| 【発明の名称】 |
空気調和装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】高松 正樹
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| 【要約】 |
【課題】室外機にポンプダウン用のレシーバタンクが存在しても、冷凍サイクルの熱効率をさせること。
【解決手段】室内機と、圧縮機２２、室外熱交換器２６及びレシーバタンク２８が順次配設された室外機２１と、を有する空気調和装置２０において、室外機には、冷房運転時におけるレシーバタンクの下流側に、冷媒が未満杯状態の上記レシーバタンクから流出する飽和液状態の冷媒を空気と熱交換して、この冷媒を過冷却させる中間熱交換器２９が設けられたものである。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 室内機と、圧縮機、室外熱交換器及びレシーバタンクが順次配設された室外機と、を有する空気調和装置において、上記室外機には、冷房運転時におけるレシーバタンクの下流側に、冷媒が未満杯状態の上記レシーバタンクから流出する飽和液状態の冷媒を空気と熱交換して、この冷媒を過冷却させる中間熱交換器が設けられたことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】 上記室外機には、暖房運転時に室内機から流れ出る冷媒を、中間熱交換器を迂回させて室外熱交換器へ導くバイパス流路が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】 上記室外機には、暖房運転時に室内機から流れ出る冷媒を、膨張機構を介して中間熱交換器及び室外熱交換器へ導く流路が設けられたことをことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、室外機にポンプダウン用のレシーバタンクを備えた空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスエンジンを圧縮機の駆動源とするガスヒートポンプ式の空気調和装置においては、地球温暖化防止及び省エネルギー推進の観点から高効率化が要請されている。この要請に応えるためには、ガスエンジンの熱効率を向上させることも重要であるが、空気調和装置における冷凍サイクルの熱効率を向上させる必要がある。
【０００３】一般に、ビルディング等に採用される、複数の室外機を備えた空気調和装置では、冷媒配管の配管長が長くなる傾向にある。このため、ポンプダウン時に冷媒配管等内の冷媒を回収可能とするレシーバタンクの容量は、必然的に増大されることになる。
【０００４】図５は、レシーバタンク１１を備えた室外機１０を有する空気調和装置の冷媒回路図であり、レシーバタンク１１内には、ポンプダウン時以外に冷媒が未満杯状態となっている。冷房運転時に、冷媒は圧縮機１２から四方弁１３を経て、凝縮器として機能する室外熱交換器１４へ流れ、全開操作状態にある室外膨張弁１５を経てレシーバタンク１１内へ至る。このレシーバタンク１１内では、冷媒が未満杯状態であることから、レシーバタンク１１内にて気液分離された冷媒は飽和液状態となり、その後、図示しない室内機へ至って膨張され蒸発して室内を冷房した後、アキュムレータ１６を経て圧縮機１２へ戻される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、レシーバタンク１１を備えた室外機１０を有する空気調和装置では、室外熱交換器１４にて凝縮された液冷媒が、レシーバタンク１１内で飽和液状態となって室内機の膨張機構へ導かれるので、冷媒を過冷却させることができない。このため、空気調和装置における冷凍サイクルの熱効率を向上させることができない。
【０００６】本発明の課題は、上述の事情を考慮してなされたものであり、室外機にポンプダウン用のレシーバタンクが存在していても、冷凍サイクルの熱効率を向上させることができる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】請求項１記載の発明は、室内機と、圧縮機、室外熱交換器及びレシーバタンクが順次配設された室外機と、を有する空気調和装置において、上記室外機には、冷房運転時におけるレシーバタンクの下流側に、冷媒が未満杯状態の上記レシーバタンクから流出する飽和液状態の冷媒を空気と熱交換して、この冷媒を過冷却させる中間熱交換器が設けられたことを特徴とするものである。
【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記室外機には、暖房運転時に室内機から流れ出る冷媒を、中間熱交換器を迂回させて室外熱交換器へ導くバイパス流路が設けられたことを特徴とするものである。
