JP4449365B2

JP4449365B2 - 空気調和機

Info

Publication number: JP4449365B2
Application number: JP2003296946A
Authority: JP
Inventors: 康隆根岸
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2003-08-21
Filing date: 2003-08-21
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2023-08-21
Also published as: JP2005069519A

Description

本発明は、冷凍サイクルの凝縮熱で室内空気を加熱する冷房除湿運転および暖房除湿運転を可能とするための除湿用絞り装置を備えた空気調和機に関する。

従来の空気調和機としては、特開２００１−２６３８５８号公報に示されているものがある。（特許文献１）
この特許文献１の空気調和機は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、冷暖房用絞り装置、室内熱交換器、及び除湿用絞り装置等を配管で接続して冷凍サイクルを形成している。

前記四方弁は、圧縮機から吐出された冷媒を室外熱交換器から室内熱交換器に流す冷房サイクルと、圧縮機から吐出された冷媒を室内熱交換器から室外熱交換器に流す暖房サイクルとに切り換える機能を有している。

また、前記冷房用絞り装置は第１電磁弁と並列に接続して冷房運転時に絞り作用を行なうように室外熱交換器と室内熱交換器との間に設け、かつ、前記暖房絞り装置は逆止弁と併設に接続して暖房運転時に絞り作用を行なうように室外熱交換器と室側熱交換器との間に設けている。

さらには、前記室内熱交換器は、伝熱面積の大きい第１室内熱交換器と伝熱面積の小さい第２室内熱交換器とに分割している。

また、前記除湿用絞り装置は、除湿運転時に絞り作用を行なうように第１室内熱交換器と第２室内熱交換器との間に設けている。

そして、前記除湿用絞り装置としては、弁の開閉をステッピングモータで行う電動膨張弁、又は双方向電磁弁とキャピラリチューブを並列接続した構成を使用している。

また、前記除湿用絞り装置は、図５に示すように、双方向電磁弁７５’にキャピラリチューブ７１’、７２’、７３’と逆止弁７４’との組み合わせを並列接続した構成も使用されている。

この双方向電磁弁は、例えば図６に示すように、流通路内に設けられ、バネ７５３で付勢された弁体７５１、弁座７５２、及び流通路の外に設けられたソレノイドコイル７５５等で構成され、弁体７５１を弁座７５２に着座させることにより流路を閉塞するようになっているが、その出入口７５ａ、７５ｂの何れからも冷媒が流入されるため、出入口７５ａから冷媒が流入される場合はその流入圧力により弁体７５１が弁座７５２に確実に着座されるが、出入口７５ｂから冷媒が流入される場合は、その流入圧力により弁体７５１が弁座７５２から離脱される方向に力が掛かるため、着座し難い。

このため、出入口７５ｂ側から弁体７５１の流路の反対側に冷媒を導くバイパス路７５５を設け、その流入圧力を相殺するようにしている。

このため、双方向電磁弁は、複雑な構造となり、コストが高くなるばかりか、信頼性にも問題がある。

また、前記除湿用絞り装置として、特開２００２−１８１４１４号公報に示されているものがある。（特許文献２）
この特許文献２に示されている除湿用絞り装置は一方向電磁弁を直列に接続して第１室内熱交換器と第２室内熱交換器との間に設けているが、絞り量も調節するため、構造が複雑である。

しかし、以上説明した特許文献１及び特許文献２に示されるように、従来の空気調和機は、その除湿用絞り装置として電動膨張弁、双方向電磁弁とキャピラリチューブを並列接続した構成、又は一方向電磁弁を直列に接続した構成のものを使用しているため、その構造が複雑で、コストが高いばかりか、信頼性が劣るという問題があった。
特開２００１−２６３８５８号公報（第５−１０頁、第１図）特開２００２−１８１４１４号公報（第３−５頁、第２図）

本発明は、従来の空気調和機のもつ、除湿用絞り装置の構造が複雑で、コストが高く、信頼性が劣るという問題を解決し、比較的簡単な構造の片方向弁を使用して、コスト低減、及び信頼性向上が期待できる除湿用絞り装置を使用した空気調和機を提供することを目的とする。

