JP2000213822A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷房定格と冷房中間とにおける絞りを運転周
波数と連動させて切り替えを行うことにより、除湿量の
増加によるフィーリング向上と、ＣＯＰ（エネルギー消
費効率）向上とを可能にする空気調和機を提供する。 【解決手段】 暖房キャピ５と並列に二方弁６が接続さ
れ、冷房運転時には二方弁６を開き、冷房運転周波数が
負荷に応じて低下した冷房中間運転時には二方弁６を閉
じることにより、冷房運転時には冷媒は二方弁６を流
れ、冷房中間運転時には冷媒は、暖房キャピ５を流れ、
冷房運転時と冷房中間運転時とで冷媒が通過する絞り装
置の切り替えを行うことができる。このことにより、冷
房中間運転時における冷凍サイクルの低圧を下げること
が可能となり、除湿量の増加によるフィーリング向上が
可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和機の絞り
装置に関するもので、特に冷房運転で負荷が下がり、圧
縮機の運転周波数が下がった場合の空気調和機の快適性
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来の空気調和機（エアコンデ
ィショナ）の冷凍サイクルの一例の回路図である。通常
の冷房定格運転時（以下、「冷房定格」という。）には、
圧縮機１から吐出した冷媒は、四方弁２を通過し矢印ａ
方向に流動し、室外熱交換機３で２分岐され、冷房絞り
装置（以下、「冷房キャピ」という。）４を通過する。さ
らに冷媒は矢印ｃ方向に流動し、逆止弁１１をそのまま
通過して室内熱交換機７に流入する。

【０００３】通常の暖房定格運転時（以下、「暖房定格」
という。）では、冷媒は逆に流れる。すなわち、圧縮機
１から吐出した冷媒は、四方弁２を通過し矢印ｂ方向に
流動し、室内熱交換機７を経て、矢印ｅ方向に流動して
暖房絞り装置（以下、「暖房キャピ」という。）５を通過
する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような従来の空気調和機において、圧縮機の運転周波数
に応じた絞りの制御が行えるインバータエアコンを実現
しようとすると、絞り装置がキャピの場合は、冷房定格
と暖房定格とに最適なキャピしか搭載していないため、
冷房運転周波数が負荷に応じて低下した状態の運転時
（以下、「冷房中間」という。）には、絞り量が不足気味
になることが一般的に知られている。

【０００５】絞り量不足になると、冷凍サイクルの低圧
が上昇し、十分な除湿量を確保できない場合が多く、性
能低下のみならず、フィーリングが低下するという問題
があった。このような場合、冷房定格と冷房中間とで、
絞り装置を切り換えることは、従来の逆止弁を用いた方
法では、非常に困難であった。

【０００６】また、その他の方法として電子膨張弁を使
うことが考えられるが、この場合は弁及び制御装置のコ
ストが高いという問題がある。

【０００７】本発明は、前記のような従来の問題を解決
するものであり、冷房定格と冷房中間とにおける絞りを
運転周波数に連動させて切り替えを行うことにより、除
湿量の増加によるフィーリング向上と、ＣＯＰ（エネル
ギー消費効率）向上とを可能にする空気調和機を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の空気調和機は、圧縮機、四方弁、室外熱交
換器、冷房運転用絞り装置、暖房運転用絞り装置、及び
室内熱交換器が順次配管で環状に連結され、冷媒が循環
する冷凍サイクルを備え、負荷に応じて前記圧縮機の運
転周波数を可変する冷暖房兼用の空気調和機であって、
前記暖房運転用絞り装置に並列に接続された二方弁を有
し、冷房運転時には前記二方弁を開き、冷房運転周波数
が負荷に応じて低下した冷房中間運転時には前記二方弁
を閉じることにより、冷房運転時と冷房中間運転時とで
冷媒が通過する絞り装置の切り替えを行うことを特徴と
する。

