(57)【要約】  空気調和装置（２０１）は、切替弁（２０２）と流量制限部（１０４）と開閉弁（２０４）とを備える。切替弁（２０２）は、圧縮機（１０）と室外熱交換器（４０）との間の流路に設けられる。室外熱交換器（４０）は、熱交換部（４０Ａ）と熱交換部（４０Ｂ）とを含む。切替弁（２０２）は、暖房運転時には、第２接続ポート（Ｂ１）、第３接続ポート（Ｂ２）および第１接続ポート（Ａ）を連通させる。流量制限部（１０４）と開閉弁（２０４）とは、暖房運転時には、圧縮機（１０）の吐出口と吸入口との間に直列に接続され、一部の冷媒をバイパスさせる。切替弁（２０２）は、熱交換部（４０Ａ）の除霜運転時には、第４接続ポート（Ｃ）と第２接続ポート（Ｂ１）とが互いに連通するとともに、第３接続ポート（Ｂ２）と第１接続ポート（Ａ）とが互いに連通するように構成される。
2019003291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
暖房運転中に、冷媒が圧縮機、室内熱交換器、膨張弁および室外熱交換器の順に循環する空気調和装置であって、
前記圧縮機と前記室外熱交換器との間の流路に設けられた切替弁を備え、
前記室外熱交換器は、それぞれ流路が独立した第１熱交換部と第２熱交換部とを含み、
前記切替弁は、
前記圧縮機の吸入口に接続される第１接続ポートと、
前記第１熱交換部に接続される第２接続ポートと、
前記第２熱交換部に接続される第３接続ポートと、
前記圧縮機の吐出口に接続される第４接続ポートとを含み、
前記暖房運転時に、前記第２接続ポート、前記第３接続ポートおよび前記第１接続ポートは、連通するとともに前記第４接続ポートとは非連通とされ、
前記第１熱交換部の除霜運転時に、前記第４接続ポートと前記第２接続ポートとが互いに連通するとともに、前記第３接続ポートと前記第１接続ポートとが互いに連通し、
前記第２熱交換部の除霜運転時に、前記第４接続ポートと前記第３接続ポートとが互いに連通するとともに、前記第２接続ポートと前記第１接続ポートとが互いに連通し、
前記暖房運転時に、前記圧縮機の吐出口と吸入口との間に直列に接続される流量制限部と開閉弁とをさらに備える、空気調和装置。
【請求項２】
前記開閉弁は、前記暖房運転時に開閉制御され、前記開閉弁が開状態のときの前記空気調和装置の暖房能力は、前記開閉弁が閉状態のときの前記空気調和装置の暖房能力よりも低い、請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記暖房運転時に前記圧縮機の吐出口を前記室内熱交換器に接続し前記圧縮機の吸入口を前記開閉弁および前記流量制限部を介在させて前記圧縮機の吐出口に接続し、冷房運転時に前記圧縮機の吐出口を前記開閉弁を介在させて前記第４接続ポートに接続し前記圧縮機の吸入口を前記室内熱交換器に接続するように構成される、四方弁をさらに備え、
前記開閉弁と前記流量制限部との間の流路は、前記第４接続ポートに接続され、
前記切替弁は、前記冷房運転時に、前記第２接続ポート、前記第３接続ポートおよび前記第４接続ポートが連通するともに前記第１接続ポートとは非連通とされるように構成される、請求項１または２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記切替弁は、
第１中間ポートと第２中間ポートの何れか一方を前記第２接続ポートに連通させ、他方を閉止するように構成された第１弁体を内部でスライドさせる第１シリンダと、
前記第１中間ポートを前記第１接続ポートおよび前記第３接続ポートに連通させるとともに、前記第２中間ポートを前記第４接続ポートに連通させる第１状態と、前記第２中間ポートを前記第３接続ポートおよび前記第４接続ポートに連通させるとともに、前記第１中間ポートを前記第１接続ポートに連通させる第２状態との切替を行なう第２弁体を内部でスライドさせる第２シリンダとをさらに含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開昭４９−５２３４３号（特許文献１）は、暖房運転中、蒸発器として作用する室外側熱交換器の除霜を、暖房運転を中止することなく、かつ効率良く行なうヒートポンプ式冷暖房装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭４９−５２３４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特開昭４９−５２３４３号に記載された冷暖房装置は、四方弁以外に、流路切替弁を用いている。この流路切替弁として、４つの電磁弁を組み合わせて使用することも記載されているが、電磁弁は圧力損失が大きい。【０００５】
