(57)【要約】【課題】リバースサイクルデフロスト時においてもコールドドラフト（室温低下）を防ぐことができる空気調和機を提供する。【解決手段】暖房運転時にリバースサイクルデフロストによって除霜を行うヒートポンプ式の空気調和機において、室内熱交換器２０と膨張器１８との間に気液分離器４２と、前記気液分離器４２の気相部と前記室内熱交換器２０とを接続する第１冷媒配管と、前記気液分離器４２の液相部と圧縮機１０とを接続する第２冷媒配管と、前記第２冷媒配管に設けられた補助膨張器４４と、を備えていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
暖房運転時にリバースサイクルデフロストによって除霜を行うヒートポンプ式の空気調和機において、
室内熱交換器と膨張器との間に気液分離器と、
前記気液分離器の気相部と前記室内熱交換器とを接続する第１冷媒配管と、
前記気液分離器の液相部と圧縮機とを接続する第２冷媒配管と、
前記第２冷媒配管に設けられた補助膨張器と、
を備えていることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
暖房運転時にリバースサイクルデフロストによって除霜を行うヒートポンプ式の空気調和機において、
室内熱交換器と膨張器との間に気液分離器と、
前記気液分離器の気相部と前記室内熱交換器とを接続する第１冷媒配管と、
前記気液分離器の液相部と圧縮機とを接続する第２冷媒配管と、
前記第２冷媒配管に設けられた開閉弁と、
を備えていることを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
リバースサイクルデフロスト時、前記室内熱交換器と前記圧縮機とを接続する第３冷媒配管に対して、前記第２冷媒配管が接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプ式空気調和機の暖房運転において、外気温度が氷点下に低い場合の暖房運転時には、室外熱交換器に霜が付着してしまい、室外熱交換器の熱伝達率を低下させ、その結果、空気調和機の効率を低下させてしまうという問題がある。
【０００３】
室外熱交換器に付着した霜を除霜するために、暖房サイクルの冷媒流れを逆転させ、圧縮機からの高温ガス冷媒を室外熱交換器に流通させることで除霜する、所謂、リバースサイクルデフロストが一般的に実施されている。このような空気調和機では、リバースサイクルデフロスト時に、低温冷媒が室内熱交換器に流通してしまうことで、室温低下（コールドドラフト）が発生して室内快適性が悪化する虞がある。
【０００４】
また、リバースサイクルデフロスト以外の除霜方法として、圧縮機からの高温ガスの一部を室外熱交換器に流通させる、ホットガスバイパスデフロストがある。しかし、ホットガスバイパスデフロストの除霜能力はリバースサイクルデフロストに比べると劣り、室外熱交換器の着霜度合によっては、リバースサイクルデフロストを実施せざるを得ず、結果として、コールドドラフトは完全に解消できない。
【０００５】
そのため、特許文献１では、リバースサイクルデフロストを行う前に、圧縮途中の高温ガスを室外熱交換器へ接続される気液分離器に逆流させることで室外熱交換器の温度上昇させておき、リバースサイクルデフロストに要する時間を短縮する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３１８０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１では、リバースサイクルデフロストに要する時間を短縮することができるが、その後のリバースサイクルデフロスト時には、室内熱交換器に低温の液冷媒が流れるため、結果的に、コールドドラフトは避けられない。
【０００８】
本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり、リバースサイクルデフロスト時においてもコールドドラフトを防ぐことができる空気調和機の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、空気調和機は以下の手段を採用する。