本発明は、圧縮機と、四方弁と、第１室内熱交換器と第２室内熱交換器と、冷暖房用絞り装置と、室外熱交換器とを順次接続するとともに、第１室内熱交換器と第２室内熱交換器との間に除湿用絞り装置を介装し、冷房除湿及び暖房除湿を可能としてなる空気調和機において、前記除湿用絞り装置を、前記第１室内熱交換器側から順方向となる逆止弁と、前記第１室内熱交換器側から逆方向となり、かつ逆向きに冷媒が流入した場合にはオリフィスへ冷媒が流れるよう逆止弁とオリフィスが並列的に接続されたオリフィス付逆止弁とを直列に接続し、前記第１室内熱交換器側に逆止弁、前記第２熱交換器側にオリフィス付逆止弁を配置した第１接続回路と、前記第１室内熱交換器側から逆方向となる逆止弁と、前記第１室内熱交換器側から順方向となり、かつ逆向きに冷媒が流入した場合にはオリフィスへ冷媒が流れるよう逆止弁とオリフィスが並列的に接続されたオリフィス付逆止弁とを直列に接続し、前記第１室内熱交換器側に逆止弁、前記第２熱交換器側にオリフィス付逆止弁を配置した第２接続回路とを並列に接続してブリッジ状に形成した逆止弁ブリッジ回路と、前記第１接続回路の逆止弁とオリフィス付逆止弁の中間部と前記第２接続回路の逆止弁とオリフィス付逆止弁の中間部とを接続する開閉弁を備えたバイパス回路とで構成してなる。又、前記開閉弁が、ソレノイドと同ソレノイドに駆動される弁体とを備え、流体の流れる方向が一定な片方向電磁弁である。又、冷房運転あるいは暖房運転を行う際、前記バイパス回路に備えられた開閉弁を開放し、前記第一室内熱交換器あるいは前記第二室内熱交換器から流出した冷媒が、前記逆止弁ブリッジ回路により絞られることなく前記バイパス回路を通過して前記除湿用絞り装置から流出してなる。又、冷房除湿運転あるいは暖房除湿運転を行う際、前記バイパス回路に備えられた開閉弁を閉鎖することにより、前記第一室内熱交換器あるいは前記第二室内熱交換器から流出した冷媒が、前記逆止弁ブリッジ回路に備えられた前記オリフィス付逆止弁により絞られて低温低圧となり、前記除湿用絞り装置から流出してなる。

本発明によると、除湿用絞り装置として片方向電磁弁と、逆止弁２個とオリフィス孔を有する逆止弁２個とをブリッジ接続した構成とを使用したので、構造が簡単であり、コストを低減すると共に、信頼性を向上した空気調和機を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。

図１は本発明による空気調和機の一実施例を示す冷凍サイクルの概略系統図、図４は片方向電磁弁を示す概略説明図である。

冷凍サイクルは、回転数制御等による能力可変圧縮機１、冷房サイクル及び暖房サイクルを切り換える運転切換弁である四方弁２、室外熱交換器３、絞り作用の無い全開状態が可能でかつ絞り量をモータ等により広い範囲で連続的に変えられる電動膨張弁タイプの冷暖房絞り装置４、多段曲げ室内熱交換器５（５ａ、５ｂ）、圧縮機１に液冷媒が吸込まれないように気化するアキュムレータ６及び除湿絞り装置７を接続配管により環状に接続して構成している。

なお、冷房サイクルとは、圧縮機１から出た冷媒流を室外熱交換器３から室内熱交換器５（５ａ、５ｂ）に流すサイクルであり、冷房運転及び冷房気味を含む除湿運転等で適用される。

また、暖房サイクルとは、圧縮機１から出た冷媒流を室内熱交換器５（５ａ、５ｂ）から室外熱交換器３に流すサイクルであり、暖房運転及び暖房気味を含む除湿運転等で適用される。

