JP2646709B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、冷凍サイクル回路を用いて冷暖房運転を行
なう空気調和装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来この種の空気調和装置は、概略第２図に示すよう
な構成とされていた。これを簡単に説明すると、図中符
号１は圧縮機、２は四方切換弁、３は室外側熱交換器、
4,5は暖房運転時、冷房運転時にそれぞれ膨張機構とし
て機能する第１および第２の絞り装置、６は室内側熱交
換器、７はアキュムレータで、これらを順次冷媒配管で
連結接続することで冷凍サイクル回路が構成されてい
る。なお、6a,3aは室内側、室外側熱交換器6,3にそれぞ
れ送風する室内側および室外側送風機で、また4a,4bは
第１の絞り装置４を構成する第１の減圧装置（キャピラ
リチューブ）およびこれをバイパスする回路中に設けら
れた第１の逆子弁、5a,5bは第２の絞り装置５を構成す
る第２の減圧装置（キャピラリチューブ）およびこれを
バイパスする回路中に設けられた第２の逆止弁であり、
さらに８はそれぞれ室外側と室内側とに配設される第１
および第２の絞り装置4,5間を接続する延長配管であ
る。

このような構成による空気調和装置において、冷房運
転時（冷房の流れを図中太い実線による矢印で示す）に
は、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四
方切換弁２を通り、室外側熱交換器３で室外側送風機3a
によって送風される室外空気と熱交換し、ガス冷媒が凝
縮変化される。そして、第１の絞り装置４側でのバイパ
ス回路中の第１の逆止弁4bを通り、第２の絞り装置５を
構成する第２の減圧装置5a側に導入されて減圧され、低
温低圧の液冷媒となる。その後、この液冷媒は室内側熱
交換器６に入り、室内側送風機6aによって送風される室
内空気と熱交換し、室内空気を冷却するとともに、これ
により液冷媒が蒸発ガス化され、四方切換弁２、アキュ
ムレータ７を通り圧縮機１に戻るという冷房時の冷凍サ
イクル構成され、以後冷媒は上述した冷凍サイクル経路
内を順次液化、気化を繰り返しながら循環される。

一方、暖房運転時（冷媒の流れを図中細い実線による
矢印で示す）には、圧縮機１から吐出された高温高圧の
ガス冷媒は、暖房側に切換えられた四方切換弁２を通
り、室内側熱交換器６に入り、室内側送風機6aによって
送風される室内空気と熱交換して室内空気を加熱すると
ともに、これによりガス冷媒が凝縮液化される。そし
て、この液冷媒は、第２の絞り装置５をバイパスする回
路中の第２の逆止弁5bを通り、第１の絞り装置４を構成
する第１の減圧装置4aに導かれて減圧され、低温低圧の
液冷媒となる。その後、液冷媒は室外側熱交換器３に入
り、室外側送風機3aによって送風される室外空気と熱交
換し室外空気から採熱して室外空気を冷却するととも
に、これにより液冷媒が蒸発ガス化し、四方切換弁２、
アキュムレータ７を通り圧縮機１に戻り、これにより暖
房時の冷凍サイクルが構成される。

また、このような暖房運転を継続して行なっている
と、たとえば室外空気温度が低い場合、室外側熱交換器
３に着霜が生じてくる。このような着霜が多くなると熱
交換効率が悪くなり、室外空気からの採熱量が減少する
ため、空気調和装置の暖房能力が著しく低下する。した
がって、このような場合には、デフロスト（除霜）を行
なうことが必要とされる。

