空気調和機

【課題】暖房運転を継続したまま室外熱交換器の除霜を行うことができる空気調和機を提供する。
【解決手段】空気調和機３００では、流路切換弁５１が、第１形態、第２形態、及び第３形態のいずれかへ切り換えを行うための切換機構を有している。第１形態とは、膨張弁７から入った冷媒を第１室外熱交換部４６ａおよび第２室外熱交換部４６ｂの双方に流す形態である。第２形態とは、膨張弁７から入った冷媒を第１室外熱交換部４６ａに流し、且つバイパス路６１から入った冷媒を第２室外熱交換部４６ｂに流す形態である。第３形態とは、膨張弁７から入った冷媒を第２室外熱交換部４６ｂに流し、且つバイパス路６１から入った冷媒を第１室外熱交換部４６ａに流す形態である。制御部８は、除霜運転を行うとき、流路切換弁５１を第２形態または第３形態へ切り換え、バイパス路６１の開閉弁７１を開状態にする。なお、開閉弁７１はバイパス路６１に配置される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流通路を切り換え、或は、流体を多方向に分配する流路切換弁を備えた空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機の暖房運転中に室外熱交換器が着霜したとき、その着霜を解消する手段として、圧縮機を出た高温冷媒が凝縮器をバイパスして蒸発器に流れるようにする方法が、特許文献１（特開平１１−１３２６０３号公報）に開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示されている空気調和機では、除霜運転のたびに暖気供給が停止するので、ユーザーに不快感を与える可能性が高い。
【０００４】
本発明の課題は、暖房運転を継続したまま室外熱交換器の除霜を行うことができる空気調和機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１観点に係る空気調和機は、圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器の順で冷媒が循環する蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用する空気調和機であって、室内熱交換器と、室外熱交換器と、流路切換弁と、バイパス路と、開閉弁と、制御部とを備えている。室内熱交換器は、暖房運転時には凝縮器となり、冷房運転時には蒸発器となる。室外熱交換器は、暖房運転時には蒸発器となり、冷房運転時には凝縮器となる。流路切換弁は、減圧器と室外熱交換器との間に配置される。バイパス路は、圧縮機からの吐出冷媒の一部を流路切換弁に導く。開閉弁は、バイパス路に配置される。制御部は、少なくとも流路切換弁および開閉弁を制御する。室外熱交換器は、第１室外熱交換部と、第１室外熱交換部と並列に接続される第２室外熱交換部とを有している。流路切換弁は、第１形態、第２形態、及び第３形態のいずれかへ切り換えるための切換機構を有している。第１形態とは、減圧器から入った冷媒を第１室外熱交換部および第２室外熱交換部の双方に流す形態である。第２形態とは、減圧器から入った冷媒を第１室外熱交換部に流し、且つバイパス路から入った冷媒を第２室外熱交換部に流す形態である。第３形態とは、減圧器から入った冷媒を第２室外熱交換部に流し、且つバイパス路から入った冷媒を第１室外熱交換部に流す形態である。そして、制御部は、除霜運転を行うとき、流路切換弁を第２形態または第３形態へ切り換え、開閉弁を開状態にする。
【０００６】
この空気調和機では、室外熱交換器の一部分を使用して暖房運転を継続しながら、他の部分にはバイパス路から高圧・高温冷媒を導入して除霜することができる。それゆえ、暖気供給が停止することなく除霜が行われる。
【０００７】
本発明の第２観点に係る空気調和機は、第１観点に係る空気調和機であって、室外温度を検出する室外温度センサをさらに備えている。制御部は、室外温度センサの検出温度が所定温度以上のとき、開閉弁を閉状態にする。
【０００８】
この空気調和機では、室外温度が氷点下でないとき（好ましくは５°Ｃ以上のとき）、霜は自然に融解するので、開閉弁を閉状態にして高圧・高温冷媒を導入することなく除霜することができる。
【０００９】
本発明の第３観点に係る空気調和機は、第１観点に係る空気調和機であって、第２バイパス路をさらに備えている。第２バイパス路は、暖房運転時における室外熱交換器の出口と流路切換弁とを繋ぐ。流路切換弁の切換機構は、第１形態、第２形態、第３形態、及び第４形態のいずれかへの切り換えが可能である。なお、第４形態とは、バイパス路から入った冷媒を第２バイパス路へ流す形態である。そして、制御部は、流路切換弁を第１形態へ切り換える前に、第４形態へ切り換える。
【００１０】
低外気温のとき、暖房運転開始直前の圧縮機は冷えている上に、圧縮機の熱容量が大きいので、暖房運転が開始されてから室内熱交換器に高温冷媒が循環するようになるまで一定の時間を要する。それゆえ、暖房運転性能の観点から見れば、速やかに圧縮機温度を上昇させることが好ましい。
【００１１】
この空気調和機では、制御部が流路切換弁を第４形態へ切り換えることによって、圧縮機から吐出された高圧・高温のガス冷媒の一部が、バイパス路、流路切換弁および第２バイパス路の順で流れ、再び圧縮機に戻るので、圧縮機温度が速やかに上昇する。
【００１２】