前記冷暖房絞り装置４は前記室内熱交換器５（５ａ、５ｂ）と室外熱交換器３との間に接続されている。

また、前記室内熱交換器５（５ａ、５ｂ）は第１室内熱交換器５ａとこれより伝熱面積の小さい第２室内熱交換器５ｂとから成っている。

この第１室内熱交換器５ａと第２室内熱交換器５ｂは、熱的に分離されている。

第１室内熱交換器５ａと第２室内熱交換器５ｂとの間には、冷房及び暖房運転時には流通抵抗の非常に小さい全開状態となり、除湿運転時に絞り作用を行う除湿絞り装置７が接続されている。

除湿運転は、四方弁２、除湿絞り装置７及び冷暖房絞り装置４の動作により冷房サイクルによる除湿運転と暖房サイクルによる除湿運転が可能である。

この除湿絞り装置７は図１に示すように、前記第１室内熱交換器５ａと第２室内熱交換器５ｂとの間に逆止弁７１とオリフィス付逆止弁７３とを接続した第１の接続回路と、逆止弁７２とオリフィス付逆止弁７４とを第１の接続回路と逆方向にして接続した第２の接続回路とを並列してブリッジ状に形成した逆止弁ブリッジ回路と、逆止弁ブリッジの２つのブリッジ接続点間に冷暖房運転又は除湿運転を切り換える片方向電磁弁７５を備えたバイパス回路を設けて構成している。

この片方向電磁弁７５は、図４に示すように、流路内に設けらればね７５３で付勢される弁体７５１、弁座７５２、及び流路外に設けられたソレノイドコイル７５４とで構成され、弁体７５１を弁座７５２に着座させることにより閉塞し、入口７５ａから流入される冷媒を流通させないようにしている。

この片方向電磁弁７５は、その流通方向を一方向に限定しているため、図６に示す双方向電磁弁に比べてバイパス路７５５が不要であり、簡単な構造でよく、廉価で信頼性も高いことが知られている。

冷暖房運転時はこの片方向電磁弁７５を開放し、除湿運転時は全閉する。

前記逆止弁７１は第１室内熱交換器５ａ側からの冷媒を流通させ、第２室内熱交換器５ｂ側からの冷媒を流通させないように働く。

また、前記逆止弁７２は第２室内熱交換器５ｂ側からの冷媒を流通させ、第１室内熱交換器５ａ側からの冷媒を流通させないように働く。

前記オリフィス付逆止弁７３及びオリフィス付逆止弁７４は、円筒状パイプ７３ｃ、７４ｃ内に固定される弁座７３ｂ、７４ｂにそれぞれオリフィス７３ａ、オリフィス７４ａを設け、同オリフィス付の弁座７３ｂ、７４ｂにコイルバネ７３ｄ、７４ｄで付勢されてそれぞれ着座する弁体７３ｅ、７４ｅとで形成されている。

このオリフィス７３ａは暖房除湿運転時の除湿絞り装置として働き、オリフィス７４ａは冷房除湿運転時の除湿絞り装置として働く。

オリフィス付逆止弁７３は第１室内熱交換器５ａ側から前記逆止弁７１を流通した冷媒を前記オリフィス７３ａにて絞ってから第２室内熱交換器５ｂ側に流通させ、第２室内熱交換器５ｂ側からの冷媒を片方向電磁弁７５、逆止弁７２を介してそのまま第１室内熱交換器５ａ側に流通させるように働く。

また、オリフィス付逆止弁７４は第１室内熱交換器５ａ側から前記逆止弁７１、片方向電磁弁７５を流通した冷媒をそのまま第２室内熱交換器５ｂに流通させ、第２室内熱交換器５ｂからの冷媒を前記オリフィス７４ａにて絞ってから逆止弁７２を介して第１室内熱交換器５ａ側に流通させるように働く。

なお、前記オリフィス７３ａ、オリフィス７４ａの径及び長さを予め調節しておくことにより、冷房除湿運転または暖房除湿運転時に必要な絞り量を適切な値にすることができる。

図２及び図３は本発明による空気調和機の除湿運転時の除湿絞り装置７内の冷媒の流れを示す図で、図２は冷房サイクルによる除湿（冷房除湿）運転時の冷房除湿流れ図、図３は暖房サイクルによる除湿（暖房除湿）運転時の暖房除湿流れ図である。

