JP2000274896A - 膨張弁の異常検知方法及び空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機器自身によって膨張弁の異常を検知して、
冷媒循環サイクルにおける各機器の故障を防ぐことがで
きる膨張弁の異常検知方法及び空調装置を提供する。 【解決手段】 空調装置１０は冷媒の圧縮機１１と、凝
縮器１３と、電子膨張弁１５、１６と、蒸発器１７、１
８とを備えている。各電子膨張弁１５、１６と各蒸発器
１７、１８のそれぞれの間には、蒸発器１７、１８の温
度を検知する温度センサ１７−Ｔ１、１８−Ｔ１が設け
られている。各蒸発器１７、１８のそれぞれの吸込み口
には、吸込み空気温度を検知する温度センサ１７−Ｔ
２、１８−Ｔ２が設けられている。これら各センサは異
常検知装置２０に接続されている。異常検知装置２０
は、各センサの検知温度に基づき、電子膨張弁１１５、
１６の異常検知を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒循環サイクル
において、冷媒の膨張・凝縮の制御や各系統への冷媒の
循環量を分配するために用いられる膨張弁の異常を検知
する方法と、その膨張弁を備えた空調装置に関する。特
には、機器自身によって膨張弁の異常を検知して、冷媒
循環サイクルにおける各機器の故障を防ぐことができる
膨張弁の異常検知方法及び空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】複数の
室内機を備えたガスヒートポンプ（ＧＨＰと略称する）
等の冷媒循環サイクルでは、各室内機に電子膨張弁が組
み込まれている。電子膨張弁は、冷媒の膨張・凝縮の制
御や、各系統への冷媒の循環量を分配する役割を果たす
ものである。

【０００３】電子膨張弁を具備した従来の空調装置につ
いて説明する。図５は電子膨張弁がロックしていない状
態（正常状態）の空調装置を示す概念図である。図６は
電子膨張弁がロックした状態の空調装置を示す概念図で
ある。これらの図は、いずれも冷房モード（冷媒が図５
及び６中の矢印方向に流れるモード）を示している。暖
房モードのときは、冷媒は逆方向に流れる。

【０００４】各図に示す空調装置は、冷媒の圧縮機１を
備えている。圧縮機１の出側には配管を介して凝縮器３
が接続されている。凝縮器３は、圧縮された冷媒と外気
との間で熱交換を行う。同凝縮器３の出側には、配管及
び電子膨張弁５、６を介して蒸発器（室内熱交換器）
７、８が並列に接続されている。蒸発器７、８は別個の
部屋に設置されており、膨張・気化して温度の下がった
冷媒と室内の空気との間で熱交換を行うものである。こ
れら蒸発器７、８の出側には、配管を介して圧縮機１に
繋がっている。

【０００５】この空調装置における膨張弁の正常作動及
び異常作動例について説明する。図５に示す冷房モード
の正常状態において、電子膨張弁５は開いており、電子
膨張弁６は閉じている。そのため、この状態では、蒸発
器８側には冷媒が流れないようになっている。したがっ
て、凝縮器３を出た冷媒は、電子膨張弁５で膨張した
後、蒸発器７のみで室内の空気との間で熱交換を行う。
蒸発器７を出た冷媒は、配管を通って再び圧縮機１に戻
る。

【０００６】ところが、図６に示すように、電子膨張弁
６が故障のため開いたままの状態でロックしてしまう場
合がある。この状態では、運転している蒸発器７と、停
止している（熱交換ファン８ａが停止している）蒸発器
８との両方に冷媒が流れることになる。停止している蒸
発器８に冷媒が流れ続けると、この蒸発器８では熱交換
が十分に行われず、冷媒は蒸発しにくいため、凝縮器３
で冷却されたままの冷媒が蒸発器８の下流に流れてしま
う。その結果、圧縮機１にまで湿り冷媒が到達し、圧縮
機１の重故障が生じる可能性がある。

【０００７】このように、電子膨張弁８が故障によりロ
ックしたままの状態で運転が続くと、その影響で空調装
置のバランスが崩れ、他の部位（特に圧縮機１）で二次
的な故障が起こる。これは、電子膨張弁の故障を、蒸発
器を含む空調装置自身で検知できないことに問題がある
と考えられる。しかしながら、電子膨張弁の異常を検知
する方法及び装置は、現在のところ提供されていない。