第４観点に係る空気調和機は、第３観点に係る空気調和機であって、室内熱交換器が、第１室内熱交換部と、第２室内熱交換部と、減圧部とを有している。減圧部は、第１室内熱交換部と第２室内熱交換部との間に接続される。流路切換弁の切換機構は、第１形態、第２形態、第３形態、第４形態、及び第５形態のいずれかへの切り換えが可能である。なお、第５形態とは、第２バイパス路から入った冷媒を減圧器へ流す形態である。そして、制御部は、暖房運転時とは逆のサイクルによって圧縮機から吐出された冷媒を第１室内熱交換部に流す再熱除湿運転を行うとき、流路切換弁を第５形態へ切り換える。
【００１３】
この空気調和機では、再熱除湿運転時、室内熱交換器の第１室内熱交換部だけが凝縮器となる。第１室内熱交換部は室外熱交換器に比べて容量が小さいので余剰冷媒が生じるが、圧縮機から吐出された冷媒は室外熱交換器の入口側から室外熱交換器内へ流入することもでき、余剰冷媒は室外熱交換器内に貯留される。それゆえ、第１室内熱交換部が過度に液冷媒で占められることなく、高圧上昇を抑えて凝縮器能力を有効に活用できる、即ち、圧縮機の入力を抑えた省エネルギーな再熱除湿運転ができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１観点に係る空気調和機では、室外熱交換器の一部分を使用して暖房運転を継続しながら除霜が行われるので、暖気供給が停止することがない。
【００１５】
本発明の第２観点に係る空気調和機では、開閉弁を閉状態にして高圧・高温冷媒を導入することなく除霜することができる。
【００１６】
本発明の第３観点に係る空気調和機では、圧縮機から吐出された高圧・高温のガス冷媒の一部が、バイパス路、流路切換弁および第２バイパス路の順で流れ、再び圧縮機に戻るので、圧縮機温度が速やかに上昇する。
【００１７】
本発明の第４観点に係る空気調和機では、第１室内熱交換部が過度に液冷媒で占められることなく、高圧上昇を抑えて凝縮器能力を有効に活用できる、即ち、圧縮機の入力を抑えた省エネルギーな再熱除湿運転ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る空気調和機の構成図。
【図２】本実施形態に係る空気調和機に使用される流路切換弁の斜視図。
【図３Ａ】第１形態に切り換わった第１切換部を本体の中心軸と直交する面で切断したときの流路切換弁の断面図。
【図３Ｂ】第１形態に切り換わった第２切換部を本体の中心軸と直交する面で切断したときの流路切換弁の断面図。
【図４Ａ】弁体の分解斜視図。
【図４Ｂ】図４Ａとは異なる角度から視た弁体の斜視図。
【図５Ａ】第２形態に切り換わった第１切換部を本体の中心軸と直交する面で切断したときの流路切換弁の断面図。
【図５Ｂ】第２形態に切り換わった第２切換部を本体の中心軸と直交する面で切断したときの流路切換弁の断面図。
【図６Ａ】第３形態に切り換わった第１切換部を本体の中心軸と直交する面で切断したときの流路切換弁の断面図。
【図６Ｂ】第３形態に切り換わった第２切換部を本体の中心軸と直交する面で切断したときの流路切換弁の断面図。
【図７Ａ】第４形態に切り換わった第１切換部を本体の中心軸と直交する面で切断したときの流路切換弁の断面図。
【図７Ｂ】第４形態に切り換わった第２切換部を本体の中心軸と直交する面で切断したときの流路切換弁の断面図。
【図８Ａ】第５形態に切り換わった第１切換部を本体の中心軸と直交する面で切断したときの流路切換弁の断面図。
【図８Ｂ】第５形態に切り換わった第２切換部を本体の中心軸と直交する面で切断したときの流路切換弁の断面図。
【図９Ａ】第１形態に切り換わった流路切換弁の配管接続部間の連通状態を示す経路図。
【図９Ｂ】第２形態に切り換わった流路切換弁の配管接続部間の連通状態を示す経路図。
【図９Ｃ】第３形態に切り換わった流路切換弁の配管接続部間の連通状態を示す経路図。
【図９Ｄ】第４形態に切り換わった流路切換弁の配管接続部間の連通状態を示す経路図。
【図９Ｅ】第５形態に切り換わった流路切換弁の配管接続部間の連通状態を示す経路図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２０】
（１）空気調和機３００の全体構成
図１は、本発明の一実施形態に係る空気調和機３００の構成図である。図１において、空気調和機３００は、室内ユニット４、室外ユニット６、及び制御部８を備えている。室内ユニット４及び室外ユニット６は冷媒連絡管によって接続され、蒸気圧縮式の冷媒回路が構成されている。
【００２１】
（２）詳細構成
（２−１）室内ユニット４
室内ユニット４は、室内熱交換器４０を含む。室内熱交換器４０は、フィン＆チューブ型熱交換器であって、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能することによって空気を加熱する。また、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能することによって空気を冷却する。室内熱交換器４０は、第１室内熱交換部４０ａ、第１室内熱交換部４０ａと直列に接続される第２室内熱交換部４０ｂ、及び第１室内熱交換部４０ａと第２室内熱交換部４０ｂとの間に接続される第２膨張弁４０ｃを有している。
【００２２】
（２−２）室外ユニット６
室外ユニット６は、主に室外に設置され、四路切換弁２、圧縮機５、膨張弁７、室外熱交換器４６及び流路切換弁５１を有している。
【００２３】
（２−２−１）四路切換弁２
四路切換弁２は、冷房運転と暖房運転との切換時に、冷媒の流れの方向を切り換える弁である。冷房運転時、四路切換弁２は、圧縮機５の吐出側と室外熱交換器４６のガス側とを接続するとともに圧縮機５の吸入側と室内熱交換器４０のガス側とを接続する。また、暖房運転時、四路切換弁２は、圧縮機５の吐出側と室内熱交換器４０のガス側とを接続するとともに圧縮機５の吸入側と室外熱交換器４６のガス側とを接続する。
