JPH01181044A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、暖房過負荷制御用バイパス路を備えた空気調
和装置に関し、特１ご低外気温度時の運転機能の向上対
策に関する。

（従来の技術） 従来より、空気調和装置の冷房運転時、外気温度が大き
く低下すると高圧の低下を生じ、その結果、冷媒流量の
減少による容量不足、液管で冷媒が蒸発したフラッシュ
ガスによる減圧機構の作動不良等が生じ、運転が不可能
になる虞れがあるという問題があった。

かかる問題を防止するものとして、例えば実開昭５２−
１５２１５８号公報に開示される空気調和装置は知られ
ている。すなわち、第９図に示す如く、圧縮機（ａ）、
室外熱交換器（凝縮器）（ｂ）、レシーバ（Ｃ）、減圧
機構（ｄ）および室内熱交換器（蒸発器）（ｅ）を冷媒
配管（ｆ）で接続した冷媒回路（ｇ）において、上記レ
シーバ（ｃ）入口に流ｆｌ調節機能を有する三方弁（ｈ
）を介設して、該三方弁（ｈ）により、冷媒回路（ｇ）
の室外熱交換器（ｂ）からの冷媒流量を絞って、室外熱
交換器（ｂ）に冷媒を貯溜する一方、ガス管側から液管
側に直接冷媒をバイパスさせることにより、高圧の低下
を防止して高圧一定制御を行おうとするものである。

（発明が解決しようとする問題点） 上記公報のものを利用すれば、液管における圧力低下が
生じないため、空調容量の不足、フラッシュガスの発生
等の問題を有効に防止することができる。

一方、上記従来のものを冷暖両用の空気調和装置に応用
した場合には、冷房運転用にしか使用できないにもかか
わらず、このような流量調節機能を有する三方弁（ｈ）
を備えることは、装置全体のコストアップを招くという
問題がある。

本発明は斯かる点に鑑み、また、通常冷暖両用の空気調
和装置では、暖房運転時における高圧の過上昇を防止す
るための暖房過負荷制御用バイパス路が設けられている
ことに着目してなされたものであり、該暖房過負荷制御
用バイパス路を冷房運転時の圧カ一定制御に利用するこ
とにより、低外気温度時における高圧の低下を防止して
、装置の空調機能を維持することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明の解決手段は、第１図に
示すように、圧縮機（１）、室外熱交換器（３）、第１
流量調節機構（４）、減圧機構（８）および室内熱交換
器（７）を接続してなる冷媒回路（１０）と、吐出ガス
をガス管（９ａ）から液管（９ｂ）側にバイパスするた
めの暖房過負荷制御用バイパス路（１１）とを備えた空
気調和装置を前提とし、上記バイパス路（１１）に配置
された第２流量調節機構（１３）と、冷媒の圧力状態を
検出する圧力状態検出手段（Ｐ１）と、該圧力検出手段
（Ｐ１）で検出される冷媒圧力が所定値以下のときには
、上記バイパス路（１１）から冷媒を液管（９ｂ）側に
バイパスさせる一方、上記室外熱交換器（３）の冷媒流
量を絞ることで、冷媒の圧力状態が一定になるように上
記第１．第２流量調節機構（４）、　　（１３）の開度
を調節する開度制御手段（１５）とを設ける構成とした
ものである。

（作用） 以上の構成により、本発明では、空気調和装置の冷房運
転時、主冷媒回路（１０）において、吐出ガスが室外熱
交換器（３）で凝縮され、減圧機構（８）による減圧を
受けて室内熱交換器（７）で蒸発して圧縮機（１）に戻
るという冷媒循環により冷房運転が行われる。

その場合、吐出ガスをガス管（９ａ）側から液管（９ｂ
）側にバイパスする暖房過負荷制御用バイパス路（１１
）が設けられ、該バイパス路（１１）に第２流量調節機
構（１３）が設けられていて、圧力状態検出手段（Ｐ１
）で検出される冷媒圧力が所定値以下に低下した場合に
は、開度制御手段（１５）により、バイパス路（１１）
から吐出ガスを液管（９ｂ）側にバイパスさせる一方、
室外熱交換器（３）の冷媒流量を小さく絞るように、第
１流量調節機構（４）と第２流量調節機構（１３）とが
調節されるので、室外熱交換器（３）の熱交換による高
圧の低下が防止されて、冷媒の圧力状態が一定になるよ
うに制御され得る。よって、暖房過負荷制御用バイパス
路（１１）を利用した簡易な構成でもって、低外気温度
時の冷房運転を可能にすることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について、第１図〜第８図に基づ
き説明する。

