JPWO2019138493A1

JPWO2019138493A1 - 空気調和装置

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Publication number: JPWO2019138493A1
Application number: JP2019564198A
Authority: JP
Inventors: 裕奨井戸; 友博永野; 裕右小山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-01-11
Filing date: 2018-01-11
Publication date: 2020-08-20
Anticipated expiration: 2038-01-11
Also published as: WO2019138493A1; JP6942202B2

Abstract

空気調和装置は、圧縮機と、蒸発器と、凝縮器と、ポンプとを備え、圧縮機と、凝縮器と、ポンプと、蒸発器が順次、配管で接続されている。空気調和装置は、冷媒が圧縮機と凝縮器と蒸発器を循環する圧縮サイクル運転と、冷媒がポンプと蒸発器と凝縮器を循環するポンプサイクル運転とを切り替えて運転可能である。蒸発器の出口側に接続されている出口管は、圧縮機の吸入側に接続されている吸入配管と、圧縮機をバイパスするバイパス配管であって、圧縮機の吐出側に接続されている吐出管と合流しているバイパス配管とに分岐している。吸入配管の少なくとも一部は、出口管が吸入配管とバイパス配管とに分岐される分岐部よりも上方に位置している。

Description

本発明は、圧縮サイクル運転とポンプサイクル運転を切り替え可能な空気調和装置に関するものである。

従来、運転サイクルを圧縮サイクル運転とポンプサイクル運転とで切り替え可能な空気調和装置が知られている。圧縮サイクル運転は、圧縮機を駆動して冷媒を循環させる運転サイクルである。ポンプサイクル運転は、冷媒ポンプを駆動して冷媒を循環させる運転サイクルである。

例えば、特許文献１に記載の空調機においては、圧縮サイクル回路は、圧縮機、蒸発器、凝縮器、膨張弁、及び冷媒配管により構成されている。また、ポンプサイクル回路は、冷媒ポンプ、減圧弁として機能する膨張弁、冷媒配管、一部分岐するバイパス配管、及び分岐用三方弁により構成されている。圧縮サイクル運転とポンプサイクル運転との切り替えは、三方弁の流路切り替えにより行われる。

特開２０１２−６７９４５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の空調機は、圧縮サイクル運転とポンプサイクル運転とを切り替える三方弁を設けているため、圧縮サイクル運転において冷媒が三方弁を通過する際の圧力損失が増加する、という問題点があった。一方、特許文献１に記載の空調機において、三方弁を設けない場合、ポンプサイクル運転において蒸発器から二相状態の冷媒が流出すると、圧縮機の吸入側の配管内又は圧縮機の内部に液冷媒が滞留してしまう、という問題点があった。

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あり、圧縮サイクル運転における冷媒の圧力損失を低減し、ポンプサイクル運転において圧縮機の吸入側の配管内又は圧縮機の内部に液冷媒が滞留することを抑制できる空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明に係る空気調和装置は、圧縮機と、蒸発器と、凝縮器と、ポンプとを備え、前記圧縮機と、前記凝縮器と、前記ポンプと、前記蒸発器が順次、配管で接続されており、冷媒が前記圧縮機と前記凝縮器と前記蒸発器を循環する圧縮サイクル運転と、冷媒が前記ポンプと前記蒸発器と前記凝縮器を循環するポンプサイクル運転とを切り替えて運転可能な空気調和装置であって、前記配管の構成において、前記蒸発器の出口側に接続されている出口管は、前記圧縮機の吸入側に接続されている吸入配管と、前記圧縮機をバイパスする配管であって、前記圧縮機の吐出側に接続されている吐出管と合流しているバイパス配管とに分岐しており、前記吸入配管の少なくとも一部は、前記出口管が前記吸入配管と前記バイパス配管とに分岐される分岐部よりも上方に位置しているものである。

本発明に係る空気調和装置によると、吸入配管とバイパス配管の分岐部に三方弁を設けずに圧縮サイクル運転とポンプサイクル運転を切り替える構成とした。従って、圧縮サイクル運転時、冷媒の圧力損失を小さく抑えることができる。さらに、吸入配管の少なくとも一部を分岐部よりも上方に位置させている。従って、ポンプサイクル運転時、分岐部に二相冷媒が導かれたとしても、液冷媒が吸入配管へ導かれることが抑制され、圧縮機の吸入側の配管内又は圧縮機の内部に液冷媒が滞留することを抑制できる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路図である。本発明の実施の形態１に係る室内機の配管構成を示す図である。本発明の実施の形態２に係る室内機の配管構成を示す図である。本発明の実施の形態３に係る室内機の配管構成を示す図である。本発明の実施の形態４に係る室内機の配管構成を示す図である。本発明の実施の形態４に係る室内機の配管構成の第１の変形例を示す図である。本発明の実施の形態４に係る室内機の配管構成の第２の変形例を示す図である。

