JP2003050061A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、第１流量制
御弁、室内熱交換器を備え、室内熱交換器を第１の室内
熱交換器と第２の室内熱交換器とに分割し、その間に第
２流量制御弁を設けて再熱除湿運転を行う空気調和機に
おいて、冷房回路と暖房回路では、冷媒の流れが逆向き
となり、特に冷房回路では冷媒と空気の流れが並行流と
なり、熱交換効率が低下するという問題があった。 【解決手段】 四方弁、室外熱交換器、第１及び第２の
室内熱交換器のそれぞれに接続し、運転モードに関わら
ず常に第１の室内熱交換器から第２の室内熱交換器へと
冷媒を流通させる流路切換手段と、第１流量制御弁と室
内熱交換器または室外熱交換器との間に、圧縮機吸入側
に接続されるガスバイパス回路を有した気液分離手段と
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、冷房、暖房、除
湿の各モードで運転可能な空気調和装置において、室内
の温度と湿度に対する快適性を向上させるとともに運転
効率を向上させて省エネルギーを図る空気調和装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の空気調和装置においては、主とし
て回転数可変型圧縮機等が用いられ、空調負荷の変動に
対応している。しかし空調負荷が低い冷房低能力運転時
は圧縮機回転数が低下するものの、冷媒の蒸発温度も上
昇して室内空気の露点温度以上となり、除湿できないと
いう問題点がある。

【０００３】冷房低能力運転時の除湿能力を向上させる
従来技術として、特開平９−４２７０６号公報において
図１３から図１５に示す空気調和機がある。図１３はこ
の装置による冷媒回路図である。圧縮機２、四方弁３、
室外熱交換器４、第１流量制御弁２０、室内熱交換器を
備え、前記室内熱交換器を熱的に分割しその間に第２流
量制御弁１４を設けている。冷媒の流れ方向は、冷房回
路での再熱除湿運転時は四方弁３を冷房方向として、図
中の二重破線矢印で示す方向となり、室内機側の第２流
量制御弁１４を冷媒の主たる流量制御弁として用いてい
る。一方、暖房運転時は、四方弁３を暖房方向として、
図中の二重実線矢印で示す方向となり、室外機側の第１
流量制御弁２０を冷媒の主たる流量制御弁として用いて
いる。

【０００４】図１４はこの空気調和装置の室内ユニット
の構成を示す断面図である。室内熱交換器を室内機の前
面から背面にかけて送風機を囲むように配置した空気調
和機であり、前記室内熱交換器を熱的に分割しその間に
第２流量制御弁１４を設けるとともに、この第２流量制
御弁１４の冷媒流れ上流側を再熱器１２、冷媒流れ下流
側を蒸発器１１として動作させる運転モードにて、除湿
能力を確保している。この時、前面上段から背面に設置
された熱交換器が再熱器１２として作用している。

【０００５】図１５の室内ユニットの冷媒回路図で示す
ように、冷房回路（二重破線矢印）では、冷媒は第２の
室内熱交換器１２（再熱器）から第２流量制御弁１４を
通り第１の室内熱交換器１１（蒸発器）へと流れ、冷媒
と室内空気５０の流れがともに熱交換器の前列側から後
列側へと流れる並行流となっている。一方、暖房回路
（二重実線矢印）では、冷媒は第１の室内熱交換器１１
から第２流量制御弁１４を通り第２の室内熱交換器１２
へと流れ、これにより熱交換器の後列側から前列側へ向
かう流れとなり、室内空気５０に対して対向流となって
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし特開平９−４２
７０６においては、室内熱交換器内に第２流量制御弁１
４が設置されているため、ここでの冷媒圧力損失が大き
く、通常冷房運転や暖房運転での効率低下を引き起こす
という問題点がある。

【０００７】従来の空気調和装置は上記のように構成さ
れているので、冷房回路では冷媒が第２の室内熱交換器
１２から流入して、第１の室内熱交換器１１より流出す
るようにしているため、冷媒と室内空気５０の流れがと
もに第２から第１の室内熱交換器へと流れる並行流とな
り、熱交換効率が低下するという問題点がある。

【０００８】また、従来の空気調和機においては冷媒と
してＲ２２が使用されていたが、オゾン層破壊防止のた
め、Ｒ４１０Ａなどへの代替化が進行中である。Ｒ４１
０ＡはＲ２２より動作圧力が高くなるため、第２流量制
御弁１４での差圧も大きくなるという問題点がある。

【０００９】加えて特開平９−４２７０６における冷媒
回路図の図１３において、暖房回路にて再熱除湿運転を
しようとして冷媒流れを暖房方向に切り換えた時、第２
流量制御弁下流側の室内熱交換器と室外熱交換器が蒸発
器として動作するが、室外熱交換器容量が大きいため、
室内熱交換器の蒸発温度が室内空気の露点温度以下に下
がらず、除湿できないという問題点がある。

【００１０】この発明は、以上に述べたような問題点を
解決するためになされたものであり、冷凍サイクルの凝
縮熱を室内空気への加熱源として利用する空気調和装置
において、冷房、暖房、除湿、各運転時における、温度
と湿度の制御性を高め、冷房シーズン暖房シーズンを問
わず再熱除湿運転を実現するとともに、通常冷房・暖房
運転時の効率も向上させ、加えて従来冷媒だけでなく、
代替冷媒においてもその特性を生かすことを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の空気調和装置
は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、第１流量制御手
段、第１の室内熱交換器、前記第１の室内熱交換器と直
列接続する第２の室内熱交換器との間に設けられた第２
流量制御手段を冷媒配管で順次接続した冷媒回路を備
え、前記四方弁、室外熱交換器、第１及び第２の室内熱
交換器のそれぞれに接続し、運転モードに関わらず常に
前記第１の室内熱交換器から第２の室内熱交換器へと冷
媒を流通させる流路切換手段と、前記第１流量制御手段
と前記流路切換手段または前記室外熱交換器の間に接続
された気液分離手段と、前記気液分離手段から前記圧縮
機吸入側配管に接続されたガスバイパス回路上に第３流
量制御手段とを設けたものである。

