JPH03260564A - 空気調和機 - 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） この発明は、冷房運転とドライ運転とが可能な空気調和
機に関するものである。

（従来の技術） 従来の空気調和機を本発明の実施例図面である第１図を
参照して説明する。第１図において、１は圧縮機であっ
て、この圧縮機１には、その吐出配管２から順に、第１
ガス管５、室外熱交換器６、電動弁８を有する液管９、
第１室内熱交換器１０、第２室内熱交換器１１、第２ガ
ス管Ｉ２を接続すると共に、第２ガス管１２を圧縮機１
の吸込配管３に接続して冷媒循環回路を構成している。

また上記第１、第２室内熱交換器１０．１１間に、互い
に並列接続されたキャピラリーチューブ１３と自動開閉
弁１４とを介設し、この自動開閉弁１４には、低温冷媒
が供給される冷房時に開弁動作し、高温冷媒が供給され
るドライ運転時に閉弁動作する形状記憶合金ばね１７（
第３図）を設けている。

さらに室外熱交換器６に送風する室外ファン１５と、両
室内熱交換器１０，１１に送風する室内ファン１６とを
それぞれ付設している。この従来の空気調和機において
は、自動開閉弁１４が低温冷媒によって開弁動作すると
、冷房回路を構成し、電動弁８を全開にして自動開閉弁
１４が高温冷媒によって閉弁すると、ドライ回路を構成
するようになされている。このドライ回路では、圧縮機
１からの吐出冷媒は室外熱交換器６、電動弁８を通過し
て第１室内熱交換器１０で凝縮し、キャピラリーチュー
ブ１３で減圧された後に、第２室内熱交換器１１で蒸発
し、圧縮機ｌへ戻る。そして室内空気は第２室内熱交換
器１１で除湿された後に、第１室内熱交換器１０の再熱
量で室温程度にまで加熱され、除湿空気となる。

なお両室内熱交換器ｌ０１１１とキャピラリーチューブ
１３との間に形状記憶合金ばねを有する自動開閉弁を設
けた先行技術としては、実開昭６３−１０３５９号を挙
げることができる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記自動開閉弁１４は、冷媒の温度変化で
形状記憶合金ばね１７が伸縮することによって、自動的
に開閉動作するので、冷媒の温度変化が少ない場合には
、上記開閉動作を確実に行えないおそれがある。このた
めドライ運転に先立って、自動開閉弁１４の閉弁動作を
促進するための予備ドライ運転を行って、冷媒温度を高
温化することが考えられる。ところが上記予備ドライ運
転を行う場合、自動開閉弁１４が閉弁した後には迅速に
定常的なドライ運転へ移行するのが、経済性及び空調快
適性の面で好ましいことから、予備ドライ運転から定常
的なドライ運転へ迅速かつ確実に移行する必要がある。

この発明は上記従来の問題を解消するためになされたも
のであって、その目的は、予備ドライ運転から定常的な
ドライ運転への移行を迅速かつ確実に行うことができる
空気調和機を提供することにある。

（課題を解決するための手段） そこでこの発明の空気調和機は、圧縮機１の吐出側２か
ら順に、第１ガス管５、室外熱交換器６、開度調整自在
な膨張機構８を有する液管９、第１室内熱交換器１０、
第２室内熱交換器１１、第２ガス管１２を接続すると共
に、第２ガス管１２を圧縮機１の吸込側３に接続して冷
媒循環回路を構成し、上記第１、第２室内熱交換器１０
．１１間に、互いに並列接続された減圧機構１３と自動
開閉弁１４とを介設し、この自動開閉弁１４には、低温
冷媒が供給される冷房時に開弁動作する一方、高温冷媒
が供給されるドライ運転時に閉弁動作する形状記憶部材
１７を設けた空気調和機であって、ドライ運転指令２５
が入力されたときに、上記膨張機構８を開度開放制御す
ると共に圧縮機１の高能力運転を行う予備運転手段３４
と、この予備ドライ運転時よりも圧縮機１の圧縮能力を
低下させた定常的なドライ運転を行う定常運転手段３５
と、上記第１、第２室内熱交換器１０．１１と室内との
少なくとも２箇所の温度を検出する第１、第２温度セン
サ３０．３１と、この両温度センサ３０゜３１の検出温
度差が基準値を超えたときに閉弁判定信号３３を出力す
る閉弁判定手段３２と、上記閉弁判定信号３３に基づい
て予備運転手段３４による運転制御から定常運転手段３
５による運転制御へ移行させるモード切換手段４３とを
設けたことを特徴としている。

