JPH08136077A

JPH08136077A - ヒートポンプ式空気調和機

Info

Publication number: JPH08136077A
Application number: JP27128494A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Aoyama; 繁男青山; Kazuhiko Machida; 和彦町田
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-11-04
Filing date: 1994-11-04
Publication date: 1996-05-31

Abstract

(57)【要約】【目的】運転条件や室外ユニットと室内ユニットとを
結ぶ冷媒配管長の変化に対して、減圧量を適正に保持す
ることにより最適な冷凍サイクルで運転でき、かつ複数
室内ユニットの場合にも適用可能とする。【構成】ヒートポンプ式空気調和機において、室外ユ
ニットＡ’内に室外膨張弁Ｅｘｐ１を設置し、かつ室外
膨張弁Ｅｘｐ１の入口側と出口側の冷媒圧力差を検出す
る第１差圧検知装置Ｄｐ１と、冷房運転時に第１差圧検
知装置Ｄｐ１による冷媒圧力差が所定範囲内に収まるよ
うに室外膨張弁Ｅｘｐ１の開度を制御する室外膨張弁制
御装置Ｃｎｔ１とを備えるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気を熱源とするヒー
トポンプ式空気調和機において、冷暖房運転時の冷凍サ
イクル制御に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ヒートポンプ式空気調和機については、
既にさまざまな開発がなされており、例えば、特開昭６
２−１５８９５８号公報に示されているようなヒートポ
ンプ式空気調和機がある。

【０００３】その基本的な技術について以下述べる。上
記従来のヒートポンプ式空気調和機は図５に示すよう
に、室外ユニットＡ、及び室内ユニットＢから構成され
ている。

【０００４】室外ユニットＡは、圧縮機１，四方弁２，
室外熱交換器３，第１減圧用毛細管４ａ，第１逆止弁７
ａ，アキュームレータ６からなり、そして室内ユニット
Ｂは室内熱交換器５，第２減圧用毛細管４ｂ，第２逆止
弁７ｂから構成されている。

【０００５】そして、圧縮機１，四方弁２，室外熱交換
器３，第１減圧用毛細管４ａ，第２減圧用毛細管４ａ，
室内熱交換器５，アキュームレータ６を冷媒配管にて環
状に順次接続して冷凍サイクルを形成している。

【０００６】以上のように構成されたヒートポンプ式空
気調和機について、その動作を説明する。

【０００７】まず、冷房運転の場合、四方弁２によって
冷房回路に切り替えられ、図中の実線矢印の方向に冷媒
が流れて冷房サイクルが形成され、室外熱交換器３を凝
縮器、室内熱交換器５を蒸発器として作用させる。

【０００８】上記冷房サイクルにおいて、圧縮機１を出
た高温高圧のガス冷媒は室外熱交換器３にて凝縮して高
温高圧の液冷媒となり、第１減圧用毛細管４ａにより減
圧膨張されて二相冷媒となって室外ユニットＡを出て、
その後冷媒配管中の管内抵抗により更に減圧膨張しなが
ら、室内ユニットＢへ流入し、室内熱交換器５にて蒸発
することにより室内空気から吸熱（冷房運転）するとい
うサイクルを繰り返す。

【０００９】一方、暖房運転の場合、四方弁２によって
暖房回路に切り替えられ、図中の破線矢印の方向に冷媒
が流れて暖房サイクルが形成され、室内熱交換器５を凝
縮器、室外熱交換器３を蒸発器として作用させる。

【００１０】上記暖房サイクルにおいて、圧縮機１を出
た高温高圧のガス冷媒は室内熱交換器５にて凝縮するこ
とにより室内空気へ放熱（暖房運転）して高温高圧の液
冷媒となり、第２減圧用毛細管４ｂにより減圧膨張され
て二相冷媒となって室内ユニットＢを出て、その後冷媒
配管中の管内抵抗により更に減圧膨張しながら、室外ユ
ニットＡへ流入し、室外熱交換器３にて蒸発するという
サイクルを繰り返す。

