JPH10281574A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】圧縮機，四方弁，室内熱交換器、減圧装置およ
び室外熱交換器で冷凍サイクルを構成し、四方弁の切り
替えで冷媒の流れ方向を変更することにより、冷房と暖
房の運転を切り替える空気調和機において、室外熱交換
器の冷媒パス配列を最適にすることで、冷房および暖房
性能を同時に向上させる。 【解決手段】室外熱交換器の前後の冷媒配管、あるいは
室外熱交換器の入口から出口に至る冷媒配管経路途中に
弁を設け、かつ、冷房運転と暖房運転で前記弁の開閉を
行い、前記弁の開閉により前記室外熱交換器の冷媒パス
数が増減するように冷媒配管経路を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷凍サイクルにおい
て冷房及び暖房を行うヒートポンプ式空気調和機に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のヒートポンプ式空気調和機は、図
２に示すように圧縮機１，四方弁２，室内熱交換器３，
減圧装置４，室外熱交換器５を冷媒配管で接続すること
により、冷凍サイクルを構成しており、冷房運転時は圧
縮機１により加熱圧縮された冷媒は四方弁２において矢
印９ａ方向に流れ、室外熱交換器５に流入する。室外熱
交換器５に流入した高温・高圧のガス冷媒は室外送風装
置１１により送られる空気と熱交換しながら液化してい
き、過冷却状態となり出口に至る。室外熱交換器５から
流出した過冷却冷媒は減圧装置４により減圧され低温・
低圧の二相流冷媒となり、室内熱交換器３に流入する。

【０００３】室内熱交換器３に流入した二相流冷媒は室
内送風装置１４により送られる空気と熱交換しながら、
ガス化し出口に至る。室内熱交換器３から流出した低温
・低圧のガス冷媒は再び四方弁２を矢印９ｂ方向に通過
することにより圧縮機１に戻る。暖房運転時の冷媒の流
れは、四方弁２において矢印１５ａ方向に流れることに
より冷房運転と逆の方向、すなわち、室内熱交換器３，
減圧装置４，室外熱交換器５の順に流れ、かつ、各熱交
換器の冷媒入口と出口も逆になる。

【０００４】前記の冷凍サイクルにおいて冷房性能およ
び暖房性能を向上させるため、様々な工夫を行ってきて
いる。例えば、特開平2−110293 号公報では図３に示す
如く、送風装置１４の運転による空気流れに平行な多数
のフィン（図示せず）と、このフィンに直交して貫通し
相互に間隔を隔てて平行に伸びる多数の伝熱管１６，１
７を備え、液冷媒出入口１８ａ側の前記伝熱管を小径伝
熱管１６とし、ガス冷媒出入口１８ｂ側の前記伝熱管を
大径伝熱管とし、かつ小径伝熱管１６と大径伝熱管１７
はＵ字接続管１９によって接続されている。

【０００５】熱交換器をこのような構成にすることによ
り、単位質量当たりの容積の小さい液冷媒は小径伝熱管
を流通するので、流速を適切に保ち熱交換効率が向上し
冷暖房能力が有効に引き出せ、また単位質量当たりの容
積が大きいガス冷媒は大径伝熱管を流通するので、流速
の増大による圧力損失の増大を抑え、冷暖房能力を全体
にわたって有効に引き出すことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の熱交換器では、凝縮器としての性能向上を図るため
に冷媒出口部の配管に小径伝熱管を使用することで過冷
却を取り易くしているが、蒸発器として使用した場合に
は、小径伝熱管の部分には二相流冷媒が流れるため圧力
損失が大きくなる。したがって蒸発器としての高性能化
と凝縮器としての高性能化を同時に満足させるために
は、本公知例による熱交換器の構成では限界がある。

