(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器を冷媒配管で接続して冷凍サイクルを形成した空気調和機であって、
前記室内熱交換器は、第１の室内熱交換器と第２の室内熱交換器とをつなぐ冷媒流路上に絞り装置を備え、
前記圧縮機と前記室内熱交換器との間の冷媒流路には、室外熱交換器と、当該室外熱交換器の前記室内熱交換器側に設けられ、前記室外熱交換器に流れる冷媒流量の絞り装置を直列に配置した組が、少なくとも２組並列配置されていることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
請求項１に記載の空気調和機であって、
前記圧縮機と前記室内熱交換器との間の冷媒流路には、第1の室外熱交換器と第２の室外熱交換器と絞り装置がこの順序で直列に配置され、かつ前記第1の室外熱交換器と第２の室外熱交換器の接続部から分岐して第３の室外熱交換器と絞り装置がこの順序で直列に配置されていることを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
請求項１に記載の空気調和機であって、
前記室外熱交換器と前記絞り装置が直列に配置された組について、各組の室外熱交換器を第１の室外熱交換器と、第２の室外熱交換器とするとき、前記第１の室外熱交換器と前記第２の室外熱交換器は、空気流れ方向に対して並列に設置されたことを特徴とする空気調和機。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか1項に記載の空気調和機であって、
前記室外熱交換器と前記絞り装置が直列に配置された組について、各組の冷媒流路の容積が、略等しいことを特徴とする空気調和機。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか1項に記載の空気調和機であって、
前記室内熱交換器の一方を蒸発器、他方を凝縮器とする除湿運転モードを有し、
前記除湿運転モードにおいて、前記室外熱交換器側の絞り装置の一部を全開とし、前記室外熱交換器側の他の絞り装置の絞り量を制御することを特徴とする空気調和機。
【請求項６】
請求項５に記載の空気調和機であって、
前記絞り量を制御する側の絞り装置の開度を前記第１の室内熱交換器における冷媒温度に応じて制御することを特徴とする空気調和機。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の空気調和機であって、
前記室外熱交換器側について、全開とした前記絞り装置につながる前記室外熱交換器の最下流側の冷媒温度が、前記絞り量を制御する側につながる前記室外熱交換器の最下流側の冷媒温度に比べて低くなるように制御することを特徴とする空気調和機。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか1項に記載の空気調和機であって、
前記絞り装置は、絞り量を連続的に変化できることを特徴とする空気調和機。
【請求項９】
請求項８に記載の空気調和機であって、
前記絞り装置の絞り量を、圧縮機吐出の冷媒ガス温度に応じて制御することを特徴とする空気調和機。
【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ものである。
【背景技術】
【０００２】
まず空気調和機の基本的構成について説明する。
【０００３】
図４は、冷房運転、暖房運転、除湿運転の運転モードを備える空気調和機に用いられる一般的な冷凍サイクルの構成図である。
【０００４】
空気調和機は、室外機１と室内機５とが、接続配管７および８によって接続されることで機能する。室内機５は、第１の室内熱交換器２１と、第２の室内熱交換器２２と、第１の絞り装置３１、送風ファン６とを備えており、第１の絞り装置３１は、第１の室内熱交換器２１と、第２の室内熱交換器２２とを結ぶ冷媒流路上に設けられている。
【０００５】
