JPH06201208A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、室外機を、これに接続される室内
機形態に対応して冷凍サイクルの最適マッチングを図る
ことが可能になることを目的とする。 【構成】 室外機１における膨張弁６と室内機１０とを
結ぶ配管途中の室内機１０側にキャピラリ９と二方電磁
弁８を並列接続した絞り部を接続し、膨張弁６側には液
溜タンク７を接続し、暖房運転時には室外機１に組み合
わせる室内機形態の違いによって二方電磁弁８の開閉制
御を決定するように構成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、空気と冷媒間
で熱交換を行い、室内の冷暖房を行うヒートポンプ式冷
凍サイクルを備えた空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、空気調和機における冷凍サイク
ルの中には冷暖房の熱源として大気の熱源を利用するも
のが多い。一般にはこのヒートポンプ式空気調和機は、
暖房時には室外機で大気の熱を汲み取り、室内機で熱を
放出し、逆に冷房時には室内機で大気の熱を汲み取り、
室外機で大気に熱を捨ている。ところで、ハウジングエ
アコンの室内機形態は、最近の住宅事情に関係し、壁掛
けタイプから天カセタイプまで様々な形態が要求され、
また存在している。冷凍サイクルを原理的に見ると、ど
の機種も一様に、暖房時は室外機の熱交換器内部を流れ
る低圧、低温の冷媒が、室外送風機により回りの大気と
熱交換して蒸発し、圧縮機で高温、高圧の過熱蒸気にな
り、室内機の熱交換器で室内送風機により室内空気で冷
却、凝縮され、絞り機構により低温、低圧の２相流に戻
ってサイクルが一巡する。ところが、どの機種も全くサ
イクルが一様であるかと言えば細かい箇所で微妙に異な
り、例えば絞りの大きさ、室内外送風量、室内外熱交換
器大きさ、冷媒封入量等は機種によって一様でない。即
ち、たとえ冷暖房能力が同一クラスであっても各室内機
形態に対応した室外機開発が必要になっている。この原
因は、最近の室内機のコンパクト化に伴い、天カセタイ
プ等に比べて壁掛けタイプの室内機熱交換器容積が極端
に小さくなっていることが大きい。熱交容積が異なった
状態で冷凍サイクルの最適マッチングを図ろうとすれ
ば、室内外機の熱バランス等から自ずと冷媒封入量、圧
縮機定格運転Ｈｚ等が異なってしまう。一般的には、室
内機熱交容積が小さい場合、冷媒量が多いと能力を出そ
うとする際、高圧側が上昇、圧縮機吐出温度が異常に上
昇してしまうので冷媒封入量を少なくする。また、室内
機熱交容積ばかりでなく、室内機の送風量が少ない場合
も同様の問題が生じる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
空気調和機は各室内機形態に対応した室外機開発が必要
であり、開発リードタイムの短縮化が図れず、開発の労
力、時間、費用は莫大になる等の種々の問題が残ってい
た。

【０００４】そこで、本発明の目的とするところは、接
続される様々な室内機形態に対応して冷凍サイクルの最
適マッチングを図ることが可能な室外機を有する空気調
和機を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、第１に、室外機における膨張弁と室内機
とを結ぶ配管途中の当該室内機側にキャピラリと二方電
磁弁を並列接続した絞り部を接続し、前記膨張弁側には
冷媒を貯溜する液溜タンクを接続し、暖房運転時には前
記室外機に組み合わせる前記室内機形態の違いによって
前記二方電磁弁の開閉制御を決定するように構成してな
ることを要旨とする。

【０００６】第２に、上記第１の構成において、冷房運
転時には、前記二方電磁弁を開け、前記室内機の過熱度
制御を行うように構成してなることを要旨とする。

【０００７】第３に、上記第１の構成において、暖房運
転時には、前記室内機の熱交容量が当該室内機の基準容
量より小さく前記室内機形態が小さいと判断されたとき
は前記二方電磁弁を開け、前記室内機の熱交容量が前記
基準容量より大きく前記室内機形態が大きいと判断され
たときは前記二方電磁弁を閉じ、前記室外機の過熱度制
御を行うように構成してなることを要旨とする。

【０００８】

【作用】上記構成において、第１に、暖房運転時には室
外機に組み合わせる室内機形態の違いによって二方電磁
弁の開閉制御が決定されることにより、液溜タンクに貯
溜される冷媒量が調整される。これにより冷凍サイクル
を流れる冷媒量が最適量に制御され、組み合わされる室
内機形態に対応して能力、効率が高く最適にマッチング
のとれた冷凍サイクルが実現される。

【０００９】第２に、冷房運転時には、もともと室内機
容積に比べて凝縮器である室外機の熱交容積は大きいこ
ともあり、冷凍サイクル内での冷媒封入量は多い方が望
ましく、蒸発器である室内機形態の違いの影響は小さく
なる。従って、二方電磁弁が開けられることにより液溜
タンクに貯溜される冷媒量が少なく調整され、能力、効
率の高い冷凍サイクルが実現される。