（作用） 上記構成の空気調和機においては、まず冷房時には、ガ
ス冷媒を室外熱交換器６で凝縮させると共に、第１、第
２室内熱交換器１０．１１で蒸発させる。このとき自動
切換弁１４には、低温の冷媒が流れるので、自動切換弁
１４は自動的に開弁し、冷媒は減圧機構１３を通らずに
、自動切換弁１４を通過する。

一方ドライ運転時には、ドライ運転指令２５によって予
備運転手段３４が膨張機構８を開度開放制御すると共に
、圧縮機１を高能力運転する予備ドライ運転を行う。こ
の予備ドライ運転で、両温度センサ３０．３１の検出温
度差が基準値を超えたときに、閉弁判定手段３２が閉弁
判定信号３３を出力する。この閉弁判定信号３３に基づ
いてモード切換手段４３が上記予備運転手段３４による
予備ドライ運転から、定常運転手段３５による圧縮機１
の圧縮能力を低下させた定常的なドライ運転へ移行させ
る。以上のように閉弁判定手段３２で自動開閉弁１４が
閉弁したことを判定して、その後にモード切換手段４３
が定常的なドライ運転へ移行させるので、定常的なドラ
イ運転が迅速かつ確実に開始されることになる。

なお上記ドライ運転時には、室外熱交換器１１では冷媒
が凝縮せず、冷媒は高温のガス冷媒のまま第１室内熱交
換器１０に流入して凝縮する一方、第２室内熱交換器１
１で蒸発し、空気を第２室内熱交換器１１で除湿してか
ら第１室内熱交換器１０で再熱する。

（実施例） 次にこの発明の空気調和機の具体的な実施例について、
図面を参照しつつ詳細に説明する。

冷房、暖房、ドライ運転可能な空気調和機に本発明を適
用した場合を示す第１図において、１は圧縮機であって
、この圧縮機１の吐出配管２は、四路切換弁４に接続し
、二〇四路切換弁４には、図中時計回りに順に、第１ガ
ス管５、室外熱交換器６、電動弁８を有する液管９、第
１室内熱交換器１０、第２室内熱交換器１１、第２ガス
管１２を接続すると共に、第２ガス管１２を上記四路切
換弁４に接続し、この四路切換弁４に圧縮機１の吸込配
管３を接続して冷媒循環回路を構成している。なお、上
記電動弁８は膨張機構としての機能を果たしており、キ
ャピラリーチューブを使用することもできる。そして上
記第１、第２室内熱交換器１０．１１間には、互いに並
列接続されたキャピラリーチューブ（減圧機構）１３と
自動開閉弁１４とを介設している。この自動開閉弁１４
には、低温冷媒が供給される冷房時には開弁動作し、高
温冷媒が供給されるドライ運転時には閉弁動作する形状
記憶合金ばね（形状記憶部材）１７を、詳しくは後述す
るように設けている。また室外熱交換器６に送風する室
外ファン１５と、両室内熱交換器１０．１１に送風する
室内ファン１６とをそれぞれ付設している。上記液管９
の電動弁８の前後には、電動弁８をバイパスするように
バイパス配管２０が接続されている。このバイパス配管
２０には、圧縮機１の周囲に配置された蓄熱熱交換器２
２内が介設されている。この蓄熱熱交換器２２は、室外
熱交換器６を除霜するための熱量を取り出すためのもの
である。上記バイパス配管２０の室外熱交換器６側の部
分には、両方向に冷媒が流通可能な開閉弁２１が介設さ
れている。また上記両室内熱交換器１０．１１には、そ
れぞれ第１、第２温度センサ３０．３１が取付けられて
いる。なおこの両温度センサ３０．３１の設置部位は、
両室内熱交換器１０．１１及び室内の３箇所の内の任意
の２箇所を選択し得る。

