(57)【要約】【課題】複雑なブリッジ回路を使用することなく、一方向流れ仕様のドライヤを用いて、冷房運転時および暖房運転時ともにドライヤへ液冷媒が供給される空気調和装置を提供する。【解決手段】空気調和装置１は、ＣＯ２冷媒を循環させて冷房運転、又は暖房運転を行う空気調和装置であって、高圧側冷媒配管と低圧側冷媒配管とをドライヤ６２を介して連絡するバイパス６０を備えている。したがって、冷房運転と暖房運転とが切り替わっても、冷媒がドライヤを通過する方向は変化しない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（２１）、凝縮器（２３，４２）、減圧器（４１，３５）、及び蒸発器（４２，２３）の順にＣＯ２冷媒を循環させて冷房運転、又は暖房運転を行う空気調和装置であって、
前記凝縮器（２３，４２）と前記減圧器（４１，３５）とを連絡する高圧側冷媒配管と、前記圧縮機（２１）と前記蒸発器（４２，２３）とを連絡する低圧側冷媒配管とを、ドライヤ（６２）を介して連絡するバイパス（６０）を備えた、
空気調和装置（１）。
【請求項２】
前記凝縮器（２３，４２）と前記減圧器（４１，３５）との間に接続される過冷却熱交換器（３６）をさらに備え、
前記バイパス（６０）は、前記冷房運転時に前記過冷却熱交換器（３６）の下流側となる位置から分岐している、
請求項１に記載の空気調和装置（１）。
【請求項３】
前記バイパス（６０）は、前記ドライヤ（６２）の下流側に減圧機構として機能するバイパス減圧弁（６１）を有し、
前記過冷却熱交換器（３６）は、前記凝縮器（２３，４２）から前記減圧器（４１，３５）に向う高圧の前記ＣＯ２冷媒と、前記バイパス減圧弁（６１）で減圧された低圧の前記ＣＯ２冷媒との間で熱交換を行わせる、
請求項２に記載の空気調和装置（１）。
【請求項４】
前記パイパス（６０）の分岐点と少なくとも前記暖房運転時に機能する前記減圧器（３５）との間に接続されるレシーバ（３８）をさらに備え、
前記冷房運転時、前記減圧器（３５）は、前記凝縮器（２３）から前記レシーバ（３８）へ向う前記ＣＯ２冷媒を減圧する、
請求項１に記載の空気調和装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＯ２冷媒を用い、蒸気圧縮式冷凍サイクル運転によって室内の冷暖房を行なう空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現地配管工事が必要な空気調和装置では、据付時に、配管内へ水分が過剰に混入することがあり、飽和水分濃度が低い冷媒（例えば、ＣＯ２冷媒）を使用している場合、その水分が凍結して配管を閉塞させることがある。このため、冷媒回路にドライヤを接続して水分を吸着させる方法が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に係る発明では、冷房運転時および暖房運転時ともにドライヤに液冷媒が供給されるように、毎日所定時間に冷媒をドライヤが接続されたバイパスに流して、所定期間経過後に冷媒を冷媒回路に戻している。
【０００３】
仮に、双方向流れ仕様のドライヤが採用されれば、特許文献１に係る発明のような複雑な制御をする必要はないが、ＣＯ２冷媒に適した高耐圧の双方向流れ仕様のドライヤとなるのでコスト増となる。また、一方向流れ仕様のドライヤとブリッジ回路を組み合わせることによって、冷房運転時および暖房運転時ともにドライヤへ液冷媒が供給されるようになるが、冷媒回路が複雑になりさらにコスト増となる。
【特許文献１】特開平２００１−１４１３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、複雑なブリッジ回路を使用することなく、一方向流れ仕様のドライヤを用いて、冷房運転時および暖房運転時ともにドライヤへ液冷媒が供給される空気調和装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１発明に係る空気調和装置は、圧縮機、凝縮器、減圧器、及び蒸発器の順にＣＯ２冷媒を循環させて冷房運転、又は暖房運転を行う空気調和装置であって、高圧側冷媒配管と低圧側冷媒配管とをドライヤを介して連絡するバイパスを備えている。高圧側冷媒配管は、凝縮器と減圧器とを連絡している。低圧側冷媒配管は、圧縮機と蒸発器とを連絡している。
