(57)【要約】【課題】  構造が複雑化することなく、レシーバを用いて冷媒量調整を容易に行なうことが可能で、運転効率の高い空気調和機を提供することを目的とする。【解決手段】  圧縮機３、室内熱交換器７、絞り装置５及び室外熱交換器４を含む冷媒回路と、冷媒を溜めるレシーバ１３と、前記冷媒回路及びレシーバ１３を連結する連結管１４とを備えた空気調和機であって、連結管１４は、一端側が、レシーバ１３の出入口１５に接続され、他端側が、前記冷媒回路において、冷房運転時に圧縮機３から吐出した高圧冷媒の少なくとも一部が液相として存在するエリアに接続され、レシーバ１３は、冷房運転時に室内熱交換器７から圧縮機３に冷媒が流れる配管１２と熱交換可能なように設けられたことを特徴とする。【選択図】        図１
2015114010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、室内熱交換器、絞り装置及び室外熱交換器を含む冷媒回路と、冷媒を溜めるレシーバと、前記冷媒回路及びレシーバを連結する連結管とを備えた空気調和機であって、前記連結管は、一端側が、前記レシーバの出入口に接続され、他端側が、前記冷媒回路において、冷房運転時に圧縮機から吐出した高圧冷媒の少なくとも一部が液相として存在するエリアに接続され、前記レシーバは、冷房運転時に室内熱交換器から圧縮機に冷媒が流れる配管と熱交換可能なように設けられたことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記連結管は、他端側が前記室外熱交換器と絞り装置とをつなぐ配管に接続されたことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
【請求項３】
前記連結管は、他端側が前記室外熱交換器の過冷却領域に接続されたことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
【請求項４】
前記圧縮機、室外熱交換器及び絞り装置が室外機に収容され、前記室外機の底板に、前記室外熱交換器から滴下した凝縮水を集める凹部が形成され、前記凹部の底面に排水口が形成され、前記凹部及び排水口の少なくとも一方の周縁部の一部に、凹部に溜まった凝縮水の飛散を防止する飛散防止壁が形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気調和機。
【請求項５】
前記室外機に室外ファンが収容され、前記飛散防止壁は、前記周縁部全体のうち、前記室外ファンに近い側の部分に形成されたことを特徴とする請求項４記載の空気調和機。
【請求項６】
前記飛散防止壁は、前記周縁部から前記凹部又は排水口の半径方向内側に向けて突設されたことを特徴とする請求項４又は５記載の空気調和機。
【請求項７】
前記飛散防止壁は、前記凹部又は排水口の上方に向けて突設されたことを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の空気調和機。
【請求項８】
前記飛散防止壁は、前記底板の排水口を打ち抜き加工する際に、一部を抜き残すことにより底板と一体的に形成されたものであることを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載の空気調和機。
【請求項９】
圧縮機、室内熱交換器、絞り装置および室外熱交換器を含む冷媒回路と、前記室内熱交換器及び室内ファンを収容する室内機とを備え、前記室内熱交換器は、絞り機構を介して第１熱交換器及び第２熱交換器が直列的に接続され、前記第１熱交換器が凝縮器として機能し、前記第２熱交換器が蒸発器として機能する再熱除湿運転が可能な空気調和機であって、前記絞り機構が電磁弁を利用したものであり、再熱除湿運転終了時に、前記絞り機構の上流側冷媒圧力と下流側冷媒圧力との差圧を低減する制御を行なうことを特徴とする空気調和機。
【請求項１０】
前記絞り機構が、前記第１熱交換器及び第２熱交換器の間に、キャビラリチューブと、直動式電磁弁とを並列配置したものであることを特徴とする請求項９記載の空気調和機。
【請求項１１】
空調運転を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記差圧を低減する制御として、再熱除湿運転終了時に、前記電磁弁が開状態であるか、又は、室内温度が上昇したことを検知するまで暖房運転を行なうことを特徴とする請求項９又は１０記載の空気調和機。
【請求項１２】
前記制御装置は、前記暖房運転の間、前記室内ファンを停止させることを特徴とする請求項１１記載の空気調和機。
【請求項１３】
