JP6341321B2 - 空気調和機 - Google Patents
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Description
この発明は、空気調和機に関する。
従来、冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた空気調和器が知られている。例えば、特許文献１には、圧縮機と凝縮器（熱源側熱交換器）と膨張機構と蒸発器（利用側熱交換器）とを有する冷媒回路を備えて船室を冷房する冷房運転を行う空調装置が開示されている。また、特許文献１の空調装置では、凝縮器がシェルアンドチューブ型の熱交換器によって構成されている。具体的には、凝縮器は、円筒形状に形成されたシェルと、シェルの内部に設けられた複数の伝熱チューブとを備えている。シェルの上部には冷媒入口管が設けられ、シェルの下部には冷媒出口管が設けられている。そして、冷媒入口管からシェルの内部に流入した冷媒は、シェルの内部を上方から下方へ向けて流れて冷媒出口管から流出する。シェルの内部を上方から下方へ向けて流れる冷媒は、複数の伝熱チューブを流れる冷却水と熱交換して冷却される。
ところで、圧縮機と熱源側熱交換器と膨張機構と利用側熱交換器とを有する冷媒回路を備えた空気調和機において、熱源側熱交換器が凝縮器となり利用側熱交換器が蒸発器となるように冷媒回路において冷媒を循環させる冷房運転と、熱源側熱交換器が蒸発器となり利用側熱交換器が凝縮器となるように冷媒回路において冷媒を循環させる暖房運転とを切り換えて行うことが考えられる。また、特許文献１のように、熱源側熱交換器をシェルアンドチューブ型の熱交換器によって構成することが考えられる。すなわち、熱源側熱交換器において冷媒が上下方向に流れるように熱源側熱交換器を構成することが考えられる。
上記のように構成した場合、冷房運転では、圧縮機から吐出された冷媒が熱源側熱交換器の内部を上方から下方へ向けて流れることになり、暖房運転では、膨張機構から流出した冷媒が熱源側熱交換器の内部を下方から上方へ向けて流れることになる。そして、暖房運転では、熱源側熱交換器の内部において下方から上方へ向けて流れる冷媒（蒸発した冷媒）から冷凍機油が分離されると、冷凍機油が重力により上方から下方へ向けて流れて熱源側熱交換器の内部に溜まり込んでしまうことになる。
なお、上記のような熱源側熱交換器における冷凍機油の溜まり込みを解消するために、熱源側熱交換器に油戻し管を設けて熱源側熱交換器に溜まり込んだ冷凍機油を油戻し管から流出させることが考えられる。しかしながら、冷媒の種類や冷凍機油の種類や運転条件（温度や圧力）などの要因により、冷凍機油が溜まり込む位置（冷凍機油の液面高さ）が変化してしまうので、油戻し管の位置を適切に定めることが困難である。
そこで、この発明は、熱源側熱交換器における冷凍機油の溜まり込みを抑制することが可能な空気調和機を提供することを目的とする。
第１の発明は、圧縮機（21）と熱源側熱交換器（23）と膨張機構（24）と利用側熱交換器（25）とを有する冷媒回路（20）を備え、該冷媒回路（20）において該熱源側熱交換器（23）が凝縮器となり該利用側熱交換器（25）が蒸発器となるように冷媒が循環する冷房運転と、該冷媒回路（20）において該熱源側熱交換器（23）が蒸発器となり該利用側熱交換器（25）が凝縮器となるように冷媒が循環する暖房運転とを切り換えて行う空気調和機であって、上記熱源側熱交換器（23）は、第１冷媒接続管（23a）と第２冷媒接続管（23b）とを有し、該第１冷媒接続管（23a）から流入した冷媒が該熱源側熱交換器（23）の内部を上方から下方へ向けて流れて該第２冷媒接続管（23b）から流出するように構成され、上記冷媒回路（20）は、上記熱源側熱交換器（23）を含む熱源側回路部（30）を有し、上記熱源側回路部（30）は、冷房運転および暖房運転の両方において上記熱源側熱交換器（23）を通過する冷媒の流通方向が上記第１冷媒接続管（23a）から上記第２冷媒接続管（23b）へ向かう方向となるように構成され、上記熱源側熱交換器（23）の第１冷媒接続管（23a）は、凝縮側冷媒接続管（81）と、複数の蒸発側冷媒接続管（82）とによって構成され、上記熱源側熱交換器（23）は、上記凝縮側冷媒接続管（81）または上記複数の蒸発側冷媒接続管（82）から流入した冷媒が該熱源側熱交換器（23）の内部を上方から下方へ向けて流れて上記第２冷媒接続管（23b）から流出するように構成され、上記熱源側回路部（30）は、冷媒を分流させる分流器（80）を有し、上記冷房運転において上記圧縮機（21）から吐出された冷媒が上記熱源側熱交換器（23）の凝縮側冷媒接続管（81）に供給され、上記暖房運転において上記膨張機構（24）から流出した冷媒が上記分流器（80）を通過して上記熱源側熱交換器（23）の複数の蒸発側冷媒接続管（82）に供給されるように構成されていることを特徴とする空気調和機である。
上記第１の発明では、冷房運転および暖房運転の両方において、熱源側熱交換器（23）の内部における冷媒の流通方向を上方から下方へ向かう方向にすることができる。そのため、暖房運転において熱源側熱交換器（23）の内部を上方から下方へ向けて流れる冷媒から冷凍機油が分離したとしても、その冷凍機油も重力により上方から下方へ向けて流れるので、その冷凍機油を冷媒とともに熱源側熱交換器（23）から流出させることができる。
また、上記第１の発明では、暖房運転において膨張機構（24）から流出した冷媒が分流器（80）を通過して熱源側熱交換器（23）の複数の蒸発側冷媒接続管（82）に供給されることにより、熱源側熱交換器（23）における冷媒の蒸発を促進させることができる。