室外機１は、圧縮機２と、四方弁３と、室外熱交換器１０と、第２の絞り装置３２と、送風ファン４とを備えている。なお、通常、送風ファン４にはプロペラファンが、送風ファン６には、貫流ファンが用いられる。
【０００６】
図５に、空気調和機の熱交換器に用いられているのと同じ形式の、一般的なクロスフィンチューブ型の熱交換器の要素の構造を示す。図５に示すように、本形式の熱交換器では、多数のアルミニウム製のフィン１０１を、Ｕ字状に曲げられた銅製の伝熱管１０２が貫く構造となっている。フィン１０１と伝熱管１０２とは、フィン１０１に挿入された伝熱管１０２を液圧、あるいは機械的に拡管することにより密着している。また、伝熱管１０２の端部には、継手部品１０３が溶接され、冷媒の流路を構成している。
【０００７】
通常、空気調和機の熱交換器では、効率向上のため、図５に示す構成の熱交換器を空気流通方向に複数列並べて用いられており、また、熱交換器内の冷媒流路は管内を流れる冷媒流量に応じたパス数で構成される。
【０００８】
次に、冷房運転、暖房運転、除湿運転の各運転モードにおける各要素の作用について、図４を参照しながら説明する。
【０００９】
まず冷房運転の場合、圧縮機２で圧縮された高圧のガス状冷媒は、室外熱交換器１０で外気に放熱することで凝縮し、高圧の液状冷媒となる。液状冷媒は第２の絞り装置３２の作用で減圧され、低温低圧の気液二相状態となり、接続配管８を通じて室内機５へ流れる。
【００１０】
室内機５に入った冷媒は、第１の室内熱交換器２１および第２の室内熱交換器２２で室内空気の熱を吸熱することで蒸発する。室内機５で蒸発した冷媒は、接続配管７を通じて、室外機１へ戻り、四方弁３を通って再び圧縮機２で圧縮されることになる。このとき、第１の絞り装置３１は全開状態である。
【００１１】
暖房運転モードの場合は、四方弁３により、冷媒流路が切り替えられ、圧縮機２で圧縮された高圧のガス状冷媒は、四方弁３および接続配管７を通って室内機５に流れる。室内機５に入った冷媒は、第２の室内熱交換器２２および第１の室内熱交換器２１で室内空気に放熱することで凝縮し、高圧の液状冷媒となる。高圧の液状冷媒は、接続配管８を通って室外機１に流れる。
【００１２】
室外機１に入った高圧の液状冷媒は、第２の絞り装置３２の作用で減圧され、低温低圧の気液二相状態となり、室外熱交換器１０に流れ、室外空気の熱を吸熱することで蒸発し、ガス状冷媒となる。室外熱交換器１０でガス状となった冷媒は、四方弁３を通って再び圧縮機２で圧縮される。暖房運転モードの場合も、冷房運転モードと同様に、第１の絞り装置３１は全開状態である。
【００１３】
次に、除湿運転モードでの、各要素の作用を説明する。本除湿運転モードでは、冷媒の流れ方向は、冷房運転モードと同様である。すなわち、圧縮機２で圧縮された高圧のガス状冷媒は、室外熱交換器１０、第２の絞り装置３２、接続配管８を通り、室内機５へ流れる。室内機５に入った冷媒は、第１の室内熱交換器２１、第１の絞り装置３１、第２の室内熱交換器２２を通り、接続配管７を通じて、室外機１へ戻り、四方弁３を通って再び圧縮機２へと流れる。
【００１４】
除湿運転モードでは、第２の室内熱交換器２２を通過する空気を冷却除湿し、第１の室内熱交換器２１を通過する空気を加熱することで、室内空気温度の変化を抑えつつ湿度を下げるように制御される。
【００１５】
第１の室内熱交換器２１を通過する空気を加熱するため、圧縮機２で圧縮された高圧のガス状冷媒を、室外熱交換器１０で液状冷媒までには凝縮させず、高温高圧の気液二相の状態のまま、接続配管８を介して室内機５へ流す必要がある。このため、第２の絞り装置３２は、冷房運転モードに比べて開側あるいは全開の状態に制御される。第１の室内熱交換器２１での加熱量は、第２の絞り装置３２の開度制御に加えて、送風ファン４の回転数を制御して、室外熱交換器１０で外気に放熱する量を制御する。
【００１６】
なお、送風ファン４は、図示されていないが、圧縮機１や送風ファン４を制御する電気品の冷却にも用いられるため、低回転あるいは間欠的に動作することはあっても、完全に停止することはない。
