JP2524382B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、冷凍サイクル回路を用いて冷暖房運転を行
なう空気調和装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来この種の空気調和装置は、概略第３図に示すよう
な構成とされていた。これを簡単に説明すると、図中符
号１は圧縮機、２は四方切換弁、３は室外側熱交換器、
4,5は冷房運転時、暖房運転時にそれぞれ膨張機構とし
て機能する第１および第２の絞り装置、６は室内側熱交
換器、７はアキュムレータで、これらを順次冷媒配管で
連結接続することで冷凍サイクル回路が構成されてい
る。なお、8,9は室内側、室外側熱交換器6,3にそれぞれ
送風する室内側および室外側送風機で、また4a,4bは第
１の絞り装置４を構成する第１の減圧装置（キャピラリ
チューブ）およびこれをバイパスする回路中に設けられ
た第１の逆止弁、5a,5bは第２の絞り装置５を構成する
第２の減圧装置（キャピラリーチューブ）およびこれを
バイパスする回路中に設けられた第２の逆止弁である。

このような構成による空気調和装置において、冷房運
転時（冷媒の流れを図中太い実線による矢印で示す）に
は、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四
方切換弁２を通り、室外側熱交換器３で室外側送風機９
によって送風される室外空気と熱交換し、ガス冷媒が凝
縮液化される。そして、第１の絞り装置４側でのバイパ
ス回路中の第１の逆止弁4bを通り、第２の絞り装置５を
構成する第２の減圧装置5a側に導入されて減圧され、低
温低圧の液冷媒となる。その後、この液冷媒は室内側熱
交換器６に入り、室内側送風機８によって送風される室
内空気と熱交換し、室内空気を冷却するとともに、これ
により液冷媒が蒸発ガス化され、四方切換弁２、アキュ
ムレータ７を通り圧縮機１に戻るという冷房時の冷凍サ
イクルが構成され、以後冷媒は上述した冷凍サイクル経
路内を順次液化、気化を繰り返しながら循環される。

一方、暖房運転時（冷媒の流れを図中細い実線による
矢印で示す）には、圧縮機１から吐出された高温高圧の
ガス冷媒は、暖房側に切換えられた四方切換弁２を通
り、室内側熱交換器６に入り、室内側送風機８によって
送風される室内空気と熱交換して室内空気を加熱すると
ともに、これによりガス冷媒が凝縮液化される。そし
て、この液冷媒は、第２の絞り装置５をバイパスする回
路中の第２の逆止弁5bを通り、第１の絞り装置４を構成
する第１の減圧装置4aに導かれて減圧され、低温低圧の
液冷媒となる。その後、液冷媒は室外側熱交換器３に入
り、室外側送風機９によって送風される室外空気と熱交
換し室外空気から採熱して室外空気を冷却するととも
に、これにより液冷媒が蒸発ガス化し、四方切換弁２、
アキュムレータ７を通り圧縮機１に戻り、これにより暖
房時の冷凍サイクルが構成される。

また、このような暖房運転を継続して行なっている
と、たとえば室外空気温度が低い場合、室外側熱交換器
３に着霜が生じてくる。このような着霜が多くなると熱
交換効率が悪くなり、室外空気からの採熱量が減少する
ため、空気調和装置の暖房能力が著しく低下する。した
がって、このような場合には、デフロスト（除霜）を行
なうことが必要とされる。

