JPH0399165A

JPH0399165A - 空気調和機

Info

Publication number: JPH0399165A
Application number: JP23342389A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Udagawa; 宇田川　義紘; Chikau Suma; 須摩　誓; Yoshinobu Fujita; 義信藤田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-09-08
Filing date: 1989-09-08
Publication date: 1991-04-24

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、暖房と冷房の切り替え作動が可能な空気調和
機に関する。

（従来の技術）空気調和機を高効率で運転するためには、適宜に膨脹弁
を開度調節して、コンブレッサの吸込み側で常にスーパ
ーヒート状態に制御する必要がある。

ところが、冷凍サイクルの運転状態によって冷媒の流れ
状態は刻々と変化するため、これに応じた制御は非常に
困難であった。

一般に、空気調和機は冷房運転時に蒸発器は室内側にあ
り、室内外冷媒配管による圧力損失があるため、単純に
熱交換器温度を測定しても正確な蒸発温度とはいえない
ものであった。

また、室内側熱交換器が複数個設けられるようなマルチ
エアコンは、必ずしも全ての熱交換器に冷媒が流れてい
ないくてもコンプレッサは運転されるから、室内側熱交
換温度検出が非常に困難なものであった。

このため、蒸発圧力を検出するセンサーを取り付け、温
度に換算して制御する方法が考えられるが、圧力センサ
ーは高価でありながら信頼性の高いものではなく実用性
に欠けるものであった。

（発明が解決しようとする課８）空気調和機は膨脹弁を適宜制御してコンプレッサに吸込
まれる冷媒を常にスーパーヒート状態に保つことが最も
望ましいが、このような制御を連続して行うことは非常
に困難なものであった。

例えば熱交換器温度を測定しても冷媒配管の圧力損失等
により正確な蒸発温度が得られず、これに従って膨脹弁
を制御することは不可能であった。

このため圧力センサーを設けて蒸発圧力を検出して温度
に換算することが考えられたが、現状における圧力セン
サーは信頼性に欠け実用に要求される性能を得ることが
できなかった。

本発明は上記課題に着目してなされたものであり、熱交
換器における冷媒の蒸発状態をより正確に検知し、この
検知結果に応じて適確な膨脹弁制御を行うことで効率の
高い制御ができる空気調和機を提供することを目的とす
る。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）冷凍サイクル回路中に室外側熱交換器を設け、室内側熱
交換器を設け、冷房時の室外側熱交換器の吐出側と室内
側熱交換器の吸込側との間に膨脹弁を設け、上記冷房時
の室外側熱交換器の吸込側と室内側熱交換器の吐出側と
の間にコンプレッサを設け、上記冷凍サイクル回路中の
膨脹弁の冷房時の吸込側に第１キャピラリチューブの一
端を接続し、上記膨脹弁の冷房時の吐出側に第２キャピ
ラリチューブの一端を接続し、これらの第１キャピラリ
チューブおよび第２キャピラリチューブのそれぞれの他
端側を合流するとともにバイパス回路の一端に接続し、
このバイパス回路の他端をコ，ンプレッサの吸込側に接
続し、上記バイパス回路の他端が接続されたコンブレッ
サの吸込側と上記室内側熱交換器との間に第１温度セン
サーを設け、上記第１キャピラリチューブおよび第２キ
ャピラリチューブと上記コンプレッサとの間に第２温度
センサーを設け、上記バイパス回路の上記第２温度セン
サーの下流側にあって上記冷凍サイクル回路中の高温部
に熱的に接合して熱交換する冷媒熱交換器を設け、上記
第１温度センサーと第２温度センサーとからの検出値を
基にコンブレッサの吸込側でスーパーヒート状態を保持
するごとく上記膨脹弁を制御する制御装置を設けた空気
調和機にある。

（作　用）膨脹弁の吐出側と吸込側にそれぞれキャピラリチューブ
を設けバイパス回路を接続することにより、冷房時にお
いては凝縮された冷媒がバイパス回路に流れ込みこの冷
媒の温度は第２温度センサーにより検出される。また、
冷房時において室内側熱交換器から吐出された冷媒の温
度は第１温度センサーによって検出される。制御装置に
よって上記第１温度センサーと第２温度センサーのそれ
ぞれの検出値を基に制御装置が適切な膨脹弁開度を演算
し、膨脹弁の開度を制御する。これによりコンプレッサ
の吸込側における冷媒は常にスーパーヒート状態に維持
され、効率を高める制御ができる。