【００１７】
上記制御により、高温高圧の気液二相状態のまま、室内機５に入った冷媒は、第１の室内熱交換器２１において、送風ファン６の動作により第１の室内熱交換器２１を通過する室内空気に放熱することで凝縮し、液状冷媒となる。これにより、第１の室内熱交換器２１を通過する空気は加熱され、温度上昇する。
【００１８】
次に、液状冷媒は第１の絞り装置３１へと流れる。本除湿運転モードでは、第１の絞り装置３１は流路抵抗を持つように閉側に制御されており、第１の絞り装置３１の作用で減圧され、低温低圧の気液二相状態となり、第２の室内熱交換器２２へと流れる。低温低圧の気液二相の冷媒は、第２の室内熱交換器２２において、送風ファン６の動作により第２の室内熱交換器２２を通過する空気から熱を吸熱することで蒸発する。このとき、第２の室内熱交換器２２を通過する空気は冷却除湿される。このように、第１の室内熱交換器２１において空気を加熱し、第２の室内熱交換器２２において空気を冷却除湿することで、本運転モードは室内空気の温度変化を抑えつつ、除湿することを可能としている。
【００１９】
以上、説明したように冷房運転モードでは室外熱交換器１０において高温高圧の冷媒を液化するが、除湿運転モードでは高温高圧の気液二相状態となり、除湿運転モードでは冷房運転モードに比べて余剰な冷媒が存在することになる。一般的に冷凍サイクルにおいて、冷媒量が過剰に存在する場合、主にサイクル高圧側の圧力が上昇することになり、圧縮機の所要動力の増加を招く。そのため、余剰冷媒を貯留することが除湿運転モードでの省エネルギ性向上にとって有効である。
【００２０】
なお、余剰冷媒をレシーバや室外熱交換器に貯留することで、冷房、暖房、除湿の何れの運転モードでも、余剰冷媒によるトラブルを防止し、かつ室内の湿度を適正に維持して運転する空気調和機の従来例として、例えば特許文献１に示されるものがある。
【００２１】
特許文献１の従来例では、圧縮機の吐出冷媒の一部を導く迂回回路を室外熱交換器と膨張弁に対して並列に設け、迂回回路の経路上に流量調整弁を設けた構成となっている。本構成では、迂回回路を流れて圧縮機から吐出される高温高圧のガス状冷媒の流量と、室外熱交換器において外気に放熱した冷媒の流量を制御することで、室内機における加熱量を確保することを可能としており、さらに室外熱交換器出口に設けられた絞り装置の開度を制御することで、余剰冷媒を貯留することを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開２００２−３５７３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、特許文献１の従来例は、除湿運転時に圧縮機から吐出される高温のガス状冷媒の一部を室内に直接流すことで室内空気の加熱量を確保しつつ、余剰冷媒を貯留することを目的としたものであり、圧縮機の吐出冷媒の一部を導く迂回回路を室外熱交換器と膨張弁に対して並列に設けている。
【００２４】
本構成の場合、冷房運転時には、高温高圧の冷媒ガスの流れる部位と、膨張弁の作用により減圧した低温低圧の二相状態の冷媒が流れる膨張弁出口部とが迂回回路を介して熱的に接することになる。
【００２５】
このため、冷房運転時に室内機へと流れる低温低圧の冷媒と、圧縮機吐出近傍の高温高圧のガス状冷媒との間の温度差から、迂回回路を経由して熱が伝わり、低温低圧の二相状態の冷媒の一部が蒸発してしまい、室内熱交換器で室内空気からの吸熱量が低下し、効率低下を生じるおそれが考えられる。
【００２６】
以上のことから本発明においては、効率低下を防止可能な空気調和器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る空気調和機は、少なくとも圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器を冷媒配管で接続して冷凍サイクルを形成した空気調和機であって、室内熱交換器は、第１の室内熱交換器と第２の室内熱交換器とをつなぐ冷媒流路上に、絞り装置を備え、室外熱交換器は、圧縮機と室内熱交換器との間に複数の冷媒流路を形成し、各冷媒流路にそれぞれ絞り装置を備えるとともに、圧縮機から室内熱交換器に至る各冷媒流路には、少なくとも１つの室外熱交換器を含むことを特徴とするものである。
