| 【発明の名称】 |
絞り装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】隅田 嘉裕
【氏名】平國 悟
【氏名】中山 雅弘
【氏名】大西 茂樹
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| 【要約】 |
【課題】冷媒流動音を大幅に低減できる絞り装置を得る。
【解決手段】主弁体２４を冷媒流れ方向に連通する焼結金属で構成した |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 絞り部を冷媒流れ方向に連通する多孔質透過材で構成したことを特徴とする絞り装置。
【請求項２】 電磁開閉弁が設けられた第１の流路と、この第１の流路と並列に設けられた第２の流路と、この第２の流路中に設けられ冷媒流れ方向に連通する多孔質透過材で構成した絞り部とを備えたことを特徴とする絞り装置。
【請求項３】 前記多孔質透過材で冷媒流路を覆うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の絞り装置。
【請求項４】 前記多孔質透過材は空洞部を有する又は中空体であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の絞り装置。
【請求項５】 前記絞り部は、一端が開放した筒状を成し、この筒状の周面および底面を介して前記筒状の内外を連通する流路を多孔質透過材で構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の絞り装置。
【請求項６】 前記多孔質透過材の透過面積を調節する調節手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の絞り装置。
【請求項７】 弁室側壁に第１流路が開口する弁本体と、弁室底面に第２流路が開口する主弁座と、弁室内に前記主弁座を閉止できる主弁体を有し、前記主弁体に多孔質透過材を用いて絞り部を構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の絞り装置。
【請求項８】 前記多孔質透過材は一端が開放した柱状を成し、前記主弁座閉止時に前記柱状の周面側と底面側とが流路入口側と出口側とに分離されることを特徴とする請求項７記載の絞り装置。
【請求項９】 弁室側壁に第１流路が開口する弁本体と、弁室底面に第２流路が開口する主弁座と、弁室内に前記主弁座を閉止できる主弁体を有し、前記主弁座に多孔質透過材を用いて流量制御弁を構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の絞り装置。
【請求項１０】 周面が主弁座の側面と当接し、前記周面と側面との当接面積を開閉方向への移動によって可変する主弁体と、前記主弁体の開閉方向への移動を制御する制御手段とを備え、前記主弁体、主弁座および制御手段で多孔質透過材の透過面積を調節する調節手段を構成したことを特徴とする請求項７又は請求項９記載の絞り装置。
【請求項１１】 多孔質透過材の通気孔を２００から０．５マイクロメートルの範囲としたことを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか１項に記載の絞り装置。
【請求項１２】 前記多孔質透過材を焼結金属としたことを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れか１項に記載の絞り装置。
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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、冷媒流動音を低減し、騒音に対する快適性を向上させた絞り装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の空気調和装置では、空調負荷の変動に対応するためにインバータなどの容量可変型圧縮機が用いられ、空調負荷の大小に応じて圧縮機の回転周波数が制御されている。ところが冷房運転時に圧縮機回転が小さくなると蒸発温度も上昇し、蒸発器での除湿能力が低下したり、あるいは蒸発温度が部屋内の露点温度以上に上昇し、除湿できなくなったりする問題点があった。
【０００３】この冷房低容量運転時の除湿能力を向上させる手段としては次のような空気調和装置が考案されている。図２１は例えば特公昭６1‐４３６３１号公報に示された従来の空気調和装置の冷媒回路構成を示す。図において１は圧縮機、３は室外熱交換器、４は第１流量制御弁、５は第１室内熱交換器、６は第２流量制御弁、７は第２室内熱交換器であり、これらは配管で順次接続され、冷凍サイクルを構成している。次に従来の空気調和装置の動作について説明する。まず通常の冷房運転では、圧縮機１を出た冷媒は室外熱交換器３で凝縮液化し、第１流量制御弁４で減圧され、第２室内熱交換器５、第２流量制御弁６および第２室内熱交換器７を通って圧縮機１に戻る。この時の第２流量制御弁は全開状態であり、第１室内熱交換器５と第２室内熱交換器７は蒸発器として動作して冷房運転が行なわれる。
【０００４】一方、除湿運転時には、第１流量制御弁４を全開状態とし、第２流量制御弁６で冷媒流量を制御することにより、第１室内熱交換器５が凝縮器すなわち再熱器、第２室内熱交換器７が蒸発器として動作し、室内空気は第１室内熱交換器５で加熱されるため、室温の低下が小さい除湿運転が可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の空気調和装置では、室内ユニット内に設置する第２流量制御弁として、通常、オリフィスを有する流量制御弁を用いているため、このオリフィスを冷媒が通過する時に発生する冷媒流動音が大きく、室内環境を悪化させる要因となっていた。特に除湿運転時には第２流量制御弁の入口冷媒が気液二相状態になり、冷媒流動音が大きくなるという問題があった。
【０００６】この除湿運転時の第２流量制御弁の冷媒流動音低減対策としては、特開平７−９１７７８号に示された流量制御弁内の主弁体に小孔を設けたものや、特開平１０−８９８０３号に示された流量制御弁の下流に螺旋状流路部分を設けたものなどがある。ところがこれらの冷媒流動音低減対策はいずれも絞り部が小孔やオリフィスで構成されているため、螺旋状流路を追加しても効果的ではなく、特に流量制御弁入口冷媒が気液二相状態の場合には、冷媒流動音が大きくなるという問題点があった。またこの冷媒流動音を低減するために、流量制御弁本体に、遮音材や制振材を設けるなどの追加の対策を必要としていたが、この追加対策によりコストが増加したり、設置スペースが大きくなるため室内ユニットが大型化したり、製品回収時のリサイクル性が悪化するという問題があった。
【０００７】さらに、除湿運転時の圧縮機の運転容量を小さく制御し、冷媒流量を小さくして、この冷媒流動音を低減させることも可能であるが、結果として除湿運転時の冷媒流量が制約されてしまうため、除湿能力を自由に制御することができず、部屋の温度、湿度を一定に保つことができないという問題があった。
【０００８】この発明は、上記のような問題を解決されるためになされたもので、冷媒流動音を大幅に低減できる絞り装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明に係る絞り装置は、絞り部を冷媒流れ方向に連通する多孔質透過材で構成したものである。
【００１０】また、電磁開閉弁が設けられた第１の流路と、この第１の流路と並列に設けられた第２の流路と、この第２の流路中に設けられ冷媒流れ方向に連通する多孔質透過材で構成した絞り部とを備えたものである。
【００１１】また、前記多孔質透過材で冷媒流路を覆うものである。
【００１２】また、前記多孔質透過材は空洞部を有する又は中空体としたものでである。
【００１３】また、前記絞り部は、一端が開放した筒状を成し、この筒状の周面および底面を介して前記筒状の内外を連通する流路を多孔質透過材で構成したものである。