電磁弁にかえて、モータで駆動する電動弁を使用することもできるが、電動弁ではサイズが大きくなる。このため室外熱交換器の小型化が難しく、また製造コストも高いという問題があった。【０００６】
一般的に用いられている四方弁と同様の、圧力損失を低減可能な差圧駆動型の弁を、この流路切替弁として使用することも考えられる。しかしこの場合には、弁の駆動に要する圧縮機の吸入側圧力および吐出側圧力を導入する導入管を準備する必要がある。このため、導入管の取り回しなど配管構成が複雑となるとともに、溶接箇所が増え製造時の作業性が悪化する。【０００７】
さらに、近年は建物の高気密、高断熱化が進み、室温安定後にはごく低い能力の暖房運転を行なうことが要求される。しかし圧縮機の運転能力は運転周波数を変えることによって増減させることができるが、運転周波数の下限が定められており、ごく低い能力の暖房運転を連続して行なうことができず、圧縮機の運転と停止を繰り返すことによって室温に変動が生じてしまう。【０００８】
この発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、暖房運転の下限能力を下げることができ、かつ簡単な構成で暖房運転を停止することなく除霜を行なうことが可能な空気調和装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示に係る空気調和装置は、暖房運転中に、冷媒が圧縮機、室内熱交換器、膨張弁および室外熱交換器の順に循環する。空気調和装置は、切替弁と流量制限部と開閉弁とを備える。切替弁は、圧縮機と室外熱交換器との間の流路に設けられる。室外熱交換器は、それぞれ流路が独立した第１熱交換部と第２熱交換部とを含む。【００１０】
切替弁は、圧縮機の吸入口に接続される第１接続ポートと、第１熱交換部に接続される第２接続ポートと、第２熱交換部に接続される第３接続ポートと、圧縮機の吐出口に接続される第４接続ポートとを含む。暖房運転時に、第２接続ポート、第３接続ポートおよび第１接続ポートは、連通するとともに第４接続ポートとは非連通とされる。第１熱交換部の除霜運転時に、第４接続ポートと第２接続ポートとが互いに連通するとともに、第３接続ポートと第１接続ポートとが互いに連通する。【００１１】
第２熱交換部の除霜運転時に、第４接続ポートと第３接続ポートとが互いに連通するとともに、第２接続ポートと第１接続ポートとが互いに連通する。【００１２】
流量制限部と開閉弁とは、暖房運転時に、前記圧縮機の吐出口と吸入口との間に直列に接続される。
【発明の効果】
【００１３】
本開示に係る空気調和装置は、室外熱交換器の除霜を、第１熱交換部と第２熱交換部に分けて交互に行なうことができ、かつ暖房運転の能力が低い状態で運転することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】検討例の空気調和装置１の構成図である。
【図２】本実施の形態に従う空気調和装置２０１の構成図である。
【図３】本実施の形態の空気調和装置における制御装置の接続関係を説明するためのブロック図である。
【図４】流路切替弁２０２の各運転モードにおける冷媒の流れと流量と圧力とを示した図である。
【図５】通常の暖房運転モードでの冷媒の流れを示す図である。
【図６】低能力暖房運転モードでの冷媒の流れを示す図である。
【図７】暖房／除霜運転モードでの冷媒の流れを示す図である。
【図８】除霜／暖房運転モードでの冷媒の流れを示す図である。
【図９】冷房運転モードでの冷媒の流れを示す図である。
【図１０】流路切替弁２０２の構成を示す概略断面図である。
【図１１】暖房運転時における流路切替弁２０２の弁体の位置と冷媒の流れを示す図である。
【図１２】暖房／除霜モード（熱交換部４０Ｂの除霜運転時）における流路切替弁２０２の弁体の位置と冷媒の流れを示す図である。
【図１３】除霜／暖房モード（熱交換部４０Ａの除霜運転時）における流路切替弁２０２の弁体の位置と冷媒の流れを示す図である。
【図１４】冷房モードにおける流路切替弁２０２の弁体の位置と冷媒の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１６】
本実施の形態の空気調和装置について、検討例と対比しながら構成を説明する。
図１は、検討例の空気調和装置１の構成図である。図２は、本実施の形態に従う空気調和装置２０１の構成図である。最初に、図１、図２の共通部分について説明を行なう。
【００１７】
図１、図２を参照して、空気調和装置１，２０１は、圧縮機１０と、室内熱交換器２０と、膨張弁３０と、室外熱交換器４０と、四方弁９１（２９１）とを含む。室外熱交換器４０は、熱交換部４０Ａと、熱交換部４０Ｂとを含む。熱交換部４０Ａと、熱交換部４０Ｂとは、たとえば、上下に室外熱交換器４０が２分割されたものである。
