JP2001141324A - 空気調和装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 開閉弁やバイパス路の抵抗が大きい場合や、
室内ユニット内に主減圧装置を持った空気調和装置の高
圧側圧力過上昇防止及び圧縮機吸入側への液戻りを防止
できる低コストでかつ小形な空気調和装置を提供するこ
とである。 【解決手段】 少なくとも圧縮機、室内熱交換器、主減
圧装置、受液器、室外熱交換器を順次配管により接続し
て成る空気調和装置の受液器の頭頂部より該受液器のガ
ス冷媒を前記受液器と室外熱交換器とを接続する配管に
バイパスするようにバイパス回路を設け、前記バイパス
回路にガス冷媒を選択的に流すための開閉弁を設けて成
る空気調和装置において、前記受液器頭頂部から前記受
液器と室外熱交換器とを接続する配管に設けられたバイ
パス回路の合流部と受液器の間に第１減圧装置を設ける
と共に、前記バイパス回路の合流部と室外熱交換器の間
に第２減圧装置を設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和装置及び
その制御方法に係り、特に過渡時及び高圧側圧力が上昇
する運転条件下における高圧側圧力の過上昇防止ならび
に圧縮機吸入側への液戻り防止を行なう空気調和装置及
びその制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の多室形空気調和装置の一例とし
て、室内ユニットに主減圧装置を具備したものがあり、
これは、図８に示すように、圧縮機４３、室内熱交換器
４４、主減圧装置４５、受液器４６及び室外熱交換器４
７を順次配管接続して冷凍サイクルを構成している。

【０００３】また、過渡時に空気調和装置の高圧側圧力
の過上昇防止策として、凝縮器として作用している熱交
換器内の冷媒量を減らす方法が種々提案されている。そ
の一例として、例えば、特開平５−３３２６２５号公報
に開示され図９に示されているように、圧縮機３１、凝
縮器３３として機能する室内又は室外熱交換器、受液器
３４、減圧弁３５及び蒸発器３６として機能する室外又
は室内熱交換器を順次接続してなる冷媒回路を備えた冷
凍サイクルにおいて、前記受液器３４上部と減圧弁３５
の下流側となる液ラインとを接続するバイパス路３４ａ
と、該バイパス路３４ａを開閉する常時閉の開閉弁３７
と、前記冷媒回路の高圧側圧力を検出する高圧検出手段
４１と、該高圧検出手段４１の出力を受け、圧縮機の例
えば起動時などにおいて、高圧側圧力が所定値より高く
なると上記バイパス路３４ａの開閉弁３７を開くよう制
御する起動時開閉制御手段４２とを備えた空気調和装置
が挙げられる。

【０００４】上記した従来例においては、高圧側圧力が
上昇した際に前記開閉弁３７を開にすることで、受液器
３４内のガス圧力を低下させ、凝縮器３３内で凝縮され
た液冷媒の流れの円滑化を図り、凝縮冷媒液を受液器３
４内に導くことにより高圧側圧力を適正値に維持するこ
とができる。このようにして高圧側圧力が所定値より高
くなると電源を遮断するいわゆる高圧カットによる空気
調和装置の異常停止を回避することができるようになっ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記後
者の従来例に示されたような高圧側圧力の上昇防止策
は、前記前者における室内ユニット内に主減圧装置を具
備した場合や、前記後者におけるバイパス路を開閉する
ための開閉弁の抵抗が大きい場合については考慮されて
いなかったため、以下に示すような問題点が生じた。

【０００６】前記前者の従来例における室内ユニット内
に主減圧装置を具備した場合については、特に暖房運転
時に受液器の前流側で減圧するため室内熱交換器内の冷
媒量を低減しにくく、特に外気低温時には蒸発器すなわ
ち室外熱交換器での蒸発能力が低下することから、吐出
温度を維持するため減圧装置での減圧量を大きくして冷
凍サイクル内を循環する冷媒量を低減するため高圧側圧
力が上昇しやすくなるという問題点があった。

【０００７】また、前記後者の従来例において、高圧側
圧力を下げるためには、バイパス路内を流れるガス冷媒
量を増やして凝縮器内の冷媒量を低減させる必要があ
る。バイパス路に対応する主系路は、受液器後流側の減
圧装置を絞った場合は、減圧装置での抵抗は大きくなる
が冷凍サイクル内を循環する冷媒量が減少し配管抵抗も
小さくなるため、全体としてある一定以上の抵抗をもた
すことができない。一方、受液器後流側の減圧装置を緩
めた場合は、冷凍サイクル内を循環する冷媒量が増加し
配管抵抗も大きくなるが、減圧装置での抵抗は小さくな
るため、やはり全体としてある一定以上の抵抗をもたす
ことができない。