第２の発明は、上記第１の発明において、上記暖房運転では、上記熱源側熱交換器（23）から流出した冷媒の過熱度に応じて上記膨張機構（24）における冷媒の減圧量が調節されることを特徴とする空気調和機である。
上記第２の発明では、暖房運転において熱源側熱交換器（23）から流出した冷媒の過熱度に応じて膨張機構（24）における冷媒の減圧量が調節されることにより、暖房運転中の熱源側熱交換器（23）において冷媒を確実に蒸発させることができる。
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記熱源側熱交換器（23）は、シェルアンドチューブ型の熱交換器によって構成されていることを特徴とする空気調和機である。
上記第３の発明では、熱源側熱交換器（23）をシェルアンドチューブ型の熱交換器によって構成することにより、熱源側熱交換器（23）の分解を容易に行うことができる。
第１の発明によれば、暖房運転において熱源側熱交換器（23）の内部を上方から下方へ向けて流れる冷媒から冷凍機油が分離したとしても、その冷凍機油を冷媒とともに熱源側熱交換器（23）から流出させることができるので、熱源側熱交換器（23）における冷凍機油の溜まり込みを抑制することができる。
第２の発明によれば、暖房運転中の熱源側熱交換器（23）において冷媒を確実に蒸発させることができるので、暖房運転において熱源側熱交換器（23）から液冷媒が流出して圧縮機（21）に吸い込まれてしまう現象（いわゆる液バック現象）の発生を防止することができる。
第３の発明によれば、熱源側熱交換器（23）の分解を容易に行うことができるので、熱源側熱交換器（23）の保守や点検を容易にすることができる。
また、第１の発明によれば、暖房運転において熱源側熱交換器（23）における冷媒の蒸発を促進させることができるので、暖房運転において熱源側熱交換器（23）から液冷媒が流出して圧縮機（21）に吸い込まれてしまう現象（いわゆる液バック現象）を発生させにくくすることができる。
以下、実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一の符号を付しその説明は繰り返さない。
（空気調和機）
図１は、実施形態による空気調和機（10）の構成例を示している。この空気調和機（10）は、空調対象空間（例えば、船舶の船室内）の空気調和を行うものであり、冷媒回路（20）とコントローラ（60）とを備えている。空気調和機（10）では、空調対象空間を冷房する冷房運転と、空調対象空間を暖房する暖房運転とが行われる。
図１は、実施形態による空気調和機（10）の構成例を示している。この空気調和機（10）は、空調対象空間（例えば、船舶の船室内）の空気調和を行うものであり、冷媒回路（20）とコントローラ（60）とを備えている。空気調和機（10）では、空調対象空間を冷房する冷房運転と、空調対象空間を暖房する暖房運転とが行われる。
〈冷媒回路〉
冷媒回路（20）は、圧縮機（21）と四方切換弁（22）と熱源側熱交換器（23）と膨張機構（24）と利用側熱交換器（25）とを有し、冷媒を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うように構成されている。具体的には、冷房運転では、熱源側熱交換器（23）が凝縮器となり利用側熱交換器（25）が凝縮器となるように冷媒回路（20）において冷媒が循環する。一方、暖房運転では、利用側熱交換器（25）が凝縮器となり熱源側熱交換器（23）が蒸発器となるように冷媒回路（20）において冷媒が循環する。この例では、冷媒回路（20）は、熱源側熱交換器（23）を含む熱源側回路部（30）を有している。また、利用側熱交換器（25）の近傍には、利用側熱交換器（25）に利用側空気（冷房対象空間に供給される空気、例えば、船舶の船室内の空気）を供給するための利用側ファン（26）が設けられている。
冷媒回路（20）は、圧縮機（21）と四方切換弁（22）と熱源側熱交換器（23）と膨張機構（24）と利用側熱交換器（25）とを有し、冷媒を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うように構成されている。具体的には、冷房運転では、熱源側熱交換器（23）が凝縮器となり利用側熱交換器（25）が凝縮器となるように冷媒回路（20）において冷媒が循環する。一方、暖房運転では、利用側熱交換器（25）が凝縮器となり熱源側熱交換器（23）が蒸発器となるように冷媒回路（20）において冷媒が循環する。この例では、冷媒回路（20）は、熱源側熱交換器（23）を含む熱源側回路部（30）を有している。また、利用側熱交換器（25）の近傍には、利用側熱交換器（25）に利用側空気（冷房対象空間に供給される空気、例えば、船舶の船室内の空気）を供給するための利用側ファン（26）が設けられている。
《圧縮機》
圧縮機（21）は、吸入した冷媒を圧縮して吐出するように構成されている。例えば、圧縮機（21）は、全密閉型のスクロール圧縮機によって構成されている。また、圧縮機（21）の内部には、圧縮機（21）を潤滑させるための冷凍機油が貯留されている。なお、冷凍機油の一部は、冷媒とともに冷媒回路（20）を循環する。
圧縮機（21）は、吸入した冷媒を圧縮して吐出するように構成されている。例えば、圧縮機（21）は、全密閉型のスクロール圧縮機によって構成されている。また、圧縮機（21）の内部には、圧縮機（21）を潤滑させるための冷凍機油が貯留されている。なお、冷凍機油の一部は、冷媒とともに冷媒回路（20）を循環する。
《四方切換弁》
四方切換弁（22）は、第１ポートと第３ポートとが連通して第２ポートと第４ポートとが連通する第１状態（図１の実線で示された状態）と、第１ポートと第４ポートとが連通して第２ポートと第３ポートとが連通する第２状態（図１の破線で示された状態）とを切り換え可能に構成されている。