【０００６】
この空気調和装置では、冷房運転と暖房運転とが切り替わっても、冷媒がドライヤを通過する方向は変化しない。その結果、ドライヤとして、一方向流れ仕様のドライヤが採用され、コスト低減になる。
【０００７】
第２発明に係る空気調和装置は、第１発明に係る空気調和装置であって、凝縮器と減圧器との間に接続される過冷却熱交換器をさらに備えている。バイパスは、冷房運転時に過冷却熱交換器の下流側となる位置から分岐している。
【０００８】
この空気調和装置では、冷房運転時、ＣＯ２冷媒は、過冷却熱交換器で過冷却され、その一部がドライヤに入る。ドライヤを通過するＣＯ２冷媒は液になっているで、２相流の冷媒流入によるドライヤのコアの破粋が防止される。さらに、過冷却熱交換器で温度低下したＣＯ２冷媒がドライヤを通過するので、ドライヤの温度が低下し、ドライヤの水分吸着力が向上する。
【０００９】
第３発明に係る空気調和装置は、第２発明に係る空気調和装置であって、バイパスが、ドライヤの下流側に、減圧機構として機能するバイパス減圧弁を有している。過冷却熱交換器は、凝縮器から減圧器に向う高圧のＣＯ２冷媒と、バイパス減圧弁で減圧された低圧のＣＯ２冷媒との間で熱交換を行わせる。
【００１０】
仮に、ドライヤがバイパス減圧弁の下流側にあった場合、過冷却熱交換器で液になったＣＯ２冷媒が２相流となってドライヤを通過するので、ドライヤのコアを破粋させてしまう。しかし、この空気調和装置では、ドライヤはバイパス減圧弁の上流側にあり、ＣＯ２冷媒は液のままドライヤを通過するので、２相流の冷媒流入によるドライヤのコアの破粋が防止される。
【００１１】
第４発明に係る空気調和装置は、第１発明に係る空気調和装置であって、レシーバをさらに備えている。レシーバは、パイパスの分岐点と、少なくとも暖房運転時に機能する減圧器との間に接続される。冷房運転時、減圧器は、凝縮器からレシーバへ向うＣＯ２冷媒を減圧する。
【００１２】
この空気調和装置では、冷房運転時にＣＯ２冷媒の凝縮圧力が臨界圧力を越えていた場合、凝縮器を出たＣＯ２冷媒は室外膨張弁３５で減圧され、且つガス成分はレシーバで分離されるので、ドライヤを通過するＣＯ２冷媒は液になって密度が大きくなり、ドライヤによる乾燥効率が向上する。また、ＣＯ２冷媒は減圧器で減圧されるので、ドライヤに作用する圧力が低下し、ドライヤの耐久性が向上する。
【発明の効果】
【００１３】
第１発明に係る空気調和装置では、一方向流れ仕様のドライヤが採用されるので、コスト低減になる。
【００１４】
第２発明に係る空気調和装置では、ドライヤを通過するＣＯ２冷媒は液になっているで、２相流の冷媒流入によるドライヤのコアの破粋が防止される。さらに、ドライヤの温度が低下し、ドライヤの水分吸着力が向上する。
【００１５】
第３発明に係る空気調和装置では、ＣＯ２冷媒は液のままドライヤを通過するので、２相流の冷媒流入によるドライヤのコアの破粋が防止される。
【００１６】
第４発明に係る空気調和装置では、ドライヤを通過するＣＯ２冷媒は液になって密度が大きくなり、ドライヤによる乾燥効率が向上する。また、ＣＯ２冷媒は室外膨張弁で減圧されるので、ドライヤに作用する圧力が低下し、ドライヤの耐久性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１８】
＜空気調和装置の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る空気調和装置の概略構成図である。図１において、空気調和装置１は、主として、熱源ユニットとしての室外ユニット２と、それに並列に接続される利用ユニットとしての室内ユニット４と、室外ユニット２及び室内ユニット４を制御する制御部６とを備えている。冷媒回路１０は、室外ユニット２と、室内ユニット４と、冷媒連絡配管とが接続されることによって構成される。冷媒回路１０を循環する冷媒はＣＯ２冷媒であり、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転によって、ビル等の室内の冷暖房を行なう。
【００１９】
＜室内ユニット＞
