(57)【要約】【課題】  簡素な構成でありながら、運転モードに応じて冷凍サイクルを循環する冷媒量を調整することができて、年間を通じて高効率運転を実現できる空気調和機を提供する。【解決手段】  圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器と、が配管接続されて冷媒流路を形成する空気調和機において、前記室外熱交換器内の前記冷媒流路は、前記室内熱交換器内の前記冷媒流路よりも大きい容積を有し、前記室内熱交換器と前記室外熱交換器の間を接続する配管と連通して設けられ、前記配管内との圧力差で冷媒が流出入して前記冷媒流路内に封入された冷媒の一部を貯留する冷媒容器と、前記冷媒容器内の冷媒と、前記圧縮機と前記室外熱交換器の間を流れる冷媒とを熱交換させる熱交換手段と、を備える。【選択図】  図１
2015078792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器と、が配管接続されて冷媒流路を形成する空気調和機において、
前記室外熱交換器内の前記冷媒流路は、前記室内熱交換器内の前記冷媒流路よりも大きい容積を有し、
前記室内熱交換器と前記室外熱交換器の間を接続する配管と連通して設けられ、前記配管内との圧力差で冷媒が流出入して前記冷媒流路内に封入された冷媒の一部を貯留する冷媒容器と、
前記冷媒容器内の冷媒と、前記圧縮機と前記室外熱交換器の間を流れる冷媒とを熱交換させる熱交換手段と、を備えることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器と、が配管接続されて冷媒流路を形成する空気調和機において、
前記室内熱交換器内の前記冷媒流路は、前記室外熱交換器内の前記冷媒流路よりも大きい容積を有し、
前記室内熱交換器と前記室外熱交換器の間を接続する配管と連通して設けられ、前記配管内との圧力差で冷媒が流出入して前記冷媒流路内に封入された冷媒の一部を貯留する冷媒容器と、
前記冷媒容器内の冷媒と、前記圧縮機と前記室内熱交換器の間を流れる冷媒を熱交換させる熱交換手段と、を備えることを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器と、が配管接続されて冷媒流路を形成する空気調和機において、
前記室内熱交換器と前記室外熱交換器の間を接続する配管と連通して設けられ、前記配管内との圧力差で冷媒が流出入して前記冷媒流路内に封入された冷媒の一部を貯留する冷媒容器を備え、
成績係数ＣＯＰを最大化する前記冷媒流路内の冷媒量が、暖房運転時より冷房運転時の方が多い場合は、前記冷媒容器内の冷媒と、前記圧縮機と前記室外熱交換器の間を流れる冷媒とを熱交換させる熱交換手段を、
成績係数ＣＯＰを最大化する前記冷媒流路内の冷媒量が、冷房運転時より暖房運転時の方が多い場合は、前記冷媒容器内の冷媒と、前記圧縮機と前記室内熱交換器の間を流れる冷媒とを熱交換させる熱交換手段を、備えることを特徴とする空気調和機。
【請求項４】
冷房運転時と暖房運転時における成績係数ＣＯＰを最大化する冷媒量の差が、冷房運転時と暖房運転時における前記冷媒容器内に貯留される冷媒量の差に等しいことを特徴とする請求項１〜３に記載の空気調和機。
【請求項５】
前記室内熱交換器と前記室外熱交換器の間の前記冷媒流路に直列に配置される２つの減圧装置を備え、
前記２つの減圧装置の間は冷媒液管で接続され、該冷媒液管と前記冷媒容器とが連通されることを特徴とする請求項１〜４に記載の空気調和機。
【請求項６】
前記室内熱交換器と前記室外熱交換器の間を接続する配管と連通される前記冷媒容器の連通口は、前記冷媒容器の鉛直方向の下部に設けられることを特徴とする請求項１〜５に記載の空気調和機。
【請求項７】
前記熱交換手段は、
前記冷媒容器に穴が設けられ、該穴に前記冷媒容器内の冷媒と熱交換される冷媒が流れる配管が挿入され接合されることで、挿入された前記配管の壁面を介して前記配管内の冷媒と前記冷媒容器内の冷媒を熱交換させることを特徴とする請求項１〜６に記載の空気調和機。
