JPH07280375A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】非共沸混合冷媒を用いた場合でも、暖房時、冷
房時とも熱交換器の性能を有効に使える空気調和装置を
提供する。 【構成】非共沸混合冷媒を用いた空気調和装置におい
て、圧縮機１の吐出側に第１の冷媒流路切り換え装置
２、圧縮機１の吸い込み側に第２の冷媒流路切り換え装
置４を接続し、列数が複数の熱交換器内の冷媒流れ方向
が、暖房運転時、冷房運転時とも熱交換を行う空気の風
下側から風上側になるようにする。 【効果】暖房時、冷房時とも列ごとの非共沸混合冷媒の
流れ方向が、熱交換を行う空気の風下側から風上側にな
るので、熱交換器の入口から出口にわたって周囲を流れ
る空気との温度差が保て、熱交換器の性能を有効に使う
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気調和装置に係わ
り、特に非共沸混合冷媒を用いた空気調和装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】圧縮機、室内熱交換器、減圧装置、室外
熱交換器を接続してサイクルを構成し、サイクル内に少
なくとも２種類以上の冷媒を混合した非共沸混合冷媒を
封入している冷暖房が可能な従来の空気調和装置は、特
公平３−１１３８８号公報に記載されているように、１
つの冷媒流路切り換え装置を、圧縮機の吐出側と吸い込
み側に接続したものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記特公平３−１１３
８８号公報に記載の従来の装置では、暖房時と冷房時で
は冷媒の流れ方向が反転するだけであったので、次のよ
うな問題点があった。

【０００４】すなわちＨＦＣ−３２／ＨＦＣ−１３４ａ
（ハイドロフルオロカ−ボン−３２／ハイドロフルオロ
カ−ボン−１３４ａの略）などの非共沸混合冷媒は、図
２に示すように、凝縮あるいは蒸発過程の冷媒の状態で
ある二相域では、一定圧力下では露点温度と沸点温度が
異なり、同じ組成では乾き度が大きいほど温度が高いこ
とが単一冷媒と大きく異なる点である。そのため熱交換
器の列数が複数の場合、蒸発過程でも凝縮過程でも、冷
媒と周囲を流れる空気との熱交換効率を上昇させるため
には、図３に示すように、熱交換器の列ごとの冷媒流れ
方向を、熱交換を行う空気の流れ方向に対し、風下側か
ら風上側、すなわち対向流とし、熱交換器の入口から出
口にわたって常に空気と冷媒との温度差を保つ必要があ
る。

【０００５】しかし、１つの冷媒流路切り換え装置を、
圧縮機の吐出側と吸い込み側に接続し、暖房時と冷房時
では冷媒の流れ方向が反転するだけの従来の空気調和装
置では、たとえば暖房時に対向流となっても、冷房時に
は図４に示すような並行流となり、熱交換効率が低下し
てしまうという問題点があった。

【０００６】本発明の目的は、少なくとも２種類の非共
沸混合冷媒を用いる空気調和装置において、暖房時、冷
房時ともに冷媒の流れ方向による熱交換効率の低下を防
ぎ、効率を向上した空気調和装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の空気調和装置は、圧縮機、列数が複数の室
内熱交換器、減圧装置、列数が複数の室外熱交換器を接
続してサイクルを構成し、該サイクル内に非共沸冷媒を
少なくとも２種類以上混合した非共沸混合冷媒を封入
し、前記圧縮機の吐出側に、前記圧縮機の吐出側と、室
内熱交換器あるいは室外熱交換器とを選択的に接続し、
かつ前記減圧装置と、室内熱交換器あるいは室外熱交換
器とを選択的に接続するための第１の冷媒流路切り換え
装置を設け、前記圧縮機の吸い込み側に、該圧縮機の吸
い込み側と室内熱交換器あるいは室外熱交換器とを選択
的に接続し、かつ減圧装置と室内熱交換器あるいは室外
熱交換器とを選択的に接続するための第２の冷媒流路切
り換え装置を設けて、室内熱交換器および室外熱交換器
の列ごとの冷媒流れ方向が、暖房運転時、冷房運転時と
も同一方向から流れるように、かつ熱交換を行う空気の
風下側から風上側に流れるように構成したことを特徴と
するものである。

