JP2005321111A - 空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】間接外気冷房運転時において、容積型ポンプのような機械的手段を使用せずに冷媒を循環させることが出来て、しかも、構造が複雑になりすぎることが無い圧縮式の空調装置の提供。
【解決手段】主回路と、圧縮機（１１）の吐出側から分岐して吸入側に合流する駆動回路（２）と、圧縮機をバイパスするバイパス回路（Ｌｂ４）とを備え、前記駆動回路（２）は、主回路に連通して主回路を循環する冷媒を貯蔵する冷媒タンク（Ｔ１、Ｔ２）を有し、圧縮機（１１）の吸入側と連通した冷媒タンク（Ｔ１、Ｔ２）に主回路を循環する液冷媒が吸い込まれ且つ圧縮機（１１）の吐出側と連通した冷媒タンク（Ｔ１、Ｔ２）内に溜まった液冷媒が主回路へ押し出される様に構成されており、駆動回路（２）内を冷媒蒸気が循環している場合には主回路を循環する冷媒が前記バイパス回路（Ｌｂ４）を流過する様に構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は空調装置、特に、圧縮式冷凍サイクルを利用した空調装置に関する。

室内の冷房方法として、圧縮式冷凍サイクルを利用した空調装置が有る。かかる圧縮式冷凍サイクルを改良した空調装置で、室外熱交換器と室内熱交換器の間に冷媒ポンプを設け、外気温度が低い場合には、圧縮機を運転しないで当該冷媒ポンプで冷媒を循環させるだけで冷房運転させるものがある。この方法は、外気で一旦冷媒を冷やし、その冷えた冷媒で室内の冷房を行うので、間接外気冷房と呼ばれる。循環媒体として水を利用する場合があるが、冷媒を用いるようにすればその相変化を利用することが出来るため、循環量を削減することでポンプ動力を節減することが出来る。間接外気冷房での冷房サイクル（例えば、特許文献１参照）を以下に簡略に説明する。

図１０において、蒸発器１を出た冷媒蒸気はそのまま凝縮器２に送られ、凝縮器２にて低温外気で冷やされて凝縮し、冷媒ポンプ３に送られる。冷媒ポンプ３では液冷媒が加圧され、蒸発器１に導かれる。蒸発器１では室内空気を冷却することで冷媒が蒸発し、再び凝縮器２に戻る。以下このサイクルを繰返し、室内の熱を蒸発器１及び凝縮器２を介して大気中に放出することで室内の冷房を行う。

しかし、冷媒ポンプにより行われる従来の間接外気冷房運転可能な空調装置では、冷媒ポンプにおいて、キャビテーションを生じ易く、ポンプ性能の低下や耐久性の悪化を招き易い。
また、液とガスの密度差分のヘッドをポンプが受け持たねばならないが、それだけのヘッドを受け持てるポンプが少ない。
歯車ポンプの様な容積式ポンプなら、その様なヘッドを受け持てる（例えば、特許文献２参照）。

歯車ポンプの様な容積式ポンプを有する従来技術では、特に歯車ポンプの歯車の様に構成部品同士が接触しながら稼動する。
そのような構成でも、潤滑油用のポンプであれば問題無いが、空調機の場合は、ポンプを流れる流体は冷媒である。
冷媒は潤滑性が悪く、歯車の様な構成部品の材料が摩耗してしまい空調機の耐久性が問題となる。

これに対して、熱により発生させた温度差により二次冷媒に圧力差を生ぜしめ、当該圧力差により二次冷媒を循環させる従来技術が存在する（例えば、特許文献３）。
しかし、その様な従来技術では、構造が複雑となり、コスト面で問題大きい。
特開２００２−６１９１８号公報 特開２００１−１６５０６１号公報 特開２００１−３３６８５１号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、間接外気冷房運転時において、容積型ポンプのような機械的手段を使用せずに冷媒を循環させることが出来て、しかも、構造が複雑になりすぎることが無い空調装置の提供を目的としている。

本発明の空調装置は、圧縮機（１１）と、室外熱交換器（１４）と、減圧手段（Ｖｘ１）と、室内熱交換器（３２）と、これ等の機器を連通する主回路と、圧縮機（１１）の吐出側から分岐して吸入側に合流する駆動回路（２）と、圧縮機をバイパスするバイパス回路（Ｖｂ１を介装したラインＬｂ４）とを備え、前記駆動回路（２）は、主回路に連通して主回路を循環する冷媒を貯蔵する冷媒タンク（Ｔ１、Ｔ２）を有し、圧縮機（１１）の吸入側と連通した冷媒タンク（Ｔ１、Ｔ２）に主回路を循環する液冷媒が吸い込まれ且つ圧縮機（１１）の吐出側と連通した冷媒タンク（Ｔ１、Ｔ２）内に溜まった液冷媒が主回路へ押し出される様に構成されており、駆動回路（２）内を冷媒蒸気が循環している場合には主回路を循環する冷媒が前記バイパス回路（Ｖｂ１を介装したラインＬｂ４）を流過する様に構成されている（請求項１）。

