JPH1089779A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主流冷媒とバイパス流冷媒との間で熱交換を
行って主流冷媒を過冷却する冷媒回路を備えた空気調和
機において、広い運転条件にわたって、従来に比して高
い冷凍能力を維持できる空気調和機を提供する。 【解決手段】 冷媒回路１は、圧縮機２、凝縮器３、過
冷却用熱交換器１０、第１の膨張機構を構成する電動膨
張弁４および蒸発器５の順に冷媒を流す主回路６と、凝
縮器３と電動膨張弁４との間で主回路６から分岐して、
第２の膨張機構を構成するキャピラリチューブ１２、過
冷却用熱交換器１０の順に冷媒を流し、圧縮機２の吸入
側で主回路６と合流するバイパス回路１１とを含む。過
冷却用熱交換器１０のバイパス側出口を通るバイパス流
冷媒の状態にかかわらず、電動膨張弁４によって蒸発器
５の出口を通る主流冷媒が所定の過熱度になるように制
御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は空気調和機に関す
る。より詳しくは、主流冷媒とバイパス流冷媒との間で
熱交換を行って上記主流冷媒を過冷却する冷媒回路を備
えた空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に示すように、この種の空気調和機
の冷媒回路３１０としては、圧縮機３０２、凝縮器３０
３、過冷却用の二重管式熱交換器３１０、電動膨張弁３
０４、蒸発器３０５、四路切換弁３０９およびアキュム
レータ３０８をこの順に有する主回路３０６と、上記凝
縮器３０３と過冷却用熱交換器３１０との間の分岐点３
４１で主回路３０６から分岐して、キャピラリチューブ
３１２と過冷却用熱交換器３１０とを通り、上記アキュ
ムレータ３０８の入口近傍の合流点３４２で主回路３０
６と合流するバイパス回路（破線で示す）３１３とを含
むものが知られている。冷媒としては、ＨＣＦＣ（ハイ
ドロクロロフルオロカーボン）２２等の単一冷媒が用い
られている。圧縮機３０２から吐出された冷媒は、凝縮
器（例えば室外空気に放熱する）３０３によって凝縮さ
れ、分岐点３４１で主回路３０６を流れる主流冷媒とバ
イパス回路３１３を流れるバイパス流冷媒とに別れる。
この主流冷媒は、過冷却用熱交換器３１０において、キ
ャピラリチューブ３１２通過後の上記バイパス流冷媒と
の熱交換によって過冷却された後、電動膨張弁３０４に
よって減圧される。そして、主流冷媒は、蒸発器（例え
ば室内空気から吸熱する）３０５によって蒸発され、四
路切換弁３０９および気液分離を行うアキュムレータ３
０８を通して圧縮機３０２に吸い込まれる。一方、バイ
パス流冷媒は、上記キャピラリチューブ３１２を通過し
て減圧された後、過冷却用熱交換器３１０において主流
冷媒との熱交換によって蒸発される。この後、バイパス
流冷媒は、アキュムレータ３０８の入口近傍の合流点３
４２で主流冷媒と合流する。

【０００３】このように過冷却用熱交換器３１０で主流
冷媒を過冷却することにより、過冷却を行わない場合に
比して主流冷媒による冷凍効果を増大できる。また、冷
媒の流れからバイパス流を分岐させることによって主流
冷媒の体積流量が減少するので、図５(b)の圧力−比エ
ンタルピ線図（以下「Ｐｈ線図」という。）に示すよう
に、蒸発器３０５内および圧縮機３０２の吸入側配管で
の圧力損失ΔＰを減少させることができる（比較のた
め、過冷却を行わない場合（基本回路）の圧力損失ΔＰ
_０を図５(a)に示している。）。したがって、システム
の冷凍能力を向上させることができる。なお、図５(b)
中にＡ，Ｂ，Ｃで示す箇所は、図３の冷媒回路３０１に
おける合流点３４２近傍の点Ａ，Ｂ，Ｃの状態に対応し
ている。図５(b)を部分的に拡大して示す図５(c)によっ
て良く分かるように、点Ａに達したバイパス流冷媒と点
Ｂに達した主流冷媒とが合流して、点Ｃの状態が得られ
る。

