(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、室外熱交換器、流量制御手段、第１室内熱交換器、除湿用流量制御手段、第２室内熱交換器を冷媒配管で順次接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、前記冷凍サイクルを循環する冷媒のうち余剰液冷媒を溜める前記室外熱交換器と前記流量制御手段の間に配置された液溜め手段と、再熱除湿時に前記液溜め手段と前記流量制御手段に対し迂回して循環する冷媒を流す液溜め手段迂回路と、前記液溜め手段迂回路への分岐部から前記液溜め手段の出口までのいずれか一部の冷媒を冷却液化して前記液溜め手段に貯留する冷却手段と、を備えたことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
圧縮機、室外熱交換器、流量制御手段、第１室内熱交換器、除湿用流量制御手段、第２室内熱交換器を冷媒配管で順次接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、前記冷凍サイクルを循環する冷媒のうち余剰液冷媒を溜める前記室外熱交換器と前記流量制御手段の間に配置された液溜め手段と、前記液溜め手段への冷媒流路に対し前記液溜め手段と前記流量制御手段を迂回可能な液溜め手段迂回路と、前記液溜め手段迂回路への分岐部から前記液溜め手段の出口までのいずれか一部の冷媒を冷却液化して前記液溜め手段に貯留する冷却手段と、を備え、前記室外熱交換器からの冷媒を前記再熱運転時に前記液溜め手段を介す流路と前記液溜め手段迂回路を介す流路を並行して前記第１室内熱交換器へ送るようにしたことを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
前記液溜め手段迂回路への分岐部から前記液溜め手段の出口までの冷媒と前記圧縮機の吸入側冷媒とを熱交換することで前記冷媒を冷却液化するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記第１室内熱交換器の入口と前記第２室内熱交換器の入口を連通する入口側冷媒配管と、前記第１室内熱交換器の出口と前記第２室内熱交換器の出口を連通する出口側冷媒配管と、前記入口側冷媒配管と前記出口側冷媒配管のそれぞれを開閉する入口側開閉手段と出口側開閉手段と、を備え、前記入口側開閉手段と出口側開閉手段を開放して前記第１室内熱交換器及び第２室内熱交換器を並列接続可能としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項５】
前記除湿用流量制御手段と並列に設置されたバイパス流路と、このバイパス流路に設けられた開閉手段と、を備え、前記開閉手段を開放して前記第１室内熱交換器及び前記第２室内熱交換器を直列接続可能としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項６】
前記除湿用流量制御手段は、オリフィス部とその上流及び下流の少なくともどちらか一方に多孔質透過材による整流部を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の空気調和機に対して、室外ユニット及び室内ユニットに設けられた熱交換器のいずれか一方を凝縮器としいずれか他方を蒸発器として冷房運転又は暖房運転を行うステップと、前記冷房運転又は暖房運転で前記液溜め手段に余剰液冷媒が溜まったと判断した後に前記室外ユニット側からの冷媒を前記液溜め手段迂回路を介して前記室内ユニット側に流すステップと、を備えたことを特徴とする空気調和機の運転方法。
【請求項８】
所定長さの延長配管を考慮した冷媒量を予め充填した前記室外ユニットを、現地でその設置場所に応じた長さの延長配管を介して前記室内ユニットと接続するステップと、を備えたことを特徴とする請求項７記載の空気調和機の運転方法。
【請求項９】
前記液溜め手段に余剰液冷媒が溜まったことを判断する際に、前記室外ユニットの熱交換器出口付近冷媒状態の過冷却度が所定の値以下になったときに前記液溜め手段に余剰液冷媒が溜まったと判断することを特徴とする請求項７記載の空気調和機の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、再熱除湿機能を有する空気調和機および空気調和機の運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は従来の特許第３１８１４１８号に掲載されている再熱除湿機能を有する空気調和機における冷媒の主な流れを示す冷媒回路図である。図において、１は室外ユニット、２は室内ユニット、３、４は冷媒配管、５は圧縮機、６は四方弁、７は室外熱交換器、８は室外送風機、１２は減圧手段、１５は第１室内熱交換器、１６は減圧手段、１７は第２室内熱交換器、３１は減圧手段１６と並列に設けられた開閉弁である。
【０００３】
以下、再熱除湿運転時の動作について説明する。四方弁６を図８の実線で示すように接続し、かつ、室内ユニット２内の開閉弁３１を閉止する。第１、第２室内熱交換器１５、１７は再熱器１５と蒸発器１７として動作する。
圧縮機５で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、四方弁６を経て室外熱交換器７に入り、外気に放熱して所定の乾き度の高圧二相冷媒となる。この冷媒は減圧手段１２を通過するが、再熱除湿運転時にはこの減圧手段１２は全開とされ、ほとんど圧力低下することなく冷媒配管３を通過し、再熱器１５へと導かれる。ここで、室内空気に放熱して凝縮液化し、減圧手段１６によって減圧膨張した後、蒸発器１７で室内空気から吸熱しガス化する。このガス冷媒は冷媒配管４を通過し四方弁６を経て圧縮機５の吸入側に戻る。
室内ユニット２では、蒸発器１７で吸熱されて冷却除湿された空気と再熱器１５で加熱された空気が混合して、室内に再び吹き出される。これにより吸込んだ室内空気はほとんど温度変化せずに除湿のみが行われて室内へ吹き出される。室外ユニット１における室外熱交換器７の伝熱量を小さくするためには、室外送風機８の回転数を小さくするなどの手段がこうじられる。
【０００４】
再熱除湿運転は回路としては冷房運転と同様に冷媒を循環させ、室外熱交換器７での放熱を小さくして液化させず、かつ減圧手段１２を全開あるいは迂回して減圧することなく第１室内熱交換器である再熱器１５に高圧二相冷媒を搬送することで再熱量を得ている。ここで再熱器１５に流入する冷媒が液冷媒になってしまうと、冷媒の潜熱を利用することができず、液冷媒の顕熱分のわずかな再熱量しか得ることができない。このため、再熱除湿運転時は室外ユニット１では極力凝縮させずに高圧のまま再熱器１５に二相冷媒を送ることが、再熱量を得るために必要となる。
【０００５】
また、例えば業務用に用いられる一般の空気調和機では、設置場所の状況に応じて、数ｍから数十ｍの延長配管が用いられるが、通常、設置現場において延長配管長に応じた冷媒量調節の必要がないように、例えば３０ｍの延長配管までは追加充填不要な量の冷媒が予め封入されている。そして、冷凍サイクル中に液溜めを配設し、延長配管が短い場合においては余剰冷媒を液溜めに収容し、適正な冷媒量で運転できるように設計されている。
しかし、再熱除湿運転では凝縮器として作用する室外熱交換器７の出口を二相状態にするため、冷房運転時には室外熱交換器７の出口に存在する過冷却液が不要となり、余剰冷媒が増大する。液溜めにその余剰冷媒を収容できない場合には室内ユニット２内の凝縮器として作用する再熱器１５が余剰冷媒で満たされてしまい、液冷媒の顕熱分しか室内空気の加熱に寄与しない。再熱器１５が充分大きく、余剰液冷媒をすべて収容しても満液とならない場合には、上記のような問題は生じないが、通常は室内熱交換器を２つに分割して一方に再熱機能を持たせており、それほど大きくはできない。このため、再熱器１５が液冷媒で満たされて、顕熱分の再熱量しか得られない。
