JP2000018752A

JP2000018752A - 空気調和装置

Info

Publication number: JP2000018752A
Application number: JP10188579A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Nonaka; 正之野中; Hiroaki Matsushima; 弘章松嶋; Hiroo Nakamura; 啓夫中村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-07-03
Filing date: 1998-07-03
Publication date: 2000-01-18

Abstract

(57)【要約】【課題】圧縮機起動時に起こる圧縮機への急激な液冷媒
戻りによる圧縮機構部の潤滑性低下を防止する。【解決手段】要求される運転モード開始前に、前記冷媒
流路切換手段を、要求される運転モード時とは冷媒の流
れ方向が反転するように切り換えると共に、要求される
運転モード時に最上流側に位置する減圧機構の絞り量を
増加させた運転を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は空気調和装置に係わ
り、塩素原子を含まない冷媒を使用しないルームエアコ
ンやパッケージエアコンの空気調和装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】これまで空気調和装置に用いられていた
冷媒は、塩素原子を含むためオゾン破壊能力のあるＨＣ
ＦＣ系冷媒のＨＣＦＣ２２（Ｒ２２）等が用いられてい
た。このため、例えば特開平9−243185 号公報に示され
るように、塩素原子を含まないＨＦＣ系冷媒であるＲ４
１０Ａ（ＨＦＣ−３２／１２５（５０／５０ｗｔ％））
が提案され、実用化されている。これに伴いＨＦＣ系冷
媒と相溶性を持つエステル系やエーテル系の冷凍機油も
提案され、実用化されている。またＲ４１０Ａは従来冷
媒Ｒ２２より運転時圧力が約１.５倍高く、高圧側と低
圧側の差圧も大きい。

【０００３】また従来のルームエアコンには、室内熱交
換器を二分割してその間に減圧機構を設け、この減圧機
構の絞り量を増加させて、一方の室内熱交換器を凝縮
器、他方の室内熱交換器を蒸発器として作用させる冷房
運転を行い、室温の低下を抑えて室内の水分を除去する
運転モードを持つものがある。

【０００４】また従来のルームエアコンには、蒸発器の
除霜を、冷媒流路を切り換えて蒸発器に高温の冷媒ガス
を流すことにより行うものがある（これを逆サイクル除
霜という）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】空気調和装置の運転を
停止すると、冷凍サイクル内の圧力が均一になり、さら
に冷媒は飽和圧力の低い低温側の蒸発器（暖房モードで
あれば室外熱交換器，冷房モードであれば室内熱交換
器）に集まり、多量の液冷媒として滞留する。このよう
な状態で圧縮機の再起動を行い、蒸発器内の多量の液冷
媒が圧縮機内へ急激に戻った場合、圧縮機内部の冷凍機
油が冷媒と共に、圧縮機外へ流出し、圧縮機構部への冷
凍機油の供給量が減少する場合があった。ただし、この
ような場合でも従来冷媒のＲ２２は塩素原子を含んでい
るため、冷媒単体でも潤滑性を有していたため問題はな
かった。

【０００６】しかし、ＨＦＣ系冷媒は塩素原子を含まず
潤滑性が乏しいため、前述のような場合は圧縮機構部が
破壊する場合があり問題であった。特にＨＦＣ系冷媒の
なかでもＲ４１０Ａは運転時の凝縮圧力と蒸発圧力の差
が大きいため、運転停止中に起こる低温低圧側への冷媒
移動量もＲ２２より多く、再起動時の圧縮機への戻り冷
媒量も多いことが問題であった。また逆サイクル除霜を
行う場合も、逆サイクル運転中に蒸発器となる熱交換器
に液冷媒が多く存在するので、暖房運転に復帰した際に
多量の液冷媒が圧縮機へ戻ってしまう点が問題であっ
た。

【０００７】

【課題を解決するための手段】少なくとも圧縮機，冷媒
流路切換手段，複数の熱交換器，複数の減圧機構を配管
接続し、冷媒に塩素原子を含まない冷媒を用いる空気調
和装置において、要求される運転モード開始時に最下流
側に位置する減圧機構の絞り量を増加させた運転を行
う。あるいは要求される運転モード開始前に、前記冷媒
流路切換手段を、要求される運転モード時とは冷媒の流
れ方向が反転するように切り換えると共に、要求される
運転モード時に最上流側に位置する減圧機構の絞り量を
増加させた運転を行う。