【０００８】又、圧縮機、列数が複数の室内熱交換器、
膨脹装置、列数が複数の室外熱交換器を接続してサイク
ルを構成し、該サイクル内に非共沸冷媒を少なくとも２
種類以上混合した非共沸混合冷媒を封入し、前記圧縮機
の吐出側に、前記圧縮機の吐出側と、室内、室外のうち
の一方の熱交換器あるいはとを第２の冷媒流路切り換え
装置とを選択的に接続し、かつ前記膨脹装置と、室内、
室外のうち一方の熱交換器あるいは第２の冷媒流路切り
換え装置とを選択的に接続するための第１の冷媒流路切
り換え装置を設け、前記圧縮機の吸い込み側に、該圧縮
機の吸い込み側と室内、室外のうち一方の熱交換器ある
いは第２の冷媒流路切り換え装置とを選択的に接続し、
かつ第１の冷媒流路切り換え装置と室内、室外のうち一
方の熱交換器あるいは第１の流路切り換え装置とを選択
的に接続するための第２の冷媒流路切り換え装置を設け
て、室内熱交換器および室外熱交換器の列ごとの冷媒流
れ方向が、暖房運転時、冷房運転時とも同一方向から流
れるように、かつ熱交換を行う空気の風下側から風上側
に流れるように構成したことを特徴とするものである。

【０００９】又、圧縮機、列数が複数の室内熱交換器、
減圧装置、列数が複数の室外熱交換器を接続してサイク
ルを構成し、該サイクル内に非共沸冷媒を少なくとも２
種類以上混合した非共沸混合冷媒を封入し、前記圧縮機
の吐出側に第１の冷媒流路切り換え装置を、前記圧縮機
の吸い込み側に第２の冷媒流路切り換え装置を設けて、
前記第１の冷媒流路切り換え装置及び第２の冷媒流路切
り換え装置を切り換えることにより前記冷媒が圧縮機、
室内熱交換器、減圧装置、室外熱交換器、もしくは圧縮
機、室外熱交換器、減圧装置、室内熱交換器の順に循環
するように構成するとともに、室内熱交換器および室外
熱交換器の列ごとの冷媒流れ方向が、暖房運転時、冷房
運転時とも同一方向から流れるように、かつ熱交換を行
う空気の風下側から風上側に流れるように構成したこと
を特徴とするものである。

【００１０】又、圧縮機、第１の冷媒流路切り換え装
置、列数が複数の室内熱交換器、減圧装置、列数が複数
の室外熱交換器を接続してサイクルを構成し、該サイク
ル内に非共沸冷媒を少なくとも２種類以上混合した非共
沸混合冷媒を封入し、前記圧縮機の吸い込み側に、室内
熱交換器と圧縮機、室外熱交換器と減圧装置、あるいは
室外熱交換器と圧縮機、室内熱交換器と減圧装置とを選
択的に接続するための第２の冷媒流路切り換え装置を設
けることにより、室内熱交換器あるいは室外熱交換器の
うち一方の熱交換器の列ごとの冷媒流れ方向が、暖房運
転時、冷房運転時とも同一方向から流れるように、かつ
熱交換を行う空気の風下側から風上側に流れるように構
成したことを特徴とするものである。

【００１１】又、圧縮機、室内熱交換器、減圧装置、室
外熱交換器、複数の冷媒流路切り換え装置を設けてサイ
クルを構成し、前記冷媒流路切り換え装置が冷凍サイク
ルの圧力差を駆動力として作動する四方弁であって、該
四方弁を駆動するための圧力切り換え装置が、複数の四
方弁を共有化されて駆動されるように構成されているこ
とを特徴とするものである。

【００１２】又、前記四方弁を駆動するための圧力配管
中に逆止弁を設け、循環する冷媒が短絡することを防止
するように構成したものである。又、前記列数が複数の
熱交換器が、各列の冷媒流れ方向を同一方向となるよう
に構成したものである。又、前記列数が複数の熱交換器
が、各列の間に間隙あるいは断熱材を設けて前記各列間
の熱伝達量を低下させたものである。又、前記暖房運転
時あるいは冷房運転時に凝縮器として作用する熱交換器
と膨張弁の間に受液器を設けたものである。

【００１３】

【作用】上記のように構成しているので、冷媒として非
共沸混合冷媒を用いた空気調和装置において、暖房時、
冷房時とも列ごとの冷媒流れ方向が、熱交換を行う空気
の風下側から風上側になっているので、冷媒が周囲を流
れる空気と温度差が保て、熱交換効率を上昇させること
ができる。

【００１４】又、室外熱交換器および室内熱交換器内を
流れる冷媒は、暖房時、冷房時とも空気の流れに対し対
向流となるので、周囲を流れる空気と温度差が保てる。

【００１５】また、暖房運転時、冷房運転時に凝縮器と
して作用する熱交換器と膨張弁の間に、受液器を設けて
いるので、受液器に流入する冷媒は、凝縮後の乾き度の
小さい冷媒であるので、受液器に滞留する液冷媒とは組
成差が小さくなり、循環する冷媒の組成と、封入したと
きの冷媒の組成との差が小さくなる。このため、冷媒を
封入するときの組成の管理が行いやすくなる。