【００１２】また、この発明の空気調和装置は、通常冷
房運転モードにおいて、前記四方弁を冷房回路に設定
し、前記第２流量制御手段を開状態とし、前記第１流量
制御手段にて主たる冷房回路の流量制御を行うととも
に、前記第３流量制御手段により前記気液分離手段にて
分離したガス冷媒が圧縮機吸入側配管への流れる流量を
制御するものである。

【００１３】また、この発明の空気調和装置は、通常暖
房運転モードにおいて、前記四方弁を暖房回路に設定
し、前記第２流量制御手段を開状態とすると共に、前記
ガスバイパス回路に設けた第３流量制御手段を閉状態と
し、前記第１流量制御手段にて流量制御を行うものであ
る。

【００１４】また、この発明の空気調和装置は、前記四
方弁を冷房回路に設定し、前記ガスバイパス回路に設け
た第３流量制御手段を閉状態とし、前記第１流量制御手
段および第２流量制御手段の少なくともいずれかにより
流量制御を行う冷房回路での再熱除湿運転モードを有す
るものである。

【００１５】また、この発明の空気調和装置は、前記四
方弁を暖房回路に設定し、前記第１流量制御手段は閉状
態とすると共に、前記第３流量制御手段を開状態とし
て、前記第２流量制御手段により流量制御を行う暖房回
路での再熱除湿運転モードを有するものである。

【００１６】また、この発明の空気調和装置は、前記室
外熱交換器へ外気を送風する回転数可変の室外ファンを
備え、室内温度と設定温度に応じて前記四方弁の流路切
換え及び前記室外ファンの回転数を制御するものであ
る。

【００１７】また、この発明の空気調和装置は、冷媒と
してＲ４１０ＡまたはＲ３２またはＲ２９０を用いたも
のである。

【００１８】また、この発明の空気調和装置は、冷媒と
してＲ２９０またはＲ３２を用い、前記第１流量制御手
段および第２流量制御手段および第３流量制御手段の少
なくともいずれか１つの流量制御手段に全閉機能を備え
るとともに、冷媒漏れを検知する手段を備え、冷媒漏れ
を検知した場合には前記流量制御手段を全閉状態にする
ものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】実施の形態１．この発明の実施の
形態１を図を用いて説明する。図１は、この発明の実施
の形態１の空気調和装置における通常冷房運転時の冷媒
回路図である。図において、１は室外機、２は圧縮機、
３は四方弁、４は室外熱交換器、５は回転数をリニアに
可変できる室外ファン、１０は室内機、１１は第１の室
内熱交換器、１２は熱的に分離された第２の室内熱交換
器、１３は第１の室内熱交換器１１と第２の室内熱交換
器１２とを直列接続する室内熱交換器間接続配管、１４
は１３の途中に設けられた流量制御手段である第２流量
制御弁、１５は室内ファンである。

【００２０】また、１６は室外機１に配設された流路切
換手段で、室外機１からの冷媒が運転モードに関わらず
常に第１の室内熱交換器１１から第２の室内熱交換器１
２へ流入するように、この場合は４個の逆止弁１７ａ〜
１７ｄにより構成されている。１８は流路切換手段１６
と四方弁３とを接続する第１の接続配管、１９は流路切
換手段１６と室外熱交換器４とを接続する第２の接続配
管、２０は室外熱交換器４と室内機１０へ接続された流
路切換手段１６の間に設けられた第１流量制御弁、２１
は流路切換手段１６と第１の室内熱交換器１１とを接続
する室内外機間接続配管Ｃ、２２は流路切換手段１６と
第２の室内熱交換器１２とを接続する室内外機間接続配
管Ｄである。８２は第１流量制御弁２０と流路切換手段
１６の間に接続された気液分離手段、８０は気液分離手
段８２からガス冷媒を分離し圧縮機吸入側に接続される
ガスバイパス回路、８１はガスバイパス回路８０上の流
通ガス冷媒の流量を制御する第3流量制御弁である。

【００２１】次に図１における通常冷房運転時の動作に
ついて説明する。この通常冷房運転モードは、室内機１
４の第2流量制御弁１４は開状態にして、室外機１の第1
流量制御弁２０を主たる減圧装置として使用し、気液分
離手段８２で分離されたガスバイパス回路８０上のガス
バイパス流量を第3流量制御弁８１にて制御する冷凍サ
イクルとなる。この通常冷房運転時の冷凍サイクルにお
ける圧力−エンタルピ線図を図２に示す。図２におい
て、縦軸は圧力、横軸はエンタルピーをとり、図中の記
号は、図１の冷媒回路におけるＡ〜Ｈにそれぞれ対応す
る。また、冷房運転時の冷媒流れ方向を図１の二重破線
矢印で示す。

【００２２】圧縮機２より吐出された高温高圧冷媒ガス
は、四方弁３を通り、図２のＡ点から室外熱交換器４に
て凝縮液化しＢ点となり、第1流量制御弁２０にて低温
の気液二相状態まで減圧され気液分離容器８２に入り
Ｃ'点となる。気液分離容器８２にて分離された冷媒の
うち、Ｃ点の液冷媒は流路切換手段１６の逆止弁１７ｂ
を介して２１の室内外機間接続配管Ｃを通り室内機１０
に導かれ、第1の室内熱交換器１１、全開状態となって
いる第2流量制御弁１４、第2の室内熱交換器１２の順に
流入し、室内空気と熱交換（冷房）しガス化する。ガス
化した冷媒は２２の室内外機間接続配管Ｄにより室外機
１に導かれ、流路切換手段１６の逆止弁１７ｄを介して
四方弁３へと流れる。一方、気液分離手段８２にて分離
された冷媒のうち、Ｈ点のガス冷媒はガスバイパス回路
８０上に設けた第3流量制御弁８１にて若干減圧され、
ガスバイパス回路８０を経て四方弁３から圧縮機吸入側
へ接続する配管と合流して図２のＧ点となり、圧縮機２
に吸入される。このようにして循環サイクルを構成し、
冷房運転を行なう。これにより、冷媒回路における圧力
損失を低減して性能向上が図れる。