【００１１】以上のようなヒートポンプ式空気調和機で
は、室外ユニットＡと室内ユニットＢとを結ぶ２本の冷
媒配管内を流動する冷媒はガス冷媒、及び二相冷媒とで
きるため、冷媒の比重量が小さく、冷凍サイクルとして
必要となる冷媒量が少なくて済み、配管長が長くなる場
合においても冷媒追加が不要となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来の構成は、冷房，暖房運転共、減圧装置として毛細
管４ａ，４ｂを使用しているために減圧量が固定されて
いるために、運転条件や室外ユニットＡと室内ユニット
Ｂとを結ぶ冷媒配管長によっては、減圧量が過大になっ
たり、過小になったりして、冷凍サイクルを最適状態で
運転できない場合が生じるだけでなく、室外ユニット１
台に対して室内ユニットを複数台設置する場合には適用
できないという欠点を有していた。

【００１３】そこで、本発明は従来の課題を解決するも
ので、運転条件や室外ユニットと室内ユニットとを結ぶ
冷媒配管長の変化に対して、減圧量を適正に保持するこ
とにより最適な冷凍サイクルで運転でき、かつ複数室内
ユニットの場合にも適用し得るヒートポンプ式空気調和
機を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の技術的手段は、室外ユニット内に室外膨張弁
を設置し、かつ室外膨張弁の入口側と出口側の冷媒圧力
差を検出する第１差圧検知装置と、冷房運転時に前記第
１差圧検知装置による冷媒圧力差が所定範囲内に収まる
ように室外膨張弁の開度を制御する室外膨張弁制御装置
とを備えるものである。

【００１５】また、第１差圧演算装置の代わりに室外膨
張弁の入口側と出口側の冷媒温度から室外膨張弁の入口
側と出口側の冷媒圧力差を算出する第１差圧演算装置を
設け、冷房運転時に第１差圧演算装置による冷媒圧力差
が所定範囲内に収まるように室外膨張弁の開度を制御す
る室外膨張弁制御装置とを備えるものである。

【００１６】また、室内ユニット内に室内膨張弁を設置
し、かつ室内膨張弁の入口側と出口側の冷媒圧力差を検
出する第２差圧検知装置と、暖房運転時に前記第２差圧
検知装置による冷媒圧力差が所定範囲内に収まるように
室内膨張弁の開度を制御する室内膨張弁制御装置とを備
えるものである。

【００１７】また、第２差圧演算装置の代わりに室内膨
張弁の入口側と出口側の冷媒温度から室内膨張弁の入口
側と出口側の冷媒圧力差を算出する第２差圧演算装置を
設け、暖房運転時に前記第２差圧演算装置による冷媒圧
力差が所定範囲内に収まるように室内膨張弁の開度を制
御する室内膨張弁制御装置とを備えるものである。

【００１８】

【作用】本発明のヒートポンプ式空気調和機は、上記構
成により、冷房運転の場合、室外膨張弁における減圧量
を、第１差圧検知装置、または第１差圧演算装置による
室外膨張弁の入口側と出口側の冷媒圧力差で検出するこ
とができ、その冷媒圧力差が所定範囲内に収まるように
室外膨張弁の開度を任意に制御できる。

【００１９】その結果、運転条件や室外ユニットと室内
ユニットとを結ぶ冷媒配管長の変化に対して、室外膨張
弁による減圧量を適正に保持することにより、室内膨張
弁にて室内熱交換器での蒸発圧力を適正に制御すること
ができ、また、複数の室内ユニットを設置する場合でも
適用できる。

【００２０】また、暖房運転の場合、室内膨張弁におけ
る減圧量を、第２差圧検知装置、または第２差圧演算装
置による室内膨張弁の入口側と出口側の冷媒圧力差で検
出することができ、その冷媒圧力差が所定範囲内に収ま
るように室内膨張弁の開度を任意に制御できる。

【００２１】その結果、運転条件や室外ユニットと室内
ユニットとを結ぶ冷媒配管長の変化に対して、室内膨張
弁による減圧量を適正に保持することにより、室外膨張
弁にて室外熱交換器での蒸発圧力を適正に制御すること
ができ、また、複数の室内ユニットを設置する場合でも
適用できる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明によるヒートポンプ式空気調和
機の第１の実施例について、図面を参照しながら説明す
る。なお、従来例と同一構成については同一符号を付し
て詳細な説明を省略する。

