JPH04366368A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧縮機の中間圧力部に
冷媒をインジェクションするようにした空気調和装置の
改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開昭５８―１２００
６１号公報に開示される如く、圧縮機、凝縮器、第１減
圧機構、第２減圧機構及び蒸発器を順次接続し、かつ冷
暖房サイクルの切換え可能に構成された冷媒回路を備え
た空気調和装置において、上記冷媒回路の第１減圧機構
−第２減圧機構間に冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離す
るための気液分離器を設け、この気液分離器のガス貯溜
部から圧縮機の中間圧力部に冷媒をバイパスさせるイン
ジェクションバイパス路を設けるとともに、気液分離器
の液冷媒貯溜部に電気ヒ―タを設けることにより、気液
分離器内の中間圧力を上昇させ、暖房能力や除霜能力を
向上させるようにしたものは公知の技術である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、圧縮機にイン
ジェクションされる冷媒の流量は、インジェクションバ
イパス路の圧縮機内の配管長や、配管径、インジェクシ
ョンポ―トの径や位置などの圧縮機の形状の他、圧縮機
への入口圧力，吸入圧力等の運転条件が一定とすると、
入口圧力と吸入圧力との差圧に依存することになる。し
たがって、上記従来のもののように、電気ヒ―タで冷媒
を加熱して気液分離器内の中間圧力を上昇させることに
より、圧縮機への冷媒のインジェクション量が増大し、
その分暖房能力を高めることができることになる。

【０００４】しかるに、気液分離器内の電気ヒ―タの加
熱量が過大であると圧縮機にインジェクションしきれな
いガス冷媒が第１減圧機構を介して室外熱交換器側に流
入し、蒸発能力を低下させたり、第１減圧機構を通過す
る際に大きな騒音を発生させる等の問題が生じる。した
がって、電気ヒ―タの加熱による暖房能力の向上には一
定の限界があった。

【０００５】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、電気ヒ―タとは別に気液分離器内に
おける中間圧力を高める手段を講ずることにより、暖房
能力の向上を図ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、請求項１の発明の講じた手段は、図１に示すように、
圧縮機（１）、室外熱交換器（３）、第１減圧機構（４
ａ）、第２減圧機構（４ｂ）及び室内熱交換器（５）を
順次接続し、かつ冷暖房サイクルの切換え可能に設けら
れた冷媒回路（７）を備えた空気調和装置を前提とする
。

【０００７】そして、空気調和装置に、上記冷媒回路（
７）の第１減圧機構（４ａ）−第２減圧機構（４ｂ）間
の液管に設けられ、冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離す
る気液分離器（９）と、該気液分離器（９）のガス貯溜
部から圧縮機（１）の中間圧力部にガス冷媒をバイパス
させるためのインジェクションバイパス路（１０）と、
上記第２減圧機構（４ｂ）をバイパスする暖房バイパス
路（２０）と、該暖房バイパス路（２０）に介設され、
室内熱交換器（５）側から室外熱交換器（３）側への冷
媒の流通のみを許容する逆止弁（２１）と、上記室内熱
交換器（５）−気液分離器（９）間の液管に設けられ、
冷媒を加熱する冷媒加熱器（１１）とを設ける構成とし
たものである。

【０００８】請求項２の発明の講じた手段は、図３に示
すように、圧縮機（１）、室外熱交換器（３）、第１減
圧機構（４ａ）、第２減圧機構（４ｂ）及び室内熱交換
器（５）を順次接続し、かつ冷暖房サイクルの切換え可
能に設けられた冷媒回路（７）を備えた空気調和装置を
前提とする。

【０００９】そして、空気調和装置に、上記冷媒回路（
７）の第１減圧機構（４ａ）−第２減圧機構（４ｂ）間
の液管に設けられ、冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離す
る気液分離器（９）と、該気液分離器（９）のガス貯溜
部から圧縮機（１）の中間圧力部にガス冷媒をバイパス
させるためのインジェクションバイパス路（１０）と、
上記第２減圧機構（４ｂ）をバイパスする暖房バイパス
路（２０）と、該暖房バイパス路（２０）に介設され、
室内熱交換器（５）側から室外熱交換器（３）側への冷
媒の流通のみを許容する逆止弁（２１）と、上記気液分
離器（９）内に配設され、冷媒を加熱するヒ―タ（１１
ａ）とを設ける構成としたものである。

