JP2002372320A

JP2002372320A - 冷凍装置

Info

Publication number: JP2002372320A
Application number: JP2001182290A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Kusumaru; 雄一薬丸; Sadao Kawahara; 定夫河原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-06-15
Filing date: 2001-06-15
Publication date: 2002-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】冷凍サイクルの冷媒流路を複雑化することな
く、暖房能力の低下を防止しつつ蒸発器の着霜を回避す
ることができる冷凍装置を提供する。【解決手段】室内熱交換器２と、第１の室外熱交換器
３と、膨張弁４と、第２の室外熱交換器５とを順に接続
して冷凍サイクルの冷媒流路の一部を直列にて形成し
て、冷媒流路を簡素化し、第２の室外熱交換器５の風上
側に配設した第１の室外熱交換器３の凝縮熱を第２の室
外熱交換器５に伝えて、第２の室外熱交換器の冷媒温度
を高くすると同時に冷媒圧力を低下を防ぐので、暖房能
力を低下させることなく着霜を回避することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の室外熱交換
器のうちいずれか１つの熱交換器を風上側に配設してな
る冷暖房切り換え方式の冷凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷暖房切り換え方式の冷凍装置で
は、その暖房運転時において、室外熱交換器を蒸発器と
し室内熱交換器を凝縮器とする機能切り換えを行い室内
に温風を供給するようにしている。ところが、このよう
な暖房運転時において、外気温度が低い場合には冷凍サ
イクルの蒸発温度が０度以下になり、室外熱交換器に着
霜が発生し、室外熱交換器の熱交換効率の悪化により暖
房運転能力が大幅に低下してしまうことがある。このよ
うな着霜が発生した場合には、一時的に除霜運転を行う
ようにしている。この除霜運転として、圧縮機からの吐
出ガスを室外熱交換器に導入することによって室外熱交
換器に付着した霜を融かすようにしたり、または、この
室外熱交換器に電気ヒータを配設して、この電気ヒータ
の加熱によって霜を融かすようにしたりすることが行わ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に除霜運転として圧縮機の吐出ガスを利用するもので
は、除霜運転の間は暖房運転が停止されることになるた
めに、室内の快適性が損なわれる。また、ヒータを用い
る場合は除霜に要する消費電力が吐出ガスを利用するも
のに比べて非常に大きくなるため、実用性に乏しい。さ
らに、特開平３−１１７８６６号公報に示されている例
では、室外熱交換器を風上側の第１の室外熱交換器３と
風下側の第２の室外熱交換器５とに分割し、除霜運転
時、圧縮機１の吐出側を第１の室外熱交換器３に接続
し、第１の室外熱交換器３の出口側を第２の室外熱交換
器５に接続するようにして、暖房運転と除霜運転とを同
時に行えるようにすることが提案されている。しかし、
図１０に示すこの例では、冷媒流路が複雑化するばかり
でなく、室内熱交換器２を流れる冷媒循環量が低下する
ため、暖房能力が低下する。また、外気温が非常に低い
場合は着霜の発生が増えて除霜運転の頻度が高くなるた
め、使用者が満足しうる快適な暖房運転を行うことは極
めて困難である。さらに、第１の室外熱交換器３は、凝
縮器としてのみの使用で蒸発器としては使用されていな
いので機器の有効活用に課題がある。またさらに、この
例に該当するような家庭用ルームエアコンを車両用空調
装置に適用する場合、車両走行中は、ルームエアコンの
ように蒸発器(室外熱交換器)への送風を完全に停止でき
ないため、蒸発器が着霜してしまったのちに除霜運転を
行っても、完全に霜を融かすことが困難であるという課
題も有する。