【００２３】図３は、この発明の実施の形態１の空気調
和装置における通常暖房運転時の冷媒回路図である。な
お、図１と同一記号は同一部分を示し、説明を省略す
る。この通常暖房運転モードにおいては、室内機１０の
第2流量制御弁１４は開状態にして、室外機１のガスバ
イパス回路８０上の第3流量制御弁８１を閉状態として
使用し、第1流量制御弁２０を主たる減圧装置として制
御する冷凍サイクルとなる。また、この通常暖房運転時
の冷凍サイクルにおける圧力−エンタルピ線図を図４に
示す。図４において、縦軸に圧力、横軸にエンタルピー
をとり、図中の記号は、図３の冷媒回路におけるＡ〜Ｆ
にそれぞれ対応する。なお、通常暖房運転時の冷媒流れ
方向を図３の二重実線矢印で示す。

【００２４】次に動作について説明する。圧縮機２より
吐出された高温高圧冷媒ガスは、上記冷房運転とは逆の
流れ方向に切換えられた四方弁３を通り、図３のＦ点か
ら流路切替手段１６の逆止弁１７ａを介して２１の室内
外機間接続配管Ｃを通り室内機１０に導かれ、第1の室
内熱交換器１１、全開状態となっている第２流量制御弁
１４、第2の室内熱交換器１２の順に流入し、室内空気
と熱交換（暖房）し凝縮液化する。凝縮液化した冷媒は
２２の室内外機間接続配管Ｄから室外機１に導かれ、流
路切換手段１６の逆止弁１７ｃを介してＣ点から第１流
量制御弁２０に流入し、ここで低温の気液二相状態まで
減圧されＢ点となり、低温となった冷媒は室外熱交換器
４で室外ファン５により外気と熱交換してガス状態とな
ってＡ点となり再び圧縮機２に吸入される。このように
して循環サイクルを構成し、暖房運転を行なう。

【００２５】ここで、図１及び図３において室外機１の
第1流量制御弁２０と室内熱交換器との間に気液分離手
段８２を配設した一実施例を示しているが、第1流量制
御弁２０と室外熱交換器４との間に気液分離手段８２を
配設しても良く、この場合の暖房運転において第3流量
制御弁８１を開にして、Ｃ点から第１流量制御弁２０に
て気液二相状態まで減圧され気液分離容器８２に流入
し、気液分離容器８２にて分離された冷媒のうち、液冷
媒は室外熱交換器４へ、ガス冷媒はガスバイパス回路８
０のの第3流量制御弁８１へとそれぞれ流入する。さら
には第1流量制御弁２０を２つ設けその間に気液分離手
段８２を有しても良く、この場合の冷暖房運転それぞれ
では、第3流量制御弁８１を開状態にして、冷媒は気液
分離手段８２に流入し、気液分離された冷媒をガスバイ
パス回路８０側と蒸発器側とに分けて冷凍サイクルに用
いることができる。

【００２６】図５は、この発明の実施の形態１の空気調
和装置における冷房再熱除湿運転時の冷媒回路図であ
る。なお、図１と同一記号は同一部分を示す。この冷房
回路での再熱除湿運転モードにおいては、室外機１の第
１流量制御弁２０は開状態にして、さらにガスバイパス
回路８０上の第3流量制御弁８１を閉状態として使用
し、室内機１０の第２流量制御弁１４を主たる減圧装置
として制御する冷凍サイクルとなる。また、この冷房回
路での再熱除湿運転時の冷凍サイクルにおける圧力−エ
ンタルピ線図を図６に示す。図６において、縦軸は圧
力、横軸はエンタルピーとし、図中の記号は、図５の冷
媒回路におけるＡ〜Ｇにそれぞれ対応する。なお冷房回
路での再熱除湿運転時の冷媒流れ方向を図５の二重破線
矢印で示す。

【００２７】次に動作について説明する。圧縮機２より
吐出された高温高圧冷媒ガスは、四方弁３を通り、Ａ点
から回転数を可変できる室外ファン５を備えた室外熱交
換器４にて凝縮しＢ点となり、第1流量制御弁２０で若
干減圧されＣ点となり、気液分離手段８２を通過し流路
切換手段１６の逆止弁１７dを介して２１の室内外機間
接続配管Ｃを通り室内機１０に導かれ、第1の室内熱交
換器１１に流入し再熱器として作用し、Ｄ点まで再凝縮
する。その後、この冷凍サイクルの主たる減圧装置であ
る第2流量制御弁１４を通ってＥ点まで減圧され、第2の
室内熱交換器１２に流入し蒸発器として作用しＦ点まで
ガス化する。そして、２２の室内外機間接続配管Ｄによ
り室外機１に導かれ、流路切換手段１６の逆止弁１７ｄ
を介して四方弁３へと流れＧ点となり、圧縮機２に吸入
される。このようにして循環サイクルを構成し、冷房回
路での再熱除湿運転を行なう。この時、室内機１０で
は、室内ファン１５により第２の室内熱交換器１２で冷
却除湿された空気と第１の室内熱交換器１１で加熱され
た空気が混合して吹き出す。よってこの冷房回路での再
熱除湿運転時には、室温の低下を防ぎながら除湿を行う
ことができる。なお、空調負荷の条件によっては、室外
機１の第１流量制御弁２０も冷媒回路の流量制御として
作動させることもできる、同様の効果が得られる。

