JP2007285545A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機からの吐出冷媒が四方弁をバイパスする冷凍サイクルにおいて低圧力損失かつ低熱損失の分岐部を有した冷凍サイクル装置を提供するものである。
【解決手段】圧縮機１０で圧縮された高温高圧冷媒は四方弁２０をバイパスさせ、且つバイパス管９３Ａ方向に冷媒をコントロール可能とするようなに冷媒経路の抵抗を変化させた配管を設置することで、四方弁２０を流れずに、また圧力損失や熱損失が少なく、スムースにバイパス管９３Ａだけに流れることになる。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機からの吐出冷媒が四方弁をバイパスするバイパス回路を備えた冷凍サイクル装置に関するものである。

従来の冷暖房可能な一般的な冷凍サイクル装置は冷凍サイクル中に四方弁を設け、この四方弁の切り換えによって、冷房運転と暖房運転を行っている。従来、一般的に用いられている四方弁では、１つの弁体の中で高温高圧の冷媒ガスと低温低圧の冷媒ガスが流通する冷媒通路が存在するために、弁体を通じて熱交換を行ってしまい、大きな熱損失となってしまう。一方、従来において提案されているように、四方弁を用いることなく、複数の開閉弁や三方弁を組み合わせる方法によれば、上記のような熱損失は生じないが、現存する開閉弁（二方弁）や三方弁は構造上四方弁にくらべると圧力損失が大きいという問題を有している。

そこで、四方弁を用いつつ、四方弁の内部で生じる熱損失を少なくするようにした技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。これは、圧縮機１の吐出側と四方弁２との間に三方弁８，９を設けることによって、冷房運転時に圧縮機１から吐出される冷媒を四方弁２を通すことなく室外熱交換器３に送るものである。
特開昭５６−６６６６０号公報

一般に三方弁はその構成上、開閉弁（二方弁）と比較すると圧力損失が大きい。また、四方弁の高圧側通路を遮断して冷媒を四方弁に通すことなく熱交換器に送る冷凍サイクルの高圧側通路中の冷媒にとっては、配管の分岐部や曲げ部での熱損失や圧力損失による性能低下が課題とされてきた。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、圧縮機からの吐出冷媒が四方弁をバイパスする冷凍サイクルにおいて低圧力損失かつ低熱損失の分岐部を有した冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機、室内熱交換器、絞り装置、及び室外熱交換器を四方弁を介して配管で接続し、前記四方弁は暖房運転モードで前記圧縮機から前記室内熱交換器につながる冷媒通路を遮断する構成とし、前記冷媒通路と並列にバイパス管を設けると共に前記バイパス管に開閉弁を設け、暖房運転時に前記バイパス管に冷媒を流す冷凍サイクル装置において、前記バイパス管が前記室内熱交換器につながる冷媒通路より配管内の流路抵抗を小さくしたものである。これによって、四方弁を介して低温の冷媒に熱を奪われることがないため、室内熱交換器での凝縮能力の低下を抑制することができ、また、暖房運転時に圧縮機に吸入される低温の冷媒は四方弁を介して高温の冷媒から熱を与えられることがないので、圧縮機効率を低下させることを抑制することができる。

本発明の冷凍サイクル装置は、四方弁における損失を抑制して効率を向上することができる。

上記課題を解決するために、請求項１記載の本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機、室内熱交換器、絞り装置、及び室外熱交換器を四方弁を介して配管で接続し、前記四方弁は暖房運転モードで前記圧縮機から前記室内熱交換器につながる冷媒通路を遮断する構成とし、前記冷媒通路と並列にバイパス管を設けると共に前記バイパス管に開閉弁を設け、暖房運転時に前記バイパス管に冷媒を流す冷凍サイクル装置において、前記バイパス管が前記室内熱交換器につながる冷媒通路より配管内の流路抵抗を小さくしたもので、四方弁を介して低温の冷媒に熱を奪われることがないため、室内熱交換器での凝縮能力の低下を抑制することができ、また、暖房運転時に圧縮機に吸入される低温の冷媒は四方弁を介して高温の冷媒から熱を与えられることがないので、圧縮機効率を低下させることを抑制することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１または２の冷凍サイクル装置において、バイパス管の配管長を室内熱交換器につながる冷媒通路の配管長より短くしたもので、配管が短いことにより圧力損失と熱損失を低減することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１の冷凍サイクル装置において、バイパス管の配管径を室内熱交換器につながる冷媒通路の配管径より大きくしたもので、圧力損失と熱損失を低減することができる。

