JPH07280378A - ヒートポンプ式空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 暖房運転時における圧縮機１の温度上昇を抑
制するとともにドレンパンの凍結を防止する。また、冷
房運転時に室外熱交換器18内に滞留する液冷媒の量を低
減する。 【構成】 室外熱交換器18の下部に補助熱交換器18A を
設置して室外熱交換器18と直列に接続する。この補助熱
交換器18A の出・入口のいずれかと、圧縮機１と四方弁
２とを繋ぐ吐出配管31との間に流量調整管19及び開閉弁
24が介装されたバイパス回路29を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はヒートポンプ式空気調和
機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のヒートポンプ式空気調和機の冷媒
回路図が図５に示されている。冷房運転時、圧縮機１か
ら吐出された高温・高圧の冷媒ガスは実線矢印で示すよ
うに、四方弁２を経て室外熱交換器18の複数のサーキッ
ト内に入り、ここで外気に放熱することによって凝縮液
化して高圧の液冷媒となる。

【０００３】この液冷媒は分配管17a 、17b 、17c を通
り分配器16で合流した後、冷房用絞り15で断熱膨張する
ことによって低圧の液ガス二相冷媒になる。

【０００４】この二相冷媒は配管接合部13、接続配管1
2、配管接合部11、逆止弁10を経て分配器８で分配さ
れ、分配管7a、7bを通って室内熱交換器６の複数のサー
キット内に入り、ここで室内空気を冷却することによっ
て蒸発気化して低圧のガス冷媒となる。

【０００５】このガス冷媒は配管接合部５、接続ガス管
４、配管接合部３、四方弁２を通ってアキュムレータ22
に入り、ここで未蒸発の液冷媒を分離したガス冷媒が吸
入配管23を通って圧縮機１に吸込まれて再び圧縮され
る。

【０００６】一方、暖房運転時、圧縮機１から吐出され
た高温・高圧のガス冷媒は破線矢印で示すように、四方
弁２、配管接合部３、接続ガス管４、配管接合部５を通
って室内熱交換器６に入り、ここで、凝縮液化して高圧
の液冷媒となる。

【０００７】この液冷媒は分配管7a、7bを通って分配器
８で合流した後、暖房用絞り９で断熱膨張することによ
って低圧の液ガス二相冷媒となる。

【０００８】この二相冷媒は配管接合部11、接続配管1
2、配管接合部13、逆止弁14、分配器16、分配管17a 、1
7b 、17c を通って室外熱交換器18に入り、ここで蒸発
気化して低圧のガス冷媒となる。このガス冷媒はアキュ
ムレータ22、吸入配管23を通って圧縮機１に戻り再び圧
縮される。

【０００９】運転条件の変化によって、圧縮機１の温度
が異常に上昇した場合は液冷媒噴射回路28に介装された
開閉弁20を開とする。すると、冷房運転時は室外熱交換
器18で凝縮した高圧の液冷媒が液冷媒噴射回路28及びこ
れに介装された開閉弁20、流量調整管21、吸入配管23を
通って圧縮機１に噴射されてこれを冷却する。

【００１０】暖房運転時には逆止弁14を流過した低圧の
液ガス二相冷媒が液冷媒噴射回路28、開閉弁20、流量調
整管21、吸入配管23を通って圧縮機１に噴射される。

【００１１】なお、暖房運転時、室外熱交換器18に着霜
すると、その吸熱効率が着霜により低下するため、四方
弁２を冷房運転時の状態に切換えることによりデフロス
ト運転が行なわれる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】

(1) 上記従来のヒートポンプ式空気調和機において
は、その暖房運転時、圧縮機１の温度上昇を防止するた
め逆止弁14を流過した低圧の液ガス二相冷媒が冷媒噴射
回路28を通って圧縮機１に噴射される。従って、逆止弁
14を流過した後の冷媒圧力と吸入配管23内の冷媒圧力と
の間の圧力差が少ないので、圧縮機１にその冷却に必要
な量の液冷媒を供給することができず、この結果、暖房
運転時は圧縮機１の温度が高くなり易いため、その運転
範囲が狭くなるという問題があった。

