(57)【要約】【課題】  冷房運転と暖房運転の切替が可能な空気調和機において、暖房性能の低下を防止することができる空気調和機を提供する。【解決手段】  圧縮機３と、室内熱交換器５と、室外熱交換器７と、減圧部９と、暖房運転時には、圧縮機３から室内熱交換器５へ冷媒を流入させるとともに、室外熱交換器７から圧縮機３に冷媒を吸入させ、冷房運転時には、圧縮機３から室外熱交換器７へ冷媒を流入させるとともに、室内熱交換器５から圧縮機３に冷媒を吸入させる切替部１１，１３と、を有し、暖房運転時には、切替部１１，１３における圧縮機３から室内熱交換器５に流入する冷媒の流路と、室外熱交換器７から圧縮機３に流入する冷媒の流路とが、熱的に切り離されていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記冷媒と室内空気との間で熱交換する室内熱交換器と、
前記冷媒と室外空気との間で熱交換する室外熱交換器と、
前記室内熱交換器と前記室外熱交換器との間に配置された、前記冷媒を減圧させる減圧部と、
暖房運転時には、前記圧縮機から前記室内熱交換器へ冷媒を流入させるとともに、前記室外熱交換器から前記圧縮機に冷媒を吸入させ、
冷房運転時には、前記圧縮機から前記室外熱交換器へ冷媒を流入させるとともに、前記室内熱交換器から前記圧縮機に冷媒を吸入させる切替部と、を有し、
暖房運転時には、前記切替部における前記圧縮機から前記室内熱交換器に流入する冷媒の流路と、前記室外熱交換器から前記圧縮機に流入する冷媒の流路とが、熱的に切り離されていることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記切替部には、熱的に切り離されて配置された２つの切替弁が設けられ、
一方の切替弁は、少なくとも前記圧縮機における冷媒の吐出部と、前記室内熱交換器と、前記室外熱交換器と接続され、
他方の切替弁は、少なくとも前記圧縮機における冷媒の吸入部と、前記室内熱交換器と、前記室外熱交換器と接続されていることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
【請求項３】
前記切替部には、熱的に切り離されて配置された切替弁およびバイパス流路と、前記切替弁および前記バイパス流路への冷媒の流入・流出を制御する開閉弁と、が設けられ、
前記切替弁は、前記圧縮機における吐出部と、前記室外熱交換器または前記室内熱交換器とを冷媒が流通可能に切り替えるとともに、前記圧縮機における吸入部と、前記室外熱交換器または前記室内熱交換器とを冷媒が流通可能に切替え、
前記バイパス流路は、前記圧縮機の吐出部と前記切替弁との間と、前記切替弁と前記室内熱交換器との間とを、冷媒が流通可能に接続することを特徴とする請求項１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、冷房および暖房運転が可能な空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気調和機の冷媒回路に四方弁を配置して、四方弁により冷媒回路内の冷媒循環経路を切り替え、室内の冷房および暖房を行う空気調和機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開昭５３−３１２４５号公報（第２頁右上欄―右下欄、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の特許文献１においては、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と室内空気との間で熱交換を行なう室内ユニットと、冷媒と室外空気との間で熱交換を行なう室外ユニットと、圧縮機から吐出された冷媒の流出先を室内ユニットまたは室外ユニットに切り替えるとともに、室内ユニットまたは室外ユニットから流出した冷媒を圧縮機に流入させる四方弁と、を有する空気調和機が開示されている。
