JP2002295915A

JP2002295915A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2002295915A
Application number: JP2001099044A
Authority: JP
Inventors: Seiji Inoue; 誠司井上; Masato Yosomiya; 正人四十宮
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の空気調和機は、冷媒として非共沸混合
冷媒を用いる場合、アキュムレータの余剰冷媒によって
循環組成が変化し、性能低下や高圧上昇による破裂の危
険を招く等の問題点があった。【解決手段】室内熱交換器、室外熱交換器の内部に余
剰冷媒を溜めるように蒸発器出口の冷媒過熱度を所定の
範囲内に制御するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、室内熱交換器、室
外熱交換器の内部に余剰冷媒を溜めるようにすると共
に、アキュムレータを使用しない冷凍回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８に、非共沸混合冷媒を用いた従来の
冷凍回路を示す。図において、１は圧縮機、２は四方
弁、５は室外熱交換器、４は開度の調整可能な電動膨張
弁、３は室内熱交換器、７は余剰冷媒を蓄えるアキュム
レータ、８ａは室内熱交換器３と四方弁２とを接続する
ガス側延長配管、８ｂは室内熱交換器３と電動膨張弁４
とを接続する液側延長配管であり、これらを順次接続し
て冷凍回路を構成している。また、１０−ａは、前記室
外熱交換器５と電動膨張弁４とを接続する配管の温度を
検出する室外液管センサ、１０−ｂは、前記室外熱交換
器５における概略中間部分の配管温度を検出する室外二
相管センサ、１０−ｃは、前記室外熱交換器５が吸込む
外気温度を検出する外気温度センサである。１１−ａ
は、前記室内熱交換器３と液側延長配管８ｂとを接続す
る配管の温度を検出する室内液管センサ、１１−ｂは、
前記室内熱交換器３における概略中間部分の配管温度を
検出する室内二相管センサ、１１−ｃは、前記室内熱交
換器３が吸込む室内空気温度を検出する吸い込み空気温
度センサである。

【０００３】以上の構成の冷凍回路において、四方弁２
を図８の実線の向きに冷媒が流れるよう切り換えること
により冷房運転する場合の動作について説明する。圧縮
機１により高圧高温の加熱蒸気に圧縮された冷媒は、四
方弁２を通過して室外熱交換器５に流入する。ここで、
冷媒は、図示しない室外送風機によって送り込まれる外
気に放熱することによって凝縮液化し、電動膨張弁４で
減圧されて低圧二相の冷媒となる。この冷媒は、液側延
長配管８ｂを通って室内機へ至り、室内熱交換器３にお
いて、図示しない送風機によって送り込まれる室内空気
から吸熱することによって蒸発ガス化する。この冷媒蒸
気は、ガス側延長配管８ａを通って再び室外機へ戻り、
四方弁２およびアキュムレータ７を経て圧縮機１に吸入
され、蒸気圧縮式冷凍回路を構成している。

【０００４】このとき、室外熱交換器の中間付近に設置
されている室外二相管センサ１０−ｂで検出される配管
温度Ｔ１０ｂ[℃]および出口側に設置されている室外液
管センサ１０−ａで検出される配管温度Ｔ１０ａ[℃]に
より、室外熱交換器出口における冷媒の過冷却度ＳＣｏ
［ｄｅｇ]をＳＣｏ＝Ｔ１０ｂ−Ｔ１０ａのように制御装置６で演算し、このＳＣｏを予め制御装
置６の内部に設定記憶されている室外過冷却度目標値Ｓ
Ｃｏｔと比較することにより、ＳＣｏ＜ＳＣｏｔ−αの
場合は、電動膨張弁４の開度を小さくし、ＳＣｏ＞ＳＣ
ｏｔ＋βの場合は、電動膨張弁４の開度を大きくするこ
とにより、凝縮器である室外熱交換器５内の冷媒量を適
正に制御して冷凍回路の性能を十分に引き出す。ここ
で、αおよびβは０または正の定数である。

【０００５】一方、四方弁２を図８の破線の向きに冷媒
が流れるよう切り換えることにより暖房運転する場合に
は、冷房運転と同様に、室内熱交換器３の出口側過冷却
度ＳＣｉ＝Ｔ１１ｂ−Ｔ１１ａを制御装置６内部で演算
し、電動膨張弁４の開度を制御する。ここで、Ｔ１１ｂ
は、室内二相管センサ１１−ｂで検出される配管温度、
Ｔ１１ａは、室内液管センサ１１−ａで検出される配管
温度である。

【０００６】以上のように構成された冷凍回路は、四方
弁２により流路を切り換えることによって冷房または暖
房運転をすることができる。ここで、冷凍回路中に必要
となる冷媒質量は、密度の大きい液冷媒および気液二相
冷媒が存在する部分、すなわち、おおよそ凝縮器中間部
分から電動膨張弁を経ておおよそ蒸発器中間部分までの
配管の内容積によって決まるのが一般的である。さら
に、凝縮器側には、密度が最も大きい高圧液冷媒が存在
するため、低圧の気液二相冷媒が存在する低圧側である
蒸発器側よりも多くの冷媒が存在する。したがって、図
８において実線矢印の向きに冷媒が流れる冷房運転時と
破線矢印の向きに冷媒が流れる暖房運転時とでは、室外
熱交換器５およびここから電動膨張弁４入口に至る配管
部分と、室内熱交換器３、液側延長配管８ｂおよびこれ
らを接続する配管部分との内容積の差によって、冷房運
転時と暖房運転時に必要となる冷媒質量が変わることに
なる。これは、これら配管内部の冷媒状態が電動膨張弁
４を境に冷房／暖房で高圧／低圧が入れ替わるためであ
る。また、液側延長配管８ｂの長さによっても、冷房運
転時と暖房運転時の必要冷媒質量は異なってくる。これ
ら必要冷媒量の差、および許容する延長配管の最大値に
まで対応するために余分に充填されている冷媒によって
発生する余剰冷媒は、低圧液としてアキュムレータ７内
に溜まることになる。

【０００７】ところで、以上のように構成、制御される
従来の冷凍回路では、アキュムレータ７で密度が小さい
低圧冷媒ガスが急拡大部、急縮小部およびいくつかの曲
がり部を通過するため、蒸発器出口から圧縮機に吸入さ
れるまでの流路における圧力損失が大きく、したがっ
て、冷凍回路の効率を低下させる要因となっていた。

【０００８】また、冷凍回路内を循環する冷媒として、
オゾン層を破壊しない冷媒であるＲ４０７Ｃ（Ｒ３２、
Ｒ１２５、Ｒ１３４ａを２３：２５：５２の比率で混合
した冷媒）などの非共沸混合冷媒を用いる場合、アキュ
ムレータのような冷媒貯蔵部に余剰冷媒が存在すると、
比較的沸点が低いＲ３２およびＲ１２５は蒸発しやす
く、逆に比較的沸点が高いＲ１３４ａは液として止まる
傾向にある。このため、冷凍回路中を循環する冷媒の組
成が当初充填した組成よりもＲ３２およびＲ１２５を豊
富に含む組成へと変化する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の冷凍回路は以上
のように構成および制御されるので、冷凍回路内の低圧
アキュムレータでの圧力損失が大きく、冷凍回路の効率
を低下させるという問題点があった。また、回路中を循
環する冷媒としてＲ４０７Ｃなどの非共沸混合冷媒を用
いる場合、冷凍回路中を循環する冷媒の組成が当初充填
した組成よりもＲ３２およびＲ１２５を豊富に含む組成
へと変化するため、冷凍回路内部の圧力が上昇し破裂の
危険性が増したり、圧縮比の増大に伴う性能低下を招く
という問題点があった。

