(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、室外減圧装置、受液器、室内減圧装置、利用側熱交換器が配管で接続された冷凍サイクルを有する空気調和機において、
前記圧縮機の吸入側と前記受液器とを結ぶバイパス通路と、
前記冷凍サイクルの通路が、開のとき前記バイパス通路が閉となり、閉のとき前記バイパス通路が開とされる制御弁と
を備え、少なくとも前記空気調和器の運転の始動時に前記バイパス通路を開とした後に前記圧縮機を所定時間運転することを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、室外減圧装置、受液器、室内減圧装置、利用側熱交換器が配管で接続された冷凍サイクルを有する空気調和機において、
前記圧縮機の吸入側と前記受液器とを結ぶバイパス通路と、
前記バイパス通路と前記圧縮機の吸入側との合流部に設けられた三方弁と、
を備え、前記三方弁で前記バイパス通路と前記圧縮機の吸入側を連通させ、前記圧縮機、前記熱源側熱交換器又は前記利用側熱交換器のいずれか一方、及び前記バイパス通路を含んだ閉サイクルを形成し、前記閉サイクルを形成した後に前記圧縮機を所定時間運転することを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、室外減圧装置、受液器、室内減圧装置、利用側熱交換器が配管で接続された冷凍サイクルを有する空気調和機において、
前記圧縮機の吸入側と前記受液器とを結ぶバイパス通路を備え、
前記室外減圧装置及び室内減圧装置を開とし、
前記圧縮機、前記熱源側熱交換器及び前記利用側熱交換器のうち前記圧縮機の吸い込み側となる一方の熱交換器、前記受液器及び前記バイパス通路を含んだ第１の閉サイクルと、
前記圧縮機、前記熱源側熱交換器及び前記利用側熱交換器のうち前記圧縮機の吐き出し側となる他方の熱交換器、前記受液器及び前記バイパス通路を含んだ第２の閉サイクルとを形成した後に、前記圧縮機を所定時間運転することを特徴とする空気調和機。
【請求項４】
圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、室外減圧装置と受液器を有する室外機と、室内減圧装置、利用側熱交換器を有する複数台の室内機を備えた空気調和機において、
前記圧縮機の吸入側と前記受液器とを結ぶバイパス通路を備え、少なくとも前記空気調和器の運転の始動時に前記バイパス通路を開とした後に前記圧縮機を０．５〜１．５分間に前記複数台の室内機の台数を乗じた時間運転することを特徴とする空気調和機。
【請求項５】
請求項１に記載のものにおいて、前記バイパス通路と前記圧縮機の吸入側との合流部に三方弁を設けたことを特徴とする空気調和機。
【請求項６】
請求項１に記載のものにおいて、前記バイパス通路を前記受液器の上部となる位置に接続したことを特徴とする空気調和機。
【請求項７】
請求項１に記載のものにおいて、前記バイパス通路に流量制御弁を設けたことを特徴とする空気調和機。
【請求項８】
圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、室外減圧装置、受液器を有する室外機において、
前記圧縮機の吸入側と前記受液器とを結ぶバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉する制御弁とを備え、冷房及び暖房運転の開始前に前記バイパス通路を開とした後、前記圧縮機を所定時間運転することを特徴とする室外機。
【請求項９】
請求項８に記載のものにおいて、前記バイパス通路と前記圧縮機の吸入側との合流部に三方弁を設けたことを特徴とする室外機。
【請求項１０】
請求項３に記載のものにおいて、前記冷凍サイクルに流通する冷媒を自然系冷媒とした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、冷凍サイクルまたはヒートポンプサイクルによる空気調和機に関し、特に圧縮機を起動するときの液冷媒の戻りを防止するものに好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧縮機の吸い込み側にアキュムレータ（低圧圧力容器）を配置し、圧縮機に吸入される冷媒の乾き度（即ち、液冷媒量とガス冷媒量の比率）を制御することで、圧縮機への液戻りを防止し、信頼性の確保をしている。
しかし、空気調和機のユニットの小型・軽量化、消費電力の低減（即ち、ＣＯＰ向上）、原価低減などの要求を同時に満足させるためにアキュムレータを除去した簡素化された冷凍サイクルが望ましい。
【０００３】