【０００４】従来、主流冷媒とバイパス流冷媒の流量
は、主回路３０６に設けられた電動膨張弁３０４の絞り
量を変化させることによって調整されている。具体的に
は、凝縮器出口の温度センサ３３２が検出した温度Ｔｃ
と、蒸発器入口の温度センサ３３３が検出した温度Ｔｅ
との関数ｆとして、図４に示すように圧縮機出口の目標
温度Ｔｄ（target）＝ｆ（Ｔｅ，Ｔｃ）を設定する。な
お、この関数ｆは、過冷却を行わない基本回路（バイパ
ス回路３１３を持たず、主回路３０６のみを有する）に
適合された公知のものである。そして、図示しない制御
手段によって圧縮機出口（吐出管）の温度センサ３３１
が検出した実際の吐出管温度Ｔｄがその目標温度Ｔｄ
（target）となるように、電動膨張弁３０４の絞り量を
調整している。すなわち、吐出管温度Ｔｄが目標温度Ｔ
ｄ（target）よりも低下したときは、電動膨張弁３０４
を閉じる向きに制御して主流冷媒の流量を減らし、逆
に、吐出管温度Ｔｄが目標温度Ｔｄ（target）よりも上
昇したときは、電動膨張弁３０４を開く向きに制御して
主流冷媒の流量を増やすようにしている。一方、バイパ
ス回路３１３に設けられたキャピラリチューブ３１２の
絞り量（管の寸法によって定まる）は、室外気温が３５
℃で、かつ室内気温が２７℃である条件（以下「冷房標
準条件」という。なお、この明細書を通して、温度は乾
球温度（ＤＢ）を意味する。）下で冷凍能力（成績係数
ＣＯＰ）が最大となるように設定されている。すなわ
ち、上記冷房標準条件下で、上記蒸発器３０５の出口で
主流冷媒が飽和状態となるときに、過冷却用熱交換器３
１０のバイパス側出口温度が冷媒の飽和温度となる（バ
イパス流冷媒が飽和状態となる）ように設定されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
方式では、運転条件が変化したとき次のような問題が生
ずる。

【０００６】例えば冷房標準条件よりも室外気温が低い
運転条件になると、図６(a)のＰｈ線図に示すように、
冷凍サイクルにおける高低差圧が小さくなる（図６(b)
のＳ１）。この状態では、過冷却用熱交換器３１０を通
る主流冷媒とバイパス流冷媒との間の温度差が小さくな
って、過冷却用熱交換器３１０における熱交換量が小さ
くなるため、過冷却用熱交換器３１０のバイパス側出口
を通るバイパス流冷媒の状態Ａが湿り側に移行する（Ｓ
２）。すると、圧縮機３０２の吐出管温度Ｔｄが低下す
るため（Ｓ３）、それを防ぐように電動膨張弁３０４が
閉じる向きに制御される（Ｓ４）。この結果、主流冷媒
の流量が減って、蒸発器３０５の出口を通る主流冷媒の
状態Ｅが過熱側に移行するとともに、バイパス流冷媒の
流量が増えて、過冷却用熱交換器３１０のバイパス側出
口を通るバイパス流冷媒の状態Ａがますます湿り側に移
行する（Ｓ５）。このような冷媒流量制御上の悪循環が
生ずる結果、システムの冷凍能力が低下する（Ｓ６）。

【０００７】一方、冷房標準条件よりも室外気温が高い
運転条件になると、図７(a)のＰｈ線図に示すように、
冷凍サイクルにおける高低差圧が大きくなる（図７(b)
のＳ１１）。この状態では、過冷却用熱交換器３１０を
通る主流冷媒とバイパス流冷媒との間の温度差が大きく
なって、過冷却用熱交換器３１０における熱交換量が大
きくなるため、過冷却用熱交換器３１０のバイパス側出
口を通るバイパス流冷媒の状態Ａが過熱側に移行する
（Ｓ１２）。すると、圧縮機３０２の吐出管温度Ｔｄが
上昇するため（Ｓ１３）、それを防ぐように電動膨張弁
３０４が開く向きに制御される（Ｓ１４）。この結果、
主流冷媒の流量が増えて、蒸発器３０５の出口を通る主
流冷媒の状態Ｅが湿り側に移行するとともに、バイパス
流冷媒の流量が増えて、過冷却用熱交換器３１０のバイ
パス側出口を通るバイパス流冷媒の状態Ａがますます過
熱側に移行する（Ｓ１５）。このような冷媒流量制御上
の悪循環が生ずる結果、上の場合と同様に、システムの
冷凍能力が低下する（Ｓ１６）。