【００１０】本発明は上述の問題点を解決するためにな
されたもので、冷凍回路内の冷媒量を室外熱交換器と室
内熱交換器で調整制御することによりアキュムレータを
なくし運転効率の良い空気調和機を提供することを目的
とする。また、運転状態を検出し、それに対応して圧縮
機の吸入乾き度が適切な状態になるように膨張弁の制御
を行なうことにより信頼性の高い空気調和機を提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係わ
る空気調和機は、圧縮機、四方弁、減圧装置および室外
熱交換器からなる室外ユニットと、室内熱交換器からな
る室内ユニットとをガス側および液側延長配管で接続
し、蒸気圧縮式冷凍回路を構成した空気調和機におい
て、運転状態によって変化する余剰冷媒を前記室外熱交
換器、前記室内熱交換器および前記液側延長配管の内部
に溜めるように、前記室内熱交換器または前記室外熱交
換器の蒸発器となる熱交換器の出口冷媒の状態を制御す
るものである。

【００１２】本発明の請求項２に係わる空気調和機は、
前記蒸発器の入口側配管に液管温度センサと前記蒸発器
の出口側配管にガス管温度センサを備え、前記液管温度
センサから検知される温度と前記ガス管温度センサから
検知される温度により算出される蒸発器出口冷媒過熱度
が予め定められた所定目標値となるように制御するもの
である。

【００１３】本発明の請求項３に係わる空気調和機は、
前記圧縮機は容量制御可能な圧縮機を有し、前記蒸発器
出口冷媒過熱度の所定目標値が前記圧縮機の運転容量に
応じて変化するものである。

【００１４】本発明の請求項４に係わる空気調和機は、
室内ユニットに空調室内の空気温度を検出する吸込み空
気温度センサを備え、前記蒸発器出口冷媒過熱度の所定
目標値を、前記吸込み空気温度センサから検知する吸込
み空気温度と空調設定温度の差に応じて変化させるもの
である。

【００１５】本発明の請求項５に係わる空気調和機は、
圧縮機、四方弁、減圧装置および室外熱交換器からなる
室外ユニットと、室内熱交換器からなる室内ユニットと
をガス側および液側延長配管で接続し、蒸気圧縮式冷凍
回路を構成した空気調和機において、運転状態によって
変化する余剰冷媒を前記室外熱交換器、前記室内熱交換
器および前記液側延長配管の内部に溜めるように、前記
圧縮機の吸入冷媒の状態を制御するものである。

【００１６】本発明の請求項６に係わる空気調和機は、
前記圧縮機の吸入側配管に吸入配管温度センサと前記室
外熱交換器または前記室内熱交換器の蒸発器となる熱交
換器の中間部配管に蒸発器二相管温度センサを備え、前
記吸入配管温度センサから検知される吸入冷媒温度と前
記蒸発器二相管温度センサから検知される蒸発器二相冷
媒温度により算出される吸入冷媒過熱度が予め定められ
た所定目標値となるように制御するものである。

【００１７】本発明の請求項７に係わる空気調和機は、
前記圧縮機は容量制御可能な圧縮機を有し、前記吸入冷
媒過熱度の所定目標値が前記圧縮機の運転容量に応じて
変化するものである。

【００１８】本発明の請求項８に係わる空気調和機は、
圧縮機、四方弁、減圧装置および室外熱交換器からなる
室外ユニットと、室内熱交換器からなる室内ユニットと
をガス側および液側延長配管で接続し、蒸気圧縮式冷凍
回路を構成した空気調和機において、運転状態によって
変化する余剰冷媒を前記室外熱交換器、前記室内熱交換
器および前記液側延長配管の内部に溜めるように、前記
圧縮機の吐出冷媒の状態を制御するものである。

【００１９】本発明の請求項９に係わる空気調和機は、
前記室外熱交換器または前記室内熱交換器の凝縮器とな
る熱交換器の中間部配管に凝縮器二相管温度センサと他
方の蒸発器となる熱交換器の中間部配管に蒸発器二相管
温度センサ及び前記圧縮機の吐出配管に吐出温度センサ
を備え、前記吐出温度センサから検知される吐出冷媒温
度が、前記凝縮器二相管温度センサから検知される凝縮
器二相冷媒温度と前記蒸発器二相管温度センサから検知
される蒸発器二相冷媒温度により算出される予め設定さ
れた所定目標値となるように制御するものである。

【００２０】本発明の請求項１０に係わる空気調和機
は、前記圧縮機は容量制御可能な圧縮機を有し、前記吐
出冷媒温度の所定目標値が前記圧縮機の運転容量に応じ
て変化するものである。

【００２１】本発明の請求項１１に係わる空気調和機
は、冷媒として非共沸混合冷媒を用いたものである。

【００２２】本発明の請求項１２に係わる空気調和機
は、前記室内熱交換器の内容積と前記冷媒液配管の内容
積の和が前記室外熱交換器の内容積の９０〜１１０％で
あるものである。

【００２３】本発明の請求項１３に係わる空気調和機
は、前記室内熱交換器と前記減圧装置の間に接続された
液溜めを有し、前記室内熱交換器の内容積と前記液側延
長配管の内容積および前記液溜めの内容積の和が前記室
外熱交換器の内容積の９０〜１１０％であるものであ
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、本発明の実
施の形態を図１に基づいて説明する。図１は、本発明に
よる冷凍回路の一実施形態を示す構成図である。図にお
いて、１は圧縮機、２は四方の流路を切替える四方弁、
３は室内熱交換器、４は減圧装置である電動膨張弁、５
は室外熱交換器であり、これらを順次接続して冷凍回路
Ａが構成されている。本冷凍回路は、従来の冷凍回路あ
るいは空気調和機と比較してアキュムレータ７が存在し
ないことを特徴としている。

【００２５】圧縮機１、室外熱交換器５および図示しな
い室外送風機、電動膨張弁４および制御装置６は室外に
設置された室外ユニット内に収められ、室内熱交換器３
および図示しない室内送風機は室内に設置された室内ユ
ニット内に収められている。このようにして、本実施の
形態の冷凍回路は、ルームエアコンやパッケージエアコ
ンのような空気調和機を構成している。

【００２６】図中の１０−ａおよび１０−ｄは、室外熱
交換器５の出口配管および室外熱交換器５の入口配管に
取り付けられており、１０−ａは暖房時には蒸発器入口
部分となる配管の表面温度を検出する室外液管温度セン
サであり、また１０−ｄは、暖房時に蒸発器出口部分と
なる配管の表面温度を検出する室外ガス管温度センサで
ある。また、１１−ａおよび１１−ｄは、室内熱交換器
３の入口配管および室内熱交換器３の出口配管に取り付
けられており、１１−ａは冷房時に蒸発器入口部分とな
る配管の表面温度を検出する室内液管温度センサであ
り、また１１−ｄは、冷房時に蒸発器出口部分となる配
管の表面温度を検出する室内ガス管温度センサである。
６は制御装置であり、以上のセンサおよび電動膨張弁４
に接続され、これらセンサの検出値に応じて電動膨張弁
４の開度を制御する。そして、１０−ｃは室外吸い込み
空気温度センサ、１１−ｃは室内吸い込み空気温度セン
サであり、前者は図示しない室外送風機の容量制御に、
後者は圧縮機１の容量制御および図示しない室内送風機
の容量制御に使用される。

