(57)【要約】【課題】天気や季節に左右されずに運転効率を高めるインジェクション回路を備えた空気調和機を提供する。【解決手段】圧縮機、凝縮器或いは蒸発器となる室外熱交換器、第１膨張弁、分岐管部、第２膨張弁、蒸発器或いは凝縮器となる室内熱交換器を順次に環状に接続した冷凍サイクルを有し、前記分岐管部と前記圧縮機の圧縮過程途中のインジェクションポートとを接続したインジェクション管を設け、蓄熱材を充填した蓄熱槽を前記圧縮機の周囲に配置し、前記蓄熱材と前記インジェクション管とが熱交換する第１の熱交換部を備えた、圧縮機から放熱され大気へと排熱される熱量などを利用してインジェクション配管内の冷媒を蒸発させる。【選択図】図１
2020118317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器或いは蒸発器となる室外熱交換器、第１膨張弁、分岐管部、第２膨張弁、蒸発器或いは凝縮器となる室内熱交換器を順次に環状に接続した冷凍サイクルを有し、前記分岐管部と前記圧縮機の圧縮過程途中のインジェクションポートとを接続したインジェクション管を設けた空気調和機であって、蓄熱材を充填した蓄熱槽を前記圧縮機の周囲に配置し、前記蓄熱材と前記インジェクション管とが熱交換する第１の熱交換部を備えた空気調和機。
【請求項２】
圧縮機、凝縮器或いは蒸発器となる室外熱交換器、第１膨張弁、分岐管部、第２膨張弁、蒸発器或いは凝縮器となる室内熱交換器を順次に環状に接続した冷凍サイクルを有し、前記分岐管部と前記圧縮機の圧縮過程途中のインジェクションポートとを接続したインジェクション管を設けた空気調和機であって、前記空気調和機の室外機の内部に電装品を有し、前記電装部の放熱を行うヒートシンクを配置し、前記ヒートシンクと前記インジェクション管が熱交換する第２の熱交換部を備えた空気調和機。
【請求項３】
圧縮機、凝縮器或いは蒸発器となる室外熱交換器、第１膨張弁、分岐管部、第２膨張弁、蒸発器或いは凝縮器となる室内熱交換器を順次に環状に接続した冷凍サイクルを有し、前記分岐管部と前記圧縮機の圧縮過程途中のインジェクションポートとを接続したインジェクション管を設けた空気調和機であって、前記空気調和機の室外機の機械室内の空気と前記インジェクション管とが熱交換する第３の熱交換部を備えた空気調和機。
【請求項４】
圧縮機、凝縮器或いは蒸発器となる室外熱交換器、第１膨張弁、分岐管部、第２膨張弁、蒸発器或いは凝縮器となる室内熱交換器を順次に環状に接続した冷凍サイクルを有し、分岐管部と前記圧縮機の圧縮過程途中のインジェクションポートとを接続したインジェクション管を設けた空気調和機であって、前記圧縮機の吐出管と前記インジェクション管とが熱交換する第４の熱交換部を備えた空気調和機。
【請求項５】
圧縮機、凝縮器或いは蒸発器となる室外熱交換器、第１膨張弁、分岐管部、第２膨張弁、蒸発器或いは凝縮器となる室内熱交換器を順次に環状に接続した冷凍サイクルを有し、前記分岐管部と前記圧縮機の圧縮過程途中のインジェクションポートとを接続したインジェクション管を設けた空気調和機であって、前記空気調和機の室外機の送風機の下流に室外空気と前記インジェクション管とが熱交換する第５の熱交換部を備えた空気調和機。
【請求項６】
前記分岐管部が気液分離器である、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の空気調和機。
【請求項７】
前記分岐部と前記インジェクションポートとの間に、第３膨張弁と高圧側の冷媒との熱交換を行う第６の熱交換部を備えた請求項１記載から請求項５のいずれか一項に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インジェクション回路を備えた冷凍サイクル装置に関するものであり、特に空気調和機に関したものである。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器を順次に環状に接続した冷凍サイクルを基本構成とし、凝縮器を流通した冷媒の一部が蒸発器を介さずに圧縮機の圧縮工程途中で開口されるインジェクションポートに戻されるインジェクション回路があり、能力・効率の向上を図る技術として周知である。