【請求項８】
前記熱交換手段は、
前記冷媒容器内の冷媒と熱交換される冷媒が流れる配管と、前記冷媒容器の外壁とが接合されることで、前記配管と前記冷媒容器の接合面を介して前記配管内の冷媒と前記冷媒容器内の冷媒を熱交換させることを特徴とする請求項１〜６に記載の空気調和機。
【請求項９】
前記圧縮機と前記熱交換手段の間に設けられる第一の冷媒分流器と、前記熱交換手段と前記室外熱交換器の間に設けられる第二の冷媒分流器と、前記第一の冷媒分流器と前記第二の冷媒分流器とを接続する接続配管と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項１０】
前記圧縮機と前記熱交換手段の間に設けられる第一の冷媒分流器と、前記熱交換手段と前記室内熱交換器の間に設けられる第二の冷媒分流器と、前記第一の冷媒分流器と前記第二の冷媒分流器とを接続する接続配管と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の空気調和機。
【請求項１１】
前記室内熱交換器と前記室外熱交換器の間の前記冷媒流路から分岐され、前記冷媒容器と連通して設けられる分岐配管と、
前記分岐配管の途中に設けられる冷媒流路を開閉する第一の開閉装置と、を備えることを特徴とする請求項９または１０に記載の空気調和機。
【請求項１２】
前記第一の冷媒分流器から前記熱交換手段までの冷媒流路の間に設けられ、冷媒流路を開閉する第二の開閉装置と、
前記第二の冷媒分流器から前記熱交換手段までの冷媒流路の間に設けられ、冷媒流路を開閉する第三の開閉装置と、を備えることを特徴とする請求項１１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】
空気調和機において、一般的に室内熱交換器と室外熱交換器とは冷媒流路の内容積が異なる。そのため、冷房運転時と暖房運転時とでは、最適冷媒量、即ち成績係数COP（Coefficient of Performance＝冷房または暖房能力/消費電力）が最大となる冷媒量が違う。
【０００３】
例えば室内熱交換器よりも室外熱交換器の内容積のほうが大きい場合、図８に示すように、最大冷房COPを得るためにより多くの冷媒量が必要となる。この場合、冷房COPが最大となる冷媒量mc（以下、冷房最適冷媒量）に合わせて冷媒を空気調和機に封入すると、暖房運転時には冷媒過剰となり、暖房COPは低下する。一方、冷媒封入量を暖房COPが最大となる値mh（以下、暖房最適冷媒量）に合わせると、冷房運転時には冷媒不足が発生し、冷房COPは低下する。
【０００４】
上記の問題点を解決し、年間を通じて効率のよい運転を実現するために、例えば特開２０１１-１９６６１０号公報に記載の方法がある。この従来技術では、圧縮機と凝縮器と蒸発器と受液器を備えた冷凍サイクル装置において、受液器内に溜まった液冷媒量を検出する受液器内液冷媒量検出手段と、当該冷凍サイクルにおいて運転条件毎に予め設定された適正貯留冷媒量テーブルと、受液器内に溜まる液冷媒量を調整するための２個の膨張弁を備え、運転条件毎に受液器内液冷媒量検出手段の出力を、適正貯留冷媒量テーブルにより参照される目標貯留冷媒量とを合致させるように、２個の膨張弁それぞれの開度を調節し、受液器内の圧力を制御することによって、冷凍サイクルを循環する冷媒量、すなわち空気調和機の動作に実質的に寄与する冷媒量を調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１-１９６６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記の特許文献に記載された従来技術では、受液器内に溜まった液冷媒量を検出するために、受液器内液冷媒量検出手段、例えば静電容量センサや超音波センサを設ける必要が生じ、機器構成が複雑でコスト高となる。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、簡素な構成でありながら、運転モードに応じて冷凍サイクルを循環する冷媒量を調整することができて、年間を通じて高効率運転を実現できる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】