そして、圧縮機への液戻りを防止するため、運転の始動時又は停止直前にサイクル内の冷媒を移動させるため始動時にポンプダウン運転を行い、ポンプダウン開始時に圧縮機を所定時間だけ間欠運転する、ポンプダウン終了後で圧縮機を再起動時させるときに、所定時間だけ間欠運転を行うことが知られ、例えば特許文献１に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１７００８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術によるものでは、運転の始動前、停止直前あるいはデフロスト運転での切換時等に蒸発器や吸い込み管中の冷媒を凝縮器や受液器に回収するため、または低温部に冷媒が液化して溜まり次の始動時に液戻りしないようにするためポンプダウン運転を行う。しかし、この運転は圧縮機の低圧側から高圧側に冷媒を移動させるため、空気調和機の運転中に電源が切れ強制停止をした後、長期の運転休止後や周囲が低温度のために凝縮が起こっている場合、あるいは各空気調和機の設置位置の高低差等により液冷媒が溜まっている場合など、液冷媒が圧縮機の低圧側に存在している場合には、圧縮機の起動時に圧縮機への液戻りを起こす恐れがある。
そして、圧縮機の運転中に液戻りが生じると、次のような不具合が生じる場合がある。
高圧チャンバの圧縮機では、圧縮機に戻ってきた液冷媒は、直接圧縮室に吸入されるため、液圧縮が起こることで過荷重が生じ異常振動や異常音を発生させる。また、軸受け等の破損を招く。
低圧チャンバの圧縮機では、圧縮室に吸入される前に冷凍機油の油溜めの空間に入るが、液冷媒が冷凍機油を希釈し軸受けに給油される油の粘度が低下し、軸受けが焼き付きを起こす。
【０００６】
一方、高圧チャンバの圧縮機においても、圧縮過程で液冷媒が完全にガス化されずに吐出されると、圧縮室の下流に位置する冷凍機油の油溜めに流入し、ここで冷凍機油を希釈し油粘度が低下する。この場合も低圧チャンバの圧縮機と同様に軸受けが焼き付きを起こす。
圧縮機の液戻りは、空気調和機が停止中に室内機と室外機との高低差により液冷媒が室外側（圧縮機や熱源側熱交換器側）に移動したり、逆に室内側（利用側熱交換器側）に移動することとなる。そして、室外温度が低く熱源側熱交換器に冷媒が凝縮したり、逆に室内温度が低く利用側熱交換器に冷媒が凝縮したりする。
また、運転中に電源が切断された場合は、液冷媒がサイクル内のいずれかに存在するが、存在場所が不明となる。
【０００７】
本発明の目的は、上記課題を解決し、冷房運転、暖房運転、除霜運転での圧縮機起動時であっても、圧縮機への液戻り防止して信頼性を向上するものである。
また、本発明の他の目的は、冷媒の使用量を少なく、省冷媒として、さらに消費電力量等の低減による地球環境保全にも望ましいものとすることにある。
以上、本発明は上記課題の少なくとも一つを解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため本発明は、圧縮機の吸入側と受液器とを結ぶバイパス通路と、冷凍サイクルの通路が、開のときバイパス通路が閉となり、閉のときバイパス通路が開とされる制御弁とを備え、バイパス通路を開とした後に圧縮機を所定時間運転するものである。
これにより、バイパス通路を開とした後に圧縮機を所定時間運転するので、圧縮機の低圧側に存在する冷媒の状態に係わらず、低圧側の冷媒を移動させることができ、その後は液戻り無しに圧縮機を起動させることができ、圧縮機の信頼性を確保することができる。よって、圧縮機に吸入される冷媒の乾き度（液冷媒とガス冷媒の量の比）を調整するアキュムレータを除去して部品点数を削減し、小型化、軽量化が可能となり、使用する冷媒も少なくできる。
【０００９】
また本発明は、前記圧縮機の吸入側と前記受液器とを結ぶバイパス通路と、前記バイパス通路と前記圧縮機の吸入側との合流部に設けられた三方弁と、を備え、前記三方弁で前記バイパス通路と前記圧縮機の吸入側を連通させ、前記圧縮機、前記熱源側熱交換器又は前記利用側熱交換器のいずれか一方、及び前記バイパス通路を含んだ閉サイクルを形成し、前記閉サイクルを形成した後に前記圧縮機を所定時間運転するものである。
【００１０】
さらに本発明は、圧縮機の吸入側と受液器とを結ぶバイパス通路を備え、室外減圧装置及び室内減圧装置を開とし、圧縮機、熱源側熱交換器及び利用側熱交換器のうち圧縮機の吸い込み側となる一方の熱交換器、受液器及びバイパス通路を含んだ第１の閉サイクルと、圧縮機、熱源側熱交換器及び利用側熱交換器のうち圧縮機の吐き出し側となる他方の熱交換器、受液器及びバイパス通路を含んだ第２の閉サイクルとを形成した後に、圧縮機を所定時間運転するものである。
