JP2010144940A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バイパス回路を設けたホットガスバイパス除霜を行う冷凍サイクルにおいて、冷房運転時にバイパス回路の液溜まりを防止し冷房性能能力を向上させた空気調和装置を提供する。
【解決手段】ホットガスバイパス除霜を行う為のヒートポンプ式冷凍サイクルにおいて、室内熱交換器３および減圧器４の間と四方弁２および圧縮機１の吸入側との間を連結する第１のバイパス回路６を設け、第１のバイパス回路６に冷媒加熱用二方弁７、冷媒加熱器９を設けた構成としてある。これにより、冷房運転時においてバイパス回路側に高圧ガスが流れ込んで当該バイパス回路６に液溜まりが発生することがなく冷房性能能力の向上を図るとともに、快適な除霜運転が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプ運転による暖房運転時において、暖房を継続しながら室外熱交換器に付着した霜を除霜する除霜運転を行うことができる空気調和装置に関するものである。

過去一般的な、この種のヒートポンプ式空気調和装置の除霜方式は、四方弁を切り換え、冷凍サイクルの冷媒を逆方向に流す除霜方式をとっている。即ち、除霜運転は冷房時と同じ冷媒の流動方向とし、室外熱交換器に高温高圧の冷媒を流す事により、熱交換器に付着した霜を融解するものである。この除霜方式では、除霜時は室内側の熱交換器が蒸発器となるため、部屋の温度が低下して冷風感を感じるという基本的課題があった。

この基本的課題への対策として、暖房運転を継続しながら除霜運転する発明が考えられてきており、圧縮機、四方弁、減圧器、室外送風機、室外熱交換器を具備した室外機と、室内熱交換器、室内送風機を具備した室内機とを冷媒回路で連結したヒートポンプ式冷凍サイクルに、前記室内熱交換器および前記減圧器の間と前記四方弁および前記室外熱交換器の間を連結する第１のバイパス回路を設け、前記第１のバイパス回路に冷媒加熱用二方弁および冷媒加熱器、冷媒加熱用二方弁と冷媒加熱器の間に冷媒加熱二方弁用逆止弁を設け、さらに前記冷凍サイクルに連結された前記四方弁および前記室内熱交換器の間と、前記減圧器および前記室外熱交換器の間を連結する第２のバイパス回路を設け、前記第２のバイパス回路に除霜用二方弁と除霜二方弁用逆止弁を設け、前記室外熱交換器の除霜を行う際、前記第１のバイパス回路の冷媒加熱用二方弁を開放して冷媒加熱器で加熱された冷媒を前記圧縮機の吸入側に流す第１のバイパス運転と、前記第２のバイパス回路の除霜用二方弁を開放して前記室外熱交換器に冷媒を通過させる第２のバイパス回路（以下、ホットガスバイパス構成）により除霜を行う方式で、暖房運転を継続しながら除霜運転する発明が考えられてきた。

しかしながら、この前記室内熱交換器および前記減圧器の間と前記四方弁および前記室外熱交換器の間を連結する第１のバイパス回路の構成では、冷房運転時に吐出側となり第１のバイパス回路内に冷媒の液溜まりが発生し冷房性能能力が低下するという課題があった。この課題への対策として、冷媒の液溜まりを防止する冷凍サイクル構成が考えられてきた（例えば、特許文献１参照）。

図３は特許文献１に記載された従来例の空気調和装置における暖房運転時の冷凍サイクル構成図である。

同図に示すように、圧縮機１、四方弁２、減圧器４、室外送風機１５、室外熱交換器５を具備した室外機１７と、室内熱交換器３、室内送風機１４を具備した室内機１６とを冷媒回路で連結したヒートポンプ式冷凍サイクルと、この冷凍サイクルに連結された前記室内熱交換器３および前記減圧器４の間と前記四方弁２および前記室外熱交換器５の間を連結する第１のバイパス回路６を設け、前記第１のバイパス回路６に冷媒加熱用二方弁７および冷媒加熱器９、冷媒加熱用二方弁７と冷媒加熱器９の間に冷媒加熱二方弁用逆止弁８を設け、さらに前記冷凍サイクルに連結された前記四方弁２および前記室内熱交換器３の間と前記減圧器４および前記室外熱交換器５の間を連結する第２のバイパス回路１０を設け、前記第２のバイパス回路１０に除霜用二方弁１１と除霜二方弁用逆止弁１２を設け、前記室外熱交換器５の除霜を行う際、前記第１のバイパス回路６の冷媒加熱用二方弁７を開放して冷媒加熱器９で加熱された冷媒を前記圧縮機１の吸入側に流す第１のバイパス運
転と、前記第２のバイパス回路１０の除霜用二方弁１１を開放して前記室外熱交換器５に冷媒を通過させる第２のバイパス運転のホットガスバイパスによる除霜を行うことを特徴としており、このホットガスバイパス構成を成すことで暖房運転を継続しながら除霜運転を行う発明が開示されている。
特開２００７−５１８０５号公報

