JP2006317063A

JP2006317063A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2006317063A
Application number: JP2005139480A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Okuda; 浩史奥田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-05-12
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2006-11-24

Abstract

【課題】暖房効率および除霜効率が向上した空気調和機を提供する。
【解決手段】循環路１０、仕切弁１，２，３，４、および制御装置２０は、冷房時には、冷媒が室外熱交換器機１５内の循環路１０の一方端から他方端まで順次流れ、暖房時には、冷媒が室外熱交換機１５内の循環路１０を複数の経路に分かれて流れるように構成され、かつ、除霜運転の前半においては、冷媒が室外熱交換器機１５内の循環路１０の一方端から他方端まで順次流れ、除霜運転の後半には、冷媒が室外熱交換機１５内の循環路１０のうち他方端に近い側の部分のみを流れるように構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷房および暖房の双方に使用可能な空気調和機に関するものである。

従来から、冷房および暖房の双方に使用可能な空気調和機が用いられている。まず、従来の空気調和機について説明する。

従来の空気調和機は、図５および図６に示すように、冷媒が循環する循環路１０と、循環路１０内において冷媒を圧縮する圧縮機１１と、循環路１０内の冷媒が流れる方向を変換する四方切換弁１２とを備えている。また、空気調和機は、冷媒が流れ込むことによって熱交換する室内熱交換器１３と、冷媒が流れ込むことによって熱交換する室外熱交換器１５と、循環路１０内を流れる冷媒を膨張させる膨張弁１４とを備えている。圧縮機１１、四方切換弁１２、室内熱交換器１３、および膨張弁１４は、制御装置２０によって制御される。なお、図５には、冷房時の四方切換弁１２の状態および循環路１０内の冷媒が流れる方向を示す矢印が示されており、図６には、暖房時の四方切換弁１２の状態および循環路１０内の冷媒が流れる方向を示す矢印が示されている。
特開平８−１９３７４０号公報

上記従来の空気調和機においては、室外熱交換器１５内の循環路１０は一経路のみであり、冷房時、すなわち、室外熱交換器１５が凝縮器として用いられる場合には、室外熱交換器１５内で大きな圧力損失は生じない。一方、冷房時とは冷媒が流れる向きが逆である暖房時、すなわち、室外熱交換器１５が蒸発器として用いられる場合には、室外熱交換器１５内で大きな圧力損失が生じるため、暖房効率が良好ではない。また、暖房運転時に室外熱交換器１５において霜が成長した際には除霜運転時(冷房運転)が行われる。この除霜運転時には、循環路１０が一経路のみであるため、室外熱交換器１５の冷媒の入口から冷媒の出口へ至るまでの循環路１０内で、冷媒の温度が低下してしまう。したがって、室外熱交換器１５内の循環路１０においては、出口側の温度の上昇速度が入口側の温度の上昇速度よりも遅くなってしまう。一方、室外熱交換器１５内の循環路１０の出口近傍の温度を検知することによって除霜終了の検知が行われる。したがって、除霜運転が終了が遅れてしまうため、除霜を早期に完了することができない。つまり、除霜効率が低い。

以上のように、従来の空気調和機は、室外熱交換器内の循環路が一経路のみであるために、様々な問題を有している。

本発明は、上述の問題に鑑みなされたものであり、その一の目的は、室外熱交換器内の循環路が一経路のみであることに起因した問題を解消することである。また、他の目的は、暖房効率が高められた空気調和機を提供することである。また、本発明のさらに他の目的は、除霜効率が高められた空気調和機を提供することである。

本発明の各局面の空気調和機は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、冷媒と室内空気とが熱交換する室内熱交換器と、冷媒と室外空気とが熱交換する室外熱交換器と、冷媒を膨張させる膨張弁とを備えている。また、それらの空気調和機は、循環路における冷媒の流れの方向を変更するための四方切換弁と、圧縮機、室内熱交換器、室外熱交換器、膨張弁、および四方切換弁を経由するように冷媒を案内する循環路と、循環路に設けられ、冷媒を堰きとめる複数の仕切弁と、圧縮機、膨張弁、四方切換弁、および複数の仕切弁を制御する制御装置とを備えている。

本発明の一の局面の空気調和機においては、運転状態に応じて、制御装置が複数の仕切弁を適宜切替えることにより、冷媒が前記室外熱交換器内の一の循環路を流れる状態と、冷媒が室外熱交換器内の複数の循環路を分かれて流れる状態とが切替えられる。

上記の構成によれば、室外熱交換器内の循環路が一経路のみであることに起因する様々な問題を解消することができる。たとえば、以下のような空気調和機の使用方法を採用することが可能になる。