【０００４】そこで、本発明の目的は、冷媒流路を簡素
化し、着霜の発生を回避することができる冷凍装置を提
供することにある。また、他の目的は、冷媒流路を簡素
化し、暖房能力を低下させることなく着霜を回避するこ
とができる冷凍装置を提供することにある。さらに、も
う一つ他の目的は、第１の室外熱交換器を凝縮器または
蒸発器として兼用し機器の有効活用を図りつつ着霜を回
避することができる冷凍装置を提供することにある。さ
らにまた、別の目的は、着霜の虞がなく車両用空調装置
に適用できる冷凍装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明に
よる冷凍装置は、室内熱交換器と、第１の室外熱交換器
と、膨張弁と、第２の室外熱交換器とを順に接続して環
状冷媒流路の一部を形成し、前記第１の室外熱交換器を
前記第２の室外熱交換器の風上側に配設したことを特徴
とする。請求項２記載の本発明による冷凍装置は、圧縮
機と、４方弁と、室内熱交換器と、第１の室外熱交換器
と、膨張弁と、第２の室外熱交換器と、第３の室外熱交
換器とを順次それぞれ配管を介して環状に接続して冷凍
サイクルを構成し、前記第１の室外熱交換器を前記第２
の室外熱交換器と第３の室外熱交換器の間に配設したこ
とを特徴とする。請求項３記載の本発明は、請求項１ま
たは請求項２記載の冷凍装置において、前記第１の室外
熱交換器の入口側と出口側とを接続するバイパス流路
と、前記バイパス流路に配設した第１の流量調整弁と、
前記第２の室外熱交換器の冷媒温度を検出する冷媒温度
検出手段とを設けて、前記冷媒温度に基づいて、前記膨
張弁および前記第１の流量調整弁の開度を制御すること
を特徴とする。請求項４記載の本発明は、請求項１また
は請求項２記載の冷凍装置において、前記室内熱交換器
と前記第１の室外熱交換器との間に配設した第２の流量
調整弁と、前記第２の室外熱交換器の冷媒温度を検出す
る冷媒温度検出手段とを設けて、前記冷媒温度に基づい
て、前記膨張弁および前記第２の流量調整弁の開度を制
御することを特徴とする。請求項５記載の本発明は、請
求項４記載の冷凍装置において、前記室内熱交換器の吹
出し温度を検出する吹出し温度検出手段と、室内設定温
度検出手段とを有し、前記膨張弁および／または第２の
流量調整弁の開度を制御して、第１の室外熱交換器を凝
縮器または蒸発器として機能させることを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項１ないし請求項５のい
ずれかに記載の冷凍装置において、前記第１の室外熱交
換器と前記第２の室外熱交換器を、２重管式熱交換器を
用いて一体化していることを特徴とする。請求項７記載
の本発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載
の冷凍装置において、前記冷凍装置に封入する冷媒とし
て、二酸化炭素を用いたことを特徴とする。請求項８記
載の本発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記
載の冷凍装置を、車両用空調装置として用いたことを特
徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明による第１の実施の形態
は、室内熱交換器と、第１の室外熱交換器と、膨張弁
と、第２の室外熱交換器とを順に接続して環状冷媒流路
の一部を形成し、第１の室外熱交換器を第２の室外熱交
換器の風上側に配設したものである。本実施の形態によ
れば、冷媒通路が、室内熱交換器と第１の室外熱交換器
と膨張弁と第２の室外熱交換器との順に接続されてい
る、すなわち冷媒通路が直列に接続されているので、冷
媒配管を簡素化することができる。かつ、凝縮器として
作用する第１の室外熱交換器の放熱作用によって、蒸発
器として作用する第２の室外熱交換器に流入する空気温
度を高くするので、第２の室外熱交換器の着霜を防止す
ることができる。

【０００７】本発明による第２の実施の形態は、室外熱
交換器として、第１の室外熱交換器を、第２の室外熱交
換器と第３の室外熱交換器の間に配置するものである。
本実施の形態によれば、暖房運転時において外気温度が
低い場合でも、第１の室外熱交換器の放熱作用によっ
て、蒸発器として作用する前記第２の室外熱交換器に流
入する空気温度が高くなるので、前記第２の室外熱交換
器および第３の室外熱交換器の着霜を防止することがで
きる。また、第１の室外熱交換器を第２の室外熱交換器
と第３の室外熱交換器の間に設けることによって、空気
よりも熱伝導率の高いフィンを介して熱交換することに
なるので、よりムラを少なくかつ熱交換ロスを低減した
高効率な着霜回避運転を行うことができる。なお、第２
の室外熱交換器と第３の室外熱交換器は、どちらを風上
側に配置しても良い。

【０００８】本発明による第３の実施の形態は、第１ま
たは第２の実施形態における冷凍装置において、第１の
室外熱交換器の入口と出口とを接続するバイパス流路
と、バイパス流路には第１の流量調整弁と、第２の室外
熱交換器の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段を有す
るものである。本実施の形態によれば、第２の室外熱交
換器の冷媒温度が高い場合には第１の流量調整弁の開度
を増加させて第１の室外熱交換器の熱交換量を低下さ
せ、第２の室外熱交換器の冷媒温度が低い場合には第１
の流量調整弁の開度を低下させて第１の室外熱交換器の
熱交換量を増加させることで、室内熱交換器の放熱量を
極力低下させることなく、着霜を回避することができ
る。

【０００９】本発明による第４の実施の形態は、第１ま
たは第２の実施形態における冷凍装置において、第２の
流量調整弁と、第２の室外熱交換器の冷媒温度を検出す
る冷媒温度検出手段を有するものである。本実施の形態
によれば、第２の室外熱交換器の冷媒温度が高い場合に
は膨張弁および第２の流量調整弁の開度を増減させて第
１の室外熱交換器を蒸発器として作用させ、第２の室外
熱交換器の冷媒温度が低い場合には膨張弁および第２の
流量調整弁の開度を増減させて第１の室外熱交換器を凝
縮器として作用させることで、冷凍サイクルを構成する
冷媒流路を簡素化しつつ室内熱交換器の放熱量を低下さ
せることなく着霜を回避することができる。また、第１
の室外熱交換器を凝縮器または蒸発器として兼用するの
で、機器の有効活用による高効率な冷凍サイクル運転を
行うことができる。

