JP7442689B2

JP7442689B2 - 空気調和装置

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Publication number: JP7442689B2
Application number: JP2022576247A
Authority: JP
Inventors: 創一朗越; 惇川島; 雄亮田代; 雅一近藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-01-19
Filing date: 2021-01-19
Publication date: 2024-03-04
Anticipated expiration: 2041-01-19
Also published as: EP4283171A4; EP4283171A1; JPWO2022157821A1; US20230408123A1; WO2022157821A1

Description

本開示は、暖房除霜同時運転を実行可能な空気調和装置に関するものである。

従来、暖房運転と除霜運転とを同時に実行可能な空気調和装置が知られている。特許文献１には、室外熱交換器の第１熱交換部と第２熱交換部とを交互に除霜することにより、暖房を停止せずに室外熱交換器の除霜を行うことができる空気調和装置が開示されている。

国際公開第２０１９／００３２９１号

従来の空気調和装置では、第１熱交換部と第２熱交換部との流路の切替えに差圧駆動式の流路切替弁が用いられる。この場合、冷房運転のように高圧冷媒が流路切替弁の全域に流れる運転の際、又は暖房運転のように低圧冷媒が流路切替弁の全域に流れる運転の際には、流路切替弁において、流路を切り替え、弁を固定するための差圧が十分に確保できないという問題があった。

本開示は、上記のような課題を解決するためのものであり、暖房除霜同時運転を実行可能な空気調和装置において、流路切替弁における差圧を確保することを目的とする。

本開示に係る空気調和装置は、圧縮機と、圧縮機から吐出された高圧の冷媒が流れる高圧配管と、圧縮機に吸入される低圧の冷媒が流れる低圧配管と、第１流路切替弁と、室内熱交換器と、膨張弁と、第１室外熱交換器と、第２室外熱交換器と、第２流路切替弁と、を有する冷媒回路を備え、第１流路切替弁は、圧縮機の吸入口に接続された第１ポート、第２流路切替弁に接続された第２ポート、圧縮機の吐出口に接続された第３ポート、及び室内熱交換器に接続された第４ポートを有し、第２流路切替弁は、第１流路切替弁に接続された第１ポート、第２室外熱交換器に接続された第２ポート、圧縮機の吸入口又は吐出口に選択的に接続された第３ポート、及び第１室外熱交換器に接続された第４ポートを有し、第１室外熱交換器及び第２室外熱交換器に流れる冷媒の流路を切り替えるものであり、第２流路切替弁は、第１室及び第２室と、第１室と第２室との間の差圧により移動するスライド弁と、を備え、第１室又は第２室の何れか一方が高圧配管又は低圧配管に接続され、他方が第２流路切替弁の何れかのポートに接続されている。

本開示によれば、第２流路切替弁において差圧を生じさせる第１室又は第２室の少なくとも何れか一方が、高圧配管又は低圧配管に接続されていることで、第２流路切替弁の切替及び固定のための十分な差圧を確保することができる。

実施の形態１に係る空気調和装置の構成を示す冷媒回路図である。実施の形態１に係る空気調和装置の冷房運転時の動作を示す図である。実施の形態１に係る空気調和装置の暖房運転時の動作を示す図である。実施の形態１に係る空気調和装置の暖房除霜同時運転時のうちの第１運転時の動作を示す図である。実施の形態１に係る空気調和装置の暖房除霜同時運転時のうちの第２運転時の動作を示す図である。実施の形態１に係る第２流路切替弁の概略構成を示す断面模式図である。実施の形態１に係る空気調和装置のｐ－ｈ線図である。実施の形態２に係る第２流路切替弁の概略構成を示す断面模式図である。実施の形態３に係る第２流路切替弁の概略構成を示す断面模式図である。実施の形態４に係る第２流路切替弁の概略構成を示す断面模式図である。実施の形態５に係る空気調和装置の構成を示す冷媒回路図である。

実施の形態１．
実施の形態１に係る空気調和装置１００について説明する。本実施の形態の空気調和装置１００は、空調対象空間の壁に設置されるルームエアコン、又は空調対象空間の天井に設置されるパッケージエアコンである。空気調和装置１００は、後述するように、冷房運転、暖房運転、逆サイクル除霜運転（以下、単に「除霜運転」という。）、及び暖房除霜同時運転を実行できるように構成されている。

（空気調和装置の構成）
図１は、実施の形態１に係る空気調和装置１００の構成を示す冷媒回路図である。図１に示すように、本実施の形態に係る空気調和装置１００は、冷媒回路１０と、冷媒回路１０を制御する制御装置５０と、を備えている。本実施の形態の冷媒回路１０は、圧縮機１、第１流路切替弁２、室内熱交換器３、膨張弁４、第１減圧装置５ａ、第２減圧装置５ｂ、第１室外熱交換器６ａ、第２室外熱交換器６ｂ、第２流路切替弁７、第１弁８、及び第２弁９を備える。

圧縮機１は、低圧のガス冷媒を吸入して圧縮し、高圧のガス冷媒として吐出する流体機械である。圧縮機１は、運転周波数を調整可能なインバータ駆動の圧縮機である。圧縮機１の運転周波数は、制御装置５０により制御される。圧縮機１は、冷媒を吸入する吸入口１１ａと、圧縮された冷媒を吐出する吐出口１１ｂと、を有している。吸入口１１ａは吸入圧力すなわち低圧に維持され、吐出口１１ｂは吐出圧力すなわち高圧に維持される。

第１流路切替弁２は、圧縮機１から吐出された冷媒の流路を切替える四方弁である。第１流路切替弁２は、第１ポートＡ、第２ポートＢ、第３ポートＣ、及び第４ポートＤを有している。第１ポートＡは、冷房運転、暖房運転、除霜運転及び暖房除霜同時運転の何れにおいても低圧に維持される低圧用のポートである。第３ポートＣは、冷房運転、暖房運転、除霜運転及び暖房除霜同時運転の何れにおいても高圧に維持される高圧用のポートである。第１流路切替弁２は、図１に実線で示す第１状態と、図１に破線で示す第２状態と、をとり得る。第１状態では、第１ポートＡと第４ポートＤとが連通するとともに、第２ポートＢと第３ポートＣとが連通する。第２状態では、第１ポートＡと第２ポートＢとが連通するとともに、第３ポートＣと第４ポートＤとが連通する。制御装置５０は、冷房運転時及び除霜運転時には第１流路切替弁２を第１状態に設定し、暖房運転時及び暖房除霜同時運転時には第１流路切替弁２を第２状態に設定する。

