JP2817513B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は１台の室外熱交換器に
対して複数の室内熱交換器を備え、かかる室内熱交換器
に冷房運転を行うようにした空気調和機に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の空気調和機において、１
台の室外熱交換器と多数の部屋に設置する複数の室内熱
交換器とを設けたのはすでに提供されている。そして室
外熱交換器を凝縮器として作用させ、室内熱交換器を蒸
発器として作用させることで、室内熱交換器を冷房運転
モードとしている。またこれとは逆に、室内熱交換器を
凝縮器として作用させ、室外熱交換器を蒸発器として作
用させることで、室内熱交換器を暖房運転モードとして
使用することができるようになっている。このような空
気調和機の従来例としては、例えば実開平３−２７５７
１号公報記載のものを挙げることができる。図１は、本
発明の空気調和機を示す構成図であるが、この図を用い
て上記従来の空気調和機を説明すると、この空気調和機
は、圧縮機１、四路切換弁２、室外熱交換器３、電動膨
張弁４、室内熱交換器５を冷媒循環路６で相互に接続し
て構成されている。さらに詳しく説明すると、圧縮機１
の吐出側と吸込側とが四路切換弁２の２つの１次ポート
に接続されると共に、四路切換弁２の２つの２次ポート
は第１ガス管６ａと第２ガス管６ｂとに接続されてい
る。第１ガス管６ａは室外熱交換器３に接続されると共
に、この室外熱交換器には減圧弁４ａの介設された液管
６ｃの一端が接続されている。液管６ｃの他端は複数の
液支管６ｄ・・６ｄに分岐しており、各液支管６ｄ・・
６ｄには、それぞれ電動膨張弁４・・４が介設されると
共に、その端部にそれぞれ室内熱交換器５・・５が接続
されている。また各室内熱交換器５・・５には、それぞ
れガス支管６ｅ・・６ｅの一端が接続され、各ガス支管
６ｅ・・６ｅの他端は合流して上記第２ガス管６ｂに接
続されているのである。そして上記空気調和機において
は、室外熱交換器３が凝縮器、各室内熱交換器５・・５
が蒸発器として機能する方向に冷媒を回流（図中、実線
方向）させることで冷房運転を行う。このとき減圧弁４
ａは全開状態に維持され、各室内熱交換器５・・５に対
応した電動膨張弁４・・４は制御開度となされ、各室内
熱交換器５・・５の出口側での過熱度を略一定にするよ
うな制御がなされる。また暖房運転時には、四路切換弁
２を破線位置に切換え、各室内熱交換器５・・５が凝縮
器、室外熱交換器３が蒸発器となるように、つまり図中
矢線方向に冷媒を回流させる。このとき、各電動膨張弁
４・・４は、各室内熱交換器５・・５の出口側での過冷
却度が略一定になるような制御を行う一方、上記減圧弁
４ａで、室外熱交換器３の出口側での過熱度が略一定に
なるような制御がなされる。そして上記室内熱交換器５
は第１室内熱交換器５ａと第２室内熱交換器５ｂとに分
割構成され、両室内熱交換器５ａ、５ｂは開閉弁１０が
介設された接続路９で直列に接続されるとともに、上記
開閉弁１０にはキャピラリーチューブ１１が並列に接続
されている。さらに上記開閉弁１０は、その内部に形状
記憶バネによって付勢された弁体を有し、通過冷媒温度
が高いときには上記形状記憶バネの伸長によって閉弁す
る一方、通過冷媒温度が低いときには上記形状記憶バネ
の収縮によって開弁するようになされている。上記従来
の空気調和機では、冷房運転時には、その通過冷媒温度
が低いため上記開閉弁１０は開弁し、従って冷媒は第１
室内熱交換器５ａから開閉弁１０をそのまま通過して第
２室内熱交換器５ｂに流入し、蒸発する。一方電動膨張
弁４を全開とする除湿運転時には、その通過冷媒温度が
高いために上記開閉弁１０は閉弁し、第１室内熱交換器
５ａが凝縮器として機能するとともに第２室内熱交換器
５ｂが蒸発器として機能する。そしてこれによって第２
室内熱交換器５ｂで室内空気を冷却、除湿した後に再び
第１室内熱交換器５ａで加熱し、湿度の低い室温空気を
室内に供給できるようになっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の空気調和機
では、冷房運転モードから除湿（ドライ）運転モードに
する場合、形状記憶バネに対する加熱操作を行うことに
よって運転モードを変更する必要がある。そして形状記
憶バネに対するこのような加熱操作は、当該室内熱交換
器５に対応した電動膨張弁４の開度を制御開度から全開
開度とすることによってなされる。しかしながらこのよ
うにすると、除湿をしようとする部屋に対応した電動膨
張弁４を全開開度としてから形状記憶バネが加熱されて
開閉弁１０が閉弁するまでの間、室外熱交換器３から流
出した冷媒に対する当該電動膨張弁４での流路抵抗は極
めて小さいものとなる。その一方、冷房運転がなされて
いる他の部屋においては、その電動膨張弁４は過熱度制
御を行うための制御開度に維持されているので、その流
路抵抗はかなりのものとなっている。そのため１台の室
外熱交換器３に複数台の室内熱交換器５を並列に接続し
て成る空気調和機において、冷房運転をしている複数の
室内熱交換器５のうち１台の室内熱交換器５で除湿運転
をしようとすると、あるいは除湿運転をするため室内熱
交換器５の運転を付加しようとすると、除湿部屋の電動
膨張弁４を全開としてから上記開閉弁１０が閉弁するま
での間は、冷房運転部屋の各電動膨張弁４が制御開度に
あってその流路抵抗が大であるので、室外熱交換器３か
ら流出した冷媒のほとんどが除湿運転しようとする室内
熱交換器５に流入してしまい、他の冷房運転部屋の室内
熱交換器５には冷媒が流入せずこれらの室内熱交換器５
で冷房運転が一時的にできなくなってしまうという問題
があった。

