JP2002350004A - 空気調和機の冷媒回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気調和機の冷媒回路において、簡単且つ安
価な構成で、安定した高水準の冷暖房性能と高い信頼性
とを確保する。 【解決手段】 圧縮機１の吐出側と吸込側とを、開閉弁
７と減圧手段８とを備えたバイパス路６によって接続す
るとともに、これら両者の間に圧力センサ９を配置す
る。かかる構成とすることで、開閉弁７の閉弁時には圧
力センサ９により低圧圧力が検出され、また開閉弁７の
開弁時には圧力センサ９により高圧圧力が検出される。
この結果、開閉弁７と減圧手段８と圧力センサ９とから
なる簡単で且つ安価な構成で、低圧圧力に基づく冷房運
転時の「蒸発圧力一定制御」と高圧圧力に基づく暖房運
転時の「凝縮圧力一定制御」とを実現でき、延いては空
気調和機の冷暖房性能の向上の低コスト化との両立を図
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、空気調和機の冷
媒回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３には、圧縮機１と四路切換弁２と室
外熱交換器３と膨張弁４と室内熱交換器５を冷媒流路で
順次接続して冷媒循環系を構成し、上記四路切換弁２の
切換作動によって冷媒循環方向を可逆的に変更して冷房
運転と暖房運転とを選択可能とした冷暖房兼用の空気調
和機の冷媒回路の一般的な構成を示している。

【０００３】このような冷媒回路を備えた空気調和機に
おいては、上記室内熱交換器５が蒸発器として機能する
冷房運転時には該室内熱交換器５における冷媒の蒸発圧
力を所定の一定圧力に維持し安定した冷房能力を確保す
る制御、即ち「蒸発圧力一定制御」を行い、また、上記
室内熱交換器５が凝縮器として機能する暖房運転時には
該室内熱交換器５における冷媒の凝縮圧力を所定の一定
圧力に維持し安定した暖房能力を確保する制御、即ち
「凝縮圧力一定制御」を行うという考えが従来よりあ
る。

【０００４】そして、このような空気調和機の運転制御
上の要求を実現するためには、運転中に冷媒圧力を検出
することが必要不可欠である。即ち、冷房運転時には上
記圧縮機１の吸込側の冷媒圧力（以下、「低圧圧力」と
いう）を、暖房運転時には上記圧縮機１の吐出側の冷媒
圧力（以下、「高圧圧力」という）を、それぞれ検出
し、その検出圧力を上記圧縮機１の作動制御に反映させ
ることが必要となる。

【０００５】ところで、空気調和機の冷媒回路におい
て、冷媒の低圧圧力と高圧圧力とをそれぞれその運転中
において逐次検出するための手法として、従来より以下
に述べる如き種々の手法が提案されている。

【０００６】即ち、第１の従来手法は、上掲の図３に示
す冷媒回路のように、上記圧縮機１の吐出側の冷媒流路
と吸込側の冷媒流路に、それぞれ高圧用圧力センサ２１
と低圧用圧力センサ２２とを設け、これら二つの圧力セ
ンサ２１，２２によって常時、高圧圧力と低圧圧力とを
それぞれ検出するようにしたものである。

【０００７】そして、この冷媒回路においては、冷房運
転時には、上記低圧用圧力センサ２２により検出される
低圧圧力に基づいて上記圧縮機１の作動制御（回転数制
御）を行って「蒸発圧力一定制御」を実現するととも
に、上記高圧用圧力センサ２１で高圧圧力を検出するこ
とで高外気温時における吐出圧力の異常上昇を監視する
ようになっている。また、暖房運転時には、上記高圧用
圧力センサ２１により検出される高圧圧力に基づいて上
記圧縮機１の作動制御（回転数制御）を行って「凝縮圧
力一定制御」を実現するとともに、上記低圧用圧力セン
サ２２で低圧圧力を検出することで低外気温時における
吸込圧力の異常低下を監視するようになっている。