空調運転を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記差圧を低減する制御として、再熱除湿運転終了時に、圧縮機を停止した状態で、前記電磁弁が開状態であるか、又は、所定時間が経過したことを検知するまで前記室内ファンを運転させることを特徴とする請求項９又は１０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、冷媒回路を循環する冷媒量を調整可能な空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の空気調和機のほとんどは、冷房と暖房が切り替えられるように冷媒回路が構成されている。また、冷媒回路に必要な冷媒量は、凝縮器の大きさによって大きく変化するところ、一般的な空気調和機においては、冷媒回路を構成する室内熱交換器と室外熱交換器とで冷媒流路の容積が異なる。したがって、冷房運転時と暖房運転時とで、冷媒回路に必要とされる冷媒量が大きく変化する。冷媒回路に必要とされる冷媒量と、実際に冷媒回路を循環する冷媒量との差が大きくなるほど、空気調和機の運転の効率が低下する。
【０００３】
上記課題に対して、特許文献１には、少なくとも１つの冷媒ラインによって冷媒回路と流通連通して接続される冷媒貯蔵装置（レシーバ）と、少なくとも１つの冷媒ラインに配された冷媒流制御装置とを備え、冷媒流制御装置は、冷媒が冷媒ラインを通流する開位置と、冷媒ラインを通る冷媒の流れを遮断する閉位置とを有する冷媒蒸気圧縮システムが記載されている。特許文献１では、冷媒流制御装置の開閉を制御することで、冷媒回路内の冷媒量を調整可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−５２１１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、特許文献１では、冷媒制御装置の開閉制御が必要とされていた。
そこで、本発明においては、上記に鑑み、構造が複雑化することなく、レシーバを用いて冷媒量調整を容易に行なうことが可能で、運転効率の高い空気調和機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、圧縮機、室内熱交換器、絞り装置及び室外熱交換器を含む冷媒回路と、冷媒を溜めるレシーバと、前記冷媒回路及びレシーバを連結する連結管とを備えた空気調和機であって、前記連結管は、一端側が、前記レシーバの出入口に接続され、他端側が、前記冷媒回路において、冷房運転時に圧縮機から吐出した高圧冷媒の少なくとも一部が液相として存在するエリアに接続され、前記レシーバは、冷房運転時に室内熱交換器から圧縮機に冷媒が流れる配管と熱交換可能なように設けられたことを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、冷房運転時において、レシーバとの間で熱交換可能に設けられる配管（以下、熱交換配管）を流れる冷媒温度は、連結管を通ってレシーバに導入される、液相と気相とが混在した過冷却状態の高圧冷媒温度よりも低温となる。従って、レシーバ内に導入された冷媒は冷却され、液化した状態でレシーバに貯蔵することが可能となる。また、暖房運転時は、熱交換配管は、圧縮機から吐出された高温高圧のガス状の冷媒が通過するため、レシーバも加熱されて高温となる。これによって、レシーバ内の冷媒はガス状となるため、レシーバ内の冷媒を冷媒回路に戻すことが可能となる。
【０００８】
本発明は、設計上の理由により、冷房運転時に冷媒回路を循環する冷媒の最適量（最適冷媒量）が、暖房運転時の最適冷媒量よりも少なくなるようなケースにおいて、好適に適用される。すなわち、上記ケースにおいて、本発明の構成を採用することで、運転モード（冷暖房運転）に応じて、冷媒回路を循環する冷媒量（循環冷媒量）を自動的に調整して運転効率に優れた空気調和機を提供することが可能となる。
【０００９】
ここで、最適冷媒量とは、「空調能力」／「消費電力」で表わされるＣＯＰ（成績係数）が最大となる冷媒量を意味する。冷房運転と暖房運転とで最適冷媒量を比較する場合、冷暖房運転とも定格運転を行ったときの最適冷媒量を比較することができる。また、定格運転とは、圧縮機の回転数を予め設定した一定値で駆動させる運転を意味する。圧縮機の回転数としては、最小回転数と最大回転数の間の、運転効率が高く標準的な回転数が設定される。
【発明の効果】
【００１０】
上述のように、本発明によれば、冷媒回路において、冷房運転時に圧縮機から吐出した高圧冷媒の少なくとも一部が液相として存在するエリアに冷媒を溜めるレシーバを接続するとともに、冷房運転時に室内熱交換器から圧縮機に冷媒が流れる配管と熱交換可能なように設けたため、自動的に冷房運転時にはレシーバ内に冷媒を溜め、暖房運転時にはレシーバ内の冷媒を冷媒回路に戻すことが可能となる。したがって、冷房運転時の方が暖房運転時よりも最適冷媒量が少なくなるタイプの空気調和機において、運転効率の高い空気調和機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の空気調和機の冷媒回路を示す図
【図２】本発明のレシーバと熱交換配管との第２の配置形態を示す模式図