【０００６】
また、設置場所の延長配管長に応じて冷媒を充填するようにした場合には、予め設置場所の検討した上で冷媒量を充填するか、最大の冷媒量を充填しておいて設置時に適量になるように充填した冷媒を抜くという作業が必要になる。
また、上記の作業を行って設置場所に応じた量の冷媒を冷凍サイクルに循環させたとしても、冷媒の蒸発熱を利用した冷房運転、冷媒の凝縮熱を利用した暖房運転、両者を利用した再熱除湿運転では、冷媒の適正量が異なる。各運転で同一の冷媒量で運転すると、効率のよい運転を行なうことができない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、設置場所に汎用性を持たせるために長い延長配管を予め有する場合には、延長配管を設置場所に合わせると共に、これに適正な冷媒量を充填する必要があった。また、予め長い延長配管に追加充填不要な冷媒量を充填した場合には、効率のよい空気調和機の運転を行うことができず、特に再熱除湿運転で十分な再熱量を得ることができないという問題点があった。
また、冷房運転や暖房運転や再熱除湿運転でも冷媒量差が生じ、適正な冷媒量で各運転を行うことができないという問題点があった。
【０００８】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、余剰液冷媒を貯溜することで、設置場所に合わせた量の冷媒を充填しておく必要がなく、また冷房運転、暖房運転、再熱除湿運転それぞれの運転効率を低下させることなく、且つ再熱除湿運転時に再熱器が液冷媒で満たされることなく、高圧二相冷媒を再熱器に送ることで、大きな再熱量が得られる空気調和機を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る空気調和機は、圧縮機、室外熱交換器、流量制御手段、第１室内熱交換器、除湿用流量制御手段、第２室内熱交換器を冷媒配管で順次接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、冷凍サイクルを循環する冷媒のうち余剰液冷媒を溜める室外熱交換器と流量制御手段の間に配置された液溜め手段と、再熱除湿時に液溜め手段と流量制御手段に対し迂回して循環する冷媒を流す液溜め手段迂回路と、液溜め手段迂回路への分岐部から液溜め手段の出口までのいずれか一部の冷媒を冷却液化して液溜め手段に貯留する冷却手段と、を備えたものである。
【００１０】
この発明に係る空気調和機は、圧縮機、室外熱交換器、流量制御手段、第１室内熱交換器、除湿用流量制御手段、第２室内熱交換器を冷媒配管で順次接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、冷凍サイクルを循環する冷媒のうち余剰液冷媒を溜める室外熱交換器と流量制御手段の間に配置された液溜め手段と、液溜め手段への冷媒流路に対し液溜め手段と流量制御手段を迂回可能な液溜め手段迂回路と、液溜め手段迂回路への分岐部から液溜め手段の出口までのいずれか一部の冷媒を冷却液化して液溜め手段に貯留する冷却手段と、を備え、室外熱交換器からの冷媒を再熱運転時に液溜め手段を介す流路と液溜め手段迂回路を介す流路を並行して前記第１室内熱交換器へ送るようにしたものである。
【００１２】
この発明に係る空気調和機は、液溜め手段迂回路への分岐部から液溜め手段の出口までの冷媒と圧縮機の吸入側冷媒とを熱交換することで冷媒を冷却液化するようにしたものである。
【００１５】
この発明に係る空気調和機は、第１室内熱交換器の入口と第２室内熱交換器の入口を連通する入口側冷媒配管と、第１室内熱交換器の出口と第２室内熱交換器の出口を連通する出口側冷媒配管と、入口側冷媒配管と出口側冷媒配管のそれぞれを開閉する入口側開閉手段と出口側開閉手段と、を備え、入口側開閉手段と出口側開閉手段を開放して第１室内熱交換器及び第２室内熱交換器を並列接続可能としたものである。
【００１６】
この発明に係る空気調和機は、除湿用流量制御手段と並列に設置されたバイパス流路と、このバイパス流路に設けられた開閉手段と、を備え、開閉手段を開放して第１室内熱交換器及び第２室内熱交換器を直列接続可能としたものである。
【００１７】
この発明に係る空気調和機は、除湿用流量制御手段は、オリフィス部とその上流及び下流の少なくともどちらか一方に多孔質透過材による整流部を有するものである。
【００１９】
この発明に係る空気調和機の運転方法は、所定長さの延長配管を考慮した冷媒量を予め充填した室外ユニットを、現地でその設置場所に応じた長さの延長配管を介して室内ユニットと接続するステップと、を備えたものである。
【００２０】
この発明に係る空気調和機の運転方法は、液溜め手段に余剰液冷媒が溜まったことを判断する際に、室外ユニットの熱交換器出口付近冷媒状態の過冷却度が所定の値以下になったときに液溜め手段に余剰液冷媒が溜まったと判断するものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による空気調和機の構成を示す冷媒回路図である。図において、１は室外ユニット、２は室内ユニット、３、４は冷媒配管で、室外ユニット１と室内ユニット２は、冷媒配管である液管３およびガス管４によって接続され、冷媒を循環させて冷凍サイクルを構成している。
室外ユニット１において、５は圧縮機、６は流路切換手段で例えば四方弁、７は室外熱交換器、８は室外熱交換器７と外気との熱交換量を調節する室外送風機、９は例えば電気式膨張弁などの流量制御手段でここでは第１減圧手段、１０は液溜め手段で例えば受液器、１１は受液器１０内の冷媒を冷却する冷却手段である。ここで冷却手段１１は例えば圧縮機５の吸入側冷媒配管である吸入管であり、受液器１０の内部に吸入管１１を挿入することで、受液器１０内の冷媒を冷却している。１２は例えば電気式膨張弁などの流量制御手段でここでは第２減圧手段、１３は受液器１０、第１、第２減圧手段９、１２を迂回する液溜め手段迂回路で、ここではバイパス流路であり、開閉手段である開閉弁１４によって開閉される。
【００２２】
また、室内ユニット２において、１５は第１室内熱交換器、１６は例えばオリフィスを有し再熱除湿時に減圧手段となる除湿用流量制御手段で例えば除湿弁、１７は第２室内熱交換器、１８、１９は開閉手段でここでは開閉弁であり、入口側開閉弁１８は第１、第２室内熱交換器１５、１７の入口を連通する入口側冷媒配管１８ａに設けられこの冷媒配管１８ａを開閉する。同様に、出口側開閉弁１９は第１、第２室内熱交換器１５、１７の出口を連通する出口側冷媒配管１９ａに設けられこの冷媒配管１９ａを開閉する。なお、この空気調和機で使用される冷媒は、例えば低沸点冷媒であるＲ４１０Ａである。
【００２３】
この空気調和機では、冷房運転、暖房運転、再熱除湿運転を行うことができ、以下、第１室内熱交換器１５を凝縮器、第２室内熱交換器１７を蒸発器として機能させる再熱除湿運転の動作について説明する。
第１減圧手段９は所定の開度で開かれ、第２減圧手段１２は開放、開閉弁１４は開放、開閉弁１８および１９は閉止し、四方弁６は実線で示すように接続して運転する。図２は再熱除湿運転を行ったときの冷凍サイクルの動作を示すＰ―ｈ線図で、横軸は比エンタルピーｈ（ｋｃａｌ／ｋｇ）、縦軸は圧力Ｐ（Ｍｐａ）である。
【００２４】
Ａは圧縮機５から吐出された高圧ガスであり、室外熱交換器７で外気と熱交換して凝縮液化する。ここで、室外送風機８は極低速あるいは停止状態であり、外気への放熱を抑制するように制御され、所定の乾き度の高圧二相冷媒状態Ｂとなる。開閉弁１４は開放されており、大部分の冷媒はバイパス流路１３を流れる。また、所定の開度で開かれた第１減圧手段９を通って受液器１０にもわずかに冷媒が流れる。受液器１０に流入した例えば４０℃程度の高圧二相冷媒は、例えば５℃程度の低温である吸入管１１と熱交換して凝縮液化し、飽和液状態Ｃとなって受液器１０内に貯溜される。液冷媒の一部は全開となっている第２減圧手段１２を通ってバイパス流路１３を流れる冷媒と合流し、所定の乾き度の高圧二相状態Ｄとなって室外ユニット１から流出し液管３へと流れる。