ここで、前記駆動回路（２）には回路切換手段（例えば、開閉弁Ｖ１〜Ｖ４）が介装されており、圧縮機（１１）の吸入側及び吐出側と冷媒タンク（Ｔ１、Ｔ２）との連通は、冷媒タンク（Ｔ１、Ｔ２の何れか一方）が空になるか或いは冷媒タンク（Ｔ１、Ｔ２の他方）が液冷媒で充満すると、回路切換手段により切り換えられる（例えば、開閉弁Ｖ１〜Ｖ４の開閉状態を切り換えることにより、圧縮機１１の吸入側と吐出側が、冷媒タンクＴ１、Ｔ２の何れと連通するのかが切り換えられる）様に構成されているのが好ましい（請求項２：図１）。

本発明において、前記駆動回路（２）には、駆動回路（２）を循環する冷媒蒸気を冷却するための冷却手段（例えば、熱交換器２１及び冷却ファン２２あるいは図４及び図５で示す冷媒タンクＴ１、Ｔ２の少なくとも一方に貯蔵された液冷媒内に冷媒蒸気を通過させるための構造）が設けられているのが好ましい（請求項３：図２〜図５）。

これに加えて本発明において、駆動回路（２）を循環する冷媒蒸気を主回路側に供給する手段（パージ手段）を設けることが好ましい（請求項４：図６〜図９）。
具体的には、冷媒タンク（Ｔ１、Ｔ２）と圧縮機（１１）の吐出側或いは吸入側との連通を切り換える回路切換手段（例えば、開閉弁Ｖ１〜Ｖ４）を切り換えて、駆動回路（２）を循環する冷媒蒸気が、（少なくとも一つの）冷媒タンクを経由して主回路に供給される様に構成すれば良い。或いは、駆動回路（２）における圧縮機（１１）の吐出側を主回路に連通する回路（開閉弁Ｖ１５および抵抗器１８を設けた回路Ｌｂ５を室外熱交換器１４の入口近傍に連通させる）を設ければ良い。

上述した構成を具備する本発明の空調装置（請求項１、２）によれば、間接外気冷房運転の際に、圧縮機（１１）の吸入側と連通した冷媒タンク（例えばＴ１）に主回路を循環する液冷媒が吸い込まれると共に、圧縮機（１１）の吐出側と連通した冷媒タンク（例えばＴ２）内に溜まった液冷媒が主回路側へ送り出される。以って、主回路を流れる冷媒は、（間接外気冷房運転の際に）圧縮機（１１）をバイパスしても、循環する。
後述する様に、駆動回路を流れる冷媒蒸気は、液冷媒に比較すれば、その質量流量は１／２０以下にもなりえる。従って、間接外気冷房運転時の圧縮機の負担或いは動力は、通常の冷房運転に比較して遥かに少なくて済み、省エネルギの要請に良く合致する。

また、従来技術で必要とされていた歯車ポンプ等の機械的な運動手段が不要となり、摩耗の問題を考慮する必要が無くなる。さらに、機構的にも複雑過ぎないため、故障となる確率も低い。

駆動回路を循環する冷媒蒸気は、圧縮機（１１）で圧縮されて、冷媒タンク（Ｔ１、Ｔ２）内の液冷媒を押圧した後、再び圧縮機に吸い込まれて圧縮される、というサイクルを繰り返すが、圧縮されることにより得たエネルギを何処にも発散していない。そのため、間接外気冷房運転時に、駆動回路を循環する冷媒蒸気が過熱する可能性がある。
これに対して、冷媒蒸気を冷却するための冷却手段を前記駆動回路に設ければ（請求項３）、冷媒蒸気過熱の危険性を未然に防止することが出来る。

ここで、冷媒タンクと駆動用圧縮機吸入側とを連通すると、当該冷媒タンク内が減圧されるため、冷媒タンク内の液冷媒が一部蒸発する。その結果、駆動回路（２）を循環する冷媒蒸気の充填量が増加して、駆動回路（２）全体が昇圧してしまう可能性がある。
これに対して、駆動回路（２）を循環する冷媒蒸気を主回路側に供給する手段（パージ手段）を設ければ（請求項４）、増加した冷媒蒸気を主回路側にパージすることにより、駆動回路（２）を循環する冷媒蒸気の充填量を一定に保ち、駆動回路（２）全体が昇圧することが防止される。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

先ず、図1を参照して本発明の第1実施形態を説明する。
図1において、当該空調装置は、大きなユニット単位として、内部に駆動回路２を装備した熱源機１と室内機３によって構成されている。

熱源機1は、圧縮機１１と、油分離器１２と、室外ファン１３を備えた室外熱交換器１４と、高圧冷媒タンク１５と、低圧冷媒タンク１６と駆動回路２を有すると共に、後に詳述する駆動回路２によって、第１の減圧弁Ｖｘ１を有し室内ファン３１と室内熱交換器３２とから成る室内機３を冷媒が循環するように構成されている。