【０００８】
本発明は、上記の課題を達成するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器と、が配管接続されて冷媒流路を形成する空気調和機において、前記室外熱交換器内の前記冷媒流路は、前記室内熱交換器内の前記冷媒流路よりも大きい容積を有し、前記室内熱交換器と前記室外熱交換器の間を接続する配管と連通して設けられ、前記配管内との圧力差で冷媒が流出入して前記冷媒流路内に封入された冷媒の一部を貯留する冷媒容器と、前記冷媒容器内の冷媒と、前記圧縮機と前記室外熱交換器の間を流れる冷媒とを熱交換させる熱交換手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器と、が配管接続されて冷媒流路を形成する空気調和機において、前記室内熱交換器内の前記冷媒流路は、前記室外熱交換器内の前記冷媒流路よりも大きい容積を有し、前記室内熱交換器と前記室外熱交換器の間を接続する配管と連通して設けられ、前記配管内との圧力差で冷媒が流出入して前記冷媒流路内に封入された冷媒の一部を貯留する冷媒容器と、前記冷媒容器内の冷媒と、前記圧縮機と前記室内熱交換器の間を流れる冷媒を熱交換させる熱交換手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡素な構成でありながら、運転モードに応じて冷凍サイクルを循環する冷媒量を調整することができて、年間を通じて高効率運転を実現できる空気調和機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る空気調和機の第１実施例の構成を示す系統図である。
【図２】本発明に係る空気調和機の第２実施例の構成を示す系統図である。
【図３】本発明に係る空気調和機の第３実施例の構成を示す系統図である。
【図４】本発明に係る冷媒容器と熱交換手段の第１実施例を示す断面図である。
【図５（ａ）】本発明に係る冷媒容器と熱交換手段の第２実施例を示す断面図である。
【図５（ｂ）】本発明に係る冷媒容器と熱交換手段の第２実施例を示す断面図である。
【図６（ａ）】本発明に係る冷媒容器と熱交換手段の第３実施例を示す概略図である。
【図６（ｂ）】本発明に係る冷媒容器と熱交換手段の第３実施例を示す概略図である。
【図７（ａ）】本発明に係る冷媒容器と熱交換手段の第４実施例を示す概略図である。
【図７（ｂ）】本発明に係る冷媒容器と熱交換手段の第４実施例を示す概略図である。
【図８】本発明に係る空気調和機における冷媒量とＣＯＰとの関係を示す図である。
【図９】本発明に係る空気調和機の暖房運転時における冷媒の状態変化を示す比エンタルピ-温度線図である。
【図１０】本発明に係る空気調和機の冷房運転時における冷媒の状態変化を示す比エンタルピ-温度線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて具体的に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は本発明の第１実施例を示す空気調和機９００の系統図の例である。ここで、１は冷媒を圧縮する圧縮機、２は冷媒の流れ方向を切り替える四方弁、３は冷媒と外気の間で熱を交換させる室外熱交換器、４は冷媒と室内空気の間で熱を交換させる室内熱交換器、５と６はそれぞれ冷媒を減圧する室外膨張弁と室内膨張弁、７は空気調和機９００に封入された冷媒の一部を貯留できる冷媒容器、８は圧縮機１と室外熱交換器３の間を流れる冷媒と冷媒容器７内の冷媒の間で熱を交換させる熱交換手段、そして、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９は接続配管、である。
