JP7228444B2 - 非共沸冷媒回路 - Google Patents

Description

本発明は、非共沸冷媒用の冷媒回路に関する。

地球温暖化係数(GWP;Global Warming Potential)の低減等を背景として、冷媒回路に非共沸冷媒を使用した空気調和機等の開発が行われている。
非共沸冷媒（非共沸混合冷媒）は、沸点の異なる冷媒が混合された混合冷媒を言う。単一冷媒や疑似共沸冷媒とは違い、非共沸冷媒には、図９のモリエル線図に示しているように、気液二相時の温度すべりが存在する。図９に等温線を破線で示している。こうした温度すべりに起因して、蒸発器の入口温度Ｔ１は、蒸発器の出口温度Ｔ２よりも低い。そのため、非共沸冷媒を使用する場合、外気温が低いと、暖房等の加熱時に蒸発器の入口側（上流側）に着霜が発生し易い。

加熱時に蒸発器として機能する室外熱交換器に発生した霜を融解させて除去するため、圧縮機から吐出された冷媒を室外熱交換器に供給する除霜運転が行われる。
特許文献１では、除霜運転時において、圧縮機から吐出された冷媒の一部を、バイパス経路を通じて減圧機構により減圧した後、除霜運転時における室外熱交換器の入口に流入させている。その冷媒は、除霜運転時における室交換機入口の出口から流出し、直接圧縮機へと向かう。

特許第５６３２６２９号

特許文献１では、除霜運転時にバイパス経路を通じて室外熱交換器に供給された冷媒が、除霜に伴い液化し、室外熱交換器から流出して直接圧縮機に吸入されるため、多量の液冷媒が圧縮機に吸入されるおそれがある。
その上、冷媒から霜への放熱により冷媒の除霜能力が低下するため、室外熱交換器の出口側（加熱時における入口側）における除霜能力に劣る。そのため、室外熱交換器の入口から出口までの全体に着霜した場合は、除霜に長時間を要する。

以上より、本発明は、圧縮機による液冷媒の吸入を避けつつ、加熱時における熱交換器の入口側の除霜能力を高めることができ、しかも、加熱時の入口側のみならず出口側における除霜能力をも確保することが可能な、非共沸冷媒を使用した冷媒回路を提供することを目的とする。

本発明は、非共沸冷媒用の冷媒回路であって、冷媒を圧縮する圧縮機と、熱源および冷媒を熱交換させる第１熱交換器と、冷媒の圧力を減少させる減圧部と、熱負荷および冷媒を熱交換させる第２熱交換器と、冷媒回路における冷媒の流れの向きを切り替える流れ方向切替部と、圧縮機から吐出された冷媒を第１熱交換器に流入させることが可能な主流路およびバイパス流路と、圧縮機から吐出された冷媒を、主流路とバイパス流路とに択一的に流入させること、および分配させることの少なくとも一方が可能なバイパス調整部と、を備える。冷媒回路は、冷媒の流れの向きに応じて、熱負荷の冷却と加熱とに利用可能である。主流路は、加熱時における第１熱交換器の出口側に冷媒を流入させることが可能である。バイパス流路は、加熱時における第１熱交換器の入口側に冷媒を流入させることが可能である。

本発明の非共沸冷媒回路において、バイパス流路は、第１熱交換器に備わる内部流路の途中に接続されることが好ましい。

本発明の非共沸冷媒回路において、バイパス流路は、第１熱交換器に向けて送られる風の風上側の位置で第１熱交換器に冷媒を流入可能であることが好ましい。

本発明の非共沸冷媒回路において、バイパス流路は、冷媒の流れに抵抗を与える抵抗付与部を含むことが好ましい。

本発明の非共沸冷媒回路において、バイパス調整部は、主流路に備わる第１電磁弁と、バイパス流路に備わる第２電磁弁と、を含むことが好ましい。

本発明の非共沸冷媒回路において、バイパス調整部は、圧縮機から吐出された冷媒を、主流路とバイパス流路とに択一的に流入させることが可能であり、バイパス流路は、加熱時における第１熱交換器の入口側に接続され、第１熱交換器には、加熱時における第１熱交換器の入口から冷媒を減圧部に向けて流出させることが可能な第１流出路と、第１熱交換器の入口側における内部流路の途中から減圧部に向けて冷媒を流出させることが可能な第２流出路とが設けられ、冷媒回路は、第１流出路に備わる第３電磁弁と、第２流出路に備わる第４電磁弁と、を備えることが好ましい。