【０００８】そこで、この発明の目的は、主流冷媒とバ
イパス流冷媒との間で熱交換を行って主流冷媒を過冷却
する冷媒回路を備えた空気調和機において、広い運転条
件にわたって、従来に比して高い冷凍能力を維持できる
空気調和機を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の空気調和機は、圧縮機、凝縮器、
過冷却用熱交換器、第１の膨張機構を構成する電動膨張
弁および蒸発器の順に冷媒を流す主回路と、上記凝縮器
と電動膨張弁との間で上記主回路から分岐して、第２の
膨張機構を構成するキャピラリチューブ、上記過冷却用
熱交換器の順に冷媒を流し、上記圧縮機の吸入側で上記
主回路と合流するバイパス回路とを含む冷媒回路を備
え、上記過冷却用熱交換器は、上記主回路を流れる主流
冷媒と、上記キャピラリチューブ通過後の上記バイパス
回路を流れるバイパス流冷媒との間で熱交換を行って、
上記主流冷媒を過冷却する空気調和機において、上記過
冷却用熱交換器のバイパス側出口を通るバイパス流冷媒
の状態にかかわらず、上記電動膨張弁によって上記蒸発
器の出口を通る主流冷媒が所定の過熱度になるように制
御することを特徴とする。

【００１０】この請求項１の空気調和機は、上記過冷却
用熱交換器のバイパス側出口を通るバイパス流冷媒の状
態にかかわらず、上記電動膨張弁によって上記蒸発器の
出口を通る主流冷媒が所定の過熱度（典型的には過熱度
ゼロ（飽和状態））になるように制御するので、冷房標
準条件から外れた運転条件、すなわち冷房標準条件より
も室外気温が低い運転条件や冷房標準条件よりも室外気
温が高い運転条件となっても、従来のような冷媒流量制
御上の悪循環が生じない。しかも、バイパス回路に設け
られたキャピラリチューブは固定絞りであるから、シス
テムの冷凍能力の最高点は、ほぼ蒸発器の出口を通る主
流冷媒が飽和状態になるときに現れる。したがって、広
い運転条件にわたって、従来に比して高い冷凍能力が維
持される。

【００１１】請求項２に記載の空気調和機は、請求項１
に記載の空気調和機において、上記凝縮器の出口温度
（Ｔｃ）、上記蒸発器の入口温度（Ｔｅ）および上記圧
縮機の吐出管温度（Ｔｄ）を検出する温度センサと、上
記温度センサが検出した上記凝縮器の出口温度（Ｔｃ）
および上記蒸発器の入口温度（Ｔｅ）に基づいて、上記
主回路のみからなる基本回路についての上記圧縮機の吐
出管の目標温度（Ｔｄ（target））を算出し、上記冷媒
回路の上記蒸発器の出口を通る主流冷媒が飽和状態にな
るように、この目標温度（Ｔｄ（target））に対して、
上記凝縮器の出口温度と上記蒸発器の入口温度との差
（Ｔｃ−Ｔｅ）に応じて補正を行う吐出管目標温度算出
部と、上記温度センサが検出した上記吐出管温度（Ｔ
ｄ）が上記吐出管目標温度算出部による上記補正後の目
標温度（Ｔｄ′（target））となるように、上記電動膨
張弁の絞り量を調整する主電動弁制御部を備えたことを
特徴とする。

【００１２】この請求項２の空気調和機では、吐出管目
標温度算出部は、上記温度センサが検出した上記凝縮器
の出口温度（Ｔｃ）および上記蒸発器の入口温度（Ｔ
ｅ）に基づいて、上記主回路のみからなる基本回路につ
いての上記圧縮機の吐出管の目標温度（Ｔｄ（targe
t））を算出する。さらに、吐出管目標温度算出部は、
上記冷媒回路の上記蒸発器の出口を通る主流冷媒が飽和
状態になるように、この目標温度（Ｔｄ（target））に
対して、上記凝縮器の出口温度と上記蒸発器の入口温度
との差（Ｔｃ−Ｔｅ）に応じて補正を行う。そして、主
電動弁制御部は、上記温度センサが検出した上記吐出管
温度が上記吐出管目標温度算出部による上記補正後の目
標温度（Ｔｄ′（target））となるように、上記電動膨
張弁の絞り量を調整する。この結果、上記過冷却用熱交
換器のバイパス側出口を通るバイパス流冷媒の状態にか
かわらず、上記蒸発器の出口を通る主流冷媒が飽和状態
になる。