室内ユニット４は、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げによって、又は、室内の壁面に壁掛けによって設置されており、室内膨張弁４１と室内熱交換器４２とを有している。室内膨張弁４１は、電動膨張弁であり、室内熱交換器４２の液側に接続される。室内熱交換器４２は、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷房運転時には冷媒の蒸発器となって室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の凝縮器となって室内空気を加熱する。
【００２０】
＜室外ユニット＞
室外ユニット２は、ビル等の室外に設置されており、圧縮機２１、四路切換弁２２、室外熱交換器２３、室外膨張弁３５、過冷却熱交換器３６、レシーバ３８及びバイパス６０を有している。圧縮機２１は、回転数制御によって容量を変更できるインバータ圧縮機である。
【００２１】
四路切換弁２２は、冷媒の流れの方向を切り換える弁である。冷房運転時には、圧縮機２１の吐出側と室外熱交換器２３のガス側とを連絡し、室内熱交換器４２のガス側と圧縮機２１の吸入側とを連絡する（図１の四路切換弁２２の実線を参照）。また、暖房運転時には、圧縮機２１の吐出側と室内熱交換器４２のガス側とを連絡し、圧縮機２１の吸入側と室外熱交換器２３のガス側とを連絡する（図１の四路切換弁２２の破線を参照）。
【００２２】
室外熱交換器２３は、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷房運転時には冷媒の凝縮器となり、暖房運転時には冷媒の蒸発器となる。
【００２３】
室外膨張弁３５は、電動膨張弁であり、室外側の冷媒回路１０内を流れる冷媒の圧力や流量等の調節を行うために、室外熱交換器２３と室内膨張弁４１との間に接続される。過冷却熱交換器３６は、室外熱交換器２３と室内膨張弁４１との間を流れる冷媒を冷却するために設けられている。
【００２４】
レシーバ３８は、室外膨張弁３５と過冷却熱交換器３６との間に接続されており、液冷媒を一時的に貯え、室外熱交換器２３（又は室内熱交換器４２）内の冷媒量の変化を吸収する。
【００２５】
バイパス６０は、過冷却熱交換器３６の冷却源として設けられている。バイパス６０は、過冷却熱交換器３６と室内膨張弁４１との間を流れる冷媒の一部を分岐し圧縮機２１の吸入側に戻す。バイパス６０には、冷媒を減圧するためのバイパス膨張弁６１が設けられている。その結果、室外熱交換器２３と室内膨張弁４１との間を流れる冷媒は、過冷却熱交換器３６において、バイパス膨張弁６１で減圧された冷媒によって冷却される。また、バイパス膨張弁６１の上流側には、ドライヤ６２が設けられている。ドライヤ６２は、バイパス６０に流入する冷媒から水分を吸着する。
【００２６】
＜空気調和装置の動作＞
冷房運転時は、四路切換弁２２が図１の実線で示される状態となり、圧縮機２１の吐出側が室外熱交換器２３のガス側に連絡され、かつ、圧縮機２１の吸入側が室内熱交換器４２のガス側に連絡された状態となる。室外膨張弁３５は、冷媒を中間圧にまで減圧できるように開度調節される。中間圧とは、冷媒回路１０における高圧側圧力と低圧側圧力との中間値をいう。
【００２７】
圧縮機２１が起動されると、圧縮機２１から吐出された高温・高圧の冷媒が室外熱交換器２３に導入され、室外熱交換器２３で室外空気と熱交換する。冷媒は、室外熱交換器２３を出て室外膨張弁３５で中間圧に減圧される。
【００２８】
中間圧にまで減圧された冷媒は気液混合状態となってレシーバ３８に入る。レシーバ３８では液冷媒とガス冷媒とが分離され、液冷媒のみが過冷却熱交換器３６に入り冷却されて中高温で中間圧の液冷媒となる。過冷却熱交換器３６を出た液冷媒は、室内膨張弁４１に向う途中で一部がバイパス６０に分岐し、その他は室内膨張弁４１に入る。
【００２９】
バイパス６０に分岐した液冷媒は、ドライヤ６２に入り吸着触媒と接触し水分除去される。この液冷媒は、バイパス膨張弁６１で減圧され、過冷却熱交換器３６に入る。液冷媒は、過冷却熱交換器３６でレシーバ３８から出てきた冷媒と熱交換して蒸発しガス冷媒となって圧縮機２１に吸入される。
【００３０】
他方、室内膨張弁４１に到達した液冷媒は、室内膨張弁４１で減圧され、低温・低圧となって室内熱交換器４２に入る。この冷媒は、室内熱交換器４２で室内空気と熱交換しガス冷媒となり、再び圧縮機２１に吸入される。
【００３１】
