(57)【要約】【課題】空気調和装置において、長い接続配管を接続しても能力低下を抑制できるようにすること。【解決手段】空気調和装置は、圧縮機１０、室外熱交換器３０、減圧装置４０、８０、室内熱交換器９０を順次冷媒配管で接続して冷凍サイクルを構成している。圧縮機１０及び室外熱交換器３０を配置した室外機１１０と室内熱交換器９０を配置した室内機１２０とは、接続配管７０ａ、７０ｂを介して接続される。室外機１１０の冷凍サイクルを構成する部分には予め冷媒が封入されると共に、接続配管７０ａ、７０ｂを接続する際に冷凍サイクルに追加の冷媒が封入される。そして、予め封入される冷媒よりも高圧の追加の冷媒が封入される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、室外熱交換器、減圧装置、室内熱交換器を順次冷媒配管で接続して冷凍サイクルを構成し、
前記圧縮機及び前記室外熱交換器を配置した室外機と、前記室内熱交換器を配置した室内機とを接続配管を介して接続し、
前記室外機の冷凍サイクルを構成する部分に予め冷媒が封入されると共に、
前記接続配管を接続する際に前記冷凍サイクルに追加の冷媒が封入される空気調和装置において、
前記予め封入される冷媒よりも高圧の前記追加の冷媒が封入される
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
請求項１に記載の空気調和装置において、前記予め封入される冷媒として非共沸混合冷媒が用いられると共に、この非共沸混合冷媒における低圧の冷媒より高圧の前記追加の冷媒が封入されることを特徴とする空気調和装置。
【請求項３】
請求項１に記載の空気調和装置において、前記予め封入される冷媒として単一の低圧の冷媒が用いられることを特徴とする空気調和装置。
【請求項４】
圧縮機、室外熱交換器、減圧装置、室内熱交換器を順次接続配管で接続して冷凍サイクルを構成し、
前記圧縮機及び前記室外熱交換器を配置した室外機と、前記室内熱交換器を配置した室内機とを接続配管を介して接続し、
前記室外機の冷凍サイクルを構成する部分に予め冷媒が封入されると共に、
前記接続配管を接続する際に前記冷凍サイクルに追加の冷媒が封入される空気調和装置において、
前記予め封入される冷媒として低圧の冷媒であるＨＣ冷媒と高圧の冷媒であるＣＯ２冷媒との非共沸混合冷媒が用いられ、
前記追加の冷媒として高圧の冷媒であるＣＯ２冷媒が用いられる
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項５】
請求項４に記載の空気調和装置において、前記非共沸混合冷媒における低圧の冷媒として数種のＨＣ冷媒が用いられることを特徴とする空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置に係り、特に、長い接続配管を接続する際に追加の冷媒が封入される空気調和装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
室内を空調する室内機と熱源機である室外機とを接続配管で繋いで冷媒を流すことで室内の空気調和を行う空気調和装置では、接続配管長が長い場合、冷媒が不足するために足りない冷媒を追加充填されることが一般的である。
【０００３】
また、近年のオゾン層保護の観点から、オゾン破壊係数がゼロでありかつ地球温暖化係数もフロン類に比べれば格段に小さい、ＣＯ２冷媒やＨＣ冷媒といった自然冷媒を冷媒として用いる空気調和装置が近年着目されている。ただし、ＨＣ冷媒は高い成績係数を有するが燃焼性があり、ＣＯ２冷媒は高い安全性を有するが成績係数の低い、といった問題点があった。