まず、冷房サイクルによる除湿（冷房除湿）運転を図１及び図２を参照して説明する。

この冷房除湿運転は、四方弁２が冷房サイクルを構成するように動作させ、冷暖房絞り装置４を全開にすると共に、除湿絞り装置７を絞ることにより、冷媒を、図１及び図２の実線矢印で示すように、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、電動膨張弁４、第２室内熱交換器５ｂ、除湿絞り装置７、第１室内熱交換器５ａ、四方弁２、アキュムレータ６、圧縮機１の順に循環させ、室外熱交換器３が上流側の凝縮器、第２室内熱交換器５ｂが下流側の凝縮器、第１室内熱交換器５ａが蒸発器となるように運転する。

冷房除湿運転時は図２に示すように、第２室内熱交換器５ｂから前記除湿絞り装置７に流入された冷媒は、オリフィス付逆止弁７４のオリフィス７４ａにより絞られて流量を制限された後、逆止弁７２を通して第１室内熱交換器５ａに流通されて蒸発する。

そして、図示しない室内ファンにより室内空気を吸い込んで室内熱交換器５（５ａ、５ｂ）を通過させ、室内に戻すことにより、室内空気は、蒸発器として作用する第１室内熱交換器５ａで冷却・除湿されると同時に、下流側の凝縮器すなわち加熱器となる第２室内熱交換器５ｂで加熱され、これらが混合されて室内に吹き出される。

このようにして、室内空気は除湿される。

なお、冷房運転時は、四方弁２が冷房サイクルを構成するように動作させ、除湿絞り装置７の片方向電磁弁７５を全開させると共に、冷暖房絞り装置４を適切な絞り量に調節することにより、冷媒流を、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、冷暖房絞り装置４、第２室内熱交換器５ｂ、除湿絞り装置７のオリフィス付逆止弁７３、片方向電磁弁７５、逆止弁７２、第１室内熱交換器５ａ、四方弁２、アキュムレータ６及び圧縮機１の順に循環させ、第１室内熱交換器５ａ及び第２室内熱交換器５ｂを蒸発器として作用させて室内空気を冷却し、室外熱交換器３を凝縮器として作用させて室外空気に放熱して所定の冷房を行う。

次に、暖房サイクルによる除湿（暖房除湿）運転を図１及び図３を参照して説明する。

この暖房サイクルによる除湿運転は、四方弁２が暖房サイクルを構成するように動作させ、冷暖房絞り装置４を適当に開くと共に、除湿絞り装置７を絞ることにより、冷媒を、図１及び図３の実線矢印で示すように、圧縮機１、四方弁２、第１室内熱交換器５ａ、除湿絞り装置７、第２室内熱交換器５ｂ、冷暖房絞り装置４、室外熱交換器３、四方弁２、アキュムレータ６、圧縮機１の順に循環させ、第１室内熱交換器５ａが凝縮器、第２室内熱交換器５ｂが上流側の蒸発器、室外熱交換器３が下流側の蒸発器となるように運転する。

暖房除湿運転時は図３に示すように、第１室内熱交換器５ａから前記除湿絞り装置７に流入された冷媒は、逆止弁７１を通した後、オリフィス付逆止弁７３のオリフィス７３ａにより絞られて流量を制限され第１室内熱交換器５ａに流通されて蒸発する。

そして、図示しない室内ファンにより室内空気を吸い込んで室内熱交換器５（５ａ、５ｂ）を通過させて吹出すことにより、室内空気は凝縮器となる第１室内熱交換器５ａで加熱されると同時に蒸発器となる第２室内熱交換器５ｂで冷却・除湿され、これらが混合されて室内に吹き出される。

このようにして、室内空気は除湿される。

なお、暖房運転時は、四方弁２が暖房サイクルを構成するように動作させ、除湿絞り装置７の片方向電磁弁７５を全開させると共に、冷暖房絞り装置４を適切な絞り量に調節することにより、冷媒流を、圧縮機１、四方弁２、第１室内熱交換器５ａ、除湿絞り装置７の逆止弁７１、片方向電磁弁７５、オリフィス付逆止弁７４、第２室内熱交換器５ｂ、冷暖房絞り装置４、室外熱交換器３、四方弁２、アキュムレータ６及び圧縮機１の順に循環させ、第１室内熱交換器５ａ及び第２室内熱交換器５ｂを凝縮器として作用させて室内空気を加熱し、室外熱交換器３を蒸発器として作用させて室外空気から吸熱して所定の暖房を行う。