室内熱交換器３は、内部を流通する冷媒と、室内機に収容された室内ファン（図示せず）により送風される空気と、の熱交換を行う熱交換器である。室内熱交換器３は、暖房運転時には凝縮器として機能し、冷房運転時には蒸発器として機能する。

膨張弁４は、冷媒を減圧させる電子膨張弁である。膨張弁４の開度は、制御装置５０により調整される。

第１減圧装置５ａ及び第２減圧装置５ｂは、膨張弁４と第１室外熱交換器６ａとの間及び第２室外熱交換器６ｂとの間を流れる冷媒を減圧するキャピラリチューブである。第１減圧装置５ａは、第１室外熱交換器６ａの冷房運転時の冷媒の流出側に設けられ、第２減圧装置５ｂは、第２室外熱交換器６ｂの冷房運転時の冷媒の流出側に設けられている。

第１室外熱交換器６ａ及び第２室外熱交換器６ｂは、内部を流通する冷媒と、室外機に収容された室外ファン（図示せず）により送風される空気と、の熱交換を行う熱交換器である。第１室外熱交換器６ａ及び第２室外熱交換器６ｂは、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器として機能する。第１室外熱交換器６ａ及び第２室外熱交換器６ｂは、冷媒回路１０において互いに並列に接続されている。第１室外熱交換器６ａ及び第２室外熱交換器６ｂは、例えば、１つの熱交換器が上下に２分割されることにより構成されている。例えば、第１室外熱交換器６ａが下に配置され、第２室外熱交換器６ｂが上に配置される。この場合、第１室外熱交換器６ａ及び第２室外熱交換器６ｂは、空気の流れに対しても互いに並列に配置される。

第２流路切替弁７は、第１室外熱交換器６ａ及び第２室外熱交換器６ｂへ流れる冷媒の流路を切替える。第２流路切替弁７は、差圧を利用して動作する差圧駆動式の四方弁である。第２流路切替弁７は、第１ポートＥ、第２ポートＦ、第３ポートＧ及び第４ポートＨを有している。第２流路切替弁７は、図１に実線で示す第１状態と、図１に破線で示す第２状態と、をとり得る。第１状態では、第１ポートＥと第４ポートＨとが連通するとともに、第２ポートＦと第３ポートＧとが連通する。第２状態では、第１ポートＥと第２ポートＦとが連通するとともに、第３ポートＧと第４ポートＨとが連通する。制御装置５０は、暖房除霜同時運転時には第２流路切替弁７を第１状態又は第２状態に設定する。

第１弁８は、圧縮機１の吐出口１１ｂから第２流路切替弁７の第３ポートＧへ流れる冷媒の量を調整する電子膨張弁又は電磁弁である。第１弁８の開度は、制御装置５０により調整される。

第２弁９は、第２流路切替弁７の第３ポートＧから圧縮機１の吸入口１１ａへ流れる冷媒の流量を調整する電子膨張弁又は電磁弁である。第２弁９の開度は、制御装置５０により調整される。

圧縮機１の吐出口１１ｂと第１流路切替弁２の第３ポートＣとの間は、第１高圧配管１２ａにより接続されている。第１高圧配管１２ａには、冷房運転、暖房運転、除霜運転及び暖房除霜同時運転の何れにおいても、圧縮機１の吐出口１１ｂから吐出された高圧の冷媒が流れる。

第１高圧配管１２ａの途中に設けられた分岐部１４と第１弁８との間は、第２高圧配管１２ｂにより接続されている。第２高圧配管１２ｂにも、冷房運転、暖房運転、除霜運転及び暖房除霜同時運転の何れにおいても、圧縮機１の吐出口１１ｂから吐出された高圧の冷媒が流れる。第１弁８と第２流路切替弁７の第３ポートＧとの間は、第１配管１５ａにより接続されている。すなわち、第２流路切替弁７の第３ポートＧは、第１配管１５ａ、第１弁８、第２高圧配管１２ｂ、第１高圧配管１２ａを介して、圧縮機１の吐出口１１ｂに接続されている。第１配管１５ａの途中に設けられた分岐部１６と第２弁９との間は、第２配管１５ｂにより接続されている。

圧縮機１の吸入口１１ａと第２弁９との間は、第１低圧配管１３ａにより接続されている。第１低圧配管１３ａには、冷房運転、暖房運転、除霜運転及び暖房除霜同時運転の何れにおいても、圧縮機１の吸入口１１ａに吸入される低圧の冷媒が流れる。また、第１低圧配管１３ａには、後述する第２流路切替弁７のパイロット管７１３が接続されている。第１低圧配管１３ａの途中に設けられた分岐部１７と第１流路切替弁２の第１ポートＡとの間は、第２低圧配管１３ｂにより接続されている。

第１流路切替弁２の第４ポートＤは、冷媒配管を介して、室内熱交換器３の一方の流出入口に接続されている。室内熱交換器３の他方の流出入口は、冷媒配管を介して、膨張弁４の一方の流出入口に接続されている。

膨張弁４の他方の流出入口は、冷媒配管を介して、第１減圧装置５ａと第２減圧装置５ｂとに接続されている。第１減圧装置５ａ及び第２減圧装置５ｂは、第１室外熱交換器６ａ及び第２室外熱交換器６ｂにそれぞれ接続されている。すなわち、膨張弁４の他方の流出入口は、冷媒配管、第１減圧装置５ａ及び第２減圧装置５ｂを介して、第１室外熱交換器６ａの一方の流出入口と第２室外熱交換器６ｂの一方の流出入口とに接続されている。また、第１室外熱交換器６ａの一方の流出入口は、冷媒配管を介して、第２室外熱交換器６ｂの一方の流出入口に接続されている。