【図３】本発明のレシーバと熱交換配管との第３の配置形態を示す模式図
【図４】図１における連結管とは別形態の冷媒回路の要部を示す図
【図５】本発明の室外機のキャビネット及び室外ファンを外した状態を示す斜視図
【図６】本発明の室外機の底板（室外熱交換器が設置された状態）の平面図
【図７】本発明の室外機のキャビネットを外した状態を示す斜視図
【図８】本発明の室外ファンと排水口の位置関係を示す模式図
【図９】従来の室外機の底板を示す一部断面図
【図１０】本発明の室外機の底板を示す一部断面図
【図１１】本発明の別の形態の飛散防止壁を取り付けた底板の斜視図
【図１２】従来の電動膨張弁を示す断面図
【図１３】本発明の第２実施形態を示す冷媒回路図
【図１４】本実施形態における絞り機構とは別の形態を示す概略図
【図１５】本実施形態の空気調和機の制御ブロック図
【図１６】本実施形態の差圧低減の制御を示すフローチャート図
【図１７】図１６とは別の制御を示すフローチャート図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１実施形態］
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明に係る空気調和機の実施形態を示す冷媒回路図である。図示のごとく、本実施形態の空気調和機は、室内機と室外機が、細管、太管で連結されたセパレート型空気調和機である。より具体的には、１台の室外機１に１台の室内機２が接続されたシングル型空気調和機であり、室外機１に収容される圧縮機３、室外熱交換器４及び絞り装置５をこの順に冷媒配管で直列に接続している。
【００１３】
さらに、絞り装置５から二方弁６を介して、室内機２に収容される室内熱交換器７を配管接続し、室内熱交換器７から三方弁８を介して、再び室外の圧縮機３に配管接続して冷媒回路を構成している。絞り装置５は、冷媒の流量を調整する装置であり、本実施形態では電動膨張弁が用いられているが、これに限らずキャピラリチューブを用いることもできる。
【００１４】
圧縮機３は、切換弁である四方弁９を介して冷媒回路に接続されており、四方弁９を切り換えることにより、室外熱交換器４側、又は、室内熱交換器７側のいずれの方向へも圧縮した冷媒を送出可能な構成とされている。この四方弁９の切り換えにより、室外熱交換器４と室内熱交換器７とが、凝縮器又は蒸発器として使用される。
【００１５】
具体的に、図１では、圧縮機３から吐出される高温の冷媒が、図示する実線矢印方向に流通され、凝縮器としての室外熱交換器４、絞り装置５を経て蒸発器としての室内熱交換器７に流入されることによって冷房運転が実現される。また、圧縮機３から吐出される冷媒が、図示する破線矢印方向に流通され、凝縮器としての室内熱交換器７、絞り装置５を経て蒸発器としての室外熱交換器４に流入されることによって暖房運転が実現される。
【００１６】
本発明では、冷媒を溜めるレシーバ１３が連結管１４を介して上記冷媒回路に接続される。レシーバ１３の底面に出入口１５が下向きに形成される。連結管１４は少なくとも一端側が上向きに配置され、その上端が出入口１５からレシーバ１３内に挿入される。連結管１４の他端側は、冷媒回路において、冷房運転時に圧縮機３から吐出した高圧冷媒の少なくとも一部が液相として存在する、すなわち、冷媒が過冷却状態で存在するエリアに接続される。本実施形態では、連結管１４の他端側は、室外熱交換器４と絞り装置５とをつなぐ配管１１に接続される。このとき、連結管１４の他端側の端部は、連結管１４の一端側の端部よりも水平以上の上方にならないように冷媒回路に接続する。連結管内に冷媒やオイルが溜まるトラップが生じないようにするためである。
【００１７】
室内熱交換器７と圧縮機３（四方弁９）とは、三方弁８を介して配管接続される。レシーバ１３は、室内熱交換器７と圧縮機３とを接続する配管の中でも、三方弁８と四方弁９とを接続する配管１２に対して銅のろう材１６によって溶接される。これにより、レシーバ１３と配管１２との間で熱交換が可能となる。なお、レシーバ１３は、配管１２と熱交換可能なように設ければよい。
【００１８】
ここで、熱交換可能なように設けるとは、レシーバ１３と、配管１２との間で熱交換可能なように、両者を直接的又は間接的に接触させることを意味する。具体的には、レシーバ１３を配管１２に溶接するほかに、レシーバ１３に配管１２が密着可能な凹面を形成し、両者をバンド等の固定具によって直接的に接触させた状態で固定する方法を例示することができる。
【００１９】
さらに、レシーバ１３と配管１２とを熱交換可能にする例として、レシーバ１３を配管１２本体に接触させるだけでなく、例えば、図２に示すように、配管１２から先端を閉塞した支管１２ａを分岐させ、支管１２ａにレシーバ１３を接触さてもよいし、図３に示すように、配管１２の一部に、配管１２に対して並列的に接続されたバイパス管１２ｂを設け、バイパス管１２ｂにレシーバ１３を接触させるようにしてもよい。