【００１４】また、前記多孔質透過材の透過面積を調節する調節手段を備えたものである。
【００１５】また、弁室側壁に第１流路が開口する弁本体と、弁室底面に第２流路が開口する主弁座と、弁室内に前記主弁座を閉止できる主弁体を有し、前記主弁体に多孔質透過材を用いて絞り部を構成したものである。
【００１６】また、前記多孔質透過材は一端が開放した柱状を成し、前記主弁座閉止時に前記柱状の周面側と底面側とが流路入口側と出口側とに分断されるものである。
【００１７】また、弁室側壁に第１流路が開口する弁本体と、弁室底面に第２流路が開口する主弁座と、弁室内に前記主弁座を閉止できる主弁体を有し、前記主弁座に多孔質透過材を用いて流量制御弁を構成したものである。
【００１８】また、周面が主弁座の側面と当接し、前記周面と側面との当接面積を開閉方向への移動によって可変する主弁体と、前記主弁体の開閉方向への移動を制御する制御手段とを備え、前記主弁体、主弁座および制御手段で多孔質透過材の透過面積を調節する調節手段を構成したものである。
【００１９】また、多孔質透過材の通気孔を２００から０．５マイクロメートルの範囲としたものである。
【００２０】また、前記多孔質透過材を焼結金属としたものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態の一例を示す空気調和装置の冷媒回路図で、従来装置と同様の部分は同一符号で示している。図において、１は圧縮機、２は冷房運転および暖房運転の冷媒の流れを切換える流路切換手段で例えば四方弁、３は室外熱交換器、４は第１流量制御弁である電気式膨張弁、５は第１室内熱交換器、７は第２室内熱交換器であり、この第１室内熱交換器５と第２室内熱交換器７の間には、第２流量制御弁６が設けられており、これらは配管によって順次接続され、冷凍サイクルを構成している。また圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３および第１流量制御弁４で室外ユニット１１を構成し、第１室内熱交換器５、第２室内熱交換器７および第２流量制御弁６で室内ユニット１２を構成している。この冷凍サイクルの冷媒には、Ｒ３２とＲ１２５の混合冷媒であるＲ４１０Ａが用いられている。
【００２２】図２は図1に示した空気調和機の第２流量制御弁６の構造を示す図であり、２１が第１流路であり、第１室内熱交換器５が接続され、２２が第２流路であり、第２室内熱交換器７が接続されている。２３は第２流路が開口する主弁座であり、この図では弁本体と一体に形成されている。２４は第２流路制御弁６本体の内面に沿って上下に摺動する主弁体で、これら主弁座２３と主弁体２４とで絞り部を構成している。２５は主弁体２４を駆動する電磁コイルで、図示しない制御部からの指令に基づいて電磁コイル２５を通断電し、主弁体２４を開閉する。主弁体２４は多孔質透過材により成形され、具体的には通気孔（流体が透過することのできる多孔質体内部の気孔）が１０マイクロメートルの焼結金属（金属粉末あるいは合金粉末を型に入れて加圧成形し、次いで溶融点以下の温度で焼結を行なって製造されたもの）で構成されている。さらにこの第２流量制御弁６は、電磁コイル２５に非通電することにより、主弁体２４を上部に引き上げ、主弁体２４を主弁座２３から引き離すことによって、第１流路２１と第２流路２２がほとんど圧力損失なしにつながる（図２（ａ））。また電磁コイル２５に通電することにより、主弁体２４が下部に下がり、主弁体２４を主弁座２３に密着させることによって、弁本体の通気孔を介して第１流路２１と第２流路２２がつながる（図２（ｂ））。
【００２３】次に本実施の形態による空気調和装置の冷房時の動作について説明する。図１では冷房時の冷媒の流れを実線矢印で示している。冷房運転は、起動時や夏季時など部屋の空調顕熱負荷と潜熱負荷がともに大きい場合に対応する通常冷房運転と、中間期や梅雨時期のように空調潜熱負荷は小さいが、顕熱負荷が大きな場合に対応する除湿運転に分けられる。通常冷房運転は、第２流量制御弁６の電磁コイル２５を非通電状態とする。このとき圧縮機１を出た高温高圧の冷媒蒸気は、四方弁２を通って室外熱交換器３に流入し、外気と熱交換して凝縮、液化する。この高圧の液冷媒は、第１流量制御弁４で低圧に減圧され、気液二相冷媒となって第１室内熱交換器５および第２室内熱交換器７で室内空気の顕熱および潜熱を奪って蒸発する。第２流量制御弁６では、図２（ａ）に示すように第１流路２１と第２流路が大きな開口面積で接続されているので、この弁を通過する際の冷媒圧力損失はほとんどなく、圧力損失による冷房能力や効率面での低下もない。第２室内熱交換器７を出た低圧の蒸気冷媒は、四方弁２を通って再び圧縮機１に戻る。この通常冷房運転時の第１流量制御弁４の開度は、例えば第２室内熱交換器の出口冷媒の過熱度が５℃となるように制御されている。
【００２４】次に除湿運転時の動作について、図３に示す圧力―エンタルピー線図を用いて説明する。なお、図３に示した英文字は、図１に示した英文字と対応している。この除湿運転時は、第２流量制御弁の電磁コイル２５に通電し、図２（ｂ）に示すように主弁体２４を主弁座２３に密着させ、主弁体２４の通気孔を介して第１流路２１である第１室内熱交換器５の出口と第２流路２２である第２室内熱交換器７の入口を接続する。この時、圧縮機１を出た高温高圧の冷媒蒸気（Ａ点）は、四方弁２を通って室外熱交換器３に流入し、外気と熱交換して凝縮する（Ｂ点）。この高圧の液冷媒あるいは気液二相冷媒は、第１流量制御弁４で若干減圧され（Ｃ点）、中間圧の気液二相冷媒となって第１室内熱交換器５に流入する。この第１室内熱交換器５に流入した冷媒は、室内空気と熱交換してさらに凝縮する（Ｄ点）。第１室内熱交換器５を出た中間圧の液冷媒あるいは気液二相冷媒は、第２流量制御弁６に流入する。第２流量制御弁６では、図２（ｂ）に示すように主弁体２４が主弁座２３に密着しているため、この弁に流入した冷媒は、焼結金属で構成されている主弁体２４内の通気孔を通って第２室内熱交換器７に流入する。この主弁体２４の通気孔は１０マイクロメートル程度であり、この通気孔を通る冷媒は減圧されて、低圧の気液二相冷媒となって、第２室内熱交換器７に流入する（Ｅ点）。この第２室内熱交換器７に流入した冷媒は、室内空気の顕熱および潜熱を奪って蒸発する。第２室内熱交換器７を出た低圧の蒸気冷媒は、四方弁２を通って再び圧縮機１に戻る。室内空気は、第１室内熱交換器５で加熱され、第２室内熱交換器７で冷却除湿されるため、部屋の室温低下を防ぎながら除湿を行うことができる。
【００２５】なお、この除湿運転では、圧縮機１の回転周波数や室外熱交換器３のファン回転数を調整して、室外熱交換器３の熱交換量を制御し、第１室内熱交換器５による室内空気の加熱量を制御して吹出し温度を広範囲に制御できる。また第１流量制御弁７の開度や室内ファン回転数を調整して、第１室内熱交換器５の凝縮温度を制御し、第１室内熱交換器５による室内空気の加熱量を制御することもできる。また第２流量制御弁４の開度は、例えば第２室内熱交換器の出口冷媒の過熱度が５℃となるように制御されている。
【００２６】この実施の形態では、焼結金属を主弁体２４に用いた第２流量制御弁６を第１室内熱交換器５と第２室内熱交換器７の間に配置し、冷房除湿運転時の絞り装置として用いているので、第２流量制御弁６を液冷媒あるいは気液二相冷媒が通過する際の冷媒流動音を大幅に低減することができる。通常のオリフィスタイプの絞り装置に気液二相冷媒が通過する際には、大きな冷媒流動音が発生する。特に気液二相冷媒の流動様式がスラグ流となる場合に、大きな冷媒流動音が発生することが知られている。この冷媒流動音の発生要因としては、絞り装置内のオリフィス部など小孔をスラグ流が通過する際に、小孔よりも大きな冷媒蒸気スラグあるいは冷媒気泡が破壊し、この冷媒蒸気スラグあるいは冷媒気泡の崩壊により振動が発生することや、小孔を蒸気冷媒と液冷媒が交互に通過するため、この小孔を冷媒が通過する際に発生する圧力損失が大きく変動することが考えられる。図２に示した第２流量制御弁では、冷房除湿運転時に第１室内熱交換器５を出た気液二相冷媒あるいは液冷媒は、焼結金属で構成されている主弁体２４内の微細な通気孔を通り、この際に減圧されて第２室内熱交換器７に流入するため、冷媒蒸気スラグや冷媒気泡の崩壊が発生せず、また蒸気冷媒と液冷媒は同時に主弁体２４の通気孔内を通過するため、圧力損失の大きな変動も生じない。このため従来装置で必要であった遮音材や制振材を弁の外周に巻きつけるなどの低騒音化手段が不要となり、コストの低減ができ、さらに空気調和機器のリサイクル性も向上する。尚、上述した気液二相冷媒に起因する冷媒流動音の課題に関しては、空気調和装置に限定されることなく、冷蔵庫等の冷凍サイクル一般についての課題であり、本実施の形態の絞り装置はこのような冷凍サイクル一般に広く適用することで、同様の作用効果が得られる。