四方切換弁（22）は、第１ポートと第３ポートとが連通して第２ポートと第４ポートとが連通する第１状態（図１の実線で示された状態）と、第１ポートと第４ポートとが連通して第２ポートと第３ポートとが連通する第２状態（図１の破線で示された状態）とを切り換え可能に構成されている。
この例では、四方切換弁（22）の第１ポートと圧縮機（21）の吐出ポートとが第１冷媒配管（P1）を介して互いに接続され、四方切換弁（22）の第２ポートと圧縮機（21）の吸入ポートとが第２冷媒配管（P2）を介して互いに接続されている。また、四方切換弁（22）の第３ポートと熱源側回路部（30）の一端（接続点（Q1））とが第３冷媒配管（P3）を介して互いに接続され、四方切換弁（22）の第４ポートと利用側熱交換器（25）のガス端とが第４冷媒配管（P4）を介して互いに接続されている。また、熱源側回路部（30）の他端（接続点（Q2））と膨張機構（24）の一端（接続点（Q3））とが第５冷媒配管（P5）を介して互いに接続され、膨張機構（24）の他端（接続点（Q4））と利用側熱交換器（25）の液端とが第６冷媒配管（P6）を介して互いに接続されている。
《熱源側熱交換器》
熱源側熱交換器（23）は、冷媒と水（例えば海水や清水）とを熱交換させるように構成されている。具体的には、熱源側熱交換器（23）は、第１冷媒接続管（23a）と第２冷媒接続管（23b）を有し、第１冷媒接続管（23a）から流入した冷媒が熱源側熱交換器（23）の内部（第１流路）を上方から下方へ向けて流れて第２冷媒接続管（23b）から流出するように構成されている。
熱源側熱交換器（23）は、冷媒と水（例えば海水や清水）とを熱交換させるように構成されている。具体的には、熱源側熱交換器（23）は、第１冷媒接続管（23a）と第２冷媒接続管（23b）を有し、第１冷媒接続管（23a）から流入した冷媒が熱源側熱交換器（23）の内部（第１流路）を上方から下方へ向けて流れて第２冷媒接続管（23b）から流出するように構成されている。
この例では、熱源側熱交換器（23）は、第１冷媒接続管（23a）と第２冷媒接続管（23b）と第１水接続管（23c）と第２水接続管（23d）とを有している。さらに、熱源側熱交換器（23）は、第１冷媒接続管（23a）から流入した冷媒を上方から下方へ向けて流通させて第２冷媒接続管（23b）から流出させるための第１流路と、第１水接続管（23c）から流入した水を流通させて第２水接続管（23d）から流出させるための第２流路とを有している。そして、熱源側熱交換器（23）は、第１流路を流れる冷媒と第２流路を流れる水とを熱交換させるように構成されている。
図２に示すように、熱源側熱交換器（23）は、シェルアンドチューブ型の熱交換器によって構成されている。具体的には、熱源側熱交換器（23）は、シェル（71）と、複数の伝熱管（72）と、支持台（73）とを有している。
シェル（71）は、両端が閉塞された円筒状に形成されている。シェル（71）の内部空間は、シェル（71）の軸方向に離間して配置された第１および第２仕切板（71a,71b）によって３つの空間に区画され、第１仕切板（71a）と第２仕切板（71b）との間の空間が冷媒室（S10）を構成し、第１仕切板（71a）とシェル（71）の一端部との間の空間（図２では第１仕切板（71a）の右側の空間）が第１ヘッダ空間（S11）を構成し、第２仕切板（71b）とシェル（71）の他端部との間の空間（図２では第２仕切板（71b）の左側の空間）が第２ヘッダ空間（S12）を構成している。第１ヘッダ空間（S11）は、シェル（71）の軸方向に延びる第３仕切板（71c）によって２つの空間に区画され、一方の空間（図２では第３仕切板（71c）の紙面手前側の空間）が第１水室（S15）を構成し、他方の空間（図２では第３仕切板（71c）の紙面奥側の空間）が第２水室（S16）を構成している。
第１冷媒接続管（23a）は、シェル（71）の上部に設けられて冷媒室（S10）と連通している。第２冷媒接続管（23b）は、シェル（71）の下部に設けられて冷媒室（S10）と連通している。第１および第２水接続管（23c,23d）は、シェル（71）の一端部（図２では右端部）に設けられて第１および第２水室（S15,S16）とそれぞれ連通している。
複数の伝熱管（72）は、冷媒室（S10）に設けられてシェル（71）の軸方向にそれぞれ延び、それらの一端部が第１仕切板（71a）を貫通して第１ヘッダ空間（S11）と連通し、それらの他端部が第２仕切板（71b）を貫通して第２ヘッダ空間（S12）と連通している。支持台（73）は、シェル（71）の軸方向が水平方向を向くようにシェル（71）を支持している。
図２に示した熱源側熱交換器（23）では、第１冷媒接続管（23a）から冷媒室（S10）に流入した冷媒は、冷媒室（S10）を上方から下方へ向けて流れ、冷媒室（S10）から第２冷媒接続管（23b）に流出する。一方、第１水接続管（23c）から第１水室（S15）に流入した水は、複数の伝熱管（72）の一部（図２では第３仕切板（71c）よりも紙面手前側に位置する伝熱管（72））を流れて第２ヘッダ空間（S12）に到達し、第２ヘッダ空間（S12）において流動方向を反転させて複数の伝熱管（72）の残部（図２では第３仕切板（71c）よりも紙面奥側に位置する伝熱管（72））を流れて第２水室（S16）に到達し、その後、第２水室（S16）から第２水接続管（23d）に流出する。そして、図２に示した熱源側熱交換器（23）では、冷媒室（S10）を上下方向に流れる冷媒と複数の伝熱管（72）を流れる水とが熱交換する。
《膨張機構》
図１に戻って、膨張機構（24）は、冷媒を減圧するように構成されている。また、膨張機構（24）は、冷媒の減圧量を調節可能に構成されている。冷房運転では、利用側熱交換器（25）から流出した冷媒の過熱度に応じて膨張機構（24）における冷媒の減圧量が調節され、暖房運転では、熱源側熱交換器（23）から流出した冷媒の過熱度に応じて膨張機構（24）における冷媒の減圧量が調節される。