【０００４】
この構成によれば、空気調和機は四方弁を切り替えることにより、暖房運転と冷房運転とを切り替えることができる。
具体的には、暖房運転時には、圧縮機により圧縮された冷媒は、四方弁を通過して室内ユニットに流入して室内空気に熱を与えて暖房することができる。室内空気に熱を与えて液化した冷媒は、膨張弁により減圧されて室外ユニットに流入する。減圧された冷媒は室外空気から熱を奪い気化する。室外ユニットから流出した冷媒は四方弁を通過して圧縮機に吸入される。
【０００５】
一方、冷房運転時には、四方弁は切り替えられ、圧縮機により圧縮された冷媒は、四方弁を通過して室外ユニットに流入する。室外ユニットに流入した冷媒は室外空気により冷却されて液化する。液化した冷媒は膨張弁により減圧され室内ユニットに流入する。冷媒は室内空気から熱を奪い冷房することができる。室内空気から熱を奪った冷媒は、四方弁を通過して圧縮機に吸入される。
【０００６】
しかしながら、上述の空気調和機の構成では、暖房運転時において、圧縮機から吐出された高温の冷媒と、室外ユニットから流出した低温の冷媒とが、同一の四方弁を通過するため、圧縮機から吐出された高温の冷媒が室外ユニットから流出した低温の冷媒によって冷やされることになり、暖房性能が低下するという問題があった。
【０００７】
また、近年では、地球温暖化防止のために二酸化炭素などの温室効果ガスの排出規制が厳しくなってきている。なかでも家庭等における電気エネルギの使用により排出される二酸化炭素の削減が注目されている。空気調和機は家庭等における電気使用量の大きな機器の一つであり、空気調和機の消費電力の大小は、売れ行きの良し悪しに大きな影響を与えるようになってきている。
特に、空気調和機における冷房運転と暖房運転とを比較すると、暖房運転時に消費する電力が大きかった。そのため、空気調和機の暖房性能を向上させることが、消費電力の削減に効果的であり、空気調和機の販売競争力を向上させるために必須な条件となっていた。
【０００８】
一般に、四方弁は、図５に示すように、中空の弁本体１０１と、その内部をスライド移動する椀状の弁体１０３と、４本の導管１０４と、から概略構成されている。四方弁は、この弁体１０３をスライド移動させることにより、弁本体１０１に接続されている４本の導管の組み合わせを変えている。つまり、上述の高温の冷媒と低温の冷媒とは、弁体１０３を挟んで隣接して流れることになる。
弁体１０３は、繰り返し摺動される部材であるため、樹脂等の断熱性の高い材料を用いて断熱性を高めることが困難である。そのため、弁体１０３において高温の冷媒と低温の冷媒との熱交換が生じて、空気調和機における暖房性能が低下するという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、冷房運転と暖房運転の切替が可能な空気調和機において、暖房性能の低下を防止することが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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の空気調和機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒と室内空気との間で熱交換する室内熱交換器と、前記冷媒と室外空気との間で熱交換する室外熱交換器と、前記室内熱交換器と前記室外熱交換器との間に配置された、前記冷媒を減圧させる減圧部と、暖房運転時には、前記圧縮機から前記室内熱交換器へ冷媒を流入させるとともに、前記室外熱交換器から前記圧縮機に冷媒を吸入させ、冷房運転時には、前記圧縮機から前記室外熱交換器へ冷媒を流入させるとともに、前記室内熱交換器から前記圧縮機に冷媒を吸入させる切替部と、を有し、暖房運転時には、前記切替部における前記圧縮機から前記室内熱交換器に流入する冷媒の流路と、前記室外熱交換器から前記圧縮機に流入する冷媒の流路とが、熱的に切り離されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、暖房運転時には、切替部における圧縮機から室内熱交換器に流入する高温冷媒の流路と、室外熱交換器から圧縮機に流入する低温冷媒の流路とが、熱的に切り離されているため、高温冷媒の熱が低温冷媒に奪われることを防止できる。そのため、空気調和機の暖房性能の低下を防止することができる。
