JPWO2012120868A1 - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

室外機の構成機器のうちの容量の大きな機器である室外熱交換器と余剰冷媒貯留容器に確実に短時間でかつ安全に冷媒を充填して、冷媒回路で必要な量の冷媒を確保する。冷媒を圧縮する圧縮機２、冷媒の流れ方向を切り替える流路切替弁３、冷媒と室外空気とを熱交換する室外熱交換器４、冷媒を減圧する第１膨張弁１１、冷媒のうちの余剰となる冷媒を貯留する余剰冷媒貯留容器１２、冷媒を減圧する第２膨張弁１３を室外構成機器として有する室外機１と、冷媒と室内空気とを熱交換する室内熱交換器９を有する室内機８と、を備える空気調和機であって、室外熱交換器４に直接接続される冷媒配管１６ａに設けられた室外熱交換器用冷媒充填口１４と、余剰冷媒貯留容器１２に直接接続される冷媒配管１６ｂに設けられた余剰冷媒貯留容器用冷媒充填口１５を備える。

Description

本発明は空気調和機に関するものであり、特に空気調和機の冷媒回路に冷媒を充填する構成に関する。

一般的な空気調和機は、圧縮機、冷媒の流路方向を切り替える流路切替手段である四方弁、室外熱交換器とその出口に接続される減圧用のキャピラリーチューブ、このキャピラリーチューブを通過後の冷媒を更に減圧する電子膨張弁を有する室外機と、室内熱交換器を有する室内機を備える。そして、室外機内と室内機内に格納される上記の各機器は冷媒配管で順次環状に接続され、その冷媒回路内を冷媒が循環することで冷凍サイクルを構成する。ここで、室内熱交換器を蒸発器、室外熱交換器を凝縮器として運転する場合に、室内の冷房が実現され、逆に、室内熱交換器を凝縮器、室外熱交換器を蒸発器として運転する場合に、室内の暖房が実現される。圧縮機の吐出側に設けた四方弁によって、圧縮機から吐出した冷媒が室内熱交換器または室外熱交換器で凝縮するように、冷媒の流路方向が切り替えられる。室内熱交換器及び室外熱交換器の近傍には、それぞれ送風機が配設され、室内空気または室外空気が送風される。

近年、利用者の要求に応じてさまざまな形態の室内機と接続可能な、多様に使用できる室外機を構成することが要求されている。この場合、室内機の形態によっては室内熱交換器の容積や風量が異なるため、冷凍サイクルが最も性能を発揮できるための冷媒量が異なってくる。そこで、冷媒回路内を循環する冷媒量を適切に調整するため、余剰冷媒貯留容器を冷媒回路内に設けて、余剰冷媒を貯えるように構成される。この余剰冷媒貯留容器であるレシーバーは、圧縮機の吸入配管や、凝縮器出口から蒸発器入口の間などの液冷媒が存在する位置に配置されることが多い。

このような構成の空気調和機において、空気調和機の生産時やメンテナンス時に冷媒回路全体を賄う程度の多量の冷媒を冷媒回路に充填する場合、冷媒回路に設けられている冷媒充填用の充填口から冷媒を充填する。特に、圧縮機の吸入配管、または熱交換器の入口側配管、または熱交換器の出口側配管に設けた冷媒充填口から冷媒回路に充填する構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−３１２４３９号公報（００２５欄、図５）

空気調和機の冷媒回路を構成する機器において、圧縮機、熱交換器、余剰冷媒貯留容器に主に冷媒が貯留される。このため、冷媒を冷媒回路に充填する際、冷媒が多く貯留される機器に流入するように充填する必要がある。従来装置では、冷媒回路のどこか一箇所、例えば圧縮機の吸入配管、または熱交換器の入口側配管、または熱交換器の出口側配管に設けられた冷媒充填口から充填する構成であった。これらの冷媒充填口のいずれから充填しても、冷媒回路において減圧するために設けられている電子膨張弁やキャピラリーチューブなどが圧損体となって、上記の主に冷媒が貯留される機器に冷媒を確実にバランスよく短時間で充填することはできなかった。即ち、冷媒が圧損体を通過するのに時間がかかり、冷媒充填工程に長時間必要であった。また、圧損体が抵抗となり、冷媒が特定の機器に偏って充填され、液封状態となる恐れが生じるという課題があった。この液封状態が生じると、温度変化によって液冷媒の膨張が起こり、内圧の異常上昇を引き起こすこともあった。

また、室内に設置される室内機と屋外に設置される室外機に分割されたセパレート型の空気調和機で、冷媒回路全体で必要な量の冷媒を室外機に充填する場合に、冷媒を確実にバランスよく充填するための最適な冷媒充填口の位置が明確にされていないという課題もあった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、冷媒回路で必要な量の冷媒を、室外機側で確実にバランスよく短時間に冷媒回路に充填して、液封状態が生じるのを防止できる構成の空気調和機を得ることを目的とするものである。