（実施例）本発明にける第１実施例について第１図を参照して説明
する。第１図中における空気調和機１は冷凍サイクル回
路２とこの冷凍サイクル回路２に接続されたバイパス回
路３とを備えている。まず、冷凍サイクル回路２につい
て説明すれば、この冷凍サイクル回路２中には室外側熱
交換器４が設けられており、さらに、室内側熱交換器５
が設けられている。

そして、上記室外側熱交換器４の冷房運転時における吐
出側と、上記室内側熱交換器５の冷房運転時における吸
込側との間には膨脹弁６が設けられている。

一方、上記室外側熱交換器４の冷房運転時における吸込
側と、上記室内側熱交換器５の冷房運転時における吐出
側との間には四方弁８を介してコンプレッサ７が設けら
れている。そして、上記四方弁はコンブレッサ７と上記
室外側熱交換器４との間と、上記コンブレツサ７と上記
室内側熱交換器５との間とにそれぞれ介在して挿入され
、コンブレッサ７により強制循環される冷媒の流れ方向
を切り換えるようになっている。

つぎに、上記バイパス回路３について説明する。

上記冷凍サイクル回路２中に設けられた上記膨脹弁６の
冷房時における吸込側には第１キャピラリチューブ９の
一端が接続されている。さらに、上記冷凍サイクル回路
２中に設けられた上記膨脹弁６の冷房時における吐出側
には上記第１キャピラリチューブ９と同様の第２キャピ
ラリチューブ１０の一端が接続されている。

これら、第１キャピラリチューブ９と第２キャピラリチ
ューブ１０のそれぞれの他端は互いに接続されており、
この接続部分に対して上記バイパス同路３の一端が接続
されている。このバイパス回路３の他端部は上記コンプ
レッサ７の吸込側と四方弁８との間に接続されている。

また、バイパス回路３の中途部には上記コンブレッサ７
の吐出側と上記四方弁８との間と熱的に接合されており
、双方の回路中２，３を流れる冷媒間で熱交換する冷媒
熱交換器１１が設けられている。

さらに、上記冷凍サイクル回路２のコンブレッサ７の吸
込側の上記バイパス回路３が接続された部分と四方弁８
との間には第１温度センサー１２が設けられている。

また、上記第１キャピラリチューブ９と第２キャピラリ
チューブ１０の接続部分と上記冷媒熱交換器１１との間
に第２温度センサー１３が設けられている。

そして、上記第１温度センサー１２と第２温度センサー
１３のそれぞれは制御装置１４に対して検出温度を出力
するようになっており、この制御装置１４は上記温度セ
ンサー１２．１３からの入力を基に膨脹弁６の開度を制
御するようになっている。ここで、上記膨脹弁６には電
気信号により開度を選択する図示しない開度調節機構が
設けられており、この開度調節機構が上記制御装置１４
からの信号を受けて駆動するようになっている。

上述のように構成された空気調和機１は冷房および暖房
切り換えができるように構成されている。

以下冷房時における冷媒の流れと膨脹弁６の制御につい
て説明する。

上記コンプレッサ７によって圧縮された冷媒は冷媒熱交
換器１１を通り、四方弁８を通過して室外側熱交換器４
を通過して熱を放出する。その後膨脹弁６を通って室内
側熱交換器５を通過して熱を吸収する。熱を吸収した冷
媒は四方弁８および第１温度センサー１２を通過して再
度コンプレッサ７に吸込まれる。冷凍サイクル回路２中
でこのような運転が行われているとき、上記バイパス回
路２においては第１キャピラリチューブ９には上記膨脹
弁６を通過する前の冷媒が流入し、上記第２キャピラリ
チューブ１０には上記膨脹弁６を通過した後の冷媒が流
入する。これら第１キャピラリチューブ９と第２キャピ
ラリチューブ１０とを通過した冷媒は気液混合状態に合
流した後第２温度センサー１３と冷媒熱交換器１１を順
次通過する。ここで、上記第２温度センサー１３は第１
キャピラリチューブ９と第２キャピラリチューブ１０を
通過した後の均圧化された気液混合状態の冷媒の温度を
検出するので正確な蒸発温度を測定することができる。

冷媒熱交換器１１は上記キャピラリチューブ９．１０を
通過した気戚混合状態の冷媒を加熱して気化した後にコ
ンプレッサ７の吸込み側に流入し、コンブレッサ７への
液戻りを防止できる。なお、上記キャピラリチューブ９
，１０に吸込まれる冷媒は極少量のため、冷凍サイクル
回路２の本来の機能を低下させることはない。

