(57)【要約】【課題】除霜時に蒸発器入口付近などの除霜が完了した部分は、周囲の空気と熱交換してしまうため、蒸発器終端部分の霜を溶解する冷媒エネルギーが少なくなり、蒸発器全体を除霜する時間が多くかかってしまうという課題を有していた。【解決手段】除霜時には圧縮機１の吐出冷媒が蒸発器４の冷媒流路の途中にバイパスされる様に構成して、蒸発器４に流入させる吐出ガス冷媒を第２吐出ガスバイパス３２と蒸発器パスバイパス３４のように複数持つことで、蒸発器４の除霜が入口４ａ付近だけに偏って行われて蒸発器４の除霜が終了した部分で周囲の空気と熱交換してしまうことを抑制できるだけでなく、蒸発器４内の流路抵抗も削減による蒸発器４の温度の上昇が期待できることから、除霜時間を短縮して暖房運転時の室温低下による快適性の低下を抑制した空気調和機を提供することが可能としたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、四方弁と、凝縮器と、絞り装置と、蒸発器とを順番に配管で接続して冷凍サイクルを構成し、前記蒸発器の冷媒流路の途中に前記圧縮機の吐出管から吐出冷媒をバイパスする第１の吐出冷媒バイパスと、前記絞り装置と前記蒸発器とを接続する蒸発器配管へ前記圧縮機の吐出管から吐出冷媒をバイパスする第２の吐出冷媒バイパスとを設けて、暖房運転の除霜時に前記２つの吐出冷媒バイパスに吐出冷媒を流すようにした構成を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
圧縮機と、四方弁と、凝縮器と、絞り装置と、蒸発器とを順番に配管で接続して冷凍サイクルを構成し、前記蒸発器の冷媒流路の途中に前記圧縮機の吐出管から吐出冷媒をバイパスする第１の吐出冷媒バイパスを設けて、暖房運転の除霜時に前記第１の吐出冷媒バイパスに吐出冷媒を流すようにした構成を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項３】
圧縮機の吸入管に吐出冷媒をバイパスする第３の吐出冷媒バイパスを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
圧縮機の吐出冷媒が一つ以上の吐出冷媒バイパスにバイパスして流れる流量が、前記四方弁へ流れる流量より多くなる様に構成したことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
吐出冷媒バイパス側の総合的な流路抵抗を凝縮器側の流路抵抗より小さくしたことを特徴とする請求項４記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
吐出管に分岐管を設け、圧縮機の吐出冷媒が吐出冷媒バイパスの方向には四方弁の方向より動圧成分が大きく作用するように接続したことを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか一項記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
吐出管にＴ字形の分岐管を設け、圧縮機の吐出冷媒が吐出冷媒バイパスの方向には直線的に流れ、四方弁の方向には折れ曲がって流れるように構成したことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか一項記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
少なくとも一つ以上の吐出冷媒バイパスの出口が冷凍サイクルの配管に合流する箇所に、Ｔ字管によりバイパスからの流れが直線的になるように接続したことを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか一項記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
一つ以上の吐出冷媒バイパスのうち、最も長い吐出冷媒バイパスの配管長を、凝縮器側の配管長より短くしたことを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか一項記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
