JP2003343896A

JP2003343896A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2003343896A
Application number: JP2002152670A
Authority: JP
Inventors: Yasutaka Yoshida; 康孝吉田; Kenichi Nakamura; 憲一中村; Kazuhiko Tani; 和彦谷
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-05-27
Filing date: 2002-05-27
Publication date: 2003-12-03

Abstract

(57)【要約】【課題】圧縮機に液相冷媒が流入するおそれを低
減する。【解決手段】空気調和機を、室内熱交換器と、室内熱
交換器と液配管を介して接続される室外熱交換器と、液
配管の途中に挿入された室内側膨張弁および室外側膨張
弁と、圧縮機と、この圧縮機から吐出される冷媒を室内
熱交換器または室外熱交換器のいずれか一方に供給しか
つ他方から出る冷媒を圧縮機に導入する切換可能な四方
弁と、四方弁および室内側膨張弁を制御する制御部とを
有し、制御部は、四方弁による冷媒の供給先を室内熱交
換器から室外熱交換器に切換える前に室内側膨張弁の開
度を大きくする機能を有する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

【従来の技術】空気調和機は、気相冷媒を圧縮して吐出
する圧縮機と、圧縮機が吐出した気相冷媒から熱を奪っ
て凝縮し液化させる凝縮器と、この液相冷媒を減圧する
膨張弁と、減圧された液冷媒に熱を与えて気化させる蒸
発器とを含んでなり、四方弁等の切換弁を用いて室外機
および室内機にそれぞれ設けられた熱交換器の役割、つ
まり凝縮器あるいは蒸発器を切換えて暖房または冷房運
転を切り替えて行なうものである。

【０００２】このような空気調和機の冷凍空調サイクル
において、圧縮機が吸入する冷媒は通常気相となるよう
に設計されるが、まれに液相の冷媒が吸入された場合、
圧縮機チャンバの温度が低下して圧縮後の冷媒が再液化
し、圧縮機の回転部に供給される潤滑油の粘度を低下さ
せ、磨耗が促進されるおそれがある。また、液圧縮が発
生して圧縮機の破損を招くおそれがある。そこで、圧縮
機が液相の冷媒を吸入することを防ぐため、圧縮機の吸
入配管部に気液分離器を設けることが知られている。

【０００３】しかし、近年のいわゆる代替冷媒への変更
に伴ない、この気液分離器を廃止することが要望されて
いる。すなわち、例えばＲ２２といった既存の冷媒の組
成は単一冷媒であったのに対して、例えばＲ４０７Ｃや
Ｒ４１０Ａといったいわゆる代替冷媒は、沸点等の物性
が異なる２種以上の冷媒からなる混合冷媒であるから、
圧縮機の吸入部に気液分離器を設け、そこに多量の液冷
媒を貯留させると、ここから沸点の低い成分が相対的に
多く圧縮機に吸入される結果、冷凍サイクル内を循環す
る冷媒の組成、つまり各成分の比が偏ってしまうからで
ある。なお、装置のコンパクト化を図る観点や、圧力損
失を防止する意味からも気液分離器を廃止することが要
望されている。

【０００４】そして、気液分離器を廃止しても、通常の
暖房運転あるいは冷房運転においては特に問題はないこ
とが知られている。つまり、圧縮機の吐出側にある凝縮
器においては液冷媒が多く貯留されるが、圧縮機の吸入
側にある蒸発器においては液冷媒の貯留量が少ないか
ら、蒸発器から圧縮機へ液冷媒が流入することは考えに
くいからである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、暖房運転中に
室外機の熱交換器の外側に付着する霜を除去する目的で
行なわれる除霜運転において、それまで暖房運転してい
たサイクルを四方弁の切換により逆転して一時的に冷房
運転と同様の運転をする場合がある。この場合、暖房時
に凝縮器であった室内機の熱交換器に貯留されていた液
冷媒が、サイクルの逆転後に圧縮機に流入するおそれが
ある。同様に、除霜運転を終了して暖房運転に切換える
際も除霜時に凝縮器であった室外機の熱交換器に貯留さ
れていた液冷媒が圧縮機に流入するおそれがある。