【００２５】
室内ユニット２では開閉弁１８、１９は閉止されており、状態Ｄから液管３を通ってわずかに圧力低下した高圧二相冷媒Ｅのすべてが第１室内熱交換器１５へ流入する。第１室内熱交換器１５は再熱器として室内空気に放熱し、冷媒は凝縮して過冷却液状態Ｆとなる。この後除湿弁１６へ流入し、減圧されて低圧二相状態Ｇとなり、第２室内熱交換器１７へ流入する。第２室内熱交換器１７は蒸発器として室内空気から吸熱し、冷媒は蒸発して状態Ｈとなる。この冷媒は、ガス管４を通って室外ユニット１へ戻り、吸入管１１で受液器１０内の冷媒と熱交換を行い、過熱ガス状態Ｉとなって再び圧縮機５へ吸入される。
【００２６】
室内ユニット２に吸込まれた室内空気は、第２室内熱交換器１７で熱交換した後、第１室内熱交換器１５で熱交換する。即ち、吸込まれた室内空気は、第２室内熱交換器１７で冷媒が蒸発することによって冷却除湿される。次に、第１室内熱交換器１５で冷媒が凝縮することによって加熱され、室内に吹き出される。このため、吹き出される空気は吸い込まれた空気とほとんど等しい温度で、除湿のみがなされ、室温が低下しない除湿が可能となる。
【００２７】
以上のように、受液器１０内に流入する二相冷媒を冷却する冷却手段１１を設けることで、室外熱交換器７から流出する冷媒が高圧二相冷媒であっても受液器１０内に余剰冷媒を液冷媒として貯溜することが可能となる。さらに、受液器１０を迂回するバイパス流路１３を設けているので、室外熱交換器７から流出する高圧二相冷媒を再熱器である第１室内熱交換器１５へ送ることが可能となる。この再熱器１５で高圧二相状態である冷媒を凝縮することで、図２のＪに示すように大きな再熱量が得られる。
【００２８】
なお、図１の構成で受液器１０内の冷媒を冷却する冷却手段１１がない場合、受液器１０に余剰冷媒を液冷媒として貯溜するためには、受液器１０の入口における冷媒状態を液冷媒とすることが必要となり、必然的に室外熱交換器７の出口における冷媒状態も液冷媒となる。このため、バイパス流路１３を流れる冷媒も液冷媒となり、液管３を流れる冷媒は液状態となる。従って再熱器１５に流入する冷媒は液冷媒となってしまい、高温液冷媒の顕熱分しか室内空気の加熱量をもたず、再熱量不足となる。
【００２９】
また、図１の構成でバイパス流路１３がない場合には、室外熱交換器出口を二相冷媒とすることは可能であるが、受液器１０に液冷媒が貯溜されると受液器１０の出口における冷媒状態が液冷媒となる。このため、液管３を流れる冷媒は液冷媒となり、上記同様に再熱器１５は過冷却液で満たされ、再熱量不足となる。
【００３０】
上記では冷却手段１１として圧縮機５の吸入側を流れる冷媒を利用した。しかし、冷却手段１１は、バイパス流路１３への分岐点の下流側から受液器１０の出口までの冷媒を冷却する構成のものであれば、室外熱交換器７から流出した高圧二相冷媒を冷却液化して受液器１０に溜めることができ、その構成はどのようなものでもよい。
例えば、図３に示すような受液器１０内の冷媒を冷却する冷却手段１１でもよい。図３は冷却手段１１と受液器１０付近を示す構成図であり、図において、２９は減圧手段である。この減圧手段２９は受液器１０から流出する冷媒液を減圧して低温二相冷媒とする。この低温二相冷媒によって受液器１０内の高温二相冷媒を冷却して液冷媒とし、受液器１０に貯溜させる。受液器１０内の冷媒から吸熱した冷媒は、ガス冷媒となり圧縮機５の吸入側に戻される。
このように、冷凍サイクルを構成する冷媒配管を利用してもよいし、例えば冷却水を流すなど、別の冷却手段を用いてもよい。
また、バイパス流路１３への分岐点の下流側から受液器１０の入口までの冷媒配管と吸入管とを接触させることで、この部分の冷媒配管を流れる冷媒を冷却して液冷媒として受液器１０に流入させるようにしてもよい。バイパス流路１３への分岐点の下流から受液器１０の出口までの冷媒を冷却液化して、受液器１０に液冷媒を溜める構成であればよい。
【００３１】
ただし、図１に示したように吸入側冷媒配管を冷却液化に用いることで、以下のような効果も奏する。圧縮機５の吸入側冷媒は過熱ガスとなるように制御される。ところが第２室内熱交換器１７内の配管のパスバランスが悪いと、あるパスでは著しく過熱度が大きくなり、熱交換器性能を十分に利用することができない。また、吸入側冷媒を二相状態とすると熱交換器性能は有効に利用できるが、圧縮機運転効率の低下および信頼性の低下を招く。そこで、第２室内熱交換器１７から流出する冷媒を受液器１０内の冷媒から吸熱させることで、第２室内熱交換器１７から流出する冷媒が二相状態であったとしても、ガス冷媒として圧縮機５に戻すことができる。このため、第２室内熱交換器１７出口の冷媒を必ずガス冷媒とするのに比べて、制御が容易になる。
【００３２】
再熱除湿運転で受液器１０に溜まる液冷媒の量は、第１減圧手段９又は第２減圧手段１２の開度によって制御可能である。第１減圧手段９の開度によって室外熱交換器７から流出する二相冷媒が受液器１０側に流れる量とバイパス流路１３側に流れる量との割合を制御できる。例えば受液器１０側に流れる量：バイパス流路１３側に流れる量を３：７程度になるように、第１減圧手段９の開度を設定している。また、上記動作の説明では、第２減圧手段１２を全開としているが、第１減圧手段９を全開として第２減圧手段１２の開度を制御することで、受液器１０側に流れる量を制御することもできる。この受液器１０側に流れる冷媒の量によって受液器１０に溜まる液冷媒の量が決まってくる。
【００３３】
次に、冷房運転の動作について説明する。
冷房運転時は、第１減圧手段９、第２減圧手段１２はそれぞれ所定の開度で開かれ、バイパス流路１３に設けられている開閉弁１４は閉止、室内ユニット２の開閉弁１８および１９は開放、四方弁６は実線で示すように接続して運転する。
圧縮機５から吐出されたガス冷媒は四方弁６を通って室外熱交換器７で凝縮液化し、過冷却液冷媒となって第１減圧手段９へ流入する。第１減圧手段９は所定開度に固定か、あるいは室外熱交換器７出口の過冷却度を所定値に調節するように開度が制御され、ここを通過した冷媒は中圧二相状態で受液器１０へ流入する。受液器１０では吸入管１１によって冷媒が凝縮液化し、飽和液冷媒となって貯溜されると共にその一部が第２減圧手段１２へと流れる。第２減圧手段１２は圧縮機５の吸入ガスの過熱度が所定値になるよう開度が調節され、ここを通過する冷媒は減圧膨張して低圧二相状態となって室内ユニット２へと流れる。
【００３４】
室内ユニット２においては開閉弁１８、１９が開放されているため、第１室内熱交換器１５および第２室内熱交換器１７の入口同士および出口同士が連通しており、冷媒はそれぞれの室内熱交換器１５、１７に並列に流れ、室内空気と熱交換して蒸発する。室内ユニット２で蒸発してガス冷媒となりガス管４を通って室外ユニット１へ戻る。そして、吸入管１１で受液器１０内の冷媒と熱交換し、過熱ガスとなって圧縮機５へ吸入される。
【００３５】
このように、この実施の形態では、冷媒回路に封入されている冷媒のうちの余剰冷媒は、冷房運転しながら受液器１０に溜めることができる。