【０００８】すなわち、主系路に抵抗をもたすことがで
きない以上、バイパス路内を流れるガス冷媒量を増やす
ためには、開閉弁及びバイパス路の抵抗を小さくしなけ
ればならない。ところが、開閉弁の抵抗を小さくするた
めには、開閉弁のポート径を大きくする必要があり、こ
れにより開閉弁自体が大きくなるばかりでなく、開閉弁
を動作させる駆動力も大きくなるため開閉弁としての原
価が非常に高いものとなる。また、バイパス路の径も太
くしなければならず、原価がアップしたり、ユニット内
への収まりが難しくなったりするという問題点もあっ
た。

【０００９】本発明の目的は、上記のような従来技術の
問題点を解決し、開閉弁やバイパス路の抵抗が大きい場
合や、室内ユニット内に主減圧装置を有した場合の空気
調和装置の高圧側圧力過上昇防止及び圧縮機吸入側への
液戻りを防止できる低コストでかつ小形な空気調和装置
及びその制御方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明による空気調和装置及びその制御方法は、
特許請求の範囲の各請求項に記載されたところを特徴と
するものであるが、特に独立項装置発明としての請求項
１に係る空気調和装置は、少なくとも圧縮機、室内熱交
換器、主減圧装置、冷媒の導入出管を有する受液器及び
冷媒分配器を有する室外熱交換器を備え、これらの機器
を順次配管により接続して構成される冷凍サイクルの前
記受液器の頭頂部から前記受液器と前記室外熱交換器と
を接続する配管の中途にかけてバイパス回路を設け、該
バイパス回路にガス冷媒を随時流すための開閉弁を配設
すると共に、前記主減圧装置及び前記開閉弁を制御する
制御手段を有してなる空気調和装置において、前記受液
器と前記室外熱交換器とを接続する配管及び前記バイパ
ス回路の合流部と前記受液器との間の該配管上に第１減
圧装置を配設し、前記バイパス回路の合流部と前記室外
熱交換器との間の前記配管上に第２減圧装置を配設した
ことを特徴とするものである。同じく独立項方法発明と
しての請求項５に係る空気調和装置の制御方法は、請求
項１ないし５のいずれかに記載の空気調和装置を使用
し、前記圧縮機の高圧側圧力を検出する高圧圧力検出装
置、前記圧縮機吐出側の冷媒温度を検知する吐出温度検
出装置、前記室内熱交換器に流入する空気の温度を検出
する室内空気温度検出装置及び室内熱交換器を通過する
空気の風量を検出する室内風量検出装置を設け、空気調
和装置の起動時、前記高圧圧力検出装置の出力値が所定
値より高い場合、前記室内空気温度検出装置と前記室内
風量検出装置の二つの出力値で決まる開閉弁を開状態に
する所定値以上の場合、除霜直前及び前記圧縮機起動時
から所定時間内で前記吐出温度検出装置の出力値が所定
値以下の場合に前記開閉弁を開状態とし、一方前記高圧
圧力検出装置の出力値が所定値以下の場合、かつ前記室
内空気温度検出装置と前記室内風量検出装置の二つの出
力値で決まる開閉弁を開状態にする所定値以下の場合、
かつ前記圧縮機起動時から所定時間経過後または前記吐
出温度検出装置の出力値が目標吐出温度より高い場合、
前記開閉弁を閉状態とすることを特徴とするものであ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の空気調和装置及び
空気調和装置の制御方法に係わる実施例を図１ないし図
７を用いて説明する。

【００１２】図１は、本発明の空気調和装置の冷凍サイ
クル構成図である。この空気調和装置は、少なくとも１
台の室外機と少なくとも１台の室内機を液側接続配管及
びガス側接続配管により接続して構成される。室外機
は、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器６、受液器５よ
り構成され、図１に示す如く配管により接続されてい
る。前記室外熱交換器６には、外気と熱交換できるよう
に前記室外熱交換器６に空気を送り込むための室外ファ
ン１２が設けられている。

【００１３】前記室外熱交換器６と受液器５とを接続す
る配管の途中に、例えばキャピラリーチューブのような
第１減圧装置８及び同じく、キャピラリーチューブのよ
うな第２減圧装置９が図１に示す如く直列に設けられて
いる。また、前記受液器５の頭頂部からは、前記受液器
５の頭頂部ガス空間と連通しかつ前記第１減圧装置８と
第２減圧装置９とを接続する配管の中途に合流するよう
にバイパス回路１０が設けられ、前記バイパス回路１０
上には前記バイパス回路１０にガス冷媒を随時流すこと
ができるように開閉弁７が設けられている。