本発明の非共沸冷媒回路において、加熱時における第１熱交換器の入口は、加熱時における第１熱交換器の出口に対して下方に位置していることが好ましい。

本発明の非共沸冷媒回路において、バイパス調整部は、冷媒回路を冷媒が流れる向きが冷却運転時と同様の除霜運転時においてバイパス流路に冷媒を流入させることが好ましい。

本発明によれば、圧縮機から吐出された冷媒を第１熱交換器に供給する主流路およびバイパス流路を備えているため、非共沸冷媒の使用により、温度すべりに起因して第１熱交換器の加熱時入口側で着霜が発生し易いとしても、バイパス流路により吐出冷媒を加熱時入口側に集中して供給することにより、第１熱交換器の着霜し易い加熱時入口側の領域を高能率で除霜することができ、かつ、主流路により吐出冷媒を加熱時出口側から内部流路に流入させることにより、第１熱交換器の出口側および入口側を含めた全体の領域に亘り除霜することもできる。

したがって、非共沸冷媒の使用により低ＧＷＰ化を図りつつ、第１熱交換器の加熱時入口側に吐出冷媒を優先的に供給しながら第１熱交換器の着霜し易い領域を十分に除霜することができ、その後、必要に応じて主流路を使用した除霜を行うことにより、室内熱交換器の入口側のみならず出口側においても除霜能力を確保して、第１熱交換器全体の除霜を効率良く進めることができる。

また、本発明の冷媒回路は、除霜運転時に、バイパス流路および主流路により吐出冷媒を第１熱交換器の異なる位置に流入させる構成であって、バイパス流路および主流路のいずれを使用したとしても、除霜に伴い液化する冷媒が第１熱交換器から減圧部に向けて流出することとなる。そうすると、冷媒が減圧部および第２熱交換器を通過することで気化してから圧縮機に吸入されるので、圧縮機を破損させる程の量の液冷媒が圧縮機に吸入されるのを避けることができる。

（ａ）および（ｂ）は、第１実施形態に係る非共沸冷媒回路を模式的に示す図である。（ａ）は、冷房運転時および除霜運転時の冷媒の流れを矢印で示し、（ｂ）は、暖房運転時の冷媒の流れを矢印で示している。 図１（ａ）の部分詳細を示し、除霜運転時において、圧縮機から吐出された冷媒を主流路またはバイパス流路を通じて室外熱交換器に流入させることを説明するための図である。 第１実施形態に係る非共沸冷媒回路の除霜運転時の制御手順の一例を示す図である。 第１実施形態の変形例に係る非共沸冷媒回路を模式的に示す図である。冷房および除霜運転時の冷媒の流れを矢印で示している。 第２実施形態に係る非共沸冷媒回路を模式的に示す図である。冷房運転時および除霜運転時の冷媒の流れを矢印で示している。 図５の部分詳細を示し、除霜運転時において、圧縮機から吐出された冷媒をバイパス流路により室外熱交換器の風上側の位置で室内交換機の内部流路に流入させることを説明するための図である。 図５の部分詳細を示し、除霜運転時において、圧縮機から吐出された冷媒を主流路により室外熱交換器に流入させることを説明するための図である。 第２実施形態に係る非共沸冷媒回路の除霜運転時の制御手順の一例を示す図である。 非共沸温度すべりを説明するためのモリエル線図（ｐ－ｈ線図）である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
図１（ａ）および（ｂ）に示す冷媒回路１は、沸点が異なる２種以上の冷媒が混合されてなる非共沸冷媒が封入された、非共沸冷媒用の冷媒回路である。
本実施形態の冷媒回路１は、室外熱交換器１２と室内熱交換器１４とを備えた空気調和機である。但し、冷媒回路１は、冷凍サイクルを利用した他の装置、例えば、冷凍機や給湯機等を構成していてもよい。

非共沸冷媒の温度すべりに起因して、室外熱交換器１２における暖房時（加熱時）の入口側で着霜が発生し易いところ、冷媒回路１は、室外熱交換器１２の加熱時入口側１２inにおける除霜能力を向上させる。図１には、暖房運転時において室外熱交換器１２の加熱時入口側１２inに発生した霜Ｆを模式的に示している。

非共沸冷媒は、例えば、４０７Ｃ、あるいは、Ｒ４５４ＣのようなＲ３２とＨＦＯ系冷媒等との混合冷媒等である。以下、非共沸冷媒のことを単に冷媒と称する。

冷媒回路１は、冷媒を圧縮する圧縮機１０と、熱源（外気）および冷媒を熱交換させる室外熱交換器１２（第１熱交換器）と、冷媒の圧力を減少させる膨張弁等の減圧部１３と、熱負荷（室内空気）および冷媒を熱交換させる第２熱交換器１４と、四方弁等の流れ方向切替部１５とを備えている。
図示しない室外機には、室外熱交換器１２に向けて風を送るファン１２Ａが設けられている。図示しない室内機には、室内熱交換器１４に向けて風を送るファン１４Ａが設けられている。