【０００７】そこで本発明は前記従来の課題を解決する
もので、冷房および暖房の各運転状態において熱交換器
の冷媒パス配列を最適にすることにより、冷房および暖
房性能を同時に向上させるヒートポンプ式空気調和機を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明によるヒートポンプ式空気調和機は、圧縮機，
四方弁，室内熱交換器，減圧装置および室外熱交換器で
冷凍サイクルを構成し、四方弁の切り替えで冷媒の流れ
方向を変更することにより、冷房と暖房の運転を切り替
える空気調和機において、前記室外熱交換器の前後の冷
媒配管、あるいは前記室外熱交換器の入口から出口に至
る冷媒配管経路途中に弁を設け、かつ、冷房運転と暖房
運転で前記弁の開閉を行い、前記弁の開閉により前記室
外熱交換器の冷媒パス数が増減するように冷媒配管経路
を形成するという構成を備えたものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるヒートポンプ
式空気調和機の一実施例を図面を参照しながら説明す
る。

【００１０】図１は本発明に係るヒートポンプ式空気調
和機の冷凍サイクル構成を例にとったものであり、圧縮
機１，四方弁２，室内熱交換器３，減圧装置４，室外熱
交換器５を冷媒配管で接続することで冷凍サイクルを構
成し、四方弁２により冷媒の流れ方向を切り替え、冷房
運転，暖房運転を行うものである。ここで、上記構成の
室外熱交換器５には弁６，弁７および弁８が備えられて
おり、冷房運転時は弁６および弁７は閉じ、弁８は開く
ように設定する。また、暖房運転時は弁６および弁７は
開き、弁８は閉じるように設定する。

【００１１】上記構成において、冷房運転時の冷媒の流
れを説明すると、圧縮機１により加熱圧縮された冷媒は
四方弁２において実線矢印９ａ方向に流れ、分岐管１０
に流入する。分岐管１０により通常、冷媒は二方向に分
配されるが、冷房運転の際は弁６が閉じられているた
め、冷媒は一方向に流れる。その後、高温・高圧のガス
冷媒は室外送風装置１１により送られる空気と熱交換し
ながら分岐管１２に流入する。分岐管１２では弁７が閉
じていることから冷媒は一方向に流れるようになる。そ
の後、さらに冷媒は熱交換をしながら分岐管１３に流入
するが、弁６および弁７が閉で弁８が開の状態なので分
岐管１３に流入した冷媒は分岐管８方向に流れ熱交換器
の出口に至る。

【００１２】室外熱交換器５から流出した過冷却状態の
冷媒は減圧装置４により減圧され低温・低圧の二相流冷
媒となり、室内熱交換器３に流入する。室内熱交換器３
に流入した二相流冷媒は室内送風装置１４により送られ
る空気と熱交換しながら、ガス化し出口に至る。室内熱
交換器３から流出した低温・低圧のガス冷媒は再び四方
弁２を実線矢印９ｂ方向に流れることにより圧縮機１に
戻る。

【００１３】次に、暖房運転時の冷媒の流れを説明する
と、圧縮機１により加熱圧縮された冷媒は四方弁２を破
線矢印１５ａ方向に流れることにより冷房運転と逆の方
向、すなわち、室内熱交換器３，減圧装置４，室外熱交
換器５の順に流れ再び四方弁２の破線矢印１５ｂ方向に
流れ圧縮機１に戻る。この時の室外熱交換器５における
冷媒の流れを説明すると、減圧装置４により減圧された
二相流冷媒は弁７が開および弁８が閉の状態のため弁７
方向に流れ分岐管１２に流入する。分岐管１２では冷媒
は二方向に分流し、一方は熱交換した後に分岐管１３
に、他方は熱交換した後に分岐管１０に流入する。分岐
管１３に流入した冷媒は弁８が閉および弁６が開のため
そのまま分岐管１０に流れる。分岐管１０により、各パ
スにおいて熱交換をした冷媒は合流し、四方弁２方向に
流れる。

【００１４】冷媒配管を上記構成にすることにより、冷
房運転時は室外熱交換器の冷媒パス数を２パスにするこ
とができ、冷媒の流速が増加することから熱伝達率が向
上する。また、暖房運転では冷媒パス数が４パスとなる
ため、管内冷媒の圧力損失を低減でき性能を向上させる
ことができる。

