JP2003106689A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】運転再開時に、運転効率が低下するおそれがな
く、かつ圧縮機への液冷媒の流入を防止することが可能
な空気調和機を提供する。 【解決手段】圧縮機１、四方弁２、室内熱交換器６、膨
張機構、室外熱交換器３及び制御装置１０を備え、前記
膨張機構を介して前記室外熱交換器３と室内熱交換器６
との間を連結する冷媒配管１４に冷媒の流れを阻止する
阻止手段が設けられ、前記制御装置１０は、運転を停止
するときに、前記阻止手段を作動させ、圧縮機１を所定
時間運転させた後に圧縮機１を停止させる構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機への液冷媒
の流入を防止することが可能な空気調和機に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の空気調和機においては、図１に示
すように、室外に配置される圧縮機１、室外熱交換器３
及び電動膨張弁４をこの順に冷媒配管で接続し、さらに
電動膨張弁４から液側二方弁５を介して、室内熱交換器
６を配管接続し、室内熱交換器６からガス側三方弁７を
介して、再び屋外の圧縮機１に配管接続して冷凍サイク
ルを構成している。圧縮機１は、四方弁２を介して冷凍
サイクルに接続されており、四方弁２を切り替えること
により、室外熱交換器３側、又は、室内熱交換器６側の
いずれの方向へも圧縮した冷媒を送出可能な構成とされ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の空気調和機
においては、運転停止時に電動膨張弁４を全開にした状
態で圧縮機１を停止させていた。このような制御では、
例えば冷房運転の場合、圧縮機１停止時に冷凍サイクル
に生じる圧力差により、液冷媒が高圧側の室外熱交換器
３から電動膨張弁４を通過して低圧側の室内熱交換器６
に流入し、この液冷媒の流れは高圧側と低圧側が圧カバ
ランスするまで継続していた。

【０００４】また、圧縮機が停止した状態で蒸発器に液
冷媒が流入すると、蒸発器の飽和温度は高くなり、吸熱
蒸発能力が低下する。このため、冷媒は蒸発器中に液状
態のまま滞留することになる。蒸発器に液冷媒のまま滞
留すると、蒸発器に残った液冷媒はまったく冷房に寄与
しないため、効率の低下を招くだけでなく、圧縮機再起
動により滞留していた液冷媒がそのまま流入するおそれ
が生じていた。

【０００５】すなわち、運転開始直後に、蒸発器に滞留
していた液冷媒がそのまま圧縮機１に流入すると、いわ
ゆる液バックと呼ばれる液圧縮現象を引き起こし、圧縮
機１内が異常高圧になって圧縮機１の破損や摩耗を生じ
させるという問題があった。

【０００６】そこで、本発明は、上記問題に鑑み、運転
再開時に、運転効率が低下するおそれがなく、かつ圧縮
機への液冷媒の流入を防止することが可能な空気調和機
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明にかかる空気調和機は、圧縮機、室内熱交換
器、膨張機構、室外熱交換器及び制御装置を備え、前記
膨張機構を介して室外熱交換器と室内熱交換器との間を
連結する冷媒配管に冷媒の流れを阻止する阻止手段が設
けられ、制御装置は、運転を停止するときに、阻止手段
を作動させ、圧縮機を所定時間運転させた後に圧縮機を
停止させるようにしたことを特徴とする。

【０００８】上記構成によれば、高圧側の熱交換器から
膨張機構を経由して低圧側の熱交換器に流入する冷媒の
流れを阻止した状態で圧縮機を作動させるため、蒸発器
となる低圧側の熱交換器内の冷媒は、圧縮機によって高
圧側熱交換器に回収されることになる。

【０００９】また、低圧側熱交換器内に液冷媒が残存す
るのを防止することが可能となり、冷暖房運転再開時に
液バックが生じるのを有効的に防止できるとともに、熱
交換器内の飽和温度の上昇による吸熱蒸発能力の低下を
未然に防止し、運転再開時における良好な冷暖房効率を
維持することが可能となる。