本発明による空気調和機の一実施例を示す冷凍サイクルの概略系統図である。本発明による空気調和機の冷房サイクルによる除湿（冷房除湿）運転時の除湿絞り装置内の冷媒の流れを示す冷房除湿流れ図である。本発明による空気調和機の暖房サイクルによる除湿（暖房除湿）運転時の除湿絞り装置内の冷媒の流れを示す暖房除湿流れ図である。本発明による空気調和機の除湿絞り装置に使用する片方向電磁弁の一例を示す概略説明図である。従来の空気調和機の一例を示す冷凍サイクルの概略系統図である。従来の空気調和機の除湿絞り装置に使用する双方向電磁弁の一例を示す概略説明図である。

符号の説明

１圧縮機
２四方弁
３室外熱交換器
４冷暖房絞り装置
５ａ第１室内熱交換器
５ｂ第２室内熱交換器
６アキュムレータ
７除湿絞り装置
７１、７２逆止弁
７３、７４オリフィス付逆止弁
７３ａ、７４ａオリフィス
７３ｂ、７４ｂ弁座
７３ｃ、７４ｃパイプ
７３ｄ、７４ｄコイルバネ
７３ｅ、７４ｅ弁体
７５片方向電磁弁

Claims

圧縮機と、四方弁と、第１室内熱交換器と第２室内熱交換器と、冷暖房用絞り装置と、室外熱交換器とを順次接続するとともに、第１室内熱交換器と第２室内熱交換器との間に除湿用絞り装置を介装し、冷房除湿及び暖房除湿を可能としてなる空気調和機において、
前記除湿用絞り装置を、前記第１室内熱交換器側から順方向となる逆止弁と、前記第１室内熱交換器側から逆方向となり、かつ逆向きに冷媒が流入した場合にはオリフィスへ冷媒が流れるよう逆止弁とオリフィスが並列的に接続されたオリフィス付逆止弁とを直列に接続し、前記第１室内熱交換器側に逆止弁、前記第２熱交換器側にオリフィス付逆止弁を配置した第１接続回路と、
前記第１室内熱交換器側から逆方向となる逆止弁と、前記第１室内熱交換器側から順方向となり、かつ逆向きに冷媒が流入した場合にはオリフィスへ冷媒が流れるよう逆止弁とオリフィスが並列的に接続されたオリフィス付逆止弁とを直列に接続し、前記第１室内熱交換器側に逆止弁、前記第２熱交換器側にオリフィス付逆止弁を配置した第２接続回路とを並列に接続してブリッジ状に形成した逆止弁ブリッジ回路と、
前記第１接続回路の逆止弁とオリフィス付逆止弁の中間部と前記第２接続回路の逆止弁とオリフィス付逆止弁の中間部とを接続する開閉弁を備えたバイパス回路とで構成してなることを特徴とする空気調和機。
前記開閉弁が、ソレノイドと同ソレノイドに駆動される弁体とを備え、流体の流れる方向が一定な片方向電磁弁であることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
冷房運転あるいは暖房運転を行う際、前記バイパス回路に備えられた開閉弁を開放し、前記第一室内熱交換器あるいは前記第二室内熱交換器から流出した冷媒が、前記逆止弁ブリッジ回路により絞られることなく前記バイパス回路を通過して前記除湿用絞り装置から流出してなることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
冷房除湿運転あるいは暖房除湿運転を行う際、前記バイパス回路に備えられた開閉弁を閉鎖することにより、前記第一室内熱交換器あるいは前記第二室内熱交換器から流出した冷媒が、前記逆止弁ブリッジ回路に備えられた前記オリフィス付逆止弁により絞られて低温低圧となり、前記除湿用絞り装置から流出してなることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。