(57)【要約】【課題】  凝縮器が高温であるなどの高負荷運転時であっても、冷凍サイクルに設けられたリリース弁動作時に冷凍能力が低下しないようにして液圧縮を抑え、消費電力が増加しないようにした空気調和機を提供する。【解決手段】  圧縮機１と、凝縮器と、膨張機構３と、蒸発器４とが順次接続された冷凍サイクルを備えてなる空気調和機において、前記凝縮器が第１の凝縮器２ａと第２の凝縮器２ｂとに分割されており、これら第１の凝縮器２ａおよび第２の凝縮器２ｂの間と、前記蒸発器４の流入側とに所定の圧力により開閉する開閉弁５を備えたバイパス路６が設けられてなる構成にした。【選択図】  図６
2007271180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、凝縮器と、膨張機構と、蒸発器とが順次接続された冷凍サイクルを備えてなる空気調和機において、
前記凝縮器が第１の凝縮器と第２の凝縮器とに分割されており、これら第１の凝縮器および第２の凝縮器の間と、前記膨張機構および前記蒸発器の間とに所定の圧力により開閉する開閉弁を備えたバイパス路が設けられてなることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
圧縮機と、凝縮器と、膨張機構と、蒸発器とが順次接続された冷凍サイクルを備えてなる空気調和機において、
前記凝縮器が第１の凝縮器と第２の凝縮器とに分割されるとともに、前記蒸発器が第１の蒸発器と第２の蒸発器とに分割されており、前記第１の凝縮器および前記第２の凝縮器の間と、前記第１の蒸発器および前記第２の蒸発器の間とに所定の圧力により開閉する開閉弁を備えたバイパス路が設けられてな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、空気調和機に係わり、より詳細には、凝縮器が高温であるなどの高負荷運転時であっても、冷凍サイクルに設けられたリリース弁が動作して冷凍能力が低下しないようにし、且つ液圧縮を抑え消費電力が増加しないようにした構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空気調和機は、高外気温時の冷房運転の際、冷媒回路を流れる冷媒量を減少させずに冷凍能力の低下を防止することができるものとして、圧縮機と、四方弁と、室外側熱交換器と、膨張弁と、室内側熱交換器と、アキュムレータとを順次接続して冷媒回路を構成してなるものにおいて、膨張弁の両側間に、並列にリリース弁を備えたバイパス路を設け、冷房運転時に膨張弁の両側間の圧力差が所定値以上となった場合、リリース弁を開放し、高圧液冷媒の一部を低圧側にバイパスさせるよう制御する構成が開示されていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
これにより、膨張弁の両側間に、並列にリリース弁を備えたバイパス路を設けた冷媒回路を構成し、高外気温（凝縮器が高温）での冷房運転時に膨張弁の両側間の圧力差が所定値以上となった場合、リリース弁を開放し、高圧液冷媒の一部を低圧側にバイパスさせることにより、冷媒回路を循環する冷媒量を減らさずに、冷凍能力の低下を防止することができると共に、バイパス路の一端を、膨張弁と二方弁との接続配管に接続することにより、圧縮機で発生する振動の影響をバイパス路が受けずにすみ、これを構成する配管への亀裂発生等を防止できるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３３６９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、リリース弁により高圧側の冷媒を低圧側へリリースすることから、高圧圧力が低下するとともに低圧圧力が上昇し、低圧冷媒温度と空気温度との差が小さくなり、熱交換量が減少し冷凍能力も低下してしまうという問題点を有していた。
【０００６】
また、蒸発しきれなかった液冷媒が圧縮機内に吸い込まれるので、液圧縮が発生することになって圧縮機の損傷が生じやすくなってしまったり、また、冷媒循環量が増加するので圧縮機の仕事量が増加して消費電力が増加してしまうという問題点を有していた。
【０００７】
そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、凝縮器が高温であるなどの高負荷運転時であっても、冷凍サイクルに設けられたリリース弁が動作して冷凍能力が低下しないようにし、且つ液圧縮を抑え消費電力が増加しないようにした空気調和機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した目的を達成するため、本発明は以下に示す特徴を備えている。