一つ以上の吐出冷媒バイパスのうち、最も太い吐出冷媒バイパスの配管径を、凝縮器側の配管径と同等以上に大きくしたことを特徴とする請求項１〜９のうちいずれか一項記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
一つ以上の吐出冷媒バイパスに、吐出冷媒のうち５０％〜９０％が流れるように構成したことを特徴とする請求項１〜１０のうちいずれか一項記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１２】
それぞれに送風機を備えた室内機と室外機とを有し、請求項１〜１１のうちいずれか一項記載の冷凍サイクル装置を備えたことを特徴とする空気調和機。
【請求項１３】
室内機に補助加熱装置を備えたことを特徴とする請求項１２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、圧縮機の吐出ガス冷媒を用いて蒸発器に付着した霜を溶解するためのバイパス回路を備えた冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の冷凍サイクル装置においては、圧縮機で圧縮された高温高圧の吐出ガス冷媒は、四方弁を介して凝縮器に流入し、熱交換を行うことで冷媒は凝縮される。凝縮された冷媒は絞り装置で減圧されて気液２相状態となって蒸発器に流入し、熱交換を行うことで蒸発し、再度四方弁を介して圧縮機に吸い込まれる。ここで、蒸発器の周囲温度が低い場合においては、蒸発器に霜が徐々に付着し、霜の付着量が増えるに従って能力が低下する。
【０００３】
そこで、蒸発器に付着した霜を溶かす必要があるが、一般的には、四方弁を切り替えて逆サイクル運転とすることで、それぞれの熱交換器の働きを逆にして霜を溶かす方法がある。しかしながら、この方法では本来の暖房運転を停止することになって凝縮器側の温度が低下してしまい、急激な室温低下による不快感を引き起こしてしまう。
【０００４】
また、そのような逆サイクル運転としない方法として、圧縮機から吐出した冷媒が流れる吐出管に分岐管を設けることで、冷媒の一部は分岐管の一方の凝縮器に流れ、残りはもう一方の電磁弁などの冷媒制御装置を介して蒸発器に流入させ、暖房能力としては低下するものの、暖房運転を継続しながら蒸発器に付着した霜を溶解させる除霜方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図３は、特許文献１に記載された従来の空気調和装置の冷凍サイクル装置を示すものである。図３において、室外機Ｂに、圧縮機１と四方弁１１と絞り装置３と蒸発器４とを備え、室内機Ａに凝縮器２を備えて暖房運転時の冷凍サイクルを構成している。そして、吐出管１ａから絞り装置３と蒸発器４との間の管路までの吐出冷媒バイパス３０を、分岐管５と電磁弁６とを介して構成している。この構成において、暖房運転を続けていると蒸発器４に霜が付着してくる。そこで除霜運転として、凝縮器２や蒸発器４のそれぞれの熱交換器の働きは暖房運転の状態のままで、吐出冷媒バイパス３０の電磁弁６を開くと、吐出ガス冷媒が蒸発器４に直接流れ込んで除霜を行うもので、暖房運転を継続しながら蒸発器４の除霜を行うことができるものである。
【特許文献１】実開昭６０−１０１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の構成では、圧縮機から吐出したバイパス冷媒により高温となった冷媒が蒸発器の入口から流入し、冷媒エネルギーを蒸発器に供給しながら順次蒸発器内の冷媒を進むため、吐出冷媒が蒸発器に流入した直後の入口付近の霜は比較的短時間で除霜されるが、出口側になるほど除霜に時間が掛かる。そのような状態において、蒸発器入口付近の除霜が早々に完了した部分は、周囲の空気と熱交換してしまうことになって除霜に関係なく温度が低下してしまうため、蒸発器出口付近の霜を溶解する冷媒エネルギーが少なくなり、蒸発器全体を除霜する時間がますます多くかかってしまう。そうなると、能力が低下した暖房運転が続くことになるので、室温が徐々に低下して快適性が低下してしまうという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、除霜時間を短縮するとともに、その冷凍