【０００８】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであり、機器自身によって膨張弁の異常を検
知して、冷媒循環サイクルにおける各機器の故障を防ぐ
ことができる膨張弁の異常検知方法及び空調装置を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の膨張弁の異常検知方法は、冷媒の圧縮機
と、圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮した冷
媒を膨張させる膨張弁と、膨張した冷媒を蒸発させる蒸
発器と、圧縮機−凝縮器−膨張弁−蒸発器−圧縮機間に
冷媒を循環させる冷媒管路と、を具備する冷媒循環サイ
クルにおける膨張弁の異常検知方法であって； 上記膨
張弁及び蒸発器並びにそれらの周辺の冷媒管路で室内機
を構成し、 室内機の蒸発器又は冷媒管路の温度（熱交
換器温度という）を検知する温度計Ｔ１を設け、 室内
機の吸い込み空気温度を検知する温度計Ｔ２を設け、
上記温度計Ｔ１の温度をｔ１、上記温度計Ｔ２の温度を
ｔ２としたとき、ｔ１とｔ２とを比較演算して上記膨張
弁の状態を検知することを特徴とする。

【００１０】膨張弁の異常を温度の比較演算により検知
することで、以下の各運転モードにおいて機器の二次故
障を防止することができる。 （１）冷房ＯＦＦモード及び冷房送風モードのとき、圧
縮機への冷媒戻りを防止できる。 （２）暖房ＯＦＦモード及び暖房送風モードのとき、圧
縮機温度の異常上昇を防止できる。 （３）冷房ＯＮモード及び暖房ＯＮモードのとき、空調
能力不足や圧縮機の潤滑油の循環量の低下を防止でき
る。なお、この潤滑油は、冷媒中に少量混入させて圧縮
機に供給するものである。したがって、膨張弁が閉じた
ままロックすると、圧縮機に供給できる潤滑油量が少な
くなる。

【００１１】本発明の膨張弁の異常検知方法において
は、上記冷媒循環サイクルが以下の各運転モードのと
き、次の各温度条件に基づいて膨張弁の異常を検知する
ことができる。冷房ＯＦＦモードあるいは冷房送風モー
ドのとき；ｔ２−ｔ１＞基準値Ａでもって上記膨張弁が
開いたままロックしていることを検知する。冷房ＯＮモ
ードのとき；ｔ２−ｔ１＜基準値Ｂでもって上記膨張弁
が閉じたままロックしていることを検知する。暖房ＯＦ
Ｆモードあるいは暖房送風モードのとき；ｔ１−ｔ２＞
基準値Ｃでもって上記膨張弁が開いたままロックしてい
ることを検知する。暖房ＯＮモードのとき；ｔ１−ｔ２
＜基準値Ｄでもって上記膨張弁が閉じたままロックして
いることを検知する。

【００１２】また、本発明の膨張弁の異常検知方法にお
いては、上記膨張弁が電子制御手段への接続部と、電子
制御手段により絞り量が制御される絞り部とを有する電
子膨張弁であることが好ましい。電子膨張弁を用いるこ
とにより、電子制御手段による自動的な制御が可能にな
る。

【００１３】本発明の空調装置は、冷媒の圧縮機と、圧
縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮した冷媒を膨
張させる膨張弁と、膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器
と、圧縮機−凝縮器−膨張弁−蒸発器−圧縮機間に冷媒
を循環させる冷媒管路と、を具備する空調装置であっ
て； 上記膨張弁及び蒸発器並びにそれらの周辺の冷媒
管路で室内機を構成し、 さらに室内の蒸発器又は冷媒
管路の温度（熱交換器温度という）を検知する温度計Ｔ
１と、 室内機の吸い込み空気温度を検知する温度計Ｔ
２と、 上記温度計Ｔ１の温度をｔ１、上記温度計Ｔ２
の温度をｔ２としたとき、ｔ１とｔ２とを比較演算して
上記膨張弁の状態を検知する検知手段と、を備えたこと
を特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。図１〜３は本発明に係る空調装置を示す概念図であ
る。図１は冷房モードにおいて膨張弁がロックしていな
状態（正常状態）を示す図である。図２は冷房モードに
おいて膨張弁が開いたままロックした状態を示す図であ
る。図３は暖房モードにおいて膨張弁が閉じたままロッ
クした状態を示す図である。図４は本発明に用いられる
膨張弁の一例を示す断面正面図である。