【００１２】
切替部は、流路を切り替えることにより、暖房運転と冷房運転とを切り替えることができる。
具体的には、切替部は、流路を切り替えることにより、圧縮機により圧縮された高温冷媒を室内熱交換器へ流入させることができるため、高温冷媒の熱を室内空気に与える暖房運転を行うことができる。また、流路を切り替えることにより、圧縮機により圧縮された高温冷媒を室外熱交換器へ流入させ、室外熱交換器で放熱した冷媒を減圧部により減圧させ、減圧された冷媒を室内熱交換器に流入させ、室内熱交換器において冷媒に室内空気の熱を奪わせる冷房運転を行うことができる。
【００１３】
上記発明においては、前記切替部には、熱的に切り離されて配置された２つの切替弁が設けられ、一方の切替弁は、少なくとも前記圧縮機における冷媒の吐出部と、前記室内熱交換器と、前記室外熱交換器と接続され、他方の切替弁は、少なくとも前記圧縮機における冷媒の吸入部と、前記室内熱交換器と、前記室外熱交換器と接続されていることが望ましい。
【００１４】
本発明によれば、一方の切替弁により圧縮機の吐出部から吐出された高温冷媒を室内熱交換器に導くとともに、他方の切替弁により室外熱交換器から流出した低温冷媒を圧縮機の吸入部に導くことにより、空気調和機における暖房運転を行うことができる。また、一方の切替弁と他方の切替弁とが熱的に切り離されているため、高温冷媒と低温冷媒との間の熱交換を防止することができる。
【００１５】
一方の切替弁および他方の切替弁を切り替えることにより、上述の暖房運転から冷房運転に切り替えることができる。
具体的には、一方の切替弁により、圧縮機の吐出部から吐出された高温冷媒を室外熱交換器に導くとともに、他方の切替弁により、室内熱交換器から流出した低温冷媒を圧縮機の吸入部に導くことで冷房運転を行うことができる。
【００１６】
上記発明においては、前記切替部には、熱的に切り離されて配置された切替弁およびバイパス流路と、前記切替弁および前記バイパス流路への冷媒の流入・流出を制御する開閉弁と、が設けられ、前記切替弁は、前記圧縮機における吐出部と、前記室外熱交換器または前記室内熱交換器とを冷媒が流通可能に切り替えるとともに、前記圧縮機における吸入部と、前記室外熱交換器または前記室内熱交換器とを冷媒が流通可能に切替え、前記バイパス流路は、前記圧縮機の吐出部と前記切替弁との間と、前記切替弁と前記室内熱交換器との間とを、冷媒が流通可能に接続することが望ましい。
【００１７】
本発明によれば、バイパス流路および開閉弁により圧縮機の吐出部から吐出された高温冷媒を室内熱交換器に導くとともに、切替弁により室外熱交換器から流出した低温冷媒を圧縮機の吸入部に導くことにより、空気調和機における暖房運転を行うことができる。また、切替弁とバイパス流路とが熱的に切り離されているため、高温冷媒と低温冷媒との間の熱交換を防止することができる。
【００１８】
切替弁の切替および開閉弁の開閉により、上述の暖房運転から冷房運転に切り替えることができる。
具体的には、切替弁および開閉弁により、圧縮機の吐出部から吐出された高温冷媒を室外熱交換器に導くとともに、切替弁により、室内熱交換器から流出した低温冷媒を圧縮機の吸入部に導くことで冷房運転を行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の空気調和機によれば、暖房運転時には、切替部における圧縮機から室内熱交換器に流入する高温冷媒の流路と、室外熱交換器から圧縮機に流入する低温冷媒の流路とが、熱的に切り離されているため、高温冷媒の熱が低温冷媒に奪われることを防止できる。そのため、空気調和機の暖房性能の低下を防止することができるという効果を奏する。
