JPH06272971A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空気調和機が冷房運転の過負荷条件すなわち
外気温度が高い条件下、室外熱交換器の据付環境が悪
く、多少のショートサイクルを起こしたり、室外熱交換
器周辺の通風が悪く空気の澱みを生じた場合においても
空気調和機を異常停止させることなく、かつ圧縮機の故
障を招くような過酷な運転を回避して、継続的に冷房運
転できる運転範囲を拡大した空気調和機を得る。 【構成】 冷房運転時に室外熱交換器３の出口配管温度
Ｔが第１の設定温度（Ｔ１：６０℃）を越えると、バイ
パス電磁弁１０を開くことにより圧縮機１の負荷を低減
し、バイパス電磁弁１０が開いた状態で室外熱交換器３
の出口配管温度Ｔが第２の設定温度（Ｔ２：６７℃）を
越えると圧縮機１を非常停止させて圧縮機１を保護す
る。また、バイパス電磁弁１０が開いた状態で室外熱交
換器３の出口配管温度Ｔが第３の設定温度を下回るとバ
イパス電磁弁１０を閉じて元の常態に戻す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、過酷な据付条件や温
度条件の下での運転範囲を拡大するためにバイパス電磁
弁の制御及び圧縮機を保護するための制御を行う空気調
和機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機は、その据付環境や運転温度
条件に対する耐力を確保するために容量制御用のバイパ
ス経路を備えているのが一般的である。

【０００３】図９は、例えば、特開昭６３−１９７８５
３号公報に示された従来の空気調和機の冷凍サイクルを
示す図である。

【０００４】空気調和機は、図９に示すように、フロン
等の冷媒を圧縮する圧縮機１を有しており、圧縮機１の
吐出側には、高圧、高温のガス冷媒に適した冷媒配管７
ａが接続されている。そして、冷媒配管７ａの他端に
は、冷房時と暖房時とでその方向を切り換える四方弁２
が接続されており、実線は冷房時、破線は暖房時を示し
ている。更に、四方弁２には、冷媒配管７ｂを介して冷
媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器３が接続さ
れており、室外熱交換器３は、送風ファンと冷媒を通す
パイプとからなっており、冷房時は凝縮器として機能
し、かつ暖房時は蒸発器として機能するようになってい
る。

【０００５】室外熱交換器３には、冷房時に室外熱交換
器３により液化された高圧の冷媒を絞り膨脹させる絞り
手段としてのキャピラリチューブ４ａと、冷房時には冷
媒の流入を阻止する逆止弁２１ａとが並列に接続されて
おり、キャピラリチューブ４ａと逆止弁２１ａとには、
冷媒配管８ａを介して冷房時には開状態となりかつ暖房
時には冷媒の流入を阻止する逆止弁２１ｂと、暖房時に
後述する室内熱交換器５により液化された高圧の冷媒を
絞り膨脹させる絞り手段としてのキャピラリチューブ４
ｂとが並列に接続されている。そして、キャピラリチュ
ーブ４ｂと逆止弁２１ｂとには、冷媒と外気との間で熱
交換を行う室内熱交換器５が接続されており、室内熱交
換器５は、送風ファンと冷媒を通すパイプとからなって
おり、暖房時は凝縮器として機能し、かつ冷房時は蒸発
器として機能するようになっている。

【０００６】更に、室内熱交換器５には、冷媒配管８ｂ
を介して四方弁２が接続されており、四方弁２には、冷
媒配管８ｃを介して室内熱交換器５または室外熱交換器
３により蒸発したガス冷媒を貯溜するアキュムレータ６
が接続されており、アキュムレータ６には、圧縮器１の
吸入側が冷媒配管８ｄを介して接続されている。

【０００７】また、圧縮機１の吐出側の冷媒配管７ａと
キャピラリチューブ４ａと逆止弁２１ｂとを接続する冷
媒配管８ａとの間には、バイパス経路９が連通されてお
り、バイパス経路９中には、バイパス電磁弁１０が配設
されている。

【０００８】次に動作について説明する。

【０００９】冷房時、圧縮機１は、アキュムレータ６よ
り低圧低温のガス冷媒を吸入し、圧縮して高圧高温のガ
ス冷媒として冷媒配管７ａ、四方弁２及び冷媒配管７ｂ
を通って室外熱交換器３へ送出する。そして、室外熱交
換器３は、高圧高温のガス冷媒を外気（例えば３５℃）
により冷却して液化し、高圧の液冷媒とする。

【００１０】それから、この液冷媒は、キャピラリチュ
ーブ４ａを通過する際に膨脹して減圧されて低圧の液冷
媒となり、この低圧の液冷媒は、冷媒配管８ａ、逆止弁
２１ｂを通って室内熱交換器５において蒸発してガス冷
媒となる。なお、キャピラリチューブ４ｂは抵抗が大き
いため、液冷媒は、逆止弁２１ｂのみを通過する。この
際、冷媒の蒸発による温度降下により室内空気は冷却さ
れ、室内が冷房される。更に、ガス冷媒は、冷媒配管８
ｂ、四方弁２及び冷媒配管８ｃを通ってアキュムレータ
６へ戻る。