熱源機１を構成する上記装備及び機器類（２及び１１〜１６）は、以下に記載する冷媒ラインによって接続され、空調機の冷媒回路が形成される。
即ち、圧縮機１１と油分離器１２とはラインＬｍ１と第１の合流点Ｂ１を挟んでラインＬｍ２によって接続されている。油分離器１２と室外熱交換器１４とはラインＬｍ３と分岐点Ｂ２を挟んで開閉弁Ｖ１２を介装したラインＬｍ４と第３の分岐点Ｂ３を挟んでラインＬｍ５によって接続されている。室外熱交換器１４と高圧冷媒タンク１５とはラインＬｍ６によって、高圧タンク１５と駆動回路２側の接続点Ｂｓ１とはラインＬｍ７によって接続されている。

また、駆動回路２との接続点Ｂｓ６と前記室内熱交換器３２とは前記第１の減圧弁Ｖｘ１を介装したラインＬｍ８によって接続され、室内熱交換器３２と第１の低圧冷媒タンク１６とはラインＬｍ９によって接続されている。
低圧冷媒タンク１６と圧縮機１１とは流過順にラインＬｍ１０、分岐点Ｂ４、開閉弁Ｖ１１を介装したラインＬｍ１１、分岐点Ｂ５、ラインＬｍ１２、分岐点Ｂ６、ラインＬｍ１３、分岐点Ｂ７、ラインＬｍ１４によって接続されている。

前記分岐点Ｂ１と分岐点Ｂ７はバイパス弁Ｖｂ２を介装したバイパスラインＬｂ１で接続され、バイパス弁Ｖｂ１を開放することによって冷媒の一部が圧縮機をバイパスするように構成されている。
また、前記油分離器１２と圧縮機１１の吸入ラインは、キャピラリチューブから成る抵抗器を介装したバイパスラインＬｂ３により接続されている。

前記分岐点Ｂ３とＢ４とは開閉弁（バイパス弁）Ｖｂ１を介装したバイパスラインＬｂ４によって接続されている。

一方、駆動回路２には、第１〜第４の開閉弁Ｖ１〜Ｖ４と、第１及び第２の冷媒タンクＴ１、Ｔ２と、第１〜第４の逆止弁Ｖｃ１〜Ｖｃ４と、第２の減圧弁Ｖｘ２と、開閉弁Ｖ１３、１４とを有すると共に、それらの各機器が以下に説明するラインによって接続されている。

即ち、主回路側の前記分岐点Ｂ２に一端が接続され且つ前記開閉弁Ｖ１４を介装したラインＬｓ１は、その他端が分岐点Ｂｓ２に接続されている。分岐点Ｂｓ２からは開閉弁Ｖ１を介装したラインＬｓ２および開閉弁Ｖ３を介装したＬｓ３が分岐し、ラインＬｓ２は第１の冷媒タンクＴ１に、ラインＬｓ３は第２の冷媒タンクＴ２にそれぞれ接続されている。

また、主回路側の前記分岐点Ｂ５に一端が接続され且つ前記開閉弁Ｖ１３及び第２の減圧弁Ｖｘ２を介装したラインＬｓ４は、その他端が分岐点Ｂｓ３に接続されている。分岐点Ｂｓ３からは開閉弁Ｖ２を介装したラインＬｓ５および開閉弁Ｖ４を介装したＬｓ６が分岐し、ラインＬｓ５は第１の冷媒タンクＴ１に、ラインＬｓ６は第２の冷媒タンクＴ２にそれぞれ接続されている。

前記第１の冷媒タンクＴ１の図示の下方にはラインＬｓ７が接続され、そのラインＬｓ７は分岐点Ｂｓ４においてラインＬｓ８とラインＬｓ９とに分岐する。そして、ラインＬｓ８は第１の逆止弁Ｖｃ１の閉止側に接続され、ラインＬｓ９は第２の逆止弁Ｖｃ２の開放側に接続される。
一方、前記第２の冷媒タンクＴ２の図示の下方にはラインＬｓ１０が接続され、そのラインＬｓ１０は分岐点Ｂｓ５においてラインＬｓ１１とラインＬｓ１２とに分岐する。そして、ラインＬｓ１１は第３の逆止弁Ｖｃ３の閉止側に接続され、ラインＬｓ１２は第４の逆止弁Ｖｃ４の開放側に接続される。

第１の逆止弁Ｖｃ１の開放側はラインＬｓ１３によって前記分岐点Ｂｓ１に接続され、第２の逆止弁Ｖｃ２の閉止側はラインＬｓ１４によって前記分岐点Ｂｓ６に接続されている。
また、第３の逆止弁Ｖｃ３の開放側はラインＬｓ１５によって前記分岐点Ｂｓ１に接続され、第４の逆止弁Ｖｃ４の閉止側はラインＬｓ１６によって前記分岐点Ｂｓ６に接続されている。