【００２７】冷房除湿運転時の第２流量制御弁６の流量特性（冷媒流量と圧力損失の関係）は、主弁体２４に用いる焼結金属の通気孔の径や冷媒が通過する流路長さを調整することによって調整することができる。すなわちある冷媒流量を小さな圧力損失で流す場合には、焼結金属の通気孔を大きくしたり、弁本体の径を大きくすれば良い。また図４に示すように、弁本体の内部に空洞部２６を設け、焼結金属を通過する流路長さを小さくしても良い。また逆に、ある冷媒流量を大きな圧力損失で流す場合には、焼結金属の通気孔を小さくしたり、弁本体の径を小さくすれば良い。このような主弁体２４に用いる焼結金属の通気孔の径や弁本体の形状は、機器設計時に最適に設計される。尚、主弁体２４先端が開放した空洞部２６に代えて、周囲が焼結金属で囲まれた中空部としてもよい。さらに主弁体２４閉止時に柱状の主弁体２４の周面側と底面側とが流路入口側と出口側とに分断される構造であれば、周面側と底面側とで圧力損失等の調整が独立して行なえる。この焼結金属の通気孔の径としては、２００から０．５マイクロメートルであれば充分な冷媒流動音低原稿化低減効果が得られることを実験により確認した。好適な例としては、冷媒がＲ４１０Ａで、焼結金属前後の圧力差が１ＭPa（メガパスカル）程度の場合に上記通気孔径が１０マイクロメートル程度とすると良い。圧力差が大きい場合には通気孔径をより小さく、圧力差が小さい場合には通気孔径をより大きく設計することで対応させられる。この焼結金属の通気孔は、径が小さいほど焼結金属が小形となり、結果として第２流量制御弁６もコンパクトになる。なお通気孔の小さな焼結金属を弁本体に用いた際に、冷凍サイクル内の異物やスラッジによる通気孔の詰まりを防止するために、第２流量制御弁６の上流側に、金属メッシュなどのフィルターを設置しても良い。
【００２８】また本実施の形態では、第２流量制御弁は、電磁コイル２５への通電あるいは非通電により開閉動作を行なうものについて説明したが、主弁体２４をステッピングモータによって連続的に駆動し、第２流量制御弁の流量特性を連続的に変化させるようにしても良い。このように流量特性を連続的に制御することにより、冷房除湿運転時の温度および湿度制御性はより一層向上し、快適な室内空間を実現できる。
【００２９】次に、この実施の形態の空気調和装置の運転制御法について説明する。空気調和装置には、部屋内に居る居住者の好みの温湿度環境を設定するために、例えば設定温度と設定湿度が空調装置運転時に設定される。なおこの設定温度と設定湿度は、居住者がそれぞれの設定値を室内ユニットのリモコンから直接入力してもよく、また暑がりの人用、寒がりの人用や子供用、老人用など室内ユニットのリモコンに対象とする居住者別に定めた温度および湿度の最適値テーブルを記憶させ、対象居住者のみを直接入力するようにしてもよい。また室内ユニット１２には、室内の温度および湿度を検知するために、室内ユニットの吸い込み空気の温度および湿度を検出するセンサーがそれぞれ設けられている。
【００３０】空気調和装置が起動されると、設定温度と現在の室内吸込み空気温度との差を温度偏差、設定湿度と現在の室内吸込み空気湿度との差を湿度偏差として演算し、最終的にこれらの偏差がゼロあるいは所定の値以内となるように空気調和装置の圧縮機１の回転周波数、室外ファン回転数、室内ファン回転数、第１流量制御弁４の絞り開度、および第２流量制御弁６の開閉を制御する。この時、温度および湿度偏差をゼロあるいは所定の値以内に制御する際には、温度偏差を湿度偏差よりも優先して空気調和装置の制御を行なう。すなわち、空気調和装置起動時に、温度偏差および湿度偏差がともに大きい場合は、第２流量制御弁７を開状態とし、まず通常冷房運転で、室内の温度偏差を優先的にゼロまたは所定の値以内となるように運転する。空気調和装置の冷房能力が部屋の熱負荷と一致し、温度偏差がゼロまたは所定の値以内となった場合に、湿度偏差を検出し、この時、湿度偏差がゼロまたは所定の値以内となっている場合は、現在の運転を続行する。
【００３１】温度偏差がゼロまたは所定の値以内となり、この時の湿度偏差がまだ大きな値となっている場合は、第２流量制御弁６を絞り、冷房除湿運転に切換える。この冷房除湿運転では、室内の温度偏差がゼロまたは所定の値以内を維持できるように、第２室内熱交換器７の加熱量を制御するとともに、湿度偏差がゼロまたは所定の値以内に入るように、第１室内熱交換器５の冷却除湿量を制御する。第２室内熱交換器７の加熱量の制御には、室外熱交換器３のファン回転数や第１流量制御弁４の開度などによって調整する。また第１室内熱交換器５の冷却除湿量の制御には、圧縮機１の回転周波数や室内ユニット１２のファン回転数などによって制御する。
【００３２】このようにこの実施の形態では、冷房運転時の部屋の負荷に応じて、冷媒回路を通常冷房運転と冷房除湿運転に切換えることにより、部屋内の温湿度環境を、居住者の好みに応じて最適な状態に制御することができる。
【００３３】実施の形態２．図５はこの発明の実施の形態の他の例を示す空気調和装置の第２流量制御弁の構成図であり、図２に示したものと同一または同様の構成部品には同一符合を付して、その重複する説明を省略する。この実施の形態では、主弁体２４には通常の金属製弁を用い、主弁座２３に焼結金属を用いている。図２と同様に、電磁コイル２５に非通電することにより、主弁体２４が主弁座２３から引き離れ、第１流路２１と第２流路２２がほとんど圧力損失なしにつながる（図５（ａ））。また電磁コイル２５に通電することにより、主弁体２４を主弁座２３に密着させ、主弁座２３の通気孔を介して第１流路２１と第２流路２２がつながる（図２（ｂ））。冷房除湿運転時には、図５（ｂ）のように電磁コイルに通電することにより、第１室内熱交換器５を出た冷媒は、第２流量制御弁６内の主弁座２３の通気孔を通って減圧され、第２室内熱交換器７に流入するため、冷媒流動音の発生がなく、快適な室内空間を実現できる。また通常冷房時には、電磁コイルを非通電とすることにより、図５（ａ）に示すように主弁体２４を主弁座２３から引き離れ、第１流路２１と第２流路２２がほとんど圧力損失なしにつながるため、第１室内熱交換器５と第２室内熱交換器７の間で圧力損失はなく、冷房能力や効率面で低下することもない。
【００３４】図２に示した実施の形態のように主弁体２４を焼結金属で成形するよりも、本実施の形態で示したように主弁座２３を焼結金属で形成する方が形状が単純なため、比較的容易であり、結果として安価で、しかも冷媒流動音の発生しない流量制御弁を得ることができる。またこの流量制御弁の流量特性を設計するのも形状が簡単なため、設計しやすい。この流量制御弁の流量特性は、図２の実施の形態と同様に、主弁座２３に用いる焼結金属の通気孔の径や冷媒が通過する流路長さを調整することによって調整することができる。すなわちある冷媒流量を小さな圧力損失で流す場合には、焼結金属の通気孔を大きくしたり、主弁座の冷媒が通過する流路長さをを小さくすれば良い。また逆に、ある冷媒流量を大きな圧力損失で流す場合には、焼結金属の通気孔を小さくしたり、図６に示すように主弁座の冷媒が通過する流路長さを大きくしても良い。
【００３５】なお、本実施の形態１および形態２では、弁本体を焼結金属で成形した開閉弁や主弁座を焼結金属で成形した開閉弁を第２流量制御弁として用いる例について説明したが、これに限ることはなく、焼結金属は、弁内で減圧作用が生じる部位であれはどこでもよく、弁本体および主弁座をともに焼結金属で成形してもよい。また焼結金属の材質としては、鉄を主成分とし炭素、銅、ニッケルなどを加えた低合金鋼や、ステンレス鋼、あるいは青銅などであっても良い。