【００１６】又、暖房運転時、冷房運転時とも、室内熱
交換器および室外熱交換器には上側から冷媒が流入する
ので、熱交換器内の液溜りを最小限にでき、熱交換器の
性能低下を抑え、封入冷媒を必要以上に封入することな
く、最小限に抑えることができる。

【００１７】又、室内熱交換器を流れる冷媒は暖房運転
時と冷房運転時では冷媒の流れ方向が異なるので、室内
熱交換器を室外熱交換器と離して設置する場合は、２本
の冷媒配管が液側とガス側の２つに分かれるため、液側
の配管を細くすることができ、冷媒量を低減することが
できる。

【００１８】又、冷房運転時に第１の四方弁内の、凝縮
前の高温高圧の冷媒ガスの一部が、室外熱交換器を通ら
ずに、第１の四方弁内よりも低圧で冷媒温度も低い、第
２の四方弁へ流入するのを防ぐことができ、効率の低下
を防ぐことができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１、図５か
ら図７により説明する。図１は本実施例に関わる空気調
和装置の構成図、図５は、列間で断熱を施した熱交換器
の効果の説明図、図６は列ごとの冷媒流れ方向が異なる
熱交換器の効果の説明図、図７は列ごとの冷媒流れ方向
を同一にした熱交換器の効果の説明図である。

【００２０】図１に示すように、１は圧縮機、２ａ〜２
ｄは第１の冷媒流路切り替え装置としての弁、３は列数
が複数の室内熱交換器、４ａ〜４ｄは第２の冷媒流路切
り替え装置としての弁、５は受液器、６は減圧装置とし
ての膨張弁、７は列数が複数の室外熱交換器で、第１の
冷媒流路切り換え装置は、圧縮機１の吐出側に、圧縮機
１の吐出側と膨張弁６が、それぞれ室内熱交換器３ある
いは室外熱交換器７に選択接続できるように設けてい
る。第２の冷媒流路切り換え装置は、圧縮機１の吸い込
み側に、室内熱交換器３と室外熱交換器７が、それぞれ
圧縮機１あるいは膨張弁６に選択接続できるように設け
るている。これらは配管接続されていて冷凍サイクルが
構成されており、冷媒には非共沸混合冷媒、たとえばＨ
ＦＣ−３２／ＨＦＣ−１３４ａあるいはＨＦＣ−３２／
ＨＦＣ−１２５／ＨＦＣ−１３４ａが用いられている。
８は室内送風ファン、９は室外送風ファンである。ま
た、室内熱交換器３および室外熱交換器７は、図５に示
すように各列ごとにフィンが独立して設けられ、各列の
間には断熱するために間隙が設けられていて、冷媒の流
れ方向は、図７に示すように、各列とも同一方向となっ
ている。

【００２１】このように構成された空気調和装置の動作
について、まず暖房を例にとり説明する。暖房時は第１
および第２の冷媒流路切り換え装置において、弁２ａ、
２ｃ、４ａ、４ｃは開状態に設定され、弁２ｂ、２ｄ、
４ｂ、４ｄは閉状態に設定される。圧縮機１で圧縮され
た高温高圧の冷媒ガスは、弁２ａを通り、室内熱交換器
３に上方から流入し、室内送風ファン８により送風され
てくる空気に対し、風上の列に向かって流れ、空気に放
熱して凝縮する。ここで、以下風上の列に向かって流れ
る場合を対向流、風下の列に向かって流れる場合を並行
流と呼ぶ。そして弁４ａを通り、受液器５に流入し、余
剰冷媒は滞留し、循環する冷媒は膨張弁６で減圧され、
弁２ｃを通り、室外熱交換器７に上方から流入し、室外
送風ファン９により送風されてくる空気に対し対向流に
流れ、空気から吸熱して蒸発する。そして弁４ｃを通り
再び圧縮機１へ戻る。

【００２２】また冷房の場合は、第１および第２の冷媒
流路切り替え装置において、弁２ｂ、２ｄ、４ｂ、４ｄ
は開状態に設定され、弁２ａ、２ｃ、４ａ、４ｃは閉状
態に設定する。圧縮機１で圧縮された高温高圧の冷媒ガ
スは、弁２ｄを通り、室外熱交換器７に暖房時と同様に
上方から流入し、室外送風ファン９により送風されてく
る空気に対し対向流に流れ、空気に放熱して凝縮する。
そして弁４ｄを通り、受液器５に流入し、余剰冷媒は滞
留し、循環する冷媒は膨張弁６で減圧される。そして弁
２ｂを通り、室内熱交換器３に暖房時と同様に上方から
流入し、室内送風ファン８により送風されてくる空気に
対し対向流に流れ、空気から吸熱して蒸発する。そして
弁４ｄを通り再び圧縮機１へ戻る。