圧縮機と、凝縮器と、膨張機構と、蒸発器とが順次接続された冷凍サイクルを備えてなる空気調和機において、
前記凝縮器が第１の凝縮器と第２の凝縮器とに分割されており、これら第１の凝縮器および第２の凝縮器の間と、前記膨張機構および前記蒸発器の間とに所定の圧力により開閉する開閉弁を備えたバイパス路が設けられてなることを特徴としている。
【０００９】
また、圧縮機と、凝縮器と、膨張機構と、蒸発器とが順次接続された冷凍サイクルを備えてなる空気調和機において、
前記凝縮器が第１の凝縮器と第２の凝縮器とに分割されるとともに、前記蒸発器が第１の蒸発器と第２の蒸発器とに分割されており、前記第１の凝縮器および前記第２の凝縮器の間と、前記第１の蒸発器および前記第２の蒸発器の間とに所定の圧力により開閉する開閉弁を備えたバイパス路が設けられてなることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、見かけ上冷媒充填量が減少するので、低圧側圧力を低く保ったまま高圧側圧力を下げることができて、冷媒と空気との温度差の低下による熱交換量の低下を原因とした冷凍能力の低下を抑えることができて液圧縮を抑えることができるようになる。
【００１１】
そして、外気温度が上昇するなどの高負荷運転時であっても、冷凍サイクルに設けられたリリース弁が動作して冷凍能力が低下しないようにし、且つ液圧縮を抑え消費電力が増加しないようにした空気調和機を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。
図１は本発明による空気調和機に用いられる冷凍サイクルの第一の実施例を示す図で、（Ａ）は第一例を、（Ｂ）は第二例を示し、図２は本発明による空気調和機に用いられる冷凍サイクルの第二の実施例を示す図で、（Ａ）は第三例を、（Ｂ）は第四例を示し、図３は第四例の冷凍サイクルに用いられる分配器の説明図であり、図４は本発明による空気調和機に用いられる冷凍サイクルの第三の実施例を示す図で、（Ａ）は第五例を、（Ｂ）は第六例を示し、図５は本発明による空気調和機の冷凍サイクルに用いられる開閉弁および温度センサの説明図であり、図６は本発明による空気調和機に用いられる冷凍サイクルの第四の実施例を示す図で、（Ａ）は第七例を、（Ｂ）は第八例を示し、図７は本発明による空気調和機に用いられる冷凍サイクルの第五の実施例を示す図であり、図８は本発明による空気調和機の冷凍サイクルに用いられる開閉弁の説明図である。
【００１３】
本発明による空気調和機に用いられる冷媒回路は、図に示すように、圧縮機１と、凝縮器（熱交換器１）２と、膨張機構３と、蒸発器（熱交換器２）４とが順次接続された冷凍サイクルとして形成され、封入された冷媒を前記圧縮機１で循環させるように構成されるとともに、前記凝縮器（熱交換器１）２の流出側と、前記蒸発器（熱交換器２）４の流入側および、または前記圧縮機１の吸入側との間に所定の圧力により開閉する開閉弁５および５’を並列に備えたバイパス路６が設けられている。
【００１４】
上述した冷凍サイクルにより、室内側の前記蒸発器（熱交換器２）４の中で低温・低圧の冷媒が蒸発（気化）することにより、同蒸発器（熱交換器２）４が冷却され周囲の熱を吸収して被空調室の室温を低下させる一方、室外側の前記凝縮器（熱交換器１）２には熱い冷媒が循環して、室外へと熱が放出されるようになっている。
【００１５】
その際、とくに外気温度が上昇することで凝縮器が高温であるなどの高負荷運転条件において、高圧側圧力・圧縮機による冷媒の吐出温度が上昇し、前記圧縮機１や前記凝縮器（熱交換器１）２などが損傷するおそれがあることから、前記開閉弁５および５’を備えたバイパス路６が設けられた構成になっている。
【実施例１】
【００１６】
前記開閉弁５および５’を備えたバイパス路６について、実施例１として示す図１（Ａ）および図１（Ｂ）に基づいて詳細に説明する。
本発明による空気調和機に用いられる冷凍サイクルの実施例１の第一例として図１（Ａ）に示すように、前記凝縮器２の流出側と、前記蒸発器４の流入側との間に所定の圧力により開閉する開閉弁５および５’を並列に備えたバイパス路６が設けられた構成になっている。
【００１７】
前記開閉弁５および５’を並列に用いることで、冷媒循環量の増加時にも充分なリリース量を確保し、高圧圧力の急激な上昇に対しても素早くリリース量が応答するようになり、安定・安全な冷凍サイクルを実現できるようになる。