また、冷房運転時には開閉弁１８、１９を開放して第１、第２室内熱交換器１５、１７を並列に接続し、除湿弁１６には冷媒がほとんど通過しないように構成する。このため、それぞれの室内熱交換器１５、１７を冷媒が並行して流れ、除湿弁１６を通過する際の圧力損失が生じることがない。第１、第２室内熱交換器１５、１７がそれぞれ内部で複数の流路に分岐され、それぞれの入口側の分岐部分にディストリビュータ（図示せず）が用いられている場合には、その部分で大きな圧力損失が生じてしまう。例えば第１、第２室内熱交換器１５、１７が直列に接続されている場合にはディストリビュータを二度通過することになり、効率低下を招く。特に第２室内熱交換器１７の入口側でディストリビュータを通過する場合には、冷媒は第１室内熱交換器１５によって蒸発したことでガス冷媒量の多い二相状態であり大幅に効率が低下する。これに対し、この実施の形態のような第１、第２室内熱交換器１５、１７を並列に接続した構成では、冷房運転時にディストリビュータを二度通過することによる効率低下を回避することができる。さらにガス冷媒量の多い二相状態でディストリビュータを通過する構成ではないので、大幅な効率低下を回避できる。
【００３６】
次に、暖房運転の動作について説明する。
第１減圧手段９、第２減圧手段１２はそれぞれ所定の開度で開かれ、開閉弁１４は閉止、開閉弁１８、１９は開放、四方弁６は点線で示すように接続して運転する。
暖房運転では四方弁６を点線のように切換えることにより冷房運転での冷媒循環の方向とは逆に冷媒を循環させる。圧縮機５から吐出されたガス冷媒は四方弁６、ガス管４を通って室内ユニット２へ流れる。室内ユニット２においては開閉弁１８，１９が開放されているため、第１室内熱交換器１５および第２室内熱交換器１７の入口同士および出口同士が連通している。冷媒はそれぞれの室内熱交換器１５、１７に並列に流れ、室内空気と熱交換して凝縮液化する。凝縮液化して過冷却液となった冷媒は、液管３を通って室外ユニット１へ流れて第２減圧手段１２へ流入する。
【００３７】
室外ユニット１の第２減圧手段１２は所定開度に固定か、あるいは室内熱交換器１５、１７の出口の過冷却度を所定値に調節するように開度が制御され、ここを通過した冷媒は中圧二相状態で受液器１０へ流入する。受液器１０では吸入管１１によって冷媒が凝縮液化し、飽和液となって貯溜されると共に、その一部が第１減圧手段９へと流れる。第１減圧手段９は圧縮機５の吸入ガスの過熱度が所定値になるよう開度が調節され、ここを通過する冷媒は減圧膨張して低圧二相状態となって室外熱交換器７へ流入する。室外熱交換器７で外気と熱交換して蒸発したガス冷媒は、吸入管１１で受液器１０内の冷媒と熱交換し、過熱ガスとなって圧縮機５へ吸入される。
【００３８】
このように、暖房運転においても冷媒回路に封入されている冷媒のうちの余剰冷媒は、暖房運転しながら受液器１０に溜まっていく。
また、この運転でも、室内熱交換器１５、１７を並列に冷媒が流れるように構成されており、直列に接続するよりも圧力損失を低くすることができ、運転効率が低下するのを防ぐことができる。
【００３９】
冷凍サイクルでは、通常各運転で必要な冷媒は、暖房運転が一番多く、冷房運転では暖房運転よりも少ない冷媒量であることが好ましく、再熱除湿運転ではさらに両者よりも少ない冷媒量であることが好ましい。この実施の形態では、冷房運転、暖房運転、再熱除湿運転において、封入されている冷媒のうちそれぞれの運転で余剰となる液冷媒を、運転しながら受液器１０に溜め、効率よくそれぞれの運転を行うことができる。このため、各運転において生じる冷媒量の差を、外部から補填したり抜いたりする必要がない。
特に再熱除湿運転で余剰冷媒が多すぎると、再熱器となる第１室内熱交換器１５が液冷媒で満たされてしまい、十分な再熱量が得られない。これに対し、余剰液冷媒を溜める液溜め手段として受液器１０を冷凍サイクル内に設けることで、再熱器が液冷媒で満液になるのを防止でき、再熱量を多く得ることができる。
さらに、数十ｍ程度の延長配管を想定して冷媒量を封入しておいても、余剰液冷媒を受液器１０に溜めることができるので、室内ユニット２と室外ユニット１の距離を容易に可変にでき、両者間の距離において設置条件を制限することなく汎用性の高い空気調和機となる。
受液器１０の容量は、封入冷媒量をほとんど全て収納できる程度の容量、例えば、ここでは数十ｍの延長配管を考慮しており、数リットル程度の容量のものを用いる。延長配管を考慮せず、冷房運転、暖房運転、再熱除湿運転の各運転での冷媒量の差を受液器１０に溜める場合には、数１００ｃｃの容量があれば十分である。
【００４０】
また、受液器１０を高圧側に設けているので、低圧側に設けた構成で生じる冷房運転時及び暖房運転時の運転効率低下を防止できる。即ち、第２室内熱交換器１７の出口と圧縮機５の入口の間の低圧側に液溜め手段として受液器１０を設置した場合には、液冷媒をアキュムレータに溜めかつ冷凍サイクルを効率よく運転することが困難となる。例えば冷房運転時には室内熱交換器１７の出口で二相冷媒となり、またアキュムレータに液冷媒と共に溜まっている圧縮機油を圧縮機５に戻す際に液冷媒も混合してしまい、圧縮機５の吸入側の冷媒が若干湿り状態になってしまう。これは暖房運転時にも同様である。さらに、アキュムレータ内での急拡大急縮小が圧力損失となり、冷媒流量が減少することなどにより運転効率の低下を招くこともある。
この実施の形態では、高圧側に余剰液冷媒を貯溜することで、冷房運転時及び暖房運転時の運転効率を低下させることなく、且つ再熱除湿運転時に高圧二相冷媒を再熱器に送ることが可能な空気調和機を得ることができる。
【００４１】
また、ここで述べた空気調和機は暖房機能も有するものとしたが、暖房機能を必要としない場合には、流路を切換える流路切換手段である四方弁６が必要なくなる。さらに、必ずしも受液器１０の上流側にある第１減圧手段９は必要ではなく、省略しても同様の効果が得られる。第１減圧手段９を設けない場合の冷房運転では、室外送風機８の風量によって、室外熱交換器７の出口の過冷却度を制御すればよい。
【００４２】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による空気調和機の構成を示す冷媒回路図である。なお、実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付し、詳細な説明を省略する。実施の形態１では吸入管を受液器１０内に挿入し、受液器１０内の冷媒を冷却液化する冷却手段１１を有する構成としたが、この実施の形態では冷却手段を設けずに余剰液冷媒を受液器１０に溜めることができる。
図における第１、第２減圧手段９、１２は例えば電気式膨張弁であり、共に全閉することが可能な構成のものである。第１、第２減圧手段９、１２と開閉弁１４によって、室外熱交換器７から受液器１０への冷媒流れと液溜め手段迂回路１３への冷媒流れを切換える切換手段を構成している。
【００４３】
以下、再熱除湿運転の動作について説明する。
空気調和機の電源がオンとなった後にすぐに再熱除湿運転が要求された場合、再熱除湿運転に入る前にまず冷房運転を行なう。この冷房運転時の動作は前述の実施の形態1と全く同様であり、室外ユニット１の開閉弁１４は閉止、第１減圧手段９、第２減圧手段１２はそれぞれ所定の開度で開かれ、室内ユニット２の２つの開閉弁１８，１９は開放する。この状態で、実施の形態１に記載した冷房運転と同様の冷房運転をしばらく行ったのち、再熱除湿運転を行う。
例えば室外熱交換器７の出口における冷媒の状態を監視し、その過冷却度が５℃以下、例えば２℃程度の過冷却度になったら、受液器１０には所定量の余剰液冷媒が貯溜され、冷凍サイクル内を循環する冷媒量が再熱除湿運転に適正量になったと判断できる。そこで、再熱除湿運転へ切換える。ここで、再熱除湿運転での冷凍サイクルの循環冷媒量は、冷房運転よりも少ない方が好ましい。通常の冷房運転では、室外熱交換器７の出口における冷媒の過冷却度が５℃程度で運転しており、この過冷却度以下に制御することで、冷房運転に適正な量よりも多くの液冷媒を受液器１０に貯溜できる。
【００４４】