【００２３】以上説明したように、室外熱交換器７およ
び室内熱交換器３内を流れる冷媒は、暖房時、冷房時と
も空気の流れに対し対向流となるので、周囲を流れる空
気と温度差が保てる。このため、従来の装置のように暖
房、冷房のいずれかのモードの時に熱交換器内の冷媒流
れ方向が、空気の流れ方向に対し並行流となることによ
って熱交換効率が低下することを防止でき、さらにその
低下分を熱交換器の伝熱面積で補う必要がなくなるの
で、熱交換器を小型にすることができる。

【００２４】また、暖房時、冷房時とも凝縮器としての
熱交換器と膨張弁６の間に、受液器５を設けることがで
きる。このため受液器５に流入する冷媒は、凝縮後の乾
き度の小さい冷媒であるので、受液器５に滞留する液冷
媒とは組成差が小さくなり、循環する冷媒の組成と、封
入したときの冷媒の組成との差が小さくなる。このた
め、冷媒を封入するときの組成の管理が行いやすくな
る。

【００２５】又、暖房時、冷房時とも、室内熱交換器３
および室外熱交換器７には上側から冷媒が流入するの
で、熱交換器内の液溜りを最小限にでき、熱交換器の性
能低下を抑え、封入冷媒を必要以上に封入することな
く、最小限に抑えることができる。

【００２６】室内熱交換器３および室外熱交換器７は、
各列ごとにフィンを独立に形成させ、間隙を設けて断熱
を行うことにより、列間フィンを介して熱伝導によって
の熱移動がなくなり、熱交換効率の低下を防ぐことがで
きる。但し、フィンを独立に形成させず、間隙などを設
けることによって断熱を行っていない場合でも、対向流
化の効果は得られる。

【００２７】又、室内熱交換器３および室外熱交換器７
は各列の冷媒流れ方向が同一であるので、熱交換器効率
の低下を防ぐことができる。つまり、図６に示すように
列ごとの冷媒流れ方向が異なる場合は、各列内でのフィ
ンの温度勾配の形状が、列ごとに一様でなく、熱交換を
行う空気との温度差が小さくなる部分が生じ、熱交換効
率が低下してしまうが、図７に示すように列ごとの冷媒
流れ方向を同一とすると、各列内でのフィンの温度勾配
の形状が、列ごとに一様となり、熱交換を行う空気との
温度差を保てるため、熱交換効率を向上できる。

【００２８】本発明の第２の実施例を図８により説明す
る。図８は本実施例に関わる空気調和装置の構成図であ
る。

【００２９】図８において、１は圧縮機、２ａ〜２ｄは
第１の冷媒流路切り替え装置としての弁、３は列数が複
数の室内熱交換器、４ａ〜４ｄは第２の冷媒流路切り替
え装置としての弁、６は減圧装置としての膨張弁、７は
列数が複数の室外熱交換器で、第１の冷媒流路切り換え
装置は、圧縮機１の吐出側に、圧縮機１の吐出側と膨張
弁１１が、それぞれ室外熱交換器７あるいは第２の冷媒
流路切り換え装置に選択接続できるように設けてあり、
第２の冷媒流路切り換え装置は、圧縮機１の吸い込み側
に室内熱交換器３と室外熱交換器７が、それぞれ圧縮機
１あるいは第１の冷媒流路切り換え装置に選択接続でき
るように設けている。これらは順に配管接続されていて
冷凍サイクルが構成されている。８は室内送風ファン、
９は室外送風ファンである。冷媒には第１の実施例と同
様に、非共沸混合冷媒、たとえばＨＦＣ−３２／ＨＦＣ
−１２５／ＨＦＣ−１３４ａが用いられている。

【００３０】このように構成された空気調和装置の動作
について、まず暖房を例にとり説明する。暖房時は第１
および第２の冷媒流路切り替え装置において、弁２ａ、
２ｃ、４ｂ、４ｄを開状態に設定し、弁２ｂ、２ｄ、４
ａ、４ｃを閉状態に設定する。圧縮機１で圧縮された高
温高圧の冷媒ガスは、弁２ａを通り、弁４ｂを通り、室
内熱交換器３に下方から流入し、室内送風ファン８によ
り送風されてくる空気に対し対向流に流れ、空気に放熱
して凝縮する。そして膨張弁６で減圧され、弁２ｃを通
り、室外熱交換器７に上方から流入し、室外送風ファン
９により送風されてくる空気に対し対向流に流れ、空気
から吸熱して蒸発する。そして弁４ｄを通り再び圧縮機
１へ戻る。