【００２８】図７は、この発明の実施の形態１の空気調
和装置における暖房再熱除湿運転時の冷媒回路図であ
る。なお、図１と同一記号は同一部分を示す。また、図
８はこの暖房回路での再熱除湿運転時の冷凍サイクルに
おける圧力−エンタルピ線図である。図８において、縦
軸に冷媒の圧力、横軸に冷媒のエンタルピーをとり、図
中の記号は、図７の冷媒回路におけるＤ〜Ｇにそれぞれ
対応する。なお、暖房回路での再熱除湿運転時の冷媒流
れ方向を図７の二重実線矢印で示す。

【００２９】次にこの動作について説明する。圧縮機２
より吐出された高温高圧冷媒ガスは、冷媒流れ方向を暖
房側へ切り換えられた四方弁３を通り、Ｆ点から流路切
換手段１６の逆止弁１７ａを介して２１の室内外機間接
続配管Ｃを通り室内機１０に導かれ、第1の室内熱交換
器１１に流入し再熱器として作用し、Ｄ点まで凝縮す
る。その後、第2流量制御弁１４で減圧されＥ点とな
り、第2の室内熱交換器１２に流入し蒸発器として作用
しガス化する。そして、２２の室内外機間接続配管Ｄに
より室外機１に導かれ、流路切換手段１６の逆止弁１７
ｃを介して、第２の接続配管１９のＣ点を通り気液分離
手段８２に流入し、ガスバイパス回路８０から全開状態
の第3流量制御弁８１を通りＧ点となり、圧縮機２に吸
入される。このようにして循環サイクルを構成し、暖房
回路での再熱除湿運転モードによる動作を行なう。

【００３０】また、第１の室内熱交換器１１を通過した
後のＤ点にて冷媒に過冷却がつかない場合の動作は、図
８の点線のＤ’、Ｅ’の動作となる。この時、室外機１
の第1流量制御弁２０は閉状態として室外熱交換器４に
冷媒が流入しないようにしており、気液分離手段８２か
ら接続されたガスバイパス回路８０上に設けられた第３
流量制御弁８１は開状態として流動抵抗とならないよう
にしている。このため冷媒は第２の室内熱交換器１２で
蒸発しなければならないため、その蒸発温度は室内空気
温度より必ず低くなる。ただし蒸発温度が室内空気温度
より低いが、室内空気の露点温度以下とならないと除湿
できないが、この場合は蒸発器として作用する第２の室
内熱交換器１２に蒸発温度検知装置と、室内空気の露点
温度を検知する装置を室内機１０に備え、室内送風機の
風量を低下させて蒸発温度を下げたり、圧縮機回転数を
増速させて冷媒流量を増加させ蒸発温度を下げたりし
て、室内空気の露点温度以下としてやればよい。これに
より室内機１０では、外気温条件によらずに第２の室内
熱交換器１２で冷却除湿された空気と第１の室内熱交換
器１１で加熱された空気が混合して吹き出し、暖房運転
での室内空気の除湿運転ができる。

【００３１】また暖房回路での再熱除湿運転において、
上記の冷媒が流れる循環サイクルでは室外機１の第１流
量制御弁２０は閉状態とするとともにガスバイパス回路
８０上の第3流量制御弁８１は開状態としており、冷媒
がＣ点を通り気液分離手段８２に流入し、ガスバイパス
回路８０から第3流量制御弁８１を通りＧ点となり、圧
縮機２に吸入される循環サイクルであるが、この第3流
量制御弁８１を閉状態とし、Ｃ点から気液分離手段８２
を経て第１流量制御弁２０に流入し、室外熱交換器４よ
り圧縮機２に吸入される循環サイクルを構成する暖房回
路での再熱除湿運転を行なっても良い。

【００３２】次に再熱除湿運転の制御について説明す
る。再熱除湿運転では室温ＴRと設定室温ＴRSとによっ
て四方弁３と室外ファン５の回転数Ｆの制御を図７に示
した制御フローに従って行う。ここで、Ｆは室外ファン
５の回転数を示し、ΔＦは回転数の変化量、ＦMIN、ＦM
AXは回転数の最小と最大値を示す。運転が除湿運転にな
ると、まず四方弁３を冷房モードに、そして室外ファン
５の回転数Ｆを最小回転数ＦMINと最大回転数ＦMAXの中
間とする。圧縮機２から吐出された高温高圧冷媒ガスは
室外熱交換器４に流入し、外気と熱交換したのちに２１
の室内外機間接続配管Ｃから室内機１０に導かれ第１の
室内熱交換器１１でさらに熱交換（第２の室内熱交換器
１２で冷却除湿された空気を加熱）して凝縮液化する。
この時、第１流量制御弁２０は開状態とされる。また、
第１の室内熱交換器１１での空気加熱量は室温（室内温
度）ＴRと設定室温（設定温度）ＴRSとの関係から室外
ファン５の回転数Ｆを変化させＴR＝ＴRSとなるよう制
御される。すなわちＴR>ＴRSの条件では新しい室外ファ
ン、回転数Ｆ※を Ｆ※＝Ｆ＋ΔＦ として、現在の回転数Ｆに回転数変化分のΔＦを加えて
回転数を増加させ、室外熱交換器４での熱交換量を多く
して空気加熱量を減少させる。またＴRS＞ＴRの条件で
は Ｆ※＝Ｆ−ΔＦ として回転数Ｆ※を低くし空気加熱量を増加させる。そ
して、さらに低外気温時や外風等により室外熱交換器４
での放熱が多く、Ｆ※が最小回転数ＦMINとなっても空
気加熱量が不足し、ＴRS＞ＴRとなっている場合では、
四方弁３を暖房モードとして圧縮機２で吐出された冷媒
を四方弁３から流路切換手段１６を介して室内外機間接
続配管２１より第１の室内熱交換器１１に流入させ空気
加熱量を増加させる。