再熱除湿運転へ切換える際、第１減圧手段９および第２減圧手段１２を完全に閉止し、冷凍サイクルでの余剰液冷媒を受液器１０内に隔離する。冷凍サイクル内には封入冷媒量より少ない量の冷媒が循環することになる。この状態で、再熱除湿運転の回路を構成するように、開閉弁１４を開放し、室内ユニット２内の開閉弁１８，１９を閉止する。冷房運転時に室外熱交換器７に存在していた過冷却液は再熱器１５内に移動するが、余剰液冷媒は受液器１０内に隔離されているため、再熱器１５が満液になることはない。再熱除湿運転では、室外送風機８の風量を極低速か停止状態になるように調節し、室外熱交換器７の出口における冷媒状態が高圧二相状態で流出するように運転する。このため、再熱器１５の入口における冷媒状態は高圧二相状態のまま運転可能となり、再熱量を大きくすることができる。
【００４５】
このように、余剰冷媒を受液器１０内に隔離し、冷凍サイクル中に再熱除湿運転に適正量の冷媒を残存させることによって、室外熱交換器７の出口Ｂ、Ｄおよび再熱器１５の入口Ｅにおける冷媒の状態を高圧二相状態にすることが可能となる。このため、封入冷媒量が多くても、高圧二相状態のまま冷媒を室内熱交換器１５に送ることができ、再熱量を多くとることができる。
【００４６】
なお、上記では、冷房運転で受液器１０に余剰液冷媒が溜まったことを、室外熱交換器７の出口での冷媒状態で判断したが、これに限るものではない。例えばその空気調和機で冷房運転を行った時に予め余剰液冷媒が溜まる時間を求め、この時間だけ冷房運転を行うようにしてもよい。また、受液器１０の液面を計測する液面センサを設け、この液面センサの検知によって冷房運転から再熱除湿運転に切換えるようにしてもよい。
【００４７】
また、上記では第１、第２減圧手段９、１２と開閉弁１４によって、室外熱交換器７から受液器１０への冷媒流れと液溜め手段迂回路１３への冷媒流れを切換える切換手段を構成している。切換手段はこれに限るものではなく、例えば、液溜め手段迂回路１３の上流及び下流の分岐部および合流部に、三方弁を配設しても、流路を切換えることができる。
【００４８】
また、この構成で、実施の形態１のように受液器１０内の冷媒を冷却する冷却手段を備えてもよい。受液器１０内の冷媒を冷却することにより、再熱除湿運転の前に行う冷房運転において、受液器１０に二相冷媒が流入した場合にも液冷媒とすることができ、受液器１０内に余剰液冷媒を速く溜めることができる。この冷却手段は、図１や図３に示したように、冷凍サイクルを構成する冷媒配管を利用してもよいし、例えば冷却水を流すなど、別の冷却手段を用いてもよい。
また、実施の形態１でも述べたが、バイパス流路１３への分岐部から受液器１０の入口までの冷媒を冷却するような冷却手段を設けてもよい。
この実施の形態では、空気調和機の電源オン後すぐに再熱除湿運転が要求された場合に、再熱除湿運転を行なう前に冷房運転を行なうものであり、冷房運転を行なう時間を短くできることは、利用者の要求を早く行なうことができるという効果がある。
【００４９】
空気調和機の電源オン後、冷房運転または暖房運転を行った後に再熱除湿運転が要求された場合には、受液器１０に余剰冷媒が溜まった状態であるので、予め冷房運転を行う必要はない。この場合には、すぐに第１、第２減圧手段９、１２を完全に閉止して余剰冷媒を冷凍サイクルから隔離し、開閉弁１４を開放、開閉弁１８、１９を閉止して、再熱除湿運転を行なえばよい。
【００５０】
また、再熱除湿運転を行う前に受液器１０に余剰液冷媒を溜めるために冷房運転を行うようにしたが、梅雨時などの気温の低い日に冷房運転を行ないたくない時には、まず暖房運転を行うようにしてもよい。実施の形態１で説明したように、暖房運転によっても受液器１０に余剰液冷媒を溜めることができる。そして余剰液冷媒が受液器１０にある程度溜まり、再熱除湿運転に適正量の冷媒が冷凍サイクルを循環するようになった時点で再熱除湿運転に切換えればよい。ただし、ここでは再熱除湿運転での冷媒の循環を冷房運転と同様にしており、暖房運転後に再熱除湿運転を行なうよりも、冷房運転後に再熱除湿運転を行なう方がスムーズに冷媒回路を切換えることができる。
【００５１】
図４の構成において、冷房運転及び暖房運転は、実施の形態１と同様に行なわれ、構成、動作、作用効果は実施の形態１と同様である。ここでは詳細な説明は省略する。
【００５２】
さらに、実施の形態１と同様、以下のような構成、動作、及び作用効果を奏する。即ち、冷暖房運転時には第１、第２室内熱交換器１５、１７を並列に接続し、除湿弁１６には冷媒が通過しないように構成する。これにより、それぞれの室内熱交換器１５、１７に冷媒を並行して流すことで、圧力損失の増加を防止でき、圧力損失の増大による大幅な効率低下を回避できる。
【００５３】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３による空気調和機の構成を示す冷媒回路図である。なお、実施の形態１、２と同一又は相当部分には同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
図において、３０、３１は開閉手段、例えば開閉弁である。３０ａはガス冷媒配管で、受液器１０の上部から開閉弁３０を介して第２減圧手段１２の下流に受液器１０内のガスを流す流路である。３１ａはバイパス流路で、除湿弁１６と並列に接続されている。この実施の形態では、室外熱交換器７の出口Ｂから受液器１０の出口Ｃまでの間に実施の形態１に示した冷却手段を設けていない。開閉弁３０の開閉によってガス冷媒配管３０ａの開閉が行われる。また、室内ユニット２においてはバイパス流路３１ａに開閉弁３１が設けられ、開閉弁３１を開閉することで、バイパス流路３１ａの開閉が行われる。
【００５４】
この実施の形態での再熱除湿運転の動作について説明する。この実施の形態においては、再熱除湿運転時に第１、第２減圧手段９、１２は全開として圧力低下のないように制御すると共に、開閉弁３０を開放、開閉弁３１を閉止する。四方弁６は実線で示す様に接続する。
圧縮機５から吐出された高温高圧のガス冷媒は、室外熱交換器７で外気と熱交換して凝縮液化する。ここで、室外送風機８は極低速あるいは停止状態であり、外気への放熱を抑制するよう制御され、冷媒は所定の乾き度の高圧二相冷媒状態となる。第１減圧手段９は開放されており、冷媒は高圧二相冷媒状態のまま受液器１０に流入する。
【００５５】
高圧二相冷媒状態で受液器１０に流入した冷媒は、開閉弁３０を介したガス冷媒配管３０ａがない場合には、そのまま高圧二相冷媒で減圧手段１２を通って流出するので、受液器１０には余剰液冷媒が溜まらない。この実施の形態では受液器１０の上部からガス冷媒配管３０ａを設けている。このため、流入した高圧二相冷媒は分離してガス冷媒が受液器１０の上方に溜まると共に、液冷媒は飽和液冷媒となって受液器１０の下方に溜まる。受液器１０の上部のガス冷媒は開閉弁３０を介してガス冷媒配管３０ａを流れる。一方、受液器１０の下方から飽和液冷媒の一部が第２減圧手段１２を通って流出し、ガス冷媒と合流する。そして、高圧二相冷媒となって液管３を介して室内ユニット２に流れる。そして再熱器として機能する第１室内熱交換器１５へと送られ、ここで高圧二相冷媒は凝縮液化し、過冷却液冷媒となって除湿弁１６を通過する。除湿弁１６で減圧されて低圧二相冷媒となり、第２室内熱交換器１７において蒸発し、ガス管４を通って再び圧縮機５に吸入される。
【００５６】
この構成では、実施の形態１のように、室外熱交換器７の出口Ｂから受液器の出口Ｃまでの間に冷却手段を設けず、かつ、受液器１０及び減圧手段９、１２を迂回する液溜め迂回路を設けずとも、受液器１０内のガス冷媒を受液器１０の出口の液冷媒と合流させることにより、再熱器１５の入口Ｅにおける冷媒を高圧二相冷媒とすることが可能となる。この開閉弁３０は、電磁弁等による開閉動作の他、可変絞り手段として、ガス側の流量を調節できるようにしてもよい。
【００５７】
ここで受液器１０に溜まる冷媒液の量は、室外熱交換器７での凝縮の程度によって決まる。即ち、室外送風機８の風量によって変化する。そこで第２室内熱交換器１７の出口での乾き度を監視し、所定の乾き度になるように、室外送風機８の風量を制御すればよい。