【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記室外機には、暖房運転時に室内機から流れ出る冷媒を、膨張機構を介して中間熱交換器及び室外熱交換器へ導く流路が設けられたことをことを特徴とするものである。
【００１０】請求項１に記載の発明には、次の作用がある。
【００１１】室外機には、冷房運転時におけるレシーバタンクの下流側に、冷媒が未満杯状態の上記レシーバタンクから流出する飽和液状態の冷媒を空気と熱交換して、この冷媒を過冷却させる中間熱交換器が設けられたことから、室内機及び室外機にて構成される冷凍サイクルの熱効率を向上させることができる。
【００１２】また、レシーバタンクが、室内機及び室外機の冷媒配管等内における冷媒を回収し得る容量に構成されている場合には、このレシーバタンクによって、配管長が長い冷媒配管からも冷媒を良好にポンプダウンすることができる。
【００１３】請求項２に記載の発明には、次の作用がある。
【００１４】室外機には、暖房運転時に室内機から流れ出る冷媒を、中間熱交換器を迂回させて室外熱交換器へ導くバイパス流路が設けられたことから、暖房運転時に、室外機の中間熱交換器にて冷媒からの放熱を防止できるので、冷凍サイクルにおける熱効率の低下を抑制できる。
【００１５】請求項３に記載の発明には、次の作用がある。
【００１６】室外機には、暖房運転時に室内機から流れ出る冷媒を、膨張機構を介して中間熱交換器及び室外熱交換器へ導く流路が設けられたことから、暖房運転時に、中間熱交換器が室外熱交換器と共に蒸発器として機能し、この結果、冷凍サイクルの熱効率をより一層向上させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】「Ａ」第一の実施の形態図１は、本発明に係る空気調和装置の第一の実施の形態を示す室外機の冷媒回路図である。
【００１９】この図１に示すガスヒートポンプ式の空気調和装置２０は、室外に設置された室外機２１と、室内に設置された複数の室内機とを有し、室外機２１に配設された圧縮機２２が、ガスエンジンなどの内燃機関（不図示）により駆動されるものである。
【００２０】この圧縮機２２は冷媒配管２３に配設され、この冷媒配管２３には、圧縮機２２の吸込側にアキュムレータ２４が、圧縮機２２の吐出側に四方弁２５がそれぞれ配設される。更に、この冷媒配管２３には、四方弁２５側に室外熱交換器２６、膨張機構としての室外膨張弁２７、レシーバタンク２８及び中間熱交換器２９が順次配設されている。
【００２１】室外熱交換器２６及び中間熱交換器２９は、近傍に配置された冷却ファン３０により冷却される。また、室外膨張弁２７は、空気調和装置２０の暖房運転時に弁開度が調整されて、冷媒配管２３内を流れる冷媒を膨張させ、また、冷房運転時には全開操作されて、冷媒を膨張させる機能を有しない。
【００２２】上記レシーバタンク２８は、ポンプダウン時に室外機２１の冷媒配管２３及び室内機の冷媒配管等内の冷媒を回収する容量を有し、従って、ポンプダウン時以外に冷媒（液冷媒）が未満杯状態となっている。また、レシーバタンク２８は、空気調和装置２０がビルディング等に採用されて室内機が多数存在するものである場合には、室内機の冷媒配管の配管長が長くなるため、その容量も、配管長に対応して大きなものに構成される。
【００２３】上記中間熱交換器２９は、空気調和装置２０の冷房運転時にレシーバタンク２８の下流側に配設される。冷房運転時には、レシーバタンク２８内に液冷媒が未満杯状態となっているので、冷房運転時にレシーバタンク２８へ流入した冷媒は気液分離され、飽和液状態となってレシーバタンク２８から流出する。上記中間熱交換器２９は、空気調和装置２０の冷房運転時に、レシーバタンク２８から流出した飽和液状態の冷媒を空気と熱交換して、この冷媒（液冷媒）を過冷却させるものである。
【００２４】なお、室内機の冷媒配管には室内熱交換器が配設されると共に、この室内熱交換器の近傍に室内膨張弁が配設されている。
【００２５】上記室外機２１の四方弁２５の切換操作により、空気調和装置２０が冷房運転又は暖房運転される。
【００２６】つまり、四方弁２５を冷房側に切り換えることにより、圧縮機２２から吐出された冷媒（高圧高温のガス冷媒）は、四方弁２５を経て室外熱交換器２６へ流れ、この室外熱交換器２６で凝縮されて液冷媒となる。この液冷媒は室外膨張弁２７（全開状態）を経て、液冷媒が未満杯状態となったレシーバタンク２８内へ至り、気液分離されて飽和液状態となり中間熱交換器２９へ至る。飽和液状態の冷媒は、この中間熱交換器２９内で過冷却されて各室内機へ至り、室内機の室内膨張弁にて膨張された後、室内熱交換器により蒸発されて、室内を冷却する。室内熱交換器にて蒸発された冷媒（ガス冷媒）は、室外機２１のアキュムレータ２４を経て圧縮機２２へ戻される。
