JPH0341744B2

JPH0341744B2 -

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Publication number: JPH0341744B2
Application number: JP22520383A
Authority: JP
Priority date: 1983-11-28
Filing date: 1983-11-28
Publication date: 1991-06-25
Also published as: JPS60117058A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、空気調和機や冷凍装置などのよう
な、室温を調整する温度調整回路装置に関する。

一般に、送度調整装置（空気調和機）として
は、第１図に示すように、作動流体（冷媒）を循
環させて外気との熱交換をさせるべく、圧縮機
１、四方切換弁２、室外熱交換器３、絞り４、室
内熱交換器５およびアキユムレータ６からなる温
度調整回路がそなえられている。

このような装置によつて冷房を行なう際には、
四方切換弁２を第１図に実線で示したような状態
に設定して、圧縮機１の吐出側を凝縮器としての
室外熱交換器３にアキユムレータ６の吸込側を蒸
発器としての室内熱交換器５にそれぞれ接続す
る。この時、冷媒の循環は図中の実線矢印で示し
たようになる。

すなわち、圧縮機１により昇圧されて高温高圧
のガスとなつた冷媒は、四方切換弁２を経て室外
熱交換器３へ導かれ、そこで凝縮されて高温高圧
の液体となる。

そして、絞り４を通つて低温低圧の液体となつ
た冷媒は、室内熱交換器５に入つてここで蒸発す
る。この際室内空気より蒸発熱を奪つてその温度
を下げることにより冷房が行なわれるのである。

その後、冷媒はアキユムレータ６を経て再び圧
縮機１に吸込まれ、上述のサイクルを繰返すので
ある。

一方、上述の装置によつて暖房を行なう際に
は、四方切換弁２を破線で示したように切換え
て、圧縮機１の吐出側を凝縮器としての室内熱交
換器５に、アキユムレータ６の吸込側を蒸発器と
しての室外熱交換器３にそれぞれ接続する。この
際、冷媒の循環は破線矢印で示したようになり、
上述の冷房の場合とは逆に、冷媒は室内熱交換器
５で凝縮して、その潜熱を室内空気に与えるの
で、室内空気の温度が上昇し、暖房が行なわれる
のである。

通常、上述のような空気調和機は、その最大負
荷に近い負荷において十分な空気調和を行ないう
る能力を有するように設計されている。ところ
が、冷房（暖房）を行なう期間を通してみると、
最大負荷となる外気温度を越える時間比率は僅か
であり、大部分の時間は最大負荷以下の外気温度
で運転されている。

冷房を行なつて室温を一定に保つ場合の外気温
度と冷房負荷の関係は、第２図に示すように、外
気温度35℃で最大負荷A₁に達するものとした場
合、冷房期間の平均外気温度（本例では29℃とし
ている）における冷房負荷をA₂とすると、A₂は
A₁に比べ大幅に小さく、通常半分以下である。
したがつて、最大負荷A₁の能力を持つこの空気
調和機は冷房期間の大半にわたつて過大な能力を
有することになり、室温を過度に低下（あるいは
上昇）させるという問題点が生じる。

そこで、従来より、サーモスタツトにより室温
を検知し、その検出信号により圧縮機１をON−
OFF制御して、室温が低下しすぎないようにす
ることが行なわれている。

第３図は、サーモスタツトを用いてON−OFF
制御を行なつた場合の室温の時間変化を示すグラ
フであり、図中右下り線は冷房運転中（圧縮機運
転中）、右上り線は冷房停止中（圧縮機停止中）
を示している。

また、線Ａはサーモスタツトの設定値27℃、サ
ーモデイフアレンシヤル４℃の場合の制御の様子
を示しており、この場合は室温が25℃まで下がつ
た時点で圧縮機が停止されて室温は上昇し、29℃
に達した時点で再び冷房運転が再開されている。

しかしながら、このような制御では、快適な温
度範囲とされる18℃〜28℃の範囲を越えた不快な
ゾーン（図の斜線部）を有することとなるので、
多くの場合サーモスタツトの設定値を下げること
が行なわれる。

第３図の線Ｂはサーモスタツトの設定値を下げ
て26℃とし、サーモデイフアレンシヤルは上述の
場合と同様に４℃とした場合を示しており、この
場合は不快なゾーンは解消されたが、線Ａの場合
に比し空気調和機の運転時間が延長し、その消費
エネルギーが増加するという弊害が生じる。

すなわち、一定外気温度下での室温に対する冷
房負荷の関係は、第４図に示したようになつてい
るので、サーモスタツトの設定値が27℃から26℃
に変更されると冷房負荷は線Ｄから線Ｅへと増加
し、その分だけ圧縮機１を運転する時間が延長
し、消費エネルギーが増加するのである。

一方、第３図の線Ｃは、サーモスタツトの設定
値を27℃、サーモデイフアレンシヤルを１℃とし
てON−OFF制御した場合を示しており、室温は
26.5℃と27.5℃との間を往復するようになり不快
なゾーンは解消されている。