【００２３】図１は、本発明の第１の実施例のヒートポ
ンプ式空気調和機の冷凍サイクル図である。

【００２４】図１において、ヒートポンプ式空気調和機
は室外ユニットＡ’と、室内ユニットＢ’とから構成さ
れている。

【００２５】室外ユニットＡ’は、圧縮機１、四方弁
２、室外熱交換器３、室外膨張弁Ｅｘｐ１、アキューム
レータ６、室外膨張弁Ｅｘｐ１の入口側と出口側の冷媒
圧力差△Ｐ１を検出する第１差圧検知装置Ｄｐ１と、冷
房運転時に第１差圧検知装置Ｄｐ１による冷媒圧力差が
所定範囲内に収まるように室外膨張弁Ｅｘｐ１の開度を
制御する室外膨張弁制御装置Ｃｎｔ１から構成されてい
る。

【００２６】室内ユニットＢ’は、室内熱交換器５、及
び室内流量弁Ｅｘｐ２とから構成されている。

【００２７】以上のように構成されたヒートポンプ式空
気調和機について、以下その動作を説明する。

【００２８】冷房運転の場合、四方弁２によって冷房回
路に切り替えられ、図中の実線矢印の方向に冷媒が流れ
て冷房サイクルが形成され、室外熱交換器３を凝縮器、
室内熱交換器５を蒸発器として作用させる。

【００２９】上記冷房サイクルにおいて、圧縮機１を出
た高温高圧のガス冷媒は室外熱交換器３にて凝縮して高
温高圧の液冷媒となり、室外膨張弁Ｅｘｐ１により減圧
膨張されて二相冷媒となる。

【００３０】その後、室外ユニットＡ’を出て、その後
冷媒配管中の管内抵抗により更に減圧膨張しながら、室
内ユニットＢ’へ流入し、室内熱交換器５にて蒸発する
ことにより室内空気から吸熱（冷房運転）する。

【００３１】この際、室内ユニットＢ’を複数台設置す
る場合でも各室内ユニットＢ’での能力制御を可能にす
るためには、室内ユニットＢ’内の室内膨張弁Ｅｘｐ２
に流入する冷媒圧力が室内膨張弁Ｅｘｐ２での減圧性能
範囲内にある必要がある。

【００３２】そのために、第１差圧検知装置Ｄｐ１によ
り、室外膨張弁Ｅｘｐ１の入口側と出口側の冷媒圧力差
△Ｐ１を検出し、冷媒圧力差△Ｐ１が所定範囲内に収ま
るように室外膨張弁Ｅｘｐ１の開度を室外膨張弁制御装
置Ｃｎｔ１により制御する。

【００３３】従って、室外ユニットＡ’〜室内ユニット
Ｂ’間の冷媒配管長の長短に拘らず、室内ユニットＢ’
内の室内膨張弁Ｅｘｐ２に流入する冷媒圧力が室内膨張
弁Ｅｘｐ２での減圧性能範囲内にあるため、室内膨張弁
Ｅｘｐ２にて室内ユニットの冷房能力制御を最適に行う
ことができる。

【００３４】以上のように本実施例のヒートポンプ式空
気調和機は、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、室
外膨張弁Ｅｘｐ１、アキュームレータ６、室外膨張弁Ｅ
ｘｐ１の入口側と出口側の冷媒圧力差△Ｐ１を検出する
第１差圧検知装置Ｄｐ１と、冷房運転時に第１差圧検知
装置Ｄｐ１による冷媒圧力差が所定範囲内に収まるよう
に室外膨張弁Ｅｘｐ１の開度を制御する室外膨張弁制御
装置Ｃｎｔ１からなる室外ユニットＡ’と、室内熱交換
器５、及び室内流量弁Ｅｘｐ２とからなる室内ユニット
Ｂ’とから構成されているので、冷房運転条件や室外ユ
ニットと室内ユニットとを結ぶ冷媒配管長の変化に対し
て、室外膨張弁による減圧量を適正に保持することによ
り、室内膨張弁にて室内熱交換器での蒸発圧力を適正に
制御することができ、また、複数の室内ユニットを設置
する場合でも適用できる。