【０００８】第２の従来手法は、図４に示す冷媒回路の
ように、四路切換弁２と室内熱交換器５とを接続する冷
媒流路１０に一つの圧力センサ２３を設け、該四路切換
弁２の切り換えによって上記冷媒流路１０が上記圧縮機
１の吐出側と吸込側とに選択的に接続されるとき、上記
圧力センサ２３によって吐出側の高圧圧力と吸込側の低
圧圧力とを選択的に検出し得るようにしたものである。

【０００９】第３の従来手法は、特開昭６３−１４０６
２号公報に示されるように、圧縮機の吐出側と吸込側と
を、二つの開閉弁を備えた連絡路で接続するとともに、
これら二つの開閉弁の間に圧力センサを介設し、吐出側
の開閉弁を閉弁し吸込側の開閉弁を開弁することで低圧
圧力を、吐出側の開閉弁を開弁し吸込側の開閉弁を閉弁
することで高圧圧力を、それぞれ検出するようにしたも
のである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、これらの従
来手法においては、それぞれ以下に述べるような問題が
あった。

【００１１】即ち、第１の従来手法では、冷房運転時に
は「蒸発圧力一定制御」と吐出圧力の異常上昇の監視と
が、また暖房運転時には「凝縮圧力一定制御」と吸込圧
力の異常低下の監視とが、それぞれ行えるので、機能的
には最も優れと言えるものの、比較的高価な圧力センサ
を二つ必要とすることから、コストアップを招来すると
いう問題があった。

【００１２】また、第２の従来手法では、圧力センサ２
３を一つだけ備えることで、冷房運転時の「蒸発圧力一
定制御」と暖房運転時の「凝縮圧力一定制御」とを実現
できるため、コスト的には上記「第１の従来手法」より
も有利であるものの、冷房運転時における吐出圧力の異
常上昇の監視と、暖房運転時における吸込圧力の異常低
下の監視とが行えないことから、冷媒回路の動作上の信
頼性という点において問題がある。

【００１３】さらに、第３の従来手法では、上記「第１
の従来手法」のものに近い機能をもつものの、低圧圧力
と高圧圧力の検出を、二つの開閉弁と一つの圧力センサ
の組み合わせによって実現するものであることから、
（ａ）開閉弁の所要数が多い分だけその故障率も高く、
作動上の信頼性の確保が難しくなる、（ｂ）二つの開閉
弁の相対的な作動タイミングの調整が難しく、例えばこ
れら二つの開閉弁の開弁期間が重複した場合には圧縮機
の吐出側から吸込側への冷媒還流量が増え、該圧縮機等
の機器の作動が不安定になるとともに、騒音が発生する
ことにもなる、（ｃ）開閉弁が高価であることから、コ
ストアップを招来する、等の問題がある。

【００１４】そこで本願発明は、空気調和機の冷媒回路
において、簡単で且つ安価な構成によって冷房運転時の
「蒸発圧力一定制御」と暖房運転時の「凝縮圧力一定制
御」とを実現して高い冷暖房性能を実現するとともに、
吐出圧力と吸込圧力の異常監視によって高い信頼性を確
保することを目的としてなされたものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本願発明ではかかる課題
を解決するための具体的手段として次のような構成を採
用している。

【００１６】本願の第１の発明では、圧縮機１と四路切
換弁２と室外熱交換器３と膨張弁４と室内熱交換器５を
順次冷媒流路で接続してなる空気調和機の冷媒回路にお
いて、上記圧縮機１の吐出側と吸込側とをバイパス路６
を介して接続する一方、該バイパス路６には、開閉弁７
と減圧手段８とを、該開閉弁７を該減圧手段８よりも上
記吸込側に位置させて介設するとともに、該開閉弁７と
減圧手段８との間に圧力センサ９を配置したことを特徴
としている。

【００１７】本願の第２の発明では、上記第１の発明に
かかる空気調和機の冷媒回路において、上記開閉弁７
を、冷房運転時では閉弁保持し、暖房運転時では開弁保
持するように作動制御することを特徴としている。