このようなデフロスト運転時（冷媒の流れを図中破線
による矢印で示す）には、圧縮機１から吐出された高温
高圧のガス冷媒は、暖房側から冷房側へと切換えられた
四方切換弁２を通り、室外側熱交換器３に入る。ここ
で、室外側送風機９は停止している。そして、この室外
側熱交換器３の表面に着霜していた霜を高温ガス冷媒で
溶解し、この冷媒が凝縮液化して第１の絞り装置４をバ
イパスする第１の逆止弁4bを通り、第２の絞り装置５を
構成する第２の減圧装置5aによって減圧されて低温低圧
の液冷媒となり、室内側熱交換器６に入り、次で四方切
換弁２およびアキュムレータ７を通って圧縮機１に戻る
という冷凍サイクル運転を行なうものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述した暖房運転中のデフロスト運転時に
おいて、低温低圧の液冷媒が室内側熱交換器６に導入さ
れた場合に若干の問題を生じている。すなわち、この室
内側熱交換器６に対向して配置される室内側送風機８
は、このデフロスト運転時に通常は微風運転を行なって
いるか、あるいは停止されている。そして、たとえば微
風運転を行なっている場合には、低温低圧の液冷媒と室
内空気とが熱交換され、室内空気を冷却するとともに液
冷媒が蒸発ガス化し、四方切換弁２およびアキュムレー
タ７を通り圧縮機１に戻る。したがって、このような場
合には、室内側に冷風が吹出されることとなり、空気調
和効果を著しく低下させてしまうという問題を生じてい
る。

また、室内側送風機８を停止させた場合には、低温低
圧の液冷媒は採熱できず、冷媒は液のままアキュムレー
タ７に入り圧縮機１に戻るため、圧縮機１が液圧縮し、
圧縮機トラブルを生じることがあった。

さらに、上述した従来装置によれば、特にデフロスト
時における高圧圧力が低いため、低圧圧力も低下し、圧
縮機１の能力が充分に発揮できず、デフロスト時間も長
くかかる等といった欠点があった。また、暖房運転時に
四方切換弁２を冷房側に切換え、デフロスト運転を行な
うため、切換え時に熱のロスが生じるという問題もあっ
た。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、暖房
運転中のデフロスト運転時において冷風の室内への吹出
しを防止するとともに、四方切換弁を暖房側としたまま
でのデフロスト運転を行ない、低圧圧力を上げて圧縮機
能力を高め、しかも圧縮機からの高温、高圧ガス冷媒と
吸入側配管とを熱交換させるように構成することで、圧
縮機への液戻りをも防止し得る空気調和装置を得ること
を目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本願発明に係わる空気調和装置は、圧縮機と、この圧
縮機から吐出される高温高圧の冷媒の流れを切換える四
方切換弁と、室外側送風機を備えた室外側熱交換器と、
暖房時に冷媒を減圧する第２の絞り装置と、室内送風機
を備えた室内側熱交換器とを備え、これらを順次冷媒配
管で接続して冷媒回路を構成してなる空気調和装置にお
いて、 三方切換弁を備え、前記三方切換弁を前記圧縮機と前
記四方切換弁との間に前記圧縮機吐出側冷媒配管にて接
続し、前記三方切換弁を介して前記室外側熱交換器と第
２の絞り装置を接続する配管の間にバイパスして接続す
る第４のバイパス回路を設け、 前記三方切換弁を、暖房運転時には、四方切換弁側
に、デフロスト運転時には、前記第４のバイパス回路側
に切換え、 デフロスト運転時は、前記四方切換弁を暖房運転にし
たままで行うようにしたものである。

また、圧縮機から三方切換弁に至る吐出側冷媒配管の
途中から、室外側熱交換器と第２の絞り装置を接続する
配管の間にバイパスして接続する第１のバイパス回路を
設け、 かつ、この第１のバイパス回路はその配管途中に、前
記圧縮機の吸込側冷媒配管と熱交換するサクショク熱交
換器部と、冷媒を減圧する減圧装置を備えたものであ
る。

また、冷媒回路に冷房時に冷媒を減圧する第１の絞り
装置を備え、 前記第１の絞り装置および第２の絞り装置は、それぞ
れの減圧装置をバイパスする第２および第３のバイパス
回路を有するとともに、これら第２および第３のバイパ
ス回路には、それぞれ室外側および室内側熱交換器側へ
のみ冷媒の流れを許容する逆止弁をを備え、 圧縮機の吐出側冷媒装置と四方切換弁との間に接続さ
れた三方切換弁を、暖房運転時および冷房運転時には前
記吐出側冷媒配管を四方切換弁側に、デフロスト運転時
には第４のバイパス回路側に切換え、 デフロスト運転時は、前記四方切換弁を暖房運転の状
態としたままで、前記三方切換弁を切換えて行うように
したものである。

