(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、四方弁、室外熱交換器、第１流量制御弁および伝熱フィンと冷媒が流れる伝熱管を有するプレートフィンチューブ型の室内熱交換器を順次環状に接続した冷媒回路を有する空気調和機において、前記冷媒回路にあって、前記第１流量制御弁と前記室内熱交換器の間に気液分離器が設けられるとともに、この気液分離器で分離されたガス冷媒を前記気液分離器から前記室内熱交換器と前記四方弁の間もしくは前記四方弁と前記圧縮機の吸入側の間に導くバイパス回路と、このバイパス回路を開閉する開閉弁と、を備え、
冷媒を前記圧縮機の吐出側、前記四方弁、前記室外熱交換器、前記第１流量制御弁、前記気液分離器、前記室内熱交換器、前記四方弁、前記圧縮機の吸入側の順に流すとともに、前記開閉弁を開いて、前記気液分離器にて分離されたガス冷媒を、前記バイパス回路を通して前記室内熱交換器と前記四方弁の間もしくは前記四方弁と前記圧縮機の吸入側の間に合流させる冷房気液運転モードを有し、
前記室内熱交換器は、前記冷媒気液運転モードでの冷媒流れが１本の流路から複数の流路に分かれる冷媒流路パターンを有するとともに、前記室内熱交換器が有する全伝熱管に対する前記１本の流路となる伝熱管の長さ比が４０％を超えていることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記室内熱交換器が、熱的に分割された第１の室内熱交換器と、第２の室内熱交換器と、それらの間に設けられた第２流量制御弁と、から構成されるとともに、
前記第２流量制御弁が、前記１本の流路内に組み込まれてい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３】
圧縮機、四方弁、室外熱交換器、第１流量制御弁および伝熱フィンと冷媒が流れる伝熱管を有するプレートフィンチューブ型の室内熱交換器を順次環状に接続した冷媒回路を有する空気調和機において、前記冷媒回路にあって、前記第１流量制御弁と前記室内熱交換器の間に気液分離器が設けられるとともに、この気液分離器で分離されたガス冷媒を前記気液分離器から前記室内熱交換器と前記四方弁の間もしくは前記四方弁と前記圧縮機の吸入側の間に導くバイパス回路と、このバイパス回路を開閉する開閉弁と、を備え、
冷媒を前記圧縮機の吐出側、前記四方弁、前記室外熱交換器、前記第１流量制御弁、前記気液分離器、前記室内熱交換器、前記四方弁、前記圧縮機の吸入側の順に流すとともに、前記開閉弁を開いて、前記気液分離器にて分離されたガス冷媒を、前記バイパス回路を通して前記室内熱交換器と前記四方弁の間もしくは前記四方弁と前記圧縮機の吸入側の間に合流させる冷房気液運転モードを有し、
前記室内熱交換器は、熱的に分割された第１の室内熱交換器と、第２の室内熱交換器と、それらの間に設けられた第２流量制御弁と、から構成されるとともに、前記冷媒気液運転モードでの冷媒流れが１本の流路から複数の流路に分かれる冷媒流路パターンを有し、
前記第２流量制御弁が、前記１本の流路内に組み込まれていることを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、気液分離器を設けた空気調和機に係り、特に、気液分離器の分離効率を向上し、冷暖房性能を向上させる空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は、例えば特開平９-４２７０６号公報に示す空気調和機の冷媒回路がある。この装置は室内ユニット１と室外ユニット２とで形成し、この室外ユニット２を、圧縮機３、四方弁４、室外熱交換器５、第１流量制御弁６、気液分離器９で構成し、前記室内ユニット１の室内熱交換器７を第１の室内熱交換器７ａ、第２の室内熱交換器７ｂとして熱的に分割し、その間に第２流量制御弁８を備えて冷媒回路を構成している。
【０００３】
この装置の動作として、冷房運転の冷媒の流れを実線矢印１０で示し、第1流量制御弁６は全開とし、第２流量制御弁８の冷媒流れ上流側を再熱器、冷媒流れ下流側を蒸発器として、冷媒が圧縮機３吐出側、四方弁４、室外熱交換器５、第1流量制御弁６、上流側第１の室内熱交換器７ａ、第2流量制御弁８、下流側第２の室内熱交換器７ｂ、四方弁４から圧縮機３吸入側へと流れる冷房再熱除湿運転モードを有しているものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の空気調和は、室内熱交換器内に第２流量制御弁が設置されているため、ここでの冷媒圧力損失が大きく、通常冷房運転や暖房運転での効率低下を引き起こすという問題点がある。
【０００５】
特に、回転数可変型圧縮機を使用した場合、冷房運転時の圧縮機高周波数運転時における圧力損失が大きい。そのため、高能力帯の空気調和機においては室内熱交換器の第２流量制御弁の前後の流路数を増やして圧力損失の低減を図っているが、流路数の増加により伝熱性能が低下するため、暖房運転時の効率低下を引き起こすという問題点がある。
【０００６】