これにより、一方の熱交換器、受液器及びバイパス通路を含んだ第１の閉サイクルと、他方の熱交換器、受液器及びバイパス通路を含んだ第２の閉サイクルとを形成した後に、圧縮機を所定時間運転するので、低圧側及び高圧側の両方の熱交換器や配管内の冷媒を移動させることができる。よって、運転モード、冷媒状態に係わらず、圧縮機の吸い込み側での液戻りを回避できる。
【００１１】
さらに本発明は、圧縮機の吸入側と受液器とを結ぶバイパス通路を備え、バイパス通路を開とした後に圧縮機を０．５〜１．５分間に複数台の室内機の台数を乗じた時間運転するものである。
これにより、室内機が複数台ある場合でも液戻りを防止する運転を無駄に長くすることがなく、信頼性を向上できる。
さらに本発明は、上記のものにおいて、バイパス通路と圧縮機の吸入側との合流部に三方弁を設けることが望ましい。
さらに本発明は、上記のものにおいて、バイパス通路を受液器の上部となる位置に接続することが望ましい。
【００１２】
さらに本発明は、上記のものにおいて、バイパス通路に流量制御弁を設けることが望ましい。
さらに本発明は、圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、室外減圧装置、受液器を有する室外機において、
さらに本発明は、上記のものにおいて、冷凍サイクルに流通する冷媒を自然系冷媒とすることが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、バイパス通路を開とした後に圧縮機を所定時間運転するので、圧縮機の低圧側に存在する冷媒の状態に係わらず、低圧側の冷媒を移動させることができ、信頼性を向上することができる。よって、アキュムレータを除去して部品点数を削減し、小型化、軽量化が可能となり、使用する冷媒も少なくできる。
【００１４】
また、本発明によれば、一方の熱交換器、受液器及びバイパス通路を含んだ第１の閉サイクルと、他方の熱交換器、受液器及びバイパス通路を含んだ第２の閉サイクルとを形成した後に、圧縮機を所定時間運転するので、低圧側及び高圧側の両方の熱交換器や配管内の冷媒を移動させることができ、運転モードに係わらず、液戻りを回避できる。
【００１５】
さらに、本発明によれば、バイパス通路を開とした後に圧縮機を０．５〜１．５分間に複数台の室内機の台数を乗じた時間運転するので、室内機が複数台ある場合でも液戻りを防止する運転を無駄に長くすることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面により説明する。
図１は、本発明の空気調和機の冷凍サイクルのサイクル構成図を示している。冷凍サイクルは、圧縮機１、流れ方向制御弁としての四方弁２、熱源側熱交換器３、減圧装置４、受液器５、弁６、減圧装置７ａおよび減圧装置７ｂ、利用側熱交換器８ａおよび利用側熱交換器８ｂ、弁１０を順次配管で接続されている。また利用側熱交換器７ａおよび７ｂと熱源側熱交換器３は、送風機９ａおよび９ｂと送風機１２で各々送風され、熱交換している。
冷凍サイクルは大きく３つのユニットに分けられ、圧縮機１を含み破線で囲まれた部分が室外ユニット１５であり、利用側熱交換器８ａを含む破線で囲まれた部分が室内ユニット１６ａ、利用側熱交換器８ｂを含む破線で囲まれた部分が室内ユニット１６ｂであり、室内ユニット１６ａと室内ユニット１６ｂは並列に室外ユニット１５に繋がる配管１３ｆおよび配管１３ｇに接続され、マルチ型の空気調和機となっている。本例では、受液器５と圧縮機の吸い込み側配管１３ｊとを結ぶバイパス通路１４を設けており、バイパス通路１４、配管１３ｊおよび配管１３ｉの合流部に冷媒の流れ方向を制御する三方弁１１を設けていることを特徴としている。
【００１７】
本サイクル内の冷媒の流れを説明する。
冷房運転時では、図中の実線矢印方向に冷媒が流れる。圧縮機１から吐出した高温高圧のガス冷媒は、配管１３ａを通り、四方弁２に流入する。一方、四方弁２内では配管１３ａと１３ｂとが、また配管１３ｈと配管１３ｉとがそれぞれ接続されている。
四方弁２を通ったガス冷媒は配管１３ｂを通り、熱源側熱交換器３で送風機１２で送られる空気に対し放熱し、高圧の液冷媒もしくは気液二相冷媒となり受液器５に流入する。減圧装置４は全開となり絞りの役目をしていない。受液器５内に流入した冷媒は気液二相の場合は気液分離し、配管１３ｅを通り適度な乾き度状態の冷媒が室内ユニット１６ａおよび室内ユニット１６ｂに流入する。冷媒は減圧装置７ａおよび減圧装置７ｂで減圧され、室内空気温度よりも低い温度の気液二相冷媒となり、利用側熱交換器８ａおよび利用側熱交換器８ｂに流入し、各々送風機９ａおよび９ｂで送られる空気から吸熱しガス化し再び圧縮機１に戻る。