【００１８】
管９０は、四方弁９１（２９１）のポートＨと室内熱交換器２０とを接続する。管９２は、室内熱交換器２０と膨張弁３０とを接続する。管９４は、途中から管９４Ａと管９４Ｂに分岐しており、膨張弁３０と熱交換部４０Ａおよび熱交換部４０Ｂとを接続する。
【００１９】
圧縮機１０の吐出口と吸入口とは、それぞれ四方弁９１（２９１）のポートＧ，Ｅに接続される。管９７Ａ，９７Ｂは、それぞれ熱交換部４０Ａ、熱交換部４０Ｂを流路切替部１０２（図１）または流路切替弁２０２（図２）に接続する。管９９は、一端が圧縮機１０の吐出口に接続され途中から管１００と管１０１に分岐する。管１００は途中に流量制限部１０４が設けられ、流路切替部１０２（図１の四方弁１０２Ａ，１０２Ｂ）または流路切替弁２０２（図２のポートＣ）に接続される。管１０１は、管９９と四方弁９１（２９１）のポートＧとを接続する。
【００２０】
膨張弁３０は、室内熱交換器２０と室外熱交換器４０とを結ぶ管９２と管９４からなる冷媒経路の途中に配置される。
【００２１】
空気調和装置１，２０１は、図示しない圧力センサと、図示しない温度センサと、制御装置３００とをさらに含む。
【００２２】
圧縮機１０は、制御装置３００から受ける制御信号によって運転周波数を変更するように構成される。圧縮機１０の運転周波数を変更することにより圧縮機１０の出力が調整される。圧縮機１０には種々のタイプを採用可能であり、たとえば、ロータリータイプ、往復タイプ、スクロールタイプ、スクリュータイプ等のものを採用し得る。
【００２３】
図１に示す構成では、管９６は、熱交換部４０Ａおよび熱交換部４０Ｂを流路切替部１０２を介して四方弁９１のポートＦに接続する。四方弁９１は、暖房運転のときは実線で示すように圧縮機１０の吐出口（管１０１）と管９０とを接続すると共に、圧縮機１０の吸入口（管９８）と管９６とを接続する。四方弁９１は、冷房運転のときは破線で示すように圧縮機１０の吐出口と管９６とを接続すると共に、圧縮機１０の吸入口と管９０とを接続する。
【００２４】
これに対し図２に示す構成では、管２９６は、熱交換部４０Ａおよび熱交換部４０Ｂを流路切替弁２０２を介して管９８に接続する。四方弁２９１は、暖房運転のときは実線で示すように圧縮機１０の吐出口と管９０とを接続すると共に、圧縮機１０の吸入口を開閉弁２０４を介して管１００に接続する。四方弁２９１は、冷房運転のときは破線で示すように圧縮機１０の吐出口を開閉弁２０４を介して管１００に接続すると共に、圧縮機１０の吸入口と管９０とを接続する。
図１および図２には、暖房時における冷媒の流れる向きが矢印で示されている。
【００２５】
まず、暖房運転の基本的な動作について説明する。暖房運転では、矢印で示す向きに冷媒が流れる。図１では、圧縮機１０は管９６から四方弁９１および管９８を経由して冷媒を吸入し、圧縮する。図２では、圧縮機１０は管２９６から管９８を経由して冷媒を吸入し、圧縮する。圧縮された冷媒は四方弁９１を経由して管９０へ流れる。
【００２６】
室内熱交換器２０（凝縮器）は、圧縮機１０から四方弁９１（２９１）を経由して管９０に流入した冷媒を凝縮して管９２へ流す。室内熱交換器２０（凝縮器）は、圧縮機１０から吐出された高温高圧の過熱蒸気（冷媒）が室内空気と熱交換（放熱）を行なうように構成される。この熱交換により、冷媒は凝縮されて液化する。図示しないが室内機ファンが、室内熱交換器２０（凝縮器）に併設され、制御装置３００は制御信号によって室内機ファンの回転速度を調整する。室内機ファンの回転速度を変更することにより、室内熱交換器２０（凝縮器）における冷媒と室内空気との熱交換量を調整することができる。
【００２７】
膨張弁３０は、室内熱交換器２０（凝縮器）から管９２へ流れた冷媒を減圧する。減圧された冷媒は管９４へ流れる。膨張弁３０は、制御装置３００から受ける制御信号によって開度を調整可能に構成される。膨張弁３０の開度を閉方向に変化させると、膨張弁３０出口側の冷媒圧力は低下し、冷媒の乾き度は上昇する。一方、膨張弁３０の開度を開方向に変化させると、膨張弁３０出口側の冷媒圧力は上昇し、冷媒の乾き度は低下する。
【００２８】
室外熱交換器４０（蒸発器）は、膨張弁３０から管９４へ流れた冷媒を蒸発させる。蒸発した冷媒は、流路切替部１０２（または流路切替弁２０２）を経由して管９６（または管２９６）へ流れる。室外熱交換器４０（蒸発器）は、膨張弁３０により減圧された冷媒が外気と熱交換（吸熱）を行なうように構成される。この熱交換により、冷媒は蒸発して過熱蒸気となる。図示しない室外機ファンが、室外熱交換器４０（蒸発器）に併設される。制御装置３００は、制御信号によって室外機ファンの回転速度を調整する。室外機ファンの回転速度を変更することにより、室外熱交換器４０（蒸発器）における冷媒と外気との熱交換量を調整することができる。