切替部は、流路を切り替えることにより、圧縮機により圧縮された高温冷媒の流れの向きを切り替え、暖房運転と冷房運転とを切り替えることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
〔第１の実施の形態〕
以下、本発明における空気調和機に係る第１の実施の形態について図１および図２を参照して説明する。
図１は、本実施形態の空気調和機の概略を説明する回路図である。また、図１においては、本発明の空気調和機における暖房時の冷媒流れも示している。
【００２１】
空気調和機１は、図１に示すように、冷媒を圧縮する圧縮機３と、冷媒と室内空気との間で熱交換が行なわれる室内熱交換器５と、冷媒と室外空気との間で熱交換が行なわれる室外熱交換器７と、室内熱交換器５と室外熱交換器７との間に配置され、冷媒の圧力を減圧させる膨張弁（減圧部）９と、圧縮機３から吐出された冷媒を室内熱交換器５または室外熱交換器７に導く第１の三方弁（切替部、一方の切替弁）１１と、室内熱交換器５または室外熱交換器７から流出した冷媒を圧縮機３に導く第２の三方弁（切替部、他方の切替弁）１３とから概略構成されている。
【００２２】
第１の三方弁１１は、圧縮機３における圧縮冷媒が吐出される吐出部３ｄと、室内熱交換器５または室外熱交換器７と、の間で冷媒が流通可能に接続されている。第２の三方弁１３は、室内熱交換器５または室外熱交換器７と、圧縮機３における冷媒が吸入される吸入部３ｓと、の間で冷媒が流通可能に接続されている。
第１の三方弁１１および第２の三方弁１３とは、互いに熱伝導し難くなるように配置されている。具体的には、第１の三方弁１１と第２の三方弁１３とを離して、間に熱伝導率の低い空気等を介在させる等の手段を講じている。
【００２３】
なお、上述のように、三方弁を用いて冷媒流れの切替を行ってもよいし、四方弁の１つの流入流出孔を塞いだ物を用いて冷媒流れの切替を行ってもよく、特に限定するものではない。
【００２４】
次に、上記の構成からなる空気調和機１における作用について説明する。
まず、図１を参照しながら暖房運転時における冷媒流れを説明する。
暖房運転時には、図１に示すように、第１の三方弁１１は圧縮機３の吐出部３ｄと室内熱交換器５との間で冷媒が流通するように切り替えられ、第２の三方弁１３は室外熱交換器７と圧縮機３の吸入部３ｓとの間で冷媒が流通するように切り替えられる。
【００２５】
圧縮機３により圧縮された高温の冷媒は、吐出部３ｄから第１の三方弁１１を介して室内熱交換器５に流入する。室内熱交換器５において高温冷媒は室内空気に熱を放出して、凝縮・液化する。熱を放出した冷媒は、膨張弁９により減圧され室外熱交換器７に流入する。室外熱交換器７において冷媒は室外空気の熱を吸収して、蒸発・気化する。気化した冷媒は室外熱交換器７から第２の三方弁１３を介して圧縮機３の吸入部３ｓに流入する。吸入部３ｓに吸入された冷媒は、再び圧縮機３により圧縮され、上述のサイクルを繰り返す。
【００２６】
図２は、図１の空気調和機における冷房運転時の冷媒流れを説明する回路図である。
次に、図２を参照しながら冷房運転時における冷媒流れを説明する。
冷房運転時には、図１に示すように、第１の三方弁１１は圧縮機３の吐出部３ｄと室外熱交換器７との間で冷媒が流通するように切り替えられ、第２の三方弁１３は室内熱交換器５と圧縮機３の吸入部３ｓとの間で冷媒が流通するように切り替えられる。
【００２７】
圧縮機３により圧縮された高温の冷媒は、吐出部３ｄから第１の三方弁１１を介して室外熱交換器７に流入する。室外熱交換器７において高温冷媒は室内空気に熱を放出して、凝縮・液化する。熱を放出した冷媒は、膨張弁９により減圧され室内熱交換器５に流入する。室内熱交換器５において冷媒は室内空気の熱を吸収して、蒸発・気化する。気化した冷媒は室内熱交換器５から第２の三方弁１３を介して圧縮機３の吸入部３ｓに流入する。吸入部３ｓに吸入された冷媒は、再び圧縮機３により圧縮され、上述のサイクルを繰り返す。