請求項４記載の発明は、圧縮機の吐出管からの冷媒の流れ方向に対して、９０度以上の角度で室内熱交換器につながる冷媒通路に接続し、６０度以下の角度でバイパス管に接続される分岐管を設けたもので、圧力損失が少なく、スムースにバイパス管に冷媒を流すことができる。

以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態の冷房運転時の冷凍サイクル図である。図２は暖房運転時の冷凍サイクル図である。

図のように、圧縮機１０、四方弁２０、室外熱交換器３０、絞り装置４０、室内熱交換器５０をそれぞれ介して環状に接続している。ここで圧縮機１０、四方弁２０、室外熱交換器３０、絞り装置４０は室外機Ａに設けられ、室内熱交換器５０は室内機Ｂに設けられている。室外機Ａと室内機Ｂとは、液側接続配管６１Ｃとガス側接続配管６２Ｃとで接続されている。液側接続配管６１Ｃは液側室外バルブ８１と液側室内バルブ８２によって接続され、ガス側接続配管６２Ｃはガス側室外バルブ８３とガス側室内バルブ８４によって接続されている。また、液側配管６１Ａは室外熱交換器３０と絞り装置４０とを接続し、液側配管６１Ｂは絞り装置４０と液側室外バルブ８１とを接続している。ガス側配管６２Ａは、四方弁２０と室外熱交換器３０とを接続し、ガス側配管６２Ｂは、四方弁２０とガス側室外バルブ８３とを接続し、ガス側配管６２Ｄは圧縮機１０の吐出口と四方弁２０とを接続し、バイパス管９３Ａよりも流路抵抗が大きくなるような形態である。ガス側配管６２Ｅは四方弁２０と圧縮機１０の吸入口とを接続している。なお、ガス側配管６２Ｅにはアキュームレータ７０が接続している。

なお、図１に示す四方弁２０中の冷媒通路２１はガス側配管６２Ｄとガス側配管６２Ａとを連通する通路、冷媒通路２４はガス側配管６２Ｂとガス側配管６２Ｅとを連通する通路である。このように、四方弁２０が冷媒通路２１と冷媒通路２４を形成するような状態が冷房運転モードである。また、図２に示す四方弁２０中の冷媒通路２３はガス側配管６２Ａとガス側配管６２Ｅとを連通する通路で、冷媒通路２２は弁体２０Ａによってガス側
配管６２Ｂとガス側配管６２Ｄとを遮断されている。このように四方弁２０が冷媒通路２３だけを形成するような状態が暖房運転モードである。

図２において、バイパス管９３Ａは遮断された冷媒通路２２と並列に設けられている。すなわち、バイパス管９３Ａの一端は、分岐管１００Ａでガス側配管６２Ｄと接続され、他端は分岐管１００Ｂでガス側配管６２Ｂと接続されている。このバイパス管９３Ａには、開閉弁９３Ｂが設けられている。冷房運転と暖房運転との切り換えは、四方弁２０を切り換えて冷媒の流れを変えることにより行う。冷房運転時には、室外熱交換器３０は凝縮器として、室内熱交換器５０は蒸発器として機能する。また暖房運転時には室外熱交換器３０は蒸発器として、室内熱交換器５０は凝縮器として機能する。

