JPS5952344B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、冷房機能に暖房機能を兼ね備えたヒートポン
プ式空気調和装置に係り、特に、能力可変形圧縮機を備
えた空気調和装置の改良に関する。

〔発明の技術的背景〕

まず、この種の空気調和装置の従来のものを第１図によ
り説明する。

第１図において、室外側熱交換器１、キャピラリチュー
ブ２および室内側熱交換器３をこの順に備えた管路４が
、インバータなどによる能力可変形圧縮機５を備えた管
路６と四方弁７を介して接続されている。

一方、前記キャピラリチューブ２および室内側熱交換器
３間の管路４ａにはブリッジ管路８が接続されている。

このブリッジ管路８は、相互に並列に配置された第１管
路９および第２管路１０と、これらの両管路９，１０を
連通するバイパス管路１１とを有しており、このバイパ
ス管路１１には、可変絞り弁の一例としての自動膨張弁
１２が介装されている。

そして、冷房時、キャピラリチューブ２から第１管路９
、バイパス管路１１および第２管路１０を介しての冷媒
の室内側熱交換器を３への流れのみを許容し、また暖房
時、室内側熱交換器３から第１管路９、バイパス管路１
１および第２管路１０を介しての冷媒のキャピラリチュ
ーブ２への流れのみを許容するように第１管路９および
第２管路１０にはそれぞれ逆方向の各一対の逆止弁１３
． １４． １５． １６が介装されている。

さらに、前記キャピラリチューブ２およびブリッジ管路
８間の管路４．ｂには、前記圧縮機５の吸入側管路６ａ
と接続された、圧縮機冷却管路の一例としての液バイパ
ス管路１７が接続されており、この液バイパス管路１７
にはキャピラリチューブ１８が介装されている。

なお、この液バイパス管路１７に代えて、低温冷媒を圧
縮機５内に噴射する液インジェクション管路を接続して
もよいも 、前述した構成によれば、四方弁７を第１図に示す位置
に回動することにより図中実線の矢印で示す方向に冷媒
が流れ、冷房運転を行なうことができるが、圧縮機５の
出力が大きいときは冷媒循環量も多く、また圧縮機５の
出力が小さいときは冷媒循環量も少なくなるようにブリ
ッジ回路８の自動膨張弁１２力哨動的にその開度を変化
して冷媒循環量を圧縮機５の出力に対応せしめるように
なっている。

〔背景技術の問題点〕

前述した従来のものにおいて、圧縮機５の出力が小さい
ときは圧縮機５の負荷が小さいため液バイパス管路１７
を介して圧縮機５に供給される圧縮機５冷却用冷媒の量
も少なくてよいわけであるが、この状態においては自動
膨張弁１２の開度が小さいため、液バイパス管路１７に
供給される冷媒の量は相対的に増加することになる。

このため圧縮機５は過冷却され、圧縮機５内の冷媒が潤
滑油に溶は込む現象が発生し、潤滑性能が低下するおそ
れがあった。

また、自動膨張弁１２は高価であり、空気調和装置が高
価になってしまうという問題点があった。

〔発明の目的〕

本発明は、前述した従来のものにおける欠点を除去し、
安価に製造でき、しかも圧縮機冷却管路の冷媒量も圧縮
機の出力に対応して変化し得るようにしたヒートポンプ
式の空気調和装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

前述した目的は、本発明によれば、膨張部材および室内
側熱交換器間にブリッジ管路を接続し、このブリッジ管
路を、冷房時の冷媒の流れを許容する逆止弁および補助
膨張部材を介装した第１管路と、暖房時の冷媒の流れを
許容する逆止弁および補助膨張部材を介装し前記第１管
路と並列に配置された第２管路と、これらの第１管路お
よび第２管路の逆止弁および補助膨張部材間を接続し三
方弁の介装されたバイパス管路とにより構成し、前記ブ
リッジ管路に能力可変形圧縮機の冷却管路を接続し、冷
房および暖房の高出力時にのみ前記三方弁を開き、圧縮
機冷却管路への冷媒供給量を多くするようにして達成さ
れる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例により説明する。

なお、前述し、た従来のものと同一の構成については、
図面中に同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２図は本発明の実施例を示す管路図であり、図中符号
５はインバータなどによる能力可変形圧縮機である。