流れ方向切替部１５は、図１（ａ）に示すように、圧縮機１０から吐出された冷媒（以下、吐出冷媒）が室外熱交換器１２に向けて流れる向きと、図１（ｂ）に示すように、吐出冷媒が室内熱交換器１４に向けて流れる向きとに冷媒の流れの向きを切り替える。
図１（ａ）に矢印で示す向きに冷媒回路１を冷媒が流れるとき、冷媒回路１は熱負荷の冷却（冷房）に利用される。室外熱交換器１２に発生した霜Ｆを融解させて除去する除霜運転時にも、冷房運転時と同様の向きに冷媒回路１を冷媒が流れる。
一方、図１（ｂ）に矢印で示す向きに冷媒回路１を冷媒が流れるとき、冷媒回路１は熱負荷の加熱（暖房）に利用される。

室外熱交換器１２の入口および出口は、冷房運転時・除霜運転時と暖房運転時とで入れ替わる。
図１および図２には、外気温が低いと室外熱交換器１２に着霜が発生する暖房時を基準として、室外熱交換器１２の加熱時入口側１２inと、加熱時出口側１２outとを示すものとする。加熱時入口側１２inは、冷却時の出口側に相当する。加熱時出口側１２outは、冷却時の入口側に相当する。

図２に除霜運転時の冷媒の流れを矢印で示しているように、吐出冷媒は、ヘッダ１２Ｈを介して室外熱交換器１２の内部流路１２０に、室外熱交換器１２における上方の流入箇所Ｐ１から流入し、内部流路１２０を流れて下端のポートＰ３から減圧部１３に向けて流出する。流入箇所Ｐ１は、室外熱交換器１２の加熱時の出口に相当する。ポートＰ３は、室外熱交換器１２の加熱時の入口に相当する。

室外熱交換器１２は、図２に示すように、冷媒が流れるチューブ１２１（伝熱管）を含む内部流路１２０と、フィン１２２とを備えており、ファン１２Ａにより送られる外気と、内部流路１２０を流れる冷媒とを熱交換させる。
室外熱交換器１２の加熱時入口側１２inには、冷媒の温度を検出する温度センサ１２Ｓが設けられていることが好ましい。なお、室外熱交換器１２の加熱時出口側１２out等に、他の温度センサが設けられていてもよい。

図２には、フィンアンドチューブタイプの室外熱交換器１２を示している。フィン１２２は上下方向に延在しており、チューブ１２１がフィン１２２を貫通している。内部流路１２０は、ヘアピン状に成形された複数のチューブ１２１と、チューブ１２１を連結する図示しない接続部材とを含んで構成されている。後述するバイパス流路２２が内部流路１２０に接続される箇所Ｐ２も、内部流路１２０に含まれている。

図２において、接続部材やチューブ１２１の屈曲部の図示を省略しているが、内部流路１２０は、流入箇所Ｐ１からポートＰ３まで連続している。また、冷媒が分岐や合流を繰り返しながら流入箇所Ｐ１からポートＰ３まで流れるように内部流路１２０が構成されていてもよい。また、室外熱交換器１２に加えて、冷媒同士を熱交換させる図示しない過冷却熱交換器が設けられる場合には、内部流路１２０は、過冷却熱交換器における流路の一部を含んでいる。過冷却熱交換器は、例えば室外熱交換器１２の風上側Ａ１に配置され、ポートＰ３が配置される。

本実施形態の室外熱交換器１２では、冷房時における熱交換効率を考慮して対向流を採用している。冷房時、内部流路１２０に上方かつ風下側Ａ２から流入した冷媒は、外気への放熱により液化しつつ、内部流路１２０の全体として次第に風上側Ａ１へかつ下方へ、ポートＰ３まで導かれる。このように内部流路１２０に冷媒を上方から流入させることにより、液冷媒が内部流路１２０の下方で溜まることを避けられる。
冷房時に対して冷媒の流れが逆向きとなる暖房時には、並行流、すなわち、ポートＰ３から、次第に風下側Ａ２へかつ上方へ向けて流れ、冷房時の流入箇所Ｐ１からヘッダ１２Ｈに向けて流出する。

