(57)【要約】【課題】簡単な構造により、下流側ヘッダーに滞留した液冷媒又はオイルをヒートポンプサイクル内に循環させることができる。【解決手段】一対のヘッダー５ｂ、５ｃにおいて暖房運転時に下流側となる下流側ヘッダー５ｃと熱交換器５及び気液分離器２を接続する低圧配管４１或いは気液分離器２とを接続して、下流側ヘッダー５ｃに滞留した液冷媒又はオイルを低圧配管４１或いは気液分離器２に流す接続配管４２を有する。【選択図】図１
2014109416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、
扁平管及び当該扁平管の両端に接続される一対のヘッダーを有する熱交換器と、
前記圧縮機及び前記熱交換器の間に設けられた気液分離器とを備え、
前記一対のヘッダーにおいて暖房運転時に下流側となる下流側ヘッダーと前記熱交換器及び前記気液分離器を接続する低圧配管或いは前記気液分離器とを接続して、前記ヘッダーに滞留した液冷媒又はオイルを前記低圧配管或いは前記気液分離器に流す接続配管を有する空気調和装置。
【請求項２】
前記接続配管に電磁弁が設けられている請求項１記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記圧縮機の回転数及び運転時間から前記下流側ヘッダーの液冷媒の滞留量を算出して、当該滞留量が所定値を超えた場合に、前記電磁弁を開ける電磁弁制御部を有する請求項２記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記圧縮機の回転数及び運転時間から前記下流側ヘッダーのオイルの滞留量を算出して、当該滞留量が所定値を超えた場合に、前記電磁弁を開ける電磁弁制御部を有する請求項２又は３記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記下流側ヘッダーにおける前記接続配管の接続位置が、前記下流側ヘッダーの冷媒出口管よりも低い位置である請求項１乃至４の何れかに記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記熱交換器が複数設けられ、
前記複数の熱交換器が並列に接続され、前記複数の熱交換器の各前記下流側ヘッダーに、それぞれ前記接続配管が接続されている請求項１乃至５の何れかに記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記熱交換器が複数設けられ、
前記複数の熱交換器が直列に接続され、前記複数の熱交換器の各前記下流側ヘッダーに、それぞれ前記接続配管が接続されている請求項１乃至５の何れかに記載の空気調和装置。
【請求項８】
前記熱交換器の前記下流側ヘッダーの上下複数箇所にそれぞれ前記接続配管が接続されている請求項１乃至７の何れかに記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の空気調和装置としては、扁平管及び扁平管の両端に接続される一対のヘッダーを有する室外熱交換器を用いたものがある。この室外熱交換器では、前記一対のヘッダーにおいて暖房運転時に下流側となるヘッダーに、液冷媒又はオイルが滞留してしまうという問題がある。その結果、ヒートポンプサイクル内を循環する冷媒量が不足して空気調和機の性能が低下する、又は、圧縮機内のオイル量が減少して圧縮機が破損するといった問題が生じる。
【０００３】
ここで、特許文献１に示すように、ヘッダー内にオイルが滞留することを防止する構成として、上下方向に延びる複数の扁平管と、これら複数の扁平管の両端に接続される上下一対のヘッダーとを有し、前記一対のヘッダーが、それぞれ内部に設けられた仕切り板により複数のヘッダー室に分割された熱交換器が考えられている。具体的にこの熱交換器は、上部ヘッダーに入口配管及び出口配管が接続されており、下部ヘッダー内を分割する仕切り板にバイパス用の孔を設け、前記下部ヘッダーにおける複数のヘッダー室にオイルが滞留することを防止している。
【０００４】
しかしながら、このように構成された熱交換器では、各ヘッダー内における構造が複雑になってしまうとともに、仕切り板に設けられたバイパス用の孔から冷媒もバイパスしてしまい、冷媒が扁平管を通らず熱交換器の性能が低下してしまう。
【０００５】