本発明の空気調和機は、冷媒を圧縮する圧縮機、前記冷媒の流れ方向を切り替える流路切替弁、前記冷媒と室外空気とを熱交換する室外熱交換器、前記冷媒を減圧する第１膨張弁、前記冷媒のうちの余剰となる冷媒を貯留する余剰冷媒貯留容器、前記冷媒を減圧する第２膨張弁を室外構成機器として有する室外機と、前記冷媒と室内空気とを熱交換する室内熱交換器を有する室内機と、を備え、前記室外構成機器のそれぞれと前記室内熱交換器は冷媒配管で順次接続されて冷凍サイクルを構成する空気調和機であって、前記室外熱交換器に直接接続される前記冷媒配管に設けられた室外熱交換器用冷媒充填口と、前記余剰冷媒貯留容器に直接接続される前記冷媒配管に設けられた余剰冷媒貯留容器用冷媒充填口と、を備えたことを特徴とするものである。

この発明の空気調和機では、室外熱交換器用冷媒充填口によって室外熱交換器に冷媒が充填され、余剰冷媒貯留容器用冷媒充填口によって余剰冷媒貯留容器に冷媒が充填されるので、冷媒回路内の１つの機器に偏って冷媒が溜まることなく、容量の大きな室外熱交換器と余剰冷媒貯留容器に冷媒を充填することで、確実にバランスよく短時間に冷媒回路に必要な量の冷媒を充填することができ、液封状態を引き起こすことのない安全な空気調和機が得られる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和機の冷媒回路を示す構成図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクルの比エンタルピーに対する圧力を示すグラフである。 本発明の実施の形態１に係る冷媒充填口を示す構成図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和機の他の構成例を示す構成図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和機の他の構成例を示す構成図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和機の他の構成例を示す構成図である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和機の冷媒回路を示す構成図である。 本発明の実施の形態３に係る空気調和機の冷媒回路を示す構成図である。 本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクルの比エンタルピーに対する圧力を示すグラフである。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る空気調和機の冷媒回路を示す構成図である。この空気調和機は室外機１と室内機８を有する。室外機１の内部には、冷媒を圧縮する圧縮機２、冷媒の流れ方向を切り替える流路切替弁である四方弁３、冷媒と室外空気とを熱交換する室外熱交換器４、室外熱交換器４の出口に接続される減圧用のキャピラリーチューブ５、キャピラリーチューブ５で減圧した冷媒を更に減圧する第１膨張弁１１と第２膨張弁１３、ここでは電子式減圧手段である第１電子膨張弁１１と第２電子膨張弁１３、さらに第１電子膨張弁１１と第２電子膨張弁１３の間に設けられ、余剰となる冷媒を貯留する余剰冷媒貯留容器である中圧レシーバー１２を室外構成機器として有する。また、室内機８の内部には、冷媒と室内空気とを熱交換する室内熱交換器９を有する。室外機１の構成機器である室外構成機器（圧縮機２、四方弁３、室外熱交換器４、キャピラリーチューブ５、第１電子膨張弁１１、中圧レシーバー１２、第２電子膨張弁１３）のそれぞれ及び室内熱交換器９は冷媒配管で順次接続される。この冷媒配管に冷媒、例えばＨＦＣ系冷媒であるＲ４１０Ａが充填されて冷凍サイクルが構成される。さらに、四方弁３と室外熱交換器４の間に室外熱交換器用冷媒充填口である室外熱交換器用チャージポート１４が設けられ、中圧レシーバー１２と第２電子膨張弁１３の間に余剰冷媒貯留容器用冷媒充填口であるレシーバー用チャージポート１５が設けられている。この室外熱交換器用チャージポート１４及びレシーバー用チャージポート１５を介して冷媒が冷媒回路内に充填される。また、送風機７、１０はそれぞれ室外熱交換器４、室内熱交換器９の近傍に設けられ、室外熱交換器４、室内熱交換器９に室外空気または室内空気を送風することで、室外熱交換器４、室内熱交換器９で冷媒と空気との熱交換が行われる。図中、矢印は冷媒の循環方向を示し、実線矢印は室内の冷房運転を行う場合であり、点線矢印は室内の暖房運転を行う場合である。なお、この空気調和機が冷房運転中又は暖房運転中には、室外熱交換器用チャージポート１４及びレシーバー用チャージポート１５は閉状態であり、冷凍サイクルの動作には関与しない。

図２は本実施の形態に係る冷凍サイクルの比エンタルピーに対する圧力を示すグラフである。図１、図２に基づいて、空気調和機を運転したときの冷凍サイクルについて説明する。図２において、横軸は比エンタルピー、縦軸は圧力を示し、室内の冷房運転の場合、黒丸（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）はそれぞれ図１の黒丸（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）の位置における冷媒状態を示す。室内の暖房運転の場合には、黒丸（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ）が、それぞれ図１の黒丸（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ）の位置における冷媒状態を示す。