【００１０】本発明による第５の実施の形態は、第４の
実施形態における冷凍装置において、室内熱交換器の吹
出し温度を検出する吹出し温度検出手段と、室内設定温
度を検出する室内設定温度検出手段を有するものであ
る。本実施の形態によれば、室内の設定温度と室内熱交
換器の吹出し温度と、第２の室外熱交換器の冷媒温度に
よって、膨張弁および第２の流量調整弁の開度を増減さ
せて第１の室外熱交換器を凝縮器または蒸発器のいずれ
かで用いるかを制御することで、室内設定温度と実際の
室内温度が大きく離れることなく、着霜しない冷凍サイ
クル運転を行うことができる。

【００１１】本発明による第６の実施の形態は、第１な
いし第５のいずれかの実施の形態による第１の室外熱交
換器と前記第２の室外熱交換器が、２重管式熱交換器と
して一体化しているものである。本実施の形態によれ
ば、第１の室外熱交換器に冷媒が流れる配管部が内側
で、第２の室外熱交換器に冷媒が流れる配管部が外側に
なるように構成することによって、熱交換する伝熱面積
をより大きくできるため、熱交換ロスを低減した高効率
な着霜回避運転を行うことができる。

【００１２】本発明による第７の実施の形態は、第１な
いし第６のいずれかの実施の形態による冷凍装置に封入
する冷媒として、二酸化炭素を用いたものであり、本実
施の形態によれば、二酸化炭素を用いることで、物性の
特性上、第２の室外熱交換器の入口出口間の冷媒比エン
タルピ差はより高くすることができるので、さらに高能
力かつ着霜が発生しにくい高効率な冷凍サイクル運転を
行うことができる。

【００１３】本発明による第８の実施の形態は、第１な
いし第７のいずれかの実施の形態による冷凍装置を車両
用空調装置として用いたものであり、本実施の形態によ
れば、車両走行中においても、凝縮器からの放熱により
蒸発器の冷媒温度を上昇させることができるので、着霜
を発生させない冷凍サイクル運転を行うことができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して詳細に説明する。（実施例１）図１は本発明による冷凍装置の実施例１に
おける冷凍サイクル構成図を示す。１は圧縮機、１１は
四方弁、２は室内熱交換器、３は第１の室外熱交換器、
４は膨張弁、５は第２の室外熱交換器、１８は室外機と
しての第１の室外熱交換器３及び第２の室外熱交換器５
に風を送るための送風機である。実施例１の冷凍装置
は、圧縮機１と、四方弁１１と、室内熱交換器２と、第
１の室外熱交換器３と、膨張弁４と、第２の室外熱交換
器５とが、この順序にそれぞれ配管を介して環状に接続
されて冷凍サイクルを構成している。また、送風機１８
によって第１の室外熱交換器３から第２の室外熱交換器
５の方向に送風し、第１の室外熱交換器３を風上側とす
る構成である。すなわち、上記実施例１の冷凍装置は、
室内熱交換器２と、第１の室外熱交換器３と、膨張弁４
と、第２の室外熱交換器５とで、環状冷媒流路の一部を
直列で形成しているので、冷媒流路は簡素化されてい
る。一方、この冷凍装置の暖房運転時においては、圧縮
機１によって圧縮された冷媒は、高温高圧の冷媒として
室内熱交換器２に入り放熱し、その後、室外機の風上側
に配設された第１の室外熱交換器３においても放熱し、
膨張弁４へ送られる。そして、この膨張弁４において減
圧された後、室外機の風下側に配設された第２の室外熱
交換器５において、吸熱して蒸発気化した後に、圧縮機
１へ戻る。

【００１５】上記構成において、凝縮器として作用し放
熱する第１の室外熱交換器３を風上側に配設することに
より、第２の室外熱交換器５に吸い込まれる空気温度は
室外空気温度よりも高くなり、蒸発器として作用する第
２の室外熱交換器５の温度(冷媒温度等)も高くなる。し
たがって、室外空気温度が非常に低く、従来の冷凍サイ
クルでは蒸発器が着霜してしまうような条件下において
も、蒸発器の着霜を回避することまたは融かすことがで
き、室外熱交換器の熱通過率の大幅な低下を防止するこ
とができる。すなわち、冷媒流路を簡素化し、着霜の発
生を回避することができる冷凍装置を提供することがで
きる。換言すれば除霜運転の頻度を少なくして快適な暖
房運転を行うことができる冷凍装置を提供することがで
きる。このとき、図６に示すモリエル線図のように、蒸
発器として機能する第２の室外熱交換器５の圧力を低下
させることがないので、吸入冷媒の比重量は低下せず、
冷媒循環量の低下を防止できるので、暖房能力の低下を
防ぐことができる。また、圧縮比も小さくなるので、圧
縮機の所要動力を低下させることができ、ＣＯＰの低下
も防ぐことができる。すなわち、冷媒流路を簡素化し、
暖房能力を低下させることなく着霜を回避することがで
きる冷凍装置を提供することができる。