【００１５】続いて図４は室外熱交換器５の冷媒入口か
ら出口に至る冷媒配管経路の途中に弁を設置した例であ
り、冷房運転時は弁６，７が閉じ、弁８が開くことで室
外熱交換器５の冷媒出口方向を１パスにし、かつ、冷媒
を空気流方向２０に対して風下側配管群から風上側配管
群に対向流に流す構成とし、暖房運転時は冷房時に１パ
スになっていた部分を弁６，７，８を切り替えることで
２パスにする構成としている。これにより、冷房運転時
の室外熱交換器において冷媒の過冷却をさらに取り易く
でき、かつ、暖房運転時の圧力損失の増加を防止するこ
とができる。

【００１６】図５は図４で説明した実施例において、弁
６，７，８に逆止弁２３を用いた場合の例である。上記
構成にすることで、弁を手動あるいは電気的に制御する
必要がなくなり、冷房運転と暖房運転の各冷媒の流れ方
向にしたがって逆止弁が動作するため、図４で説明した
冷媒の流れにすることがでる。また、弁を逆止弁にする
ことでコストの低減ができる。

【００１７】

【発明の効果】前記実施例の説明で明らかなように、本
発明によるヒートポンプ式空気調和機によれば、室外熱
交換器の前後の冷媒配管、あるいは前記室外熱交換器の
入口から出口に至る冷媒配管経路途中に弁を設け、か
つ、冷房運転と暖房運転で前記弁の開閉を行い、前記弁
の開閉により前記室外熱交換器の冷媒パス数を増減する
ように冷媒配管経路を形成し、冷房運転時には冷媒パス
数を少パスにすることで冷媒の流速を増加し、冷媒の熱
伝達率を向上させることができ冷房性能を向上させるこ
とができる。また、暖房運転時は冷媒パス数を多パスに
することで冷媒の圧力損失を低減することができ、暖房
性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るヒートポンプ式空気調和機の一実
施例を示す図。

【図２】従来例に係るヒートポンプ式空気調和機の冷凍
サイクルを示す図。

【図３】従来例に係る熱交換器の一実施例を示す図。

【図４】本発明に係るヒートポンプ式空気調和機の他の
実施例を示す図。

【図５】本発明に係るヒートポンプ式空気調和機のさら
に他の実施例を示す図。

【符号の説明】

１…圧縮機、２…四方弁、３…室内熱交換器、４…減圧
装置、５…室外熱交換器、６，７，８…弁、９ａ，９ｂ
…冷房運転時の冷媒流方向、１０，１２，１３…分岐
管、１１…室外送風装置、１４…室内送風装置、１５
ａ，１５ｂ…暖房運転時の冷媒流方向、１６…小径伝熱
管、１７…大径伝熱管、１８ａ…液冷媒出入口、１８ｂ
…ガス冷媒出入口、１９…Ｕ字接続管、２０…気流方
向、２１…風下側パス、２２…風上側パス、２３…逆止
弁。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機，四方弁，室内熱交換器，減圧装置
   および室外熱交換器で冷凍サイクルを構成し、四方弁の
   切り替えで冷媒の流れ方向を変更することにより、冷房
   と暖房の運転を切り替える空気調和機において、 前記室外熱交換器の前後の冷媒配管、あるいは前記室外
   熱交換器の入口から出口に至る冷媒配管経路途中に弁を
   設け、かつ、冷房運転と暖房運転で前記弁の開閉を行
   い、前記弁の開閉により前記室外熱交換器の冷媒パス数
   が増減するように冷媒配管経路を形成したことを特徴と
   する空気調和機。
2. 【請求項２】前記弁の開閉により、前記室外熱交換器の
   冷媒パス数を、冷房運転時は１パスに、暖房運転時は少
   なくとも２パス以上になるように冷媒配管経路を形成し
   たことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 【請求項３】請求項１記載あるいは請求項２記載のヒー
   トポンプ式空気調和機において、 冷媒パス数を変更する弁を逆止弁としたことを特徴とす
   るヒートポンプ式空気調和機。