【００１４】一方、室内機は、室内熱交換器３と例え
ば、電子式膨張弁のような主減圧装置である室内膨張弁
４により構成され、図１に示す如く配管により接続され
ている。前記室内熱交換器３には、外気と熱交換できる
ように前記室内熱交換器３に空気を送り込むための室内
ファン１１が設けられている。

【００１５】本発明の空気調和装置には、図１に示す冷
凍サイクルの各機器を制御するための各種センサが設け
られている。室外機には、圧縮機１から吐出される冷媒
の高圧側圧力を検知するために例えば、圧力センサや圧
力スイッチなどのような高圧圧力検出装置１３が設けら
れ、また、圧縮機から吐出される冷媒の温度を検知する
ために例えば、温度サーミスタのような吐出温度検出装
置１４が設けられている。

【００１６】一方、室内機には、室内熱交換器３に流入
する空気の温度を検知するために例えば、温度サーミス
タのような室内空気温度検出装置１５が設けられ、ま
た、室内熱交換器３に空気を送り込むための室内ファン
１１の風量を検出するために例えば、室内ファンステッ
プの設定や風速計などのような室内風量検出装置１６が
設けられている。

【００１７】前記各種センサの出力信号は、メモリ１７
内に取り込まれるように信号線により接続されている。
また、前記メモリ１７の値を用いて空気調和装置を制御
するためのマイクロコンピュータ１８が設けられてお
り、前記メモリ１７と双方向に通信が可能な如く接続さ
れている。さらに、マイクロコンピュータ１８と室内膨
張弁４及び開閉弁７は信号線により接続され、マイクロ
コンピュータ１８の指示により室内膨張弁４及び開閉弁
７の動作が制御される。

【００１８】次に、本発明の空気調和装置の運転状態に
ついて、図２により説明する。図２は、本発明の空気調
和装置を暖房で運転した場合のモリエル線図を示す。図
２中において、実線で示されているサイクル運転点はバ
イパス回路１０に付設する開閉弁７を開状態にした開閉
弁開時サイクル２０の場合を示し、破線で示されている
サイクル運転点はバイパス回路１０に付設する開閉弁７
を閉状態にした開閉弁閉時サイクル１９の場合を示す。

【００１９】通常の暖房運転の場合は、破線で示した開
閉弁閉時サイクル１９の状態であり、点ａの状態の冷媒
を圧縮機１が吸込み高温高圧のガス冷媒である点ｂの状
態に圧縮し、室内熱交換器３内に流入し、空気と熱交換
して放熱することで点ｃの液冷媒状態となる。そして、
室内膨張弁４で点ｄの状態に減圧され受液器５内に流入
し受液器５から流出した冷媒は第１減圧装置８により点
ｅの状態に減圧され、さらに第２減圧装置９により点ｆ
の状態まで減圧され、室外熱交換器６内に流入し、空気
と熱交換して外気より吸熱することで点ａの状態になり
圧縮機１に戻る。

【００２０】ここで、受液器５の出入口の冷媒状態は、
ある一定のかわき度Ｘ＝αになっているが、これは受液
器５から冷媒を流出させるために設けられている受液器
５内の配管の上部に、頭頂部のガス空間と連通するガス
穴が設けられており、このガス穴からある一定量のガス
冷媒を吸込むことで達成される。

【００２１】一方、高圧側圧力が高くなる場合や、圧縮
機吸入側に液戻りが発生しやすい起動時や除霜時などの
場合は、実線で示した開閉弁開時サイクル２０となる。
点ａ' の状態の冷媒を圧縮機１が吸込み高温高圧のガス
冷媒である点ｂ' の状態に圧縮し、室内熱交換器３内に
流入し、空気と熱交換して放熱することで点ｃ' の液冷
媒状態となる。そして、室内膨張弁４で点ｄ' の状態に
減圧され受液器５内に流入し受液器５から流出した冷媒
は第１減圧装置８により点ｅ' の状態に減圧され、さら
に第２減圧装置９により点ｆ' の状態まで減圧され、室
外熱交換器６内に流入し、空気と熱交換して外気より吸
熱することで点ａ' の状態になり圧縮機１に戻る。ここ
で、受液器５の出入口の冷媒状態は、通常の暖房運転時
のかわき度Ｘ＝αよりも大きいＸ＝βとなっているが、
これは、バイパス回路１０に付設する開閉弁７を開状態
にしているため第１減圧装置８の減圧分に相当するガス
冷媒が受液器５からバイパス回路１０を経て第１減圧装
置８と第２減圧装置９との間に流れるため受液器５内で
は、前述した冷媒を流出するための配管に付設するガス
穴からのガス冷媒量にさらに前記バイパス回路１０を流
れるガス冷媒量が増えた状態となるため通常の暖房運転
時のかわき度よりも大きくなる。