【００１３】請求項３に記載の空気調和機は、請求項１
に記載の空気調和機において、上記凝縮器の出口温度
（Ｔｃ）、上記蒸発器の入口温度（Ｔｅ）、上記圧縮機
の吐出管温度（Ｔｄ）、室外気温（Ｔｏ）および室内気
温（Ｔｒ）を検出する温度センサと、上記温度センサが
検出した上記凝縮器の出口温度（Ｔｃ）および上記蒸発
器の入口温度（Ｔｅ）に基づいて、上記主回路のみから
なる基本回路についての上記圧縮機の吐出管の目標温度
（Ｔｄ（target））を算出し、上記冷媒回路の上記蒸発
器の出口を通る主流冷媒が飽和状態になるように、この
目標温度（Ｔｄ（target））に対して、上記温度センサ
が検出した室外気温と室内気温との差（Ｔｏ−Ｔｒ）に
応じて補正を行う吐出管目標温度算出部と、上記温度セ
ンサが検出した上記吐出管温度（Ｔｄ）が上記吐出管目
標温度算出部による上記補正後の目標温度（Ｔｄ′（ta
rget））となるように、上記電動膨張弁の絞り量を調整
する主電動弁制御部を備えたことを特徴とする。

【００１４】この請求項３の空気調和機では、吐出管目
標温度算出部は、上記温度センサが検出した上記凝縮器
の出口温度（Ｔｃ）および上記蒸発器の入口温度（Ｔ
ｅ）に基づいて、上記主回路のみからなる基本回路につ
いての上記圧縮機の吐出管の目標温度（Ｔｄ（targe
t））を算出する。さらに、吐出管目標温度算出部は、
上記冷媒回路の上記蒸発器の出口を通る主流冷媒が飽和
状態になるように、この目標温度（Ｔｄ（target））に
対して、上記凝縮器の出口温度と上記蒸発器の入口温度
との差（Ｔｃ−Ｔｅ）に応じて補正を行う。そして、主
電動弁制御部は、上記温度センサが検出した上記吐出管
温度（Ｔｄ）が上記吐出管目標温度算出部による上記補
正後の目標温度（Ｔｄ′（target））となるように、上
記電動膨張弁の絞り量を調整する。この結果、上記過冷
却用熱交換器のバイパス側出口を通るバイパス流冷媒の
状態にかかわらず、上記蒸発器の出口を通る主流冷媒が
飽和状態になる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を詳
細に説明する。

【００１６】図１は一実施形態の空気調和機の、主回路
６とバイパス回路（破線で示す）１１とを含む冷媒回路
１を示している。

【００１７】主回路６は、圧縮機２、凝縮器３、過冷却
用の二重管式熱交換器１０、第１の膨張機構を構成する
電動膨張弁４、蒸発器５、四路切換弁９およびアキュム
レータ８をこの順に有している。バイパス回路１１は、
凝縮器３と過冷却用熱交換器１０との間の分岐点４１で
主回路６から分岐して、第２の膨張機構を構成するキャ
ピラリチューブ１２と過冷却用熱交換器１０とを通り、
アキュムレータ８の入口近傍の合流点４２で主回路６と
合流している。過冷却用熱交換器１０は、主回路６を流
れる主流冷媒と、キャピラリチューブ１２通過後の上記
バイパス回路１１を流れるバイパス流冷媒との間で熱交
換を行う。つまり、キャピラリチューブ１２通過後のバ
イパス流冷媒を利用して、簡単な回路構成でもって主流
冷媒を過冷却するようになっている。

【００１８】この空気調和機には、電動膨張弁４を制御
するために、吐出管目標温度算出部２６、比較部２７お
よび主電動弁制御部２３が設けられている。温度センサ
３２，３３，３１，３８，３９は、それぞれ凝縮器３の
出口温度Ｔｃ、蒸発器５の入口温度Ｔｅ、圧縮機２の吐
出管温度Ｔｄ、室外気温Ｔｏ、室内気温Ｔｒを検出し、
また、アキュムレータ８の入口側に取り付けられた圧力
センサ４０は、圧縮機２の吸入側の圧力を検出する。な
お、これらの温度センサ３２，３３，３１，３８，３９
や圧力センサ４０は、空気調和機に一般的に設けられて
いるものであるから、特別に追加する必要はない。