【０００８】あるいは、少なくとも圧縮機，冷媒流路切
換手段，室外熱交換器，第一の減圧機構，第一の室内熱
交換器，第二の減圧機構，第二の室内熱交換器を配管接
続し、冷媒に塩素原子を含まない冷媒を用い、室外熱交
換器の除霜を冷媒流路切換手段を切り換えて運転するこ
とにより行う空気調和装置において、第二の減圧機構の
絞り量を増加させて除霜運転を行う。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に係わる空気調和装置の第
一実施形態を説明する。図１は冷房運転時の制御フロ
ー、図２は本実施形態の構成図である。図２において１
は圧縮機、２は冷媒流路切換手段としての四方弁、３は
室外熱交換器、４は第一の減圧機構としての第一の電動
膨張弁、５は第一の室内熱交換器、６は第二の減圧機構
としての第二の電動膨張弁、７は第二の室内熱交換器、
８は室外送風ファン、９は室内送風ファン、１０は室内
空気温度センサ、１１は制御装置である。すなわち熱交
換器，減圧機構とも複数である。冷媒はＲ４１０Ａが封
入されている。

【００１０】制御装置１１は冷房運転開始前に四方弁２
を暖房運転側に切り換えると共に、前記第一の電動膨張
弁４の絞り量を増加させ、前記第二の電動膨張弁６の絞
りを全開とし、一定時間圧縮機を運転し、さらに冷房運
転開始時は、四方弁２を冷房運転側に戻し、一定時間第
二の電動膨張弁６の絞り量を増加させて運転を行うよう
に制御する。

【００１１】あるいは暖房運転開始前に四方弁２を冷房
運転側に切り換えると共に、前記第二の電動膨張弁６の
絞り量を増加させ、前記第一の電動膨張弁４の絞り量を
全開とし、一定時間圧縮機を運転し、さらに暖房運転開
始時に、第一の電動膨張弁４の絞り量を増加させて運転
を行うよう制御する。

【００１２】即ち、要求される運転モード開始前に、前
記冷媒流路切換手段を、要求される運転モード時とは冷
媒の流れ方向が反転するように切り換えると共に、要求
される運転モード時に最上流側に位置する減圧機構の絞
り量を増加させて運転を行い、さらに要求される運転モ
ード開始時に、要求される運転モード時に最下流側に位
置する減圧機構の絞り量を増加させて運転を行う。

【００１３】次に本実施形態の冷房運転時の動作につい
て説明する。まず通常の冷房運転モードでは圧縮機１で
圧縮された高温高圧の冷媒ガスは四方弁２を通り、室外
熱交換器３で室外送風ファン８により送風される空気に
放熱して凝縮し、低温低圧に減圧できる開度に設定され
ている第一の電動膨張弁４で減圧膨張され、第一の室内
熱交換器５および第二の室内熱交換器７で室内送風ファ
ン９により送風される空気から吸熱して蒸発し、四方弁
２を通り、再び圧縮機１へ戻る。このとき第二の電動膨
張弁６の絞りは全開となっており、そこを通る冷媒は減
圧しない（ステップ１）。

【００１４】そして、制御装置１１は室内温度センサ１
０が検知した室内空気温度が予め設定した目標温度より
低くなったところで、圧縮機１の運転を停止する。運転
が停止し、冷凍サイクル内の圧力が均一になると、第一
の室内熱交換器５及び第二の室内熱交換器７の温度が低
いため、冷媒は飽和圧力の低い低温の室内に集まり液冷
媒として滞留する（ステップ２）。

【００１５】そして、室温が予め設定した温度より上昇
したことを室内空気温度センサ１０が検出すると、制御
装置１１は四方弁２を暖房運転側に切り換え、第一の電
動膨張弁４の絞り量を増加させ、第二の電動膨張弁６の
絞りを全開とし、圧縮機を起動させる。これにより第一
の室内熱交換器５及び第二の室内熱交換器７は凝縮器と
なるため、第一の室内熱交換器５には乾き度の小さい凝
縮冷媒、第二の室内熱交換器７には乾き度の大きい凝縮
冷媒が存在する。