【００２０】
配管１２に支管１２ａやバイパス管１２ｂを設けることにより、室外機１内における配管１２の位置に関係なく、レシーバ１３の設置位置を決めることができ、設計上の自由度を高めることができる。なお、配管１２に支管１２ａを設ける場合、支管１２ａは基端から先端に向けて水平よりも上向きになるようにする。熱交換して液化した冷媒が、支管１２ａ内に溜まることなく、配管１２に戻るようにするためである。
【００２１】
本実施形態では、室外熱交換器４の容量が室内熱交換器７の容量より小さくなるように設計されている。従って、暖房運転時には、冷房運転時より多くの冷媒が必要となる。この場合、暖房定格運転時の最適冷媒量は冷房定格運転時の最適冷媒量よりも多くなる。すなわち、冷房運転および除湿運転が最適冷媒量の少ない空調運転、暖房運転が最適冷媒量の多い空調運転とされる。
【００２２】
上記構成において、冷房運転を行なうと、圧縮機３から吐出された高温高圧のガス状の冷媒は、室外熱交換器４を通過する間に気相と液相とが混在する過冷却状態となり、大部分はそのまま絞り装置５を通過するが、一部は連結管１４を介してレシーバ１３内に導入される。
【００２３】
絞り装置５、室内熱交換器７の順に通過した冷媒は、低温低圧のガスの状態配管１２を通過する。そうすると、レシーバ１３は、配管１２との熱交換によってレシーバ１３に導入される過冷却状態の冷媒よりも低温となる。したがって、レシーバ１３内に導入された冷媒は冷却され、液化した状態でレシーバ１３に貯蔵される。これにより、冷房運転時には、循環冷媒量を少なくすることができる。
【００２４】
一方、暖房運転時には、配管１２は、圧縮機３から吐出された高温高圧のガス状の冷媒が通過するため、レシーバ１３も加熱されて高温となる。これによって、レシーバ１３内の冷媒はガス状として存在するため、レシーバ１３内に冷媒を溜めずに冷媒回路に戻すことが可能となる。これにより、暖房運転時には、循環冷媒量を多くすることができる。
【００２５】
なお、本実施形態では、配管１１に連結管１４の他端側が接続されているが、これに限定されるものではなく、例えば、図４に示すように、室外熱交換器４の下流側に形成される過冷却領域４ａに接続することも可能である。このような形態にする事により、過冷却は熱交換器４の内、レシーバに冷媒が溜まりきるまで、レシーバ以降の４ａに過冷却が集中する。熱交換量は、冷媒がガス状態又は２相状態の場合に大きくなる。つまり、熱交換器４のうち、熱交換器入り口からレシーバまでの間は、過熱、または２相状態となり、熱交換能力を十分に発揮する事ができる。
【００２６】
一般的に、フィンアンドチューブ型熱交換器は、等間隔に平行に並べられた多数の放熱フィンと、放熱フィンを貫通する複数段の冷媒管とを有し、冷媒管の端部はＵ字管によって連結された構造とされる。室外熱交換器４の過冷却領域４ａにおいて連結管１４を接続する場合には、Ｕ字管に連結管１４の他端側を接続すればよい。
【００２７】
図５〜図７に示すように、室外機１内には室外機１に外気を取り入れて室外熱交換器４を通過させた後、機外に送出する室外ファン１７が設置される。なお、図示しない室外機のキャビネットには吸込口及び吹出口が形成され、吸込口と吹出口の間に室外熱交換器４と室外ファン１７がこの順に配置される。室外機の底板１８には、室外熱交換器４から滴下した凝縮水Ｃを集める凹部１９が形成され、凹部１９の底面には凝縮水Ｃを室外機１の外部に排水する排水口２０が形成される。
【００２８】
より具体的には、底板１８は前後方向Ｙの長さよりも左右方向Ｘの長さが長い略矩形形状に形成される。室外熱交換器４は、略Ｌ字形状に形成され、室外熱交換器４の長辺部が左右方向Ｘに平行になるようにして、底板１８に設置される。室外熱交換器４の長辺部の前側に室外ファン１７が設置される。また、排水口２０は、長孔形状に形成され、長縁部が底板１８の左右方向Ｘに沿うように配置される。
【００２９】
上記構成において、凹部１９及び排水口２０の少なくとも一方の周縁部の一部に、凹部１９に溜まった凝縮水Ｃの飛散を防止する飛散防止壁２１を形成する。これにより、凝縮水Ｃが微小な水滴Ｄとして飛散して室外ファン１７や室外熱交換器４に付着するのを抑制することが可能となる。また、室外機外へ吹き出されるのを抑制することができる。なお、本実施形態では、排水口２０の周縁部の一部に飛散防止壁２１を形成している。
【００３０】
飛散防止壁２１について詳述すると、飛散防止壁２１は、排水口２０の周縁部全体のうち、室外ファン１７に近い側の部分に形成される。室外ファン１７に近い側とは、図８に示すように、排水口２０を長手方向の中心線（一点鎖線）によって底板１８の前後方向Ｙの前側と後側とに二等分したときの前側（一点鎖線で分割された矢印側）を意味する。
【００３１】