本発明の他の局面の空気調和機においては、循環路、複数の仕切弁、および制御装置は、冷房時には、冷媒が室外熱交換器機内の循環路の一方端から他方端まで順次流れ、暖房時には、冷媒が室外熱交換機内の循環路を複数の経路に分かれて流れるように構成されている。

上記の構成によれば、室外熱交換器は、冷房時に凝縮器として用いられる場合に比較して、暖房時に蒸発器として用いられる場合に、循環路内での冷媒の圧力損失が低下する。そのため、暖房時の室外熱交換器においては、冷媒の蒸発温度が高くなり、熱交換の効率が向上する。その結果、暖房効率を向上させ、室外熱交換器への着霜を抑制することができる。

また、前述の他の局面の空気調和機においては、循環路は、室外熱交換器機内の循環路の一方端および他方端のそれぞれに接続されている主循環路と、一方端の近傍の主循環路から分岐して室外熱交換器機内の循環路の途中に接続された第１のバイパス路と、他方端の近傍の主循環路から分岐して室外熱交換器機内の循環路の途中に接続された第２のバイパス路とを含んでいる。また、複数の弁は、第１のバイパス路に設けられた第１のバイパス仕切弁と、第２のバイパス路に設けられた第２のバイパス仕切弁と、室外熱交換器機内の循環路と第１のバイパス路とが接続された部位と室外熱交換器機内の循環路と第１のバイパス路とが接続された部位との間に設けられた室外熱交換器機内循環路仕切弁とを含んでいる。この構成によれば、前述の一の局面の空気調和機の機能を実現することが可能になる。

本発明のさらに他の局面の空気調和機は、循環路、複数の仕切弁、および制御装置は、除霜運転の前半においては、冷媒が室外熱交換器機内の循環路の一方端から他方端まで順次流れ、除霜運転の後半には、冷媒が室外熱交換機内の循環路のうち他方端に近い側の部分のみを流れるように構成されている。

上記の構成によれば、除霜時の後半においては、除霜時の前半において除霜され難かった室外熱交換器内の循環路の下流のみに温度が高い冷媒が流れるため、室外熱交換器内の循環路の全体の除霜の効率を向上させることができる。

また、さらに他の局面の空気調和機においては、循環路は、室外熱交換器機内の循環路の一方端および他方端のそれぞれに接続されている主循環路と、一方端の近傍の主循環路から分岐して室外熱交換器機内の循環路の途中に接続されたバイパス路と、主循環路の前記一方端の近傍に設けられた一方端近傍仕切弁と、バイパス路に設けられたバイパス仕切弁と、室外熱交換器機内の循環路とバイパス路とが接続された部位と一方端との間に設けられた室外熱交換器機内循環路仕切弁とを含んでいる。この構成によれば、前述のさらに他の局面の空気調和機の機能を実現することが可能になる。

以下、図を参照しながら、本発明の実施の形態の特徴を説明する。
図１に示すように、実施の形態の空気調和機は、従来の空気調和機の構造とほぼ同様の構造であって、次のような構造を有している。

図１に示すように、空気調和機は、冷媒が循環する循環路１０と、循環路１０内に接続された冷媒を圧縮する圧縮機１１とを備えている。また、空気調和機は、循環路１０内の冷媒の流れを切換える四方切換弁１２と、循環路１０内において冷媒を膨張させる膨張弁１４とを備えている。また、空気調和機は、冷媒が流れ込むことによって冷媒と室内空気とが熱交換する室内熱交換器１３と、冷媒が流れることによって冷媒と室外空気と熱交換する室外熱交換器１５とを備えている。また、空気調和機は、圧縮機１１、膨張弁１４、四方切換弁１２、および複数の仕切弁１，２，３，４を制御する制御装置２０を備えている。

また、本実施の形態の循環路１０は、四方切換弁１２と室外熱交換器１５との間で２つに分岐している。２つに分岐した循環路１０において、一方は主循環路１０ｃであり、他方は第１のバイパス路１０ａである。主循環路１０ｃには仕切弁１が設けられており、第１のバイパス路１０ａには仕切弁２が設けられている。主循環路１０ｃは室外熱交換器１５内の循環路１０の一方端に接続されており、第１のバイパス路１０ａは室外熱交換器１５内の循環路１０の途中の部位に接続されている。