【０００４】つまり上記従来の空気調和機では、１台の
室外熱交換器３に接続された複数台の室内熱交換器５に
ついて、これらを部屋毎に除湿運転モードと冷房運転モ
ードとに使い分けて同時に用いることができなかったと
いうことである。

【０００５】この発明は上記従来の欠点を解決するため
になされたものであって、その目的は、部屋毎に除湿
（温風ドライ）運転モードと冷房運転モードとを使い分
けることができる空気調和機を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこでこの発明の空気調
和機は、圧縮機１の吐出側に室外熱交換器３を接続し、
この室外熱交換器３の出口側に、電動膨張弁４と室内熱
交換器５との直列接続回路を複数接続し、その各出口側
を圧縮機１の吸込側に接続することにより冷媒循環路６
を構成し、上記室外熱交換器３を凝縮器、室内熱交換器
５を蒸発器としてそれぞれ作用させて冷房運転を行うよ
うにした空気調和機において、上記室内熱交換器５を第
１室内熱交換器５ａと第２室内熱交換器５ｂとに分割構
成し、この両熱交換器５ａ、５ｂの間に開閉弁１０と減
圧機構１１との並列回路を介設し、この開閉弁１０は形
状記憶バネ１８を用いると共に、冷房時よりもさらに冷
却されたときに閉弁動作すべく構成され、上記開閉弁１
０を開制御して該室内熱交換器５を蒸発器として機能さ
せ、あるいは上記開閉弁１０を冷却により閉弁制御して
上記第１室内熱交換器５ａを凝縮器として、上記第２室
内熱交換器５ｂを蒸発器としてそれぞれ機能させること
で該室内熱交換器５に除湿機能を付与する運転モード制
御手段２０を設けたことを特徴としている。

【０００７】

【作用】図１に示すように、室内熱交換器５を除湿運転
モードにする場合には、運転モード制御手段２０により
当該室内熱交換器５の開閉弁１０を、冷却操作にて閉弁
制御して上記第１室内熱交換器５ａを凝縮器として、上
記第２室内熱交換器５ｂを蒸発器として作用させること
で該室内室内熱交換器５を除湿運転モードにすることが
できる。したがって他の室内熱交換器の冷房運転モード
に関係なく、除湿運転モードとした室内熱交換器を制御
することで、部屋毎に除湿運転モードと冷房運転モード
とを容易に使い分けることができる。

【０００８】

【実施例】次にこの発明の空気調和機の具体的な実施例
について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は全
体の構成図を示し、図３は室内熱交換器を１台のみ示し
た構成図を示している。