【００２４】
（２−２−２）圧縮機５
圧縮機５は、インバータ方式を採用した容量可変型圧縮機であって、低圧のガス冷媒を吸入し、圧縮して高圧のガス冷媒とした後に吐出する。
【００２５】
（２−２−３）膨張弁７
膨張弁７は、暖房運転時には室内熱交換器４０において放熱した高圧の液冷媒を室外熱交換器４６に送る前に減圧する。また、膨張弁７は、冷房運転時には室外熱交換器４６において放熱した高圧の液冷媒を室内熱交換器４０に送る前に減圧する。
【００２６】
（２−２−４）室外熱交換器４６
室外熱交換器４６は、冷房運転時には冷媒の凝縮器として機能し、暖房運転時には冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。また、室外熱交換器４６は、第１室外熱交換部４６ａと、第１室外熱交換部４６ａと並列に接続される第２室外熱交換部４６ｂとを有している。
【００２７】
（２−２−５）流路切換弁５１
図２は、本実施形態に係る空気調和機３００に使用される流路切換弁５１の斜視図である。図２において、流路切換弁５１は、本体１０、弁体２０およびモータ３０で構成されている。本体１０は、一端が閉じた円筒管である。本体１０の胴部１０ａには、予め５つの孔があけられ、各孔に配管接続用の管が嵌め込まれてロウ付けされている。説明の便宜上、それら５つの管それぞれを第１配管接続部１１、第２配管接続部１２、第３配管接続部１３、第４配管接続部１４、及び第５配管接続部１５とよぶ。第１配管接続部１１、第２配管接続部１２、第３配管接続部１３、第４配管接続部１４、及び第５配管接続部１５は、冷媒が流路切換弁５１に入るときの流入口、および冷媒が流路切換弁５１から出るときの流出口のいずれにも成り得る。
【００２８】
（３）流路切換弁５１の詳細構成
第１配管接続部１１、第３配管接続部１３、及び第５配管接続部１５は、本体１０の底面１０ｂ側から視て同じ高さ位置で胴部１０ａの周囲に配置されており、それらを第１切換部１０１（図３Ａ参照）とよぶ。同様に、第２配管接続部１２及び第４配管接続部１４は、本体１０の底面１０ｂ側から視て同じ高さ位置で胴部１０ａの周囲に配置されており、それらを第２切換部１０２（図３Ｂ参照）とよぶ。第２切換部１０２は、第１切換部１０１よりも底面１０ｂに近い。
【００２９】
図１において、第１配管接続部１１は、膨張弁７に接続されている。第３配管接続部１３は、室外熱交換器４６の第１室外熱交換部４６ａに接続されている。第５配管接続部１５は、室外熱交換器４６の第２室外熱交換部４６ｂに接続されている。
【００３０】
また、第２配管接続部１２は、第２バイパス路６２に接続されている。第２バイパス路６２は、暖房運転時における室外熱交換器４６の出口と流路切換弁５１とを繋ぐ冷媒配管である。また、第４配管接続部１４は、バイパス路６１に接続されている。バイパス路６１は、圧縮機５から吐出された冷媒の一部を流路切換弁５１へ導く冷媒配管である。バイパス路６１の途中には、開閉弁７１が設けられている。
【００３１】
本体１０の内部は円筒形の空洞であり、その円周面に沿って回転する弁体２０が収納されている。弁体２０はモータ３０によって駆動され、モータ３０の回転角度に応じて、第１形態、第２形態、第３形態、第４形態、及び第５形態に切り換わる。
【００３２】
図３Ａは第１形態に切り換わった第１切換部１０１を本体１０の中心軸と直交する面で切断したときの流路切換弁の断面図であり、図３Ｂは第１形態に切り換わった第２切換部１０２を本体１０の中心軸と直交する面で切断したときの流路切換弁の断面図である。
【００３３】
図３Ａにおいて、第３配管接続部１３は、胴部１０ａの中心軸に対して第１配管接続部１１から時計方向に９０°離れた位置に固定されている。第５配管接続部１５は、胴部１０ａの中心軸に対して第１配管接続部１１から反時計方向に９０°離れた位置に固定されている。図３Ｂにおいて、第４配管接続部１４は、胴部１０ａの中心軸に対して第２配管接続部１２から時計方向に１８０°離れた位置に固定されている。弁体２０は、第１切換部１０１に属する第１弁体２０１と、第２切換部１０２に属する第２弁体２０２とを有する。以下、第１弁体２０１及び第２弁体２０２について図面を参照しながら説明する。
【００３４】
図４Ａは弁体の分解斜視図であり、図４Ｂは図４Ａとは異なる角度から視た弁体の斜視図である。図４Ａ，図４Ｂにおいて、弁体２０は、第１弁体２０１、第２弁体２０２、仕切部材２１０、第１シール部材２１１及び第２シール部材２１２を含んでいる。
【００３５】
第１弁体２０１は、回転体であり、シール部２０１ａと凸部２０１ｂと凹部２０１ｃとを有している。シール部２０１ａは、本体１０の内周に沿って回転移動する。凸部２０１ｂは、流線形に成形されており、回転中心から一方向に突出している。凹部２０１ｃは、Ｕ字状に成形されており、回転中心に向かって窪んでいる。
【００３６】
第２弁体２０２は、第１弁体２０１と同じ形状の回転体であり、シール部２０２ａと凸部２０２ｂと凹部２０２ｃとを有している。シール部２０２ａは、本体１０の内周に沿って回転移動する。凸部２０２ｂは、流線形に成形されており、回転中心から一方向に突出している。凹部２０２ｃは、Ｕ字状に成形されており、回転中心に向かって窪んでいる。
【００３７】
仕切部材２１０は、第１弁体２０１と第２弁体２０２との間に配置される円柱形の回転体である。仕切部材２１０は、本体１０の内周面とは僅かな隙間をあけて対峙している。また、仕切部材２１０は、第１弁体２０１の凹部２０１ｃと第２弁体２０２の凹部２０２ｃとを結ぶ連絡孔２１０ａを有している。第１弁体２０１と第２弁体２０２と仕切部材２１０とは一本の回転軸に固定されており、その回転軸がモータ３０の出力軸に連結されている。