凝縮水Ｃが飛散するメカニズムについて説明すると、図９に示すように、凹部１９に集められた凝縮水Ｃは、所定量に達するまでは、水の表面張力により、排水口２０の周縁部に盛り上がった状態で保持される。その状態で、室外ファン１７が稼動すると、排水口２０から室外ファン１７に向かう空気流Ａが発生する（図８及び図９参照）。
【００３２】
このとき、空気流Ａは、排水口２０の周縁部の中でも、室外ファン１７に近い側の周縁部（排水口２０の前縁部）において盛り上がった凝縮水Ｃと正面から衝突するため、この部分の凝縮水Ｃが水滴Ｄとなって飛散する。これにより、水滴Ｄが室外ファン１７や室外熱交換器４に付着し、氷結することで、室外ファン１７が破損したり、室外熱交換器４の熱交換器性能が低下するといった問題が生じる。また、室外機外へ吹き出されてしまうことがある。
【００３３】
一方、飛散防止壁２１を排水口２０の周縁部全体のうち、前縁部の部分に形成すると、図１０に示すように、飛散防止壁２１によって凝縮水Ｃが空気流Ａに曝されるのを回避することができるため、凝縮水Ｃの飛散を効果的に抑制することが可能となる。本実施形態では、飛散防止壁２１は、排水口２０の前縁部のうち、左右方向Ｘに平行に形成された直線部分いっぱいに形成されている。
【００３４】
なお、排水口２０の形成位置は、図６に示すように、底板１８を平面視したときに、排水口２０の前縁部の少なくとも一部が、室外熱交換器４の長辺部の前端部よりも前方に位置するようにするのが好ましい。これによって、水滴Ｄが飛散した場合であっても、室外熱交換器４への付着を抑制することができる。また、凹部１９や排水口２０が複数設けられた場合でも、上述のようにして、凹部１９及び／又は排水口２０ごとに飛散防止壁２１を形成すればよい。
【００３５】
飛散防止壁２１は、排水口２０の半径方向内側に向けて突設する（飛散防止壁２１が凹部の周縁部に設けられる場合は、凹部の半径方向内側に向けて突設する）か、あるいは、排水口（又は凹部）の上方に向けて突設するのが好ましい。さらに、排水口２０の半径方向内側に向けて上方に突設する、すなわち、斜め上方に傾斜して形成するのがより好ましい（図１０参照）。このとき、斜め上方とする場合は、３０°以上で４５°前後がよい。
【００３６】
飛散防止壁２１は、排水口２０の周縁部に形成するだけでなく、例えば、他の形態として、図１１に示すように、凹部１９の周縁部に形成することも可能である。この場合、飛散防止壁２１は、凹部の周縁部全体のうち、室外ファン１７に近い側の部分（前側部分）において、凹部の半径方向内側に向けて突設すればよい。なお、飛散防止壁２１を凹部１９の周縁部に設ける場合、その目的は排水口２０の周縁部から飛散した水滴Ｄを飛散防止壁２１で遮断し、室外ファン１７や室外熱交換器４に付着するのを防止することにある。
【００３７】
よって、この場合の飛散防止壁２１は、凹部１９の一部を覆うように、水平方向に突設すればよい。なお、飛散防止壁２１は、排水口の周縁部又は凹部の周縁部のいずれか一方に形成してもよいし、排水口の周縁部及び凹部の周縁部の両方に形成することも可能である。
【００３８】
飛散防止壁２１は、底板１８と別体に形成し、底板１８に取り付けることができる。そのほか、飛散防止壁２１を排水口２０の周縁部に形成する場合には、飛散防止壁２１を、底板１８の排水口を打ち抜き加工する際に、一部を抜き残すことにより底板１８と一体的に形成することも可能である。この場合、飛散防止壁２１を上方に屈曲することで切起片とするのが好ましい。上記構成によれば、飛散防止壁を底板と別体に設ける場合に比べて、飛散防止壁を作製する工程、及び、飛散防止壁を底板に取り付ける工程を省略することができ、生産性を高めることが可能となる。
【００３９】
本発明の空気調和機は、圧縮機、室内熱交換器、絞り装置及び室外熱交換器を含む冷媒回路を備え、前記圧縮機、室外熱交換器及び絞り装置が室外機に収容され、前記室外機の底板に、前記室外熱交換器から滴下した凝縮水を集める凹部が形成され、前記凹部の底面に排水口が形成され、前記凹部及び排水口の少なくとも一方の周縁部の一部に、凹部に溜まった凝縮水の飛散を防止する飛散防止壁が形成された構成とすることができる。
【００４０】
［第２実施形態］
本実施形態に係る発明は、再熱除湿可能な空気調和機に関するものである。
従来、空気調和機に使用される電動膨張弁としては、特開２００６−２５８３８０号に記載されているようにステッピングモータの駆動により開度を調節する構成のものが知られている。具体的に、このような構成の電動膨張弁は、図１２に示すように、弁本体３０と、弁本体３０の内部に形成されるリング状の弁座３１と、弁座３１の中心線に沿って配置される弁棒３２とを備えている。
【００４１】
弁棒（弁体）３２の下端は円錐状に形成されており、弁棒３２は、弁座３１に対して近づき、または、離れる方向、すなわち、図中、上下方向に移動可能に設けられている。弁本体３０の横側開口部には入口側配管３３が接合され、弁本体３０の下側開口部には出口側配管３４が接合されている。また、弁本体３０の上部には、弁棒３２を上下動させるためのステッピングモータ３５が設けられている。ステッピングモータ３５のロータ３６は弁棒３２の上端部に結合されている。弁本体３０の上部外周部にはネジ溝が形成されており、ロータ３６の内周部はそのネジ溝に螺合されている。