【００２８】
上記の構成によれば、第１の三方弁１１により圧縮機３の吐出部３ｄから吐出された高温冷媒を室内熱交換器５に導くとともに、第２の三方弁１３により室外熱交換器７から流出した低温冷媒を圧縮機３の吸入部３ｓに導くことにより、空気調和機１における暖房運転を行うことができる。また、第１の三方弁１１と他方の切替弁とが熱的に切り離されているため、高温冷媒と低温冷媒との間の熱交換を防止することができる。
【００２９】
第１の三方弁１１および第２の三方弁１３を切り替えることにより、上述の暖房運転から冷房運転に切り替えることができる。
具体的には、第１の三方弁１１により、圧縮機３の吐出部３ｄから吐出された高温冷媒を室外熱交換器７に導くとともに、第２の三方弁１３により、室内熱交換器５から流出した低温冷媒を圧縮機３の吸入部３ｓに導くことで冷房運転を行うことができる。
【００３０】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図３および図４を参照して説明する。
本実施形態の空気調和機の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、冷媒流れの切替を行う構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図３および図４を用いて冷媒流れの切替を行う構成周辺のみを説明し、その他構成要素の説明を省略する。
図３は、本実施形態の空気調和機の概略を説明する回路図である。また、図３においては、本発明の空気調和機における暖房時の冷媒流れも示している。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３１】
空気調和機５１は、図３に示すように、圧縮機３と、室内熱交換器５と、室外熱交換器７と、膨張弁９と、圧縮機３から吐出された冷媒を室外熱交換器７に導くとともに、室内熱交換器５室外熱交換器７またはから流出した冷媒を圧縮機に導く四方弁（切替部、切替弁）５３と、圧縮機３の吐出部３ｄから四方弁５３までの間の流路と、四方弁５３から室内熱交換器５までの間の流路を接続するバイパス流路（切替部）５５と、バイパス流路５５への冷媒流れを制御する３つの開閉弁（切替部）５７ａ，５７ｂ，５７ｃと、から概略構成されている。
【００３２】
四方弁５３とバイパス流路５５とは、互いに熱伝導し難くなるように配置されている。具体的には、四方弁５３とバイパス流路５５とを離して、間に熱伝導率の低い空気等を介在させる等の手段を講じている。
【００３３】
３つの開閉弁５７ａ，５７ｂ，５７ｃのうちの開閉弁５７ａはバイパス流路５５に設けられている。もう一つの開閉弁５７ｂは、圧縮機３の吐出部３ｄから四方弁５３までの間の流路であって、バイパス流路５５の接続部から四方弁５３までの間の流路に設けられている。残りの開閉弁５７ｃは、四方弁５３から室内熱交換器５までの間の流路であって、四方弁５３からバイパス流路５５の接続部までの間の流路に設けられている。
【００３４】
次に、上記の構成からなる空気調和機５１における作用について説明する。
まず、図３を参照しながら暖房運転時における冷媒流れを説明する。
暖房運転時には、図３に示すように、四方弁５３は、圧縮機３の吐出部３ｄと室内熱交換器５との間で冷媒が流通可能であるとともに、室外熱交換器７と圧縮機３の吸入部３ｓとの間で冷媒が流通可能となるように切り替えられる。同時に、開閉弁５７ａが開かれるとともに開閉弁５７ｂ，５７ｃが閉じられる。
【００３５】
圧縮機３により圧縮された高温の冷媒は、開閉弁５７ａが開かれているとともに開閉弁５７ｂ，５７ｃが閉じられているため、吐出部３ｄからバイパス流路５５を介して室内熱交換器５に流入する。吐出部３ｄから吐出された冷媒は四方弁５３に流入しない。