図１に戻って、膨張機構（24）は、冷媒を減圧するように構成されている。また、膨張機構（24）は、冷媒の減圧量を調節可能に構成されている。冷房運転では、利用側熱交換器（25）から流出した冷媒の過熱度に応じて膨張機構（24）における冷媒の減圧量が調節され、暖房運転では、熱源側熱交換器（23）から流出した冷媒の過熱度に応じて膨張機構（24）における冷媒の減圧量が調節される。
この例では、膨張機構（24）は、第１膨張弁（41）と第２膨張弁（42）とを有し、冷房運転において熱源側熱交換器（23）から第１膨張弁（41）を経由して利用側熱交換器（25）へ向けて冷媒が流れ、暖房運転において熱源側熱交換器（23）から第２膨張弁（42）を経由して利用側熱交換器（25）へ向けて冷媒が流れるように構成されている。
第１および第２膨張弁（41,42）は、感温式膨張弁（温度自動膨張弁）によって構成されている。具体的には、第１および第２膨張弁（41,42）は、第１および第２感温筒（41a,42a）をそれぞれ有している。第１および第２感温筒（41a,42a）は、冷媒回路（20）を循環する冷媒と同一の冷媒が充填されている。第１感温筒（41a）は、冷房運転において利用側熱交換器（25）から流出した冷媒が流れる配管（この例では第２冷媒配管（P2））に取り付けられ、第２感温筒（42a）は、暖房運転において熱源側熱交換器（23）から流出した冷媒が流れる配管（この例では熱源側熱交換器（23）の第２冷媒接続管（23b））に取り付けられる。そして、第１および第２膨張弁（41,42）は、第１および第２感温筒（41a,42a）の温度に応じて開度がそれぞれ自動的に調節されるように構成されている。
なお、第１および第２膨張弁（41,42）は、外部均圧形温度自動膨張弁によって構成されていてもよい。具体的には、第１および第２膨張弁（41,42）は、第１および第２感温筒（41a,42a）と第１および第２均圧管とをそれぞれ有していてもよい。第１膨張弁（41）の均圧管（第１均圧管）は、冷房運転において利用側熱交換器（25）から流出した冷媒が流れる配管（この例では第２冷媒配管（P2））に接続され、第２膨張弁（42）の均圧管（第２均圧管）は、暖房運転において熱源側熱交換器（23）から流出した冷媒が流れる配管（この例では熱源側熱交換器（23）の第２冷媒接続管（23b））に接続される。そして、第１膨張弁（41）は、第１感温筒（41a）の温度と第１均圧管内の冷媒圧力に応じて開度が自動的に調節されるように構成され、第２膨張弁（42）は、第２感温筒（42a）の温度と第２均圧管内の冷媒圧力に応じて開度が自動的に調節されるように構成される。
この例では、膨張機構（24）は、第１および第２膨張弁（41,42）の他に、中間配管（50）と、第１および第２主配管（51,52）と、第１および第２バイパス配管（53,54）と、第１および第２フィルタ（55,56）と、第１および第２バイパス逆止弁（57,58）とを有している。
第１主配管（51）は、第１膨張弁（41）を経由して熱源側回路部（30）と利用側熱交換器（25）との間に冷媒を流すための配管である。第１主配管（51）には、第１膨張弁（41）が設けられている。そして、第１主配管（51）は、その一端が中間配管（50）の一端に接続され、その他端が第６冷媒配管（P6）を介して利用側熱交換器（25）の液端に接続されている。
第２主配管（52）は、第２膨張弁（42）を経由して熱源側回路部（30）と利用側熱交換器（25）との間に冷媒を流すための配管である。第２主配管（52）には、第２膨張弁（42）が設けられている。この例では、第２主配管（52）は、その一端が中間配管（50）の一端に接続され、その他端が第５冷媒配管（P5）を介して熱源側回路部（30）の他端（接続点（Q2））に接続されている。
第１バイパス配管（53）は、第１膨張弁（41）を迂回して熱源側回路部（30）と利用側熱交換器（25）との間に冷媒を流すための配管である。この例では、第１バイパス配管（53）は、その一端が中間配管（50）の他端に接続され、その他端が第６冷媒配管（P6）を経由して利用側熱交換器（25）の液端に接続されている。また、第１バイパス配管（53）には、第１フィルタ（55）と第１バイパス逆止弁（57）とが設けられている。第１バイパス逆止弁（57）は、利用側熱交換器（25）側から熱源側回路部（30）側へ向かう冷媒の流れ（この例では、第６冷媒配管（P6）から中間配管（50）の他端へ向かう冷媒の流れ）のみを許容するように構成されている。
第２バイパス配管（54）は、第２膨張弁（42）を迂回して熱源側回路部（30）と利用側熱交換器（25）との間に冷媒を流すための配管である。この例では、第２バイパス配管（54）は、その一端が中間配管（50）の他端に接続され、その他端が第５冷媒配管（P5）を経由して熱源側回路部（30）の他端（接続点（Q2））に接続されている。また、第２バイパス配管（54）には、第２フィルタ（56）と第２バイパス逆止弁（58）とが設けられている。第２バイパス逆止弁（58）は、熱源側回路部（30）側から利用側熱交換器（25）側へ向かう冷媒の流れ（この例では、第５冷媒配管（P5）から中間配管（50）の他端へ向かう冷媒の流れ）のみを許容するように構成されている。
《利用側熱交換器》
利用側熱交換器（25）は、冷媒と利用側ファン（26）によって搬送された利用側空気（冷房対象空間に供給される空気）とを熱交換させるように構成されている。この例では、利用側熱交換器（25）は、フィンアンドチューブ型の熱交換器によって構成されている。