【００１５】図１〜３に示すように、空調装置１０は冷
媒の圧縮機１１を備えている。圧縮機１１には配管を介
して凝縮器１３が接続されている。同凝縮器１３には、
配管及び電子膨張弁１５、１６を介して蒸発器１７、１
８が並列に接続されている。これら蒸発器１７、１８の
出側は、配管を介して圧縮機１１に繋がっている。空調
装置１０が冷房運転モードのときは、圧縮機１１→凝縮
機１３→電子膨張弁１５、１６→蒸発器１７、１８→圧
縮機１１の経路でそれぞれ配管を介して冷媒が流れる。
この場合、圧縮機１１で圧縮された冷媒は、凝縮器１３
において外気との間で冷却された後、蒸発器１７、１８
において室内の空気との間で熱交換を行う。空調装置１
０が暖房運転モードのときは、圧縮機１１→蒸発器１
７、１８→電子膨張弁１５、１６→凝縮機１３→圧縮機
１１の経路でそれぞれ配管を介して冷媒が流れる。この
場合、圧縮機１１で圧縮された冷媒は、蒸発器１７、１
８において室内の空気との間で熱交換され、凝縮器１３
を経た後に圧縮機１１に戻る。

【００１６】ここで上記電子膨張弁１７、１８の構成に
ついて説明する。図４に示すように、電子膨張弁は本体
２１を備えている。同本体２１の下面及び側面には、ぞ
れぞれパイプ（分岐管）２３、２４が固定されている。
本体２１内部には、これらパイプ２３、２４を連通させ
る通路２１ａが形成されている。この通路２１の中途
は、絞り量を調節する絞り部２１ｂが形成されている。

【００１７】本体２１の上部には、ベローズ２５が取り
付けられている。ベローズ２５の下端２５ａは、絞り部
２１ｂに係合可能である。ベローズ２５はロックナット
２７により抜け止めされ、リング２９によりシールされ
ている。また、ベローズ２５には、モータ３０が接続さ
れている。同モータ３０の駆動により、ベローズ２５は
本体２１の軸心に沿って進退する。ベローズ２５が下方
に進むにしたがって、電子膨張弁の絞り量が大きくな
る。モータ３０は、電子制御部（図示されず）への接続
部３１を備えている。モータ３０は、電子制御部により
駆動制御される。

【００１８】再び図１〜３を参照しつつ説明する。各電
子膨張弁１５、１６と各蒸発器１７、１８のそれぞれの
間には、室内熱交換器（蒸発器１７、１８）の温度を検
知する温度センサ１７−Ｔ１、１８−Ｔ１が設けられて
いる。一方、各蒸発器１７、１８のそれぞれの吸込み口
には、吸込み空気温度を検知する温度センサ１７−Ｔ
２、１８−Ｔ２が設けられている。温度センサ１７−Ｔ
１、１８−Ｔ１及び１７−Ｔ２、１８−Ｔ２は、異常検
知装置２０に接続されている。

【００１９】異常検知装置２０は、温度センサ１７−Ｔ
１、１８−Ｔ１の検知温度（これをｔ１とする）及び１
７−Ｔ２、１８−Ｔ２の検知温度（これをｔ２とする）
に基づき、以下のような異常検知を行う。 （１）冷房ＯＦＦモード；冷房送風モードにおいて、ｔ
２−ｔ１＞基準値Ａでもって電子膨張弁が開いたままロ
ックしていることを検知する。 （２）冷房ＯＮモードにおいて、ｔ２−ｔ１＜基準値Ｂ
でもって電子膨張弁が閉じたままロックしていることを
検知する。 （３）暖房ＯＦＦモード；暖房送風モードにおいて、ｔ
１−ｔ２＞基準値Ｃでもって電子膨張弁が開いたままロ
ックしていることを検知する。 （４）暖房ＯＮモードにおいて、ｔ１−ｔ２＜基準値Ｄ
でもって電子膨張弁が閉じたままロックしていることを
検知する。異常検知装置２０は、上記（１）〜（４）に
基づき異常を検知したとき、空調装置１０の運転を停止
するとともに、アラームを発進するようになっている。

【００２０】以下、上記異常検知の作用について説明す
る。図１の場合の冷房モード（正常状態）においては、
電子膨張弁１５が開（すなわち冷房サーモＯＮモード）
となっており、電子膨張弁１６が閉（すなわち冷房サー
モＯＦＦモード；送風モード）になっている。このと
き、凝縮器１３により冷却された冷媒は、蒸発器１７に
のみ流れる。したがって、温度センサ１７−Ｔ１の検知
温度ｔ１は温度センサ１７−Ｔ２の検知温度ｔ２より充
分小さな値となる。このため、ｔ２−ｔ１≧基準値Ｂ
（一例１０℃）となり、異常とは検知されない。一方、
蒸発器１８には冷媒が流れないので、温度センサ１８−
Ｔ１の検知温度ｔ１と温度センサ１８−Ｔ２の検知温度
ｔ２はほぼ等しくなる。このため、ｔ２−ｔ１≦基準値
Ａ（一例３℃）となり、異常とは検知されない。