暖房運転時は、冷房運転時とは逆の方向に冷媒が流れ、図中の破線矢印の方向に冷媒が流れる。  四方弁２内では、配管１３ａと１３ｈとが、また配管１３ｂと１３ｉとが接続されている。従って、利用側熱交換器８ａおよび利用側熱交換器８ｂが高圧側となり、熱源側熱交換器３は低圧側となる。
【００１８】
減圧装置としては、室内ユニット１６ａ、１６ｂ内の減圧装置７ａおよび７ｂを用いてもよいし、室外ユニット１５内の減圧装置４のいずれを用いても良い。本例では、暖房運転時には減圧装置４を用いる。なお制御性の点から室内外の減圧装置を同時に使用することはほとんどない。また、冷房運転時、暖房運転時とも三方便１１は、配管１３ｉと配管１３ｊとを接続しており、バイパス通路１４には冷媒は流れていない。
上記のような冷凍サイクルで、冷房運転や暖房運転をしているときに、電源が切られてしまった後圧縮機を再起動させる場合や、空気調和機の停止時に室外温度が低く、熱源側熱交換器３内で冷媒が凝縮している状態から暖房運転をする場合など、圧縮機１に対して低圧側となる熱源側熱交換器または利用側熱交換器では、完全に液冷媒をガス化できずに一部液冷媒の状態のまま圧縮機１に戻る現象、つまり液戻りが生じる。液戻りは、圧縮機１に対し、次のような不具合を生じさせる。例えば、高圧チャンバの圧縮機では、圧縮機に戻ってきた液冷媒は、直接圧縮室に吸入されるため、液圧縮が起こることで過荷重が生じ異常振動や異常音を発生させる。また、軸受け等の破損を招くこともある。
【００１９】
さらに、低圧チャンバの圧縮機では、圧縮機に戻ってきた液冷媒は、圧縮室に吸入される前に冷凍機油の油溜めの空間に入るが、液冷媒が冷凍機油を希釈し軸受けに給油される油の粘度が低下し、軸受けが焼き付きを起こしたりする。一方、高圧チャンバの圧縮機においても、圧縮過程で液冷媒が完全にガス化されずに吐出されると、圧縮室の下流に位置する冷凍機油の油溜めに流入し、ここで冷凍機油を希釈し油粘度が低下する。この場合も低圧チャンバの圧縮機と同様に軸受けに給油されると、軸受けが焼き付きを起こす。これらは圧縮機の信頼性に係わる重要な問題を生じさせる恐れがある。
そこで、従来は、圧縮機の上流に圧力容器（アキュムレータ）を取付け、圧縮機に戻る冷媒の乾き度を調整し、液戻りの防止および液戻りを回避している。しかし、空気調和機のユニットの小型、軽量化、消費電力の低減（即ち、成績係数ＣＯＰ向上）、原価低減などの要求を同時に満足させるためにアキュムレータを除去し、圧縮機の信頼性は維持したまま、簡素化することが必要である。
【００２０】
本実施例では、バイパス通路１４を用いて、アキュムレータの無い冷凍サイクルにおいても圧縮機起動時等での液戻りを防止し、圧縮機の信頼性を確保するものである。また、使用資源の減少、消費電力量の低減による地球環境保全にも貢献しようとするものである。
【００２１】
図２および図３に、各々冷房運転および暖房運転における圧縮機起動時の液戻り防止について説明する。
図２を用いて冷房運転を開始することを前提とした場合を説明する。冷房運転時では、利用側熱交換器８ａおよぶ利用側熱交換器８ｂ、そして配管１３ｇ，１３ｍ、１３ｎが低圧側となり、この中の冷媒が圧縮機１に吸入される。そこで、次に示すようなサイクル構成に変形し、低圧側にある冷媒を減圧装置７ａおよび７ｂの上流側（受液器５側）に移動させる。
四方弁２は配管１３ａと配管１３ｈとを、また配管１３ｂと配管１３ｉとを接続するように設定する。これは暖房運転を行うときの四方弁の設定と同じである。また三方弁１１をバイパス通路１４と配管１３ｊとを接続する設定とする。この結果、圧縮機１、配管１３ａ、四方弁２、配管１３ｈ、配管１３ｇそして室内ユニット１６及び１６ｂ、配管１３ｆ、受液器５、バイパス通路１４、三方弁１１、配管１３ｊそして再び圧縮機を接続する閉サイクルができる。このとき、減圧装置７ａおよび７ｂを全開とし圧縮機１を起動させると、利用側熱交換器８ａや８ｂ、配管１３ｍ、１３ｎや１３ｇ内の冷媒が受液器側に移動する。
室外ユニット１５と室内ユニット１６ａ、１６ｂ間の接続配管長が短いときは、受液器５に冷媒が回収できるようにし、また接続配管長が長いときは、減圧装置７ａおよび７ｂよりも受液器５側に冷媒が移動するように圧縮機１を運転する。その後、減圧装置７ａと７ｂを閉にし圧縮機１を止め、四方弁２および三方弁１１を所定の状態に切り換えて、冷房運転を開始する。そして、減圧装置７ａおよび７ｂは、圧縮機の吸い込み側が負圧に成らない程度に、徐々に開度を開けるようにするとよい。
【００２２】