【００３６】また本実施の形態１および形態２では、弁本体あるいは主弁座に焼結金属を用いた例について説明したが、これに限ることはなく、気液二相冷媒が液体と気体に分離することなく、減圧されるもでのあれば良く、例えば樹脂の発砲材などの多孔質体であっても同様の効果を発揮する。
【００３７】また本実施の形態１および形態２では、第１室内熱交換器５と第２室内熱交換器７の間に、焼結金属を用いた第２流量制御弁を用いた例について説明したが、これに限ることはなく、第１流量制御弁４に焼結金属を用いた弁を用いることにより、第１流量制御弁での冷媒流動音の発生を防止することができる。さらに焼結金属の利用は、流量制御弁に限らず、冷凍サイクル内で冷媒流動音が発生する全ての個所に適用し、その冷媒流動音の発生を抑制することができる。例えば複数流路に分割された熱交換器に用いる冷媒分配器の内部に焼結金属を用い、冷媒分配器からの冷媒流動音発生を防止することができる。また家庭用冷蔵庫など従来の絞り装置として毛細管などを用いた装置では、毛細管の変りに焼結金属を絞り装置として用いることにより、冷媒流動音の発生を防止することができる。
【００３８】実施の形態３．図７はこの発明の実施の形態の他の例を示す空気調和装置の第２流量制御弁の構成図であり、図２に示したものと同一または同様の構成部品には同一符合を付して、その重複する説明を省略する。この実施の形態では、主弁体２４が銅や真鍮などの金属製弁，主弁座２３が多孔質透過材、例えば通気孔１０マイクロミリメートルの焼結金属で構成されている。また２５は主弁体２４を連続的に駆動する駆動部で、例えばステッピングモータで構成され、図示しない制御手段によって主弁体２４を開閉方向へ移動するよう制御している。
【００３９】この実施の形態による第２流量制御弁６では、図１の回路構成において、通常冷房運転など第１室内熱交換器５と第２室内熱交換器７を圧力損失なしにつなげる時には、図７（ａ）に示すようにステッピングモータ２５によって主弁体２４を引き上げ、主弁体２４と主弁座２３の間隙を冷媒が流れるようにする。一方、冷房除湿運転時など第１室内熱交換器５と第２室内熱交換器７で圧力差を生じさせる時には、図７（ｂ）に示すようにステッピングモータ２５によって主弁体２４を引き下げ、主弁体２４と主弁座２３の間隙を無くし、冷媒が焼結金属である主弁座２３内の通気孔を通って流れるようにする。この時、主弁体２４の引き下げ量をステッピングモータ２５で調整することにより、冷媒が通過する焼結金属の通過面積を変えることができ、この焼結金属を通過する際の冷媒の圧力損失を制御することができる。すなわちステッピングモータ２５による主弁体２４の移動量を制御することによって、この第２流量制御弁６を通過する冷媒の圧力損失を自由に変えることができ、第１室内熱交換器５と第２室内熱交換器７の圧力差を制御することができる。
【００４０】冷房除湿運転時には、第１室内熱交換器５のほぼ中間の冷媒温度と第２室内熱交換器７のほぼ中間の冷媒温度の差温によって、この第２流量制御弁前後６の圧力差を間接的に検知し、この圧力差を所定の値となるように第２流量制御弁６の主弁体２４の移動量を制御することにより、室内の温湿度環境をより快適に制御することができる。
【００４１】また図８に示すように、主弁体２４の一部を金属製弁２４ａ、他の部分を焼結金属２４ｂで構成し、また主弁座２３を金属で構成し、この主弁座２４の移動量をステッピングモータ２５によって連続的に制御し、第２流量制御弁６前後の圧力差を自由に調整できるように構成してもよい。また主弁体が上下に連続的に移動する場合だけではなく、回転運動などによって冷媒が通過する焼結金属の通過面積を可変にする機構を設け、焼結金属を通過する冷媒の圧力損失を自由に制御できるようにしても良い。
【００４２】実施の形態４．以下、本発明の実施の形態３による空気調和装置について説明する。本実施の形態は、暖房運転に関するもので、空気調和機を構成する冷媒回路は、例えば実施の形態１での図１と同様であり、第２流量制御弁６の構造は図２と同様である。本実施の形態による空気調和装置の暖房時の動作について説明する。図１では暖房時の冷媒の流れを破線矢印で示している。通常の暖房運転は、第２流量制御弁６の電磁コイル２５を非通電状態とする。このとき圧縮機１を出た高温高圧の冷媒蒸気は、四方弁２を通って第２室内熱交換器７および第１室内熱交換器５に流入し、室内空気と熱交換して凝縮、液化する。なお第２流量制御弁６は、図２（ａ）に示すように第１流路２１と第２流路が大きな開口面積で接続されているので、この弁を通過する際の冷媒圧力損失はほとんどなく、圧力損失による暖房能力や効率面での低下もない。第１室内熱交換器５を出た高圧の液冷媒は、第１流量制御弁４で低圧に減圧され、気液二相冷媒となって室外熱交換器３で室外空気と熱交換して蒸発する。室外熱交換器３を出た低圧の蒸気冷媒は、四方弁２を通って再び圧縮機１に戻る。この通常冷房運転時の第１流量制御弁４の開度は、例えば室外熱交換器３の出口冷媒の過熱度が５℃となるように制御されている。
【００４３】次に暖房除湿運転時の動作について、図９に示す圧力―エンタルピー線図を用いて説明する。なお、図９に示した英文字は、図１に示した英文字と対応している。この暖房除湿運転時は、第２流量制御弁の電磁コイル２５に通電し、図２（ｂ）に示すように主弁体２４を主弁座２３に密着させ、弁本体の通気孔を介して第２流路２２である第２室内熱交換器７の出口と第１流路２１である第１室内熱交換器５の入口とを接続する。この時、圧縮機１を出た高温高圧の冷媒蒸気（Ｆ点）は、四方弁２を通って第２室内熱交換器７流入し、室内空気と熱交換して凝縮する（Ｅ点）。この高圧の液冷媒あるいは気液二相冷媒は、第２流量制御弁６に流入する。第２流量制御弁６では、図２（ｂ）に示すように主弁体２４が主弁座２３に密着しているため、この弁に流入した冷媒は、焼結金属で構成されている主弁体２４内の通気孔を通って第１室内熱交換器５に流入する。この主弁体２４の通気孔は１０マイクロメートル程度であり、この通気孔を通る冷媒は減圧されて、中間圧の気液二相冷媒となって、第１室内熱交換器５に流入する（Ｄ点）。この第１室内熱交換器５に流入した冷媒の飽和温度は室内空気の露点温度以下であり、室内空気の顕熱および潜熱を奪って蒸発する（Ｃ点）。第１室内熱交換器５を出た中間圧の気液二相冷媒は、第１流量制御弁４に流入し、低圧まで減圧され、さらに室外熱交換器３に流入し、室外空気と熱交換して蒸発する。室内外熱交換器４を出た低圧の蒸気冷媒は、四方弁２を通って再び圧縮機１に戻る。
【００４４】この暖房除湿運転では、室内空気は、第２室内熱交換器７で加熱されるとともに、第１室内熱交換器５で冷却除湿されるため、部屋を暖房しながら除湿を行うことができる。また暖房除湿運転では、圧縮機１の回転周波数や室外熱交換器３のファン回転数を調整して、室外熱交換器３の熱交換量を制御し、第１室内熱交換器５による室内空気の加熱量を制御して吹出し温度を広範囲に制御できる。また第１流量制御弁７の開度や室内ファン回転数を調整して、第１室内熱交換器５の蒸発温度を制御し、第１室内熱交換器５による室内空気の除湿量を制御することもできる。また第２流量制御弁４の開度は、例えば第２室内熱交換器７の出口冷媒の過冷却度が１０℃となるように制御されている。
【００４５】このように本実施の形態では、焼結金属を弁本体として用いた第２流量制御弁を用いているため、暖房時の除湿運転が可能となるとともに、この暖房除湿運転時の冷媒流動音の発生を防止でき、温湿度環境および騒音面でも快適な空間が実現できる。
【００４６】また暖房起動時など第２流量制御弁の電磁コイル２５に通電することにより、暖房吹出し温度を高温化することも可能となる。すなわち、暖房起動時に上記暖房除湿サイクルを形成し、第１室内熱交換器５の蒸発温度を室内の吸込み空気温度とほぼ等しくなるように第２流量制御弁で制御する。第１室内熱交換器５の蒸発温度が室内の吸込み空気温度とほぼ等しいため、第１室内熱交換器５ではほとんど冷却および除湿は行なわれず、結果として暖房時の凝縮器の伝熱面積が通常の暖房運転の約半分になり、このため凝縮温度は通常の暖房運転よりも上昇し、吹出し温度の高温化が可能となる。さらにこの暖房高温吹出し運転時でも、第２流量制御弁６での冷媒流動音発生はなく、騒音面でも問題となることはない。