【００２８】
また請求項２に記載の空気調和機においては、室外熱交換器は、圧縮機と室内熱交換器との間に複数の冷媒流路を形成し、各冷媒流路の室内熱交換器側にそれぞれ絞り装置を備えるとともに、各冷媒流路の圧縮機側にそれぞれ室外熱交換器を含むことを特徴とするものである。
【００２９】
また請求項３に記載の空気調和機においては、室外熱交換器は、圧縮機と複数の冷媒流路との間に室外熱交換器を配置していることを特徴とするものである。
【００３０】
また請求項４に記載の空気調和機においては、室外熱交換器は、圧縮機と室内熱交換器との間に、熱交換器を介して複数の冷媒流路を形成し、各冷媒流路にそれぞれ絞り装置を備えるとともに、室外熱交換器を含む冷媒流路と、室外熱交換器を含まない冷媒流路で構成されていることを特徴とするものである。
【００３１】
また請求項５に記載の空気調和機においては、複数の冷媒流路にそれぞれ備えられた室外熱交換器を第１の室外熱交換器と、第２の室外熱交換器とするとき、第１の室外熱交換器と第２の室外熱交換器とは、空気流れ方向に対して並列に設置されたことを特徴とするものである。
【００３２】
また請求項６に記載の空気調和機においては、複数の冷媒流路の容積が、略等しいことを特徴とするものである。
【００３３】
また請求項７に記載の空気調和機においては、室内熱交換器の一方を蒸発器、他方を凝縮器とする除湿運転モードを有し、除湿運転モードにおいて、複数の冷媒流路の絞り装置の一部を全開とし、他の冷媒流路の絞り装置の絞り量を制御することを特徴とするものである。
【００３４】
また請求項８に記載の空気調和機においては、絞り量を制御する側の絞り装置の開度を第１の室内熱交換器における冷媒温度に応じて制御することを特徴とするものである。
【００３５】
また請求項９に記載の空気調和機においては、複数の冷媒流路について、全開とした絞り装置につながる室外熱交換器最下流側の冷媒温度が、絞り量を制御する側につながる室外熱交換器最下流側の冷媒温度に比べて低くなるように制御することを特徴とするものである。
【００３６】
また請求項１０に記載の空気調和機においては、複数の冷媒流路について、絞り装置の室内機に遠い側に接続された配管に、温度を計測する手段を有することを特徴とするものである。
【００３７】
また請求項１１に記載の空気調和機においては、絞り装置は、絞り量を連続的に変化できることを特徴とするものである。
【００３８】
また請求項１２に記載の空気調和機においては、絞り装置の絞り量を、圧縮機吐出の冷媒ガス温度に応じて制御することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、冷房運転時の効率を低下させることなく、除湿運転時において余剰冷媒を室外熱交換器の一部に貯留することが可能な構成となっており、除湿運転時の圧力上昇を抑制することできるため、省エネルギ性の高い空気調和機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例１に係る冷凍サイクル構成を備えた空気調和器の例を示す図。
【図２】本発明の実施例２に係る冷凍サイクル構成を備えた空気調和器の例を示す図。
【図３】実施例２の室外熱交換器１０を、伝熱管の軸に垂直な断面方向から見た模式を示した図。
【図４】冷房運転、暖房運転、除湿運転の運転モードを備える空気調和機に用いられる一般的な冷凍サイクルの構成を示す図。
【図５】冷凍サイクルに用いられる熱交換器の構成の一例を示す図。
【図６】本発明の実施例３に係る室外機構成を示す図。
【図７】本発明の実施例４に係る室外機構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、図面を用いて本発明の実施例について詳細に説明する。