【００３８】
第１シール部材２１１は、円柱形状を成し、第１弁体２０１と本体１０のモータ３０側端部との間に配置されている。第１シール部材２１１は、第１弁体２０１を通る流体がモータ３０側へ漏れないようにシールしている。第１シール部材２１１の中心には軸孔があけられており、そこに回転軸が貫通する。
【００３９】
第２シール部材２１２は、円柱形状を成し、第２弁体２０２と本体１０の底面１０ｂとの間に配置されている。第２シール部材２１２は、第２弁体２０２を通る流体が底面１０ｂ側へ漏れないようにシールしている。第２シール部材２１２の中心には軸孔があけられており、そこに回転軸が貫通する。
【００４０】
（３−１）流路切換弁５１の第１形態
図３Ａ，図３Ｂで示すように、流路切換弁５１が第１形態に切り換わることによって、第１切換部１０１では、凸部２０１ｂが第１配管接続部１１と対峙する。第１配管接続部１１から流入した冷媒は、凸部２０１ｂによって第３配管接続部１３に向かう冷媒と、第５配管接続部１５に向う冷媒とに分流する。図１において、第３配管接続部１３を出た冷媒は室外熱交換器４６の第１室外熱交換部４６ａに送られ、第５配管接続部１５を出た冷媒は室外熱交換器４６の第２熱交換部４６ｂに送られる。
【００４１】
第２切換部１０２では、凹部２０２ｃが第４配管接続部１４と対峙している。第４配管接続部１４から入った冷媒は、シール部２０２ａに塞き止められ第２配管接続部１２へ流れることはできないので、凹部２０２ｃに沿って第１切換部１０１の凹部２０１ｃに向う。しかし、そこでも冷媒はシール部２０１ａによって塞き止められるので、第１配管接続部１１、第３配管接続部１３及び第５配管接続部１５のいずれにも流れることはできない。
【００４２】
図９Ａは、第１形態に切り換わった流路切換弁５１の各配管接続部間の連通状態を示す経路図である。図９Ａにおいて、流路切換弁５１が第１形態へ切り換わったことによって、第１配管接続部１１と第３配管接続部１３とが連通し、且つ第１配管接続部１１と第５配管接続部１５とが連通する。以後、第１形態に切り換わった流路切換弁５１を通過する冷媒の流れを説明するときは、図９Ａを参照する。
【００４３】
（３−２）流路切換弁５１の第２形態
次に、図５Ａは第２形態に切り換わった第１切換部１０１を本体１０の中心軸と直交する面で切断したときの流路切換弁５１の断面図であり、図５Ｂは第２形態に切り換わった第２切換部１０２を本体１０の中心軸と直交する面で切断したときの流路切換弁５１の断面図である。
【００４４】
図５Ａ、図５Ｂにおいて、流路切換弁５１が第２形態に切り換わることによって、第１切換部１０１では、凹部２０１ｃが第５配管接続部１５と対峙する。第１配管接続部１１から流入した冷媒は、第５配管接続部１５側がシール部２０１ａに塞き止められているので、第３配管接続部１３に向かう。図１において、第３配管接続部１３を出た冷媒は室外熱交換器４６の第１室外熱交換部４６ａに送られる。
【００４５】
第２切換部１０２では、凹部２０２ｃが第４配管接続部１４と対峙している。第４配管接続部１４から入った冷媒は、シール部２０２ａに塞き止められ第２配管接続部１２へ流れることはできないので、凹部２０２ｃに沿って第１切換部１０１の凹部２０１ｃに向う。凹部２０１ｃは第５配管接続部１５と連通しているので、凹部２０１ｃを通過した冷媒は第５配管接続部１５を経由して室外熱交換器４６の第２室外熱交換部４６ｂに送られる。
【００４６】
図９Ｂは、第２形態に切り換わった流路切換弁５１の各配管接続部間の連通状態を示す経路図である。図９ｂにおいて、流路切換弁５１が第２形態へ切り換わったことによって、第１配管接続部１１と第３配管接続部１３とが連通し、且つ第４配管接続部１４と第５配管接続部１５とが連通する。以後、第２形態に切り換わった流路切換弁５１を通過する冷媒の流れを説明するときは、図９Ｂを参照する。
【００４７】
（３−３）流路切換弁５１の第３形態
次に、図６Ａは第３形態に切り換わった第１切換部１０１を本体１０の中心軸と直交する面で切断したときの流路切換弁５１の断面図であり、図６Ｂは第３形態に切り換わった第２切換部１０２を本体１０の中心軸と直交する面で切断したときの流路切換弁５１の断面図である。
【００４８】
図６Ａ、図６Ｂにおいて、流路切換弁５１が第３形態に切り換わることによって、第１切換部１０１では、凹部２０１ｃが第３配管接続部１３と対峙する。第１配管接続部１１から流入した冷媒は、第３配管接続部１３側がシール部２０１ａに塞き止められているので、第５配管接続部１５に向かう。図１において、第５配管接続部１５を出た冷媒は室外熱交換器４６の第２室外熱交換部４６ｂに送られる。
【００４９】
第２切換部１０２では、凹部２０２ｃが第４配管接続部１４と対峙している。第４配管接続部１４から入った冷媒は、シール部２０２ａに塞き止められ第２配管接続部１２へ流れることはできないので、凹部２０２ｃに沿って第１切換部１０１の凹部２０１ｃに向う。凹部２０１ｃは第３配管接続部１３と連通しているので、凹部２０１ｃを通過した冷媒は第３配管接続部１３を経由して室外熱交換器４６の第１室外熱交換部４６ａに送られる。
【００５０】
図９Ｃは、第３形態に切り換わった流路切換弁５１の各配管接続部間の連通状態を示す経路図である。図９Ｃにおいて、流路切換弁５１が第３形態へ切り換わったことによって、第１配管接続部１１と第５配管接続部１５とが連通し、且つ第４配管接続部１４と第３配管接続部１３とが連通する。以後、第３形態に切り換わった流路切換弁５１を通過する冷媒の流れを説明するときは、図９Ｃを参照する。