【００４７】次に、この実施の形態の空気調和装置の具体的な暖房運転制御法の一例について説明する。この空気調和装置には、実施の形態１で説明したように、設定温度と設定湿度および吸込み空気温度と湿度が入力されている。この空気調和装置は、暖房起動時に高温吹出し運転運転を所定の時間、たとえば５分間行ない、その後通常暖房運転に移行する。この後、部屋の温度偏差および湿度偏差に応じて、通常暖房運転と暖房除湿運転を切換制御される。
【００４８】暖房運転起動時は、第２流量制御弁６を閉状態とし、圧縮機１を起動する。この時、第１室内熱交換器５での冷却除湿能力がゼロとなるように、室外熱交換器３のファン回転数や第１流量制御弁４の弁開度などを調整して、第１室内熱交換器５の蒸発温度が、吸込み空気温度と等しくなるように制御する。圧縮機起動から所定の時間である５分間が経過すると、第２流量制御弁６を開状態とし、通常暖房運転に移行する。この時、温度偏差がゼロまたは所定の値以内となるように、圧縮機１の回転周波数や、室内ファンの回転数、室外ファンの回転数を調整する。この暖房通常運転により温度偏差がゼロまたは所定の値以内となった場合は、湿度偏差を検出し、この湿度偏差がゼロまたは所定の値以内の場合、および湿度偏差が所定の値以上であっても、加湿を必要とする場合には、通常暖房運転を継続する。一方、湿度偏差がゼロまたは所定の値以上であり、除湿を必要とする場合には、第２流量制御弁６を閉状態とし、暖房除湿運転を行なう。この暖房除湿運転では、室内の温度偏差がゼロまたは所定の値以内を維持できるように、第２室内熱交換器７の加熱量を制御するとともに、湿度偏差がゼロまたは所定の値以内に入るように、第１室内熱交換器５の冷却除湿量を制御する。第２室内熱交換器７の加熱量の制御には、圧縮機１の回転周波数や室内ユニット１２のファン回転数などによって制御する。また第１室内熱交換器５の冷却除湿量の制御には、室外熱交換器３のファン回転数や第１流量制御弁４の開度などによって調整する。
【００４９】このようにこの実施の形態では、暖房運転時の運転時間や部屋の負荷に応じて、冷媒回路を暖房高温吹出し運転や通常暖房運転、暖房除湿運転に切換えることにより、部屋内の温湿度環境を、居住者の好みに応じて最適な状態に制御することができる。
【００５０】実施の形態５．図１０はこの発明の実施の形態の他の例を示す空気調和装置の冷媒回路図で、図１に示したものと同一または同様の構成部品には同一符合を付して、その重複する説明を省略する。この実施の形態では、多段に折り曲げた２列の室内熱交換器の上部を第１室内熱交換器５に、下部を第２室内熱交換器７とし、冷房除湿運転時は、上部の第１室内熱交換器５で室内ユニットの吸込み空気を加熱し、下部の第２室内熱交換器７で吸い込み空気を冷却、除湿し、これらの吸込み空気を室内ファン（図示せず）によって混合して、室内に吹出している。また暖房除湿運転時は、下部の第２室内熱交換器７で室内ユニットの吸込み空気を加熱し、上部の第１室内熱交換器５で吸い込み空気を冷却、除湿し、これらの吸込み空気を室内ファン（図示せず）によって混合して、室内に吹出している。さらにこの実施の形態でも、第２流量制御弁６は、図２に示した焼結金属で成形された主弁体２４を用いているので、冷房除湿および暖房除湿運転時に、冷媒流動音の発生がなく、低騒音な室内ユニットを実現できる。
【００５１】また室内熱交換器の冷房時の冷媒流路は、入口が１流路とし、途中で３方管８ａにより２流路に分岐し、第１室内熱交換器５を構成し、この２流路を３方管８ｂで１流路に合流させ、第２流量制御弁６に接続している。さらに第２流量制御弁６の出口配管は、３方管８ｃで再度２流路に分岐され、第２室内熱交換器７を構成し、第２室内熱交換器７の出口で３方管８ｄにより、この２流路を１流路に合流させている。このように室内熱交換器の冷房時の入口冷媒流路を１流路とし、途中で２流路に分岐することにより、冷房時の冷媒圧力損失が低減でき、通常冷房運転や冷房除湿運転時の性能が向上する。また暖房時は、入口冷媒流路が２流路、出口流路が１流路となるため、冷媒熱伝達率の小さい凝縮器出口付近の冷媒流速が早くなり、熱交換器性能が向上する。さらに第１室内熱交換器５と第２室内熱交換器７の間の流路は３方管により１流路としているので、第２流量制御弁６は１つで済み、室内ユニットが安価となる。
【００５２】なお、この実施の形態では、２列の熱交換器の上部を第１室内熱交換器５、下部を第２室内熱交換器とした構成について説明したが、これに限ることはなく、２列熱交換器の１列目を第２室内熱交換器７、２列目を第１室内熱交換器５として、前後に直列に並べて構成してもよい。また３列熱交換器や、２列および３列熱交換器の混在型であってもよい。
【００５３】またこの実施の形態では、第１流量制御弁４と第１室内熱交換器５の間の配管に液冷媒を貯留するレシーバ３０を室外ユニット１１内に設けている。このレシーバは、通常暖房運転あるいは暖房除湿運転時に発生する余剰冷媒を貯留し、これらの運転時の冷媒過多による性能低下を防いでいる。すなわち、冷房除湿運転では、室外熱交換器３と第１室内熱交換器５が凝縮器として動作し、凝縮器内容積が最も大きくなるため、必要な冷媒量が最も多くなる。したがって空気調和機の冷媒充填量は、この冷房除湿運転時に必要な冷媒量から決定される。暖房運転時は、室外熱交換器３よりも内容積の小さな第１室内熱交換器５と第２室内熱交換器７が凝縮器となり、また暖房除湿運転時は、第２室内熱交換器７のみが凝縮器となるため、これらの運転時の必要冷媒量は、冷房除湿運転時よりも少なくなる。レシーバ３０を設けずに、暖房運転あるいは暖房除湿運転を行なうと、冷媒量が過多の状態で運転することになり、圧縮機１への液バック量が増加して、圧縮機の信頼性低下や、サイクルの性能低下が生じる。そこでこの実施の形態では、暖房運転あるいは暖房除湿運転時の余剰な液冷媒をレシーバ３０内に貯留し、全ての運転時の冷媒量を最適に制御し、圧縮機の信頼性向上、および性能向上を実現している。なお、レシーバ３０の内容積は、あらかじめ各運転時の最適冷媒量を試験などによって求め、その最大冷媒量と最小冷媒量の差が貯留できる内容積として決定できる。またこのレシーバ３０は室外ユニット１１内に設置しているため、室内ユニット１２が大きくなったりすることがない。
【００５４】実施の形態６．図１１はこの発明の実施の形態の他の例を示す空気調和装置の冷媒回路図で、図１に示したものと同一または同様の構成部品には同一符合を付して、その重複する説明を省略する。この実施の形態では、第１室内熱交換器５と第２室内熱交換器７の間の配管に、焼結金属を用いた絞り装置３１と電磁開閉弁３７を並列に接続し、第２流量制御弁を構成している。この焼結金属を用いた絞り装置３１は、図１２に示すように容器内部の一端が閉じられ、他端が開放した円筒状を成し、周面および底面を介して円筒状の内外を連通する焼結金属３２が挿入されて絞り部を構成しており、この焼結金属３２の両端は、固定板３３、３４、およびバネ３５、３６で容器内に固定されている。固定板３４は円周部が部分的に切りかかれた円盤状に形成されている。
