JP2001004234A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気調和機の冷房時の高圧圧力上昇抑制動作
時の冷房能力の低下を軽減する。 【解決手段】 高圧側から低圧側に冷媒をバイパスする
バイパス管路１２を、その一部１２ａが室外熱交換器２
の内部の通常の冷媒配管１５の近傍を通るように配設す
る。圧縮機１の吐出側に設けられた高圧圧力センサ５が
圧力の上昇のし過ぎを検出すると、電子式リニア膨張弁
８と電磁弁９が開かれ、バイパス管路１２が導通状態と
なり、室外熱交換器２から出力された液状冷媒の一部が
バイパス管路１２を通って低圧側にバイパスされる。こ
れにより、通常の冷媒管路を通る冷媒の量が低減され、
高圧側の圧力上昇が抑制される。また、バイパスされる
冷媒が、室外熱交換器２の通常冷媒配管の冷媒から熱を
奪うため、室外熱交換器２から出力される冷媒の過冷却
度が高まる。このため、冷媒循環量の低減による冷房能
力の低下が軽減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒回路を用い、
四方弁の切換により冷房運転と暖房運転を切り換えられ
る空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来の空気調和機の冷媒回路を
示す図である。この空気調和機は、四方弁７の接続を切
り換えることにより、冷房運転と暖房運転を切り換えら
れる形式のものである。この空気調和機には、圧縮機１
の高圧出力側から、膨張弁３と室内熱交換器４との間の
配管に向かってバイパス管路１３が設けられ、このバイ
パス管路１３にはバイパス用電磁弁１１が設けられてい
る。図に示す矢印は冷媒の流れの向きを示す。

【０００３】冷房運転時には、四方弁７が図５に示した
接続状態にあり、圧縮機１で圧縮された冷媒は室外熱交
換器２にて外気との熱交換により液化される。この冷媒
が膨張弁３で減圧され、室内熱交換器４で気化すること
により室内空気から熱を奪い、室内を冷房する。気化し
た冷媒は四方弁７を通って圧縮機１に至り、そこで圧縮
されて再び室外熱交換器２に至る。

【０００４】冷房運転時において、熱交換器４，２が汚
れたり、室外温度が上昇したりすると、冷媒回路の高圧
側、すなわち圧縮機１の出力から室外熱交換器２を経て
膨張弁３に至るまでの経路の圧力が上昇しすぎる場合が
ある。この従来装置では、圧縮機１の出力に設けた高圧
圧力センサ５により高圧側の圧力をモニタし、その圧力
が所定のしきい値を超えた場合に、バイパス用電磁弁１
１を開くことにより高圧側の冷媒の一部を低圧側、すな
わち膨張弁３の下流にバイパスし、高圧側の圧力の異常
上昇を抑制している。

【０００５】また、この空気調和機は、暖房運転時には
四方弁７の接続が切り替わり、圧縮機１からの高圧出力
が室内熱交換器４で液化することにより、室内を暖房す
る。

【０００６】このような暖房運転時において、室外熱交
換器２に設けられた配管温度センサ６の検知温度が所定
値より下がり、室外熱交換器２に霜や氷がついたと判断
された場合には、四方弁７の接続を冷房運転時のパター
ンに切り換え、圧縮機１から出力される高温の冷媒を室
外熱交換器２に通すことにより、霜取りを行っていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の空気調和機
は、まず冷房運転時に高圧回路側の圧力が高くなりすぎ
た場合、高圧冷媒の一部を低圧側にバイパスしていたた
め、そのバイパス期間中は室外熱交換器２を通る冷媒の
量が少なくなって冷房能力が低下するという問題があ
る。

【０００８】また、従来の空気調和機は、霜取り運転時
には、四方弁７を冷房運転時の接続に切り換えて冷房サ
イクルで運転されるので、霜取りが始まると、それまで
暖房していた室内に突然冷風が吹き出すという問題があ
った。