【００１６】（実施例２）図２は本発明による冷凍装置
の実施例２における冷凍サイクル構成図を示す。７は第
３の室外熱交換器である。実施例２に示す冷凍装置は、
圧縮機１と、四方弁１１と、室内熱交換器２と、第１の
室外熱交換器３と、膨張弁４と、第２の室外熱交換器５
と、第３の室外熱交換器７とを、順次それぞれ配管を介
して環状に接続して冷凍サイクルを構成し、第１の室外
熱交換器３を、風下側の第２の室外熱交換器５と風上側
の第３の室外熱交換器７との間に配設する構成である。
以下、上記実施例１と異なる点を主として説明し、同一
構成部品および同一個所については、同一符号を付して
説明を省略する。

【００１７】上記構成において、第１の室外熱交換器３
が第２の室外熱交換器５と第３の室外熱交換器７の間に
配設されている。なお、この配設構成において、第１の
室外熱交換器３と第２の室外熱交換器５とを、ならびに
第１の室外熱交換器３と第３の室外熱交換器７とを、接
触または近接させることが望ましい。この接触または近
接構成により、凝縮器として作用する第１の室外熱交換
器３からの熱が、実施例１に示したように、空気による
対流伝熱だけではなく、フィンを介した伝導伝熱や輻射
伝熱によって、第２の室外熱交換器５および第３の室外
熱交換器７の方に効率良く与えられるからである。例え
ばアルミ材からなるフィンの熱伝導率は、空気よりも非
常に高く、また温度ムラの影響を受けにくいため、実施
例１に比べて熱交換ロスが小さい。この結果、暖房能力
を維持しつつ、着霜をより良く回避することができる。
また融霜を効率よく行うこともできる。なお、上記説明
の実施例２では、風下側の第２の室外熱交換器５と風上
側の第３の室外熱交換器７との間に第１の室外熱交換器
３を配設する例を示したが、風上側の第２の室外熱交換
器５と風下側の第３の室外熱交換器７との間に第１の室
外熱交換器３を配設する逆の構成であっても同様な作用
効果が得られる。一方、室内熱交換器２と、第１の室外
熱交換器３と、膨張弁４と、第２の室外熱交換器５と、
第３の室外熱交換器とで、他に分岐流路のない直列の冷
媒流路を形成しているので、冷媒配管は簡素化される。
すなわち、冷媒流路を簡素化し、着霜の発生を回避する
ことができる冷凍装置を提供することができる。

【００１８】（実施例３）図３は本発明による冷凍装置
の実施例３における冷凍サイクル構成図を示す。６は第
１の流量調整弁、１４はバイパス流路で、基本とする冷
凍サイクル構成は実施例１を基にする。すなわち実施例
３の冷凍装置は、バイパス流路１４の一端を第１の室外
熱交換器３の入口側に接続し、バイパス流路１４の他端
を第１の室外熱交換器３の出口側に接続して、第１の流
量調整弁６をバイパス流路１４に配設した構成である。
そしてこの冷凍装置には、第２の室外熱交換器５の冷媒
温度を検出する冷媒温度検出手段(温度センサー)８を設
けている。また、温度センサー８によって検出した温度
に基づいて、膨張弁４および第１の流量調整弁６の開度
を制御する調整手段(コントローラ)９を設けている。

【００１９】ここで、コントローラ９は、ＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ、入出力ポートを備えるとともに、膨張弁４
および第１の流量調整弁６のステッピングモータを駆動
する駆動回路を有して構成され、ＲＯＭに与えられた所
定のプログラムにしたがってサイクル状態に関する各種
信号を処理する。そして、コントローラ９は、図７に示
す制御フローチャート２０による処理を実行する。すな
わち、第２の室外熱交換器５の冷媒温度Ｔｅｖａを検出
する温度センサー８からの信号を入力し（ステップ２
１）、この信号に基づいて、着霜回避のため別途定めた
設定温度Ｔｚ(例えば０℃)との差を演算する（ステップ
２２）。そして、実際の冷媒温度Ｔｅｖａが設定温度Ｔ
ｚよりも低い場合には、着霜を回避させるように第１の
流量調整弁６を全閉になるように駆動制御し、膨張弁４
を冷凍サイクル制御用(例えば、現在のエアコンや冷蔵
庫に用いられている吐出温度制御用や吸入過熱度制御用
など)として駆動制御する（ステップ２３）。この制御
により、凝縮器として機能する第１の室外熱交換器３の
放熱量を大きくし、蒸発器として機能する第２の室外熱
交換器５が吸い込む空気温度を高くすることが可能とな
り、第２の室外熱交換器５の着霜をより良く回避するこ
と、または融霜を効率よく行うことが可能である。