【００１０】請求項３の発明の講じた手段は、図４に示
すように、請求項１又は２の発明に加えて、気液分離器
（９）−第１減圧機構（４ａ）間の液管に設けられ、液
管を流れる冷媒を過冷却する過冷却器（３２）を設けた
ものである。

【００１１】

【作用】以上の構成により、請求項１の発明では、空気
調和装置の冷房運転時には、第２減圧機構（４ｂ）によ
る減圧機能が確保されるとともに、空気調和装置の暖房
運転時、気液分離器（９）の上部からインジェクション
バイパス路（１０）を介してガス冷媒が圧縮機（１）の
中間圧部にインジェクションされるので、冷凍サイクル
が２段となり、単段サイクルのときに比べて成績係数が
向上し、暖房能力が向上する。

【００１２】そして、液管に設けられた冷媒加熱器（１
１）により冷媒が加熱され、気液２相となって気液分離
器（９）に流入するので、気液分離器（９）内のガス冷
媒の圧力が高められるとともに、暖房サイクルでは、暖
房バイパス路（２０）を介して冷媒が第２減圧機構（４
ｂ）で減圧されることなく気液分離器（９）に流入する
ので、気液分離器（９）内の中間圧力が高められる。す
なわち、冷媒の加熱作用と、冷媒のバイパス作用とで気
液分離器（９）内の中間圧が大巾に高められるので、冷
媒のインジェクション量が増大が著しくなり、暖房能力
が大巾に向上することになる。

【００１３】請求項２の発明では、気液分離器（９）の
液冷媒貯溜部内に配設されたヒ―タ（１１ａ）の加熱作
用と、暖房バイパス路（２０）を介する冷媒のバイパス
作用とによって、上記請求項１の発明と同様に、気液分
離器（９）内の中間圧力が上昇し、冷媒のインジェクシ
ョン量が大巾に増大することになる。

【００１４】請求項３の発明では、上記請求項１又は２
の発明の作用において、空気調和装置の暖房運転時、気
液分離器（９）から室外熱交換器（３）に流通する液管
中の冷媒が過冷却器（３２）によって過冷却されるので
、気液分離器（９）内の圧力の過上昇によってガス冷媒
が液管に流出したときにも、液管中の冷媒の流れが液冷
媒単相となり、蒸発能力の低下が防止されることになる
。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面に基づ
き説明する。

【００１６】まず、請求項１の発明に係る第１実施例に
ついて説明する。図１は第１実施例に係る空気調和装置
の冷媒配管系統を示し、該空気調和装置は、圧縮機（１
）と、冷房運転時には図中実線のごとく、暖房運転時に
は図中破線のごとく切換わる四路切換弁（２）と、室外
ファン（３ａ）を付設し、冷房運転時には凝縮器として
、暖房運転時には蒸発器として機能する室外熱交換器（
３）と、第１減圧機構としての第１キャピラリチュ―ブ
（４ａ）と、第２減圧機構としての第２キャピラリチュ
―ブ（４ｂ）と、室内ファン（５ａ）を付設し、冷房運
転時には蒸発器として、暖房運転時には凝縮器として機
能する室内熱交換器（５）とを冷媒配管（６）で順次接
続してなる冷媒回路（７）を備えている。

【００１７】そして、上記冷媒回路（７）の第１キャピ
ラリチュ―ブ（４ａ）−第２キャピラリチュ―ブ（４ｂ
）間には、冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離するための
気液分離器（９）が設けられ、該気液分離器（９）のガ
ス冷媒貯溜部となる上部と圧縮機（１）の中間圧部とを
接続するインジェクションバイパス路（１０）が設けら
れていて、気液分離器（９）内で液冷媒と分離されたガ
ス冷媒を圧縮機（１）にインジェクションすることによ
り、暖房能力を高めるようになされている。