【００１０】第３に、暖房運転時における二方電磁弁の
開閉制御は、具体的には室内機形態が小さいと判断され
たときは二方電磁弁は開けられ、室内機形態が大きいと
判断されたときは二方電磁弁は閉じられて液溜タンクに
貯溜される冷媒量が調整され、組み合わされる室内機形
態に対応して適確にマッチングのとれた冷凍サイクルが
実現される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１及び図２に基づ
いて説明する。図１は冷凍サイクルを概略的に示してお
り、二方電磁弁、液溜タンク等の位置関係を示してい
る。また図２は暖房時及び冷房時の運転制御方法を示し
ている。図１において、室外機１は、室外熱交換器２、
室外送風機３、圧縮機４、四方弁５、膨張弁６、液溜タ
ンク７、二方電磁弁８及びキャピラリ９等の主要部品か
ら構成され、また室内機１０は、室内熱交換器１１及び
室内送風機１２等より構成されている。二方電磁弁８と
キャピラリ９とを並列接続した絞り部は、膨張弁６と室
内機１０とを結ぶ配管途中における室内機１０側に接続
され、液溜タンク７はその配管途中の膨張弁６側に接続
されている。なお、図１中、実線矢印は暖房モードの冷
媒流れ方向を示し、破線矢印は冷房モードの冷媒流れ方
向を示している。上記の冷凍サイクルにおいて、暖房運
転時に、室外機１における圧縮器４より吐出された高
温、高圧の気化冷媒は、四方弁５を通過した後、室内機
１０に導かれ、室内熱交換器１１を流れる間に室内送風
機１２により室内空気と熱交換することで、室内に熱を
放出し、凝縮する。凝縮し液化した冷媒は、室外機１に
戻るが以下に述べる室内機形態を判定する条件により室
外機１での冷凍サイクルは異なったものとなる。これを
図２（ａ）のフローチャートを用いて説明する。

【００１２】暖房運転時において、室内機１０の熱交容
量が当該室内機１０の基準容量より小さい、あるいは室
内機送風量が当該室内機１０の基準送風量より少ない等
の情報で室内機形態がコンパクトで室内風量が少ない機
種であると判断されると（ステップ２１のＹｅｓ）、二
方電磁弁８が開けられる（ステップ２２）。このため、
室外機１に戻った冷媒は二方電磁弁８が開かれた状態な
ので、絞りの大きいキャピラリ９には殆んど流れず、二
方電磁弁８が設けられた配管にバイパスする。そして、
液溜タンク７を通過した冷媒は膨張弁６で絞られ、減圧
された後、室外熱交換器２で室外送風機３による室外空
気と熱交換し、蒸発過程を完了する。加熱された低圧の
気化冷媒は、再び圧縮機４に入り高温、高圧の気化冷媒
となって吐出され、暖房時の１サイクルが終了する。こ
の過程で膨張弁６は、圧縮機４のサクション温度と室外
熱交換器２を通過する冷媒の蒸発温度との温度差で規定
する過熱度制御を行っているが（ステップ２４）、温度
式でも電動式でも構わない。この場合、液溜タンク７を
通過する冷媒は、モリエル線図的に見ると高温、高圧の
液状態に位置するのでほぼ満液に近い状態で液溜タンク
７に貯溜される。上記と反対に、室内機形態が大きい、
あるいは室内風量が多い機種であると判断されると（ス
テップ２１のＮｏ）、二方電磁弁８は閉じられる（ステ
ップ２３）。このため、室外機１に戻った冷媒は、二方
電磁弁８が閉じられた状態なので絞りの大きいキャピラ
リ９を流れ、液溜タンク７を通過した後、膨張弁６でさ
らに絞られ、減圧された後、室外熱交換器２で室外送風
機３による室外空気と熱交換し、蒸発過程を終了する。
この場合、液溜タンク７を通過する冷媒は、モリエル線
図的に見るとキャピラリ９で絞られ比較的低圧の２相状
態に位置するので液溜タンク７には殆んど貯溜されな
い。

【００１３】次いで、冷房運転時の冷凍サイクルを図２
（ｂ）のフローチャートを用いて説明する。冷房時にお
いて、室外機１における圧縮機４から吐出された高温高
圧の冷媒は、四方弁５を通過した後、室外熱交換器２に
導かれ、室外送風機３による室外空気により、冷却され
て凝縮過程が完了する。高圧の液となった冷媒は、膨張
弁６で絞られ、減圧され、液溜タンク７を通過した後、
二方電磁弁８が開かれた状態となっているので（ステッ
プ２５）、絞りの大きいキャピラリ９には殆んど流れ
ず、二方電磁弁８が設けられた配管にバイパスする。そ
して、室内機１０に導かれ、室内熱交換器１１で室内送
風機１２による室内空気と熱交換することで、蒸発過程
で室内空気の熱を奪い、冷房を行う。低圧の気化された
冷媒は、室外機１の圧縮機４に入り、再び高温、高圧の
気化冷媒となって吐出され、冷房時の１サイクルが終了
する。この過程で膨張弁６は、圧縮機４のサクション温
度と室内熱交換器１１を通過する冷媒の蒸発温度との温
度差で規定する過熱度制御を行っているが（ステップ２
６）、温度式でも電動式でも構わない。このように冷房
運転時は、室内機形態に関係なく二方電磁弁８は常に開
いた状態での運転である。この場合、液溜タンク７を通
過する冷媒は、モリエル線図的に見ると膨張弁６で絞ら
れて比較的低圧の２相状態に位置するので液溜タンク７
には殆んど貯溜されない。