【０００９】図１において、１は圧縮機、２は四路切換
弁、３は室外熱交換器、４は電動膨張弁、５は室内熱交
換器をそれぞれ示しており、これらが相互に接続されて
冷媒循環路６が構成されている。７は室外ファン、８は
室内ファンをそれぞれ示している。また図１に示す４ａ
は減圧弁である。さらに詳しく説明すると、圧縮機１の
吐出側と吸込側とが四路切換弁２の２つの１次ポートに
接続されると共に、四路切換弁２の２つの２次ポートは
第１ガス管６ａと第２ガス管６ｂとに接続されている。
第１ガス管６ａは室外熱交換器３に接続されると共に、
この室外熱交換器には減圧弁４ａの介設された液管６ｃ
の一端が接続されている。液管６ｃの他端は複数の液支
管６ｄ・・６ｄに分岐しており、各液支管６ｄ・・６ｄ
には、それぞれ電動膨張弁４・・４が介設されると共
に、その端部にそれぞれ室内熱交換器５・・５が接続さ
れている。また各室内熱交換器５・・５には、それぞれ
ガス支管６ｅ・・６ｅの一端が接続され、各ガス支管６
ｅ・・６ｅの他端は合流して上記第２ガス管６ｂに接続
されているのである。そして上記空気調和機において
は、室外熱交換器３が凝縮器、各室内熱交換器５・・５
が蒸発器として機能する方向に冷媒を回流（図中、実線
方向）させることで冷房運転を行う。このとき減圧弁４
ａは全開状態に維持され、各室内熱交換器５・・５に対
応した電動膨張弁４・・４は制御開度となされ、各室内
熱交換器５・・５の出口側での過熱度を略一定にするよ
うな制御がなされる。また暖房運転時には、四路切換弁
２を破線位 置に切換え、各室内熱交換器５・・５が凝縮
器、室外熱交換器３が蒸発器となるように、つまり図中
矢線方向に冷媒を回流させる。このとき、各電動膨張弁
４・・４は、各室内熱交換器５・・５の出口側での過冷
却度が略一定になるような制御を行う一方、上記減圧弁
４ａで、室外熱交換器３の出口側での過熱度が略一定に
なるような制御がなされる。

【００１０】上記室内熱交換器５は、電動膨張弁４側に
位置する第１室内熱交換器５ａと、圧縮機１側に位置す
る第２室内熱交換器５ｂとに分割構成されており、両室
内熱交換器５ａ、５ｂが接続路９によって直列に接続さ
れている。そしてこの接続路９に開閉弁１０が介設され
ると共に、開閉弁１０に並列にキャピラリーチューブ
（減圧機構）１１が接続されている。

【００１１】上記開閉弁１０は、図４に示すように、第
１室内熱交換器５ａに接続される第１通路１２と、第２
室内熱交換器５ｂに接続される第２通路１３と、両通路
１２、１３を連通する内部流路１４とを備え、この内部
流路１４内に弁座１５が形成されている。

【００１２】また内部流路１４内には、弁座１５よりも
第１通路１２側の位置に弁体１６が往復摺動自在に配置
されている。この弁体１６が弁座１５に当接、離反する
ことで、開閉弁１０の閉弁、開弁動作が行えるようにな
っている。

【００１３】そしてこの弁体１６よりも第１通路１２側
の位置には、バイアスバネ１７が配設されており、この
バイアスバネ１７でもって弁体１６を閉弁方向に付勢し
ている。また弁体１６と弁座１５との間には形状記憶バ
ネ１８が配設され、形状記憶バネ１８でもって弁体１６
を開弁方向に付勢している。

【００１４】この形状記憶バネ１８は、形状記憶合金、
形状記憶樹脂等から成るものであって、冷房運転時に室
内熱交換器５を流通する冷媒温度と近似した温度範囲で
伸長した状態にあり、そのため開閉弁１０は形状記憶バ
ネ１８の力でもって図４のように開弁している。

【００１５】しかしそれよりもさらに温度が低下した場
合には収縮状態となって、図５に示すようにバイアスバ
ネ１７の力でもって閉弁するようになされている。なお
図３における２０は、上記開閉弁１０の閉弁動作を制御
して室内熱交換器５を除湿（ドライ）運転モードにする
ための運転モード制御手段である。