【００３１】また冷房の場合は、第１および第２の冷媒
流路切り替え装置において、弁２ｂ、２ｄ、４ａ、４ｃ
を開状態に設定し、弁２ａ、２ｃ、４ｂ、４ｄは閉状態
に設定する。圧縮機１で圧縮された高温高圧の冷媒ガス
は、弁２ｄを通り、室外熱交換器７に暖房時と同様に上
方から流入し、室外送風ファン９により送風されてくる
空気に対し対向流に流れ、空気に放熱して凝縮する。そ
して弁４ｃを通り、弁２ｂを通り、膨張弁６で減圧さ
れ、室内熱交換器３に暖房時とは逆に上方から流入し、
室内送風ファン８により送風されてくる空気に対し並行
流に流れ、空気から吸熱して蒸発する。そして弁４ａを
通り再び圧縮機１へ戻る。

【００３２】以上述べたように、室外熱交換器７を流れ
る冷媒は、暖房時、冷房時とも空気の流れに対し対向流
となり、並行流に比べ熱交換効率を向上させることがで
きる。一方、室内熱交換器３を流れる冷媒は暖房時と冷
房時では冷媒の流れ方向が異なるので、室内熱交換器を
室外熱交換器と離して設置する場合は、２本の冷媒配管
が液側とガス側の２つに分かれるため、液側の配管を細
くすることができ、冷媒量を低減することができる。

【００３３】本発明の第３の実施例を図９により説明す
る。図９は本実施例に関わる空気調和装置の構成図であ
る。

【００３４】本実施例では、第１の実施例における第１
および第２の冷媒流路切り替え装置として、冷凍サイク
ルの圧力差を駆動力として作動する四方弁を用いてお
り、駆動するための圧力切り換え装置を、第１および第
２の冷媒流路切り換え装置で共有化させて構成してい
る。図９において、１は圧縮機、１０は第１の四方弁、
１２は第２の四方弁で、内部にはピストン１１および１
３が挿入されている。３は列数が複数の室内熱交換器、
６は減圧装置としての膨張弁、７は列数が複数の室外熱
交換器で、これらは順に配管接続されていて冷凍サイク
ルが構成されている。８は室内送風ファン、９は室外送
風ファン、１７は四方弁を駆動するための圧力切り換え
装置としてのパイロットバルブである。そしてパイロッ
トバルブ１７には、圧力配管１４〜１６が３本接続され
ており、第１の圧力配管１４は、図９に示すように、途
中で分岐し、図９中に示す第１の四方弁１０の左端と、
第２の四方弁１２の右端に接続されている。第２の圧力
配管１５は、圧縮機１の吸い込み側に接続されており、
第３の圧力配管１６は、途中で分岐し第１の四方弁１０
の右端と、第２の四方弁１２の左端に接続されている。

【００３５】このように構成された空気調和装置の動作
について、まず暖房を例にとり説明する。暖房時はパイ
ロットバルブ１７は、第１の圧力配管１４と第２の圧力
配管１５が導通するように作動する。第１の圧力配管１
４と第２の圧力配管１５が導通ことにより第１の四方弁
１０と第２の四方弁１２内のピストン１１および１３
は、それぞれ図９中に示す低圧側の左側に移動し、四方
弁１０、１２と第１の圧力配管１４は封鎖される。冷凍
サイクルとして動作は、第１の実施例の暖房時の動作と
同様になる。

【００３６】また、冷房時はパイロットバルブ１７が、
第２の圧力配管１５と第３の圧力配管１６とを導通する
ように作動する。第２の圧力配管１５と第３の圧力配管
１６とを導通することにより第１の四方弁１０と第２の
四方弁１２内のピストン１１および１３は、図９中に示
すようにそれぞれ低圧側の右側に移動し、四方弁１０、
１２と第２の圧力配管１６は封鎖される。冷凍サイクル
としての動作は、第１の実施例の冷房時の動作と同様に
なる。

【００３７】本実施例では、第１および第２の冷媒流路
切り換え装置を四方弁としたことで部品点数が減り、さ
らに２つの四方弁１０、１２の切り換えも１つのパイロ
ットバルブ１７のみで行うので、より信頼性の高い空気
調和装置を提供することができる。また、パイロットバ
ルブ１７の駆動に電磁コイルなどの電力を必要とするも
のを用いている場合は、共通化したことにより削減でき
た電磁コイル分だけ省電力とすることができる。

【００３８】本発明の第４の実施例を図１０により説明
する。図１０は本実施例に関わる空気調和装置の構成図
である。

【００３９】本実施例は、第２の実施例と第３の実施例
を複合して構成したものである。第２の実施例で述べた
ように、室内熱交換器３を流れる冷媒は暖房時と冷房時
では冷媒の流れ方向が異なるので、セパレート型のエア
コンのように室内熱交換器を室外熱交換器と離して設置
する場合は、２本の冷媒配管が液側とガス側の２つに分
かれるため、液側の配管を細くすることができ、封入冷
媒量を削減することができ、配管スペースを小さくする
ことができる。また、パイロットバルブの駆動に電磁コ
イルなどの電力を必要とするものを用いている場合は、
共通化したことにより削減できた電磁コイル分だけ省電
力とすることができる。