【０００９】本発明は上記問題を解決するためになされ
たものであり、まず第１に、冷房運転時に、冷房能力の
低下を抑制しつつ、高圧回路側の圧力上昇を抑えること
ができる空気調和機を提供することを目的とする。第２
に、霜取り運転時に室内に冷風が吹き出さない空気調和
機を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る空気調和機は、この構成では、高圧圧
力センサで高圧側の圧力が所定値を超えたことを検知し
た場合、バイパス流路の開閉弁を開いて高圧側の冷媒を
低圧側にバイパスする。このバイパス動作時、室外熱交
換器を出た液状冷媒は室外熱交換器内の冷媒流路の近傍
を通って低圧側に流れ込む。ここでいう近傍とは、室外
熱交換器の冷媒流路と熱交換が可能な範囲にあるという
意味である。このような構成により、バイパス時には、
室外熱交換器を通る冷媒が、バイパス流路を通る液状冷
媒とも熱交換を行うため、高圧冷媒の冷却が促進され、
室外熱交換器からは従来機構よりも過冷却度の高い冷媒
が出力されることになる。したがって、循環する冷媒の
量がバイパス動作によって減少したとしても、それによ
る冷房能力の低下は冷媒の過冷却度の向上により軽減さ
れる。

【００１１】この発明の好適な態様では、高圧圧力セン
サの圧力計測値が前記所定値を超えたときにその圧力計
測値に応じた弁開度で開動作する調節弁を、前記バイパ
ス流路における前記室外熱交換器と膨張機構との間の分
岐部分から前記室外熱交換器の冷媒流路の近傍部分まで
の間に設けた。

【００１２】この態様によれば、圧力が高くなればなる
ほどバイパス動作時のバイパス流路の冷媒流量を増大さ
せる。これにより、高圧圧力が高くなるのに応じてバイ
パスする冷媒の量を増やすことにより、圧力上昇を効率
的に抑えることができる。このとき、バイパスする冷媒
量が増えると、室外熱交換器における高圧冷媒の冷却作
用も高まるので、通常回路を流れる冷媒の量の減少に伴
う冷房能力の低下をある程度抑えることができる。

【００１３】また、本発明の好適な態様では、暖房運転
時に霜取り運転条件が満足された場合に前記開閉弁を開
く制御手段を更に設ける。

【００１４】この態様では、暖房運転時に霜取りを行う
場合、開閉弁を開いてバイパス流路を導通させ、圧縮機
を出た高温高圧冷媒を室内熱交換器の上流側から室外熱
交換器の下流側にバイパスさせる。このバイパス動作に
より、高温高圧の冷媒が室外熱交換器の冷媒流路近傍を
流れるため、室外熱交換器が暖められ、除霜が行われ
る。この態様では、冷媒回路が暖房運転の状態のまま霜
取りができるので、霜取り時に室内に冷風が吹き出すこ
とがない。しかもこの態様では、冷房運転時の高圧圧力
抑制と霜取り運転とを同一のバイパス流路により行える
ので、装置構成がシンプルになるという利点がある。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）について、図面に基づいて説明する。

【００１６】図１は、本発明の実施形態の空気調和機の
冷房運転時の冷媒回路を示す。

【００１７】図１に示すように、本実施形態の冷媒回路
は、圧縮機１から四方弁７、室外熱交換器２、膨張弁
３、室内熱交換器４をこの順に通り、更に四方弁７を介
して圧縮機１に戻る配管経路として構成されている。圧
縮機１の吐出口と四方弁７との間には高圧側回路の圧力
をモニタする高圧圧力センサ５が設けられている。ま
た、室外熱交換器２には、冷媒配管への着霜、着氷を検
知するために配管温度センサ６が設けられている。四方
弁７が図１に示した接続状態にあるとき、冷媒は、図中
実線矢印で示す向きに配管を流れる。このような冷媒循
環により、圧縮機１で圧縮された冷媒は室外熱交換器２
にて外気との熱交換により液化され、この液化冷媒が膨
張弁３で減圧され、更に室内熱交換器４で気化すること
により室内空気から熱を奪い、室内を冷房する。

【００１８】本実施形態では、室外熱交換器２と膨張弁
３との間の管路と、室内熱交換器４と四方弁７との間の
管路とを結ぶバイパス管路１２を設け、そのバイパス管
路１２の一部が、室外熱交換器２内の通常の冷媒配管１
５の近傍を通るようにした。このバイパス管路１２は、
圧縮機１から室外熱交換器２を介して膨張弁３に至る高
圧側回路の圧力の異常上昇を抑制するために用いられ
る。バイパス管路１２には、図示しない制御機構により
制御される電磁弁９が設けられており、この電磁弁９の
開閉によりバイパス管路１２の導通、非導通が切り換え
られる。また、この電磁弁９を跨いでキャピラリーチュ
ーブ１０が設けられており、電磁弁９が全閉したときの
バイパス管路１２の液封発生を防止している。また、バ
イパス管路１２の、室外熱交換器２側の分岐箇所から室
外熱交換器２内へ至るまでの経路に、電子式リニア膨張
弁（以下、ＬＥＶと呼ぶ）８を設けた。ＬＥＶ８は、制
御機構からの制御信号のレベルによって弁開度が調節可
能な弁であり、バイパス管路１２の流量調節のために用
いられる。