【００１８】ここで、本発明の特徴として、上記第２キ
ャピラリチュ―ブ（４ｂ）−気液分離器（９）間の液管
には冷媒を加熱するための電気ヒ―タ（１１ａ）を付設
してなる冷媒加熱器（１１）が取り付けられており、冷
媒を加熱することにより、液ラインにおける冷媒の圧力
を向上させ、気液分離器（９）からの冷媒のインジェク
ション量を増大させるようにしている。また、第２キャ
ピラリチュ―ブ（４ｂ）をバイパスする暖房バイパス路
（２０）が設けられており、該暖房バイパス路（２０）
には、室内熱交換器（５）側から室外熱交換器（３）側
への冷媒の流通のみを許容する逆止弁（２１）が介設さ
れている。

【００１９】すなわち、冷房運転時には、逆止弁（２１
）により冷媒のバイパスを阻止して第２キャピラリチュ
―ブ（４ｂ）による冷媒の減圧機能を確保する一方、暖
房運転時には、冷媒を減圧することなくバイパスさせて
気液分離器（９）側に流通させるようにしている。

【００２０】したがって、上記第１実施例では、空気調
和装置の冷房運転時、四路切換弁（２）が図中実線側に
切換わり、圧縮機（１）から吐出された冷媒が室外熱交
換器（３）で凝縮，液化され、第１キャピラリチュ―ブ
（４ａ）を経て気液分離器（９）に貯溜された後、第２
キャピラリチュ―ブ（４ｂ）で減圧されて室内熱交換器
（５）で蒸発し、圧縮機（１）に戻るように循環するこ
とにより、室外空気との熱交換により得た冷熱を室内空
気に付与するように熱移動を行わせる。一方、暖房運転
時には、四路切換弁（２）が図中破線側に切換わり、圧
縮機（１）から吐出された冷媒が室内熱交換器（５）で
凝縮，液化され、暖房バイパス路（２０）から気液分離
器（９）に流入した後、第１キャピラリチュ―ブ（４ａ
）で減圧され、室外熱交換器（３）で蒸発して、圧縮機
（１）に戻るように循環することにより、室外空気との
熱交換により得た暖熱を室内空気に付与するように熱移
動を行わせる。

【００２１】そのとき、空気調和装置の暖房運転時、気
液分離器（９）の上部からインジェクションバイパス路
（１０）を介してガス冷媒が圧縮機（１）の中間圧部に
インジェクションされるので、冷凍サイクルが２段とな
り、単段サイクルのときに比べて成績係数が向上し、暖
房能力が向上する。

【００２２】そして、液管に設けられた冷媒加熱器（１
１）により冷媒が加熱され、気液２相となって気液分離
器（９）に流入するので、気液分離器（９）内のガス冷
媒の圧力（中間圧力）が高められるとともに、暖房サイ
クルでは、第２キャピラリチュ―ブ（４ｂ）をバイパス
する暖房バイパス路（２０）を介して冷媒が第２キャピ
ラリチュ―ブ（４ｂ）で減圧されることなく気液分離器
（９）に流入するので、気液分離器（９）内の中間圧力
が高められる。したがって、圧縮機（１）への冷媒のイ
ンジェクション量が増大し、暖房能力が向上することに
なる。このとき、冷媒の加熱だけでインジェクション量
を増大させようとすると、気液分離器（９）内でガス冷
媒が増大し、インジェクションしきれないガス冷媒が第
１キャピラリチュ―ブ（４ａ）側に流入するいわゆるフ
ラッシュ現象が生じ、室外熱交換器（３）の蒸発能力を
低下させる等の虞れが生じるが、上記実施例では、気液
分離器（９）に流入する冷媒が暖房バイパス路（２０）
を介してバイパスすることによっても中間圧力が上昇す
るため、中間圧力の上昇幅が拡大し、大巾な暖房能力の
向上を図ることができるのである。

【００２３】なお、上記第１実施例では、第２キャピラ
リチュ―ブ（４ｂ）−気液分離器（９）間に冷媒加熱器
（９）を設けたが、請求項１の発明は斯かる実施例に限
定されるものではない。図２は第１実施例の変形例を示
し、冷媒加熱器（１１）は室内熱交換器（５）−第２キ
ャピラリチュ―ブ（４ｂ）間に設けられている。この場
合、暖房運転時における冷媒の加熱による気液分離器（
９）内の中間圧力上昇効果は上記第１実施例に比べて劣
るが、暖房運転中に逆サイクルデフロスト運転を行うと
きに、第２キャピラリチュ―ブ（４ｂ）に流入する冷媒
が液冷媒単相となるので、第２キャピラリチュ―ブ（４
ｂ）による流通抵抗の増大を招くことがなく、冷媒循環
量が増大し、デフロスト運転に要する時間が短縮される
利点がある。