【００１４】
圧縮機１と、四方弁２と、熱交換手段８と、室外熱交換器３と、室外膨張弁５と、室内膨張弁６と、室内熱交換器４は、接続配管１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８によって接続され、空気調和機９００の動作に実質的に寄与する冷媒が流れる主回路（冷媒流路）を構成している。また、室外熱交換器３内の冷媒流路は、室内熱交換器４内の冷媒流路よりも大きい容積を有する。
【００１５】
冷媒容器７は、室外膨張弁５と室内膨張弁６の間の接続配管１０５から分岐した配管１０９に接続する。その冷媒容器７内の冷媒と、熱交換手段８内を流れる冷媒の間で熱交換できるようにするために、例えば図４に示す構造を採用する。
【００１６】
図４では、７１１は冷媒容器７ａの胴体、７１４は接続配管１０９に接続し冷媒が冷媒容器７ａを出入りする管である。これらは冷媒容器７ａを構成している。
【００１７】
胴体７１１は円筒状をなし、その鉛直方向の下部の壁面に穴７１２が、そして、その頂部の壁面に穴７１３が設けられている。穴７１２に管７１４は挿入され、溶接などで胴体７１１に接合されている。
【００１８】
また、８１１は接続配管１０２に接続する熱交換手段８ａの内管、８１２は外管、８１７は接続配管１０３に接続する管、８１４は内管８１１を固定するとともに外管８１２の片端を閉じるプレート、８１６は外管８１２のもう一方の端を閉じるプレート、である。これらは熱交換手段８ａを構成している。なお、内管８１１に接続配管１０３を、管８１７に接続配管１０２を接続してもよい。
【００１９】
外管８１２の一端にプレート８１４が、もう一方の端にプレート８１６が溶接などで接合されている。プレート８１４の中心に貫通した穴８１５が設けられている。その穴８１５に内管８１１は挿入され、溶接などでプレート８１４に固定されている。また、プレート８１４に近接する外管８１２の壁面に、穴８１３が設けられている。その穴８１３に管８１７は挿入され、溶接などで外管８１２に接合されている。それで、内管８１１の管内、内管８１１の端面とプレート８１６の内面の間、内管８１１の外壁と外管８１２の内壁の間、管８１７の管内に、連続した冷媒流路は形成されている。
【００２０】
そして、熱交換手段８ａの一部は冷媒容器７ａの穴７１３に差し込まれ、溶接などで冷媒容器７ａに固定されている。それで、冷媒容器７ａ内の冷媒と、熱交換手段８ａ内を流れる冷媒の間で、外管８１２の壁面を介して熱交換ができるようになる。
【００２１】
次に、冷媒容器７および熱交換手段８の作用について説明する。
【００２２】
図１では、暖房運転時における冷媒の流れ方向を破線矢印で、示している。暖房運転時に、冷媒は圧縮機１により圧縮され、高温高圧のガス状態で吐出された後に、接続配管１０１、四方弁２、接続配管１０７を経て、凝縮器として機能する室内熱交換器４に流入する。そして冷媒は、室内熱交換器４で室内ファン（不図示）により送られてくる室内空気に熱を放出し、中温高圧の液体状態に変化した後に、接続配管１０６、全開状態の室内膨張弁６、接続配管１０５を経て、室外膨張弁５で減圧され、気液二相状態となる。そして冷媒は、接続配管１０４を経て、蒸発器として機能する室外熱交換器３で室外ファン（不図示）により送られてくる室外空気から熱を奪い、低温低圧のガス状態となった後に、接続配管１０３、熱交換手段８、接続配管１０２、四方弁２、接続配管１０８を経て、再び圧縮機１に吸収される。
【００２３】
接続配管１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８における冷媒の圧力変化および温度変化を無視すれば、上述した冷媒の状態変化を図９に表すことができる。ここで、横軸に冷媒の比エンタルピｈを、縦軸に冷媒温度Ｔをとる。また、●印ａ〜ｈは、図１中の●印ａ〜ｈに対応する。
【００２４】