【００４０】本発明の第５の実施例を図１１により説明
する。図１１は本実施例に関する空気調和装置の構成図
である。

【００４１】本実施例は、第４の実施例において、第１
の圧力配管１４に設けられた第１の四方弁１０と、第２
の四方弁１２への分岐点との間に、逆止弁１８を第２の
四方弁１２からパイロットバルブ１７へ順方向となるよ
うに設けたものである。

【００４２】このように構成することにより、冷房時に
第１の四方弁１０内の、凝縮前の高温高圧の冷媒ガスの
一部が、室外熱交換器７を通らずに、第１の四方弁１０
内よりも低圧で冷媒温度も低い、第２の四方弁１２へ流
入するのを防ぐことができ、効率の低下を防ぐことがで
きる。

【００４３】本発明の第６の実施例を図１２により説明
する。図１２は本実施例に関する空気調和装置の構成図
である。

【００４４】図１２において、１は圧縮機、１０は第１
の冷媒流路切り換え装置としての四方弁、３は列数が複
数の室内熱交換器、６は減圧装置としての膨張弁、７は
列数が複数の室外熱交換器、１９ａ〜１９ｄは第２の冷
媒流路切り換え装置としての逆止弁で、四方弁１０は、
圧縮機１の吐出側と吸い込み側が、それぞれ室内熱交換
器３と第２の冷媒流路切り換え装置に選択接続できるよ
うに設け、第２の冷媒流路切り換え装置としての逆止弁
１９ａ〜１９ｄは、室外熱交換器７の冷媒流れ方向を冷
房時、暖房とも一定方向となるように、それぞれ室外熱
交換器７の下側から膨張弁６、室外熱交換器７の下側か
ら四方弁１０、四方弁１０から室外熱交換器７の上側、
膨張弁６から室外熱交換器７の上側を順方向となるよう
に設けられ、これらは配管接続されていて冷凍サイクル
が構成されている。冷媒には非共沸混合冷媒が用いられ
ている。８は室内送風ファン、９は室外送風ファンであ
る。

【００４５】このように構成された空気調和装置の動作
について、まず暖房を例にとり説明する。暖房時は圧縮
機１で圧縮された高温高圧のガスは、四方弁１０を通
り、室内熱交換器３に上方から流入し、室内送風ファン
８により送風されてくる空気に対し対向流に流れ、空気
に放熱して凝縮する。そして膨張弁６で減圧され、順方
向に逆止弁１９ｄを通り、室外熱交換器７に上方から流
入し、室内送風ファン９により送風されてくる空気に対
し対向流に流れ、空気から吸熱して蒸発する。そして逆
止弁１９ａには、その下流側に室外熱交換器７内での圧
力損失分だけ高圧であるので流れず、逆止弁１９ｂを通
り、逆止弁１９ｃには、その下流側に室外熱交換器７内
での圧力損失分だけ高圧であるので流れず、四方弁１０
を通り、圧縮機１へ戻る。

【００４６】また、冷房時は圧縮機１で圧縮された高温
高圧のガスは、四方弁１０を通り、順方向である１９ｃ
を通り、室外熱交換器７に上方から流入し、室外送風フ
ァン９により送風されてくる空気に対し対向流に流れ、
空気に放熱して凝縮する。そして逆止弁１９ｂには、そ
の下流側に室外熱交換器７内での圧力損失分だけ高圧で
あるので流れず、逆止弁１９ａを通り、逆止弁１９ｄに
は、その下流側に室外熱交換器７内での圧力損失分だけ
高圧であるので流れず、膨張弁６に流入して減圧され、
室内熱交換器３に下方から流入し、室内送風ファン８に
より送風されてくる空気に対し並行流に流れ、空気から
吸熱して蒸発する。そして四方弁１０を通り、圧縮機１
へ戻る。

【００４７】以上のように本実施例では、室外熱交換器
７を流れる冷媒は、暖房時、冷房時とも空気の流れに対
し対向流となり、室内熱交換器３を流れる冷媒は暖房時
と冷房時では冷媒の流れ方向が異なるので、第２の実施
例と同様の効果があるのに加え、第２の冷媒流路切り換
え装置として逆止弁を用いているので、四方弁のように
駆動装置や圧力配管を必要としないので、省電力の空気
調和装置とすることができる。