【００２７】さらに、本実施の形態の冷凍回路では、回
路中を循環する冷媒には、従来空調用途に広く用いられ
ていたＲ２２の代替冷媒の一つで、オゾン層を破壊しな
い冷媒であるＲ４０７Ｃ（Ｒ３２、Ｒ１２５、Ｒ１３４
ａを２３：２５：５２の比率で混合した冷媒）、Ｒ４０
４Ａ（Ｒ１２５、Ｒ１４３ａ、Ｒ１３４ａを４４：５
２：４の比率で混合した冷媒）などの非共沸混合冷媒を
用いる。

【００２８】以上のように構成された本実施の形態の冷
凍回路において、次に、動作を説明する。冷房運転時
は、四方弁２は図１の実線側に接続され、回路内の冷媒
は、圧縮機１で高温高圧に圧縮され室外熱交換器５で凝
縮液化した後、電動膨張弁４で低温低圧の二相状態とな
り、室内熱交換器３で蒸発ガス化して四方弁２を通って
圧縮機１に再び戻る図１の実線矢印に示すように循環す
る。

【００２９】このとき、蒸発器である室内熱交換器３の
出口冷媒の過熱度（ＳＨ１[ｄｅｇ]）は、室内ガス管温
度センサ１１−ｄおよび室内液管温度センサ１１−ａと
によって検出されたＴ１１ｄ[℃]およびＴ１１ａ[℃]と
から制御装置６内の演算部でＳＨ１＝Ｔ１１ｄ−Ｔ１１
ａ[ｄｅｇ]のように算出される。制御装置６内部の演算
部では、さらに、この算出された室内熱交換器３の出口
冷媒過熱度ＳＨ１[ｄｅｇ]と、制御装置６の内部の記憶
部に予め設定、記憶されている室内熱交換器出口過熱度
目標値ＳＨＴ１とを比較する。その結果、ＳＨ１＞ＳＨ
Ｔ１の場合は、制御装置６内部の信号発生部で、電動膨
張弁４の開度を大きくする信号を発生し、逆に、ＳＨ１
＜ＳＨＴ１の場合は、電動膨張弁４の開度を小さくする
信号を発生する。この信号を受けた制御装置６内部の電
動膨張弁駆動部が電動膨張弁の開度を必要量操作する。
ＳＨ１＝ＳＨＴ１の場合は、電動膨張弁４の開度は変更
しない。

【００３０】一方、暖房運転時は、四方弁２は図１の破
線側に接続され、回路内の冷媒は、圧縮機１で高温高圧
に圧縮され室内熱交換器３で凝縮液化した後、電動膨張
弁４で低温低圧の二相状態となり、室外熱交換器５で蒸
発ガス化して四方弁２を通って圧縮機１に再び戻る図１
の破線矢印に示すように循環する。

【００３１】このとき、蒸発器である室外熱交換器５の
出口冷媒の過熱度（ＳＨ２[ｄｅｇ]）は、室外ガス管温
度センサ１０−ｄおよび室外液管温度センサ１０−ａと
によって検出されたＴ１０ｄ[℃]およびＴ１０ａ[℃]と
から制御装置６内の演算部でＳＨ２＝Ｔ１０ｄ−Ｔ１０
ａ[ｄｅｇ]のように算出される。制御装置６内部の演算
部では、さらに、この算出された室外熱交換器５の出口
冷媒過熱度ＳＨ２[ｄｅｇ]と、制御装置６の内部の記憶
部に予め設定、記憶されている室外熱交換器出口過熱度
目標値ＳＨＴ２とを比較する。その結果、ＳＨ２＞ＳＨ
Ｔ２の場合は、制御装置６内部の信号発生部で、電動膨
張弁４の開度を大きくする信号を発生し、逆に、ＳＨ２
＜ＳＨＴ２の場合は、電動膨張弁４の開度を小さくする
信号を発生する。この信号を受けた制御装置６内部の電
動膨張弁駆動部が電動膨張弁の開度を必要量操作する。
ＳＨ２＝ＳＨＴ２の場合は、電動膨張弁４の開度は変更
しない。

【００３２】ここで、室内熱交換器出口過熱度目標値Ｓ
ＨＴ１および室外熱交換器出口過熱度目標値ＳＨＴ２
は、例えば７[ｄｅｇ]とすると良い。本実施の形態で
は、冷媒は非共沸混合冷媒であるＲ４０７Ｃを用いてい
るので、圧力一定の下では、冷媒の持つ温度滑りにより
冷媒の蒸発器出口温は蒸発器入口温度に比べおよそ５乃
至７[℃]ほど高くなる。冷凍回路は、圧縮機の吸入状態
がほぼ飽和蒸気である場合が最も効率が良いことが知ら
れているので、ＳＨＴ１およびＳＨＴ２は５乃至７[ｄ
ｅｇ]程度としておけば、冷凍回路は最も効率的な状態
で運転される。あるいは、蒸発器内部で冷媒の流れに伴
う圧力損失が大きい場合は、圧力損失に伴う温度低下分
を考慮して、ＳＨＴ１およびＳＨＴ２は３乃至５[ｄｅ
ｇ]程度としておくと良い。さらに、インバータ駆動等
により圧縮機が容量可変の場合は、圧縮機容量によって
循環する冷媒流量が変わるので、圧縮機容量が大きいと
きはＳＨＴ１およびＳＨＴ２は３[ｄｅｇ]、圧縮機容量
が小さい場合はＳＨＴ１およびＳＨＴ２は５[ｄｅｇ]の
ように、これら目標値を変化させても良い。

【００３３】また、目標値ＳＨＴ１およびＳＨＴ２はあ
る幅を持たせて設定しておく方が良い。例えば、ＳＨＴ
１およびＳＨＴ２は１乃至５[ｄｅｇ]の範囲としてお
く。したがって、例えば冷房運転時であれば、ＳＨＴ１
＜１の場合に電動膨張弁４の開度を小さくし、ＳＨＴ１
＞５の場合に電動膨張弁の開度を大きくする。

【００３４】ところで、以上の説明では、蒸発器出口過
熱度をある範囲内に制御するようにしたが、本発明の本
質は、蒸発器出口冷媒の状態をある目標範囲内に制御す
ることにあることは言うまでもない。したがって、蒸発
器出口冷媒の乾き度が０．９８から１の範囲に収まるよ
うに制御しても良い。Ｒ４０７Ｃのような非共沸混合冷
媒であれば、冷媒の温度滑りにより蒸発器入口から出口
にかけて温度が上昇するので、圧力損失も考慮して、蒸
発器出口乾き度が０．９８から１の範囲となるＳＨＴ１
またはＳＨＴ２の適当な値を設定しておけば良い。

【００３５】圧縮機容量が可変の場合、室内吸い込み空
気温度センサ１１−ｃの検出値Ｔ１１ｃ[℃]とリモコン
等を介して使用者が設定する室温設定値Ｔｓｅｔ[℃]と
の差、すなわち室内空調負荷に応じて圧縮機容量を制御
する。したがって、室内熱交換器出口過熱度目標値ＳＨ
Ｔ１および室外熱交換器出口過熱度目標値ＳＨＴ２は、
おおよそ室内空調負荷に比例して変化することにもな
る。圧縮機の運転容量は、インバータを用いた回転数制
御や、気筒数制御、圧縮機における吐出と圧縮中間の間
あるいは圧縮中間と吸入の間あるいは吐出と吸入の間等
のバイパス制御、またはこれらバイパスの開閉時間制御
など利用することができる。