暖房運転時は、四路切換弁２２が図１の破線で示される状態となり、圧縮機２１の吐出側が室内熱交換器４２のガス側に連絡され、圧縮機２１の吸入側が室外熱交換器２３のガス側に連絡される。室外膨張弁３５は、所定の蒸発圧力まで減圧するように開度調節される。また、室内膨張弁４１は開状態にされる。
【００３２】
圧縮機２１が起動されると、圧縮機２１より吐出された高温・高圧の冷媒が室内熱交換器４２に導入され、室内空気と熱交換する。冷媒は室内熱交換器４２を出て一部はバイパス６０へ分岐し、その他は過冷却熱交換器３６へ入る。
【００３３】
バイパス６０へ分岐した冷媒は、ドライヤ６２に入り吸着触媒と接触し水分除去される。この冷媒は、バイパス膨張弁６１で減圧され、過冷却熱交換器３６に入る。そして、この冷媒は、過冷却熱交換器３６でバイパス６０へ分岐しなかった冷媒と熱交換して蒸発しガス冷媒となって圧縮機２１に吸入される。
【００３４】
他方、バイパス６０に分岐しなかった冷媒は、過冷却熱交換器３６で冷却され気液混合状態となり、レシーバ３８で液冷媒とガス冷媒とが分離され、液冷媒のみが室外膨張弁３５に向う。室外膨張弁３５に到達した液冷媒は、室外膨張弁３５で減圧され、低温・低圧となって、室外熱交換器２３に入る。この冷媒は、室外熱交換器２３で室外空気と熱交換しガス冷媒となり、再び圧縮機２１に吸入される。
【００３５】
＜特徴＞
（１）
空気調和装置１は、高圧側冷媒配管と低圧側冷媒配管とをドライヤ６２を介して連絡するバイパス６０を備えており、冷房運転と暖房運転とが切り替わっても、冷媒がドライヤ６２を通過する方向は変化しないので、ドライヤ６２として、一方向流れ仕様が採用され、コスト低減になる。
【００３６】
（２）
空気調和装置１は、室外熱交換器２３と室外膨張弁３５との間に接続される過冷却熱交換器３６をさらに備えており、バイパス６０は、冷房運転時に過冷却熱交換器３６の下流側となる位置から分岐している。冷房運転時、ＣＯ２冷媒は、過冷却熱交換器３６で過冷却され、その一部がドライヤ６２に入る。また、ドライヤ６２の下流側にはバイパス膨張弁６１が設けられている。ドライヤ６２を通過するＣＯ２冷媒は液になっているで、２相流の冷媒流入によるドライヤ６２のコアの破粋が防止される。さらに、過冷却熱交換器３６で温度低下したＣＯ２冷媒がドライヤ６２を通過するので、ドライヤ６２の温度が低下し、ドライヤ６２の水分吸着力が向上する。
【００３７】
（３）
空気調和装置１では、レシーバ３８が、パイパス６０の分岐点と少なくとも暖房運転時に機能する室外膨張弁３５との間に接続されている。冷房運転時、室外膨張弁３５は、室外熱交換器２３からレシーバ３８へ向うＣＯ２冷媒を減圧する。ＣＯ２冷媒の高圧側圧力が臨界圧力を越えていた場合、室外熱交換器２３を出たＣＯ２冷媒は室外膨張弁３５で減圧され、且つガス成分はレシーバ３８で分離されるので、ドライヤ６２を通過するＣＯ２冷媒の密度が大きくなり、ドライヤ６２による乾燥効率が向上する。また、ドライヤ６２に作用する圧力が低下し、ドライヤの耐久性が向上する。
【００３８】
また、超臨界状態のＣＯ２冷媒は溶解作用の高い溶媒と成り得るので、超臨界状態のＣＯ２冷媒がドライヤ６２を頻繁に通過する場合、ドライヤ６２の吸着材および吸着材を支える支持部材に悪影響を及ぼす可能性がある。しかし、本実施形態に係る空気調和装置１では、ＣＯ２冷媒がドライヤ６２を通過するときは超臨界状態ではないので、ドライヤ６２の吸着材および吸着材を支える支持部材に悪影響を及ぼすという懸念が解消される。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上のように、本発明によれば、据付時に配管内へ水分が過剰に混入する可能性のある空気調和装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係る空気調和装置の概略構成図。
【符号の説明】
【００４１】
１  空気調和装置
２１  圧縮機
２３  室外熱交換器
３５  室外膨張弁（減圧器）
３６  過冷却器
３８  レシーバ
４１  室内膨張弁（減圧器）
４２  室内熱交換器
６０  バイパス
６１  バイパス膨張弁（バイパス減圧器）
６２  ドライヤ
【図１】
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