【００２０】一方、冷媒温度Ｔｅｖａが設定温度Ｔｚよ
りも高い場合には、着霜の可能性がないため、第１の流
量弁６の開度を大きくして、膨張弁４をサイクル制御用
として駆動制御することにより（ステップ２４）、暖房
能力を高く維持する高効率な冷凍サイクル運転を行うこ
とができる。すなわち、冷媒流路を簡素化し、暖房能力
を低下させることなく着霜を回避することができる冷凍
装置を提供することができる。

【００２１】（実施例４）図４は本発明による冷凍装置
の実施例４における冷凍サイクル構成図を示す。１０は
第２の流量調整弁で、基本とする冷凍サイクル構成は実
施例１および実施例３を基にする。すなわち実施例４の
冷凍装置は、第２の流量調整弁１０を室内熱交換器２と
第１の室外熱交換器３との間に配設して、第２の室外熱
交換器５の冷媒温度を検出する温度センサー８と、温度
センサー８によって検出した温度に基づいて膨張弁４お
よび／または第２の流量調整弁１０の開度を制御するコ
ントローラ９とを設けた構成である。換言すれば、膨張
弁４および／または第２の流量調整弁１０の開度を制御
することにより、第１の室外熱交換器３は凝縮器または
蒸発器のどちらにでも機能することができる構成であ
る。以下、上記実施例３と異なる点を主として説明し、
同一構成部品および同一個所については、同一符号を付
して説明を省略する。

【００２２】実施例４のコントローラ９は、図８に示す
制御フローチャート３０による処理を実行する。すなわ
ち、第２の室外熱交換器５の冷媒温度Ｔｅｖａを検出す
る温度センサー８からの信号を入力し（ステップ３
１）、この信号に基づいて着霜回避の設定温度Ｔｚとの
差を演算する（ステップ３２）。そして、実際の冷媒温
度Ｔｅｖａが設定温度Ｔｚよりも低い場合には、ステッ
プ３３に移り、着霜を回避させるように第２の流量調整
弁１０の開度を開いて、第１の室外熱交換器３を凝縮器
として機能させ、膨張弁４を冷凍サイクル制御用として
駆動制御する。この制御により、第１の室外熱交換器３
の放熱で第２の室外熱交換器５が吸い込む空気温度を高
くして、第２の室外熱交換器５の着霜を回避することま
たは融かすことができる。

【００２３】また、実際の冷媒温度Ｔｅｖａが設定温度
Ｔｚよりも高い場合には、ステップ３４に移り、着霜の
可能性がないため、膨張弁４を全開になるように駆動制
御し、第２の流量弁１０を冷凍サイクル制御用として駆
動制御して、第１の室外熱交換器３を蒸発器として機能
させる。この制御により、第１の室外熱交換器３ならび
に第２の室外熱交換器５の両方を蒸発器として機能さ
せ、除霜運転のために四方弁を切り換えることなく、か
つヒータを用いることなく低コストで、暖房能力を高く
維持しつつ高効率な冷凍サイクル運転を行うことができ
る。すなわち、実施例４の冷凍装置によれば、冷媒流路
を簡素化し、暖房能力を低下させることなく着霜を回避
することができる冷凍装置を提供することができる。ま
た、第１の室外熱交換器を凝縮器または蒸発器として兼
用し機器の有効活用を図りつつ着霜を回避することがで
きる冷凍装置を提供することができる。なお、膨張弁４
または第２の流量調整弁１０のどちらか一方の開度を固
定し、開度を固定しない第２の流量調整弁１０または膨
張弁４の開度を制御する構成であっても同様な作用効果
が得られる。

【００２４】（実施例５）図５は本発明による冷凍装置
の実施例５における冷凍サイクル構成図を示す。１２は
室内熱交換器の吹出し温度Ｔｈを検出する吹出し温度検
出手段(温度センサー)、１３は室内設定温度Ｔｘを検出
する室内設定温度検出手段(例えばリモコン)で、基本と
する冷凍サイクル構成は実施例４を基にする。以下、上
記実施例４と異なる点を主として説明し、同一構成部品
及び同一個所については、同一符号を付して説明を省略
する。コントローラ９は、図９に示す制御フローチャー
ト４０による処理を実行する。つまり、室内熱交換器２
の吹出し温度Ｔｈを検出する温度センサー１２および室
内設定温度Ｔｘを設定するリモコン１３からの各信号を
入力し（ステップ４１）、これらの信号に基づいて室内
設定温度Ｔｘと吹出し温度Ｔｈとの差を演算する（ステ
ップ４２）。そして、室内設定温度と実際の吹出し温度
との差が、室内負荷設定値Ａ(例えば２℃)よりも大きい
場合には、ステップ４３に移る。そして、第２の室外熱
交換器５の冷媒温度Ｔｅｖａを検出し、この冷媒温度と
設定温度Ｔｚとの差を演算する（ステップ４５）。な
お、室内負荷設定値Ａは、室内設定温度と実際の室内温
度が大きく離れることなく、着霜回避を行うように別途
定める値である。