【００１３】(2) 室外熱交換器18は図６に示すよう
に、ドレンパン35の上に取り付けられているため、暖房
運転時は室外熱交換器18によりドレンパン35も低温に冷
やされる。従って、デフロスト運転時に室外熱交換器18
の表面から滴下したドレン水が暖房運転時にドレンパン
35上に凍り付き、この氷36がデフロスト運転毎に成長し
て室外熱交換器18内のパイプ18B を圧迫して変形させる
という不具合があった。

【００１４】(3) 暖房運転時、室外熱交換器18の各サ
ーキット間の放熱量の差によって冷媒の凝縮量にむらが
生じ、この結果、室外熱交換器18のパイプ18B 内に滞留
する冷媒量が増加するという不具合があった。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために発明されたものであって、その特徴とすると
ころは、室外熱交換器の下部に補助熱交換器を設置して
室外熱交換器と直列に接続するとともにこの補助熱交換
器の出・入口のいずれかと、圧縮機と四方弁とを繋ぐ吐
出配管との間に流量調整管及び開閉弁が介装されたバイ
パス回路を接続したことにある。

【００１６】他の特徴とするところは、上記補助熱交換
器の出・入口のいずれかと、四方弁と室内熱交換器とを
繋ぐ冷媒配管との間に流量調整管及び開閉弁が介装され
たバイパス回路を接続したことにある。

【００１７】上記補助熱交換器の出・入口のいずれか
と、圧縮機の吸入管との間に流量調整管及び開閉弁が介
装された冷媒バイパス回路を接続することができる。

【００１８】更に他の特徴とするところは、冷房用絞り
と逆止弁との並列回路と暖房用絞りと逆止弁との並列回
路とを繋ぐ液ガス二相冷媒用配管と、圧縮機の吸入管と
の間に流量調整管及び開閉弁が介装された液冷媒噴射回
路を接続するとともに冷房用絞りと逆止弁との並列回路
中の逆止弁の出口側にこの逆止弁と直列に流量調整管を
設置したことにある。

【００１９】暖房用絞りと逆止弁との並列回路中の逆止
弁の出口側にこの逆止弁と直列に流量調整管を設置する
ことができる。

【００２０】

【作用】暖房運転時、バイパス回路に介装された開閉弁
を開とすると、圧縮機から吐出された高温・高圧のガス
冷媒の一部がバイパス回路及びこれに介装された開閉
弁、流量調整管を通って補助熱交換器又は室外熱交換器
に入り、ここで外気に放熱することによって凝縮する。

【００２１】液冷媒噴射回路に介装された開閉弁を開と
すると、高圧又は中圧の液冷媒が液冷媒噴射回路及びこ
れに介装された開閉弁、流量調整管を通って圧縮機に噴
射されこれを冷却する。

【００２２】暖房運転時、暖房用絞りで絞られた低圧の
二相冷媒が補助熱交換器を通って室外熱交換器に入る
と、補助熱交換器には流路抵抗があるため、補助熱交換
器内の冷媒圧力は室外熱交換器内の冷媒圧力より高くな
り、補助熱交換器の温度は吸熱源である外気温度より高
くなので、補助熱交換器の表面には着霜せずドレンが凍
結することもない。

【００２３】冷房運転時、補助熱交換器には室外熱交換
器の各サーキットで凝縮した液冷媒が流入するので、各
サーキット内に液冷媒が不均一に溜まり込むことは殆ど
なくなる。

【００２４】

【実施例】本発明の第１の実施例が図１に示されてい
る。図１に示すように、室外熱交換器18の下部にはこれ
を分割することによって構成された補助熱交換器18A が
設置され、この補助熱交換器18A は室外熱交換器18と直
列の接続されている。

【００２５】液冷媒噴射回路28の一端は分配器16と補助
熱交換器18A とを繋ぐ冷媒配管30に接続され、他端は従
来のものと同様圧縮機１の吸入配管23に接続されてい
る。