空気調和機９００の運転が定常状態となると、冷媒容器７内の圧力は接続配管１０５を流れる液冷媒の圧力、例えば●印ｅのある位置における液冷媒の圧力、とほぼ同じである。図９に示したように、その圧力に対応する飽和温度Ｔe,satよりも、熱交換手段８を通る冷媒の温度（Ｔc→Ｔb）のほうがずっと低いので、冷媒容器７内の冷媒は熱交換手段８内を流れる低温の冷媒によって冷却され、過冷却液の状態にある。
【００２５】
この場合、空気調和機９００の主回路を流れる冷媒量、すなわち空気調和機９００の暖房運転に実質的に寄与する冷媒量は、空気調和機９００に封入された冷媒量から、冷媒容器７および接続配管１０９にとどまる冷媒の量を除いた量となる。
【００２６】
一方、冷房運転時には、図１中の実線矢印で示したように、冷媒は圧縮機１により圧縮され、高温高圧のガス状態で吐出された後に、接続配管１０１、四方弁２、接続配管１０２、熱交換手段８、接続配管１０３を通過して、凝縮器として機能する室外熱交換器３に流入する。そして冷媒は、室外熱交換器３で室外ファン（不図示）により送られてくる室外空気へ放熱し、中温高圧の液体状態となった後に、接続配管１０４、全開状態の室外膨張弁５、接続配管１０５を経て、室内膨張弁６で減圧され、低温低圧の気液二相状態となる。そして冷媒は、接続配管１０６を経て、蒸発器として機能する室内熱交換器４で室内ファン（不図示）により送られてくる室内空気から熱を奪い、低温低圧のガス状態となった後に、接続配管１０７、四方弁２、接続配管１０８を経て、再び圧縮機１に吸入される。
【００２７】
暖房運転時と同様に、空気調和機９００の運転が定常状態となると、冷媒容器７内の圧力は接続配管１０５を流れる液冷媒の圧力とほぼ同じである。しかし冷房運転の場合、図１０に示すように、冷媒容器７内の圧力に対応する飽和温度Ｔe,satよりも、熱交換手段８を通る冷媒の温度（Ｔb→Ｔc）のほうがずっと高いので、冷媒容器７内において、熱交換手段８の周囲、例えば図４中の点線枠で囲まれた領域Ｉ内の冷媒は、熱交換手段８内を流れる高温の冷媒によって加熱され、飽和ガスの状態にある。
【００２８】
また、熱交換手段８に接しない領域II内の冷媒は、熱交換が行われ難いため飽和液の状態にあるが、これにより、接続配管１０５および室外膨張弁５での冷媒の流れを安定させることができる。
【００２９】
これについて説明すると、領域II内でも熱交換をさせる構成とし冷媒がガス状態にあると、冷媒容器７内は主回路の圧力変動による影響を受けやすくなってしまう。例えば、接続配管１０５内の圧力が上昇した場合、主回路から液冷媒が冷媒容器７に流入し、冷媒容器７内の液面が上昇する。その液面が熱交換手段８の熱交換部と接すると、熱交換部内を流れる高温冷媒によって液冷媒は加熱され蒸発する。
【００３０】
この結果、冷媒容器７内の圧力の上昇に伴い、ガス冷媒は主回路へ排出される。しかし、そのガス冷媒が混入した液冷媒は室外膨張弁５に流入すると、流動音が発生する他、システムの運転が不安定になる恐れがある。
【００３１】
そこで、冷媒が流出入する位置に熱交換手段８と接しない領域IIを設けることで、冷媒が液状態のまま保持されるため、圧力変動により主回路から流入した液冷媒が熱交換手段８により蒸発しても、接続配管１０５へガス冷媒が流出し難くなる。したがって、主回路の圧力変動による影響を受け難くすることができる。
【００３２】
以上のように、暖房および冷房運転時に液冷媒が流れる冷媒液管である接続配管１０５に、冷媒容器７を連通して設け、冷媒容器７内の冷媒と圧縮機１と室外熱交換器３の間の接続配管を流れる冷媒と熱交換させる熱交換手段８を設けることで、冷媒容器７は暖房運転時には液冷媒を貯留し、冷房運転時にはガス冷媒（厳密にはガス冷媒および液冷媒）を貯留する。つまり、ガス冷媒の密度は液冷媒に比べてはるかに小さいので、暖房運転時よりも冷房運転時のほうが冷媒容器７内の冷媒量は少なくなる。その結果、空気調和機９００の主回路を流れる冷媒量は多くなる。
【００３３】