【００１４】上述した冷凍サイクルにおいては、次のよ
うなメリットが多い。まず、暖房時は、室内機形態に応
じて液溜タンク７に貯溜される冷媒量を制御でき、例え
ば壁掛け室内機のように室内熱交換器が小さく、室内送
風量が少ない場合は液溜タンク７に冷媒が貯溜されるの
で、液溜タンクが無い場合に比べて高圧側が低くなり、
圧縮機吐出温度の異常上昇が抑えられ、効率が高く、安
定な冷凍サイクルが得られる。反対に、天カセ室内機の
ように室内熱交換器が大きく、室内送風量が多い場合は
室内機過冷却度を大きくとれるので暖房能力を向上させ
ることが可能となる。一方、冷房時は、もともと室内機
容積、室内送風量に比べて凝縮器である室外機熱交容積
が大きく、室外送風量が多いこともあり冷凍サイクル内
での冷媒封入量は多い方が望ましく、蒸発器である室内
機形態の違いの影響は小さい。従って、本実施例の冷凍
サイクルでは液溜タンク７に貯溜される冷媒量は少なく
能力、効率ともに向上する。したがって、本実施例によ
れば、組み合わされる様々な室内機形態に対応して冷凍
サイクルの最適マッチングを図ることが可能な室外機を
有する空気調和機を提供することが可能となる。

【００１５】なお、本発明は、本実施例に限られたもの
ではなく、例えば、図１の冷凍サイクルにおいて、二方
電磁弁８が設けられた配管途中に絞りの小さいキャピラ
リを設けてもよい。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１に、室外機における膨張弁と室内機とを結ぶ配管途
中のその室内機側にキャピラリと二方電磁弁を並列接続
した絞り部を接続し、膨張弁側には液溜タンクを接続
し、暖房運転時には室外機に組み合わせる室内機形態の
違いによって二方電磁弁の開閉制御を決定するようにし
たため、組み合わされる室内機形態に対応して液溜タン
クに貯溜される冷媒量を調整し、冷凍サイクルを流れる
冷媒量を最適量に制御することができて能力、効率が高
く最適マッチングのとれた冷凍サイクルを実現すること
ができる。

【００１７】第２に、冷房運転時には、二方電磁弁を開
けるようにしたため、もともと室内機容積に比べて凝縮
器である室外機の熱交容積は大きいこともあり、冷凍サ
イクル内での冷媒封入量は多い方が望ましく、蒸発器で
ある室内機形態の違いの影響は少なくなるので、液溜タ
ンクに貯溜される冷媒量が少なく調整されて能力、効率
の高い冷凍サイクルを実現することができる。

【００１８】第３に、暖房運転時における二方電磁弁の
開閉制御を、具体的には、室内機形態が小さいと判断さ
れたときは二方電磁弁を開け、室内機形態が大きいと判
断されたときは二方電磁弁を閉じるようにしたため、組
み合わされる室内機形態の大、小に応じて液溜タンクに
貯溜される冷媒量が最適に調整され、適確にマッチング
のとれた冷凍サイクルを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る空気調和機の実施例における冷凍
サイクルを示す図である。

【図２】上記実施例における暖房冷房時の運転制御方法
を説明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

１ 室外機 ６ 膨張弁 ７ 液溜タンク ８ 二方電磁弁 ９ キャピラリ １０ 室内機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩永 隆喜 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝住空間システム技術研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室外機における膨張弁と室内機とを結ぶ
   配管途中の当該室内機側にキャピラリと二方電磁弁を並
   列接続した絞り部を接続し、前記膨張弁側には冷媒を貯
   溜する液溜タンクを接続し、暖房運転時には前記室外機
   に組み合わせる前記室内機形態の違いによって前記二方
   電磁弁の開閉制御を決定するように構成してなることを
   特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】 冷房運転時には、前記二方電磁弁を開
   け、前記室内機の過熱度制御を行うように構成してなる
   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】 暖房運転時には、前記室内機の熱交容量
   が当該室内機の基準容量より小さく前記室内機形態が小
   さいと判断されたときには前記二方電磁弁を開け、前記
   室内機の熱交容量が前記基準容量より大きく前記室内機
   形態が大きいと判断されたときは前記二方電磁弁を閉
   じ、前記室外機の過熱度制御を行うように構成してなる
   ことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。