【００２９】
このように暖房運転が行なわれている際に、室外熱交換器４０に霜が付き除霜する必要が生じる場合がある。このような場合、一旦冷房運転に切換えて、高温圧縮冷媒を室外熱交換器４０に流す除霜運転を行なうことが考えられるが、それでは、暖房運転が一旦中断されるので室内の快適性が損なわれる。
【００３０】
そこで、比較例および本実施の形態では、室外熱交換器４０を熱交換部４０Ａと熱交換部４０Ｂに分割し、交互に除霜を実行する。その際に除霜する熱交換器に圧縮機１０からの高温高圧の冷媒を流すことが可能なように、流路切替部１０２または流路切替弁２０２が設けられている。
【００３１】
しかし、図１の比較例の流路切替部１０２は、四方弁１０２Ａ，１０２Ｂの２つの弁を含んでいる。四方弁９１は、ポートＥ，Ｆが冷房、暖房のどちらの場合も固定的に圧縮機１０の吸入口および吐出口が接続され、圧力関係が固定であるので差圧駆動型の切替弁が広く用いられている。
【００３２】
これに対し、四方弁１０２Ａ、１０２Ｂは、管９６が暖房時には圧縮機１０の吸入口に接続され低圧となるのに対し、冷房時には圧縮機１０の吐出口が接続されるので高圧となる。このため常時低圧が供給されるポートを有しない。四方弁１０２Ａ、１０２Ｂに通常の差圧駆動型の切替弁を使用するには、管９８から流路切替部１０２近辺まで、別の配管を引き回す必要がある。したがって、図１の例では構成が複雑となるので、小型化に改良の余地がある。そこで、図２の本実施の形態は、流路切替部１０２に代えて流路切替弁２０２を設けた。以下に、本実施の形態の空気調和装置２０１の流路切替弁２０２による流路切替について説明する。
【００３３】
図３は、本実施の形態の空気調和装置における制御装置の接続関係を説明するためのブロック図である。図３を参照して、圧力センサ５２は、室外熱交換器４０（蒸発器）出口の冷媒の圧力を検出し、その検出値を制御装置３００へ出力する。温度センサ５４は、室外熱交換器４０（蒸発器）出口の冷媒の温度を検出し、その検出値を制御装置３００へ出力する。
【００３４】
制御装置３００は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、空気調和装置２０１における四方弁２９１、流路切替弁２０２、開閉弁２０４、圧縮機１０および膨張弁３０等の制御を行なう。なお、この制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。
【００３５】
図４は、流路切替弁２０２の各運転モードにおける冷媒の流れと流量と圧力とを示した図である。図５〜図９は、各運転モードにおける冷媒の流れを示す図である。図４を参照して、各運転モードについて説明する。なお、以下では区別の便宜のため、熱交換部４０Ａを除霜する場合を「暖房／除霜運転モード」と記載し、熱交換部４０Ｂを除霜する場合を「除霜／暖房運転モード」と記載する場合がある。
【００３６】
（１−１）通常の暖房運転モードでは、流路切替弁２０２は、ポートＢ１、ポートＢ２、ポートＡが連通する状態となり、ポートＣは遮断された状態となる。冷媒は、ポートＢ１およびＢ２からポートＡに向けて流れ、このときの冷媒状態は、一例では、ガス液二相状態である。ポートＡの圧力は低圧となり、ポートＢ１およびＢ２の圧力は低圧となり、ポートＣの圧力は高圧となる。
【００３７】
四方弁２９１ではポートＧからポートＨに冷媒が流れる。一方、ポートＦとポートＥとは連通状態であるが、開閉弁２０４が閉止されているので、冷媒は流れない。
通常の暖房運転モードでの冷媒の流れを図５に示す。
【００３８】
（１−２）低能力暖房運転モードでは、流路切替弁２０２は、通常の暖房運転モードと同様に、ポートＢ１、ポートＢ２、ポートＡが連通する状態となり、ポートＣは遮断された状態となる。冷媒は、ポートＢ１およびＢ２からポートＡに向けて流れ、このときの冷媒状態は、一例では、ガス液二相状態である。ポートＡの圧力は低圧となり、ポートＢ１およびＢ２の圧力は低圧となり、ポートＣの圧力は高圧となる。
【００３９】
四方弁２９１ではポートＧからポートＨに冷媒が流れる。加えて、低能力暖房運転モードでは、開閉弁２０４が開かれているので、ポートＦからポートＥに向けて冷媒が流れる。
低能力暖房運転モードでの冷媒の流れを図６に示す。
【００４０】