このようなデフロスト運転時（冷媒の流れを図中破線
による矢印で示す）には、圧縮機１から吐出された高温
高圧のガス冷媒は、暖房側から冷房側へと切換えられた
四方切換弁２を通り、室外側熱交換器３に入る。ここ
で、室外側送風機3aは停止している。そして、この室外
側熱交換器３の表面に着霜していた霜を高温ガス冷媒で
溶解し、この冷媒が凝縮液化して第１の絞り装置４をバ
イパスする第１の逆止弁4bを通り、第２の絞り装置５を
構成する第２の減圧装置5aによって減圧されて低温低圧
の液冷媒となり、室内側熱交換器６に入り、次で四方切
換弁２およびアキュムレータ７を通って圧縮機１に戻る
という冷凍サイクル運転を行なうものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述した暖房運転中のデフロスト運転時に
おいて、低温低圧の液冷媒が室内側熱交換器６に導入さ
れた場合に若干の問題を生じている。すなわち、この室
内側熱交換器６に対向して配置される室内側送風機6a
を、このデフロスト運転時に微風運転させることが一般
的であった。しかし、このような微風運転を行なうと、
低温低圧の液冷媒と室内空気とが熱交換され、室内空気
を冷却するとともに液冷媒が蒸発ガス化し、四方切換弁
２およびアキュムレータ７を通り圧縮機１に戻ることに
なる。そして、このような場合には、室内側に冷風が吹
出され、空気調和効果を著しく低下させてしまうという
問題を生じていた。

このため、上述した室内側送風機6aを停止させるよう
にした装置も知られているが、このような場合には、低
温低圧の液冷媒は採熱できず、冷媒は液のままアキュム
レータ７に入り圧縮機１に戻るため、圧縮機１が液圧縮
し、圧縮機トラブルを生じることがあった。

さらに、前述した室外側と室内側との第１および第２
の絞り装置4,5間に配設される延長配管８は、この場合
は高圧液配管となるため、この延長配管８が長く、冷凍
サイクル内の冷媒必要量が増大していると、サイクル停
止時等においてアキュムレータ７にかなりの液冷媒が寝
込み、その結果圧縮機１の起動時に液圧縮現象を招くこ
とがしばしば生じてしまうものであった。特に、このよ
うな問題は冷媒量が余りがちとなる暖房デフロスト運転
時において著しいもので、このような圧縮機への液戻り
によるトラブルを一掃し得る何らかの対策を講じること
が望まれている。

また、上述した従来装置によれば、特にデフロスト時
における高圧圧力が低いため、低圧圧力も低下し、圧縮
機１の能力が充分に発揮できず、デフロスト時間も長く
かかる等といった欠点もあった。さらに、暖房運転時に
四方切換弁２を冷房側に切換え、デフロスト運転を行な
うため、切換え時に熱のロスが生じるという問題もあ
り、このような問題に対する対策も必要とされている。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、
暖房運転中にデフロスト運転を行なう際に、四方切換弁
を暖房側としたままでのデフロスト運転を可能とし、切
換えのための熱ロス等を防止し、また室内側への冷風の
吹出し等も一掃するとともに、冷房運転、暖房運転、デ
フロスト運転を行なう際に、第１および第２の絞り装置
間の配管で低圧二相流の冷媒を通過させるようにするこ
とにより、冷凍サイクル内での冷媒の封入量を減少さ
せ、また圧縮機からの高温高圧のガス冷媒の一部を圧縮
機の吸入側配管と熱交換可能とし、圧縮機への液戻り現
象を防止することが可能となる空気調和装置を得ること
を目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る空気調和装置は、圧縮機と、この圧縮機
から吐出される高温高圧の冷媒の流れを切換える四方切
換弁と、この四方切換弁により冷房運転時に圧縮機と接
続される室外側熱交換器と、冷房運転時に冷媒を減圧す
る第１の源圧装置とこれをバイパスする逆止弁を有する
第２のバイパス回路とからなる第１の絞り装置と、この
第１の絞り装置に冷媒回路上で直列に接続され暖房運転
時に冷媒を減圧する第２の減圧装置とこれをバイパスす
る逆止弁を有する第３のバイパス回路とからなる第２の
絞り装置と、この第２の絞り装置と前記四方切換弁との
間に配置され前記四方切換弁により暖房運転時には圧縮
機と接続される室内熱交換器とを冷媒配管で順次接続す
ることにより構成されている冷媒回路において、第２の
絞り装置を構成する第２の減圧装置をバイパスする電磁
弁を有する第４のバイパス回路を設け、デフロスト運転
時に四方切換弁を暖房運転状態としたままで第４のバイ
パス回路を開路とすることにより、デフロスト運転を行
なうように構成するとともに、圧縮機の吐出側配管から
分岐されかつこの圧縮機の吸入側配管との間で熱交換可
能に構成されるとともに第１および第２の絞り装置間の
配管側にバイパスして接続される第１のバイパス回路を
設けたものである。