【０００９】前記のような空気調和機によれば、冷房中
間運転時における冷凍サイクルの低圧を下げることが可
能となり、除湿量の増加によるフィーリング向上が可能
になる。

【００１０】前記空気調和機においては、前記冷房中間
運転時には、冷媒は前記冷房運転用絞り装置、及び前記
暖房運転用絞り装置を通過することが好ましい。前記の
ような空気調和機によれば、冷房中間運転時の絞り量
は、暖房運転時の絞り量と同じになり、冷房中間運転時
において冷凍サイクルの低圧を下げることができ、除湿
量の増加によるフィーリング向上が可能になる。

【００１１】また、前記圧縮機の冷房中間運転時の周波
数が設定された電子制御装置を有し、前記冷房中間運転
時の周波数になると、前記電子制御装置からの信号によ
り前記二方弁を閉じ、冷媒が通過する絞り装置を冷房運
転時と冷房中間運転時とで切り替えることが好ましい。

【００１２】また、前記二方弁を第１の二方弁とし、前
記圧縮機の冷房中間運転時の周波数が設定された電子制
御装置と、前記暖房運転用絞り装置に直列にかつ前記第
１の二方弁と並列に接続された第２の二方弁と、前記暖
房運転用絞り装置及び前記第２の二方弁に並列に接続さ
れた冷房中間運転用絞り装置とを有し、冷房運転時には
前記第１の二方弁を開き、かつ前記第２の二方弁を閉じ
ることにより、前記冷房運転用絞り装置を通過した冷媒
は前記第１の二方弁を流れ、前記冷房中間運転時の周波
数になると、前記電子制御装置からの信号により前記第
１の二方弁及び前記第２の二方弁を閉じることにより、
前記冷房運転用絞り装置を通過した冷媒は前記冷房中間
運転用絞り装置を流れることが好ましい。

【００１３】前記のような空気調和機によれば、冷房中
間運転時においては、冷媒は冷房中間運転用絞り装置を
流れるので、冷房中間運転時での絞り装置を専用化する
ことができ、ＣＯＰ向上とともに、除湿性能の最適化が
可能になり、さらに快適なエアコン運転が可能になる。

【００１４】また、前記第１の二方弁は非通電時に弁が
開き、前記第２の二方弁は非通電時に弁が閉じることが
好ましい。

【００１５】前記のような空気調和機によれば、冷房運
転時においては、第１の二方弁及び第２の二方弁は非通
電になるため、消費電力が少なくなり、ＣＯＰ低下を防
止することができる。

【００１６】また、前記二方弁を第１の二方弁とし、前
記圧縮機の冷房中間運転時の周波数が設定された電子制
御装置と、前記暖房運転用絞り装置に直列にかつ前記第
１の二方弁と並列に接続された第２の二方弁とを有し、
前記第１の二方弁は主弁と、前記主弁に並列に接続され
前記主弁の閉時に冷媒が流れるバイパス流路とを備え、
冷房運転時には前記第１の二方弁の主弁を開き、かつ前
記第２の二方弁を閉じることにより、前記冷房運転用絞
り装置を通過した冷媒は前記第１の二方弁の主弁を流
れ、前記冷房中間運転時の周波数になると、前記電子制
御装置からの信号により前記第１の二方弁の主弁及び前
記第２の二方弁を閉じることにより、前記冷房運転用絞
り装置を通過した冷媒は前記バイパス流路を流れること
が好ましい。

【００１７】前記のような空気調和機によれば、冷房中
間運転時の絞り装置を専用化することができ、冷房中間
運転時でのＣＯＰ向上とともに、除湿性能の最適化が可
能になり、快適なエアコン運転が可能になる。しかも、
冷房中間運転用の絞り装置を別途設ける必要がなく、コ
スト上昇を抑えることができる。