（２−１）暖房／除霜運転モードでは、流路切替弁２０２は、ポートＡとポートＢ１とが連通し、ポートＢ２とポートＣとが連通する状態となる。ポートＢ１からポートＡに向けて冷媒が流れ、その流れとは独立してポートＣからポートＢ２に向けて冷媒が流れる。ポートＣからポートＢ２に向けて流れる冷媒の状態は、一例では、ガス状態である。またポートＢ１からポートＡに向けて流れる冷媒の状態は、一例では、ガス状態である。ポートＣおよびＢ２の圧力は中圧（ただし、高圧＞中圧＞低圧とする）となり、ポートＡおよびＢ１の圧力は低圧となる。
【００４１】
暖房／除霜運転モードでの冷媒の流れを図７に示す。図７を参照して、交互除霜における熱交換部４０Ｂの除霜時には、流路切替弁２０２は、ポートＡとポートＢ１が連通し、ポートＢ２とポートＣとが連通するように設定される。すると、圧縮機１０から吐出された高温高圧の冷媒の一部が減圧され熱交換部４０Ｂを矢印の向きに流れる。これにより、熱交換部４０Ｂの霜が溶ける。その間は、引き続き熱交換部４０Ａには膨張弁３０からの液冷媒が流れ、熱交換部４０Ａは蒸発器として作動するので、室内熱交換器２０における暖房運転を維持することができる。
【００４２】
（２−２）除霜／暖房運転モードでは、流路切替弁２０２は、ポートＡとポートＢ２とが連通し、ポートＢ１とポートＣとが連通する状態となる。ポートＢ２からポートＡに向けて冷媒が流れ、その流れとは独立してポートＣからポートＢ１に向けて冷媒が流れる。ポートＣからポートＢ１に向けて流れる冷媒の状態は、一例では、ガス状態である。またポートＢ２からポートＡに向けて流れる冷媒の状態は、一例では、ガス状態である。ポートＡおよびＢ２の圧力は低圧となり、ポートＢ１およびＣの圧力は中圧となる。
【００４３】
除霜／暖房運転モードでの冷媒の流れを図８に示す。図８を参照して、交互除霜における熱交換部４０Ａの除霜時には、流路切替弁２０２は、ポートＡとポートＢ２が連通し、ポートＢ１とポートＣとが連通するように設定される。すると、圧縮機１０から吐出された高温高圧の冷媒の一部が減圧され熱交換部４０Ａを矢印の向きに流れる。これにより、熱交換部４０Ａの霜が溶ける。その間は、引き続き熱交換部４０Ｂには膨張弁３０からの液冷媒が流れ、熱交換部４０Ｂは蒸発器として作動するので、室内熱交換器２０における暖房運転を維持することができる。
【００４４】
（３）冷房運転モードでは、流路切替弁２０２は、ポートＢ１、ポートＢ２、ポートＣが連通する状態となり、ポートＡは遮断された状態となる。冷媒は、ポートＣからポートＢ１およびＢ２に向けて流れ、このときの冷媒の状態は、一例では、ガス単相状態である。ポートＡの圧力は低圧となり、ポートＢ１およびＢ２の圧力は高圧となり、ポートＣの圧力も高圧となる。
【００４５】
冷房運転モードでの冷媒の流れを図９に示す。図９を参照して、冷房モードでは、四方弁２９１は、開閉弁２０４が接続されているポートＦとポートＧが連通し、ポートＥがポートＨと連通するように制御される。また冷房モードでは、開閉弁２０４は開いた状態とされる。圧縮機１０から吐出された冷媒は、四方弁２９１、開閉弁２０４、流路切替弁２０２および室外熱交換器４０を経由して膨張弁３０に至り、その後室内熱交換器２０を経由して圧縮機１０に戻る。
【００４６】
図１０は、流路切替弁２０２の構成を示す概略断面図である。流路切替弁２０２は、圧縮機１０の吸入口に接続されるポートＡと、熱交換部４０Ａに接続されるポートＢ１と、熱交換部４０Ｂに接続されるポートＢ２と、圧縮機１０の吐出口に接続されるポートＣとを含む。
【００４７】
流路切替弁２０２は、さらに、弁体４５２を内部でスライドさせるシリンダ４６０と、弁体４５２を駆動する圧力を切替えるパイロット弁４７０と、弁体４０２を内部でスライドさせるシリンダ４１０と、弁体４０２を駆動する圧力を切替えるパイロット弁４２０とを含む。
【００４８】
弁体４５２は、シリンダ４６０内に配置され、シリンダ４６０の軸方向に摺動自在に構成されている。弁体４５２の両側には仕切部材４５４，４５５があり、仕切部材４５４とシリンダ４６０のとの間に第１室４５６が形成され、仕切部材４５５とシリンダ４６０のとの間に第２室４５７が形成されている。これら第１室４５６及び第２室４５７の圧力差によってスライド弁の弁体４５２が駆動される。弁体４５２は、中間ポート４１１と中間ポート４１２の何れか一方をポートＢ１に連通させ、他方を閉止するように構成される。
【００４９】
弁体４０２は、シリンダ４１０内に配置され、シリンダ４１０の軸方向に摺動自在に構成されている。弁体４０２はその中央部が逆Ｕ字状に加工されている。弁体４０２は、この逆Ｕ字状の部分によって、互いに隣接するポートＡ−Ｂ２の間またはポートＣ−Ｂ２の間で冷媒が流通できるように接続する。弁体４０２はさらに、中間ポート４１１または４１２に連通する貫通孔が設けられている。
