JP2003106694A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低外気温での冷暖房運転時において、２台の
室外熱交換器を並列接続し容量制御を行うことにより、
圧縮機への液戻りを防ぎ、信頼性および能力の向上を図
り、快適性の良い冷暖房運転ができる空気調和機を提供
する。 【解決手段】 低外気温での冷房運転時に、第１開閉弁
6aを開き、第２開閉弁6bおよび第３開閉弁6cを閉じ、外
気温および吸入温度に応じて第１室外熱交換器3aの凝縮
容量を可変するよう、主膨張弁４の弁開度を制御し、低
外気温での暖房運転時に、第１開閉弁6aおよび第３開閉
弁6cを閉じ、第２開閉弁6bを開き、主膨張弁４を全開
し、外気温に応じて吐出圧力が所定圧力となるよう、第
１補助膨張弁8aおよび第２補助膨張弁8bの弁開度を制御
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、低外気温での冷暖
房運転時に、室外熱交換器が外気温に応じて熱交換容量
を可変し、容量制御運転行うことができる空気調和機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の空気調和機は、例えば図４に示す
ように、冷凍サイクルは、圧縮機２１、四方弁２２、室
内熱交換器２５、第１電子膨張弁２４、補助熱交換器２
３ｂ、第２電子膨張弁２６、及び室外熱交換器２３ａが
配管で連結されて構成されている。また四方弁２２によ
って、冷房運転と暖房運転との切換えができる。また、
制御部であるマイクロコンピュータ内の制御手段２７
は、第１電子膨張弁２４及び第２電子膨張弁２６と電気
的に接続され、これら第１電子膨張弁２４及び第２電子
膨張弁２６の弁開度を調節する。

【０００３】上記構成により、図４中、実線矢印は冷房
運転時の冷媒の流れ方向を示し、破線矢印は暖房運転時
の冷媒の流れ方向を示している。上記の空気調和機にお
いて冷房運転時には、室内熱交換器２５は蒸発器として
作用し、室外熱交換器２３ａは凝縮器として作用する。
本従来例では制御手段２７によって、第２電子膨張弁２
６は全開となる一方、第１電子膨張弁２４は任意（最
適）の絞り量になるように弁開度が調節され、装置とし
て作用する。このことにより、室外熱交換器２３ａに加
え、補助熱交換器２３ｂも凝縮器として作用させること
ができ、冷房運転時の凝縮器性能の損失を防止できる。

【０００４】暖房運転時には、室内熱交換器２５は凝縮
器として作用し、室外熱交換器２３ａは蒸発器として作
用する。この場合本実施形態では、制御手段２７によっ
て、第１電子膨張弁２４は弁開度を全開とし、第１電子
膨張弁２４を通過する冷媒流路を絞らないようにする。
また、制御手段２７は、第２電子膨張弁２６が冷媒流路
を絞るように弁開度を任意（最適）の量に調節する。こ
のため、第２電子膨張弁２６は、絞り装置として作用す
る。

【０００５】近年、コンピュータの発達により、熱を発
生させる機械室などの温度を一定に保つため、外気温度
が低い状態（例えば０℃以下）の冬期に冷房運転を行う
ことが多くなってきている。しかしながら、上記構成に
おいて、低外気温での冷房運転を行うと、補助熱交換器
２３ｂも凝縮器として作用し凝縮の能力が向上するた
め、補助熱交換器２３ｂの容積分の冷媒量が増加とな
り、圧縮機２１への液戻り現象が起こり易くなる。ま
た、低外気温での暖房運転でも圧縮機２１の動作圧力範
囲を満足できないという状況が発生し、圧縮機２１の耐
久性に影響を及ぼし信頼性および能力の低下を招く恐れ
があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みなされたもので、低外気温での冷暖房運転時にお
いて、２台の室外熱交換器を並列接続し容量制御を行う
ことにより、圧縮機への液戻りを防ぎ、信頼性および能
力の向上を図り、快適性の良い冷暖房運転ができる空気
調和機を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するためなされたもので、圧縮機と、四方弁と、室外
熱交換器と、主膨張弁と、室内熱交換器とを順次連結し
冷凍サイクルを構成してなる空気調和機において、前記
室外熱交換器を並列接続された第１室外熱交換器と第２
室外熱交換器とから構成し、前記第１室外熱交換器と前
記主膨張弁との間に第１開閉弁と第１補助膨張弁との並
列回路を接続し、前記四方弁と前記第２室外熱交換器と
の間に第２開閉弁を設けると共に、前記第２室外熱交換
器と前記主膨張弁との間に第３開閉弁と第２補助膨張弁
との並列回路を接続する一方、室外機に外気温を検出す
る外気温センサを設け、前記圧縮機の吸入側に吸入温度
を検出する吸入温度センサを、吐出側に吐出圧力を検出
する圧力センサを設け、低外気温での冷房運転時に、前
記第１開閉弁を開き、第２開閉弁および第３開閉弁を閉
じ、前記外気温および吸入温度に応じて前記第１室外熱
交換器の凝縮容量を可変するよう、前記主膨張弁の弁開
度を制御し、低外気温での暖房運転時に、前記第１開閉
弁および第３開閉弁を閉じ、前記第２開閉弁を開き、前
記主膨張弁を全開し、前記外気温に応じて前記吐出圧力
が所定圧力となるよう、前記第１補助膨張弁および前記
第２補助膨張弁の弁開度を制御する構成となっている。