【００５５】この実施の形態の、通常冷房運転、冷房除湿運転、通常暖房運転、暖房除湿運転、および暖房高温吹出し運転時の動作は、図１の実施の形態と同様であり、その詳細な説明は省略し、以下では各運転時の焼結金属を用いた絞り装置３１と電磁開閉弁３７の動作について説明する。通常冷房運転および通常暖房運転時には、電磁開閉弁３７を開状態とし、冷凍サイクルを構成する。このとき焼結金属を用いた絞り装置３１は開状態の電磁開閉弁３７に比べて流動抵抗が大きいため、ほとんどの冷媒は絞り装置３１を流れず、電磁開閉弁３７を流れる。一方、冷房除湿運転、暖房除湿運転、暖房高温吹出し運転時は、電磁開閉弁３７を閉状態とし、焼結金属を用いた絞り装置３１に冷媒を流して、減圧作用を行なう。絞り装置３１に流入した気液二相冷媒あるいは液冷媒は、円筒状の焼結金属３２内の通気孔を通過する。この焼結金属３２の通気孔は２００から０．５マイクロメートル程度であり、この微細な通気孔を通る冷媒は減圧されため、冷媒蒸気スラグや冷媒気泡の崩壊が発生せず、また蒸気冷媒と液冷媒はともに焼結金属３２の通気孔内を通過するため、圧力損失の大きな変動も生じず。冷媒流動音の発生が防止できる。このため、冷房除湿運転、暖房除湿運転および暖房高温吹出し運転時に低騒音な室内環境を実現できるとともに、従来装置で必要であった遮音材や制振材を弁の外周に巻きつけるなどの低騒音化手段が不要となり、コストの低減ができ、さらに空気調和機器のリサイクル性も向上する。また図２に示した主弁体２４に焼結金属を用いた第２流量制御弁に比べて、焼結金属の複雑な加工が必要でなく、また電磁開閉弁は通常の電磁弁の使用が可能であるため、第２流量制御弁を安価に得ることができる。
【００５６】なお、この実施の形態では、絞り装置３１内に設けられた焼結金属３２を一端が閉じられた円筒状で構成した例について説明したいが、これに限ることはなく、円盤状や円柱状あるいは直方体など、その形状はどのようなものでもよく、冷媒がこの焼結金属部を流れる際に、所定の減圧作用が得られるものであればよい。
【００５７】実施の形態７．図１３はこの発明の実施の形態の他の例を示す空気調和装置の冷媒回路図で、図１に示したものと同一または同様の構成部品には同一符合を付して、その重複する説明を省略する。この実施の形態では、第１室内熱交換器５と第２室内熱交換器７の間の配管に、毛細管３８と電磁開閉弁３７を並列に接続し、第２流量制御弁を構成している。この毛細管３８は内径が１ｍｍ以上、例えば内径２ｍｍの銅配管を用いている。
【００５８】この実施の形態の、通常冷房運転、冷房除湿運転、通常暖房運転、暖房除湿運転、および暖房高温吹出し運転時の動作は、図１の実施の形態と同様であり、その詳細な説明は省略し、以下では各運転時の毛細管３８と電磁開閉弁３７の動作について説明する。通常冷房運転および通常暖房運転時には、電磁開閉弁３７を開状態とし、冷凍サイクルを構成する。このとき毛細管３８は開状態の電磁開閉弁３７に比べて流動抵抗が大きいため、ほとんどの冷媒は毛細管３８を流れず、電磁開閉弁３７を流れる。一方、冷房除湿運転、暖房除湿運転、暖房高温吹出し運転時は、電磁開閉弁３７を閉状態とし、毛細管３８に冷媒を流して、減圧作用を行なう。
【００５９】毛細管内を気液二相冷媒が流れる時の冷媒流動音は、毛細管内の冷媒流速に大きく依存している。図１４は、冷媒流量が３０ｋｇ／ｈ一定のもとで、毛細管内径を変えた時の冷媒流動音の測定結果であり、図の横軸が毛細管内径、縦軸が毛細管の冷媒流動音である。毛細管内を気液二相冷媒が流れる時の冷媒流動音は、毛細管内径が小さくなるほど、すなわち毛細管内の冷媒流速が早くなるほど、大きくなる。これは毛細管内部の冷媒流速が早くなるほど、毛細管内部の圧力変動も大きくなることや、毛細管出口部での冷媒流出速度も速くなり、この毛細管出口部の冷媒エネルギーが増加することなどが要因と考えられる。図１４に示した冷媒流動音測定結果によると、毛細管内径を１ｍｍ以上とすることにより、毛細管から発生する冷媒流動音は許容値以下となり、冷房除湿運転、暖房除湿運転および暖房高温吹出し運転時に低騒音な室内環境を実現できるとともに、従来装置で必要であった遮音材や制振材を弁の外周に巻きつけるなどの低騒音化手段が不要となり、コストの低減ができ、さらに空気調和機器のリサイクル性も向上する。また図２に示した弁本体に焼結金属を用いた第２流量制御弁に比べて、安価な絞り装置を得ることができる。なお、図１４に示した毛細管内径を変えた時の冷媒流動音の測定結果は、冷媒流量が３０ｋｇ／ｈ一定のもとでの結果であり、冷媒流量が３０ｋｇ／ｈより大きい場合は、冷媒流動音は全体的に大きくなり、また逆に冷媒流量が３０ｋｇ／ｈより小さい場合は、冷媒流動音は全体的に小さくなるが、１ｍｍ以上の内径の毛細管を用いることにより、冷媒流動音はほぼ許容値以下に低減することができる。
【００６０】実施の形態８．図１５はこの発明の実施の形態の他の例を示す空気調和装置の冷媒回路図で、図１に示したものと同一または同様の構成部品には同一符合を付して、その重複する説明を省略する。この実施の形態では、第１室内熱交換器５と第２室内熱交換器７の間の配管に、毛細管３８と電磁開閉弁３７を並列に接続し、さらに冷房除湿運転時の毛細管３８入口配管と第２室内熱交換器の出口の低圧配管とを熱交換する熱交換器４０を設けている。この熱交換器は二重管式熱交換器や接触式熱交換器あるいはプレート式熱交換器などで構成されている。
【００６１】この実施の形態の、通常冷房運転、冷房除湿運転の動作は、図１の実施の形態と同様であり、その詳細な説明は省略し、以下では各運転時の毛細管３８と電磁開閉弁３７および熱交換器４０の動作について、図１６に示した冷房除湿運転時の圧力−エンタルピー線図を用いて説明する。なお、図１６に示した英文字は、図１５に示した英文字と対応している。通常冷房運転には、電磁開閉弁３７を開状態とし、冷凍サイクルを構成する。このとき毛細管３８は開状態の電磁開閉弁３７に比べて流動抵抗が大きいため、ほとんどの冷媒は毛細管３８を流れず、電磁開閉弁３７を流れ、熱交換器４０も動作しない。一方、冷房除湿運転は、電磁開閉弁３７を閉状態とし、毛細管３８に冷媒を流して、減圧作用を行なう。第１室内熱交換器５を出た中間圧の気液二相冷媒は（Ｄ点）、熱交換器４０に流入し、ここで第２室内熱交換器７を出た低温低圧の冷媒によって冷却され、中間圧の液冷媒となって毛細管３８に流入する（Ｅ点）。この液冷媒は、毛細管によって中間圧から低圧まで減圧され、低圧の気液二相冷媒となって第２室内熱交換器７に流入する（Ｆ点）。
【００６２】毛細管内を流れる冷媒流動音は、毛細管入口冷媒が気液二相状態よりも液状態の方が小さくなる。これは毛細管入口冷媒が気液二相状態よりも液状態の方が、毛細管内で減圧により発生する蒸気冷媒量が少なく、このため毛細管内の冷媒の平均流速が小さくなるためである。この実施の形態では、冷房除湿運転時の第２流量制御弁である毛細管３８の入口冷媒を、熱交換器４０内で第２室内熱交換器７の出口冷媒により冷却、液化しているので、毛細管入口冷媒が液状態となり、冷媒流動音の発生を低減することができる。なお、毛細管３８の冷媒状態は、必ずしも液状態まで冷却する必要はなく、気液二相冷媒の蒸気冷媒の割合（乾き度）を小さくするだけでも、冷媒流動音の低減効果は得られる。また熱交換器４０によって、第２室内熱交換器７の出口冷媒は加熱されるため、第２室内熱交換器７の出口冷媒は湿り冷媒となり、図１に示した実施の形態に比べて、第２室内熱交換器内の冷媒伝熱性能が向上し、冷房除湿運転時の効率も向上する。
【００６３】なおこの実施の形態では、毛細管３８の入口冷媒を第２室内熱交換器７の出口冷媒によって冷却する例について説明したが、これに限ることはなく、毛細管３８の入口冷媒を室内空気によって冷却するように構成しても、同様の効果を発揮する。
【００６４】実施の形態９．図１７はこの発明の実施の形態の他の例を示す空気調和装置の冷媒回路図で、図１に示したものと同一または同様の構成部品には同一符合を付して、その重複する説明を省略する。この実施の形態では、第１室内熱交換器５と第２室内熱交換器７の間の配管に、毛細管３８と電磁開閉弁３７を並列に接続し、さらに冷房除湿運転時に毛細管３８と第２室内熱交換器の出口の低圧配管とを熱交換する熱交換器４０を設けている。この熱交換器は二重管式熱交換器や接触式熱交換器などで構成されている。
【００６５】この実施の形態の、通常冷房運転、冷房除湿運転の動作は、図１の実施の形態と同様であり、その詳細な説明は省略し、以下では各運転時の毛細管３８と電磁開閉弁３７および熱交換器４０の動作について、図１８に示した冷房除湿運転時の圧力−エンタルピー線図を用いて説明する。なお、図１８に示した英文字は、図１７に示した英文字と対応している。通常冷房運転には、電磁開閉弁３７を開状態とし、冷凍サイクルを構成する。このとき毛細管３８は開状態の電磁開閉弁３７に比べて流動抵抗が大きいため、ほとんどの冷媒は毛細管３８を流れず、電磁開閉弁３７を流れ、熱交換器４０も動作しない。一方、冷房除湿運転は、電磁開閉弁３７を閉状態とし、毛細管３８に冷媒を流して、減圧作用を行なう。第１室内熱交換器５を出た中間圧の気液二相冷媒は（Ｄ点）、毛細管３８に流入し、さらに熱交換器４０で第２室内熱交換器７を出た低温低圧の冷媒によって冷却されながら、中間圧から低圧まで減圧され、低圧の気液二相冷媒となって第２室内熱交換器７に流入する（Ｆ点）。