第１室外熱交換器６ａの他方の流出入口は、冷媒配管を介して、第２流路切替弁７の第４ポートＨに接続されている。第２室外熱交換器６ｂの他方の流出入口は、冷媒配管を介して、第２流路切替弁７の第２ポートＦに接続されている。第２流路切替弁７の第１ポートＥは、冷媒配管を介して、第１流路切替弁２の第２ポートＢに接続されている。

制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＩ／Ｏポート等を備えたマイクロコンピュータを有している。制御装置５０は、空気調和装置１００が備える各種センサ（図示せず）からの検出信号、及びリモートコントローラから入力される設定情報に基づき、空気調和装置１００の各部を制御し、冷房運転、暖房運転、除霜運転及び暖房除霜同時運転を実行する。具体的には、制御装置５０は、圧縮機１の運転周波数、第１流路切替弁２及び第２流路切替弁７の状態の切替え、膨張弁４、第１弁８及び第２弁９の開度、ならびにファンの回転数を制御する。空気調和装置１００が備える各種センサは、空調対象空間の温度を検出する室内温度センサ、外気温度を検出する外気温度センサ、各熱交換器を流れる冷媒の温度又は圧力を検出するセンサ、及び空調対象空間内の人の有無を検出するセンサ等である。

（空気調和装置の動作）
（冷房運転）
次に、空気調和装置１００の冷房運転時の動作について説明する。図２は、実施の形態１に係る空気調和装置１００の冷房運転時の動作を示す図である。図２に示すように、冷房運転時には、第１流路切替弁２及び第２流路切替弁７は、何れも第１状態に設定される。また、第１弁８は予め設定された開度で開かれ、第２弁９は閉じられる。

圧縮機１から吐出された高圧のガス冷媒は、第１高圧配管１２ａの分岐部１４で、第１流路切替弁２の第３ポートＣと第２高圧配管１２ｂとに分流される。第１流路切替弁２の第３ポートＣに流入したガス冷媒は、第１流路切替弁２の第２ポートＢ、第２流路切替弁７の第１ポートＥ及び第４ポートＨを経由し、第１室外熱交換器６ａに流入する。第２高圧配管１２ｂに流入したガス冷媒は、第１弁８、第１配管１５ａ、第２流路切替弁７の第３ポートＧ及び第２ポートＦを経由し、第２室外熱交換器６ｂに流入する。冷房運転時には、第１室外熱交換器６ａ及び第２室外熱交換器６ｂは何れも凝縮器として機能する。第１室外熱交換器６ａ及び第２室外熱交換器６ｂのそれぞれに流入したガス冷媒は、凝縮して液冷媒となる。

第１室外熱交換器６ａから流出した液冷媒は、第１減圧装置５ａで減圧され、膨張弁４に流入する。第２室外熱交換器６ｂから流出した液冷媒は、第２減圧装置５ｂで減圧され、第１室外熱交換器６ａから流出した液冷媒と合流し、膨張弁４に流入する。膨張弁４に流入した液冷媒は、減圧されて低圧の二相冷媒となる。膨張弁４から流出した二相冷媒は、室内熱交換器３に流入する。冷房運転時には、室内熱交換器３は蒸発器として機能する。すなわち、室内熱交換器３では、内部を流通する冷媒の蒸発熱が室内空気から吸熱される。これにより、室内熱交換器３に流入した二相冷媒は、蒸発して低圧のガス冷媒となる。また、室内ファンにより送風される室内空気は、冷媒への放熱によって冷却される。室内熱交換器３から流出したガス冷媒は、第１流路切替弁２の第４ポートＤ、第１ポートＡ、第２低圧配管１３ｂ、及び第１低圧配管１３ａを経由し、圧縮機１に吸入される。圧縮機１に吸入されたガス冷媒は、圧縮されて高圧のガス冷媒となる。冷房運転時には、以上のサイクルが連続的に繰り返される。

（暖房運転）
次に、空気調和装置１００の暖房運転時の動作について説明する。図３は、実施の形態１に係る空気調和装置１００の暖房運転時の動作を示す図である。図３に示すように、暖房運転時には、第１流路切替弁２は第２状態に設定され、第２流路切替弁７は第１状態に設定される。また、第２弁９は予め設定された開度で開かれ、第１弁８は閉じられる。

圧縮機１から吐出された高圧のガス冷媒は、第１高圧配管１２ａ、第１流路切替弁２の第３ポートＣ及び第４ポートＤを経由し、室内熱交換器３に流入する。暖房運転時には、室内熱交換器３は凝縮器として機能する。すなわち、室内熱交換器３では、内部を流通する冷媒と、室内ファンにより送風される室内空気との熱交換が行われ、冷媒の凝縮熱が室内空気に放熱される。これにより、室内熱交換器３に流入したガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒となる。また、室内ファンにより送風される室内空気は、冷媒からの放熱によって加熱される。

室内熱交換器３から流出した液冷媒は、膨張弁４に流入する。膨張弁４に流入した液冷媒は、減圧されて低圧の二相冷媒となる。膨張弁４から流出した二相冷媒は、第１減圧装置５ａと第２減圧装置５ｂとに分流される。第１減圧装置５ａに流入した二相冷媒は、さらに減圧され、第１室外熱交換器６ａに流入する。第２減圧装置５ｂに流入した二相冷媒は、さらに減圧され、第２室外熱交換器６ｂに流入する。

暖房運転時には、第１室外熱交換器６ａ及び第２室外熱交換器６ｂは何れも蒸発器として機能する。すなわち、第１室外熱交換器６ａ及び第２室外熱交換器６ｂのそれぞれでは、内部を流通する冷媒と、室外ファンにより送風される室外空気との熱交換が行われ、冷媒の蒸発熱が室外空気から吸熱される。これにより、第１室外熱交換器６ａ及び第２室外熱交換器６ｂのそれぞれに流入した二相冷媒は、蒸発して低圧のガス冷媒となる。