【００１０】本発明に係る空気調和機は、冷房運転又は
暖房運転のいずれか一方の運転を行うものであってもよ
いし、冷媒流れ方向を切替える切替手段を用いて冷房運
転及び暖房運転の両方の運転を可能としたものであって
もよい。冷房運転を行う場合には、冷媒は室内熱交換器
から圧縮機を経て室外熱交換器の方向に流れるため、冷
媒は蒸発器となる室内熱交換器から凝縮器となる室外熱
交換器に回収され、暖房運転時においては、冷媒流れ方
向は逆になり、冷媒は室外熱交換器から室内熱交換器に
回収される。

【００１１】膨張機構とは、高圧側熱交換器で液化され
た冷媒を、低圧側熱交換器内で蒸発できるように減圧す
るものであればよく、具体的にはキャピラリチューブを
用いることができる。阻止手段としては、冷媒配管を開
閉可能な開閉弁を用いればよい。

【００１２】また、膨張機構として、キャピラリチュー
ブのほかに膨張弁を使用することもできる。この場合、
膨張弁は膨張機構としての機能と、阻止手段としての機
能を合わせ持つため、部品点数を低減できるという利点
を有する。

【００１３】制御装置としては、制御マイコンを用いる
ことができ、空気調和機の運転停止スイッチからの運転
停止信号を受けて、阻止手段を作動させ、冷媒の流れを
阻止するとともに、その状態で圧縮機を所定時間運転さ
せ、冷媒を高圧側熱交換器に回収した後、圧縮機を停止
させる構成のものを使用すればよい。

【００１４】阻止手段作動後における圧縮機の作動の制
御方法としては、制御装置に予め設定された所定時間だ
け圧縮機を作動させるようにしてもよいが、設定時間に
よっては冷媒回収後もしばらく空運転が続いて無駄な電
力を消費したり、逆に冷媒の回収が不完全の状態で圧縮
機が停止するおそれが生じる。

【００１５】そこで、本発明においては、圧縮機の消費
電流を検出する電流検出手段を設け、阻止手段を作動さ
せた後、制御装置が電流検出手段で検出した電流値の変
化に基づいて圧縮機を停止させる構成を採用可能とし
た。

【００１６】すなわち、圧縮すべき冷媒が充分存在する
状態では、圧縮機の消費電流はある一定幅で変動する
が、冷媒量が少なくなるにつれて消費電流の変動幅は小
さくなる。したがって、電流検出手段からの信号を制御
装置に入力し、制御装置が消費電流の変動幅がある一定
値以下になったのを判断して圧縮機を停止させるように
すれば、冷媒の回収終了にあわせて圧縮機を停止させる
ことが可能となる。

【００１７】また、別の圧縮機の制御方法としては、阻
止手段よりも冷媒流れ方向下流側に冷媒配管内の温度を
検出する温度検出手段を設け、この温度検出手段で検出
した温度の変化に基づいて圧縮機を停止させる構成を採
用することもできる。

【００１８】すなわち、阻止手段を作動させると、冷媒
を低圧側の熱交換器に押し出す圧力が失われるため、冷
媒は阻止手段から低圧側の熱交換器までの間の冷媒配管
内にそのまま残存する。残存した冷媒は、熱交換器内の
冷媒が蒸発した後、最終的に配管内で蒸発することにな
る。その際、配管内の温度は低温化するため、配管内の
温度を検出することによって冷媒の回収終了時を判断す
ることができる。

【００１９】ただ、配管内の温度は配管外部の温度の影
響を受けるため、配管外部の温度と配管内部との温度を
測定し、両者の温度差がある一定値以上になったときに
冷媒の回収が終了したものとすれば、判断がより容易に
なる点で好ましい。配管外部の温度は、温度検出手段が
屋外配管内に設置されている場合には、屋外温度を測定
し、温度検出手段が屋内配管内に設置されている場合に
は、屋内温度を測定すればよい。