【００１１】一方、暖房時、四方弁２は、破線で示すよ
うに切り換えられる。そして、圧縮機１により圧縮され
た高圧高温のガス冷媒は、冷媒配管８ｂを通って室内熱
交換器５へ送出され、室内熱交換器５は高圧高温のガス
冷媒を室内空気により冷却して液化し、高圧の液冷媒と
する。すなわち、室内空気は高温のガス冷媒の熱により
暖められ、室内が暖房される。

【００１２】それから、この液冷媒は、キャピラリチュ
ーブ４ｂを通過する際に膨脹して減圧されて低圧の液冷
媒となり、この低圧の液冷媒は、冷媒配管８ａ、逆止弁
２１ａを通って室外熱交換器３において蒸発してガス冷
媒となる。更に、ガス冷媒は、冷媒配管７ｂ、四方弁２
及び冷媒配管８ｃを通ってアキュムレータ６へ戻る。

【００１３】また、暖房時、外気は０℃以下になること
もあるので、キャピラリチューブ４ｂ及び室外熱交換器
３に着霜することがある。このため、所定時間毎にバイ
パス電磁弁１０を開放し、圧縮機１により圧縮された高
温のガス冷媒をキャピラリチューブ４ｂ及び室外熱交換
器３に供給し、付着した霜を溶かすいわゆるホットガス
デフロストを行う。

【００１４】更に、暖房時には、室内空気温度が上昇し
たり、室外熱交換器３のフィルターの目詰まりにより送
風ファンの風量が低下するなどして圧縮機１の吐出圧力
が高くなった場合、バイパス電磁弁１０を開放し、圧縮
機１の吐出圧力が異常に上昇するのを防止する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】従来の空気調和機は、
以上のように構成されており、冷暖房時の空調負荷の減
少時、すなわち冷房時であれば低温条件側、暖房時であ
れば高温条件側の温度条件における運転範囲の拡大を提
案するものである。同様の提案は、例えば特開平１−１
４７２６５号公報に開示されている容量制御型圧縮機を
利用した空気調和機がある。

【００１６】しかし、最近の空気調和機の据付環境を見
ると、空調負荷が低いときの問題よりも空調負荷が大き
い過負荷時、特に冷房運転している際に気温が高いとき
のことが問題になっている。すなわち、室外熱交換器の
設置スペース不足、据付環境の悪化により狭い空間に室
外熱交換器を設置することにより、ショートサイクルを
起こしたり、また室外熱交換器の通風が悪いために空気
の澱みを生じて、外気温度よりもかなり高い吸い込み空
気温度での運転を余儀無くされ、その結果冷房運転時に
冷媒圧力の異常な上昇、圧縮機の吐出温度の上昇を招
き、圧縮機の許容運転範囲を越えてしまうため、空気調
和機を異常停止させて本来の冷房効果を得られないこと
が多発している。

【００１７】また、冷房を最も必要とするのは、外気温
度が高い条件下であるが、上述した従来の空気調和機に
おいては外気温度が所定条件を上回る場合には、空気調
和機を一旦停止させるか、もしくは異常停止させること
により圧縮機を保護しているため、本来の冷房運転がで
きなくなるという問題点があった。

【００１８】更に、このような条件下で圧縮機を一旦停
止させた場合、停止させた後の圧縮機の起動を容易にす
るための制御方法が例えば特開昭６３−２３３２５５号
公報に提示されているが、この公報の制御方法も冷房が
必要なときに冷房運転を継続させるものではない。

【００１９】この発明は、上記のような課題を解消する
ためになされたもので、空気調和機が冷房運転の過負荷
条件すなわち外気温度が高い条件下、室外熱交換器の据
付環境が悪く、多少のショートサイクルを起こしたり、
室外熱交換器周辺の通風が悪く空気の澱みを生じた場合
においても空気調和機を異常停止させることなく、かつ
圧縮機の故障を招くような過酷な運転を回避して、継続
的に冷房運転できる運転範囲を拡大した空気調和機を得
ることを目的とするものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る空気調和機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と外気
との間で熱交換を行う室外熱交換器と、冷媒と室内空気
との間で熱交換を行う室内熱交換器と、室外熱交換器ま
たは室内熱交換器により液化された高圧の冷媒を絞り膨
脹させる絞り手段と、圧縮機、室外熱交換器、絞り手
段、及び室内熱交換器を順次に連結する冷媒配管と、圧
縮機の吐出側高圧配管から絞り機構と室内熱交換器を連
結する冷媒配管へ接続された第１のバイパス経路と、バ
イパス経路中に配置されたバイパス電磁弁と、室外熱交
換器の出口配管に設けられた温度検出手段と、第１の設
定温度と第１の設定温度よりも高い第２の設定温度とを
予め設定し、かつ冷房運転時に前記温度検出手段の検出
温度が第１の設定温度に達した場合に前記バイパス電磁
弁を開放し、前記温度検出手段の検出温度が第２の設定
温度に達した場合に圧縮機を非常停止させる制御装置と
を備えることを特徴とするものである。

【００２１】請求項２記載の発明に係る空気調和機は、
冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と外気との間で熱交換を
行う室外熱交換器と、冷媒と室内空気との間で熱交換を
行う室内熱交換器と、室外熱交換器または室内熱交換器
により液化された高圧の冷媒を絞り膨脹させる絞り手段
と、圧縮機、室外熱交換器、絞り手段、及び室内熱交換
器を順次に連結する冷媒配管と、圧縮機の吐出側高圧配
管から吸入側低圧冷媒配管へ接続された第２のバイパス
経路と、バイパス経路中に配置されたバイパス電磁弁
と、室外熱交換器の出口配管に設けられた温度検出手段
と、第１の設定温度と第１の設定温度よりも高い第２の
設定温度とを予め設定し、かつ冷房運転時に前記温度検
出手段の検出温度が第１の設定温度に達した場合に前記
バイパス電磁弁を開放し、前記温度検出手段の検出温度
が第２の設定温度に達した場合に圧縮機を非常停止させ
る制御装置とを備えることを特徴とするものである。