次に図３を参照して暖房運転を開始することを前提とした場合を説明する。暖房運転時では、減圧装置４を用いると熱源側熱交換器３、そして配管１３ａ，１３ｂ、１３ｃが低圧側となり、この中の冷媒が圧縮機１に吸入されることになる。そこで、次に示すようなサイクル構成に変形し、低圧側にある冷媒を減圧装置４の上流側（受液器５側）に移動させる。四方弁２は配管１３ａと配管１３ｂとを、また配管１３ｈと配管１３ｉとを接続するように設定する。これは冷房運転を行うときの四方弁の設定と同じである。また三方弁１１をバイパス通路１４と配管１３ｊとを接続する設定とする。この結果、圧縮機１、配管１３ａ、四方弁２、配管１３ｂ、熱源側熱交換器３、配管１３ｃ、減圧装置４、配管１３ｄ、受液器５、バイパス通路１４、三方弁１１、配管１３ｊそして再び圧縮機を接続する閉サイクルができる。このとき、減圧装置４を全開とし圧縮機１を起動させると、熱源側熱交換器３、配管１３ａ，１３ｂや１３ｃ内の冷媒が受液器側に移動する。所定時間圧縮機１を起動した後、減圧装置４を閉にし圧縮機１を止め、四方弁２および三方弁１１を所定の状態に切り換えて、暖房運転を開始する。そして、減圧装置７ａおよび７ｂは、圧縮機の吸い込み側が負圧に成らない程度に、徐々に開度を開けるようにすることが望ましい。
バイパス通路１４内は受液器５での気液分離によりガス冷媒が流れ、バイパス通路１４を通って液戻りが生じることはない。
以上により、圧縮機の低圧側に存在する冷媒の状態に係わらず、液戻り無しに圧縮機を起動させることができ、圧縮機の信頼性を確保することができる。
【００２３】
次に各冷房運転、暖房運転や除霜運転前に、低圧側の冷媒を移動させる運転方法を冷媒移送運転と称して説明する。
図４は、バイパス通路１４上にバイパス通路１４を流れる冷媒の流量を調整するための流量調整弁１７を設けている。この流量調整弁１７は、閉め切り性があることが望ましい。
図５に示す例で、図１から図４に示した実施例の三方弁１１の機能を、２つの開閉弁１８ａおよび１８ｂで実施した場合である。即ち、冷房運転、暖房運転、除霜運転時は、開閉弁１８ａが開となり開閉弁１８ｂが閉となる。また冷媒移送運転中は、開閉弁１８ａが閉となり開閉弁１８ｂが開となる。なお、開閉弁１８ｂは流量調整機能を有していてもよい。
図６から図９に示す例では、図１から図４に示した例における四方弁２と三方弁１１の機能を一つの六方弁８１で実施した場合である。六方弁８１には、圧縮機１からの配管１３ａ、六方弁８１から熱源側熱交換器３への配管１３ｂ、六方弁８１から利用側熱交換器９ａないし９ｂへの配管１３ｊ、受液器５につながるバイパス通路８０、圧縮機１の吸い込み側配管１３ｊに接続する配管１３ｓ及び配管１３ｔの６配管が接続されている。例えば、冷房運転前の冷媒移送運転では、図６に示す例のように、六方弁８１は、配管１３ａと配管１３ｊを結び、かつ配管１３ｈと配管１３ｓとを結んでいる。また暖房運転前の冷媒移送運転では、図７に示す例のように、六方弁８１は、配管１３ａと配管１３ｂを結び、かつ配管１３ｈと配管１３ｔとを結んでいる。さらに冷房運転では、図８に示す例のように、六方弁８１は、配管１３ａと配管１３ｂを結び、かつ配管１３ｈと配管１３ｓとを結んでいる。また暖房運転では、図９に示す実施例のように、六方弁８１は、配管１３ａと配管１３ｊを結び、かつ配管１３ｂと配管１３ｔとを結んでいる。
【００２４】
図１０から図１８にさらに本発明の他の実施形態を示す。上記の例では各運転モードの低圧側に位置する熱交換器や配管内の冷媒を移動させる運転形態であった。以下に説明する例では、低圧側および高圧側の両方の熱交換器や配管内の冷媒を移動させるものである。
図１０に示すサイクル構成を図１に示したサイクルとの差違のみを示して説明する。図１の四方弁２は、冷房運転時と暖房運転時の２つのモード切換が可能であった。しかし、図６に示す四方弁１９は、冷房運転時、暖房運転時と冷媒移送運転時の３つモード切換が可能としている。よって、四方弁１９を冷媒移送運転モードに設定すると、次の２つのサイクルが同時に形成される。一方のサイクルは、圧縮機１、配管１３ａ、３モード四方弁１９、配管１３ｂ、熱源側熱交換器３、配管１３ｃ、減圧装置４、配管１３ｄ、受液器５、バイパス通路１４、三方弁１１、配管１３ｊそして再び圧縮機１で形成されるサイクルである。他方は、圧縮機１、配管１３ａ、３モード四方弁１９、配管１３ｊ、１３ｇ、１３ｍ、１３ｎ、室内ユニット１６ａ、１６ｂ、配管１３ｋ、１３ｌ、１３ｆ、１３ｅ、受液器５、バイパス通路１４、三方弁１１、配管１３ｊそして再び圧縮機１で形成されるサイクルである。