また、室外熱交換器１５の途中の部位から分岐して第２のバイパス路１０ｂが延びている。また、その第２のバイパス路１０ｂには仕切弁４が設けられている。室外熱交換器１５内の循環路１０の他方端には主循環路１０ｄが接続されており、第２のバイパス路１０ｂは主循環路１０ｄと合流し、循環路１０に接続されている。第２のバイパス路１０ｂおよび主循環路１０ｄと室内熱交換器１３との間には冷媒を膨張させる膨張弁１４が設けられている。

また、室外熱交換器１５内においては、第１のバイパス路１０ａと室外熱交換器１５内の循環路１０とが接続されている部位と第２のバイパス路１０ｂと室外熱交換器１５内の循環路１０とが接続されている部位との間の循環路１０に仕切弁３が設けられている。

冷房時には、図１に示すように、制御装置２０の制御によって、仕切弁１および仕切弁３が開放され、仕切弁２および仕切弁４は閉じられる。したがって、図１において、矢印で示すように、循環路１０内を冷媒が流れる。つまり、冷房時には、冷媒は、室外熱交換器１５内の循環路１０の一方端から他方端まで順次流れる。

一方、図２に示すように、暖房時には、制御装置２０の制御によって、仕切弁１、仕切弁２、および仕切弁４が開放され、仕切弁３のみが閉じられる。したがって、図２において、矢印で示すように、膨張弁１４を経た冷媒は、主循環路１０ｄおよび第２のバイパス路１０ｂのそれぞれを流れる。主循環路１０ｄおよび室外熱交換器１５内の循環路１０を経た冷媒は、第１のバイパス路１０ａを流れ、四方切換弁１２へ至る。第２のバイパス路１０ｂおよび室外熱交換器１５内の循環路１０を経た冷媒は、主循環路１０ｃを流れ、四方切換弁１２へ至る。

したがって、図１に示すように、冷房時には、室外熱交換器１５内の循環路１０の一方端から他方端までの１つの経路を冷媒が順次流れるが、図２に示すように、暖房時には、室外熱交換器１５内の循環路１０を２つの経路に分かれて冷媒が流れる。そのため、暖房時においては冷房時に比較して、室外熱交換器１５内の循環路１０での冷媒の圧力損失が低下する。その結果、暖房時の室外熱交換器においては、冷媒の蒸発温度が高くなり、熱交換の効率が向上する。したがって、暖房効率を向上させ、室外熱交換器への着霜を抑制することができる。

また、本実施の形態の空気調和機は、室外熱交換器１５内においては、除霜時の前半の冷媒経路と除霜時の後半の冷媒経路とが異なる。

除霜時の前半においては、図３において矢印で示すように、制御装置２０の制御によって、仕切弁１および仕切弁３が開放しているが、仕切弁２および仕切弁４は閉じている。したがって、冷媒は、仕切弁１を経て室外熱交換器１５内の循環路１０の一方端に至り、室外熱交換器１５内の循環路１０の一方端から室外熱交換器１５内の他方端までの一経路を順次流れ、膨張弁１４に至る。

一方、除霜の後半時には、図４において矢印で示すように、制御装置２０の制御によって、仕切弁２のみが開放され、仕切弁１、仕切弁３および仕切弁４は閉じられている。したがって、除霜の後半時には、冷媒は、仕切弁２を経て、室外熱交換器１５内の循環路１０の一部、すなわち他方端側のみを通過し、膨張弁１４へ至る。

つまり、除霜の前半時には、除霜効果が高い室外熱交換器１５内の循環路１０の一方端側の除霜が主に行なわれ、除霜の後半時には、除霜の前半時において除霜効果が低かった室外熱交換器１５内の循環路１０の他方端側の除霜のみが行なわれる。つまり、除霜時の後半においては、除霜時の前半において除霜され難かった室外熱交換器１５内の循環路１０の下流のみに温度が高い冷媒が流れるため、室外熱交換器１５内の循環路１０の全体の除霜の効率を向上させることができる。

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

実施の形態の空気調和機の冷房時の循環路内の冷媒の流れる経路（矢印参照）を示す図である。実施の形態の空気調和機の暖房時の循環路内の冷媒の流れる経路（矢印参照）を示す図である。実施の形態の空気調和機の除霜の前半時の循環路内の冷媒の流れる経路（矢印参照）を示す図である。実施の形態の空気調和機の除霜の後半時の循環路内の冷媒の流れる経路（矢印参照）を示す図である。従来の空気調和機の冷房時の循環路内の冷媒の流れる経路（矢印参照）を示す図である。従来の空気調和機の暖房時の循環路内の冷媒の流れる経路（矢印参照）を示す図である。