第１室外熱交換器６ａから流出したガス冷媒は、第２流路切替弁７の第４ポートＨ、第１ポートＥ、第１流路切替弁２の第２ポートＢ、第１ポートＡ、第２低圧配管１３ｂ、及び第１低圧配管１３ａを経由し、圧縮機１に吸入される。第２室外熱交換器６ｂから流出したガス冷媒は、第２流路切替弁７の第２ポートＦ、第３ポートＧ、第１配管１５ａ、第２配管１５ｂ、第２弁９を経由し、第１低圧配管１３ａにて第１室外熱交換器６ａから流出したガス冷媒と合流し、圧縮機１に吸入される。圧縮機１に吸入されたガス冷媒は、圧縮されて高圧のガス冷媒となる。暖房運転時には、以上のサイクルが連続的に繰り返される。

（暖房除霜同時運転）
次に、空気調和装置１００の暖房除霜同時運転時の動作について説明する。暖房除霜同時運転には、第１運転と第２運転とが含まれている。第１運転時には、第１室外熱交換器６ａ及び室内熱交換器３が凝縮器として機能し、第２室外熱交換器６ｂが蒸発器として機能する。これにより、第１室外熱交換器６ａの除霜が行われるとともに暖房が継続される。第２運転時には、第２室外熱交換器６ｂ及び室内熱交換器３が凝縮器として機能し、第１室外熱交換器６ａが蒸発器として機能する。これにより、第２室外熱交換器６ｂの除霜が行われるとともに暖房が継続される。

制御装置５０は、暖房運転を実施している際に、暖房除霜同時運転の開始条件が満たされた場合に、暖房除霜同時運転を実施する。暖房除霜同時運転の開始条件は、例えば、暖房運転が開始されてからの経過時間が閾値時間を超えたこと、又は第１室外熱交換器６ａ及び第２室外熱交換器６ｂの温度が閾値温度以下になったこと、などである。制御装置５０は、暖房除霜同時運転の開始条件が満たされた場合、まず第１運転を実施し、予め設定された時間が経過した場合又は第１室外熱交換器６ａの温度が閾値温度より大きくなった場合に、第２運転を実施する。

図４は、実施の形態１に係る空気調和装置１００の暖房除霜同時運転時のうちの第１運転時の動作を示す図である。図４に示すように、第１運転時には、第１流路切替弁２及び第２流路切替弁７は、何れも第２状態に設定される。また、第１弁８は予め設定された開度で開かれ、第２弁９は閉じられる。

圧縮機１から吐出された高圧のガス冷媒は、第１高圧配管１２ａの分岐部１４で、第１流路切替弁２の第３ポートＣと第２高圧配管１２ｂとに分流される。第２高圧配管１２ｂに流入したガス冷媒は、第１弁８、第１配管１５ａ、第２流路切替弁７の第３ポートＧ及び第４ポートＨを経由し、第１室外熱交換器６ａに流入する。第１室外熱交換器６ａでは、内部を流通する冷媒からの放熱によって、付着した霜が融解する。これにより、第１室外熱交換器６ａの除霜が行われる。第１室外熱交換器６ａに流入したガス冷媒は、凝縮して中間圧の液冷媒又は二相冷媒となって第１室外熱交換器６ａから流出し、第１減圧装置５ａで減圧される。

圧縮機１から吐出された高圧のガス冷媒のうち、第１流路切替弁２の第３ポートＣに流入したガス冷媒は、第１流路切替弁２の第４ポートＤを経由し、室内熱交換器３に流入する。室内熱交換器３では、内部を流通する冷媒と、室内ファンにより送風される室内空気との熱交換が行われ、冷媒の凝縮熱が室内空気に放熱される。これにより、室内熱交換器３に流入したガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒となる。また、室内ファンにより送風される室内空気は、冷媒からの放熱によって加熱される。

室内熱交換器３から流出した液冷媒は、膨張弁４に流入する。膨張弁４に流入した液冷媒は、減圧されて低圧の二相冷媒となる。膨張弁４から流出した二相冷媒は、第１減圧装置５ａで減圧された液冷媒又は二相冷媒と合流し、第２減圧装置５ｂでさらに減圧されて第２室外熱交換器６ｂに流入する。第２室外熱交換器６ｂでは、内部を流通する冷媒と、室外ファンにより送風される室外空気との熱交換が行われ、冷媒の蒸発熱が室外空気から吸熱される。これにより、第２室外熱交換器６ｂに流入した二相冷媒は、蒸発して低圧のガス冷媒となる。第２室外熱交換器６ｂから流出したガス冷媒は、第２流路切替弁７の第２ポートＦ、第１ポートＥ、第１流路切替弁２の第２ポートＢ、第１ポートＡ、第２低圧配管１３ｂ及び第１低圧配管１３ａを経由し、圧縮機１に吸入される。圧縮機１に吸入されたガス冷媒は、圧縮されて高圧のガス冷媒となる。暖房除霜同時運転のうちの第１運転時には、以上のサイクルが連続的に繰り返されることにより、第１室外熱交換器６ａの除霜が行われるとともに暖房が継続される。

図５は、実施の形態１に係る空気調和装置１００の暖房除霜同時運転時のうちの第２運転時の動作を示す図である。図５に示すように、暖房除霜同時運転のうちの第２運転時には、第１流路切替弁２は第２状態に設定され、第２流路切替弁７は第１状態に設定される。また、第１弁８は予め設定された開度で開かれ、第２弁９は閉じられる。

圧縮機１から吐出された高圧のガス冷媒は、第１高圧配管１２ａの分岐部１４で、第１流路切替弁２の第３ポートＣと第２高圧配管１２ｂとに分流される。第２高圧配管１２ｂに流入したガス冷媒は、第１弁８、第１配管１５ａ、第２流路切替弁７の第３ポートＧ及び第２ポートＦを経由し、第２室外熱交換器６ｂに流入する。第２室外熱交換器６ｂでは、内部を流通する冷媒からの放熱によって、付着した霜が融解する。これにより、第２室外熱交換器６ｂの除霜が行われる。第２室外熱交換器６ｂに流入したガス冷媒は、凝縮して中間圧の液冷媒又は二相冷媒となって第２室外熱交換器６ｂから流出し、第２減圧装置５ｂで減圧される。