この発明は、以上に述べたような問題点を解決するためになされたものであり、気液分離器を設けた空気調和機において、圧力損失低減の効果により冷房性能および暖房性能の向上を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の空気調和機は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、第１流量制御弁および伝熱フィンと冷媒が流れる伝熱管を有するプレートフィンチューブ型の室内熱交換器を順次環状に接続した冷媒回路を有する空気調和機において、冷媒回路にあって、第１流量制御弁と室内熱交換器の間に気液分離器が設けられるとともに、この気液分離器で分離されたガス冷媒を気液分離器から室内熱交換器と四方弁の間もしくは四方弁と圧縮機の吸入側の間に導くバイパス回路と、このバイパス回路を開閉する開閉弁と、を備え、冷媒を圧縮機の吐出側、四方弁、室外熱交換器、第１流量制御弁、気液分離器、室内熱交換器、四方弁、圧縮機の吸入側の順に流すとともに、開閉弁を開いて、気液分離器にて分離されたガス冷媒を、バイパス回路を通して室内熱交換器と四方弁の間もしくは四方弁と圧縮機の吸入側の間に合流させる冷房気液運転モードを有し、室内熱交換器は、冷媒気液運転モードでの冷媒流れが１本の流路から複数の流路に分かれる冷媒流路パターンを有するとともに、室内熱交換器が有する全伝熱管に対する前記１本の流路となる伝熱管の長さ比が４０％を超えているものである。
【０００８】
また、この発明の空気調和機は、室内熱交換器が、熱的に分割された第１の室内熱交換器と、第２の室内熱交換器と、それらの間に設けられた第２流量制御弁と、から構成されるとともに、第２流量制御弁が、１本の流路内に組み込まれているものである。
【０００９】
また、この発明の空気調和機は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、第１流量制御弁および伝熱フィンと冷媒が流れる伝熱管を有するプレートフィンチューブ型の室内熱交換器を順次環状に接続した冷媒回路を有する空気調和機において、冷媒回路にあって、第１流量制御弁と室内熱交換器の間に気液分離器が設けられるとともに、この気液分離器で分離されたガス冷媒を気液分離器から室内熱交換器と四方弁の間もしくは四方弁と圧縮機の吸入側の間に導くバイパス回路と、このバイパス回路を開閉する開閉弁と、を備え、冷媒を圧縮機の吐出側、四方弁、室外熱交換器、第１流量制御弁、気液分離器、室内熱交換器、四方弁、圧縮機の吸入側の順に流すとともに、開閉弁を開いて、気液分離器にて分離されたガス冷媒を、バイパス回路を通して室内熱交換器と四方弁の間もしくは四方弁と圧縮機の吸入側の間に合流させる冷房気液運転モードを有し、室内熱交換器は、熱的に分割された第１の室内熱交換器と、第２の室内熱交換器と、それらの間に設けられた第２流量制御弁と、から構成されるとともに、冷媒気液運転モードでの冷媒流れが１本の流路から複数の流路に分かれる冷媒流路パターンを有し、第２流量制御弁が、１本の流路内に組み込まれているものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１による空気調和機を説明する。図１はこの発明の実施形態１に係る空気調和機の冷媒回路図である。図１において、１は室内ユニット、２は室外ユニットで、この室外ユニットを、圧縮機３、四方弁４、室外熱交換器５、第１流量制御弁部６、気液分離器９で構成し、前記室内ユニット１の室内熱交換器７を第１の熱交換器７ａ、第２の熱交換器７ｂとして熱的に分割し、その間に第２流量制御弁部８を備えて構成している。
【００１６】
また、室外ユニット２には、一方を気液分離器９からガス冷媒を分離し第２の熱交換器７ｂと四方弁４との間の回路に接続されている第１のバイパス回路１２を設け、他方を前記第１のバイパス回路１２を第２熱交換器８と四方弁４の間の回路に接続し、絞り装置としての毛細管１３とこの第１のバイパス回路１２を開閉するための手段として双方向の冷媒流れを封止可能な電磁弁１４より構成される。また、ここで、実線矢印１０は冷房運転時の冷媒流れ方向、破線矢印１１は暖房運転時の冷媒流れ方向を示す。
【００１７】
以上のように構成したこの発明の実施の形態１の通常冷房運転時の動作を説明する。通常冷房運転時は室内ユニット１の第２流量制御弁９は全開とし、第１のバイパス回路１２上の電磁弁１４は閉とする。冷媒が圧縮機３吐出側、四方弁４、室外熱交換器５、第１流量制御弁部６、気液分離器９、第１の室内熱交換器７ａ、第２の流量制御弁部８、第２の室内熱交換器７ｂ、四方弁４、圧縮機３吸入側へと流れる冷凍サイクルとなる。第１流量制御弁部６にて流量制御を行う。
【００１８】
次にこの発明の実施形態１の冷房気液分離運転時の動作を説明する。冷房気液分離運転時は室内ユニット１の第２流量制御弁部８は全開とし、第１のバイパス回路１２上の電磁弁１４は開とする。冷媒が圧縮機３吐出側、四方弁４、室外熱交換器５、第１の流量制御弁部６、気液分離器９、第１の室内熱交換器７ａ、第２流量制御弁部８、第２の室内熱交換器７ｂ、四方弁４、圧縮機３吸入側へと流れるとともに、気液分離器９にて分離されたガス冷媒が第１のバイパス回路１２上を電磁弁１４と毛細管１３を通って第２室内熱交換器８と四方弁４の間の回路に合流する冷凍サイクルとなる。第１流量制御弁６にて流量制御を行う。
【００１９】
次に、この発明の実施形態１の冷房再熱除湿運転時の動作を説明する。冷房再熱除湿運転時は第１の流量制御弁部６は全開とし、第１のバイパス回路１２上の電磁弁１４を閉とする。冷媒が圧縮機３吐出側、四方弁４、室外熱交換器５、第１の流量制御弁部６、気液分離器９、第１の室内熱交換器７ａ、第２流量制御弁部８、第２の室内熱交換器７ｂ、四方弁４、圧縮機３吸入側へと流れる冷凍サイクルとなる。第２流量制御弁部８にて流量制御を行う。
【００２０】
次に、この発明の実施形態１の通常暖房運転時の動作を説明する。通常暖房運転時は室内ユニット１の第２の流量制御弁部８は全開とし、電磁弁１４は閉とする。冷媒が圧縮機３吐出側、四方弁４、第２の室内熱交換器７ｂ、第２の流量制御弁部８、第１の室内熱交換器７ａ、気液分離器９、第１の流量制御弁部６、室外熱交換器５、四方弁４、圧縮機３吸入側へと流れる冷凍サイクルとなる。第１の流量制御弁部６にて流量制御を行う。