〔作用〕

本発明によれば、暖房運転中のデフロスト運転時に四
方切換弁を暖房運転の状態のままとし、かつ第４のバイ
パス回路を開路してデフロスト運転を行なうことで、四
方切換弁の切換え時における熱ロスを防止し、室内側へ
の冷風の吹出しを防止することができる。さらに、本発
明によれば、冷房運転、暖房運転、およびデフロスト運
転において、第１および第２の絞り装置間の配管を冷媒
が低圧二相流で流れるため、冷凍サイクル内への封入冷
媒量を減少させることができるとともに、圧縮機からの
高温高圧のガス冷媒と吸入側配管との熱交換で圧縮機へ
の液戻り現象を防止することができる。

〔実施例〕

第１図は本発明に係る空気調和装置の一実施例を示す
ものであり、同図において前述した第２図と同一または
相当する部分には同一番号を付してその説明は省略す
る。

さて、本発明によれば、圧縮機１、四方切換弁２、室
外側熱交換器３、第１絞り装置４、第２の絞り装置５、
室内側熱交換器６およびアキュムレータ７を冷媒配管で
順次接続してなる冷媒回路を備えてなる空気調和装置に
おいて、圧縮器１の吐出側配管からの分岐されアキュム
レータ７と圧縮機１との間を接続する吸入側配管と熱交
換可能に構成されたサクション熱交換器11を通りかつ補
助減圧手段としての補助キャピラリチューブ12を通って
第１および第２の絞り装置4,5間の延長配管８側にバイ
パスして接続された第１のバイパス配管10を設けたとこ
ろに特徴を有している。また、本発明によれば、第１の
減圧装置4aをバイパスする逆止弁4bを設けた第２のバイ
パス回路4c、第２の減圧装置5aをバイパスする逆止弁5b
を設けた第３のバイパス回路5cおよび前記第２の減圧装
置5aをバイパスする電磁弁5eを設けた第４のバイパス回
路5dを設けてなる構成とし、デフロスト運転時に四方切
換弁２を暖房運転状態としたままで前記室内側および室
外側熱交換器6,3に送風する送風機6a,3aを停止するとと
もに、第４のバイパス回路5dを開路してデフロスト運転
を行なうように構成したところにも特徴を有している。

このような構成による空気調和装置において、冷房運
転時（冷媒の流れは図中太い実線による矢印方向）に
は、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四
方切換弁２を通り室外側熱交換器３で室外側送風機3aに
よって送風される室外空気と熱交換するとともに、これ
によりガス冷媒が凝縮液化する。そして、第１の絞り装
置４における第１の減圧装置4aによって減圧され、低温
低圧の二相流液冷媒となる。一方、圧縮機１から吐出さ
れた高温高圧なガス冷媒の一部は、第１のバイパス回路
10を通りサクション熱交換器11で圧縮機１へ吸入される
低圧冷媒と熱交換し、吸入冷媒を加熱して完全に気化さ
せ、自らは凝縮液化し、補助キャピラリチューブ12によ
って減圧されて低温低圧の二相流液冷媒となり、第１お
よび第２の絞り装置4,5間の延長配管８に合流し、第２
の絞り装置５における第３のバイパス回路5cを通り、室
内側熱交換器６に入り室内側送風機6aから送風される室
内空気と熱交換して室内空気を冷却するとともに、これ
により液冷媒は蒸発ガス化し、四方切換弁２およびアキ
ュムレータ７を通り圧縮機１に戻るという冷凍サイクル
回路が構成される。したがって、凝縮冷媒の一部がバイ
パスされるため、高圧圧力が低下し、圧縮機１は効率よ
く運転され、冷凍サイクルユニットのエネルギ効率（EE
R）が向上する。