なお、室外熱交換器１２のチューブ１２１やフィン１２２は、図示する形状に限らず、それぞれ任意の形状であってよい。内部流路１２０が、例えば、扁平状で互いに平行に配置される複数のチューブと、複数のチューブを連通させるヘッダとを含んで構成されていてもよい。

冷媒回路１は、図１および図２に示すように、吐出冷媒を室外熱交換器１２に流入させることが可能な主流路２１およびバイパス流路２２と、主流路２１とバイパス流路２２とに選択的に冷媒を流入させることが可能なバイパス調整部２３とを備えている。

バイパス調整部２３は、主流路２１に備わる第１電磁弁２３１と、バイパス流路２２に備わる第２電磁弁２３２とからなる。第１電磁弁２３１および第２電磁弁２３２により、主流路２１とバイパス流路２２とを択一的に使用することができる。
なお、第１電磁弁２３１および第２電磁弁２３２の両方を開いて、主流路２１とバイパス流路２２とに、ある流量比にて冷媒を分配させることも妨げられない。

バイパス調整部２３は、必ずしも第１電磁弁２３１および第２電磁弁２３２から構成されている必要はない。バイパス調整部２３は、例えば、圧縮機１０の吐出管に連なる吐出流路２５から主流路２１とバイパス流路２２とに分岐する箇所Ｙ（図１）に設けられて吐出冷媒の流れをバイパス流路２２と主流路２１とのいずれかに択一的に切り替える装置であってもよい。あるいは、バイパス調整部２３は、分岐箇所Ｙに設けられて吐出冷媒を一定または可変の流量比でバイパス流路２２と主流路２１とに分配する装置であってもよい。

主流路２１は、図２に矢印で示しているように、室外熱交換器１２における除霜運転時の入口側（加熱時の出口側１２out）にヘッダ１２Ｈを通じて冷媒を流入させる。なお、図２に示す例では、ヘッダ１２Ｈから、内部流路１２０の複数の流入箇所Ｐ１に冷媒を流入させているが、これに限らない。
上述の吐出流路２５は、ヘッダ１２Ｈよりも上流側で、主流路２１とバイパス流路２２とに分岐している。

主流路２１は、冷房運転時および暖房運転時に使用され、除霜運転時にも必要に応じて使用される。主流路２１が使用されるとき、第１電磁弁２３１は開いている。
ヘッダ１２Ｈから、室外熱交換器１２の除霜運転時入口側の複数の流入箇所Ｐ１に流入した冷媒は、内部流路１２０を終端まで流れてポートＰ３から流出する。

バイパス流路２２は、除霜運転時に使用することができる。バイパス流路２２が使用されるとき、第２電磁弁２３２は開いている。

バイパス流路２２は、室外熱交換器１２における除霜運転時の出口側（加熱時の入口側１２in）に冷媒を流入させる。本実施形態のバイパス流路２２は、図２に示すように、内部流路１２０の途中の箇所Ｐ２（接続箇所Ｐ２）に接続されている。内部流路１２０の途中とは、ヘッダ１２Ｈから内部流路１２０に冷媒が流入する箇所Ｐ１からポートＰ３に冷媒が至るまでの間であって、かつ、室外熱交換器１２における加熱時の入口側１２inの位置に相当する。

接続箇所Ｐ２は、室外熱交換器１２における風下側Ａ２に位置している。但し、内部流路１２０の構成によっては、風上側Ａ１に位置する接続箇所にバイパス流路２２を接続することも可能である。

バイパス流路２２が内部流路１２０の途中の接続箇所Ｐ２に接続されているため、バイパス流路２２により内部流路１２０に流入した冷媒は、流入箇所Ｐ１から接続箇所Ｐ２までの区間１２０Ａを流れることなく、内部流路１２０の加熱時入口側１２inの区間１２０Ｂのみを流れてポートＰ３から流出する。
冷媒から霜Ｆへの放熱に伴い冷媒の除霜能力が低下するところ、バイパス流路２２によれば、室外熱交換器１２の着霜が発生し易い加熱時入口側１２inの内部流路１２０の区間１２０Ｂに、吐出冷媒を直接的に供給することができる。そのため、主流路２１を通じて室外熱交換器１２に流入した冷媒が、流入箇所Ｐ１から接続箇所Ｐ２までの区間１２０Ａを経て入口側区間１２０Ｂに間接的に供給される場合と比べて、入口側区間１２０Ｂを流れる冷媒の除霜能力が高い。