前記第１〜第４の開閉弁Ｖ１〜Ｖ４はそれぞれ制御信号ラインＳｏによってコントトールユニット５０に接続され、バルブ開閉の制御をそのコントロールユニット５０の指令によって行うように構成されている。

ここで、外気温度が高い通常冷房時の作動について、図１を参照して説明する。
外気温度が高い場合は、圧縮式冷凍サイクルとして運転する。即ち、駆動回路２の開閉弁Ｖ１〜Ｖ４、Ｖ１３、Ｖ１４及び熱源機１の開閉弁（バイパス弁）Ｖｂ１を閉止し、圧縮機１１を作動させる。
主回路を流れる冷媒は圧縮機１１によって加圧され、高温高圧ガスとして室外熱交換器１４に送られる。室外熱交換器１４では高温高圧の冷媒蒸気は外気と熱交換して凝縮する。

凝縮した高圧冷媒は、高圧冷媒タンク１５を経由し、分岐点Ｂｓ１、ラインＬｓ１３、第１の逆止弁Ｖｃ１、第２の逆止弁Ｖｃ２、ラインＬｓ１４、分岐点Ｂｓ６、主回路側のラインＬｍ８を経由した後、第１の減圧弁（膨張弁）Ｖｘ１で減圧されて、室内熱交換器３２において気化する。冷媒はその際の気化熱によって室内空気を冷却し、主回路のラインＬｍ９、低圧冷媒タンク１６、ラインＬｍ１０〜ラインＬｍ１４を経由して、圧縮機１１に戻り、再び同様のサイクルを繰り返す。

外気温が充分低い場合には、以下の原理により駆動回路２で冷媒に搬送動力を与え、熱源機１と室内機３を主回路によって循環させ、間接外気冷房により室内を冷房する。
先ず、外気温度が所定温度以下になると、コントロールユニット５０は開閉弁Ｖ２、Ｖ３、Ｖ１１、Ｖ１２を閉止し、開閉弁Ｖ１、Ｖ４、Ｖ１３、Ｖ１４、Ｖｂ１を開放する。
ここで、開閉弁Ｖ１１〜Ｖ１４、開閉弁（バイパス弁）Ｖｂ１は図示しない制御信号ラインによってコントロールユニット５０に接続されている。

冷媒は、室外熱交換器１４において十分に冷たい外気によって冷却、凝縮される。一方、圧縮機１１は、開閉弁Ｖ１３、第２の減圧弁Ｖｘ２、開閉弁Ｖ４を介してタンクＴ２内の冷媒を吸引するのでタンクＴ２が減圧される。
タンクＴ２が減圧されると、前記冷却・凝縮された冷媒が、ラインＬｍ６、高圧冷媒タンク１５、ラインＬｍ７、分岐点Ｂｓ１、ラインＬｓ１５、逆止弁Ｖｃ３、ラインＬｓ１１、分岐点Ｂｓ５、ラインＬｓ１０を経由して、冷媒タンクＴ２に吸入されてタンクＴ２内に貯留される。

一方、圧縮機１１の吐出側からは、高温高圧の冷媒蒸気が、ラインＬｍ１、ラインＬｍ２、油分離器１２、ラインＬｍ３、分岐点Ｂ２、開閉弁Ｖ１４を介装したラインＬｓ１、分岐点Ｂｓ２、開閉弁Ｖ１を介装したラインＬｓ２を経由して、第１の冷媒タンクＴ１に流入し、タンクＴ１内の圧力を上昇させる。すると第１の冷媒タンクＴ１内の液冷媒は、タンクＴ１から押出され、逆止弁Ｖｃ２、分岐点Ｂｓ６を経由して、主回路のラインＬｍ８に流入する。

主回路のラインＬｍ８に流出した液冷媒は、室内機３の室内熱交換器３２に供給され、気化熱を奪って蒸発する。その後、第１の冷媒タンクＴ１が空になるか、或いは第２の冷媒タンクＴ２が満液になった時点で、自動的に開閉弁を切換える。即ち、開いていた第１及び第４の開閉弁Ｖ１、Ｖ４を閉じ、閉じていた第２及び第３の開閉弁Ｖ２、Ｖ３を開く。
これにより、今度は第２の冷媒タンクＴ２の冷媒が室内熱交換器３２に送出され、第１の冷媒タンクＴ１は室外熱交換器１４より冷媒を吸引する。

以上のサイクルを繰り返すことにより、冷媒が室外熱交換器１４と室内熱交換器３２の間を循環する。

尚、バルブ開閉切換のタイミングは、冷媒タンクＴ１、Ｔ２の液冷媒の液位（レベル）の検知による。冷媒タンクＴ１、Ｔ２の液冷媒の液位（レベル）の検知による開閉弁Ｖ１〜Ｖ４の開閉切換は、従来・公知の技術を適用すれば良い。