【００３５】次に、本発明によるヒートポンプ式空気調
和機の第２の実施例について図面を参照しながら説明す
る。なお、第１の実施例と同一構成については同一符号
を付して詳細な説明を省略する。

【００３６】図２は第２の実施例のヒートポンプ式空気
調和機の冷凍サイクルである。図２に示すように、本実
施例では、室外ユニットＡ’内における室外膨張弁Ｅｘ
ｐ１の入口側、及び出口側には、第１差圧検出装置Ｄｐ
１の代わりに、冷媒温度を検出する第１温度センサーＴ
ｈ１、及び第２温度センサーＴｈ２と、第１温度センサ
ーＴｈ１、及び第２温度センサーＴｈ２による冷媒温度
から冷媒飽和圧力Ｐｓ、及び両者の冷媒圧力差△Ｐ１を
算出し、室外膨張弁制御装置Ｃｎｔ１へ出力する第１差
圧演算装置Ｃａｌ１を設置しており、この場合において
も第１の実施例と同様の効果が得られる。

【００３７】即ち、室外膨張弁Ｅｘｐ１の入口側、及び
出口側における冷媒は二相状態であるため、その温度を
検出して冷媒飽和圧力Ｐｓを演算することにより、冷媒
圧力を検出できるからである。

【００３８】次に本発明によるヒートポンプ式空気調和
機の第３の実施例について、図面を参照しながら説明す
る。なお、第１の実施例と同一構成については、同一符
号を付して詳細な説明を省略する。

【００３９】図３は、本発明の第３の実施例のヒートポ
ンプ式空気調和機の冷凍サイクル図である。

【００４０】図３において、ヒートポンプ式空気調和機
は室外ユニットＡ’と、室内ユニットＢ”とから構成さ
れている。

【００４１】室外ユニットＢ”は、室内熱交換器５、室
内膨張弁Ｅｘｐ２、室内膨張弁Ｅｘｐ２の入口側と出口
側の冷媒圧力差△Ｐ２を検出する第２差圧検知装置Ｄｐ
２と、暖房運転時に第２差圧検知装置Ｄｐ２による冷媒
圧力差が所定範囲内に収まるように室内膨張弁Ｅｘｐ２
の開度を制御する室内膨張弁制御装置Ｃｎｔ２から構成
されている。

【００４２】以上のように構成されたヒートポンプ式空
気調和機について、以下その動作を説明する。

【００４３】暖房運転の場合、四方弁２によって暖房回
路に切り替えられ、図中の破線矢印の方向に冷媒が流れ
て暖房サイクルが形成され、室内熱交換器５を凝縮器、
室外熱交換器３を蒸発器として作用させる。

【００４４】上記暖房サイクルにおいて、圧縮機１を出
た高温高圧のガス冷媒は室内熱交換器５にて凝縮するこ
とにより室内空気へ放熱（暖房運転）して高温高圧の液
冷媒となり、室内膨張弁Ｅｘｐ２により減圧膨張されて
二相冷媒となる。

【００４５】その後、室内ユニットＢ”を出て、その後
冷媒配管中の管内抵抗により更に減圧膨張しながら、室
外ユニットＡ’へ流入し、室外熱交換器３にて蒸発する
ことにより室外空気から吸熱する。

【００４６】この際、室内ユニットＢ”を複数台設置す
る場合でも各室内ユニットＢ”での能力制御を可能にす
るためには、室外ユニットＡ’内の室外膨張弁Ｅｘｐ１
に流入する冷媒圧力が室外膨張弁Ｅｘｐ１での減圧性能
範囲内にある必要がある。

【００４７】そのために、第２差圧検知装置Ｄｐ２によ
り、室内膨張弁Ｅｘｐ２の入口側と出口側の冷媒圧力差
△Ｐ２を検出し、冷媒圧力差△Ｐ２が所定範囲内に収ま
るように室内膨張弁Ｅｘｐ２の開度を室内膨張弁制御装
置Ｃｎｔ２により制御する。