また、室内側熱交換器の近傍に、補助熱源を設置した
ものである。

また、第４のバイパス回路の配管内径を、圧縮機の吐
出側冷媒配管の内径よりも細い配管内径としたものであ
る。

また、第４のバイパス回路から圧縮機の吸入側冷媒配
管側にバイパスして接続される補助減圧手段を備えた第
５のバイパス回路を設け、デフロスト運転時に、この第
５のバイパス回路を前記第４のバイパス回路と共に開路
するように構成したものである。

また、第４のバイパス回路に、第３の逆止弁を備えた
ものである。

〔作用〕

本発明によれば、暖房運転中に室外側熱交換器に着霜
した場合、四方切換弁を暖房運転としたままで三方切換
弁を切換えることにより、従来のような四方切換弁の切
換えによる熱ロスの発生や室内側への冷風の吹出しを防
止して、デフロスト運転を行うことができる。しかも、
デフロスト運転時に四方切換弁を介して冷媒が室内側熱
交換器に流れ、凝縮して溜り込むことがなく、第４のバ
イパス回路へ流れるデフロスト用冷媒が不足することが
なく、迅速なデフロストが可能である。

また、第１のバイパス回路のサクション熱交換器部に
より、暖房、冷房、デフロスト時に圧縮機への冷媒の液
戻りを防止する。

また、第５のバイパス回路により圧縮機の低圧圧力が
上昇して、圧縮機の能力が増し、デフロスト時間を短縮
できる。

〔実施例〕

第１図は本発明に係る空気調和装置の一実施例を示す
ものであり、同図において前述した第３図と同一または
相当する部分には同一番号を付してその説明は省略す
る。

さて、本発明によれば、圧縮機１、四方切換弁２、室外
側熱交換器３、第１の絞り装置４、第２の絞り装置５、
室内側熱交換器６およびアキュムレータ７を冷媒配管で
順次接続してなる冷媒回路を備えてなる空気調和装置に
おいて、圧縮機１の吐出側配管から分岐されアキュムレ
ータ７と圧縮機１との間を接続する吸入側配管1aと熱交
換可能に構成されたサクション熱交換器11を通りかつ補
助キャピラリチューブ12を通って第１および第２の絞り
装置4,5間の配管側にバイパスして接続された第１のバ
イパス配管10を備えている。また、第１の減圧装置4aを
バイパスする逆止弁4bを設けた第２のバイパス回路4cと
第２の減圧装置5aをバイパスする逆止弁5bを設けた第３
のバイパス回路5cとが設けられている。さらに、圧縮機
１の吐出側配管1bから三方切換弁13を介して前記第１お
よび第２の絞り装置4,5間の配管側にバイパスして接続
される吐出側配管1bの内径よりも細い配管内径を有する
第４のバイパス回路14を設けている。そして、このよう
な構成において、デフロスト運転時に四方切換弁２を暖
房運転状態としたままで室内側および室外側熱交換器6,
3に送風する送風機8,9を停止させるとともに、三方切換
弁13を切換えて第４のバイパス回路14を開路してデフロ
スト運転を行なえるようにしている。

以上の構成による空気調和装置において、冷房運転時
（冷媒の流れは図中太い実線による矢印方向）には、圧
縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方切換
弁２を通り室外側熱交換器３で室外側送風機９によって
送風される室外空気と熱交換するとともに、これにより
ガス冷媒が凝縮液化する。そして、第１の絞り装置４に
おける第１の減圧装置4aによって減圧され、低温低圧の
液冷媒となる。一方、圧縮機１から吐出された高温高圧
のガス冷媒の一部は、第１のバイパス回路10を通りサク
ション熱交換器11で圧縮機１へ吸入される低圧冷媒と熱
交換し、吸入冷媒を加熱して完全に気化させ、自らは凝
縮液化し、補助キャピラリチューブ12によって減圧され
て低温低圧の液冷媒となり、第１および第２の絞り装置
4,5間の配管に合流し、第２の絞り装置５における第３
のバイパス回路5cを通り、室内側熱交換器６に入り室内
側送風機８から送風される室内空気と熱交換して室内空
気を冷却するとともに、これにより液冷媒は蒸発ガス化
し、四方切換弁２およびアキュムレータ７を通り圧縮機
１に戻るという冷凍サイクル回路が構成される。