室内熱交換器５において高温冷媒は室内空気に熱を放出して、凝縮・液化する。熱を放出した冷媒は、膨張弁９により減圧され室外熱交換器７に流入する。室外熱交換器７において冷媒は室外空気の熱を吸収して、蒸発・気化する。気化した冷媒は室外熱交換器７から四方弁５３を介して圧縮機３の吸入部３ｓに流入する。吸入部３ｓに吸入された冷媒は、再び圧縮機３により圧縮され、上述のサイクルを繰り返す。
【００３６】
図４は、図３の空気調和機における冷房運転時の冷媒流れを説明する回路図である。
次に、図４を参照しながら冷房運転時における冷媒流れを説明する。
冷房運転時には、図４に示すように、四方弁５３は、圧縮機３の吐出部３ｄと室外熱交換器７との間で冷媒が流通可能であるとともに、室内熱交換器５と圧縮機３の吸入部３ｓとの間で冷媒が流通可能となるように切り替えられる。同時に、開閉弁５７ａが閉じられるとともに開閉弁５７ｂ，５７ｃが開かれる。
【００３７】
圧縮機３により圧縮された高温の冷媒は、開閉弁５７ａが閉じられているとともに開閉弁５７ｂ，５７ｃが開かれているため、吐出部３ｄから室外熱交換器７に流入する。吐出部３ｄから吐出された冷媒はバイパス流路５５に流入しない。
室外熱交換器７において高温冷媒は室内空気に熱を放出して、凝縮・液化する。熱を放出した冷媒は、膨張弁９により減圧され室内熱交換器５に流入する。室内熱交換器５において冷媒は室内空気の熱を吸収して、蒸発・気化する。気化した冷媒は室内熱交換器５から四方弁５３を介して圧縮機３の吸入部３ｓに流入する。吸入部３ｓに吸入された冷媒は、再び圧縮機３により圧縮され、上述のサイクルを繰り返す。
【００３８】
上記の構成によれば、バイパス流路５５および開閉弁５７ａ，５７ｂ，５７ｃにより圧縮機３の吐出部３ｄから吐出された高温冷媒を室内熱交換器５に導くとともに、四方弁５３により室外熱交換器７から流出した低温冷媒を圧縮機３の吸入部３ｓに導くことにより、空気調和機５１における暖房運転を行うことができる。また、四方弁５３とバイパス流路５５とが熱的に切り離されているため、高温冷媒と低温冷媒との間の熱交換を防止することができる。
【００３９】
四方弁５３の切替および開閉弁の開閉により、上述の暖房運転から冷房運転に切り替えることができる。
具体的には、四方弁５３および開閉弁５７ａ，５７ｂ，５７ｃにより、圧縮機３の吐出部３ｄから吐出された高温冷媒を室外熱交換器７に導くとともに、四方弁５３により、室内熱交換器５から流出した低温冷媒を圧縮機３の吸入部３ｓに導くことで冷房運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明における第１の実施形態に係る空気調和機の概略を説明する回路図である。
【図２】図１の空気調和機における冷房運転時の冷媒流れを説明する回路図である。
【図３】本発明における第２の実施形態に係る空気調和機の概略を説明する回路図である。
【図４】図３の空気調和機における冷房運転時の冷媒流れを説明する回路図である。
【図５】従来の四方弁の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００４１】
１，５１  空気調和機
３  圧縮機
５  室内熱交換器
７  室外熱交換器
９  膨張弁（減圧部）
１１  第１の三方弁（切替部、一方の切替弁）
１３  第２の三方弁（切替部、他方の切替弁）
５３  四方弁（切替部、切替弁）
５５  バイパス流路（切替部）
５７ａ，５７ｂ，５７ｃ  開閉弁（切替部）
【図１】
2007093087.tif 000003
【図２】
2007093087.tif 000004
【図３】
2007093087.tif 000005
【図４】
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【図５】
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