【０００６】また、このような液冷媒の圧縮機への流入
は、気液分離器をもたない空気調和機だけでなく、気液
分離器はあるがその容量が不足している空気調和機にお
いても、気液分離器がオーバーフローすることによって
発生する。例えば冷房能力が大きい空気調和機や、一台
の室外機と複数の室内機とを組み合わせてなる空気調和
機のように系内の冷媒封入量が多い空気調和機において
気液分離器の容量が不足しがちとなる。

【０００７】上述した問題に鑑み、本発明の課題は、圧
縮機に液相冷媒が流入するおそれを低減することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、室内熱交換器
と、室内熱交換器と配管を介して接続される室外熱交換
器と、配管の途中に直列に設けられた室内側膨張弁およ
び室外側膨張弁と、圧縮機と、この圧縮機から吐出され
る冷媒を室内熱交換器または室外熱交換器のいずれか一
方に供給しかつ他方から出る冷媒を圧縮機に導入する切
換可能な四方弁と、四方弁および室内側膨張弁を制御す
る制御部とを有し、制御部は、四方弁による冷媒の供給
先を室内熱交換器から室外熱交換器に切換える前に室内
側膨張弁の開度を大きくする機能を有する空気調和機に
よって上述した課題を解決する。

【０００９】ところで、室内側膨張弁と室外側膨張弁と
の間の配管（液配管）内は、通常相当な容量を有し、こ
こには低圧の冷媒が気液二相の状態で存在している。

【００１０】そこで、本発明のように四方弁による冷媒
の供給先を室内熱交換器から室外熱交換器に、つまり暖
房運転から除霜運転に切換えるのに先だって室内側膨脹
弁の開度を大きくすることにより、高圧の室内熱交換器
内に滞留している液相冷媒の一部を液配管内に排出し、
除霜運転時に圧縮機の吸入側に接続される室内熱交換器
内に滞留する液相冷媒の量を低減することができる。こ
れにより、圧縮機に液相冷媒が流入するおそれを低減す
ることができる。

【００１１】また、除霜運転の要否を例えば室外空気温
度に応じて定められる判定用蒸発温度と実際の室外熱交
換器の蒸発温度とを比較して決定する空気調和機の場合
には、室外空気温度と蒸発温度との少なくとも１つに応
じて室外側膨脹弁の開度を大きくする時期を決定しても
よい。

【００１２】このような室内側膨脹弁の開度は、例えば
四方弁を切換えるに先だって設定時間にわたって大きく
してもよい。また、暖房運転中に開度を大きくする期間
を繰り返し設けて、室内熱交換器に多量の液相冷媒が貯
留されないように予め繰り返し液相冷媒を排出するよう
にしてもよい。

【００１３】同様に、四方弁による冷媒の供給先を室外
熱交換器から室内熱交換器に、つまり除霜運転から暖房
運転に切換えるのに先だって室外側膨脹弁の開度を大き
くすることにより、暖房運転時に圧縮機の吸入側に接続
される室外熱交換器内に滞留する液相冷媒の量を低減す
ることができ、圧縮機に液相冷媒が流入するおそれを低
減することができる。

【００１４】また、除霜運転から暖房運転に切換えるタ
イミングが、例えば圧縮機の吐出圧力、室外熱交換器の
温度、除霜運転をした時間等に応じて決定される場合、
これらの情報に応じて室外側膨脹弁を開く時期を決定す
るようにしてもよい。

【００１５】また、室内側膨脹弁または室外側膨脹弁を
開くことに代えて、あるいはともに、これらの膨脹弁に
並列するバイパス弁を設け、これらの開度を大きくして
もよい。すなわち、通常膨脹弁はニードル弁を有して構
成されるが、このようなニードル弁では全開にしても流
量は小さいことがある。この場合、液冷媒の排出に時間
が長くかかり、四方弁を切換えられる時期が遅くなって
しまう。この点、バイパス弁を設ければ、十分な流量を
確保することができ、四方弁を早期に切換えることがで
きる。この特徴は、特に１台の室外機に対して複数の室
内機を有するいわゆるマルチ式の空気調和機の室外機に
おいて有用である。つまり、このような室外機の熱交換
器は容量が大きくなり、排出すべき液冷媒の量が特に多
くなるからである。

