JPH04366341A - 空気調和装置 - Google Patents

空気調和装置

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JPH04366341A
JPH04366341A JP3141884A JP14188491A JPH04366341A JP H04366341 A JPH04366341 A JP H04366341A JP 3141884 A JP3141884 A JP 3141884A JP 14188491 A JP14188491 A JP 14188491A JP H04366341 A JPH04366341 A JP H04366341A
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heat exchanger
expansion valve
electric expansion
bypass path
valve
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Susumu Tatsuno
晋 辰野
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、正サイクルデフロスト
回路を備えた空気調和装置に係り、特に除霜運転中にお
ける暖房能力の向上対策に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、例えば特開昭64―3348
0号公報に開示される如く、圧縮機、室内熱交換器、減
圧機構及び室外熱交換器を順次接続してなる冷媒回路を
備えた空気調和装置において、吐出管から室外熱交換器
の液管にホットガスをバイパスするホットガスバイパス
路を開閉弁を介して設けるとともに、減圧機構の減圧抵
抗値をホットガスバイパス路の開閉弁の開閉に連動して
可変に構成しておき、暖房運転中のデフロスト指令時、
上記開閉弁を開いて、吐出冷媒を室内熱交換器側とホッ
トガスバイパス路側とに分岐して流通させることにより
、室内の暖房を行いながら室外熱交換器の着霜を融解し
ようとするものは公知の技術である。
【0003】また、例えば特開平1―208678号公
報に開示される如く、圧縮機、室内熱交換器、膨張弁及
び室外熱交換器を順次接続してなる冷媒回路を備えた空
気調和装置において、吐出管から室外熱交換器の液管に
ホットガスをバイパスするホットガスバイパス路を開閉
弁を介して設けるとともに、室内熱交換器−膨張弁間の
液管と吸入管とを接続する暖房用バイパス路を設けてお
き、室外熱交換器の着霜時にはホットガスバイパス路の
開閉弁を開いて除霜運転を行う一方で、暖房用バイパス
路の開閉弁を開いて膨張弁を閉じることにより、室内熱
交換器に冷媒を流通させて室内の暖房を行うようにした
ものも公知の技術である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のもののうち前者では、室外熱交換器の除霜運転を行
うときには常に室内熱交換器側にも冷媒を流通させなけ
ればならない構造となっており、減圧機構によって除霜
能力と暖房能力との比が一定に決定されるために、除霜
に要する時間が長く掛かる虞れがある一方、室内側の暖
房要求も十分満たされない虞れがある。
【0005】一方、上記従来のもののうち後者では、除
霜運転だけを行うことが可能であるが、除霜運転と暖房
運転とを同時に行うときに除霜能力と暖房能力との比は
除霜用バイパス路と暖房用バイパス路の管路抵抗の比で
定まり、実際の必要能力に応じて調節しうる構成になっ
ていないという問題があった。
【0006】本発明は、一般に除霜運転の開始直後には
室内側では予熱があるためにそれほど冷媒量を必要とし
ない一方、室外熱交換器側の温度がある程度上昇してい
ったん融解されるとその後はそれほど除霜能力を要求さ
れないように、除霜の進行に応じて室外熱交換器と室内
熱交換器とで必要な能力が変化することに鑑み、除霜能