【００２０】上述した空気調和機は、冷媒を高圧側の熱
交換器に回収するため、冷凍サイクルに圧力差が生じた
ままとなる。この状態で長期間置いておくと、冷凍サイ
クルに負荷がかかったままとなり好ましくない。そこ
で、本発明では、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒流れ
方向を切り替える切替手段を備えた空気調和機におい
て、制御装置は、冷媒の回収を完了して圧縮機を停止さ
せてから切替手段を作動させて冷媒流れ方向を切り替え
る構成を採用可能とし、これにより冷凍サイクル内の圧
力差を解消可能とした。

【００２１】すなわち、圧縮機は、吸気口からガス冷媒
を吸い込んで排気口から圧縮冷媒を排出するが、構造的
に排気口側の圧縮ガスは吸気口側に逆流しないようにな
っている。したがって、高圧側の熱交換器に冷媒を回収
した後、圧縮機を停止させると、圧力差はそのまま維持
される。ところが、圧縮機は、停止した状態でも吸気口
側から排気口側への冷媒の流入は妨げないため、切替手
段を作動させて冷媒流れ方向を切り替えることにより、
高圧側の熱交換器に回収された冷媒は、圧力差がなくな
るまで圧縮機を経由して低圧側に流入し、最終的には圧
力差のない状態となる。

【００２２】ここで、切替手段としては、具体的に四方
弁を例示することができる。また、切替手段を作動させ
る時期としては、高圧側の熱交換器に回収された冷媒が
冷却され、過飽和となった冷媒が凝縮した後とするのが
好ましい。このように、温度低下により過飽和の冷媒が
除去された後の高圧冷媒は、圧縮状態から解放された後
も液化することなく気体状態を維持する。

【００２３】したがって、高圧側の熱交換器内で冷却さ
れた後のガス冷媒は、切替手段の作動により低圧側の熱
交換器内に流入しても気体状態を維持するため、冷暖房
効率の低下や液バックが生じるおそれはない。なお、圧
縮機を停止させた後も高圧側の熱交換器の送風ファンを
稼動させるようにすれば、冷媒の冷却が短時間で完了す
る点で好ましい。

【００２４】

【発明の実施の形態】［第1の実施形態］本発明に係る
空気調和機の基本的な構成は、従来の空気調和機と同じ
とされている。そこで、本発明の第１の実施形態につい
て図１を基に説明する。図１は、空気調和機の概略構成
図である。空気調和機は、圧縮機１、室外熱交換器３、
電動膨張弁４、室内熱交換器６及び制御装置１０を備え
ており、室外に配置される圧縮機１、室外熱交換器３お
よび電動膨張弁４がこの順に冷媒配管１４で接続され、
さらに電動膨張弁４から液側二方弁５を介して、室内熱
交換器６が配管接続され、室内熱交換器６からガス側三
方弁７を介して、再び屋外の圧縮機１に配管接続されて
冷凍サイクルが構成されている。本実施形態において
は、阻止手段として、膨張機構としての機能を兼ね備え
た電動膨張弁４が用いられており、これにより部品点数
を低減することが可能となる。

【００２５】圧縮機１は、冷媒流れ方向を切替える切替
手段である四方弁２を介して冷凍サイクルに接続されて
おり、四方弁２を作動させることにより、圧縮機１の冷
媒吐出方向を室外熱交換器３側、又は、室内熱交換器６
側のいずれへも切り替え可能な構成とされ、これにより
冷房運転及び暖房運転が可能とされている。