室内熱交換器３から流出した液冷媒は、膨張弁４に流入する。膨張弁４に流入した液冷媒は、減圧されて低圧の二相冷媒となる。膨張弁４から流出した二相冷媒は、第２減圧装置５ｂで減圧された液冷媒又は二相冷媒と合流し、第１減圧装置５ａでさらに減圧されて第１室外熱交換器６ａに流入する。第１室外熱交換器６ａでは、内部を流通する冷媒と、室外ファンにより送風される室外空気との熱交換が行われ、冷媒の蒸発熱が室外空気から吸熱される。これにより、第１室外熱交換器６ａに流入した二相冷媒は、蒸発して低圧のガス冷媒となる。第１室外熱交換器６ａから流出したガス冷媒は、第２流路切替弁７の第４ポートＨ、第１ポートＥ、第１流路切替弁２の第２ポートＢ、第１ポートＡ、第２低圧配管１３ｂ及び第１低圧配管１３ａを経由し、圧縮機１に吸入される。圧縮機１に吸入されたガス冷媒は、圧縮されて高圧のガス冷媒となる。暖房除霜同時運転のうちの第２運転時には、以上のサイクルが連続的に繰り返されることにより、第２室外熱交換器６ｂの除霜が行われるとともに暖房が継続される。

（除霜運転）
次に、空気調和装置１００の除霜運転時の動作について説明する。制御装置５０は、暖房運転を実施している際に、除霜運転の開始条件が満たされた場合に、除霜運転を実施する。除霜運転の開始条件は、例えば、暖房除霜同時運転の開始条件に加えて、暖房負荷が小さいこと、又は空調対象空間に人がいないこと、などである。除霜運転時の空気調和装置１００の動作は、図２に示す冷房運転時の動作と同じである。除霜運転時には、第１室外熱交換器６ａ及び第２室外熱交換器６ｂは何れも凝縮器として機能する。すなわち、第１室外熱交換器６ａ及び第２室外熱交換器６ｂのそれぞれでは、内部を流通する冷媒からの放熱によって、第１室外熱交換器６ａ及び第２室外熱交換器６ｂのそれぞれに付着した霜が融解する。これにより、第１室外熱交換器６ａ及び第２室外熱交換器６ｂの除霜が行われる。

（第２流路切替弁の構成）
次に、本実施の形態における第２流路切替弁７の構成について説明する。図６は、実施の形態１に係る第２流路切替弁７の概略構成を示す断面模式図である。図６に示すように、第２流路切替弁７は、主弁７０とパイロット弁７１とを有している。

主弁７０は、シリンダ７０１と、シリンダ７０１の内壁の一部に形成されたスライド台７０２と、シリンダ７０１の中心軸方向に沿ってスライド台７０２上を摺動するスライド弁７０３と、を有している。シリンダ７０１の中心軸方向においてスライド台７０２の中央部には、第１ポートＥが設けられている。シリンダ７０１の中心軸方向において第１ポートＥを挟んだ両側には、第２ポートＦ及び第４ポートＨが設けられている。シリンダ７０１の中心軸を挟んで第１ポートＥと対向する位置には、第３ポートＧが設けられている。

スライド弁７０３は、スライド台７０２に向かって開口したドーム状の形状を有している。シリンダ７０１の中心軸方向においてスライド弁７０３の一端側には、スライド弁７０３と連結されたピストン７０４が設けられている。シリンダ７０１の一端とピストン７０４との間には、第１室７０６が形成されている。シリンダ７０１の中心軸方向においてスライド弁７０３の他端側には、スライド弁７０３と連結されたピストン７０５が設けられている。シリンダ７０１の他端とピストン７０５との間には、第２室７０７が形成されている。ピストン７０４及び７０５は、シリンダ７０１の内壁面に沿って摺動自在に設けられている。ピストン７０４及び７０５は、スライド弁７０３とともに、シリンダ７０１の中心軸方向に沿って移動する。

パイロット弁７１は、４本のパイロット管７１０、７１１、７１２、７１３を備えている。パイロット管７１０は、主弁７０の第３ポートＧに接続されている。パイロット管７１１は、主弁７０の第１室７０６に接続されている。パイロット管７１２は、主弁７０の第２室７０７に接続されている。パイロット管７１３は、第１低圧配管１３ａに接続されている。

パイロット弁７１は、制御装置５０により第１状態と第２状態とに切り替えられる。パイロット弁７１の第１状態では、パイロット管７１０とパイロット管７１１とがパイロット弁７１の内部で連通するとともに、パイロット管７１３とパイロット管７１２とがパイロット弁７１の内部で連通する。このため、第１状態では、第３ポートＧと第１室７０６とが連通することにより第１室７０６の圧力が第３ポートＧの圧力と略同じになる。また、第１低圧配管１３ａと第２室７０７とが連通することにより第２室７０７の圧力が第１低圧配管１３ａと略同じになる。スライド弁７０３は、第１室７０６と第２室７０７との間の差圧によって移動する。第１状態では、スライド弁７０３は第１室７０６よりも低圧の第２室７０７側に移動する。これにより、第１ポートＥと第４ポートＨとが連通するとともに、第３ポートＧと第２ポートＦとが連通し、第２流路切替弁７が第１状態に切り替えられる。

第２状態では、パイロット管７１０とパイロット管７１２とがパイロット弁７１の内部で連通するとともに、パイロット管７１１とパイロット管７１３とがパイロット弁７１の内部で連通する。このため、第１状態では、第３ポートＧと第２室７０７とが連通することにより第２室７０７の圧力が第３ポートＧの圧力と略同じになる。また、第１低圧配管１３ａと第１室７０６とが連通することにより第１室７０６の圧力が第１低圧配管１３ａに略同じになる。第２状態では、スライド弁７０３は、第２室７０７よりも低圧の第１室７０６側に移動する。これにより、第１ポートＥと第２ポートＦとが連通するとともに、第３ポートＧと第４ポートＨとが連通し、第２流路切替弁７が第２状態に切り替えられる。