そこで、ＨＣ冷媒にある程度のＣＯ２冷媒を混ぜることで、燃焼性が低くなり安全に冷媒として使用できる冷凍装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９８０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記背景技術のように接続配管が長くなると、この接続配管による圧力損失が大きくなり、圧縮機の吸入圧力を押し下げてしまい、結果として圧縮機が吸い込む冷媒の密度が低下するため、空気調和装置の冷凍サイクルを循環する冷媒質量流量が減少し、能力の低下を引き起こすという問題があった。図３はこれをｐ−ｈ線図で示したものである。図２に示す接続配管による圧力損失Ｐ１は、配管長とともに増加し、圧縮機の吸入圧力を低下させる。なお、圧縮機にはインバータによる回転数制御が可能なものがあり、この接続配管長による能力低下を圧縮機の回転数を上げることで解決しようとすると、接続配管による圧力損失がさらに増えてしまう悪循環を起こすという課題が生ずる。
【０００６】
また、ＨＣ冷媒とＣＯ２冷媒との非共沸混合冷媒の冷凍サイクルを用いる空気調和装置において、長い接続配管に対応して多量の非共沸混合冷媒を追加充填すれば、ＨＣ冷媒の絶対量が増えてしまい、冷媒漏洩時に起こる燃焼に関する安全性が下がってしまうこととなる。
【０００７】
本発明の目的は、長い接続配管を接続しても能力低下を抑制できる空気調和装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の別の目的は、オゾン層保護及び地球温暖化防止を図りつつ、長い接続配管を接続しても安全性を維持してしかも能力低下を抑制でき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】
【０００９】
前述の目的を達成するための本発明の第１の態様は、圧縮機、室外熱交換器、減圧装置、室内熱交換器を順次冷媒配管で接続して冷凍サイクルを構成し、前記圧縮機及び前記室外熱交換器を配置した室外機と、前記室内熱交換器を配置した室内機とを接続配管を介して接続し、前記室外機の冷凍サイクルを構成する部分に予め冷媒が封入されると共に、前記接続配管を接続する際に前記冷凍サイクルに追加の冷媒が封入される空気調和装置において、前記予め封入される冷媒よりも高圧の前記追加の冷媒が封入される構成としたものである。
【００１０】
係る本発明の第１の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
（１）前記予め封入される冷媒として非共沸混合冷媒が用いられると共に、この非共沸混合冷媒における低圧の冷媒より高圧の前記追加の冷媒が封入されること。
（２）前記予め封入される冷媒として単一の低圧の冷媒が用いられること。
【００１１】
また、前述の別の目的を達成するための本発明の第２の態様は、圧縮機、室外熱交換器、減圧装置、室内熱交換器を順次接続配管で接続して冷凍サイクルを構成し、前記圧縮機及び前記室外熱交換器を配置した室外機と、前記室内熱交換器を配置した室内機とを接続配管を介して接続し、前記室外機の冷凍サイクルを構成する部分に予め冷媒が封入されると共に、前記接続配管を接続する際に前記冷凍サイクルに追加の冷媒が封入される空気調和装置において、前記予め封入される冷媒として低圧の冷媒であるＨＣ冷媒と高圧の冷媒であるＣＯ２冷媒との非共沸混合冷媒が用いられ、前記追加の冷媒として高圧の冷媒であるＣＯ２冷媒が用いられる構成としたものである。
【００１２】
係る本発明の第２の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
（１）前記非共沸混合冷媒における低圧の冷媒として数種のＨＣ冷媒が用いられること。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、長い接続配管を接続しても能力低下を抑制できる空気調和装置を提供することができる。
【００１４】