以下に、本発明における空気調和装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下の図面においては各構成部材の大きさ及び形状は実際の装置とは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路図である。空気調和装置１は、制御部２と、室内機１０と、室外機２０と、ガス冷媒延長配管１０１と、液冷媒延長配管１０２を有している。制御部２は、空気調和装置１を全体的に制御する。制御部２は、専用のハードウエアであっても、メモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）であってもよい。尚、ＣＰＵは、中央処理装置、処理装置、演算装置、又はプロセッサともいう。

ガス冷媒延長配管１０１及び液冷媒延長配管１０２は、室内機１０と室外機２０を接続する冷媒延長配管である。また、空気調和装置１には、室内機１０が設置されている室内の温度を検知する不図示の室内温度センサと、外気の温度を検知する不図示の外気温度センサが設けられている。室内温度センサ及び外気温度センサの検知結果は、制御部２に入力される。

室内機１０の内部には、圧縮機１１と、蒸発器１２と、膨張弁１３と、逆止弁１４と、室内送風機１５が収容されている。室外機２０の内部には、凝縮器２１と、レシーバ２２と、過冷却熱交換器２３と、ポンプ２４と、逆止弁２５と、室外送風機２６が収容されている。圧縮機１１、凝縮器２１、レシーバ２２、過冷却熱交換器２３、ポンプ２４、膨張弁１３、及び蒸発器１２は、順次、配管で接続されており、冷媒回路１００を形成している。図１において、細矢印は冷媒回路１００における冷媒の流れを示している。尚、本実施の形態１において、室外機２０は、室内機１０よりも高い位置に設置される。

圧縮機１１は、冷媒回路１００を流れる冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温高圧の状態にして吐出する。蒸発器１２は、例えば、複数の伝熱管と複数のフィンとを有するフィンアンドチューブ型熱交換器により構成される。膨張弁１３は、冷媒回路１００を流れる冷媒を減圧して膨張させるものである。膨張弁１３は、例えば、電子式膨張弁により構成される。凝縮器２１は、例えば、複数の伝熱管と複数のフィンとを有するフィンアンドチューブ型熱交換器により構成される。レシーバ２２は、余剰冷媒を貯留する容器である。尚、レシーバ２２を省略した構成としてもよい。過冷却熱交換器２３は、例えば、複数の伝熱管と複数のフィンとを有するフィンアンドチューブ型熱交換器により構成される。

冷媒回路１００を形成している配管構造において、室内機１０の蒸発器１２の出口側に接続された出口管３０は、分岐部３１で、吸入配管４０とバイパス配管５０とに分岐している。吸入配管４０は、圧縮機１１の吸入側に接続されている配管である。バイパス配管５０は、圧縮機１１をバイパスする配管であり、圧縮機１１の吐出側に接続されている吐出管６０と、合流部６１で合流している。逆止弁１４は、バイパス配管５０に設けられており、分岐部３１から合流部６１への冷媒の流れを許容し、合流部６１から分岐部３１への冷媒の流れを防止する。

冷媒回路１００を形成している配管構造において、室外機２０の過冷却熱交換器２３の出口側に接続された出口管７０は、分岐部７１で、吸入配管７２とバイパス配管７３とに分岐している。吸入配管７２は、ポンプ２４の吸入側に接続されている配管である。バイパス配管７３は、ポンプ２４をバイパスする配管であり、ポンプ２４の出口側に接続されている出口管７４と、合流部７５で合流している。逆止弁２５は、バイパス配管７３に設けられており、分岐部７１から合流部７５への冷媒の流れを許容し、合流部７５から分岐部７１への冷媒の流れを防止する。

空気調和装置１は、制御部２の制御により、圧縮サイクル運転とポンプサイクル運転とを切り替えて運転可能になっている。制御部２は、上述の不図示の室内温度センサで検知される室内温度が、上述の不図示の外気温度センサで検知される外気温以下のとき、圧縮サイクル運転に切り替える。また、制御部２は、室内温度センサで検知される室内温度が、外気温度センサで検知される外気温より高いとき、ポンプサイクル運転に切り替える。

図２は、本発明の実施の形態１に係る室内機の配管構成を示す図である。図２において、細矢印は室内機１０に対する冷媒の流入出の方向を示し、白抜きの太矢印は、室内機１０に対する空気の流入出の方向を示している。室内機１０において、蒸発器１２は斜めに配置されている。圧縮機１１は、蒸発器１２よりも下方に配置されている。室内送風機１５は、室内機１０の筐体の下方に設置されている。室内送風機１５が作動すると、室内機１０が設置されている室内の空気は、吸込口１０Ａを介して室内機１０の筐体内に吸い込まれ、蒸発器１２を通り、吹出口１０Ｂを介して室内機１０の筐体内から室内へ吹き出される。