しかしながら、この冷凍サイクルでは、次のような課題が発生する。図４は従来例の空気調和装置における冷房運転時の冷凍サイクル構成図である。

図４に示すように、室内熱交換器３および減圧器４の間と四方弁２および室外熱交換器５の間を連結する第１のバイパス回路６を設けただけの構成では、冷房運転時にはこのバイパス回路側が圧縮機１の吐出側となる。従って、圧縮機１から吐出された高圧ガスは、四方弁２を経て室外熱交換器５へ向かう途中で分岐する第１のバイパス回路６の冷媒加熱二方弁用逆止弁８までのバイパス回路内に流れるため、冷媒の液溜まりが発生する。その結果、冷凍サイクルシステムにおいては、溜まった分の冷媒不足となり、冷房性能能力を低下させるという課題を有していた。

本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたもので、冷媒の液溜まりを防止し冷房性能能力を向上させることを第１の目的とし、更にホットガスバイパス構成を成す冷凍サイクルの暖房運転時の霜の溶け残りの問題も発生しない安定した除霜運転を提供することを第２の目的としたものである。

上記第１の目的を達成するために、本発明の空気調和装置は、圧縮機、四方弁、減圧器、室外送風機、室外熱交換器を具備した室外機と、室内熱交換器、室内送風機を具備した室内機とを冷媒回路で連結した冷凍サイクルを備えるとともに、前記冷凍サイクルに冷媒加熱用二方弁と冷媒加熱器を有する第１のバイパス回路を備えた空気調和装置であって、前記第１のバイパス回路は前記室内熱交換器および前記減圧器の間と前記四方弁および前記圧縮機との間を連結して、その出口側が前記圧縮機の吸入側に接続する構成、あるいは、圧縮機、四方弁、減圧器、室外送風機、室外熱交換器を具備した室外機と、室内熱交換器、室内送風機を具備した室内機とを冷媒回路で連結した冷凍サイクルを備えるとともに、前記冷凍サイクルに冷媒加熱用二方弁と冷媒加熱器を有する第１のバイパス回路を備えた空気調和装置であって、前記第１のバイパス回路は前記室内熱交換器および前記減圧器の間と前記四方弁および前記室外側熱交換器との間を連結するとともに、前記四方弁および前記室外側熱交換器との間の接続部となる前記第１のバイパス回路の出口側は液溜まり防止用逆止弁を介して接続した構成としてある。

これによって、冷房運転時に圧縮機から吐出された高圧ガスが、四方弁を経て室外熱交換器へ向かう途中にて第１のバイパス回路側に分岐して当該バイパス回路に冷媒が液溜まりすることがなくなり、冷房性能の向上が可能となる。

本発明の空気調和装置は、ヒートポンプ運転による冷房運転時にはバイパス回路への液溜まりを防止し冷房性能能力の向上を図ることができる。

第１の発明は、圧縮機、四方弁、減圧器、室外送風機、室外熱交換器を具備した室外機と、室内熱交換器、室内送風機を具備した室内機とを冷媒回路で連結した冷凍サイクルを
備えるとともに、前記冷凍サイクルに冷媒加熱用二方弁と冷媒加熱器を有する第１のバイパス回路を備えた空気調和装置であって、前記第１のバイパス回路は前記室内熱交換器および前記減圧器の間と前記四方弁および前記圧縮機との間を連結して、その出口側が前記圧縮機の吸入側に接続する構成としてあり、ヒートポンプ運転による冷房運転時にはバイパス回路への液溜まりを防止し冷房性能能力の向上を図ることができる。