利用側熱交換器（25）は、冷媒と利用側ファン（26）によって搬送された利用側空気（冷房対象空間に供給される空気）とを熱交換させるように構成されている。この例では、利用側熱交換器（25）は、フィンアンドチューブ型の熱交換器によって構成されている。
《熱源側回路部》
熱源側回路部（30）は、冷房運転および暖房運転の両方において熱源側熱交換器（23）を通過する冷媒の流通方向が第１冷媒接続管（23a）から第２冷媒接続管（23b）へ向かう方向となるように構成されている。この例では、熱源側回路部（30）は、第１〜第４接続配管（31〜34）と、第１〜第４逆止弁（35〜38）とを有している。
熱源側回路部（30）は、冷房運転および暖房運転の両方において熱源側熱交換器（23）を通過する冷媒の流通方向が第１冷媒接続管（23a）から第２冷媒接続管（23b）へ向かう方向となるように構成されている。この例では、熱源側回路部（30）は、第１〜第４接続配管（31〜34）と、第１〜第４逆止弁（35〜38）とを有している。
第１接続配管（31）は、その一端が熱源側熱交換器（23）の第１冷媒接続管（23a）に接続され、その他端が第３冷媒配管（P3）を介して四方切換弁（22）の第３ポートに接続されている。第１逆止弁（35）は、第１接続配管（31）に設けられて第３冷媒配管（P3）側（すなわち、四方切換弁（22）側）から熱源側熱交換器（23）の第１冷媒接続管（23a）側へ向かう冷媒の流れのみを許容するように構成されている。
第２接続配管（32）は、その一端が熱源側熱交換器（23）の第１冷媒接続管（23a）に接続され、その他端が第５冷媒配管（P5）を介して膨張機構（24）の一端（接続点（Q3））に接続されている。第２逆止弁（36）は、第２接続配管（32）に設けられて第５冷媒配管（P5）側（すなわち、膨張機構（24）側）から熱源側熱交換器（23）の第１冷媒接続管（23a）側へ向かう冷媒の流れのみを許容するように構成されている。
第３接続配線（33）は、その一端が熱源側熱交換器（23）の第２冷媒接続管（23b）に接続され、その他端が第５冷媒配管（P5）を介して膨張機構（24）の一端（接続点（Q3））に接続されている。第３逆止弁（37）は、第３接続配線（33）に設けられて熱源側熱交換器（23）の第２冷媒接続管（23b）側から第５冷媒配管（P5）側（すなわち、膨張機構（24）側）へ向かう冷媒の流れのみを許容するように構成されている。
第４接続配線（34）は、その一端が熱源側熱交換器（23）の第２冷媒接続管（23b）に接続され、その他端が第３冷媒配管（P3）を介して四方切換弁（22）の第３ポートに接続されている。第４逆止弁（38）は、第４接続配線（34）に設けられて熱源側熱交換器（23）の第２冷媒接続管（23b）側から第３冷媒配管（P3）側（すなわち、四方切換弁（22）側）へ向かう冷媒の流れのみを許容するように構成されている。
〈コントローラ〉
コントローラ（60）は、空気調和機（10）に設けられた各種センサ（温度センサや圧力センサなど）の検出値に基づいて空気調和機（10）の各部を制御して空気調和機（10）の運転動作を制御するように構成されている。具体的には、コントローラ（60）は、圧縮機（21）と四方切換弁（22）と利用側ファン（26）とを制御するように構成されている。
コントローラ（60）は、空気調和機（10）に設けられた各種センサ（温度センサや圧力センサなど）の検出値に基づいて空気調和機（10）の各部を制御して空気調和機（10）の運転動作を制御するように構成されている。具体的には、コントローラ（60）は、圧縮機（21）と四方切換弁（22）と利用側ファン（26）とを制御するように構成されている。
〈冷房運転〉
次に、図３を参照して冷房運転について説明する。冷房運転では、四方切換弁（22）が第１状態に設定される。これにより、圧縮機（21）の吐出ポートと熱源側回路部（30）が連通し、圧縮機（21）の吸入ポートと利用側熱交換器（25）のガス端とが連通される。また、圧縮機（21）と利用側ファン（26）が駆動状態に設定される。これにより、熱源側熱交換器（23）が凝縮器となり利用側熱交換器（25）が蒸発器となる冷凍サイクルが行われるように、冷媒回路（20）において冷媒が循環する。
次に、図３を参照して冷房運転について説明する。冷房運転では、四方切換弁（22）が第１状態に設定される。これにより、圧縮機（21）の吐出ポートと熱源側回路部（30）が連通し、圧縮機（21）の吸入ポートと利用側熱交換器（25）のガス端とが連通される。また、圧縮機（21）と利用側ファン（26）が駆動状態に設定される。これにより、熱源側熱交換器（23）が凝縮器となり利用側熱交換器（25）が蒸発器となる冷凍サイクルが行われるように、冷媒回路（20）において冷媒が循環する。
また、利用側熱交換器（25）のガス端から流出される冷媒の過熱度に応じて膨張機構（24）における冷媒の減圧量が調節される。この例では、利用側熱交換器（25）のガス端から流出される冷媒の過熱度が予め定められた目標過熱度となるように、第１感温筒（41a）の温度に応じて第１膨張弁（41）の開度が自動的に調節される。
圧縮機（21）から吐出された冷媒は、四方切換弁（22）を通過して熱源側回路部（30）に流入する。熱源側回路部（30）に流入した冷媒は、第１逆止弁（35）を通過して熱源側熱交換器（23）の第１冷媒接続管（23a）に流入する。熱源側熱交換器（23）では、第１冷媒接続管（23a）から流入した冷媒は、熱源側熱交換器（23）の内部（具体的には冷媒室（S10））を鉛直方向の上方から下方へ向けて流れる間に、熱源側熱交換器（23）の内部（具体的には伝熱管（72））を流れる水に放熱して凝縮し、その後、第２冷媒接続管（23b）から流出する。熱源側熱交換器（23）の第２冷媒接続管（23b）から流出した冷媒は、第３逆止弁（37）を通過して膨張機構（24）に流入する。膨張機構（24）に流入した冷媒は、第２フィルタ（56）と第２バイパス逆止弁（58）と中間配管（50）とを順に通過して第１膨張弁（41）に流入し、第１膨張弁（41）において減圧される。第１膨張弁（41）において減圧された冷媒は、利用側熱交換器（25）に流入し、利用側熱交換器（25）において利用側空気から吸熱して蒸発する。これにより、利用側空気が冷却されて空調対象空間が冷房される。利用側熱交換器（25）から流出した冷媒は、四方切換弁（22）を通過して圧縮機（21）に吸入される。