配管１０３は、不図示のバルブを介して、上述の液冷媒延長配管１０２と接続されている。配管１０３により、膨張弁１３と蒸発器１２が順次、接続されている。蒸発器１２の出口側に接続されている出口管３０は、分岐部３１に連通している。出口管３０は、蒸発器１２から下方に延びており、蒸発器１２と分岐部３１との間において、１箇所で曲げられている。そして、出口管３０は、横方向に延びている部分が接続している分岐部３１で、吸入配管４０とバイパス配管５０に分岐している。

吸入配管４０は、第１管４１と第２管４２とを含んでいる。第１管４１は、分岐部３１よりも上方に延びている。第２管４２は、第１管４１と連続しており、第１管４１と交差する方向に延びている。本実施の形態１では、第１管４１は分岐部３１から上方に延びており、第２管４２は圧縮機１１の吸入側に接続されている。すなわち、本実施の形態１において、分岐部３１で分岐している吸入配管４０は、１箇所で曲げられて圧縮機１１の吸入側に接続されている。換言すると、第１管４１及び第２管４２は、分岐部３１よりも上方に位置し、分岐部３１へ二相冷媒が流通した際に、圧縮機１１内への液冷媒の流入を抑制する配管トラップ構造を構成している。

バイパス配管５０は、吸入配管４０の第２管４２よりも下方向に位置している。バイパス配管５０は、第１横管５１と、第１縦管５２と、第２横管５３と、第２縦管５４と、第３横管５５とを含んでいる。第１横管５１は、分岐部３１から横方向に延びている。第１縦管５２は第１横管５１に連続し、上方向に延びている。第１縦管５２は第１横管５１に連続している端部と反対側の端部において、第２横管５３に連続している。第２横管５３は横方向に延びており、第１縦管５２と連続している端部と反対側の端部において、第２縦管５４に連続している。第２縦管５４は下方向に延びており、第２横管５３と連続している端部と反対側の端部において、第３横管５５に連続している。第３横管５５は横方向に延びており、合流部６１において、吐出管６０と合流している。

吐出管６０は、不図示のバルブを介して、上述のガス冷媒延長配管１０１と接続されている。

逆止弁１４は、バイパス配管５０の第１縦管５２に設けられている。逆止弁１４は、例えば球状の弁を有するタイプのものである。第１縦管５２において、第１横管５１と連続している端部から上方に向かって冷媒が流れるとき、冷媒は、逆止弁１４の球状の弁を押し上げて、上方へ流れる。一方、第１縦管５２において、第２横管５３と連続している端部から下方に向かって冷媒が流れるとき、冷媒が球状の弁を下方向へ向かって押圧することになり、冷媒の下方向への流れが防止される。

図１及び図２を参照しながら、冷房運転における圧縮サイクル運転について説明する。制御部２の制御によりポンプ２４が停止し、圧縮機１１が作動を開始すると、圧縮サイクル運転に切り替えられる。圧縮サイクル運転において、圧縮機１１から吐出した高温高圧のガス冷媒は、ガス冷媒延長配管１０１を通って室外機２０に収容されている凝縮器２１へ導かれる。凝縮器２１へ導かれたガス冷媒は、室外送風機２６により送り込まれる外気と熱交換し、液冷媒となる。凝縮器２１から流出する液冷媒は、レシーバ２２にて冷媒量が調整される。レシーバ２２は、冷媒回路１００内に発生する余剰液冷媒を貯留するためのものである。レシーバ２２で冷媒量が調整された液冷媒は、過冷却熱交換器２３へ導かれる。過冷却熱交換器２３へ導かれた液冷媒は、外気と熱交換し凝縮され、過冷却熱交換器２３から流出する。上述のように、圧縮サイクル運転時、ポンプ２４は停止している。従って、過冷却熱交換器２３から流出した液冷媒の大部分は、分岐部７１においてバイパス配管７３へ導かれ、逆止弁２５を通過する。逆止弁２５を通過した液冷媒は、液冷媒延長配管１０２に導かれて室内機１０に戻る。

室内機１０に戻った液冷媒は、図２に示す配管１０３に導かれ、膨張弁１３にて減圧され、低温低圧の二相冷媒となり、蒸発器１２に流入する。蒸発器１２において、二相冷媒は、室内送風機１５により送り込まれる室内空気と熱交換し、低温低圧のガス冷媒となり、蒸発器１２から流出する。蒸発器１２から流出したガス冷媒は、出口管３０に導かれて分岐部３１に到達する。圧縮サイクル運転において、圧縮機１１は作動しているため、ガス冷媒はバイパス配管５０へは流れず、吸入配管４０に導かれて圧縮機１１へ吸入される。すなわち、ガス冷媒は第１管４１を上昇し、第２管４２に導かれて圧縮機１１に吸入される。

図１及び図２を参照しながら、冷房運転におけるポンプサイクル運転について説明する。制御部２の制御により圧縮機１１が停止し、ポンプ２４が作動を開始すると、ポンプサイクル運転に切り替えられる。ポンプサイクル運転において、ポンプ２４から吐出された液冷媒は、液冷媒延長配管１０２により室内機１０へ導かれる。