【００１８】
これにより、例えばある開閉弁に不具合が発生した場合でも、他の開閉弁が働くことにより重大な事故を防ぐことができるようになる。また、前記開閉弁５および５’からリリースされた冷媒を蒸発器の上流側にバイパスすることにより、バイパスされた冷媒による冷房効果を得られることから、前記開閉弁５および５’の作動時にも冷房能力を確保できるようになる。
【００１９】
また、実施例１の第二例として図１（Ｂ）に示すように、前記凝縮器２の流出側と、前記圧縮機１の吸入側との間に開閉弁５を備えたバイパス路６が設けられるとともに、前記バイパス路６に、前記開閉弁５と並列に他の開閉弁５’が設けられた構成になっている。
【００２０】
これにより、前記開閉弁５および５’からリリースされた冷媒を前記圧縮機１の上流側（吸入側）にバイパスすることによって、バイパスされた冷媒による前記圧縮機１の冷却効果が得られるため、リリース時に高温になった前記圧縮機１を速やかに冷やすことが可能となり、焼損防止などの効果が向上することになる。
【実施例２】
【００２１】
次に、本発明による空気調和機に用いられる冷凍サイクルの実施例２として図２（Ａ）に示す第三例について説明する。
前記凝縮器２の流出側と、前記蒸発器４の流入側および前記圧縮機１との間に、開閉弁５を夫々備えたバイパス路６が設けられた構成になっている。
【００２２】
これにより、前記開閉弁５からリリースされた冷媒を前記蒸発器４の上流側（流入側）および前記圧縮機１の上流側（吸入側）の夫々にバイパスすることによって、前記蒸発器４での冷房効果と前記圧縮機１の冷却効果を両立させることができるようになる。
【００２３】
また、実施例２として図２（Ｂ）に示す第四例は、前記凝縮器２の流出側と前記蒸発器４の流入側との間に、分配器７を介して膨張機構３および３’を備えた複数の分岐配管ａと、同分岐配管ａに対応して、開閉弁５および５’を備えた複数の分岐配管ｂとが並列に設けられてなる構成になっている。
【００２４】
これにより、前記分配器７を用いることで、前記開閉弁５および５’からのリリース時の冷媒をスムースに分配することができて性能向上につながる。また、前記蒸発器４の入口側と前記膨張機構３および３’の吐出側や、前記バイパス路６の出口側の接合にＴ字管などの特殊配管や合流器などを使わずに冷凍サイクルを構成できるようになって、コスト削減および工数削減に寄与できることになる。
【００２５】
前記分配器７は、図３に示すように、内部に乾燥剤７ａ（例えばモレキュラシーブ）が収容されることでドライヤーとしての機能を兼ねた備えた構成になっており、冷媒中に含まれた水分を除去したのち、前記膨張機構３および３’や前記開閉弁５および５’に向けて冷媒を分配するようになっている。
【実施例３】
【００２６】
次に、本発明による空気調和機に用いられる冷媒回路の実施例３として図４（Ａ）に示す第五例について説明する。
前記凝縮器２の流出側と前記蒸発器４の流入側との間に、開閉弁５を備えたバイパス路６が設けられるとともに、前記圧縮機１から吐き出される冷媒の吐出温度を温度センサ８で検知し、所定の温度以上で前記開閉弁５が開放される構成になっている。
【００２７】
これにより、前記圧縮機１から吐き出される冷媒の吐出温度を前記温度センサ８で検知し、所定の温度以上で開閉弁５を開放することにより、とくに前記圧縮機１から吐き出される冷媒の吐出温度の上昇を抑えることができるようになり、前記開閉弁５からリリースされた冷媒を前記蒸発器４の上流側（流入側）にバイパスすることにより、バイパスされた冷媒による冷房効果を得られるため、前記開閉弁５の作動時にも冷房能力を確保できるようになる。
【００２８】
また、実施例３として図４（Ｂ）に示す第六例は、前記凝縮器２の流出側と前記圧縮機１の吸入側との間に開閉弁５を備えたバイパス路６が設けられるとともに、前記圧縮機１から吐き出される冷媒の吐出温度を温度センサ８で検知し、所定の温度以上で前記開閉弁５が開放される構成になっている。
【００２９】
これにより、前記圧縮機１から吐き出される冷媒の吐出温度を前記温度センサ８で検知して所定の温度以上で前記開閉弁５を開放することにより、冷媒回路を前記蒸発器４と前記圧縮機１との間にバイパスしているので、図４（Ａ）に示す冷媒回路図に較べて更に速やかに前記圧縮機１から吐き出される冷媒の吐出温度を低下させることができる。
【００３０】
前記開閉弁５は、図５に示すように、冷媒が流入する入口５ｅと流出する出口５ｆとの流通経路に弁５ｄを有する反射板５ａと、ダイアフラム５ｃと、これら反射板５ａとダイアフラム５ｃとを連結する連結棒５ｂとを備えたリリース弁として構成されて、前記温度センサ８に接続されるようになっている。