【００１９】運転時に、圧縮機２から吐出された冷媒
は、凝縮器（例えば室外空気に放熱する）３によって凝
縮され、分岐点４１で主回路６を流れる主流冷媒とバイ
パス回路１１を流れるバイパス流冷媒とに別れる。この
主流冷媒は、熱交換器１０において、キャピラリチュー
ブ１２通過後の上記バイパス流冷媒との熱交換によって
過冷却された後、電動膨張弁４によって減圧される。そ
して、主流冷媒は、蒸発器（例えば室内空気から吸熱す
る）５によって蒸発され、四路切換弁９および気液分離
を行うアキュムレータ８を通して圧縮機２に吸い込まれ
る。一方、バイパス流冷媒は、所定の絞り量を与えるキ
ャピラリチューブ１２を通過して減圧された後、熱交換
器１０において主流冷媒との熱交換によって蒸発され
る。この後、バイパス流冷媒は、アキュムレータ８の入
口近傍の合流点４２で主流冷媒と合流する。

【００２０】このように熱交換器１０で主流冷媒を過冷
却することにより、過冷却を行わない場合に比して主流
冷媒による冷凍効果を増大できる。また、冷媒の流れか
らバイパス流を分岐させることによって主流冷媒の体積
流量が減少するので、図５(b)に示したのと同様に、過
冷却を行わない場合（図５(a)参照）に比して、蒸発器
５内および圧縮機２の吸入側配管での圧力損失ΔＰを減
少させることができる。したがって、システムの冷凍能
力を向上させることができる。

【００２１】この空気調和機では、電動膨張弁４の絞り
量の調整は次のようにして行われる。

【００２２】 まず、吐出管目標温度算出部２６は、
温度センサ３２，３３が検出した凝縮器３の出口温度Ｔ
ｃおよび蒸発器５の入口温度Ｔｅに基づいて、主回路６
のみからなる基本回路についての圧縮機２の吐出管の目
標温度Ｔｄ（target）を算出する。すなわち、凝縮器３
の出口温度Ｔｃと、蒸発器５の入口温度Ｔｅとの関数ｆ
として、吐出管の目標温度Ｔｄ（target）＝ｆ（Ｔｅ，
Ｔｃ）を設定する。既に述べたように、この関数ｆは公
知のものである。

【００２３】 さらに、吐出管目標温度算出部２６
は、冷媒回路１の蒸発器５の出口を通る主流冷媒が飽和
状態になるように、この目標温度Ｔｄ（target）に対し
て、凝縮器３の出口温度と蒸発器５の入口温度との差
（Ｔｃ−Ｔｅ）に応じて補正を行う。具体的には、上記
目標温度Ｔｄ（target）に補正値αを加えて、新たな目
標温度 Ｔｄ′（target）＝Ｔｄ（target）＋α を算出する。この補正値αの求め方については後述す
る。

【００２４】 そして、比較部２７は、温度センサ３
１が検出した実際の吐出管温度Ｔｄと上記補正後の目標
温度Ｔｄ′（target）との差（Ｔｄ−Ｔｄ′（targe
t））を算出し、主電動弁制御部２３は、この差（Ｔｄ
−Ｔｄ′（target））がゼロとなるように、電動膨張弁
４の絞り量を調整する。この結果、過冷却用熱交換器１
０のバイパス側出口を通るバイパス流冷媒の状態にかか
わらず、蒸発器５の出口を通る主流冷媒を飽和状態にす
ることができる。

【００２５】したがって、冷房標準条件（室外気温が３
５℃で、かつ室内気温が２７℃）から外れた運転条件、
すなわち冷房標準条件よりも室外気温が低い運転条件や
冷房標準条件よりも室外気温が高い運転条件となって
も、従来のような冷媒流量制御上の悪循環が生じるのを
防止することができる。しかも、バイパス回路１１に設
けられたキャピラリチューブ１２は固定絞りであるか
ら、システムの冷凍能力の最高点は、ほぼ蒸発器５の出
口を通る主流冷媒が飽和状態になるときに現れる。した
がって、この空気調和機によれば、広い運転条件にわた
って、従来に比して高い冷凍能力を維持することができ
る。