また、特許文献１に記載された熱交換器は、出口配管が上部ヘッダーに設けられているので、低負荷運転時等においてヘッダー内での冷媒の流速が低下した場合、前記下部ヘッダー内に冷媒又はオイルが溜まり込んでしまい、前記下部ヘッダーに冷媒又はオイルが滞留する。
【０００６】
このように前記下部ヘッダーに滞留した冷媒又はオイルが循環できなくなることにより、ヒートポンプサイクル内を循環する冷媒量が不足して空気調和機の性能が低下する、又は、圧縮機内のオイル量が減少して圧縮機が破損するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２２６５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、簡単な構造により、下流側ヘッダーに滞留した液冷媒又はオイルをヒートポンプサイクル内に戻して循環させることを主たる所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち本発明に係る空気調和機は、圧縮機と、扁平管及び当該扁平管の両端に接続される一対のヘッダーを有する熱交換器と、前記圧縮機及び前記熱交換器の間に設けられた気液分離器とを備え、前記一対のヘッダーにおいて暖房運転時に下流側となる下流側ヘッダーと前記熱交換器及び前記気液分離器を接続する低圧配管或いは前記気液分離器とを接続して、前記ヘッダーに滞留した液冷媒又はオイルを前記低圧配管或いは前記気液分離器に流す接続配管を有することを特徴とする。
【００１０】
このようなものであれば、暖房運転時に下流側となる下流側ヘッダーと、前記下流側ヘッダー及び前記気液分離器を接続する低圧配管とを接続する接続配管を有するので、前記下流側ヘッダーに滞留した液冷媒又はオイルをヒートポンプサイクル内に戻して循環させることができる。
【００１１】
このように、前記下流側ヘッダーに滞留した液冷媒を前記ヒートポンプサイクル内に戻して循環させることにより、空気調和機の性能低下を防ぐことができる。また、前記下流側ヘッダーに滞留したオイルを前記ヒートポンプサイクル内に戻して循環させることにより、前記圧縮機内のオイル量減少を防止し、前記圧縮機の破損を防ぐことができる。さらに、前記下流側ヘッダーに前記接続配管が接続されているので、下流側ヘッダー内に仕切り板等の滞留防止構造を設けることなく、簡単な構造により、前記下流側ヘッダーに滞留した液冷媒又はオイルを前記ヒートポンプサイクル内に戻して循環させることができる。
【００１２】
液冷媒又はオイルを所定量滞留させてから前記接続配管に液冷媒又はオイルを流し、液冷媒又はオイルが滞留されていない場合等においてガス冷媒が前記接続配管に流れることを防ぐためには、前記接続配管に電磁弁が設けられていることが望ましい。
【００１３】
例えば低負荷運転時等において循環する冷媒流量が低下した場合においても、前記下流側ヘッダーの下部に滞留した液冷媒又はオイルを確実に前記ヒートポンプサイクル内に循環させるためには、前記下流側ヘッダーにおける前記接続配管の接続位置が、前記下流側ヘッダーの冷媒出口管よりも低い位置であることが望ましい。
【００１４】
前記下流側ヘッダーに滞留した液冷媒を確実に前記ヒートポンプサイクル内に循環させることにより、前記ヒートポンプサイクル内を循環する冷媒量の低下を防止して空気調和機の性能を維持するためには、前記圧縮機の回転数及び運転時間から前記下流側ヘッダーの液冷媒の滞留量を算出して、当該滞留量が所定値を超えた場合に、前記電磁弁を開けることが望ましい。
【００１５】
前記下流側ヘッダーに滞留したオイルを確実に前記ヒートポンプポンプサイクル内に循環させることにより、前記圧縮機にオイルを戻し、前記圧縮機が破損することを防止するためには、前記圧縮機の回転数及び運転時間から前記下流側ヘッダーのオイルの滞留量を算出して、当該滞留量が所定値を超えた場合に、前記電磁弁を開ける電磁弁制御部を有することが望ましい。
【００１６】
前記空気調和機の熱交換容量を増大させるとともに、前記下流側ヘッダーに滞留した液冷媒を確実に前記ヒートポンプサイクル内に循環させるためには、前記熱交換器が複数設けられ、前記複数の熱交換器が並列に接続され、前記複数の熱交換器の各前記下流側ヘッダーに、それぞれ前記接続配管が接続されていることが望ましい。
【００１７】
前記空気調和機の熱交換容量を増大させるとともに、前記下流側ヘッダーに滞留した液冷媒を確実に前記ヒートポンプサイクル内に循環させるためには、前記熱交換器が複数設けられ、前記複数の熱交換器が直列に接続され、前記複数の熱交換器の各前記下流側ヘッダーに、それぞれ前記接続配管が接続されていることが望ましい。