【００２２】以上により、第１減圧装置８でバイパス回
路１０を流れるガス冷媒量を調整し受液器５の冷媒かわ
き度を大きくすると共に、第２減圧装置９でさらに抵抗
を増大させることにより室内膨張弁４の開度を大きくす
ることができるため室内熱交換器３内の冷媒が受液器５
内に移動し高圧側圧力が低下する。また、受液器５内に
液冷媒が多く貯留されるため冷凍サイクル内を循環する
冷媒量が極端に少なくなることで圧縮機吸入側の冷媒状
態がａ' の過熱状態となるため、圧縮機吸入側には液冷
媒が戻る心配がなく、通常、圧縮機吸入側に付設するア
キュムレータを外しても圧縮機１の信頼性を損なうこと
がなくなる。

【００２３】また、開閉弁７を閉状態で起動した場合と
比較して吐出温度を早く上げることができると共に、高
圧側圧力を低く抑えることができるため、吐出側の冷媒
過熱度を早くしかも大きくすることができ、冷凍機油の
中に液冷媒が溶けこむことで起きる起動時の冷凍機油の
粘度低下を防止することも可能となる。

【００２４】本発明の空気調和装置に付設する開閉弁７
の動作について説明する。図３は、空気調和装置の起動
時において、開閉弁７を開状態にする場合と閉状態にす
る場合の動作を表したフローチャートである。空気調和
装置のリモコン等から圧縮機１の運転信号がＯＮ状態に
されると、バイパス回路１０に付設する開閉弁７を開状
態にし、室内膨張弁４を起動時の初期開度に設定し、圧
縮機１を起動する。次に、圧縮機１起動からｔ１秒が経
過した後に、高圧圧力検出装置１３の出力値Ｐｄ、吐出
温度検出装置１４の出力値Ｔｄ、室内空気温度検出装置
１５の出力値Ｔａｉ、室内風量検出装置１６の出力値Ｑ
ｉの各種センサからの値をメモリ１７内からマイクロコ
ンピュータ１８に入力する。

【００２５】次に、開閉弁７を開状態にするか閉状態に
するかを判定する。開閉弁７を開状態にする判定方法と
しては、高圧圧力検出装置１３の出力値Ｐｄが所定の値
Ｐｄ０よりも高い場合、または室内空気温度検出装置１
５の出力値Ｔａｉ及び室内風量検出装置１６の出力値Ｑ
ｉから求まる開閉弁開領域にある場合、または暖房運転
時に室外熱交換器が着霜し除霜を行う必要がある場合の
直前、または圧縮機１起動からｔ２秒以内でかつ吐出温
度検出装置１４の出力値Ｔｄが所定の値Ｔｄ０以下の場
合には、開閉弁７を開状態とする。

【００２６】一方、開閉弁７を閉状態にする判定方法と
しては、高圧圧力検出装置１３の出力値Ｐｄが所定の値
Ｐｄ０以下で、かつ室内空気温度検出装置１５の出力値
Ｔａｉ及び室内風量検出装置１６の出力値Ｑｉから求ま
る開閉弁開領域にない場合、かつ暖房運転時に室外熱交
換器６が着霜し除霜を行う必要がない場合、かつ圧縮機
起動からｔ２秒経過した場合、もしくは吐出温度検出装
置１４の出力値Ｔｄが所定の値Ｔｄ０よりも高くなった
場合に開閉弁７を閉状態とする。

【００２７】以上により、高圧側圧力が異常に高くなる
条件や過渡的に圧縮機吸入側に液冷媒が戻る場合などの
条件を、上記に示す各種センサにより検出することで、
開閉弁７を開状態もしくは閉状態にする。ここで、圧縮
機１起動からｔ２秒経過後は、過渡的な圧縮機吸入側へ
の液戻りがなくなる時間であるため、高圧側圧力が異常
上昇しない限り開閉弁７を常に閉状態として、暖房能力
を十分に発生させられるようにしている。