【００２１】ところが、図２に示すように、冷房モード
において、電子膨張弁１６が故障により開いたままでロ
ックしている場合、凝縮機１３により凝縮された冷媒は
蒸発器１８にも流れる。この場合、温度センサ１７−Ｔ
１の検知温度ｔ１は温度センサ１７−Ｔ２の検知温度ｔ
２より充分小さな値となる。このため、ｔ２−ｔ１＞基
準値Ａとなり、異常が検知される。異常が検知される
と、異常検知装置２０により空調装置１０の運転が自動
的に停止し、異常を知らせるアラームが鳴る。

【００２２】一方、暖房モード（正常状態）において
は、電子膨張弁１５が開（すなわち暖房サーモＯＮモー
ド）となっており、電子膨張弁１６が閉（すなわち暖房
サーモＯＦＦモード；送風モード）になっているとき、
圧縮機１１を出た冷媒は蒸発器１７にのみ流れる。した
がって、温度センサ１７−Ｔ１の検知温度ｔ１は温度セ
ンサ１７−Ｔ２の検知温度ｔ２より充分大きな値とな
る。このため、ｔ１−ｔ２≧基準値Ｄ（一例１５℃）と
なり、異常とは検知されない。一方、蒸発器１８には冷
媒が流れないので、温度センサ１８−Ｔ１の検知温度ｔ
１と温度センサ１８−Ｔ２の検知温度ｔ２はほぼ等しく
なる。このため、ｔ１−ｔ２≦基準値Ｃ（一例５℃）と
なり、異常とは検知されない。

【００２３】暖房モードにおいて、電子膨張弁１６が故
障により開いたままでロックしている場合、圧縮機１１
を出た冷媒は蒸発器１８にも流れる。この場合、温度セ
ンサ１７−Ｔ１の検知温度ｔ１は温度センサ１７−Ｔ２
の検知温度ｔ２より充分大きな値となる。このため、ｔ
１−ｔ２＞基準値Ｃとなり、異常が検知される。異常が
検知されると、異常検知装置２０により空調装置１０の
運転が自動的に停止し、異常を知らせるアラームが鳴
る。

【００２４】さらに、図３の暖房モードにおいて、電子
膨張弁１６が故障により閉じたままでロックしている場
合、圧縮機１１からの冷媒は蒸発器１８には流れない。
この場合、温度センサ１８−Ｔ１の検知温度ｔ１と温度
センサ１８−Ｔ２の検知温度ｔ２はほぼ等しくなる。こ
のため、ｔ１−ｔ２＜基準値Ｄ（一例１５℃）となり、
異常が検知される。この場合も、異常検知装置２０によ
り空調装置１０の運転が自動的に停止し、異常を知らせ
るアラームが鳴る。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、機器自身によって膨張弁の異常を検知するこ
とができるので、膨張弁の故障に伴う他の機器の二次的
な故障を防ぐことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空調装置の冷房モードにおいて膨張弁
がロックしていない状態（正常状態）を示す概念図であ
る。

【図２】同冷房モードにおいて膨張弁が開いたままロッ
クした状態を示す概念図である。

【図３】同暖房モードにおいて膨張弁が閉じたままロッ
クした状態を示す概念図である。

【図４】本発明の空調装置に用いられる膨張弁の一例を
示す断面正面図である。

【図５】従来の冷媒循環サイクルにおいて電子膨張弁が
ロックしていない状態（正常状態）を示す概念図であ
る。

【図６】同電子膨張弁がロックした状態の冷媒循環サイ
クルを示す概念図である。

【符号の説明】

１０ 空調装置 １１ 圧縮機 １３ 室外機 １５、１６ 電子膨
張弁 １７、１８ 室内機 １７−Ｔ１、１７−Ｔ２、１８−Ｔ１、１８−Ｔ２ 温
度センサ ２０ 異常検知装置