【００３３】上記のように、この空気調和装置の冷房、
暖房、除湿のすべての運転モードにおいて流路切換手段
１６によって常に冷媒を第１の室内熱交換器１１から流
入させ、第２の室内熱交換器１２から流出しているた
め、熱交換器内を流れる冷媒と室内空気５０の流れが常
に対向流の形となり熱交換効率の高い運転を行なうこと
ができる。またさらに再熱除湿運転時に室温と設定温度
を検知して室外ファン５の回転数Ｆと四方弁３の切替え
とを制御し、室外熱交換器４での放熱量を変化させ、第
１の室内熱交換器１１での空気加熱量をコントロールし
ているため、低外気温時や外風等がある場合であっても
室温を設定室温とすることができる。なお、上記実施例
では、流路切換手段１６を４個の逆止弁による組み合わ
せで構成したが、特にこれに限る必要はなく、電磁弁等
の開閉弁や電動弁、四方弁などを組み合わせて同一の機
能が得られるように構成したものでも良い。そして、さ
らにこの流路切換手段１６を室外機内に設けているが、
特に室外機１に限るものではなく室内機１０やあるいは
室内外機間を接続する配管に設けても良く、同様の効果
が得られる。

【００３４】実施の形態２．この発明の実施形態２を図
を用いて以下に説明する。図１０は、この発明の実施の
形態２を示す冷媒回路で、図１と同一記号は、同一部分
を示している。ここでは、図１の冷媒回路にさらに、室
外機１に配置される気液分離手段８２と第３流量制御弁
８１との間のガスバイパス回路８０から分岐接続し圧縮
機側へ流通したガスバイパス回路９０を設け、ガスバイ
パス回路９０上に第４流量制御弁９１と圧縮機側へ流通
可能とする逆止弁９２を備えている。図１０に示す実施
例では逆止弁９２を設けているが、逆流防止手段が用い
られていれば良く、逆流防止弁が圧縮機２内にあっても
良い。実施の形態１で説明した各運転モードは同様に行
なうことができる。

【００３５】この実施の形態２において、室外機１の第
3流量制御弁８１は全閉状態とし、気液分離手段８２に
おいて分離された冷媒のうち、ガス冷媒はガスバイパス
回路９０から第４流量制御弁９１を通り、圧縮機中間圧
に戻す気液分離冷凍サイクルを形成している。図１０で
は、第３流量制御弁８１とガスバイパス回路８０に加え
て、第４流量制御弁９１とガスバイパス回路９０を設け
ているが、気液分離手段８２から直接ガスバイパス回路
９０を設けても良く、その時にはガスバイパス回路８０
を削除しても良い。図１０に示すようにガスバイパス回
路８０、９０を両方とも備えている場合には、最高効率
を得られるような運転になるよう運転周波数、各冷媒温
度、圧力、運転電流等を検知しながら第3流量制御弁８
１及び第４流量制御弁９１を開閉する。

【００３６】実施の形態３．この発明の実施の形態３を
図を用いて説明する。図１１は、この発明の実施の形態
３を示す冷媒回路であり、図１と同一記号は同一部分を
示している。ここでは、図１の冷媒回路の室内機１０に
配置される第１の室内熱交換器１１と第２の室内熱交換
器１２とを接続する熱交換器間接続配管１３部分に、第
２流量制御弁の代わりに多孔質透過材を用いた絞り装置
３６と、これと並列に絞り装置３６をバイパスする冷媒
流路上に電磁開閉弁３７を設けている。この絞り装置３
６の構造の一例を図１２に示す。絞り装置３６本体は円
筒状の容器で構成され、多孔質透過材の一例である発泡
金属３８ａ、３８ｂがオリィフィス３９を所定の空間を
有して挟み込む構造としている。多孔質透過材の他の例
としては、金属粉やセラミック粉、焼結金属および発泡
樹脂などを型に入れて加圧成形し、溶融点以下の温度で
焼き固めた物であればよい。そして発泡金属３８ａ、３
８ｂの両端は、固定冶具４０で固定され、配管４１が接
続されている。

【００３７】次に、この絞り装置３６と電磁開閉弁３７
の動作について説明する。この実施の形態３において、
再熱除湿運転以外では、電磁開閉弁３７を開状態とし、
冷媒流路を構成する。この時、絞り装置３６の流動抵抗
に対して電磁開閉弁３７の流動抵抗が小さいので、冷媒
は絞り装置３６をバイパスして電磁開閉弁３７を流れ
る。従って、冷媒圧力損失増加による能力の低下や効率
の低下がなく、空気調和機を動作させることができる。
一方再熱除湿運転時は、電磁開閉弁３７を閉状態とし、
冷媒はオリィフィス３９を通って減圧される。この時、
図１２における実線の矢印方向に流入した気液二相冷媒
は発泡金属３８ａを通過する。この時発泡金属３８ａ
は、オリィフィス３９に流入する気液二相冷媒を均一に
混合し、発泡金属３８ｂはオリィフィス３９から流出し
た気液二相冷媒を均一に混合する作用を示すので、冷媒
流動音の発生を防止することができる。なお、上述では
室内機１０内の第１および第２室内熱交換器間における
冷媒の動作について説明したが、それ以外の室外機１及
び室内機１０内の冷媒回路については実施の形態１にて
説明した冷媒動作と同様に行うものである。