第１図は本発明の第１実施例に係る空気調和装置の全体
構成を示し、１台の室外ユニット（Ａ）に２台の室内ユ
ニット（Ｂ）、（Ｃ）が接続されたいわゆるマルチ形の
構成をしている。

上記室外ユニット（Ａ）には、圧縮機（１）と、冷房運
転時には図中実線のごとく暖房運転時には図中破線のご
とく切換わる四路切換弁（２）と、冷房運転時には凝縮
器として、暖房運転時には蒸発器として機能する室外熱
交換器（３）と、冷房運転時には冷媒流量を調節する第
１流量調節機構として機能すると共に暖房運転時には冷
媒の減圧を行う第１電動膨張弁（４）と、凝縮された液
冷媒を貯蔵するためのレシーバ（５）と、吸入ガス中の
液冷媒を分離するためのアキュムレータ（６）とが主要
機器として配置されている。また、上記室内ユニット（
Ｂ）、　　（Ｃ）は同一構成であって、それぞれ冷房運
転時には蒸発器として、暖房運転時には凝縮器として機
能する室内熱交換器（７）と、冷房運転時には冷媒を減
圧する減圧機構としての自動膨張弁（８）とを備えてい
る。そして、上記各機器（１）〜（８）は冷媒配管（９
）により冷媒の流通可能に接続されていて、室外空気と
の熱交換により得た熱を室内に供給するいわゆるヒート
ポンプ機能を有する主冷媒回路（１０）が構成されてい
る。

そして、本発明の特徴として、上記室外ユニット（Ａ）
において、圧縮機（１）の常に吐出側となるガス管（９
ａ）から上記第１電動膨張弁（４）とレシーバ（５）と
の間の液管（９ｂ）までバイパス路（１１）が設けられ
ていて、該バイパス路（１１）は暖房運転時、高圧が一
定値以上になったときに、主冷媒回路（１０）の冷媒を
バイパスする暖房過負荷制御用バイパス路としての機能
を有する。上記バイパス路（１１）には、ガス管（９ａ
）側から順に上記室外熱交換器（３）と並列に配置され
た補助熱交換器（１２）と、バイパス路（１１）中の冷
媒の流量を調節する第２流量調節機構としての第２電動
膨張弁（１３）とが介設されている。

また、空気調和装置には、装置全体の運転を制御するコ
ントロールユニット（１５）と、冷房運転時には吐出側
に、暖房運転時には吸入側になるガス管（９ａ）には、
冷房運転時に凝縮圧力相当飽和温度Ｔｃ（以下、高圧と
する）を検出する圧力状態検出手段としての圧力センサ
（Ｐ１）が設置されていて、該圧力センサ（Ｐ１）とコ
ントロールユニット（１５）とは信号線によって接続さ
れている。ここで、圧力状態検出手段として上記圧力セ
ンサ（Ｐ１）の代わりに温度センサを配置して、冷媒の
凝縮温度からその温度に相当する飽和圧力を求めること
も可能である。しかし、その場合、温度センサの取付は
位置によっては、吐出ガス温度あるいは過冷却された液
冷媒の温度を検知することとなり、検出値に誤差を生じ
得ることから、圧力センサ（Ｐ１）としたものである。

そして、コントロールユニット（１５）により、上記第
１．第２電動膨張弁（４）、（１３）の開度が以下のよ
うに制御される。すなわち、冷房運転時、上記温度セン
サ（ＴＨ）で検出される吸込空気温度が所定値以下のと
きには、第２図のフローチャートに示すように、ステッ
プＳ１でサンプリング時間が経過するのを待って、ステ
ップＳ２で上記圧力センサ（Ｐ１）で検出した高圧Ｔｃ
を入力し、ステップＳ３で第１電動膨張弁（４）の開度
Ｐを決定する。

第３図は高圧Ｔｃと目標開度ＰＲとの関係を示し、Ｔｃ
−Ｔｅ１（例えば３２℃程度の値）のときには全開、Ｔ
ｃ−Ｔｃ２（例えば３５℃程度の値）のときには全開と
して、その間で高圧Ｔｃの増加に対して目標開度ＰＲが
リニアに増大するように定められている。