力と暖房能力との比を調節しうる構造とすることにより
、除霜運転時間を過大にすることなく空調の快適性の向
上を図ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、請求項1の発明の講じた手段は、図1に示すように(
破線部分を除く)、圧縮機(1)と、室外熱交換器(3
)と、電動膨張弁(4)と、室内ファン(5a)を付設
した室内熱交換器(5)とを順次接続してなる主冷媒回
路(7)を備えた空気調和装置を前提とする。
【0008】そして、空気調和装置に、上記主冷媒回路
(7)の吐出管(6a)の一部位(P)と室外熱交換器
(3)−膨張弁(4)間の液管の一部位(Q)とをバイ
パス接続する第1バイパス路(10)と、該第1バイパ
ス路(10)の管路を開閉する開閉弁(11)と、上記
主冷媒回路(7)の第1バイパス路(10)との接続部
(Q)−電動膨張弁(4)間の液管と圧縮機(1)の吸
入管(6b)とをバイパス接続する第2バイパス路(2
0)と、上記電動膨張弁(4)側の冷媒の流れを室外熱
交換器(3)側と第2バイパス路(20)側とに切換え
る切換手段(21)とを設ける構成としたものである。
【0009】請求項2の発明の講じた手段は、図1の破
線部分に示すように、請求項1の発明において、空気調
和装置の暖房運転時、第1バイパス路(10)の開閉弁
(11)を閉じ、切換手段(21)により室内熱交換器
(5)からの冷媒を室外熱交換器(3)に流通させるよ
う制御する暖房運転制御手段(31)と、暖房運転中の
除霜運転指令時、上記第1バイパス路(10)の開閉弁
(11)を開き、電動膨張弁(4)を閉じて、室内ファ
ン(5a)の風量を低風量に制御する開始制御手段(3
2)と、上記室内熱交換器(5)の吹出空気の温度を検
出する吹出温度検出手段(Thu)と、該吹出温度検出
手段(Thu) の出力を受け、上記開始制御手段(3
2)による除霜運転の開始後、室内熱交換器(5)の吹
出空気の温度が第1設定温度以下になると、電動膨張弁
(4)を一定開度に開くよう制御する第1暖房能力増大
手段(33)と、該第1暖房能力増大手段(33)によ
る暖房能力の増大後、上記吹出温度検出手段(Thu)
で検出される室内熱交換器(5)の吹出空気の温度が上
記第1設定温度よりも低い第2設定温度以下になると、
上記切換手段(21)により電動膨張弁(4)下流側の
冷媒の流れを第2バイパス路(20)側に切換えて、電
動膨張弁(4)の開度を負荷に応じて調節するよう制御
する第2暖房能力増大手段(34)とを設けたものであ
る。
【0010】
【作用】以上の構成により、請求項1の発明では、暖房
運転中における室外熱交換器(3)の着霜時、開閉弁(
11)を開くことにより室外熱交換器(3)に吐出冷媒
を導入して室外熱交換器(3)の着霜を融解するいわゆ
る正サイクルによる除霜運転が可能であるとともに、切
換手段(21)の切換えにより電動膨張弁(4)下流側
の冷媒を第2バイパス路(20)側にバイパスさせるこ
とにより、圧縮機(1)からの吐出冷媒が点(P)で第
1バイパス路(10)−室外熱交換器(3)を経由する
サイクルと、室内熱交換器(5)−第2バイパス路(2
0)を経由するサイクルとの独立した2つのサイクルに
分離され、除霜と暖房とを同時に行うことが可能になる
【0011】そのとき、電動膨張弁(4)の下流側から
第2バイパス路(20)が分岐しているので、電動膨張
弁(4)の開度調節により、除霜能力と暖房能力との比
の調節が可能となり、暖房運転中の室内の予熱の状態や
室外熱交換器(3)の着霜の融解の進行に応じて、適切
な能力分配を行うことが可能となる。
【0012】請求項2の発明では、暖房制御手段(31
)による暖房運転中、除霜指令に応じて除霜運転を開始
する時には、開始制御手段(32)により、電動膨張弁
(4)を閉じ開閉弁(11)が開かれるので、圧縮機(
1)からの吐出冷媒がすべて室外熱交換器(3)に導入
され、室外熱交換器(3)の着霜が速やかに融解される
。このとき、室内ファン(5a)が低風量で運転される
