JPH0328270Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は空気調和機にかかり、特に冷媒回路
の冷媒温度信号に応じ圧縮機の周波数、膨張弁開
度の制御可能な信頼性の高い空気調和機に関す
る。

［従来の技術］ 第５図は、例えば特開昭59−77268号公報に示
された従来の空気調和機を示す冷媒回路であり、
図において１は圧縮機、２は四方弁、３は室外熱
交換器、４は電動式膨張弁、５は室内熱交換機
で、これを冷媒配管６で連結してヒードポンプ式
冷凍サイクルの冷媒回路７を構成している。６ａ
〜６ｆは冷媒配管の各部配管を示す。８ａ，８ｂ
は膨張弁４の両側の冷媒配管６ｃ，６ｄから圧縮
機１の吸入配管６ｆへバイパス回路をなす毛細
管、９は吸入配管６ｆに設けられた吸入冷媒温度
検出用の第１の冷媒温度検出器、１０は毛細管８
ａ，８ｂの出口８ｃに設けられた吸入圧力飽和温
度検出用の第２の冷媒温度検出器である。

次にそれの動作について説明する。冷房運転時
においては、四方弁２は図示位置にあり、圧縮機
１より吐出された高温高圧のガス冷媒は配管６
ａ、四方弁２、配管６ｂを通り室外熱交換器３に
入り、ここで凝縮して液冷媒となり配管６ｃにい
たる。液冷媒の大部分は電動式膨張弁４で減圧さ
れ配管６ｄから室内熱交換器５へ入り、ここで室
内ま熱を奪うことにより蒸発して低温低圧のガス
冷媒となり、配管６ｅ、四方弁２、配管６ｆをへ
て圧縮機１に吸入される。一方一部の液冷媒は冷
媒配管６ｃからバイパス用毛細管８ａを通り未蒸
発で吸入配管６ｆに吐出し圧縮機１に戻る。ここ
で吸入配管６ｆ中の蒸発後の冷媒温度を第１の冷
媒温度検出器９で検出し、毛細管８ａをへてそれ
の出口８ｃにおける冷媒から第２の温度検出器１
０により吸入（蒸発）圧力に対応した飽和温度、
即ち飽和蒸発温度を検出する。これら第１，第２
の冷媒温度検出器９，１０からの温度信号の差か
らスーパーヒート量を検出し、そのスーパーヒー
ト量が所定の幅内に入るよう制御装置によつて電
動式膨張弁４を制御する。なお暖房時には冷媒配
管６ｄ側が高圧となるのでバイパス冷媒は毛細管
８ｂをへて圧縮機１に戻る。

［考案が解決しようとする問題点］ 上述の従来の空気調和機では、蒸発圧力におけ
る飽和温度、即ち飽和蒸発温度の検出は容易であ
るが、凝縮圧力における飽和温度、即ち飽和凝縮
温度を検出することができず、圧縮機の回転数制
御を含むより高度な制御には適さないという欠点
があつた。飽和凝縮温度を検出するには、内外熱
交換機を検出するか圧力センサを取付ける必要が
あり、何れも高価で複雑となるという問題点があ
つた。

この問題点を解消するために圧縮機の吐出配管
と吸入配管との間に第６図に示すような冷媒バイ
パス回路を設けることがこの考案者等によつて提
案された（特願昭59−263173号）。第６図はこの
冷媒バイパス回路を示す構成図で、図おいて１１
は、それの入口１１ａが圧縮機吐出配管に連がる
第１のバイパス配管、１２はこの第１のバイパス
配管１１の出口１２ｂに連結された減圧用の毛細
管、１３はそれの入口１３ｂが毛細管１２に連結
され、出口１３ａが圧縮機の吸入配管に連がる第
２のバイパス配管である。これら第１，第２のバ
イパス配管１１，１３は所定値Ｌだけ並行して接
触して配置され、ろうづけで固着され接触熱交換
部１４を構成している。１５は第２のバイパス配
管入口１３ｂに取り付けられた飽和蒸発温度検出
用の冷媒温度検出器、１６は第１のバイパス配管
出口１１ｂに取り付けられた飽和凝縮温度検出用
の冷媒温度検出器である。

この冷媒バイパス回路において、圧縮機吐出管
からの高温高圧の過熱ガス冷媒は第１のバイパス
配管１１を通る過程で、毛細管１２で減圧された
低温の冷媒と接触熱交換部１４により熱交換する
ことにより冷やされ、第１のバイパス配管１１の
出口１１ｂで高圧の２相冷媒となる。この高圧の
２相冷媒は毛細管１２により低圧の二相冷媒とな
り、第２のバイパス配管１３に入り、第２のバイ
パス配管１３を通る過程で接触熱交換部１４によ
り熱交換することにより加熱され、この冷媒バイ
パス回路の入口１１ａの冷媒のエンタルピとほぼ
同じエンタルピの低圧過熱ガス冷媒となり吸入配
管６ｆに戻る。