【実施例１】
【００４２】
本発明の実施例１に係る冷凍サイクル構成を、図１を用いて説明する。
【００４３】
図１は、実施例１の冷凍サイクル構成を備えた空気調和器の例を示したものである。本構成では、図４に示した一般的な空気調和機に用いられる冷凍サイクルにおける室外熱交換器１０が、第１の室外熱交換器１０Ａと第２の室外熱交換器１０Ｂとに分割され、冷媒流れ方向からみて並列となるように、また空気流れ方向に対しても並列となるように設置されている。
【００４４】
さらに、室外熱交換器１０Ａの冷媒流れ方向から見て圧縮機２の遠い側に第２の絞り装置３２Ａが、室外熱交換器１０Ａを流れる冷媒流量を制御するように設けられている。また、室外熱交換器１０Ｂの冷媒流れ方向から見て圧縮機２の遠い側に第３の絞り装置３２Ｂが、室外熱交換器１０Ｂを流れる冷媒流量を制御するように設けられている。
【００４５】
図１に示すように、実施例１の構成は図４の従来構成に比較して室外機１の構成が相違しており、室内機５の構成に変更はない。また室外機１における構成として、四方弁３から接続配管８に至る冷媒流路Ｐが複数あり、各冷媒流路Ｐにそれぞれ絞り装置３２Ａ、３２Ｂを備えたものということができる。実施例１の場合には、第１の冷媒流路Ｐ１には第１の室外熱交換器１０Ａと第２の絞り装置３２Ａが配置され、第２の冷媒流路Ｐ２には第２の室外熱交換器１０Ｂと第３の絞り装置３２Ｂが配置されたものである。
【００４６】
次に、実施例１の冷凍サイクルの構成を、冷房運転、暖房運転、除湿運転の各運転モードで用いた際の、各要素の作用について、図１を参照して説明する。なお、以降の実施例１の説明において冷房運転と暖房運転における各要素の作用は従来例におけるものと基本的に同じであり、本発明の実施例１では除湿運転における各要素の作用が従来例とは相違している。
【００４７】
まず冷房運転モードでは、圧縮機２で圧縮された高圧のガス状冷媒は、第１の室外熱交換器１０Ａおよび第２の室外熱交換器１０Ｂで外気に放熱することで凝縮し、高圧の液状冷媒となる。第１の室外熱交換器１０Ａから出る液状冷媒は第２の絞り装置３２Ａの作用で、また、第２の室外熱交換器１０Ｂから出る液状冷媒は第３の絞り装置３２Ｂの作用で、減圧されて低温低圧の気液二相状態となり、接続配管８を通じて室内機５へ流れる。
【００４８】
室内機５に入った冷媒は、第１の室内熱交換器２１および第２の室内熱交換器２２で室内空気の熱を吸熱することで蒸発する。室内機５で蒸発した冷媒は、接続配管７を通じて、室外機１へ戻り、四方弁３を通って再び圧縮機２で圧縮されることになる。このとき、第１の絞り装置３１は全開状態である。
【００４９】
暖房運転モードの場合は、四方弁３により、冷媒流路が切り替えられ、圧縮機２で圧縮された高圧のガス状冷媒は、四方弁３および接続配管７を通って室内機５に流れる。室内機５に入った冷媒は、第２の室内熱交換器２２および第１の室内熱交換器２１で室内空気に放熱することで凝縮し、高圧の液状冷媒となる。高圧の液状冷媒は、接続配管８を通って室外機１に流れる。
【００５０】
室外機１に入った高圧の液状冷媒は、第２の絞り装置３２Ａおよび第３の絞り装置３２Ｂの作用で減圧され、低温低圧の気液二相状態となる。第２の絞り装置３２Ａで減圧された二相状態の冷媒は、第１の室外熱交換器１０Ａに流れ、第３の絞り装置３２Ｂで減圧された二相状態の冷媒は、第２の室外熱交換器１０Ｂに流れ、室外空気の熱を吸熱することで蒸発し、ガス状冷媒となる。第１の室外熱交換器１０Ａおよび第２の室外熱交換器１０Ｂにおいて、ガス状となった冷媒は、四方弁３を通って再び圧縮機２で圧縮される。本暖房運転モードの場合も、冷房運転モードと同様に、第１の絞り装置３１は全開状態である。
【００５１】
次に、除湿運転モードでの、各要素の作用を説明する。本除湿運転モードでは、冷媒の流れ方向は、冷房運転モードと同様である。すなわち、圧縮機２で圧縮された高圧のガス状冷媒は、第１の室外熱交換器１０Ａおよび第２の絞り装置３２Ａ、あるいは第２の室外熱交換器１０Ｂおよび第３の絞り装置３２Ｂを通った後、接続配管８を経て、室内機５へ流れる。