室内機１０に導かれた液冷媒は、図２に示す配管１０３に導かれ、膨張弁１３を通過して蒸発器１２に流入する。蒸発器１２において、液冷媒は、室内送風機１５により送り込まれる室内空気と熱交換し、ガス冷媒となる。すなわち、蒸発器１２の出口における冷媒の過熱度が０よりも大きくなる。蒸発器１２から流出したガス冷媒は、出口管３０に導かれ、分岐部３１に到達する。ポンプサイクル運転において圧縮機１１は停止しているため、分岐部３１に到達したガス冷媒に対し、圧縮機１１へ吸引する吸引力は作用しない。従って、蒸発器１２から流出したガス冷媒の大部分は分岐部３１においてバイパス配管５０へ導かれる。そして、ガス冷媒は第１横管５１から第１縦管５２へ流れ、逆止弁１４を通過し、第２横管５３、第２縦管５４、第３横管５５を順に流れて、合流部６１に到達する。合流部６１に到達したガス冷媒は、吐出管６０に導かれて、室内機１０の外へ流出する。

再び図１を参照すると、室内機１０から流出したガス冷媒は、ガス冷媒延長配管１０１を介して室外機２０へ戻る。室外機２０に戻ったガス冷媒は、凝縮器２１へ導かれる。凝縮器２１において、ガス冷媒は、室外送風機２６により送り込まれる外気と熱交換し、液冷媒となる。凝縮器２１で外気と熱交換した液冷媒は、レシーバ２２にて冷媒量が調整される。レシーバ２２で冷媒量が調整された液冷媒は、過冷却熱交換器２３へ導かれる。過冷却熱交換器２３へ導かれた液冷媒は、外気と熱交換し凝縮される。過冷却熱交換器２３で凝縮された液冷媒は、ポンプ２４へ戻る。

上述のように、本実施の形態１では、室外機２０は室内機１０よりも高い位置に設置されており、液冷媒延長配管１０２は、室外機２０から室内機１０へ向けて下向きに傾斜している。従って、ポンプサイクル運転時、液冷媒の流れに重力を利用することができる。その結果、ポンプ２４の動力を低減することができる。尚、室内機１０を室外機２０よりも高い位置に設置しても、ポンプサイクル運転は可能である。

本実施の形態１の効果について説明する。本実施の形態１では、圧縮サイクル運転とポンプサイクル運転との切り替えに伴う冷媒の流れの制御を、分岐部３１の後段の配管構造で実現しているため、三方弁が不要となっている。従って、圧縮サイクル運転時の冷媒の圧力損失を小さく抑えることができ、圧縮機入力を例えば１０％低下させることができる。

また、上述のポンプサイクル運転で空気調和装置１が運転しているとき、室内送風機１５、ポンプ２４、又は室外送風機２６等の各アクチュエータの動き、若しくは外乱により、蒸発器１２の出口から液冷媒を含む二相冷媒が流出する場合がある。その結果、液冷媒を含む二相冷媒が分岐部３１へ導かれる可能性がある。特に、蒸発器１２の出口における冷媒の過熱度を小さく設定して運転した場合には、蒸発器１２から二相冷媒が流出する可能性が高くなる。

本実施の形態１によれば、吸入配管４０の第１管４１は分岐部３１から上方に延びており、吸入配管４０は上述の配管トラップ構造を有している。従って、分岐部３１に二相冷媒が導かれたとしても、ガス冷媒より密度の大きい液冷媒が第１管４１を上昇し、第２管４２を経て圧縮機１１へ流れ込むことが抑制される。その結果、圧縮機１１の吸入側の配管内又は圧縮機１１の内部に液冷媒に流れ込み滞留してしまう、いわゆる寝込みを抑制することができる。

さらに、バイパス配管５０は、圧縮機１１の吸入側に接続している吸入配管４０の第２管４２よりも下方に位置している。従って、上述のように分岐部３１に二相冷媒が導かれたとしても、液冷媒は、バイパス配管５０側に流れやすく、圧縮機１１に流入しにくくなっている。従って、圧縮機１１の液冷媒の寝込みをより効果的に抑制することができる。

さらに、本実施の形態１では、ポンプサイクル運転時に二相冷媒が分岐部３１に到達しても、液冷媒が圧縮機１１の内部に流れ込むことが抑制されるため、蒸発器１２の出口の冷媒過熱度を小さく設定して運転することができる。その結果、冷媒循環量を増やすことができ、冷房能力を例えば２％上昇させることができる。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係る室内機の配管構成を示す図である。図３において、実施の形態１の室内機１０に収容されている部材と同様の部材には同一の符号が付されている。図３を参照しながら、本実施の形態２の室内機２１０における配管構造について説明する。室内機２１０においても、室内送風機１５は、室内機２１０の筐体の下方に設置されている。室内送風機１５により、室内機２１０が設置されている室内の空気は、吸込口２１０Ａを介して室内機２１０の筐体内に吸い込まれ、蒸発器１２を通り、吹出口２１０Ｂを介して室内機２１０の筐体内から室内へ吹き出される。室内機２１０において、出口管２３０は、蒸発器１２から横方向に延びており、蒸発器１２と分岐部３１との間において、３箇所で曲げられている。そして、出口管２３０は、上方向に延びている部分が接続している分岐部３１で、吸入配管２４０とバイパス配管２５０に分岐している。