以下、冷房運転について説明する。室内機８に格納されている室内熱交換器９は蒸発器として動作し、室外機１に格納されている室外熱交換器４は凝縮器として動作する。低温・低圧（Ａ）の冷媒が圧縮機２に吸入され、高温・高圧のガス冷媒（Ｂ）となって吐出される。その後、高温・高圧のガス冷媒（Ｂ）は四方弁３を通り、凝縮器として動作する室外熱交換器４において送風機７で送風される室外空気と熱交換して室外空気へ放熱し、冷媒自身は温度低下する。そして、室外熱交換器４の出口に配置されているキャピラリーチューブ５で若干減圧され（Ｃ）、さらに第１電子膨張弁１１で減圧され、中温・中圧の気液二相状態の冷媒（Ｄ）となる。この中温・中圧の冷媒（Ｄ）は、中圧レシーバー１２に流入し、第２電子膨張弁１３の開度に応じて一部は貯留され、他部は中圧レシーバー１２から流出して第２電子膨張弁１３で減圧されて低温・低圧の冷媒（Ｅ）となって室外機１から室内機８に循環する。室内機８では、蒸発器として動作する室内熱交換器９において送風機１０で送風される室内空気と熱交換して室内空気から熱を奪い、この時に室内の冷房が行われる。そして、室内機８から流出した冷媒は、再び室外機１に流入して四方弁３を通り、低温・低圧（Ａ）の冷媒となって再度圧縮機２に吸入され、上記の一連のサイクルが繰り返される。

暖房運転の場合には、四方弁３が切り替えられて、四方弁３内では点線で示す回路に冷媒が流れる。圧縮機２から吐出した冷媒は四方弁３を通って室内機８に流れ、室内熱交換器９は凝縮器、室外熱交換器４は蒸発器として動作する。即ち、冷媒回路内で冷媒が冷房運転時と逆に循環することで室内の暖房が行われる。冷凍サイクルの状態変化は冷房運転時と同様である。室内熱交換器９では室内空気に放熱することで冷媒状態が（ｂ）から（ｃ）に変化する。その後、第２電子膨張弁１３で中圧に減圧され、中温・中圧の冷媒（ｄ）が中圧レシーバー１２に貯留される。中圧レシーバー１２から流出する冷媒は、第１電子膨張弁１１で低圧に減圧され（ｅ）、キャピラリーチューブ５を通って室外熱交換器４に流入する。そして、室外空気と熱交換した後、低温・低圧の冷媒（ａ）となって圧縮機２に吸入される。

利用者の環境などによって、室内機８の容量や運転状態はさまざまであり、これに対応して、１つの室外機であっても、所定の室内機のみではなく、異なる容量や異なる台数の室内機を接続可能とするように構成することが要求される。その場合に、室内機によって室内熱交換器の容積や風量が異なるので、冷凍サイクルが最も性能を発揮するのに必要な冷媒量は異なってくる。また、暖房運転と冷房運転では必要冷媒量に差がある。そこで、本実施の形態では冷媒回路内を循環する冷媒量を適切に調整するために、余剰冷媒貯留容器として中圧レシーバー１２を設け、この中圧レシーバー１２に運転中の余剰の冷媒を、中温・中圧の冷媒状態で溜めるように構成する。

なお、冷凍サイクルにおいて、冷媒の凝縮温度を高温、蒸発温度を低温と称し、冷媒の凝縮圧力を高圧、蒸発圧力を低圧と称する。そして、中温は、冷媒の凝縮温度よりも低くかつ蒸発温度よりも高い範囲の温度であり、中圧は、冷媒の凝縮圧力よりも低くかつ蒸発圧力よりも高い範囲の圧力である。即ち、中圧レシーバー１２に貯留される冷媒の温度及び圧力は、冷媒回路を循環する冷媒によって異なる。

中圧レシーバー１２を、室外熱交換器４と室内熱交換器８の間で、中圧の液冷媒が存在する位置に設ける。具体的には、凝縮器として動作する熱交換器から流出する冷媒を第１電子膨張弁１１と第２電子膨張弁１３の少なくとも２つの減圧手段によって、２段階で減圧する構成とし、上流側の減圧手段（冷房の場合には第１電子膨張弁１１、暖房の場合には第２電子膨張弁１３）で減圧した後の中温・中圧の冷媒を中圧レシーバー１２に貯留する。即ち、中圧レシーバー１２の前後に第１電子膨張弁１１と第２電子膨張弁１３を配置することで、冷房運転・暖房運転で冷媒配管内を流れる冷媒の循環方向が逆になっても、中温・中圧の冷媒を中圧レシーバー１２に貯留できる。

第１電子膨張弁１１と第２電子膨張弁１３の間に中圧レシーバー１２を設けた場合、冷媒の循環方向に対して中圧レシーバー１２よりも上流側の電子膨張弁（冷房の場合には第１電子膨張弁１１、暖房の場合には第２電子膨張弁１３）は、高圧の冷媒を中圧に減圧する。また、冷媒の循環方向に対して中圧レシーバー１２よりも下流側の電子膨張弁（冷房の場合には第２電子膨張弁１３、暖房の場合には第１電子膨張弁１１）は、その開度を調整することで、中圧の冷媒を低圧に減圧すると共に、中圧レシーバー１２における液冷媒の貯留量を最適化する。余剰冷媒を貯留する容器を、例えば高圧冷媒の流入する可能性のある位置に取り付けると、容器の高耐圧性が求められる。本実施の形態では、中圧レシーバー１２の上流側に設けられた電子膨張弁によって減圧された中温・中圧の冷媒（Ｄ、ｄ）を中圧レシーバー１２に貯留しているので、ある程度減圧された冷媒を中圧レシーバー１２に流入させる構成であり、高圧冷媒を貯留する構成よりも耐圧性を必要とせず信頼性を向上できる。