【００２６】また、圧縮機１と四方弁２とを繋ぐ圧縮機
１の吐出配管31にバイパス回路29の一端が接続され、こ
の他端は冷房用絞り15と逆止弁14との並列回路40と補助
熱交換器18A とを繋ぐ冷媒配管32に接続されている。こ
のバイパス回路29には開閉弁24と流量調整管19が介装さ
れている。他の構成は図５に示す従来のものと同様であ
り、対応する部材には同じ符号が付されている。

【００２７】暖房運転時、冷媒は破線で示すように、圧
縮機１、吐出配管31、四方弁２、配管接合部３、接続ガ
ス管４、配管接合部５、室内熱交換器６、分配管7a、7
b、分配器８、暖房用絞り９、配管接合部11、接続配管1
2、配管接合部13、逆止弁14、配管32、補助熱交換器18A
、配管30、分配器16、分配管17a 、17b 、17c 、室外
熱交換器18、四方弁２、アキュムレータ22、吸入配管23
をこの順に経て圧縮機１に戻る。

【００２８】補助熱交換器18A 、配管30、分配器16、分
配管17a 、17b 、17c の流路抵抗のため補助熱交換器18
A 内の冷媒蒸発圧力は室外熱交換器18内の冷媒蒸発圧力
より高くなり、従って、補助熱交換器18A 内の冷媒蒸発
温度は室外熱交換器18内のそれより高く、かつ、吸熱源
である外気の温度より高くしうる。

【００２９】従って、低外気温度時の暖房運転におい
て、室外熱交換器18に着霜する場合であっても補助熱交
換器18A に着霜することはなく、また、ドレンパン35内
のドレンが凍結するのを防止できる。

【００３０】一方、吐出配管31からガス冷媒の一部がバ
イパス回路29に分流されるので、室内熱交換器６に流入
するガス冷媒の量が減少し、従って、室内熱交換器６内
における凝縮圧力が低下する。また、補助熱交換器18A
で部分的に蒸発した中圧の液冷媒が室外熱交換器18に流
入するので、室外熱交換器18内の冷媒蒸発圧力が上昇す
る。これらによって圧縮機１の運転圧力、即ち、負荷が
低減するので圧縮機１の温度も低下する。

【００３１】暖房運転中に圧縮機１の温度が異常上昇し
た場合には、開閉弁20及び24が開とされる。すると、圧
縮機１から吐出された高温・高圧のガス冷媒の一部は吐
出配管31からバイパス回路29に入り、開閉弁24及び流量
調整管19、配管32を通って補助熱交換器18A 内に入り、
ここで外気と熱交換して凝縮することにより中圧の液冷
媒となる。この中圧の液冷媒が配管30から液冷媒噴射回
路28に入り、開閉弁20、流量調整管21、吸入配管23を経
て圧縮機１に噴射されて圧縮機１を冷却する。

【００３２】しかして、補助熱交換器18A で部分的に蒸
発した中圧の液冷媒の圧力と圧縮機１の吸入配管23内の
冷媒圧力との間の圧力差が大きくなるので、十分な量の
液冷媒を圧縮機１に供給できるので、圧縮機１を効果的
に冷却できる。

【００３３】冷房運転時には、冷媒は実線矢印で示すよ
うに、圧縮機１、吐出配管31、四方弁２、室外熱交換器
18、分配管17a 、17b 、17c 、分配器16、配管30、補助
熱交換器18A 、配管32、冷房用絞り15、配管接合部13、
接続配管12、配管接合部11、逆止弁10、分配器８、分配
管7a、7b、室内熱交換器６、配管接合部５、接続ガス管
４、配管接合部３、四方弁２、アキュムレータ22、吸入
配管23をこの順に経て圧縮機１に戻る。