第１実施形態を含め、本発明の各実施形態は、非共沸冷媒を用いる場合は一般に着霜の度合が相対的に高い加熱時入口側１２inの領域の霜Ｆを融解させるため、吐出冷媒を室外熱交換器１２の加熱時入口側１２inに偏って供給することが可能に構成されている。

図３を参照し、冷媒回路１の除霜運転の制御の一例を説明する。以下に述べる制御は、空気調和機に備わる制御部により行うことができる。
流れ方向切替部１５に制御指令を与えて暖房運転から除霜運転に移行したならば、先ず、室外熱交換器１２の着霜し易い加熱時入口側１２inの除霜のため、第１電磁弁２３１および第２電磁弁２３２に制御指令を与えることで、第１電磁弁２３１を閉じて第２電磁弁２３２を開く（ステップＳ１１）。すると、バイパス流路２２を通じて、吐出冷媒が内部流路１２０における加熱時入口側１２inに供給されるため、室外熱交換器１２の加熱時入口側１２inの領域における除霜が開始される。

なお、暖房運転から除霜運転への移行条件は、任意である。例えば、タイマーを用いて、暖房運転が所定時間継続した場合に除霜運転に移行するようにしてもよいし、室外熱交換器１２に設けられた温度センサ１２Ｓ、あるいは冷媒の過熱度を検出するセンサ等による検出値の大きさまたは検出値の変化に基づく着霜状況の把握あるいは推定を経て、除霜運転に移行するようにしてもよい。

加熱時入口側１２inの領域の除霜は、適宜な条件、例えば、温度センサ１２Ｓによる検出温度が所定の閾値（α１℃）以上となる、あるいは、ステップＳ１１において第２電磁弁２３２を開いた時から所定時間（ｔ１分）が経過するまでの間、継続して行われる（ステップＳ１２）。
所定の条件が成立したならば（ステップＳ１２でＹｅｓ）、第１、第２電磁弁２３１，２３２に制御指令を与えることで、第１電磁弁２３１を開き、第２電磁弁２３２を閉じる（ステップＳ１３）。すると、主流路２１を通じて、吐出冷媒が加熱時出口側１２outの流入箇所Ｐ１から内部流路１２０に供給され、加熱時入口側１２inのポートＰ３まで内部流路１２０の全体を流れる。つまり、室外熱交換器１２の全体に亘る除霜が開始される。

室外熱交換器１２の全体の除霜は、適宜な条件、例えば、ステップＳ１３で第１電磁弁２３１を開いてから所定時間ｔ２分が経過するまでの間、あるいは、冷媒の温度等を検出するセンサによる検出値が所定の閾値（α２℃）以上となるまでの間、継続して行われる（ステップＳ１４）。所定の条件が成立したならば（ステップＳ１４でＹｅｓ）、除霜運転を終えて暖房運転に復帰することができる。暖房運転時には、引き続き、第１電磁弁２３１が開いており、第２電磁弁２３２が閉じている。

上記の制御において、室外熱交換器１２の全体を除霜するステップＳ１３は、必要に応じて行うことができる。例えば、室外熱交換器１２の加熱時出口側１２outに設けられた温度センサによる検出値を用いて把握された加熱時出口側１２outの着霜状況によっては、加熱時入口側１２inの領域における除霜の終了後、ステップＳ１３には移行しないで除霜運転を終了し、暖房運転に復帰することができる。

あるいは、除霜運転が断続的に行われる場合、例えば、暖房運転・・・第１回除霜運転・・・暖房運転・・・第２回除霜運転というように、暖房運転を挟んで除霜運転が繰り返される場合は、第１回除霜運転時にはバイパス流路２２を用いて入口側区間１２０Ｂの除霜を行い、第２会除霜運転時には主流路２１を用いて室外熱交換器１２全体の除霜を行うようにしてもよい。
なお、図３に示す例とは逆に、全体の除霜（ステップＳ１３およびステップＳ１４）を入口側区間１２０Ｂの除霜（ステップＳ１１およびステップＳ１２）に先行させてもよい。

以上で説明した本実施形態の冷媒回路１によれば、吐出冷媒を室外熱交換器１２に供給する主流路２１およびバイパス流路２２を備えているため、非共沸冷媒の使用により、温度すべりに起因して室外熱交換器１２の加熱時入口側１２inで着霜が発生し易いとしても、吐出冷媒の全量をバイパス流路２２により加熱時入口側１２inに集中して供給することにより着霜し易い入口側区間１２０Ｂを高能率で除霜することができ、かつ、主流路２１により吐出冷媒を加熱時出口側１２outから内部流路１２０に流入させることにより、室外熱交換器１２を全体の領域に亘り除霜することもできる。