次に、生産時に空気調和機の冷媒回路に冷媒を充填する場合について説明する。空気調和機を構成する各機器の容量（容積）を考慮すると、一般的には室外熱交換器４の容量が最も大きく、次に中圧レシーバー１２の容量が大きく、次に室内熱交換器９、圧縮機２の順になっている。一例としては、５０００ｃｃ程度の室外熱交換器４、３０００ｃｃ程度の中圧レシーバー１２、５００〜１０００ｃｃの室内熱交換器９、５００ｃｃ程度の圧縮機２である。特に、室内機８と室外機１とに分離されたセパレート型の空気調和機では、予め工場などで室外機１に冷媒を充填しておき、設置場所で室内機８と室外機１の冷媒配管を接続して運転するのが、組み立て工程や設置工程から考慮して安全かつ作業しやすい。このため、室外機１に冷媒を充填する際、冷媒回路全体を賄う程度の多量の冷媒を充填することになり、少なくとも容量の大きい室外熱交換器４及び中圧レシーバー１２に十分な量の冷媒を確実に充填する必要がある。また、室外熱交換器４及び中圧レシーバー１２の容量に応じてバランスよく充填する必要がある。

図３は、冷媒を冷媒回路に充填する室外熱交換器用充填口として室外熱交換器用チャージポート１４、及び中圧レシーバー用冷媒充填口としてレシーバー用チャージポート１５の一例を示す構成図である。図３（ａ）は室外熱交換器４に直接接続される冷媒配管１６ａに設けられた室外熱交換器用チャージポート１４を示し、冷媒配管１６ａに分岐配管１７が接続され、その先端に開閉機能を有するバルブ１８が接続される。このバルブ１８が開状態にされ、例えば冷媒容器（図示せず）に接続されている冷媒配管１９や冷媒ホース（点線で示す）が取り付けられ、冷媒容器の冷媒が冷媒配管１９、バルブ１８、分岐配管１７を通って冷媒配管１６ａから室外熱交換器４に充填される。冷媒充填後は、バルブ１８は閉状態とされる。

ここで、室外熱交換器４に直接接続される冷媒配管とは、冷媒回路に設けられている構成機器、例えばキャピラリーチューブ５や電子膨張弁１１、１３などの圧損体となる構成機器を途中に介することなく、室外熱交換器４内の配管と接続される冷媒配管であり、室外熱交換器用チャージポート１４は冷媒配管のみを介して室外熱交換器４に接続されている構成である。

中圧レシーバー１２に直接接続される冷媒配管１６ｂに設けられたレシーバー用チャージポート１５も同様の構成である。図３（ｂ）は中圧レシーバー１２に直接接続される冷媒配管１６ｂに分岐配管１７が接続され、その先端に開閉機能を有するバルブ１８が接続される。このバルブ１８が開状態にされ、例えば冷媒容器（図示せず）に接続されている冷媒配管１９（点線で示す）が取り付けられ、冷媒容器の冷媒が冷媒配管１９、バルブ１８、分岐配管１７を通って冷媒配管１６ｂから中圧レシーバー１２に充填される。冷媒充填後は、バルブ１８は閉状態とされる。

ここでも、中圧レシーバー１２に直接接続される冷媒配管とは、冷媒回路に設けられている構成機器、例えばキャピラリーチューブ５や電子膨張弁１１、１３などの圧損体となる構成機器を途中に介することなく、中圧レシーバー１２内の配管と接続される冷媒配管であり、レシーバー用チャージポート１５は冷媒配管のみを介して中圧レシーバー１２に接続されている構成である。

従来装置のように冷媒回路全体に１つのチャージポートが設けられている構成で、例えば室外熱交換器４の近くに設けられたチャージポート１４から冷媒回路に冷媒を充填する場合、圧損体であるキャピラリーチューブ５、第１電子膨張弁１１が存在するため、それらが抵抗となって中圧レシーバー１２に冷媒が移動して流入するのは困難であり、ほとんどの冷媒は室外熱交換器４に溜まることになる。中圧レシーバー１２はその上流及び下流の両方に電子膨張弁１１、１３が接続される構成であるため、室外熱交換器４の近傍にチャージポート設けた場合には中圧レシーバー１２に冷媒を充填するのが困難であり、中圧レシーバー１２の近傍にチャージポートを設けた場合には室外熱交換器４に冷媒を充填するのが困難となる。また、圧損体を通過して徐々に流入する可能性はあるが、充填時間が長くなってしまう。