ので、室内熱交換器(5)の予熱により室内の暖房が継
続され、空調の快適性が維持される。
【0013】そして、吹出温度検出手段(Thu)で検
出される室内熱交換器(5)の吹出空気温度が第1設定
温度以下になると、第1暖房能力増大手段(33)によ
り、電動膨張弁(4)が一定開度まで開かれるので、室
内熱交換器(5)側に吐出冷媒が流れて室内の暖房が行
われて、吹出空気温度の低下が抑制され、空調の快適性
が維持される。
【0014】さらに、その後、吹出空気温度が第1設定
温度よりも低い第2設定温度以下になると、第2暖房能
力増大手段(34)により、切換手段(21)が第2バ
イパス路(20)側に切換えられるとともに、電動膨張
弁(4)の開度が負荷に応じて調節され、室内熱交換器
(5)への冷媒流量が増大して、室内の暖房が確保され
る。すなわち、吐出冷媒が第1バイパス路(10)−室
外熱交換器(3)を経由するサイクルと室内熱交換器(
5)−第2バイパス路(20)を経由するサイクルの2
つの独立したサイクルで運転が行われ、室外熱交換器(
3)の除霜が停止することなく進行すると同時に室内熱
交換器(5)の暖房能力が増大し、除霜運転時間が過大
になることなく、空調の快適性が向上することになる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図2以下の
図面に基づき説明する。
【0016】図2は本発明の実施例に係る空気調和装置
の冷媒配管系統を示し、空気調和装置には、インバ―タ
(図示せず)により運転周波数が可変に調節される圧縮
機(1)と、暖房運転時には図中実線のごとく冷房運転
時には図中破線のごとく切換わる四路切換弁(2)と、
室外ファン(3a)を付設し、暖房運転時には蒸発器と
して冷房運転時には凝縮器として機能する室外熱交換器
(3)と、電動膨張弁(4)と、室内ファン(5a)を
付設し、暖房運転時には凝縮器として冷房運転時には蒸
発器として機能する室内熱交換器(5)とを冷媒配管(
6)で順次接続してなる主冷媒回路(7)が設けられて
いる。
【0017】そして、上記主冷媒回路(7)の吐出管(
6a)の一部位(P)と室外熱交換器(3)−電動膨張
弁(4)間の液管の一部位(Q)との間には、吐出冷媒
を直接室外熱交換器(3)に導入するための第1バイパ
ス路(10)が常閉の開閉弁(11)を介して設けられ
ていて、室外熱交換器(3)の着霜時には開閉弁(11
)を開いて吐出冷媒を直接室外熱交換器(3)に導入す
ることにより、室外熱交換器(3)の着霜を融解しうる
ようになされている。さらに、上記第1バイパス路(1
0)と主冷媒回路(7)との合流部位(Q)−電動膨張
弁(4)間の液管と吸入管(6b)とをバイパス接続す
る第2バイパス路(20)が設けられており、該第2バ
イパス路(20)と主冷媒回路(7)との接続部には、
電動膨張弁(4)下流側の冷媒の流れを室外熱交換器(
3)側と第2バイパス路(20)側とに切換える切換手
段としての三方弁(21)が設けられている。
【0018】すなわち、通常暖房運転時には、三方弁(
21)を室外熱交換器(3)側に切換えて電動膨張弁(
4)下流側の冷媒を室外熱交換器(3)に流通させる一
方、必要に応じて三方弁(21)の接続を第2バイパス
路(20)側に切換えることにより、室内熱交換器(5
)から電動膨張弁(4)−第2バイパス路(20)を経
て圧縮機(1)に戻るサイクルを生ぜしめるようにして
いる。
【0019】また、(Thu)は室内熱交換器(5)の
吹出空気の温度Tu を検出する吹出温度検出手段とし
ての吹出温度センサであって、該吹出温度センサ(Th
u)は信号線で空気調和装置の運転を制御するためのコ
ントロ―ラ(30)に接続されている。そして、該コン
トロ―ラ(30)により、吹出温度センサ(Thu)等
の信号に応じて、上記圧縮機(1)の運転周波数、室内
ファン(5a)の風量、第1バイパス路(10)の開閉
弁(11)の開閉、電動膨張弁(4)の開度、三方弁(
21)の切換え等を制御するようにしている。
【0020】暖房運転時、四路切換弁(2)が図中実線