【００１８】
液冷媒又はオイルのうち、密度の大きい側を全て排出しなくても密度の小さい側を前記下流側ヘッダーから排出できるようにするためには、前記熱交換器の前記下流側ヘッダーの上下複数箇所にそれぞれ前記接続配管が接続されていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１９】
このように構成した本発明によれば、簡単な構造により、下流側ヘッダーに滞留した液冷媒又はオイルを前記ヒートポンプサイクル内に循環させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態における空気調和装置の回路構成を示す模式図。
【図２】本実施形態における熱交換器の構成を示す模式図。
【図３】変形実施形態における熱交換器の構成を示す模式図。
【図４】変形実施形態における熱交換器の構成を示す模式図。
【図５】変形実施形態における空気調和装置の回路構成を示す模式図。
【図６】変形実施形態における熱交換器の構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
本実施形態に係る空気調和装置１００は、図１に示すように、気液分離器２、圧縮機３、四方弁４、室外熱交換器５、膨張弁（不図示）、室内熱交換器（不図示）を環状に接続してなるヒートポンプサイクル１０を有するものである。なお、四方弁４は、冷媒の流れを変化させて室外機２０及び室内機（不図示）にそれぞれ配置された室外熱交換器５及び前記室内熱交換器を、凝縮器または蒸発器のいずれかに選択的に切り換え、室内における冷暖房を切り換えるものである。
【００２３】
本実施形態における室外機２０は、図１に示すように、気液分離器２、圧縮機３、四方弁４、室外熱交換器５及び室外送風機６を有する。
【００２４】
室外熱交換器５は、図２に示すように、複数の扁平管５ａと当該複数の扁平管５ａの両端に接続され、上下方向に延びる一対の上流側ヘッダー５ｂ及び下流側ヘッダー５ｃとからなるマイクロチャネル型熱交換器である。ここで、上流側ヘッダー５ｂは暖房運転時において上流側となるヘッダーであり、下流側ヘッダー５ｃは暖房運転時において下流側となるヘッダーである。
【００２５】
上流側ヘッダー５ｂの下部には冷媒入口管５ｂ１が設けられ、下流側ヘッダー５ｃの上部には冷媒出口管５ｃ１が設けられている。
【００２６】
さらに、室外機２０は、図１及び図２に示すように、下流側ヘッダー５ｃに滞留した液冷媒又はオイルを下流側ヘッダー５ｃから排出させるための接続配管４２を有する。具体的にこの接続配管４２は、一端が室外熱交換器５の下流側ヘッダー５ｃに接続され、他端が気液分離器２及び四方弁４を接続する配管である低圧配管４１に接続されている。また、接続配管４２の一端は、下流側ヘッダー５ｃの冷媒入口管５ｂ１よりも下方、具体的には、下流側ヘッダー５ｃの底壁に接続されている。なお、接続配管４２は、一般的に用いられる配管であっても良いし、キャピラリチューブであっても良い。
【００２７】
前記接続配管４２には、開閉弁である電磁弁４２ａが設けられている。この電磁弁４２ａは、制御装置（不図示）によって、開閉制御されるものである。
【００２８】
具体的には、前記制御装置が、圧縮機３の回転数及び暖房運転時間から、下流側ヘッダー５ｃに滞留した液冷媒又はオイルの滞留量を算出する。そして前記制御装置は、この算出した液冷媒又はオイルの滞留量が所定値を超えた場合に、電磁弁４２ａを開けるように制御する。
【００２９】
次に、暖房運転時の室外熱交換器５における下流側ヘッダー５ｃに滞留した液冷媒又はオイルの排出方法について説明する。
【００３０】
まず、暖房運転を開始すると、前記膨張弁を通った冷媒は低温、低圧の気液二相冷媒の状態で室外熱交換器５の上流側ヘッダー５ｂに流入する。そして、扁平管５ａを通過するとともに、外気と熱交換し、蒸発しながら下流側ヘッダー５ｃに流入する。ここで、ガス冷媒は、下流側ヘッダー５ｃの冷媒出口管５ｃ１から四方弁４へ流れ、液冷媒は、下流側ヘッダー５ｃの下部に滞留する。また、液冷媒とともにオイルも下流側ヘッダー５ｃの下部に滞留する。
【００３１】
このように下流側ヘッダー５ｃの下部に滞留した液冷媒又はオイルに対して、前記制御装置が、圧縮機３の回転数及び暖房運転時間から、下流側ヘッダー５ｃにおける液冷媒又はオイルの滞留量を算出する。そして前記制御装置は、この算出された液冷媒又はオイルの滞留量が所定値を超えた場合に、電磁弁４２ａを開けるように制御する。