【００１８】本願の第３の発明では、上記第２の発明に
かかる空気調和機の冷媒回路において、上記開閉弁７
を、作動変更要求を受けて、冷房運転時での閉弁保持中
には一時的に開弁し、暖房運転時での開弁保持中には一
時的に閉弁することを特徴としている。

【００１９】本願の第４の発明では、上記第３の発明に
かかる空気調和機の冷媒回路において、上記作動変更要
求が外気温度であって、冷房運転時では外気温度が高温
側基準温度以上であるときに、暖房運転時では外気温度
が低温側基準温度以下であるときに、それぞれ上記開閉
弁７の作動変更を行うようにしたことを特徴としてい
る。

【００２０】

【発明の効果】本願発明ではかかる構成とすることによ
り次のような効果が得られる。

【００２１】 本願の第１の発明にかかる空気調和機
の冷媒回路では、上記圧縮機１の吐出側と吸込側とをバ
イパス路６を介して接続する一方、該バイパス路６に
は、開閉弁７と減圧手段８とを、該開閉弁７を該減圧手
段８よりも上記吸込側に位置させて介設するとともに、
該開閉弁７と減圧手段８との間に圧力センサ９を配置し
ている。

【００２２】従って、上記開閉弁７を閉弁させると、上
記バイパス路６の上記開閉弁７よりも上記吸込側に位置
する部分には上記減圧手段８を介して吸込側の低圧圧力
が作用し、該開閉弁７と減圧手段８の間に配置された上
記圧力センサ９によって低圧圧力が検出される。

【００２３】一方、上記開閉弁７を開弁させると、上記
バイパス路６を通って吐出側から吸込側へ冷媒が流れる
が、この場合、該バイパス路６に設けた上記減圧手段８
の通路抵抗によって、該減圧手段８よりも吐出側寄りに
設けられた上記圧力センサ９の部分には吐出側の高圧圧
力が作用し、これが圧力センサ９によって検出されるこ
とになる。

【００２４】このように、この発明の空気調和機の冷媒
回路によれば、圧縮機１の吐出側と吸込側とを接続する
バイパス路６に開閉弁７と減圧手段８と圧力センサ９を
それぞれ一つづつ備えることで、冷媒回路を循環する冷
媒の低圧圧力と高圧圧力とをそれぞれ選択的に検出する
ことができるものであり、しかも上記減圧手段８を例え
ばキャピラリーで構成した場合には上記開閉弁７とか圧
力センサ９に比して格段に安価であることから、例えば
従来のように２個の圧力センサを備えて低圧圧力と高圧
圧力とを検出する構成（上述の第１の従来手法の構成）
のものとか、二つの開閉弁と一つの圧力センサによって
低圧圧力と高圧圧力を検出する構成（上述の第２の従来
手法の構成）のものに比べて、同様の機能をより簡単で
且つより安価に実現することができ、延いては空気調和
機の低コスト化に寄与し得るものである。

【００２５】 本願の第２の発明にかかる空気調和機
の冷媒回路によれば、上記第１の発明にかかる空気調和
機の冷媒回路において、上記開閉弁７を、冷房運転時で
は閉弁保持し、暖房運転時では開弁保持するように作動
制御するようにしているので、冷房運転時においては上
記圧力センサ９によって検出される冷媒の低圧圧力に基
づいて「蒸発圧力一定制御」を行うことで安定した冷房
能力の運転が確保され、また、暖房運転時においては上
記圧力センサ９によって検出される冷媒の高圧圧力に基
づいて「凝縮圧力一定制御」を行うことで安定した暖房
能力の運転が確保され、この結果、上記に記載の効果
とも相俟って、より高水準の冷暖房性能をもつ空気調和
機を、より安価に提供することができることになる。

【００２６】 本願の第３の発明にかかる空気調和機
の冷媒回路によれば、上記第２の発明にかかる空気調和
機の冷媒回路において、上記開閉弁７を、作動変更要求
を受けて、冷房運転時での閉弁保持中には一時的に開弁
し、暖房運転時での開弁保持中には一時的に閉弁するよ
うにしているので、冷房運転時に上記開閉弁７を一時的
に開弁することで、それまで低圧圧力を検出していた上
記圧力センサ９が一時的に高圧圧力を検出することにな
り、また暖房運転時に上記開閉弁７を一時的に閉弁する
ことで、それまで高圧圧力を検出していた上記圧力セン
サ９が一時的に低圧圧力を検出することになる。