【００３６】本実施の形態の冷凍回路および空気調和機
は以上のように構成され動作するので、余剰冷媒は凝縮
器出口側から電動膨張弁に至る配管中に液相状態として
蓄えられることになる。この冷凍回路の延長配管長およ
び外気温度の変化に対する運転状態の変化を図示すると
図２のようになる。電動膨張弁の開度を固定し、圧縮機
および熱交換器の容量を固定した場合を例に、まず、延
長配管の長さに対する冷凍回路の動作を図２（ａ）で説
明する。

【００３７】冷房運転時は、図１の延長配管８ａおよび
８ｂは冷媒の流れの向きで見て電動膨張弁４の下流にな
り、この中は気液二相冷媒が流れる。そのため延長配管
では、冷媒にいくらかの圧力損失が生じる。すなわち、
電動膨張弁４と直列に更に電動膨張弁が接続されたよう
な構成となる。

【００３８】この場合、延長配管が長くなると、電動膨
張弁の開度を小さくしていくような、あるいは毛細管を
長くしていくような挙動を示すことになり、凝縮器出口
過冷却度ＳＣは大きくなり、蒸発器出口過熱度ＳＨも大
きくなる。すなわち、蒸発器配管内部は冷媒ガス部が長
くなるので、余った冷媒は凝縮器出口側に高圧の過冷却
液として溜り、したがって、凝縮器配管内部は冷媒液部
が長くなる。また、同時に、延長配管が長くなると、冷
凍回路の高圧は上昇し、低圧は下降する。

【００３９】暖房運転時は、図１の延長配管８ａおよび
８ｂは冷媒の流れの向きで見て電動膨張弁４の上流にな
り、この中は液冷媒が流れる。そのため延長配管は、室
内熱交換器３の出口側配管の延長として考えられる。

【００４０】この場合、延長配管が長くなると、室内熱
交換器３の内容積を見かけ上大きくしていくような挙動
を示すことになり、凝縮器出口過冷却度ＳＣは小さくな
り、蒸発器出口過熱度ＳＨは大きくなる。すなわち、凝
縮器出口側の高圧過冷却液として溜っていた冷媒および
蒸発器内の冷媒が液側延長配管８ｂに移行するため、凝
縮器配管内部は冷媒液部が短くなり、蒸発器配管内部は
冷媒ガス部が長くなる。また、同時に、延長配管が長く
なると、冷凍回路の高圧は下降し、低圧も下降する。

【００４１】つぎに、外気温度に対する冷凍回路の動作
を図２（ｂ）で説明する。

【００４２】冷房運転時は、外気温度が高くなると高圧
が上昇し低圧との差が大きくなるため、電動膨張弁４で
流せる冷媒流量が増加する。したがって、凝縮器出口側
の過冷却液冷媒が蒸発器側に移行して、低圧の気液二相
冷媒として溜まり、その結果、凝縮器配管内部の液部が
短くなって凝縮器出口過冷却度ＳＣは小さくなり、蒸発
器配管内部のガス部が短くなって蒸発器出口過熱度は小
さくなる。また同時に、冷凍回路の高圧は上昇し、低圧
も上昇する。

【００４３】逆に、暖房運転時は、外気温度が高くなる
と低圧が上昇し高圧との差が小さくなるため、電動膨張
弁４で流せる冷媒流量が減少する。したがって、凝縮器
出口側に過冷却液冷媒がより溜まるので、蒸発器側では
冷媒が少なくなり、その結果、凝縮器配管内部の液部が
長くなって凝縮器出口過冷却度ＳＣは大きくなり、蒸発
器配管内部のガス部が長くなって蒸発器出口過熱度は大
きくなる。また同時に、冷凍回路の高圧は上昇し、低圧
も上昇する。

【００４４】以上のような冷凍回路において、電動膨張
弁４を操作することによって、蒸発器出口冷媒の過熱度
（ＳＨ）をある一定範囲内に制御すると、図３に示すよ
うに冷凍回路の運転状態が変化する。

【００４５】まず、延長配管の変化に対する凝縮器出口
過冷却度（ＳＣ）および高低圧の変化を図２（ａ）に比
較して図３（ａ）で説明する。蒸発器出口冷媒の過熱度
ＳＨをある一定範囲内に制御するため、配管が短い場合
には、電動膨張弁４の開度が図２の場合より小さくなる
ので、凝縮器出口過冷却度（ＳＣ）がより大きくなり、
配管が長い場合には、電動膨張弁４の開度が図２の場合
より大きくなるので、ＳＣがより小さくなる。このと
き、冷凍回路の圧力は、配管が短い場合には高圧はより
高く、低圧はより低くなり、配管が長い場合には高圧は
より低く、低圧はより高くなる。上記傾向は冷房運転、
暖房運転ともに同様である。

【００４６】つぎに、外気温度の変化に対する凝縮器出
口過冷却度（ＳＣ）および高低圧の変化を図２（ｂ）に
比較して図３（ｂ）で説明する。暖房運転時、外気温度
が低い場合には、ＳＨをある一定範囲内に制御するた
め、電動膨張弁４の開度が図２の場合より小さくなるの
で、凝縮器出口過冷却度（ＳＣ）がより大きくなり、外
気温度が高い場合には、電動膨張弁４の開度が図２の場
合より大きくなるので、ＳＣがより小さくなる。このと
き、冷凍回路の圧力は、外気温度が低い場合には高圧は
より高く、低圧はより低くなり、外気温度が高い場合に
は高圧はより低く、低圧はより高くなる。また、冷房運
転時、外気温度が低い場合には、ＳＨをある一定範囲内
に制御するため、電動膨張弁４の開度が図２の場合より
大きくなるので、凝縮器出口過冷却度（ＳＣ）がより小
さくなり、外気温度が高い場合には、電動膨張弁４の開
度が図２の場合より小さくなるので、ＳＣがより大きく
なる。このとき、冷凍回路の圧力は、外気温度が低い場
合には高圧はより低く、低圧はより高くなり、外気温度
が高い場合には高圧はより高く、低圧はより低くなる。

【００４７】室内空気温度の高低に対する冷凍回路の動
作は、図２（ｂ）および図３（ｂ）における冷房と暖房
の傾向を逆にしたようになるので、詳細の説明は省略す
る。

【００４８】以上のような動作により、圧縮機吸入側に
低圧アキュムレータがない冷凍回路において、蒸発器出
口過熱度ＳＨをある範囲内に制御するよう電動膨張弁を
操作することによって、充填された冷媒量で延長配管の
長短、外気温度の高低、室内温度の高低に対応して、余
剰冷媒を室内熱交換器および室外熱交換器それぞれの内
部の存在比率を変化させて処理することができる。した
がって、圧縮機吸入側にアキュムレータを具備する冷凍
回路に比べ、蒸発器出口から圧縮機吸入までの圧力損失
が小さく、圧縮機が吸入する冷媒ガスの密度がより大き
くなるので、また、圧縮機が冷媒を圧縮する圧力比がよ
り小さくなるので、より効率が高い冷凍回路および空気
調和機を得ることができる。

【００４９】また、蒸発器出口の冷媒過熱度を制御する
ことにより圧縮機に液バックすることがなくなるので、
圧縮機の液圧縮に伴う圧縮部の破壊や冷凍機油希釈に伴
う回転部、潤滑部の焼き付き等の不具合を回避すること
ができる。