以下、上記制御装置１４について説明する。制御装置１
４は上記第１温度センサー１２および第２ａ度センサー
１３からの信号が入力される人力部と、この人力部に人
力された信号を演算処理する演算処理部と、予め最適の
膨脹弁６の開度制御状態を記憶した記憶部と、上記演算
処理部で得られた演算結果を膨脹弁６の開度調節機構部
に出力して開度を調節する出力部とからなるマイクロコ
ンピュータを備えている。

そして、上記冷房運転中において第１温度センサー１２
と第２温度センサー１３は制御装置１４に対して検知信
号を出力する。上記制御装置１４は第１温度センサー１
２と第２温度センサー１３からの信号を人力部に受ける
。人力部から入力された信号は演算処理部に送信され、
例えば温度センサー１２．１３によって出力された電圧
値等を温度に換算する。そして、演算処理部は上記第１
温度センサー１２と第２温度センサー１３とで得られた
温度の差を算出する。さらに、上記記憶部に記憶された
例えば関数式にこの温度差を代入して演算を行う。ここ
で、上記記憶部に記憶された関数式は膨脹弁６前後の平
均の冷媒温度とコンプレッサ７の吸込み側の冷媒の温度
との温度差とこの温度差における膨脹弁６の最適開度と
の関係式であり、得られた数値はそのまま膨脹弁６の開
放量になる。また、２本のキャピラリチューブ９．１２
を合流したことで第２温度センサー１３を１つにできる
ので制御系が安価に製作できる。

こうして演算して得られた数値は上記出力部から上記膨
脹弁６の開度調節機構に送信される。この信号を受けて
開度調節機構は膨脹弁６の開度を調節する。この膨脹弁
６の制御は、おおよそ上記両温度センサー１２．１３で
検出される温度の差が大きい場合に膨脹弁６を閉じ、温
度差が小さい場合に膨脹弁６を開くという制御となる。

これにより、コンブレッサ７に流入する冷媒は常に適性
なスーパーヒート状態になり、極めて効率の高い空調を
行うことができる。

本発明における第２実施例を第２図を参照して説明する
。図中に示される空気調和機１５は冷凍サイクル回路１
６とバイパス回路１７とを備えている。そして、上記冷
凍サイクル回路１６には室外側熱交換器１８が設けられ
、この室外側熱交換器１８の冷房時の吐出側には膨脹弁
１つが設けられている。この膨脹弁１つの冷房時の吐出
側には、第１乃至第３の室内側熱交換器２０，２１．２
２が並列状態で設けられており、これら室内側熱交換器
２０，２１．２２のそれぞれの流入側と吐出側には開閉
弁２３が配設されている。

さらに、上記第１乃至第３の室内側熱交換器２０．２１
．２２の冷房峙の吐出側には四方弁２４が接続されてい
る。この四方弁２４は上記室外側熱交換器１８の冷房時
の吸込側にも接続されており、また、この四方弁２４の
他の二方の接続部にはコンプレッサ２５の吸込側と吐出
側とが接続されており、上記四方弁２４の切り換えによ
り、コンプレッサ２５による冷媒の圧送方向を変更し、
冷房および暖房の切り換えをするようになっている。

一方上記バイパス回路１７は上記膨脹弁１９の冷房時の
吸込側に第１キャピラリチューブ２６の一端が接続され
、また、上記膨脹弁１９の冷房時の吐出側には第２キャ
ピラリチューブ２７の一端が接続されている。これら第
１および第２のキャピラリチューブ２６．２７の他端側
は互いに合流するように接続されており、バイパス回路
１７が形成されている。このバイパス回路１７は上記コ
ンブレッサ２５の吸込側まで延長されて接続されており
、中途部に上記コンプレッサ２５の吐出側と熱交換する
冷媒熱交換器２８が設けられている。

この冷媒熱交換器２８は冷凍サイクル回路１６のコンプ
レッサ２５から吐出される冷媒とバイパス回路１７の中
途部との間で双方の冷媒間で熱交換するものであり、バ
イパス回路１７からコンプレッサ２５に液状態の冷媒が
吸込まれることを防止するようになっている。

また、上記室外側熱交換器１８には熱交換途中部分の冷
媒温度を検出する第１温度センサー２９が設けられてお
り、さらに、この室外側熱交換器１８の冷房時の吸込側
には第２温度センサー３０が設けられている。そして、
上記第１温度センサー２つと第２温度センサー３０との
それぞれには第１制御装置３１が接続されている。