【００５８】
この実施の形態において、実施の形態１と同様に受液器１０内の冷媒を冷却する冷却手段を設けてもよい。受液器１０内の冷媒を冷却することにより、受液器１０内に余剰液冷媒を速く確実に溜めることができる。この冷却手段は、図１や図３に示したように、冷凍サイクルを構成する冷媒配管を利用してもよいし、例えば冷却水を流すなど、別の冷却手段を用いてもよい。ただし、受液器１０に流入する冷媒は高圧二相状態とする。
【００５９】
以上のように、受液器１０の上方と第２減圧手段１２の下流側を接続するガス冷媒配管３０ａを備え、室外熱交換器７から流出する高圧二相冷媒を流入して受液器１０に液冷媒を溜めると共に、ガス冷媒配管３０ａから流出するガス冷媒を受液器１０の下方から流出する液冷媒と合流して高圧二相状態で第１室内熱交換器１５に送るようにしたことで、室外熱交換器７から流出する冷媒が高圧二相冷媒であっても受液器１０内に余剰冷媒を液冷媒として貯溜すると共に、高圧二相冷媒を再熱器である第１室内熱交換器１５へ送ることが可能となる。この再熱器１５で高圧二相状態である冷媒を凝縮することで、大きな再熱量が得られる。
【００６０】
次に、冷房運転時の動作について説明する。
冷房運転時には、室外ユニット１の開閉弁３０を閉止し、室内ユニット２に設けられている開閉弁３１を開放する。この冷媒回路において、圧縮機５から吐出されたガス冷媒は四方弁６を通って室外熱交換器７で凝縮液化し、過冷却液となって第１減圧手段９へ流入する。減圧手段９は所定開度に固定か、あるいは室外熱交換器７出口の過冷却度を所定値に調節するように開度が制御され、ここを通過した冷媒は飽和液状態で受液器１０へ流入する。ここで、余剰液冷媒は受液器１０内に貯溜されると共にその一部が第２減圧手段１２へと流れる。第２減圧手段１２は圧縮機５の吸入ガスの過熱度が所定値、例えば１０℃程度の過熱度になるように開度が調節され、ここを通過する冷媒は低圧二相状態となって室内ユニット２へと流れる。
【００６１】
室内ユニット２においては第１室内熱交換器１５で冷媒は蒸発し、開放されている開閉弁３１および除湿弁１６を通過して第２室内熱交換器１７で同様に蒸発する。室内ユニット２で蒸発したガス冷媒はガス管４を通って室外ユニット１へ戻り、圧縮機５へ吸入される。このように、冷房運転時には除湿弁１６と共に開閉弁３１を通過するので、第１、第２室内熱交換器１５、１７の双方をほとんど同一の蒸発温度で使用できる。
暖房運転は、冷房運転で四方弁６を点線で示すように接続して冷媒を冷房運転とは逆に循環させ、室内ユニット２の熱交換器１５、１７を凝縮器、室外ユニット１の熱交換器７を蒸発器として動作させる。
【００６２】
室内ユニット２の第１室内熱交換器１５と第２室内熱交換器１７は、冷房運転または暖房運転で第１、第２室内熱交換器に直列に冷媒を流している。実施の形態１、２で示したように第１、第２室内熱交換器に並列に冷媒を流す構成に比べ、運転効率は少し低減するが、開閉手段の数を減らすことで安価な空気調和機を得ることができるという効果を奏する。また、実施の形態１、２と同様、冷房運転及び暖房運転では並列に接続してもよい。第１、第２室内熱交換器１５、１７に冷媒を並列に流すことで、第１、第２室内熱交換器１５、１７を直列に通過する時よりも圧力損失を減らすことができ、運転効率の低下を防止できる。
また、実施の形態１、２において、実施の形態３で示したような開閉手段３１を設けて、冷媒を第１、第２室内熱交換器１５、１７を直列に通過させてもよい。この場合、運転効率は少し低減するが、開閉手段の数を減らすことで安価な空気調和機を得ることができるという効果を奏する。
【００６３】
この実施の形態では、冷媒回路に封入されている冷媒のうちの余剰冷媒は、冷房運転又は暖房運転しながら受液器１０に溜めることができる。このため、室内ユニット２と室外ユニット１の距離を容易に可変にでき、両者間の距離において設置条件を制限することなく汎用性の高い空気調和機となる。
また、実施の形態１と同様、受液器１０を高圧側に設けているので、低圧側に設けた構成で生じる冷房運転時及び暖房運転時の運転効率低下を防止できる。即ち、高圧側に余剰液冷媒を貯溜することで、冷房運転時及び暖房運転時の運転効率を低下させることなく、且つ再熱除湿運転時に高圧二相冷媒を再熱器に送ることが可能な空気調和機を得ることができる。
【００６４】
また、ここで述べた空気調和機は暖房機能も有するものとしたが、暖房機能を必要としない場合には、流路を切換える流路切換手段である四方弁６が必要なくなる。また、さらに、冷房運転での冷媒循環で受液器１０の上流側にある第１減圧手段９は必ずしも必要ではなく、省略しても同様の効果が得られる。
【００６５】
実施の形態１と実施の形態３の構成は、電源オン後、すぐに再熱除湿運転を行なっても、運転しながら余剰液冷媒を受液器１０に溜めることができるが、実施の形態２と同様にまず暖房運転又は冷房運転を行なうステップがあってもよい。この冷房運転または暖房運転である程度余剰液冷媒を受液器１０に溜めた後に、開閉弁や流量制御手段を切換えて再熱除湿運転を行なうように構成してもよい。このように再熱除湿運転を行なう前にある程度余剰冷媒液を受液器１０に溜めておけば、冷凍サイクル内を循環する冷媒を速く適正量にすることができ、効率のよい運転を行なうことができる。
【００６６】
実施の形態４．
実施の形態１〜実施の形態３のそれぞれは、受液器１０を高圧側に設けた構成である。余剰液冷媒を貯溜する液溜め手段を有し、再熱除湿運転を行なう空気調和機においては、冷媒回路の高圧側に液溜め手段を設けた場合、再熱器１５に高圧で且つ高乾き度の二相冷媒を送ることが困難であった。これに対し、冷媒回路の低圧側に液溜め手段を設けた場合は、冷房運転及び暖房運転の際に受液器１０が圧縮機５の吸入側を湿り状態となるためある程度の運転効率の低下はあるが、受液器１０に余剰液冷媒を溜め、かつ室外熱交換器７の出口を高圧二相冷媒とすることは容易となる。
ここで、低圧側に余剰液冷媒を貯溜する液溜め手段を設けた空気調和機の実施の形態について説明する。図６はこの発明の実施の形態４による空気調和機の構成を示す冷媒回路図である。なお、実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
この実施の形態は、第２室内熱交換器１７と圧縮機５の間の低圧側に液溜め手段である受液器１０を設ける。また、室外熱交換器７と第１室内熱交換器１５の間に流量制御を行う流量制御手段として減圧手段１２を設けている。
【００６７】
この実施の形態での再熱除湿運転の動作について説明する。
この実施の形態においては、再熱除湿運転時に減圧手段１２は開放して圧力低下のないように制御すると共に、開閉弁１８、１９を閉止する。四方弁６は実線で示す様に接続する。
圧縮機５から吐出された高温高圧のガス冷媒は、室外熱交換器７で外気と熱交換して凝縮液化する。ここで、室外送風機８は極低速あるいは停止状態であり、外気への放熱を抑制するよう制御され、冷媒は所定の乾き度の高圧二相冷媒状態となる。減圧手段１２は開放されており、冷媒は高圧二相冷媒状態のまま液管３を介して室内ユニット２に流れる。そして再熱器として機能する第１室内熱交換器１５へと送られ、ここで高圧二相冷媒は凝縮液化し、過冷却液冷媒となって除湿弁１６を通過する。除湿弁１６で減圧されて低圧二相冷媒となり、第２室内熱交換器１７において蒸発し、低圧二相冷媒となる。そしてガス管４を通って受液器１０に流入し、受液器１０の上部からガス冷媒が圧縮機５に吸入される。受液器１０に流入した液冷媒は、余剰液冷媒として受液器１０に溜まっていく。
【００６８】
冷房運転では、減圧手段１２は所定の開度に制御し、開閉弁１８、１９を開放する。四方弁６は実線で示すように接続する。