【００２６】次に、上記補正値αの求め方を説明する。

【００２７】（ｉ）冷房標準条件から外れた様々な運転
条件を設定して、凝縮器３の出口温度と蒸発器５の入口
温度との差（Ｔｃ−Ｔｅ）を変化させる。そして、各運
転条件下で、吐出管目標温度算出部２６によって、温度
センサ３２，３３が検出した凝縮器３の出口温度Ｔｃお
よび蒸発器５の入口温度Ｔｅに基づいて、上記基本回路
についての圧縮機２の吐出管の目標温度Ｔｄ（target）
＝ｆ（Ｔｅ，Ｔｃ）を算出する。そして、比較部２７お
よび主電動弁制御部２３によって、温度センサ３１が検
出した実際の吐出管温度Ｔｄがその目標温度Ｔｄ（targ
et）となるように、電動膨張弁４の絞り量を調整する。
このようにした場合、バイパス回路１１の影響によっ
て、冷媒回路１の蒸発器５の出口を通る主流冷媒が、運
転条件に応じて飽和状態から過熱側または湿り側の状態
に移行する。

【００２８】（ii）そこで、蒸発器５の出口の温度セン
サ３６によって蒸発器５の出口温度Ｔｅｏを検出する。
一方、アキュムレータ８の入口側に取り付けた圧力セン
サ４０によって圧縮機２の吸入側の圧力Ｐｓを検出し、
この圧力Ｐｓに相当する冷媒の相当飽和温度Ｔｓを算出
する。そして、蒸発器５の出口温度Ｔｅｏと相当飽和温
度Ｔｓとの差（Ｔｅｏ−Ｔｓ）を相殺するように、実験
によって上記補正値αを求める。

【００２９】図２は、冷房標準条件から外れた様々な運
転条件を設定して、凝縮器３の出口温度と蒸発器５の入
口温度との差（Ｔｃ−Ｔｅ）を変化させ、実験によって
求めた補正値αを示している。図２中の□印は、キャピ
ラリチューブ１２の絞り量（寸法、すなわち径と長さに
より定まる）を、冷房標準条件下で、蒸発器５の出口で
主流冷媒が飽和状態となるときに、過冷却用熱交換器１
０のバイパス側出口温度がが飽和状態となるように設定
したときのデータ点を示している。また、図２中の◇印
は、キャピラリチューブ１２の絞り量を、冷房標準条件
下で、蒸発器５の出口で主流冷媒が飽和状態となるとき
に、過冷却用熱交換器１０のバイパス側出口でのバイパ
ス流冷媒の過熱度が約４．５ｄｅｇとなるように設定し
たときのデータ点を示している。いずれのキャピラリチ
ューブを用いた場合も、温度差（Ｔｃ−Ｔｅ）と補正値
αとは、それぞれ一定の曲線に乗るような対応関係を示
している。したがって、この温度差（Ｔｃ−Ｔｅ）に応
じて、吐出管の目標温度Ｔｄ（target）に対する補正値
αを求めることができる。例えば、前者のキャピラリチ
ューブを用いた場合、温度差（Ｔｃ−Ｔｅ）が２０℃の
とき、吐出管の目標温度Ｔｄ（target）に対する補正値
αは−８℃と求められる。

【００３０】なお、吐出管目標温度算出部２６は、吐出
管の目標温度Ｔｄ（target）に対して、温度センサ（３
８，３９）が検出した室外気温と室内気温との差（Ｔｏ
−Ｔｒ）に応じて補正を行うようになっていても良い。
すなわち、冷房標準条件から外れた様々な運転条件を設
定したとき、凝縮器３の出口温度と蒸発器５の入口温度
との差（Ｔｃ−Ｔｅ）と同様に、室外気温と室内気温と
の差（Ｔｏ−Ｔｒ）も変化する。そこで、温度差（Ｔｃ
−Ｔｅ）を温度差（Ｔｏ−Ｔｒ）に代えて、図２と同様
のデータを実験によって取得し、補正値αを求めるよう
にしても良い。このようにした場合も、上の場合と同様
に、過冷却用熱交換器１０のバイパス側出口を通るバイ
パス流冷媒の状態にかかわらず、蒸発器５の出口を通る
主流冷媒を飽和状態にすることができる。したがって、
広い運転条件にわたって、従来に比して高い冷凍能力を
維持することができる。

【００３１】以上は主に冷房条件に関して具体的に説明
したが、暖房時の使用に関しても定性的には同じことで
あり、本発明はそのまま利用できる。また、本発明は、
冷媒としてＨＦＣ４０７ＣやＨＦＣ４１０Ａなどの非共
沸混合冷媒を用いた場合でも有効である。