【００３８】なお、図１２においては、発泡金属３８が
オリィフィス３９を挟み込む構造としたが、オリィフィ
ス３９は、発泡金属３８のみでは流動抵抗が小さく、所
定の減圧作用が得られ場合に併用すればよい物であり、
多孔質透過材の大きさや冷媒が通過する流路長さおよび
多孔質透過材の空隙率（単位体積あたりの隙間容積）を
調整することによって、流動抵抗を調整することができ
れば、発泡金属３８単独で流動抵抗として用いても良
い。また、オリィフィス３９を併用する場合、焼結金属
３８はオリィフィス３９の冷媒流れ上流側３８ａ、もし
くは冷媒流れ下流側３８ｂのみの配置としても、通過す
る気液二相流は非常によく混合されるので、冷媒流動音
の発生を防止することができる。なお、実際冷媒回路中
にはスラッジと呼ばれる微小流体（ゴミ、劣化物など）
が流動するので、発泡金属３８の多孔質透過材の空隙率
が小さすぎるとこれらスラッジが堆積し、発泡金属３８
に冷媒が流れなくなる恐れがある。そこで実際の設計と
しては、発泡金属３８の多孔質透過材の空隙率はスラッ
ジが堆積せず、かつ気液二相流が非常によく混合される
よう、発泡金属３８の流路断面積、厚さと空隙率を調整
し、この発泡金属３８の流動抵抗で確保できない所定の
減圧量をオリィフィス３９にて減圧する手段がとられ
る。またオリィフィス３９と発泡金属３８に間隔を設け
ることにより、気液二相流がよりよく混合される。また
オリィフィス３９と発泡金属３８ａの間隔と、オリィフ
ィス３９と発泡金属３８ｂの間隔は同一としても良い
が、下流側の間隔を大きくした方がより冷媒流動音低下
の効果が得られる。また図１２は、主弁体３４に用いた
多孔質透過材を用いた流量制御弁より非常に安価とな
り、加えて電磁開閉弁３７は従来から用いられている二
方弁を流用できるので、絞り装置３６と電磁開閉弁３７
を併用しても、安価にすることができる。

【００３９】なお上述の実施の形態１から３に述べた空
気調和装置に用いる冷媒としてＲ４１０ＡもしくはＲ３
２もしくはＲ２９０を使用した場合の特徴について説明
する。従来の空気調和装置に用いられていたＲ２２冷媒
に対して、Ｒ４１０ＡやＲ３２やＲ２９０冷媒はオゾン
破壊係数が０であり、特にＲ３２やＲ２９０は地球温暖
化係数もＲ２２やＲ４１０Ａより小さく、地球環境に優
しい冷媒という特徴がある。加えて、Ｒ４１０ＡやＲ３
２やＲ２９０はＲ２２と比較して冷媒圧力損失が小さい
という特性を持つ。Ｒ４１０ＡやＲ２９０はＲ２２と比
較して冷媒圧力損失が７０％、Ｒ３２はＲ２２と比較し
て冷媒圧力損失が５０％となる。従って、Ｒ４１０Ａや
Ｒ３２やＲ２９０では蒸発器入口温度と出口温度の温度
勾配が小さくなり、蒸発器温度が均一化されるという特
性を持つ。従って蒸発器を出て冷却除湿された空気には
温度ムラがなく、加熱された空気と非常によく混合する
ことになり、温度低下がなく除湿された空気が、温度ム
ラがなく吹き出されるため、非常に快適な室内環境を作
ることができるという、この実施例の目的により合致し
た冷媒であると言える。

【００４０】またＲ４１０ＡやＲ３２やＲ２９０はＲ２
２と比較して冷媒圧力損失が小さいという特性を持つた
め、冷媒流速向上による冷媒管内熱伝達率向上効果が大
きく、各運転モードにおいても熱交換能力の向上を図る
ことができる。Ｒ４１０ＡやＲ３２やＲ２９０のように
冷媒圧力損失が小さい冷媒を用いれば、熱ロスの少ない
状態では快適な空調環境を提供することが可能になる。

【００４１】また冷媒としては、ＨＦＣ系（Ｒ１１６、
Ｒ１２５、Ｒ１３４ａ、Ｒ１４、Ｒ１４３ａ、Ｒ１５２
ａ、Ｒ２２７ｅａ、Ｒ２３、Ｒ２３６ｅａ、Ｒ２３６ｆ
ａ、Ｒ２４５ｃａ、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ３２、Ｒ４１、Ｒ
Ｃ３１８などや、これら冷媒の数種の混合冷媒Ｒ４０７
Ａ、Ｒ４０７Ｂ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０７Ｄ、Ｒ４０７
Ｅ、Ｒ４１０Ｂ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ５０７Ａ、Ｒ５０８
Ａ、Ｒ５０８Ｂなど）、ＨＣ系（ブタン、イソブタン、
エタン、プロパン、プロピレンなどや、これら冷媒の数
種の混合冷媒）、自然冷媒（空気、炭酸ガス、アンモニ
アなどや、これら冷媒の数種の混合冷媒）、またこれら
ＨＦＣ系、ＨＣ系、自然冷媒などの数種の混合冷媒な
ど、どんな冷媒を用いてもオゾン破壊係数が０であり、
以上の実施形態に述べた再熱除湿運転時の効果は発揮さ
れる。

【００４２】なお以上の実施の形態１から３に述べた空
気調和装置において、熱交換器は円管プレートフィンチ
ューブタイプの例を示したが、楕円管プレートフィンチ
ューブタイプや、扁平管プレートフィンチューブタイ
プ、また楕円管・扁平管コルゲートフィンチューブタイ
プを用いても良い。またこれら熱交換器の製造におい
て、特に伝熱管やフィンを炉中ろう付けにより接合すれ
ば、ろう付けが一回で完了するため、ろう付け不良によ
る冷媒漏れの確率が減少し、燃焼性のあるＲ３２やＲ２
９０冷媒を用いたときの安全性をより確保することが出
来る。また伝熱管とフィンの間の接触熱抵抗が激減し、
熱交換器性能を高めることができ、加えて伝熱管とフィ
ンを、銅、もしくはアルミニウムなど同一の材料とすれ
ば、解体時のリサイクル性に優れた熱交換器を提供する
ことができる。