そして、上記により目標開度ＰＲを決定すると、ステッ
プＳ４で、目標開度Ｐ９と現在開度Ｐｃとの偏差ΔＰを
算出し、第１電動膨張弁（４）に制御信号ΔＰを出力す
る。

なお、上記高圧制御の代わりに蒸発圧力相当飽和温度Ｔ
ｅ（以下、低圧とする）を検出し、該低圧を一定に保持
する低圧一定制御を行ってもよい。

その場合には、第４図のフローチャートに示すように、
ステップＳ＋’でサンプリング時間が経過するのを待っ
て、ステップＳ２′で低圧Ｔｅを入力し、ステップ８３
′で、第５図の蒸発温度Ｔｅと目標開度ＰＲとの関係式
にしたがって目標開度ＰＲを決定する（この場合には、
ＴｅがＴｅ１（−３℃程度）で全閉に、ＴｅがＴｅ２（
０℃程度）で全開になるように定められている）。ただ
し、この場合には、吸入側に圧力センサ（Ｐ１）が配置
されることになる。

よって、上記コントロールユニット（１５）により、圧
力センサ（圧力状態検出手段）（Ｐｉ）で検出される冷
媒圧力が所定値以下のときには、バイパス路（１１）か
ら冷媒を液管（９ｂ）側にバイパスさせる一方、室外熱
交換器（３）の冷媒流量を絞ることで、冷媒の圧力状態
が一定になるように上記第１．第２流量調節機構（４）
、　　（１３）の開度を調節する開度制御手段としての
機能を有するものである。

また、上記空気調和装置の暖房運転時には、四路切換弁
（２）が図中破線側に切換わり、通常第２電動膨張弁（
１３）が閉じた状態で運転が行われ、吐出ガスが各室内
熱交換器（７）、　　（７）で凝縮されたのち室外熱交
換器（３）で蒸発して圧縮機（１）に戻る。その場合、
各室内ユニット（Ｂ）、　　（Ｃ）における室内負荷が
小さく、室外熱交換器（３）の過負荷状態が生じて、高
圧が上昇したときには、上記バイパス路（１１）の第２
電動膨張弁（１３）が徐々に開いて、補助熱交換器（１
２）での凝縮による負荷の調節いわゆる暖房過負荷制御
を行うようになされている。

したがって、上記実施例では、外気温度が低下してそれ
に伴い高圧が低下しようとするが、第２電動膨張弁（１
３）が全開に保持されていて、バイパス路（１１）から
の冷媒の流入があるために、高圧の低下が阻止される。

その結果、第６図（イ）に示すように、外気温度の低下
に対して、第１電動膨張弁（４）の開度を図中全開側か
ら全閉側に絞っていくことにより、高圧Ｔｃを一定の値
Ｔ’ｃ。

（図中破線で示す直線）に保持することができるのであ
る。そして、上記のように高圧一定制御を行っている間
、低圧Ｔｅは第６図（ロ）に示すように、全開側でやや
上昇する曲線（図中破線で示す）に沿った変化を示し、
適切な変化範囲に収束している。なお、第６図（イ）、
（ロ）中、各実線は第１電動膨張弁（４）の全開から全
閉までの各−窓開度に対応した外気温度に対する高圧の
変化特性を示している。また、２つの一点鎖線で示す直
線は高圧一定制御を行うための上限線Ｔｃ−Ｔｃｕ（又
はＴｅ５７Ｔｅｕ）と下限線Ｔｃ−Ｔｅ１（又はＴｅ−
Ｔｅ１）である。

その場合、上記補助熱交換器（１２）による熱交換量は
室外熱交換器（３）における熱交換量に比べ、同じ冷媒
流量について小さく設定されているので、バイパスする
冷媒によって、室内熱交換器（７）、　　（７）側との
容量バランスが崩れることはない。

なお、低圧一定制御を行う場合には、第７図（ロ）に示
すように、Ｔｅ−Ｔｅａの直線（同図破線で示す直線）
に沿って第１電動膨張弁（４）を全開から全閉まで変化
させることにより、第７図（ロ）に示すごとく高圧Ｔｃ
を同図Ｔｅ−Ｔｅｏの曲線に沿って変化させることがで
き、その過低下を防止することができるのである。