吸入配管２４０は、第１管２４１と、第２管２４２と、第３管２４３と、横管２４４とを含んでいる。第１管２４１は、分岐部３１よりも上方に延びている。第２管２４２は、第１管２４１と連続しており、第１管２４１と交差する方向に延びている。第３管２４３は、第２管２４２と連続し、下方向に延びている。横管２４４は横方向に延びており、圧縮機１１の吸入側に接続されている。第３管２４３は横管２４４を介して圧縮機１１の吸入側と連通している。本実施の形態２では、第１管２４１、第２管２４２、及び第３管２４３により、吸入配管２４０において配管トラップ構造が形成されている。

バイパス配管２５０は、第１縦管２５１と、第１横管２５２と、第２縦管２５３と、第２横管２５４とを含んでいる。第１縦管２５１は、分岐部３１から上方向に延びている。第１横管２５２は第１縦管２５１に連続し、横方向に延びている。第２縦管２５３は、第１横管２５２に連続している端部と反対側の端部において、第２横管２５４に連続している。第２横管２５４は横方向に延びており、合流部６１において吐出管６０と合流している。逆止弁１４は、バイパス配管５０の第１縦管２５１に設けられている。バイパス配管２５０は、吸入配管２４０の第２管２４２よりも下方に位置している。

室内機２１０の形状、若しくは室内機２１０内のスペースの制約により、吸入配管２４０とバイパス配管２５０が共に上方向に延びるよう、配管が構成される場合がある。この場合も、本実施の形態２のように、分岐部３１に三方弁を設けず、バイパス配管２５０を吸入配管２４０の第２管２４２より下方に配置することにより、実施の形態１の上述の効果と同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３に係る室内機の配管構成を示す図である。図４において、実施の形態１の室内機１０及び実施の形態２の室内機２１０に収容されている部材と同様の部材には同一の符号が付されている。室内機３１０においても、室内送風機１５は、室内機３１０の筐体の下方に設置されている。室内送風機１５により、室内機３１０が設置されている室内の空気は、吸込口３１０Ａを介して室内機３１０の筐体内に吸い込まれ、蒸発器１２を通り、吹出口３１０Ｂを介して室内機３１０の筐体内から室内へ吹き出される。図４を参照しながら、本実施の形態３の室内機３１０における配管構造について説明する。室内機３１０において、出口管３３０は蒸発器１２から下方向に延びており、一度も曲がることなく、分岐部３１において、吸入配管３４０とバイパス配管３５０に分岐している。

吸入配管３４０は、第４管３４１と、第１管３４２と、第２管３４３と、第３管３４４と、横管３４５とを含んでいる。第４管３４１は、分岐部３１から下方向に向かって斜めに延びている。第１管３４２は第４管３４１と連続しており、第４管３４１を介して分岐部３１と連通している。第１管３４２は、分岐部３１よりも上方に延びている。第１管３４２は、第４管３４１と連続している端部と反対側の端部において、第２管３４３と連続している。第２管３４３は第１管３４２と交差する方向に延びており、第１管３４２と連続している端部と反対側の端部において、第３管３４４と連続している。第３管３４４は、下方に延びており、第２管３４３と連続している端部と反対側の端部において、横管３４５と連続している。横管３４５は横方向に延びており、圧縮機１１の吸入側に接続されている。第３管３４４は横管３４５を介して圧縮機１１の吸入側と連通している。

バイパス配管３５０は、第１縦管３５１と、第１横管３５２と、第２縦管３５３と、第２横管３５４と、第３縦管３５５と、第３横管３５６とを含んでいる。第１縦管３５１は、分岐部３１から下方向に延びている。第１縦管３５１は第１横管３５２と連続している。第１横管３５２は横方向に延びており、第１横管３５２と連続している端部と反対側の端部において、第２縦管３５３と連続している。第２縦管３５３は上方向に延びており、第１横管３５２と連続している端部と反対側の端部において、第２横管３５４と連続している。第２横管３５４は横方向に延びており、第２縦管３５３と連続している端部と反対側の端部において第３縦管３５５と連続している。第３縦管３５５は下方向に延びており、第２横管３５４と連続している端部と反対側の端部において第３横管３５６と連続している。第３横管３５６は横方向に延びており、合流部６１において吐出管６０と合流している。逆止弁１４は、バイパス配管３５０の第２縦管３５３に設けられている。バイパス配管３５０は、吸入配管３４０の第２管３４３よりも下方に位置している。バイパス配管３５０は、分岐部３１よりも下方に位置している。