上記自動開閉弁１４の構造を第３図（ａ）で説明する。

この自動開閉弁１４は、弁体５０、スペーサ５１、ピン
５２、バイアスばね５３、及び上記形状記憶合金ばね１
７を有している。また自動開閉弁１４の本体５５には、
上記スペーサ５１が位置決めされる段付き状のストッパ
５６が形成されている。上記形状記憶合金ばね１７は、
低温冷媒が供給される冷房時に短縮し、高温冷媒が供給
されるドライ運転時には、バイアスばね５３のばね力に
抗して、伸長するようになされている。

一方空気調和機の運転制御機能を有する制御装置４０に
は、第１図に示すように、ファン制御手段（ファン停止
手段）２６、弁開閉手段（開弁手段）２７、閉弁判定手
段３２、予備運転手段３４、定常運転手段３５、モード
切換手段４３、遅延タイマ４４がそれぞれ設けられてい
る。なお制御装置４０には、ドライ運転指令２５、冷房
運転指令４５及び暖房運転指令４６がそれぞれ外部から
入力されるようになされている。上記予備運転手段３４
と定常運転手段３５とは、詳しくは後述する予備ドライ
運転と定常的なドライ運転とを行う機能を備えている。

また閉弁判定手段３２は、上記両温度センサ３０．３１
の検出温度差が基準値（例えば２０°Ｃ）を超えたとき
に閉弁判定信号３３を出力する機能を有している。上記
モード切換手段４３は、閉弁判定信号３３が人力された
ときに予備運転手段３４による予備ドライ運転から定常
運転手段３５による定常的なドライ運転へ移行させる機
能、及び上記四路切換弁４の切換状態を制御して冷房運
転と暖房運転との切換を行う機能を有している。

上記閉弁判定手段３２の閉弁判定機能を説明すると、第
５図に示すように、ドライ運転時には、第１室内熱交換
器１０は冷媒の凝縮によって高温になり、第２室内熱交
換器１１は冷媒の蒸発によって低温になる。そして第６
図のグラフに示すように、時間Ｔ、で自動開閉弁１４が
閉弁した後に、第１室内熱交換器１０の温度特性６５、
自動開閉弁１４の温度特性６６、第２室内熱交換器１１
の温度特性６７はそれぞれ変化するので、両室内熱交換
器１０，１１の温度差が上記のように２０°Ｃを超えた
ときには、自動開閉弁１４が閉弁していると判定し得る
のである。なお室温レベル６８に対して、両室内熱交換
器１Ｏ１１１の温度特性６５．６７がいずれも比較的大
きな温度変化を示すことから、上記第１、第２温度セン
サ３０．３１で室温と、第１又は第２室内熱交換器１０
，１１いずれかの温度特性６５．６７とを検出すること
によっても、閉弁状態を判定することが可能である。

上記ドライ運転指令２５が入力されたときには、予備運
転手段３４、ファン制御手段２６、弁開閉手段２７が予
備ドライ運転を行う。この運転モードでは、第２図のス
テップＳ１に示すように、予備運転手段３４が圧縮機１
を高周波数運転し、ファン制御手段２６が室外ファン１
５、室内ファン１６を停止させ、弁開閉手段２７が電動
弁８を全開すると共に、開閉弁２１を開弁し、これによ
り室外熱交換器６で冷媒が凝縮されるのを防止するよう
になされている。そして次のステップＳ２で、閉弁判定
手段３３から閉弁判定信号３３が出力されたときには、
自動開閉弁１４が全閉状態になったとしてステップＳ３
へ進み、一方自動開閉弁１４が全閉していないときには
ステップＳ１へ戻って上記予備ドライ運転を継続する。

上記ステップＳ３では、モード切換手段４３が、予備運
転手段３４による運転制御から定常運転手段３５による
定常的なドライ運転に切換える。この定常ドライ運転で
は、ファン制御手段２６が室外ファン１５を運転又は停
止制御すると共に、室内ファン１６を運転し、定常運転
手段３５が圧縮機１を上記よりも低周波数運転し、弁開
閉手段２７が電動弁８を全開すると共に、開閉弁２１を
開弁するようになされている。