【００１８】また、前記各空気調和機によれば、電子膨
張弁使用する場合に比べて安価に実施できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面を用いて説明する。以下の各実施形態に係る空気
調和機は、室内ファンモータ、室外ファンモータ及び圧
縮機の運転周波数を可変する電子制御装置及びその駆動
回路とを備えた冷暖房兼用のインバータエアコンで、室
内、室外ファンモータ及び圧縮機運転周波数が負荷に応
じて可変するものである。

【００２０】(実施の形態１)図１は、本発明の実施形態
１に係る空気調和機の冷凍サイクルの回路図である。冷
房運転時には、圧縮機１から吐出した冷媒は、四方弁２
を通過し矢印ａ方向に流動し、室外熱交換機３で２分岐
され、冷房キャピ４を通過する。

【００２１】冷房定格では二方弁６ａは開弁し、冷媒は
矢印ｃ方向に流動してそのまま二方弁６ａを通過し、室
内熱交換機７に流入する。暖房定格では、冷媒は逆に流
れる。すなわち、圧縮機１から吐出した冷媒は、四方弁
２を通過し矢印ｂ方向に流動し、室内熱交換機７を経て
矢印ｅ方向に流れ、暖房キャピ５を通過する。

【００２２】一般に、冷房キャピと暖房キャピの絞り量
を比較した場合、暖房キャピの絞り量は、約３０％多
い。

【００２３】冷房定格、冷房中間、及び暖房定格におけ
る二方弁６ａの開閉パターンを、以下の表１に示す。
「開」とあるのは二方弁６ａが開き二方弁６ａを冷媒が流
れる状態を示し、「閉」とあるのは二方弁６ａが閉じ二方
弁６ａを通過する冷媒の流れが止まる状態を示してい
る。二方弁６ａの開閉制御は電子制御装置８により行
う。

【００２４】

【表１】 冷房定格 冷房中間 暖房定格 二方弁 開（通電） 閉（非通電） 閉（非通電） 冷房中間では、二方弁６ａが閉じるので、冷媒は矢印ｄ
方向に流れ、さらに暖房キャピ５を流れ、絞り流量は冷
房キャピ４より少なくなる。すなわち、冷房中間の絞り
量は、暖房定格の絞り量と同じになる。

【００２５】このため、冷房中間において冷凍サイクル
の低圧を下げることが可能となり、除湿量の増加による
フィーリング向上が可能になる。

【００２６】(実施の形態２)図２は、本発明の実施形態
２に係る空気調和機の冷凍サイクルの回路図である。本
実施形態では、第１の二方弁６ｂとは別に、暖房キャピ
５の入口側（冷房運転時）に、第２の二方弁９が設置さ
れている。また、第２の二方弁９と並列して、冷房中間
絞り装置（以下、「冷房中間キャピ」という。）１０が設
置されている。冷房中間キャピ１０は、冷媒が矢印ｅ方
向に流れる暖房運転時の絞り装置を兼ねている。

【００２７】冷房定格、冷房中間、及び暖房定格におけ
る第１の二方弁６ｂ及び第２の二方弁９の開閉パターン
を、以下の表２に示す。

【００２８】

【表２】 冷房定格 冷房中間 暖房定格 第１の二方弁 開（通電） 閉（非通電） 閉（非通電） 第２の二方弁 閉（非通電） 閉（非通電） 開（通電） 冷房中間の運転周波数は、あらかじめ電子制御装置８に
設定値として定義されており、冷房中間の運転周波数に
なると、電子制御装置８からの電気信号により、自動的
に第１の二方弁６ｂと第２の二方弁９とは非通電とな
り、双方共に弁を閉じ冷媒の流れを止める。

【００２９】このため、冷房中間においては、冷媒は冷
房中間キャピ１０を流れ（矢印ｃ方向）、冷房中間での
キャピを専用化することができ、冷房中間でのＣＯＰ向
上とともに、除湿性能の最適化が可能になり、さらに快
適なエアコン運転が可能になる。