【００２２】請求項３記載の発明に係る空気調和機は、
冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と外気との間で熱交換を
行う室外熱交換器と、冷媒と室内空気との間で熱交換を
行う室内熱交換器と、室外熱交換器または室内熱交換器
により液化された高圧の冷媒を絞り膨脹させる絞り手段
と、圧縮機、室外熱交換器、絞り手段、及び室内熱交換
器を順次に連結する冷媒配管と、圧縮機の吐出側高圧配
管から吸入側低圧冷媒配管へ接続された第２のバイパス
経路と、バイパス経路中に配置されたバイパス電磁弁
と、圧縮機の吐出冷媒温度を検出する温度検出手段と、
第１の設定温度と第１の設定温度よりも高い第２の設定
温度とを予め設定し、かつ冷房運転時に前記温度検出手
段の検出温度が第１の設定温度に達した場合に前記バイ
パス電磁弁を開放し、前記温度検出手段の検出温度が第
２の設定温度に達した場合に圧縮機を非常停止させる制
御装置とを備えることを特徴とするものである。

【００２３】

【作用】この発明における空気調和機は、第１の設定温
度と第１の設定温度よりも高い第２の設定温度とを予め
制御装置に設定し、冷房運転時に室外熱交換器の出口配
管に設けられた温度検出手段の検出温度が第１の設定温
度に達した場合に、バイパス電磁弁を開放し、前記温度
検出手段の検出温度が第２の設定温度に達した場合に圧
縮機を非常停止させることにより、冷房過負荷条件にお
いて圧縮機への負荷を増大させることなく運転範囲を拡
大し、冷房運転を継続することができる。

【００２４】

【実施例】以下、この発明の実施例を図を用いて説明す
る。

【００２５】（１）第１の実施例 図１は、請求項１記載の発明に係る空気調和機の冷凍サ
イクルを示す構成図である。

【００２６】空気調和機は、図１に示すように、フロン
等の冷媒を圧縮する圧縮機１を有しており、圧縮機１の
吐出側には、高圧、高温のガス冷媒に適した冷媒配管７
ａが接続されている。そして、冷媒配管７ａの他端に
は、冷房時と暖房時とでその方向を切り換える四方弁２
が接続されており、実線は冷房時、破線は暖房時を示し
ている。更に、四方弁２には、冷媒配管７ｂを介して冷
媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器３が接続さ
れており、室外熱交換器３は、送風ファンと冷媒を通す
パイプとからなる室外ファンコイルユニットであり、冷
房時は凝縮器として機能し、かつ暖房時は蒸発器として
機能するようになっている。

【００２７】室外熱交換器３には、冷房時に室外熱交換
器３により液化された高圧の冷媒を絞り膨脹させる絞り
手段としてのキャピラリチューブ４が接続されており、
キャピラリチューブ４には、冷媒配管８ａを介して冷媒
と外気との間で熱交換を行う室内熱交換器５が接続され
ており、室内熱交換器５は、送風ファンと冷媒を通すパ
イプとからなる室内ファンコイルユニットであり、暖房
時は凝縮器として機能し、かつ冷房時は蒸発器として機
能するようになっている。更に、室内熱交換器５には、
冷媒配管８ｂを介して四方弁２が接続されており、四方
弁２には、冷媒配管８ｃを介して室内熱交換器５または
室外熱交換器３により蒸発したガス冷媒を貯溜するアキ
ュムレータ６が接続されており、アキュムレータ６に
は、圧縮機１の吸入側が冷媒配管８ｄを介して接続され
ている。

【００２８】また、圧縮機１の吐出側の冷媒配管７ａと
キャピラリチューブ４と室内熱交換器５とを接続する冷
媒配管８ａとの間には、バイパス経路９が連通されてお
り、バイパス経路９中には、バイパス電磁弁１０が配設
されている。更に、バイパス電磁弁１０及び圧縮機１に
は、その作動を制御する制御装置１２が電気的に接続さ
れており、制御装置１２には、室外熱交換器３の出口配
管に設けられた温度検出手段１１が接続されている。な
お、温度検出手段１１は、サーミスタ、熱電対、バイメ
タルサーモスタット、冷媒ガス圧式サーモスタット等か
ら構成されており、その種類に限定されるものではな
い。

【００２９】次に、本実施例の作用について説明する。

【００３０】冷房時、圧縮機１は、アキュムレータ６よ
り低圧低温のガス冷媒を吸入し、圧縮して高圧高温のガ
ス冷媒として冷媒配管７ａ、四方弁２及び冷媒配管７ｂ
を通って室外熱交換器３へ送出する。そして、室外熱交
換器３は、高圧高温のガス冷媒を外気（例えば３５℃）
により冷却して液化し、高圧の液冷媒とする。