また、本発明によれば、オゾン層保護及び地球温暖化防止を図りつつ、長い接続配管を接続しても安全性を維持してしかも能力低下を抑制できる空気調和装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態の空気調和装置について図１及び図２を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態の空気調和装置の冷凍サイクル構成図、図２は本実施形態における体積能力比のＣＯ２質量分率に対する特性図である。
【００１６】
図１において、１０は冷媒を圧縮する圧縮機、２０は冷房・暖房を切り替える四方弁、３０は室外熱交換器、４０は室外減圧装置、５０は受液器、８０は室内減圧装置、９０は室内熱交換器である。７０ａ・７０ｂは室内機１１０と室外機１２０とを接続する接続配管、６０ａ・６０ｂは接続配管７０ａ・７０ｂと室外機１１０とを繋げる阻止弁であり、６０ｃ・６０ｄは接続配管７０ａ・７０ｂと室内機１２０とを繋げる阻止弁である。
【００１７】
室外機１１０には、圧縮機１０、四方弁２０、室外熱交換器３０、室外減圧装置４０、受液器５０が収納して配置されている。なお、室外機１１０には、室外熱交換器３０に外気を通風する室外ファンや、装置を制御する制御装置などが配置されているが、図示省略してある。
【００１８】
室内機１２０には、室内減圧装置８０、室内熱交換器９０が収納して配置されている。なお、室内機１２０には、室内熱交換器９０に室内空気を通風する室内ファンや、装置を制御する制御装置などが配置されているが、これらは図示省略してある。
【００１９】
冷凍サイクルは、圧縮機１０、四方弁２０、室外熱交換器３０、室外減圧装置４０、受液器５０、室内減圧装置８０、室内熱交換器９０を順次冷媒配管で接続して構成されている。なお、室外機１１０と室内機１２０とを繋げる冷媒配管は、接続配管７０ａ、７０ｂで構成される。
【００２０】
冷媒は、冷房時に図中実線の矢印のように冷凍サイクルを流れ、暖房時に四方弁２０の切り替えにより図中破線の矢印のように冷凍サイクルを流れ、室内の空気調和を行う。すなわち、冷房時には、四方弁２０が図示実線の位置に動作すると共に、室外減圧装置４０が全開となり、室内減圧装置８０が所定の絞り開度に制御されることにより、冷媒は、圧縮機１０、四方弁２０、室外熱交換器３０、室外減圧装置４０、受液器１００、室内減圧装置８０、室内熱交換器９０、四方弁２０、圧縮機１０の順に循環され、室内が冷房される。また、暖房時には、四方弁２０が図示点線の位置に動作すると共に、室内減圧装置８０が全開となり、室外減圧装置４０が所定の絞り開度に制御されることにより、冷媒は、圧縮機１０、四方弁２０、室内熱交換器９０、室内減圧装置８０、受液器１００、室外減圧装置４０、室外熱交換器３０、四方弁２０、圧縮機１０の順に循環され、室内が暖房される。
【００２１】
室外機１１０の冷凍サイクルを構成する部分に予め冷媒が封入される。この封入された冷媒は、室外機１１０が単独状態では、受液器５０に液冷媒として貯留される。この予め封入される冷媒は、この実施形態では、非共沸混合冷媒であり、具体的には低圧冷媒としてプロピレン冷媒（ＨＣ冷媒）、高圧冷媒としてＣＯ２冷媒が用いられている。
【００２２】
室外機１１０及び室内機１２０は分離された状態で据付場所まで輸送され、据付場所に合った長さの接続配管７０ａ、７０ｂを用いて室外機１１０と室内機１２０とが接続される。室外機１１０と室内機１２０の設置状態により、接続配管７０ａ・７０ｂは一般に長くなってしまうので、冷凍サイクルの保有する内体積が増加するため、冷媒が不足する現象が生じる。
【００２３】
これを解決するために冷媒を追加しなければならないが、この追加冷媒を予め封入されるＨＣ冷媒とＣＯ２冷媒との組み合わせ冷媒である非共沸混合冷媒とするのではなく、本実施形態では、高圧冷媒のＣＯ２冷媒のみを封入するものである。すなわち、予め封入される冷媒よりも高圧の追加冷媒を封入するものである。
【００２４】
長い接続配管７０ａ、７０ｂを接続すれば、従来技術で説明したように、その長い接続配管７０ａ、７０ｂにおける圧力損失が圧縮機の吸入圧力を大幅に低下させることとなるため、吸入密度の低下を招いて圧縮機が吸入する冷媒質量流量が低下し、冷凍サイクルの能力が低下する。換言すれば、冷凍サイクルの能力を低下させないためには圧縮機の吸入圧力を下げないことが必要ということになる。