即ち、本発明の一態様にかかる空気調和機は、暖房運転時にリバースサイクルデフロストによって除霜を行うヒートポンプ式の空気調和機において、室内熱交換器と膨張器との間に気液分離器と、前記気液分離器の気相部と前記室内熱交換器とを接続する第１冷媒配管と、前記気液分離器の液相部と圧縮機とを接続する第２冷媒配管と、前記第２冷媒配管に設けられた補助膨張器と、を備えていることを特徴とする空気調和機。
【００１０】
本態様に係る空気調和機によれば、除霜時（リバースサイクルデフロスト時）に、膨張器によって膨張させられた冷媒が気液分離器にて気相と液相に分離される。液冷媒と比較して熱伝達率が小さく熱交換性が低いガス冷媒のみが第１冷媒配管を介して室内熱交換器に流通される。また、ガス冷媒と比較して熱伝達率が大きく熱交換性が良い低温の液冷媒は第２冷媒配管を介して補助膨張器によって膨張させられた後に圧縮機へと導かれ、室内熱交換器に導かれることはない。これにより、室内熱交換器による冷媒（ガス冷媒）と室内との熱交換を抑制し、室温低下を防ぐことができる。即ち、リバースサイクルデフロスト時においてもコールドドラフトを防ぐことができる。また、気液分離器は暖房運転時に余剰冷媒のレシーバを兼ねることもできる。
【００１１】
また、本発明の一態様にかかる空気調和機では、暖房運転時にリバースサイクルデフロストによって除霜を行うヒートポンプ式の空気調和機において、室内熱交換器と膨張器との間に気液分離器と、前記気液分離器の気相部と前記室内熱交換器とを接続する第１冷媒配管と、前記気液分離器の液相部と圧縮機とを接続する第２冷媒配管と、前記第２冷媒配管に設けられた開閉弁と、を備えていることを特徴とする。
【００１２】
本態様に係る空気調和機によれば、除霜時（リバースサイクルデフロスト時）に、膨張器によって膨張させられた冷媒が気液分離器にて気相と液相に分離される。液冷媒と比較して熱伝達率が小さく熱交換性が低いガス冷媒のみが第１冷媒配管を介して室内熱交換器に流通される。また、ガス冷媒と比較して熱伝達率が大きく熱交換性が良い低温の液冷媒は、開閉弁が備えられた第２冷媒配管を介して圧縮機へと導かれ、室内熱交換器に導かれることはない。これにより、簡便な構造にて、室内熱交換器による冷媒（ガス冷媒）と室内との熱交換を抑制し、室温低下を防ぐことができる。即ち、リバースサイクルデフロスト時においてもコールドドラフトを防ぐことができる。また、気液分離器は暖房運転時に余剰冷媒のレシーバを兼ねることもできる。
【００１３】
また、本発明の一態様にかかる空気調和機では、リバースサイクルデフロスト時、前記室内熱交換と前記圧縮機とを接続する第３冷媒配管に対して、前記第２冷媒配管が接続されていることを特徴とする。
【００１４】
本態様に係る空気調和機によれば、室内熱交換と圧縮機とを接続する第３冷媒配管に対して第２冷媒配管が接続されているので、気液分離器によって分離された液冷媒が、室内熱交換器を通過したガス冷媒と混合されてから圧縮機に流入される。ガス冷媒は、室内交換器によって少なからず熱交換され過熱されるため、過熱されたガス冷媒と液冷媒を混合することで、液冷媒のガス化を促すことができる。これにより、液体の冷媒が圧縮機に流入される液バックを抑制し、圧縮機の保護を可能とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る空気調和機によれば、リバースサイクルデフロスト時に、気液分離器によって、低温冷媒をガス冷媒と液冷媒に分離し、ガス冷媒と比較して熱伝達率が大きく熱交換性が良い低温の液冷媒を室内熱交換器に流通させないことで、リバースサイクルデフロスト時においてもコールドドラフトを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る空気調和機の冷媒回路を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る空気調和機の冷媒回路の他の例を示す概略図である。
【図３】比較例としての空気調和機の冷媒回路を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の一実施形態に係る空気調和機について、図面を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る空気調和機の冷媒回路が示されている。