【００３１】それから、この液冷媒は、キャピラリチュ
ーブ４を通過する際に膨脹して減圧されて低圧の液冷媒
となり、この低圧の液冷媒は、冷媒配管８ａを通って室
内熱交換器５において蒸発してガス冷媒となる。この
際、冷媒の蒸発による温度降下により室内空気は冷却さ
れ、室内が冷房される。更に、ガス冷媒は、冷媒配管８
ｂ、四方弁２及び冷媒配管８ｃを通ってアキュムレータ
６へ戻る。

【００３２】一方、暖房時、四方弁２は、破線で示すよ
うに切り換えられる。そして、圧縮機１により圧縮され
た高圧高温のガス冷媒は、冷媒配管８ｂを通って室内熱
交換器５へ送出され、室内熱交換器５は高圧高温のガス
冷媒を室内空気により冷却して液化し、高圧の液冷媒と
する。すなわち、室内空気は高温のガス冷媒の熱により
暖められ、室内が暖房される。

【００３３】それから、この液冷媒は、冷媒配管８ａを
通ってキャピラリチューブ４へ送られ、キャピラリチュ
ーブ４を通過する際に膨脹して減圧されて低圧の液冷媒
となり、この低圧の液冷媒は、室外熱交換器３において
蒸発してガス冷媒となる。更に、ガス冷媒は、冷媒配管
７ｂ、四方弁２及び冷媒配管８ｃを通ってアキュムレー
タ６へ戻る。

【００３４】また、室外熱交換器３では圧縮機１により
圧縮された高温のガス冷媒と外気との間で熱交換を行
い、ガス冷媒は外気に熱を放出して凝縮し、液冷媒とな
るが、室外熱交換器３周辺の通風が悪く空気の澱みを生
じると、室外熱交換器３を通過する空気温度が上昇して
熱交換が悪くなり、結果として圧縮機１の吐出圧力が上
昇し、また圧縮機１の吐出冷媒温度も異常に上昇してし
まう。また、圧縮機１は所定の吐出圧力および吐出冷媒
温度以下で運転しないと、軸受けなどの損傷に至ってし
まうため、常にこの制約圧力、温度以下で運転する必要
があり、このような条件下ではバイパス電磁弁１０を開
放し、吐出圧力および吐出冷媒温度を低く抑えるように
制御装置１２により制御している。

【００３５】即ち、冷房時に、バイパス経路９のバイパ
ス電磁弁１０を開放すると、圧縮機１から吐出された冷
媒の一部がバイパス経路９を通って蒸発器としての室内
熱交換器５の入り口側に供給されるため、室内熱交換器
５の蒸発能力を低下させると共に、凝縮器としての室外
熱交換器３への循環冷媒量を低減するため、凝縮圧力即
ち吐出圧力を低く抑えることができ、結果として吐出冷
媒温度も低くすることができる。

【００３６】図２は、この発明の空気調和機の冷房過負
荷条件での限界運転特性を示すものである。運転条件と
して室内温度はいずれの場合も３５℃と一定している。
運転ＮＯ．Ａ、Ｂの空気調和機は室外温度即ち室外熱交
換器３の吸い込み空気温度を５３．５℃としたもので、
運転ＮＯ．Ａの空気調和機はバイパス電磁弁１０を閉じ
た状態、運転ＮＯ．Ｂの空気調和機はバイパス電磁弁１
０を開放した状態での運転状態を示す。また、運転Ｎ
Ｏ．Ｃの空気調和機は運転ＮＯ．Ｂの空気調和機と同様
の状態から室外温度を上昇させたときの運転状態を示
す。運転ＮＯ．Ａの空気調和機において圧縮機１の吐出
圧力は３．１０ＭＰａ（約３０．７ｋｇｆ／ｃｍ² Ｇ）
（Ｇはゲージ圧を示す）、吐出温度は１１９．８℃とな
っているが、この状態では既に圧縮機１の許容運転範囲
の限界にきているため、バイパス電磁弁１０を開き運転
ＮＯ．Ｂの空気調和機と同様の状態にすることにより、
圧縮機１の吐出圧力及び吐出冷媒温度をそれぞれ２．８
６ＭＰａ（約２８．２ｋｇｆ／ｃｍ² Ｇ）、１０３．０
℃まで低減することができる。

【００３７】圧縮機１の吐出圧力及び吐出温度の許容運
転範囲の限界値は一概に言えないが、おおむね吐出圧力
３．０４ＭＰａ（約３０ｋｇｆ／ｃｍ² Ｇ）、吐出温度
は１２０℃以下に抑えることが必要である。そして、本
実施例では、室外熱交換器３出口側配管に取り付けた温
度検出手段１１により圧縮機１の許容運転範囲の限界検
知を行っており、圧縮機１の吐出圧力及び吐出温度と室
外熱交換器３の出口配管温度は所定の関係を持っている
ため、この温度により吐出圧力及び吐出温度が限界値に
あるか否かを推定することが可能である。

【００３８】図３及び図４は、冷房運転時において、外
気温度を変化させた状態での室外熱交換器出口温度と圧
縮機出口配管温度も所定の関係を示す特性図である。図
３及び図４に示すように、外気温度の上昇と共に圧縮機
１の吐出圧力及び吐出温度が上昇すると、室外機熱交換
器３出口配管温度も所定の関係で上昇していくことが分
かる。ここでバイパス電磁弁１０が閉の状態と、開の状
態では特性が連続とならないが、これは、次のような理
由による。