【００２５】
図２はプロピレン冷媒（ＨＣ冷媒）とＣＯ２冷媒との非共沸混合冷媒における理論サイクルの計算結果を示すものである。その計算条件は、蒸発温度が０℃、凝縮温度が３０℃である。横軸がＣＯ２冷媒の質量分率であり、縦軸がＣＯ２冷媒が１００％時における体積能力を１００％としたときの体積能力比である。体積能力とは圧縮機が同一体積を吸込むときに生じる冷房能力である。図２からもあきらかなように、ＣＯ２冷媒の濃度が増えるほど能力が増加していることがわかる。従って、長い接続配管７０ａ、７０ｂを接続する際には、必要となる追加冷媒を高圧冷媒とすれば、高圧冷媒であるＣＯ２冷媒の割合が増えることになるため、体積能力が向上し、能力低下が抑制できる。一方、追加冷媒が安全であるＣＯ２冷媒であるためプロピレン冷媒（ＨＣ冷媒）の絶対量が増えることがないため、安全性が損なわれることはない。
【００２６】
本実施形態によれば、圧縮機１０、室外熱交換器３０、減圧装置４０、８０、室内熱交換器９０を順次冷媒配管で接続して冷凍サイクルを構成し、圧縮機１０及び室外熱交換器３０を配置した室外機１１０と室内熱交換器９０を配置した室内機１２０とを接続配管７０ａ、７０ｂを介して接続し、室外機１１０の冷凍サイクルを構成する部分に予め冷媒が封入されると共に、接続配管７０ａ、７０ｂを接続する際に冷凍サイクルに追加の冷媒が封入される空気調和装置において、予め封入される冷媒よりも高圧の追加の冷媒が封入される構成としたので、長い接続配管を接続しても能力低下を抑制できる。
【００２７】
また、本実施形態によれば、圧縮機１０、室外熱交換器３０、減圧装置４０、８０、室内熱交換器９０を順次冷媒配管で接続して冷凍サイクルを構成し、圧縮機１０及び室外熱交換器３０を配置した室外機１１０と室内熱交換器９０を配置した室内機１２０とを接続配管７０ａ、７０ｂを介して接続し、室外機１１０の冷凍サイクルを構成する部分に予め冷媒が封入されると共に、接続配管７０ａ、７０ｂを接続する際に冷凍サイクルに追加の冷媒が封入される空気調和装置において、予め封入される冷媒として低圧の冷媒であるＨＣ冷媒と高圧の冷媒であるＣＯ２冷媒との非共沸混合冷媒が用いられ、追加の冷媒として高圧の冷媒であるＣＯ２冷媒が用いられる構成としたので、オゾン層保護及び地球温暖化防止を図りつつ、長い接続配管を接続しても安全性を維持してしかも能力低下を抑制できる。
【００２８】
本実施形態では、低圧冷媒としてＨＣ冷媒のプロピレンとしたが、他の有力ＨＣ冷媒であるイソブタン・プロパン等を冷媒として用いてもよく、またその混合物を冷媒として用いてもよく、これらの冷媒はＣＯ２に比べればはるかに低圧で動作する冷媒であるため、置き換え可能である。
【００２９】
また、本実施形態では予め封入する冷媒を非共沸混合冷媒としたが、本発明の効果を得るためには、追加充填する冷媒より低圧冷媒であればよく、例えば、安全な量のＨＣ冷媒で動作する空気調和装置の追加冷媒としてＣＯ２冷媒を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態の空気調和装置の冷凍サイクル構成図である。
【図２】本実施形態における体積能力比のＣＯ２質量分率に対する特性図である。
【図３】従来の空気調和装置におけるｐ−ｈ線図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…圧縮機、２０…四方弁、３０…室外熱交換器、４０…室外減圧装置、５０…受液器、６０ａ・６０ｂ・６０ｃ・６０ｄ…阻止弁、７０ａ・７０ｂ…接続配管、８０…室内膨張弁、９０…室内熱交換器、１１０…室外機、１２０…室内機。
【図１】
2006292289.tif 000003
【図２】
2006292289.tif 000004
【図３】
2006292289.tif 000005