またインジェクションポートに吸入される冷媒はガス冷媒であることが好ましく、気液分離器によるガス冷媒の抽出、エコノマイザーによる内部熱交換による液冷媒の蒸発、他熱源による液冷媒の蒸発などの手法が用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５７−４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成ではインジェクション回路に流れる冷媒の蒸発を太陽熱集熱器により得られる熱で行うため、天気・季節に依存し安定を欠くという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、天気・季節に依存することなく安定的に効率の良い運転を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するため、圧縮機からの放熱を貯めることのできる蓄熱材を充填した蓄熱槽を配置し、蓄熱材に貯めた熱をインジェクション配管に伝熱する熱交換部を設けた構成である。
これにより、圧縮機から放熱された熱がインジェクション管内の冷媒を蒸発させることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、上記構成により、天気・季節に依存することなく安定して効率の良い運転ができる空気調和機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空気調和機における冷凍サイクル回路図
【図２】本発明の実施の形態１に係る実装概観図
【図３】本発明の実施の形態２に係る空気調和機における冷凍サイクル回路図
【図４】本発明の実施の形態２に係る実装概観図
【図５】本発明の実施の形態３に係る空気調和機における冷凍サイクル回路図
【図６】本発明の実施の形態３に係る実装概観図
【図７】本発明の実施の形態４に係る空気調和機における冷凍サイクル回路図
【図８】本発明の実施の形態４に係る実装概観図
【図９】本発明の実施の形態５に係る空気調和機における冷凍サイクル回路図
【図１０】本発明の実施の形態５に係る実装概観図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
第１の発明は、圧縮機、凝縮器或いは蒸発器となる室外熱交換器、第１膨張弁、分岐管部、第２膨張弁、蒸発器或いは凝縮器となる室内熱交換器を順次に環状に接続した冷凍サイクルを有し、前記分岐管部と前記圧縮機の圧縮過程途中のインジェクションポートとを接続したインジェクション管を設けた空気調和機であって、蓄熱材を充填した蓄熱槽を前記圧縮機の周囲に配置し、前記蓄熱材と前記インジェクション管とが熱交換する第１の熱交換部を備えたもので、インジェクション管に流れる冷媒が蓄熱材より受熱し、圧縮機のインジェクションポートへ流入する冷媒をガス化させる。またインジェクションポートに流れる冷媒量は第１膨張弁と第２膨張弁により、第１膨張弁と第２膨張弁の間の中間圧力を定めることで調整する。
【００１０】
第２の発明は、圧縮機、凝縮器或いは蒸発器となる室外熱交換器、第１膨張弁、分岐管部、第２膨張弁、蒸発器或いは凝縮器となる室内熱交換器を順次に環状に接続した冷凍サイクルを有し、前記分岐管部と前記圧縮機の圧縮過程途中のインジェクションポートとを接続したインジェクション管を設けた空気調和機であって、前記空気調和機の室外機の内部に電装品を有し、前記電装部の放熱を行うヒートシンクを配置し、前記ヒートシンクと前記インジェクション管が熱交換する第２の熱交換部を備えたもので、インジェクション管に流れる冷媒がヒートシンクより受熱し、圧縮機のインジェクションポートへ流入する冷媒をガス化させる。またインジェクションポートに流れる冷媒量は第１膨張弁と第２膨張弁により、第１膨張弁と第２膨張弁の間の中間圧力を定めることで調整する。
【００１１】