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒の圧縮機と、圧縮された冷媒を凝縮
   させる凝縮器と、凝縮した冷媒を膨張させる膨張弁と、
   膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器と、圧縮機−凝縮器−
   膨張弁−蒸発器−圧縮機間に冷媒を循環させる冷媒管路
   と、を具備する冷媒循環サイクルにおける膨張弁の異常
   検知方法であって；上記膨張弁及び蒸発器並びにそれら
   の周辺の冷媒管路で室内機を構成し、 室内機の蒸発器又は冷媒管路の温度（熱交換器温度とい
   う）を検知する温度計Ｔ１を設け、 室内機の吸い込み空気温度を検知する温度計Ｔ２を設
   け、 上記温度計Ｔ１の温度をｔ１、上記温度計Ｔ２の温度を
   ｔ２としたとき、ｔ１とｔ２とを比較演算して上記膨張
   弁の状態を検知することを特徴とする膨張弁の異常検知
   方法。
2. 【請求項２】 上記冷媒循環サイクルが冷房ＯＦＦモー
   ドあるいは冷房送風モードのとき、ｔ２−ｔ１＞基準値
   Ａでもって上記膨張弁が開いたままロックしていること
   を検知することを特徴とする請求項１記載の膨張弁の異
   常検知方法。
3. 【請求項３】 上記冷媒循環サイクルが冷房ＯＮモード
   のとき、ｔ２−ｔ１＜基準値Ｂでもって上記膨張弁が閉
   じたままロックしていることを検知することを特徴とす
   る請求項１記載の膨張弁の異常検知方法。
4. 【請求項４】 上記冷媒循環サイクルが暖房ＯＦＦモー
   ドあるいは暖房送風モードのとき、ｔ１−ｔ２＞基準値
   Ｃでもって上記膨張弁が開いたままロックしていること
   を検知することを特徴とする請求項１記載の膨張弁の異
   常検知方法。
5. 【請求項５】 上記冷媒循環サイクルが暖房ＯＮモード
   のとき、ｔ１−ｔ２＜基準値Ｄでもって上記膨張弁が閉
   じたままロックしていることを検知することを特徴とす
   る請求項１記載の膨張弁の異常検知方法。
6. 【請求項６】 上記膨張弁が電子制御手段への接続部
   と、電子制御手段により絞り量が制御される絞り部とを
   有する電子膨張弁であることを特徴とする請求項１〜５
   いずれか１項記載の膨張弁の異常検知方法。
7. 【請求項７】 冷媒の圧縮機と、圧縮された冷媒を凝縮
   させる凝縮器と、凝縮した冷媒を膨張させる膨張弁と、
   膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器と、圧縮機−凝縮器−
   膨張弁−蒸発器−圧縮機間に冷媒を循環させる冷媒管路
   と、を具備する空調装置であって；上記膨張弁及び蒸発
   器並びにそれらの周辺の冷媒管路で室内機を構成し、 さらに室内機の蒸発器又は冷媒管路の温度（熱交換器温
   度という）を検知する温度計Ｔ１と、 室内機の吸い込み空気温度を検知する温度計Ｔ２と、 上記温度計Ｔ１の温度をｔ１、上記温度計Ｔ２の温度を
   ｔ２としたとき、ｔ１とｔ２とを比較演算して上記膨張
   弁の状態を検知する検知手段と、 を備えたことを特徴とする空調装置。
8. 【請求項８】上記空調装置が冷房ＯＦＦモードあるいは
   冷房送風モードのとき、上記検知手段がｔ２−ｔ１＞基
   準値Ａでもって上記膨張弁が開いたままロックしている
   ことを検知することを特徴とする請求項１記載の空調装
   置。
9. 【請求項９】 上記空調装置が冷房ＯＮモードのとき、
   上記検知手段がｔ２−ｔ１＜基準値Ｂでもって上記膨張
   弁が閉じたままロックしていることを検知することを特
   徴とする請求項１記載の空調装置。
10. 【請求項１０】 上記空調装置が暖房ＯＦＦモードある
    いは暖房送風モードのとき、上記検知手段がｔ１−ｔ２
    ＞基準値Ｃでもって上記膨張弁が開いたままロックして
    いることを検知することを特徴とする請求項１記載の空
    調装置。
11. 【請求項１１】 上記空調装置が暖房ＯＮモードのと
    き、上記検知手段がｔ１−ｔ２＜基準値Ｄでもって上記
    膨張弁が閉じたままロックしていることを検知すること
    を特徴とする請求項１記載の空調装置。
12. 【請求項１２】 上記膨張弁が上記検知手段への接続部
    と、該検知手段により絞り量が制御される絞り部とを有
    する電子膨張弁であることを特徴とする請求項７〜１０
    いずれか１項記載の空調装置。