【００１８】
空気調和機は、冷媒を圧縮する圧縮機１０と、室内に設置された室内熱交換器２０と、冷媒を膨張させる膨張器１８と、室外に設置された室外熱交換器１４とを備えている。
【００１９】
圧縮機１０の吐出側には、冷媒の流通方向を切り換える四方弁１２が設けられており、吐出配管３０、吸入配管３２、冷媒配管３４及び冷媒配管４０が接続されている。四方弁１２は、図示しない制御部からの信号によって切り換えられ、空気調和機の運転に応じて連通方向を切り換えることができる。吐出配管３０は、圧縮機１０の冷媒吐出口と四方弁１２とを接続している。吸入配管３２は、圧縮機１０の冷媒吸入口と四方弁１２とを接続している。冷媒配管３４は、四方弁１２と室外熱交換器１４とを接続している。冷媒配管４０は、四方弁１２と室内熱交換器２０とを接続している。
【００２０】
室外熱交換器１４及び室内熱交換器２０には、それぞれ室外ファン１６及び室内ファン２２が設置され、それぞれの熱交換器が備えるフィン等に送風する。
【００２１】
室外熱交換器１４には、上述の冷媒配管３４の他、冷媒配管３６が接続され膨張器１８と連通している。室内熱交換器２０には、上述の冷媒配管４０の他、冷媒配管３９が接続されている。
【００２２】
また、本実施形態に係る空気調和機の冷媒回路には、膨張器１８と室内熱交換器２０との間に気液分離器４２が備えられている。気液分離器４２には、冷媒配管３８Ｃ、液冷媒配管４６及びガス冷媒配管４８が接続されている。冷媒配管３８Ｃは、気液分離器４２と切換弁５０とを接続している。切換弁５０は冷媒配管３８Ａを介して膨張器１８と接続されている。液冷媒配管４６は、補助膨張器４４を介して、気液分離器４２によって分離された冷媒の液相部と圧縮機１０入口側の吸入配管３２とを接続している。ガス冷媒配管４８は、気液分離器４２によって分離された冷媒の気相部と切換弁５２とを接続している。切換弁５２は冷媒配管３９を介して室内熱交換器２０と接続されている。また、切換弁５０と切換弁５２とは、冷媒配管３８Ｂを介して接続されており、これらの切換弁５０，５２は、図示しない制御部からの信号によって制御され、空気調和機の運転に応じて連通方向を切り換えることができる。
【００２３】
制御部は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
【００２４】
次に、上述した冷媒回路における暖房サイクル（破線矢印参照）について説明する。
圧縮機１０によって圧縮された高温高圧のガス冷媒は、吐出配管３０に吐出され、連通方向が制御により切り換えられた四方弁１２によって冷媒配管４０に流通され、室内熱交換器２０に至る。
【００２５】
室内熱交換器２０に導入された高温高圧のガス冷媒は、室内ファン２２によって循環される室内空気と熱交換され、室内空気は加熱されて室内の暖房に供される。
【００２６】
暖房運転時、切換弁５２は制御部からの信号によって連通方向が制御され、冷媒配管３９，３８Ｂを連通させる。また、切換弁５０は冷媒配管３８Ｂ，３８Ａを連通させる。これにより、室内熱交換器２０と膨張器１８とを接続する。つまり、冷媒配管３９、切換弁５２、冷媒配管３８Ｂ、切換弁５０及び冷媒配管３８Ａによって、冷媒配管３８（図３参照）に相当する冷媒配管をなす。
【００２７】
室外熱交換器１４に流通された冷媒は、室外ファン１６から送風される外気と冷媒とが熱交換され、冷媒は外気から吸熱して蒸発ガス化される。
【００２８】
ガス化した冷媒は、冷媒配管３４を介して四方弁１２に至り、連通方向が制御により切り換えられた四方弁１２によって吸入配管３２に流通され圧縮機１０に戻る。圧縮機１０に戻ったガス冷媒は、圧縮機１０において再び圧縮される。以上のサイクルを繰り返すことによって暖房運転が行われる。
【００２９】
次に、暖房運転時におけるリバースサイクルデフロスト（実線矢印参照）について説明する。
リバースサイクルデフロスト時、圧縮機１０によって圧縮された高温高圧のガス冷媒は、吐出配管３０に吐出され、連通方向が制御により切り換えられた四方弁１２によって冷媒配管３４に流通され、室外熱交換器１４に至る。
【００３０】