【０００８】また、前記各開閉弁に電磁弁または電子膨
張弁を用いた構成となっている。

【０００９】また、前記第１開閉弁に冷房運転時のみ冷
媒を流す逆止弁を用いた構成となっている。

【００１０】また、前記外気温センサを前記第２室外熱
交換器の近傍に設けた構成となっている。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例の添
付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明による
空気調和機の通常の冷暖房運転時の冷媒回路図、図２は
低外気温での冷暖房運転時の冷媒回路図、図３は各開閉
弁および各膨張弁の動作を示す図である。図において、
１は圧縮機、２は圧縮機１より吐出する冷媒の流れを暖
房運転、冷房運転等に合わせて切換える四方弁、３は室
外熱交換器、４は主膨張弁、５は室内熱交換器でこれら
を順次連結して冷媒回路を形成している。

【００１２】前記空気調和機は、前記室外熱交換器３を
並列接続された第１室外熱交換器3aと第２室外熱交換器
3bとから構成し、前記第１室外熱交換器3aと前記主膨張
弁４との間に第１開閉弁6aと第１補助膨張弁8aとの並列
回路を接続し、前記四方弁２と前記第２室外熱交換器3b
との間に第２開閉弁6bを設けると共に、前記第２室外熱
交換器3bと前記主膨張弁４との間に第３開閉弁6cと第２
補助膨張弁8bとの並列回路を接続する一方、室外機に外
気温を検出する外気温センサ10を前記第２室外熱交換器
3bの近傍に設け、前記圧縮機１の吸入側に吸入温度を検
出する吸入温度センサ12を、吐出側に吐出圧力を検出す
る圧力センサ11を設け、前記外気温センサ10、吸入温度
センサ12および圧力センサ11の検出した出力に応じて、
前記各開閉弁および各膨張弁の弁開度を制御する制御部
９とから構成されている。

【００１３】上記構成において、通常の冷房運転時は前
記第１開閉弁6a、第２開閉弁6b、第３開閉弁6cを夫々開
き、前記第１補助膨張弁8a、第２補助膨張弁8bを夫々全
閉し、冷媒は実線矢印（図１）で示すように流れる。前
記圧縮機１より吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方
弁２を通過した後、第１室外熱交換器3aおよび第１室外
熱交換器3bを流れる間に室外空気と熱交換することで、
凝縮液化され室外に熱を放出し凝縮する。凝縮し液化し
た液冷媒は、前記主膨張弁４を通って減圧され、低温低
圧の気液二相となり、室内熱交換器５を流れる間に室内
空気より吸熱冷房して蒸発し、低温低圧のガス冷媒とな
四方弁２から圧縮機１へ戻される。

【００１４】また、通常の暖房運転時は前記第１開閉弁
6a、第２開閉弁6b、第３開閉弁6cを夫々開き、前記第１
補助膨張弁8a、第２補助膨張弁8bを夫々全閉し、冷媒は
破線矢印（図１）で示すように流れ、前記四方弁２を切
換えることにより、第１室外熱交換器3a、第１室外熱交
換器3bおよび室内熱交換器５の作用が逆になる他は、通
常の冷房運転時の場合と同じである。

【００１５】前記外気温センサ10が検知した外気温度が
所定温度（例えば０℃）以下の冷房運転時には、前記第
１開閉弁6aを開き、第２開閉弁6bおよび第３開閉弁6cを
夫々閉じ、前記第１補助膨張弁8a、第２補助膨張弁8bを
夫々全閉して前記第２室外熱交換器3bを停止し、冷媒を
実線矢印（図２）で示すように流すことにより、凝縮容
量を小さくする。また、前記外気温および吸入温度に応
じて前記第１室外熱交換器3bの凝縮能力を調節するよ
う、前記主膨張弁４の弁開度を制御する。即ち、低外気
温度での凝縮能力の向上を抑え、前記圧縮機１への液戻
りを防ぎ、信頼性および能力の向上を図る。