【００２８】ここで、前述した室内空気温度検出装置１
５の出力値Ｔａｉ及び室内風量検出装置１６の出力値Ｑ
ｉから求まる開閉弁開領域について図４により説明す
る。

【００２９】暖房能力は、室内熱交換器面積、室内空気
の比熱、室内風量、室内空気温度と室内熱交換器温度と
の温度差の積で求まる。暖房運転を行っている場合に室
内風量が少なくなる場合は、暖房能力に変化が無い場合
室内熱交換器に流入する空気と室内熱交換器との温度差
が大きくなるように、室内熱交換器内に液冷媒が貯留さ
れ高圧側圧力が上昇し、室内熱交換器の温度が上昇す
る。また、室内空気温度が高くなる場合も同様に、高圧
側圧力が上昇し熱交換器の温度が上昇する。すなわち、
図４に示すように、室内空気温度Ｔａｉ１＜Ｔａｉ２＜
Ｔａｉ３に対してはＴａｉ１、Ｔａｉ２、Ｔａｉ３の順
序で高圧側圧力が上昇し、室内風量Ｑｉ１＜Ｑｉ２＜Ｑ
ｉ３に対してはＱｉ３、Ｑｉ２、Ｑｉ１の順序で高圧側
圧力が上昇する。

【００３０】ここで、空気調和装置には、連続して安全
に運転可能な高圧側圧力Ｐ１が設定されており、上記圧
力Ｐ１以上になると空気調和装置が連続して正常に運転
できなくなる場合があり、最悪の場合は内部の圧力に機
器が耐えきれなくなりガス漏れなどの故障を起こす場合
もある。

【００３１】そこで、空気調和装置が連続して安全に運
転が可能な高圧側圧力Ｐ１以上となる条件、すなわち室
内風量に対する室内空気温度としてＱｉ１の場合はＴａ
ｉ３、Ｑｉ２の場合はＴａｉ２，Ｑｉ３の場合はＴａｉ
１以上に高い場合は、開閉弁７を開状態にすれば、熱交
換器内の液冷媒が受液器内に移動して高圧側圧力が所定
の圧力Ｐ１以下となり、空気調和装置は何の問題もなく
安定した運転が可能となる。

【００３２】次に、暖房運転時の各種制御機器の動作に
ついて図５により説明する。運転信号としては、停止→
暖房→除霜→暖房→停止が入力された状態を示す。

【００３３】圧縮機１を起動させる圧縮機電磁開閉器は
暖房及び除霜中はＯＮ状態、停止時はＯＦＦ状態とな
る。

【００３４】四方弁２は、暖房運転時のみＯＮ状態であ
り、停止時及び除霜中はＯＦＦ状態となる。ここで、暖
房運転が開始されてから四方弁２がＯＮ状態になるまで
にタイムラグがあるが、これは、差圧をつけないと開閉
できない四方弁２前後の差圧を確保するためと、以前の
運転で室外熱交換器６内に貯留されている液冷媒を受液
器５内に回収するためである。

【００３５】開閉弁７は、暖房運転時は、圧縮機電磁開
閉器がＯＮする直前までに開状態となり、所定時間が過
ぎると閉状態となる。除霜中は、次の暖房運転に切り替
わった時の液戻り防止のために、開閉弁７を開状態とす
る。開閉弁７を開にすると図２の実線のモリエル線図の
ａ′の状態になりａの状態に比べて加熱側にあるので液
冷媒が戻らない。停止時は、高圧側の室内熱交換器３内
の液冷媒を受液器５に回収するために停止から所定の時
間までは、開状態を保持し、その後閉状態とする。

【００３６】室内ファン１１は、暖房運転の起動時及び
除霜終了後から段階的に変化し設定風量まで変化する。
また、除霜中は、風量を一番少ない状態で固定し、室内
への冷風吹出しの量を抑制するのと同時に室内から熱を
吸収して除霜の熱源としている。

【００３７】室内膨張弁４は、暖房運転の起動時及び除
霜終了後は固定開度で保持して開閉弁７が閉状態になる
場合に、ある所定開度だけ絞ってその後ＰＩＤ演算によ
り開度を決定する。除霜中は、除霜初期はある所定開度
で固定し、所定の吐出温度にまで低下したら開度を変化
させて除霜中の急激な液戻りを防止する。停止時は、室
内熱交換器３から受液器５に冷媒を回収しやすくなるよ
うに、ある所定の開度で固定して、室内膨張弁４での抵
抗を減らす。もし、停止時に室内熱交換器３に液冷媒が
残らないようにしないと、次の暖房運転開始時に一たん
冷房運転のモードになるので液冷媒が圧縮機１に戻って
しまう。その後、回収した液冷媒が室内熱交換器３内に
逆流して戻らないように閉じる。