〈暖房運転〉
次に、図４を参照して暖房運転について説明する。暖房運転では、四方切換弁（22）が第２状態に設定される。これにより、圧縮機（21）の吐出ポートと利用側熱交換器（25）のガス端とが連通し、圧縮機（21）の吸入ポートと熱源側回路部（30）が連通される。また、圧縮機（21）と利用側ファン（26）が駆動状態に設定される。これにより、利用側熱交換器（25）が凝縮器となり熱源側熱交換器（23）が蒸発器となる冷凍サイクルが行われるように、冷媒回路（20）において冷媒が循環する。
次に、図４を参照して暖房運転について説明する。暖房運転では、四方切換弁（22）が第２状態に設定される。これにより、圧縮機（21）の吐出ポートと利用側熱交換器（25）のガス端とが連通し、圧縮機（21）の吸入ポートと熱源側回路部（30）が連通される。また、圧縮機（21）と利用側ファン（26）が駆動状態に設定される。これにより、利用側熱交換器（25）が凝縮器となり熱源側熱交換器（23）が蒸発器となる冷凍サイクルが行われるように、冷媒回路（20）において冷媒が循環する。
また、熱源側熱交換器（23）の第２冷媒接続管（23b）から流出される冷媒の過熱度に応じて膨張機構（24）における冷媒の減圧量が調節される。この例では、熱源側熱交換器（23）の第２冷媒接続管（23b）から流出される冷媒の過熱度が予め定められた目標過熱度となるように、第２感温筒（42a）の温度に応じて第２膨張弁（42）の開度が自動的に調節される。
圧縮機（21）の吐出された冷媒は、四方切換弁（22）を通過して利用側熱交換器（25）に流入し、利用側熱交換器（25）において利用側空気に放熱して凝縮する。これにより、利用側空気が加熱されて空調対象空間が暖房される。利用側熱交換器（25）から流出した冷媒は、膨張機構（24）に流入する。膨張機構（24）に流入した冷媒は、第１フィルタ（55）と第１バイパス逆止弁（57）と中間配管（50）とを順に通過して第２膨張弁（42）に流入し、第２膨張弁（42）において減圧される。第２膨張弁（42）から流出した冷媒は、熱源側回路部（30）に流入する。熱源側回路部（30）に流入した冷媒は、第２逆止弁（36）を通過して熱源側熱交換器（23）の第１冷媒接続管（23a）に流入する。熱源側熱交換器（23）では、第１冷媒接続管（23a）から流入した冷媒は、熱源側熱交換器（23）の内部（具体的には冷媒室（S10））を鉛直方向の上方から下方へ向けて流れる間に、熱源側熱交換器（23）の内部（具体的には伝熱管（72））を流れる水から吸熱して蒸発し、その後、第２冷媒接続管（23b）から流出する。熱源側熱交換器（23）の第２冷媒接続管（23b）から流出した冷媒は、第４逆止弁（38）と四方切換弁（22）とを順に通過して圧縮機（21）に吸入される。
〈実施形態による効果〉
以上のように、冷房運転および暖房運転の両方において、熱源側熱交換器（23）の内部における冷媒の流通方向を上方から下方へ向かう方向にすることができる。そのため、暖房運転において熱源側熱交換器（23）の内部を上方から下方へ向けて流れる冷媒から冷凍機油が分離したとしても、その冷凍機油も重力により上方から下方へ向けて流れるので、その冷凍機油を冷媒とともに熱源側熱交換器（23）から流出させることができる。これにより、熱源側熱交換器（23）における冷凍機油の溜まり込みを抑制することができる。
以上のように、冷房運転および暖房運転の両方において、熱源側熱交換器（23）の内部における冷媒の流通方向を上方から下方へ向かう方向にすることができる。そのため、暖房運転において熱源側熱交換器（23）の内部を上方から下方へ向けて流れる冷媒から冷凍機油が分離したとしても、その冷凍機油も重力により上方から下方へ向けて流れるので、その冷凍機油を冷媒とともに熱源側熱交換器（23）から流出させることができる。これにより、熱源側熱交換器（23）における冷凍機油の溜まり込みを抑制することができる。
また、暖房運転において熱源側熱交換器（23）から流出した冷媒の過熱度に応じて膨張機構（24）における冷媒の減圧量が調節されることにより、暖房運転中の熱源側熱交換器（23）において冷媒を確実に蒸発させることができる。これにより、暖房運転において熱源側熱交換器（23）から液冷媒が流出して圧縮機（21）に吸い込まれてしまう現象（いわゆる液バック現象）の発生を防止することができる。
また、冷房運転において利用側熱交換器（25）から流出した冷媒の過熱度に応じて膨張機構（24）における冷媒の減圧量が調節されることにより、冷房運転中の利用側熱交換器（25）において冷媒を確実に蒸発させることができる。これにより、冷房運転において利用側熱交換器（25）から液冷媒が流出して圧縮機（21）に吸い込まれてしまう現象（いわゆる液バック現象）の発生を防止することができる。
また、熱源側熱交換器（23）をシェルアンドチューブ型の熱交換器によって構成することにより、熱源側熱交換器（23）の分解を容易に行うことができる。これにより、熱源側熱交換器（23）の保守や点検を容易にすることができる。
（空気調和機の変形例）
次に、図５を参照して、空気調和機（10）の変形例について説明する。図５に示した空気調和機（10）は、熱源側熱交換器（23）および熱源側回路部（30）の構成が図１に示した空気調和機（10）と異なっている。なお、図５に示した空気調和機（10）のその他の構成は、図１に示した空気調和機（10）の構成と同様となっている。