したがって、制御の一例を示したように、室外熱交換器１２の着霜し易い加熱時入口側１２inに吐出冷媒を優先的に供給しながら入口側区間１２０Ｂを十分に除霜することができ、その後、必要に応じて主流路２１を使用した除霜を行うことにより、室外熱交換器１２の全体に亘り除霜能力を確保して、室外熱交換器１２全体の除霜を効率良く進めることができる。その結果、除霜運転を短時間で終えることができるため、除霜の実施により暖房運転が中断される時間を短く抑えることが可能となる。

また、本実施形態の冷媒回路１は、除霜運転時に、バイパス流路２２および主流路２１により吐出冷媒を室外熱交換器１２の異なる位置に流入させる構成であって、バイパス流路２２および主流路２１のいずれを使用したとしても、除霜に伴い液化する冷媒が室外熱交換器１２から減圧部１３に向けて流出することとなる。そうすると、冷媒が減圧部１３および室内熱交換器１４を通過することで気化してから圧縮機１０に吸入されるので、圧縮機１０を破損させる程の量の液冷媒が圧縮機１０に吸入されるのを避けることができる。

以上より、本実施形態の冷媒回路１によれば、圧縮機１０による液冷媒の吸入を避けつつ、室外熱交換器１２の加熱時入口側１２inの除霜能力を高めることができ、しかも、入口側１２inのみならず出口側１２outにおける除霜能力をも確保することができる。

加えて、本実施形態の冷媒回路１は、圧縮機１０、熱交換器１２，１４、および減圧部１３等の基本的な構成に、内部流路１２０の途中に接続されるバイパス流路２２、および第１、第２電磁弁２３１，２３２のみを付加することで実現でき、構成が簡素である。そのため、コストの増加を抑えつつ、上記の効果を得ることができる。

図３には、バイパス流路２２および主流路２１を順次、択一的に使用する例を示したが、第１電磁弁２３１および第２電磁弁２３２の両方を開いて、バイパス流路２２および主流路２１の両方を同時に使用することで、バイパス流路２２による入口側区間１２０Ｂの除霜と、主流路２１による流入箇所Ｐ１から接続箇所Ｐ２までを含む室外熱交換器１２全体の除霜とを並行して行うこともできる。

バイパス流路２２および主流路２１の両方を同時に使用する際には、図４に示す変形例のように、バイパス流路２２に、冷媒の流れに抵抗を与える例えばキャピラリーチューブや膨張弁等の抵抗付与部２４を与えることが好ましい。抵抗付与部２４により冷媒の流れに対する抵抗が増加することで、主流路２１と比べて流路の長さが短いため抵抗が小さいバイパス流路２２に吐出冷媒の全量が流入することなく、主流路２１にも吐出冷媒を流入させることができる。

バイパス流路２２に抵抗付与部２４を備える代わりに、バイパス流路２２および主流路２１のそれぞれの流路断面積を適切に設定することにより、あるいは、第１電磁弁２３１および第２電磁弁２３２の少なくとも一方に代えて流量調整弁を用いることにより、吐出冷媒が所定の流量比にてバイパス流路２２と主流路２１とに分配されるようにしてもよい。

〔第２実施形態〕
次に、図５～図８を参照し、本発明の第２実施形態に係る非共沸冷媒用の冷媒回路２を説明する。
第２実施形態では、バイパス流路２６を通じて、室外熱交換器１２の入口側区間１２０Ｂの中でも着霜量が多い風上側Ａ１に吐出冷媒を流入させる。
以下、第１実施形態と相違する事項を中心に説明する。第１実施形態と同様の構成要素には同じ符合を付している。

図５に示すように、冷媒回路２は、圧縮機１０、室外熱交換器１２、減圧部１３、および室内熱交換器１４からなる冷凍サイクルの基本要素と、流れ方向切替部１５と、主流路２１およびバイパス流路２６と、バイパス調整部２３（第１電磁弁２３１および第２電磁弁２３２）とに加えて、第３電磁弁２３３および第４電磁弁２３４を備えている。第２電磁弁２３２は、バイパス流路２６に備わっている。

図６および図７では、閉じている電磁弁のみを黒く着色している。
図６に示すように、第２電磁弁２３２および第４電磁弁２３４がいずれも開かれると、バイパス流路２６を通じて室外熱交換器１２の加熱時入口側１２inのポートＰ３に吐出冷媒を供給可能となる。このとき第１電磁弁２３１および第３電磁弁２３３はいずれも閉じている。
図７に示すように、第１電磁弁２３１および第３電磁弁２３３がいずれも開かれると、主流路２１を通じて室外熱交換器１２の加熱時出口側１２outの流入箇所Ｐ１に吐出冷媒を供給可能となる。このとき第２電磁弁２３２および第４電磁弁２３４はいずれも閉じている。