本実施の形態３においても、分岐部３１に三方弁を設けず、バイパス配管３５０を吸入配管３４０の第２管３４３より下方に配置することにより、実施の形態１の上述の効果と同様の効果を得ることができる。

さらに、本実施の形態３では、吸入配管３４０において、第１管３４２と分岐部３１の間に、下方向へ斜めに延びる第４管３４１が設けられている。従って、第１管３４２の上下方向の長さをより長く設定することができる。その結果、ポンプサイクル運転時に二相冷媒が分岐部３１に流れてきた場合、液冷媒が第１管３４２を上昇し、第２管３４３以降に導かれることをより効果的に防止することができる。すなわち、液冷媒の圧縮機１１の内部への流入及び滞留をより効果的に抑制することができる。

実施の形態４．
図５は、本発明の実施の形態４に係る室内機の配管構成を示す図である。図５において、実施の形態１の室内機１０、実施の形態２の室内機２１０、及び実施の形態３の室内機３１０に収容されている部材と同様の部材には同一の符号が付されている。室内機４１０においても、室内送風機１５は、室内機４１０の筐体の下方に設置されている。室内送風機１５により、室内機４１０が設置されている室内の空気は、吸込口４１０Ａを介して室内機４１０の筐体内に吸い込まれ、蒸発器１２を通り、吹出口４１０Ｂを介して室内機４１０の筐体内から室内へ吹き出される。図５を参照しながら、本実施の形態４の室内機４１０における配管構造について説明する。室内機４１０において、出口管４３０は、蒸発器１２から横方向に延びており、蒸発器１２と分岐部３１との間において、２箇所で曲げられている。そして、出口管４３０は、横方向に延びている部分が接続している分岐部３１で、吸入配管４４０とバイパス配管４５０に分岐している。

吸入配管４４０は、第１管４４１と、第２管４４２と、第３管４４３と、横管４４４とを含んでいる。第１管４４１は、分岐部３１から上方向に延びている。第１管４４１は第２管４４２と連続している。第２管４４２は第１管４４１と交差する方向に延びており、第１管４４１と連続している端部と反対側の端部で第３管４４３と連続している。第３管４４３は下方向に延びており、第２管４４２と連続している端部と反対側の端部で横管４４４と連続している。横管４４４は横方向に延びており、圧縮機１１の吸入側に接続されている。第３管４４３は横管４４４を介して圧縮機１１の吸入側と連通している。

バイパス配管４５０は、第１横管４５１と、下降管４５２と、第２横管４５３とを含んでいる。第１横管４５１は、分岐部３１から横方向に延びている。第１横管４５１は下降管４５２と連続している。下降管４５２は下方向に延びており、第１横管４５１と連続している端部と反対側の端部において、第２横管４５３と連続している。第２横管４５３は横方向に延びており、合流部６１において吐出管６０と合流している。バイパス配管４５０の下降管４５２には、逆止弁１６が設けられている。逆止弁１６には、例えば、板状の弁を蝶番で支持したものが用いられる。逆止弁１６は、下降管４５２において、第１横管４５１と連続する端部から下方に向かって冷媒が流れるとき、冷媒が下方へ流れ、第２横管４５３と連続する端部から上方に向かって冷媒が流れるとき、冷媒の上方向への流れが防止されるよう、構成されている。バイパス配管４５０は、吸入配管４４０の第２管４４２よりも下方に位置している。さらに、バイパス配管４５０は、全体が分岐部３１より下方に位置している。

本実施の形態４においても、分岐部３１に三方弁を設けず、バイパス配管４５０を吸入配管４４０の第２管４４２より下方に配置することにより、実施の形態１の上述の効果と同様の効果を得ることができる。

さらに、本実施の形態４によれば、バイパス配管４５０は、分岐部３１よりも下方に位置しているため、ポンプサイクル運転時、二相冷媒が分岐部３１に流れてきたとしても、液冷媒がバイパス配管４５０の方に流れやすくなっている。従って、液冷媒が第１管４４１を上昇し、第２管４４２以降に導かれることをより効果的に抑制することができる。すなわち、液冷媒の圧縮機１１の内部への流入及び滞留をより効果的に抑制することができる。

図６は、本発明の実施の形態４に係る室内機の配管構成の第１の変形例を示す図である。図６において、実施の形態１の室内機１０、実施の形態２の室内機２１０、実施の形態３の室内機３１０、及び実施の形態４の室内機４１０に収容されている部材と同様の部材には同一の符号が付されている。室内送風機１５により、室内機５１０が設置されている室内の空気は、吸込口５１０Ａを介して室内機５１０の筐体内に吸い込まれ、蒸発器１２を通り、吹出口５１０Ｂを介して室内機５１０の筐体内から室内へ吹き出される。室内機５１０において、出口管５３０は、蒸発器１２から横方向に延びており、蒸発器１２と分岐部３１との間で曲がること無く、分岐部３１で吸入配管５４０とバイパス配管５５０に分岐している。出口管５３０は、例えば水平方向に延びている。