次に、図５を参照して、空気調和機（10）の変形例について説明する。図５に示した空気調和機（10）は、熱源側熱交換器（23）および熱源側回路部（30）の構成が図１に示した空気調和機（10）と異なっている。なお、図５に示した空気調和機（10）のその他の構成は、図１に示した空気調和機（10）の構成と同様となっている。
《熱源側熱交換器》
図５の例では、熱源側熱交換器（23）の第１冷媒接続管（23a）は、凝縮側冷媒接続管（81）と、複数（この例では６つ）の蒸発側冷媒接続管（82）とによって構成されている。そして、熱源側熱交換器（23）は、凝縮側冷媒接続管（81）または複数の蒸発側冷媒接続管（82）から流入した冷媒が熱源側熱交換器（23）の内部を上方から下方へ向けて流れて第２冷媒接続管（23b）から流出するように構成されている。
図５の例では、熱源側熱交換器（23）の第１冷媒接続管（23a）は、凝縮側冷媒接続管（81）と、複数（この例では６つ）の蒸発側冷媒接続管（82）とによって構成されている。そして、熱源側熱交換器（23）は、凝縮側冷媒接続管（81）または複数の蒸発側冷媒接続管（82）から流入した冷媒が熱源側熱交換器（23）の内部を上方から下方へ向けて流れて第２冷媒接続管（23b）から流出するように構成されている。
具体的には、図５の例では、熱源側熱交換器（23）は、シェルアンドチューブ型の熱交換器（図２参照）によって構成されている。例えば、凝縮側冷媒接続管（81）および複数の蒸発側冷媒接続管（82）は、図２に示したシェル（71）の上部に設けられて冷媒室（S10）と連通している。なお、熱源側熱交換器（23）のその他の構成は、図２に示した熱源側熱交換器（23）の構成と同様となっていてもよい。このように構成された熱源側熱交換器（23）では、冷媒室（S10）を上下方向に流れる冷媒と複数の伝熱管（72）を流れる冷媒とが熱交換する。
《熱源側回路部》
また、図５の例では、熱源側回路部（30）は、冷媒を分流させる分流器（80）を有している。分流器（80）は、１つの流入口と複数（この例では６つ）の流出口とを有し、流入口から流入した冷媒を分流させて複数の流出口から流出させるように構成されている。そして、熱源側回路部（30）は、冷房運転において圧縮機（21）から吐出された冷媒が熱源側熱交換器（23）の凝縮側冷媒接続管（81）に供給され、暖房運転において膨張機構（24）から流出した冷媒が分流器（80）を通過して熱源側熱交換器（23）の複数の蒸発側冷媒接続管（82）に供給されるように構成されている。
また、図５の例では、熱源側回路部（30）は、冷媒を分流させる分流器（80）を有している。分流器（80）は、１つの流入口と複数（この例では６つ）の流出口とを有し、流入口から流入した冷媒を分流させて複数の流出口から流出させるように構成されている。そして、熱源側回路部（30）は、冷房運転において圧縮機（21）から吐出された冷媒が熱源側熱交換器（23）の凝縮側冷媒接続管（81）に供給され、暖房運転において膨張機構（24）から流出した冷媒が分流器（80）を通過して熱源側熱交換器（23）の複数の蒸発側冷媒接続管（82）に供給されるように構成されている。
具体的には、図５の例では、熱源側回路部（30）の第１接続配管（31）は、その一端が熱源側熱交換器（23）の凝縮側冷媒接続管（81）に接続され、その他端が第３冷媒配管（P3）を介して四方切換弁（22）の第３ポートに接続されている。熱源側回路部（30）の第２接続配管（32）は、その一端が分流器（80）を介して複数の蒸発側冷媒接続管（82）に接続され、その他端が第５冷媒配管（P5）を介して膨張機構（24）の一端（接続点（Q3））に接続されている。すなわち、第２接続配管（32）の一端が分流器（80）の１つの流入口に接続され、分流器（80）の複数の流出口が複数の蒸発側冷媒接続管（82）にそれぞれ接続されている。第２逆止弁（36）は、第２接続配管（32）において分流器（80）と第５冷媒配管（P5）との間に設けられている。なお、熱源側回路部（30）のその他の構成は、図１に示した熱源側回路部（30）の構成と同様となっている。
〈実施形態の変形例による効果〉
以上のように、暖房運転において膨張機構（24）から流出した冷媒が分流器（80）を通過して熱源側熱交換器（23）の複数の蒸発側冷媒接続管（82）に供給されることにより、熱源側熱交換器（23）における冷媒の蒸発を促進させることができる。これにより、暖房運転において熱源側熱交換器（23）から液冷媒が流出して圧縮機（21）に吸い込まれてしまう現象（いわゆる液バック現象）を発生させにくくすることができる。
以上のように、暖房運転において膨張機構（24）から流出した冷媒が分流器（80）を通過して熱源側熱交換器（23）の複数の蒸発側冷媒接続管（82）に供給されることにより、熱源側熱交換器（23）における冷媒の蒸発を促進させることができる。これにより、暖房運転において熱源側熱交換器（23）から液冷媒が流出して圧縮機（21）に吸い込まれてしまう現象（いわゆる液バック現象）を発生させにくくすることができる。
（その他の実施形態）
以上の説明では、熱源側熱交換器（23）がシェルアンドチューブ型の熱交換器によって構成されている場合を例に挙げたが、熱源側熱交換器（23）は、シェルアンドチューブ型の熱交換器に限らず、例えば、プレート型の熱交換器によって構成されていてもよい。この場合も、第１冷媒接続管（23a）から流入した冷媒が熱源側熱交換器（23）の内部（第１流路）を上方から下方へ向けて流れて第２冷媒接続管（23b）から流出し、第１水接続管（23c）から流入した水が熱源側熱交換器（23）の内部（第１流路とは異なる第２流路）を通過して第２水接続管（23d）から流出し、熱源側熱交換器（23）の内部（第１流路）を上下方向に流れる冷媒と熱源側熱交換器（23）の内部（第２流路）を流れる水とを熱交換させるように熱源側熱交換器（23）を構成することができる。