【００５２】
室内機５に入った冷媒は、第１の室内熱交換器２１において室内空気に放熱することで凝縮し、高圧の液状冷媒となる。第１の室内熱交換器２１から出る液冷媒は第１の絞り装置３１の作用で、減圧されて低温低圧の気液二相状態となり、第２の室内熱交換器２２において室内空気の熱を吸熱することで蒸発する。第２の室内熱交換器２２において蒸発した冷媒は、接続配管７を通じて、室外機１へ戻り、四方弁３を通って再び圧縮機２へと流れる。
【００５３】
この除湿運転モードにおいて、第１の室内熱交換器２１における冷媒の温度が、外気温度、室内空気温度より算出される所定の温度より高い温度にある場合、冷媒が過剰にあると推定できる。この場合、第２の絞り装置３２Ａまたは第３の絞り装置３２Ｂの一方の絞り装置の開度を、第１の室内熱交換器２１の温度を所望の温度に保つように制御し、他方の絞り装置の開度は全開とする。
【００５４】
ここでは、第２の絞り装置３２Ａの開度を制御し、第３の絞り装置３２Ｂを全開とする場合を例にとり、説明する。第２の絞り装置３２Ａの開度を制御する場合、第２の絞り装置３２Ａの冷媒流れ方向上流にある第１の室外熱交換器１０Ａにおいて、圧縮機２より流入する高温高圧のガス状冷媒は、外気により冷却され液化する。これにより、過剰であった冷媒の一部が、第１の室外熱交換器１０Ａ内に液状態で保有されることとなり、サイクルの高圧側すなわち圧縮機吐出圧力は低下する。
【００５５】
一方、第３の絞り装置３２Ｂは全開であるので、圧縮機を出る高温高圧のガス状冷媒の大部分は、第２の室外熱交換器１０Ｂを通り、外気により冷却はされるものの、高温高圧のガス状冷媒または二相状態のまま、第３の絞り装置３２Ｂを出る。このとき、第２の絞り装置３２Ａが全閉でなければ、第１の室外熱交換器１０Ａにおいて液化した液状冷媒と混合した後、室内機５へと流れる。
【００５６】
このように、第１の室外熱交換器１０Ａに冷媒を液状態として貯留する場合、第２の絞り装置３２Ａに第１の室外熱交換器１０Ａから流入する冷媒の温度、または、第１の室外熱交換器１０Ａの第２の絞り装置３２Ａに近い出口部分では、冷媒が液化しているため、第２の室外熱交換器１０Ｂを経て第３の絞り装置３２Ｂへと流れるガス状または二相状態の冷媒の温度に比べて、低い温度に制御される。
【００５７】
なお、実施例１では第２の絞り装置３２Ａの開度を制御する場合を例に説明をしたが、第３の絞り装置３２Ｂの開度を制御した場合でも同様の効果を得られる。第２の絞り装置３２Ａまたは第３の絞り装置３２Ｂのいずれを制御するかは、各々の絞り装置が冷媒の流れを制御する第１の室外熱交換器１０Ａまたは第２の室外熱交換器１０Ｂの配置や冷媒流路の容積などに応じて決めれば良い。
【００５８】
例えば、第１の室外熱交換器１０Ａと第２の室外熱交換器１０Ｂが鉛直方向に上下並べて設置された場合、重力の作用を考慮すると下側の熱交換器に冷媒液を貯留する方が、冷媒液の貯留を行いやすいため、鉛直方向下側に配置された熱交換器を流れる冷媒を制御可能な絞り装置の開度を制御すれば良い。
【００５９】
また、第１の室外熱交換器１０Ａと第２の室外熱交換器１０Ｂとで、冷媒流路Ｐの容積に差異がある場合、貯留すべき冷媒量が多いと判断される場合には、冷媒流路Ｐの容積の多い側の室外熱交換器を流れる冷媒を制御可能な絞り装置の開度を制御すれば良い。このとき、貯留すべき冷媒量の判定は、前述の第１の室内熱交換器２１における冷媒の温度と、外気温度、室内空気温度より算出される所定の温度との温度差により判断すれば良い。
【００６０】
室内機５に入った冷媒は、第１の室内熱交換器２１において室内空気に放熱することで凝縮し、高圧の液状冷媒となる。第１の室内熱交換器２１から出る液冷媒は第１の絞り装置３１の作用で、減圧されて低温低圧の気液二相状態となり、第２の室内熱交換器２２において室内空気の熱を吸熱することで蒸発する。第２の室内熱交換器２２において蒸発した冷媒は、接続配管７を通じて、室外機１へ戻り、四方弁３を通って再び圧縮機２へと流れる。