【００２４】次に、請求項２の発明に係る第２実施例に
ついて説明する。図３は第２実施例に係る空気調和装置
の冷媒配管系統を示し、本第２実施例では、上記第１実
施例における冷媒加熱器（１１）の代わりに、気液分離
器（９）の液冷媒貯溜部内に電気ヒ―タ（１１ａ）が浸
漬されている。他の構成は上記第１実施例と同様である
。

【００２５】したがって、上記第２実施例においても、
空気調和装置の暖房運転時、電気ヒ―タ（１１ａ）によ
る冷媒の加熱と、暖房バイパス路（２０）からの冷媒の
バイパスとによって、気液分離器（９）内の中間圧力が
上昇し、圧縮機（１）への冷媒のインジェクション量が
増大するので、上記第１実施例と同様の暖房能力向上効
果が得られることになる。

【００２６】次に、請求項３の発明に係る第３実施例に
ついて説明する。

【００２７】図４は、第３実施例に係る空気調和装置の
冷媒配管系統を示し、上記第１実施例（図１参照）と同
様の構成に加えて、気液分離器（９）−第１キャピラリ
チュ―ブ（４ａ）間の液管から吸入管に冷媒をバイパス
する吸入バイパス路（３０）が設けられていて、該吸入
バイパス路（３０）に、第３キャピラリチュ―ブ（３１
）と、液管を過冷却する過冷却器としての過冷却コイル
（３２）とが上流側から順に介設されている。すなわち
、液管からバイパスされる冷媒を第３キャピラリチュ―
ブ（３１）で減圧して蒸発させ、過冷却コイル（３２）
で冷媒回路（７）の液管を流れる冷媒を過冷却するよう
になされている。

【００２８】なお、冷媒配管系統の他の構成は、図１に
示す第１実施例の構成に限定されるものではなく、図２
又は図３に示すような構成であってもよい。

【００２９】したがって、上記第３実施例では、空気調
和装置の暖房運転時、上記第１実施例又は第２実施例で
説明したように、気液分離器（９）内の中間圧力の上昇
により冷媒のインジェクション量の増大を図る際、気液
分離器（９）内の圧力の過上昇により、室外熱交換器（
３）側にガス冷媒が流入したときにも、過冷却コイル（
３２）によって、液管中の冷媒が過冷却されるので、室
外熱交換器（３）に流入する冷媒の流れが液冷媒単相と
なり、室外熱交換器（３）の蒸発能力の低下を有効に防
止することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、圧縮機、室外熱交換器、第１減圧機構、第２減
圧機構及び室内熱交換器を順次接続し、かつ冷暖房サイ
クルの切換え可能に構成された冷媒回路を備えた空気調
和装置において、冷媒回路の第１減圧機構−第２減圧機
構間に気液分離器を設け、気液分離器の上部から圧縮機
にガス冷媒をインジェクションするインジェクションバ
イパス路を設けるとともに、第２減圧機構をバイパスす
る暖房バイパス路を設け、該暖房バイパス路に室内熱交
換器側から室外熱交換器側への冷媒の流通のみを許容す
る逆止弁を設ける一方、室内熱交換器−気液分離器間の
液管に冷媒加熱器を設けたので、ガス冷媒のインジェク
ションによる暖房能力の向上を図るに際し、冷媒加熱器
による冷媒の加熱作用と暖房バイパス路による冷媒のバ
イパス作用とで気液分離器の中間圧力を増大させて、圧
縮機への冷媒のインジェクション量を増大させることが
でき、よって、暖房能力の大巾な向上を図ることができ
る。

【００３１】請求項２の発明によれば、上記請求項１の
発明の空気調和装置における冷媒加熱器に代えて、気液
分離器内に冷媒を加熱するヒ―タを配設したので、冷媒
の加熱作用と、暖房バイパス路を介する冷媒のバイパス
作用とで、気液分離器内の圧力を向上させることができ
、よって、上記請求項１の発明と同様の効果を得ること
ができる。