以上の説明では、熱源側熱交換器（23）がシェルアンドチューブ型の熱交換器によって構成されている場合を例に挙げたが、熱源側熱交換器（23）は、シェルアンドチューブ型の熱交換器に限らず、例えば、プレート型の熱交換器によって構成されていてもよい。この場合も、第１冷媒接続管（23a）から流入した冷媒が熱源側熱交換器（23）の内部（第１流路）を上方から下方へ向けて流れて第２冷媒接続管（23b）から流出し、第１水接続管（23c）から流入した水が熱源側熱交換器（23）の内部（第１流路とは異なる第２流路）を通過して第２水接続管（23d）から流出し、熱源側熱交換器（23）の内部（第１流路）を上下方向に流れる冷媒と熱源側熱交換器（23）の内部（第２流路）を流れる水とを熱交換させるように熱源側熱交換器（23）を構成することができる。
また、以上の説明では、膨張機構（24）が感温式膨張弁（温度自動膨張弁）である第１および第２膨張弁（41,42）によって構成されている場合を例に挙げたが、膨張機構（24）は、コントローラ（60）の制御により開度が調節される電子膨張弁（電動弁）によって構成されていてもよい。このように、電子膨張弁によって膨張機構（24）を構成した場合、冷房運転では、利用側熱交換器（25）から流出した冷媒の過熱度に応じて膨張機構（24）を構成する電子膨張弁の開度が調節され、暖房運転では、熱源側熱交換器（23）から流出した冷媒の過熱度に応じて膨張機構（24）を構成する電子膨張弁の開度が調節される。
また、以上の実施形態や変形例を適宜組み合わせて実施してもよい。以上の実施形態や変形例は、本質的に好ましい例示であって、この発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
以上説明したように、上述の空気調和装置は、空調対象空間の空気調和を行う空気調和機として有用である。
１０ 空気調和機
２０ 冷媒回路
２１ 圧縮機
２２ 四方切換弁
２３ 熱源側熱交換器
２３ａ 第１冷媒接続管
２３ｂ 第２冷媒接続管
２３ｃ 第１水接続管
２３ｄ 第２水接続管
２４ 膨張機構
２５ 利用側熱交換器
２６ 利用側ファン
３０ 熱源側回路部
４１ 第１膨張弁
４２ 第２膨張弁
６０ コントローラ
７１ シェル
７２ 伝熱管
７３ 支持台
８０ 分流器
８１ 凝縮側冷媒接続管
８２ 蒸発側冷媒接続管
Ｓ１０ 冷媒室
Ｓ１１ 第１ヘッダ空間
Ｓ１２ 第２ヘッダ空間
Ｓ１５ 第１水室
Ｓ１６ 第２水室
２０ 冷媒回路
２１ 圧縮機
２２ 四方切換弁
２３ 熱源側熱交換器
２３ａ 第１冷媒接続管
２３ｂ 第２冷媒接続管
２３ｃ 第１水接続管
２３ｄ 第２水接続管
２４ 膨張機構
２５ 利用側熱交換器
２６ 利用側ファン
３０ 熱源側回路部
４１ 第１膨張弁
４２ 第２膨張弁
６０ コントローラ
７１ シェル
７２ 伝熱管
７３ 支持台
８０ 分流器
８１ 凝縮側冷媒接続管
８２ 蒸発側冷媒接続管
Ｓ１０ 冷媒室
Ｓ１１ 第１ヘッダ空間
Ｓ１２ 第２ヘッダ空間
Ｓ１５ 第１水室
Ｓ１６ 第２水室
Claims (3)
- 圧縮機（21）と熱源側熱交換器（23）と膨張機構（24）と利用側熱交換器（25）とを有する冷媒回路（20）を備え、該冷媒回路（20）において該熱源側熱交換器（23）が凝縮器となり該利用側熱交換器（25）が蒸発器となるように冷媒が循環する冷房運転と、該冷媒回路（20）において該熱源側熱交換器（23）が蒸発器となり該利用側熱交換器（25）が凝縮器となるように冷媒が循環する暖房運転とを切り換えて行う空気調和機であって、
上記熱源側熱交換器（23）は、第１冷媒接続管（23a）と第２冷媒接続管（23b）とを有し、該第１冷媒接続管（23a）から流入した冷媒が該熱源側熱交換器（23）の内部を上方から下方へ向けて流れて該第２冷媒接続管（23b）から流出するように構成され、
上記冷媒回路（20）は、上記熱源側熱交換器（23）を含む熱源側回路部（30）を有し、
上記熱源側回路部（30）は、冷房運転および暖房運転の両方において上記熱源側熱交換器（23）を通過する冷媒の流通方向が上記第１冷媒接続管（23a）から上記第２冷媒接続管（23b）へ向かう方向となるように構成され、
上記熱源側熱交換器（23）の第１冷媒接続管（23a）は、凝縮側冷媒接続管（81）と、複数の蒸発側冷媒接続管（82）とによって構成され、
上記熱源側熱交換器（23）は、上記凝縮側冷媒接続管（81）または上記複数の蒸発側冷媒接続管（82）から流入した冷媒が該熱源側熱交換器（23）の内部を上方から下方へ向けて流れて上記第２冷媒接続管（23b）から流出するように構成され、
上記熱源側回路部（30）は、冷媒を分流させる分流器（80）を有し、上記冷房運転において上記圧縮機（21）から吐出された冷媒が上記熱源側熱交換器（23）の凝縮側冷媒接続管（81）に供給され、上記暖房運転において上記膨張機構（24）から流出した冷媒が上記分流器（80）を通過して上記熱源側熱交換器（23）の複数の蒸発側冷媒接続管（82）に供給されるように構成されている
ことを特徴とする空気調和機。 - 請求項１において、
上記暖房運転では、上記熱源側熱交換器（23）から流出した冷媒の過熱度に応じて上記膨張機構（24）における冷媒の減圧量が調節される
ことを特徴とする空気調和機。 - 請求項１または２において、
上記熱源側熱交換器（23）は、シェルアンドチューブ型の熱交換器によって構成されている
ことを特徴とする空気調和機。
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