これに対し、本実施の形態では、室外熱交換器用チャージポート１４から、確実に室外熱交換器４に冷媒が充填される。また、室外熱交換器用チャージポート１４と室外熱交換器４の間には圧損体となるものがないので、スムーズに短時間に冷媒が充填される。同様に、レシーバー用チャージポート１５から、確実に中圧レシーバー１２に冷媒が充填され、レシーバー用チャージポート１５と中圧レシーバー１２の間にも圧損体となるものがないので、スムーズに短時間で冷媒が充填される。このように、冷媒回路で必要な量の冷媒が室外熱交換器４と中圧レシーバー１２に分配されて充填されるので、冷媒回路内の特定の機器に偏って充填されることによる液封状態が起こることもなく、安全に冷媒が充填される。

さらに、室外熱交換器用チャージポート１４から、室外熱交換器４の容積に応じて必要な量の冷媒を充填できる。同様に、レシーバー用チャージポート１５から、中圧レシーバー１２の容積に応じて必要な量の冷媒を充填できる。このため、冷媒回路で必要な量の冷媒が室外熱交換器４と中圧レシーバー１２にバランスよく分配されて充填することができる。このように、冷媒回路を構成する室外熱交換器４及び中圧レシーバー１２の容積の大小に応じて必要な量の冷媒を充填できる。

ここで、冷媒を充填する手順の順序はどちらが先でもよい。例えば、まず、室外熱交換器用チャージポート１４から室外熱交換器４に冷媒を充填した後、レシーバー用チャージポート１５から中圧レシーバー１２に冷媒を充填してもよいし、逆にレシーバー用チャージポート１５から中圧レシーバー１２に冷媒を充填した後、室外熱交換器用チャージポート１４から室外熱交換器４に冷媒を充填してもよい。また、同時に中圧レシーバー１２と室外熱交換器４に冷媒を充填すれば、冷媒充填工程にかかる時間を短縮できる。

室外熱交換器用チャージポート１４やレシーバー用チャージポート１５の構成はここで示したものに限るものではなく、他の構成でもよい。例えば、製造時の最初に冷媒を冷媒回路に充填するだけの場合には、単に分岐配管を冷媒配管に接続しておき、この分岐配管から冷媒を注入し、充填後に蝋付けなどによって分岐配管を閉じてしまうような構成でもよい。この場合には、再び充填が必要なときには蝋付け部分を切断すれば、再び充填することができる。

このように、冷媒回路を構成する容積の大きい機器である室外熱交換器４に直接接続される冷媒配管に室外熱交換器用チャージポート１４を設け、中圧レシーバー１２に直接接続される冷媒配管にレシーバー用チャージポート１５を設けているので、確実に室外熱交換器４と中圧レシーバー１２に冷媒を充填することができ、冷媒充填工程の信頼性を向上できると共に、充填時間の短縮化を図ることできる。特に、冷媒回路に必要な量の冷媒を室外機側で充填できる。なお、製造時の冷媒充填工程について説明したが、これに限るものではない。例えば、据付後に冷媒回路に冷媒を追加充填する必要があった場合でも、室外熱交換器用チャージポート１４とレシーバー用チャージポート１５から冷媒回路で必要な量の冷媒を充填することで、確実にバランスよく短時間に冷媒を充填できる効果がある。

以上のように、本実施の形態によれば、冷媒を圧縮する圧縮機２、冷媒の流れ方向を切り替える流路切替弁３、冷媒と室外空気とを熱交換する室外熱交換器４、冷媒を減圧する第１膨張弁１１、冷媒のうちの余剰となる冷媒を貯留する余剰冷媒貯留容器１２、冷媒を減圧する第２膨張弁１３を室外構成機器として有する室外機１と、冷媒と室内空気とを熱交換する室内熱交換器９を有する室内機８と、を備え、室外構成機器のそれぞれと室内熱交換器９は冷媒配管で順次接続され冷凍サイクルを構成する空気調和機であって、室外熱交換器４に直接接続される冷媒配管１６ａに設けられた室外熱交換器用冷媒充填口１４と、余剰冷媒貯留容器１２に直接接続される冷媒配管１６ｂに設けられた余剰冷媒貯留容器用冷媒充填口１５と、を備えたことにより、多量の冷媒を室外熱交換器４のみに偏って封入することなく、容量の大きい余剰冷媒貯留容器１２にもバランスよく冷媒を充填することができ、冷媒回路に必要な量の冷媒を、確実に短時間で、かつ安全に充填することができる空気調和機が得られる効果がある。

図４は本発明に係る空気調和機の他の構成例を示す構成図である。室外熱交換器用チャージポートの位置について、図１の構成では室外熱交換器４に直接接続される冷媒配管として、四方弁３と室外熱交換器４の間の冷媒配管１６ａに室外熱交換器用チャージポート１４を設けた。図４に示す構成例では、室外熱交換器４と第１電子膨張弁１１の間にキャピラリーチューブを備えていない構成で、この室外熱交換器４と第１電子膨張弁１１の間の冷媒配管１６ｄに室外熱交換器用チャージポート２０を設ける。

この構成でも、図１の場合と同様、室外熱交換器用チャージポート２０から室外熱交換器４に冷媒を充填できると共に、レシーバー用チャージポート１５から中圧レシーバー１２に冷媒を充填することができる。室外機１を構成する機器のうちの容量の大きな機器である室外熱交換器４と中圧レシーバー１２に、どちらか一方に偏ることなく確実にバランスよく必要な量の冷媒を充填でき、冷媒充填工程の信頼性を向上できると共に、充填時間の短縮化を図ることできる。