圧縮機５から吐出された高温高圧のガス冷媒は、室外熱交換器７で外気と熱交換して凝縮液化し、過冷却状態で室外熱交換器７から流出する。減圧手段１２は第２室内熱交換器１７の出口の冷媒状態が所定の濡れ度になるように制御され、冷媒は減圧膨張して低圧二相冷媒状態で液管３を通り、室内ユニット２に流れる。そして蒸発器として機能する第１、第２室内熱交換器１５、１７に並行して送られ、ここで室内空気と熱交換して蒸発し、低圧二相冷媒となる。そしてガス管４を通って受液器１０に流入し、受液器１０の上部からガス冷媒が圧縮機５に吸入される。受液器１０に流入した液冷媒は、余剰液冷媒として受液器１０に溜まっていく。
【００６９】
また、暖房運転では、減圧手段１２は所定の開度に制御し、開閉弁１８、１９を開放する。四方弁６は点線で示すように接続する。
圧縮機５から吐出された高温高圧のガス冷媒は、凝縮器として機能する第１、第２室内熱交換器１５、１７を並行して流れ、ここで室内空気と熱交換して凝縮液化し、過冷却状態で第１、第２室内熱交換器１５、１７から流出する。そして液管３を介して室外ユニット１に流れる。減圧手段１２は室外熱交換器７の出口の冷媒状態が所定の濡れ度になるように制御され、冷媒は低圧二相冷媒状態で室外熱交換器７に流入する。そして蒸発器として機能する室外熱交換器７で外気と熱交換して蒸発し、低圧二相冷媒となる。この後受液器１０に流入し、受液器１０の上部からガス冷媒が圧縮機５に吸入される。受液器１０に流入した液冷媒は、余剰液冷媒として受液器１０に溜まっていく。
【００７０】
このように、受液器１０を冷凍サイクルの低圧側に設けた場合にも余剰液冷媒を溜めることができ、再熱器１５が満液になるのを防いで再熱量を多くとることができる。特に、実施の形態１〜実施の形態３では、高圧側に設けた受液器１０に液冷媒を溜めると共に再熱器１５に冷媒を高圧二相状態で送るために、冷却手段１１や液溜め迂回路１３やガス冷媒配管３０ａなどを設けた。これに対し、この実施の形態による構成では、冷凍サイクルの低圧側に受液器１０を設けるだけで再熱量の多い空気調和機が得られる。
【００７１】
以上、実施の形態１〜実施の形態４で示したように、液溜め手段である受液器１０を再熱機能を有する空気調和機の冷凍サイクルに設けることで、余剰液冷媒を貯溜し、設置場所に応じた量の冷媒を充填しておく必要がなく、また循環冷媒量が多すぎて冷房運転、暖房運転、再熱除湿運転それぞれの運転効率が低下するのを防ぎ、且つ再熱除湿運転時に再熱器が液冷媒で満たされることなく、高圧二相冷媒を再熱器に送ることで、大きな再熱量が得られる。
【００７２】
ここで、実施の形態１〜実施の形態４のそれぞれの空気調和機を設置する場合について説明する。例えば工場内で室外ユニット１と室内ユニット２をそれぞれ組み立てる。そして室外ユニット１に所定長さ、例えば最長３０ｍ程度の延長配管を考慮した冷媒量を予め充填する。この室外ユニット１および室内ユニット２は標準仕様であり、設置場所がどのような状況であっても、そのまま設置する。ところが室外ユニット１と室内ユニット２の距離は、設置場所に応じて様々である。このため、現地で設置場所に応じた長さの延長配管を介して室外ユニット１と室内ユニット２とを接続する。延長配管は各実施の形態で冷媒配管３、４に相当する。この後、冷房運転または暖房運転を行なう。このように、液溜め手段１０に余剰液冷媒を溜めて運転することで、冷媒を補充したり抜いたりする作業を必要とせず、冷房運転または暖房運転または再熱除湿運転で適正量の冷媒を循環させ、効率のよい運転を行なうことができる。
【００７３】
実施の形態５．
以下、実施の形態１〜実施の形態４のそれぞれにおいて、室内ユニット２内の第１、第２室内熱交換器１５、１７の間に設置されている除湿用流量制御手段１６に関して説明する。この除湿用流量制御手段、ここでは除湿弁１６は、固定の開度の減圧手段で構成する場合には、キャピラリーチューブや、オリフィス部を有するものなどを用いることができる。また、開度が可変である減圧手段で構成する場合には、電気式膨張弁などを用いることができる。開度を全開にできる電気式膨張弁を用いた場合には、図１、図４、図６に示すような冷媒配管１８ａ、１９ａや、図５に示すようなバイパス流路３１ａは必要がなくなる。
【００７４】
ここでは、冷媒流動音を低減できる減圧手段である除湿弁１６について説明する。図７は実施の形態５に係る除湿弁１６を示す断面構成図である。図７を参照して室内ユニット２に配設される除湿弁１６の構造について説明する。実施の形態１〜実施の形態４で記載した様に、除湿弁１６は再熱除湿運転の時に第１室内熱交換器１５から流出する冷媒を減圧膨張して第２室内熱交換器１７に流入させる機能を有する。冷房運転又は暖房運転では冷媒のほとんどは除湿弁１６を迂回して流れるので、第１、第２室内熱交換器１５、１７の間は開放されて冷媒は減圧されない。再熱除湿運転時は図７の矢印方向に冷媒が流れるものとする。
図において、２１はオリフィス部であり、冷媒が細孔を通過して減圧される部分である。２２はオリフィス部２１の上流側に設けた入口側多孔質透過材、２３はオリフィス部２１の下流側に設けた出口側多孔質透過材、２４、２５、２６、２７はそれぞれ多孔質透過材２２、２３の前後の空間である。
【００７５】
再熱除湿運転で再熱器として機能する第１室内熱交換器１５を通過し、凝縮液化した高圧冷媒は空間２４へ流入する。ここで、入口側多孔質透過材２２に衝突し、均質な流れとなって整流されて空間２５に到達する。次にオリフィス部２１によって減圧され、低圧二相冷媒となって空間２６に噴出される。この低圧二相冷媒は出口側多孔質透過材２３に衝突し、均質な流れとなって整流されて空間２７に到達する。
【００７６】
例えば除湿弁１６がオリフィス部２１のみで構成される減圧手段を気液二相冷媒が通過する際には、大きな冷媒流動音が発生する。特に気液二相冷媒の流動様式がスラグ流となる場合に、大きな冷媒流動音が発生することが知られている。この冷媒流動音の発生要因としては、除湿弁１６内のオリフィス部２１などの小孔をスラグ流が通過する際に、小孔よりも大きな冷媒蒸気スラグあるいは冷媒気泡が破壊される。この冷媒蒸気スラグあるいは冷媒気泡の崩壊により振動が発生することや、小孔を蒸気冷媒と液冷媒が交互に通過するため、この小孔を冷媒が通過する際に発生する圧力損失が大きく変動することが考えられる。また、オリフィス部２１の出口では、速度が大きく、また乱れも大きな気液二相噴流が形成され、この気液二相噴流による圧力変動も冷媒流動音の発生要因である。そこで、オリフィス部２１の上流側に配設した多孔質透過材２２によって、気液二相冷媒を整流して液体と気体を均質気液二相流（蒸気冷媒と液冷媒とがよく混合された状態）とすることで、除湿弁１６内のオリフィス部２１近傍で発生する冷媒流動音を低下させることができる。
【００７７】
また、オリフィス部２１を通過した速度の速い冷媒が除湿弁１６の内壁に直接衝突すると、やはり冷媒流動音が大きくなる。これに対してオリフィス部２１の下流側に多孔質透過材２３を設けることで、冷媒流れを整流して均質化し、冷媒流動音を低減する。
【００７８】
このように、オリフィス部２１の前後に発泡金属などの多孔質透過材２２、２３を配設することで、減圧される前の空間２５および減圧された後の空間２７では均質な流れを形成する。このため、気液二相流に起因する不連続音や圧力脈動が低減される。
ここで、多孔質透過材２２、２３は、例えば通気孔（流体が透過することのできる多孔質体内部の気孔）の径を１００μｍ以上１０００μｍ以下とし、厚さを１ｍｍから１０ｍｍとし、例えばＮｉまたはＮｉ−Ｃｒまたはステンレスからなる発泡金属を使用している。冷媒流動音を下げる効果から、通気孔の径を１０００μｍ以下とするのが好ましい。また、通常冷凍サイクルには循環する冷媒に混入して循環する塵などを取り除くためにストレーナが配設されている。このストレーナの目の荒さと同程度以上にすることで、多孔質透過材２２、２３に塵などが詰るのを防ぐことができるので、通気孔の径を１００μｍ以上とするのが好ましい。