【００３４】しかして、室外熱交換器18で凝縮した液冷
媒はガス冷媒に比し流路抵抗が少ないので、分配管17a
、17b 、17c 、分配器16、配管30を通って補助熱交換
器18A内に集まるので、従来のように室外熱交換器18の
パイプ18B 内に液冷媒が溜まるのを防止できる。

【００３５】なお、図示しないがバイパス回路29の一端
を冷媒配管30に接続することができ、このようにしても
上記と同様の効果を奏することができる。

【００３６】図２には第２の実施例が示されている。こ
の実施例においては、バイパス回路29の他端が四方弁２
と室内熱交換器６を繋ぐ冷媒配管33に接続されている。
そして、液冷媒噴射回路28が省略されている。他の構成
は図１に示す第１の実施例と同じであり、対応する部材
には同じ符号が付されている。

【００３７】暖房運転時、圧縮機１の温度が異常上昇し
た場合には開閉弁24を開く。すると、圧縮機１から吐出
された高温・高圧のガス冷媒が四方弁２、配管33を経て
その一部がバイパス回路29に入り、開閉弁24、流量調整
管19、配管32を経て補助熱交換器18A に入りここで凝縮
する。

【００３８】しかして、ガス冷媒の一部が配管33からバ
イパス回路29に流入するので、室内熱交換器６に流入す
る冷媒量が減り、これによって室内熱交換器６における
冷媒凝縮圧力が低下する。一方、室外熱交換器18に補助
熱交換器18A で部分的に蒸発した中圧の液冷媒が流入
し、室外熱交換器18内の冷媒蒸発圧力が上昇する。これ
らによって圧縮機１の負荷が低下し、圧縮機１の温度も
低下する。

【００３９】冷房運転時、補助熱交換器18A で凝縮した
液冷媒の一部がバイパス回路29に入り、流量調整管19、
開閉弁24を経て配管33に戻り、この液冷媒が四方弁２、
アキュムレータ22で分離されてその底部に溜まる。そし
て、アキュムレータ22のＵ字管22A の下部に設けられた
油戻し穴22B から冷凍機油とともに圧縮機１に吸込まれ
て圧縮機１を冷却する。

【００４０】図３には第３の実施例が示されている。こ
の第３の実施例においては、バイパス回路29の一端が配
管30に接続され、また、液冷媒噴射回路28の一端が配管
32に接続されている。このようにしても図２に示す第２
の実施例と同様の効果を奏することができる。

【００４１】図４には第４の実施例が示されている。こ
の第４の実施例においては、逆止弁14の後流側に流量調
整管25が接続され、これら逆止弁14及び流量調整管25に
対して並列に冷房用絞り15が接続されている。そして、
逆止弁10の後流側に流量調整管26が接続され、これら逆
止弁10及び流量調整管26に対して並列に暖房用絞り９が
接続されている。

【００４２】また、液冷媒噴射回路28の一端が並列回路
43と44とを繋ぐ液ガス二相冷媒用配管34に接続されてい
る。

【００４３】暖房運転時、逆止弁14から流出した液ガス
二相冷媒は流量調整管25で絞られるため、逆止弁14入口
の圧力が上昇する。従って、開閉弁20を閉とすれば、圧
力の上昇した気液二相冷媒が液冷媒噴射回路28を通って
圧縮機１に供給されるので、圧縮機１を冷却するのに充
分な量の冷媒を圧縮機１に供給しうる。

【００４４】また、冷房運転時、冷房用絞り15で断熱膨
張した液ガス二相冷媒が逆止弁10を通り流量調整管26で
絞られた後、分配器８に流れる。この結果、二相冷媒が
流量調整管26で絞られるため、逆止弁10の上流側の圧力
は上昇し、これに伴って冷房用絞り15出口の冷媒圧力も
上昇する。従って、圧力の高い二相冷媒が液冷媒噴射回
路29を通って圧縮機１に供給されるので、圧縮機１の冷
却するのに十分な量の冷媒を圧縮機１に供給しうる。