【００１６】即ち、冷媒の多くは第一の室内熱交換器５
に存在する（ステップ３）。さらに一定時間経過後、四
方弁２を冷房運転側に切り換え、第二の電動膨張弁６の
絞り量を増加させて運転を行う。これにより第一の室内
熱交換器５に滞留していた多くの液冷媒は、第二の電動
膨張弁６で低温低圧になるため、第二の室内熱交換器７
で室内送風ファン９により送風される空気から吸熱して
蒸発する。このため圧縮機１へは多量の液冷媒が戻らず
に冷房運転を開始する（ステップ４）。そして一定時間
経過後、第二の電動膨張弁６の絞り量を全開とし、通常
の冷房運転を行う（ステップ１）。以上のように冷房再
起動時においても、圧縮機１へ多量の液冷媒が戻らない
ため、圧縮機構部への給油が確保され、圧縮機の信頼性
が向上する。

【００１７】また本実施形態では再起動を行う前に制御
装置１１は四方弁２を暖房運転側に切り換え、第一の電
動膨張弁４の絞り量を増加させ、第二の電動膨張弁６の
絞りを全開とし、圧縮機を起動させたが（ステップ
３）、この行程を省略し、再起動時に第二の電動膨張弁
６の絞り量を増加させて運転だけを行ってもよい。この
場合、圧縮機１へは第二の熱交換器内に滞留していた冷
媒が戻るだけであるので、圧縮機１への液冷媒戻りを少
量に抑えられ、圧縮機構部の給油が確保され、圧縮機１
の信頼性は向上する。

【００１８】次に上記のように構成された空気調和装置
の暖房時の動作について図２および図３を用いて説明す
る。図３は暖房運転時の制御フローである。まず通常の
暖房運転では圧縮機１で圧縮された高温高圧の冷媒ガス
は四方弁２を通り、第二の室内熱交換器７および第一の
室内熱交換器５で室内送風ファン８により送風される空
気に放熱して凝縮し、低温低圧に減圧できる開度に設定
されている第一の電動膨張弁４で減圧膨張され、室外熱
交換器３で室外送風ファン８により送風される空気から
吸熱して蒸発し、四方弁２を通り、再び圧縮機１へ戻
る。このとき第二の電動膨張弁６の絞りは全開となって
おり、そこを通る冷媒は減圧しない（ステップ１）。

【００１９】そして室内温度センサ１０が検知した室内
空気温度が予め設定した目標温度を超えたところで、圧
縮機１の運転を停止する。運転が停止し、冷凍サイクル
内の圧力が均一になると、室外熱交換器３の温度が低い
ため冷媒は飽和圧力の低い低温の室外に集まり、液冷媒
として滞留する（ステップ２）。そして室温が予め設定
した温度より低下すると、制御装置１１は四方弁２を冷
房運転側に切り換え、第一の電動膨張弁４の絞りを全開
とし、第二の電動膨張弁６の絞り量を増加させ、圧縮機
を起動させる。

【００２０】これにより、室外熱交換器３に滞留してい
る液冷媒は第一の室内熱交換器５に移動し、第二の電動
膨張弁で減圧され、第二の室内熱交換器７で蒸発して圧
縮機１へ戻る。冷凍サイクルとしては室外熱交換器３に
乾き度の大きい凝縮冷媒，第一の室内熱交換器５に乾き
度の小さい凝縮冷媒、第二の室内熱交換器７には乾き度
の大きい蒸発冷媒が存在する。すなわち冷媒の多くは第
一の室内熱交換器５に存在する（ステップ３）。

【００２１】つぎに制御装置１１は第一の電動膨張弁４
の絞り量を増加させ、第二の電動膨張弁６の絞りを全開
にし、再び暖房運転を始める。このときに多くの液冷媒
は第一の室内熱交換器５に存在しているので、圧縮機へ
は室外熱交換器３で蒸発してから流入する。すなわち圧
縮機へ多量の液冷媒が戻らない（ステップ１）。

【００２２】以上のように暖房再起動時においても、圧
縮機１へ多量の液冷媒が戻らないため、圧縮機内の冷凍
機油が圧縮機外へ持ち出されることを防ぐことができ
る。常に冷凍機油により圧縮機構部の潤滑性が確保さ
れ、冷媒単体では潤滑性を持たないＨＦＣ系冷媒である
Ｒ４１０Ａでも、圧縮機構部が破損する恐れがなくな
る。なお本実施形態では通常暖房運転時の停止後の再起
動について説明したが、除霜運転後の再起動時において
も同様の効果が得られる。