【００３０】(実施の形態３)実施形態３に係る空気調和
機の冷凍サイクルの回路図は、図２に示した実施形態２
に係る空気調和機の冷凍サイクルの回路図と同じであ
る。実施形態３が実施形態２と異なるのは、実施形態２
では第１の二方弁６ｂは、通電時に開弁するタイプであ
ったのに対して、実施形態３では、通電時に閉弁するタ
イプである点である。

【００３１】冷房定格、冷房中間、及び暖房定格におけ
る第１の二方弁６ｂ及び第２の二方弁９の開閉パターン
を、以下の表３に示す。

【００３２】

【表３】 冷房定格 冷房中間 暖房定格 第１の二方弁 開（非通電） 閉（通電） 閉（通電） 第２の二方弁 閉（非通電） 閉（非通電） 開（通電） 冷房中間の運転周波数は、あらかじめ電子制御装置８に
設定値として定義されており、冷房中間の運転周波数に
なると、電子制御装置８からの電気信号により、自動的
に第１の二方弁６ｂは通電し、第２の二方弁９は非通電
となり、双方共に弁を閉じ冷媒の流れを止める。

【００３３】このため、実施形態２と同様に、冷媒は冷
房中間キャピ１０を流れ（矢印ｃ方向）、冷房中間での
キャピを専用化することができ、冷房中間でのＣＯＰ向
上とともに、除湿性能の最適化が可能になり、快適なエ
アコン運転が可能になる。

【００３４】しかも、表３に示したように、冷房定格に
おいては、第１の二方弁６ｂ及び第２の二方弁９は非通
電になるため、消費電力が少なくなり、冷房定格でのＣ
ＯＰが実施形態２に比べ向上する。

【００３５】(実施の形態４)図３は、本発明の実施形態
４に係る空気調和機の冷凍サイクルの回路図である。本
実施形態では、第１の二方弁として通常の二方弁ではな
く、バイパス二方弁６ｃを用いている。バイパス二方弁
６ｃは、主弁６ｄと少流量用のバイパス路６ｅとを内部
に有した通電時開弁タイプである。

【００３６】非通電時には、主弁６ｄが閉じバイパス路
６ｅを冷媒が流れる。このバイパス路６ｅを冷房中間キ
ャピとして使用する。また、このバイパス路は、冷媒が
矢印ｅ方向に流れる暖房運転時の絞り装置を兼ねてい
る。

【００３７】冷房定格、冷房中間、及び暖房定格におけ
るバイパス二方弁６ｃ、第２の二方弁９の開閉パターン
を、以下の表４に示す。

【００３８】

【表４】 冷房定格 冷房中間 暖房定格 バイパス二方弁 開（通電） 閉（非通電） 閉（非通電） 第２の二方弁 閉（非通電） 閉（非通電） 開（通電） 冷房中間の運転周波数は、あらかじめ電子制御装置８に
設定値として定義されており、冷房中間の運転周波数に
なると、電子制御装置８からの電気信号により、自動的
にバイパス二方弁６ｃ及び第２の二方弁９は非通電とな
り、双方共に弁を閉じ、冷媒はバイパス路６ｅを流れる
（矢印ｃ方向）。

【００３９】このため、実施形態２、３と同様に、冷房
中間でのキャピを専用化することができ、冷房中間での
ＣＯＰ向上とともに、除湿性能の最適化が可能になり、
快適なエアコン運転が可能になる。しかも、冷房中間キ
ャピを別途設ける必要がなく、コスト上昇を抑えること
ができる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、本発明の空気調和機によ
れば、二方弁を暖房運転用絞り装置と並列に接続し二方
弁の開閉により、冷房運転時と冷房中間運転時とで冷媒
が通過る絞り装置の切り替えを行うことができるので、
ＣＯＰ向上とともに冷房中間運転時における冷凍サイク
ルの低圧を下げることが可能となり、除湿量の増加によ
るフィーリング向上が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る空気調和機の冷凍サ
イクルの回路図