一方、膨張部材の一例としてのキャピラリチューブ２お
よび室内側熱交換器３間の管路４ａにはブリッジ管路２
０が接続されている。

このブリッジ管路２０は相互に並列に配置された第１管
路２１および第２管路２２を有しており、このうち第１
管路２１には、冷房時の冷媒の流れを許容する逆止弁２
３と、補助膨張部材の一例としてのキャピラリチューブ
２４とが介装されてい□る。

一方、前記第２管路２２には、暖房時の冷媒の流れを許
容する逆止弁２５と、ギヤピラリチューブ２６とが介装
されている。

前記ブリッジ管路２０は、また、前記第１管路２１の逆
止弁２１およびキャピラリチューブ２４間と、第２管路
２２の逆止弁２５およびキャピラリチューブ２６間とを
接続するバイパス管路２７を有しており、このバイパス
管路２７には、前記両管路２１．２２間を連通あるいは
遮断する電磁弁からなる二方弁２８が介装されている。

この二方弁２８は、圧縮機５の周波数および圧縮機５か
らの冷媒の吐出温度の両者を組合せた制御方法により開
閉制御されるが、これについては後述する。

さらに、前記第２管路２２の逆止弁２５およびキャピラ
リチューブ２６間には、圧縮機冷却管路の一例としての
液バイパス管路１７が接続されており、この液バイパス
管路１７には、キャピラリチューブ１８が介装されてい
る。

なお、前述した従来のものと同様、液バイパス管路１７
に代えてインジェクション管路を接続してもよい。

□ つぎに、前述した実施例の作用について説明する。

冷房時、冷媒は圧縮機５から四方弁７、室外側熱交換器
１、キャピラリチューブ２、ブリッジ回路２０、室内側
熱交換器を３を通過して圧縮機°５へ還流され、途中室
内側熱交換器３において室内空気と熱交換して室内を冷
房する。

この冷房時、高出力運転の際にはブリッジ管路２０の二
方弁２８を開け、また低出力運転の際にはこの三方弁２
８を閉じて運転するが、このとき；のブリッジ管路２０
内における冷媒の流れは以下のようになる。

すなわち、二方弁２８を開けて高出力冷房運転を行なう
と、冷媒は、第１管路２１の逆止弁２３から第１管路２
１のキャピラリチューブ２４へ直液流れるものと、前記
逆止弁２３からバイパス管路２７の二方弁２８を通過し
、第２管路２２のギヤピラリチューブ２６へ流れるもの
とに分かれ、このうち二方弁２８を通過した冷媒の一部
は液バイパス管路１７のキャピラリチューブ１８を通過
して低温低圧化された上で圧縮機５の吸入側管路６ａに
導びかれ、圧縮機５を冷却する。

このときの各キャピラリチューブ２，２４，２６，１８
における冷媒圧力の低下状態は、第３図Ａに示すように
、まず主管路４のキャピラリチューブ２である程度低下
した後、第１管路２１．第２管路２２および液バイパス
管路１７の各ギヤピラリチューブ２４，２６．１８で並
列的に低下することになる。

一方、三方弁２８を閉じて低出力冷房運転を行なうと、
冷媒は第１管路２１の逆止弁２３から第１管路２１のキ
ャピラリチューブ２４へのみ流れる。

そして、このとき液バイパス管路１７のキャピラリチュ
ーブ１８の入口側の冷媒圧力は圧縮機５の吸入側管路６
ａの冷媒圧力とほぼ等しくなり、したがって、液バイパ
ス管路１７へは冷媒は殆んど流れず、圧縮機５を特別冷
却しない。

これは、低出力運転であるため格別圧縮機５を冷却する
必要がないからである。

この結果、冷媒圧力の低下状態は第３図Ｂに示すように
なり、液バイパス管路１７に一部の冷媒が流れる前述し
た高出力運転より冷媒の絞り量は多くなり、運転状態に
マツチした冷媒絞り量とすることができる。

前述したように、低出力冷房運転時に液バイパス管路１
７を冷媒が殆んど流れないので、圧縮機５の過冷却は生
じず、圧縮機５内において潤滑油に冷媒が溶は込む現象
は避けられる。