【００３８】以上のように、四方弁２の切替えタイミン
グを圧縮機１が起動してからずらすことで、室外熱交換
器６内の液冷媒を受液器５内に回収することができるた
め、四方弁２切替え後に圧縮機１へ戻る液冷媒量を低減
でき、圧縮機１の信頼性を向上させることができる。ま
た、開閉弁７が開状態から閉状態となる際に室内膨張弁
４をある所定開度だけ絞ることにより、開閉弁７を開状
態から閉状態にしたときに受液器５から流出するガス冷
媒量が減少し、受液器５から液冷媒が多く流出するため
に発生する吐出温度の急激な低下を防止することがで
き、冷凍サイクルを安定して動作させることができる。

【００３９】ここで、本実施例では、開閉弁７が開状態
から閉状態になる場合に室内膨張弁４をある所定開度だ
け絞るようにすることが記載されているが、開閉弁７が
閉状態から開状態になる場合は、本実施例に示した内容
とまったく逆の動作を起こすことから、室内膨張弁４を
ある所定開度だけ開けるようにすれば、冷凍サイクルを
安定して動作させることができる。

【００４０】本発明の第２の実施例として、第１減圧装
置８及び第２減圧装置９を他の構造で実現する例につい
て示す。

【００４１】図６は、第１減圧装置８及び第２減圧装置
９をオリフィスで構成した受液器５部周辺の構造断面図
である。図６中、図１と同符号のものは同一のものであ
る。受液器５の頭頂部には、冷媒を受液器５に導いたり
受液器５から流出させるための冷媒導入出管２２，２３
が設けられ、一方の冷媒導入出管２２には、液冷媒配管
２１が溶接されている。他方の冷媒導入出管２３には、
受液器５の頭頂部と連通するようにガス穴２７が設けら
れており、冷媒配管２４ａと冷媒導入出管２３に挟まれ
た状態で第１オリフィス２５が設けられている。冷媒配
管２４ａと冷媒配管２４ｂの間には受液器５の頭頂部よ
りバイパス回路１０が開閉弁７を経て接続されている。
このバイパス回路１０の合流部の後流側に冷媒配管２４
ｂと冷媒配管２４ｃに挟まれた状態で第２オリフィス２
６が設けられている。

【００４２】このように、第１減圧装置８及び第２減圧
装置９をオリフィスで構成した場合は、キャピラリーチ
ューブで構成した場合と比較して、設置スペースを小さ
く抑えられるため、冷凍サイクルを簡素化することがで
き、機械室の設置スペースを小さくすることが可能であ
り、しいては空気調和装置を小形化することができる。
また、キャピラリーチューブの場合は所望する減圧量に
対して選定したキャピラリーチューブの内径を細くする
と、冷媒の速度が音速以上となり冷媒がある一定以上流
れない現象になる場合があるため、キャピラリーチュー
ブの内径を細くできずに長さで減圧量を調整しなければ
ならなくなり材料費が増加する場合があるが、オリフィ
スの場合は空ける穴径を細くするだけなので、材料費も
低減することが可能である。

【００４３】また、キャピラリーチューブはある程度の
長さが必要であるため、機械室内に収納する際には何重
かに丸めた構造にしているが、キャピラリーチューブ内
を気液二相流が流れる場合は、流速が速くかつ質量も大
きい流体が流れるため、キャピラリーチューブが全方向
に対して振動し、この振動が空気調和装置を振動させて
異音を発生させる。一方、オリフィスの場合は、振動が
流体の流れ方向に限定されるため振動がほとんど発生し
ないで空気調和装置から異音が発生せず、空気調和装置
の運転音も静かになる。