これにより、室内熱交換器４よりも室外熱交換器３内の冷媒流路容積の方が大きい場合、暖房最適冷媒量よりも冷房最適冷媒量の方が多くなるが、空気調和機９００の主回路を流れる冷媒量を適切にすることができる。
【００３４】
本発明では、空気調和機９００内の冷媒流路には冷房最適冷媒量に合わせて冷媒量を封入し、冷房と暖房の運転モードによる冷媒容器７内の冷媒量の差を、冷房最適冷媒量と暖房最適冷媒量との差に等しくすることが望ましい。これにより、いずれの運転モードにおいても、空気調和機９００の主回路を流れる冷媒量、すなわち空気調和機の動作に実質的に寄与する冷媒量が最適値となり、効率のよい運転を実現することができる。しかも、本発明は高価なセンサや複雑な制御が不要であるので、低コストで実施できる。
【００３５】
また、図４に示した冷媒容器７ａでは、接続配管１０９に接続し、冷媒が冷媒容器７ａを出入りする管７１４を、胴体７１１の鉛直方向の下部に、より良くは底部に設けることが望ましい。これにより、例え冷凍機油が冷媒容器７ａに入ったとしても、冷房運転を行うことによって、冷凍機油を液冷媒とともに空気調和機９００の主回路へ押し出すことができて、冷凍機油が冷媒容器７ａ内にとどまることを防ぐことができる。
【００３６】
冷媒容器７および熱交換手段８は、図４に示した構造に限定されるものではなく、冷媒容器７内の冷媒と熱交換手段８内を流れる冷媒の間で熱交換できるものであればよい。例えば図５ないし図７に示す構造でもよい。
【００３７】
図５では、７２１は冷媒容器７ｂの胴体、７２５は接続配管１０９に接続し、冷媒が冷媒容器７ｂを出入りする管である。これらは冷媒容器７ｂを構成している。また、８２１は両端がそれぞれ接続配管１０２と接続配管１０３に接続する直管であり、熱交換手段８ｂとなる。
【００３８】
冷媒容器７ｂの胴体７２１は円筒状をなし、その鉛直方向の下部の壁面に穴７２２が設けられている。その穴７２２に管７２５は挿入され、溶接などで胴体７２１に接合されている。また、胴体７２１の頂部および底部の壁面の中心に、穴７２３と穴７２４が設けられている。その穴７２３と穴７２４は、穴径が熱交換手段８ｂとなる管８２１の外径とほぼ等しく形成されている。その中に管８２１は、冷媒容器７ｂの胴体７２１を貫通して挿入され、溶接などで冷媒容器７ｂに接合されている。それで、冷媒容器７ｂ内の冷媒と、熱交換手段８ｂ内を流れる冷媒の間で、管８２１の壁面を介して熱交換ができるようになる。
【００３９】
ここで、冷凍機油が冷媒容器７ｂ内にとどまることを防ぐために、図５（ａ）、（ｂ）に示したように、接続配管１０９に接続する管７２５を、冷媒容器７ｂの鉛直方向の下部もしくは底部に配置することが望ましい。
【００４０】
このように、図４および図５に示す熱交換手段８ａ、８ｂでは、冷媒容器７に穴が設けられ、冷媒容器７内の冷媒と熱交換を行う冷媒が流れる配管を挿入し接合することで、挿入された配管の外壁を介して配管内の冷媒と冷媒容器７内の冷媒との熱交換が可能となっている。また、熱交換手段８ｂは、管８２１の加工が不要であるため、図４に示す熱交換手段８ａよりも製造が容易となる。
【００４１】
図６では、７３１は片端が接続配管１０９に接続し、もう一方の端が閉じられている管であり、冷媒容器７ｃとなる。８３１は、両端がそれぞれ接続配管１０２と接続配管１０３に接続する直管であり、熱交換手段８ｃとなる。管７３１は管８３１に巻き付けられ、溶接などで接合されている。それで、冷媒容器７ｃ内の冷媒と、熱交換手段８ｃ内を流れる冷媒の間で、管壁面を介して熱交換ができるようになる。
【００４２】
図７では、管７４１は片端が接続配管１０９に接続し、もう一方の端が閉じられている管であり、冷媒容器７ｄとなる。管８４１は曲げ加工され、両端がそれぞれ接続配管１０２と接続配管１０３に接続する管であり、熱交換手段８ｄとなる。管７４１と管８４１は、外壁が密着するように配置され、溶接などで接合されている。それで、冷媒容器７ｄ内の冷媒と、熱交換手段８ｄ内を流れる冷媒の間で、管壁面を介して熱交換ができるようになる。