【００２１】
以上のように、通常冷房運転、冷房気液分離運転、冷房再熱除湿運転、通常暖房運転の各運転モードを有するこの実施の形態１の空気調和機の効果について説明する。図２は冷房気液分離運転時の冷凍サイクルにおける圧力―エンタルピ線図を示す。図２中の点Ａ〜Ｇは、図１中の冷媒回路図における点Ａ〜Ｇにそれぞれ対応する。圧縮機３から吐出され、四方弁４を通った冷媒は、Ａ点から室外熱交換器５にて凝縮しＢ点となり、第１の流量制御弁部６で減圧されて気液分離器９にてＣ'点となる。気液分離器９にて分離された冷媒のうち、ガス冷媒はＨ点、液冷媒はＣ点となる。Ｃ点の液冷媒は第１の室内熱交換器７ａに流入し蒸発を開始する。このあと第２の流量制御弁部８を通って第２の室内熱交換器７ｂ流入し蒸発する。一方、Ｈ点のガス冷媒は毛細管１３にて減圧され、第２の室内熱交換器７ｂを通って蒸発したガス冷媒と合流してＧ点となり、圧縮機３に吸入される冷凍サイクルとなる。
【００２２】
図２には、比較のため気液分離器を使用しない通常の冷凍サイクルを点線で示している。第１の流量制御弁部６で減圧されて気液分離器９にてＣ'点となった冷媒は、第１の室内熱交換器７ａに流入し蒸発を開始する。この後第２の流量制御弁部８を通って第２の室内熱交換器７ｂに流入し蒸発する。そしてＧ'点にて圧縮機３に吸入される冷凍サイクルとなる。なお、図２において、気液分離器を用いない通常の冷凍サイクルでは図１に示すＣ点とＣ'点は同一となる。
【００２３】
実際の冷凍サイクルにおいては冷媒が流れる冷媒配管に流動抵抗が存在するため、特に低圧となる蒸発器において図２のＣ'−Ｇ'点に示すような圧力損失が生じる。特に、室内ユニット１に第２の流量制御弁部８を設けた再熱除湿冷媒回路を組み込んだ冷凍サイクルにおいては、冷媒配管の構成が複雑となって、室内ユニット１での圧力損失が大きくなる欠点がある。そこで、この圧力損失を低減することができれば、冷凍サイクルの効率を飛躍的に高めることが可能となり、再熱除湿冷媒回路を組み込んだ空気調和機のエネルギ効率を高めることができる。
【００２４】
気液分離器を使用したこの発明の冷凍サイクルでは、気液分離器９で分離したガス冷媒と液冷媒のうち、蒸発器にとっては必要のないガス冷媒を蒸発器に介さずに直接第２の室内熱交換器７ｂと四方弁４の間の回路に戻すことにより、圧力損失を低減することができる。それにより、冷凍サイクルの効率を飛躍的に高めることができ、再熱除湿冷媒回路を組み込んだ空気調和機のエネルギ効率を高めることが可能となる。
【００２５】
さらに、冷房運転時にも第１のバイパス回路１２を閉じることが可能なことにより、圧縮機低周波数運転時においては、冷媒流量が少なく室内熱交換器での圧力損失は微小なものとなるので、この冷凍サイクルにおいて圧縮機低周波数運転時は第１のバイパス回路１２を閉じるという制御が可能となる。
【００２６】
第１のバイパス回路１２上の電磁弁１４が開の状態で故障した場合、通常暖房運転に切り換えた際に、第１のバイパス回路１２上を気液分離器９に向かう冷媒流れが発生し、冷媒が室内ユニット１を流れないという問題点が起きる。
【００２７】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２による空気調和機について説明する。図３はこの発明の実施の形態２に係る空気調和機の冷媒回路図である。図３において、図1と同一符号のものは実施の形態１と同等部であるので、その説明を省略する。この実施の形態２における冷媒回路の構成と前記実施の形態１における冷媒回路の構成との相違点は、第２のバイパス回路１５を四方弁４と圧縮機３吸入側の間の回路に接続したことである。また、１６は片側方向の冷媒流れを封止可能な電磁弁であり,この場合、気液分離器９から四方弁４と圧縮機３吸入側の間の回路へ向かう冷媒流れを止めることができる。
【００２８】
以上のように構成したのこの実施の形態２の通常冷房運転時、冷房気液分離運転、冷房再熱除湿運転、通常暖房運転の各運転モードの動作および効果は前記実施の形態１と同等である。
【００２９】
第２のバイパス回路１６上の電磁弁１７が開の状態で故障した場合、通常暖房運転に切り換えた際に、第２のバイパス回路１５上を気液分離器９から圧縮機３吸入側に向かう冷媒流れが発生し、冷媒が室外熱交換器５を流れないという問題点が起きる。
【００３０】
なお、実施の形態１および実施の形態２における空気調和機において、第２のバイパス回路１５の絞り装置として毛細管１３を使用した例を示したが、絞り装置として毛細管の他にオリフィス等を用いても同等の効果が得られる。
【００３１】
また、実施の形態１および実施の形態２における空気空気調和機において、第２のバイパス回路１５上の毛細管１３と電磁弁１６を入れ換えても同様の効果が得られる。
【００３２】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に関する空気調和機について説明する。図４はこの発明の実施の形態３に係る空気調和機の冷媒回路図である。図４において、図1と同一符号のものは前記実施の形態１と同等部であるので、その説明を省略する。
この実施の形態３における冷媒回路の構成と前記実施の形態１における冷媒回路の構成との相違点は、第３のバイパス回路１７を全閉可能な第３の流量制御弁部１８で構成したことである。
【００３３】
以上のように構成したこの実施の形態３の通常冷房運転時の動作を説明する。