サイクル装置を備えて暖房運転時の室温低下による快適性の低下を抑制す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】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の冷凍サイクル装置は、除霜時には圧縮機の吐出冷媒が蒸発器の冷媒流路の途中にバイパスされる様に構成したものである。これによって、除霜時の吐出冷媒が除霜完了部分で周囲の空気と熱交換する量を抑制するとともに、蒸発器の冷媒流路の途中の出口に近いところからも除霜が進んで冷媒の熱を効果的に除霜に使うことができ、蒸発器の温度上昇と、圧縮機の過熱度および吐出冷媒の温度上昇を図ることができ、凝縮器における能力の低下を抑制しながら除霜時間の短縮が可能となる。
【０００９】
また、そのような冷凍サイクル装置を備えた空気調和機とすることで、除霜時間を短縮するとともに、暖房運転時の室温低下による快適性の低下を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の冷凍サイクル装置は、除霜時に除霜が終了した蒸発器の部分で、パイパスされた吐出冷媒が周囲の空気と熱交換する量を抑制できるために除霜時間短縮ができ、空気調和機においては暖房運転における除霜時の室温低下を抑制することにより快適性の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１の発明は、圧縮機と、四方弁と、凝縮器と、絞り装置と、蒸発器とを順番に配管で接続して冷凍サイクルを構成し、前記蒸発器の冷媒流路の途中に前記圧縮機の吐出管から吐出冷媒をバイパスする第１の吐出冷媒バイパスと、前記絞り装置と蒸発器とを接続する蒸発器配管へ前記圧縮機の吐出管から吐出冷媒をバイパスする第２の吐出冷媒バイパスとを設けて、暖房運転の除霜時に前記２つの吐出冷媒バイパスに吐出冷媒を流すようにした構成を備えた冷凍サイクル装置である。
【００１２】
この構成によって、除霜を行うための吐出管からバイパスした高温の冷媒を、蒸発器の冷媒流路において本来の入口と途中の入口との複数の入口から蒸発器に流入させて除霜を行うことにより、除霜時に蒸発器の除霜が本来の入口だけから行われて霜が早々に溶けてしまった蒸発器の部分で、バイパスされた吐出冷媒が周囲の空気と熱交換して温度が低下してしまうことを抑制するとともに、蒸発器の冷媒流路の途中の出口に近いところからも除霜が進んで冷媒の熱を効果的に除霜に使うことができ、蒸発器の温度上昇と、圧縮機の過熱度および吐出冷媒の温度上昇を図ることができ、凝縮器における能力の低下を抑制しながら、蒸発器の除霜時間の大幅な短縮が可能となる。
【００１３】
第２の発明は、圧縮機と、四方弁と、凝縮器と、絞り装置と、蒸発器とを順番に配管で接続して冷凍サイクルを構成し、前記蒸発器の冷媒流路の途中に前記圧縮機の吐出管から吐出冷媒をバイパスする第１の吐出冷媒バイパスを設けて、暖房運転の除霜時に前記第１の吐出冷媒バイパスに吐出冷媒を流すようにした構成を備えた冷凍サイクル装置である。
【００１４】
この構成によって、蒸発器の冷媒流路の本来の入口にはバイパスがない通常の冷媒を流入し、蒸発器の冷媒流路の途中の入口には吐出管からバイパスした高温の冷媒を流入させるようにして、除霜を行うための冷媒を複数の入口から蒸発器に流入させて除霜を行うことにより、霜の付着量が多い出口付近は充分に除霜することができ、除霜時に蒸発器の除霜が本来の入口だけから行われて霜が早々に溶けてしまった蒸発器の部分で、バイパスされた吐出冷媒が周囲の空気と熱交換して温度が低下してしまうことを抑制することもできるために、冷媒の熱を効果的に除霜に使うことができ、凝縮器における能力の低下を抑制
しながら、蒸発器の除霜時間の短縮が可能となる。特に、第１の発明の冷凍サイクルに較べて簡易なシステムで可能となる。
【００１５】
第３の発明は、特に第１又は第２の発明の、冷凍サイクル装置に圧縮機の吸入管に吐出冷媒をバイパスする第３の吐出冷媒バイパスを更に設けたものである。これによって、圧縮機の過熱度および吐出冷媒の温度上昇とそれに伴うさらなる蒸発器の温度上昇を図ることができ、凝縮器における能力の低下を抑制しながら、蒸発器の除霜時間のさらなる短縮が可能となる。
【００１６】