また、暖房運転時（冷媒の流れは図中細い実線による
矢印方向）には、圧縮機１から吐出された高温高圧のガ
ス冷媒は、暖房側に切換えられた四方切換弁２を通って
室内側熱交換器６に入り、室内側送風機８から送風され
る室内空気と熱交換して室内空気を加熱するとともに、
これによりガス冷媒は凝縮液化する。そして、第２の絞
り装置５における第２の減圧装置5aによって減圧され、
低温低圧の液冷媒となる。一方、圧縮機１から吐出され
た高温高圧のガス冷媒の一部は、第１のバイパス回路10
を通り、サクション熱交換器11で圧縮機１に吸入される
低圧冷媒と熱交換し吸入冷媒を加熱して完全に気化さ
せ、自らは凝縮液化し補助キャピラリチューブ12によっ
て減圧され、低温低圧の液冷媒となって前記配管側に合
流し、第１の絞り装置４における第２のバイパス回路4c
を通り、室外側熱交換器３に入り室外側送風機９から送
風される室外空気と熱交換し、室外空気から採熱して室
外空気を冷却するとともに、これにより液冷媒は蒸発ガ
ス化し、四方切換弁２、アキュムレータ７を通り、圧縮
機１に戻るという冷凍サイクル回路が構成される。

また、このような暖房運転時において、たとえば室外
空気温度が低く、室外側熱交換器３に着霜が生じた場合
に必要とされるデフロスト運転時（冷媒の流れは図中破
線による矢印方向）には、圧縮機１から吐出された高温
高圧のガス冷媒は、デフロスト側に切換えられている状
態の三方切換弁13を通り第１および第２の絞り装置4,5
間の配管側に接続されている第４のバイパス回路14を通
って該配管側に流入される。

一方、ここで圧縮機１から吐出された高温高圧のガス
冷媒の一部は、第１のバイパス回路10を通り、サクショ
ン熱交換器11で圧縮機１に吸入される低圧冷媒と熱交換
され、吸入冷媒を加熱して完全に気化させるとともに、
自らは凝縮液化し補助キャピラリチューブ12によって減
圧されて低温低圧の液冷媒となり、前記第４のバイパス
回路14を通った高温高圧のガス冷媒と混合される。そし
て、これら合流されたガス冷媒は、第１の絞り装置４に
おける第２のバイパス回路4cを通り室外側熱交換器３に
入る。このとき、室外側送風機９は停止されている。そ
して、高温ガス冷媒は、室外側熱交換器３の表面に着霜
した霜を高温ガス冷媒で融解し、この冷媒が凝縮液化し
て四方切換弁２を通りアキュムレータ７に入り圧縮機１
に戻されることになる。

したがって、このようなデフロスト時においては、四
方切換弁２を暖房側から冷房側に切換えることなく、デ
フロスト運転に入ることができ、これにより切換えのた
めの熱ロスがない。また、低温液冷媒が室内側熱交換器
６内を通過しないために、従来のような室内側に冷風が
吹出されるといった問題も解消される。さらに、吐出側
配管1bよりも第４のバイパス回路14を構成する配管内径
を細くするようにしたもので、圧力損失が生じ、圧縮機
１の高圧側圧力が上昇し、入力が増加するので、圧縮機
１の能力が増大し、デフロスト時間を短くすることが可
能となる。また、サクション熱交換器11によって圧縮機
１に対する吸入側配管1aを、圧縮機１から吐出された高
温高圧のガス冷媒で熱交換するように構成したので、圧
縮機１への液戻り現象を防止でき、圧縮機トラブルを防
止することが可能となる。