【００５１】
（３−４）流路切換弁５１の第４形態
次に、図７Ａは第４形態に切り換わった第１切換部１０１を本体１０の中心軸と直交する面で切断したときの流路切換弁５１の断面図であり、図７Ｂは第４形態に切り換わった第２切換部１０２を本体１０の中心軸と直交する面で切断したときの流路切換弁５１の断面図である。
【００５２】
図７Ａ、図７Ｂにおいて、流路切換弁５１が第４形態に切り換わることによって、第１切換部１０１では、凹部２０１ｃが第５配管接続部１５と対峙する。第５配管接続部１５側がシール部２０１ａに塞き止められているので、第１配管接続部１１と第３配管接続部１３とが連通する。但し、第４形態では、第１配管接続部１１と第３配管接続部１３のいずれにも冷媒は流れない。
【００５３】
第２切換部１０２では、凹部２０２ｃが第４配管接続部１４と対峙していないので、第４配管接続部１４から入った冷媒は、塞き止められることなく第２配管接続部１２へ流れる。図１において、第２配管接続部１２を出た冷媒は、第２バイパス路６２を経由して圧縮機５の吸入側へ送られる。
【００５４】
図９Ｄは、第４形態に切り換わった流路切換弁５１の各配管接続部間の連通状態を示す経路図である。図９Ｄにおいて、流路切換弁５１が第４形態へ切り換わったことによって、第４配管接続部１４と第２配管接続部１２とが連通する。以後、第４形態に切り換わった流路切換弁５１を通過する冷媒の流れを説明するときは、図９Ｄを参照する。
【００５５】
（３−５）流路切換弁５１の第５形態
次に、図８Ａは第５形態に切り換わった第１切換部１０１を本体１０の中心軸と直交する面で切断したときの流路切換弁５１の断面図であり、図８Ｂは第４形態に切り換わった第２切換部１０２を本体１０の中心軸と直交する面で切断したときの流路切換弁５１の断面図である。
【００５６】
図８Ａ、図８Ｂにおいて、流路切換弁５１が第５形態に切り換わることによって、第１切換部１０１では、凹部２０１ｃが第１配管接続部１１と対峙する。第３配管接続部１３側、及第５配管接続部１５側がシール部２０１ａに塞き止められているので、第１配管接続部１１は第３配管接続部１３及び第５配管接続部１５のいずれとも連通しない。
【００５７】
第２切換部１０２では、凹部２０２ｃが第２配管接続部１２と対峙している。第２配管接続部１２から入った冷媒は、シール部２０２ａに塞き止められ第４配管接続部１４へ流れることはできないので、凹部２０２ｃに沿って第１切換部１０１の凹部２０１ｃに向う。凹部２０１ｃは第１配管接続部１１と連通しているので、凹部２０１ｃを通過した冷媒は第１配管接続部１１を経由して膨張弁７に送られる。
【００５８】
図９Ｅは、第５形態に切り換わった流路切換弁５１の各配管接続部間の連通状態を示す経路図である。図９Ｅにおいて、流路切換弁５１が第５形態へ切り換わったことによって、第２配管接続部１２と第１配管接続部１１とが連通する。以後、第５形態に切り換わった流路切換弁５１を通過する冷媒の流れを説明するときは、図９Ｅを参照する。
【００５９】
（４）運転時の冷媒の流れ
（４−１）暖房運転時の冷媒の流れ
ここでは、図１及び図９Ａを用いて、暖房運転時の冷媒の流れを説明する。図１において、制御部８は、四路切換弁２を暖房運転用経路（実線で表示）に切り換え、圧縮機５の吐出側と室内熱交換器４０のガス側とを接続するとともに圧縮機５の吸入側と室外熱交換器４６のガス側とを接続する。さらに、制御部８は、膨張弁７の開度を冷媒が減圧される程度まで絞るとともに、開閉弁７１を閉にし、第２膨張弁４０ｃを全開若しくは減圧を意図しない開度にし、さらに、流路切換弁５１を図９Ａに示す第１形態へ切り換える。
【００６０】
上記条件のもと、冷媒は圧縮機５に吸入され、高圧まで圧縮された後に吐出される。圧縮機５から吐出された高圧の冷媒は、四路切換弁２を通じて室内熱交換器４０に送られる。なお、圧縮機５と四路切換弁２とを結ぶ配管の途中からバイパス路６１が分岐しているので、圧縮機５から吐出された冷媒の一部がバイパス路６１に流れようとするが、開閉弁７１が閉じられているので、冷媒がバイパス路６１を流れることはない。
【００６１】
室内熱交換器４０では、第２膨張弁４０ｃが全開若しくは減圧を意図しない程度に開いているので、第１室内熱交換部４０ａと第２室内熱交換部４０ｂとはともに凝縮器として機能する。室内熱交換器４０において凝縮した高圧の冷媒は、膨張弁７に送られて低圧まで減圧され、流路切換弁５１の第１配管接続部１１に入る。流路切換弁５１は、第１形態に切り換わっているので、第１配管接続部１１と第３配管接続部１３とが連通し、第１配管接続部１１と第５配管接続部１５とが連通している。冷媒は、第３配管接続部１３に向う冷媒と第５配管接続部１５に向う冷媒とに分流し、室外熱交換器４６の第１室外熱交換部４６ａ及び第２室外熱交換部４６ｂの双方に流れる。
【００６２】
冷媒は、室外熱交換器４６の第１室外熱交換部４６ａ及び第２室外熱交換部４６ｂそれぞれにおいて、室外空気と熱交換を行って蒸発する。室外熱交換器４６において蒸発した低圧の冷媒は、四路切換弁２を通じて、再び、圧縮機５に吸入される。
【００６３】
（４−２）冷房運転時の冷媒の流れ
ここでは、図１及び図９Ａを用いて、冷房運転時の冷媒の流れを説明する。図１において、制御部８は、四路切換弁２を冷房運転用経路（点線で表示）に切り換え、圧縮機５の吐出側と室外熱交換器４６のガス側とを接続するとともに圧縮機５の吸入側と室内熱交換器４０のガス側とを接続する。
【００６４】
さらに、制御部８は、膨張弁７の開度を冷媒が減圧される程度まで絞るとともに、開閉弁７１を閉にし、第２膨張弁４０ｃを全開若しくは減圧を意図しない開度にし、さらに、流路切換弁５１を図９Ａに示す第１形態へ切り換える。