【００１６】また、室外側膨脹弁と室内側膨脹弁との間
の配管に冷媒貯留タンクを挿入するようにしてもよい。
これによれば、液配管のみならず冷媒貯留タンクにも室
内または室外の熱交換器から排出される冷媒が流入する
から、冷媒の排出先の容量を確保してより確実に液相冷
媒の排出を図ることができる。

【００１７】なお、本発明は、気液分離器を持たない空
気調和機のみではなく、気液分離器はあるがその容量が
不足している空気調和機に対しても有用である。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用してなる空気
調和機の一実施形態について説明する。図１は、本実施
形態に係る空気調和機の構成を示す図である。図１に示
すように、本実施形態の空気調和機は、１つの室外機１
と、２つの室内機２ａおよび２ｂとを有してなるいわゆ
るマルチ式の空気調和機である。

【００１９】室外機１は、駆動周波数可変の圧縮機３
と、駆動周波数固定の圧縮機４とを有し、これらはそれ
ぞれ四方弁５の入口（高圧側）と出口（低圧側）とにそ
れぞれ連通して並列に接続されている。室外機１は、さ
らに室外熱交換器６と、室外熱交換器６に対向して設け
られたファン７と、室外熱交換器６と配管を介してつな
がれた可変式のニードル弁を含む室外膨張弁８とを有す
る。また、駆動周波数可変の圧縮機３には、周知のイン
バータを含んでなる圧縮機駆動周波数操作器９が備えら
れ、室外膨張弁８には室外膨張弁８を可変設定する膨張
弁操作器１０が備えられている。また、室外膨張弁８と
平行に、換言すればバイパスするように配置されたバイ
パス弁１１と、バイパス弁１１を開閉させる開閉操作器
１２とが設けられている。また、室外膨張弁８を出て室
内機２ａ、２ｂにつながれる配管の途中には、冷媒量調
節器として液タンク１３が備えられている。また、圧縮
機３にはそれぞれ入口側と出口側の冷媒温度を検出する
温度センサ１４および１５が備えられ、圧縮機４にもそ
れぞれ入口側と出口側の冷媒温度を検出する温度センサ
１６および１７が備えられている。また、四方弁５の出
口配管の、圧縮機３および圧縮機４の入口にそれぞれつ
ながれるため分岐する分岐部より上流側に、冷媒の吸入
圧力を検出する圧力センサ１８が設けられている。ま
た、圧縮機３および圧縮機４の出口からそれぞれ出た配
管が合流後、四方弁５の入口に至るまでの間には、冷媒
の吐出圧力を検出する圧力センサ１９が備えられてい
る。そして、室外熱交換器６には、その表面温度を検出
する温度センサ２０が備えられている。

【００２０】室内機２ａは、室内熱交換器２１ａと、可
変式のニードル弁を含む室内膨張弁２２ａと、室内膨張
弁２２ａを可変設定する膨張弁操作器２３ａと、室内熱
交換器２１ａに対向して備えられたファン２４ａとを有
して構成されている。また、室内機の設定温度等を図示
しないユーザが可変設定するためのコントローラ２５ａ
が設けられている。

【００２１】また、室内熱交換器２１ａを挟んで、ファ
ン２４ａによって発生する空気流の上流側および下流側
の空気温度をそれぞれ検出する温度センサ２６ａおよび
２７ａがそれぞれ設けられている。

【００２２】なお、室内機２ｂもまた上述した室内機２
ａと同様の構成を有する。この室内機２ｂの構成要素に
ついては、室内機２ａの構成要素の添字ａの代わりにｂ
を付して図示し、説明を省略する。

【００２３】なお、室内機２ａおよび室内機２ｂは、分
岐部２８および２９によって室外機１との接続配管を分
岐することによって、周知のマルチ式空気調和機を構成
している。そして、上述した各構成要素を統括して制御
する制御部３０が設けられている。

【００２４】以下、上述した空気調和機の動作について
説明する。図２は、説明の簡単のため、図１から室内機
２ａに係る冷凍空調サイクルの構成要素を抽出したもの
を示す図である。図中、破線矢印は暖房運転時の冷媒の
流れ方向を示し、実線矢印は除霜または冷房運転時の冷
媒の流れ方向を示す。