符号の説明

１，２，３，４仕切弁、１０循環路、１０ａ第１のバイパス路、１０ｂ第２のバイパス路、１０ｃ主循環路、１０ｄ主循環路、１１圧縮機、１２四方切換弁、１３室内熱交換器、１４膨張弁、１５室外熱交換器。

Claims

冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
前記冷媒と室内空気とが熱交換する室内熱交換器と、
前記冷媒と室外空気とが熱交換する室外熱交換器と、
前記冷媒を膨張させる膨張弁と、
前記循環路における前記冷媒の流れの方向を変更するための四方切換弁と、
前記圧縮機、前記室内熱交換器、前記室外熱交換器、前記膨張弁、および前記四方切換弁を経由するように前記冷媒を案内する循環路と、
前記循環路に設けられ、前記冷媒を堰きとめる複数の仕切弁と、
前記圧縮機、前記膨張弁、前記四方切換弁、および前記複数の仕切弁を制御する制御装置とを備え、
運転状態に応じて、前記制御装置が前記複数の仕切弁の状態を適宜切替えることにより、前記冷媒が前記室外熱交換器内の一の循環路を流れる状態と、前記冷媒が前記室外熱交換器内の複数の循環路を分かれて流れる状態とが切替えられる、空気調和機。
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
前記冷媒と室内空気とが熱交換する室内熱交換器と、
前記冷媒と室外空気とが熱交換する室外熱交換器と、
前記冷媒を膨張させる膨張弁と、
前記循環路における前記冷媒の流れの方向を変更するための四方切換弁と、
前記圧縮機、前記室内熱交換器、前記室外熱交換器、前記膨張弁、および前記四方切換弁を経由するように前記冷媒を案内する循環路と、
前記循環路に設けられ、前記冷媒を堰きとめる複数の仕切弁と、
前記圧縮機、前記膨張弁、前記四方切換弁、および前記複数の仕切弁を制御する制御装置とを備え、
前記循環路、前記複数の仕切弁、および前記制御装置は、冷房時には、前記冷媒が前記室外熱交換器機内の前記循環路の一方端から他方端まで順次流れ、暖房時には、前記冷媒が前記室外熱交換機内の前記循環路を複数の経路に分かれて流れるように構成された、空気調和機。
前記循環路は、
前記室外熱交換器機内の前記循環路の一方端および他方端のそれぞれに接続されている主循環路と、
前記一方端の近傍の前記主循環路から分岐して前記室外熱交換器機内の前記循環路の途中に接続された第１のバイパス路と、
前記他方端の近傍の前記主循環路から分岐して前記室外熱交換器機内の前記循環路の途中に接続された第２のバイパス路とを含み、
前記複数の弁は、
前記第１のバイパス路に設けられた第１バイパス仕切弁と、
前記第２のバイパス路に設けられた第２バイパス仕切弁と、
前記室外熱交換器機内の循環路と前記第１のバイパス路とが接続された部位と前記室外熱交換器機内の循環路と前記第１のバイパス路とが接続された部位との間に設けられた室外熱交換器機内循環路仕切弁とを含む、請求項２に記載の空気調和機。
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
前記冷媒と室内空気とが熱交換する室内熱交換器と、
前記冷媒と室外空気とが熱交換する室外熱交換器と、
前記冷媒を膨張させる膨張弁と、
前記循環路における前記冷媒の流れの方向を変更するための四方切換弁と、
前記圧縮機、前記室内熱交換器、前記室外熱交換器、前記膨張弁、および前記四方切換弁を経由して前記冷媒を循環させる循環路と、
前記循環路に設けられ、前記冷媒を堰きとめる複数の仕切弁と、
前記圧縮機、前記膨張弁、前記四方切換弁、および前記複数の仕切弁を制御する制御装置とを備え、
前記循環路、前記複数の仕切弁、および前記制御装置は、除霜運転の前半においては、前記冷媒が前記室外熱交換器機内の前記循環路の一方端から他方端まで順次流れ、除霜運転の後半には、前記冷媒が前記室外熱交換機内の前記循環路のうち前記他方端に近い側の部分のみを流れるように構成された、空気調和機。
前記循環路は、
前記室外熱交換器機内の前記循環路の一方端および他方端のそれぞれに接続されている主循環路と、
前記一方端の近傍の前記主循環路から分岐して前記室外熱交換器機内の循環路の途中に接続されたバイパス路と、
前記主循環路の前記一方端の近傍に設けられた一方端近傍仕切弁と、
前記バイパス路に設けられたバイパス仕切弁と、
前記室外熱交換器機内の循環路と前記バイパス路とが接続された部位と前記一方端との間に設けられた室外熱交換器機内循環路仕切弁とを含む、請求項４に記載の空気調和機。