【００５０】
弁体４０２の両側には仕切部材４０４，４０５があり、仕切部材４０４とシリンダ４１０のとの間に第３室４０６が形成され、仕切部材４０５とシリンダ４１０のとの間に第４室４０７が形成されている。これら第３室４０６及び第４室４０７の圧力差によってスライド弁の弁体４０２が駆動される。
【００５１】
弁体４０２は、第１状態において、中間ポート４１１をポートＡおよびポートＢ２に連通させるとともに、中間ポート４１２をポートＣに連通させる。弁体４０２は、第２状態において、中間ポート４１２をポートＢ２およびポートＣに連通させるとともに、中間ポート４１１をポートＡに連通させる。
【００５２】
流路切替弁２０２は、パイロット管４３２，４３３，４３４，４８２，４８３，４８４をさらに含む。パイロット管４３２は、室４０６をパイロット弁４２０の切替部４２１に接続する。パイロット管４３４は、室４０７をパイロット弁４２０の切替部４２１に接続する。パイロット管４８２は、室４５６をパイロット弁４７０の切替部４７１に接続する。パイロット管４８４は、室４５７をパイロット弁４７０の切替部４７１に接続する。
【００５３】
切替部４２１および切替部４７１には、パイロット管４３３によって圧縮機１０の吐出口からの高圧が供給され、パイロット管４８３によって圧縮機１０の吸入口からの低圧が供給される。パイロット弁４２０およびパイロット弁４７０は、各々に内蔵されているバネと電磁石とを用いて、切替部４２１および切替部４７１の接続を切替える。それにより、シリンダ４１０の室４０６，４０７の一方が低圧となり、弁体４０２が低圧となった室の方向にスライドする。同様に、シリンダ４６０の室４５６，４５７の一方が低圧となり、弁体４５２が低圧となった室の方向にスライドする。
【００５４】
流路切替弁２０２は、主配管、主弁よりも小型のパイロット管およびパイロット弁４２０，４７０を使用し、主弁に接続された主配管の圧力差を利用して主弁の切替えを行なうように構成される。このため、空気調和装置２０１は、配管の取り回しなど配管構成が簡単となるとともに、溶接箇所も少なくて済み、製造時の作業効率が良くなる。
【００５５】
以下、流路切替弁２０２を略記した図１１〜図１４を用いて、流路切替弁２０２の弁体の位置と冷媒の流れについて説明する。
【００５６】
図１１は、暖房運転時における流路切替弁２０２の弁体の位置と冷媒の流れを示す図である。暖房運転時には、弁体４５２は右方向に移動し、中間ポート４１２を閉止する一方で、ポートＢ１と中間ポート４１１とを連通させる。また、弁体４０２は、左方向に移動し、ポートＡとＢ２と中間ポート４１１とを連通させる。その結果、暖房運転時に、ポートＢ１、ポートＢ２およびポートＡは、連通するとともにポートＣは非連通とされる。
【００５７】
図１２は、暖房／除霜モード（熱交換部４０Ｂの除霜運転時）における流路切替弁２０２の弁体の位置と冷媒の流れを示す図である。弁体４５２は右方向に移動し、中間ポート４１２を閉止する一方で、ポートＢ１と中間ポート４１１とを連通させる。また、弁体４０２は、右方向に移動し、ポートＢ２とポートＣとを連通させる。その結果、熱交換部４０Ｂの除霜運転時には、ポートＣとポートＢ２とが互いに連通するとともに、ポートＢ１とポートＡとが互いに連通する。
【００５８】
図１３は、除霜／暖房モード（熱交換部４０Ａの除霜運転時）における流路切替弁２０２の弁体の位置と冷媒の流れを示す図である。弁体４５２は左方向に移動し、中間ポート４１１を閉止する一方で、ポートＢ１と中間ポート４１２とを連通させる。また、弁体４０２は、左方向に移動し、ポートＢ２とポートＡとを連通させる。その結果、熱交換部４０Ａの除霜運転時には、ポートＡとポートＢ２とが互いに連通するとともに、ポートＢ１とポートＣとが互いに連通する。
【００５９】
図１４は、冷房モードにおける流路切替弁２０２の弁体の位置と冷媒の流れを示す図である。弁体４５２は左方向に移動し、中間ポート４１１を閉止する一方で、ポートＢ１と中間ポート４１２とを連通させる。また、弁体４０２は、右方向に移動し、ポートＣおよびポートＢ２と中間ポート４１２とを連通させる。その結果、冷房モードでは、ポートＢ１、ポートＢ２およびポートＣが連通するともにポートＡとは他の接続ポートとは非連通とされる。
【００６０】
各モードの流路切替弁２０２の状態の説明が終わったので、ここで、再び図２〜図４を参照して、本実施の形態に示した空気調和装置２０１について総括する。
【００６１】
本実施の形態の空気調和装置２０１は、暖房運転中に、冷媒が圧縮機１０、室内熱交換器２０、膨張弁３０および室外熱交換器４０の順に循環するように構成される。空気調和装置２０１は、流路切替弁２０２と流量制限部１０４と開閉弁２０４とを備える。流路切替弁２０２は、圧縮機１０と室外熱交換器４０との間の流路に設けられる。