上記遅延タイマ４４は、圧縮機１の運転停止時における
四路切換弁４の切換タイミングを、圧縮機１の停止時点
から所定の遅延時間Ｔ秒だけ遅らせることによって、上
記自動切換弁１４前後での差圧をできるだけ低く（例え
ば６　ｋｇ／ｄ以下に）抑制する機能を備えている。す
わなち、上記第１図の冷媒循環回路において、自動開閉
弁１４の弁体５０が冷媒の差圧によって動作するように
構成されているために、上記弁体５０が運転停止時に高
速で作動して空気調和機の室内ユニットで問題になるよ
うな大きな切換音が発生するのを防止し得るように上記
遅延時間Ｔが設定されているのである。つまり第４図に
示すように、上記弁体５０の移動時の加速度は、自動開
閉弁１４前後での差圧に応じて特性６０のように変化す
るので、特性６０の差圧を略６　ｋｇ／ａｌｌ以下の範
囲に抑制することによって、弁体５０を比較的ゆっくり
と作動させて、人間の聴覚から上記切換音が問題になる
レベル６１を超えることがないように配慮されている。

次に上記一実施例の作動状態を説明する。まず冷房時に
は、四路切換弁４夫第１図の状態に維持して冷媒を図中
時計回りに循環させる。この際、開閉弁２１は閉弁して
おく。この冷房時には、室外熱交換器６でガス冷媒を凝
縮させると共に、第１、第２室内熱交換器１０．１１で
蒸発させる。

このとき上記自動開閉弁１４には、低温の冷媒が第１室
内熱交換器１０から第２室内熱交換器１１方向へ供給さ
れるので、第３図（ａ）に示すように形状記憶合金ばね
１７が短縮して、自動開閉弁１４は弁体５０がスペーサ
５１を介してバイアスばね５３で図中左方へ移動するこ
とによって開弁し、冷媒はキャピラリーチューブ１３を
通らずに、自動切換弁１４を通過する。

次にドライ運転指令２５が制御装置４０に人力されるド
ライ運転時には、まずモード切換手段４３が上記第２図
のステップＳ１に示す予備ドライ運転の運転制御を開始
する。このとき、ファン制御手段２６は室外、室内両フ
ァン１５．１６を停止させ、また上記弁開閉手段２７は
開閉弁２１を開弁すると共に、電動弁８を全開する。こ
のため室外熱交換器１１では冷媒が凝縮せず、高温ガス
冷媒が第１室内熱交換器１０に流入し、自動開閉弁１４
に達する。この高温ガス冷媒で自動開閉弁１４の形状記
憶合金ばね１７は伸長して、第３図（ｂ）に示すように
スペーサ５１がストッパ５６に当接するまで移動し、弁
体５０が差圧で図中右方へ移動することによって閉弁動
作する。

そして上記実施例では、このような場合に、上記開閉弁
２１が開弁しているので、バイパス配管２０にも冷媒が
流れることになり、電動弁８の前後での冷媒通路がバイ
パス配管２０の分だけ増加するために、上記高温ガス冷
媒が流れやすくなる。

そして冷媒が流れやすくなると、電動弁８の前後での圧
損が低減し、室外熱交換器１１での凝縮による冷媒の温
度低下が少なくなる。しかもファン制御手段２６が、室
外、室内両ファン１５．１６を停止させて上記冷媒の温
度低下を更に少なくするので、上記自動開閉弁１４の閉
弁動作が促進され、自動開閉弁１４は短時間でより確実
に閉弁することになる。

そして、第２図のステップＳ２で自動開閉弁１４が閉弁
しているか、否かを、閉弁判定手段３２によって判定す
る。そして閉弁判定手段３２が、閉弁判定信号３３を出
力したときには、ステップＳ３でモード切換手段４３が
予備運転手段３４による運転制御から定常運転手段３５
による定常ドライ運転に、運転モードを切換え、上記し
たステップＳ３の運転制御でドライ運転を行う。

なお暖房運転時には、モード切換手段４３が四路切換弁
４を第１図に図示の状態とは逆に切換えて、冷媒を反時
計回り方向に流しながら、電動弁８の開度を絞り、開閉
弁２１を閉弁する。この状態では、自動開閉弁１４には
第２室内熱交換器１１側から第１室内熱交換器１０方向
へ冷媒が流れるので、第３図（Ｃ）に示すように、形状
記憶合金ばね１７が伸長していても冷媒の流れで弁体５
０が開弁方向へ移動して開弁じている。ちなみにこの暖
房運転時におけるデフロスト運転は、電動弁８を閉弁す
ると共に、開閉弁２１を開弁して、蓄熱熱交換器２２で
の蓄熱を利用することによって行う。