【００３９】即ち、バイパス電磁弁１０が開状態とな
り、圧縮機１の吐出冷媒の一部が室内熱交換器５の入り
口側にバイパスされると、室外熱交換器３に循環する冷
媒量が減少し、絞り手段としてのキャピラリチューブは
同一のため、結果的に絞り量が緩くなって、過冷却度が
低減されることとなり、室外熱交換器出口配管温度は吐
出圧力及び吐出温度の減少の割りには余り減少しない結
果となる。図２の運転ＮＯ．Ａ、Ｂの運転状態を比較す
ると、バイパス電磁弁１０が開くことにより吐出圧力は
３．１０ＭＰａ（約３０．７ｋｇｆ／ｃｍ² Ｇ）から
２．８６ＭＰａ（約２８．２ｋｇｆ／ｃｍ² Ｇ）まで減
少しているが、室外熱交換器出口配管温度は６２．４℃
から６２．８℃とほとんど変化していない。

【００４０】従って、室外熱交換器出口配管温度にて制
御を行うためには、制御温度としてバイパス電磁弁１０
の開閉状態により制御温度を分ける必要がある。図３及
び図４の特性よりバイパス電磁弁１０が閉じている時に
吐出圧力で３．０４ＭＰａ（約３０ｋｇｆ／ｃｍ² Ｇ）
以下、吐出温度で１２０℃以下に抑えるためには、室外
熱交換器出口配管温度を概ね６０℃以下にする必要があ
り、またバイパス電磁弁１０が開いている時に吐出圧力
で３．０４ＭＰａ（約３０ｋｇｆ／ｃｍ² Ｇ）以下、吐
出温度で１２０℃以下に抑えるためには、室外熱交換器
出口配管温度を概ね６７℃以下にする必要がある。

【００４１】そこで、本実施例の空気調和機において
は、第１の設定温度を例えば６０℃、第２の設定温度を
６７℃に予め設定し、温度検出手段１１の検知した室外
熱交換器出口配管温度と第１及び第２の設定温度とを比
較して、バイパス電磁弁１０及び圧縮機１を制御装置１
２により制御している。

【００４２】図５は、本実施例による空気調和機の制御
装置による冷房運転時にバイパス電磁弁の制御動作を示
すフローチャートである。以下、このフローチャートに
沿って制御装置の動作について説明する。

【００４３】制御装置１２は、空気調和機が運転状態か
否か判断し（ステップ１）、運転状態であると判断した
場合、異常モードか否かを判断する（ステップ２）。そ
して、異常モードでないと判断した場合、制御装置１２
は、圧縮機１を起動し（ステップ３）、室外熱交換器３
の出口側に設けられた温度検出手段１１により室外熱交
換器３の出口配管温度Ｔを検出する（ステップ４）。そ
れから、制御装置１２は、バイパス経路９のバイパス電
磁弁１０の現在の開閉状態を判定し（ステップ５）、バ
イパス電磁弁１０が閉じている場合、室外熱交換器３の
出口配管温度Ｔと予め設定されている第１の設定温度
（Ｔ１：６０℃）との比較を行い（ステップ６）、配管
温度Ｔが第１の設定温度Ｔ１よりも高ければバイパス電
磁弁１０を開き（ステップ７）、ステップ１へ戻る。

【００４４】また、前述ステップ５において、バイパス
電磁弁１０が開いていると判断した場合、制御装置１２
は、室外熱交換器３の出口配管温度Ｔと予め設定されて
いる第２の設定温度（Ｔ２：６７℃）との比較を行い
（ステップ８）、配管温度Ｔが第２の設定温度Ｔ２より
も高ければ、異常モードとし（ステップ９）、圧縮機１
を停止し（ステップ１０）、更にバイパス電磁弁１０を
閉じ（ステップ１１）、ステップ１へ戻る。なお、配管
温度Ｔが第２の設定温度Ｔ２よりも低いと判断した場
合、制御装置１２は、配管温度Ｔが予め設定されている
第３の設定温度Ｔ３より低いか否か判断し、配管温度Ｔ
が第３の設定温度Ｔ３より低い場合、前述ステップ１１
以降の動作を行う。更に、配管温度Ｔが第３の設定温度
Ｔ３より高い場合、なにも行わずにステップ１へ戻る。

【００４５】一方、前述ステップ１において、空気調和
機が運転状態でないと判断した場合、制御装置１２は、
ステップ１０以降の動作を行う。更に、前述ステップ２
において、異常モードであると判断した場合、ステップ
９以降の動作を行う。

【００４６】以上のように、冷房運転時に室外熱交換器
３の出口配管温度Ｔが第１の設定温度（Ｔ１：６０℃）
を越えると、バイパス電磁弁１０を開くことにより圧縮
機１の負荷を低減し、バイパス電磁弁１０が開いた状態
で室外熱交換器３の出口配管温度Ｔが第２の設定温度
（Ｔ２：６７℃）を越えると圧縮機１を非常停止させて
圧縮機１を保護する。また、バイパス電磁弁１０が開い
た状態で室外熱交換器３の出口配管温度Ｔが第３の設定
温度を下回るとバイパス電磁弁１０を閉じて元の状態に
戻す。これは、バイパス電磁弁１０を開くと圧縮機１の
負荷を軽減することができるが、冷房能力は多少減少
し、また運転効率も悪くなるため、運転条件が緩和され
て室外熱交換器３の出口配管温度Ｔが所定温度以下に下
がり、バイパス電磁弁１０を閉じても圧縮機１の許容運
転範囲の限界値を越えないような場合には、バイパス電
磁弁１０を閉じて効率の良い運転を行うためのものであ
る。なお、第３の設定温度は第１の設定温度より所定温
度だけ低い値である。