吸入配管５４０は、横管５４１と、第１管５４２と、第２管５４３と、第３管５４４と、横管５４５とを含んでいる。横管５４１は、分岐部３１から横方向に延びている。横管５４１は第１管５４２と連続している。第１管５４２は横管５４１を介して分岐部３１に連通しており、上方向に延びている。すなわち、第１管５４２は分岐部３１よりも上方に延びている。第１管５４２は第２管５４３と連続している。第２管５４３は第１管５４２と交差する方向に延びており、第１管５４２と連続している端部と反対側の端部において第３管５４４と連続している。第３管５４４は下方向に延びており、第２管５４３と連続している端部と反対側の端部において横管５４５と連続している。横管５４５は横方向に延びており、圧縮機１１の吸入側に接続されている。第３管５４４は横管５４５を介して圧縮機１１の吸入側と連通している。

バイパス配管５５０は、第１縦管５５１と、第１横管５５２と、第２縦管５５３と、第２横管５５４と、第３縦管５５５と、第３横管５５６とを含んでいる。第１縦管５５１は、分岐部３１から下方に延びる、下降管である。第１縦管５５１は第１横管５５２と連続している。第１横管５５２は横方向に延びており、第１縦管５５１と連続している端部と反対側の端部において、第２縦管５５３と連続している。第２縦管５５３は上方向に延びており、第１横管５５２と連続している端部と反対側の端部において、第２横管５５４と連続している。第２横管５５４は横方向に延びており、第２縦管５５３と連続している端部と反対側の端部において、第３縦管５５５と連続している。第３縦管５５５は下方向に延びており、第２横管５５４と連続している端部と反対側の端部において、第３横管５５６と連続している。第３横管５５６は横方向に延びており、合流部６１において吐出管６０と合流している。逆止弁１４は、バイパス配管５５０の第２縦管５５３に設けられている。バイパス配管５５０は、吸入配管５４０の第２管５４３よりも下方に位置している。バイパス配管５５０は、全体が分岐部３１より下方に位置している。

本第１の変形例においても、バイパス配管５５０は、分岐部３１よりも下方に位置しているため、図５に示す実施の形態４の配管構造と同様の効果を得ることができる。

図７は、本発明の実施の形態４に係る室内機の配管構成の第２の変形例を示す図である。図７において、実施の形態４の第１の変形例と同様の部材には同一の符号が付されている。室内送風機１５により、室内機６１０が設置されている室内の空気は、吸込口６１０Ａを介して室内機６１０の筐体内に吸い込まれ、蒸発器１２を通り、吹出口６１０Ｂを介して室内機６１０の筐体内から室内へ吹き出される。本第２の変形例の吸入配管６４０は、第１管６４２と、第２管６４３と、第３管６４４と、横管６４５とを含んでいる。第１管６４２は第１の変形例の第１管５４２に相当し、第２管６４３は第１の変形例の第２管５４３に相当し、第３管６４４は第１の変形例の第３管５４４に相当し、横管６４５は第１の変形例の横管５４５に相当する。本第２の変形例と第１の変形例との相違点は、第１管６４２が分岐部３１から上方向に延びている点である。すなわち、分岐部３１において、吸入配管６４０の第１管６４２とバイパス配管５５０の第１縦管５５１が上下に分岐している点が、第１の変形例との相違点である。その他の構成は、第１の変形例と同様である。

本第２の変形例においては、分岐部３１において、吸入配管６４０の第１管６４２とバイパス配管５５０の第１縦管５５１が上下に分岐しており、ポンプサイクル運転時、二相冷媒が分岐部３１に流れてきた場合の液冷媒とガス冷媒の分離がより効果的に行われる。従って、ポンプサイクル運転時、二相冷媒が分岐部３１に流れてきたとしても、液冷媒が第１管６４２に流れ込むことが、より効果的に抑制され、液冷媒の圧縮機１１の内部への流入及び滞留を、より効果的に抑制することができる。