【００４３】
図６および図７に示した冷媒容器７ｃ、７ｄについても、冷凍機油が冷媒容器内にとどまることを防ぐために、接続配管１０９に接続する端を、閉じられた端よりも下になるように、配置することが望ましい。
【００４４】
このように、図６および図７に示す熱交換手段８ｃ、８ｄでは、冷媒容器７の外壁と、冷媒容器７内の冷媒と熱交換される冷媒が流れる配管を接合することで、接合面を介して配管内の冷媒と冷媒容器７内の冷媒との熱交換が可能となっている。
【００４５】
冷媒容器７ｃは、既存の配管を曲げ加工し製造することができるため、冷媒容器７ａ、７ｂよりも製造が容易である。さらに、冷媒容器７ｄは、冷媒の熱交換面となる面積は冷媒容器７ａ〜７ｃより小さくなるが、加工が不要であり配管と溶接などによって接合するだけで熱交換手段８を構成できる。
【００４６】
図８は、暖房運転時と冷房運転時における冷媒量とCOPとの関係を示す。図８で示す値は、室内熱交換器４よりも室外熱交換器３の方が冷媒流路の容積が大きい場合の値であるため、暖房最適冷媒量mhよりも冷房最適冷媒量mcの方が大きくなっているが、反対に室外熱交換器３よりも室内熱交換器４の方が冷媒流路の容積が大きい場合には、暖房最適冷媒量mhよりも冷房最適冷媒量mcの方が小さくなる。したがって、その場合には熱交換手段８は、冷媒容器７内の冷媒と、圧縮機１と室内熱交換器４の間を流れる冷媒とを熱交換させるように構成する。
【００４７】
冷媒容器７および熱交換手段８の使用によって、暖房運転時に、冷媒容器７内の冷媒は、熱交換手段８内を流れる低温の冷媒によって冷却され、過冷却液の状態にある。これに対して、冷房運転時には、冷媒容器７内の冷媒は、熱交換手段８内を流れる高温の冷媒によって加熱され、ガス状態にある。そのため、暖房運転時よりも冷房運転時のほうが、冷媒容器７内の冷媒量が少なく、空気調和機９００の主回路を循環する冷媒量が多くなる。
【００４８】
運転モードによる冷媒容器７内の冷媒量の差が、冷房最適冷媒量と暖房最適冷媒量との差に等しくなるように冷媒容器７を設計すれば、高価なセンサを使わない簡素な構成で、いずれの運転モードにおいても、空気調和機９００の主回路を流れる冷媒量が最大ＣＯＰを得られる最適値となるので、年間を通じて空気調和機９００の高効率運転を実現できる。
【００４９】
また、冷房運転時には、圧縮機１からの高温冷媒が熱交換手段８において熱を放出するので、凝縮器として機能する室外熱交換器３の熱負荷は小さくなる。よって、凝縮圧力が低下し、空気調和機９００の性能はさらに向上させることができる。
【実施例２】
【００５０】
図２は本発明の第２実施例を示す空気調和機９０１の系統図の例である。空気調和機９０１は、図１に示した空気調和機９００に冷媒分流器２０、２１、および接続配管１１０、１１１、１１２を加えたものであり、四方弁２と室外熱交換器３の間に、熱交換手段８を通る流路と熱交換手段８を通らない流路、その二つの冷媒流路が並列に設置されている。
【００５１】
これにより、冷媒の一部が熱交換手段８を通過し、冷媒容器７内の冷媒と熱交換を行うことによって、実施例１と同様に、冷媒容器７内の冷媒量が運転モードによって変化し、空気調和機９０１の主回路を循環する冷媒量は適正に調整されることができる。また、圧縮機１と熱交換手段８の間に冷媒分流器２０、熱交換手段８と室外熱交換器３の間に冷媒分流器２１を設け、冷媒分流器２０と冷媒分流器２１とを接続配管１１０で接続し、冷媒を分流させることによって、四方弁２と室外熱交換器３の間の流路で発生する冷媒の圧力損失を低減する効果があり、空気調和機９０１のさらなる性能向上が可能となる。
【実施例３】
【００５２】
図３は本発明の第３実施例を示す空気調和機９０２の系統図の例である。空気調和機９０２は、図２に示した空気調和機９０１に、冷媒流路を開閉する電磁弁３０、３１、３２を加えたものである。具体的には、冷媒分流器２０と熱交換手段８を接続配管１１１の途中に電磁弁３０、熱交換手段８と冷媒分流器２１を接続する配管１１２の途中に電磁弁３１を設けた。そして、接続配管１０５から分岐し、冷媒容器７を接続する接続配管１０９の途中に電磁弁３１を設けた。