第４の発明は、特に第１〜３の発明の冷凍サイクル装置の圧縮機の吐出冷媒が一つ以上の吐出冷媒バイパスにバイパスして流れる流量が、前記四方弁へ流れる流量より多くなる様に構成した冷凍サイクル装置である。これによって、バイパス側に四方弁側より多く吐出冷媒が流れるために、蒸発器の温度上昇を図ることができ、蒸発器の除霜時間の短縮が可能となる。
【００１７】
第５の発明は、特に第４の発明の冷凍サイクル装置の吐出冷媒バイパス側の総合的な流路抵抗を凝縮器側の流路抵抗より小さくしたもので、吐出冷媒バイパスを流れる冷媒の流量を、凝縮器側の四方弁へ流れる流量より多くすることが可能となる。
【００１８】
第６の発明は、特に、第１〜５の発明の冷凍サイクル装置の吐出冷媒バイパスを、吐出管に分岐管を設け、圧縮機の吐出冷媒が吐出冷媒バイパスの方向には四方弁の方向より動圧成分が大きく作用するように接続したもので、吐出冷媒の動圧成分がバイパス側に大きくかかるため、分岐管での冷媒分流比率が四方弁側よりバイパス側に大きくなり、バイパス側の冷媒の流量を多くすることができる。また、吐出冷媒バイパスに設置された冷媒制御装置があっても循環量を維持することができ、すなわち冷媒制御装置の流路抵抗の影響度を小さくすることが可能となるとともに、冷媒の分岐以降にバイパス側に接続する冷媒制御装置の選択範囲の向上を可能とする。
【００１９】
第７の発明は、特に第４〜６の発明の冷凍サイクル装置の吐出冷媒バイパスを、吐出管にＴ字形の分岐管を設け、圧縮機の吐出冷媒が吐出冷媒バイパスの方向には直線的に流れ、四方弁の方向には折れ曲がって流れるように構成したもので、吐出冷媒バイパス方向の流路抵抗を、凝縮器方向の流路抵抗より小さくできるとともに、圧縮機の吐出冷媒が吐出冷媒バイパスの方向に対して、四方弁の方向より動圧成分を大きく作用させることが可能となる。
【００２０】
第８の発明は、特に第１〜７の冷凍サイクル装置の少なくとも一つ以上の吐出冷媒バイパスの出口が冷凍サイクルの配管に合流する箇所に、Ｔ字管によりバイパスからの流れが直線的になるように接続したもので、吐出冷媒バイパスの流路抵抗を凝縮器側の流路抵抗より小さくできて、バイパス側の冷媒の流量を多くすることが可能となる。
【００２１】
第９の発明は、特に第１〜８の冷凍サイクル装置の一つ以上の吐出冷媒バイパスのうち、最も長い吐出冷媒バイパスの配管長を凝縮器側の配管長より短くしたもので、吐出冷媒バイパスの流路抵抗を凝縮器側の流路抵抗より小さくできて、バイパス側の冷媒の流量を多くすることが可能となる。
【００２２】
第１０の発明は、特に第１〜９の冷凍サイクル装置の一つ以上の吐出冷媒バイパスのうち、最も太い吐出冷媒バイパスの配管径を、凝縮器側の配管径と同等以上に大きくしたもので、吐出冷媒バイパスの流路抵抗を凝縮器側の流路抵抗より小さくできて、バイパス側の冷媒の流量を多くすることが可能となる。
【００２３】
第１１の発明は、特に第１〜１０の冷凍サイクル装置の吐出冷媒バイパスに、吐出冷媒のうち５０％〜９０％が流れるように構成したもので、これによりバイパス側に多く吐出冷媒が流れるために、蒸発器の温度上昇と、圧縮機の過熱度および吐出冷媒の温度上昇とそれに伴うさらなる蒸発器の温度上昇を図ることができ、凝縮器における能力の低下を抑制しながら、蒸発器の除霜時間の短縮が可能となる。
【００２４】
第１２の発明は、それぞれに送風機を備えた室内機と室外機とを有し、請求項１〜１１のうちいずれか一項記載の冷凍サイクル装置を備えた空気調和機であり、除霜時間を短くできる冷凍サイクル装置により、暖房運転における除霜時の室温低下を抑制することができて、快適性の低下を抑制することができる。
【００２５】
第１３の発明は、特に第１２の発明の空気調和機の室内機に補助加熱装置を備えたもので、暖房運転における除霜時の暖房能力の低下を補うことにより、室温低下をより抑制して快適性の低下をより抑制することができる。
【００２６】