【００６２】
室外熱交換器４０は、それぞれ流路が独立した熱交換部４０Ａと熱交換部４０Ｂとを含む。
【００６３】
流路切替弁２０２は、ポートＡと、ポートＢ１と、ポートＢ２と、ポートＣとを含む。ポートＡは、圧縮機の吸入口に接続される。ポートＢ１は、熱交換部４０Ａに接続される。ポートＢ２は、熱交換部４０Ｂに接続される。ポートＣは、圧縮機１０の吐出口に流量制限部１０４を介して接続される。
【００６４】
流路切替弁２０２は、暖房運転時には、ポートＢ１、ポートＢ２およびポートＡは、連通するとともにポートＣとは非連通とされるように構成される。
【００６５】
流路切替弁２０２は、熱交換部４０Ａの除霜運転時（除霜／暖房モード）には、ポートＣとポートＢ１とが互いに連通するとともに、ポートＢ２とポートＡとが互いに連通するように構成される。
【００６６】
流路切替弁２０２は、熱交換部４０Ｂの除霜運転時（暖房／除霜モード）には、ポートＣとポートＢ２とが互いに連通するとともに、ポートＢ１とポートＡとが互いに連通するように構成される。
【００６７】
流量制限部１０４と開閉弁２０４とは、暖房運転時には、圧縮機１０の吐出口と吸入口との間に直列に接続される。開閉弁２０４は、暖房運転時に開閉制御される。開閉弁２０４が開状態のときの空気調和装置２０１の暖房能力は、開閉弁２０４が閉状態のときの空気調和装置２０１の暖房能力よりも低い。これは、高温高圧冷媒の一部が、図６に示すように開閉弁２０４を通る経路でバイパスされるからである。
【００６８】
以上のような構成とすることにより、暖房運転を中断せずに室外熱交換器４０の除霜を行なうことができるとともに、開閉弁２０４を開くことによって、高温高圧冷媒の一部が熱交換器を通らずにバイパスされるので、低能力の暖房運転も行なうことができる。
【００６９】
好ましくは、空気調和装置２０１は、四方弁２９１をさらに備える。四方弁２９１は、暖房運転時に圧縮機１０の吐出口を室内熱交換器２０に接続し圧縮機１０の吸入口を開閉弁２０４および流量制限部１０４を介在させて圧縮機１０の吐出口に接続するように構成される。四方弁２９１は、冷房運転時には圧縮機１０の吐出口を開閉弁２０４を介在させてポートＣに接続し圧縮機１０の吸入口を室内熱交換器２０に接続するように構成される。
【００７０】
開閉弁２０４と流量制限部１０４との間の流路は、ポートＣに接続される。
流路切替弁２０２は、冷房運転時に、ポートＢ１、ポートＢ２およびポートＣが連通するともにポートＡとは非連通とされるように構成される。
【００７１】
以上のような構成とすることにより、冷暖房が可能な空気調和装置においても、暖房運転を中断せずに室外熱交換器４０の除霜を行なうことができるとともに、低能力の暖房運転も行なうことができる。
【００７２】
好ましくは、流路切替弁２０２は、シリンダ４６０とシリンダ４１０とをさらに含む。シリンダ４６０は、中間ポート４１１と中間ポート４１２の何れか一方をポートＢ１に連通させ、他方を閉止するように構成された弁体４５２を内部でスライドさせる。シリンダ４１０は、弁体４０２を内部でスライドさせる。弁体４０２は、スライドすることによって、流路切替弁２０２内部の連通状態を第１状態と第２状態との間で切替を行なう。第１状態は、中間ポート４１１をポートＡおよびポートＢ２に連通させるとともに、中間ポート４１２をポートＣに連通させる状態である。第２状態は、中間ポート４１２をポートＢ２およびポートＣに連通させるとともに、中間ポート４１１をポートＡに連通させる状態である。
【００７３】
以上のような構成とすることによって、冷房運転と暖房運転を切替えても流路切替弁２０２内で高低圧が固定される。流路切替弁２０２自身に接続された配管で高低圧を利用した切替機構が実現可能となる。したがって、圧力損失が少なく、弁体駆動圧力を別配管で切替弁まで供給する必要がない、コンパクトな流路切替弁２０２を実現できる。連続暖房を可能とする回路における弁を、弁自身に接続された配管圧力を駆動源として実現できるので、空気調和装置の配管取り回しを容易にし、かつ溶接箇所を少なくすることができる。
【００７４】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、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ことが意図される。
【符号の説明】
【００７５】