三方弁１１は、冷媒移送運転モードでありバイパス通路１４と配管１３ｊが接続されている。また減圧装置４、７ａおよび７ｂは全開である。この状態で圧縮機１を起動させると、各熱交換器と配管内の冷媒を減圧装置４、減圧装置７ａと７ｂの上流側（受液器５側）に移動させることができる。この冷媒移送運転の終了時に減圧装置４、７ａおよび７ｂを閉じ、その後冷房運転や暖房運転等の運転を開始する。その結果、運転モード、冷媒状態に係わらず、圧縮機１の吸い込み側での液戻りを回避することができる。
【００２５】
図１１から図１３は、３モード四方弁の構造と動作を示した他の実施の形態である。四方弁はチャンバ２１内にバネ２３ａ、２３ｂ、および移動通路壁２６と仕切り壁２７があり、移動通路壁２６の外壁に仕切り壁２７は取り付けられ、チャンバ２１の内壁にも接している。また移動通路壁２６の外壁には両端にバネ２３ａと２３ｂの端が接続しており、残りのもう一方はチャンバ内壁に接続している。またチャンバ２１には、圧縮機の吐出口に繋がる配管１３ａ、圧縮機の吸い込み口に繋がる配管１３ｉ、熱源側熱交換器に繋がる配管１３ｂ、利用側熱交換器に繋がる配管１３ｈが接続されている。
さらに、チャンバ２１内壁および移動通路壁２６、仕切り板２７で形成される空間２４および２５と配管１３ｉとは切換弁２２を介して圧力通路２８ａ、２８ｂ、２８ｃで接続されている。運転停止中は、移動通路壁２６はバネ２３ａと２３ｂの力の釣り合いおよび切換弁２２が圧力通路２８ａと２８ｃを接続することによる圧力バランスで図１３に示すような中立位置にある。
【００２６】
冷房運転時では、切換弁２２により圧力通路２８ａと２８ｂが接続されると、空間２４の圧力が下がり、図１３の中立の位置から、移動通路壁２６と仕切り板２７は図に対し右に移動し図１１の状態となり安定する。一方、暖房運転時では、切換弁２２により圧力通路２８ｂと２８ｃが接続されると、空間２５の圧力が下がり、図１３の中立位置から、移動通路壁２６と仕切り板２７は図に対し左に移動し第１２図の状態となり安定する。冷媒移送運転時では、切換弁２２は圧力通路２８ａと２８ｃを接続し、図１３の中立位置で安定する。従って、圧縮機の吐出口に繋がる配管１３ａを流れた冷媒は、配管１３ｂと配管１３ｈの両方に流すことができる。切換弁２２は３つの開閉弁を各々の圧力通路２８ａ、２８ｂ，２８ｃに設けると同時に、３つの圧力通路を合流させることによっても同様な機能とすることができる。
【００２７】
図１４は、図１０の例に対してさらに、他の実施の形態を示す。図１では配管１３ｉ、配管１３ｊそしてバイパス通路１４を三方弁１１を介して接続していたが、図１４の例では、３つの配管を合流点７２で合流接続させ、バイパス通路１４上および配管１３ｈ上に各々開閉弁２９ｂ、２９ａを設けている。また、四方弁２と熱源側熱交換器３の間の配管１３ｂと配管１３ｈとを結ぶ副通路７０を設け、副通路７０上に開閉弁２９ｃを設けている。開閉弁２９ａは、合流点７１から合流点７２の間に設けてあればよい。
冷房運転、暖房運転そして除霜運転時では、開閉弁２９ｂ，２９ｃを閉とし、開閉弁２９ａを開とすることで通常の運転が可能となる。また冷媒移送運転では、開閉弁２９ｂ、２９ｃを開とし、開閉弁２９ａを閉とし、四方弁２を冷房運転時のモードとする。さらに、減圧装置４、７ａおよび７ｂは全開である。この状態で圧縮機１を起動させると、各熱交換器と配管内の冷媒を減圧装置４、減圧装置７ａと７ｂの上流側（受液器５側）に移動させることができる。
冷媒移送運転の終了時に減圧装置４、７ａおよび７ｂを閉じ、その後冷房運転や暖房運転等の運転を開始する。その結果、運転モード、冷媒状態に係わらず、圧縮機１の吸い込み側での液戻りを回避することができる。
【００２８】
図１５は、図１０のさらに他の実施形態を示す。図１では配管１３ｉ、配管１３ｊそしてバイパス通路１４を三方弁１１を介して接続していたが、図１５の例では、３つの配管を合流点７２で合流して接続させる。また圧縮機１の吐出側は２つに通路に分岐し（配管１３ａ、配管１３ｑ）、各々四方弁２ａと２ｂに接続する。四方弁２ａには、配管１３ａ、配管１３ｂ、配管１３ｉと配管１３ｈが接続し、冷房運転時では、配管１３ａと配管１３ｂ、配管１３ｉと配管１３ｈが繋がり、暖房運転時では、配管１３ａと配管１３ｈ、配管１３ｂと配管１３ｉが繋がる。四方弁２ｂには、配管１３ｑ、１３ｒ、１３ｏと１３ｐが接続し、冷房運転時では、配管１３ｑと配管１３ｒ、配管１３ｏと配管１３ｐが繋がり、暖房運転時では、配管１３ｑと配管１３ｐ、配管１３ｒと配管１３ｏが繋がる。配管１３ｐの他端は合流点７３で配管１３ｇと合流する。配管１３ｏの他端は合流点７２で配管１３ｈとバイパス通路１４と合流する。配管１３ｉは合流点７４で配管１３ｏと合流する。配管１３ｒは合流点７５で配管１３ｂに合流する。また配管１３ｒ上には逆止弁３１ｂがあり、四方弁２ｂから熱源側熱交換器３の方向にのみ冷媒が流れる。さらに配管１３ｉ上には逆止弁３１ａがあり、四方弁２ａから配管１３ｏの方向のみ冷媒が流れる。