【００２５】先ず、暖房運転時の動作について説明す
る。はじめに、気相の冷媒は圧縮機３、４において圧縮
され、高温かつ高圧の気相冷媒として排出され、四方弁
５を介して室内熱交換器２１ａに供給される。ここで、
冷媒は熱を奪われて凝縮し、高圧の液相冷媒に変わる。
その結果、室内熱交換器２１ａ内には、その容積におい
て例えば４０ないし５０％程度を占める液相冷媒３１が
滞留している。室内熱交換器２１ａ内に滞留している冷
媒の量は、主として室内熱交換器２１ａの下流側に設け
られる室内膨張弁２２ａの開度に依存する。この開度が
小さいと、冷媒の排出量が少なくなるので室内熱交換器
２１ａに滞留する液相冷媒の量は多くなる。なお、室内
膨張弁２２ａの開度制御は、空気調和機の制御設計によ
って異なるが、例えば室内設定温度と室内空気温度との
温度差に応じて可変設定される。この場合、温度差が小
さい場合に室内膨張弁の開度を小さくする。室内熱交換
器２１ａを出た冷媒は、冷媒は室内膨張弁２２ａによっ
て減圧されてから室外機１への液配管３３に流入し、液
タンク１３を経て室外膨張弁８を経て室外熱交換器６に
入る。熱交換器６において、液相冷媒は蒸発して気相冷
媒になるが、室外熱交換器６内の容量の例えば１０ない
し１５％程度が液相冷媒３２が占め、残部に気相冷媒が
存在する。なお、液配管３３および液タンク１３内に存
在する冷媒は、液相を主とする気液２相の状態となって
いる。

【００２６】ところで、暖房運転中に室外熱交換器６の
表面に霜が付着することがあるから、この場合霜を除去
するために四方弁５を切り替えてサイクルを逆転し、い
わゆる冷房サイクルとしての運転を一時的に行なう除霜
運転を行なう。一方、上述したように、暖房運転中は室
内熱交換器２１ａ内に多くの液相冷媒が貯留されている
から、このままの状態でサイクルを逆転すると室内熱交
換器２１ａ内の液相冷媒が圧縮機３および圧縮機４の吸
入口に流入するおそれがある。そこで、本実施形態の空
気調和機は、以下述べるような制御を行なうことを特徴
とする。

【００２７】図３は、本実施形態の空気調和機におい
て、除霜運転を行なう際の室内機膨張弁２２ａおよび２
２ｂの制御を示すフローチャートである。図３に示すよ
うに、この制御は、除霜が必要か判断するステップＳ０
１と、「除霜準備」状態を認知するステップＳ０２と、
室内膨張弁の開度ｉＥがしきい値ｉＥｏ以下であるか判
断するステップＳ０３と、室内膨張弁開度を全開にする
ステップＳ０４と、除霜準備が終了したか判断するステ
ップＳ０５と、四方弁を切換えるステップＳ０６と、除
霜用室内膨張弁開度ｉＥｄｅｆを設定するステップＳ０
７と、除霜が終了したか判断するステップＳ０８と、四
方弁を切換えるステップＳ０９と、暖房用室内膨張弁開
度ｉＥｈを設定するステップＳ１０とを有して構成され
ている。以下、各ステップについて詳しく説明する。

【００２８】はじめに、ステップＳ０１において、室外
熱交換器６の除霜が必要か否かの判断を行なう。具体的
には、制御部３０は、室外空気温度Ｔｏに応じて設定さ
れる除霜判定用蒸発温度Ｔｅｏに対し、実際の蒸発温度
Ｔｅが低いか否かにより判断する。また、圧縮機の連続
運転時間が所定以上である場合には、除霜の必要がより
高まるものとして判断する。そして、除霜が必要と判断
した場合にはステップＳ０２に進む。一方、除霜が不要
と判断した場合には再びステップＳ０１を繰り返す。ス
テップＳ０２において、制御部３０は、運転状態を「除
霜準備」に設定し、ステップＳ０３に進む。

【００２９】ステップＳ０３において、現在の室内膨張
弁２２ａの開度ｉＥが、予め設定されたしきい値ｉＥｏ
を超えているか、それともｉＥｏ以下であるか判断す
る。そして、ｉＥがしきい値ｉＥｏ以下である場合に
は、その継続時間の長短にもよるが室内熱交換器２１ａ
に液相の冷媒が貯留している可能性が高いと判断してス
テップＳ０４に進む。一方、ｉＥがしきい値ｉＥｏを超
える場合にはステップＳ０５に進む。