また第２の発明は、圧縮機、四方弁、減圧器、室外送風機、室外熱交換器を具備した室外機と、室内熱交換器、室内送風機を具備した室内機とを冷媒回路で連結した冷凍サイクルを備えるとともに、前記冷凍サイクルに冷媒加熱用二方弁と冷媒加熱器を有する第１のバイパス回路を備えた空気調和装置であって、前記第１のバイパス回路は前記室内熱交換器および前記減圧器の間と前記四方弁および前記室外側熱交換器との間を連結するとともに、前記四方弁および前記室外側熱交換器との間の接続部となる前記第１のバイパス回路の出口側は液溜まり防止用逆止弁を介して接続した構成としてあり、前記第１の発明と同様ヒートポンプ運転による冷房運転時にはバイパス回路への液溜まりを防止し冷房性能能力の向上を図ることができる。

更に第３の発明は、第１、第２の発明において、冷凍サイクルの四方弁および室内熱交換器の間と減圧器および前記室外熱交換器の間を連結する第２のバイパス回路を設け、当該第２のバイパス回路に除霜用二方弁と除霜二方弁用逆止弁を設けた構成としてあり、ヒートポンプ運転による暖房運転時において、ホットガスバイパス除霜により暖房を継続しながら室外熱交換器に付着した霜を除霜する除霜運転を行うこともできる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本願発明にかかる実施の形態１を示す空気調和装置の構成図である。

同図において、空気調和装置は室内機１６および室外機１７で構成され、該室内機１６には室内熱交換器３および室内送風機１４が配設されている。また、室外機１７には冷媒を圧縮する圧縮機１、圧縮機１により圧縮された冷媒の向きを暖房運転及冷房運転によって切り替える四方弁２、圧縮器１と接続される室外熱交換器５、および室外送風機１５、室外熱交換器５と室内熱交換器３との間に設けられる減圧器４、減圧器４と室内熱交換器３の間から分岐する第１のバイパス回路６、第１のバイパス回路中に設けられた冷媒加熱用二方弁７および冷媒加熱器９、室内熱交換器３と圧縮機１の間から分岐する第２のバイパス回路１０、第２のバイパス回路中に設けられた除霜用二方弁１１および除霜二方弁用逆止弁１２が配設されている。

ここで前記第１のバイパス回路６は、室内熱交換器３および前記減圧器４の間から前記四方弁２および前記圧縮機１との間を連結して、その出口側が前記圧縮機１の吸入側に接続する構成としてある。

なお、前記減圧器４は、電磁膨張弁でもよい。また図中の矢印は、冷房運転時における冷媒の流れる向きを示している。

以上のように構成された空気調和装置について、以下その動作、作用を説明する。

同図において、冷房運転が動作すると圧縮機１から吐出された高圧ガスは、四方弁２を経て室外熱交換器５へ向かう。このとき、室外熱交換器５までの間にはバイパス回路が接続されていないため、第１のバイパス回路６側に冷媒が流れ込むことはなく、当該バイパ
ス回路６に冷媒を液溜まりさせることがない。従って、封入冷媒を全て熱交換することができるので、冷凍サイクルシステム中の冷媒不足は発生せず、冷房性能能力の低下を防止することができる。また、第１のバイパス回路６の構成を、室内熱交換器３および減圧器４の間と四方弁２と圧縮機１の吸入側との間を連結する構成とし、第１のバイパス回路６の出口を吸入部に接続する構成となすことで第１バイパス回路６の出口は低圧側となり、冷媒加熱二方弁７に流れる冷媒の向きは、順方向の冷媒流れ方向となる。従って、従来必要であった第１のバイパス回路６の冷媒加熱二方弁用逆止弁８をなくすこともできるので、安価な空気調和装置の提供が可能となる。

また、暖房運転時には、室外熱交換器５の除霜を行う際、第１のバイパス回路６の冷媒加熱用二方弁７を開放して冷媒加熱器９で加熱された冷媒を圧縮機１の吸入側に流す第１のバイパス運転と、第２のバイパス回路１０の除霜用二方弁１１を開放して室外熱交換器５に冷媒を通過させる第２のバイパス運転のホットガスバイパスにより除霜を行うことで、暖房運転時には暖房運転を継続しながら霜の溶け残りの問題も発生しない安定した除霜運転をすることが可能となり、使用者が冷風感を感じるこのない快適な空調を行うことができる。