以上にこの発明の空気調和機の具体的な実施例について
説明したが、この発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、この発明の範囲内で種々変更して実施すること
が可能である。例えば上記実施例においては、自動開閉
弁１４に形状記憶合金ばね１７を使用しているが、これ
に限らず他の形状記憶樹脂等を使用することもできる。

さらに冷房、ドライ運転専用の空気調和機に通用する場
合には、四路切換弁４は不要であり、減圧機構としては
キャピラリーチューブ１３に限らず、電動弁を使用する
こともできる。

（発明の効果） 上記したようにこの発明の空気調和機においては、第１
、第２両温度センサの検出温度差が基準値を超えたとき
に、閉弁判定手段が閉弁判定信号を出力することによっ
て、自動開閉弁が閉弁したことを判定できるようにしで
あるので、上記閉弁判定信号に基づいて空気調和機の運
転状態を、予備ドライ運転から定常的なドライ運転へと
迅速かつ確実に移行させることができ、これによりドラ
イ運転の経済性の改善及び空調快適性の向上を図ること
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による冷媒回路を示す配管
系統図、第２図は一実施例の制御装置における信号処理
プロセスを示すフローチャート図、第３図は自動開閉弁
を示す縦断面図、第４図は差圧と弁体の加速度との変化
を示すグラフ、第５図は両室内熱交換器の構造略図、第
６図は時間に対する各部の温度変化を示すグラフである
。 １・・・圧縮機、２・・・吐出配管、３・・・吸込配管
、５・・・第１ガス管、６・・・室外熱交換器、８・・
・電動弁（膨張機構）、９・・・液管、１０・・・第１
室内熱交換器、１１・・・第２室内熱交換器、１２・・
・第２ガス管、１３・・・キャピラリーチューブ（ｆＩ
ｊｉ圧機構）、１４・・・自動開閉弁、１７・・・形状
記憶合金ばね（形状記憶部材）、２５・・・ドライ運転
指令、３０・・・第１温度センサ、３１・・・第２温度
センサ、３２・・・閉弁判定手段、３３・・・閉弁判定
信号、３４・・・予備運転手段、３５・・・定常運転手
段、４３・・・モード切換手段。 第 図 第２図 第４図 差圧 （ｋｇ／ｃｍ”） 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、圧縮機（１）の吐出側（２）から順に、第１ガス管
   （５）、室外熱交換器（６）、開度調整自在な膨張機構
   （８）を有する液管（９）、第１室内熱交換器（１０）
   、第２室内熱交換器（１１）、第２ガス管（１２）を接
   続すると共に、第２ガス管（１２）を圧縮機（１）の吸
   込側（３）に接続して冷媒循環回路を構成し、上記第１
   、第２室内熱交換器（１０）（１１）間に、互いに並列
   接続された減圧機構（１３）と自動開閉弁（１４）とを
   介設し、この自動開閉弁（１４）には、低温冷媒が供給
   される冷房時に開弁動作する一方、高温冷媒が供給され
   るドライ運転時に閉弁動作する形状記憶部材（１７）を
   設けた空気調和機であって、ドライ運転指令（２５）が
   入力されたときに、上記膨張機構（８）を開度開放制御
   すると共に圧縮機（１）の高能力運転を行う予備運転手
   段（３４）と、この予備ドライ運転時よりも圧縮機（１
   ）の圧縮能力を低下させた定常的なドライ運転を行う定
   常運転手段（３５）と、上記第１、第２室内熱交換器（
   １０）（１１）と室内との少なくとも２箇所の温度を検
   出する第１、第２温度センサ（３０）（３１）と、この
   両温度センサ（３０）（３１）の検出温度差が基準値を
   超えたときに閉弁判定信号（３３）を出力する閉弁判定
   手段（３２）と、上記閉弁判定信号（３３）に基づいて
   予備運転手段（３４）による運転制御から定常運転手段
   （３５）による運転制御へ移行させるモード切換手段（
   ４３）とを設けたことを特徴とする空気調和機。