(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
室外ユニット内に蒸発器として作用して冷媒を蒸発させる第一熱交換器および第二熱交換器を備え、これら熱交換器の下方に結氷防止熱交換器を有する冷凍装置において、
室内ユニットに接続される冷媒管を膨脹弁を介して前記結氷防止熱交換器の入口側に接続するとともに、この結氷防止熱交換器の出口側を冷媒管を介して前記第一および第二熱交換器の入口側にそれぞれ接続し、第一および第二熱交換器の出口側を冷媒管により圧縮機に接続し、前記冷媒管の膨脹弁と結氷防止熱交換器との間、並びに、結氷防止熱交換器と第一および第二熱交換器との間を接続するバイパス管を設け、このバイパス管の中途部にオリフィスを配設し、前記第一または第二熱交換器の出入口に設けた液温度サーモおよびガス温度サーモによる検出温度に基づいて前記膨張弁を制御することを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
前記バイパス管の中途部に、冷房時に冷媒の通過を阻止する逆止弁を配設したことを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、蒸発器として作用して冷媒を蒸発させる二つの熱交換器を有するとともに、これら熱交換器の下方に結氷防止熱交換器を配設した冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来の冷凍装置の冷凍サイクル回路の一部を示したもので、冷凍装置の室外ユニットに収納され暖房運転時に蒸発器として作用する室外熱交換器は、上部に位置する第一熱交換器１および下部に位置する第二熱交換器２により構成され、第二熱交換器２の下方には、結氷防止熱交換器３が配設されている。室内ユニットに接続される冷媒管４ａは、途中で分岐され、一方の冷媒管４ｂは、途中第一メカ弁（一方の膨脹弁）５ａを介して第二熱交換器２の入口側に接続され、他方の冷媒管４ｃは、途中第二メカ弁（他方の膨脹弁）５ｂを介して結氷防止熱交換器３の入口側に接続されている。また、結氷防止熱交換器３の出口側は、冷媒管４ｄにより第一熱交換器１の入口側に接続され、第一熱交換器１および第二熱交換器２の出口側に接続される冷媒管４ｅは、合流されて図示しない四方弁を介して圧縮機に接続されている。
【０００３】
また、第一熱交換器１の入口側には、第一液温度サーモ６ａが配置され、第二熱交換器２の入口側には、第二液温度サーモ６ｂが配置されている。さらに、第一熱交換器１の出口側には、第一ガス温度サーモ７ａが配置され、第二熱交換器２の出口側には、第二ガス温度サーモ７ｂが配置されている。
【０００４】
このような従来の冷凍装置においては、暖房時において、室内ユニットから送られる冷媒の一部は、第一メカ弁５ａを介して第二熱交換器２に送られるとともに、その他の冷媒は、第二メカ弁５ｂを介して結氷防止熱交換器３に送られた後、第一熱交換器１に送られる。この冷媒は、これら各熱交換器１，２において、外部空気と熱交換を行なって蒸発した後、四方弁を介して圧縮機に戻される。
【０００５】
この場合において、第一メカ弁５ａの制御は、第一液温度サーモ６ｂおよび第一ガス温度サーモ７ｂによる検出温度に基づいて行なわれ、第二メカ弁５ｂの制御は、第二液温度サーモ６ａおよび第二ガス温度サーモ７ａによる検出温度に基づいて行なわれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図３に示す冷凍装置においては、第二熱交換器２と、第一熱交換器１および結氷防止熱交換器３とに送られる冷媒の流量を制御するためにそれぞれメカ弁５ａ，５ｂおよび温度サーモ６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂを設ける必要があり、製造コストが高くなるという問題がある。
【０００７】
このような問題を解決するため、発明者らは、図４に示すような、冷凍装置を開発した。すなわち、室内ユニットに接続される冷媒管４ａは、途中メカ弁（膨脹弁）５を介して結氷防止熱交換器３の入口側に接続されており、結氷防止熱交換器３の出口側は、冷媒管４ｂにより第一熱交換器１および第二熱交換器２の入口側に分流器８を介してそれぞれ接続されている。
【０００８】
このような冷凍装置においては、暖房時において、室内ユニットから送られる冷媒は、メカ弁５を介して結氷防止熱交換器３に送られた後、第一熱交換器１および第二熱交換器２に送られ、これら各熱交換器において外部空気と熱交換を行なった後、四方弁を介して圧縮機に戻される。
【０００９】
しかし、このような冷凍装置では、室内ユニットから送られる冷媒がすべて結氷防止熱交換器３に送られるものであるため、圧力損失が大きくなってしまうという問題がある。このように圧力損失が大きくなると、結氷防止熱交換器３内の平均冷媒温度も上昇し、放熱量も多くなってしまう。
【００１０】
そこで、結氷防止熱交換器３のパス数を増加するようにすれば、圧力損失を低減させることができるが、蒸発器として使用する分が減少し、暖房能力の低下を招いてしまうという問題を有している。