側に切換わり、第1バイパス路(10)の開閉弁(11
)は閉じ、かつ三方弁(21)は室外熱交換器(3)側
に切換わっており、圧縮機(1)から吐出された冷媒が
室内熱交換器(5)で凝縮,液化され、電動膨張弁(4
)で膨張された後、室外熱交換器(3)で蒸発して圧縮
機(1)に戻るように循環する。なお、冷房運転時には
、四路切換弁(2)が図中破線側に切換わり、上記とは
逆の流れとなる。
【0021】ここで、上記暖房運転時におけるコントロ
―ラ(30)の制御内容について、図3のタイムチャ―
トに基づき説明する。ここで、図3の(a)は圧縮機(
1)の運転周波数、同図(b)は電動膨張弁(4)の開
度、同図(c)は開閉弁(11)の開閉、同図(d)は
三方弁(21)の切換え、同図(e)は室内ファン(5
a)の風量、同図(f)は室内熱交換器(5)の吹出空
気の温度Tu の時間変化を示す。上述のように、第1
バイパス路(10)の開閉弁(11)を閉じ、三方弁(
21)を室外熱交換器(3)側に切換えて、暖房運転を
行う。この制御により、請求項2の発明にいう暖房運転
制御手段(31)が構成されている。そして、暖房運転
中に、蒸発器として機能する室外熱交換器(3)が着霜
すると、除霜指令が出力され、第1バイパス路(10)
の開閉弁(11)を開き、電動膨張弁(4)を閉じて、
室内ファン(5a)の風量を低風量に制御する(図中の
時刻t1 参照)。この制御により、請求項2の発明に
いう開始制御手段(32)が構成されている。
【0022】次に、上記開始制御手段(32)による除
霜運転の開始後、室内熱交換器(5)の吹出空気の温度
が第1設定温度T1 以下になると、他の機器の作動は
そのままで電動膨張弁(4)の開度を所定開度に開くよ
う制御する(図中の時刻t2 参照)。この制御により
、請求項2の発明にいう第1暖房暖房能力増大手段(3
3)が構成されている。
【0023】また、上記第1暖房能力増大手段(33)
による暖房能力の増大後、上記吹出温度センサ(Thu
)で検出される室内熱交換器(5)の吹出空気の温度T
u が上記第1設定温度T1 よりも低い第2設定温度
T2 以下になると、他の機器の作動はそのままで、上
記三方弁(21)により室内熱交換器(5)下流側の冷
媒の流通路を第1バイパス路(20)側に切換えて、電
動膨張弁(4)の開度を負荷に応じて調節するよう制御
する(図中時刻t3 参照)。この制御により、請求項
2の発明にいう第2暖房能力増大手段(34)が構成さ
れている。
【0024】その後、室外熱交換器(3)の除霜が完了
すると、除霜運転の終了指令が出力され、各機器の状態
をすべて上記通常暖房運転時の状態に戻して、暖房運転
に復帰する(図中の時刻t4 参照)。
【0025】したがって、上記実施例では、空気調和装
置に、吐出管(6a)から室外熱交換器(3)に直接ホ
ットガスを導入する第1バイパス路(10)が開閉弁(
11)を介して設けられ、さらに、主冷媒回路(7)の
電動膨張弁(4)下流側に室外熱交換器(3)をバイパ
スして冷媒を吸入管(6b)に流通させる第2バイパス
路(20)が設けられているので、暖房運転中における
室外熱交換器(3)の着霜時、開閉弁(11)を開くこ
とにより室外熱交換器(3)に吐出冷媒を導入して室外
熱交換器(3)の着霜を融解するいわゆる正サイクルに
よる除霜運転が可能であるとともに、三方弁(21)の
切換えにより電動膨張弁(4)下流側の冷媒を第2バイ
パス路(20)側にバイパスさせることにより、室内熱
交換器(5)に冷媒を流通させて室内の暖房運転を行う
ことが可能となる。
【0026】すなわち、図4のモリエル線図に示すよう
に、圧縮機(1)からの吐出冷媒が点(P)で第1バイ
パス路(10)−室外熱交換器(3)を経由するサイク
ル(A)と、室内熱交換器(5)−第2バイパス路(2
0)を経由するサイクル(B)との独立した2つのサイ
クルに分離され、除霜と暖房とを同時に行うことが可能
になる。そのとき、電動膨張弁(4)の下流側から第2
バイパス路(20)が分岐しているので、電動膨張弁(