【００６１】
図１の室外機１の構成において、第１の室外熱交換器１０Ａおよび第２の室外熱交換器１０Ｂは、空気流れ方向に対して並列に設置する構成とした場合、冷房運転モードや暖房運転モードにおいて、第１の室外熱交換器１０Ａおよび第２の室外熱交換器１０Ｂに流入する空気温度を等しくでき、熱交換器を効率良く使えることとなり、除湿運転モードだけでなく冷房運転および暖房運転モードでも効率の良い運転が可能となる。
【００６２】
さらに、第１の室外熱交換器１０Ａおよび第２の室外熱交換器１０Ｂの流路長を、ほぼ同等にしておけば、暖房運転モードの冷媒流れにおいて考えると、室内機５から流入する液状冷媒を、第２の絞り装置３２Ａおよび第３の絞り装置３２Ｂの前で配分することになり、冷媒の流量配分を調整するために管路上に抵抗をつける必要がない。このように、冷媒の流量配分を調整するための抵抗を付加する必要がないため、各運転モードにおいて損失の少ない運転が可能となる。
【００６３】
また、図１の室内機５の構成において、第１の絞り装置３１が絞り量を連続的に変化できる構成とすれば、室内負荷の状態に適した制御が可能となり、より高い省エネルギ性が得られる。具体的には、第１の絞り装置３１が絞り量を連続的に変化できる構成とした場合、室内負荷の状態に応じて圧縮機の回転数を可変とした場合、第２の室内熱交換器２２における冷媒の蒸発圧力をきめ細かく制御することができ、高い省エネルギ性を実現できる。
【００６４】
このとき、第１の絞り装置３１の絞り量は、外気温度、室内空気温度、圧縮機の回転数から決まる目標とする圧縮機吐出の冷媒ガス温度、あるいは圧縮機吐出の冷媒ガス温度を代表する物理量が目標値となるように制御すれば良い。
【００６５】
以上述べたように、実施例１の冷凍サイクルを用いることで、除湿運転モードにおいて余剰な冷媒を室外熱交換器の一部に液冷媒として貯留することができ、さらに、冷房運転のモードにおいて、圧縮機から吐出される高温高圧の冷媒ガスが流れる部位と、第２あるいは第３の絞り装置を出た低温低圧の二相状態の冷媒が流れる部位とが、配管などで熱的に接する構成では無いため、冷房運転モードにおける省エネルギ性を確保することができる。
【実施例２】
【００６６】
本発明に係る実施例２を、図２と図３を用いて説明する。なお、実施例２における冷凍サイクルの基本的構成については実施例１の場合と同様であるため、ここでは相違点のみを説明する。
【００６７】
図２は、実施例２の冷凍サイクルの構成を示したものである。実施例２では、冷房運転あるいは除湿運転モードでの冷媒流れ方向から見た場合、四方弁３と室外熱交換器１０をつなぐ配管が分岐点２０１において２つの管路に分岐し、分岐された状態で室外熱交換器１０を通り、各々の管路上に設けられた第２の絞り装置３２Ａおよび第３の絞り装置３２Ｂを通ったのち、合流点２０２にて合流する構成となっている。
【００６８】
図３は、実施例２の室外熱交換器１０を、伝熱管の軸に垂直な断面方向から見た模式図を示したものである。図中の破線は、室外熱交換器１０における冷媒の流路を示している。
【００６９】
実施例２では、室外熱交換器１０は空気流通方向に対して２列で構成されおり、冷媒流路Ｐの構成は、冷房運転および除湿運転モードでの冷媒流れ方向から見た場合、分岐点２０１で分岐した後、各々の流路Ｐ１，Ｐ２がさらに２つに分岐されて空気流通方向の下流側の伝熱管を通過した後に合流し、空気流通方向の上流側では２つの流路で流れる構成となっている。
【００７０】
室外熱交換器１０を出た２つの冷媒流路Ｐ１，Ｐ２には、各々第２の絞り装置３２Ａおよび第３の絞り装置３２Ｂが設けられており、その後、合流点２０２にて合流する構成となっている。
【００７１】
このように熱交換器１０を流れる冷媒流路Ｐを複数で構成し、冷房運転および除湿運転モードの出口側に複数の絞り装置３２を設けて、各々の絞り装置３２の開度を適切に制御することで熱交換器を分割することなく、除湿運転モードにおいて室外熱交換器の一部流路に余剰冷媒を液で貯留することが可能となる。