以下、本発明の冷凍サイクル装置の実施の形態について、空気調和機に搭載した例として図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における冷凍サイクル装置の冷媒系統図で、空気調和機としての冷媒の流れ（暖房運転時は実線矢印方向）を示すものである。図１において、冷媒を圧縮する圧縮機１、冷媒の流れを変える四方弁１１、高圧高温冷媒が凝縮される凝縮器２、凝縮された冷媒を減圧する絞り装置３、減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器４が順番に配管で接続されて通常の冷凍サイクルを構成している。ここで、凝縮器２は室内機Ａに設けられ、その他は室外機Ｂに設けられており、さらに室内機Ａには室内送風機７と電気ヒータ９を備え、室外機Ｂには室外送風機８を備えている。
【００２８】
本実施の形態１においては、冷凍サイクル装置に圧縮機１からの吐出ガス冷媒を凝縮器２をバイパスする複数の吐出冷媒バイパスを設けている。すなわち、四方弁１１の手前の吐出管１ａで分岐させて吐出冷媒バイパスの全流量が流れる第１吐出ガスバイパス３１を設け、そこから更に分岐して、絞り装置３と蒸発器４との間の蒸発器配管１０にバイパスする、第２の吐出冷媒バイパスであるところの第２吐出ガスバイパス３２と、蒸発器４の冷媒流路の途中の入口４ｃにバイパスする、第１の吐出冷媒バイパスであるところの蒸発器パスバイパス３４と、圧縮機１の吸入管１ｂにバイパスする、第３の吐出冷媒バイパスであるところの第３吐出ガスバイパス３３とを設けている。すなわち、ここでは吐出冷媒バイパスは、第１吐出ガスバイパス３１と、そこから分岐する第２吐出ガスバイパス３２と第３吐出ガスバイパス３３と蒸発器パスバイパス３４とから構成している。
【００２９】
第１吐出ガスバイパス３１の途中には吐出ガス冷媒を任意に流すことを可能とする冷媒制御装置４０を備え、必要に応じて全体の冷媒の流れを制御する。また、第２吐出ガスバイパス３２の途中には蒸発器バイパス流量調整管３２ａと逆止弁３２ｂとを備え、第３吐出ガスバイパス３３の途中には吸入バイパス流量調整管３３ａを備え、さらに、蒸発器パスバイパス３４の途中には蒸発器パスバイパス流量調整管３４ａと逆止弁３４ｂとを備えて、第２吐出ガスバイパス３２と第３吐出ガスバイパス３３と蒸発器パスバイパス３４との流量バランスを調整している。
【００３０】
また、吐出管１ａにおける第１吐出ガスバイパス３１の分岐は、略Ｔ字形の分岐管５１を備えて行う。この分岐管５１は、圧縮機１の吐出冷媒が第１吐出ガスバイパス３１の方向には直線的に流れ（矢印Ｄ１）、四方弁１１の方向にはほぼ直角に折れ曲がって流れる
（矢印Ｄ２）ように構成している。
【００３１】
さらに、第２吐出ガスバイパス３２の出口における蒸発器配管１０への合流と、第３吐出ガスバイパス３３の出口における吸入管１ｂへの合流においてもそれぞれ分岐管５１と同様のＴ字管５２，５３を備えている。すなわち、熱交換器配管１０側のＴ字管５２の合流においては、絞り装置３からの蒸発器配管１０としての流れをほぼ直角に折り曲げる（矢印Ｄ３）ように構成し、第２吐出ガスバイパス３２からの流れを蒸発器配管１０へ直線的に流れる（矢印Ｄ４）ように接続している。また、吸入管１ｂ側のＴ字管５３の合流においては、四方弁１１からの吸入管１ｂとしての本来の流れをほぼ直角に折り曲げる（矢印Ｄ５）ように構成し、第３吐出ガスバイパス３３からの流れを吸入管１ｂへ直線的に流れる（矢印Ｄ６）ように接続している。
【００３２】
以上のように構成された冷凍サイクル装置を備えた空気調和機について、以下その動作、作用を説明する。まず、暖房運転時は実線矢印のごとく、圧縮機１で圧縮された高温高圧の吐出ガス冷媒は、四方弁１１を介して室内機Ａの凝縮器２に流入し、熱交換を行うことで冷媒は凝縮され、室内は暖房される。凝縮された冷媒は室外機Ｂに入り、絞り装置３で減圧されて気液２相状態となって蒸発器４に流入し、熱交換を行うことで蒸発して室外の熱を吸熱する。そして、再度四方弁１１を介して圧縮機１に吸入される。この通常の暖房運転時においては、冷媒制御装置４０は閉じている。
【００３３】
ここで、蒸発器４の周囲温度が低い場合においては、蒸発器４に霜が徐々に付着し、霜の付着量が増えるに従って暖房能力が低下する。ちなみに、この着霜の進行については、蒸発器４の出口に近いほど圧力が低く温度も低いため、出口４ｂ付近から着霜が始まり入口４ａ側に広がってゆく。
【００３４】
そこで、制御装置（図示せず）が蒸発器４の出口温度等を検知することにより、着霜量が所定量まで増えた段階で、第１吐出ガスバイパス３１に設けた冷媒制御装置４０を開いて第２吐出ガスバイパス３２と第３吐出ガスバイパス３３と蒸発器パスバイパス３４とに吐出ガス冷媒を流すことにより、蒸発器４の除霜を行う。これは、第２吐出ガスバイパス３２と蒸発器パスバイパス３４とにおいては、蒸発器４の温度を上昇させることで霜の溶解を促進するものである。