【００１９】図２は、この冷房運転時における高圧圧力
抑制制御の流れを示すフローチャートである。図に示す
ように、本実施形態の空気調和機の制御機構は、高圧圧
力センサ５の圧力計測値を常時モニタし、その計測値が
圧力異常上昇の判断基準となる所定値を超えたか否かを
判定する（Ｓ１０）。ここで、圧力計測値が所定値以下
と判定された場合は、高圧側回路の圧力が正常範囲にあ
るので、ＬＥＶ８及び電磁弁９が閉状態に制御される
（Ｓ１２）。この場合、冷媒は図１の実線矢印に沿って
通常の冷媒配管を流れ、バイパス管路１２には流れな
い。

【００２０】これに対し、Ｓ１０で高圧圧力センサ５の
圧力計測値が所定値以上と判定された場合は、ＬＥＶ８
を開く（Ｓ１４）とともに電磁弁９を開く（Ｓ１６）。
これにより、バイパス管路１２が導通状態となり、室外
熱交換器２から出力された液状冷媒の一部がバイパス管
路１２を通って室内熱交換器４の下流側にバイパスされ
る（図１の破線矢印で示す流れ）。この結果冷媒の一部
がバイパス管路を流れ、通常の冷媒管路を通る冷媒の量
が少なくなり、高圧側回路の圧力上昇が緩和される。こ
の構成では、バイパスされる液状冷媒は、室外熱交換器
２の内部の管路部分１２ａで、通常の冷媒管路１５内を
流れる冷媒と熱交換を行い、管路１５内の冷媒をバイパ
ス動作前よりも強力に冷却する。これにより、室外熱交
換器２から出力される液状冷媒の過冷却度が高まる。し
たがって、バイパス動作により冷媒管路の冷媒循環量が
減るものの、室外熱交換器２の出力冷媒の過冷却度が高
まるため、冷房能力の低下が軽減される。

【００２１】本実施形態では、Ｓ１４のＬＥＶ８の開制
御において、ＬＥＶ８の弁開度が圧力計測値の大きさに
基づき制御される。すなわち、制御機構には、ＬＥＶ８
の適切な弁開度が高圧側回路の圧力値の関数として登録
されており、この関数に従って適切な弁開度が計算され
る。この関数は、高圧圧力値が大きくなるほど大きくな
る関数であり、例えば圧力値に比例する関数を用いるこ
ともできる。このような関数に応じてＬＥＶ８の開度を
調節することにより、高圧側の圧力が高くなるほどバイ
パスする冷媒の量を増やし、圧力上昇抑制効果を高める
ことができる。この場合、圧力計測値が大きくなると、
室外熱交換器２内の管路部分１２ａを流れる液状冷媒の
量が増え、通常の冷媒管路１５を流れる高圧冷媒の冷却
作用が高まるので、冷媒回路を流れる冷媒の量の減少に
伴う冷房能力の低下を軽減することができる。

【００２２】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、冷房運転時の高圧側回路の圧力上昇抑制を、冷房能
力の低下を従来よりも軽減しつつ実現することができ
る。

【００２３】図３は、本実施形態の空気調和機の暖房運
転時の冷媒回路を示す図である。暖房運転時には、四方
弁７の接続が図３に示すように切り換えられる。これに
より圧縮機１から出力された高圧冷媒が室内熱交換器４
に供給され、室内熱交換器４での熱交換により室内が暖
房される。室内熱交換器４で凝縮された液状冷媒は、膨
張弁３で減圧され、室外熱交換器２で気化することによ
り外気より熱を奪い、圧縮機１に戻ってふたたび圧縮さ
れる。