通常冷房運転時は室内ユニット１の第２流量制御弁部８は全開とし、第３のバイパス回路１７上の第３の流量制御弁部１８は全閉とする。冷媒が圧縮機３吐出側、四方弁４、室外熱交換器５、第１の流量制御弁部６、気液分離器９、第１の室内熱交換器７ａ、第２の流量制御弁部８、第２の室内熱交換器７ｂ、四方弁４、圧縮機３吸入側へと流れる冷凍サイクルとなる。第１の流量制御弁部６にて流量制御を行う。
【００３４】
次にこの実施の形態３の冷房気液分離運転時の動作を説明する。冷房気液分離運転時は室内ユニット１の第２の流量制御弁部８は全開とする。冷媒が圧縮機３吐出側、四方弁４、室外熱交換器５、第１の流量制御弁部６、気液分離器９、第１の室内熱交換器７ａ、第２の流量制御弁部８、第２の室内熱交換器７ｂ、四方弁４、圧縮機３吸入側へと流れるとともに、気液分離器９にて分離されたガス冷媒が第３のバイパス回路１７上を第３の流量制御弁部１８を通って第２の室内熱交換器７ｂと四方弁４の間の回路に合流する冷凍サイクルとなる。第１の流量制御弁部６にて主たる冷凍サイクルの流量制御を行い、第３のバイパス回路１７上の第３の流量制御弁部１８により第３のバイパス回路１７を流れる冷媒の流量制御を行う。
【００３５】
次にこの実施の形態３の冷房再熱除湿運転時の動作を説明する。冷房再熱除湿運転時は第１の流量制御弁部６は全開とし、第３のバイパス回路１７上の第３の流量制御弁部１８を全閉とする。冷媒が圧縮機３吐出側、四方弁４、室外熱交換器５、第１の流量制御弁部６、気液分離器９、第１の室内熱交換器７ａ、第２の流量制御弁部８、第２の室内熱交換器７ｂ、四方弁４、圧縮機３吸入側へと流れる冷凍サイクルとなる。第２の流量制御弁部８にて流量制御を行う。
【００３６】
次にこの実施の形態３の通常暖房運転時の動作を説明する。通常暖房運転時は室内ユニット１の第２の流量制御弁部８は全開とし、第３のバイパス回路１７上の第３の流量制御弁部１８は全閉とする。冷媒が圧縮機３吐出側、四方弁４、第２の室内熱交換器７ｂ、第２の流量制御弁部８、第１の室内熱交換器７ａ、気液分離器９、第１の流量制御弁部６、室外熱交換器５、四方弁４、圧縮機３吸入側へと流れる冷凍サイクルとなる。第１の流量制御弁部６にて流量制御を行う。
【００３７】
以上のように、通常冷房運転、冷房気液分離運転、冷房再熱除湿運転、通常暖房運転の各運転モードを有するこの実施の形態３の空気調和機の効果は、前記実施の形態１と同様に圧力損失低減の効果により、冷凍サイクルの効率を飛躍的に高めることができ、再熱除湿冷媒回路を組み込んだ空気調和機のエネルギ効率を高めることが可能となる。さらに、実施の形態１および実施の形態２の空気調和機と比較して、圧縮機回転数変化時など冷媒流量が変化した場合、第３のバイパス回路１７を流れる冷媒流量も変化するので、圧縮機回転数に応じて第３の流量制御弁部１８の弁開度を調整することにより、適切なバイパス回路の冷媒流量を確保し、空気調和機のエネルギ効率が常に最高となるような運転を実現することができる。
【００３８】
第３のバイパス回路１７上の第３の流量制御弁１８が開の状態で故障した場合、通常暖房運転に切り換えた際に、第３のバイパス回路１７上を気液分離器９に向かう冷媒流れが発生し、冷媒が室内ユニット１を流れないという問題点が起きる。
【００３９】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４における空気調和機について説明する。図５はこの発明の実施の形態４に係る空気調和機の冷媒回路図である。図５において、図１と同一符号のものは前記実施の形態１と同等部であるので、その説明を省略する。
この実施の形態４における冷媒回路の構成と前記実施の形態１における冷媒回路の構成との相違点は、第４のバイパス回路１９を全閉可能な第３の流量制御弁部１８で構成し、四方弁４と圧縮機３吸入側の間の回路に接続したことである。
【００４０】
以上のように構成した本実施形態の通常冷房運転時、冷房気液分離運転、冷房再熱除湿運転、通常暖房運転の各運転モードの動作および効果は第３の実施形態と同等である。
【００４１】
第４のバイパス回路１９上の第３の流量制御弁１８が開の状態で故障した場合、通常暖房運転に切り換えた際に、第４のバイパス回路１９上を気液分離器９から圧縮機３吸入側に向かう冷媒流れが発生し、冷媒が室外熱交換器５を流れないという問題点が起きる。
【００４２】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５による空気調和機について説明する。図６はこの発明の実施の形態５に係る空気調和機の冷媒回路図である。図６において、図１と同一符号のものは前記実施の形態５と同等部であるので、その説明を省略する。この実施の形態５における冷媒回路の構成と前記実施の形態１における冷媒回路の構成との相違点は、第５のバイパス回路２０を片方向の冷媒流れを封止する差圧式の逆止弁２１、第５のバイパス回路２０を開閉するための手段として片方向の冷媒流れを封止可能な電磁弁１６、毛細管１３とを直列に備えたことである。この場合、逆止弁２１は第５のバイパス回路２０上を気液分離器９に向かう冷媒流れを封止し、電磁弁１６は第５のバイパス回路２０上を気液分離器９から第２の室内熱交換器７ｂと四方弁４の間の回路へ向かう冷媒流れを封止する。
【００４３】
以上のように構成したこの実施の形態５の通常冷房運転時、冷房気液分離運転、冷房再熱除湿運転、通常暖房運転の各運転モードの動作および効果は前記実施の形態１と同等である。
【００４４】
この実施の形態５における空気調和機の第５のバイパス回路２０の構成と実施の形態１における空気調和機のバイパス回路構成とを比較すると、効果は同等であるが、この実施の形態５における空気調和機の方がコスト低減を図ることができる。