【００４５】

【発明の効果】本発明においては、 (1) 暖房運転時、高圧ガス冷媒の一部をバイパス回路
にバイパスさせることができるので、圧縮機１の温度上
昇を抑制できる。 (2) 暖房運転時においても液冷媒噴射回路に従来より
も高圧の液冷媒を流入させることができるので、圧縮機
にこれを冷却するのに充分な量の液冷媒を供給しうる。 (3) 暖房運転時、補助熱交換器の温度を外気温より高
くしうるので、これに着霜するのを防止できるとともに
ドレン水の凍結を防止しうるので、凍結による室外熱交
換器の変形を防止できる。 (4) 冷房運転時、室外熱交換器の各サーキットで凝縮
した液冷媒は補助熱交換器に集められるので、各サーキ
ットに滞留する液冷媒を殆どなくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係わる空気調和機の冷媒
回路図である。

【図２】本発明の第２実施例に係わる空気調和機の部分
的冷媒回路図である。

【図３】本発明の第３実施例に係わる空気調和機の部分
的冷媒回路図である。

【図４】本発明の第４実施例に係わる空気調和機の冷媒
回路図である。

【図５】従来の空気調和機の冷媒回路図である。

【図６】従来の空気調和機の室外熱交換器の取付状態を
示す部分的斜視図である。

【符号の説明】 18 室外熱交換器 18A 補助熱交換器 40 並列回路 15 冷房用絞り 14 逆止弁 41 並列回路 ９ 暖房用絞り 10 逆止弁 24、20 開閉弁 19、21 流量調整管 １ 圧縮機 ６ 室内熱交換器 ２ 四方弁 28 液冷媒噴射回路 29 バイパス回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、冷房用
   絞りと逆止弁との並列回路、暖房用絞りと逆止弁との並
   列回路及び室内熱交換器をこの順に接続してなるヒート
   ポンプ式空気調和機において、上記室外熱交換器の下部
   に補助熱交換器を設置して上記室外熱交換器と直列に接
   続するとともにこの補助熱交換器の出・入口のいずれか
   と、上記圧縮機と上記四方弁とを繋ぐ吐出配管との間に
   流量調整管及び開閉弁が介装されたバイパス回路を接続
   したことを特徴とするヒートポンプ式空気調和機。
2. 【請求項２】 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、冷房用
   絞りと逆止弁との並列回路、暖房用絞りと逆止弁との並
   列回路及び室内熱交換器をこの順に接続してなるヒート
   ポンプ式空気調和機において、上記室外熱交換器の下部
   に補助熱交換器を設置して室外熱交換器と直列に接続す
   るとともにこの補助熱交換器の出・入口のいずれかと、
   上記四方弁と上記室内熱交換器とを繋ぐ冷媒配管との間
   に流量調整管及び開閉弁が介装されたバイパス回路を接
   続したことを特徴とするヒートポンプ式空気調和機。
3. 【請求項３】 上記補助熱交換器の出・入口のいずれか
   と上記圧縮機の吸入管との間に流量調整管及び開閉弁が
   介装されたバイパス回路を接続したことを特徴とするヒ
   ートポンプ式空気調和機。
4. 【請求項４】 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、冷房用
   絞りと逆止弁との並列回路、暖房用絞りと逆止弁との並
   列回路及び室内熱交換器をこの順に接続してなるヒート
   ポンプ式空気調和機において、上記冷房用絞りと逆止弁
   との並列回路と上記暖房用絞りと逆止弁との並列回路と
   を繋ぐ液ガス二相冷媒用配管と、上記圧縮機の吸入管と
   の間に流量調整管及び開閉弁が介装された液冷媒噴射回
   路を接続するとともに上記冷房用絞りと逆止弁との並列
   回路中の逆止弁の出口側にこの逆止弁と直列に流量調整
   管を設置したことを特徴とするヒートポンプ式空気調和
   機。
5. 【請求項５】 上記暖房用絞りと逆止弁との並列回路中
   の逆止弁の出口側にこの逆止弁と直列に流量調整管を設
   置したことを特徴とする請求項４記載のヒートポンプ式
   空気調和機。