶かすことができず、暖房運転の性能を下げてしまう可能性があるという問題があった。

上記特許文献１においても、暖房運転時に第二開閉弁を備えたバイパス路により補助熱交換器をバイパスするものの、室外熱交換器の中に液冷媒が溜まることによりこの室外熱交換器に着霜し、この霜が成長して氷が張りつめてしまい、除霜運転を実施しても前記氷を全て溶かすことができず、空気調和機の性能を下げてしまう可能性があるという問題があった。

そこで、本発明は、前述した実情に鑑み提案されたもので、暖房運転の性能の低下を防止した空気調和機を提供することを目的とする。

上述した課題を解決する第１の発明に係る空気調和機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、室外に設置され、前記冷媒の冷却または前記冷媒の加熱を行う室外熱交換器と、前記室外熱交換器で冷却された前記冷媒をさらに冷却する補助熱交換器と、前記冷媒の流量を調整する膨張弁と、室内に設置され、前記冷媒と室内の空気との熱交換を行う室内熱交換器とを配管で接続し、前記圧縮機から吐出された冷媒を循環させることにより前記室内熱交換器を介して室内の冷暖房を行う空気調和機において、暖房運転時、前記補助熱交換器に液冷媒が入り込まないようにする冷媒侵入防止手段を備えたことを特徴とする。

上述した課題を解決する第２の発明に係る空気調和機は、第１の発明に記載された空気調和機であって、前記冷媒侵入防止手段が、前記補助熱交換器と前記膨張弁との間に設けられ、前記補助熱交換器側から前記膨張弁側に向けて開放させる第１開閉弁と、直列に接続する前記補助熱交換器および前記第１開閉弁と並列に設けられ、前記膨張弁側から前記室外熱交換器側に向けて開放させる第２開閉弁を備えたバイパスとからなることを特徴とする。

上述した課題を解決する第３の発明に係る空気調和機は、第２の発明に記載された空気調和機であって、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁が逆止弁であることを特徴とする。

上述した課題を解決する第４の発明に係る空気調和機は、第１の発明乃至第３の発明のいずれかに記載された空気調和機であって、暖房運転時、前記補助熱交換器に入った液冷媒を排出する冷媒排出手段を設けたことを特徴とする。

上述した課題を解決する第５の発明に係る空気調和機は、第４の発明に記載された空気調和機であって、前記冷媒排出手段が、前記補助熱交換器と並列に設けられ、一端が前記室外熱交換器の近傍に配置されたキャピラリであることを特徴とする。

第１の発明に係る空気調和機によれば、冷媒を圧縮する圧縮機と、室外に設置され、前記冷媒の冷却または前記冷媒の加熱を行う室外熱交換器と、前記室外熱交換器で冷却された前記冷媒をさらに冷却する補助熱交換器と、前記冷媒の流量を調整する膨張弁と、室内に設置され、前記冷媒と室内の空気との熱交換を行う室内熱交換器とを配管で接続し、前記圧縮機から吐出された冷媒を循環させることにより前記室内熱交換器を介して室内の冷暖房を行う空気調和機において、暖房運転時、前記補助熱交換器に液冷媒が入り込まないようにする冷媒侵入防止手段を備えたことにより、暖房運転時、前記補助熱交換器への液冷媒の入り込みを防ぎ、この液冷媒による前記補助熱交換器の着霜を防ぐことができるので、暖房運転の性能の低下を防ぐことができる。

第２の発明に係る空気調和機によれば、第１の発明に記載された空気調和機であって、前記冷媒侵入防止手段は、前記補助熱交換器と前記膨張弁との間に設けられ、前記補助熱交換器側から前記膨張弁側に向けて開放させる第１開閉弁と、直列に接続する前記補助熱交換器および前記第１開閉弁と並列に設けられ、前記膨張弁側から前記室外熱交換器側に向けて開放させる第２開閉弁を備えたバイパスとからなることにより、暖房運転時、前記バイパスおよび前記第２開閉弁を経て液冷媒が前記室外熱交換器に入るので、前記補助熱交換器への液冷媒の入り込みを防ぎ、この液冷媒による前記補助熱交換器の着霜を防ぐことができるので、暖房運転の性能の低下を防ぐことができる。