【００５３】
空気調和機９０２では、運転が定常状態となってから、電磁弁３０、３１と電磁弁３２を閉めるように制御する。電磁弁３２を閉めることによって、冷媒容器７と空気調和機９０２の主回路を接続する冷媒流路が遮断されるので、冷媒容器７内の冷媒と熱交換手段８内の冷媒の間で熱交換をさせなくても、空気調和機９０２の主回路を循環する冷媒量を最適に保持することができる。
【００５４】
そして、電磁弁３０、３１を閉めることによって、冷媒が接続配管１１１、熱交換手段８、接続配管１１２から構成される流路へ流れることがなくなり、接続配管１１０のみを通過するので、四方弁２と室外熱交換器３の間の流路で発生する冷媒の圧力損失を低減できる。
【００５５】
これにより、空気調和機９０２の動作に実質的に寄与する冷媒量を適正にし、効率のよい運転を実現することができる上、冷媒の圧力損失を低減し、空気調和機９０２の性能をさらに向上することが可能となる。
【００５６】
以上、室内熱交換器４よりも室外熱交換器３内の冷媒流路容積の方が大きい場合、すなわち冷房最適冷媒量が暖房最適冷媒量よりも多い場合について説明した。しかし、室外熱交換器３よりも室内熱交換器４内の冷媒流路容積が大きい場合、すなわち暖房最適冷媒量のほうが多い場合は、冷媒容器７内の冷媒と、圧縮機１と室内熱交換器４の間を流れる冷媒の間で熱交換をさせればよく、図４〜図７に示す冷媒容器７および熱交換手段８ももちろん適用可能である。
【００５７】
一般的に、空気調和機では、圧縮機１と、四方弁２と、室外熱交換器３と、室外膨張弁５と、冷媒容器７と、熱交換手段８は室外ユニットを、そして、室内熱交換器４と、室内膨張弁６は室内ユニットを構成する。本発明は、上記の実施例に示したような室内ユニット１台と室外ユニット１台からなる空気調和機だけではなく、複数台の室内ユニットや複数台の室外ユニットを備える空気調和機にも適用できる。その場合、室内熱交換器内の冷媒流路容積は複数代の室内ユニットでの合計とし、同様に室外熱交換器内の冷媒流路容積は複数代の室外ユニットでの合計とする。
【００５８】
なお、電磁弁３２は単体で設けても良い。室外ユニットと室内ユニットが複数台から構成される空気調和機においては冷房および暖房が同時に運転できる機種があり、この冷暖同時運転での最適冷媒量は運転状態によって変化するため、冷媒容器７を機能させない方が良い場合がある。その場合、電磁弁３２を閉じることで、冷媒容器７への冷媒の流出入を止めることができる。
【００５９】
また、本発明は、空気調和機以外の冷凍サイクル装置にも適用できる。
【００６０】
また、冷凍サイクル装置に使用する冷媒として、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２、ＨＦＯ-１２３４ｙｆなど様々な物質がある。
【００６１】
また、冷媒を減圧する手段として、膨張弁だけではなく、キャピラリチューブなどを用いてもよい。
【００６２】
また、本発明では電磁弁を用いているが、電磁弁に限らず流路を開閉できる装置であれば良い。
【符号の説明】
【００６３】
１          圧縮機
２          四方弁
３          室外熱交換器
４          室内熱交換器
５、６      膨張弁
７          冷媒容器
８          熱交換手段
２０、２１  冷媒分流器
３０、３１、３２  電磁弁
９００、９０１、９０２  空気調和機
【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（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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