この時第２のバイパス配管入口１３ｂに取付け
られた冷媒温度検出器１５により飽和蒸発温度
が、第１のバイパス配管出口１１ｂな取付けられ
た飽和温度検出器１６により飽和凝縮温度が検出
される。

この冷媒バイパス回路によつて飽和蒸発温度と
飽和凝縮温度とが容易に得られるが、そのために
はこのバイパス回路の冷媒温度検出器１５，１６
の取付けられる減圧用毛細管１２の入口及び出口
を高圧及び低圧の２相状態とする必要がある。し
かし圧縮機の吐出圧力が変化すると毛細管入口乾
き度、バイパス冷媒流量が変化し、吐出圧力が高
いと熱交換量が不足し毛細管１２の入口及び出口
で２相状態となり得ず過熱ガス状態のままであつ
たり、吐出圧力が低いと熱交換量が過剰となり毛
細管入口及び出口が過飽和状態となり、正しく飽
和凝縮温度、飽和蒸発温度が検出されないという
問題点が生じた。

この考案はこれらの問題点を解消するためにな
されたもので、圧縮機の周波数が変化し吐出圧
力、吸入圧力が大きく変化しても安定して飽和凝
縮及び飽和蒸発温度が検出でき、正しく制御が行
ない得る信頼性の高い空気調和機を得ることを目
的とする。

［問題点を解決するための手段］ この考案にかかる空気調和機は、圧縮機の吐出
配管と吸入管との間に第１のバイパス配管、毛細
管、第２のバイパス配管を順次直列に連結した冷
媒バイパス回路を設け、第１のバイパス配管と第
２のバイパス配管とを第１，第２の２箇所の熱交
換部で熱交換するよう配置すると共に、第１の冷
媒温度検出器を圧縮機の吸入配管に、第２の冷媒
温度検出器を第２のバイパス配管における第１，
第２の熱交換部間に、第１の冷媒温度検出器を第
２のバイパス配管における第１，第２の熱交換部
間に設けるよう構成したものである。

［作用］ この考案における空気調和機は、圧縮機の吐出
配管中の高温高圧の過熱ガス冷媒の一部を、冷媒
バイパス回路の第１のバイパス配管に通し、その
入口に近い第１の熱交換部で、第２のバイパス配
管の出口に近い冷媒との間で熱交換することによ
り圧力をほぼ一定の状態で冷媒温度を２相域まで
冷却し、この状態の冷媒温度、即ち飽和凝縮温度
を第３の冷媒温度検出器で検出する。この２相の
高圧冷媒をさらに第２の熱交換部で第２のバイパ
ス配管の入口に近い冷媒との間で熱交換すること
により冷却し、第１のバイパス配管の出口にある
毛細管入口では過冷却な液冷媒とし、この液冷媒
を毛細管により吸入圧力に等しい２相状態まで減
圧し、第２のバイパス配管を通る過程で第２の熱
交換部により第１のバイパス配管と熱交換するこ
とにより加熱され、第２の熱交換部の出口で、第
１のバイパス配管中の第１の熱交換部出口の高圧
２相冷媒とほぼ等しいエンタルピとなる。この低
圧の２相状態の冷媒温度、すなわち飽和蒸発温度
を第２の冷媒温度検出器で検出する。

［実施例］ 以下この考案の一実施例を図について説明す
る。第１図はこの発明の一実施例を示す冷媒回路
図で、図において１〜６は第５図の同一符号と同
一或は相当部分を示しているが膨張弁４としては
電気信号によつて開度が制御される可逆式膨張弁
が使用されている。１７は圧縮機１の吸入配管６
ｆ中に設けられたアキユムレータで、圧縮機１、
四方弁２、室外熱交換器３、室内熱交換器５、膨
張弁４と共に冷媒配管６で連結されヒートポンプ
式冷媒回路７を構成している。９は第５図同様吸
入配管６ｆに取付けられた吸入冷媒温度検出用の
第１の冷媒温度検出器である。１８は吐出配管６
ａと吸入配管６ｆ間に設けられた冷媒バイパス回
路で、その詳細が第２図に示されている。