第３の発明に係る空気調和機によれば、第２の発明に記載された空気調和機であって、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁が逆止弁であることにより、前記逆止弁自体が安価であるため、製造コストを抑制することができる。

第４の発明に係る空気調和機によれば、第１の発明乃至第３の発明のいずれかに記載された空気調和機であって、暖房運転時、前記補助熱交換器に入った液冷媒を排出する冷媒排出手段を設けたことにより、暖房運転時に前記補助熱交換器の中に入った液冷媒が前記冷媒排出手段により排出され、液冷媒による前記補助熱交換器の着霜を防ぐことができるので、空気調和機の性能の低下を防ぐことができる。

第５の発明に係る空気調和機によれば、第４の発明に記載された空気調和機であって、前記冷媒排出手段は、前記補助熱交換器と並列に設けられ、一端が前記室外熱交換器の近傍に配置されたキャピラリであることにより、暖房運転時および除霜運転時に、前記補助熱交換器の中に溜まった液冷媒を前記圧縮機の吸引する力により前記キャピラリを介して前記室外熱交換器に排出させることができるので、前記液冷媒による前記補助熱交換器の着霜を防ぐことができ、空気調和機の性能の低下を防ぐことができる。また、前記キャピラリ自体が安価であるので、製造コストを抑制することができる。

以下に、本発明に係る空気調和機を実施するための最良の形態を実施例に基づき具体的に説明する。

以下に、本発明の第１の実施例に係る空気調和機について、図を用いて具体的に説明する。図１は、本発明の第１の実施例に係る空気調和機の概略図である。

第１の実施例に係る空気調和機は、室内に設置される室内熱交換器８を有する室内ユニット２と、室外に設置される圧縮機３、四方切換弁４、室外熱交換器５、補助熱交換器６、膨張弁７、第１開閉弁である第１逆止弁９、第２開閉弁である第２逆止弁１０およびバイパス１１を有する室外ユニット１とからなる。圧縮機３は四方切換弁４を介して室外熱交換器５、補助熱交換器６、第１逆止弁９、膨張弁７を経て室内熱交換器８に配管１３で接続される。この室内熱交換器８は四方切換弁４を介して圧縮機３に配管１３で接続される。直列に接続される補助熱交換器６および第１逆止弁９と並列に、第２逆止弁１０を備えたバイパス１１が設けられる。

第１逆止弁９は、補助熱交換器６側から膨張弁７側へ向けて開放される。つまり、冷媒は補助熱交換器６側から膨張弁７側へのみ流れる。第２逆止弁１０は、膨張弁７側から室外熱交換器５側へ向けて開放される。つまり、冷媒は膨張弁７側から室外熱交換器５側へのみ流れる。

圧縮機３は、吸入したガス冷媒を高温・高圧で排出するためのものである。四方向切換弁４は、空気調和機の冷房運転と暖房運転とにおける冷媒の流れ方向を切り換えるためのものである。

補助熱交換器６は、冷房運転時、室外熱交換器５で凝縮液化され冷却された液冷媒を更に冷却するためのものであり、例えば、過冷却コイルなどが挙げられる。

膨張弁７は、高温・高圧の液冷媒を絞り作用により低圧まで膨張させ、冷媒の流量を調整する弁である。

上述した空気調和機では、冷房運転時、圧縮機３の吐出側が室外熱交換器５側に連通し、圧縮機３の吸入側が室内熱交換器８側に連通するように、四方切換弁４は切り換えられる。