第３の発明は、圧縮機、凝縮器或いは蒸発器となる室外熱交換器、第１膨張弁、分岐管部、第２膨張弁、蒸発器或いは凝縮器となる室内熱交換器を順次に環状に接続した冷凍サイクルを有し、前記分岐管部と前記圧縮機の圧縮過程途中のインジェクションポートとを接続したインジェクション管を設けた空気調和機であって、前記空気調和機の室外機の機械室内の空気と前記インジェクション管とが熱交換する第３の熱交換部を備えたもので、インジェクション管に流れる冷媒が室外機の機械室の温かい空気より受熱し、圧縮機のインジェクションポートへ流入する冷媒をガス化させる。またインジェクションポートに流れる冷媒量は第１膨張弁と第２膨張弁により、第１膨張弁と第２膨張弁の間の中間圧力を定めることで調整する。
【００１２】
第４の発明は、圧縮機、凝縮器或いは蒸発器となる室外熱交換器、第１膨張弁、分岐管部、第２膨張弁、蒸発器或いは凝縮器となる室内熱交換器を順次に環状に接続した冷凍サイクルを有し、分岐管部と前記圧縮機の圧縮過程途中のインジェクションポートとを接続したインジェクション管を設けた空気調和機であって、前記圧縮機の吐出管と前記インジェクション管とが熱交換する第４の熱交換部を備えたもので、インジェクション管に流れる冷媒が圧縮機の吐出管より受熱し、圧縮機のインジェクションポートへ流入する冷媒をガス化させる。またインジェクションポートに流れる冷媒量は第１膨張弁と第２膨張弁により、第１膨張弁と第２膨張弁の間の中間圧力を定めることで調整する。
【００１３】
第５の発明は、圧縮機、凝縮器或いは蒸発器となる室外熱交換器、第１膨張弁、分岐管部、第２膨張弁、蒸発器或いは凝縮器となる室内熱交換器を順次に環状に接続した冷凍サイクルを有し、前記分岐管部と前記圧縮機の圧縮過程途中のインジェクションポートとを接続したインジェクション管を設けた空気調和機であって、前記空気調和機の室外機の送風機の下流に室外空気と前記インジェクション管とが熱交換する第５の熱交換部を備えたもので、インジェクション管に流れる冷媒が室外機の送風路を流れる空気より受熱し、圧縮機のインジェクションポートへ流入する冷媒をガス化させる。またインジェクションポートに流れる冷媒量は第１膨張弁と第２膨張弁により、第１膨張弁と第２膨張弁の間の中間圧力を定めることで調整する。
【００１４】
第６の発明は、前記分岐管部が気液分離器であるもので、インジェクション管に流れる冷媒が気液分離器を介して主たる冷媒回路からガス成分リッチな状態で分岐して、さらに受熱し圧縮機のインジェクションポートへ流入する冷媒をガス化させる。またインジェクションポートに流れる冷媒量は第１膨張弁と第２膨張弁により、第１膨張弁と第２膨張弁の間の中間圧力を定めることで調整する。
【００１５】
第７の発明は、前記分岐部と前記インジェクションポートとの間に、第３膨張弁と高圧側の冷媒との熱交換を行う第６の熱交換部を備えたもので、インジェクション管に流れる冷媒が、第６の熱交換部を介して高圧側の冷媒から受熱し、圧縮機のインジェクションポートへ流入する冷媒をガス化させる。またインジェクションポートに流れる冷媒量は第１膨張弁と第２膨張弁とにより、第１膨張弁と第２膨張弁の間の中間圧力を定めることに加え、第３膨張弁により流量を調整する。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１７】
（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凍サイクル図である。
【００１８】
本実施の形態の空気調和機は、図１に示すように、室内機１および室外機２、並びにこれらを接続する配管３を備えており、室内機１は蒸発器或いは凝縮器として使用される室内熱交換器４と室内ファン５を備え、室外機２は凝縮器或いは蒸発器として使用される室外熱交換器６と室外ファン７、圧縮機８、第１膨張弁９、第２膨張弁１１、冷暖房切換用の四方弁１０を備えている。
【００１９】
上記室内機１の室内熱交換器４、室外機２の室外熱交換器６、圧縮機８、第１膨張弁９、第２膨張弁１１、冷暖房切換用の四方弁１０は、配管３で環状に接続され、これにより冷房或いは暖房が可能な冷凍サイクルが形成されている。