【００１１】
そこで、さらに、発明者らは、図５に示すような、冷凍装置を開発した。すなわち、室内ユニットに接続される冷媒管４ａの中途部にはメカ弁５が配設され、この冷媒管４ａは、メカ弁５の下流側で分岐され、一方の冷媒管４ｂは、途中結氷防止熱交換器３と同等の抵抗となるオリフィス（以下、「抵抗器」という。）９を介して第二熱交換器２の入口側に接続され、他方の冷媒管４ｃは結氷防止熱交換器３の入口側に接続されている。また、結氷防止熱交換器３の出口側は冷媒管４ｄにより第二熱交換器２の入口側に接続されている。
【００１２】
この冷凍装置においては、暖房時において、室内ユニットから送られメカ弁５を通過した冷媒は、一部がオリフィス９を介して第一熱交換器１に送られるとともに、その他が結氷防止熱交換器３に送られた後、第二熱交換器２に送られるようになっている。そのため、図４に示す冷凍装置と比較して、結氷防止熱交換器３を通過する冷媒の流量が半分となるため、結氷防止熱交換器３の圧力損失を低減させることができ、平均冷媒温度を低下させることができ、放熱量をも減少させることができるものである。
【００１３】
しかしながら、上述した従来の技術において、結氷防止熱交換器３の圧力損失とオリフィス９の圧力損失とのバランスは、常に一定ではなく、運転状態すなわち冷媒状態により異なるものであり、この両者の圧力損失のバランスがわずかでも崩れると、熱交換器の一部が冷媒不足となり、暖房能力が低下してしまい、適正な暖房を行なうことができなくなるという問題を有している。そのため、どのような抵抗をもつオリフィス９を選択するかが、極めて重要となるが、オリフィス９を適正に選択することはできないという問題を有している。
【００１４】
本発明は前述した点に鑑みてなされたものであり、メカ弁等を複数使用することなく、圧力損失バランスが多少崩れても適正な暖房を行なうことのできる冷凍装置を提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため請求項１に記載の発明に係る冷凍装置は、室外ユニット内に蒸発器として作用して冷媒を蒸発させる第一熱交換器および第二熱交換器を備え、これら熱交換器の下方に結氷防止熱交換器を有する冷凍装置において、室内ユニットに接続される冷媒管を膨脹弁を介して前記結氷防止熱交換器の入口側に接続するとともに、この結氷防止熱交換器の出口側を冷媒管を介して前記第一および第二熱交換器の入口側にそれぞれ接続し、第一および第二熱交換器の出口側を冷媒管により圧縮機に接続し、前記冷媒管の膨脹弁と結氷防止熱交換器との間、並びに、結氷防止熱交換器と第一および第二熱交換器との間を接続するバイパス管を設け、このバイパス管の中途部にオリフィスを配設し、前記第一または第二熱交換器の出入口に設けた液温度サーモおよびガス温度サーモによる検出温度に基づいて前記膨張弁を制御することを特徴とするものである。
【００１９】
この発明によれば、バイパス管を設けているので、暖房時において、室内ユニットから送られメカ弁を通過した冷媒は、その一部が結氷防止熱交換器に送られ、この結氷防止熱交換器からの冷媒は、メカ弁を通過してバイパス管を介して送られるその他の冷媒と合流して第一熱交換器および第二熱交換器に送られるので、抵抗器と結氷防止熱交換器とのバランスが多少崩れても、第一熱交換器および第二熱交換器に適正に冷媒を供給することができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明に係る冷凍装置は、請求項１に記載のものにおいて、前記バイパス管の中途部に、冷房時に冷媒の通過を阻止する逆止弁を配設したことを特徴とするものである。この発明によれば、バイパス管の中途部に逆止弁を配設するようにしているので、冷房時に、熱交換器から送られる冷媒がバイパス管を通過することができず、熱交換器から送られる冷媒がすべて結氷防止熱交換器に送られることになり、その結果、結氷防止熱交換器を有効に凝縮器として利用することができるものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１および図２を参照して説明する。
図１において、１０は冷凍装置（分離型空気調和機）の室外ユニットを示し、この室外ユニット１０の本体１１の背面には、上部に位置する第一熱交換器１および下部に位置する第二熱交換器２が配設されている。この第二熱交換器２の下方には、結氷防止熱交換器３が配設され、この結氷防止熱交換器３に凝縮液冷媒の一部を導くことにより、上方の第一および第二熱交換器１，２を除霜した時に流れ落ちてくる氷水が室外機底板部で氷結し、熱交換器を破壊するのを防止するようになっている。また、室外ユニット１０の上面には、一対のファン１２が回転駆動自在に配設されており、このファン１２の回転駆動により、室外ユニット１０の背面に形成された空気取入れ口（図示せず）から空気が取り込まれて、第一、第二熱交換器１，２に通風するようになっている。さらに、室外ユニット１０の本体１１の内部には、圧縮機１３、アキュムレータ１４等の冷凍サイクルを構成する機器が収納されている。
【００２２】