圧縮機３から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方切換弁４を介して室外熱交換器５に入る。この室外熱交換器５で前記ガス冷媒は冷却され凝縮液化されて液冷媒となる。この液冷媒は補助熱交換器６で更に冷却される。補助熱交換器６で冷却された液冷媒は、第１逆止弁９を経て膨張弁７に至る。膨張弁７により前記液冷媒は低圧まで膨張され、室内熱交換器８に入る。この室内熱交換器８で前記液冷媒は室内の空気と熱交換して蒸発気化し、ガス冷媒となる。このガス冷媒は四方切換弁４を経て圧縮機３に吸入される。なお、第２逆止弁１０を設けたことにより、室外熱交換器５から吐出された液冷媒がバイパス１１内に入り込まないようになる。

上述した空気調和機では、暖房運転時、圧縮機３の吐出側が室内熱交換器８側に連通し、圧縮機３の吸入側が室外熱交換器５側に連通するように、四方切換弁４は切り換えられる。

圧縮機３から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方切換弁４を経て室内熱交換器８に入る。室内熱交換器８にて、室内の空気により前記ガス冷媒は冷却され凝縮液化されて液冷媒となる。室内熱交換器８で凝縮液化された液冷媒は膨張弁７に至る。膨張弁７により前記液冷媒は低圧まで膨張されバイパス１１、第２逆止弁１０を経て室外熱交換器５に入る。この室外熱交換器５で前記液冷媒は蒸発気化されたガス冷媒となり、四方切換弁４を経て圧縮機３に吸入される。なお、第１逆止弁９により、膨張弁７により膨張された低圧液冷媒が補助熱交換器６内に入り込まないようになる。よって、第１逆止弁９、第２逆止弁１０およびバイパス１１が冷媒侵入防止手段となる。

したがって、上述した構成を有する空気調和機によれば、冷媒侵入防止手段である第１逆止弁９および第２逆止弁１０を備えたバイパス１１を設けたことで、暖房運転時、補助熱交換器６に液冷媒が入り込まないようになり、液冷媒による補助熱交換器６の着霜を防ぐことができるので、暖房運転の性能の低下を防ぐことができる。

なお、上記第１の実施例に係る空気調和機では、第１開閉弁および第２開閉弁として第１逆止弁９、第２逆止弁１０を用いて説明したが、これら第１逆止弁９、第２逆止弁１０の代わりに電磁弁を用いても良い。第１開閉弁および第２開閉弁として電磁弁を用いても、上記第１の実施例に係る空気調和器と同様な作用効果を奏する。

以下に、本発明の第２の実施例に係る空気調和機について、図を用いて具体的に説明する。第２の実施例に係る空気調和機は、上述した第１の実施例に係る空気調和機に冷媒排出手段を追加したものであり、この空気調和器と同様な構造を有する。なお、図１に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略する。

図２は、本発明の第２の実施例に係る空気調和機の概略構成図である。

図２に示す様に、第２の実施例に係る空気調和機では、一端が室外熱交換器５の近傍に配置されるキャピラリ１２は補助熱交換器６と並列に設けられる。キャピラリ１２は、直径の細い管である。キャピラリ１２を設けることにより、暖房運転時、圧縮機３が冷媒を吸引する力が室外熱交換器５を介してキャピラリ１２に加わる。そのため、補助熱交換器６に入った液冷媒は、キャピラリ１２を通じて室外熱交換器５に吸引される。つまり、キャピラリ１２が、室外熱交換器５に入った液冷媒を排出する冷媒排出手段となる。なお、キャピラリ１２は直径の細い管なので、冷房運転時、液冷媒がキャピラリ１２内に入り込まない。