【００２７】また、四方弁２５を暖房側に切り換えたときには、圧縮機２２から吐出された冷媒（高圧高温のガス冷媒）は、四方弁２５を経て各室内機の室内熱交換器に至り、この室内熱交換器にて凝縮されて、室内を暖房する。室内熱交換器にて凝縮された冷媒（液冷媒）は、室外機２１の中間熱交換器２９を経た後、レシーバタンク２８で気液分離されて室外膨張弁２７へ至り、この室外膨張弁２７にて膨張されて室外熱交換器２６へ至る。室外膨張弁２７にて膨張された液冷媒は、室外熱交換器２６にて蒸発されてガス冷媒となり、四方弁２５及びアキュムレータ２４を経て圧縮機２２へ戻される。
【００２８】上述の空気調和装置２０の冷房運転において、レシーバタンク２８から流出した飽和液状態の冷媒が、中間熱交換器２９において過冷却されることから、この空気調和装置２０の冷凍サイクルにおけるモリエル線図（図４）上で、冷房運転時の室内膨張弁による膨張前の冷媒は、図４中の点Ｃの状態となる。このモリエル線図上で、点Ａ→点Ｂが圧縮機２２による圧縮行程であり、点Ｂ→点Ｃが室外熱交換器２６による凝縮行程であり、点Ｃ→点Ｄが室内膨張弁による膨張行程であり、点Ｄ→点Ａが室内熱交換器による蒸発行程である。
【００２９】図５に示す従来の空気調和装置の室外機１０では、冷房運転時におけるレシーバタンク１１の下流側に、本実施の形態の中間熱交換器２９が配設されていないので、レシーバタンク１１から流出した飽和液状態の冷媒は過冷却されない。従って、この従来の空気調和装置における冷凍サイクルのモリエル線図は、冷房運転時において、室内膨張弁による膨張前の液冷媒が、図４中の点Ｃ'の状態となる。冷媒は、この点Ｃ'から室内膨張弁により点Ｄ'の状態まで膨張される。従って、図４において、点Ｃ及びＤ、点Ｃ'及びＤ'、点Ａ、点Ｂのエンタルピをそれぞれｉ1、ｉ2、ｉ3、ｉ4とすると、従来の空気調和装置における冷凍サイクルの熱効率η'は、η'＝（ｉ3−ｉ2）／（ｉ4−ｉ3）
となる。また、本実施の形態の空気調和装置２０における冷凍サイクルの熱効率ηはη＝（ｉ3−ｉ1）／（ｉ4−ｉ3）
となって、熱効率ηが従来の熱効率η'と比べ増大していることが示される。
【００３０】上記実施の形態によれば、次の効果■及び■を奏する。
【００３１】■室外機２１には、冷房運転時におけるレシーバタンク２８の下流側に、冷媒が未満杯状態のレシーバタンク２８から流出する飽和液状態の冷媒を空気と熱交換して、この冷媒を過冷却させる中間熱交換器２９が設けられたことから、室内機及び室外機２１にて構成される冷凍サイクルの熱効率を向上させることができる。この結果、空気調和装置２０における冷房能力を向上させることができる。
■レシーバタンク２８が、室内機の冷媒配管及び室外機２１の冷媒配管２３等内における冷媒を回収し得る容量に構成されていることから、このレシーバタンク２８によって、配管長が長い冷媒配管からの冷媒を良好にポンプダウンすることができる。
【００３２】「Ｂ」第二の実施の形態図２は、本発明に係る空気調和装置の第二の実施の形態を示す室外機の冷媒回路図である。この第二の実施の形態において、前記第一の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００３３】この第二の実施の形態の空気調和装置４０の室外機４１では、冷媒配管２３において、冷房運転時における中間熱交換器２９の下流側に逆止弁４２が配設されると共に、冷房運転時における逆止弁４２の下流側の点Ｏと、レシーバタンク２８と中間熱交換器２９との間の点Ｐとを連結するバイパス流路としてのバイパス配管４３が配設される。このバイパス配管４３には、冷媒を点Ｏから点Ｐへ流すことのみを許容する逆止弁４４が配設されている。また、上記逆止弁４２は、中間熱交換器２９から点Ｏへ向かって冷媒を流すことのみを許容するものである。
【００３４】従って、これらの逆止弁４４を備えたバイパス配管４３と逆止弁４２とにより、空気調和装置４０の暖房運転時に室内機から流れ出る冷媒を、中間熱交換器２９を迂回させ、バイパス配管４３を介してレシーバタンク２８、室外膨張弁２７及び室外熱交換器２６へ順次流し、中間熱交換器２９には冷媒を流さない回路が構成される。上述以外の暖房運転時における冷媒の流れと、冷房運転時における冷媒の流れは、前記第一の実施の形態の空気調和装置２０と同様である。
【００３５】従って、上記第二の実施の形態の空気調和装置４０によれば、前記実施の形態の効果■及び■と同様な効果を奏するほか、次の効果■を奏する。