冷媒移送運転では、四方弁２ａを冷房運転モード、四方弁２ｂを暖房運転モードとする。また減圧装置４、７ａおよび７ｂは全開である。この状態で圧縮機１を起動させると、各熱交換器と配管内の冷媒を減圧装置４、減圧装置７ａと７ｂの上流側（受液器５側）に移動させることができる。この冷媒移送運転の終了時に減圧装置４、７ａおよび７ｂを閉じ、その後冷房運転や暖房運転等の運転を開始する。その結果、運転モード、冷媒状態に係わらず、圧縮機１の吸い込み側での液戻りを回避することができる。
【００２９】
図１６は、図１５に示したサイクルで、冷房運転を行うときの冷媒の流れを示している。また図１７は、図１５に示したサイクルで、暖房運転を行うときの冷媒の流れを示している。
図１８は、図５に示したサイクルで、図５中のバイパス通路１４に相当する図１４中のバイパス通路３３の圧縮機側の接続位置を、圧縮機の吸い込み側配管ではなく、圧縮機の圧縮過程の途中とした場合のサイクル構成である。このサイクルでは、バイパス通路３３を利用して、冷房運転時、暖房運転時において、ガスインジェクションサイクルを構成することができる。
図１９は、図１８に示すサイクル上の圧縮機１として用いる圧縮機の例を示している。バイパス通路３３は、固定スクロール４４と鏡板４５で形成される圧縮室５０に接続されている。
図２０は、受液器の構造の例を示す。受液器５は底部中央に仕切り板６４を有し、配管６２ａおよび配管６２ｂが挿入されている。配管６２ａと配管６２ｂの端部は仕切り板６４の上端よりも低い位置にあり、各々の配管から流出する冷媒流の相互干渉あが生じないようにしている。また受液器５は内部で二相冷媒を気液の密度差、即ち重力の影響により、上層にガス相、下層に液相とに気液分離する。
受液器５内に挿入されているそれぞれの配管６２ａ、６２ｂには、受液器５から流出する冷媒流の乾き度（全冷媒質量流量に対するガス冷媒の質量流量割合）を適度にするためのガス抜き孔６３ａ、６３ｂがある。また、圧縮機の吸い込み側に繋がるバイパス通路６１の端部は、受液器５の上部に取り付けられガス冷媒のみを取り出す。
以上の説明では、冷房運転、暖房運転や除霜運転前および除霜運転中の圧縮機の再起動時後に冷媒移送運転を行うとしているが、冷媒移送運転は各運転の終了直前に行ってもよい。この場合は受液器への冷媒回収運転と同じになる。
【００３０】
特に可燃性の冷媒などは、運転終了直前に冷媒移送運転を行うことで、室外機に冷媒を集められるので、室内への冷媒の漏洩などを防ぎ、また漏洩した場合においても最小限度の漏洩量に押さえることが可能となる。室外側の熱源側熱交換器と室内側の利用側熱交換器を各々含む２つの閉サイクルを同時に構成でき、冷媒移送運転を行うことが好ましいが、少なくとも室内側の利用側熱交換器を含む閉サイクルを構成し、冷媒移送運転を行うことが望ましい。
上記の例は、冷媒の種類及び油の種類、スクロール圧縮機、レシプロ圧縮機、ロータリー圧縮機など圧縮機の形式に係わらず液戻りを解消できるので、特にＲ４０７ＣやＲ４１０Ａを代表とするＨＦＣ系冷媒、または二酸化炭素やＨＣ系冷媒などの自然系冷媒とした場合は、冷媒の使用量を少なくできるので、地球環境保全に望ましい。さらに、スクロール圧縮機とすれば、効率がより向上して一層地球環境保全に望ましいものとすることができる。
また、一定速機、インバータ駆動の圧縮機でも可能であり、圧縮機内の電動機部が冷媒吸入側にある低圧チャンバ方式の圧縮機においても、また圧縮機内の電動機部が冷媒吐出側にある高圧チャンバ方式の圧縮機においても有効であるので、特にインバータ駆動、高圧チャンバ方式の圧縮機とすれば要求負荷に対して効率良く運転できるので、より一層、消費電力量等の低減ができ地球環境保全に望ましいものとすることができる。
【００３１】
以上、アキュムレータ付きサイクルをレシーバ付きサイクルにすることで、例えば冷房運転では、レシーバに液冷媒を溜める構成となり、室外機の熱源側熱交換器で凝縮した液冷媒をレシーバに移動し、液冷媒の溜まっていた熱交換器部分も二相域で使用できるため熱交換器の有効活用が図れ、その結果、凝縮圧力が下がり、また圧縮仕事が減ることで、同一冷房能力で消費電力低減ができる。
例えば、冷房能力１４ｋＷの室外機１台、室内機１台の機種では、冷房ＣＯＰ（成績係数＝冷房能力／消費電力）を約２．６から約２．８〜２．９に約１０％向上できる。また暖房運転時も同様な効果が得られる。