【００４８】なお、これまで記した実施例は、すべて熱
交換器のパス数が１パスの場合であったが、熱交換器や
熱交換器内でパス数が複数となる場合にも有効である。

【００４９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、少
なくとも２種類以上の非共沸冷媒を混合した非共沸混合
冷媒を封入した空気調和装置において、熱交換器の冷媒
流れ方向が、暖房時、冷房時とも空気の流れ方向に対し
対向流となるようにしたことにより、並行流に比べ熱交
換効率を上昇させることができ、高効率の空気調和装置
提供できる。 又、冷媒として非共沸混合冷媒を用いた
空気調和装置において、暖房時、冷房時とも列ごとの冷
媒流れ方向が、熱交換を行う空気の風下側から風上側に
なっているので、冷媒が周囲を流れる空気と温度差が保
て、熱交換効率を上昇させることができる。

【００５０】又、室外熱交換器および室内熱交換器内を
流れる冷媒は、暖房時、冷房時とも空気の流れに対し対
向流となるので、周囲を流れる空気と温度差が保てる。

【００５１】また、暖房運転時、冷房運転時に凝縮器と
して作用する熱交換器と膨張弁の間に、受液器を設けて
いるので、受液器に流入する冷媒は、凝縮後の乾き度の
小さい冷媒であるので、受液器に滞留する液冷媒とは組
成差が小さくなり、循環する冷媒の組成と、封入したと
きの冷媒の組成との差が小さくなる。このため、冷媒を
封入するときの組成の管理が行いやすくなる。

【００５２】又、暖房運転時、冷房運転時とも、室内熱
交換器および室外熱交換器には上側から冷媒が流入する
ので、熱交換器内の液溜りを最小限にでき、熱交換器の
性能低下を抑え、封入冷媒を必要以上に封入することな
く、最小限に抑えることができる。

【００５３】又、室内熱交換器を流れる冷媒は暖房運転
時と冷房運転時では冷媒の流れ方向が異なるので、室内
熱交換器を室外熱交換器と離して設置する場合は、２本
の冷媒配管が液側とガス側の２つに分かれるため、液側
の配管を細くすることができ、冷媒量を低減することが
できる。

【００５４】又、冷房運転時に第１の四方弁内の、凝縮
前の高温高圧の冷媒ガスの一部が、室外熱交換器を通ら
ずに、第１の四方弁内よりも低圧で冷媒温度も低い、第
２の四方弁へ流入するのを防ぐことができ、効率の低下
を防ぐことができる。