また、上記バイパス回路１７の冷媒熱交換器２８と第１
および第２キャピラリチューブ２６．２７との間には第
３温度センサー３２が設けられている。このように膨脹
弁１９を挟んで設けられたキャピラリチューブ２６．２
７が互いに合流することで、気液混合状態の冷媒を得る
ことができるので正確な冷媒の蒸発温度を測定すること
ができる。

また、第１乃至第３の室内側熱交換器２０，２１．２２
と四方弁２４との間には第４温度センサー３３が設けら
れている。上記第３温度センサー３２と第４温度センサ
ー３３は第２制御装置３４に接続されている。

そして、第１制御装置３１は冷房時において上記第１温
度センサー２つと第２温度センサー３０との検出温度の
差が大きい場合に上記膨脹弁１９を閉じ、検出温度の差
が小さい場合には膨脹弁１９を開くように構成されてい
る。

また、上記第２制御装置３４は暖房時において上記第３
温度センサー３２と第４温度センサー３３との検出温度
の差が大きい場合に膨脹弁１９を閉じ、温度差が小さけ
れば上記膨脹弁１９を開くように構成されている。なお
、上記制御装置３１．３４の構造は上記第１実施例と同
様に構成されている。

このように構成することで、上記コンブレッサ２５の吸
込側の冷媒が常にスーパーヒート状態にあり、効率の高
い空気調和機１５を提供できる。

本発明における第３実施例を第３図を参照して説明する
。図中に示される空気調和機４５は冷凍サイクル回路３
６とバイパス回路３７とを備えており、上記冷凍サイク
ル回路３６の中途部には室外側熱交換器３８が設けられ
ている。この室外側熱交換器３８の冷房時の吐出側には
膨脹弁３９が設けられており、この膨脹弁３９の冷房時
の吐出側には室内側熱交換器４０が設けられている。そ
して、上記室外側熱交換器３８の冷房時の吸込側と室内
側熱交換器４０の冷房時の吐出側とには四方弁４１が接
続されている。また、この四方弁４１にはコンプレッサ
４２の吸込側と吐出側が接続されており、冷房時と暖房
時とで冷媒の流れ方向を切り換えするようになっている
。

一方、上記バイパス回路３７は上記膨脹弁３９の冷房時
の吸込側に第１キャピラリチューブ４３の一端が接続さ
れており、また、上記膨脹弁３９の冷房時の吐出側に第
２キャピラリチューブ４４の一端が接続されている。こ
れら第１および第２キャピラリチューブ４３．４４の他
端側は互いに合流接続されて延長されバイパス回路３７
を形成している。このバイパス回路３７はキャピラリチ
ューブ４３．４４の合流後に膨脹弁３つの冷房時の吐出
側に沿って延長され、この部分に第１冷媒熱交換器４５
が設けられてる。また、第１冷媒熱交換器４５が設けら
れた部分からさらに延長されたバイパス回路３７はその
中途部が上記膨脹弁３９の冷房時の吸込側に沿って延長
されている。

そして、この部分には第２冷媒熱交換器４６が設けられ
ている。この第２冷媒熱交換器４が設けられた部分から
さらに延長されたバイパス回路３７ハ上記コンブレッサ
４２の吸込側に接続されてる。

そして、上記２つのキャピラリチューブ４３．４４の合
流点と第１冷媒熱交換器４５との間には第１ｄ度センサ
ー４７が設けられている。この第１温度センサー４７は
キャピラリチューブ４３，４４の合流により気液混合状
態の冷媒の温度を測定できるので正確な蒸発温度を測定
することができる。また、上記バイパス回路３７の吐出
端が接続されたコンプレッサ４２の吸込側と四方弁４１
との間にも同様の第２温度センサー４８が設けられてい
る。

これら第１温度センサー４７と第２温度センサー４８に
はそれぞれ制御装置４つが接続されており、この制御装
置４９に対して検出信号を出力するようになっている。

また、制御装置４９は上記膨脹弁３つに設けられた図示
しない開度調節機構の駆動源に接続されており、膨脹弁
３９の開度を変更調節するようになっている。

この制御装置４９に上記検出信号を受けて、それぞれの
温度センサー４７．４８の位置における温度を演算し、
さらに互いの温度差を演算する。

この算出値を基に最適の膨脹弁３９の開度を得る。

この演算によって求めた開度に応じて制御装置４つが膨
脹弁３９の開度調節機構に対して信号を出力する。この
信号により膨脹弁３９はその間度が変更され、最適の弁
開度状態に制御される。ここで、上記膨脹弁３つは上記
温度差が大きい場合には閉じられ、温度差が小さい場合
に開かれる。