つぎに、暖房時には、冷媒は圧縮機５から四方弁７、室
内側熱交換器３、ブリッジ管路２０、キャピラリチュー
ブ２、室外側熱交換器１を通過して圧縮機５へ還流され
、途中室内側熱交換器３において室内空気と熱交換して
室内を暖房する。

この暖房時も前述した冷房時と同様、高出力運転の際に
はブリッジ管路２０の二方弁２８を開け、また他出運転
の際にはこの二方弁２８を閉じて運転するが、このとき
のブリッジ管路２０内における冷媒の流れは以下のよう
になる。

すなわち、二方弁２８を開けて高出力暖房運転を行なう
と、冷媒は、第２管路２２のキャピラリチューブ２６か
ら第２管路２２の逆止弁２５へ直接流れるものと、第１
管路２１のキャピラリチューブ２４からバイパス管路２
７の二方弁２８を通過し、第２管路２２の逆止弁２５へ
流れるものとに分かれ、第２管路２２の逆止弁２５を通
過する前に、冷媒の一部は液バイパス管路１７のギヤピ
ラリチューブ１８を通過した上で圧縮機５の吸入側管路
６ａに導びかれ、圧縮機５を冷却する。

このときの冷媒圧力の低下状態は、第３図Ｃに示すよう
に、まず両管路２１，２２のキャピラリチューブ２４．
２６で並列的にある程度低下した後、管路４のギヤピラ
リチューブ２と液バイパス管路１７のキャピラリチュー
ブ１８で並列的に低下することになる。

一方、二方弁２８を閉じて低出力暖房運転を行なうと、
冷媒は、第２管路２２のキャピラリチューブ２６から逆
止弁２５へ流れるものと、このキャピラリチューブ２６
から液バイパス管路２７に流れるものと分かれ、本低出
力暖房運転においては、前述した低出力冷房運転と異な
り、液バイパス管路１７を流れる冷媒量は高出力暖房運
転時と比較して相対的に低下はするものの、Ｏにはなら
ないため、ある程度圧縮機５を冷却することになる。

このときの冷媒圧力の低下状態は、第３図りに示すよう
に、第２管路２２のキャピラリチューブ２６でかなり低
下し、その後管路４のキャピラリチューブ２と液バイパ
ス管路１７のキャピラリチューブ１８で並列的に低下す
ることになる。

前述したように、低出力暖房運転時には液バイパス管路
１７を流れる冷媒は少量であるため、圧縮機５が冷却さ
れるとは言っても過冷却にはならず、したがって、圧縮
機５内において潤滑油に冷媒が溶は込む現象は避けられ
る。

前述した実施例においてブリッジ管路２０は、冷房時、
暖房時のいずれの場合も三方弁２８の右から左へ冷媒が
流れるように構成されている。

したがって、二方弁２８としては通常の一方向性の電磁
弁を用いることができ、装置を安価に製造できる。

ところで、前記二方弁２８の開閉は、前述は、前述した
圧縮機５の周波数による制御および圧縮機５からの冷媒
の吐出温度による制御という２つの制御を組合せた制御
により行なわれるが、まず、これらの面制御方法を個別
に説明する。

周波数による二方弁２８の開閉制御は、第４図に示すよ
うに、圧縮機５の運転周波数として特定の周波数比を設
定し、運転周波数がこの周波数比を下回ったときには線
ａに示すように二方弁２８を閉じ、運転周波数がこの周
波数比を上回ったときには線すに示すように三方弁２８
を開けるようにしたものである。

しかしながら、この周波数による二方弁２８の開閉制御
のみであると、圧縮機５の運転周波数が切換え周波数の
近くでは負荷の変動により、例えば切換周波数比を若干
下回る周波数では負荷が大きくなり過剰なスーパーヒー
トを起しやすいし、また切換周波数ルを若干上回る周波
数では負荷が小さくなり液の還流を起しやすい。

一方、冷媒の吐出温度による二方弁２８の開閉制御は、
第５図に示すように、圧縮機５がらの冷媒吐出温度とし
て特定の温度（高温）Ｔ１および（低温） Ｔ２を設定
し、図中曲線Ｃで示す冷媒吐出温度が上昇する際には、
吐出温度Ｃが温度Ｔ１を超えたときに三方弁２８を開き
、冷媒吐出温度Ｃが下降する際には、吐出温度Ｃが低温
Ｔ２を下回ったときに三方弁２８を閉じるようにしたも
のである。