【００５０】さらに、圧縮機吸入冷媒は常に適度な過熱
状態となるので、冷凍回路をほぼ最高効率状態で使用す
ることができ、したがって、同一能力で比較して消費電
力が最も少ない空気調和機を得ることができる。

【００５１】さらにまた、冷媒にＲ４０７Ｃなどに代表
される非共沸混合冷媒を用いた場合でも、アキュムレー
タのような冷媒が留まる部分がないので組成の変動を最
小限に止めることができ、効率的な代替冷媒空気調和機
を得ることができる。

【００５２】実施の形態２．実施の形態１では、蒸発器
出口の冷媒過熱度を一定にするように制御したが、圧縮
機吸入冷媒の過熱度を直接制御するようにしてもよい。
図４はこの実施の形態２に係わる冷凍回路の構成図であ
る。図中、１０−ｂは室外熱交換器５のほぼ中間の配管
表面に設置された室外二相管温度センサ、１１−ｂは室
内熱交換器３のほぼ中間の配管表面に設置された室内二
相管温度センサ、１２は圧縮機吸入配管の表面に設置さ
れた圧縮機吸入温度センサであり、図１と同一又は相当
部分には同じ符号を付し説明を省略する。

【００５３】以上のように構成された本実施の形態の冷
凍回路において、冷房運転時には、室内二相管温度セン
サＴ１１−ｂの検出値Ｔ１１ｂおよび圧縮機吸入温度セ
ンサ１２の検出値Ｔ１２とにより、ＳＨ１＝Ｔ１２−Ｔ
１１ｂのように制御装置６内部の演算部で算出する。一
方、暖房運転時には、室外二相管温度センサＴ１０−ｂ
の検出値Ｔ１０ｂおよび圧縮機吸入温度センサ１２の検
出値Ｔ１２とにより、ＳＨ２＝Ｔ１２−Ｔ１０ｂのよう
に制御装置６内部の演算部で算出する。これら算出され
たＳＨ１あるいはＳＨ２を予め設定されているＳＨＴ１
あるいはＳＨＴ２と比較することにより、実施の形態１
と同様に、電動膨張弁４の開度を制御する。

【００５４】以上のように、本実施の形態によれば、電
動膨張弁４を制御するのに必要な温度センサを実施の形
態１の４個に比べ３個と少なくすることができるので、
温度センサと制御装置の基板上の接続端子が１個分不要
となると共に、配線パターンの簡略化が可能となるた
め、より安価な空気調和機を得ることができるという効
果がある。

【００５５】実施の形態３．実施の形態２では、圧縮機
吸入の冷媒過熱度を一定にするように制御したが、圧縮
機吐出冷媒の過熱度あるいは温度を制御するようにして
もよい。図５はこの実施の形態３に係わる冷凍回路の構
成図である。本実施の形態を、図５において説明する。
図中、１０−ｂは室外熱交換器５のほぼ中間の配管表面
に設置された室外二相管温度センサ、１１−ｂは室内熱
交換器３のほぼ中間の配管表面に設置された室内二相管
温度センサ、１３は圧縮機吐出配管の表面に設置された
圧縮機吐出温度センサであり、図１と同一又は相当部分
には同じ符号を付し説明を省略する。

【００５６】以上のように構成された本実施の形態の冷
凍回路において、冷房運転時には、室外二相管温度セン
サＴ１０−ｂの検出値Ｔ１０ｂ、室内二相管温度センサ
Ｔ１１−ｂの検出値Ｔ１１ｂ、および予め実験や理論計
算等により制御装置６内部に設定記憶されている圧縮機
の特性から、圧縮機吸入が予め想定している冷媒の状
態、例えば過熱度０の飽和ガス状態となる場合の吐出冷
媒温度Ｔｄｔを制御装置６内部の演算部で算出する。こ
の値と実際に圧縮機吐出温度センサ１３で検出された検
出値Ｔ１３とを比較し、Ｔ１３＜Ｔｄｔ−α２であれば
電動膨張弁４の開度を小さくし、Ｔ１３＞Ｔｄｔ＋β２
であれば電動膨張弁４の開度を大きくする。ここで、α
２およびβ２は０または正の設定値である。α２、β２
およびＴｄｔは、運転条件に毎に分類していくつか記憶
させておいても良い。暖房運転時にも全く同様に、電動
膨張弁４の開度を制御する。

【００５７】以上のように、本実施の形態によれば、電
動膨張弁４を制御するのに必要な温度センサを実施の形
態１の４個に比べ３個と少なくすることができるので、
温度センサと制御装置の基板上の接続端子が１個分不要
となると共に、配線パターンの簡略化が可能となるた
め、より安価な空気調和機を得ることができるという効
果がある。

【００５８】実施の形態４．実施の形態１乃至３では、
室内熱交換器および室外熱交換器の内部に冷媒を溜める
ことによって余剰冷媒を処理する例を示したが、図３
（ａ）に示すように、延長配管が短い場合には、特に暖
房時に高圧が上昇して冷凍回路や圧縮機高圧部の破壊等
の不具合を生じることも考えられる。そこで、本実施の
形態では、延長配管の内容積を小さくすることによっ
て、冷凍回路内の充填冷媒量を削減し、よって延長配管
が短い場合に高圧が上昇することを抑制する方法につい
て説明する。

【００５９】冷凍回路の構成は実施の形態１の図１と同
一であるので説明を省略する。本実施の形態の冷凍回路
および空気調和機において、室内熱交換器３の内容積を
Ｖｉｎ[m3]、室外熱交換器５の内容積をＶｏｕｔ[m3]、
および液側延長配管８ｂの内容積をＶｐｌ[m3]と置く。
そして、本実施の形態の冷凍回路および空気調和機は、
これらの間に概略、Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ＋Ｖｐｌなる関係
が成立している。

【００６０】また、延長配管の長さの変化に伴う必要冷
媒質量の変化をなるべく小さくするために、液側延長配
管８ｂは、その内容積がなるべく小さくなるよう従来よ
りも細い配管を使用する。例えばパッケージエアコンで
あれば、液延長配管として従来は外径Φ９．５２ｍｍの
配管を使用していたのに対し、それよりも細い外径Φ７
ｍｍやΦ６．３５ｍｍの配管を、ルームエアコンであれ
ば、液延長配管として従来は外径Φ６．３５ｍｍの配管
を使用していたのに対し、それよりも細い外径Φ６ｍｍ
やΦ５ｍｍの配管を使用している。

【００６１】以上のように構成することにより、冷房運
転時と暖房運転時に必要となる冷媒質量をほぼ同等とす
ることができるので、従来必要であったアキュムレータ
のような冷媒貯蔵部を不要とし、冷凍回路中を循環する
冷媒の組成が当初充填した組成よりもＲ３２およびＲ１
２５を豊富に含む組成へと変化することに伴う圧力上昇
や性能低下を防止することができる。また、アキュムレ
ータが必要なくなるので、従来に比べて小型かつ安価な
冷凍回路あるいは空気調和機を得ることができる。