従来、レシーバ付きサイクルにおいて、液戻りに対する圧縮機の信頼性を確保するために、アキュムレータも搭載する必要がある。しかし、本発明により、アキュムレータ無しのレシーバ付きサイクルとすることが可能である。その結果、例えば冷房能力１４ｋＷの室外機では、アキュムレータとレシーバの両方を搭載した場合、室外機の幅が約１．２ｍの寸法となるのを、本発明によれば約１．０〜１．１ｍに約１０％小型化することが可能となる。
【００３２】
さらに、例えば、冷房能力１４ｋＷの室外機１台、室内機１台の機種では、アキュムレータ付きサイクルをレシーバ付きサイクルにすることで、凝縮器として働く熱交換器に溜まる液冷媒量を削減できるので、冷媒封入量を５．６ｋｇから約４．０〜４．５ｋｇに約２０％削減（省冷媒化）でき、またアキュムレータとレシーバの両方を搭載した場合、冷媒封入量が約４．５〜５．０ｋｇとなるのを、本発明により、アキュムレータを配置しなくてよいので、冷媒封入量を約４〜４．５ｋｇにできることで、省冷媒化の効果を維持できる。
【００３３】
室内機側の閉サイクルの冷媒移送運転の運転時間は、室外熱交換器と室内熱交換器の間の配管長や、室内機の台数によっても異なる。例えば、室外機１台と室内機１台で、室外熱交換器と室内熱交換器間の配管長が５ｍの時、運転時間は０．５〜１．５分間程度が望ましい。また、それ以上の配管長の場合は、
運転時間(分)＝配管長(ｍ)／５(ｍ)×０．５〜１．５(分)
の時間、運転することが良く、室内機が複数台ある場合は、
運転時間(分)＝室内機台数(台)×０．５〜１．５(分/台)
の時間、運転することが望ましい。
さらに、室外機側の閉サイクルの冷媒移送運転の運転時間は、大概０．５〜１．５分間程度が望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明の一実施例である受液器−圧縮機間バイパス通路を設けた空気調和機のサイクル図。
【図２】図２は、図１の空気調和機における冷房運転前の冷媒移送運転時のサイクル構成と冷媒の流れを示すサイクル図。
【図３】図３は、図１の空気調和機における暖房運転前の冷媒移送運転時のサイクル構成と冷媒の流れを示すサイクル図。
【図４】図４は、図１の空気調和機における受液器−圧縮機間バイパス通路に流量制御弁を設けたサイクルを示すサイクル図。
【図５】図５は、図１の空気調和機における三方弁の代わりに開閉弁を用いたサイクルを示すサイクル図。
【図６】図６は、図１の空気調和機における四方弁と三方弁の代わりに六方弁を用いたサイクル構成において、冷房運転前の冷媒移送運転時の冷媒の流れを示すサイクル図。
【図７】図７は、図６の空気調和機における暖房運転前の冷媒移送運転時の冷媒の流れを示すサイクル図。
【図８】図８は、図６の空気調和機における冷房運転時の冷媒の流れを示すサイクル図。
【図９】図９は、図６の空気調和機における暖房運転時の冷媒の流れを示すサイクル図。
【図１０】図１０は、３モード四方弁を用いた冷房運転前の両方同時冷媒移送運転時のサイクル構成と冷媒の流れを示すサイクル図。
【図１１】図１１は、３モード四方弁の冷房運転時の構造と冷媒の流れを示す図。
【図１２】第１２図は、３モード四方弁の暖房運転時の構造と冷媒の流れを示す図。
【図１３】図１３は、３モード四方弁の冷媒移送運転時の構造と冷媒の流れを示す図。
【図１４】図１４は、図１０の空気調和機における３モード四方弁の代わりに開閉弁を用いた他の実施例であるサイクル構成と冷媒移送運転時の冷媒の流れを示すサイクル図。
【図１５】図１５は、図１０の空気調和機における３モード四方弁の代わりに四方弁２個を用いた他の実施例であるサイクル構成と冷媒移送運転時の冷媒の流れを示すサイクル図。
【図１６】図１６は、図１４の空気調和機における冷房運転時の冷媒の流れを示すサイクル図。
【図１７】図１７は、図１４の空気調和機における暖房運転時の冷媒の流れを示すサイクル図。
【図１８】図１８は、図１の一実施例であるサイクル上のバイパス通路の一端を圧縮機の圧縮過程中間に接続した時のサイクル構成と冷媒移送運転時の冷媒の流れを示すサイクル図。
【図１９】図１９は、図１８のサイクルに使用する圧縮機を示す断面図。
【図２０】図２０は、一実施例に使用する受液器構造を示す断面図。
【符号の説明】
【００３５】
１…圧縮機、２…四方弁、３…熱源側熱交換器、４…減圧装置、５…受液器、７…減圧装置、８…利用側熱交換器、１１…三方弁、１４…バイパス通路。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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