図７は、実施の形態１に係る空気調和装置１００のｐ－ｈ線図である。従来の差圧駆動式の四方弁では、パイロット弁７１のパイロット管７１３は、主弁７０の第１ポートＥに接続されている。この場合、特に冷房運転時には、第３ポートＧと第１ポートＥとの両方に高圧の冷媒が流入するため、図７に示すように、第３ポートＧと第１ポートＥとの差圧Ｄ_Ｐ０は、第２流路切替弁７内の圧損となり、小さくなる。その結果、スライド弁７０３を移動及び固定するための十分な差圧を確保できなくなり、スライド弁７０３の切替えができない、又は運転中にスライド弁７０３の位置が動くなどの不具合が発生することがある。

これに対し、本実施の形態では、第２流路切替弁７のパイロット管７１３を第１低圧配管１３ａに接続したことにより、冷房運転時にも図７に示す第３ポートＧと第１低圧配管１３ａとの間の大きな差圧Ｄ_Ｐ１を得ることができる。その結果、第１室７０６と第２室７０７との差圧を確保することができ、スライド弁７０３の移動及び固定を確実に行うことができる。

以上のように、本実施の形態によると、第２流路切替弁７の第１室７０６又は第２室７０７をパイロット弁７１を介して低圧の冷媒が流れる第１低圧配管１３ａに接続することで、第２流路切替弁７における最低作動差圧を確保することができる。その結果、第２流路切替弁７を正常に動作させることができる。

実施の形態２．
実施の形態２に係る空気調和装置１００について説明する。実施の形態２に係る空気調和装置１００は、第２流路切替弁７の構成において実施の形態１と相違する。空気調和装置１００のその他の構成及び制御については、実施の形態１と同じである。

図８は、実施の形態２に係る第２流路切替弁７Ａの概略構成を示す断面模式図である。図８に示すように、本実施の形態の第２流路切替弁７Ａのパイロット管７１３は、第１ポートＥに接続されている。また、本実施の形態における第２流路切替弁７Ａの主弁７０の第２室７０７は、配管７２１及び第３弁７２２を介して第１低圧配管１３ａに接続されている。すなわち、本実施の形態の第２流路切替弁７Ａの第２室７０７は、パイロット弁７１を介さずに、第１低圧配管１３ａに直接接続されている。

第３弁７２２は、第１低圧配管１３ａから第２室７０７へ流れる冷媒の量を調整する電磁弁又は電子膨張弁であり、制御装置５０により開度が制御される。制御装置５０により、第３弁７２２が開かれると、第１低圧配管１３ａと第２室７０７とが連通することにより第２室７０７の圧力が第１低圧配管１３ａと略同じになる。これにより、スライド弁７０３が第１室７０６と第２室７０７との差圧により移動し、第２流路切替弁７Ａが切り替えられる。

本実施の形態では、パイロット弁７１を介さずに、第２室７０７を直接、第１低圧配管１３ａに接続している。この場合も第２流路切替弁７Ａにおける最低作動差圧を確保することができ、スライド弁７０３の移動及び固定を確実に行うことができる。その結果、第２流路切替弁７Ａを正常に動作させることができる。

なお、図８では、第２室７０７がパイロット弁７１を介さずに第１低圧配管１３ａに接続された例を示したがこれに限定されるものではない。第１室７０６がパイロット弁７１を介さずに第１低圧配管１３ａに接続される、又は第１室７０６及び第２室７０７の両方が、それぞれパイロット弁７１を介さずに第１低圧配管１３ａに接続されてもよい。

実施の形態３．
実施の形態３に係る空気調和装置１００について説明する。実施の形態３に係る空気調和装置１００は、第２流路切替弁７の構成において実施の形態１と相違する。空気調和装置１００のその他の構成及び制御については、実施の形態１と同じである。

図９は、実施の形態３に係る第２流路切替弁７Ｂの概略構成を示す断面模式図である。図９に示すように、本実施の形態の第２流路切替弁７Ｂのパイロット管７１３は、第１ポートＥに接続されている。また、本実施の形態の第２流路切替弁７Ｂのパイロット管７１０は、冷媒回路１０の第２高圧配管１２ｂに接続されている。

空気調和装置１００の暖房運転時には、第３ポートＧと第１ポートＥとの両方に低圧の冷媒が流入する。従来の差圧駆動式の四方弁では、パイロット弁７１のパイロット管７１０は、主弁７０の第３ポートＧに接続されている。この場合、第３ポートＧと第１ポートＥとの差圧は、第２流路切替弁７内の圧損の差のみとなり、スライド弁７０３を移動及び固定するための十分な差圧を確保できないことがある。

これに対し、本実施の形態では、第２流路切替弁７Ｂの第１室７０６又は第２室７０７を、パイロット弁７１を介して第１低圧配管１３ａに接続したことにより、暖房運転時にも第１ポートＥと第２高圧配管１２ｂとの間の大きな差圧を得ることができる。これにより、第１室７０６と第２室７０７との差圧を確保することができ、スライド弁７０３の移動及び固定を確実に行うことができる。その結果、第２流路切替弁７Ｂを正常に動作させることができる。

実施の形態４．
実施の形態４に係る空気調和装置１００について説明する。実施の形態４に係る空気調和装置１００は、第２流路切替弁７の構成において実施の形態１と相違する。空気調和装置１００のその他の構成及び制御については、実施の形態１と同じである。

図１０は、実施の形態４に係る第２流路切替弁７Ｃの概略構成を示す断面模式図である。図１０に示すように、本実施の形態の第２流路切替弁７Ｃのパイロット管７１０は、第３ポートＧに接続され、パイロット管７１３は、第１ポートＥに接続されている。また、本実施の形態の第２流路切替弁７Ｃの主弁７０の第１室７０６は、配管７３１及び第４弁７３２を介して第２高圧配管１２ｂに接続されている。すなわち、本実施の形態の第２流路切替弁７Ｃの第１室７０６は、パイロット弁４１を介さずに、第２高圧配管１２ｂに接続されている。