上述した構成を有する第２の実施例に係る空気調和機において、暖房運転時、圧縮機３から吐出されたガス冷媒は、四方切換弁４を介して室内熱交換器８に入る。この室内熱交換器８で凝縮液化して液冷媒となり、膨張弁７に入る。膨張弁７に入った液冷媒は、低圧まで膨張されて、バイパス１１、第２逆止弁１０を通り、室外熱交換器５に入る。この室外熱交換器５で前記液冷媒は蒸発気化されガス冷媒となる。このガス冷媒は四方切換弁４を経て圧縮機３に吸入される。
バイパス１１から室外熱交換器５に入る液冷媒は低圧であるため、室外熱交換器５に吸入される力が弱く、前記液冷媒の一部が重力により室外熱交換器５の下方に配置される補助熱交換器６に溜まりこむ。また、除霜運転時に補助熱交換器６を通過する液冷媒が溜まりこむ。補助熱交換器６に溜まりこんだ液冷媒は、圧縮機３の吸引する力により吸引されて、補助熱交換器６からキャピラリ１２を通じて室外熱交換器５へ入る。

したがって、第２の実施例に係る空気調和機によれば、補助熱交換器６と並列に設けられ、一端が室外熱交換器５の近傍に配置されてキャピラリ１２により、暖房運転時、補助熱交換器６に液冷媒が入っても、圧縮機３の吸引により、補助熱交換器６からキャピラリ１２を通じて室外熱交換器５へ前記液冷媒が排出され、液冷媒が補助熱交換器６の中に溜まることによる補助熱交換器６への着霜を防ぐことができるので、暖房運転の性能の低下を防ぐことができる。

なお、上記実施例２に係る空気調和機では、冷媒排出手段としてキャピラリ１２を用いて説明したが、キャピラリ１２の代わりに逆止弁を備えた通路を設けても良い。上記逆止弁を補助熱交換器６と第１逆止弁９との間に向け開放させて、補助熱交換器６と第１逆止弁９との間から室外熱交換器５と補助熱交換器６との間に向けてのみ冷媒が流れるようにすることで、上記実施例２に係る空気調和機と同様な作用効果を奏する。

本発明の第１の実施例に係る空気調和機の概略構成図である。 本発明に第２の実施例に係る空気調和機の概略構成図である。 従来の空気調和機の概略構成図である。

符号の説明

１ 室外ユニット
２ 室内ユニット
３ 圧縮機
４ 四方切換弁
５ 室外熱交換器
６ 補助熱交換器
７ 膨張弁
８ 室内熱交換器
９ 第１逆止弁
１０ 第２逆止弁
１１ バイパス
１２ キャピラリ
１３ 配管

Claims (5)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、室外に設置され、前記冷媒の冷却または前記冷媒の加熱を行う室外熱交換器と、前記室外熱交換器で冷却された前記冷媒をさらに冷却する補助熱交換器と、前記冷媒の流量を調整する膨張弁と、室内に設置され、前記冷媒と室内の空気との熱交換を行う室内熱交換器とを配管で接続し、前記圧縮機から吐出された冷媒を循環させることにより前記室内熱交換器を介して室内の冷暖房を行う空気調和機において、
   暖房運転時、前記補助熱交換器に液冷媒が入り込まないようにする冷媒侵入防止手段を備えたことを特徴とする空気調和機。
2. 請求項１に記載された空調装置であって、
   前記冷媒侵入防止手段は、前記補助熱交換器と前記膨張弁との間に設けられ、前記補助熱交換器側から前記膨張弁側に向けて開放させる第１開閉弁と、
   直列に接続する前記補助熱交換器および前記第１開閉弁と並列に設けられ、前記膨張弁側から前記室外熱交換器側に向けて開放させる第２開閉弁を備えたバイパスとからなることを特徴とする空気調和機。
3. 請求項２に記載された空気調和機であって、
   前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁が逆止弁であることを特徴とする空気調和機。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された空気調和機であって、
   暖房運転時、前記補助熱交換器に入った液冷媒を排出する冷媒排出手段を設けたことを特徴とする空気調和機。
5. 請求項４に記載された空気調和機であって、
   前記冷媒排出手段は、前記補助熱交換器と並列に設けられ、一端が前記室外熱交換器の近傍に配置されたキャピラリであることを特徴とする空気調和機。

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