上述した構成を具備する第１実施形態の空調装置によれば、間接外気冷房運転の際に、圧縮機１１の吸入側と連通した冷媒タンク（例えばＴ１）に主回路を循環する液冷媒が吸い込まれると共に、圧縮機１１の吐出側と連通した冷媒タンク（例えばＴ２）内に溜まった液冷媒が主回路側へ送り出される。以って、主回路を流れる冷媒は、（間接外気冷房運転の際に）圧縮機１１をバイパスしても、循環する。
例えば、冷媒をＲ４１０Ａ（現在、空調用に最も良く使用されるタイプの冷媒）とし、圧縮機から吐出する冷媒蒸気を１．４４３ＭＰａ（飽和温度、２０℃相当）、温度５０℃（圧縮機出口であるため、加熱蒸気となる）とし、この冷媒蒸気により、当該冷媒蒸気（圧縮機から吐出された冷媒蒸気）と同じ圧力で、飽和状態にある液冷媒を押圧する場合、冷媒蒸気の密度は４６．１４ｋｇ／ｍ^３であるのに対して、液冷媒の密度は１０８５ｋｇ／ｍ^３となり、密度比は２０倍以上である。
その結果、圧縮機１１で循環させる冷媒蒸気の質量流量は、液冷媒の質量流量に対して１／２０以下で済むことになる。すなわち、間接外気冷房運転時の圧縮機の負担或いは動力は、通常の冷房運転に比較して遥かに少なくて済み、省エネルギの要請に良く合致する。

また、従来技術で必要とされた歯車ポンプ等の機械的な運動手段が不要となり、圧縮機１１に循滑油を絶やさなければ摩耗の問題が無い。さらに、機構的にも複雑過ぎないため故障となる確率も低い。

次に、図２を参照して第２実施形態を説明する。
上述した図１の第１実施形態において、駆動回路２を循環する冷媒蒸気は、「圧縮されて冷媒タンク（Ｔ１、Ｔ２）内の液冷媒を押圧して、圧縮機１１に吸い込まれて再び圧縮」というサイクルを繰り返すが、圧縮されることにより得たエネルギを何処にも発散していない。その結果、直ぐに温度が上昇してしまう。
換言すれば、駆動回路２を循環する冷媒蒸気は、常に圧縮機１１に吸い込まれ、吐出されるサイクルを繰り返しており、そのエネルギを消費していない。そのため、直ちに昇温してしまう。その結果、駆動回路２を循環する冷媒蒸気は、危険な温度領域まで直ちに昇温してしまうという問題がある。
これを解決するのが、図２の第２実施形態である。

第２実施形態の空調装置は、図２において、圧縮機１１から吐出された最も温度の高い冷媒蒸気を、駆動回路２のラインＬｓ１に駆動回路用の室外熱交換器２１及び室外ファン２２で冷却する用に構成されている。このように、駆動回路２を循環する冷媒の温度上昇を駆動回路２に介装された室外熱交換器２１および室外ファン２２によって防止している。

ここで、駆動回路２を循環する冷媒蒸気を凝縮してしまうと、冷媒蒸気の質量流量が液冷媒の質量流量の１／２０以下となり、圧縮機駆動のエネルギが節約できる、というメリットが享受出来なくなってしまう。そのため、室外熱交換器２１出口の冷媒温度が冷媒凝縮温度よりも高くなり、冷却された冷媒が凝縮せずに気相状態を維持する様に、ファン２２を制御する、すなわち、適正な過熱度を維持する様にファン２２の回転数を制御する必要がある。

そこで、図示しない温度センサ及び／又は圧力センサの計測結果を図示しない入力信号ラインでコントロールユニット５０へ送出し、当該コントロールユニット５０で、必要な過熱度を維持し且つ（駆動回路２を循環する）冷媒の温度上昇を抑制できる程度にファン２２の回転数を設定することが好ましい。

その他の構成及び作用効果は、図１の第１実施形態と概略同様である。

次に図３を参照して第３実施形態を説明する。
図３の第３実施形態は、図２の第２実施形態と同様に、駆動回路２を循環する冷媒の温度上昇（冷媒蒸気の過熱）を防止するための実施形態である。

図３の第３実施形態では、圧縮機１１の低圧側（吸入側）に接続するラインＬｓ４に、駆動回路２を循環する冷媒を冷却するための熱交換器２１及びファン２２が設けられている。適正な過熱度を維持する様に室外ファン２２の回転数を制御するため、室外熱交換器２１の出側には温度センサＴ及び／又は圧力センサＰが設けられている。

駆動回路２を循環する冷媒蒸気が凝縮して液冷媒となり、当該液冷媒が駆動回路用の圧縮機に吸い込まれると駆動回路用の圧縮機が破損する恐れがある。そのため、過熱度を維持する必要がある。

したがって、前記温度センサＴ及び／又は圧力センサＰの計測結果を図示しない入力信号ラインでコントロールユニット５０へ送出し、当該コントロールユニット５０で、必要な過熱度を維持し且つ（駆動回路２を循環する）冷媒の温度上昇を抑制できる程度に室外ファン２２の回転数を設定するように構成することが好ましい。