【００６６】一般に、毛細管内を流れる気液二相冷媒は、流れとともに減圧されるため、液冷媒から冷媒蒸気が発生し、流れ方向に乾き度が大きくなる。毛細管内を流れる気液二相冷媒の冷媒流動音は、毛細管内で発生する冷媒蒸気によって冷媒の速度が増加し、毛細管内での圧力損失の変動が大きくなることや、毛細管出口部の冷媒速度が増加することが要因である。この実施の形態では、冷房除湿運転時の第２流量制御弁である毛細管３８を、熱交換器４０内で第２室内熱交換器７の出口冷媒により冷却しているので、毛細管内では蒸気冷媒の発生がほとんどなく、このため毛細管内部の圧力損失の変動も小さく、また毛細管出口の冷媒速度の増加を抑制することができる。このため、毛細管で発生する冷媒流動音は低減でき、室内の騒音環境を向上することができる。また熱交換器４０によって、第２室内熱交換器７の出口冷媒は加熱されるため、第２室内熱交換器７の出口冷媒は湿り冷媒となり、図１に示した実施の形態に比べて、第２室内熱交換器内の冷媒伝熱性能が向上し、冷房除湿運転時の効率も向上する。
【００６７】なおこの実施の形態では、毛細管３８を第２室内熱交換器７の出口冷媒によって冷却する例について説明したが、これに限ることはなく、毛細管３８を室内空気によって冷却するように構成しても、同様の効果を発揮する。
【００６８】実施の形態１０．図１９はこの発明の実施の形態の他の例を示す空気調和装置の冷媒回路図で、図１に示したものと同一または同様の構成部品には同一符合を付して、その重複する説明を省略する。この実施の形態は、図１に示した実施の形態の、冷房除湿運転および暖房高温吹出し運転の改良に関するものであり、第１流量制御弁４と第１室内熱交換器５の間の配管と第２流量制御弁６と第２室内熱交換器７の間の配管との間をバイパスするバイパス流路を接続し、このバイパス流路には開閉手段である電磁弁４１が設けられている。第１流量制御弁４、第２流量制御弁および電磁弁４１は、図示しない制御手段からの指示によって互いに関連しあいながら開閉する。
【００６９】まずこの実施の形態の、冷房除湿運転時の動作について説明する。通常冷房運転時は、電磁弁４１を閉じ、第２流量制御弁６を開として、図１の実施の形態と同様の動作を行なう。冷房顕熱負荷が小さくなった場合には、電磁弁４１を開き、第２流量制御弁６を閉じた熱交換器分割による除湿運転を行なう。この熱交換器分割による除湿運転では、圧縮機１を出た高温高圧の冷媒蒸気は、四方弁２を通って室外熱交換器３に流入し、外気と熱交換して凝縮、液化する。この高圧の液冷媒は、第１流量制御弁４で低圧に減圧され、気液二相冷媒となって電磁弁４１を通って、第２室内熱交換器７に流入し、室内空気の顕熱および潜熱を奪って蒸発する。この時の第１流量制御弁４の開度は、例えば第２室内熱交換器の出口冷媒の過熱度が５℃となるように制御されている。この熱交換器分割による除湿運転では、通常冷房運転が第１室内熱交換器５と第２室内熱交換器７とを蒸発器としているのに対して、第２室内熱交換器７のみを蒸発器としているので、冷房能力が小さく、圧縮機１の回転周波数を小さくして状態でも、通常冷房運転に比べて、蒸発温度を低くすることができ、十分な除湿量を確保することができる。
【００７０】さらに部屋の冷房顕熱能力が低下し、熱交換器分割による除湿運転で圧縮機１の回転周波数を下げると蒸発温度が上昇し、除湿量が充分に確保できなくなった場合や、部屋の冷房顕熱がゼロ、すなわち部屋の室温を低下させずに除湿運転を行なう場合には、冷媒再熱による除湿運転を行なう。この冷媒再熱による除湿運転では、電磁弁４１を開、第２流量制御弁６を閉とし、実施の形態１で示したように、第１室内熱交換器を凝縮器、第２室内熱交換器７を蒸発器とした除湿運転を行なう。この際、第２流量制御弁６には、絞り部に焼結金属を使用したものや、毛細管を使用しているので、冷媒流動音の発生を防止することができる。
【００７１】次に、この実施の形態の空気調和装置の冷房時の具体的な運転制御法について説明する。空気調和装置には、部屋内に居る居住者の好の温湿度環境を設定するために、例えば設定温度と設定湿度が空調装置運転時に設定される。なおこの設定温度と設定湿度は、居住者がそれぞれの設定値を室内ユニットのリモコンから直接入力してもよく、また暑がりの人用、寒がりの人用や子供用、老人用など室内ユニットのリモコンに対象とする居住者別に定めた温度および湿度の最適値テーブルを記憶させ、対象居住者のみを直接選択するようにしてもよい。また室内ユニット１２には、室内の温度および湿度を検知するために、室内ユニットの吸い込み空気の温度および湿度を検出するセンサーがそれぞれ設けられている。
【００７２】空気調和装置が起動されると、設定温度と現在の室内吸込み空気温度との差を温度偏差、設定湿度と現在の室内吸込み空気湿度との差を湿度偏差として演算し、最終的にこれらの偏差がゼロあるいは所定の値以内となるように空気調和装置の圧縮機１の回転周波数、室外ファン回転数、室内ファン回転数、第１流量制御弁４の絞り開度、および第２流量制御弁７の開閉、電磁弁４１を制御する。この時、温度および湿度偏差をゼロあるいは所定の値以内に制御する際には、温度偏差を湿度偏差よりも優先して空気調和装置の制御を行なう。すなわち、空気調和装置起動時に、温度偏差および湿度偏差がともに大きい場合は、第２流量制御弁７を開状態とし、また電磁弁４１を閉状態として、まず通常冷房運転で、室内の温度偏差を優先的にゼロまたは所定の値以内となるように運転する。圧縮機１の回転周波数や室内ファンの回転数の調整により空気調和装置の冷房能力が部屋の熱負荷と一致し、温度偏差がゼロまたは所定の値以内となった場合に、湿度偏差を検出し、この時、湿度偏差がゼロまたは所定の値以内となっている場合は、現在の運転を続行する。
【００７３】温度偏差がゼロまたは所定の値以内となり、この時の湿度偏差がまだ大きな値となっている場合は、その時の圧縮機１の回転周波数に応じて、熱交換器分割による冷房除湿運転と冷媒再熱による冷房除湿運転を選択し、冷媒回路を切換える。すなわち冷房顕熱能力は、熱交換器分割による冷房除湿運転の方が、冷媒再熱による冷房除湿運転よりも大きいため、温度偏差をゼロまたは所定の値以内に維持するために必要な冷房顕熱能力を、通常冷房運転時の圧縮機１の回転周波数で間接的に検知し、冷媒回路を選択する。すなわち、温度偏差をゼロまたは所定の値以内となった圧縮機１の回転周波数が、所定の値、例えば３０Ｈｚ以上であれば、第２流量制御弁６を絞り、電磁弁４１を開状態として、熱交換器分割による冷房除湿運転に切換える。この熱交換器分割による冷房除湿運転では、圧縮機１の回転周波数や室内ファンの回転数などを調整して、温度偏差および湿度偏差がともにゼロあるいは所定の値以内となるように制御される。
【００７４】一方、通常冷房運転で温度偏差がゼロまたは所定の値以内となり、この時の湿度偏差がまだ大きな値となり、かつ圧縮機１の回転周波数が所定の値、例えば３０Ｈｚ以下であった場合や、上記説明のように通常冷房運転から熱交換器分割による冷房除湿運転に移行した後、部屋の空調負荷が小さくなり、温度偏差をゼロまたは所定の値以内に維持するために部屋の空気を加熱する必要があると判断された場合は、第２流量制御弁６を絞り、電磁弁４１を閉状態として、冷媒再熱による冷房除湿運転に切換える。この冷媒再熱による冷房除湿運転では、室内の温度偏差がゼロまたは所定の値以内を維持できるように、第２室内熱交換器７の加熱量を制御するとともに、湿度偏差がゼロまたは所定の値以内に入るように、第１室内熱交換器５の冷却除湿量を制御する。第２室内熱交換器７の加熱量の制御には、室外熱交換器３のファン回転数や第１流量制御弁４の開度などによって調整する。また第１室内熱交換器５の冷却除湿量の制御には、圧縮機１の回転周波数や室内ユニット１２のファン回転数などによって制御する。