【００４５】
第５のバイパス回路２０上の電磁弁１６が開の状態で故障した場合、第５のバイパス回路２０上に逆止弁２１を備えていることにより、第５のバイパス回路２０上を気液分離器９に向かう冷媒流れを封止でき、第５のバイパス回路２０を暖房運転時に高圧となる第２の室内熱交換器７ｂと四方弁４の間の回路に接続することによって、暖房運転時に電磁弁１６が開の状態だとしても、冷媒が気液分離器９から第２の室内熱交換器７ｂと四方弁４の間の回路に向かって流れることはなく、通常暖房運転が可能となる。したがって第５のバイパス回路２０が開の状態で故障した場合、実施の形態1から実施の形態４の空気調和機では通常暖房運転が不可能であるという問題点を解決できる。
【００４６】
なお、この実施の形態５における空気調和機において、第５のバイパス回路２０の絞り装置として毛細管１３を使用した例を示したが、絞り装置として毛細管の他にオリフィス等を用いても同等の効果が得られる。
【００４７】
また、この実施の形態５における空気空気調和機において、第５のバイパス回路２０上の毛細管１３、逆止弁２１、電磁弁１６をそれぞれ入れ換えても同様の効果が得られる。
【００４８】
以上、この発明の実施の形態１から実施の形態５における空気調和機において、気液分離器９を第1の流量制御弁部６と第１熱交換器７ａの間の回路に設置し、前記気液分離器９より実施の形態１から実施の形態５の構造を備えたバイパス回路を暖房運転時の冷媒の流れ方向に対して室外熱交換器５と四方弁４の間の回路または四方弁４と圧縮機３吸入側をつなぐ回路に接続することにより、暖房回路において、暖房気液分離運転モードが可能となり、冷房気液分離運転時と同様の圧力損失低減の効果が得られる。
【００４９】
以上、この発明の実施の形態１から実施の形態５における空気調和機において、室内ユニット１として室内熱交換器７を第１の室内熱交換器７ａと第２の室内熱交換器７ｂとして熱的に分割し、その間に第２流量制御弁部８を設けた再熱除湿回路を組み込んだ例を示したが、再熱除湿回路を搭載していない通常の室内熱交換器を用いた空気調和機においても圧力損失低減の効果が得られ、冷房性能と暖房性能の向上を図ることができる。
【００５０】
実施の形態６．
この発明の実施の形態６による空気調和機の気液分離器について説明する。図７は実施の形態６の気液分離器の構造を示し、例えば前記実施の形態１に使用し、図７において、９ａは第１の流量制御弁６から気液分離器９に至る配管側の第１接続部、９ｂは気液分離器９から第１の室内熱交換器７ａに至る配管の第２接続部、９ｃは気液分離器９から第１のバイパス回路１２に至る配管の第３接続部であり、９ｄは円筒状の本体容器である。９ｅは前記第１の流量制御弁部６から気液分離器９に至る配管の先端部に設けられ、冷媒が横方向に本体容器９ｄに流入するように設けた複数の流入孔である。また、これらの各第１接続部９ａ、第２接続部９ｂ、第３接続部９ｃに付した矢印はそれぞれにおける冷媒の流れ方向を示す。
【００５１】
次にこの実施の形態６の気液分離器における冷媒流れについて説明する。第１の流量制御弁６から気液分離器９に至る配管の第１接続部９ａから二相冷媒が流入し、複数の流入孔９ｅから横方向に本体容器９ｄの内壁面に衝突するように本体容器内部に流入する。このとき、衝突効果により冷媒がもつ運動エネルギの一部を失い、二相冷媒の速度が小さくなり、ガス冷媒と液冷媒の密度差により液冷媒は下方向に落下し、気液分離器９から第１の室内熱交換器７に至る配管の第２接続部分９ｂを本体容器９ｄの下部から下向きに流出するとともにガス冷媒は気液分離器９から第１のバイパス回路１２に至る配管の第３接続部９ｃを本体容器９ｄの上部から上方に向けて流出する。
【００５２】
このとき、流入する冷媒を本体容器９ｄの内壁面に衝突させることにより、冷媒の流速を小さくでき、また、気液分離器９内に流入する冷媒の流入方向と気液分離器９から流出する冷媒の流出方向が異なることによって、気液分離器本体容器９ｄ内に溜まっている冷媒液面が巻き上がらないため、気液分離効率が向上する効果がある。
【００５３】
さらに、気液分離器９内に流入する配管径を気液分離器９から第１のバイパス回路１２へつながる配管径よりも大きくすることによって、気液分離器９内に流入する冷媒の流速をさらに低減でき、気液分離効率をさらに向上することができる。
【００５４】
また、各第１接続部９ａ、第２接続部９ｂ、第３接続部９ｃを本体容器９ｄの上下に設けているため、横方向のスペースを小さくすることができる。
【００５５】
実施の形態７．
この発明の実施の形態７による空気調和機の気液分離器について説明する。図８は実施の形態７の気液分離器の構造を示し、例えば前記実施の形態１に使用し、図８において、図７と同一符号のものは実施の形態６と同等部であるのでその説明を省略する。２２は本体容器１０ｄの内壁面の全体または一部を覆うように設置された多孔体で、多孔質材料などからなる気液分離部材である。
【００５６】
次にこの実施の形態７の気液分離器における冷媒流れについて説明する。第１の流量制御弁部６から気液分離器９に至る配管の第１接続部９ａから二相冷媒が流入し、複数の流入孔９ｅから横方向に気液分離部材２２に衝突するように本体容器９ｄ内部に流入する。このとき、衝突効果により冷媒がもつ運動エネルギの一部を失い、二相冷媒の速度が小さくなり、ガス冷媒と液冷媒の密度差により液冷媒は下方向に落下し、気液分離器９から第１の室内熱交換器７ａに至る配管の第２接続部分９ｂを本体容器９ｄの下部から下向きに流出するとともにガス冷媒は気液分離器９から第１のバイパス回路１２に至る配管の第３接続部９ｃを本体容器９ｄの上部から上方に向けて流出する。