【００２５】冷媒温度Ｔｅｖａが設定温度Ｔｚよりも低
い場合には、ステップ４７に移り、第２の流量弁１０を
例えば半開に駆動制御して、膨張弁４を冷凍サイクル制
御用として駆動制御する。この制御により、第１の室外
熱交換器３を凝縮器として適度に機能させて、第２の室
外熱交換器５の吸い込み温度を適度に高くし、着霜を回
避するまたは融かすことができる。すなわち、第２の流
量調整弁１０を流量制御することにより、第１の室外熱
交換器３の放熱量を適度に制御することができるので、
室内熱交換器２の暖房能力を極力低下させることなく、
着霜を回避するまたは融かす除霜運転が可能になる。

【００２６】また、第２の室外熱交換器５の冷媒温度Ｔ
ｅｖａが設定温度Ｔｚよりも高い場合には、ステップ４
８に移り、着霜の可能性がないため、第２の流量弁１０
を冷凍サイクル制御用として駆動制御して、膨張弁４を
全開になるように駆動制御することで、第１の室外熱交
換器３を蒸発器として十分に機能させる。この制御によ
り、暖房能力を高く維持する暖房運転を行うことができ
る。

【００２７】一方、室内設定温度Ｔｘと吹出し温度Ｔｈ
との差が室内負荷設定値Ａよりも小さい場合には、ステ
ップ４４に移り、第２の室外熱交換器５の冷媒温度を検
出し、この冷媒温度Ｔｅｖａと設定温度Ｔｚとの差を演
算する（ステップ４６）。実際の冷媒温度Ｔｅｖａが設
定温度Ｔｚよりも低い場合には、ステップ４９に移り、
第２の流量調整弁１０を全開に駆動制御して、膨張弁４
を冷凍サイクル制御用として駆動制御する。この制御に
より、第１の室外熱交換器３を凝縮器として十分に機能
させて、第２の室外熱交換器５の吸い込み温度を十分に
高くし、着霜を回避するまたは融かすことができる。こ
のように第２の流量調整弁１０を全開に流量制御するこ
とにより、第１の室外熱交換器３の放熱量をステップ４
７における第１の室外熱交換器３の放熱量に比べて大き
くすることができ、着霜の危険性をより効果的に回避す
るまたはより早く融霜する除霜運転が可能になる。

【００２８】また、冷媒温度Ｔｅｖａが設定温度Ｔｚよ
りも高い場合は、ステップ５０に移り、着霜の可能性が
ないため、第２の流量弁１０を冷凍サイクル制御用とし
て駆動制御し、膨張弁４を全開になるように駆動制御す
る。この制御により、第１の室外熱交換器３を蒸発器と
して十分に機能させ、暖房能力を高くする暖房運転を行
うことができる。すなわち、実施例５の冷凍装置によれ
ば、冷媒温度や吹出し温度に応じて適切なる制御を行
い、室内設定温度と実際の室内温度が大きく離れること
なく、着霜しない冷凍サイクル運転を行うことができ
る。

【００２９】（実施例６）実施例６の冷凍装置は、第１
ないし第５のいずれかの実施の形態による冷凍装置にお
いて、第１の室外熱交換器３と第２の室外熱交換器５
が、例えば２重管式熱交換器のような一体化構造の熱交
換器からなる構成である。なお、当業者であれば自明で
あるので、実施例６の冷凍装置の構成に関して、その図
示を省略する。実施例６の冷凍装置に、２重管式熱交換
器を用いた場合、第１の室外熱交換器３に冷媒が流れる
配管部が内側で、第２の室外熱交換器５に冷媒が流れる
配管部が外側になるように構成することにより、第２の
室外熱交換器５において熱交換する伝熱面積をより大き
くできるため、熱交換ロスを低減した高効率な着霜回避
運転または融霜運転を行うことができるという効果があ
る。