ここで、図３では、室外熱交換器２１及びファン２２はラインＬｓ４において、第２の減圧弁Ｖｘ２の圧縮機１１側領域に配置されているが、第２の減圧弁Ｖｘ２のタンクＴ１、Ｔ２側に配置することも可能である。

その他の構成及び作用効果は、図１の第１実施形態と同様である。

次に、図４及び図５を参照して、第４実施形態を説明する。
図４及び図５の第４実施形態は、駆動用ライン２の冷媒蒸気と冷媒タンク内の液冷媒を接触させることにより、液冷媒の一部が加熱されて蒸発し、一方、冷媒蒸気は冷却される。これによって冷媒蒸気の過熱を防止する実施形態である。

図４において、図１のラインＬｓ２の先端を第１の冷媒タンクＴ１の底部近傍まで貫通させ、そのラインＬｓ２の先端から駆動回路を循環する冷媒蒸気を、タンクＴ１内の液冷媒（主回路を循環する冷媒）内を通過させる。

冷媒蒸気がタンクＴ１内の液冷媒間を（気泡となって）移動する際に、駆動回路側の冷媒蒸気が主回路側の液冷媒と気液接触して、駆動回路側冷媒蒸気が保有する熱量が主回路側冷媒に投入される。その結果、駆動回路側の冷媒が冷やされる。そうすることによって、駆動回路側の冷媒の過熱が防止出来る。

上述したように、ラインＬｓ２から吐出される冷媒蒸気は、タンクＴ１の下部から排出することが望ましい。冷媒蒸気が質量差により自然に上昇し、タンクＴ１内の液冷媒と接触、撹拌作用により熱交換が進むためである。

図５の第４実施形態の変形例では、図１のラインＬｓ２の先端を折り返しのある鉤状に曲げ、冷媒タンクＴ１の底部から上方に向って貫通させた実施例である。
図４及び図５の第４実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、図１の第１実施形態と同様である。

次に、図６及び図７を参照して第５実施形態を説明する。
図４及び図５の第４実施形態によれば、駆動回路２を流れる冷媒温度を降温させることが出来る。
しかし、冷媒タンクＴ１、Ｔ２の何れか或いは双方で、駆動回路２を循環する冷媒蒸気と主回路を循環している液冷媒とが気液接触する結果、主回路を循環している液冷媒が蒸発して、駆動回路側に流入し、駆動回路を流れる冷媒蒸気が増量することとなる。
その結果、冷媒タンクＴ１、Ｔ２の何れか一方の空タンクの圧力が増加してしまい、主回路を循環している液冷媒を吸込まなくなってしまう恐れがある。

駆動回路２側で冷媒量が増加してしまうことを防止して、冷媒タンクＴ１、Ｔ２の一方の空タンクが液冷媒を吸込まなくなってしまう事態を防止するための対処策が、図６及び図７の第５実施形態である。

図６の第５実施形態の空調装置の構成は、図１の第１実施形態の空調装置に対して、圧縮機１１の吐出側のラインＬｍ１に圧力センサＳｐを介装し、その圧力センサＳｐを入力信号ラインＳｉでコントロールユニット５０と接続した点のみが第１実施形態と異なる。

コントロールユニット５０は、圧縮機１１の吐出側のラインＬｍ１に介装した前記圧力センサＳｐが圧縮機１１の吐出圧の上昇を検知した場合、圧縮機１１の吸入口と接続する開閉弁Ｖ２、Ｖ４を閉止し、圧縮機１１の吐出口と接続する開閉弁Ｖ１、Ｖ３の何れか一方或いは双方を開放し、所定の状態になるまで冷媒パージ運転を継続するように構成されている。

そのように構成（この場合、例えば、開閉弁Ｖ１のみを開放）することにより、圧縮機１１から吐出された冷媒蒸気は、ラインＬｍ１、ラインＬｍ２、ラインＬｍ３、分岐点Ｂ２、開閉弁Ｖ１４を介装したラインＬｓ１、分岐点Ｂｓ２、開閉弁Ｖ１を介装したラインＬｓ２を経由して冷媒タンクＴ１に流入し、冷媒タンクＴ１内の液冷媒を押出した後もこの状態を維持し、冷媒タンクＴ１に流入する冷媒蒸気も、ラインＬｓ７、分岐点Ｂｓ４、ラインＬｓ９、逆止弁Ｖｃ２、ラインＬｓ１４分岐点ＢＳ６を順に経由して、主回路のラインＬｍ８に流入せしめる。即ち駆動回路２に留まった冷媒蒸気を、主回路側に押出すことが出来る。

冷媒パージ運転を継続する態様は、上述したものには限定されない。例えば、前記圧力センサＳｐが圧縮機１１の吐出圧の上昇を検知した場合に、第２の減圧弁（膨張弁）Ｖｘ２を完全に、或いは殆ど閉止し、且つ圧縮機１１の吐出口と接続する開閉弁Ｖ１、Ｖ３の何れか一方或いは双方を開放しても、冷媒パージ運転を継続することが出来る。
その場合、冷媒の駆動回路における流れは、上述の開閉弁Ｖ２〜Ｖ４を閉止した場合と同様である。