【００５７】
このとき、流入する冷媒を気液分離部材２２に衝突させることにより、冷媒の流速を小さくでき、また、気液分離器本体容器９ｄ内に溜まっている冷媒液面が巻き上がらないため、気液分離効率が向上する効果がある。
【００５８】
さらに、気液分離器９内に流入する配管径を気液分離器９から第１のバイパス回路１２へつながる配管径よりも大きくすることによって、気液分離器９内に流入する冷媒の流速をさらに低減でき、気液分離効率をさらに向上することができる。
【００５９】
また、各第１接続部９ａ、第２接続部９ｂ、第３接続部９ｃを本体容器９ｄの上下に設けているため、横方向のスペースを小さくすることができる。
【００６０】
実施の形態８．
実施の形態１から実施の形態５に説明した空気調和機に使用する気液分離器の実施の形態８について説明する。図９は気液分離特性図で、気液分離器９容器本体の直径３０〜４０ｍｍ、容器本体の内容積５４〜１７０ｃｃの気液分離器を用いて気液分離の可否に関する実験結果をプロットして示す。実験条件は接続部９ａの冷媒流量が３０〜９０ kg/h、乾き度が０．１５〜０．２３である。図９中の○印は７０％以上の分離効率が得られる条件で液冷媒が接続部９ｃから流出しなかった場合を示す。×印は７０％以上の分離効率が得られる条件で液冷媒が接続部９ｃから流出した場合を示す。ここで、冷媒蒸気みかけ速度Ｕｇ、分離効率ηは次式で定義される。
Ｕｇ＝Ｇｉｎ・Ｘｉｎ／（ρｇ・Ａｉｎ）
η＝Ｇｏｕｔ／（Ｇｉｎ×Ｘｉｎ）
Ｇｉｎ：接続部１０ａから流入する冷媒流量（ｋｇ／ｓ）
ｘｉｎ：接続部１０ａから流入する冷媒の乾き度、
ρｇ：接続部１０ａから流入する冷媒蒸気の密度（ｋｇ／ｍ３）
Ａｉｎ：接続部１０ａに設けた流入口の面積（ｍ２）
η：分離効率、
Ｇｏｕｔ：接続部１０ｃから流出する冷媒蒸気流量（ｋｇ／ｓ）
【００６１】
図９より、気液分離器の第１接続部９ａから流入するガス冷媒のみかけ速度が６．２ ｍ／ｓ以下のときは、７０％以上の分離効率が得られることが確認できる。つまり、気液分離器の第１接続部９ａに流入する冷媒蒸気みかけ流速Ｕｇが６．２ ｍ／ｓ以下になるように流入口を設けることにより、７０％以上の分離効率が得られ、さらなる性能改善を図ることができる。
【００６２】
実施の形態９．
この発明の実施の形態１から実施の形態５の冷媒回路に使用する室内ユニットの室内熱交換器冷媒流路パターンＡの実施の形態を図１０に示す。室内熱交換器は例えばプレートフィンチューブ型熱交換器で多段曲げ構造となっている。図１０の熱交換器群は４段曲げの構造となっている。２３は熱的に遮断された補助熱交換器。２４は多段曲げ形成された室内熱交換器７の伝熱フィンで、第１伝熱フィン２４ａ、第２伝熱フィン２４ｂ、第３伝熱フィン２４ｃ及び第４伝熱フィン２４ｄとで形成し、連接伝熱管２５により連通接続されいる。２６は多孔質透過材を用いた絞り装置で、この絞り装置と並列に設けた電磁開閉弁２７と共に、左右端部を第１、第２Ｙ字ジョイント２８ａ、２８ｂにより連通接続され、一方の第１Ｙ字ジョイント２８ａは第３Ｙ字ジョイント２８ｃを介して前記第１伝熱フィン２４ａに接続され、他方の第２Ｙ字ジョイント２８ｂは第４Ｙ字ジョイント２８ｄを介して第２伝熱フィン２４ｂに接続されている。
【００６３】
次に、この実施の形態９の冷媒流路を図１０に従って説明する。先ず気液分離器９側から補助熱交換器２３の伝熱管ａに冷媒が入り、伝熱管ｂ、伝熱管ｃへと流れ伝熱管ｄから連接伝熱管２５を経て第４伝熱フィン２４ｄの伝熱管ｊに流入する。伝熱管ｊに入った冷媒は、伝熱管ｉ、伝熱管ｈ、伝熱管ｇ、伝熱管ｆ、伝熱管ｅ、伝熱管ｄ、伝熱管ｃ、伝熱管ｂ、伝熱管ａに流れ、第４伝熱フィン２４ｄの伝熱管ａから第１伝熱フィン２４ａの伝熱管ｂに流入する。第１伝熱フィン２４ａの伝熱管ｂに流入した冷媒は、伝熱管ｃからＴ字管２９により伝熱管ｇと伝熱管ｈとに別れ、伝熱管ｇ側の冷媒は、伝熱管ｆ、伝熱管ｄ、伝熱管ｅを経て第３Ｙ字ジョイント２８ｃ、第１Ｙ字ジョイント２８ａから絞り装置２６に流れる。
【００６４】
一方、Ｔ字管２９により伝熱管ｈに入った冷媒は、伝熱管ｉ、伝熱管ａ、伝熱管ｊを出て第３Ｙ字ジョイント２８ｃ、第１Ｙ字ジョイント２８ａから絞り装置２６に流れる。絞り装置２６を通過した冷媒は、第２Ｙ字ジョイント２８ｂから第４Ｙ字ジョイント２８ｄを経て、第２伝熱フィン２４ｂのは、伝熱管ｂと伝熱管ｃとに入り、伝熱管ｂに入った冷媒は伝熱管ａ、伝熱管ｈ、伝熱管ｇ、伝熱管ｆを経て伝熱管ｅから器外へ出るものである。また、他方第２伝熱フィン２４ｂの伝熱管ｃに入った冷媒は、伝熱管ｄから第３伝熱フィン２４ｃの伝熱管ａに入り、伝熱管ｂ、伝熱管ｃ、伝熱管ｄ、伝熱管ｅを経て伝熱管ｆから器外へ出るものである。
【００６５】
また、図１１に従来の気液分離器とバイパス回路を備えていない冷媒回路で使用する室内ユニットの室内熱交換器冷媒流路パターンＢの実施の形態を示す。図１１において、図１０と同一符号のものは同等部であるのでその説明を省略する。
【００６６】
次に、この実施の形態９の冷媒流路パターンＢを図１１に従って説明する。先ず気液分離器９側から補助熱交換器２３の伝熱管ｄに冷媒が入り、伝熱管ｃ、伝熱管ｂへと流れ伝熱管ａから連接伝熱管２５を経て第２伝熱フィン２４ｂの伝熱管ｄに流入する。伝熱管ｄに入った冷媒は、伝熱管ｃ、伝熱管ｂ、伝熱管ａから第１伝熱フィン２４ａの伝熱管ｅ、伝熱管ｄ、伝熱管ｂ、伝熱管ｃに流れ、伝熱管ｃからＴ字管２９により伝熱管ｇと伝熱管ｈとに別れ、伝熱管ｇ側の冷媒は、伝熱管ｆ、第２伝熱フィン２４ｂの伝熱管ｈ、伝熱管ｇを経て第３Ｙ字ジョイント２８ｃ、第１Ｙ字ジョイント２８ａから絞り装置２６に流れる。一方、Ｔ字管２９により伝熱管ｈに入った冷媒は、伝熱管ｉ、伝熱管ａ、伝熱管ｊを出て第３Ｙ字ジョイント２８ｃ、第１Ｙ字ジョイント２８ａから絞り装置２６に流れる。