また、図５は本発明に係る空気調和機の他の構成例を示す構成図である。レシーバー用チャージポートの位置について、図１及び図４の構成では中圧レシーバー１２に直接接続される冷媒配管として、中圧レシーバー１２と第２電子膨張弁１３の間の冷媒配管１６ｂにレシーバー用チャージポート１５を設けた。図５に示す構成例では、第１電子膨張弁１１と中圧レシーバー１２の間の冷媒配管１６ｃにレシーバー用チャージポート２１を設ける。

この構成でも、図１の場合と同様、室外熱交換器用チャージポート１４から室外熱交換器４に冷媒を充填できると共に、レシーバー用チャージポート２１から中圧レシーバー１２に冷媒を充填することができる。室外機１を構成する機器のうちの容量の大きな機器である室外熱交換器４と中圧レシーバー１２に、どちらか一方に偏ることなく確実にバランスよく必要な量の冷媒を充填でき、冷媒充填工程の信頼性を向上できると共に、充填時間の短縮化を図ることできる。
もちろん、図４の構成で、第１電子膨張弁１１と中圧レシーバー１２の間の冷媒配管１６ｃにレシーバー用チャージポート２１を設けても、同様の効果を奏する。

図６は本発明に係る空気調和機の他の構成例を示す構成図である。この構成例では３つのチャージポート１４、１５、２１を有する。即ち、室外熱交換器４に直接接続される冷媒配管１６ａに室外熱交換器用チャージポート１４を備え、中圧レシーバー１２に直接接続される一方の冷媒配管１６ｂにレシーバー用チャージポート１５、中圧レシーバー１２に直接接続される他方の冷媒配管１６ｃにレシーバー用チャージポート２１を備える。そして、室外熱交換器用チャージポート１４から室外熱交換器４に冷媒を充填し、２つのレシーバー用チャージポート１５、２１から中圧レシーバー１２に冷媒を充填する。本構成例では、２つのレシーバー用チャージポート１５、２１から中圧レシーバー１２に冷媒を同時に充填することができるので、中圧レシーバー１２に冷媒を充填する工程の時間を短縮でき、十分な量の冷媒を冷媒回路に確実に充填することができる。

また、図４のように室外熱交換器４と第１電子膨張弁１１とが冷媒配管１６ｄで接続されている場合には、２つの室外熱交換器用チャージポート１４、２０を備える構成としてもよい。２つの室外熱交換器用チャージポート１４、２０から室外熱交換器４に冷媒を充填すれば、室外熱交換器４に冷媒を充填する工程の時間を短縮でき、十分な量の冷媒を冷媒回路に確実に充填することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、余剰冷媒貯留容器用冷媒充填口１５、２１は、第１膨張弁１１と余剰冷媒貯留容器１２の間の冷媒配管１６ｃ、及び第２膨張弁１３と余剰冷媒貯留容器１２の間の冷媒配管１６ｂの少なくともいずれか一方、又は両方に設けられることにより、確実に短時間で必要な量の冷媒を余剰冷媒貯留容器１２に充填することができる空気調和機が得られる効果がある。
また、室外熱交換器用冷媒充填口１４、２０は、流路切替弁３と室外熱交換器４の間の冷媒配管１６ａ、及び第１膨張弁１１と室外熱交換器４の間の冷媒配管１６ｄの少なくともいずれか一方、又は両方に設けられることにより、確実に短時間で必要な量の冷媒を室外熱交換器４に充填することができる空気調和機が得られる効果がある。

実施の形態２．
図７は本発明の実施の形態２に係る空気調和機の冷媒回路を示す構成図である。図において、図１と同一符号は同一、または相当部分を示す。本実施の形態では、複数台、ｎ（＞１の整数）台の室内機８−１〜８−ｎを接続可能な構成であり、室外機１内に冷媒回路の分岐部２２ａ、２２ｂを設け、各室内機８−１〜８−ｎのそれぞれに対応するｎ個の第２電子膨張弁１３−１〜１３−nを設ける。このとき、室外熱交換器４に直接接続される冷媒配管１６ａに室外熱交換器用チャージポート１４を設け、中圧レシーバー１２に直接接続される冷媒配管１６ｂにレシーバー用チャージポート１５を設ける。図において、実線矢印は室内機８で冷房運転を行うときの冷媒の循環方向を示し、点線矢印は室内機８で暖房運転を行うときの冷媒の循環方向を示す。

ここで、複数台の室内機８−１〜８−ｎを有する場合、それぞれの室内熱交換器９−１〜９−ｎは室外熱交換器４に対して並列に接続され、冷媒配管は分岐部２２ａ、２２ｂでｎ本の冷媒配管に分岐され、それぞれの冷媒配管に設けられている第２電子膨張弁１３−１〜１３−ｎによって室内熱交換器９−１〜９−ｎ各々を流れる冷媒量が調整される。