【００７５】このようにこの実施の形態では、冷房時、室内の顕熱および潜熱負荷に応じて、通常冷房運転、熱交換器分割による除湿運転、冷媒再熱による除湿運転の３つの運転モードが切換可能であるので、幅広い範囲で部屋内の温度、湿度環境を最適に制御することが可能となる。また第２流量制御弁６には、絞り部に焼結金属を使用したものや、毛細管を使用しているので、冷媒流動音の発生を防止し、静かな室内環境を実現できる。
【００７６】次にこの実施の形態の暖房高温吹出し運転の動作について説明する。通常暖房運転時は、電磁弁４１を閉じ、第２流量制御弁６を開として、図１の実施の形態３と同様の動作を行なう。起動時など高温の吹出し温度が要求された場合には、電磁弁４１を開き、第２流量制御弁６を閉じた熱交換器分割による暖房運転を行なう。この熱交換器分割による暖房運転では、圧縮機１を出た高温高圧の冷媒蒸気は、四方弁２を通って第２室内熱交換器７に流入し、室内空気と熱交換して凝縮、液化する。この高圧の液冷媒は、電磁弁４１を通って。第１流量制御弁４に流入し、低圧まで減圧され、室外熱交換器３に流入し、室外の空気と熱交換して蒸発し、四方弁２を通って再び圧縮機１に戻る。この時の第１流量制御弁４の開度は、例えば室外熱交換器３の出口冷媒の過熱度が５℃となるように制御されている。この熱交換器分割による暖房運転では、通常暖房運転が第１室内熱交換器５と第２室内熱交換器７と凝縮器としているのに対して、第２室内熱交換器７のみを凝縮器としているので、通常冷房運転に比べて、凝縮温度を高くすることができ、この凝縮器で加熱され、室内に吹出される空気温度を高くすることがでる。さらに暖房運転時に、室内の除湿運転を行なう場合には、電磁弁４１を閉、第２流量制御弁６を閉とすることにより、実施の形態３で説明した暖房除湿運転が可能となる。また第２流量制御弁６には、絞り部に焼結金属を使用したものや、毛細管を使用しているので、冷媒流動音の発生を防止することができる。
【００７７】このようにこの実施の形態では、暖房時、通常暖房運転、熱交換器分割による暖房高温吹出し運転、暖房除湿運転の３つの運転モードが切換可能であるので、使用者の好みに応じて部屋内の温度、湿度環境を最適に制御することができる。また第２流量制御弁６には、絞り部に焼結金属を使用したものや、毛細管を使用しているので、冷媒流動音の発生を防止し、静かな室内環境を実現できる。
【００７８】なお本実施の形態では、第１室内熱交換器５と第２流量制御弁６と並列に電磁弁４１を設置する例について説明したが、これに限るものではなく、図２０に示すように、電磁弁４１と第２流量制御弁６を一体化した３方弁４２を用いても良い。このように電磁弁４１と第２流量制御弁６を一体化した３方弁４２を用いることにより、室内機の小形化が可能となる。
【００７９】また実施の形態１から形態９では、空気調和装置の冷媒としてＲ４１０Ａを用いた場合について説明した。Ｒ４１０Ａは、ＨＦＣ系冷媒であり、オゾン層を破壊しない地球環境保全に適した冷媒であるとともに、従来冷媒として用いられてきたＲ２２に比べて、冷媒圧力損失が小さいため、第２流量制御弁６の絞り部に用いる焼結金属の通気孔の径を小さくでき、より一層冷媒流動音低減効果を得ることができる冷媒である。
【００８０】さらにこの空気調和装置の冷媒としては、Ｒ４１０Ａに限ることはなく、ＨＦＣ系冷媒であるＲ４０７ＣやＲ４０４Ａ、Ｒ５０７Ａであっても良い。また地球温暖化防止の観点から、地球温暖化係数の小さなＨＦＣ系冷媒であるＲ３２単独Ｒ１５２ａ単独あるいはＲ３２／Ｒ１３４ａなどの混合冷媒であっても良い。またプロパンやブタンなどの炭化水素冷媒やアンモニア、二酸化炭素、エーテルなどの自然系冷媒およびそれらの混合冷媒であってもよい。
【００８１】また本実施の形態１から形態９では、特に圧縮機の潤滑油については言及していないが、潤滑油としては鉱油やアルキルベンゼンなどの合成油であっても良く、また近年、ＨＦＣ系冷媒用として開発されたエステル油やエーテル油であっても良い。
【００８２】
【発明の効果】以上説明したとおりこの発明の絞り装置によれば、絞り部を冷媒流れ方向に連通する多孔質透過材で構成したので、冷媒流動音の発生を防止して騒音を低減できる効果が得られる。
【００８３】また、電磁開閉弁が設けられた第１の流路と、この第１の流路と並列に設けられた第２の流路と、この第２の流路中に設けられ冷媒流れ方向に連通する多孔質透過材で構成した絞り部とを備えたので、多孔質透過材の複雑な加工を要求することなく、冷媒流動音の発生を防止して騒音を低減できる効果が得られる。
【００８４】また、前記多孔質透過材で冷媒流路を覆うので、圧力損失の変動を抑制できると共に、冷媒流動音の発生を防止して騒音を低減できる効果が得られる。
【００８５】また、前記多孔質透過材は空洞部を有する又は中空体の構造としたので、多孔質透過材の通過孔の大きさと圧力損失とを適切に選択できる効果が得られる。
【００８６】また、前記絞り部は、一端が開放した筒状を成し、この筒状の周面および底面を介して前記筒状の内外を連通する流路を多孔質透過材で構成したので、多孔質透過部材の通過面積を大きく確保できる効果が得られる。
【００８７】また、前記多孔質透過材の透過面積を調節する調節手段を備えたので、多孔質透過材を通過することによる圧力差を適度に調節できる効果が得られる。
【００８８】また、弁室側壁に第１流路が開口する弁本体と、弁室底面に第２流路が開口する主弁座と、弁室内に前記主弁座を閉止できる主弁体を有し、前記主弁体に多孔質透過材を用いて絞り部を構成したので、冷媒流動音の発生を防止でき、また通常の弁開時における圧力損失による性能低下も防止できる効果が得られる。
【００８９】また、前記多孔質透過材は一端が開放した柱状を成し、前記主弁座閉止時に前記柱状の周面側と底面側とが流路入口側と出口側とに分離されるので、周面側と底面側とのそれぞれで多孔質透過材の通過孔の大きさと圧力損失とを適切に選択できる効果が得られる。
【００９０】また、弁室側壁に第１流路が開口する弁本体と、弁室底面に第２流路が開口する主弁座と、弁室内に前記主弁座を閉止できる主弁体を有し、前記主弁座に多孔質透過材を用いて流量制御弁を構成したので、絞り部の設計が容易となり、安価で低騒音なものとできる効果が得られる。
【００９１】また、周面が主弁座の側面と当接し、前記周面と側面との当接面積を開閉方向への移動によって可変する主弁体と、前記主弁体の開閉方向への移動を制御する制御手段とを備え、前記主弁体、主弁座および制御手段で多孔質透過材の透過面積を調節する調節手段を構成したので、主弁体の開閉動作と同方向の動作で多孔質透過材を利用した圧力差を適度に調節できる効果が得られる。
【００９２】また、多孔質透過材の通気孔を２００から０．５マイクロメートルの範囲としたので、液冷媒や気液二相冷媒が通過する際の冷媒流動音の発生を防止できる効果が得られる。
【００９３】また、前記多孔質透過材を焼結金属としたので、耐久性に優れた絞り装置とすることができる効果が得られる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６０１３
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年６月１日（１９９９．６．１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０２４３９
【弁理士】
【氏名又は名称】宮田 金雄 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−３４６４９５（Ｐ２０００−３４６４９５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１２月１５日（２０００．１２．１５） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２３１３３１ |
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