【００２０】
具体的には、圧縮機８の吐出口に四方弁１０を介して室外熱交換器６が配管接続され、この室外熱交換器６に第１膨張弁９を介して室内熱交換器４が配管接続されている。そして、室内熱交換器４に四方弁１０を介して圧縮機８の吸込口が配管接続されている。
【００２１】
室内機１が備える室内熱交換器４は、室内ファン５により室内機１の内部に吸い込まれた室内空気と、室内熱交換器４の内部を流れる冷媒との間で熱交換を行う。室内機１は、冷房時には熱交換により冷却された空気を室内に送風し、暖房時には熱交換により暖められた空気を室内に送風する。
【００２２】
室外機２が備える室外熱交換器６は、室外ファン７により室外機２の内部に吸い込まれた外気と室外熱交換器６の内部を流れる冷媒との間で熱交換を行う。
【００２３】
図２は、上記実施の形態１の空気調和機における実装例の概要を示した図である。
図２に示すように圧縮機を囲み、圧縮機の排熱を貯め込みインジェクション管に伝熱するものであり、蓄熱材を保持する槽を用い伝熱部を蓄熱材の中に入れる、もしくは蓄熱槽と接触させることにより蓄熱材より受熱する熱交換部を有する。
【００２４】
以下、上記のように構成された空気調和機の作用効果について説明する。
【００２５】
まず、通常運転時の冷媒の流れについて説明する。冷房運転時、圧縮機８で圧縮された冷媒は、四方弁１０を介して室外機２の室外熱交換器６に送出され、外気と熱交換して凝縮し液化する。液化した液冷媒は所定の開度に設定された第１膨張弁９により減圧され、室内機１の室内熱交換器４に送出される。室内熱交換器４では、室内空気との熱交換により液冷媒が蒸発してガス冷媒となる。
【００２６】
また、暖房運転時、圧縮機８で圧縮された冷媒は、四方弁１０を介して室内機１の室内熱交換器４に送出される。室内熱交換器４では、室内空気との熱交換によりガス冷媒が凝縮して液化する。液化した液冷媒は、第１膨張弁９により減圧されて気液二相冷媒となり、室外機２の室外熱交換器６に送出される。室外熱交換器６は外気と気液二相冷媒とを熱交換するので、気液二相冷媒は蒸発してガス冷媒となり、圧縮機８に戻る。圧縮機８はガス冷媒を圧縮して四方弁１０を介して再び室内機１の室内熱交換器４に吐出する。
【００２７】
次に、インジェクションを追加した場合の運転時について説明する。冷房運転時、圧縮機８で圧縮された冷媒は、四方弁１０を介して室外機２の室外熱交換器６に送出され、外気と熱交換して凝縮し液化する。液化した液冷媒は所定の開度に設定された第１膨張弁９により中間圧まで減圧される。そして一部の冷媒は、第１膨張弁の下流側に設けた分岐管部を介してインジェクション管に送出され、インジェクション配管では蓄熱材との熱交換により蒸発しガス冷媒となり、圧縮機のインジェクションポートに吸入される。一方、残りの冷媒はさらに所定の開度に設定された第２膨張弁１１により減圧され、室内機１の室内熱交換器４に送出される。室内熱交換器４では、室内空気との熱交換により気液二相冷媒が蒸発してガス冷媒となり圧縮機の吸入ポートより吸入される。
【００２８】
また、暖房運転時、圧縮機８で圧縮された冷媒は、四方弁１０を介して室内機１の室内熱交換器４に送出される。室内熱交換器４では、室内空気との熱交換によりガス冷媒が凝縮して液化する。液化した液冷媒は、第２膨張弁１１により減圧される。そして一部の冷媒は第２膨張弁の下流側に設けた分岐管部を介してインジェクション管に送出され、インジェクション配管では蓄熱材との熱交換により蒸発しガス冷媒となり、圧縮機のインジェクションポートに吸入される。一方、残りの冷媒はさらに所定の開度に設定された第１膨張弁により減圧され、室外機２の室外熱交換器６に送出される。室外熱交換器６は外気と気液二相冷媒とを熱交換するので、気液二相冷媒は蒸発してガス冷媒となり、圧縮機８に戻る。圧縮機８はガス冷媒を圧縮して四方弁１０を介して再び室内機１の室内熱交換器４に吐出する。
【００２９】