ここで、図中15で示したように室内側熱交換器６に対
面して補助熱源としての電熱器を設置するようにする
と、デフロスト運転中において冷媒がこの室内側熱交換
器６を通らないため、室内側送風機８を運転することが
でき、デフロスト運転中も暖房運転を継続できるといっ
た利点を奏する。

第２図は本発明に係る空気調和装置の他の実施例を示
すものであって、この実施例では、前述した実施例にお
いて圧縮機１の吐出側配管1bから第１および第２の絞り
装置4,5間の配管にバイパス接続して設けた第４のバイ
パス回路14に第３の逆止弁18を設けるとともに、その上
流側から圧縮機１の吸入側配管1a側にバイパスして接続
される補助減圧手段としての補助キャピラリチューブ17
を有する第５のバイパス回路16を設けてなる構成として
いる。

そして、このような構成によれば、冷房運転時や暖房
運転時には前述した実施例と同様の作動状態となるが、
デフロスト運転時には次のような作動状態となる。すな
わち、このデフロスト運転時には、圧縮機１から吐出さ
れた高温高圧のガス冷媒は、三方切換弁13を介して第４
のバイパス回路14により前記第３の逆止弁18を通った
後、第１および第２の絞り装置4,5間の配管側に流入さ
れる。さらに、圧縮機１から吐出された高温高圧ガス冷
媒の一部は、第１のバイパス回路10により前述した通
り、圧縮機１吸入側の低圧冷媒を加熱して気化させると
ともに自らは凝縮液化しさらに減圧されて低温低圧の液
冷媒となって前記第４のバイパス回路14側からの高温高
圧ガス冷媒と混合され、第２のバイパス回路4cを通り室
外側熱交換器３側に送られ、その表面に着霜している霜
を融解し、これにより凝縮液化された冷媒が四方切換弁
２、アキュムレータ７を介して圧縮機１側に吸入され
る。また、この圧縮機１の吸入側配管1a内の冷媒は、サ
クション熱交換器11により第１のバイパス回路10を通っ
て流れる高温高圧のガス冷媒により気化されるので、圧
縮機１への液戻り現象を防止し得るものである。

そして、本実施例によれば、このようなデフロスト運
転時において、第４のバイパス回路14を通る高温高圧の
ガス冷媒の一部が、第５のバイパス回路16へと分岐さ
れ、補助キャピラリチューブ17で流量を制御されながら
圧縮機１の低圧側（吸入側配管1a）に流入するので、低
圧圧力が上昇し、圧縮機１の能力が増大し、デフロスト
時間を短くすることができるという利点を奏することが
可能となる。

なお、本発明は上述した実施例構造に限定されず、空
気調和装置各部の形状、構造等を、必要に応じて適宜変
形、変更することは自由である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本願発明による空気調和装置によ
れば、三方切換弁を備え、前記三方切換弁を圧縮機と四
方切換弁との間に前記圧縮機吐出側冷媒配管にて接続
し、前記三方切換弁を介して室外側熱交換器と第２の絞
り装置を接続する配管の間にバイパスして接続する第４
のバイパス回路を設け、前記三方切換弁を、暖房運転時
には、四方切換弁側に、デフロスト運転時には、前記第
４のバイパス回路側に切換え、デフロスト運転時は、前
記四方切換弁を暖房運転にしたままで行うようにしたの
で、デフロスト運転時に、四方切換弁を介して冷媒が室
内側熱交換器へ流れ込み、凝縮して溜りこむことがない
ので、第４のバイパス回路へ流れるデフロスト用冷媒が
不足することがなく、迅速なデフロストが可能となり、
また、従来のような四方切換弁の切換えによる熱ロスや
冷風の吹き出しを防止できるという顕著な効果を奏する
ものであります。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る空気調和装置の一実施例を示す冷
凍サイクル回路の概略構成図、第２図は本発明の他の実
施例を示す冷凍サイクル回路の概略構成図、第３図は従
来例を示す概略構成図である。 １……圧縮機、1a……吸入側配管、1b……吐出側配管、
２……四方切換弁、３……室外側熱交換器、4,5……第
１および第２の絞り装置、4a,5a……第１および第２の
減圧装置（キャピラリチューブ）、4b,5b……逆止弁、4
c,5c……第１および第２のバイパス回路、６……室内側
熱交換器、７……アキュムレータ、8,9……室内側およ
び室外側送風機、10……第１のバイパス回路、11……サ
クション熱交換器、12……補助キャピラリチューブ、13
……三方切換弁、14……第４のバイパス回路、15……電
熱器、16……第５のバイパス回路、17……補助キャピラ
リチューブ（補助減圧手段）、18……第３の逆止弁。