【００４８】従って、室外ユニットＡ’〜室内ユニット
Ｂ”間の冷媒配管長の長短に拘らず、室外ユニットＡ’
内の室外膨張弁Ｅｘｐ１に流入する冷媒圧力が室外膨張
弁Ｅｘｐ１での減圧性能範囲内にあるため、室外膨張弁
Ｅｘｐ１にて室外ユニットの蒸発能力制御を最適に行う
ことができる。

【００４９】以上のように本実施例のヒートポンプ式空
気調和機は、室外ユニットＡ’と、室内熱交換器５、室
内膨張弁Ｅｘｐ２、室内膨張弁Ｅｘｐ２の入口側と出口
側の冷媒圧力差△Ｐ２を検出する第２差圧検知装置Ｄｐ
２と、暖房運転時に第２差圧検知装置Ｄｐ２による冷媒
圧力差が所定範囲内に収まるように室内膨張弁Ｅｘｐ２
の開度を制御する室内膨張弁制御装置Ｃｎｔ２からなる
室内ユニットＢ”から構成されているので、暖房運転条
件や室外ユニットと室内ユニットとを結ぶ冷媒配管長の
変化に対して、室外膨張弁による減圧量を適正に保持す
ることにより、室外膨張弁にて室外熱交換器での蒸発圧
力を適正に制御することができ、また、複数の室内ユニ
ットを設置する場合でも適用できる。

【００５０】次に、本発明によるヒートポンプ式空気調
和機の第４の実施例について図面を参照しながら説明す
る。なお、第３の実施例と同一構成については同一符号
を付して詳細な説明を省略する。

【００５１】図４は第４の実施例のヒートポンプ式空気
調和機の冷凍サイクルである。図４に示すように、本実
施例では室内ユニットＢ”内における室内膨張弁Ｅｘｐ
２の入口側、及び出口側には、第２差圧検出装置Ｄｐ２
の代わりに、冷媒温度を検出する第３温度センサーＴｈ
３、及び第４温度センサーＴｈ４と、第３温度センサー
Ｔｈ３、及び第４温度センサーＴｈ４による冷媒温度か
ら冷媒飽和圧力Ｐｓ、及び両者の冷媒圧力差△Ｐ２を算
出し、室外膨張弁制御装置Ｃｎｔ２へ出力する第２差圧
演算装置Ｃａｌ２を設置しており、この場合においても
第３の実施例と同様の効果が得られる。

【００５２】即ち、室内膨張弁Ｅｘｐ２の入口側、及び
出口側における冷媒は二相状態であるため、その温度を
検出して冷媒飽和圧力Ｐｓを演算することにより、冷媒
圧力を検出できるからである。

【００５３】

【発明の効果】以上のように本発明は、室外ユニット内
に室外膨張弁を設置し、かつ室外膨張弁の入口側と出口
側の冷媒圧力差を検出する第１差圧検知装置、または室
外膨張弁の入口側と出口側の冷媒温度から冷媒圧力差を
検出する第１差圧演算装置と、冷房運転時に前記第１差
圧検知装置、または第１差圧演算装置による冷媒圧力差
が所定範囲内に収まるように室外膨張弁の開度を制御す
る室外膨張弁制御装置とを備えているために、冷房運転
条件や室外ユニットと室内ユニットとを結ぶ冷媒配管長
の変化に対して、室外膨張弁による減圧量を適正に保持
することにより、室内膨張弁にて室内熱交換器での蒸発
圧力を適正に制御することができ、また、複数の室内ユ
ニットを設置する場合でも適用できるものである。

【００５４】また、室内ユニット内に室内膨張弁を設置
し、かつ室内膨張弁の入口側と出口側の冷媒圧力差を検
出する第２差圧検知装置、または室内膨張弁の入口側と
出口側の冷媒温度から冷媒圧力差を検出する第２差圧演
算装置と、暖房運転時に前記第２差圧検知装置、または
第２差圧演算装置による冷媒圧力差が所定範囲内に収ま
るように室内膨張弁の開度を制御する室内膨張弁制御装
置とを備えているために、暖房運転条件や室外ユニット
と室内ユニットとを結ぶ冷媒配管長の変化に対して、室
内膨張弁による減圧量を適正に保持することにより、室
外膨張弁にて室外熱交換器での蒸発圧力を適正に制御す
ることができ、また、複数の室内ユニットを設置する場
合でも適用できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるヒートポンプ式空気調和機の第１
の実施例の冷凍サイクル図