或いは、前記圧力センサＳｐが圧縮機１１の吐出圧の上昇を検知した場合、圧縮機１１の吐出側の室外熱交換器１４へ通じるラインＬｍ４に介装された開閉弁Ｖ１２を開放し、以って、圧縮機１１から吐き出される冷媒蒸気をラインＬｍ１、ラインＬｍ２、ラインＬｍ３、開閉弁Ｖ１２、ラインＬｍ４を通じて主回路に導くことにより、冷媒パージ運転を行うように、コントロールユニット５０を構成することも可能である。

そのように構成することにより、圧縮機１１から吐出された冷媒は、圧力の高くなった駆動回路に回り込まないで、分岐点Ｂ２を経由した後、圧力の低い主回路のラインＬｍ４側に回り込み、次第に駆動回路側を減圧し、駆動回路２中の冷媒量を調節することが出来る。
なお、開閉弁Ｖ１２およびラインＬｍ４は、通常の圧縮式冷凍サイクル運転時の効率低下を防ぐため、圧力損失を生じないよう大口径が選定されており、前記冷媒パージ運転で開閉弁Ｖ１２を開くと圧縮機１１に急激な圧力変化を生じる。かかる現象を防止する手法については後述する第６実施形態にて詳述する。

さらに、図７のフローチャートを参照して第５実施形態における冷媒パージ運転を含む間接外気冷房運転の制御方法を説明する。

先ず間接外気冷房運転をスタートさせる（ステップＳ１）。ステップＳ２では、コントロールユニット５０は圧力センサＳｐの圧力値を常に監視しており、圧縮機１１の吐出圧力が所定値以上となったか否かを判断する。

所定値以上であれば（ステップＳ２のＹＥＳ）ステップＳ４に進み、所定値未満であれば（ステップＳ２のＮＯ）、ステップＳ３において開閉弁Ｖ１〜Ｖ４の開閉を所定のパターン（例えば、「最初Ｖ２、Ｖ４を開放、Ｖ１、Ｖ３を閉止して、冷媒タンクＴ１が満タン或いは冷媒タンクＴ２が空となった後、反対にＶ２、Ｖ４を閉止、Ｖ１、Ｖ３を開放」、この開閉操作を交互に行う）で行い、再びステップＳ１以降を繰り返す。

ステップＳ４ではコントロールユニット５０は開閉弁Ｖ２〜Ｖ４を閉止し、開閉弁Ｖ１を開放する。すると、駆動回路のラインＬｓ４の上流において開閉弁Ｖ２、Ｖ４が遮断されている上、圧縮機１１が吸引するので圧縮機１１の吸入圧力は低下する（ステップＳ５）。
一方、開閉弁Ｖ１を通過した冷媒蒸気は冷媒タンクＴ１内部を押圧し、タンクＴ１内部の液冷媒をタンク外に押出す。タンクＴ１外に押出された液冷媒は、ラインＬｓ１７、分岐点Ｂｓ４、ラインＬｓ９、第２の逆止弁Ｖｃ２、ラインＬｓ１４、分岐点Ｂｓ６を経由して、主回路側のラインＬｍ８に流入する（ステップＳ６）。

更に運転を継続すると、圧縮機の吐出する冷媒蒸気も同様の経路で主回路側のラインＬｍ８に流入し、駆動回路２から冷媒蒸気が排出されることで、圧縮機１１の吐出圧力は低下する（ステップＳ７）。次のステップＳ８ではコントロールユニット５０は、圧縮機１１の吐出圧力が所定値以下となったか否かを判断する。

圧縮機１１の吐出圧力が所定値以下となったなら（ステップＳ８のＹＥＳ）、ステップＳ１まで戻り、再びステップＳ１以降を繰り返す。一方、まだ圧縮機１１の吐出圧力が所定値を超えていれば（ステップＳ８のＮＯ）、ステップＳ２まで戻り、ステップＳ２以降を繰り返す。

次に、図８及び図９を参照して第６実施形態を説明する。

図８及び図９の第６実施形態は、図６及び図７の第５実施形態に対して、主回路側のラインＬｍ５に分岐点Ｂ９を、駆動回路２側のラインＬｓ１の開閉弁Ｖ１４と分岐点Ｂｓ２の間の領域に分岐点Ｂｓ７を設け、分岐点Ｂ９と分岐点ＢＳ７を、開閉弁Ｖ１５を介装したバイパスＬｂ５で接続した実施形態である。尚、開閉弁Ｖ１５と分岐点ＢＳ７との間の領域には抵抗器１８が介装されている。それ以外の構成に関しては、第５実施形態と同様である。