【００３０】ステップＳ０４において、制御部３０は、
室内膨張弁２２ａの開度を全開にする。これによって、
比較的高圧であった室内熱交換器２１ａと比較的低圧で
あった液配管３３および液タンク１３との圧力差が小さ
くなり、室内熱交換器２１ａ内に貯留されていた液相の
冷媒の一部は液配管３３と液タンク１３内の一部気相の
冷媒を圧縮し、または気相の冷媒を圧力によって凝縮さ
せるように作用しながら配管３３および液タンク１３内
に移動する。その結果、室内熱交換器２１ａ内の液相の
冷媒の量が低減する。

【００３１】ステップＳ０５において、制御部３０は、
除霜準備が終了したか否かを判断する。具体的には、ス
テップＳ０４において室内膨張弁２２ａを全開にしてか
らの経過時間が所定値を超えたときに除霜準備が終了し
たと判断する。そして、除霜準備が終了したと判断した
場合はステップＳ０６に進む。一方、除霜準備が終了し
ていないと判断した場合には再びステップＳ０５を繰り
返す。

【００３２】ステップＳ０６において、制御部３０は四
方弁５を切換えて、圧縮機３および４から吐出された気
相の冷媒が室外熱交換器６に導入されるようにする。換
言すれば、冷凍サイクル内の冷媒の流れを冷房運転時と
同様にする。そして、その直後にステップＳ０７に進
む。ステップＳ０７において、制御部３０は室内膨張弁
２２ａを除霜運転用に予め設定された開度ｉＥｄｅｆに
設定する。これらの動作によって圧縮機から吐出された
高温高圧の気相冷媒が室外熱交換器６に導かれ、その外
面に付着した霜は溶融され除去される。

【００３３】ステップＳ０８において、制御部３０は、
除霜が終了したか否かを判断する。具体的には、室外熱
交換器温度Ｔｅが設定された判定温度であるしきい値Ｔ
ｅ１よりも高くなったか、圧縮機３、４の吐出圧力Ｐｄ
が設定された判定基準圧力であるしきい値Ｐｄ１より高
くなったか、あるいは除霜運転した時間ｔが設定された
除霜運転時間Ｔ１を経過したかを考慮して判断する。そ
の結果、除霜が終了したと判断された場合にはステップ
Ｓ０９に進み、除霜が未だ終了していないと判断された
場合には再びステップＳ０８を繰り返す。

【００３４】ステップＳ０９において、制御部３０は四
方弁を暖房運転時の状態に切換える。その直後ステップ
Ｓ１０に進み、ステップＳ１０において制御部３０は室
内膨張弁に対し、暖房用室内膨張弁開度ｉＥｈを設定す
る。これにより、空気調和機は再び暖房運転の状態に復
帰する。

【００３５】また、制御部３０は、上述した室内膨張弁
の制御と平行して、以下説明するバイパス弁１１の制御
をも行なうことを特徴とする。図４は、バイパス弁９の
制御を示すフローチャートである。図４に示すように、
バイパス弁１１の制御は、四方弁を切換えるステップＳ
１１と、室外熱交換器温度Ｔｅがしきい値Ｔｅ２以上で
あるか判定するステップＳ１２と、圧縮機の吐出圧力Ｐ
ｄがしきい値Ｐｄ２以上であるか判定するステップＳ１
３と、除霜運転した時間ｔがしきい値ｔ２以上であるか
判定するステップＳ１４と、バイパス弁を開けるステッ
プＳ１５と、除霜が終了したか判定するステップＳ１６
と、四方弁を切換えるステップＳ１７と、バイパス弁を
閉じるステップＳ１８とを有して構成されている。

【００３６】まず、制御部３０は、四方弁を暖房運転の
状態から除霜運転の状態に切換える。当該ステップは、
上述した室内膨張弁の制御におけるステップＳ０６に相
当するものである。これによって、除霜運転が開始さ
れ、ステップＳ１２に進む。