【００３１】
前記温度センサ８は同種の冷媒が封入されている感温部と、同感温部および前記リリース弁からなる開閉弁５を接続する配管９とからなり、前記感温部の冷媒温度が上昇して高まった内部圧力により前記リリース弁からなる開閉弁５が開放されるように構成されており、これによって、前記圧縮機１から吐き出される冷媒温度に対応して前記リリース弁からなる開閉弁５を正確に開放できる。
【００３２】
上述した冷凍サイクルが、例えば一体型空気調和機に用いられた場合、室内側ファンの回転数が低下することにより凝縮圧力が上がったとしても、前記リリース弁からの冷媒漏れ量は少なくなって運転効率を損なうことがなくなり、前記リリース弁が漏洩冷媒により冷却されることがなくなるので、霜や露の付着がなくなって前記リリース弁の耐久性が向上する。
【００３３】
また、使用者から近い部分での冷媒漏洩（流れ）が少なくなるので、問題になるほどの振動や騒音が発生しなくなり、冷媒漏洩によりリリース動作時にリリース弁にて発生する騒音や振動の問題を解決できるようになる。
【００３４】
また、漏れが少なくなることで、上述した冷凍サイクルを備えた空気調和機を安定して運転することができるようになるので、商品の開発期間を短縮することができるようになる。
【００３５】
前記複数の開閉弁５は、入口側の圧力によって作動する前記リリース弁からなり、これらが互いに異なる圧力によって作動するように構成されることにより、前記リリース弁を夫々任意の圧力で作動するように設定することが可能になる。そのため、任意の圧力での全体冷媒リリース特性を自由に設定することが可能となり、冷凍サイクルとしての安全性および安定性により対応した設計が可能となる。
【００３６】
前記リリース弁は互いに異なる流通量となるように構成されることにより、夫々のリリース弁におけるリリース量を任意に設定することが可能となり、そのため、全体冷媒リリース量を自由に設定することが可能となり、冷凍サイクルとしての安全性および安定性により対応した設計が可能となる。
【００３７】
また、前記膨張機構３および３’がキャピラリチューブからなる構成にすることにより、キャピラリによる冷媒流量や圧力の自己調整機能により安定した冷凍サイクルを安価に実現できるようになる。
【００３８】
また、前記膨張機構３および３’が電子膨張弁からなる構成にすることにより、冷媒絞り量をある範囲内で自由に調整することができて、より安全且つ安定的で効率の高い冷凍サイクルを実現できるようになる。
【実施例４】
【００３９】
次に、本発明による空気調和機に用いられる冷凍サイクルの実施例４として図６（Ａ）に示す第七例について説明する。
前記凝縮器２が第１の凝縮器２ａと第２の凝縮器２ｂとに分割され、分割された配管接続部と前記膨張機構３および前記蒸発器４の間とにリリース弁からなる開閉弁５を備えたバイパス路６が設けられてなる構成になっている。
【００４０】
これにより、前記リリース弁の動作時に冷媒は、前記圧縮機１、前記第１の凝縮器２ａ、前記バイパス路６および前記蒸発器４の順で主に前記バイパス路６に向けて流れるようになり、前記第１の凝縮器２ａの出口、前記第２の凝縮器２ｂ、前記膨張機構３および前記蒸発器４の順で主に前記膨張機構３に向けて流れることで、前記バイパス路６では冷媒の流れが少なくなって滞留して、冷凍能力の低下や消費電力の増加を抑える効果を奏することになる。
【００４１】
また、前記膨張機構３内の冷媒は冷凍サイクル全体の中でとくに密度が高い部分であるので、前記バイパス路６内全体の冷媒の密度は、前記リリース弁の動作前の冷媒回路（圧縮機、凝縮器、膨張機構および蒸発器）内全体の冷媒密度に較べて低くなっている。
【００４２】
これにより、見かけ上冷媒の充填量が減少することから、低圧側圧力を低く保ったまま高圧側圧力を下げることができるようになり、冷媒と空気の温度差低減による熱交換量の低下を原因とした冷凍能力の低下を抑えることができ、また、液圧縮も抑えることができるようになる。
【００４３】
また、前記リリース弁の動作時の冷媒循環量の増加も抑えられるので、消費電力の増加も抑えることができるようになる。なお、前記リリース弁の動作時は、前記膨張機構３は冷媒の逃がしタンクとして機能している。
【００４４】
また、実施例４として図６（Ｂ）に示す第八例は、前記凝縮器２が第１の凝縮器２ａと第２の凝縮器２ｂとに分割されて配管接続されるとともに、前記蒸発器４が第１の蒸発器４ａと第２の蒸発器４ｂとに分割されて配管接続され、分割された夫々の配管接続部同志にリリース弁からなる前記開閉弁５を備えたバイパス路６が設けられてなる構成になっている。