【００３２】請求項３の発明によれば、上記請求項１又
は２の発明に加えて、気液分離器−室外熱交換器間の液
管に冷媒の過冷却器を介設する構成としたので、空気調
和装置の暖房運転時、気液分離器内の圧力の過上昇でガ
ス冷媒が液管に流出したときにも、過冷却器によって過
冷却することにより液管中の冷媒の流れを液冷媒単相に
して室外熱交換器に供給することができ、よって、室外
熱交換器の蒸発能力の低下を有効に防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る空気調和装置の冷媒配管系統
図である。

【図２】第１実施例の変形例に係る空気調和装置の冷媒
配管系統図である。

【図３】第２実施例に係る空気調和装置の冷媒配管系統
図である。

【図４】第３実施例に係る空気調和装置の冷媒配管系統
図である。

【符号の説明】

１　　　　圧縮機 ３　　　　室外熱交換器 ４ａ　　第１キャピラリチュ―ブ（第１減圧機構）４ｂ
　　第２キャピラリチュ―ブ（第２減圧機構）５　　　
　室内熱交換器 ７　　　　冷媒回路 ９　　　　気液分離器 １０　　インジェクションバイパス路 １１　　冷媒加熱器 １１ａ　　電気ヒ―タ ２０　　暖房バイパス路 ２１　　逆止弁 ３２　　過冷却コイル（過冷却器）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　圧縮機（１）、室外熱交換器（３）、
   第１減圧機構（４ａ）、第２減圧機構（４ｂ）及び室内
   熱交換器（５）を順次接続し、かつ冷暖房サイクルの切
   換え可能に設けられた冷媒回路（７）を備えた空気調和
   装置において、上記冷媒回路（７）の第１減圧機構（４
   ａ）−第２減圧機構（４ｂ）間の液管に設けられ、冷媒
   を液冷媒とガス冷媒とに分離する気液分離器（９）と、
   該気液分離器（９）のガス貯溜部から圧縮機（１）の中
   間圧力部にガス冷媒をバイパスさせるためのインジェク
   ションバイパス路（１０）と、上記第２減圧機構（４ｂ
   ）をバイパスする暖房バイパス路（２０）と、該暖房バ
   イパス路（２０）に介設され、室内熱交換器（５）側か
   ら室外熱交換器（３）側への冷媒の流通のみを許容する
   逆止弁（２１）と、上記室内熱交換器（５）−気液分離
   器（９）間の液管に設けられ、冷媒を加熱する冷媒加熱
   器（１１）とを備えたことを特徴とする空気調和装置。
2. 【請求項２】　　圧縮機（１）、室外熱交換器（３）、
   第１減圧機構（４ａ）、第２減圧機構（４ｂ）及び室内
   熱交換器（５）を順次接続し、かつ冷暖房サイクルの切
   換え可能に設けられた冷媒回路（７）を備えた空気調和
   装置において、上記冷媒回路（７）の第１減圧機構（４
   ａ）−第２減圧機構（４ｂ）間の液管に設けられ、冷媒
   を液冷媒とガス冷媒とに分離する気液分離器（９）と、
   該気液分離器（９）のガス貯溜部から圧縮機（１）の中
   間圧力部にガス冷媒をバイパスさせるためのインジェク
   ションバイパス路（１０）と、上記第２減圧機構（４ｂ
   ）をバイパスする暖房バイパス路（２０）と、該暖房バ
   イパス路（２０）に介設され、室内熱交換器（５）側か
   ら室外熱交換器（３）側への冷媒の流通のみを許容する
   逆止弁（２１）と、上記気液分離器（９）内に配設され
   、冷媒を加熱するヒ―タ（１１ａ）とを備えたことを特
   徴とする空気調和装置。
3. 【請求項３】　　請求項１又は２記載の空気調和装置に
   おいて、気液分離器（９）−第１減圧機構（４ａ）間の
   液管に設けられ、液管を流れる冷媒を過冷却する過冷却
   器（３２）を備えたことを特徴とする空気調和装置。