【００４２】
ステッピングモータ３５のステータ３７の電磁コイル３８に正パルスを与えると、ロータ３６が正方向に所定角度だけ回転して弁棒３２が所定距離だけ弁座３１に近づく。電磁コイル３８に負パルスを与えるとロータ３６が負方向に所定角度だけ回転して弁棒３２が所定距離だけ弁座３１から離れる。弁棒３２を上下動させることにより、弁棒３２の先端部と弁座３１の隙間面積を変化させて、そこを通過する冷媒の流量を調節することができる。冷媒は入口側配管３３から弁座３１と弁棒３２の隙間を介して出口側配管３４に流れる。
【００４３】
しかしながら、図１２に記載された電磁弁においては、ステッピングモータのような高価な部品を用いているため、膨張弁も高価になるという問題点があった。そこで、本実施形態では、ステッピングモータを用いた電動膨張弁の代わりに安価な部品を使用しつつ、利便性の低下を抑制可能な空気調和機の提供を目的としている。
【００４４】
上記目的を達成するため、本発明者が検討した結果、冷媒回路に組込まれる膨張弁の中でも、室内熱交換器の間に介装され、再熱除湿運転時に膨張弁として機能する膨張弁は、空気中の水分を凝縮させることを目的とするため、除湿運転中に弁の開度を調整する必要性が低く、電動膨張弁の代わりに直動式電磁弁を利用した絞り機構に代替可能であるとともに、除湿運転終了後に、差圧を低減する制御を行なうことで利便性を低下させることなくスムーズに冷房運転を行なうことができることを見出した。
【００４５】
すなわち、本発明は、圧縮機、室内熱交換器、絞り装置および室外熱交換器を含む冷媒回路と、前記室内熱交換器及び室内ファンを収容する室内機とを備え、前記室内熱交換器は、絞り機構を介して第１熱交換器及び第２熱交換器が直列的に接続され、前記第１熱交換器が凝縮器として機能し、前記第２熱交換器が蒸発器として機能する再熱除湿運転が可能な空気調和機であって、前記絞り機構が、電磁弁を利用したものであり、再熱除湿運転終了時に、前記絞り機構の上流側冷媒圧力と下流側冷媒圧力との差圧を低減する制御を行なうことを特徴とする。
【００４６】
ここで、絞り機構が電磁弁を利用するとは、基本的構造は直動式電磁弁と同じ構造としつつ、一部の構造を変更したものを絞り機構として用いたり、絞り機構の一部に直動式電磁弁を用いることを意味する。
【００４７】
具体的には、直動式電磁弁を一部変更し、閉状態で絞り機能を有する冷媒の流通路が形成される構成としたものを絞り機構として使用することができる。そのほかにも、第１熱交換器及び第２熱交換器の間に、キャビラリチューブと、直動式電磁弁とを並列配置したものを絞り機構として使用することも可能である。
【００４８】
上記構成によれば、再熱除湿運転時に膨張弁として機能する絞り機構が直動式電磁弁を利用したものであって安価である一方、再熱除湿運転終了後に、絞り機構の上流側冷媒圧力と下流側冷媒圧力との差圧を低減する制御を行なうことで、速やかに冷房運転に移行することが可能な、利便性の高い空気調和機を得ることができる。
【００４９】
図１３及び図１４は、本発明の第２実施形態を示す図であり、図１３は本実施形態の冷媒回路図を、図１４は絞り機構の別形態の概略図を、それぞれ示す。本実施形態の空気調和機は、１台の室外機１に１台の室内機２が接続されたシングル型空気調和機である。そして、室外機１に収容される圧縮機３、室外熱交換器４及び絞り装置５をこの順に冷媒配管で直列に接続している。
【００５０】
さらに、絞り装置５から二方弁６を介して、室内機２に収容される室内熱交換器７を配管接続し、室内熱交換器７から三方弁８を介して、再び室外の圧縮機３に配管接続して冷媒回路を構成している。室内機２内には室内機に空気を取り入れて室内熱交換器７を通過させた後、機外に送出する室内ファン２２が設置される。なお、絞り装置５は、絞り作用の無い全開状態にすることが可能な電動膨張弁からなる。
【００５１】
圧縮機３は、切換弁である四方弁９を介して冷媒回路に接続されており、四方弁９を切り換えることにより、室外熱交換器４側、又は、室内熱交換器７側のいずれの方向へも圧縮した冷媒を送出可能な構成とされている。この四方弁９の切り換えにより、室外熱交換器４と室内熱交換器７とが、凝縮器又は蒸発器として使用される。
【００５２】
室内熱交換器７は、絞り機構２３を介して第１熱交換器７ａ及び第２熱交換器７ｂが直列的に接続された構成とされる。本実施形態では絞り機構２３として、閉状態で絞り機能を有する冷媒の流通路が形成される直動式電磁弁が用いられている。絞り機構２３として使用される直動式電磁弁は、図１２に示す電動膨張弁のステッピングモータの代りに、弁棒を上下動させるためにソレノイド及びコイル等の弾性体が使用される。
【００５３】