【００６７】
絞り装置２６を通過した冷媒は、第２Ｙ字ジョイント２８ｂから第４Ｙ字ジョイント２８ｄを経て、第４伝熱フィン２４ｄの伝熱管ｊと第３伝熱フィン２４ｃの伝熱管ａとに入る。第４伝熱フィン２４ｄの伝熱管ｊに入った冷媒は、伝熱管ｉ、伝熱管ｈ、伝熱管ｇ、伝熱管ｆ、伝熱管ｅ、伝熱管ｄ、伝熱管ｃ、伝熱管ｂ、伝熱管ａと流れ器外へ出るものである。一方第３伝熱フィン２４ｃの伝熱管ａに入った冷媒は伝熱管ｂ、伝熱管ｃ、伝熱管ｄ、伝熱管ｅ、伝熱管ｆを経て第２伝熱フィン２４ｂの伝熱管ｅに入る。第２伝熱フィン２４ｂの伝熱管ｅに入った冷媒は、伝熱管ｆから器外へ出るものである。
【００６８】
性能の高い室内熱交換器の冷媒流路パターンを検討する際、考慮しなければならないポイントについて説明する。一般に、室内ユニットを暖房運転時の凝縮器として使用する場合、室内熱交換器は高圧側となるため圧力損失も小さい。そのため、流路数を少なくして冷媒流速を落とさずに伝熱性を促進した方が有利に働く。特に、飽和液の状態であるサブクール部は流速の速い１本の流路に収まることが理想である。
【００６９】
一方、室内ユニットを冷房運転時の蒸発器として使用する場合、室内熱交換器は低圧側となるため圧力損失が大きい。そのため冷媒の流速を落としてでも流路数を増やして圧力損失を低減した方が有利である。つまり、室内熱交換器の冷媒流路パターンに対する考え方は冷房性能側と暖房性能側では相反するので、最適なポイントで１本の流路長さを決定する必要がある。
【００７０】
この発明の実施の形態１から実施の形態５の冷媒回路における気液分離器１０と第１のバイパス回路１１乃至第５のバイパス回路２１を備えた気液分離回路を搭載することにより、冷房運転時の圧力損失を低減できるので、その分室内熱交換器の１本の流路長さを伸ばして伝熱性を促進するような室内熱交換器冷媒流路パターンが可能となり、冷房性能のさらなる向上が可能となる。
【００７１】
また、１本の流路長さを伸ばすことによって、暖房運転時も伝熱性が促進され、さらに飽和液の状態であるサブクール部も１本の流路の中に納まるので、暖房性能のさらなる向上も可能となる。図１３に示すように、気液分離回路を使用しない冷媒回路で使用する室内熱交換器冷媒流路パターンＢでは、全伝熱管に対する１本の流路の伝熱管が占める割合は３２％であるのに対し、気液分離回路を搭載した冷媒回路で使用する室内熱交換器冷媒流路パターンＡでは４２％である。
【００７２】
実施の形態１０．
この発明の実施の形態１から実施の形態５の冷媒回路に使用する室内ユニットの室内熱交換器冷媒流路パターンＣの実施の形態を図１２に示す。図１２において、図１０と同一符号のものは同等部であるので、その説明を省略する。
【００７３】
次に、この実施の形態１０の冷媒流路パターンＣを図１２に従って説明する。
先ず気液分離器９側から補助熱交換器２３の伝熱管ａに冷媒が入り、伝熱管ｂ、伝熱管ｃへと流れ伝熱管ｄから連接伝熱管２５を経て第１伝熱フィン２４ａの伝熱管ａに入り伝熱管ｊから第４伝熱フィン２４ｄの伝熱管ａに流入する。第４伝熱フィン２４ｄの伝熱管ａから伝熱管ｊ、伝熱管ｉ、伝熱管ｈ、伝熱管ｇ、伝熱管ｆ、伝熱管ｅ、伝熱管ｄ、伝熱管ｃ、伝熱管ｂに流れ、第４伝熱フィン２４ｄの伝熱管ｂから第１Ｙ字ジョイント２８ａを介して絞り装置２６に流れる。
【００７４】
絞り装置２６を通過した冷媒は、第２Ｙ字ジョイント２８ｂから第１伝熱フィン２４ａの伝熱管ｂに入り、伝熱管ｂに入った冷媒は伝熱管ｃからＴ字管２９により伝熱管ｇと伝熱管ｈとに別れる。伝熱管ｇに流れた冷媒は、伝熱管ｆから第２伝熱フィン２４ｂの伝熱管ｄ、伝熱管ｃ、伝熱管ｂ、伝熱管ａ、第１伝熱フィン２４ａの伝熱管ｅ、伝熱管ｄを経て再び第２伝熱フィン２４ｂの伝熱管ｈに入り、伝熱管ｇから器外に出るものである。一方Ｔ字管２９により伝熱管ｈに流れた冷媒は、伝熱管ｉから第３伝熱フィン２４ｃの伝熱管ａにはいり、伝熱管ｂ、伝熱管ｃ、伝熱管ｄ、伝熱管ｅ、伝熱管ｆから第２伝熱フィン２４ｂの伝熱管ｅを経て伝熱管ｆから器外に出るものである。
【００７５】
この実施の形態１０の室内熱交換器冷媒流路パターンＣでは図１３に示すように、全伝熱管に対する１本の流路の伝熱管が占める割合は４７％であり、その効果は前記実施の形態９と同様の効果がある。この発明の実施の形態１０と前記実施の形態９の相違点は、この発明の実施の形態１０における室内熱交換器冷媒流路パターンＣでは１本の流路内に再熱回路を組み込んでおり、その結果、Ｙ字ジョイント２個とそのロウ付けの分だけコスト低減を図ることができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明の空気調和機は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、第１流量制御弁および伝熱フィンと冷媒が流れる伝熱管を有するプレートフィンチューブ型の室内熱交換器を順次環状に接続した冷媒回路を有する空気調和機において、冷媒回路にあって、第１流量制御弁と室内熱交換器の間に気液分離器が設けられるとともに、この気液分離器で分離されたガス冷媒を気液分離器から室内熱交換器と四方弁の間もしくは四方弁と圧縮機の吸入側の間に導くバイパス回路と、このバイパス回路を開閉する開閉弁と、を備え、冷媒を圧縮機の吐出側、四方弁、室外熱交換器、第１流量制御弁、気液分離器、室内熱交換器、四方弁、圧縮機の吸入側の順に流すとともに、開閉弁を開いて、気液分離器にて分離されたガス冷媒を、バイパス回路を通して室内熱交換器と四方弁の間もしくは四方弁と圧縮機の吸入側の間に合流させる冷房気液運転モードを有し、室内熱交換器は、冷媒気液運転モードでの冷媒流れが１本の流路から複数の流路に分かれる冷媒流路パターンを有するとともに、室内熱交換器が有する全伝熱管に対する前記１本の流路となる伝熱管の長さ比が４０％を超えていることにより、冷房運転時の圧力損失が低減でき、それに伴って冷媒流速の速い室内熱交換器の１本の流路長さを伸ばして伝熱性を促進するような室内熱交換器の冷媒流路パターンが可能となるので、冷房性能の向上のみならず、暖房運転時にも伝熱性が促進され、特に冷媒の飽和液状態が流速の速い１本の流路を流れることで、暖房性能の向上も図ることができる。