【００６２】ここで、余剰冷媒の処理について従来と比
較しながら説明する。従来の空気調和機、特にパッケー
ジエアコンでは、図６（ａ）に示すように、室外機の内
容積Ｖｏｕｔ[m3]が室内機の内容積Ｖｉｎ[m3]よりも大
きいので、室内機と室外機とを接続する延長配管の長さ
が短い場合は、冷凍回路が適正な能力を発揮するために
必要とする冷媒質量は冷房運転の方が暖房運転よりも多
くなる。一方、室内機と室外機とを接続する延長配管の
長さが長い場合は、冷凍回路が適正な能力を発揮するた
めに必要とする冷媒質量は暖房運転の方が冷房運転より
も多くなる。つまり、延長配管の単位長さ増加量あたり
の必要冷媒量の増加量は、冷房運転よりも暖房運転の方
が大きくなる。これは、冷房運転時には、液延長配管中
の冷媒は電動膨張弁の下流であるため密度が比較的小さ
い気液二相状態であるのに対し、暖房運転時には、液延
長配管中の冷媒は電動膨張弁の上流であるため密度が比
較的大きい液相状態であることに起因する。

【００６３】本実施の形態では、室外熱交換器の内容積
Ｖｏｕｔ[m3]と、室内熱交換器の内容積Ｖｉｎ[m3]と液
延長配管の内容積Ｖｐｌ[m3]の和、が概略同一となるよ
うにすることによって、冷房運転時と暖房運転時に必要
となる冷媒量の差を小さくするとともに、液延長配管の
内容積Ｖｐｌ[m3]を極力小さくすることによって、主に
暖房運転時に、図６（ｂ）に示すように延長配管が長く
なるにつれて増加する必要冷媒量の増加率を小さくし
た。このようにすることにより、冷暖の切り換えおよび
延長配管長さの変化に伴って発生する余剰冷媒量が少な
くなるので、余剰冷媒を凝縮器（冷房運転時は室外熱交
換器、暖房運転時は室内熱交換器）の内容積で処理する
ことができ、したがって、非共沸混合冷媒を用いると共
にアキュムレータを必要としない安価な冷凍回路を得る
ことができる。また、アキュムレータのように冷媒が滞
留する部分が無くなるので、非共沸混合冷媒の組成が当
初の充填組成からほとんど変動することがなく、圧力上
昇や性能低下を招くことがない安全で常に高性能な空気
調和機を提供することができる。

【００６４】室外熱交換器、室内熱交換器および液側延
長配管の内容積について、さらに具体的に説明する。従
来の５馬力クラスのパッケージエアコンを例に説明する
と、室外熱交換器内容積はおよそＶｏｕｔ＝４．４
［ｌ］、室内熱交換器内容積はおおよそＶｉｎ＝２．２
［ｌ］であり、液延長配管内容積は、５ｍの場合で０．
２５［ｌ］、３０ｍの場合で１．５［ｌ］程度である。
ところで、凝縮器内部を流れる冷媒の状態は、入口から
過熱ガス、気液二相、過冷却液となっており、凝縮器出
口過冷却度が５[ｄｅｇ]程度の場合、凝縮器配管長さに
おいてこれらの占める割合は、おおよそ２：７：１程度
となる。また、気液二相冷媒の平均密度は、凝縮器で液
冷媒の約６０％、蒸発器で液冷媒の約４０％である。し
たがって、液密度を１．２［ｋｇ／ｌ］とすると、上記
のような従来のパッケージエアコンでは、冷房運転時
は、凝縮器となる室外熱交換器には、概略、４．４×（０．１＋０．７×０．６）×１．２＝２．７
［ｋｇ］、蒸発器となる室内熱交換器には、概略、２．２×０．４×１．２＝１．１［ｋｇ］、液延長配管には、概略、０．２５×０．４×１．２＝０．１［ｋｇ］（５ｍの場
合）１．５×０．４×１．２＝０．７［ｋｇ］（３０ｍの場
合）合計２．７＋１．１＋０．１＝３．９［ｋｇ］から２．
７＋１．１＋０．７＝４．５［ｋｇ］の冷媒が必要とな
る。一方、暖房運転時は、凝縮器となる室内熱交換器に
は、概略、２．２×（０．１＋０．７×０．６）×１．２＝１．４
［ｋｇ］、蒸発器となる室内熱交換器には、概略、４．４×０．４×１．２＝２．１［ｋｇ］、液延長配管には、概略、０．２５×１．２＝０．３［ｋｇ］（５ｍの場合）１．５×１．２＝１．８［ｋｇ］（３０ｍの場合）合計１．４＋２．１＋０．３＝３．８［ｋｇ］から１．
４＋２．１＋１．８＝５．３［ｋｇ］の冷媒が必要とな
る。

【００６５】室外熱交換器を細管化するなどしてその内
容積を２０％減らし３．５［ｌ］程度にするとともに、
液側延長配管を従来のΦ９．５２からΦ６．３５に変え
その内容積を５ｍで０．１［ｌ］、３０ｍで０．６
［ｌ］程度にすると、冷房運転時の必要冷媒量は合計
３．３５［ｋｇ］から３．６［ｋｇ］、暖房運転時の必
要冷媒量は合計３．２［ｋｇ］から３．８［ｋｇ］とな
る。この場合、同一延長配管時の冷暖必要冷媒量の差は
最大０．２［ｋｇ］となる。この差は、内容積が小さい
室内熱交換器のおよそ７．６％分に相当するが、この程
度の量であれば、延長配管長に合わせた適切な冷媒質量
が充填されている限り、アキュムレータなしで凝縮器
（冷房時は室外熱交換器、暖房時は室内熱交換器）の過
冷却度の変化分（液部の増減）で吸収することができ
る。

【００６６】このように液側延長配管の内容積が室外熱
交換器内容積の概略１０％程度以内であれば、冷房／暖
房運転の切替えに伴う冷房時余剰冷媒を室外熱交換器内
部に過冷却度の増減として吸収することができる。（Ｖ
ｏｕｔ≒Ｖｉｎの場合、Ｖｐｌ≦Ｖｏｕｔ×０．１）こ
の場合、冷房時室外熱交換器出口冷媒過冷却度は暖房時
室内熱交換器出口冷媒過冷却度よりも大きくなる。

【００６７】また、室内熱交換器内容積が室外熱交換器
内容積よりも小さい場合は、液側延長配管の内容積が室
外熱交換器内容積の１０％程度であることが望ましい。
（Ｖｏｕｔ＞Ｖｉｎの場合、Ｖｐｌ≒Ｖｏｕｔ×０．
１）この場合、冷房時室外熱交換器出口冷媒過冷却度は
暖房時室内熱交換器出口冷媒過冷却度よりも小さくな
る。

【００６８】以上のように、Ｖｏｕｔ、Ｖｉｎ，Ｖｐｌ
の関係は、厳密にＶｏｕｔ＝Ｖｉｎ＋Ｖｐｌである必要
はなく、Ｖｏｕｔ≦Ｖｉｎ＋Ｖｐｌ≦Ｖｏｕｔ×１．
１、Ｖｏｕｔ×０．９≦Ｖｉｎ＋Ｖｐｌ≦Ｖｏｕｔ程度
の関係を満足していれば良い。

【００６９】液側延長配管を、例えば、外径Φ９．５２
ｍｍ、肉厚０．８ｍｍの従来のものから、外径Φ６．３
５ｍｍ、肉厚０．６ｍｍのものに変えた場合、内容積は
４９．３ｃｍ３／ｍから２０．８ｃｍ３／ｍに減少す
る。また、液冷媒の密度を１．２ｇ／ｃｍ３とすると、
暖房運転時に延長配管１ｍ増加あたり従来５９．２ｇ必
要であった冷媒量増加は、２５．０ｇへと約６０％減少
させることができる。したがって、延長配管５ｍと３０
ｍとで暖房運転時に必要となる冷媒量差は、従来Φ９．
５２では１．４８ｋｇであったものが、Φ６．３５にす
ることにより０．６３ｋｇに減らすことができる。