このように、快適でしかも効率のよい状態での
運転を行なうためには、サーモデイフアレンシヤ
ルを小さくすればよい。

しかしながら、サーモデイフアレンシヤルを小
さくする場合には、第３図に示すように圧縮機１
の発停回数が多くなり、その時間間隔も短くなる
ので、以下のような障害が生じる。

それは圧縮機１の発停に伴う熱損失の問題であ
る。

すなわち、冷凍サイクルに封入された冷媒は、
大半が液体としてサイクル中に存在し、定常運転
時には大半が凝縮器（冷房時は室外熱交換器３）
に方寄つて存在して、特に凝縮器の中央から絞り
４に到る管路内に液冷媒として存在している。

一方、圧縮機１の停止時には、凝縮器（冷房時
は室外熱交換器３）内の液冷媒が絞り４を通つて
蒸発器（冷房時は室内熱交換器５）側に流れるた
めに、蒸発器に大半の液冷媒が方寄つて存在する
ことになる。

このような冷媒分布状態で、圧縮機１を再起動
した場合に、蒸発器の大半の液冷媒は、アキユム
レータ６に流れ込むと共に、凝縮器内には十分な
液冷媒が存在しないため、蒸発器に絞り４を通つ
て供給される冷媒は極めて少なくなる。この結果
として、蒸発器には蒸発すべき液冷媒が存在せ
ず、圧縮機１を起動しても、なかなか室内熱交換
器５からの吹出空気の温度が下がらず、冷風が吹
き出すまでに２〜３分を要するという問題点があ
る。

このような従来例にて、冷房運転の際に圧縮機
１が再起動された時の空気調和機の吸込温度、吹
込温度、蒸発器（室内熱交換器５）中央部の温度
の変化を実測例を第５図に示す。

第５図において、符号Ｇは空気調和機の吸込空
気温度、符号Ｈは吹出空気温度、符号Ｉは蒸発器
（室内熱交換器５）の中央部の温度をそれぞれ示
している。

そして、圧縮機１が再起動すると、蒸発器内の
圧力は低下するため、蒸発器の温度は一旦低下す
るが、凝縮器から液冷媒が絞り４を通じて供給さ
れないため、逆に吸込空気で加熱されて上昇し、
その後低下していく現象を示している。このた
め、吹出温度Ｈは圧縮機１再起動後もなかなか低
下せず、冷風が定常的に吹出すまでに２〜３分を
要するのである。

このような、圧縮機１の再起動に伴う熱損失
は、圧縮機１の発停回数とともに増加し、空気調
和機の年間エネルギー効率を大きく低下させる原
因となつている。

なお、このような熱損失は、暖房時でも、ほぼ
同様にして生じる。

本発明は、上述の実情に鑑み、その圧縮機の再
起動時において生じる熱損失を低減すると共に、
サーモデイフアレンシヤルを小さくして圧縮機の
発停を頻繁に行なえるようにした温度調整回路装
置を提供することを目的とする。

このため本発明の温度調整回路装置は、作動流
体を循環させるべく、圧縮機、凝縮器、絞りおよ
び蒸発器を順次接続して形成された温度調整回路
をそなえ、上記圧縮機の吐出側から上記凝縮器を
経て上記絞りに至る管路の途中に、上記作動流体
を貯蔵しうる作動流体貯蔵容器が設けられて、同
作動流体貯蔵容器と上記管路とが、上記圧縮機の
起動時に開放され上記圧縮機の停止時に閉鎖され
る開閉弁を介して接続されたことを特徴としてい
る。

以下、図面により本発明の実施例について説明
すると、第６，７図は本発明の第１実施例として
の温度調整回路装置を示すもので、第６図はその
全体構成を示す概略図、第７図は圧縮機の吐出側
圧力および吸込側圧力の経時変化を示すグラフで
あつて、第８図は本発明の第２実施例としての温
度調整回路装置の全体構成を示す概略図である。

まず、本発明の第１実施例について説明する
と、第６図に示すように、作動流体（冷媒）を循
環させて外気との熱交換をさせるべく、圧縮機１
１、室外熱交換器１３、絞り１４、室内熱交換器
１５およびアキユムレータ１６が順次接続され
て、環状の温度調整回路が形成されている。

図中の矢印は、上述の温度調整回路によつて冷
房を行なう場合の作動流体の流れる方向を示して
いる。

そして、圧縮機１１の吐出側１１ａから凝縮器
（室外熱交換器１３）を経て絞り１４へ至る管路
の途中（本実施例では室外熱交換器１３と絞り１
４とを結ぶ管路の途中）に、冷媒を貯蔵しうる冷
媒貯蔵容器１７が連絡管１９を介して接続されて
いる。

連絡管１９には、開閉弁１８が介挿されてお
り、この開閉弁１８は圧縮機１１の起動時に開放
され、圧縮機１１の停止時に閉鎖されるようにな
つている。

上述の構成により、圧縮機１１を運転すると、
冷媒は図中の実線矢印のごとく循環し、冷房が行
なわれる。

すなわち、圧縮機１１を出た高温高圧ガス状冷
媒は、凝縮器としての室外熱交換器１３で凝縮さ
れ高温高圧の液となり、絞り１４を通る際に減圧
され、蒸発器としての室内熱交換器１５に入つて
ここで蒸発する。この際、室内空気より蒸発熱を
奪つてその温度を下げることにより冷房が行なわ
れるのである。