１空気調和装置、２制御部、１０室内機、１０Ａ吸込口、１０Ｂ吹出口、１１圧縮機、１２蒸発器、１３膨張弁、１４逆止弁、１５室内送風機、１６逆止弁、２０室外機、２１凝縮器、２２レシーバ、２３過冷却熱交換器、２４ポンプ、２５逆止弁、２６室外送風機、３０出口管、３１分岐部、４０吸入配管、４１第１管、４２第２管、５０バイパス配管、５１第１横管、５２第１縦管、５３第２横管、５４第２縦管、５５第３横管、６０吐出管、６１合流部、７０出口管、７１分岐部、７２吸入配管、７３バイパス配管、７４出口管、７５合流部、１００冷媒回路、１０１ガス冷媒延長配管、１０２液冷媒延長配管、１０３配管、２１０室内機、２１０Ａ吸込口、２１０Ｂ吹出口、２３０出口管、２４０吸入配管、２４１第１管、２４２第２管、２４３第３管、２４４横管、２５０バイパス配管、２５１第１縦管、２５２第１横管、２５３第２縦管、２５４第２横管、３１０室内機、３１０Ａ吸込口、３１０Ｂ吹出口、３３０出口管、３４０吸入配管、３４１第４管、３４２第１管、３４３第２管、３４４第３管、３４５横管、３５０バイパス配管、３５１第１縦管、３５２第１横管、３５３第２縦管、３５４第２横管、３５５第３縦管、３５６第３横管、４１０室内機、４３０出口管、４４０吸入配管、４４１第１管、４４２第２管、４４３第３管、４４４横管、４５０バイパス配管、４５１第１横管、４５２下降管、４５３第２横管、５１０室内機、５３０出口管、５４０吸入配管、５４１横管、５４２第１管、５４３第２管、５４４第３管、５４５横管、５５０バイパス配管、５５１第１縦管、５５２第１横管、５５３第２縦管、５５４第２横管、５５５第３縦管、５５６第３横管、６１０室内機、６１０Ａ吸込口、６１０Ｂ吹出口、６４０吸入配管、６４２第１配管。

本発明に係る空気調和装置は、圧縮機と、蒸発器と、凝縮器と、ポンプとを備え、前記圧縮機と、前記凝縮器と、前記ポンプと、前記蒸発器が順次、配管で接続されており、冷媒が前記圧縮機と前記凝縮器と前記蒸発器を循環する圧縮サイクル運転と、冷媒が前記ポンプと前記蒸発器と前記凝縮器を循環するポンプサイクル運転とを切り替えて運転可能な空気調和装置であって、前記配管の構成において、前記蒸発器の出口側に接続されている出口管は、前記圧縮機の吸入側に接続されている吸入配管と、前記圧縮機をバイパスする配管であって、前記圧縮機の吐出側に接続されている吐出管と合流しているバイパス配管とに分岐しており、前記吸入配管の少なくとも一部は、前記出口管が前記吸入配管と前記バイパス配管とに分岐される分岐部よりも上方に位置し、前記バイパス配管は、前記分岐部と連通し上方向に延びる縦管を有しており、前記縦管には、前記分岐部から前記バイパス配管が前記吐出管と合流している合流部への冷媒の流れを許容し、前記合流部から前記分岐部への冷媒の流れを防止する逆止弁が設けられているものである。

Claims

圧縮機と、蒸発器と、凝縮器と、ポンプとを備え、前記圧縮機と、前記凝縮器と、前記ポンプと、前記蒸発器が順次、配管で接続されており、冷媒が前記圧縮機と前記凝縮器と前記蒸発器を循環する圧縮サイクル運転と、冷媒が前記ポンプと前記蒸発器と前記凝縮器を循環するポンプサイクル運転とを切り替えて運転可能な空気調和装置であって、
前記配管の構成において、前記蒸発器の出口側に接続されている出口管は、前記圧縮機の吸入側に接続されている吸入配管と、前記圧縮機をバイパスする配管であって、前記圧縮機の吐出側に接続されている吐出管と合流しているバイパス配管とに分岐しており、
前記吸入配管の少なくとも一部は、前記出口管が前記吸入配管と前記バイパス配管とに分岐される分岐部よりも上方に位置している空気調和装置。
前記吸入配管は、
前記分岐部と連通し、前記分岐部よりも上方に延びる第１管と、
前記第１管と連続し、前記第１管と交差する方向に延びる第２管とを含む請求項１に記載の空気調和装置。
前記第１管は前記分岐部から上方に延びている請求項２に記載の空気調和装置。
前記第２管は前記圧縮機の前記吸入側に接続されている請求項２又は３に記載の空気調和装置。
前記吸入配管は、前記第２管と連続し、下方向に延び、前記圧縮機の前記吸入側と連通している第３管を含む請求項２に記載の空気調和装置。
前記吸入配管は、前記分岐部から下方に延び、前記第１管と連続する第４管を含む請求項２に記載の空気調和装置。
前記バイパス配管は、前記第２管よりも下方に位置している請求項２〜６のいずれか一項に記載の空気調和装置。
前記バイパス配管は、前記分岐部よりも下方に位置している請求項７に記載の空気調和装置。
前記バイパス配管は、前記分岐部と連通し、下方向へ延びている下降管を含む請求項８に記載の空気調和装置。
前記下降管は前記分岐部から下方向へ延びている請求項９に記載の空気調和装置。
前記バイパス配管には、前記分岐部から前記バイパス配管が前記吐出管と合流している合流部への冷媒の流れを許容し、前記合流部から前記分岐部への冷媒の流れを防止する逆止弁が設けられている請求項１〜１０のいずれか一項に記載の空気調和装置。