気温度が氷点下に低い場合の暖房運転時には、室外熱交換器１４に霜が付着してしまう。上述したように、暖房運転時において、圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒を室外熱交換器１４に導入させることにより、室外熱交換器１４に付着した霜を除霜することを、リバースサイクルデフロストという。
【００３１】
室外熱交換器１４で凝縮された液冷媒は、冷媒配管３６、膨張器１８、冷媒配管３８Ａを介して切換弁５０に至る。膨張器１８では、液冷媒が断熱膨張されて低温の気液２相冷媒となる。
【００３２】
リバースサイクルデフロスト時、切換弁５０は制御部からの信号によって連通方向が制御され、冷媒配管３８Ａ，３８Ｃを連通させる。これにより、圧縮機１０によって圧縮され室外熱交換器１４で凝縮された全ての液冷媒は、冷媒配管３６、膨張器１８、冷媒配管３８Ａ、切換弁５０及び冷媒配管３８Ｃを介して気液分離器４２に流通される。また、切換弁５２はガス冷媒配管４８と冷媒配管３９を連通させる。
【００３３】
気液分離器４２では、膨張器１８から流出された気液２相冷媒を、液冷媒とガス冷媒とに分離する。分離された冷媒のうち、液冷媒と比較して熱伝達率が小さく熱交換性が低いガス冷媒のみが、第１冷媒配管（ガス冷媒配管４８、切換弁５２及び冷媒配管３９）を介して室内熱交換器２０に流通される。ガス冷媒は、室内熱交換器２０にて、室内ファン２２によって循環される室内空気と多少なりとも熱交換され過熱される。過熱されたガス冷媒は冷媒配管４０に流通され、四方弁１２によって吸入配管３２に流通される。なお、過熱されたガス冷媒が流通する冷媒配管４０、四方弁１２及び吸入配管３２を第３冷媒配管とする。
【００３４】
一方、分離された冷媒のうち、ガス冷媒と比較して熱伝達率が大きく熱交換性が良い液冷媒は、液冷媒配管４６（第２冷媒配管）を介して補助膨張器４４によって膨張させられた後に過熱されたガス冷媒と混合されて圧縮機１０に戻る。液冷媒は室内熱交換器２０に導かれることはない。以上のサイクルを繰り返すことによってリバースサイクルデフロストが行われる。
【００３５】
なお、図２に示すように、図１の切換弁５０、冷媒配管３８Ｂ及び切換弁５２を省略して、補助膨張器４４を開閉弁５４に置換してもよい。この場合、膨張器１８と気液分離器４２とは冷媒配管３８Ｄを介して接続され、気液分離器４２と室内熱交換器２０とは冷媒配管３８Ｅを介して接続される。開閉弁５４は図示しない制御部からの信号によって弁の開閉が制御される。暖房運転時は、開閉弁５４を閉状態に制御することで、室内熱交換器２０から流出した冷媒が、冷媒配管３８Ｅ、気液分離器４２及び冷媒配管３８Ｄを介して膨張器１８に流入される。これに対して、リバースサイクルデフロスト時は、開閉弁５４を開状態に制御することで、気液分離器４２によって分離された冷媒のうちガス冷媒のみが、第１冷媒配管（冷媒配管３８Ｅ）を介して室内熱交換器２０に流通される。また気液分離器４２によって分離された冷媒のうち液冷媒のみが、液冷媒配管４６（第２冷媒配管）を介して過熱されたガス冷媒と混合されて圧縮機１０に戻る。なお、液冷媒は室内熱交換器２０に導かれることはない。
【００３６】
次に、図３を用いて、本実施形態の比較例としての暖房サイクルについて説明する。
本比較例は、図１に示した実施形態に対して、気液分離器４２、補助膨張器４４、切換弁５０，５２及びそれらに付随する冷媒配管を備えていない点で相違し、その他の点については同様である。したがって、上述した実施形態と異なる点についてのみ説明し、その他は同一の符号を用いてその説明を省略する。
圧縮機１０によって圧縮された高温高圧のガス冷媒は、吐出配管３０に吐出され、四方弁１２によって冷媒配管４０に流通され、室内熱交換器２０に至る。
【００３７】
室内熱交換器２０に導入された高温高圧のガス冷媒は、室内ファン２２によって循環される室内空気と熱交換され、室内空気は加熱されて室内の暖房に供される。
【００３８】
室内空気との熱交換によって室内熱交換器２０で凝縮された液冷媒は、冷媒配管３８、膨張器１８、冷媒配管３６を介して室外熱交換器１４に流通される。膨張器１８では、液冷媒が断熱膨張されて低温の気液２相冷媒となる。
【００３９】
室外熱交換器１４に導入された冷媒は、室外ファン１６から送風される外気と冷媒とが熱交換され、冷媒は外気から吸熱して蒸発ガス化される。
【００４０】