具体的には、ソレノイドへの通電時に、弾性体に抗して弁棒が弁座に近づくように下向きに移動して閉状態となり、通電停止とともに弾性体の復元力によって弁棒は上向きに移動して元の位置に戻って開状態となる構成とされる。そして、弁棒の先端部分であって弁座に接触する弁体に、切込み、突起部、貫通孔等を設けることで、閉状態で絞り機能を有する冷媒の流通路が形成される構成とされる。
【００５４】
上記構成において、冷房運転時及び暖房運転時には直動式電磁弁は全開とされ、第１熱交換器７ａと第２熱交換器７ｂとの間に圧力差は生じず、両者を合わせて一つの熱交換器として機能する。具体的に、図１３では、圧縮機３から吐出される冷媒が、図示する破線矢印方向に流通され、凝縮器としての室内熱交換器７、絞り装置５を経て蒸発器としての室外熱交換器４に流入されることによって暖房運転が実現される。
【００５５】
また、圧縮機３から吐出される高温の冷媒が、図示する実線矢印方向に流通され、凝縮器としての室外熱交換器４、絞り装置５を経て蒸発器としての室内熱交換器７に流入されることによって冷房運転が実現される。再熱除湿運転時には、冷媒は、冷房運転と同じく実線矢印方向に流通する。しかし、冷房運転時と異なり、絞り装置５は全開とされ、絞り機構２３は電磁弁が閉状態とされ、冷媒流通路が形成されて膨張弁としての機能を発揮する。
【００５６】
これにより、第１熱交換器７ａは凝縮器として機能し、第２熱交換器７ｂは蒸発器として機能することで、第２熱交換器７ｂの表面において空気中の水分が凝縮し、室内熱交換器７全体として再熱除湿が行なわれる。なお、冷媒流通路の大きさは、最も絞り作用を発揮する大きさとされる。
【００５７】
絞り機構２３の別の形態としては、図１４に示すように、第１熱交換器７ａ及び第２熱交換器７ｂの間に、キャビラリチューブ２４と、直動式電磁弁２５とを並列配置した構成とすることができる。すなわち、再熱除湿運転時には、絞り機構２３の直動式電磁弁２５は全閉状態とされ、冷媒はキャピラリチューブ２４を通過することで膨張弁としての機能を発揮する。一方、冷房運転時及び暖房運転時には直動式電磁弁２５は全開とされ、第１熱交換器７ａと第２熱交換器７ｂを合わせて一つの熱交換器として機能する。
【００５８】
図１５に示すように、空気調和機は、冷凍回路の運転を制御して、冷房運転、暖房運転及び再熱除湿運転等の空調運転を制御する制御装置２６を備えている。空気調和機には、室内温度を検出する室温センサ２７、室内湿度を検出する湿度センサ２８、絞り機構２３直動式電磁弁の弁棒が「開」位置にあることを検知する検知部２９が設けられる。検知部２９としては、例えば、弁棒が開位置に戻ったときに弁棒に接触して検知信号を出力するリミットスイッチを用いることができる。
【００５９】
制御装置２６は、ＣＰＵ、メモリ等を備えたマイコンから構成され、空調運転の運転モードに応じて、これらの温度センサ・湿度センサの出力や、リモコン、本体の操作スイッチの操作信号等に基づき、圧縮機３、室内ファン２２、絞り装置５、絞り機構２３、四方弁９の動作等を制御して、冷媒回路の運転を制御する。
【００６０】
図１６は、本実施形態における制御の一例を示すフローチャート図である。制御装置２６は、再熱除湿運転終了時に、暖房運転を開始する。ここで、「再熱除湿運転終了時に」とは、本来的に、再熱除湿運転中に、リモコンや本体の操作スイッチの操作信号により、除湿運転から冷房運転への運転切替えの指令を受けたときを意味するが、再熱除湿運転の停止ボタンを押した後、冷房運転の開始ボタンを操作する場合も考えられることから、制御装置２６が再熱除湿運転の停止指令を受けただけの場合であっても、「再熱除湿運転終了時に」と判断して差圧低減の制御を行なっておいてもよい。
【００６１】
具体的には、圧縮機３の回転数を低下又は停止させた上で、四方弁９によって冷媒の流れる方向を暖房運転側に切替える。なお、このとき、短時間に暖房運転を完了させるために、室内ファン２２を停止しておくのが好ましく、さらに加えて、室内機の空気吹出口に設置されるルーバパネルを閉じた状態にしておくのがより好ましい。
【００６２】
次に、圧縮機３の回転数を通常の暖房運転時の回転数に設定する。このように、再熱除湿運転時とは逆向きに冷媒が流通することで、再熱除湿運転時に絞り機構２３の上流側と下流側との間に生じていた差圧は低減され、電動式電磁弁の弁棒は弾性体の復元力によって、あるいは、弾性体の復元力に加えて弁棒に冷媒の逆圧がかかることにより、弁棒は早期に「開」位置に復帰する。
【００６３】
その結果、検知部２９から検知信号が出力される。また、第１熱交換器７ａ及び第２熱交換器７ｂともに凝縮器として機能するため、室内熱交換器７の周辺温度が高くなる。室温センサ２７は、通常、室内機の空気吸込口と室内熱交換器７との間に設置される。したがって、暖房運転として通常どおりルーバパネルを開放して、室内ファン２２を運転した場合でも、ルーバパネルを閉鎖して室内ファン２２を停止した状態にした場合のどちらであっても、直動式電磁弁が開状態に復帰することで室温センサ２７の温度が上昇する。