【００６５】
上記条件のもと、冷媒は圧縮機５に吸入され、高圧まで圧縮された後に吐出される。圧縮機５から吐出された高圧の冷媒は、四路切換弁２を通じて室外熱交換器４６に送られる。なお、圧縮機５と四路切換弁２とを結ぶ配管の途中からバイパス路６１が分岐しているので、圧縮機５から吐出された冷媒の一部がバイパス路６１に流れようとするが、開閉弁７１が閉じられているので、冷媒がバイパス路６１を流れることはない。
【００６６】
冷媒は、室外熱交換器４０の入口で、第１室外熱交換部４６ａに入る冷媒および第２室外熱交換部４６ｂに入る冷媒に分流し、第１室外熱交換部４６ａ及び第２室外熱交換部４６ｂそれぞれにおいて、室外空気と熱交換を行って凝縮する。
【００６７】
第１室外熱交換部４６ａで凝縮した高圧の冷媒は、流路切換弁５１の第３配管接続部１３に流入する。また、第２室外熱交換部４６ｂで凝縮した高圧の冷媒は、流路切換弁５１の第５配管接続部１５に流入する。流路切換弁５１は、第１形態に切り換わっているので、第１配管接続部１１と第３配管接続部１３とが連通し、第１配管接続部１１と第５配管接続部１５とが連通している。
【００６８】
第３配管接続部１３及び第５配管接続部１５に流入した冷媒は、流路切換弁５１内部で合流し、第１配管接続部１１を通って膨張弁７に至る。冷媒は、膨張弁７で低圧まで減圧され、室内熱交換器４０に入る。
【００６９】
室内熱交換器４０では、第２膨張弁４０ｃが全開若しくは減圧を意図しない程度に開いているので、第１室内熱交換部４０ａと第２室内熱交換部４０ｂとはともに蒸発器として機能する。室内熱交換器４０において蒸発した低圧の冷媒は、四路切換弁２を通じて、再び、圧縮機５に吸入される。
【００７０】
（４−３）除霜運転時の冷媒の流れ
ここでは、図１、図９Ｂ及び図９Ｃを用いて、除霜運転時の冷媒の流れを説明する。前提条件として、制御部８が暖房運転中に室外熱交換器４６が着霜したと判断し、流路切換弁５１を図９Ｂに示す第２形態へ切り換え、開閉弁７１を開にする。四路切換弁２、膨張弁７および第２膨張弁４０ｃの状態は、暖房運転時の状態が維持されている。
【００７１】
上記条件のもと、冷媒は圧縮機５に吸入され、高圧まで圧縮された後に吐出される。圧縮機５から吐出された高圧の冷媒は、四路切換弁２を通じて室内熱交換器４０に送られる。また、圧縮機５と四路切換弁２とを結ぶ配管の途中からバイパス路６１が分岐しているので、圧縮機５から吐出された冷媒の一部はバイパス路６１に入る。開閉弁７１は開いているので、冷媒はバイパス路６１を流れて流路切換弁５１の第４配管接続部１４に送られる。
【００７２】
室内熱交換器４０では、第２膨張弁４０ｃが全開若しくは減圧を意図しない程度に開いているので、第１室内熱交換部４０ａと第２室内熱交換部４０ｂとはともに凝縮器として機能する。室内熱交換器４０において凝縮した高圧の冷媒は、膨張弁７に送られて低圧まで減圧され、流路切換弁５１の第１配管接続部１１に入る。流路切換弁５１は、第２形態に切り換わっているので、第１配管接続部１１と第３配管接続部１３とが連通し、第４配管接続部１４と第５配管接続部１５とが連通している。それゆえ、膨張弁７から入った低圧の冷媒は第１室外熱交換部４６ａに流れ、バイパス路６１から入った高温・高圧の冷媒が第２室外熱交換部４６ｂに流れる。
【００７３】
低圧の冷媒は、第１室外熱交換部４６ａにおいて室外空気と熱交換を行って蒸発する。高温・高圧の冷媒は、第２室外熱交換部４６ｂにおいて放熱して第２室外熱交換部４６ｂの表面に付着した霜を融かす。第１室外熱交換部４６ａで蒸発した冷媒、および第２室外熱交換部４６ｂで放熱した冷媒は、室外熱交換器４６の出口で合流し、四路切換弁２を通じて、再び、圧縮機５に吸入される。
【００７４】
制御部８は、第２室外熱交換部４６ｂの霜が融けたと判断したとき、例えば、第２室外熱交換部４６ｂに設置された温度センサから霜が融けたと判断したとき、流路切換弁５１を第３形態へ切り換える。このとき、第１配管接続部１１と第５配管接続部１５とが連通し、第４配管接続部１４と第３配管接続部１３とが連通する。それゆえ、膨張弁７から入った低圧の冷媒が第２室外熱交換部４６ｂに流れ、バイパス路６１から入った高温・高圧の冷媒が第１室外熱交換部４６ａに流れる。
【００７５】
低圧の冷媒は、第２室外熱交換部４６ｂにおいて室外空気と熱交換を行って蒸発する。高温・高圧の冷媒は、第１室外熱交換部４６ａにおいて放熱して第１室外熱交換部４６ａの表面に付着した霜を融かす。第２室外熱交換部４６ｂで蒸発した冷媒、および第１室外熱交換部４６ａで放熱した冷媒は、室外熱交換器４６の出口で合流し、四路切換弁２を通じて、再び、圧縮機５に吸入される。
【００７６】
なお、室外温度が氷点下でないとき、霜は自然に融解するので、制御部８は室外温度センサ９１の検出温度が所定値以上（好ましくは５°Ｃ以上）のとき開閉弁７１を閉状態にして高圧・高温冷媒を導入することなく除霜運転を行う。
【００７７】
（４−４）圧縮機起動時の冷媒の流れ
ここでは、図１及び図９Ｄを用いて、圧縮機起動時の冷媒の流れを説明する。図１において、制御部８は、四路切換弁２を暖房運転用経路（実線で表示）に切り換え、圧縮機５の吐出側と室内熱交換器４０のガス側とを接続するとともに圧縮機５の吸入側と室外熱交換器４６のガス側とを接続する。さらに、制御部８は、膨張弁７を閉じ、開閉弁７１を開き、第２膨張弁４０ｃを全開若しくは減圧を意図しない開度にし、さらに、流路切換弁５１を図９Ｄに示す第４形態へ切り換える。
【００７８】