【００３５】
特に、蒸発器パスバイパス３４に流して蒸発器４の冷媒流路の途中の入口４ｃに合流させる構成にしていることで、除霜を行うための高温の冷媒を蒸発器４の冷媒流路において途中の入口４ｃから蒸発器４に流入させて蒸発器４の出口４ｂに近いところからも除霜を行うことにより、蒸発器４の除霜が本来の入口４ａだけから行われて霜が早々に溶けてしまった部分で周囲の空気と熱交換して温度が低下してしまうことを抑制できるため、除霜時の吐出冷媒が除霜完了部分で周囲の空気と熱交換する量を抑制するとともに、蒸発器の冷媒流路の途中の出口に近いところからも除霜が進んで冷媒の熱を効果的に除霜に使うことができ、蒸発器の温度上昇と、圧縮機の過熱度および吐出冷媒の温度上昇を図ることができ、凝縮器における能力の低下を抑制しながら除霜時間の短縮が可能となる。これによって、蒸発器４に付着した霜を短時間で溶解して室内の温度変化をより少なくすることができ、室温低下による快適性の低下を抑制することができる。
【００３６】
また、第３吐出ガスバイパス３３においては、圧縮機１の乾き度を上昇して圧縮機１および吐出ガス冷媒の温度を上昇させるもので、これにより蒸発器４の温度がより上昇するものである。このように構成した場合、四方弁１１は切り替えずに暖房運転状態のままで除霜することで暖房能力は低下するものの、逆サイクルで除霜するシステムと比較して暖房している室内の温度変化をより小さくすることができ、室温低下による快適性の低下を抑制することができる。
【００３７】
なお、第１吐出ガスバイパス３１は、必ずしも第３吐出ガスバイパス３３にも分流して吐出ガス冷媒を流さなければならないものではなく、第２吐出ガスバイパス３２と蒸発器パスバイパス３４とに流すだけでも暖房運転状態のままで除霜することが可能である。すなわち、上記構成の冷媒制御装置４０の代わりに、第２吐出ガスバイパス３２と第３吐出ガスバイパス３３とのそれぞれに冷媒制御装置を配設して、運転状況等に応じて制御しても良い。
【００３８】
次に、本実施の形態１では、圧縮機１からの吐出ガス冷媒を、第１吐出ガスバイパス３１から第２吐出ガスバイパス３２と第３吐出ガスバイパス３３と蒸発器パスバイパス３４とに流して循環させるにあたって、さらに圧縮機１の吐出管１ａにおける第１吐出ガスバイパス３１の分岐にＴ字形の分岐管５１を備えている。特に、この分岐管５１は、圧縮機１の吐出冷媒が第１吐出ガスバイパス３１の方向には直線的に流れ、四方弁１１の方向には直角に折れ曲がって流れるように構成している。この構成により、吐出ガス冷媒が第１吐出ガスバイパス３１の方向には四方弁１１の方向より動圧成分が大きく作用することになる。そして、この動圧の作用により分岐管５１での冷媒分流比率が第１吐出ガスバイパス３１側に大きくなり、第１吐出ガスバイパス３１側の吐出ガス冷媒の流量を多くすることができる。
【００３９】
これにより、蒸発器４に付着した霜をより短時間で溶解して室内の温度変化をより少なくすることができ、室温低下による快適性の低下をより抑制することができる。特に、吐出ガス冷媒が第１吐出ガスバイパス３１に流れる流量が、四方弁１１へ流れる流量より多くなるようにすることにより、暖房能力の低下により室温が一時的に低下するとしても、さらに短時間で除霜を完了してしまうことで快適性の低下を抑制する大きな効果が得られるものである。
【００４０】
さらに、吸入管１ｂと蒸発器配管１０の合流側でもＴ字管５２，５３を用い、第２吐出ガスバイパス３２の出口、及び第３吐出ガスバイパス３３の出口が冷凍サイクルの配管に合流する箇所での流れが直線的になるように接続して、流れをできるだけ妨げないように流路抵抗を小さく構成することで、吐出管１ａから第１吐出ガスバイパス３１への流量をより多く設定することが可能になる。なお、Ｔ字形の分岐管５１やＴ字管５２，５３は必ずしも完全なＴ字形である必要はなく、これらの吐出ガスバイパス側を凝縮器２側より流路抵抗が少なく構成できるものであれば良い。
【００４１】