【００６４】
制御装置２６は、検知部２９の検知信号を受けるか、室温センサ２７における温度が上昇するかいずれかを検知することで直動式電磁弁（弁棒）が開状態に復帰したと判断して暖房運転を終了して再熱除湿運転が終了する。
【００６５】
これにより、再熱除湿運転の途中で冷房運転に切り替えても、速やかに再熱除湿運転を完了させて、冷房運転を行なうことが可能となり、電動膨張弁を使用した場合と同程度の利便性を維持することが可能となる。
【００６６】
また、差圧を低減する別の制御として、図１７に示すように、再熱除湿運転終了時に、制御装置２６は、圧縮機３を停止した状態で、絞り機構２３の直動式電磁弁が開状態であるか、又は、所定時間が経過したことを検知するまで室内ファン２２を運転させるようにすることも可能である。この場合、室内ファン２２を運転させる時間は予め実験によって決定しておけばよい。また、このとき、室内ファンの回転数は、再熱除湿時よりも早い回転数としてもよい。このようにすることで、早く圧力差が解消する。
【００６７】
以上の実施形態の説明から明らかな通り、本実施形態の空気調和機は、圧縮機、室内熱交換器、絞り装置および室外熱交換器を含む冷媒回路と、前記室内熱交換器及び室内ファンを収容する室内機とを備え、前記室内熱交換器は、絞り機構を介して第１熱交換器及び第２熱交換器が直列的に接続され、前記第１熱交換器が凝縮器として機能し、前記第２熱交換器が蒸発器として機能する再熱除湿運転が可能な空気調和機であって、前記絞り機構が電磁弁を利用したものであり、再熱除湿運転終了時に、前記絞り機構の上流側冷媒圧力と下流側冷媒圧力との差圧を低減する制御を行なうことを特徴とする。
【００６８】
前記絞り機構は、閉状態で絞り機能を有する冷媒の流通路が形成される構成とすることができる。また、絞り機構として、前記第１熱交換器及び第２熱交換器の間に、キャビラリチューブと、直動式電磁弁とを並列配置した構成とすることも可能である。
【００６９】
また、上記構成に加えて、空調運転を制御する制御装置を備え、制御装置は、前記差圧を低減する制御として、再熱除湿運転終了時に、前記直動式電磁弁が開状態であるか、又は、室内温度が上昇したことを検知するまで暖房運転を行なうことができる。なお、制御装置は、前記暖房運転の間、前記室内ファンを停止させるのが好ましい。
【００７０】
上記制御の代わりに、前記制御装置は、前記差圧を低減する制御として、再熱除湿運転終了時に、圧縮機を停止した状態で、前記直動式電磁弁が開状態であるか、又は、所定時間が経過したことを検知するまで前記室内ファンを運転させることようにしてもよい。
【００７１】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加えることができる。具体的に、第１実施形態において、過冷却領域は、室外熱交換器の一部に形成された形態としたが、これに限らず、第３実施形態として、室外熱交換器と別体の過冷却器としてもよい。この場合、室外熱交換器及び過冷却器を合せて一つの室外熱交換器とみなすことができる。
また、第１実施形態における連結管１４の管径は、配管１２と同径であってもよいし、細径でも太径であってもよい。太径とする場合、振動に対して強くなるが、折り曲げが難しくなり、レシーバ設置の自由度が低くなる。一方、細径とすると、振動に対して弱くなるが、折り曲げがしやすく、レシーバ設置の自由度が高くなる。したがって、連結管１４の管径は、実験などにより適切なものを選択すればよい。
【符号の説明】
【００７２】
１    室外機
２    室内機
３    圧縮機
４    室外熱交換器
５    絞り装置
６    二方弁
７    室内熱交換器
８    三方弁
９    四方弁
１１    配管
１２    配管
１２ａ  支管
１２ｂ  バイパス管
１３    レシーバ
１４    連結管
１５    出入口
１６    ろう材
１７    室外ファン
１８    底板
１９    凹部
２０    排水口
２１    飛散防止壁
２２    室内ファン
２３    絞り機構
２４    キャピラリチューブ
２５    直動式電磁弁
２６    制御装置
２７    室温センサ
２８    湿度センサ
２９    検知部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015114010.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2015114010.tif 000015
【図１４】
2015114010.tif 000016
【図１５】
2015114010.tif 000017
【図１６】
2015114010.tif 000018
【図１７】
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