【００３２】
電磁弁４２ａが開状態になることにより、下流側ヘッダー５ｃの下部に滞留した液冷媒又はオイルが、接続配管４２を通って低圧配管４１に流入する。低圧配管４１に流入した液冷媒又はオイルは、低圧配管４１を通って気液分離器２に流入する。
【００３３】
このようにして、下流側ヘッダー５ｃの下部に滞留した液冷媒を確実にヒートポンプサイクル１０内に戻して循環させることができる。また、下流側ヘッダー５ｃの下部に滞留したオイルを、圧縮機３に確実に戻すことができる。
【００３４】
＜本実施形態の効果＞
このように構成した空気調和装置１００によれば、下流側ヘッダー５ｃ及び低圧配管４１を接続する接続配管４２を有するので、下流側ヘッダー５ｃに滞留した液冷媒又はオイルをヒートポンプサイクル１０内に戻して循環させることができる。
【００３５】
このように下流側ヘッダー５ｃに滞留した液冷媒をヒートポンプサイクル１０内に戻して循環させることにより、空気調和機の性能の低下を防ぐことができる。
【００３６】
また、下流側ヘッダー５ｃに滞留したオイルをヒートポンプサイクル１０内に戻して循環させることにより、圧縮機３のオイル量の減少を防止し、圧縮機３の破損を防ぐことができる。
【００３７】
さらに、下流側ヘッダー５ｃに接続配管４２が接続されているので、下流側ヘッダー５ｃ内に滞留防止構造を設けることなく、簡単な構造により、下流側ヘッダー５ｃに滞留した液冷媒又はオイルをヒートポンプサイクル１０内に循環させることができる。
【００３８】
加えて、気液分離器２の下部と、気液分離器２及び圧縮機３を接続する低圧配管４３とを接続する戻し配管４４を有するので、気液分離器２に貯留された液冷媒又はオイルを、確実にヒートポンプサイクル１０内に戻して循環させることができる。
【００３９】
＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
例えば、図３に示すように、室外機２０において、複数の室外熱交換器５が並列に接続され、各下流側ヘッダー５ｃの下部にそれぞれ接続配管４２が接続されているものでも良い。これならば、室外機２０の熱交換容量を増大させるとともに、各室外熱交換器５の下流側ヘッダー５ｃに滞留した液冷媒又はオイルを、接続配管４２を通して液冷媒又はオイルを確実にヒートポンプサイクル１０内に戻して循環させることができる。
【００４０】
図４に示すように、室外機２０において、複数の室外熱交換器５が直列に接続され、各下流側ヘッダー５ｃの下部にそれぞれ接続配管４２が接続されているものでも良い。
【００４１】
図５に示すように、接続配管４２が低圧配管４１に接続されず、接続配管４２が気液分離器２に直接接続されているものでも良い。
【００４２】
図６に示すように、室外熱交換器５の下流側ヘッダー５ｃの上下複数箇所にそれぞれ接続配管４２が接続されているものでも良い。これならば、下流側ヘッダー５ｃに滞留した液冷媒又はオイルの排出時間（戻し時間）を短縮することができる。また、それぞれの接続配管４２に設けられた電磁弁４２ａの開閉をそれぞれ制御することによって、比重の大きいオイルのみを排出する又は比重の小さい冷媒のみを排出させる、両方を排出させる等の態様を切り替えることができる。
【００４３】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４４】
１００・・・空気調和装置
２    ・・・気液分離器
３    ・・・圧縮機
４    ・・・四方弁
５    ・・・室外熱交換器
５ａ  ・・・扁平管
５ｂ  ・・・上流側ヘッダー
５ｂ１・・・冷媒入口管
５ｃ  ・・・下流側ヘッダー
５ｃ１・・・冷媒出口管
６    ・・・室外送風機
１０  ・・・ヒートポンプサイクル
２０  ・・・室外機
３０  ・・・室内機
４１  ・・・低圧配管
４２  ・・・接続配管
４２ａ・・・電磁弁
４３  ・・・低圧配管
【図１】
2014109416.tif 000003
【図２】
2014109416.tif 000004
【図３】
2014109416.tif 000005
【図４】
2014109416.tif 000006
【図５】
2014109416.tif 000007
【図６】
2014109416.tif 000008