【図２】本発明によるヒートポンプ式空気調和機の第２
の実施例の冷凍サイクル図

【図３】本発明によるヒートポンプ式空気調和機の第３
の実施例の冷凍サイクル図

【図４】本発明によるヒートポンプ式空気調和機の第４
の実施例の冷凍サイクル図

【図５】従来のヒートポンプ式空気調和機の冷凍サイク
ル図

【符号の説明】

１圧縮機２四方弁３室外熱交換器５室内膨張弁６アキュームレータＥｘｐ１室外膨張弁Ｅｘｐ２室内膨張弁Ｄｐ１第１差圧検出装置Ｄｐ２第２差圧検出装置Ｃｎｔ１室外膨張弁制御装置Ｃｎｔ２室内膨張弁制御装置Ｔｈ１第１温度センサーＴｈ２第２温度センサーＴｈ３第３温度センサーＴｈ４第４温度センサーＣａｌ１第１差圧演算装置Ｃａｌ２第２差圧演算装置Ａ’ 室外ユニットＢ’，Ｂ” 室内ユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、
室外膨張弁と、アキュームレータとからなる室外ユニッ
トと、室内膨張弁と、室内熱交換器とからなる室内ユニ
ットとから構成され、前記圧縮機，四方弁，室外熱交換器，室外膨張弁，室内
膨張弁，室内熱交換器，アキュームレータを順次冷媒配
管にて環状に接続してなる冷凍サイクルにおける室外膨
張弁の入口側と出口側の冷媒圧力差を検出する第１差圧
検知装置と、冷房運転時に前記第１差圧検知装置による冷媒圧力差が
所定範囲内に収まるように室外膨張弁の開度を制御する
室外膨張弁制御装置とを備えたヒートポンプ式空気調和
機。
【請求項２】圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、
室外膨張弁と、アキュームレータとからなる室外ユニッ
トと、室内膨張弁と、室内熱交換器とからなる室内ユニ
ットとから構成され、かつ圧縮機，四方弁，室外熱交換
器，室外膨張弁，室内膨張弁，室内熱交換器，アキュー
ムレータを順次冷媒配管にて環状に接続してなる冷凍サ
イクルにおける室外膨張弁の入口側、及び出口側の冷媒
温度を検出する第１温度センサー、及び第２温度センサ
ーと、前記第１温度センサー、及び第２温度センサーに
よる冷媒温度から冷媒飽和圧力、及び両者の冷媒圧力差
を算出する第１差圧演算装置と、冷房運転時に第１差圧
演算装置による冷媒圧力差が所定範囲内に収まるように
室外膨張弁の開度を制御する室外膨張弁制御装置とを備
えたヒートポンプ式空気調和機。
【請求項３】室外ユニットと室内ユニットとから構成
され、かつ圧縮機，四方弁，室外熱交換器，室外膨張
弁，室内膨張弁，室内熱交換器，アキュームレータを順
次冷媒配管にて環状に接続してなる冷凍サイクルにおけ
る室内膨張弁の入口側と出口側の冷媒圧力差を検出する
第２差圧検知装置と、暖房運転時に前記第２差圧検知装置による冷媒圧力差が
所定範囲内に収まるように室内膨張弁の開度を制御する
室内膨張弁制御装置とを備えた請求項１記載のヒートポ
ンプ式空気調和機。
【請求項４】冷凍サイクルにおける室内膨張弁の入口
側、及び出口側の冷媒温度を検出する第３温度センサ
ー、及び第４温度センサーと、前記第３温度センサー、
及び第４温度センサーによる冷媒温度から冷媒飽和圧
力、及び両者の冷媒圧力差を算出する第２差圧演算装置
と、暖房運転時に第２差圧演算装置による冷媒圧力差が
所定範囲内に収まるように室内膨張弁の開度を制御する
室内膨張弁制御装置とを備えた請求項１記載のヒートポ
ンプ式空気調和機。