【００３２】また、上述の実施形態では、バイパス回路
１１は、凝縮器３と過冷却用熱交換器１０との間で主回
路から分岐するものとしたが、これに限られるものでは
ない。バイパス回路は、過冷却用熱交換器１０と電動膨
張弁４との間で主回路から分岐して、キャピラリチュー
ブ１２、過冷却用熱交換器１０の順にバイパス流冷媒を
流すようになっていても良い。この場合も同様の作用効
果を奏することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の空
気調和機では、過冷却用熱交換器のバイパス側出口を通
るバイパス流冷媒の状態にかかわらず、主回路に設けら
れた電動膨張弁によって蒸発器の出口を通る主流冷媒が
所定の過熱度（典型的には過熱度ゼロ（飽和状態））に
なるように制御するので、冷房標準条件から外れた運転
条件、すなわち冷房標準条件よりも室外気温が低い運転
条件や冷房標準条件よりも室外気温が高い運転条件とな
っても、従来のような冷媒流量制御上の悪循環が生じな
い。しかも、バイパス回路に設けられたキャピラリチュ
ーブは固定絞りであるから、システムの冷凍能力の最高
点は、ほぼ蒸発器の出口を通る主流冷媒が飽和状態にな
るときに現れる。したがって、広い運転条件にわたっ
て、従来に比して高い冷凍能力を維持することができ
る。

【００３４】請求項２に記載の空気調和機では、吐出管
目標温度算出部は、上記温度センサが検出した上記凝縮
器の出口温度（Ｔｃ）および上記蒸発器の入口温度（Ｔ
ｅ）に基づいて、上記主回路のみからなる基本回路につ
いての上記圧縮機の吐出管の目標温度（Ｔｄ（targe
t））を算出し、さらに、上記冷媒回路の上記蒸発器の
出口を通る主流冷媒が飽和状態になるように、この目標
温度（Ｔｄ（target））に対して、上記凝縮器の出口温
度と上記蒸発器の入口温度との差（Ｔｃ−Ｔｅ）に応じ
て補正を行うので、上記過冷却用熱交換器のバイパス側
出口を通るバイパス流冷媒の状態にかかわらず、上記蒸
発器の出口を通る主流冷媒が飽和状態になる。

【００３５】請求項３に記載の空気調和機では、吐出管
目標温度算出部は、上記温度センサが検出した上記凝縮
器の出口温度（Ｔｃ）および上記蒸発器の入口温度（Ｔ
ｅ）に基づいて、上記主回路のみからなる基本回路につ
いての上記圧縮機の吐出管の目標温度（Ｔｄ（targe
t））を算出し、さらに、上記冷媒回路の上記蒸発器の
出口を通る主流冷媒が飽和状態になるように、この目標
温度（Ｔｄ（target））に対して、上記凝縮器の出口温
度と上記蒸発器の入口温度との差（Ｔｃ−Ｔｅ）に応じ
て補正を行うので、上記過冷却用熱交換器のバイパス側
出口を通るバイパス流冷媒の状態にかかわらず、上記蒸
発器の出口を通る主流冷媒が飽和状態になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施形態の空気調和機の冷媒回
路の概略構成を示す図である。

【図２】 凝縮器の出口温度と蒸発器の入口温度との差
（Ｔｃ−Ｔｅ）と、基本回路についての圧縮機２の吐出
管の目標温度Ｔｄ（target）に対する補正値αとの対応
関係を示す図である。

【図３】 主流冷媒とバイパス流冷媒との間で熱交換を
行って主流冷媒を過冷却する、従来の空気調和機の冷媒
回路の概略構成を示す図である。

【図４】 過冷却を行わない基本回路について、凝縮器
の出口温度Ｔｃと蒸発器の入口温度Ｔｅとから圧縮機の
吐出管の目標温度Ｔｄ（ｔａｒｇｅｔ）を算出する仕方
を模式的に示す図である。

【図５】 (a)は過冷却を行わない基本回路の冷凍サイ
クルを示すＰｈ線図、(b)は図１０に示した従来の冷媒
回路による冷凍サイクルを示すＰｈ線図、(c)は(b)の部
分拡大図である。