しかしながら、この冷媒の吐出温度による二方弁２８の
開閉制御のみであると、例えば冷媒の吐出温度の上昇時
、吐出温度ＣがＴ１に達する二方弁２８は閉成されたま
まなので、効率の悪い絞り過剰制御になり圧縮機５の性
能が著しく阻害されることになる。

そこで、本実施例においては、前述した周波数および冷
媒吐出温度による制御を両方組合せて二方弁２８を開閉
制御している。

すなわち、第４図の周波数による制御において、圧縮機
５の運転周波数が切換周波数比以下であって三方弁２８
が閉じられている状態であっても、冷媒吐出温度が高温
Ｔ１以上に上昇したら三方弁２８を開き、冷媒吐出温度
が低温Ｔ２以下になるまでこの状態を維持する。

また、圧縮機５の運転周波数が切換周波数比以上であっ
て三方弁２８が開かれている状態において、冷媒吐出温
度が低下して低温Ｔ２を下回ったら三方弁２８を閉じ、
冷媒吐出温度が高温Ｔ１以上になるまでこの状態を維持
する。

前述した三方弁２８の二重開閉制御方法によれば、周波
数による制御における切換周波数比近傍において負荷変
動により生ずる障害を克服でき、広範な負荷変動に耐え
ることができる。

なお、圧縮機５の運転可能周波数帯が狭い場合には、周
波数、吐出温度による制御のいずれか一方でよく、また
、除霜運転時などの場合は周波数制御のみとする。

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明に係る空気調和装置は、膨
張部材および室内側熱交換器間にブリッジ管路を接続し
、このブリッジ管路を、冷房時の冷媒の流れを許容する
逆止弁および補助膨張部材を介装した第１管路と、暖房
時の冷媒の流れを許容する逆止弁および補助膨張部材を
介装し前記第１管路と並列に配置された第２管路と、こ
れらの第１管路および第２管路の逆止弁および補助膨張
部材間を接続し二方弁の介装されたバイパス管路とによ
り構成し、前記ブリッジ管路に圧縮機冷却管路を接続し
たので、三方弁を開閉することにより圧縮機冷却管路の
冷媒量も圧縮機の出力に対応して変化することができ、
圧縮機の過冷却を防止することができる。

また、従来のものに用いられている高価な自動膨張弁を
使用することなく安価な二方弁を使用しているため安価
に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の空気調和装置を示す管路図、第２図は本
発明に係る空気調和装置の実施例を示す管路図、第３図
Ａ、 Ｂ、 Ｃ，Ｄは各運転状態における冷媒の圧力低
下状態を示す説明図、第４図および第５図にそれぞれ二
方弁の開閉制御方法を示すグラフである。 １・・・・・・室外側熱交換器、２． １８． ２４．
２６・・・・・・キャピラリチューブ、３・・・・・
・室内側熱交換器、５・・・・・・圧縮機、７・・・・
・・四方弁、８，２０・・・・・・ブリッジ管路、９，
２１・・・・・・第１管路、１０，２２・・・・・・第
２管路、１１，２７・・・・・・バイパス管路、１２・
・・・・・自動膨張弁、１３． １４． １５． １６
゜２３．２５・・・・・・逆止弁、］７・・・・・・液
バイパス管路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 室外側熱交換器、膨張部材および室内側熱交換器を
   備えた管路を四方弁を介して能力可変形圧縮機と接続し
   たヒートポンプ式空気調和装置において、前記膨張部材
   および室内側熱交換器間にブリッジ管路を接続し、この
   ブリッジ管路を、冷房時の冷媒の流れを許容する逆止弁
   および補助膨張部材を介装した第１管路と、暖房時の冷
   媒の流れを許容する逆止弁および補助膨張部材を介装し
   前記第１管路と並列に配置された第２管路と、これらの
   第１管路および第２管路の逆止弁および補助膨張部材間
   を接続し二方弁の介装されたバイパス管路とにより構成
   し、前記ブリッジ管路に圧縮機冷却管路を接続したこと
   を特徴とする空気調和装置。