このように制御されることで、上記コンプレッサ４２の
吸込側での冷媒は常にスーパーヒート状態となり、効率
の高い運転状態を得ることができる。

なお、上記バイパス回路３７に流入する冷媒の量は極め
て少ないので冷凍サイクル回路３６の正常な運転の妨げ
となることが防止できる。

また、上記バイパス回路３７は第１冷媒熱交換器４５と
第２冷媒熱交換器４６とが設けられていることでコンブ
レッサ４２の吸込側に液冷媒が流入することを防止でき
る。

なお、上記各実施例では冷暖房切り換えができる空気調
和機を対象として説明しているが、四方弁が設けられな
い冷房専用等の空気調和機にも実施できる。

［発明の効果〕膨脹弁の冷房時の吸込側に第１キャピラリチューブの一
端を接続し、かつ、膨脹弁の冷房時の吐出側に第２キャ
ピラリチューブの一端を接続し、これらのキャピラリチ
ューブの他端を合流し、この合流点より下流側に第２温
度センサーを設けたことにより、一つの第２温度センサ
ーで気液混合状態の冷媒温度、つまり冷媒の蒸発温度を
疋確にｉ１ＦＪ定することができる。また、第２温度セ
ンサーでの測定が終了され、コンプレッザの吸込側に吸
込まれる以前に、冷媒熱交換器により熱交換することで
、コンブレッサへの液冷媒の流入を防止するとともに、
効率の高い冷凍サイクルとすることができる。また、上
記第２温度センサーと上記コンブレッサの吸込側の第１
温度センサーとの温度を比較してこの温度差に応じて膨
脹弁の開度を制御する制御装置を設けたことにより、常
にコンブレッサの吸込側の冷媒をスーパーヒート状態と
することができるので、コンブレッサにとって最適の運
転状態に保つことができ、極めて効率の高い空気調和機
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における第１実施例の冷凍サイクルを示
す回路図、第２図は本発明における第２実施例の冷凍サ
イクルを示す回路図、第３図は本発明における第３実施
例の冷凍サイクルを示す回路図である。１・・・空気調和機、２・・・冷凍サイクル回路、３・
・・バイパス回路、４・・・室外側熱交換器、５・・・
室内側熱交換器、６・・・膨脹弁、７・・・コンプレッ
サ、９・・・第１キャピラリチューブ、１０・・・第２
キャピラリチューブ、１１・・・冷媒熱交換器、１２・
・・第１温度センサー　１３・・・第２温度センサー　
１４・・・制御装置。

Claims

【特許請求の範囲】

室外側熱交換器と、室内側熱交換器と、冷房時の室外側
熱交換器の吐出側と室内側熱交換器の吸込側との間に設
けられた膨脹弁と、上記冷房時の室外側熱交換器の吸込
側と室内側熱交換器の吐出側との間に設けられたコンプ
レッサと、を有する冷凍サイクル回路を具備した空気調
和機において、上記膨脹弁の冷房時の吸込側に第１キャ
ピラリの一端側を接続し、上記膨脹弁の冷房時の吐出側
に第２キャピラリの一端側を接続し、これらの第１キャ
ピラリチューブおよび第２キャピラリチューブのそれぞ
れの他端側を合流するとともにバイパス回路の一端に接
続し、上記バイパス回路の他端をコンプレッサの吸込側
に接続し、上記バイパス回路の他端が接続されたコンプ
レッサの吸込側と上記室内側熱交換器との間に第１温度
センサーを設け、上記第１キャピラリチューブおよび第
２キャピラリチューブと上記コンプレッサとの間に第２
温度センサーを設け、上記バイパス回路の上記第２温度
センサーの下流側にあって上記冷凍サイクル回路中の高
温部に熱的に接合し上記コンプレッサに至るまでに冷媒
間で熱交換をする冷媒熱交換器を設け、上記第１温度セ
ンサーと第２温度センサーとからの検出値を基にコンプ
レッサーの吸込側でスーパーヒート状態を保持するごと
く上記膨脹弁の開度を制御する制御装置を設けたことを
特徴とする空気調和機。