【００３７】ステップＳ１２において、制御部３０は、
室外熱交換器６の温度Ｔｅが、所定のしきい値Ｔｅ２以
上であるか否か判断する。ここで、しきい値Ｔｅ２は除
霜運転の終了が近いことを予測するために設定される値
であり、上述した除霜運転終了を決定するしきい値Ｔｅ
１とは、Ｔｅ１＞Ｔｅ２の関係にある。そして、Ｔｅが
Ｔｅ２以上であった場合にはステップＳ１５に進み、Ｔ
ｅがＴｅ２未満であった場合にはステップＳ１３に進
む。

【００３８】ステップＳ１３において、制御部３０は、
圧縮機３および４の吐出圧力Ｐｄが所定のしきい値Ｐｄ
２以上であるか否か判断する。ここで、しきい値Ｐｄ２
は除霜運転の終了が近いことを予測するために設定され
る値であり、上述した除霜運転終了を決定するしきい値
Ｐｄ１とは、Ｐｄ１＞Ｐｄ２の関係にある。そして、Ｐ
ｄがＰｄ２以上であった場合にはステップＳ１５に進
み、ＰｄがＰｄ２未満であった場合にはステップＳ１４
に進む。

【００３９】ステップＳ１４において、制御部３０は、
除霜運転した時間ｔが所定のしきい値ｔ２以上であるか
否か判断する。ここで、しきい値ｔ２は除霜運転の終了
が近いことを予測するために設定される値であり、上述
した除霜運転終了を決定するしきい値ｔ１とは、ｔ１＞
ｔ２の関係にある。そして、ｔがｔ２以上であった場合
にはステップＳ１５に進み、ｔがｔ２未満であった場合
にはステップＳ１２に戻る。

【００４０】ステップＳ１５において、制御部３０は除
霜運転の終了が近いと判断し、バイパス弁を開く。これ
によって、比較的高圧であった室外熱交換器６と比較的
低圧であった液配管３３および液タンク１３との圧力差
が小さくなり、室外熱交換器６内に貯留されていた液相
の冷媒の一部は液配管３３および液タンク１３内の一部
気相の冷媒を圧縮し、または気相の冷媒を圧力によって
凝縮させるように作用しながら液配管３３および液タン
ク１３内に移動する。その結果室外熱交換器６内の液相
の冷媒の量が低減する。そしてステップＳ１６に進む。

【００４１】ステップＳ１６においては、制御部３０
は、除霜運転が終了したか否かを判断する。このステッ
プは、上述した室内膨張弁の制御におけるステップＳ０
８に相当するものである。そして、除霜が終了したと判
断した場合にはステップＳ１７に進み、除霜が未だ終了
していないと判断した場合には再びステップＳ１６を繰
り返す。

【００４２】ステップＳ１７において、制御部３０は四
方弁を暖房運転時の状態に切換える。このステップは、
上述したステップＳ０９に相当するものである。そし
て、ステップＳ１８に進み、ステップＳ１８においてバ
イパス弁は閉じられる。

【００４３】なお、上述した制御は室内機２ａについて
のみ説明したが、本実施形態に空気調和機においては、
室内機２ｂについても室内機２ａの制御と連動して同様
の制御を行なう。

【００４４】以上のように、本実施形態によれば、暖房
運転から除霜運転への切換に際し、室内膨張弁の開度を
大きくすることによって室内熱交換器と配管及び液タン
クとの圧力差を下げ、室内熱交換器内に滞留する液相冷
媒の一部を液配管及び液タンク内に排出して液相冷媒の
滞留量を減らしているから、サイクルを逆転したときに
室内熱交換器内の液相冷媒を圧縮機が吸引するおそれを
低減できる。

【００４５】また、除霜運転の終了後暖房運転への切換
に際しても、バイパス弁を開くことによって室外熱交換
器と配管及び液タンクとの圧力差を下げ、室外熱交換器
内に滞留する液相冷媒の一部を配管及び液タンク内に排
出して液相冷媒の滞留量を減らしているから、サイクル
を逆転したときに室外熱交換器内の液相冷媒を圧縮機が
吸引するおそれを低減できる。