【図２】本発明の実施形態２に係る空気調和機の冷凍サ
イクルの回路図

【図３】本発明の実施形態４に係る空気調和機の冷凍サ
イクルの回路図

【図４】従来の空気調和機の冷凍サイクルの一例の回路
図

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 四方弁 ３ 室外熱交換器 ４ 冷房絞り装置 ５ 暖房絞り装置 ６ａ 二方弁 ６ｂ 第１の二方弁 ６ｃ バイパス二方弁 ６ｄ 主弁 ６ｅ バイパス路 ７ 室内熱交換器 ８ 電子制御装置 ９ 第２の二方弁 １０ 冷房中間絞り装置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、冷房運
   転用絞り装置、暖房運転用絞り装置、及び室内熱交換器
   が順次配管で環状に連結され、冷媒が循環する冷凍サイ
   クルを備え、負荷に応じて前記圧縮機の運転周波数を可
   変する冷暖房兼用の空気調和機であって、前記暖房運転
   用絞り装置に並列に接続された二方弁を有し、冷房運転
   時には前記二方弁を開き、冷房運転周波数が負荷に応じ
   て低下した冷房中間運転時には前記二方弁を閉じること
   により、冷房運転時と冷房中間運転時とで冷媒が通過す
   る絞り装置の切り替えを行うことを特徴とする空気調和
   機。
2. 【請求項２】 前記冷房中間運転時には、冷媒は前記冷
   房運転用絞り装置、及び前記暖房運転用絞り装置を通過
   する請求項１に記載の空気調和機。
3. 【請求項３】 前記圧縮機の冷房中間運転時の周波数が
   設定された電子制御装置を有し、前記冷房中間運転時の
   周波数になると、前記電子制御装置からの信号により前
   記二方弁を閉じ、冷媒が通過する絞り装置を冷房運転時
   と冷房中間運転時とで切り替える請求項１または２に記
   載の空気調和機。
4. 【請求項４】 前記二方弁を第１の二方弁とし、前記圧
   縮機の冷房中間運転時の周波数が設定された電子制御装
   置と、前記暖房運転用絞り装置に直列にかつ前記第１の
   二方弁と並列に接続された第２の二方弁と、前記暖房運
   転用絞り装置及び前記第２の二方弁に並列に接続された
   冷房中間運転用絞り装置とを有し、冷房運転時には前記
   第１の二方弁を開き、かつ前記第２の二方弁を閉じるこ
   とにより、前記冷房運転用絞り装置を通過した冷媒は前
   記第１の二方弁を流れ、前記冷房中間運転時の周波数に
   なると、前記電子制御装置からの信号により前記第１の
   二方弁及び前記第２の二方弁を閉じることにより、前記
   冷房運転用絞り装置を通過した冷媒は前記冷房中間運転
   用絞り装置を流れる請求項１に記載の空気調和機。
5. 【請求項５】 前記第１の二方弁は非通電時に弁が開
   き、前記第２の二方弁は非通電時に弁が閉じる請求項４
   に記載の空気調和機。
6. 【請求項６】 前記二方弁を第１の二方弁とし、前記圧
   縮機の冷房中間運転時の周波数が設定された電子制御装
   置と、前記暖房運転用絞り装置に直列にかつ前記第１の
   二方弁と並列に接続された第２の二方弁とを有し、前記
   第１の二方弁は主弁と、前記主弁に並列に接続され前記
   主弁の閉時に冷媒が流れるバイパス流路とを備え、冷房
   運転時には前記第１の二方弁の主弁を開き、かつ前記第
   ２の二方弁を閉じることにより、前記冷房運転用絞り装
   置を通過した冷媒は前記第１の二方弁の主弁を流れ、前
   記冷房中間運転時の周波数になると、前記電子制御装置
   からの信号により前記第１の二方弁の主弁及び前記第２
   の二方弁を閉じることにより、前記冷房運転用絞り装置
   を通過した冷媒は前記バイパス流路を流れる請求項１に
   記載の空気調和機。