【００２６】上記構成の空気調和機において、冷房運転
時に空気調和機の運転を停止する場合について説明す
る。この冷凍サイクルでは、冷房運転時、圧縮機１の駆
動により高温高圧の吐出冷媒は、室外熱交換器３におい
て室外ファン８によって送られてくる室外空気と熱交換
して冷却され、凝縮して液冷媒となる。この液冷媒は、
電動膨張弁４を通過して、低圧側の室内熱交換器６に送
られて蒸発し、その気化熱で室内空気を冷やしている。
気化した低圧の冷媒は、圧縮機１に戻り、再び圧縮され
る。

【００２７】上記冷房運転中に、空気調和機本体又はリ
モコン装置に設けられた図示しない運転停止スイッチを
操作すると、制御装置１０では運転停止スイッチからの
出力信号を受けて、電動膨張弁４を全閉にし、所定時間
圧縮機１を運転させて室内熱交換器６側の冷媒を室外熱
交換器３側に回収した後、圧縮機１を停止させる。

【００２８】さらに、圧縮機１停止後、所定時間後に四
方弁２を暖房運転側に切り替えることによって高低圧を
バランスさせ、室外熱交換器３内と室内熱交換器６内の
差圧をなくす。これにより、室内熱交換器６内に液冷媒
を残すこなく、さらに冷凍サイクル内を一様な圧力とす
ることができる。

【００２９】なお、暖房運転時には、四方弁２を切り替
えることにより、冷媒の流れる方向は冷房運転時と逆方
向となる。したがって、暖房運転時に空気調和機を停止
させる場合には、室外熱交換器３側の冷媒が室内熱交換
器６側に回収されることになる。

【００３０】［第２の実施形態］図２は、第２の実施形
態を示す空気調和機の概略構成図である。本実施形態に
おいては、膨張機構として電動膨張弁４の代わりにキャ
ピラリチューブ１５を用い、さらに阻止手段として、開
閉弁１６を使用している点が特徴とされ、その他の構成
は第１の実施形態と同様となっている。

【００３１】すなわち、空気調和機の運転停止時には、
開閉弁１６が閉とされる。冷媒は、圧縮機１から高圧側
の熱交換器を経て開閉弁１６に至る冷凍サイクル中に回
収される。

【００３２】［第３の実施形態］図３は、第３の実施形
態を示す空気調和機の概略構成図である。本実施形態に
おいては、電動膨張弁４を全閉にした後の圧縮機の停止
時期を、予め運転時間を設定するのではなく、圧縮機１
の消費電流を計測し、その電流値に基づいて判断する点
が特徴とされ、その他の構成は第１の実施形態と同様と
なっている。

【００３３】すなわち、本実施形態の空気調和機は、圧
縮機１の消費電流を計測する手段としてＣＴ（カレント
トランス）１３を備えており、制御装置１０では、ＣＴ
１３からの信号を受け、消費電流の変動幅がある一定値
以下になったら冷媒回収完了と判断して圧縮機１を停止
する。さらに、圧縮機停止後、所定時間後に四方弁２を
暖房側に切り替えることによって、冷凍サイクル内を一
様な圧力とすることができる。

【００３４】［第４の実施形態］図４は、第４の実施形
態を示す空気調和機の概略構成図である。本実施形態に
おいては、電動膨張弁４を全閉にした後の圧縮機の停止
時期を、冷媒配管内の温度の変化に基づいて判断する点
が特徴とされ、その他の構成は第１の実施形態と同様と
なっている。

【００３５】すなわち、本実施形態の空気調和機は、室
外において電動膨張弁４よりも冷媒流れ方向下流側の冷
媒配管内の温度を検出する温度検出手段と、室外温度検
出器１１とを備えている。なお、図においては、冷房運
転時に電動膨張弁４下流側の冷媒配管内温度を測定する
手段として二方弁温度検出器１２のみを示すが、実際に
は暖房運転時に電動膨張弁４下流側の冷媒配管内温度を
測定する手段として、電動膨張弁４と室外熱交換器３と
の間の冷媒配管に図示しない温度検出器が設けられてい
る。