以下に開閉弁の開閉動作と冷媒の流れについて説明する。まず、冷房運転における冷媒流れについて図１を用いて説明する。冷房運転時には、開閉弁９３Ｂは閉状態とする。圧縮機１０で圧縮された高温高圧冷媒は分岐管１００Ａを通って四方弁２０の冷媒通路２１、ガス側配管６２Ａを流れて室外熱交換器３０に導かれる。そして室外熱交換器３０で凝縮した冷媒は、液側配管６１Ａを通って室内熱交換器５０に導かれる。この室内熱交換器５０で蒸発した冷媒は、ガス側接続配管６２Ｃ、ガス側配管６２Ｂ、分岐管１００Ｂ、四方弁２０の冷媒通路２４、ガス側配管６２Ｅを通って圧縮機１０の吸入口に吸入される。

次に暖房運転における冷媒流れについて図２を用いて説明する。暖房運転の開始時には、まず開閉弁９３Ｂを開とする。このように開閉弁９３Ｂを開状態に動作させた状態で四方弁２０を暖房運転モードに切り換える。圧縮機１０の吐出管からの冷媒流れ方向に対して、分岐管１００Ａによって９０度以上の角度でガス側配管６２Ｄに接続され、６０度以下の角度でバイパス管９３Ａに接続されているため、圧縮機１０で圧縮された高圧高温冷媒の大部分は、配管抵抗の小さいバイパス管９３Ａを流れて室内熱交換器５０に導かれる。その後この室内熱交換器５０で凝縮した冷媒は液側接続配管６１Ｃ、液側配管６１Ｂを通って絞り装置４０に導かれる。そして絞り装置４０で減圧された冷媒は、液側配管６１Ａを通って、室外熱交換器３０に導かれる。この室外熱交換器３０で蒸発した冷媒は、ガス側配管６２Ａ、四方弁２０の冷媒通路２３、ガス側配管６２Ｅを通って圧縮機１０の吸入口に吸入される。

バイパス管９３Ａの圧力損失を低減するには、配管長をなるべく短く、また、配管径をなるべく大きくすることが良い。このように、圧縮機１０で圧縮された高温高圧冷媒は四方弁２０をバイパスさせ、且つバイパス管９３Ａ方向に冷媒の流れを流路抵抗でコントロールするような配管形態や分岐管を設置することで、四方弁２０を流れずに、また圧力損失や熱損失が少なく、スムースにバイパス管９３Ａだけに流れることになる。

本発明は冷凍サイクル装置で四方弁による損失を低減するものであり、空気調和装置の効率を向上させるのに好適である。

本発明の第１の実施形態を示す空気調和装置の冷房運転状態を示す冷凍サイクル図 本発明の第１の実施形態を示す空気調和装置の暖房運転状態を示す冷凍サイクル図 従来の空気調和装置の冷凍サイクル図

符号の説明

１０ 圧縮機
２０ 四方弁
３０ 室外熱交換器
４０ 絞り装置
５０ 室内熱交換器
９３Ａ バイパス管
９３Ｂ 開閉弁
１００Ａ 分岐管
１００Ｂ 分岐管

Claims (4)

1. 圧縮機、室内熱交換器、絞り装置、及び室外熱交換器を四方弁を介して配管で接続し、前記四方弁は暖房運転モードで前記圧縮機から前記室内熱交換器につながる冷媒通路を遮断する構成とし、前記冷媒通路と並列にバイパス管を設けると共に前記バイパス管に開閉弁を設け、暖房運転時に前記バイパス管に冷媒を流す冷凍サイクル装置において、前記バイパス管が前記室内熱交換器につながる冷媒通路より配管内の流路抵抗を小さくしたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. バイパス管の配管長を室内熱交換器につながる冷媒通路の配管長より短くしたことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
3. バイパス管の配管径を室内熱交換器につながる冷媒通路の配管径より大きくしたことを特徴とする請求項１または２記載の冷凍サイクル装置。
4. 圧縮機の吐出管からの冷媒の流れ方向に対して、９０度以上の角度で室内熱交換器につながる冷媒通路に接続し、６０度以下の角度でバイパス管に接続される分岐管を設けたことを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項記載の冷凍サイクル装置。