【００４４】次に、本発明の他の実施例として、第２減
圧装置９の他の構造について説明する。

【００４５】図７は、第２減圧装置９と冷媒分配器２８
の分配性能向上を合わせ持ったオリフィスの構造を示す
冷媒分配器２８の構造断面図である。本発明では、従来
と同じ構造の冷媒分配器２８と冷媒配管２９に挟まれる
ように第２オリフィス２６が設けられた構造となってい
る。これにより、冷媒分配器２８に気液二相状態の冷媒
が流入した場合でも、オリフィスによる縮流により冷媒
の流れが均一化され、冷媒分配器２８の性能を向上させ
ることが可能となるばかりか、本発明の第２減圧装置９
としても作用するため、冷凍サイクルの部品点数を低減
することが可能となり空気調和装置のコストを低減でき
る。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る本
装置発明においては、第１減圧装置でバイパス回路を流
れるガス冷媒量を調整し受液器の冷媒かわき度を大きく
すると共に、第２減圧装置によりさらに抵抗を増大させ
ることで、室内膨張弁の開度を大きくすることができる
ため室内熱交換器内の冷媒が受液器内に移動し吐出圧力
を低下させることができる。また、受液器内に液冷媒が
多く貯留されるため冷凍サイクル内を循環する冷媒量が
極端に少なくなることで圧縮機吸入側の冷媒状態が過熱
状態となるため、圧縮機吸入側には液冷媒が戻る心配が
なく、通常圧縮機吸入側に付設するアキュムレータを外
しても圧縮機の信頼性を損なうことがなくなる。また、
開閉弁を閉状態で起動した場合と比較して吐出温度を早
く上げることができると共に、高圧側圧力を低く抑える
ことができるため、吐出側の冷媒過熱度を早くしかも大
きくすることができ、起動時の冷凍機油の粘度低下を防
止することも可能となる。

【００４７】請求項２に係る本装置発明も上記の請求項
１と同じ効果を奏する。

【００４８】また、請求項３に係る本装置発明において
は、第１減圧装置及び第２減圧装置をオリフィスで構成
することにより、キャピラリーチューブで構成した場合
と比較して、設置スペースを小さく抑えられるため、冷
凍サイクルを簡素化することができ、機械室の設置スペ
ースを小さくすることが可能であり、しいては空気調和
装置を小形化することができる。また、オリフィスの場
合は空ける穴径を細くするだけで減圧量の調整が可能で
あるため、キャピラリーチューブと比較して材料費も低
減することが可能である。また、オリフィスに流体が流
れた場合の振動は流体の流れ方向に限定されるため振動
がほとんど発生しないで空気調和装置から異音が発生せ
ず、空気調和装置の運転音も静かになる。

【００４９】また、請求項４に係る本装置発明において
は、第２減圧装置であるオリフィスを前記室外熱交換器
の液側の冷媒分配器の直前に設けることにより、オリフ
ィスによる縮流により冷媒の流れが均一化され、冷媒分
配器としての性能を向上させることが可能となるばかり
か、本発明の第２減圧装置としても作用するため、冷凍
サイクルの部品点数を低減することが可能となり空気調
和装置のコストを低減できる。

【００５０】また、請求項５に係る本装置発明において
は、受液器内から冷媒を導入或いは導出するために受液
器内に設けられている導入出管の上部に前記受液器のガ
ス空間と連通するように穴を設けることにより、受液器
から流出するガス冷媒量を増大させることができ、受液
器のかわき度を大きくすることが可能となるため、高圧
側圧力をさらに大きく低減できる。

【００５１】また、請求項６に係る本方法発明において
は、高圧側圧力が異常に高くなる条件や過渡的に圧縮機
吸入側に液冷媒が戻る場合などの条件を簡単に確実に把
握して制御することができるため、空気調和装置の信頼
性が向上する。

【００５２】また、請求項７に係る本方法発明において
は、開閉弁の動作に関係無く冷凍サイクルを安定に動作
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気調和装置の冷凍サイクル構成図で
ある。