【００４６】なお、本実施形態のようにバイパス弁を設
けてこれを開閉する代わりに室外膨張弁の開度を可変設
定することによっても本発明の効果を得ることができる
が、本実施形態のようなマルチ式空気調和機においては
室外熱交換器の容量が大きく、切換前に排出すべき液相
冷媒が多いから、通常ニードル弁を用いる膨張弁を全開
にしても冷媒の排出量が不足し、除霜準備時間が長くな
ってしまうから、流量の大きいバイパス弁を設けること
が好ましい。

【００４７】また、本発明を適用してなる室内制御弁の
制御の他の実施形態について説明する。この制御は、上
述した空気調和機の実施形態と同様の構成を有する空気
調和機を対象として行なわれる。本実施形態は、上述し
た実施形態のように除霜運転開始時に一括して室内膨張
弁を開いて室内熱交換器内の液相冷媒を排出しようとす
ると、これに要する除霜準備時間が長くなってしまう場
合があることに鑑み設けられているものである。すなわ
ち、本実施形態においては、暖房運転中に所定の時間間
隔をおいて室内膨張弁の開閉を繰り返すことによって室
内熱交換器内に多量の液相冷媒が滞留することを防止す
ることを特徴とするものである。図５は、本実施形態の
室内膨張弁の制御を示すフローチャートである。図５に
示すように、本実施形態の制御は、暖房運転中に室内膨
張弁開度ｉＥが所定のしきい値ｉＥｏ以下であるか判断
するステップＳ３１と、ｉＥがｉＥｏ以下の状態が所定
のしきい値ｔｏ以上経過したか判定するステップＳ３２
と、室内膨張弁の開度を全開にするステップＳ３３と、
室内膨張弁の開度を戻すステップＳ３４とを有してな
る。また、ステップＳ３２は、低開度状態フラグをセッ
トするステップＳ３２ａと、カウンタを増加するステッ
プＳ３２ｂと、ｔがｔｏ以上であるか判断するステップ
Ｓ３２ｃとを含んでなる。以下、各ステップについて説
明する。

【００４８】ステップＳ３１において、制御部３０は、
室内膨張弁２２ａの開度ｉＥが所定のしきい値ｉＥｏ以
下であるか、つまり絞った状態であるか否かを判断し、
ｉＥがｉＥｏ以下である場合にはステップＳ３２ａに進
む。

【００４９】ステップＳ３２ａにおいて、制御部３０は
室内膨張弁が低開度状態であることを示すフラグをセッ
トし、ステップＳ３２ｂに進む。ステップＳ３２ｂにお
いて、制御部３０は低開度状態のフラグが設定されてい
る経過時間ｔをカウントするカウンタの数値を加算し、
ステップＳ３２ｃに進む。ステップＳ３２ｃにおいて、
制御部３０は、室内交換器に貯留する液冷媒が増加する
時間を考慮して設定された時間を表わすしきい値ｔｏ
と、時間ｔとを比較し、ｔがｔｏ以上である場合にはス
テップＳ３３に進む。一方、ｔがｔｏ未満である場合に
はステップＳ３１に戻る。

【００５０】ステップＳ３３において、制御部３０は、
室内熱交換器２１ａ内の液相の冷媒の貯留量が多くなっ
たと判断し、室内膨張弁２２ａの開度を全開にする。こ
れによって、比較的高圧である室内熱交換器２１ａ内
と、比較的低圧である液配管３３および液タンク１３内
との圧力差が小さくなり、室内熱交換器２１ａ内に滞留
している液相冷媒の一部が液配管３３および液タンク１
３内に流入する。その結果、室内熱交換器２１ａ内に滞
留する液相冷媒の量は少なくなる。そして、室内熱交換
器２１ａ内の液相冷媒の一部を排出して液相冷媒の貯留
量を低減することを考慮して設定された時間が経過後、
ステップＳ４６に進み、ステップＳ４６において制御部
３０は、室内膨張弁２２ａの開度をもとに戻す。

【００５１】以上のように、本実施形態によれば、室内
膨張弁がしきい値以下に絞られている状態の経過時間に
応じて、時間間隔をおいて室内膨張弁を全開にして室内
熱交換器の液相冷媒を排出することによって、室内熱交
換器内の液相冷媒の貯留量が過度に大きくなることを防
げるから、除霜運転時に液相冷媒が圧縮機に流入するお
それを低減することができる。