【００３６】上記構成の空気調和機において、冷房運転
中に電動膨張弁４が全閉されると、最後に電動膨張弁４
と室内熱交換器６との間の冷媒配管中に残存した冷媒が
蒸発し、配管内の温度は低温化する。

【００３７】したがって、制御装置１０では、二方弁温
度検出器１２及び室外温度検出器１１からの検出信号を
受け、両者の温度差がある一定値以上になったら冷媒回
収完了と判断して圧縮機１を停止する。さらに、圧縮機
停止後、所定時間後に四方弁２を暖房側に切り替えるこ
とによって、冷凍サイクル内を一様な圧力とすることが
できる。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、膨張機構を介して前記室外熱交換器と室内熱
交換器との間を連結する冷媒配管に冷媒の流れを阻止す
る阻止手段が設けられ、制御装置は、運転を停止すると
きに、阻止手段を作動させ、圧縮機を所定時間運転させ
た後に圧縮機を停止させるようにしたので、低圧側熱交
換器内に液冷媒が残存するのを防止することが可能とな
り、冷暖房運転再開時に液バックが生じるのを有効的に
防止できるとともに、運転再開時における良好な冷暖房
効率を維持することが可能となる。また、圧縮機運転停
止時に所定時間後に四方弁を暖房側に切り替えることに
よって、室外熱交換器内と室内熱交換器内の差圧をなく
すことができ、冷凍サイクル内を一様な圧力とすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態を示す空気調和機の概略構成図

【図２】第２の実施形態を示す空気調和機の概略構成図

【図３】第３の実施形態を示す空気調和機の概略構成図

【図４】第４の実施形態を示す空気調和機の概略構成図

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 四方弁 ３ 室外熱交換器 ４ 電動膨張弁 ５ 液側二方弁 ６ 室内熱交換器 １０ 制御装置 １１ 室外温度検出器 １２ 二方弁温度検出器 １３ ＣＴ １４ 冷媒配管 １５ キャピラリチューブ １６ 開閉弁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、室内熱交換器、膨張機構、室外
   熱交換器及び制御装置を備え、前記膨張機構を介して前
   記室外熱交換器と室内熱交換器との間を連結する冷媒配
   管に冷媒の流れを阻止する阻止手段が設けられ、前記制
   御装置は、運転を停止するときに、前記阻止手段を作動
   させ、圧縮機を所定時間運転させた後に圧縮機を停止さ
   せるようにした空気調和機。
2. 【請求項２】 圧縮機、室内熱交換器、膨張機構、室
   外熱交換器及び制御装置を備え、前記膨張機構を介して
   前記室外熱交換器と室内熱交換器との間を連結する冷媒
   配管に冷媒の流れを阻止する阻止手段と、前記圧縮機の
   消費電流を検出する電流検出手段とが設けられ、前記制
   御装置は、運転を停止するときに、前記阻止手段を作動
   させた後、前記電流検出手段で検出した電流値の変化に
   基づいて圧縮機を停止させるようにした空気調和機。
3. 【請求項３】圧縮機、室内熱交換器、膨張機構、室外熱
   交換器及び制御装置を備え、前記膨張機構を介して前記
   室外熱交換器と室内熱交換器との間を連結する冷媒配管
   に冷媒の流れを阻止する阻止手段と、該阻止手段よりも
   冷媒流れ方向下流側に冷媒配管内の温度を検出する温度
   検出手段とが設けられ、前記制御装置は、運転を停止す
   るときに、前記阻止手段を作動させた後、前記温度検出
   手段で検出した温度の変化に基づいて前記圧縮機を停止
   させるようにした空気調和機。
4. 【請求項４】 冷房運転時と暖房運転時とで冷媒流れ方
   向を切り替える切替手段を備え、前記制御装置は、前記
   圧縮機を停止させてから前記切替手段を作動させて冷媒
   流れ方向を切り替えるようにした請求項１、２又は３記
   載の空気調和機。