【００３６】■室外機４１には、暖房運転時に室内機から流れ出る冷媒を、中間熱交換器２９を迂回させてレシーバタンク２８、室外膨張弁２７及び室外熱交換器２６へ順次導く、逆止弁４４を備えたバイパス配管４３及び逆止弁４２が設けられたことから、暖房運転時に、中間熱交換器２９において冷媒からの放熱を防止できるので、空気調和装置４０を備えて構成される冷凍サイクルの熱効率の低下を抑制できる。
【００３７】「Ｃ」第三の実施の形態図３は、本発明に係る空気調和装置の第三の実施の形態を示す室外機の冷媒回路図である。この第三の実施の形態において、前記第一及び第二の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００３８】この第三の実施の形態における空気調和装置５０の室外機５１では、第二の実施の形態における逆止弁４４を備えたバイパス配管４３と逆止弁４２とを有する他、冷媒配管２３において、レシーバタンク２８と中間熱交換器２９との間に室外膨張弁２７が配設され、レシーバタンク２８と室外熱交換器２６との間に逆止弁５２が配設される。更に、冷媒配管２３において、中間熱交換器２９と逆止弁４２の間の点Ｑと、逆止弁５２と室外熱交換器２６との間の点Ｒとが、逆止弁５４を備えたサブ冷媒配管５３により接続される。上記逆止弁５２は、室外熱交換器２６からレシーバタンク２８へ冷媒を流すことのみを許容するものである。また、上記逆止弁５４は、点Ｑから点Ｒへ向かって冷媒を流すことのみを許容するものである。
【００３９】これらの逆止弁４４を備えたバイパス配管４３と、逆止弁４２と、室外膨張弁２７と、逆止弁５２と、逆止弁５４を備えたサブ冷媒配管５３とにより、空気調和装置５０の暖房運転時に室内機から流れ出る冷媒を、バイパス配管４３を介し室外膨張弁２７へ導いて膨張させ、次に中間熱交換器２９へ導いて蒸発させ、その後、サブ冷媒配管５３を介して室外熱交換器２６へ導き、この室外熱交換器２６にて再び蒸発させる流路が構成される。上述以外の暖房運転時における冷媒の流れと、冷房運転時における冷媒の流れは、前記第一の実施の形態の空気調和装置２０と同様である。
【００４０】以上のことから、上記第三の実施の形態の空気調和装置５０によれば、前記第一の実施の形態の効果■及び■と同様な効果を奏する他、次の効果■を奏する。
【００４１】■室外機５１には、暖房運転時に室内機から流れ出る冷媒を、室外膨張弁２７を介して中間熱交換器２９及び室外熱交換器２６へ順次導く流路が設けられたことから、暖房運転時に、中間熱交換器２９が室外熱交換器２６と共に蒸発器として機能し、この結果、空気調和装置５０を備えて構成される冷凍サイクルの熱効率をより一層向上させることができる。
【００４２】以上、一実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４３】例えば、上記実施の形態では、室外機２１、４１及び５１における圧縮機２２が、ガスエンジン等の内燃機関により駆動されるガスヒートポンプ式空気調和装置の場合を述べたが、圧縮機が電動モータにより駆動される形式の空気調和装置であってもよい。
【００４４】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る空気調和装置によれば、室外機において、冷房運転時におけるレシーバタンクの下流側に、冷媒が未満杯状態の上記レシーバタンクから流出する飽和液状態の冷媒を空気と熱交換して、この冷媒を過冷却する中間熱交換器が設けられたことから、室内機及び室外機にて構成される冷凍サイクルの熱効率を向上させることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１８８９
【氏名又は名称】三洋電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年１０月２１日（１９９８．１０．２１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７６７９４
【弁理士】
【氏名又は名称】安富 耕二 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１２１１７４（Ｐ２０００−１２１１７４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年４月２８日（２０００．４．２８） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２９９５５７ |
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