図２は本発明の室外ユニット１０部分の冷凍サイクル回路の実施形態を示すもので、室内ユニットに接続される冷媒管４ａの中途部には、膨脹弁（以下「メカ弁」という）５が配設されており、この冷媒管４ａは、結氷防止熱交換器３の入口側に接続されている。また、この結氷防止熱交換器３の出口側は、途中分岐される冷媒管４ｂを介して第一熱交換器１および第二熱交換器２の入口側にそれぞれ接続されており、第一熱交換器１および第二熱交換器２の出口側には、冷媒管４ｃにより図示しない四方弁を介して圧縮機に接続されている。
【００２３】
また、本実施形態においては、前記冷媒管４ａのメカ弁５および結氷防止熱交換器３の間と、結氷防止熱交換器３および第一および第二熱交換器２の間の冷媒管４ｂとを接続するバイパス管１５が設けられ、このバイパス管１５の中途部には、逆止弁１６およびオリフィス９（抵抗器）が配設されている。さらに、第二熱交換器２の入口側には、この第二熱交換器２に供給される冷媒の温度を検出する液温度サーモ６が配置され、各熱交換器の出口側には、各熱交換器から送られる冷媒の温度を検出するガス温度サーモ７が配置されている。
【００２４】
尚、図２においては、メカ弁５の下流で分岐してから、オリフィス９の入口および結氷防止熱交換器３の入口に至るまでの管は「第一の冷媒管」とし、オリフィス９の出口および結氷防止熱交換器３の出口から、第一熱交換器１および第二熱交換器２に至までの管は「第二の冷媒管」とする。
【００２５】
次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態においては、暖房時において、室内ユニットから送られメカ弁５を通過した冷媒は、その一部が結氷防止熱交換器３に送られ、この結氷防止熱交換器３からの冷媒は、メカ弁５を通過してバイパス管１５を介して送られるその他の冷媒と合流して第一熱交換器１および第二熱交換器２に送られる。そして、この冷媒は、これら各熱交換器１，２において、外部空気と熱交換を行なった後、四方弁を介して圧縮機に戻される。
【００２６】
この場合に、本実施形態においては、結氷防止熱交換器３から送られる冷媒と、オリフィス９を介してバイパス管１５により送られる冷媒とを合流させた後に、第一熱交換器１および第二熱交換器２に送るようにしているので、オリフィス９と結氷防止熱交換器３との圧力損失のバランスが多少崩れても、第一熱交換器１および第二熱交換器２に適正に冷媒を供給することができる。
【００２７】
また、冷房時においては、圧縮機から四方弁を介して第一熱交換器１および第二熱交換器２に送られる冷媒は、外部空気と熱交換した後、結氷防止熱交換器３に送られ、メカ弁５を介して室内ユニットに送られる。この場合に、本実施形態においては、バイパス管１５の中途部に逆止弁１６を配設しているので、冷房時に、熱交換器から送られる冷媒がバイパス管１５を通過することができず、熱交換器から送られる冷媒がすべて結氷防止熱交換器３に送られることになり、その結果、結氷防止熱交換器３を有効に凝縮器として利用することができる。
【００２８】
したがって、本実施形態においては、バイパス管１５を設けたことにより、オリフィス９と結氷防止熱交換器３との圧力損失のバランスが多少崩れても、第一熱交換器１および第二熱交換器２に適正に冷媒を供給することができるので、運転状態すなわち冷媒状態が変化した場合であっても、暖房能力が低下してしまうことがなく、適正な暖房を行なうことができる。
また、メカ弁５を複数設ける必要がないので、部品点数の低減を図ることができ、これにより安価に製造することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明に係る冷凍装置は、抵抗器と結氷防止熱交換器との圧力損失のバランスが多少崩れても、蒸発器として作用している第一熱交換器および第二熱交換器に適正に冷媒を供給することができるので、運転状態が変化した場合であっても、暖房能力が低下してしまうことがなく、適正な暖房を行なうことができる。また、メカ弁を複数設ける必要がないので、部品数の低減を図ることができ、安価に製造することができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る冷凍装置の室外ユニットの実施の一形態を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る冷凍装置の冷凍サイクルの実施の一形態を示す回路図である。
【図３】従来の冷凍装置の冷凍サイクルを示す回路図である。
【図４】従来の他の冷凍装置の冷凍サイクルを示す回路図である。
【図５】従来の他の冷凍装置の冷凍サイクルを示す回路図である。
【符号の説明】
１  第一熱交換器
２  第二熱交換器
３  結氷防止熱交換器
４  冷媒管
５  メカ弁
９  オリフィス
１０  室外ユニット
１５  バイパス管
１６  逆止弁
【図１】
0003634467.tif 000002
【図２】
0003634467.tif 000003
【図３】
0003634467.tif 000004
【図４】
0003634467.tif 000005
【図５】
0003634467.tif 000006