本実施の形態の構成では、複数台の室内機８−１〜８−ｎを有するので、これを実現する冷媒回路では、実施の形態１の場合よりも多くの量の冷媒が必要となる。例えば、室内機８−１〜８−ｎがすべて同時に運転する場合に、稼動する複数の室内熱交換器９−１〜９−ｎに対応して、容量の大きな室外熱交換器４で室外機１が構成される。このため、室内機８を１台備える構成と比較して、冷媒回路に必要な冷媒量が多くなり、多くの量の冷媒を冷媒回路に充填することになる。ところが、室内機８−１〜８−ｎのうちの１台のみを運転する場合もあり、この場合には冷媒回路を循環する冷媒量は少なく、余剰冷媒が多い状態となる。このため、中圧レシーバー１２に多くの余剰冷媒が貯留されることになり、容量の大きな中圧レシーバー１２で構成する必要がある。即ち、室内機８−１〜８−ｎを複数台備える空気調和機では、図１の構成と比較して、大きな容量の室外熱交換器４や中圧レシーバー１２を備える。

大きな容量の室外熱交換器４や中圧レシーバー１２を備える空気調和機においても、室外熱交換器４に直接接続される冷媒配管１６ａに設けた室外熱交換器用チャージポート１４から室外熱交換器４に冷媒を充填し、中圧レシーバー１２に直接接続される冷媒配管１６ｂに設けたレシーバー用チャージポート１５から中圧レシーバー１２に冷媒を充填する。このように、室外機１を構成する室外熱交換器４と中圧レシーバー１２のそれぞれに冷媒を充填することで、それぞれの容量に応じて確実にバランスよく冷媒回路に必要な量の冷媒を充填することができる。このため、液封状態が生じることなく安全であり、冷媒充填工程の信頼性を向上できると共に、冷媒充填時間の短縮化を図ることできる。また、室外熱交換器４と中圧レシーバー１２に同時に冷媒を充填すれば、さらに冷媒充填時間を短縮できる。

以上のように、本実施の形態によれば、室内機８−１〜８−ｎを複数台備えることにより、多様な構成に対応できる室外機１が得られ、冷媒回路で必要な量の冷媒を室外機側で確実にバランスよく短時間でかつ安全に充填できる空気調和機が得られる効果がある。

実施の形態３．
図８は本発明の実施の形態３に係る空気調和機の冷媒回路を示す構成図である。図において、図１と同一符号は同一、または相当部分を示す。本実施の形態では、圧縮機２の吸入側に接続される冷媒配管２３（この冷媒配管２３を吸入配管と称する）を流れる冷媒と余剰冷媒貯留容器である中圧レシーバー１２に貯留される冷媒とが熱交換される熱交換部２４を有する。熱交換部２４は、中圧レシーバー１２に貯留されている液冷媒内を、吸入配管２３が通る構成である。図中、熱交換部２４をわかりやすく示すために、熱交換部２４の冷媒配管を太線で表しているが、実際には他の部分の冷媒配管と同様の太さの配管でよい。

熱交換部２４によって吸入配管２３内の低温・低圧の冷媒は、中圧レシーバー１２に貯留されている余剰冷媒と熱交換して、中圧レシーバー１２内に貯留されている中温・中圧の余剰冷媒から熱量を受け取る。その後、冷媒は圧縮機２に吸入される。中温・中圧の余剰冷媒から熱量を受け取ることで、図９の圧力―比エンタルピー線図において、圧縮機２の吸入側の冷媒状態を確実にＡＡに示すようにガス状態とすることができる。言い換えれば、圧縮機２に吸入される冷媒を、飽和蒸気線よりも右側の状態とするスーパーヒート（Ｓ）を確保することができる。圧縮機２に液状態で冷媒が吸入されると、圧縮機２の故障の原因となったり、効率が低下したりする。本実施の形態の構成では、スーパーヒート（Ｓ）を確保することができ、確実に圧縮機２へガス状態で吸入されるように構成できるので、圧縮機２の信頼性を向上でき、また、圧縮機２の負荷を低減でき効率を向上できる。なお、図９に示す圧力―比エンタルピー線図は、横軸に比エンタルピー、縦軸に圧力を示すグラフであり、Ｄ−ＤＤ及びＡ−ＡＡは中圧レシーバー１２の熱交換部２４において、中圧レシーバー１２に貯留されている冷媒と吸入配管２３内を流れる冷媒とが熱交換する部分を示している。

この構成のように、中圧レシーバー１２を有し、さらに吸入配管２３と余剰冷媒とで熱交換する熱交換部２４を有する冷媒回路においても、室外熱交換器用チャージポート１４とレシーバー用チャージポート１５を設けて、室外熱交換器４と中圧レシーバー１２に冷媒を充填する構成とすることで、室外機１に格納される構成機器のうちで容量の大きな室外熱交換器４と中圧レシーバー１２にバランスよく冷媒を充填でき、確実に短時間でかつ安全に冷媒回路に必要な量の冷媒を充填することができる空気調和機が得られる。
特に、この構成では、中圧レシーバー１２内の余剰冷媒の熱量を有効に利用できる。