上記条件のもとで、冷媒は圧縮機５に吸入され、高圧まで圧縮された後に吐出される。膨張弁７が閉じられているので、四路切換弁２から室内熱交換器４０を経て膨張弁７に至る経路には冷媒は流れない。他方、圧縮機５と四路切換弁２とを結ぶ配管の途中からバイパス路６１が分岐しているので、圧縮機５から吐出された冷媒はバイパス路６１に入る。開閉弁７１が開いているので、冷媒はバイパス路６１を流れる。流路切換弁５１は、第４形態に切り換わっているので、第４配管接続部１４と第２配管接続部１２とが連通している。それゆえ、バイパス路６１から入った冷媒が第２バイパス路６２に流れる。第２バイパス路６２を流れる冷媒は、四路切換弁２を通じて、再び、圧縮機５に吸入される。
【００７９】
一般に、低外気温のとき、暖房運転開始直前の圧縮機５は冷えている上に、圧縮機５の熱容量が大きく、暖房運転が開始されてから室内熱交換器４０に高温冷媒が循環するようになるまで一定の時間を要する。それゆえ、暖房運転性能の観点から見れば、上記の制御によって速やかに圧縮機温度を上昇させることが好ましい。
【００８０】
（４−５）再熱除湿運転時の冷媒の流れ
ここでは、図１及び図９Ｅを用いて、再熱除湿運転時の冷媒の流れを説明する。図１において、制御部８は、四路切換弁２を冷房運転用経路（点線で表示）に切り換え、圧縮機５の吐出側と室外熱交換器４６のガス側とを接続するとともに圧縮機５の吸入側と室内熱交換器４０のガス側とを接続する。
【００８１】
さらに、制御部８は、膨張弁７の開度を全開若しくは減圧を意図しない開度にするとともに、開閉弁７１を閉じ、第２膨張弁４０ｃの開度を冷媒が減圧される程度まで絞り、さらに、流路切換弁５１を図９Ｅに示す第５形態へ切り換える。
【００８２】
上記条件のもと、冷媒は圧縮機５に吸入され、高圧まで圧縮された後に吐出される。圧縮機５から吐出された高圧の冷媒は、四路切換弁２を通じて室外熱交換器４６に送られる。なお、圧縮機５と四路切換弁２とを結ぶ配管の途中からバイパス路６１が分岐しているので、圧縮機５から吐出された冷媒の一部がバイパス路６１に流れようとするが、開閉弁７１が閉じられているので、冷媒がバイパス路６１を流れることはない。
【００８３】
冷媒は、室外熱交換器４６の入口で、第１室外熱交換部４６ａに入る冷媒、第２室外熱交換部４６ｂに入る冷媒、及び第２バイパス路６２へ流れる冷媒に分流する。但し、第１室外熱交換部４６ａ及び第２室外熱交換部４６ｂそれぞれは、第２バイパス路６２に比べて流路抵抗が大きいので、ほとんどの冷媒が第２バイパス路６２を通って流路切換弁５１の第２配管接続部１２に向う。
【００８４】
流路切換弁５１は、第５形態に切り換わっているので、第２配管接続部１２と第１配管接続部１１とが連通している。第２配管接続部１２に流入した冷媒は、第１配管接続部１１を通って膨張弁７に至る。膨張弁７の開度は、全開若しくは減圧を意図しない開度になっているので、冷媒は膨張弁７で減圧されることなく、室内熱交換器４０の第１室内熱交換部４０ａに入る。
【００８５】
室内熱交換器４０内では、冷媒は第１室内熱交換部４０ａと第２室内熱交換部４０ｂとの間で第２膨張弁４０ｃによって減圧されるので、第１室内熱交換部４０ａが凝縮器として、第２室内熱交換部４０ｂが蒸発器として機能する。
【００８６】
つまり、冷媒は、第１室内熱交換部４０ａで室内空気と熱交換して凝縮し、第２室内熱交換部４０ｂで室内空気と熱交換器して蒸発する。第２室内熱交換部４０ｂにおいて蒸発した低圧の冷媒は、四路切換弁２を通じて、再び、圧縮機５に吸入される。
【００８７】
ここで、室外熱交換器４６を凝縮器として機能させずに、室内熱交換器４０の第１室内熱交換部４０ａだけを凝縮器として機能させたとき、余剰冷媒が生じる。なぜなら、必要冷媒量は、室外熱交換器４６が凝縮器として機能することを前提に設定されているので、室外熱交換器４０に比べて容量が小さい第１室内熱交換部４０ａを凝縮器として機能させた場合、室外熱交換器４６と第１室内熱交換部４０ａとの容量差に応じた冷媒を貯留することができないからである。余剰冷媒が第１室内熱交換部４０ａに流れ込むと、高圧圧力が高くなり圧縮機５の負荷が増大するので、圧縮機５のエネルギー消費も増大し、好ましくない。
【００８８】
しかしながら、この空気調和機３００では、室外熱交換器４６の入口は開放されているので、余剰冷媒は室外熱交換器４６内に貯留される。よって、圧縮機５の負荷増大が回避される。
【００８９】
（５）特徴
（５−１）
空気調和機３００では、流路切換弁５１が、第１形態、第２形態、及び第３形態のいずれかに切り換わるための切換機構を有している。第１形態とは、膨張弁７から入った冷媒を第１室外熱交換部４６ａおよび第２室外熱交換部４６ｂの双方に流す形態である。第２形態とは、膨張弁７から入った冷媒を第１室外熱交換部４６ａに流し、且つバイパス路６１から入った冷媒を第２室外熱交換部４６ｂに流す形態である。第３形態とは、膨張弁７から入った冷媒を第２室外熱交換部４６ｂに流し、且つバイパス路６１から入った冷媒を第１室外熱交換部４６ａに流す形態である。制御部８は、除霜運転を行うとき、流路切換弁５１を第２形態または第３形態へ切り換え、バイパス路６１の開閉弁７１を開状態にする。なお、開閉弁７１はバイパス路６１に配置され、開閉弁７１が開のときバイパス路６１には圧縮機５からの吐出冷媒の一部が流路切換弁５１に向って流れる。
【００９０】
この結果、空気調和機３００では、室外熱交換器４６の第１室外熱交換部４６ａ及び第２室外熱交換部４６ｂのいずれか一方使用して暖房運転を継続しながら、他方にはバイパス路６１から高圧・高温冷媒を導入して除霜することができる。それゆえ、暖気供給が停止することなく除霜が行われる。
【００９１】
（５−２）