第４弁７３２は、第２高圧配管１２ｂから第１室７０６へ流れる冷媒の量を調整する電磁弁又は電子膨張弁であり、制御装置５０により開度が制御される。制御装置５０により、第４弁７３２が開かれると、第２高圧配管１２ｂと第１室７０６とが連通することにより第１室７０６の圧力が第２高圧配管１２ｂと略同じになる。これにより、スライド弁７０３は第１室７０６と第２室７０７との差圧により移動し、第２流路切替弁７Ｃが切り替えられる。

本実施の形態では、パイロット弁７１を介さずに、第１室７０６を直接、第２高圧配管１２ｂに接続している。この場合も第２流路切替弁７Ｃにおける最低作動差圧を確保することができ、スライド弁７０３の移動及び固定を確実に行うことができる。その結果、第２流路切替弁７Ｃを正常に動作させることができる。

なお、図９では、第２流路切替弁７Ｃの第１室７０６がパイロット弁７１を介さずに第２高圧配管１２ｂに接続された例を示したがこれに限定されるものではない。第２室７０７がパイロット弁７１を介さずに第２高圧配管１２ｂに接続される、又は第１室７０６及び第２室７０７の両方が、それぞれパイロット弁７１を介さずに第２高圧配管１２ｂに接続されてもよい。

実施の形態５．
実施の形態５に係る空気調和装置１００Ａについて説明する。実施の形態５に係る空気調和装置１００Ａは、第２流路切替弁７の構成において実施の形態１と相違する。空気調和装置１００Ａのその他の構成及び制御については、実施の形態１と同じである。

図１１は、実施の形態５に係る空気調和装置１００Ａの構成を示す冷媒回路図である。図１１に示すように、本実施の形態の空気調和装置１００Ａは、第２弁９を備えていない。そして、圧縮機１の吸入口１１ａと第１流路切替弁２の第１ポートＡとの間が、第１低圧配管１３ａによって接続されている。また、空気調和装置１００Ａは、第１室外熱交換器６ａ及び第２室外熱交換器６ｂへ流れる冷媒の流路を切替える第２流路切替弁７Ｄを備える。

第２流路切替弁７Ｄは、実施の形態１～４と同様に、差圧を利用して動作する差圧駆動式の四方弁である。第２流路切替弁７Ｄは、第１ポートＥ、第２ポートＦ、第３ポートＧ及び第４ポートＨを有している。本実施の形態の第２流路切替弁７Ｄは、第１状態と、第２状態と、第３状態とをとり得る。第１状態では、第１ポートＥと第２ポートＦと第４ポートＨとが連通するとともに、第３ポートＧが閉塞する。第２状態では、第１ポートＥと第２ポートＦとが連通するとともに、第３ポートＧと第４ポートＨとが連通する。第３状態では、第２ポートＦと第３ポートＧとが連通するとともに、第１ポートＥと第４ポートＨとが連通する。

制御装置５０は、冷房運転時、除霜運転時、及び暖房運転時には第２流路切替弁７Ｄを第１状態に設定し、暖房除霜同時運転の第１運転時には第２流路切替弁７Ｄを第２状態に設定し、暖房除霜同時運転の第２運転時には第２流路切替弁７Ｄを第３状態に設定する。

第２流路切替弁７Ｄにおいて、差圧を生じさせる第１室７０６又は第２室７０７の少なくとも何れか一方は、第１低圧配管１３ａ又は第２高圧配管１２ｂに接続されている。具体的には、第２流路切替弁７Ｄのパイロット管７１３が第１低圧配管１３ａに接続されているか、第２流路切替弁７Ｄの第２室７０７が第１低圧配管１３ａに接続されている。もしくは、第２流路切替弁７Ｄのパイロット管７１０が第２高圧配管１２ｂに接続されているか、第２流路切替弁７Ｄの第１室７０６が第２高圧配管１２ｂに接続されている。

本実施の形態のように、第２流路切替弁７Ｄが３つの状態を取る場合も、第１室７０６又は第２室７０７の少なくとも何れか一方を、第１低圧配管１３ａ又は第２高圧配管１２ｂに接続することで、第２流路切替弁７Ｄにおいて最低作動差圧を確保することができる。その結果、第２流路切替弁７Ｄを正常に動作させることができる。

以上が実施の形態の説明であるが、本開示は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形又は組み合わせることが可能である。例えば、実施の形態１のパイロット管７１３及び実施の形態２の第２室７０７は、冷媒回路１０において何れの運転の場合も低圧の部分に接続されていればよく、第１低圧配管１３ａに替えて、第２低圧配管１３ｂ又はその他の低圧配管に接続されてもよい。また、実施の形態３のパイロット管７１０及び実施の形態４の第１室７０６は、冷媒回路１０において何れの運転の場合も低圧の部分に接続されていればよく、第２高圧配管１２ｂに替えて、第１高圧配管１２ａ又はその他の高圧配管に接続されてもよい。

また、実施の形態１～５は任意に組み合わせることができる。具体的には、第２流路切替弁７は、パイロット管７１３が第１低圧配管１３ａに接続され、且つパイロット管７１０が第２高圧配管１２ｂに接続されている構成であってもよい。又は、第２流路切替弁７は、第２室７０７が第１低圧配管１３ａに接続され、且つ第１室７０６が第２高圧配管１２ｂに接続されている構成であってもよい。又は、第２流路切替弁７は、パイロット管７１３が第１低圧配管１３ａに接続され、且つ第１室７０６が第２高圧配管１２ｂに接続されている構成であってもよい。又は、第２流路切替弁７は、第２室７０７が第１低圧配管１３ａに接続され、且つパイロット管７１０が第２高圧配管１２ｂに接続されている構成であってもよい。すなわち、第２流路切替弁７は、ポート以外の一部分が冷媒回路１０の低圧配管又は高圧配管の少なくとも何れか一方に接続されていればよい。