4)の開度調節により、第1バイパス路(10)−室外
熱交換器(3)を経由して流れる冷媒の流量と、室内熱
交換器(5)−第2バイパス路(20)を経由して流れ
る冷媒の流量との比つまり除霜能力と暖房能力との比の
調節が可能となり、暖房運転中の室内の予熱の状態や室
外熱交換器(3)の着霜の融解の進行に応じて、適切な
能力分配を行うことができる。よって、除霜運転時間を
過大にすることなく、空調の快適性の向上を図ることが
できるのである。
【0027】また、上記実施例のように、コントロ―ラ
(30)により除霜の進行に応じた具体的な制御を行っ
た場合、その効果が顕著となる。すなわち、暖房運転制
御手段(31)による暖房運転中、除霜指令に応じて除
霜運転を開始する時には、開始制御手段(32)により
、電動膨張弁(4)を閉じ開閉弁(11)を開くことで
、圧縮機(1)からの吐出冷媒をすべて室外熱交換器(
3)に導入し、室外熱交換器(3)の着霜を速やかに融
解する。このとき、室内ファン(5a)が低風量で運転
されるので、室内熱交換器(5)の予熱により室内の暖
房が継続され、空調の快適性が維持される。
【0028】そして、吹出温度センサ(Thu)で検出
される室内熱交換器(5)の吹出空気温度Tu が第1
設定温度T1 以下になると、第1暖房能力増大手段(
33)により、電動膨張弁(4)が一定開度まで開かれ
るので、室内熱交換器(5)側に吐出冷媒が流れて室内
の暖房が行われ、吹出空気温度Tu の低下が抑制され
る。
【0029】さらに、その後、吹出空気温度Tu が第
1設定温度T1 よりも低い第2設定温度T2 以下に
なると、第2暖房能力増大手段(34)により、三方弁
(21)が第2バイパス路(20)側に切換えられると
ともに、電動膨張弁(4)の開度が負荷に応じて調節さ
れ、室内熱交換器(5)への冷媒流量が増大して、室内
の暖房が確保される。すなわち、図4のモリエル線図に
示すように、圧縮機(1)からの吐出冷媒が点(P)で
第1バイパス路(10)−室外熱交換器(3)を経由す
るサイクル(A)と、室内熱交換器(5)−第2バイパ
ス路(20)を経由するサイクル(B)との独立した2
つのサイクルに分離されるとともに、電動膨張弁(4)
の開度調節によって、両者の能力分配比を適度に調節す
ることにより、室内熱交換器(5)の暖房能力を増大さ
せることができる。
【0030】すなわち、以上のように、除霜の進行に応
じて三方弁(21)を切換え、除霜能力と暖房能力とを
調節することにより、除霜運転時間を過大にすることな
く、空調の快適性の向上を図ることができるのである。
【0031】なお、上記実施例では、空気調和装置に四
路切換弁(2)を配設し、冷暖房サイクルを切換え可能
としたが、本発明は斯かる実施例に限定されるものでは
なく、暖房専用の空気調和装置についても適用すること
ができる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、圧縮機、室外熱交換器、電動膨張弁及び室外熱
交換器を順次接続して空気調和装置の主冷媒回路を構成
し、吐出管から室外熱交換器の入口側液管にホットガス
をバイパスさせる第1バイパス路を開閉弁を介して設け
るとともに、電動膨張弁直下流から吸入管に室外熱交換
器をバイパスする第2バイパス路を設けて、冷媒の流れ
を室外熱交換器側とバイパス路側とに切換えるようにし
たので、暖房運転中における除霜運転時、第1バイパス
路−室外熱交換器を経由して冷媒が循環するサイクルと
室内熱交換器−第2バイパス路を経由するサイクルの2
つの独立したサイクルに分離することができ、正サイク
ルによる除霜運転を行いながら室内の暖房運転を行うこ
とができるとともに、電動膨張弁の開度調節により、除
霜能力と暖房能力との比の調節を行うことができる。
【0033】請求項2の発明によれば、上記請求項1の
発明において、暖房運転中、除霜指令に応じて除霜運転
を開始する時には、電動膨張弁を閉じ開閉弁を開いて室
内ファンを低風量で運転し、その後、室内熱交換器の吹
出空気温度が第1設定温度以下になると、電動膨張弁を