【００２３】本発明に係わる空気調和装置の他の実施形
態を図４及び図５を用いて説明する。図４において冷凍
サイクルの各構成要素は前実施形態と同様である。１２
は室外熱交換器温度センサである。１３は第二の制御装
置である。第二の制御装置１３は暖房運転時の室外熱交
換器温度センサ１２の検出値が予め定めた値以下となっ
た場合、四方弁２を切り換えて逆サイクル運転を行うと
共に、第二の電動膨張弁６の絞り量を増加させ、室外熱
交換器温度センサ１２の検出温度が予め定めた値を超え
ると、再度四方弁２を暖房運転の位置に切り換える。

【００２４】上記のように構成された空気調和装置の動
作について説明する。まず通常の暖房運転時は前実施形
態の暖房運転と同様の動作をする。そして室外熱交換器
の着霜量が増加し、室外熱交換器温度センサ１２が予め
定めた値以下に低下した場合、第二の制御装置１３は四
方弁２を切り換えて室外熱交換器３に高温高圧の冷媒ガ
スを流すことにより、除霜を行う逆サイクル運転を行う
と共に、第二の電動膨張弁６の絞り量を増加させる。

【００２５】これにより除霜時は室外熱交換器３には乾
き度の大きい冷媒ガスが存在する凝縮器、第一の室内熱
交換器５には乾き度の小さい冷媒ガスが存在する凝縮
器、第二の室内熱交換器７は蒸発器として作用する。即
ち、冷媒の多くは第一の室内熱交換器５に存在する。そ
して室外熱交換器温度センサ１２の検出温度が予め定め
た値を超えると、第二の制御装置１３は除霜が終了した
と判断し、四方弁２を暖房運転側に切り換え、第二の電
動膨張弁６を全開とし通常の暖房運転に戻る。

【００２６】以上のように逆サイクル除霜中でも液冷媒
の多くは第一の室内熱交換器５に存在しているので、暖
房運転に復帰した場合は室外熱交換器３で蒸発してから
圧縮機１へ戻るので、圧縮機１への急激な液戻りを低減
できる。

【００２７】

【発明の効果】暖房・冷房、あるいは逆サイクル除霜運
転時に圧縮機へ多量の液冷媒が戻ることを防ぐことがで
きるので、常に冷凍機油により圧縮機構部の潤滑性が確
保され、冷媒単体では潤滑性を持たないＨＦＣ系冷媒で
あるＲ４１０Ａでも、圧縮機構部が破損する恐れがなく
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施形態の冷房運転時の制御フローチャー
ト。

【図２】第一実施形態の空気調和装置の構成図。

【図３】第一実施形態の暖房運転時の制御フローチャー
ト。

【図４】第二実施形態の空気調和装置の構成図。

【図５】除霜運転時の制御フローチャート。

【符号の説明】

１…圧縮機、２…四方弁、３…室外熱交換器、４…第一
の電動膨張弁、５…第一の室内熱交換器、６…第二の電
動膨張弁、７…第二の室内熱交換器、８…室外送風ファ
ン、９…室内送風ファン、１０…室内空気温度センサ、
１１…制御装置、１２…室外熱交換器温度センサ、１３
…第二の制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村啓夫茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内Ｆターム(参考） 3L092 AA08 BA13 DA01 DA02 DA03 DA07 FA22 FA27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも圧縮機，冷媒流路切換手段，複
数の熱交換器，複数の減圧機構を配管接続し、冷媒に塩
素原子を含まない冷媒を用いる空気調和装置において、
要求される運転モード開始時に最下流側に位置する減圧
機構の絞り量を増加させた運転を行うことを特徴とする
空気調和装置。
【請求項２】少なくとも圧縮機，冷媒流路切換手段，複
数の熱交換器，複数の減圧機構を配管接続し、冷媒に塩
素原子を含まない冷媒を用いる空気調和装置において、
要求される運転モード開始前に、前記冷媒流路切換手段
を、要求される運転モード時とは冷媒の流れ方向が反転
するように切り換えると共に、要求される運転モード時
に最上流側に位置する減圧機構の絞り量を増加させた運
転を行うことを特徴とする請求項１記載の空気調和装
置。
【請求項３】少なくとも圧縮機，冷媒流路切換手段，室
外熱交換器，第一の減圧機構，第一の室内熱交換器，第
二の減圧機構，第二の室内熱交換器を配管接続し、冷媒
に塩素原子を含まない冷媒を用い、室外熱交換器の除霜
を冷媒流路切換手段を切り換えて運転することにより行
う空気調和装置において、第二の減圧機構の絞り量を増
加させて除霜運転を行うことを特徴とする空気調和装
置。