１圧縮機、２第１流路切替弁、３室内熱交換器、４膨張弁、５ａ第１減圧装置、５ｂ第２減圧装置、６ａ第１室外熱交換器、６ｂ第２室外熱交換器、７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ第２流路切替弁、８第１弁、９第２弁、１０冷媒回路、１１ａ吸入口、１１ｂ吐出口、１２ａ第１高圧配管、１２ｂ第２高圧配管、１３ａ第１低圧配管、１３ｂ第２低圧配管、１４分岐部、１５ａ第１配管、１５ｂ第２配管、１６分岐部、１７分岐部、５０制御装置、７０主弁、７１パイロット弁、１００、１００Ａ空気調和装置、７０１シリンダ、７０２スライド台、７０３スライド弁、７０４ピストン、７０５ピストン、７０６第１室、７０７第２室、７１０、７１１、７１２、７１３パイロット管、７２１、７３１配管、７２２第３弁、７３２第４弁。

Claims

圧縮機と、前記圧縮機から吐出された高圧の冷媒が流れる高圧配管と、前記圧縮機に吸入される低圧の冷媒が流れる低圧配管と、第１流路切替弁と、室内熱交換器と、膨張弁と、第１室外熱交換器と、第２室外熱交換器と、第２流路切替弁と、を有する冷媒回路を備え、
前記第１流路切替弁は、前記圧縮機の吸入口に接続された第１ポート、前記第２流路切替弁に接続された第２ポート、前記圧縮機の吐出口に接続された第３ポート、及び前記室内熱交換器に接続された第４ポートを有し、
前記第２流路切替弁は、前記第１流路切替弁に接続された第１ポート、前記第２室外熱交換器に接続された第２ポート、前記圧縮機の前記吸入口又は前記吐出口に選択的に接続された第３ポート、及び前記第１室外熱交換器に接続された第４ポートを有し、前記第１室外熱交換器及び前記第２室外熱交換器に流れる冷媒の流路を切り替えるものであり、
前記第２流路切替弁は、
第１室及び第２室と、
前記第１室と前記第２室との間の差圧により移動するスライド弁と、を備え、
前記第１室又は前記第２室の何れか一方が前記高圧配管又は前記低圧配管に接続され、他方が前記第２流路切替弁の何れかの前記ポートに接続されている空気調和装置。
前記第２流路切替弁は、前記第１ポート、前記第２ポート、前記第３ポート、及び前記第４ポートを備える主弁、並びに前記主弁の何れかの前記ポートに接続されたパイロット弁を備え、
前記第１室又は前記第２室の前記一方が、前記パイロット弁を介して前記高圧配管又は前記低圧配管に接続されている請求項１に記載の空気調和装置。
前記第２流路切替弁は、前記第１ポート、前記第２ポート、前記第３ポート、及び前記第４ポートを備える主弁、並びに前記主弁の何れかの前記ポートに接続されたパイロット弁を備え、
前記第１室又は前記第２室の前記一方が、前記パイロット弁を介さずに前記高圧配管又は前記低圧配管に接続されている請求項１に記載の空気調和装置。
前記第１室又は前記第２室の前記一方と前記高圧配管又は前記低圧配管とを接続する配管と、前記配管に設けられた弁とをさらに備える請求項３に記載の空気調和装置。
前記第２流路切替弁を、前記第１ポートと前記第４ポートとが連通するとともに、前記第２ポートと前記第３ポートとが連通する第１状態と、前記第１ポートと前記第２ポートとが連通するとともに、前記第３ポートと前記第４ポートとが連通する第２状態と、に切り替える制御装置をさらに備える請求項１～４の何れか一項に記載の空気調和装置。
前記第２流路切替弁を、前記第１ポートと前記第２ポートと前記第４ポートとが連通するとともに、第３ポートＧが閉塞する第１状態と、前記第１ポートと前記第２ポートとが連通するとともに、前記第３ポートと前記第４ポートとが連通する第２状態と、前記第２ポートと前記第３ポートとが連通するとともに、前記第１ポートと前記第４ポートとが連通する第３状態と、に切り替える制御装置をさらに備える請求項１～４の何れか一項に記載の空気調和装置。
前記制御装置は、
前記第１室外熱交換器及び前記第２室外熱交換器が凝縮器として機能し、前記室内熱交換器が蒸発器として機能する冷房運転と、
前記第１室外熱交換器及び前記第２室外熱交換器が前記蒸発器として機能し、前記室内熱交換器が前記凝縮器として機能する暖房運転と、
前記第１室外熱交換器又は前記第２室外熱交換器の一方が前記蒸発器として機能し、前記第１室外熱交換器又は前記第２室外熱交換器の他方と前記室内熱交換器とが前記凝縮器として機能する暖房除霜同時運転と、を実行するものである請求項５又は６に記載の空気調和装置。
圧縮機と、前記圧縮機から吐出された高圧の冷媒が流れる高圧配管と、前記圧縮機に吸入される低圧の冷媒が流れる低圧配管と、第１流路切替弁と、室内熱交換器と、膨張弁と、第１室外熱交換器と、第２室外熱交換器と、第２流路切替弁と、を有する冷媒回路を備え、
前記第１流路切替弁は、前記圧縮機の吸入口に接続された第１ポート、前記第２流路切替弁に接続された第２ポート、前記圧縮機の吐出口に接続された第３ポート、及び前記室内熱交換器に接続された第４ポートを有し、
前記第２流路切替弁は、前記第１流路切替弁に接続された第１ポート、前記第２室外熱交換器に接続された第２ポート、前記圧縮機の前記吸入口又は前記吐出口に選択的に接続された第３ポート、及び前記第１室外熱交換器に接続された第４ポートを有し、前記第１室外熱交換器及び前記第２室外熱交換器に流れる冷媒の流路を切り替えるものであり、
前記第２流路切替弁は、前記第１ポート、前記第２ポート、前記第３ポート、及び前記第４ポートを備える主弁、並びに前記主弁の何れかの前記ポートに接続されたパイロット弁を備え、
前記主弁は、
第１室及び第２室と、
前記第１室と前記第２室との間の差圧により移動するスライド弁と、を備え、
前記第１室又は前記第２室の少なくとも何れか一方が、前記パイロット弁を介さずに前記高圧配管又は前記低圧配管に接続されている空気調和装置。