【００５５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例である空気調和装置の構
成図である。

【図２】非共沸混合冷媒の気液平衡線図である。

【図３】非共沸混合冷媒の蒸発過程での冷媒・空気温度
の説明図である。

【図４】非共沸混合冷媒の蒸発過程での冷媒・空気温度
の説明図である。

【図５】列間で断熱を施した熱交換器の効果の説明図で
ある。

【図６】列ごとの冷媒流れ方向が異なるようにした熱交
換器の効果の説明図である。

【図７】列ごとの冷媒流れ方向を同一にした熱交換器の
効果の説明図である。

【図８】本発明の第二の実施例である空気調和装置の構
成図である。

【図９】本発明の第三の実施例である空気調和装置の構
成図である。

【図１０】本発明の第四の実施例である空気調和装置の
構成図である。

【図１１】本発明の第五の実施例である空気調和装置の
構成図である。

【図１２】本発明の第六の実施例である空気調和装置の
構成図である。

【符号の説明】

１…圧縮機、２ａ〜２ｄ…弁、３…室内熱交換器、４ａ
〜４ｄ…弁、５…受液器、６…膨張弁、７…室外熱交換
器、８…室内ファン、９…室外ファン、１０…第１の四
方弁、１１…第１の四方弁内のピストン、１２…第２の
四方弁、１３…第２の四方弁内のピストン、１４…第１
の圧力配管、１５…第２の圧力配管、１６…第３の圧力
配管、１７…パイロットバルブ、１８…逆止弁、１９ａ
〜１９ｄ…逆止弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松尾 一也 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 工藤 光夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 内田 麻理 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 小暮 博志 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所リビング機器事業部内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機、列数が複数の室内熱交換器、減圧
   装置、列数が複数の室外熱交換器を接続してサイクルを
   構成し、該サイクル内に非共沸冷媒を少なくとも２種類
   以上混合した非共沸混合冷媒を封入し、前記圧縮機の吐
   出側に、前記圧縮機の吐出側と、室内熱交換器あるいは
   室外熱交換器とを選択的に接続し、かつ前記減圧装置
   と、室内熱交換器あるいは室外熱交換器とを選択的に接
   続するための第１の冷媒流路切り換え装置を設け、前記
   圧縮機の吸い込み側に、該圧縮機の吸い込み側と室内熱
   交換器あるいは室外熱交換器とを選択的に接続し、かつ
   減圧装置と室内熱交換器あるいは室外熱交換器とを選択
   的に接続するための第２の冷媒流路切り換え装置を設け
   て、室内熱交換器および室外熱交換器の列ごとの冷媒流
   れ方向が、暖房運転時、冷房運転時とも同一方向から流
   れるように、かつ熱交換を行う空気の風下側から風上側
   に流れるように構成したことを特徴とする空気調和装
   置。
2. 【請求項２】圧縮機、列数が複数の室内熱交換器、膨脹
   装置、列数が複数の室外熱交換器を接続してサイクルを
   構成し、該サイクル内に非共沸冷媒を少なくとも２種類
   以上混合した非共沸混合冷媒を封入し、前記圧縮機の吐
   出側に、前記圧縮機の吐出側と、室内、室外のうちの一
   方の熱交換器あるいはとを第２の冷媒流路切り換え装置
   とを選択的に接続し、かつ前記膨脹装置と、室内、室外
   のうち一方の熱交換器あるいは第２の冷媒流路切り換え
   装置とを選択的に接続するための第１の冷媒流路切り換
   え装置を設け、前記圧縮機の吸い込み側に、該圧縮機の
   吸い込み側と室内、室外のうち一方の熱交換器あるいは
   第２の冷媒流路切り換え装置とを選択的に接続し、かつ
   第１の冷媒流路切り換え装置と室内、室外のうち一方の
   熱交換器あるいは第１の流路切り換え装置とを選択的に
   接続するための第２の冷媒流路切り換え装置を設けて、
   室内熱交換器および室外熱交換器の列ごとの冷媒流れ方
   向が、暖房運転時、冷房運転時とも同一方向から流れる
   ように、かつ熱交換を行う空気の風下側から風上側に流
   れるように構成したことを特徴とする空気調和装置。
3. 【請求項３】圧縮機、列数が複数の室内熱交換器、減圧
   装置、列数が複数の室外熱交換器を接続してサイクルを
   構成し、該サイクル内に非共沸冷媒を少なくとも２種類
   以上混合した非共沸混合冷媒を封入し、前記圧縮機の吐
   出側に第１の冷媒流路切り換え装置を、前記圧縮機の吸
   い込み側に第２の冷媒流路切り換え装置を設けて、前記
   第１の冷媒流路切り換え装置及び第２の冷媒流路切り換
   え装置を切り換えることにより前記冷媒が圧縮機、室内
   熱交換器、減圧装置、室外熱交換器、もしくは圧縮機、
   室外熱交換器、減圧装置、室内熱交換器の順に循環する
   ように構成するとともに、室内熱交換器および室外熱交
   換器の列ごとの冷媒流れ方向が、暖房運転時、冷房運転
   時とも同一方向から流れるように、かつ熱交換を行う空
   気の風下側から風上側に流れるように構成したことを特
   徴とする空気調和装置。
4. 【請求項４】圧縮機、第１の冷媒流路切り換え装置、列
   数が複数の室内熱交換器、減圧装置、列数が複数の室外
   熱交換器を接続してサイクルを構成し、該サイクル内に
   非共沸冷媒を少なくとも２種類以上混合した非共沸混合
   冷媒を封入し、前記圧縮機の吸い込み側に、室内熱交換
   器と圧縮機、室外熱交換器と減圧装置、あるいは室外熱
   交換器と圧縮機、室内熱交換器と減圧装置とを選択的に
   接続するための第２の冷媒流路切り換え装置を設けるこ
   とにより、室内熱交換器あるいは室外熱交換器のうち一
   方の熱交換器の列ごとの冷媒流れ方向が、暖房運転時、
   冷房運転時とも同一方向から流れるように、かつ熱交換
   を行う空気の風下側から風上側に流れるように構成した
   ことを特徴とする空気調和装置。
5. 【請求項５】圧縮機、室内熱交換器、減圧装置、室外熱
   交換器、複数の冷媒流路切り換え装置を設けてサイクル
   を構成し、前記冷媒流路切り換え装置が冷凍サイクルの
   圧力差を駆動力として作動する四方弁であって、該四方
   弁を駆動するための圧力切り換え装置が、複数の四方弁
   を共有化されて駆動されるように構成されていることを
   特徴とする空気調和装置。
6. 【請求項６】前記四方弁を駆動するための圧力配管中に
   逆止弁を設け、循環する冷媒が短絡することを防止する
   ように構成した請求項５に記載の空気調和装置。
7. 【請求項７】前記列数が複数の熱交換器が、各列の冷媒
   流れ方向を同一方向となるように構成した請求項１から
   ５のいずれかに記載の空気調和装置。
8. 【請求項８】前記列数が複数の熱交換器が、各列の間に
   間隙あるいは断熱材を設けて前記各列間の熱伝達量を低
   下させたものである請求項１から７のいずれかに記載の
   空気調和装置。
9. 【請求項９】前記暖房運転時あるいは冷房運転時に凝縮
   器として作用する熱交換器と膨張弁の間に受液器を設け
   た請求項１から８のいずれかに記載の空気調和装置。