本実施形態において、室外熱交換器１２には、第１流出路２７１および第２流出路２７２が設けられている。第１流出路２７１には第３電磁弁２３３が備わり、第２流出路２７２には第４電磁弁２３４が備わっている。第２流出路２７２は、第３電磁弁２３３よりも下流で第１流出路２７１に接続されている。

第２実施形態では、図６に示すように、バイパス流路２６が室外熱交換器１２の加熱時入口側１２inに位置するポートＰ３に接続されており、第２流出路２７２が、内部流路１２０の途中である接続箇所Ｐ２に接続されている。

図６～図８を参照し、冷媒回路２の除霜運転の制御の一例を説明する。図８に示す制御例は、図３に示す第１実施形態の制御例と基本的には同様である。但し、本実施形態では、一対の第１電磁弁２３１および第３電磁弁２３３と、一対の第２電磁弁２３２および第４電磁弁２３４とにより、バイパス流路２６と主流路２１とを択一的に使用する。バイパス流路２６の使用時には、吐出冷媒を風上側Ａ１で内部流路１２０に流入させることができる。

図８に示すように、暖房運転から除霜運転に移行したならば、先ず、第１、第３電磁弁２３１，２３３を閉じて第２、第４電磁弁２３２、２３４を開く（ステップＳ２１）。すると、バイパス流路２６を通じて、吐出冷媒がポートＰ３から室外熱交換器１２の加熱時入口側１２inに供給されるため、室外熱交換器１２の加熱時入口側１２inにおける除霜が開始される。
このとき、図６に示すように、バイパス流路２６を通じて、吐出冷媒が風上側Ａ１の位置でポートＰ３から内部流路１２０に流入するため、室外熱交換器１２において最も着霜し易く着霜量が多い、加熱時入口側１２inでかつ風上側Ａ１の領域に、吐出冷媒を直接的に供給して霜Ｆを融解させることができる。

バイパス流路２６を通じてポートＰ３に流入した吐出冷媒は、内部流路１２０の入口側区間１２０Ｂを流れ、風下側Ａ２に位置する接続箇所Ｐ２から、内部流路１２０に接続された第２流出路２７２へと流出し、第４電磁弁２３４を通過して減圧部１３へと流れ、圧縮機１０へと吸入される。
圧縮機１０側の区間１２０Ａと、第２流出路２７２との間には圧力差が存在するため、ポートＰ３に流入した吐出冷媒は、区間１２０Ａには流入しないで第２流出路２７２に流出する。但し、接続箇所Ｐ２よりも区間１２０Ａ側に図示しない電磁弁を設け、その電磁弁を第２電磁弁２３２および第４電磁弁２３４の開閉に連動して開閉させることもできる。

加熱時入口側１２inの領域の除霜は、第１実施形態と同様に、適宜な条件が成立するまでの間、継続して行うことができる（ステップＳ１２）。
所定の条件が成立したならば（ステップＳ１２でＹｅｓ）、第１、第３電磁弁２３１，２３３を開き、第２、第４電磁弁２３２，２３４を閉じる（ステップＳ２３）。すると、主流路２１を通じて、吐出冷媒が流入箇所Ｐ１から内部流路１２０に供給され、室外熱交換器１２の全体に亘る除霜が開始される。

このとき、第２電磁弁２３２および第４電磁弁２３４が閉じられているため、流入箇所Ｐ１から内部流路１２０に流入した冷媒が、接続箇所Ｐ２から第２流出路２７２へと流出することなく入口側区間１２０Ｂへと流れ、ポートＰ３まで内部流路１２０の全体を流れて第１流出路２７１へと流出する。ポートＰ３から流出した冷媒は、第３電磁弁２３３を通過して減圧部１３へと流れ、圧縮機１０へと吸入される。

室外熱交換器１２の全体の除霜もまた、第１実施形態と同様に、適宜な条件が成立するまでの間、継続して行うことができる（ステップＳ１４）。
所定の条件が成立したならば（ステップＳ１４でＹｅｓ）、除霜運転を終えて暖房運転に復帰することができる。暖房運転時には、引き続き、第１、第３電磁弁２３１，２３３が開いており、第２、第４電磁弁２３２，２３４が閉じている。