【００４７】以上の制御による冷房運転時の運転範囲の
拡大の度合いを図２に示す実機運転データより推定して
みると、バイパス電磁弁１０を閉じた運転ＮＯ．Ａとバ
イパス電磁弁１０を開いた運転ＮＯ．Ｃとでは圧縮機１
の吐出圧力がほぼ同一となっているため、このときの室
外温度の差（５９．３℃−５３．５℃＝５．８ｄｅｇ）
が、バイパス電磁弁１０を開くことによる運転範囲の拡
大と見なすことができ、従来装置に比べておよそ５〜６
℃だけ室外熱交換器３の吸い込み温度が上昇しても冷房
運転を継続することが可能となる。

【００４８】（２）第２実施例 次に、請求項２記載の発明にかかる一実施例を図に沿っ
て説明する。図６は、第２の実施例の空気調和機の冷凍
サイクルを示す構成図である。なお、前述の図１と同一
構成部分には同一符号を付して説明を省略する。

【００４９】圧縮機１の吐出側の冷媒配管７ａと冷媒配
管８ｃとの間にバイパス経路９が接続されており、バイ
パス経路９中にはバイパス電磁弁１０が配設されてい
る。なお、バイパス電磁弁１０、圧縮機１、温度検出手
段１１は制御装置１２に接続されている。

【００５０】次に、本実施例の作用について説明する。

【００５１】冷房時、圧縮機１は、アキュムレータ６よ
り低圧低温のガス冷媒を吸入し、圧縮して高圧高温のガ
ス冷媒として冷媒配管７ａ、四方弁２及び冷媒配管７ｂ
を通って室外熱交換器３へ送出する。そして、室外熱交
換器３は、高圧高温のガス冷媒を外気（例えば３５℃）
により冷却して液化し、高圧の液冷媒とする。

【００５２】それから、この液冷媒は、キャピラリチュ
ーブ４を通過する際に膨脹して減圧されて低圧の液冷媒
となり、この低圧の液冷媒は、冷媒配管８ａを通って室
内熱交換器５において蒸発してガス冷媒となる。この
際、冷媒の蒸発による温度降下により室内空気は冷却さ
れ、室内が冷房される。更に、ガス冷媒は、冷媒配管８
ｂ、四方弁２及び冷媒配管８ｃを通ってアキュムレータ
６へ戻る。

【００５３】一方、暖房時、四方弁２は、破線で示すよ
うに切り換えられる。そして、圧縮機１により圧縮され
た高圧高温のガス冷媒は、冷媒配管８ｂを通って室内熱
交換器５へ送出され、室内熱交換器５は高圧高温のガス
冷媒を室内空気により冷却して液化し、高圧の液冷媒と
する。すなわち、室内空気は高温のガス冷媒の熱により
暖められ、室内が暖房される。

【００５４】それから、この液冷媒は、冷媒配管８ａを
通ってキャピラリチューブ４へ送られ、キャピラリチュ
ーブ４を通過する際に膨脹して減圧されて低圧の液冷媒
となり、この低圧の液冷媒は、室外熱交換器３において
蒸発してガス冷媒となる。更に、ガス冷媒は、冷媒配管
７ｂ、四方弁２及び冷媒配管８ｃを通ってアキュムレー
タ６へ戻る。

【００５５】また、外気温度が上昇したり、室外熱交換
器３の設置環境が悪くショートサイクルを起こしたり、
室外熱交換器３の周辺の通風が悪く空気の澱みを生じ、
室外熱交換器３を通過する空気温度が上昇して熱交換が
悪くなり、結果として圧縮機１の吐出圧力が上昇し、ま
た圧縮機１の吐出冷媒温度も異常に上昇した場合、バイ
パス経路９のバイパス電磁弁１０を開放し、圧縮機１か
ら吐出された冷媒の吐出圧力および吐出冷媒温度を低く
抑えるように制御装置１２により制御している。

【００５６】即ち、冷房時に、バイパス経路９のバイパ
ス電磁弁１０を開放すると、圧縮機１から吐出された冷
媒の一部がバイパス経路９を通って圧縮機１の吸入側へ
供給されるため、メインの冷凍サイクルへ循環する冷媒
量が減少し、凝縮圧力即ち吐出圧力を低く抑えることが
でき、結果として吐出冷媒温度も低くすることができ
る。ここで、バイパス電磁弁１０の開閉タイミングは当
然のことながら圧縮機１の許容運転範囲を越えないよう
に行う必要があり、第２実施例の空気調和機においても
室外熱交換器出口側配管に取り付けられた温度検出手段
１１により行っている。圧縮機１の吐出圧力及び吐出温
度と室外熱交換器３の出口配管温度は所定の関係を持っ
ているため、この温度により吐出圧力及び吐出温度が限
界値にあるか否かを推定することが可能である。