【００１６】また、外気温度が所定温度（例えば０℃）
以下の暖房運転時には、前記第１開閉弁6aおよび第３開
閉弁6cを閉じ、前記第２開閉弁6bを開き、前記主膨張弁
４を全開し、冷媒を実線矢印（図２）で示すよう流し、
前記外気温に応じて前記吐出圧力が所定圧力となるよ
う、前記第１補助膨張弁8aおよび前記第２補助膨張弁8b
の弁開度を制御する構成となっている。即ち、外気温の
低下にしたがって吐出圧力を下げ、蒸発能力を調節し前
記圧縮機１への液戻りを防ぎ、信頼性および能力の向上
を図ることができる

【００１７】また、前記各開閉弁6a,6b,6cに電磁弁また
は電子膨張弁を用い、前記各制御弁8a,8b に電子膨張弁
を用いることにより、精度よい弁開度の制御が可能とな
り、前記第１開閉弁6aに冷房運転時のみ冷媒を流す逆止
弁を用いることにより、コストダウンが可能となる。

【００１８】以上説明したように、低外気温での冷房運
転時に、前記第１開閉弁6aを開き、第２開閉弁6bおよび
第３開閉弁6cを閉じ、前記第２室外熱交換器3bを停止
し、前記外気温および吸入温度に応じて前記第１室外熱
交換器3aの凝縮容量を可変するよう、前記主膨張弁４の
弁開度を制御すると共に、低外気温での暖房運転時に、
前記第１開閉弁6aおよび第３開閉弁6cを閉じ、前記第２
開閉弁6bを開き、前記主膨張弁４を全開し、前記外気温
に応じて前記吐出圧力が所定圧力となるよう、前記第１
補助膨張弁8aおよび前記第２補助膨張弁8bの弁開度を制
御し、蒸発能力を調節することにより、前記圧縮機１へ
の液戻りを防ぎ、信頼性および能力の向上を図り、快適
性の良い低外気温での冷暖房運転ができる空気調和機と
なる。

【００１９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、低外気温
での冷暖房運転時において、２台の室外熱交換器を並列
接続し容量制御を行うことにより、圧縮機への液戻りを
防ぎ、信頼性および能力の向上を図り、快適性の良い冷
暖房運転ができる空気調和機となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による空気調和機の通常の冷暖房運転時
の冷媒回路図である。

【図２】本発明による空気調和機の低外気温での冷暖房
運転時の冷媒回路図である。

【図３】本発明による各開閉弁および各膨張弁の動作を
示す図である。

【図４】従来例による空気調和機の冷媒回路図である。

【符号の説明】 １ 圧縮機 ２ 四方弁 3a 第１室外熱交換器 3b 第２室外熱交換器 ４ 主膨張弁 ５ 室内熱交換器 6a 第１開閉弁 6b 第２開閉弁 6c 第３開閉弁 8a 第１補助膨張弁 8b 第２補助膨張弁 ９ 制御部 10 外気温センサ 11 圧力センサ 12 吸入温度センサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、
   主膨張弁と、室内熱交換器とを順次連結し冷凍サイクル
   を構成してなる空気調和機において、 前記室外熱交換器を並列接続された第１室外熱交換器と
   第２室外熱交換器とから構成し、前記第１室外熱交換器
   と前記主膨張弁との間に第１開閉弁と第１補助膨張弁と
   の並列回路を接続し、前記四方弁と前記第２室外熱交換
   器との間に第２開閉弁を設けると共に、前記第２室外熱
   交換器と前記主膨張弁との間に第３開閉弁と第２補助膨
   張弁との並列回路を接続する一方、室外機に外気温を検
   出する外気温センサを設け、前記圧縮機の吸入側に吸入
   温度を検出する吸入温度センサを、吐出側に吐出圧力を
   検出する圧力センサを設け、 低外気温での冷房運転時に、前記第１開閉弁を開き、前
   記第２開閉弁および第３開閉弁を閉じ、前記外気温およ
   び吸入温度に応じて前記第１室外熱交換器の凝縮容量を
   可変するよう、前記主膨張弁の弁開度を制御し、低外気
   温での暖房運転時に、前記第１開閉弁および第３開閉弁
   を閉じ、前記第２開閉弁を開き、前記主膨張弁を全開
   し、前記外気温に応じて前記吐出圧力が所定圧力となる
   よう、前記第１補助膨張弁および前記第２補助膨張弁の
   弁開度を制御してなることを特徴と空気調和機。
2. 【請求項２】 前記各開閉弁に電磁弁または電子膨張弁
   を用いてなることを特徴とする請求項１記載の空気調和
   機。
3. 【請求項３】 前記第１開閉弁に冷房運転時のみ冷媒を
   流す逆止弁を用いてなることを特徴とする請求項１記載
   の空気調和機。
4. 【請求項４】 前記外気温センサを前記第２室外熱交換
   器の近傍に設けてなることを特徴とする請求項１記載の
   空気調和機。