第２実施形態の冷媒回路２によれば、第１実施形態と同様に、圧縮機１０による液冷媒の吸入を避けつつ、室外熱交換器１２の加熱時入口側１２inの除霜能力を高めることができ、しかも、加熱時の入口側１２inのみならず出口側１２outにおける除霜能力をも確保することができることに加えて、バイパス流路２６を通じて風上側Ａ１で吐出冷媒を入口側区間１２０Ｂに供給することができるため、室外熱交換器１２において着霜量が多い領域をより効率良く除霜することができる。

上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

１，２ 冷媒回路（非共沸冷媒回路）
１０ 圧縮機
１２ 室外熱交換器（第１熱交換器）
１２in 加熱時入口側
１２out 加熱時出口側
１２Ａ ファン
１２Ｈ ヘッダ
１２Ｓ 温度センサ
１３ 減圧部
１４ 室内熱交換器（第２熱交換器）
１４Ａ ファン
１５ 方向切替部
２１ 主流路
２２ バイパス流路
２３ バイパス調整部
２４ 抵抗付与部
２５ 吐出流路
２６ バイパス流路
１２０ 内部流路
１２０Ａ 区間
１２０Ｂ 入口側区間
１２１ チューブ
１２２ フィン
２３１ 第１電磁弁
２３２ 第２電磁弁
２３３ 第３電磁弁
２３４ 第４電磁弁
２７１ 第１流出路
２７２ 第２流出路
Ａ１ 風上側
Ａ２ 風下側
Ｆ 霜
Ｐ１ 流入箇所
Ｐ２ 接続箇所
Ｐ３ ポート
Ｔ１ 入口温度
Ｔ２ 出口温度
Ｙ 分岐箇所

Claims (6)

1. 非共沸冷媒用の冷媒回路であって、
   冷媒を圧縮する圧縮機と、
   熱源および前記冷媒を熱交換させる第１熱交換器と、
   前記冷媒の圧力を減少させる減圧部と、
   熱負荷および前記冷媒を熱交換させる第２熱交換器と、
   前記冷媒回路における前記冷媒の流れの向きを切り替える流れ方向切替部と、
   前記圧縮機から吐出された前記冷媒を前記第１熱交換器に流入させることが可能な主流路およびバイパス流路と、
   前記圧縮機から吐出された前記冷媒を、前記主流路と前記バイパス流路とに択一的に流入させること、および分配させることの少なくとも一方が可能であって、前記冷媒回路を前記冷媒が流れる向きが冷却運転時と同様の除霜運転時において前記バイパス流路に前記冷媒を流入させるバイパス調整部と、を備え、
   前記冷媒回路は、前記冷媒の流れの向きに応じて、前記熱負荷の冷却と加熱とに利用可能であり、
   前記主流路は、
   加熱時における前記第１熱交換器の出口側に前記冷媒を流入させることが可能であり、
   前記バイパス流路は、
   加熱時における前記第１熱交換器の入口側に前記冷媒を流入させることが可能であり、
   前記バイパス調整部は、
   前記圧縮機から吐出された前記冷媒を、前記主流路と前記バイパス流路とに択一的に流入させることが可能であり、
   前記バイパス流路は、加熱時における前記第１熱交換器の前記入口側に接続され、
   前記第１熱交換器には、加熱時における前記第１熱交換器の入口から前記冷媒を前記減圧部に向けて流出させることが可能な第１流出路と、前記第１熱交換器の前記入口側における内部流路の途中から前記減圧部に向けて前記冷媒を流出させることが可能な第２流出路とが設けられ、
   前記冷媒回路は、前記第１流出路に備わる第３電磁弁と、前記第２流出路に備わる第４電磁弁と、を備える、
   ことを特徴とする非共沸冷媒回路。
2. 前記バイパス流路は、前記第１熱交換器に備わる内部流路の途中に接続される、
   請求項１に記載の非共沸冷媒回路。
3. 前記バイパス流路は、前記第１熱交換器に向けて送られる風の風上側の位置で前記第１熱交換器に前記冷媒を流入可能である、
   請求項１または２に記載の非共沸冷媒回路。
4. 前記バイパス流路は、前記冷媒の流れに抵抗を与える抵抗付与部を含む、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の非共沸冷媒回路。
5. 前記バイパス調整部は、
   前記主流路に備わる第１電磁弁と、
   前記バイパス流路に備わる第２電磁弁と、を含む、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の非共沸冷媒回路。
6. 加熱時における前記第１熱交換器の入口は、加熱時における前記第１熱交換器の出口に対して下方に位置している、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の非共沸冷媒回路。

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