（実施の形態２）
図２は、本願発明にかかる実施の形態２を示す空気調和装置の構成図である。第１の実施の形態と同様の部分については同じ符号を用い、説明を省略する。

この実施の形態においては、第１バイパス回路６はその出口を四方弁２および室外熱交換器５との間の吐出側冷媒回路に逆止弁１３を介して接続してある。

なお、図２における矢印は、図１と同様に冷房運転時における冷媒の流れる向きを示している。

同図において、冷房運転が動作すると圧縮機１から吐出された高圧ガスは、四方弁２を経て室外熱交換器５へ向かう。このとき、途中にある第１のバイパス回路６の出口部には液溜まり防止用逆止弁１３が設けられているため、第１のバイパス回路６側に高圧ガスが流れ込むことがなくなり、当該第１の１バイパス回路６に冷媒を液溜まりさせることなく、封入冷媒を全て熱交換することができる。また、暖房運転時には、室外熱交換器５の除霜を行う際、第１のバイパス回路６の冷媒加熱用二方弁７を開放して冷媒加熱器９で加熱された冷媒を圧縮機１の吸入側に流す第１のバイパス運転と、第２のバイパス回路の除霜用二方弁１１を開放して室外熱交換器５に冷媒を通過させる第２のバイパス運転のホットガスバイパスにより除霜運転が可能である。従って、冷房運転時には液溜りを防止して性能向上を図ることが可能であるとともに、暖房運転時には使用者が冷風感を感じるこのない快適な空調を行うことができる。

以上のように本発明の空気調和装置は、バイパス回路を設けたホットガスバイパス除霜を行う為の冷凍サイクルの冷房運転時において、バイパス回路の液溜まりを防止し冷房性能能力を向上させ、かつ暖房運転時において、暖房を継続しつつ除霜運転を行うことができるので室外温度が非常に低温の寒冷地での空気調和装置にも適用できる。

本発明の実施の形態１における空気調和装置の冷凍サイクル構成図 本発明の実施の形態２における空気調和装置の冷凍サイクル構成図 従来例の空気調和装置における暖房運転時の冷凍サイクル構成図 従来例の空気調和装置における冷房運転時の冷凍サイクル構成図

符号の説明

１ 圧縮機
２ 四方弁
３ 室内熱交換器
４ 減圧器
５ 室外熱交換器
６ 第１のバイパス回路
７ 冷媒加熱用二方弁
８ 冷媒加熱二方弁用逆止弁
９ 冷媒加熱器
１０ 第２のバイパス回路
１１ 除霜用二方弁
１２ 除霜二方弁用逆止弁
１３ 液溜まり防止用逆止弁
１４ 室内送風機
１５ 室外送風機
１６ 室内機
１７ 室外機

Claims (3)

1. 圧縮機、四方弁、減圧器、室外送風機、室外熱交換器を具備した室外機と、室内熱交換器、室内送風機を具備した室内機とを冷媒回路で連結した冷凍サイクルを備えるとともに、前記冷凍サイクルに冷媒加熱用二方弁と冷媒加熱器を有する第１のバイパス回路を備えた空気調和装置であって、前記第１のバイパス回路は前記室内熱交換器および前記減圧器の間と前記四方弁および前記圧縮機との間を連結して、その出口側が前記圧縮機の吸入側に接続した空気調和装置。
2. 圧縮機、四方弁、減圧器、室外送風機、室外熱交換器を具備した室外機と、室内熱交換器、室内送風機を具備した室内機とを冷媒回路で連結した冷凍サイクルを備えるとともに、前記冷凍サイクルに冷媒加熱用二方弁と冷媒加熱器を有する第１のバイパス回路を備えた空気調和装置であって、前記第１のバイパス回路は前記室内熱交換器および前記減圧器の間と前記四方弁および前記室外側熱交換器との間を連結するとともに、前記四方弁および前記室外側熱交換器との間の接続部となる前記第１のバイパス回路の出口側は液溜まり防止用逆止弁を介して接続した空気調和装置。
3. 冷凍サイクルの四方弁および室内熱交換器の間と減圧器および前記室外熱交換器の間を連結する第２のバイパス回路を設け、当該第２のバイパス回路に除霜用二方弁と除霜二方弁用逆止弁を設けた請求項１または２記載の空気調和装置。

Images