【００５７】図７及び図８は、冷房運転時において、外
気温度を変化させた状態での室外熱交換器出口温度と圧
縮機出口配管温度も所定の関係を示す特性図である。図
７及び図８に示すように、外気温度の上昇と共に圧縮機
１の吐出圧力及び吐出温度が上昇すると、室外機熱交換
器３出口配管温度も所定の関係で上昇していくことが分
かる。ここでバイパス電磁弁１０が閉の状態と、開の状
態では特性が連続とならないが、これは、前述の第１実
施例と同様の理由によるものである。

【００５８】即ち、バイパス電磁弁１０が開状態とな
り、圧縮機１の吐出冷媒の一部が室内熱交換器５の入り
口側にバイパスされると、室外熱交換器３に循環する冷
媒量が減少し、絞り手段としてのキャピラリチューブは
同一のため、結果的に絞り量が緩くなって、過冷却度が
低減されることとなり、室外熱交換器出口配管温度は吐
出圧力及び吐出温度の減少の割りには余り減少しない結
果となる。

【００５９】従って、室外熱交換器出口配管温度にて制
御を行うためには、制御温度としてバイパス電磁弁１０
の開閉状態により制御温度を分ける必要がある。図７及
び図８の特性よりバイパス電磁弁１０が閉じている時に
吐出圧力で３．０４ＭＰａ（約３０ｋｇｆ／ｃｍ² Ｇ）
以下、吐出温度で１２０℃以下に抑えるためには、室外
熱交換器出口配管温度を概ね６０℃以下にする必要があ
り、またバイパス電磁弁１０が開いている時に吐出圧力
で３．０４ＭＰａ（約３０ｋｇｆ／ｃｍ² Ｇ）以下、吐
出温度で１２０℃以下に抑えるためには、室外熱交換器
出口配管温度を概ね６５℃以下にする必要がある。

【００６０】そこで、請求項２記載の発明の空気調和機
においては、第１の設定温度を例えば６０℃、第２の設
定温度を６５℃に予め設定し、温度検出手段１１の検知
した室外熱交換器出口配管温度と第１及び第２の設定温
度とを比較して、バイパス電磁弁１０及び圧縮機１を制
御装置１２により制御している。

【００６１】制御装置１２による冷房運転時のバイパス
電磁弁１０の制御動作は、前述した図４に示すフローチ
ャートに従って行われる。請求項２記載の発明において
は第２の設定温度（Ｔ２：６５℃）及び第２の設定温度
Ｔ３が請求項１記載の発明の実施例とは異なっている。

【００６２】冷房運転時に、室外熱交換器３の出口配管
温度Ｔが第１の設定温度（Ｔ１：６０℃）を越えると、
バイパス電磁弁１０を開くことにより圧縮機１の負荷を
低減し、バイパス電磁弁１０が開いた状態で室外熱交換
器３の出口配管温度Ｔが第２の設定温度（Ｔ２：６５
℃）を越えると、圧縮機１を異常停止させる。

【００６３】また、バイパス電磁弁１０が開いた状態で
室外熱交換器３の出口配管温度Ｔが第３の設定温度を下
回ると、バイパス電磁弁１０を閉じて元の常態に戻す。
これは、バイパス電磁弁１０を開くと圧縮機１の負荷を
軽減することができるが、冷房能力は多少減少し、また
運転効率も悪くなるため、運転条件が緩和されて室外熱
交換器３の出口配管温度Ｔが所定温度以下に下がり、バ
イパス電磁弁１０を閉じても圧縮機１の許容運転範囲の
限界値を越えないような場合には、バイパス電磁弁１０
を閉じて効率の良い運転を行うためのものである。な
お、第３の設定温度は第１の設定温度より所定温度だけ
低い値である。

【００６４】以上の制御により、従来装置に比べておよ
そ４〜５℃だけ室外熱交換器３の吸い込み温度が上昇し
ても冷房運転を継続することが可能となり、冷房運転時
の高温側の運転範囲を拡大し得る。

【００６５】なお、上述実施例においては、冷房運転の
過負荷条件時に圧縮機の運転範囲拡大を図ったものであ
り、バイパス電磁弁１０の開閉タイミングすなわち圧縮
機１の許容運転範囲限界の検出を室外熱交換器の出口配
管温度により行っているが、直接に圧縮機の吐出圧力ま
たは吐出冷媒温度を検出してバイパス弁を制御しても同
様に運転範囲を拡大できることはもちろんである。

【００６６】更に、霜取り検知用もしくは室外熱交換器
用などに用いる配管温度センサーが温度検出手段１１を
兼ねるようにすると、部品の増大を招かず、コストアッ
プすることなく運転範囲の拡大を図ることが可能であ
る。

【００６７】また、上述実施例においては、絞り手段と
してキャピラリチューブを例に取り説明したが、これに
限らず、膨脹弁でもよい。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、第１の設定温度と第１の設定温度よりも高い第２の
設定温度とを予め制御装置に設定し、冷房運転時に温度
検出手段の検出温度が第１の設定温度に達した場合に、
バイパス電磁弁を開放し、前記温度検出手段の検出温度
が第２の設定温度に達した場合に圧縮機を非常停止させ
るように構成したので、冷房過負荷条件においても空気
調和機を異常停止させず、また圧縮機への負荷を増大さ
せず、運転範囲を拡大して、冷房運転を継続することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる空気調和機の第１の実施例の冷
凍サイクルを示す構成図であり、特に請求項１記載の発
明に関わる。