１，２０１  空気調和装置、１０  圧縮機、２０  室内熱交換器、３０  膨張弁、４０  室外熱交換器、４０Ａ，４０Ｂ  熱交換部、５２  圧力センサ、５４  温度センサ、９０，９２，９４，９４Ａ，９４Ｂ，９６，９７Ａ，９７Ｂ，９８〜１０１，２９６  管、９１，１０２Ａ，１０２Ｂ，２９１  四方弁、１０２  流路切替部、１０４  流量制限部、２０２  流路切替弁、２０４  開閉弁、３００  制御装置、４０２，４５２  弁体、４０４，４０５，４５４，４５５  仕切部材、４０６，４０７，４５６，４５７  室、４１０，４６０  シリンダ、４１１，４１２  中間ポート、４２０，４７０  パイロット弁、４２１，４７１  切替部、４３２〜４３４，４８２〜４８４  パイロット管、Ａ，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ  ポート。
【図１】
2019003291.tif 000003
【図２】
2019003291.tif 000004
【図３】
2019003291.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2019003291.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2019003291.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2019003291.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2019003291.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月18日(2019.10.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
暖房運転中に、冷媒が圧縮機、室内熱交換器、膨張弁および室外熱交換器の順に循環する空気調和装置であって、
前記圧縮機と前記室外熱交換器との間の流路に設けられた切替弁を備え、
前記室外熱交換器は、それぞれ流路が独立した第１熱交換部と第２熱交換部とを含み、
前記切替弁は、
前記圧縮機の吸入口に接続される第１接続ポートと、
前記第１熱交換部に接続される第２接続ポートと、
前記第２熱交換部に接続される第３接続ポートと、
前記圧縮機の吐出口に接続される第４接続ポートとを含み、
前記暖房運転時に、前記第２接続ポート、前記第３接続ポートおよび前記第１接続ポートは、連通するとともに前記第４接続ポートとは非連通とされ、
前記第１熱交換部の除霜運転時に、前記第４接続ポートと前記第２接続ポートとが互いに連通するとともに、前記第３接続ポートと前記第１接続ポートとが互いに連通し、
前記第２熱交換部の除霜運転時に、前記第４接続ポートと前記第３接続ポートとが互いに連通するとともに、前記第２接続ポートと前記第１接続ポートとが互いに連通し、
前記暖房運転時に、前記圧縮機の吐出口と吸入口との間に直列に接続される流量制限部および開閉弁と、
前記暖房運転時に前記圧縮機の吐出口を前記室内熱交換器に接続し前記圧縮機の吸入口を前記開閉弁および前記流量制限部を介在させて前記圧縮機の吐出口に接続し、冷房運転時に前記圧縮機の吐出口を前記開閉弁を介在させて前記第４接続ポートに接続し前記圧縮機の吸入口を前記室内熱交換器に接続するように構成される、四方弁とをさらに備え、
前記開閉弁と前記流量制限部との間の流路は、前記第４接続ポートに接続され、
前記切替弁は、前記冷房運転時に、前記第２接続ポート、前記第３接続ポートおよび前記第４接続ポートが連通するともに前記第１接続ポートとは非連通とされるように構成される、空気調和装置。
【請求項２】
前記開閉弁は、前記暖房運転時に開閉制御され、前記開閉弁が開状態のときの前記空気調和装置の暖房能力は、前記開閉弁が閉状態のときの前記空気調和装置の暖房能力よりも低い、請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記切替弁は、
第１中間ポートと第２中間ポートの何れか一方を前記第２接続ポートに連通させ、他方を閉止するように構成された第１弁体を内部でスライドさせる第１シリンダと、
前記第１中間ポートを前記第１接続ポートおよび前記第３接続ポートに連通させるとともに、前記第２中間ポートを前記第４接続ポートに連通させる第１状態と、前記第２中間ポートを前記第３接続ポートおよび前記第４接続ポートに連通させるとともに、前記第１中間ポートを前記第１接続ポートに連通させる第２状態との切替を行なう第２弁体を内部でスライドさせる第２シリンダとをさらに含む、請求項１または２に記載の空気調和装置。
【国際調査報告】
2019003291.tif 000017
2019003291.tif 000018