第２図は第１図冷媒バイパス回路１８の一例を
示す構成図で、図において１９は、それの入口１
９ａが圧縮機吐出配管６ａに連がる第６図の１１
に相当する第１のバイパス配管、２０はこの第１
のバイパス配管１９の出口１９ｂに連がれた第６
図１２に相当する減圧用毛細管、２１はそれの入
口２１ｂが減圧用毛細管２０の出口に、出口２１
ａが圧縮機吸入配管６ｆに連がる第６図の１３に
相当する第２のバイパス配管である。第１バイパ
ス配管１９は２箇所にわけて所定長L1，L2の長
さだけ第２のバイパス配管２１内に配設されてお
り、それぞれ第１，第２の熱交換部２２，２３を
構成している。２４は第６図１５に相当する飽和
蒸発温度検出用の第２の冷媒温度検出器、２５は
第６図１６に相当する飽和凝縮温度検出用の第３
の冷媒温度検出器で、第１の熱交換部２２と第２
の熱交換部２３との間の第２のバイパス配管２１
ｃ及び第１のバイパス配管１９ｃにそれぞれ取付
けられている。

次にその動作を説明する。例えば冷房運転の場
合、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒
は吐出配管６ａ、四方弁２、配管６ｂを通り室外
熱交換器３に入り、ここで凝縮し液冷媒となり配
管６ｃにいたる。続いて可逆式膨張弁４で減圧さ
れ配管６ｄをへて室内熱交換器１１に入り、ここ
で冷媒を蒸発させることにより冷房効果を出し、
配管６ｅ、四方弁２をへて吸入管６ｆに入り、ア
キユムレータ１１で液冷媒を分離して圧縮機１に
戻るというヒートポンプ式冷凍サイクルを構成す
る。一方吐出冷媒の一部は吐出配管６ａから冷媒
バイパス回路１８を通り吸入配管６ｆへ入るとい
う流れを形成するが、この際高温高圧の過熱ガス
冷媒は第１のバイパス配管１９を通る過程で、毛
細管２０で減圧された低圧の冷媒と熱交換部２
２，２３により熱交換することにより冷される。
吐出配管６ａからの過熱ガス冷媒は先ず長さL1
の第１の熱交換部２２で冷され、その出口１９ｃ
において高圧の２相冷媒となり、さらに長さL2
の熱交換部２３にて冷され毛細管２０の入口１９
ｂでは高圧の液冷媒となる。この高圧の液冷媒は
毛細管２０により減圧され低圧の２相冷媒とな
り、第２のバイパス配管２１を通る過程で第２の
熱交換部２３で熱交換することにより、その出口
２１ｃでは第１のバイパス配管１９の第１の熱交
換部２２の出口１９ｃの冷媒とほぼ同じエンタル
ピまで加熱される。さらに第１の熱交換部２２で
熱交換することにより、第２のバイパス配管２１
の出口２１ａでは第１のバイパス配管１９の入口
１９ａの冷媒とほぼ同じエンタルピまで加熱され
て低圧の過熱ガス冷媒となり吸入配管６ｆに戻る
というサイクルを構成する。

第３図は以上の動作を示すモリエル線図で、横
軸はエンタルピｉ、縦軸は圧力Ｐを表わし、冷媒
バイパス回路１８による飽和温度検知サイクルを
示す図である。なお図中１９ａ，１９ｂ，１９
ｃ，２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、第２図の冷媒バ
イパス回路１８の同符号の箇所の冷媒ｉ・Ｐを表
わしている。図から明らかなように第１のバイパ
ス配管１９の第１，第２熱交換部２２，２３間１
９ｃ及び第２のバイパス配管２１の両熱交換部間
２１ｃは共に飽和蒸気線と飽和液線間の飽和領域
（２相領域）にあり、これらにそれぞれ取付けら
れた第３の冷媒温度検出器２５で飽和凝縮温度
が、第２の冷媒温度検出器２４で飽和蒸発温度が
検出される。

ここで冷媒バイパス回路１９における第１，第
２の熱交換部２２，２３の機能についてさらに詳
細に説明する。まず第１の熱交換部２２の機能は
高温高圧の吐出ガス冷媒を高圧の飽和領域まで冷
却することにあり、これの管長L1を適切に選べ
ば１３における高圧冷媒のエンタルピは飽和領域
に収まり、この点で飽和凝縮温度が得られること
になる。すなわち第１の熱交換部２２の飽和温度
生成用の熱交換部である。次に第２の熱交換部２
３の機能は、ここを通過する第１のバイパス配管
１９中の冷媒を、高圧２相状態から冷却して、こ
れの出口１９ｃすなわち毛細管２０の入口におい
て過冷却液状態にすることにある。これは毛細管
２０の冷媒流量特性として、その入口状態が２相
状態にあるよりも過冷却液状態にある方が、圧力
変化に対し冷媒流量が安定しているためである。
ところで、第１の熱交換部２２で処理される熱交
換量はバイパス冷媒流量により決まり、このバイ
パス冷媒流量は毛細管２０の入口圧力及び過冷却
度又は乾き度によつて決まる。従つて毛細管入口
が過冷却冷媒の状態である方が圧縮機の周波数変
化等により圧力変化が生じても流量変化が少な
く、第１のバイパス配管１９の第１熱交換部２２
の出口１９ｃを安定な高圧の２相状態、すなわち
飽和領域に保持することができる。すなわち第２
の熱交換部２３は冷媒流量安定器としての機能を
持つ。考案者らの実験によれば、第１のバイパス
配管１９の内径、外径をそれぞれ２mm、４mm、第
２のバイパス配管２１の内径、外径をそれぞれ
4.6mm、６mm、毛細管２０の内径、長さをそれぞ
れ0.6mm、500mm、第１，第２の熱交換部２２，２
３の長さL1，L2をそれぞれ300mm，150mmとした
時、圧縮機１の吐出圧が10〜30Kg／cm²の範囲で安
定した飽和温度が検出され得ることが確認され
た。