【図２】第１実施例の空気調和機の冷房過負荷条件での
限界運転特性を示す図である。

【図３】第１実施例の空気調和機の冷房運転時の室外熱
交換器出口配管温度と圧縮機の吐出圧力との関係を示す
特性図である。

【図４】第１実施例の空気調和機の冷房運転時の室外熱
交換器出口配管温度と圧縮機の吐出冷媒温度との関係を
示す特性図である。

【図５】第１実施例の空気調和機の制御装置の制御動作
を示すフローチャートである。

【図６】本発明にかかる空気調和機の第２の実施例の冷
凍サイクルを示す構成図であり、特に請求項２記載の発
明に関わる。

【図７】第２実施例の空気調和機の冷房運転時の室外熱
交換器出口配管温度と圧縮機の吐出圧力との関係を示す
特性図である。

【図８】第２実施例の空気調和機の冷房運転時の室外熱
交換器出口配管温度と圧縮機の吐出冷媒温度との関係を
示す特性図である。

【図９】従来の空気調和機の冷凍サイクルを示す構成図
である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ３ 室外熱交換器 ４ キャピラリチューブ ５ 室内熱交換器 ７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ 冷媒配管 ９ バイパス経路 １０ バイパス電磁弁 １１ 温度検出手段 １２ 制御装置

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【手続補正書】

【提出日】平成５年９月１４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】さらにバイパス回路（９）のバイパス電磁
弁（１０）を開とすれば、冷房時、暖房時とも吐出冷媒
が蒸発器となる室内熱交換器（５）、および室外熱交換
器（３）の入り口に供給され、いわゆるホットガスバイ
パス運転となり、冷房時は蒸発器である室内熱交換器の
凍結を防止でき、暖房時には蒸発能力を落とすことによ
り吐出圧力を低下することができる。即ち、冷房時に
は、吸入圧力が低下して室内熱交換器が着霜しそうにな
ると、バイパス弁を開き着霜を防止する働きをする。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】また、暖房時には、室内空気温度が上昇し
たり、フィルターの目詰まりにより風量が低下するなど
して吐出圧力が高くなるとバイパス電磁弁を開き異常に
冷媒圧力が上昇するのを防ぐものである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を圧縮する圧縮機と、 冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、 冷媒と室内空気との間で熱交換を行う室内熱交換器と、 前記室外熱交換器または前記室内熱交換器により液化さ
   れた高圧の冷媒を絞り膨脹させる絞り手段と、 前記圧縮機、前記室外熱交換器、前記絞り手段、及び前
   記室内熱交換器を順次に連結する冷媒配管と、 前記圧縮機の吐出側高圧配管から絞り機構と前記室内熱
   交換器を連結する冷媒配管へ接続された第１のバイパス
   経路と、 前記バイパス経路中に配置されたバイパス電磁弁と、 前記室外熱交換器の出口配管に設けられた温度検出手段
   と、 第１の設定温度と第１の設定温度よりも高い第２の設定
   温度とを予め設定し、かつ冷房運転時に前記温度検出手
   段の検出温度が第１の設定温度に達した場合に前記バイ
   パス電磁弁を開放し、前記温度検出手段の検出温度が第
   ２の設定温度に達した場合に圧縮機を非常停止させる制
   御装置と、 を備えることを特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】 冷媒を圧縮する圧縮機と、 冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、 冷媒と室内空気との間で熱交換を行う室内熱交換器と、 前記室外熱交換器または室内熱交換器により液化された
   高圧の冷媒を絞り膨脹させる絞り手段と、 前記圧縮機、前記室外熱交換器、前記絞り手段、及び前
   記室内熱交換器を順次に連結する冷媒配管と、 前記圧縮機の吐出側高圧配管から吸入側低圧冷媒配管へ
   接続された第２のバイパス経路と、 前記バイパス経路中に配置されたバイパス電磁弁と、 前記室外熱交換器の出口配管に設けられた温度検出手段
   と、 第１の設定温度と第１の設定温度よりも高い第２の設定
   温度とを予め設定し、かつ冷房運転時に前記温度検出手
   段の検出温度が第１の設定温度に達した場合に前記バイ
   パス電磁弁を開放し、前記温度検出手段の検出温度が第
   ２の設定温度に達した場合に圧縮機を非常停止させる制
   御装置と、 を備えることを特徴とする空気調和機。
3. 【請求項３】 冷媒を圧縮する圧縮機と、 冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、 冷媒と室内空気との間で熱交換を行う室内熱交換器と、 前記室外熱交換器または室内熱交換器により液化された
   高圧の冷媒を絞り膨脹させる絞り手段と、 前記圧縮機、前記室外熱交換器、前記絞り手段、及び前
   記室内熱交換器を順次に連結する冷媒配管と、 前記圧縮機の吐出側高圧配管から吸入側低圧冷媒配管へ
   接続された第２のバイパス経路と、 前記バイパス経路中に配置されたバイパス電磁弁と、 前記圧縮機の吐出冷媒温度を検出する温度検出手段と、 第１の設定温度と第１の設定温度よりも高い第２の設定
   温度とを予め設定し、かつ冷房運転時に前記温度検出手
   段の検出温度が第１の設定温度に達した場合に前記バイ
   パス電磁弁を開放し、前記温度検出手段の検出温度が第
   ２の設定温度に達した場合に圧縮機を非常停止させる制
   御装置と、 を備えることを特徴とする空気調和機。