【００７２】
また、各冷媒流路Ｐ１，Ｐ２を構成する流路長さを同等となるようにすれば、冷房運転や暖房運転モードにおいて熱交換器全体を効率良く使うことが可能である。
【００７３】
この実施例２においても、室外機１における構成として、四方弁３から接続配管８に至る冷媒流路Ｐが複数あり、各冷媒流路Ｐにそれぞれ絞り装置３２Ａ、３２Ｂを備えたものということができる。実施例２の場合にも、第１の冷媒流路Ｐ１には第１の室外熱交換器１０Ａと第２の絞り装置３２Ａが配置され、第２の冷媒流路Ｐ２には第２の室外熱交換器１０Ｂと第３の絞り装置３２Ｂが配置されたものである。
【００７４】
なお、図３の冷媒流路の構成はあくまで一例であり、冷媒流路の構成数は能力や冷媒循環量に応じて適切に設計すればよく、冷媒流路数によらず同様の効果を得ることができるが、絞り装置数を増やすことはコストの増加につながるため、コスト増加を抑えることを考えると絞り装置数は２個程度とすることが望ましい。
【実施例３】
【００７５】
実施例３では、本発明の上記思想を実現可能な複数冷媒流路の形成事例について図６を用いて説明する。
【００７６】
図６は、２つの直列接続された熱交換器１０Ｃ，１０Ｄの中間と他方端間にバイパス配管を設けた構成である。熱交換器１０Ｄと直列に第３の絞り装置３２Ｂが配置されて第２の冷媒流路Ｐ２を形成し、バイパス配管に第２の絞り装置３２Ａが配置されて第１の冷媒流路Ｐ１を形成している。第２、第３の絞り装置３２Ａ，３２Ｂの配置位置は、冷房運転あるいは除湿運転モードでの冷媒流れ方向から見た場合、後流側とされる。
【００７７】
この実施例３の配置構成の場合には、バイパス配管側の第２の絞り装置３２Ａが全開とされ、熱交換器１０Ｄと直列に配置された第３の絞り装置３２Ｂが制御側とされるのがよい。
【００７８】
この実施例３においても、室外機１における構成として、四方弁３から接続配管８に至る冷媒流路Ｐが複数あり、各冷媒流路Ｐにそれぞれ絞り装置３２Ａ、３２Ｂを備えたものということができる。但し実施例３の場合には、第１の冷媒流路Ｐ１には第２の絞り装置３２Ａのみが配置され、第２の冷媒流路Ｐ２には室外熱交換器１０Ｄと第３の絞り装置３２Ｂが配置されたものである。
【実施例４】
【００７９】
実施例４では、本発明の上記思想を実現可能な複数冷媒流路の形成事例について図７を用いて説明する。
【００８０】
図７は、２つの直列接続された熱交換器１０Ｃ，１０Ｄの中間と他方端間にバイパス配管を設けた構成である。熱交換器１０Ｄと直列に第３の絞り装置３２Ｂが配置されて第２の冷媒流路Ｐ２を形成し、バイパス配管に熱交換器１０Ｅと第２の絞り装置３２Ａが配置されて第１の冷媒流路を形成している。第２、第３の絞り装置３２Ａ，３２Ｂの配置位置は、冷房運転あるいは除湿運転モードでの冷媒流れ方向から見た場合、後流側とされる。
【００８１】
この実施例４の配置構成の場合には、第２の絞り装置３２Ａと第３の絞り装置３２Ｂのいずれが制御側とされてもよい。
【００８２】
この実施例４においても、室外機１における構成として、四方弁３から接続配管８に至る冷媒流路Ｐが複数あり、各冷媒流路Ｐにそれぞれ絞り装置３２Ａ、３２Ｂを備えたものということができる。但し実施例４の場合には、第１の冷媒流路Ｐ１には室外熱交換器１０Ｅと第２の絞り装置３２Ａが配置され、第２の冷媒流路Ｐ２には室外熱交換器１０Ｄと第３の絞り装置３２Ｂが配置されたものである。
【符号の説明】
【００８３】
１：室外機
２：圧縮機
３：四方弁
４：プロペラファン
５：室内機
６：貫流ファン
１０Ａ：第１の室外熱交換器
１０Ｂ：第２の室外熱交換器
２１：第１の室内熱交換器
２２：第２の室内熱交換器
３１：第１の絞り装置
３２Ａ：第２の絞り装置
３２Ｂ：第３の絞り装置
【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】
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