【００４５】
図６（Ａ）に基づいて上述した第七例においては、前記第１の凝縮器２ａの容量に対し前記蒸発器４が大容量になっており、前記圧縮機１の吐出側における冷媒温度が上昇してしまうことが考えられる。そのため、図６（Ｂ）に基づいて上述した第八例においては、前記圧縮機１の吐出側における冷媒温度の上昇を抑えることができるように、前記蒸発器４を第１の蒸発器４ａと第２の蒸発器４ｂとに分割した構成にしている。
【００４６】
これにより、前記バイパス路６の出口を前記蒸発器４の途中に設置したことで、前記圧縮機１の吸込み部分の冷媒過熱度を抑える効果を奏することになる。
【実施例５】
【００４７】
次に、本発明による空気調和機に用いられる冷媒回路の実施例５として図７に示す第七例について説明する。
前記凝縮器２が第１の凝縮器２ａと、第２の凝縮器２ｂとに分割され、分割された配管接続部と前記蒸発器４の流入側とに開閉弁５を備えたバイパス路６が設けられるとともに、前記圧縮機１から吐き出される冷媒の吐出温度を温度センサ８で検知し、所定の温度以上で前記開閉弁５が開放される構成になっている。
【００４８】
これにより、前記圧縮機１から吐き出される冷媒の吐出温度を前記温度センサ８で検知して所定の温度以上で前記開閉弁５を開放することにより、前記圧縮機１からの冷媒の吐出温度を検知してリリース動作を行なうため吐出温度の上昇に対する応答が速くなり、従って、冷房負荷の増加などにより、前記圧縮機１の吸込み冷媒過熱度が増加したり、前記圧縮機１の吐出温度の上昇が起きやすい地域での使用に適した構成になる。
【００４９】
図６（Ａ）および図６（Ｂ）と、図７とに基づいて説明した冷凍サイクルに用いられる前記開閉弁５は、図８に示すように、冷媒が流入する入口５ｅと流出する出口５ｆとの流通経路に圧縮バネ５ｇと、球体形状の弁５ｊと、これら圧縮バネ５ｇと弁５ｊとを連結する連結棒５ｈと、同連結棒５ｈの外径部に冷媒の侵入を阻止するように設けられたベローズ５ｉとを備えたリリース弁からなる構成になっている。
【００５０】
前記リリース弁の入口５ｅの部分にかかる高圧圧力により、前記圧縮バネ５ｇが縮んで弁５ｊが開放される構造になっている。前記入口５ｅの圧力を検知してリリース動作を行なうので圧力上昇に対する応答が速く、従って、熱交換器の腐食や汚れなどにより圧力上昇が起きやすい地域での使用に適した構造になる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明による空気調和機に用いられる冷凍サイクルの第一の実施例を示す図で、（Ａ）は第一例を示し、（Ｂ）は第二例を示す。
【図２】本発明による空気調和機に用いられる冷凍サイクルの第二の実施例を示す図で、（Ａ）は第三例を示し、（Ｂ）は第四例を示す。
【図３】第四例の冷凍サイクルに用いられる分配器の説明図である。
【図４】本発明による空気調和機に用いられる冷凍サイクルの第三の実施例を示す図で、（Ａ）は第五例を示し、（Ｂ）は第六例を示す。
【図５】本発明による空気調和機の冷凍サイクルに用いられる開閉弁および温度センサの説明図である。
【図６】本発明による空気調和機に用いられる冷凍サイクルの第四の実施例を示す図で、（Ａ）は第七例を示し、（Ｂ）は第八例を示す。
【図７】本発明による空気調和機に用いられる冷凍サイクルの第五の実施例を示す図である。
【図８】本発明による空気調和機の冷凍サイクルに用いられる開閉弁の説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  圧縮機
２  凝縮器
２ａ  第１の凝縮器
２ｂ  第２の凝縮器
２ｃ  配管接続部
３，３’  膨張機構
４  蒸発器
４ａ  第１の蒸発器
４ｂ  第２の蒸発器
４ｃ  配管接続部
５，５’  開閉弁
６，６’  バイパス路
７  分配器
７ａ  乾燥剤
８  温度センサ
９  配管
ａ、ｂ  分岐配管
【図１】
2007271180.tif 000003
【図２】
2007271180.tif 000004
【図３】
2007271180.tif 000005
【図４】
2007271180.tif 000006
【図５】
2007271180.tif 000007
【図６】
2007271180.tif 000008
【図７】
2007271180.tif 000009
【図８】
2007271180.tif 000010