一定開度まで開いて、さらに、その後、吹出空気温度が
第1設定温度よりも低い第2設定温度以下になると、電
動膨張弁直下流の冷媒の流れを第2バイパス路側に切換
え、電動膨張弁の開度を負荷に応じて調節するようにし
たので、除霜の進行に応じて冷媒の流れの切換と電動膨
張弁の開度調節とにより除霜能力と暖房能力とを適度に
調節することができ、除霜運転時間を過大にすることな
く、空調の快適性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】発明の構成を示すブロック図である。
【図2】発明の実施例に係る空気調和装置の冷媒配管系
統図である。
【図3】除霜運転時における各機器の作動変化を示すタ
イムチャ―ト図である。
【図4】除霜及び暖房同時運転時における冷凍サイクル
の状態を示すモリエル線図である。
【符号の説明】
1    圧縮機 3    室外熱交換器 4    電動膨張弁 5    室内熱交換器 5a  室内ファン 6a  吐出管 6b  吸入管 7    主冷媒回路 10  第1バイパス路 20  第2バイパス路 21  三方弁(切換手段) 31  暖房運転制御手段 32  開始制御手段 33  第1暖房能力増大手段 34  第2暖房能力増大手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  圧縮機(1)と、室外熱交換器(3)
    と、電動膨張弁(4)と、室内ファン(5a)を付設し
    た室内熱交換器(5)とを順次接続してなる主冷媒回路
    (7)を備えた空気調和装置において、上記主冷媒回路
    (7)の吐出管(6a)の一部位(P)と室外熱交換器
    (3)−膨張弁(4)間の液管の一部位(Q)とをバイ
    パス接続する第1バイパス路(10)と、該第1バイパ
    ス路(10)の管路を開閉する開閉弁(11)と、上記
    主冷媒回路(7)の第1バイパス路(10)との接続部
    (Q)−電動膨張弁(4)間の液管と圧縮機(1)の吸
    入管(6b)とをバイパス接続する第2バイパス路(2
    0)と、上記電動膨張弁(4)下流側の冷媒の流れを室
    外熱交換器(3)側と第2バイパス路(20)側とに切
    換える切換手段(21)とを備えたことを特徴とする空
    気調和装置。
  2. 【請求項2】  請求項1記載の空気調和装置において
    、空気調和装置の暖房運転時、第1バイパス路(10)
    の開閉弁(11)を閉じ、切換手段(21)により室内
    熱交換器(5)からの冷媒を室外熱交換器(3)に流通
    させるよう制御する暖房運転制御手段(31)と、暖房
    運転中の除霜運転指令時、上記第1バイパス路(10)
    の開閉弁(11)を開き、電動膨張弁(4)を閉じて、
    室内ファン(5a)の風量を低風量に制御する開始制御
    手段(32)と、上記室内熱交換器(5)の吹出空気の
    温度を検出する吹出温度検出手段(Thu)と、該吹出
    温度検出手段(Thu) の出力を受け、上記開始制御
    手段(32)による除霜運転の開始後、室内熱交換器(
    5)の吹出空気の温度が第1設定温度以下になると、電
    動膨張弁(4)を一定開度に開くよう制御する第1暖房
    能力増大手段(33)と、該第1暖房能力増大手段(3
    3)による暖房能力の増大後、上記吹出温度検出手段(
    Thu)で検出される室内熱交換器(5)の吹出空気の
    温度が上記第1設定温度よりも低い第2設定温度以下に
    なると、上記切換手段(21)により電動膨張弁(4)
    下流側の冷媒の流れを第2バイパス路(20)側に切換
    えて、電動膨張弁(4)の開度を負荷に応じて調節する
    よう制御する第2暖房能力増大手段(34)とを備えた
    ことを特徴とする空気調和装置。
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