【００４３】また、実施の形態１から３に述べた空気調
和装置において、冷凍機油としては、ＨＣＦＣやＨＦ
Ｃ、ＨＣ冷媒や自然冷媒などの上述した冷媒に対して非
相溶性または難溶性の冷凍機油、もしくは相溶性の冷凍
機油であっても、アルキルベンゼン系、鉱油系、エステ
ル油系、エーテル油系、フッ素油系など、どんな冷凍機
油についても、その効果を達成することができる。

【００４４】なお以上の実施の形態１から３に述べた空
気調和装置において、室外機１と室内機１０が１台ずつ
である空気調和装置の例を示したが、室外機１が１台で
室内機１０が複数台である空気調和装置においても、そ
の効果は達成される。

【００４５】また、以上の実施の形態１から３に述べた
空気調和装置において、特に冷媒としては可燃性である
Ｒ２９０またはＲ３２などを用いたときの、第１流量制
御弁２０、または第２流量制御弁１４、または第３流量
制御弁８１、またはその全ての流量制御手段に全閉機能
を備えた場合の効果について説明する。実施の形態１か
ら３の空気調和装置に冷媒漏れを検知する冷媒漏れ検知
手段を併せ持つことにより、空調機運転中や停止中に冷
媒漏れを検知した場合にはこれら流量制御弁をそれぞれ
全閉することにより冷媒回路内に冷媒を封止し、室内へ
の冷媒漏れを最小に抑えることができ、可燃性冷媒を用
いた空気調和機での安全性を確保することができる。

【００４６】

【発明の効果】以上のように、この発明の空気調和装置
によれば、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、第１流量制
御手段、第１の室内熱交換器、前記第１の室内熱交換器
と直列接続する第２の室内熱交換器との間に設けられた
第２流量制御手段を冷媒配管で順次接続した冷媒回路を
備え、前記四方弁、室外熱交換器、第１及び第２の室内
熱交換器のそれぞれに接続し、運転モードに関わらず常
に前記第１の室内熱交換器から第２の室内熱交換器へと
冷媒を流通させる流路切換手段と、前記第１流量制御手
段と前記流路切換手段または前記室外熱交換器の間に接
続された気液分離手段と、前記気液分離手段から前記圧
縮機吸入側配管に接続されたガスバイパス回路上に第３
流量制御手段とを設けたので、冷房、暖房、除湿運転の
全ての運転モードにおいて、室内機での冷媒の流れと室
内空気の流れを対向流の形とすることができ熱交換効率
を向上させることができると共に、気液分離手段からの
ガスバイパス回路を用いることにより冷媒回路における
圧力損失も低減できて性能向上が図れる。

【００４７】また、この発明の空気調和装置によれば、
通常冷房運転モードにおいて、前記四方弁を冷房回路に
設定し、前記第２流量制御手段を開状態とし、前記第１
流量制御手段にて主たる冷房回路の流量制御を行うとと
もに、前記第３流量制御手段により前記気液分離手段に
て分離したガス冷媒が圧縮機吸入側配管への流れる流量
を制御するので、室内機での冷媒流れと室内空気の流れ
を対向流の形とすることができ熱交換効率を向上させる
ことができると共に、気液分離手段からのガスバイパス
回路を流通させて冷媒回路における圧力損失も低減でき
性能向上が図れる。

【００４８】また、この発明の空気調和装置によれば、
通常暖房運転モードにおいて、前記四方弁を暖房回路に
設定し、前記第２流量制御手段を開状態とすると共に、
前記ガスバイパス回路に設けた第３流量制御手段を閉状
態とし、前記第１流量制御手段にて流量制御を行うの
で、室内機での冷媒流れと室内空気の流れを対向流の形
とすることができ熱交換効率を向上させることができ
る。

【００４９】また、この発明の空気調和装置によれば、
前記四方弁を冷房回路に設定し、前記ガスバイパス回路
に設けた第３流量制御手段を閉状態とし、前記第１流量
制御手段および第２流量制御手段の少なくともいずれか
により流量制御を行う冷房回路での再熱除湿運転モード
を有するので、室内機での冷媒流れと室内空気の流れを
対向流とすることができ熱交換効率を向上させることが
できる。

【００５０】また、この発明の空気調和装置によれば、
前記四方弁を暖房回路に設定し、前記第１流量制御手段
は閉状態とすると共に、前記第３流量制御手段を開状態
として、前記第２流量制御手段により流量制御を行う暖
房回路での再熱除湿運転モードを有するので、室内機で
の冷媒流れと室内空気の流れを対向流とすることができ
熱交換効率を向上させることができると共に、四方弁の
切換えにより冷媒の流れが冷房モードから暖房モードと
同様にして室内熱交換器での空気加熱量を調整できるの
で室温を設定温度に保つことができる。

【００５１】また、この発明の空気調和装置によれば、
前記室外熱交換器へ外気を送風する回転数可変の室外フ
ァンを備え、室内温度と設定温度に応じて前記四方弁の
流路切換え及び前記室外ファンの回転数を制御するの
で、再熱除湿運転においても室外ファンの回転数を制御
して外気への放熱量をコントロールして、低外気温時や
外風等がある場合でも室温を設定温度とすることができ
る。

【００５２】また、この発明の空気調和装置によれば、
冷媒としてＲ４１０ＡまたはＲ３２またはＲ２９０を用
いたので、オゾン層破壊防止や地球温暖化防止に役立つ
ことができる。

【００５３】また、この発明の空気調和装置によれば、
冷媒としてＲ２９０またはＲ３２を用い、第１流量制御
手段および第２流量制御手段および第３流量制御手段の
少なくともいずれか１つの流量制御手段に全閉機能を備
えるとともに、冷媒漏れを検知する手段を備え、冷媒漏
れを検知した場合には前記流量制御手段を全閉状態にす
るので、可燃性冷媒に対する室内への冷媒漏洩を防止
し、機器の安全性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１における空気調和装
置の通常冷房運転時の冷媒回路図である。