なお、上記実施例では、冷媒バイパス回路１８
の第１，第２の熱交換部２２，２３として２重管
を用いた例を示したが、第４図に示すように第１
のパイパス配管１９、第２のバイパス配管２１を
特定長L1，L2接触させロウ付け等で固着し熱交
換させ得るようにしても上記実施例と同様の効果
を奏する。

［考案の効果］ 以上のように、この考案によれば、冷媒バイパ
ス回路を設け、これに飽和温度生成用第１の熱交
換部と冷媒流量安定化用の第２の熱交換部とを備
えたので、圧縮機の周波数変化等による吐出冷媒
圧力に変化が生じても安定した飽和温度を生成、
検出でき、信頼性の高い制御可能な空気調和機が
得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す冷媒回路
図、第２図はそれの冷媒バイパス回路の一例を示
す断面構成図、第３図はそれの動作説明用のモリ
エル線図、第４図はこの考案における冷媒バイパ
ス回路の他の実施例を示す構成図、第５図は従来
の空気調和機の制御系統を示すブロツク線図、第
６図は先に提案された飽和温度生成用冷媒バイパ
ス回路を示す構成図である。 図において１は圧縮機、２は四方弁、３は室外
熱交換器、４は可逆式膨張弁、５は室内熱交換
器、６は冷媒配管、６ａは吐出配管、６ｆは吸入
配管、７は冷媒回路、９は第１の冷媒温度検出
器、１８は冷媒バイパス回路、１９は第１のバイ
パス配管、１９ａはそれの入口、１９ｂはそれの
出口、１９ｃはそれの両熱交換部間位置、２０は
減圧用毛細管、２１は第２のバイパス配管、２１
ａはそれの出口、２１ｂはそれの入口、２１ｃは
それの両熱交換部間位置、２２は第１の熱交換
部、２３は第２の熱交換部、２４は第２の冷媒温
度検出器、２５は第３の冷媒温度検出器である。
図中同一符号は同一或は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 可変周波数電源で付勢される圧縮機、四方
   弁、室外熱交換器、電気信号で駆動される可逆
   式膨張弁及び室内熱交換器等を冷媒配管で連結
   してなる冷媒回路と、この冷媒回路の所定個所
   に設けられた冷媒温度検出器と、これら冷媒温
   度検出器からの冷媒温度信号に応じ上記可逆式
   膨張弁の開度及び上記圧縮機の付勢電源周波数
   を制御する制御装置とを備えた空気調和機にお
   いて、上記圧縮機の吐出配管と吸入配管との間
   に、入口が上記吐出配管に連がる第１のバイパ
   ス配管、出口が上記吸入配管に連がり、上記第
   １のバイパス配管と第１，第２の２箇所の熱交
   換部で熱交換するよう配置された第２のバイパ
   ス配管及び上記第１のバイパス配管の出口と上
   記第２のバイパス配管の入口を連結する減圧用
   の毛細管とからなる冷媒バイパス回路を設け、
   上記冷媒温度検出器を上記圧縮機の吸入配管、
   上記第１のバイパス配管における第１，第２の
   熱交換部間及び上記第２のバイパス配管におけ
   る第１，第２の熱交換部間にそれぞれ設けたこ
   とを特徴とする空気調和機。 (2) 上記第１及び第２の熱交換部において上記第
   １及び第２のバイパス配管の何れかを他方の内
   に配設し、２重管として熱交換させ得るように
   したことを特徴とする実用新案登録請求の範囲
   第１項記載の空気調和機。 (3) 上記第１及び第２の熱交換部において、上記
   第１及び第２のバイパス配管を所定長並行して
   接触させ固着し、熱交換させ得るようにしたこ
   とを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１又
   は第２項記載の空気調和機。