【００７７】
また、この発明の空気調和機は、室内熱交換器が、熱的に分割された第１の室内熱交換器と、第２の室内熱交換器と、それらの間に設けられた第２流量制御弁と、から構成されるとともに、第２流量制御弁が、１本の流路内に組み込まれているので、冷房性能と暖房性能の向上を図ることができる効果を有するとともに、再熱除湿回路のＹ字ジョイント２個とそのロウ付け分を省略でき、コスト低減を図ることができる。
【００７８】
また、この発明の空気調和機は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、第１流量制御弁および伝熱フィンと冷媒が流れる伝熱管を有するプレートフィンチューブ型の室内熱交換器を順次環状に接続した冷媒回路を有する空気調和機において、冷媒回路にあって、第１流量制御弁と室内熱交換器の間に気液分離器が設けられるとともに、この気液分離器で分離されたガス冷媒を気液分離器から室内熱交換器と四方弁の間もしくは四方弁と圧縮機の吸入側の間に導くバイパス回路と、このバイパス回路を開閉する開閉弁と、を備え、冷媒を圧縮機の吐出側、四方弁、室外熱交換器、第１流量制御弁、気液分離器、室内熱交換器、四方弁、圧縮機の吸入側の順に流すとともに、開閉弁を開いて、気液分離器にて分離されたガス冷媒を、バイパス回路を通して室内熱交換器と四方弁の間もしくは四方弁と圧縮機の吸入側の間に合流させる冷房気液運転モードを有し、室内熱交換器は、熱的に分割された第１の室内熱交換器と、第２の室内熱交換器と、それらの間に設けられた第２流量制御弁と、から構成されるとともに、冷媒気液運転モードでの冷媒流れが１本の流路から複数の流路に分かれる冷媒流路パターンを有し、第２流量制御弁が、１本の流路内に組み込まれていることにより、冷房運転時の圧力損失が低減でき、それに伴って冷媒流速の速い室内熱交換器の１本の流路長さを伸ばして伝熱性を促進するような室内熱交換器の冷媒流路パターンが可能となるので、冷房性能の向上のみならず、暖房運転時にも伝熱性が促進され、特に飽和液の状態が流速の速い１本の流路を流れることで、暖房性能の向上も図ることができるとともに、再熱除湿回路のＹ字ジョイント２個とそのロウ付け分を省略でき、コスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１における空気調和機の冷媒回路図である。
【図２】  この発明の実施の形態１における圧力ーエンタルピー線図である。
【図３】  この発明の実施の形態２における空気調和機の冷媒回路図である。
【図４】  この発明の実施の形態３における空気調和機の冷媒回路図である。
【図５】  この発明の実施の形態４における空気調和機の冷媒回路図である。
【図６】  この発明の実施の形態５における空気調和機の冷媒回路図である。
【図７】  この発明の実施の形態６における空気調和機の気液分離器を示す概略構成図である。
【図８】  この発明の実施の形態７における空気調和機の気液分離器を示す概略構成図である。
【図９】  この発明の実施の形態８における空気調和機の気液分離器の実験結果を示す特性図である。
【図１０】  この発明の室内熱交換器冷媒流路パターンＡを表わす説明図である。
【図１１】  この発明の室内熱交換器冷媒流路パターンＢを表わす説明図である。
【図１２】  この発明の室内熱交換器冷媒流路パターンＢを表わす説明図である。
【図１３】  この発明の室内熱交換器冷媒流路パターン比較を示す説明図である。
【図１４】  従来の空気調和機の冷媒回路図である。
【符号の説明】
１  室内ユニット、２  室外ユニット、３  圧縮機、４  四方弁、５  室外熱交換器、６  第１の流量制御弁部、７  室内熱交換器、７ａ  第１の室内熱交換器、７ｂ  第２の室内熱交換器、８  第２の流量制御弁部、９  気液分離器、１２  第１のバイパス回路、２２  気液分離部材、２４  伝熱フィン、２５  連接伝熱管、２６  絞り装置、２７  電磁開閉弁、
【図１】
0004561012.tif 000002
【図２】
0004561012.tif 000003
【図３】
0004561012.tif 000004
【図４】
0004561012.tif 000005
【図５】
0004561012.tif 000006
【図６】
0004561012.tif 000007
【図７】
0004561012.tif 000008
【図８】
0004561012.tif 000009
【図９】
0004561012.tif 000010
【図１０】
0004561012.tif 000011
【図１１】
0004561012.tif 000012
【図１２】
0004561012.tif 000013
【図１３】
0004561012.tif 000014
【図１４】
0004561012.tif 000015