【００２４】図４は、この暖房運転時における霜取り運
転制御の流れを示している。まず、本空気調和機の制御
機構は、配管温度センサ６の温度計測値を常時モニタ
し、その計測値が着霜・着氷の判断基準となる所定値を
超えたか否かを判定する（Ｓ２０）。ここで、温度計測
値が所定値以下と判定された場合は、着霜・着氷は起こ
っていないと判断され、ＬＥＶ８及び電磁弁９が閉状態
に制御される（Ｓ２２）。この場合、冷媒は図３の実線
矢印に沿って通常の冷媒配管を流れ、バイパス管路１２
には流れない。

【００２５】これに対し、Ｓ２０で配管温度センサ６の
圧力計測値が所定値以上と判定された場合は、ＬＥＶ８
を全開にする（Ｓ２４）とともに電磁弁９を開く（Ｓ２
６）。これにより、バイパス管路１２が導通状態とな
り、室内熱交換器４の上流の高温高圧の冷媒の一部がバ
イパス管路１２を通って室外熱交換器２の上流側にバイ
パスされる（図３の破線矢印で示す流れ）。これによ
り、高温高圧の冷媒の一部が、室外熱交換器２の内部の
管路部分１２ａを通り、その結果室外熱交換器２が暖め
られ、霜取り効果が得られる。

【００２６】このように、本実施形態では、暖房サイク
ルのまま霜取りを行うことができるので、霜取り時に室
内に冷風が吹き出すことがなくなる。

【００２７】以上、本発明の好適な実施の形態を説明し
た。以上の説明から明らかなように、本実施形態の空気
調和機は、冷房運転時の高圧圧力抑制と冷風の吹き出さ
ない霜取り運転とを同一の回路で実現したことにより、
製造コストの低減が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態の空気調和機の冷房運転時
の冷媒回路を示す図である。

【図２】 冷房運転時における高圧圧力抑制制御の流れ
を示すフローチャートである。

【図３】 実施形態の空気調和機の暖房運転時の冷媒回
路を示す図である。

【図４】 暖房運転時における霜取り運転制御の流れを
示すフローチャートである。

【図５】 従来の空気調和機の冷媒回路を示す図である

【符号の説明】

１ 圧縮機、２ 室外熱交換器、３ 膨張弁、４ 室内
熱交換器、５ 高圧圧力センサ、６ 配管温度センサ、
７ 四方弁、８ 電子式リニア膨張弁（ＬＥＶ）、９
電磁弁、１０ キャピラリーチューブ、１１ バイパス
用電磁弁、１２，１３ バイパス管路。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年９月２４日（１９９９．９．２
４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】冷房運転時において、室外熱交換器２が汚
れたり、室外温度が上昇したりすると、冷媒回路の高圧
側、すなわち圧縮機１の出力から室外熱交換器２を経て
膨張弁３に至るまでの経路の圧力が上昇しすぎる場合が
ある。この従来装置では、圧縮機１の出力に設けた高圧
圧力センサ５により高圧側の圧力をモニタし、その圧力
が所定のしきい値を超えた場合に、バイパス用電磁弁１
１を開くことにより高圧側の冷媒の一部を低圧側、すな
わち膨張弁３の下流にバイパスし、高圧側の圧力の異常
上昇を抑制している。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、膨張機
   構、室内熱交換器を順次連通してなる冷媒回路を備え、
   四方弁の切換により冷房運転と暖房運転の切換が可能な
   空気調和機であって、 室外熱交換器と膨張機構との間から分岐し、室外熱交換
   器内の冷媒流路の近傍経路を通って、室内熱交換器と四
   方弁との間に接続されるバイパス流路と、 前記バイパス流路に設けられた開閉弁と、 圧縮機の吐出部から四方弁までの間に設けられた高圧圧
   力センサと、 冷房運転時に前記高圧圧力センサの圧力計測値が所定値
   を超えたときに、前記開閉弁を開いて前記室外熱交換器
   から出力された冷媒を前記室内熱交換器後段にバイパス
   させる高圧抑制制御手段と、 を有する空気調和機。
2. 【請求項２】 前記高圧圧力センサの圧力計測値が前記
   所定値を超えたときにその圧力計測値に応じた弁開度で
   開動作する調節弁を、前記バイパス流路における前記室
   外熱交換器と前記膨張機構との間の分岐部分から前記室
   外熱交換器の冷媒流路の近傍部分までの間に設けたこと
   を特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 【請求項３】 暖房運転時に霜取り運転条件が満足され
   た場合に前記開閉弁を開く制御手段を更に有することを
   特徴とする請求項１記載の空気調和機。