ガス化した冷媒は、冷媒配管３４を介して四方弁１２に至り、四方弁１２によって吸入配管３２に流通され圧縮機１０に戻る。圧縮機１０に戻ったガス冷媒は、圧縮機１０において再び圧縮される。以上のサイクルを繰り返すことによって暖房運転が行われる。
【００４１】
次に、本実施形態の比較例としての暖房運転時におけるリバースサイクル及びリバースサイクルデフロストについて説明する。
圧縮機１０によって圧縮された高温高圧のガス冷媒は、吐出配管３０に吐出され、四方弁１２によって冷媒配管３４に流通され、室外熱交換器１４に至る。
【００４２】
室外熱交換器１４で凝縮された液冷媒は、冷媒配管３６、膨張器１８、冷媒配管３８を介して室内熱交換器２０に流通される。膨張器１８では、液冷媒が断熱膨張されて低温の気液２相冷媒となる。
【００４３】
室内熱交換器２０では、室内ファン２２によって循環される室内空気と冷媒とが熱交換され、室内空気は冷却されて室内の冷房に供される。一方、熱交換された冷媒は蒸発ガス化される。
【００４４】
ガス化されたガス冷媒は、冷媒配管４０を介して四方弁１２に至り、四方弁１２によって吸入配管３２に流通され圧縮機１０に戻る。圧縮機１０に戻ったガス冷媒は、圧縮機１０において再び圧縮される。以上のサイクルを繰り返すことによって、本実施形態の比較例としてのリバースサイクルデフロストが行われる。
【００４５】
上述したように、本実施形態の比較例としてのリバースサイクルデフロストでは、圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒が、吐出配管３０、四方弁１２、冷媒配管３４を介して室外熱交換器１４に導入される。外気温度が氷点下に低い場合の暖房運転時に、室外熱交換器１４に付着した霜を、圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒によって除霜（リバースサイクルデフロスト）する。しかし、本実施形態の比較例としてのリバースサイクルデフロストでは、室内熱交換器２０によって室内空気と冷媒とが熱交換され、室内空気は冷却されて室内に供されてしまう。
【００４６】
本実施形態に係る空気調和機によれば以下の効果を奏する。
除霜時（リバースサイクルデフロスト時）に、膨張器１８によって膨張させられた冷媒が気液分離器４２にて気相と液相に分離される。液冷媒と比較して熱伝達率が小さく熱交換性が低いガス冷媒のみが第１冷媒配管を介して室内熱交換器２０に流通される。また、ガス冷媒と比較して熱伝達率が大きく熱交換性が良い低温の液冷媒は第２冷媒配管を介して補助膨張器４４によって膨張させられた後に圧縮機１０へと導かれ、室内熱交換器２０に導かれることはない。これにより、室内熱交換器２０による冷媒（ガス冷媒）と室内との熱交換を抑制し、室温低下を防ぐことができる。即ち、リバースサイクルデフロスト時においてもコールドドラフトを防ぐことができる。
【００４７】
また、ガス冷媒は、室内熱交換器２０によって多少なりとも熱交換され過熱されるため、過熱されたガス冷媒と液冷媒を混合することで、液冷媒のガス化を促すことができる。これにより、液体の冷媒が圧縮機１０に流入されることを抑制し、圧縮機１０の保護を可能とする。
【００４８】
なお、気液分離器４２は暖房運転時に余剰冷媒のレシーバを兼ねることもできる。また、切換弁５０、冷媒配管３８Ｂ及び切換弁５２を省略して、補助膨張器４４を開閉弁５４に置換してもよい。この場合、構造の簡便化を図ることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１０  圧縮機
１２  四方弁
１４  室外熱交換器
１６  室外ファン
１８  膨張器（膨張弁）
２０  室内熱交換器
２２  室内ファン
３０  吐出配管
３２  吸入配管
３４，３６，３８，３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄ，３８Ｅ，３９，４０  冷媒配管
４２  気液分離器
４４  補助膨張器
４６  液冷媒配管（第２冷媒配管）
４８  ガス冷媒配管
５０，５２  切換弁
５４  開閉弁
【図１】
2019060545.tif 000003
【図２】
2019060545.tif 000004
【図３】
2019060545.tif 000005