【００２７】このため、上記作動変更要求を所定時間毎
に出力することで、例えば、低圧圧力に基づく「蒸発圧
力一定制御」が行われている冷房運転時においては、所
定時間毎に高圧圧力が検出されることで、上記圧縮機１
の吐出圧力の異常上昇を監視することができる一方、高
圧圧力に基づく「凝縮圧力一定制御」が行われている暖
房運転時においては、所定時間毎に低圧圧力が検出され
ることで、上記圧縮機１の吐出圧力の異常低下を監視す
ることができ、それだけ冷媒回路を構成する各機器の作
動上の信頼性が確保されることになる。

【００２８】また、この発明では、低圧圧力に基づく
「蒸発圧力一定制御」を基調とする冷房運転時における
一時的な高圧圧力の検出、及び高圧圧力に基づく「凝縮
圧力一定制御」を基調とする暖房運転時における一時的
な低下圧力の検出を、単一の圧力センサ９によって実現
できるものであることから、例えば、このような温度検
出形態を二つの圧力センサを用いることで実現する構成
（即ち、上述の「第１の従来手法」の構成）のものに比
して、低コスト化がさらに促進される。

【００２９】従って、この発明にかかる空気調和機の冷
媒回路によれば、上記及びに記載の効果とも相俟っ
て、高水準の冷暖房性能と高い作動上の信頼性をもった
空気調和機をより一層安価に提供することができるもの
である。

【００３０】 本願の第４の発明にかかる空気調和機
の冷媒回路によれば、上記作動変更要求を外気温度と
し、冷房運転時では外気温度が高温側基準温度以上であ
るときに、暖房運転時では外気温度が低温側基準温度以
下であるときに、それぞれ上記開閉弁７の作動変更を行
うようにしているので、冷房運転時と暖房運転時のそれ
ぞれにおいて、上記圧縮機１の吐出圧力の異常上昇及び
異常低下を、その最も大きな発生原因の一つである外気
温度に対応して監視することができ、冷媒回路を構成す
る各機器の作動上の信頼性がより一層高められることに
なる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本願発明を好適な実施形態
に基づいて具体的に説明する。

【００３２】図１及び図２には、本願発明にかかる空気
調和機の冷媒回路を示している（尚、図１は冷房運転時
を、図２は暖房運転時を、それぞれ示している）。

【００３３】この冷媒回路は、圧縮機１と四路切換弁２
と室外熱交換器３と膨張弁４と室内熱交換器５を冷媒流
路で順次接続してなる一般的な冷暖房兼用の空気調和機
の冷媒回路を基本とし、これに本願発明に特有の構成を
付加して構成される。

【００３４】即ち、この実施形態の冷媒回路において
は、上記圧縮機１の吐出側と吸込側とをバイパス路６に
よって接続するとともに、該バイパス路６には、電磁開
閉弁７（特許請求の範囲中の「開閉弁」に該当する）と
所定の通路抵抗をもつキャピラリー８（特許請求の範囲
中の「減圧手段」に該当する）とを、該電磁開閉弁７が
吐出側に、該キャピラリー８が吸込側に、それぞれ位置
するようにして設け、さらにこの電磁開閉弁７とキャピ
ラリー８との間に圧力センサ９を介設している。

【００３５】そして、この実施形態の冷媒回路において
は、冷房運転時における「蒸発圧力一定制御」と暖房運
転時における「凝縮圧力一定制御」とを実現し、併せ
て、冷房運転時における上記圧縮機１の吐出圧力の異常
上昇の監視と、暖房運転時における該圧縮機１の吸込圧
力の異常低下の監視とを所定時間毎に行うようにしてい
る。