上述したような構成によって、圧縮機１１の吐出側の圧力が上昇した場合には、開閉弁Ｖ１５を開けて、主回路側へ冷媒蒸気をパージする。以って、駆動回路２内を循環する冷媒蒸気を主回路側へ逃してやることにより、駆動回路２を循環する冷媒圧力の増圧を抑制することが出来る。
なお、パージされた冷媒蒸気は、室外熱交換器１４に流入し、直ちに凝縮され、主回路内を循環する。
駆動回路側からの蒸気冷媒のパージは急激に終了する。その際、バイパスＬｂ５内には衝撃的な圧力変動が生じる。係る圧力変動は、回路にとって危険な現象であり、そのために、例えばキャピラリチューブによる抵抗器１８を介装している。

さらに、図９のフローチャートを参照して第５実施形態における冷媒パージ運転を含む間接外気冷房運転の制御方法を説明する。

先ず間接外気冷房運転をスタートさせる（ステップＳ１１）。ステップＳ１２では、コントロールユニット５０は圧力センサＳｐの圧力値を常に監視しており、圧縮機１１の吐出圧力が所定値以上となったか否かを判断する。

所定値以上であれば（ステップＳ１２のＹＥＳ）ステップＳ１４に進み、所定値未満であれば（ステップＳ１２のＮＯ）、ステップＳ１３において開閉弁Ｖ１５を閉止した後、再びステップＳ１１以降を繰り返す。

ステップＳ１４ではコントロールユニット５０は開閉弁Ｖ１５を開放する。すると、駆動回路側の圧力が高いので、圧縮機１１から吐出された冷媒は、一端ラインＬＳ１の分岐点Ｂｓ７まで流過した後バイパスＬｂ５に迂回し、分岐点Ｂ９を経由して、直ちに主回路Ｌｍ５から室外熱交換器１４に流入する（ステップＳ１５）。したがって、圧縮機１１の吐出圧力は直ちに低下する。

次のステップＳ１６では、圧縮機１１の吐出圧力が所定値以下か否かを判断し、圧縮機１１の吐出圧力が所定値以下となったなら（ステップＳ１６のＹＥＳ）、ステップＳ１１まで戻り、再びステップＳ１１以降を繰り返す。一方、まだ圧縮機１１の吐出圧力が所定値を超えていれば（ステップＳ１６のＮＯ）、ステップＳ１２まで戻り、ステップＳ１２以降を繰り返す。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。

第１実施形態を示すブロック図。 第２実施形態を示すブロック図。 第３実施形態を示すブロック図。 第４実施形態の一例を示す要部断面図。 第４実施形態の変形例を示す要部断面図。 第５実施形態を示すブロック図。 第５実施形態の制御方法を示すフローチャート。 第６実施形態を示すブロック図。 第６実施形態の制御方法を示すフローチャート。 従来技術の構成を示すブロック図。

符号の説明

１・・・熱源機
２・・・駆動回路
３・・・室内機
１１・・・圧縮機
１２・・・油分離器
１３・・・室外ファン
１４・・・室外熱交換器
１５・・・高圧冷媒タンク
１６・・・低圧冷媒タンク
１７、１８・・・抵抗器
３１・・・室内ファン
３２・・・室内熱交換器
Ｂ１〜Ｂ９・・・主回路側の分岐点
Ｂｓ１〜Ｂｓ７・・・駆動回路側の分岐点
Ｓｉ・・・入力信号ライン
Ｓｏ・・・制御信号ライン
Ｓｐ・・・圧力センサ
Ｖ１〜Ｖ４、Ｖ１１〜Ｖ１５・・・開閉弁
Ｖｂ１、Ｖｂ２・・・開閉弁（バイパス弁）
Ｖｃ１〜Ｖｃ４・・・逆止弁
Ｖｘ１、Ｖｘ２・・・減圧弁（膨張弁）
Ｔ１、Ｔ２・・・冷媒タンク

Claims (4)

1. 圧縮機と、室外熱交換器と、減圧手段と、室内熱交換器と、これ等の機器を連通する主回路と、圧縮機の吐出側から分岐して吸入側に合流する駆動回路と、圧縮機をバイパスするバイパス回路とを備え、前記駆動回路は、主回路に連通して主回路を循環する冷媒を貯蔵する冷媒タンクを有し、圧縮機の吸入側と連通した冷媒タンクに主回路を循環する液冷媒が吸い込まれ且つ圧縮機の吐出側と連通した冷媒タンク内に溜まった液冷媒が主回路へ押し出される様に構成されており、駆動回路内を冷媒蒸気が循環している場合には主回路を循環する冷媒が前記バイパス回路を流過する様に構成されていることを特徴とする空調装置。
2. 前記駆動回路には回路切換手段が介装されており、圧縮機の吸入側及び吐出側と冷媒タンクとの連通は、冷媒タンクが空になるか或いは冷媒タンクが液冷媒で充満すると、回路切換手段により切り換えられる様に構成されている請求項１の空調装置。
3. 前記駆動回路には、駆動回路を循環する冷媒蒸気を冷却するための冷却手段が設けられている請求項１、２の空調装置。
4. 駆動回路を循環する冷媒蒸気を主回路側に供給する手段を設けた請求項１〜３の何れか１項の空調装置。

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