【００１６】次に空気調和機の作動状態について説明す
る。まず圧縮機１からの冷媒を図１及び図３の実線矢印
Ａに示すように、室外熱交換器３で凝縮させると共に、
室内熱交換器５で蒸発させることによって冷房運転を行
い、これとは逆に破線矢印Ｂで示すように、室内熱交換
器５で凝縮させると共に、室外熱交換器３で蒸発させる
ことによって暖房運転を行う。

【００１７】また除湿運転は、冷房運転モードにおい
て、室外ファン７を停止、電動膨張弁４を全開、開閉弁
１０を閉弁させた状態で、第１室内熱交換器５ａで凝
縮、第２室内熱交換器５ｂで蒸発の各作用を行わせ、室
内ファンを駆動し、第２室内熱交換器５ｂによって冷
却、除湿した室内空気を、第１室内熱交換器５ａによっ
て室温程度にまで加熱して室内に返流させることによっ
て行う。

【００１８】次に、除湿運転モードに突入する際に運転
モード制御手段２０によってなされる開閉弁１０の閉弁
動作について、図６を参照して説明する。まず冷房運転
モードにて運転を開始するが、その際、圧縮機１のイン
バータ周波数は高く（８０Ｈｚ）しておくと共に、電動
膨張弁４も制御開度にしておき、また室内ファン８は停
止、室外ファン７は運転状態にしておく。

【００１９】上記電動膨張弁４の開度は、その後、図の
ように段階的に減少させる。このように室内ファン８を
停止させると共に、電動膨張弁４の開度を次第に減少さ
せる結果、上記開閉弁１０を流通する冷媒の温度は、冷
房運転時に冷媒温度よりもさらに低下し、形状記憶バネ
１８が収縮状態となって弁体１６が弁座に当接し、開閉
弁１０が閉弁する。

【００２０】この際、形状記憶バネ１８は、ガス冷媒よ
りも熱容量の大きい液冷媒又は気液混合冷媒によって冷
却されるので、急速に温度低下し、そのため開閉弁１０
の閉弁動作は迅速に行われる。そして閉弁動作が行われ
るのに充分な時間Ｔが経過した後、電動膨張弁４を全開
にすると共に、室外ファン７を停止し、その後、圧縮機
１のインバータ周波数を定常運転周波数にまで低下さ
せ、室内ファン８を駆動し、これにより除湿（ドライ）
運転を開始する。

【００２１】この場合、除湿運転の開始に伴って冷媒温
度が上昇し、開閉弁１０の形状記憶バネ１８が伸長状態
へ移行しようとする。しかし開閉弁１０の第１通路１２
側と第２通路１３側との間には、キャピラリーチューブ
１１を流通する冷媒流によって生じた差圧が作用してい
る。そしてこの差圧は伸長状態へ移行しようとする形状
記憶バネ１８の復元力に対して十分に打ち勝つものであ
るため、上記弁体１６は結局閉弁方向へと付勢され、こ
れによって上記開閉弁１０は閉弁状態に維持されること
となる。

【００２２】なお図１においては、室内熱交換器５を分
割して両室内熱交換器５ａ、５ｂと開閉弁１０等を備え
たのを１台示しているが、全ての室内熱交換器５をかか
る構成としてもよく、また任意の数だけかかる構成とし
てもよい。

【００２３】ここで１台の室内熱交換器５だけを除湿
（ドライ）運転モードにする場合には、上述したような
制御（図６）を行うことで可能となる。

【００２４】次に他室の室内熱交換器５が冷房運転をし
ており、一室の室内熱交換器５を除湿運転モードにする
場合は以下のように行う。すなわち図２（ａ）は冷房運
転部屋のタイミングチャートを示し、図２（ｂ）はドラ
イ運転部屋のタイミングチャートを示している。図２
（ａ）に示すように、検出温度が設定温度に達していな
いサーモオンの状態で電動膨張弁は開度制御され、室内
ファンは設定した風量で駆動されている。

【００２５】そして図２（ｂ）に示すように、除湿（ド
ライ）運転スイッチをオン操作すると、開閉弁１０の形
状記憶バネ１８が縮少して閉弁する温度まで冷却される
必要から、他室の冷房中の電動膨張弁を一定開度まで閉
じる（図２（ａ）参照）。そして除湿運転部屋の電動膨
張弁４を少開度とする（図２（ｂ）参照）。そして室内
ファンがオンとなって除湿運転モードに移行してから、
電動膨張弁４を全開に制御する。なお冷房部屋において
は、室内ファンの風量は適宜設定された風量で駆動され
る。