【００３６】かかる制御を実現するために、上記電磁開
閉弁７の作動形態を以下のように設定している。即ち、
上記電磁開閉弁７は、冷房運転時と暖房運転時との間に
おいてその作動形態が異なり、冷房運転時には閉弁状態
のまま保持され、また、暖房運転時には開弁状態のまま
保持されるものであり、これを基本作動形態としてい
る。

【００３７】しかし、かかる基本作動形態での運転時に
おいて、外気温度に基づいて作動変更要求が出された場
合には、これを受けて、一時的に作動形態を変更する。
即ち、上記電磁開閉弁７が閉弁保持されている冷房運転
時において、外気温度が予め設定した高温側基準温度以
上に上昇した時には、閉弁保持状態から一時的に開弁さ
れる。また、上記電磁開閉弁７が開弁保持されている暖
房運転時において、外気温度が予め設定した低温側基準
温度以下に低下した時には、開弁保持状態から一時的に
閉弁される。

【００３８】尚、このような上記電磁開閉弁７の一時的
な開弁あるいは閉弁は、冷房運転時における高外気温
時、及び暖房運転時における低外気温時においてのみ実
行され、これ以外の状態では行われない。また、この電
磁開閉弁７の一時的な開弁あるいは閉弁動作は、所定時
間毎（例えば、３０秒毎）に実行される。

【００３９】続いて、この冷媒回路を備えた空気調和機
の冷房運転時と暖房運転時とにおける作動等について説
明する。

【００４０】Ａ：冷房運転時 冷房運転時には、図１に示すように、上記四路切換弁２
を介して、上記室外熱交換器３が上記圧縮機１の吐出側
に、上記室内熱交換器５が上記圧縮機１の吸込側に、そ
れぞれ接続されている。また、上記電磁開閉弁７は、基
本作動形態として閉弁保持されている。

【００４１】従って、上記圧縮機１の運転により冷房運
転が開始されると、上記バイパス路６の上記圧力センサ
９部分には上記圧縮機１側に吸込まれる冷媒の低圧圧力
が上記キャピラリー８を介して作用し、該圧力センサ９
によって冷媒の低圧圧力が検出される。この検出される
低圧圧力に基づいて上記圧縮機１の回転数制御が行われ
ることで、上記室内熱交換器５における冷媒の蒸発圧力
を一定に保持する「蒸発圧力一定制御」が実現され、該
室内熱交換器５における蒸発作用が安定し、安定的な冷
房運転が実現される。

【００４２】一方、かかる冷房運転時においても、外気
温度が過度に上昇すると上記圧縮機１の吐出圧力が異常
に上昇し、各機器に好ましくない影響を与えるおそれが
あるため、外気温センサ（図示省略）によって常時、外
気温度を検出し、これが予め設定した高温側基準温度を
越えて上昇した場合には、所定時間毎に上記電磁開閉弁
７を一時的に開弁させる。すると、上記圧力センサ９部
分に吐出側から冷媒が流入するとともに上記キャピラリ
ー８によって所定の通路抵抗が付与されていることか
ら、該圧力センサ９によって吐出側の高圧圧力が検出さ
れる。この所定時間毎に検出される高圧圧力によって上
記圧縮機１の吐出圧力の異常上昇を監視することで各機
器の作動上の信頼性が確保されるものである。

【００４３】このように、冷房運転時においては、上記
電磁開閉弁７の作動制御によって、「蒸発圧力一定制
御」による安定した冷房が実現されると同時に、圧縮機
１の吐出圧力の異常上昇の監視による各機器の作動の信
頼性が確保されるものである。Ｂ：暖房運転時 暖房運転時には、図２に示すように、上記四路切換弁２
を介して、上記室外熱交換器３が上記圧縮機１の吸込側
に、上記室内熱交換器５が上記圧縮機１の吐出側に、そ
れぞれ接続されている。また、上記電磁開閉弁７は、基
本作動形態として開弁保持されている。