【００３０】（実施例７）実施例７の冷凍装置は、第１
ないし第６のいずれかの実施の形態による冷凍装置に、
封入する冷媒として二酸化炭素を用いてなる構成であ
る。なお、当業者であれば自明であるので、実施例７の
冷凍装置の構成に関して、その図示を省略する。実施例
７の冷凍装置に、二酸化炭素冷媒を用いた場合、二酸化
炭素冷媒は従来のフロン冷媒に比べて物性の特性上、同
一冷凍能力に対する圧力損失が低いため、蒸発器の温度
はより高くなるので、さらに着霜が発生し難い高効率な
冷凍サイクル運転を行うことができるという効果があ
る。また、高圧側の熱交換器(例えばガスクーラー)の出
口温度が高い場合は、より蒸発器入口の比エンタルピ値
を低下させることができるので、より暖房能力の向上が
図れるという効果もある。

【００３１】（実施例８）実施例８の冷凍装置は、第１
ないし第７のいずれかの実施の形態による冷凍装置を、
車両用空調装置として用いてなる構成である。なお、当
業者であれば自明であるので、実施例８の冷凍装置の構
成に関して、その図示を省略する。実施例８の冷凍装置
を、車両用空調装置として用いた場合、凝縮器として機
能させる第１の室外熱交換器３からの放熱により、第２
の室外熱交換器５に流入する空気温度(または冷媒温度)
を上昇することができ、第２の室外熱交換器５の着霜を
発生させないことができる。すなわち着霜の虞がなく除
霜運転の必要がない高効率な運転が図れる。また、第２
の室外熱交換器５に着霜したとしても第２の室外熱交換
器５の温度を高めることができるので、融霜することは
可能であり、車両用空調装置への適用が可能となる効果
が得られる。

【００３２】

【発明の効果】本発明による第１の実施の形態は、室内
熱交換器と、第１の室外熱交換器と、膨張弁と、第２の
室外熱交換器とを順に接続して環状冷媒流路の一部を形
成し、前記第１の室外熱交換器を前記第２の室外熱交換
器の風上側に配設したものである。本実施の形態によれ
ば、冷媒通路が直列に接続されているので、冷媒配管を
簡素化することができる。かつ、凝縮器として作用する
第１の室外熱交換器の放熱作用によって、蒸発器として
作用する第２の室外熱交換器に流入する空気温度を高く
するので、第２の室外熱交換器の着霜を防止することが
できる。本発明による第２の実施の形態は、室外熱交換
器として、第１の室外熱交換器を、第２の室外熱交換器
と第３の室外熱交換器の間に配置するものである。本実
施の形態によれば、暖房運転時において外気温度が低い
場合でも、第１の室外熱交換器の放熱作用によって、蒸
発器として作用する前記第２の室外熱交換器に流入する
空気温度が高くなるので、前記第２の室外熱交換器およ
び第３の室外熱交換器の着霜を防止することができる。
また、第１の室外熱交換器を第２の室外熱交換器と第３
の室外熱交換器の間に設けることによって、空気よりも
熱伝導率の高いフィンを介して熱交換することになるの
で、よりムラを少なくかつ熱交換ロスを低減した高効率
な着霜回避運転を行うことができる。本発明による第３
の実施の形態は、第１の室外熱交換器の入口と出口とを
接続するバイパス流路と、バイパス流路には第１の流量
調整弁と、第２の室外熱交換器の冷媒温度を検出する冷
媒温度検出手段を有するものである。本実施の形態によ
れば、第２の室外熱交換器の冷媒温度が高い場合には膨
張弁および第１の流量調整弁の開度を増減させて室内熱
交換器の放熱量を低下させることなく暖房運転を行うこ
とができる。本発明による第４の実施の形態は、第２の
流量調整弁と、第２の室外熱交換器の冷媒温度を検出す
る冷媒温度検出手段を有するものである。本実施の形態
によれば、第２の室外熱交換器の冷媒温度が高い場合に
は膨張弁および第２の流量調整弁の開度を増減させて第
１の室外熱交換器を蒸発器として作用させ、第２の室外
熱交換器の冷媒温度が低い場合には膨張弁および第２の
流量調整弁の開度を増減させて第１の室外熱交換器を凝
縮器として作用させることで、冷凍サイクルを構成する
冷媒流路を簡素化しつつ室内熱交換器の放熱量を低下さ
せることなく着霜を回避することができる。また、第１
の室外熱交換器を凝縮器または蒸発器として兼用するの
で、機器の有効活用ができる。本発明による第５の実施
の形態は、室内熱交換器の吹出し温度を検出する吹出し
温度検出手段と、室内設定温度を検出する室内設定温度
検出手段を有するものである。本実施の形態によれば、
室内の設定温度と室内熱交換器の吹出し温度と、第２の
室外熱交換器の冷媒温度によって、膨張弁および第２の
流量調整弁の開度を増減させて第１の室外熱交換器を凝
縮器または蒸発器のいずれかで用いるかを制御すること
で、室内設定温度と実際の室内温度が大きく離れること
なく、着霜しない冷凍サイクル運転を行うことができ
る。本発明による第６の実施の形態は、第１ないし第５
のいずれかの実施の形態による第１の室外熱交換器と前
記第２の室外熱交換器が、２重管式熱交換器として一体
化しているものである。本実施の形態によれば、第１の
室外熱交換器に冷媒が流れる配管部が内側で、第２の室
外熱交換器に冷媒が流れる配管部が外側になるように構
成することによって、熱交換する伝熱面積をより大きく
できるため、熱交換ロスを低減した高効率な着霜回避運
転を行うことができる。本発明による第７の実施の形態
は、第１ないし第６のいずれかの実施の形態による冷凍
装置に封入する冷媒として、二酸化炭素を用いたもので
あり、本実施の形態によれば、二酸化炭素を用いること
で、物性の特性上、第２の室外熱交換器の入口出口間の
冷媒比エンタルピ差はより高くすることができるので、
さらに高能力かつ着霜が発生しにくい高効率な冷凍サイ
クル運転を行うことができる。本発明による第８の実施
の形態は、第１ないし第７のいずれかの実施の形態によ
る冷凍装置を車両用空調装置として用いたものであり、
本実施の形態によれば、車両走行中においても、凝縮器
からの放熱により蒸発器の冷媒温度を上昇させることが
できるので、着霜を発生させない冷凍サイクル運転を行
うことができる。また、蒸発器に着霜してしまった霜を
完全に融かすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による冷凍装置の実施例１における冷凍
サイクル構成図