【００７０】冷媒の追加充填なしで対応する延長配管長
さは、室内熱交換器、室外熱交換器および液延長配管の
内容積によって変化してくるが、延長配管が長くなるほ
ど、冷房運転で室外熱交換器出口過冷却度が大きくな
り、高圧上昇、性能低下を招くので、室外熱交換器出口
過冷却度１０[deg]程度までを許容して冷媒の追加充填
なしで対応する延長配管長さを決定すると良い。

【００７１】ところで、液側延長配管を従来より細くす
るということは、液側延長配管での圧力損失が従来より
大きくなることを意味する。したがって、液側延長配管
が電動膨張弁と直列の絞り装置（冷凍回路全体にとって
は二段絞り）となっているような効果を示すことにな
る。その結果、電動膨張弁の開度は従来よりも小さくな
るので、従来よりも小型の電動膨張弁を用いることがで
き、その意味でも安価な冷凍回路および空気調和機を得
ることができる。

【００７２】実施の形態５．図７は本実施の形態５に係
わる冷凍回路の構成図である。図において、９は液溜め
であり、図１と同一又は相当部分には同じ符号を付し説
明を省略する。図７に示すように、従来の冷凍回路図８
の圧縮機吸入側にある低圧アキュムレータ７を取り外
し、電動膨張弁４と液側延長配管８ｂとの間に液溜め９
を設けても良い。このようにすることにより、冷媒の追
加充填なしで対応できる延長配管の長さをより長くする
ことができる。液溜めには、凝縮圧力と蒸発圧力の中間
圧力の飽和液冷媒が溜まることになる。液溜めの容量Ｖ
ｌｒ[m3]は、Ｖｏｕｔ＋Ｖｌｒ≒Ｖｉｎ＋Ｖｐｌが±１
０％程度の誤差で成立するように設定するとよい。

【００７３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に示すような効果を奏する。

【００７４】本発明の請求項１に係わる空気調和機は、
圧縮機、四方弁、減圧装置および室外熱交換器からなる
室外ユニットと、室内熱交換器からなる室内ユニットと
をガス側および液側延長配管で接続し、蒸気圧縮式冷凍
回路を構成した空気調和機において、運転状態によって
変化する余剰冷媒を前記室外熱交換器、前記室内熱交換
器および前記液側延長配管の内部に溜めるように、前記
室内熱交換器または前記室外熱交換器の蒸発器となる熱
交換器の出口冷媒の状態を制御するので、効率よく運転
することができるとともに、圧縮機に液バックすること
がなく信頼性の高い空気調和機を得ることができる。

【００７５】本発明の請求項２に係わる空気調和機は、
前記蒸発器の入口側配管に液管温度センサと前記蒸発器
の出口側配管にガス管温度センサを備え、前記液管温度
センサから検知される温度と前記ガス管温度センサから
検知される温度により算出される蒸発器出口冷媒過熱度
が予め定められた所定目標値となるように制御するの
で、空気調和機の運転状態を正確に目標に導き、効率よ
く運転することができる。

【００７６】本発明の請求項３に係わる空気調和機は、
前記圧縮機は容量制御可能な圧縮機を有し、前記蒸発器
出口冷媒過熱度の所定目標値が前記圧縮機の運転容量に
応じて変化するので、運転状態を素早く追随させること
ができ、空気調和機を効率よく運転することができる。

【００７７】本発明の請求項４に係わる空気調和機は、
室内ユニットに空調室内の空気温度を検出する吸込み空
気温度センサを備え、前記蒸発器出口冷媒過熱度の所定
目標値を、前記吸込み空気温度センサから検知する吸込
み空気温度と空調設定温度の差に応じて変化させるの
で、運転状態を素早く追随させることができ、空気調和
機を効率よく運転することができる。

【００７８】本発明の請求項５に係わる空気調和機は、
圧縮機、四方弁、減圧装置および室外熱交換器からなる
室外ユニットと、室内熱交換器からなる室内ユニットと
をガス側および液側延長配管で接続し、蒸気圧縮式冷凍
回路を構成した空気調和機において、運転状態によって
変化する余剰冷媒を前記室外熱交換器、前記室内熱交換
器および前記液側延長配管の内部に溜めるように、前記
圧縮機の吸入冷媒の状態を制御するので、効率よく運転
することができるとともに、圧縮機に液バックすること
がなく信頼性の高い空気調和機を得ることができる。

【００７９】本発明の請求項６に係わる空気調和機は、
前記圧縮機の吸入側配管に吸入配管温度センサと前記室
外熱交換器または前記室内熱交換器の蒸発器となる熱交
換器の中間部配管に蒸発器二相管温度センサを備え、前
記吸入配管温度センサから検知される吸入冷媒温度と前
記蒸発器二相管温度センサから検知される蒸発器二相冷
媒温度により算出される吸入冷媒過熱度が予め定められ
た所定目標値となるように制御するので、空気調和機の
運転状態を正確に目標に導き、効率よく運転することが
できる。

【００８０】本発明の請求項７に係わる空気調和機は、
前記圧縮機は容量制御可能な圧縮機を有し、前記吸入冷
媒過熱度の所定目標値が前記圧縮機の運転容量に応じて
変化するので、運転状態を素早く追随させることがで
き、空気調和機を効率よく運転することができる。

【００８１】本発明の請求項８に係わる空気調和機は、
圧縮機、四方弁、減圧装置および室外熱交換器からなる
室外ユニットと、室内熱交換器からなる室内ユニットと
をガス側および液側延長配管で接続し、蒸気圧縮式冷凍
回路を構成した空気調和機において、運転状態によって
変化する余剰冷媒を前記室外熱交換器、前記室内熱交換
器および前記液側延長配管の内部に溜めるように、前記
圧縮機の吐出冷媒の状態を制御するので、効率よく運転
することができるとともに、圧縮機に液バックすること
がなく空気調和機の信頼性高い運転が可能となる。さら
に、温度検出センサの数を少なくすることができるの
で、安価で組立作業性を向上させた空気調和機を得るこ
とができる。

【００８２】本発明の請求項９に係わる空気調和機は、
前記室外熱交換器または前記室内熱交換器の凝縮器とな
る熱交換器の中間部配管に凝縮器二相管温度センサと他
方の蒸発器となる熱交換器の中間部配管に蒸発器二相管
温度センサ及び前記圧縮機の吐出配管に吐出温度センサ
を備え、前記吐出温度センサから検知される吐出冷媒温
度が、前記凝縮器二相管温度センサから検知される凝縮
器二相冷媒温度と前記蒸発器二相管温度センサから検知
される蒸発器二相冷媒温度により算出される予め設定さ
れた所定目標値となるように制御するので、空気調和機
の運転状態を正確に目標に導き、効率良く運転すること
が可能となる。

【００８３】本発明の請求項１０に係わる空気調和機
は、前記圧縮機は容量制御可能な圧縮機を有し、前記吐
出冷媒温度の所定目標値が前記圧縮機の運転容量に応じ
て変化するので、運転状態を素早く追随させることがで
き、空気調和機を効率よく運転することができる。