【００４４】従って、上記圧縮機１の運転により暖房運
転が開始されると、上記バイパス路６の上記圧力センサ
９部分には、上記圧縮機１から吐出される冷媒が導入さ
れるとともに上記キャピラリー８によって所定の通路抵
抗が付与されていることから、該圧力センサ９部分には
高圧圧力が作用し、これが上記圧力センサ９によって検
出される。この検出される高圧圧力に基づいて上記圧縮
機１の回転数制御が行われることで、上記室内熱交換器
５における冷媒の凝縮圧力を一定に保持する「凝縮圧力
一定制御」が実現され、該室内熱交換器５における凝縮
作用が安定し、安定的な暖房運転が実現される。

【００４５】一方、かかる暖房運転時においても、外気
温度が過度に低下すると上記圧縮機１の吸入圧力が異常
に低下し、各機器に好ましくない影響を与えるおそれが
あるため、外気温センサによって常時、外気温度を検出
し、これが予め設定した低温側基準温度を越えて低下し
た場合には、所定時間毎に上記電磁開閉弁７を一時的に
閉弁させる。すると、上記圧力センサ９部分にキャピラ
リー８を介して上記圧縮機１の吸込側の低圧圧力が作用
し、これが上記圧力センサ９によって検出される。この
所定時間毎に検出される低下圧力によって上記圧縮機１
の吸入圧力の異常低下を監視することで各機器の作動上
の信頼性が確保されるものである。

【００４６】このように、暖房運転時においては、上記
電磁開閉弁７の作動制御によって、「凝縮圧力一定制
御」による安定した暖房が実現されると同時に、圧縮機
１の吸入圧力の異常低下の監視による各機器の作動の信
頼性が確保されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に係る空気調和機の冷房運転時の冷媒
回路図である。

【図２】本願発明に係る空気調和機の暖房運転時の冷媒
回路図である。

【図３】従来の空気調和機の冷媒回路図である。

【図４】従来の空気調和機の冷媒回路図である。

【符号の説明】

１は圧縮機、２は四路切換弁、３は室外熱交換器、４は
膨張弁、５は室内熱交換器、６はバイパス路、７は電磁
開閉弁（開閉弁）、８はキャピラリー（減圧手段）、９
は圧力センサである。

───────────────────────────────────────────────────── 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 49/02 ５６０ Ｆ２５Ｂ 49/02 ５６０ (72)発明者 石原 洋紀 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 辨野 岳志 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 Ｆターム(参考） 3L092 AA05 AA11 BA05 BA23 BA27 DA01 DA03 DA14 DA19 EA02 EA16 EA20 FA01 FA23

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（１）と四路切換弁（２）と室外
   熱交換器（３）と膨張弁（４）と室内熱交換器（５）を
   順次冷媒流路で接続してなる空気調和機の冷媒回路にお
   いて、 上記圧縮機（１）の吐出側と吸込側とをバイパス路
   （６）を介して接続する一方、 該バイパス路（６）には、開閉弁（７）と減圧手段
   （８）とを、該開閉弁（７）を該減圧手段（８）よりも
   上記吸込側に位置させて介設するとともに、該開閉弁
   （７）と減圧手段（８）との間に圧力センサ（９）を配
   置したことを特徴とする空気調和機の冷媒回路。
2. 【請求項２】 請求項１において、 上記開閉弁（７）が、冷房運転時では閉弁保持し、暖房
   運転時では開弁保持するように作動制御されることを特
   徴とする空気調和機の冷媒回路。
3. 【請求項３】 請求項２において、 上記開閉弁（７）は、作動変更要求を受けて、冷房運転
   時での閉弁保持中には一時的に開弁され、暖房運転時で
   の開弁保持中には一時的に閉弁されることを特徴とする
   空気調和機の冷媒回路。
4. 【請求項４】 請求項３において、 上記作動変更要求が外気温度であって、冷房運転時では
   外気温度が高温側基準温度以上であるときに、暖房運転
   時では外気温度が低温側基準温度以下であるときに、そ
   れぞれ上記開閉弁（７）の作動変更が行われることを特
   徴とする空気調和機の冷媒回路。