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機と、この圧縮機から吐出される高温
   高圧の冷媒の流れを切換える四方切換弁と、室外側送風
   機を備えた室外側熱交換器と、暖房時に冷媒を減圧する
   第２の絞り装置と、室内送風機を備えた室内側熱交換器
   とを備え、これらを順次冷媒配管で接続して冷媒回路を
   構成してなる空気調和装置において、 三方切換弁を備え、前記三方切換弁を前記圧縮機と前記
   四方切換弁との間に前記圧縮機吐出側冷媒配管にて接続
   し、前記三方切換弁を介して前記室外側熱交換器と第２
   の絞り装置を接続する配管の間にバイパスして接続する
   第４のバイパス回路を設け、 前記三方切換弁を、暖房運転時には、四方切換弁側に、
   デフロスト運転時には、前記第４のバイパス回路側に切
   換え、 デフロスト運転時は、前記四方切換弁を暖房運転にした
   ままで行うようにしたことを特徴とする空気調和装置。
2. 【請求項２】圧縮機から三方切換弁に至る吐出側冷媒配
   管の途中から、室外側熱交換器と第２の絞り装置を接続
   する配管の間にバイパスして接続する第１のバイパス回
   路を設け、 かつ、この第１のバイパス回路はその配管途中に、前記
   圧縮機の吸込側冷媒配管と熱交換するサクショク熱交換
   器部と、冷媒を減圧する減圧装置を備えていることを特
   徴とする請求項１記載の空気調和装置。
3. 【請求項３】冷媒回路に冷房時に冷媒を減圧する第１の
   絞り装置を備え、 前記第１の絞り装置および第２の絞り装置は、それぞれ
   の減圧装置をバイパスする第２および第３のバイパス回
   路を有するとともに、これら第２および第３のバイパス
   回路には、それぞれ室外側および室内側熱交換器側への
   み冷媒の流れを許容する逆止弁をを備え、 圧縮機の吐出側冷媒配管と四方切換弁との間に接続され
   た三方切換弁を、暖房運転時および冷房運転時には前記
   吐出側冷媒配管を四方切換弁側に、デフロスト運転時に
   は第４のバイパス回路側に切換え、 デフロスト運転時は、前記四方切換弁を暖房運転の状態
   としたままで、前記三方切換弁を切換えて行うようにし
   たことを特徴とする請求項２記載の空気調和装置。
4. 【請求項４】室内側熱交換器の近傍に、補助熱源を設置
   したことを特徴とする請求項１、請求項２または請求項
   ３記載の空気調和装置。
5. 【請求項５】第４のバイパス回路の配管内径を、圧縮機
   の吐出側冷媒配管の内径よりも細い配管内径としたこと
   を特徴とする請求項１、請求項２、請求項３記載または
   請求項４記載の空気調和装置。
6. 【請求項６】第４のバイパス回路から圧縮機の吸入側冷
   媒配管側にバイパスして接続される補助減圧手段を備え
   た第５のバイパス回路を設け、 デフロスト運転時に、この第５のバイパス回路を前記第
   ４のバイパス回路と共に開路するように構成したことを
   特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４ま
   たは請求項５記載の空気調和装置。
7. 【請求項７】第４のバイパス回路に、第３の逆止弁を備
   えたことを特徴とする請求項６記載の空気調和装置。