【図２】本発明の空気調和装置に付設する開閉弁を開状
態にした場合と閉状態にした場合の冷凍サイクルの運転
点を示したモリエル線図である。

【図３】本発明の空気調和装置を起動した場合の開閉弁
の制御を表したフローチャート図である。

【図４】室内空気温度及び室内風量で決まる開閉弁開状
態の領域を示した図である。

【図５】本発明の空気調和装置を暖房運転した場合の各
制御機器の動作を表したタイムチャート図である。

【図６】本発明の空気調和装置に用いられる第１減圧装
置及び第２減圧装置の第２の実施例を示した受液器周辺
部構造断面図である。

【図７】本発明の空気調和装置に用いられる第２減圧装
置の他の実施例を示した冷媒分配器の構造断面図であ
る。

【図８】従来の多室形空気調和装置の冷凍サイクル構成
図である。

【図９】従来のバイパス路を有した空気調和装置の冷凍
サイクル構成図である。

【符号の説明】

１…圧縮機 ２…四方弁 ３…室内熱交換器 ４…室内膨張弁 ５…受液器 ６…室外熱交換器 ７…開閉弁 ８…第１減圧装置 ９…第２減圧装置 １０…バイパス回路 １１…室内ファン １２…室外ファン １３…高圧圧力検出装置 １４…吐出温度検出装置 １５…室内空気温度検出装置 １６…室内風量検出装置 １７…メモリ １８…マイクロコンピュータ １９…開閉弁閉時サイクル ２０…開閉弁開時サイクル ２１…液冷媒配管 ２２，２３…冷媒導入出管 ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ…冷媒配管 ２５…第１オリフィス ２６…第２オリフィス ２７…ガス穴 ２８…冷媒分配器 ２９…冷媒配管 ３１…圧縮機 ３３…凝縮器 ３４…受液器 ３４ａ…バイパス路 ３５…減圧弁 ３６…蒸発器 ３７…開閉弁 ４１…高圧検出手段 ４２…起動時開閉制御手段 ４３…圧縮機 ４４…室内熱交換器 ４５…主減圧装置 ４６…受液器 ４７…室外熱交換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安田 弘 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 空調システム清水生産本部内 (72)発明者 竹中 寛 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 空調システム清水生産本部内 (72)発明者 伊藤 将弘 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 空調システム清水生産本部内 Ｆターム(参考） 3L092 AA07 AA10 AA14 BA05 BA21 BA23 BA27 EA03 EA15 EA20 FA23 FA27

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも圧縮機、室内熱交換器、主減
   圧装置、冷媒の導入出管を有する受液器及び冷媒分配器
   を有する室外熱交換器を備え、これらの機器を順次配管
   により接続して構成される冷凍サイクルの前記受液器の
   頭頂部から前記受液器と前記室外熱交換器とを接続する
   配管の中途にかけてバイパス回路を設け、該バイパス回
   路にガス冷媒を随時流すための開閉弁を配設すると共
   に、前記主減圧装置及び前記開閉弁を制御する制御手段
   を有してなる空気調和装置において、 前記受液器と前記室外熱交換器とを接続する配管及び前
   記バイパス回路の合流部と前記受液器との間の該配管上
   に第１減圧装置を配設し、前記バイパス回路の合流部と
   前記室外熱交換器との間の前記配管上に第２減圧装置を
   配設したことを特徴とする空気調和装置。
2. 【請求項２】 前記第１減圧装置及び第２減圧装置を、
   キャピラリーチューブで構成したことを特徴とする請求
   項１に記載の空気調和装置。
3. 【請求項３】 前記第１減圧装置及び第２減圧装置を、
   オリフィスで構成したことを特徴とする請求項１に記載
   の空気調和装置。
4. 【請求項４】 前記第２減圧装置であるオリフィスは、
   前記室外熱交換器の前記冷媒分配器と一体に設けられた
   ことを特徴とする請求項３に記載の空気調和装置。
5. 【請求項５】 前記受液器内から冷媒を導入或いは導出
   するために設けられた前記室内熱交換器へ接続される前
   記導入出管の上部に、前記受液器内のガス空間と連通す
   るように穴を設けたことを特徴とする請求項１に記載の
   空気調和装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の空
   気調和装置を使用し、前記圧縮機の高圧側圧力を検出す
   る高圧圧力検出装置、前記圧縮機吐出側の冷媒温度を検
   知する吐出温度検出装置、前記室内熱交換器に流入する
   空気の温度を検出する室内空気温度検出装置及び室内熱
   交換器を通過する空気の風量を検出する室内風量検出装
   置を設け、空気調和装置の起動時、前記高圧圧力検出装
   置の出力値が所定値より高い場合、前記室内空気温度検
   出装置と前記室内風量検出装置の二つの出力値で決まる
   開閉弁を開状態にする所定値以上の場合、除霜直前及び
   前記圧縮機起動時から所定時間内で前記吐出温度検出装
   置の出力値が所定値以下の場合に前記開閉弁を開状態と
   し、一方前記高圧圧力検出装置の出力値が所定値以下の
   場合、かつ前記室内空気温度検出装置と前記室内風量検
   出装置の二つの出力値で決まる開閉弁を開状態にする所
   定値以下の場合、かつ前記圧縮機起動時から所定時間経
   過後または前記吐出温度検出装置の出力値が目標吐出温
   度より高い場合、前記開閉弁を閉状態とすることを特徴
   とする空気調和装置の制御方法。
7. 【請求項７】 前記主減圧装置の抵抗を可変させる抵抗
   制御装置を設け、前記開閉弁を閉から開にする場合に主
   減圧装置の抵抗が大きくなるように前記抵抗制御装置を
   制御し、開から閉にする場合に主減圧装置の抵抗が小さ
   くなるように前記抵抗制御装置を制御することを特徴と
   する請求項６に記載の空気調和装置の制御方法。