また、暖房運転時（冷媒の流れは図中細い実線による
矢印方向）には、圧縮機１から吐出された高温高圧ガス
冷媒は、暖房側に切換えられた四方切換弁２を通って室
内側熱交換器６に入り、室内側送風機6aから送風される
室内空気と熱交換して室内空気を加熱するとともに、こ
れによりガス冷媒は凝縮液化する。そして、第２の絞り
装置５における第２の減圧装置5aによって減圧され、低
温低圧の二相流液冷媒となる。一方、圧縮機１から吐出
された高温高圧のガス冷媒一部は、第１のバイパス回路
10を通り、サクション熱交換器11で圧縮機に吸入される
低圧冷媒と熱交換し吸入冷媒を加熱して完全に気化さ
せ、自らは凝縮液化し補助キャピラリチューブ12によっ
て減圧され、低温低圧の二相流液冷媒となって前記延長
配管８側に合流し、第１の絞り装置４における第２のバ
イパス回路4cを通り、室外側熱交換器３に入り室外側送
風機3aから送風される室外空気と熱交換し、室外空気か
ら採熱して室外空気を冷却するとともに、これにより液
冷媒は蒸発ガス化し、四方切換弁２、アキュムレータ７
を通り、圧縮機１に戻るという冷凍サイクル回路が構成
される。そして、このような構成によれば、サクション
熱交換器11によって圧縮機１の吸込側配管と熱交換する
ので、圧縮機１への液戻り現象を防止し得るものであ
る。

また、このような暖房運転を継続して行なうことによ
り、たとえば室外空気温度が低く、室外側熱交換器３に
着霜した場合には、デフロスト（除霜）が必要となる。
このような場合に行なわれるデフロスト運転時（冷媒の
流れは図中破線による矢印方向）には、圧縮機１から吐
出された高温高圧のガス冷媒は、暖房側に切換えられて
いる状態のままで四方切換弁２を通り、室内側熱交換器
６に入る。このとき、室内側送風機6aは停止した状態と
されるとともに、第２の絞り装置５における第４のバイ
パス回路5dに入り、開路としている電磁弁5eを通り第１
の絞り装置４側に流れることになる。

一方、ここで圧縮機１から吐出された高温高圧のガス
冷媒の一部は、第１のバイパス回路10を通り、サクショ
ン熱交換器11で圧縮機１に吸入される低圧冷媒と熱交換
され、吸入冷媒を加熱して完全に気化させるとともに、
自らは凝縮液化し補助キャピラリチューブ12によって減
圧されて低温低圧の二相流液冷媒となり、電磁弁5eを通
った高温高圧のガス冷媒と混合されることになる。そし
て、これら合流されたガス冷媒は、第１の絞り装置４に
おける第２のバイパス回路4cを通り室外側熱交換器３に
入る。このとき、室外側送風機3aは停止されている。そ
して、高温ガス冷媒は、室外側熱交換器３の表面に着霜
した霜を高温ガス冷媒で溶融し、この冷媒が凝縮液化し
て四方切換弁２を通りアキュムレータ７に入り圧縮機１
に戻されることになる。

したがって、このようなデフロスト時においては、四
方切換弁２を暖房側から冷房側に切換えることなく、デ
フロスト運転に入ることができ、これにより切換えのた
めの熱ロスがない。また、高温ガス冷媒が室内側熱交換
器６内を通過するために、従来のような室内側に冷風が
吹出されるといった問題も解消される。さらに、サクシ
ョン熱交換器11によって圧縮機１に対する吸入側配管
を、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒で熱交
換するように構成したので、圧縮機１への液戻り現象を
防止でき、圧少機トラブルを防止することが可能とな
る。

また、延長配管８を二相流冷媒で通過させるように構
成しているため、冷凍サイクル内に封入する冷媒量を減
少させることがき、余剰冷媒がアキュムレータ７に蓄積
され易い暖房運転時やデフロスト運転時においても液戻
り現象等が生じ難い構造とすることができ、その利点は
大きい。

なお、本発明は上述した実施例構造に限定されず、空
気調和装置各部の形状、構造等を、必要に応じて適宜変
形、変更することは自由で、種々の変形例が考えられよ
う。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る空気調和装置によれ
ば、冷房運転時に冷媒を減圧するための第２の絞り装置
を構成する第２の減圧装置と、この第２の減圧装置をバ
イパスする電磁弁を有する第４のバイパス回路とを冷媒
回路途中に設けているので、簡単な構造であるにもかか
わらず、暖房運転中のデフロスト運転時に四方切換弁を
暖房運転の状態のままとし、かつ第４のバイパス回路を
開路することによりデフロスト運転を行なうことが可能
であり、四方切換弁の切換え時における熱ロス等を防止
でき、しかも従来のような室内側への冷風の吹出し等と
いった問題をも一掃することができる。