【図６】 冷房標準条件よりも室外気温が低い運転条件
での、従来の冷媒回路による冷媒流量制御上の問題を説
明する図である。

【図７】 冷房標準条件よりも室外気温が高い運転条件
での、従来の冷媒回路による冷媒流量制御上の問題を説
明する図である。

【符号の説明】

１ 冷媒回路 ２ 圧縮機 ３ 凝縮器 ４ 電動膨張弁 ５ 蒸発器 ６ 主回路 １０ 過冷却用熱交換器 １１ バイパス回路 １２ キャピラリチューブ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（２）、凝縮器（３）、過冷却用
   熱交換器（１０）、第１の膨張機構を構成する電動膨張
   弁（４）および蒸発器（５）の順に冷媒を流す主回路
   （６）と、上記凝縮器（３）と電動膨張弁（４）との間
   で上記主回路（６）から分岐して、第２の膨張機構を構
   成するキャピラリチューブ（１２）、上記過冷却用熱交
   換器（１０）の順に冷媒を流し、上記圧縮機（２）の吸
   入側で上記主回路（６）と合流するバイパス回路（１
   １）とを含む冷媒回路（１）を備え、上記過冷却用熱交
   換器（１０）は、上記主回路（６）を流れる主流冷媒
   と、上記キャピラリチューブ（１２）通過後の上記バイ
   パス回路（１１）を流れるバイパス流冷媒との間で熱交
   換を行って、上記主流冷媒を過冷却する空気調和機にお
   いて、 上記過冷却用熱交換器（１０）のバイパス側出口を通る
   バイパス流冷媒の状態にかかわらず、上記電動膨張弁
   （４）によって上記蒸発器（５）の出口を通る主流冷媒
   が所定の過熱度になるように制御することを特徴とする
   空気調和機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の空気調和機において、 上記凝縮器（３）の出口温度（Ｔｃ）、上記蒸発器
   （５）の入口温度（Ｔｅ）および上記圧縮機（２）の吐
   出管温度（Ｔｄ）を検出する温度センサ（３２，３３，
   ３１）と、 上記温度センサ（３２，３３）が検出した上記凝縮器
   （３）の出口温度（Ｔｃ）および上記蒸発器（５）の入
   口温度（Ｔｅ）に基づいて、上記主回路（６）のみから
   なる基本回路についての上記圧縮機（２）の吐出管の目
   標温度（Ｔｄ（target））を算出し、上記冷媒回路
   （１）の上記蒸発器（５）の出口を通る主流冷媒が飽和
   状態になるように、この目標温度（Ｔｄ（target））に
   対して、上記凝縮器（３）の出口温度と上記蒸発器
   （５）の入口温度との差（Ｔｃ−Ｔｅ）に応じて補正を
   行う吐出管目標温度算出部（２６）と、 上記温度センサ（３１）が検出した上記吐出管温度（Ｔ
   ｄ）が上記吐出管目標温度算出部（２６）による上記補
   正後の目標温度（Ｔｄ′（target））となるように、上
   記電動膨張弁（４）の絞り量を調整する主電動弁制御部
   （２３）を備えたことを特徴とする空気調和機。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の空気調和機において、 上記凝縮器（３）の出口温度（Ｔｃ）、上記蒸発器
   （５）の入口温度（Ｔｅ）、上記圧縮機（２）の吐出管
   温度（Ｔｄ）、室外気温（Ｔｏ）および室内気温（Ｔ
   ｒ）を検出する温度センサ（３２，３３，３１，３８，
   ３９）と、 上記温度センサ（３２，３３）が検出した上記凝縮器
   （３）の出口温度（Ｔｃ）および上記蒸発器（５）の入
   口温度（Ｔｅ）に基づいて、上記主回路（６）のみから
   なる基本回路についての上記圧縮機（２）の吐出管の目
   標温度（Ｔｄ（target））を算出し、上記冷媒回路
   （１）の上記蒸発器（５）の出口を通る主流冷媒が飽和
   状態になるように、この目標温度（Ｔｄ（target））に
   対して、上記温度センサ（３８，３９）が検出した室外
   気温と室内気温との差（Ｔｏ−Ｔｒ）に応じて補正を行
   う吐出管目標温度算出部（２６）と、 上記温度センサ（３１）が検出した上記吐出管温度（Ｔ
   ｄ）が上記吐出管目標温度算出部（２６）による上記補
   正後の目標温度（Ｔｄ′（target））となるように、上
   記電動膨張弁（４）の絞り量を調整する主電動弁制御部
   （２３）を備えたことを特徴とする空気調和機。