このように本実施形態の空気調和機は、圧縮機から放熱され大気へと排熱される熱量をインジェクション配管内の冷媒を熱交換部を介して受熱させ蒸発させることに用いることで、インジェクション冷媒を別途に加熱する熱量を必要とせずインジェクションを追加し効率の良い運転を可能としている。また別途インジェクション冷媒を蒸発させる手段と併用して使うことで、インジェクション量をより多く流すことも可能となる。
【００３０】
（実施の形態２）
本実施の形態の空気調和機は、図３に示す実施形態となる。図１に示す実施の形態１との相違はインジェクション管に受熱する手段にヒートシンクを使用するものである。
【００３１】
図４は、上記実施の形態１の空気調和機における実装例の概要を示した図である。
図４に示すように電装部の放熱を行うヒートシンク内にインジェクション管を設け、電装部で発生した熱を熱交換部を介してインジェクション管に伝熱する。
【００３２】
（実施の形態３）
本実施の形態の空気調和機は、図５に示す実施形態となる。図１に示す実施の形態１との相違はインジェクション管に受熱する手段に、機械室内の熱交換器を使用するものである。
【００３３】
図６は、上記実施の形態１の空気調和機における実装例の概要を示した図である。
図６に示すように室外機内の風路と仕切られた機械室内に配置され、圧縮機や配管等の高温部からの排熱により温められた空気から熱交換部を介して受熱するインジェクション配管と接続された熱交換器を具する。
【００３４】
（実施の形態４）
本実施の形態の空気調和機は、図７に示す実施形態となる。図１に示す実施の形態１との相違はインジェクション管に受熱する手段により、吐出管とインジェクション管が熱交換するための接触部を設けたものである。
【００３５】
図８は、上記実施の形態１の空気調和機における実装例の概要を示した図である。
図８に示すように吐出管とインジェクション管により熱交換するため接触箇所を熱交換部として設けたものである。
【００３６】
（実施の形態５）
本実施の形態の空気調和機は、図９に示す実施形態となる。図１に示す実施の形態１との相違はインジェクション管に受熱する手段に、凝縮排熱熱交換器を使用するものである。また本実施の形態は室外機熱交換器が凝縮器となる冷房運転時のみ使用するものである。
【００３７】
図１０は、上記実施の形態１の空気調和機における実装例の概要を示した図である。
図１０に示すように室外機のファン下流側に空気から吸熱するための熱交換部を設けたものであり、インジェクション配管は室外機の熱交換器が凝縮器として使用されたときの排熱を吸収してインジェクション配管内に流れる冷媒を蒸発させる。
【００３８】
以上、本発明に係る空気調和機について、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上のように、本発明にかかる空気調和機は、天気・気候に依存せずにインジェクション回路の効果を向上させることができ、安定的に運転効率の良い空気調和機を供給することができる。よって、一般家庭で使用される空気調和機を含む様々な空気調和機に適用できる。
【符号の説明】
【００４０】
１  室内機
２  室外機
３  配管
４  室内熱交換器
５  室内ファン
６  室外熱交換器
７  室外ファン
８  圧縮機
９  第１膨張弁
１０  四方弁
１１  第２膨張弁
１２  蓄熱槽
１３  ヒートシンク
１４  機械室熱交換器
１５  吐出熱交換器
１６  凝縮排熱熱交換器
【図１】
2020118317.tif 000003
【図２】
2020118317.tif 000004
【図３】
2020118317.tif 000005
【図４】
2020118317.tif 000006
【図５】
2020118317.tif 000007
【図６】
2020118317.tif 000008
【図７】
2020118317.tif 000009
【図８】
2020118317.tif 000010
【図９】
2020118317.tif 000011
【図１０】
2020118317.tif 000012