以上のように、蒸発器４に流入させる吐出ガス冷媒を第２吐出ガスバイパス３２と蒸発器パスバイパス３４のように複数持つことで、蒸発器４の除霜が一つの入口４ａ側にばかり偏って行われて蒸発器４の除霜が終了した部分で周囲の空気と熱交換してしまう量を低減できるだけでなく、蒸発器４内の流路抵抗の削減による蒸発器４の温度の上昇が期待できることから、除霜時間を短縮して室温低下による快適性の低下を抑制した空気調和機を提供することが可能となる。
【００４２】
また、吐出ガス冷媒の動圧成分が第１吐出ガスバイパス３１側に作用するように構成したり、合流においても流路抵抗を小さくしてスムーズに流れるように構成したりすることにより、分岐管５１での分流比率が第１吐出ガスバイパス３１側に多くなり、第１吐出ガスバイパス３１に設置された冷媒制御装置４０の流路抵抗の影響度が小さくなるなど、冷媒制御装置４０の設計の余裕度を大きくすることができ、それによるコストダウンが可能となる。
【００４３】
また、第１吐出ガスバイパス３１から第２吐出ガスバイパスの経路、又は第１吐出ガスバイパスから第２吐出ガスバイパスの経路、又は第１吐出ガスバイパスから蒸発器パスバ
イパスの経路の冷媒配管のうち、最も長い配管長を、凝縮器２側の冷媒配管の配管長より短くしたり、同じく配管径を同等以上に大きくしたりして、吐出ガスバイパス側の流路抵抗を凝縮器２側の流路抵抗より小さくすることによっても吐出管１ａから第１吐出ガスバイパス３１への流量をより多く設定することが可能になる。
【００４４】
以上、いくつかの実施例を示したように、吐出ガスバイパス側の吐出管１ａの分岐部分から凝縮器２側配管を除く圧縮機１の吸入までの全体の総合的な流路抵抗を、凝縮器２側の吐出管１ａの分岐部分から吐出ガスバイパス側の配管を除く圧縮機１の吸入までの流路抵抗より小さくすることによって、吐出管１ａから第１吐出ガスバイパス３１への流量を、凝縮器２側の四方弁１１へ流れる流量より多く設定することが可能になる。
【００４５】
このように、除霜時に圧縮機１の吐出ガス冷媒が第１吐出ガスバイパス３１に流れる流量が、四方弁１１へ流れる流量より多くなる様に構成することにより、蒸発器４のより大きな温度上昇を図るとともに、圧縮機１の過熱度および吐出ガス冷媒の温度上昇によってもさらに大きな蒸発器４の温度上昇を図ることができ、凝縮器２における能力の低下を抑制しながら、蒸発器４の除霜時間をより短縮することが可能となる。また、第１吐出ガスバイパス３１に設置された冷媒制御装置４０の流路抵抗の影響度が小さくなるため、設計自由度が向上するとともに、それによるコストダウンが可能となる。さらに、以上のような構成の冷凍サイクル装置を備えることにより、室温低下による快適性の低下を抑制した空気調和機を提供することが可能となる。
【００４６】
なお、第１吐出ガスバイパス３１への分流比率としては、通常は５０％未満であり、霜を溶かす除霜時間も比較的時間をかけて行うが、本実施の形態１では第１吐出ガスバイパス３１に、吐出冷媒のうち５０％〜９０％が流れるように構成したことにより、周囲温度条件にもよるが、およそ３分〜７分で除霜を完了する。これにより、室内機Ａの凝縮器２への冷媒の循環量は低下するが、圧縮機１の乾き度を大きくして吐出ガス冷媒の温度を上昇することなどにより、暖房能力の低下を抑制することもできる。さらに、室内機Ａに補助加熱装置として例えば電気ヒータ９を備えれば、冷凍サイクルにおける暖房能力の低下を補うことができ、室温低下による快適性の低下をより抑制することができる。
【００４７】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における冷凍サイクル装置の冷媒系統図で、空気調和機としての冷媒の流れ（暖房運転時は実線矢印方向）を示すものである。図２において、通常の冷凍サイクルは図１と同様であり、異なるところは、絞り装置３と蒸発器４との間の蒸発器配管１０にバイパスする第２吐出ガスバイパス３２がない点である。
【００４８】
通常暖房運転時の蒸発器４の入口４ａ付近の伝熱管は、蒸発器４の管内抵抗の関係から冷媒温度が出口４ｂ付近の伝熱管より高く、実施の形態１でも述べたが、着霜の進行については、蒸発器４の出口に近いほど圧力が低く温度も低いため、出口４ｂ付近から着霜が始まり入口４ａ側に広がってゆく。そのような経過から、蒸発器４全体に着霜が広がったときでも、出口４ｂ付近の方が着霜の厚みがあって着霜量が多く、入口４ａ付近の方が着霜が薄くて霜の付着量が少ないのが通常である。そこで、除霜運転においては絞り装置３を暖房運転時よりも開いて室内機からの冷媒温度を上昇させることによって、通常の冷凍サイクルで蒸発器４の入口４ａに流入する冷媒だけによっても霜の溶解が可能である。