また、上記実施例ではバイパス路（１１）に電動膨張弁
（１３）を設けて暖房過負荷制御の機能を持たせたが、
既設の暖房過負荷制御用バイパス路をそのまま利用する
こともできる。第８図はそのような第２実施例に係る空
気調和装置の構成を示し、バイパス路（１１）の補助熱
交換器（１２）の液管（９ｂ）側には、高圧が所定値以
上のときに開く吐出圧力調節弁（１５）と、液管（９ｂ
）側からの冷媒の逆流を防ぐ逆止弁（１６）と、キャピ
ラリーチューブ（１７）とが順次設けられているととも
に、それら各機器（１５）〜（１７）とは並列に電磁弁
（１３’）が設けられている。

その他の構成は上記第１実施例と同じである。

本例においても、上記第１実施例と同様に、低外気温度
時には、上記電磁弁（１３’）を開いて吐出ガスを液管
（９ｂ）側にバイパスすることにより、高圧の過低下を
有効に防止することができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の空気調和装置によれば、
室外熱交換器とは並列に吐出管と液管との間に設けられ
た暖房過負荷制御用バイパス路を利用して、該バイパス
路に流量調節機構を介設し、冷房運転時、外気温度が大
きく低下したときには、流量調節機構を開いて、吐出ガ
スを液管側にバイパスするようにしたので、室外熱交換
器側の冷媒流量調節により高圧を一定に制御することが
でき、よって、暖房過負荷制御用バイパス路を利用した
簡易な構成でもって、外気温度の低下による高圧の過低
下を防止して、低外気温度時における冷房運転を可能に
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明の第１実施例を示し、第１図は
その全体構成図、第２図は高圧一定制御を示すフローチ
ャート図、第３図はそのときの高圧に対する電動膨張弁
の開度特性図、第４図は低圧一定制御を示すフローチャ
ート図、第５図はそのときの低圧に対する電動膨張弁の
開度特性図、第６図（イ）は高圧一定制御時の外気温度
の変化に対する高圧と電動膨張弁開度の変化特性図、第
６図（ロ）はそのときの外気温度の変化に対する低圧と
電動膨張弁開度の変化特性図、第７図（イ）、　（ロ）
は低圧一定制御時の第６図（イ）、（ロ）相当図である
。第８図は第２実施例の構成を示す図である。また、第
９図は従来の装置の構成を示す図である。 （１）・・・圧縮機、（３）・・・室外熱交換器、（４
）・・・第１電動膨張弁（第１流量調節機構）、（７）
・・・室内熱交換器、（８）・・・自動膨張弁（減圧機
構）、（９ａ）・・・ガス管、（９ｂ）・・・液管、（
１０）・・・主冷媒回路、（１１）・・・暖房過負荷制
御用ノくイパス路、（１２）・・・補助熱交換器、（１
３）・・・第２電動膨張弁（第２流量調節機構）、（１
５）・・・コントロールユニット（開度制御手段）、（
Ｐ１）・・・圧力センサ（圧力状態検出手段）。 特　許　出　願　人　　ダイキン工業株式会社　・′１
（′□′ 代　　理　　人　　　　弁理士　前　１）　弘　・溶２
図 第５図 １ｅｔ　、、、、）１８２　ｉ ・１３図 第４図 第７図 γト晟５品Ｊ叉　　−一一一一 第６図 外λ温＆− 第９図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機（１）、室外熱交換器（３）、第１流量調
   節機構（４）、減圧機構（８）および室内熱交換器（７
   ）を接続してなる冷媒回路（１０）と、吐出ガスをガス
   管（９ａ）から液管（９ｂ）側にバイパスするための暖
   房過負荷制御用バイパス路（１１）とを備えるとともに
   、該バイパス路（１１）に配置された第２流量調節機構
   （１３）と、冷媒の圧力状態を検出する圧力状態検出手
   段（Ｐ１）と、該圧力状態検出手段（Ｐ１）で検出され
   る冷媒の圧力が所定値以下になると、上記バイパス路（
   １１）から冷媒を液管（９ｂ）側にバイパスさせる一方
   、上記室外熱交換器（３）の冷媒流量を絞ることで、冷
   媒の圧力状態が一定になるように上記第１、第２流量調
   節機構（４）、（１３）の開度を調節する開度制御手段
   （１５）とを備えてなる空気調和装置。