さらに、本発明によれば、圧縮機の吐出側配管から分
岐され圧縮機の吸入側配管との間で熱交換可能に構成さ
れるとともに第１、第２の絞り装置間にバイパスされる
第１のバイパス回路を設け、室外側熱交換器と第２の絞
り装置との間に配置された第１の絞り装置を構成する第
１の減圧装置と、この第１の減圧装置をバイパスする逆
止弁を有する第２のバイパス回路と、第２の絞り装置を
構成する第２の減圧装置をバイパスする逆止弁を有する
第３のバイパス回路を設け、冷房運転時には第１の減圧
装置で冷媒を減圧し、暖房運転時には第２の減圧装置で
冷媒を減圧するように構成しているので、冷房運転、暖
房運転、およびデフロスト運転において、第１、第２の
絞り装置間の配管に低圧二相流の冷媒を流通させ、冷凍
サイクル内の冷媒量を減少させることができるととも
に、圧縮機からの高温高圧のガス冷媒を、サクション熱
交換器により圧縮機の吸入側配管との間で熱交換するこ
とによって圧縮機への液戻り現象を簡単かつ確実に防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る空気調和装置の一実施例を示す冷
凍サイクル回路の概略構成図、第２図は従来例を示す概
略構成図である。 １……圧縮機、２……四方切換弁、３……室外側熱交換
器、3a……室外側送風機、4,5……第１および第２の絞
り装置、4a,5a……第１および第２の減圧装置（キャピ
ラリチューブ）、4b,5b……逆止弁、4c,5c……第２およ
び第３のバイパス回路、5d……第４のバイパス回路、5e
……電磁弁、６……室内側熱交換器、6a……室内側送風
機、７……アキュムレータ、８……延長配管、10……第
１のバイパス回路、11……サクション熱交換器、12……
補助キャピラリチューブ（補助減圧手段）。

フロントページの続き (72)発明者 田中 直樹 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−158958（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−36659（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−186066（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−24679（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機（１）と、この圧縮機（１）から吐
   出される高温高圧の冷媒の流れを切換える四方切換弁
   （２）と、この四方切換弁（２）により冷房運転時に圧
   縮機１と接続される室外側熱交換器（３）と、冷房運転
   時に冷媒を減圧する第１の減圧装置（4a）とこの第１の
   減圧装置（4a）をバイパスする逆止弁（4b）を有する第
   ２のバイパス回路（4c）とからなる第１の絞り装置
   （４）と、この第１の絞り装置（４）に冷媒回路上で直
   列に接続され暖房運転時に冷媒を減圧する第２の減圧装
   置（5a）とこの第２の減圧装置（5a）をバイパスする逆
   止弁（5b）を有する第３のバイパス回路（5c）とからな
   る第２の絞り装置（５）と、この第２の絞り装置（５）
   と前記四方切換弁（２）との間に配置され前記四方切換
   弁（２）により暖房運転時には圧縮機（１）と接続され
   る室内側熱交換器（６）とを備え、これらを順次冷媒配
   管で接続することにより冷媒回路を構成している空気調
   和装置において、 前記第２の絞り装置（５）を構成する第２の減圧装置
   （5a）をバイパスする電磁弁（5e）を有する第４のバイ
   パス回路（5d）を設け、デフロスト運転時に前記四方切
   換弁（２）を暖房運転状態としたままで前記第４のバイ
   パス回路（5d）を開路することにより、デフロスト運転
   を行なうように構成するとともに、 前記圧縮機（１）の吐出側配管から分岐されかつこの圧
   縮機（１）の吸入側配管との間で熱交換可能に構成され
   るとともに前記第１および第２の絞り装置（4,5）間の
   配管側にバイパスして接続される第１のバイパス回路
   （10）を設けたことを特徴とする空気調和装置。