以上のように、本実施の形態によれば、圧縮機２の吸入側に接続される冷媒配管２３を流れる冷媒と余剰冷媒貯留容器１２に貯留される冷媒とを熱交換する熱交換部２４を有し、圧縮機２に吸入される冷媒は、熱交換部２４で余剰冷媒貯留容器１２に貯留される冷媒と熱交換された後に圧縮機２に吸入されることにより、余剰冷媒貯留容器１２の熱量を有効に利用して圧縮機２の信頼性を向上できる回路構成においても、室外熱交換器用冷媒充填口１４と余剰冷媒貯留容器用冷媒充填口１５を設けて、室外熱交換器４と余剰冷媒貯留容器１２に冷媒を充填する構成とすることで、室外機１に格納される構成機器のうちで容量の大きな室外熱交換器４と余剰冷媒貯留容器１２にバランスよく冷媒を充填でき、確実にバランスよく短時間でかつ安全に冷媒回路に必要な量の冷媒を充填することができる空気調和機が得られる。

図８では、熱交換部２４として、吸入配管２３を中圧レシーバー１２内に貯留される冷媒内を通過させる構成としたが、これに限るものではない。例えば、中圧レシーバー１２の内壁や外壁に密着するように吸入配管２３を巻きつけるような構成でもよい。圧縮機２に吸入される冷媒が、中圧レシーバー１２に貯留されている余剰冷媒と熱交換した後に、圧縮機２に吸入されるように構成すればよい。

なお、実施の形態２、実施の形態３において、実施の形態１と同様、チャージポート１５の代わりに中圧レシーバー１２に直接接続される冷媒配管１６ｃにチャージポートを設けてもよいし、冷媒配管１６ｂ、１６ｃの２つの冷媒配管にそれぞれチャージポートを設け、両方から中圧レシーバー１２に冷媒を充填するようにしてもよい。
また、チャージポート１４の代わりに室外熱交換器４に直接接続される冷媒配管１６ｄ（図４参照）にチャージポートを設けてもよいし、冷媒配管１６ａ、１６ｄの２つの冷媒配管にそれぞれチャージポートを設け、両方から室外熱交換器４に冷媒を充填するようにしてもよい。複数のチャージポートから冷媒を充填すれば、さらに冷媒充填時間を短縮できる。

１ 室外機、 ２ 圧縮機、 ３ 流路切替弁、 ４ 室外熱交換器、 ５ キャピラリーチューブ、 ７ 室外送風機、 ８、８―１、８―２、８―ｎ 室内機、 ９、９―１、９―２、９―ｎ 室内熱交換器、 １０ 室内送風機、 １１ 第１膨張弁、 １２ 余剰冷媒貯留容器、 １３、１３―１、１３―２、１３―ｎ 第２膨張弁、 １４ 室外熱交換器用冷媒充填口、 １５ 余剰冷媒貯留容器用冷媒充填口、 １６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ 冷媒配管、 １７ 分岐配管、 １８ 開閉バルブ、 １９ 冷媒配管、 ２０ 室外熱交換器用冷媒充填口、 ２１ 余剰冷媒貯留容器用冷媒充填口、 ２２ａ、２２ｂ 分岐部、 ２３ 吸入配管、 ２４ 熱交換部。

Claims (5)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機、前記冷媒の流れ方向を切り替える流路切替弁、前記冷媒と室外空気とを熱交換する室外熱交換器、前記冷媒を減圧する第１膨張弁、前記冷媒のうちの余剰となる冷媒を貯留する余剰冷媒貯留容器、前記冷媒を減圧する第２膨張弁を室外構成機器として有する室外機と、
   前記冷媒と室内空気とを熱交換する室内熱交換器を有する室内機と、を備え、
   前記室外構成機器のそれぞれと前記室内熱交換器は冷媒配管で順次接続されて冷凍サイクルを構成する空気調和機であって、
   前記室外熱交換器に直接接続される前記冷媒配管に設けられた室外熱交換器用冷媒充填口と、
   前記余剰冷媒貯留容器に直接接続される前記冷媒配管に設けられた余剰冷媒貯留容器用冷媒充填口と、を備えた
   ことを特徴とする空気調和機。
2. 前記余剰冷媒貯留容器用冷媒充填口は、
   前記第１膨張弁と前記余剰冷媒貯留容器の間の冷媒配管、及び前記第２膨張弁と前記余剰冷媒貯留容器の間の冷媒配管の少なくともいずれか一方、又は両方に設けられる
   ことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 前記室外熱交換器用冷媒充填口は、
   前記流路切替弁と前記室外熱交換器の間の冷媒配管、及び前記第１膨張弁と前記室外熱交換器の間の冷媒配管の少なくともいずれか一方、又は両方に設けられる
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の空気調和機。
4. 前記室内機を複数台備えることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載の空気調和機。
5. 前記圧縮機の吸入側に接続される前記冷媒配管を流れる冷媒と前記余剰冷媒貯留容器に貯留される冷媒とを熱交換する熱交換部を有し、
   前記圧縮機に吸入される冷媒は、
   前記熱交換部で前記余剰冷媒貯留容器に貯留される冷媒と熱交換された後に前記圧縮機に吸入される
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の空気調和機。

Images