【図２】本発明による冷凍装置の実施例２における冷凍
サイクル構成図

【図３】本発明による冷凍装置の実施例３における冷凍
サイクル構成図

【図４】本発明による冷凍装置の実施例４における冷凍
サイクル構成図

【図５】本発明による冷凍装置の実施例５における冷凍
サイクル構成図

【図６】本発明による冷凍装置の実施例１におけるモリ
エル線図

【図７】本発明による冷凍装置の実施例３における制御
フローチャート

【図８】本発明による冷凍装置の実施例４における制御
フローチャート

【図９】本発明による冷凍装置の実施例５における制御
フローチャート

【図１０】従来例による冷凍装置の冷凍サイクル構成図

【符号の説明】

１圧縮機２室内熱交換器３第１の室外熱交換器４膨張弁５第２の室外熱交換器６第１の流量調整弁７第３の室外熱交換器８温度センサー(冷媒温度検出手段) ９コントローラ１０第２の流量調整弁１１四方弁１２温度センサー(吹出し温度検出手段) １３リモコン(室内設定温度検出手段) １４バイパス流路１８送風機

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 13/00 Ｆ２５Ｂ 13/00 Ｒ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】室内熱交換器と、第１の室外熱交換器
と、膨張弁と、第２の室外熱交換器とを順に接続して環
状冷媒流路の一部を形成し、前記第１の室外熱交換器を
前記第２の室外熱交換器の風上側に配設したことを特徴
とする冷凍装置。
【請求項２】圧縮機と、４方弁と、室内熱交換器と、
第１の室外熱交換器と、膨張弁と、第２の室外熱交換器
と、第３の室外熱交換器とを順次それぞれ配管を介して
環状に接続して冷凍サイクルを構成し、前記第１の室外
熱交換器を前記第２の室外熱交換器と前記第３の室外熱
交換器の間に配設したことを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】前記第１の室外熱交換器の入口側と出口
側とを接続するバイパス流路と、前記バイパス流路に配
設した第１の流量調整弁と、前記第２の室外熱交換器の
冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段とを設けて、前記
冷媒温度に基づいて、前記膨張弁および前記第１の流量
調整弁の開度を制御することを特徴とする請求項１また
は請求項２記載の冷凍装置。
【請求項４】前記室内熱交換器と前記第１の室外熱交
換器との間に配設した第２の流量調整弁と、前記第２の
室外熱交換器の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段と
を設けて、前記冷媒温度に基づいて、前記膨張弁および
前記第２の流量調整弁の開度を制御することを特徴とす
る請求項１または請求項２記載の冷凍装置。
【請求項５】前記室内熱交換器の吹出し温度を検出す
る吹出し温度検出手段と、室内設定温度検出手段とを有
し、前記膨張弁および／または第２の流量調整弁の開度
を制御して、第１の室外熱交換器を凝縮器または蒸発器
として機能させることを特徴とする請求項４記載の冷凍
装置。
【請求項６】前記第１の室外熱交換器と前記第２の室
外熱交換器を、２重管式熱交換器を用いて一体化してい
ることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか
に記載の冷凍装置。
【請求項７】前記冷凍装置に封入する冷媒として、二
酸化炭素を用いたことを特徴とする請求項１ないし請求
項６のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項８】車両用空調装置として用いたことを特徴
とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の冷凍
装置。