【００４９】
つまり、本実施の形態２においては、着霜がこのような状態であることを想定して、第２吐出ガスバイパス３２を省略して、圧縮機１からの吐出ガス冷媒を、第１吐出ガスバイパス３１から圧縮機１の吸入への第３吐出ガスバイパス３３と蒸発器パスバイパス３４に流すことで蒸発器４に付着した霜を短時間で溶解するものである。
【００５０】
特に、蒸発器パスバイパス３４に流して蒸発器４の冷媒流路の途中の入口４ｃに合流させる構成にしていることで、通常の冷媒を本来の入口４ａに流入させることに加えて、除霜を行うための高温の冷媒を蒸発器４の冷媒流路の途中の入口４ｃに流入させて蒸発器４の出口４ｂに近いところからも除霜を行うことにより、霜の付着量が多い出口４ｂ付近でも充分に除霜することができ、蒸発器４の除霜が本来の入口４ａだけから行われてその付近の霜が早々に溶けてしまった部分で周囲の空気と熱交換して温度が低下してしまうことを抑制することもできるため、蒸発器４に付着した霜を短時間で溶解して室内の温度変化をより少なくすることができ、室温低下による快適性の低下を抑制することができる。特に、実施の形態１の冷凍サイクルに較べて簡易なシステムで可能となる。
【００５１】
さらに、蒸発器４の冷媒流路の途中の入口４ｃに合流させる構成においてもＴ字管５４により直線的に接続してバイパスからの流れをできるだけ妨げないように流路抵抗を小さく構成することで、蒸発器パスバイパス３４への流量をより多く設定することが可能になる。
【００５２】
なお、蒸発器４の冷媒流路の途中の入口４ｃの位置について、図１及び図２では蒸発器４の冷媒流路が複数のパスに分岐する前としているが、分岐した後の各パスや任意のパスの適切な位置に設けることが可能である。
【００５３】
以上のように、蒸発器４に流入させる吐出ガス冷媒を蒸発器４の冷媒経路の途中にバイパスさせることで、蒸発器４の除霜が終了した部分で周囲の空気との熱交換することを抑制することができるだけでなく、蒸発器４の流路抵抗の削減による蒸発器４の温度の上昇が期待できることから、蒸発器４に付着した霜を短時間で溶解して室内の温度変化をより少なくすることができ、室温低下による快適性の低下を抑制した空気調和機を提供することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上のように、本発明にかかる冷凍サイクル装置は、吐出冷媒をバイパスさせて蒸発器を除霜させる際に、蒸発器でロスする熱量を低減できるだけでなく、吐出冷媒の動圧成分がバイパス管側にかかるため、分岐管部での分流比率が大幅にバイパス管側に多くなり、バイパス管に設置された冷媒制御装置の流路抵抗の影響度が小さくなることでの設計自由度の向上によるコストダウンだけでなく、バイパス管側に多く吐出冷媒が流れるために、除霜時間の短縮が可能となるので、空気調和機はもちろんのこと、冷蔵庫や自動販売機等の冷凍サイクルを利用した商品用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態１における冷凍サイクル装置の冷媒系統図
【図２】本発明の実施の形態２における冷凍サイクル装置の冷媒系統図
【図３】従来の空気調和装置の冷媒系統図
【符号の説明】
【００５６】
１  圧縮機
１ａ  吐出管
１ｂ  吸入管
２  凝縮器
３  絞り装置
４  蒸発器
４ａ  入口
４ｂ  途中の入口
４ｃ  出口
７  室内送風機
８  室外送風機
９  電気ヒータ
１０  蒸発器配管
１１  四方弁
３１  第１吐出ガスバイパス
３２  第２吐出ガスバイパス
３２ａ  流量調整管
３２ｂ  逆止弁
３３  第３吐出ガスバイパス
３３ａ  流量調整管
３３ｂ  逆止弁
３４  蒸発器パスバイパス
３４ａ  流量調整管
３４ｂ  逆止弁
４０  冷媒制御装置
５１  分岐管
５２，５３，５４  Ｔ字管
【図１】
2009036503.tif 000003
【図２】
2009036503.tif 000004
【図３】
2009036503.tif 000005