なお、多孔質透過材は発泡金属に限るものではなく、金属の粉末を焼結した焼結金属、またはセラミックスの多孔質透過材、または金網や、金網を数枚重ねたもの、また金網を数枚重ねて焼結した焼結金網や積層金網でも同様の効果を得ることができる。
【００７９】
また、図７で示した減圧手段１６は、オリフィス部２１の上流側及び下流側の両方に多孔質透過材２２、２３を設けた構成としたが、上流側及び下流側の一方に設けた構成でもよい。少なくともどちらか一方に多孔質透過材を設ければ、オリフィス部のみの構成に比べ、冷媒を整流均質化して冷媒流動音を低減できる。
【００８０】
また、実施の形態１〜実施の形態５のそれぞれにおいて、冷凍サイクルの冷媒としてＨＦＣ系冷媒のＲ４１０Ａを用いた。この冷媒はオゾン層を破壊しない地球環境保全に適した冷媒であると共に、低沸点冷媒であり、従来冷媒として用いられてきたＲ２２に比べて、冷媒蒸気密度が大きく冷媒の流速が遅くなるため圧力損失が小さく、複数用いられている流量制御手段に口径の小さい安価な電磁弁を使用しても圧力低下が小さく、低コスト化を図ることができる。
【００８１】
ただし、冷媒としてＲ４１０Ａに限るものではなく、ＨＦＣ系冷媒であるＲ４０７ＣやＲ４０４Ａ、Ｒ５０７Ａであってもよい。また、地球温暖化防止の観点から、地球温暖化係数の小さなＨＦＣ系冷媒であるＲ３２単独、Ｒ１５２ａ単独、またはＲ３２／Ｒ１３４ａなどの混合冷媒であってもよい。
また、プロパンやブタン、イソブタンなどのＨＣ系冷媒やアンモニア、二酸化炭素、エーテルなどの自然系冷媒およびそれらの混合冷媒であってもよい。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る空気調和機は、圧縮機、室外熱交換器、流量制御手段、第１室内熱交換器、除湿用流量制御手段、第２室内熱交換器を冷媒配管で順次接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、冷凍サイクルを循環する冷媒のうち余剰液冷媒を溜める室外熱交換器と流量制御手段の間に配置された液溜め手段と、再熱除湿時に液溜め手段と流量制御手段に対し迂回して循環する冷媒を流す液溜め手段迂回路と、液溜め手段迂回路への分岐部から液溜め手段の出口までのいずれか一部の冷媒を冷却液化して液溜め手段に貯留する冷却手段と、を備えたので、冷房運転又は暖房運転又は再熱除湿運転のそれぞれで適正量の冷媒を循環させることで効率良く運転でき、余剰液冷媒を液溜め手段に溜めるとともに、第１室内熱交換器が液冷媒で満液になるのを防ぎ、再熱量の多い再熱除湿運転を行うことが出来る。
【００８３】
この発明に係る空気調和機は、圧縮機、室外熱交換器、流量制御手段、第１室内熱交換器、除湿用流量制御手段、第２室内熱交換器を冷媒配管で順次接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、冷凍サイクルを循環する冷媒のうち余剰液冷媒を溜める室外熱交換器と流量制御手段の間に配置された液溜め手段と、液溜め手段への冷媒流路に対し液溜め手段と流量制御手段を迂回可能な液溜め手段迂回路と、液溜め手段迂回路への分岐部から液溜め手段の出口までのいずれか一部の冷媒を冷却液化して液溜め手段に貯留する冷却手段と、を備え、室外熱交換器からの冷媒を再熱運転時に液溜め手段を介す流路と液溜め手段迂回路を介す流路を並行してして前記第１室内熱交換器へ送るようにしたので、冷房運転又は暖房運転又は再熱除湿運転のそれぞれで適正量の冷媒を循環させることで効率良く運転でき、余剰液冷媒を液溜め手段に溜めるとともに、第１室内熱交換器が液冷媒で満液になるのを防ぎ、再熱量の多い再熱除湿運転を行うことが出来る。
【００８５】
この発明に係る空気調和機は、液溜め手段迂回路への分岐部から液溜め手段の出口までの冷媒と圧縮機の吸入側冷媒とを熱交換することで冷媒を冷却液化するようにしたので、冷房運転又は暖房運転で運転効率が低下するのを防止でき、再熱量の多い再熱除湿運転を行うことが出来、更に圧縮機吸入側冷媒状態を確実にガス冷媒にすることが出来る。
【００８８】
この発明に係る空気調和機は、第１室内熱交換器の入口と第２室内熱交換器の入口を連通する入口側冷媒配管と、第１室内熱交換器の出口と第２室内熱交換器の出口を連通する出口側冷媒配管と、入口側冷媒配管と出口側冷媒配管のそれぞれを開閉する入口側開閉手段と出口側開閉手段と、を備え、入口側開閉手段と出口側開閉手段を開放して第１室内熱交換器及び第２室内熱交換器を並列接続可能としたので、冷房運転又は暖房運転で直列に接続した構成よりも圧力損室を低減でき、高効率冷房運転又は暖房運転が可能となる。
【００８９】
この発明に係る空気調和機は、除湿用流量制御手段と並列に設置されたバイパス流路と、このバイパス流路に設けられた開閉手段と、を備え、開閉手段を開放して第１室内熱交換器及び第２室内熱交換器を直列接続可能としたので、冷房運転又は暖房運転で並列に接続した構成よりも切換え動作が簡単で、開閉手段の個数を減らして安価に構成できる。
【００９０】
この発明に係る空気調和機は、除湿用流量制御手段は、オリフィス部とその上流及び下流の少なくともどちらか一方に多孔質透過材による整流部を有するので、室内ユニットにおける除湿用流量制御手段内の気液二相流動による騒音を低減できる。
【００９２】
この発明に係る空気調和機の運転方法は、所定長さの延長配管を考慮した冷媒量を予め充填した室外ユニットを、現地でその設置場所に応じた長さの延長配管を介して室内ユニットと接続するステップと、を備えたので、設置時の作業が比較的簡単な空気調和機を構成でき、余剰液冷媒を液溜め手段に溜めるとともに、再熱量の多い再熱除湿運転を行うことが出来る。
【００９３】
この発明に係る空気調和機の運転方法は、液溜め手段に余剰液冷媒が溜まったことを判断する際に、室外ユニットの熱交換器出口付近冷媒状態の過冷却度が所定の値以下になったときに液溜め手段に余剰液冷媒が溜まったと判断するので、余剰液冷媒を液溜め手段に確実に溜めるとともに、再熱量の多い再熱除湿運転を行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による空気調和機の構成を示す冷媒回路図である。
【図２】  実施の形態１に係る冷凍サイクル動作を示Ｐ−ｈ線図である。
【図３】  実施の形態１に係る別の冷却手段を示す構成図である。
【図４】  この発明の実施の形態２による空気調和機の構成を示す冷媒回路図である。
【図５】  この発明の実施の形態３による空気調和機の構成を示す冷媒回路図である。
【図６】  この発明の実施の形態４による空気調和機の構成を示す冷媒回路図である。
【図７】  この発明の実施の形態５に係る除湿用流量制御手段を示す断面構成図である。
【図８】  従来の空気調和機を示す冷媒回路図である。
【符号の説明】
１  室外ユニット、２  室内ユニット、３、４  冷媒配管、５  圧縮機、６  流路切換手段、７  室外熱交換器、８  室外送風機、９  流量制御手段、１０  液溜め手段、１１  冷却手段、１２  流量制御手段、１３  液溜め手段迂回路、１４  開閉手段、１５  第１室内熱交換器、１６  除湿用流量制御手段、１７  第２室内熱交換器、１８  入口側開閉手段、１８ａ  入口側冷媒配管、１９  出口側開閉手段、１９ａ  出口側冷媒配管、２１  オリフィス部、２２、２３  多孔質透過材、２４〜２７  空間、３０  開閉手段、３０ａ  ガス冷媒配管、３１開閉手段、３１ａ  バイパス流路。
【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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【図８】
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