【図２】 この発明の実施の形態１における空気調和装
置の通常冷房運転での動作状態を表わす特性図である。

【図３】 この発明の実施の形態１における空気調和装
置の通常暖房運転時の冷媒回路図である。

【図４】 この発明の実施の形態１における空気調和装
置の通常暖房運転での動作状態を表わす特性図である。

【図５】 この発明の実施の形態１における空気調和装
置の冷房再熱除湿運転時の冷媒回路図である。

【図６】 この発明の実施の形態１における空気調和装
置の冷房回路での再熱除湿運転での動作状態を表わす特
性図である。

【図７】 この発明の実施の形態１における空気調和装
置の暖房再熱除湿運転時の冷媒回路図である。

【図８】 この発明の実施の形態１における空気調和装
置の暖房回路での再熱除湿運転での動作状態を表わす特
性図である。

【図９】 この発明の実施の形態１における空気調和装
置の除湿運転における四方弁、室外ファンの制御フロー
を示すフローチャートである。

【図１０】 この発明の実施の形態２における空気調和
装置の冷媒回路図である。

【図１１】 この発明の実施の形態３における空気調和
装置の冷媒回路図である。

【図１２】 この発明の実施の形態３における第２流量
制御手段の構成を表す断面図である。

【図１３】 従来の空気調和装置の冷媒回路図である。

【図１４】 従来の空気調和装置における室内ユニット
の構成を示す断面図である。

【図１５】 従来の空気調和装置における室内ユニット
の冷媒回路図である。

【符号の説明】

１ 室外機、２ 圧縮機、３ 四方弁、４ 室外熱交換
器、５ 室外ファン、１０ 室内機、１１ 第１の室内
熱交換器、１２ 第２の室内熱交換器、１３室内熱交換
器間接続配管、１４ 第２流量制御弁、１５ 室内ファ
ン、１６ 流量切換手段、１７ａ〜１７ｄ 逆止弁、１
８ 第１の接続配管、１９ 第２の接続配管、２０ 第
１流量制御弁、２１ 流路切替手段１６と第１の室内熱
交換器１１とを接続する室内外機間接続配管Ｃ、２２
流路切替手段１６と第２の室内熱交換器１２とを接続す
る室内外機間接続配管Ｄ、３６ 多孔質透過材を用いた
絞り装置、３７ 電磁開閉弁、３８ａ，３８ｂ 発泡金
属、３９ オリフィス、４０ 固定冶具、４１ 配管、
５０ 室内空気流方向、８０ ガスバイパス回路、８１
第3流量制御弁、８２ 気液分離手段、９０ ガスバ
イパス回路、９１第４流量制御弁、９２ 逆止弁。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、第１流
   量制御手段、第１の室内熱交換器、前記第１の室内熱交
   換器と直列接続する第２の室内熱交換器との間に設けら
   れた第２流量制御手段を冷媒配管で順次接続した冷媒回
   路を備え、前記四方弁、室外熱交換器、第１及び第２の
   室内熱交換器のそれぞれに接続し、運転モードに関わら
   ず常に前記第１の室内熱交換器から第２の室内熱交換器
   へと冷媒を流通させる流路切換手段と、前記第１流量制
   御手段と前記流路切換手段または前記室外熱交換器の間
   に接続された気液分離手段と、前記気液分離手段から前
   記圧縮機吸入側配管に接続されたガスバイパス回路上に
   第３流量制御手段とを設けたことを特徴とする空気調和
   装置。
2. 【請求項２】 通常冷房運転モードにおいて、前記四方
   弁を冷房回路に設定し、前記第２流量制御手段を開状態
   とし、前記第１流量制御手段にて主たる冷房回路の流量
   制御を行うとともに、前記第３流量制御手段により前記
   気液分離手段にて分離したガス冷媒が圧縮機吸入側配管
   への流れる流量を制御することを特徴とする請求項１に
   記載の空気調和装置。
3. 【請求項３】 通常暖房運転モードにおいて、前記四方
   弁を暖房回路に設定し、前記第２流量制御手段を開状態
   とすると共に、前記ガスバイパス回路に設けた第３流量
   制御手段を閉状態とし、前記第１流量制御手段にて流量
   制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の空気調和
   装置。
4. 【請求項４】 前記四方弁を冷房回路に設定し、前記ガ
   スバイパス回路に設けた第３流量制御手段を閉状態と
   し、前記第１流量制御手段および第２流量制御手段の少
   なくともいずれかにより流量制御を行う冷房回路での再
   熱除湿運転モードを有することを特徴とする請求項１に
   記載の空気調和装置。
5. 【請求項５】 前記四方弁を暖房回路に設定し、前記第
   １流量制御手段は閉状態とすると共に、前記第３流量制
   御手段を開状態として、前記第２流量制御手段により流
   量制御を行う暖房回路での再熱除湿運転モードを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
6. 【請求項６】 前記室外熱交換器へ外気を送風する回転
   数可変の室外ファンを備え、室内温度と設定温度に応じ
   て前記四方弁の流路切換え及び前記室外ファンの回転数
   を制御することを特徴とする請求項４または請求項５に
   記載の空気調和装置。
7. 【請求項７】 冷媒としてＲ４１０ＡまたはＲ３２また
   はＲ２９０を用いたことを特徴とする請求項１乃至請求
   項６のいずれかに記載の空気調和装置。
8. 【請求項８】 冷媒としてＲ２９０またはＲ３２を用
   い、前記第１流量制御手段および第２流量制御手段およ
   び第３流量制御手段の少なくともいずれか１つの流量制
   御手段に全閉機能を備えるとともに、冷媒漏れを検知す
   る手段を備え、冷媒漏れを検知した場合には前記流量制
   御手段を全閉状態にすることを特徴とする請求項１乃至
   請求項７のいずれかに記載の空気調和装置。