空気調和機３００では、制御部８は、流路切換弁５１を第１形態へ切り換える前に、一旦、第４形態へ切り換える。第４形態とは、バイパス路６１から入った冷媒を第２バイパス路６２へ流す形態である。なお、第２バイパス路６２は、暖房運転時における室外熱交換器４６の出口と流路切換弁５１とを繋いでいる。
【００９２】
この結果、空気調和機３００では、暖房運転のための圧縮機起動時、圧縮機５から吐出された高圧・高温のガス冷媒の一部が、バイパス路６１、流路切換弁５１および第２バイパス路６２の順で流れ、再び圧縮機５に戻るので、圧縮機５の温度が速やかに上昇する。
【００９３】
（５−３）
空気調和機３００では、制御部８が再熱除湿運転を行うとき、流路切換弁５１を第５形態へ切り換える。第５形態とは、第２バイパス路６２から入った冷媒を膨張弁７へ流す形態である。
【００９４】
この結果、再熱除湿運転時に発生する余剰冷媒は室外熱交換器４６内に貯留されるようになる。それゆえ、余剰冷媒によって再熱除湿運転に支障をきたすようなことは回避される。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
以上のように、本発明によれば、暖房運転を継続しながら除霜運転を行うことができるので、蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用する冷凍装置に有用である。
【符号の説明】
【００９６】
５圧縮機
７膨張弁（減圧器）
８制御部
１０本体
２０弁体（可動部材）
４０室内熱交換器
４０ａ第１室内熱交換部（第１熱交換部）
４０ｂ第２室内熱交換部（第２熱交換部）
４０ｃ第２膨張弁（減圧部）
４６室外熱交換器
４６ａ第１室外熱交換部（第１熱交換部）
４６ｂ第２室外熱交換部（第２熱交換部）
５１流路切換弁
６１バイパス路
６２第２バイパス路
９１室外温度センサ
３００空気調和機
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９７】
【特許文献１】特開平１１−１３２６０３号公報

【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（５）、凝縮器、減圧器（７）、蒸発器の順で冷媒が循環する蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用する空気調和機であって、
暖房運転時には前記凝縮器となり、冷房運転時には前記蒸発器となる室内熱交換器（４０）と、
暖房運転時には前記蒸発器となり、冷房運転時には前記凝縮器となる室外熱交換器（４６）と、
前記減圧器（７）と前記室外熱交換器（４６）との間に配置される流路切換弁（５１）と、
前記圧縮機（５）からの吐出冷媒の一部を前記流路切換弁（５１）に導くためのバイパス路（６１）と、
前記バイパス路（６１）に配置される開閉弁（７１）と、
少なくとも前記流路切換弁（５１）および前記開閉弁（７１）を制御する制御部（８）と、
を備え、
前記室外熱交換器（４６）は、
第１室外熱交換部（４６ａ）と
前記第１室外熱交換部（４６ａ）と並列に接続される第２室外熱交換部（４６ｂ）と、
を有し、
前記流路切換弁（５１）は、
前記減圧器（７）から入った冷媒を前記第１室外熱交換部（４６ａ）および前記第２室外熱交換部（４６ｂ）の双方に流す第１形態、
前記減圧器（７）から入った冷媒を前記第１室外熱交換部（４６ａ）に流し、且つ前記バイパス路（６１）から入った冷媒を前記第２室外熱交換部（４６ｂ）に流す第２形態、及び、
前記減圧器（７）から入った冷媒を前記第２室外熱交換部（４６ｂ）に流し、且つ前記バイパス路（６１）から入った冷媒を前記第１室外熱交換部（４６ａ）に流す第３形態、
のいずれかへの切り換えを行うための切り換え機構を有し、
前記制御部（８）は、除霜運転を行うとき、前記流路切換弁（５１）を第２形態または第３形態へ切り換え、前記開閉弁（７１）を開状態にする、
空気調和機。
【請求項２】
室外温度を検出する室外温度センサ（９１）をさらに備え、
前記制御部（８）は、前記室外温度センサ（９１）の検出温度が所定温度以上のとき、前記開閉弁（７１）を閉状態にする、
請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
暖房運転時における前記室外熱交換器（４６）の出口と前記流路切換弁（５１）とを繋ぐ第２バイパス路（６２）をさらに備え、
前記流路切換弁（５１）の前記切換機構は、
前記第１形態、
前記第２形態、
前記第３形態、及び、
前記バイパス路（６１）から入った冷媒を前記第２バイパス路（６２）へ流す第４形態、
のいずれかへの切り換えが可能であり、
前記制御部（８）は、前記流路切換弁（５１）を第１形態へ切り換える前に、第４形態へ切り換える、
請求項１に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記室内熱交換器（４０）は、
第１室内熱交換部（４０ａ）と、
第２室内熱交換部（４０ｂ）と、
前記第１室内熱交換部（４０ａ）と前記第２室内熱交換部（４０ｂ）との間に接続される減圧部（４０ｃ）と、
を有し、
前記流路切換弁（５１）の前記切換機構は、
前記第１形態、
前記第２形態、
前記第３形態、
前記第４形態、及び、
前記第２バイパス路（６２）から入った冷媒を前記減圧器（７）へ流す第５形態、
のいずれかへの切り換えが可能であり、
前記制御部（８）は、暖房運転時とは逆のサイクルによって前記圧縮機（５）から吐出された冷媒を前記第１室内熱交換部（４０ａ）に流す再熱除湿運転を行うとき、前記流路切換弁（５１）を、第５形態へ切り換える、
請求項３に記載の空気調和機。

【図１】