【００２６】また運転中における電動膨張弁４と開閉弁
１０の開度状態は、以下のようになる。すなわち除湿運
転モードの場合、電動膨張弁４は全開、開閉弁１０は閉
弁であり、冷房運転モードの場合、電動膨張弁４は過熱
度制御、開閉弁１０は開弁状態となっている。

【００２７】このように図２に示すように、冷房運転
（他室）中に除湿運転（追加室）をする場合は、冷房運
転中の電動膨張弁を絞って低圧に下げる。そのとき冷房
部屋の開閉弁１０の形状記憶バネ１８が動作しないよう
に電動膨張弁４の開度を決定する。

【００２８】またドライの再熱を確保するため、室外フ
ァン７をオフしたり、あるいは圧縮機１のインバータの
周波数制御等により高圧制御及び過冷却制御を行う。

【００２９】次に他室の室内熱交換器が暖房運転をして
いる場合には、除湿運転モードは当該室内熱交換器が冷
房運転モードの場合に行うため、かかる除湿運転モード
は禁止される。

【００３０】このように形状記憶バネ１８を用いた開閉
弁１０を利用したドライ機能付きの室内熱交換器５を接
続するだけで、部屋毎に冷房及び温風ドライを使い分け
ができるマルチシステムを提供することができるもので
ある。

【００３１】

【発明の効果】以上のようにこの発明の空気調和機は、
室内熱交換器を除湿運転モードにする場合には、運転モ
ード制御手段により当該室内熱交換器の開閉弁を冷却す
ることで閉弁制御して上記第１室内熱交換器を凝縮器と
して、上記第２室内熱交換器を蒸発器として作用させる
ことで該室内室内熱交換器を除湿運転モードにすること
ができる。したがって他の室内熱交換器の冷房運転モー
ドに関係なく、部屋毎に除湿運転モードと冷房運転モー
ドとを使い分けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の構成図である。

【図２】上記実施例において他室が冷房運転中のときに
特定室を除湿運転モードにする場合のタイミングチャー
ト図である。

【図３】上記実施例の冷媒回路の概略図である。

【図４】上記実施例の開閉弁の開弁状態を示す図であ
る。

【図５】上記実施例の開閉弁の閉弁状態を示す図であ
る。

【図６】上記実施例の開閉弁の運転制御例を示すタイミ
ングチャート図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 四路切換弁 ３ 室外熱交換器 ４ 電動膨張弁 ５ 室内熱交換器 ５ａ 第１室内熱交換器 ５ｂ 第２室内熱交換器 １０ 開閉弁 １１ キャピラリーチューブ（減圧機構） １８ 形状記憶バネ ２０ 運転モード制御手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（１）の吐出側に室外熱交換器
   （３）を接続し、この室外熱交換器（３）の出口側に、
   電動膨張弁（４）と室内熱交換器（５）との直列接続回
   路を複数接続し、その各出口側を圧縮機（１）の吸込側
   に接続することにより冷媒循環路（６）を構成し、上記
   室外熱交換器（３）を凝縮器、室内熱交換器（５）を蒸
   発器としてそれぞれ作用させて冷房運転を行うようにし
   た空気調和機において、上記室内熱交換器（５）を第１
   室内熱交換器（５ａ）と第２室内熱交換器（５ｂ）とに
   分割構成し、この両熱交換器（５ａ）（５ｂ）の間に開
   閉弁（１０）と減圧機構（１１）との並列回路を介設
   し、この開閉弁（１０）は形状記憶バネ（１８）を用い
   ると共に、冷房時よりもさらに冷却されたときに閉弁動
   作すべく構成され、上記開閉弁（１０）を開制御して該
   室内熱交換器（５）を蒸発器として機能させ、あるいは
   上記開閉弁（１０）を冷却により閉弁制御して上記第１
   室内熱交換器（５ａ）を凝縮器として、上記第２室内熱
   交換器（５ｂ）を蒸発器としてそれぞれ機能させること
   で該室内熱交換器（５）に除湿機能を付与する運転モー
   ド制御手段（２０）を設けたことを特徴とする空気調和
   機。