【００８４】本発明の請求項１１に係わる空気調和機
は、冷媒として非共沸混合冷媒を用いるので、室内およ
び室外熱交換器の内部に冷媒を溜めることにより余剰冷
媒を処理して、アキュムレータのような冷媒が溜まる部
分がないため、循環する冷媒の組成変化を小さく抑える
ことができるので、効率のよい空気調和機を得ることが
できる。

【００８５】本発明の請求項１２に係わる空気調和機
は、前記室内熱交換器の内容積と前記冷媒液配管の内容
積の和が前記室外熱交換器の内容積の９０〜１１０％で
あるので、必要冷媒量を少なくできるとともに、適正冷
媒量ではアキュムレータなしで冷凍回路を構成でき、室
外ユニットの軽量化、コンパクト化の向上が図れる。

【００８６】本発明の請求項１３に係わる空気調和機
は、前記室内熱交換器と前記減圧装置の間に接続された
液溜めを有し、前記室内熱交換器の内容積と前記液側延
長配管の内容積および前記液溜めの内容積の和が前記室
外熱交換器の内容積の９０〜１１０％であるので、減圧
装置と液側延長配管との間に設けた液溜めにより、冷媒
の追加充填なしで延長配管の許容長さを長くでき、空気
調和機設置の自由度を広げる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係わる冷凍回路の構
成図である。

【図２】本発明の実施の形態１に係わる冷凍回路の動
作を説明する図である。

【図３】本発明の実施の形態１に係わる冷凍回路の動
作を説明する図である。

【図４】本発明の実施の形態２に係わる冷凍回路の構
成図である。

【図５】本発明の実施の形態３に係わる冷凍回路の構
成図である。

【図６】本発明の実施の形態４に係わる余剰冷媒処理
を説明する図である。

【図７】本発明の実施の形態５に係わる冷凍回路の構
成図である。

【図８】従来の冷凍回路の構成図である。

【符号の説明】

１圧縮機、２四方弁、３室内熱交換器、４電動
膨張弁、５室外熱交換器、６制御装置、７アキュ
ムレータ、８ａガス側延長配管、８ｂ液側延長配
管、９液溜め、１０−ａ室外液管温度センサ、１０
−ｂ室外二相管温度センサー、１０−ｃ室外吸い込
み温度センサ、１０−ｄ室外ガス管温度センサ、１１
−ａ室内液管温度センサ、１１−ｂ室内二相管温度
センサ、１１−ｃ室内吸い込み温度センサ、１１−ｄ
室内ガス管温度センサ、１２圧縮機吸入温度セン
サ、１３圧縮機吐出温度センサ、Ａ冷凍回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２５Ｂ 1/00 ３９５Ｆ２５Ｂ 1/00 ３９５ＡＦターム(参考） 3L092 AA02 AA05 AA13 DA15 EA03 EA06 FA27 FA34

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機、四方弁、減圧装置および室外熱
交換器からなる室外ユニットと、室内熱交換器からなる
室内ユニットとをガス側および液側延長配管で接続し、
蒸気圧縮式冷凍回路を構成した空気調和機において、運
転状態によって変化する余剰冷媒を前記室外熱交換器、
前記室内熱交換器および前記液側延長配管の内部に溜め
るように、前記室内熱交換器または前記室外熱交換器の
蒸発器となる熱交換器の出口冷媒の状態を制御すること
を特徴とする空気調和機。
【請求項２】前記蒸発器の入口側配管に液管温度セン
サと前記蒸発器の出口側配管にガス管温度センサを備
え、前記液管温度センサから検知される温度と前記ガス
管温度センサから検知される温度により算出される蒸発
器出口冷媒過熱度が予め定められた所定目標値となるよ
うに制御することを特徴とする請求項１に記載の空気調
和機。
【請求項３】前記圧縮機は容量制御可能な圧縮機を有
し、前記蒸発器出口冷媒過熱度の所定目標値が前記圧縮
機の運転容量に応じて変化することを特徴とする請求項
２に記載の空気調和機。
【請求項４】室内ユニットに空調室内の空気温度を検
出する吸込み空気温度センサを備え、前記蒸発器出口冷
媒過熱度の所定目標値を、前記吸込み空気温度センサか
ら検知する吸込み空気温度と空調設定温度の差に応じて
変化させることを特徴とする請求項２に記載の空気調和
機。
【請求項５】圧縮機、四方弁、減圧装置および室外熱
交換器からなる室外ユニットと、室内熱交換器からなる
室内ユニットとをガス側および液側延長配管で接続し、
蒸気圧縮式冷凍回路を構成した空気調和機において、運
転状態によって変化する余剰冷媒を前記室外熱交換器、
前記室内熱交換器および前記液側延長配管の内部に溜め
るように、前記圧縮機の吸入冷媒の状態を制御すること
を特徴とする空気調和機。
【請求項６】前記圧縮機の吸入側配管に吸入配管温度
センサと前記室外熱交換器または前記室内熱交換器の蒸
発器となる熱交換器の中間部配管に蒸発器二相管温度セ
ンサを備え、前記吸入配管温度センサから検知される吸
入冷媒温度と前記蒸発器二相管温度センサから検知され
る蒸発器二相冷媒温度により算出される吸入冷媒過熱度
が予め定められた所定目標値となるように制御すること
を特徴とする請求項５に記載の空気調和機。
【請求項７】前記圧縮機は容量制御可能な圧縮機を有
し、前記吸入冷媒過熱度の所定目標値が前記圧縮機の運
転容量に応じて変化することを特徴とする請求項６に記
載の空気調和機。
【請求項８】圧縮機、四方弁、減圧装置および室外熱
交換器からなる室外ユニットと、室内熱交換器からなる
室内ユニットとをガス側および液側延長配管で接続し、
蒸気圧縮式冷凍回路を構成した空気調和機において、運
転状態によって変化する余剰冷媒を前記室外熱交換器、
前記室内熱交換器および前記液側延長配管の内部に溜め
るように、前記圧縮機の吐出冷媒の状態を制御すること
を特徴とする空気調和機。
【請求項９】前記室外熱交換器または前記室内熱交換
器の凝縮器となる熱交換器の中間部配管に凝縮器二相管
温度センサと他方の蒸発器となる熱交換器の中間部配管
に蒸発器二相管温度センサ及び前記圧縮機の吐出配管に
吐出温度センサを備え、前記吐出温度センサから検知さ
れる吐出冷媒温度が、前記凝縮器二相管温度センサから
検知される凝縮器二相冷媒温度と前記蒸発器二相管温度
センサから検知される蒸発器二相冷媒温度により算出さ
れる予め設定された所定目標値となるように制御するこ
とを特徴とする請求項８に記載の冷凍空調機。
【請求項１０】前記圧縮機は容量制御可能な圧縮機を
有し、前記吐出冷媒温度の所定目標値が前記圧縮機の運
転容量に応じて変化することを特徴とする請求項９に記
載の空気調和機。
【請求項１１】冷媒として非共沸混合冷媒を用いるこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記
載の冷凍空調機。
【請求項１２】前記室内熱交換器の内容積と前記冷媒
液配管の内容積の和が前記室外熱交換器の内容積の９０
〜１１０％とすることを特徴とする請求項１乃至請求項
１１のいずれかに記載の空気調和機。
【請求項１３】前記室内熱交換器と前記減圧装置の間
に接続された液溜めを有し、前記室内熱交換器の内容積
と前記液側延長配管の内容積および前記液溜めの内容積
の和が前記室外熱交換器の内容積の９０〜１１０％とす
ることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか
に記載の空気調和機。