【００５２】なお、このような制御を図３において説明
したのと同様の室内膨張弁の制御と併せて行なってもよ
い。

【００５３】また、本実施形態においては室内膨張弁を
全開にしているが、運転条件によっては開度を大きくし
さえすれば全開にしなくても足りる場合もあり得る。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、液相冷媒が圧縮機に流
入するおそれを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用してなる空気調和機の構成を示す
図である。

【図２】図１の空気調和機における室内機２ａに係る冷
凍空調サイクルを概念的に抽出したものを示す図であ
る。

【図３】図１の空気調和機における室内膨張弁の制御を
示すフローチャートである。

【図４】図１の空気調和機における開閉弁の制御を示す
フローチャートである。

【図５】室内膨張弁の制御の他の実施形態を示すフロー
チャートである。

【符号の説明】

１室内機２ａ室外機２ｂ室外機６熱交換器８膨張弁１１バイパス弁１３液タンク２１ａ熱交換器２１ｂ熱交換器２２ａ膨張弁２２ｂ膨張弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者谷和彦静岡県清水市村松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） 3L060 AA01 CC19 DD05 DD07 EE09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】室内熱交換器と、前記室内熱交換器と配
管を介して接続される室外熱交換器と、前記配管の途中
に挿入された室内側膨張弁および室外側膨張弁と、圧縮
機と、該圧縮機から吐出される冷媒を前記室内熱交換器
または前記室外熱交換器のいずれか一方に供給しかつ他
方から出る冷媒を前記圧縮機に導入する切換可能な四方
弁と、前記四方弁および前記室内側膨張弁を制御する制
御部とを有し、前記制御部は、前記四方弁による冷媒の
供給先を前記室内熱交換器から前記室外熱交換器に切換
える前に前記室内側膨張弁の開度を大きくする機能を有
する空気調和機。
【請求項２】室内熱交換器と、前記室内熱交換器と配
管を介して接続される室外熱交換器と、前記配管の途中
に挿入された室内側膨脹弁および室外側膨脹弁と、圧縮
機と、該圧縮機から吐出される冷媒を前記室内熱交換器
または前記室外熱交換器のいずれか一方に供給しかつ他
方から出る冷媒を前記圧縮機に導入する切換可能な四方
弁と、前記室内側膨脹弁と並列に設けられた室内バイパ
ス弁と、前記四方弁および前記室内バイパス弁を制御す
る制御部とを有し、前記制御部は、前記四方弁による冷
媒の供給先を前記室内熱交換器から前記室外熱交換器に
切換える前に前記室内バイパス弁の開度を大きくする機
能を有する空気調和機。
【請求項３】室内熱交換器と、前記室内熱交換器と配
管を介して接続される室外熱交換器と、前記配管の途中
に挿入された室内側膨脹弁および室外側膨脹弁と、圧縮
機と、該圧縮機から吐出される冷媒を前記室内熱交換器
または前記室外熱交換器のいずれか一方に供給しかつ他
方から出る冷媒を前記圧縮機に導入する切換可能な四方
弁と、前記四方弁および前記室外側膨脹弁を制御する制
御部とを有し、前記制御部は、前記四方弁による冷媒の
供給先を前記室外熱交換器から前記室内熱交換器に切換
える前に前記室外側膨脹弁の開度を大きくする機能を有
する空気調和機。
【請求項４】室内熱交換器と、前記室内熱交換器と配
管を介して接続される室外熱交換器と、前記配管の途中
に挿入された室内側膨脹弁および室外側膨脹弁と、圧縮
機と、該圧縮機から吐出される冷媒を前記室内熱交換器
または前記室外熱交換器のいずれか一方に供給しかつ他
方から出る冷媒を前記圧縮機に導入する切換可能な四方
弁と、前記室外側膨脹弁と並列に設けられた室外バイパ
ス弁と、前記四方弁及び前記室外バイパス弁を制御する
制御部とを有し、前記制御部は、前記四方弁による冷媒
の供給先を前記室外熱交換器から前記室内熱交換器に切
換える前に前記室外バイパス弁の開度を大きくする機能
を有する空気調和機。
【請求項５】前記室外側膨脹弁と前記室内側膨張弁と
の間の配管に冷媒貯留タンクが挿入されていることを特
徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の空気調和
機。