室内熱交換器１５を出た冷媒はアキユムレータ
１６を経て、再び圧縮機１１に吸込まれ、上述の
サイクルを繰返す。

このとき、開閉弁１８は開放されているため、
冷媒貯蔵器１７内には、高温高圧のガス状の冷媒
が入つてくるが、冷媒貯蔵容器１７の周囲温度
は、容器内の高圧ガスの凝縮温度よりも低いた
め、冷媒貯蔵容器１７内の高圧の冷媒は周囲空気
により冷やされて、全量液化し高圧の液冷媒とな
る。

上述の状態から圧縮機１１を停止すると、室外
熱交換器１３を含む高温高圧側の冷媒は絞り１４
を通つて室内熱交換器１５の低圧側へ流入する。

この冷媒の移動は、高圧側と低圧側とが圧力的
に均衡するまで続く。

ところが、圧縮機１１の停止時に開閉弁１８は
閉鎖されるため、冷媒貯蔵容器１７内は圧縮機１
１の停止中も高圧を維持するとともに高圧の液冷
媒で満たされている。（第７図参照）その後、圧縮機１１が再起動されると同時に開
閉弁１８は開放される。このとき、圧縮機１１の
吐出側から絞り１４に到る冷媒回路の高圧側の部
分は、圧縮機１１の起動直後のためその圧力が十
分上昇しておらず、冷媒貯蔵容器１７内の高圧の
液冷媒は冷媒回路中に押し出される。（第７図参
照）したがつて、冷媒貯蔵容器１７により供給され
た液冷媒は、絞り１４を通つて室内熱交換器１５
に導かれて蒸発し、室内空気より蒸発熱を吸収す
るので圧縮機１１の再起動直後でも、冷風が吹き
出されるようになるのである。

さらに、圧縮機１１が運転を継続されると、冷
媒貯蔵容器１７には再び高圧の液冷媒が満たされ
るようになる。

なお、開閉弁１８の開閉は圧縮機１１の運転状
態を検知して自動的に行なわれることが可能であ
る。

第８図に示す本発明の第２実施例は、第１図に
示した従来例と同様に、圧縮機１１の吐出側１１
ａ、アキユムレータ１６の吸入側１６ａ、熱交換
器１３および室内熱交換器１５が四方切換弁１２
に接続されており、四方切換弁１２を実線で示す
ごとく切換えることにより圧縮機１１の吐出側１
１ａが室外熱交換器１３に、アキユムレータ１６
の吸入側１６ａが室内熱交換器１５にそれぞれ連
通され、破線で示すごとく切換えることにより圧
縮機１１の吐出側１１ａが室外熱交換器１３に、
アキユムレータ１６の吸込側が室外熱交換器１３
にそれぞれ連通されるようになつている。

そして、室外熱交換器１３から室内熱交換器１
５へ到る管路へは絞り２２および絞り１４が順次
設けられている。

なお、第８図において、実線矢印は冷房時にお
ける冷媒の循環を示しており、破線矢印は暖房時
における冷媒の循環を示している。

絞り２２には、上記の冷房時における冷媒の流
れを通過させる逆止弁２１が、絞り１４には、上
記の暖房時における冷媒の流れを通過させる逆止
弁２０がそれぞれ並設されている。

さらに、絞り１４と絞り２２とを結ぶ管路に、
冷媒貯蔵容器１７が連絡管１９により接続されて
おり、この連絡管１９には、圧縮機１１の運転時
に開放され、圧縮機１１の停止時に閉鎖される開
閉弁１８が介挿されている。

上述の構成により、四方切換弁１２を第８図の
実線で示したように切換えて圧縮機１１を運転す
れば、前述の従来例と同様にして冷房が行なわれ
る。

そして、この際、冷媒は絞り２２を通過せずに
逆止弁２０を通過するので前述の第１実施例と同
様に、冷媒貯蔵容器１７が高圧側に連通されるよ
うになり、第１実施例の場合と同様の作用および
効果が得られる。

また、暖房を行なう際には、四方切換弁１２を
第８図の点線のように切換えて圧縮機１１を運転
する。このとき、冷媒は、点線矢印の如く循環す
る。

すなわち、圧縮機１１を出た高温高圧ガス状冷
媒は、四方切換弁１２を経て、室内熱交換器１５
に到り、ここで凝縮して高温高圧の液となり、そ
の際放出する潜熱により室内空気の温度を上げて
暖房を行なう。

そして、逆止弁２１を通り、絞り２２で減圧さ
れ室外熱交換器１３に入つて、ここで蒸発する。
さらに室外熱交換器１３を出た冷媒は、四方器切
換弁１２を経てアキユムレータ１６を通り、圧縮
機１１に吸込まれ、再び上述のサイクルを繰返す
のである。

ところで、圧縮機１１の定常運転時には、開閉
弁１８は開放されているので、冷媒貯蔵容器１７
には高温高圧のガス状の冷媒が入つてくる。この
ガス状の冷媒は、周囲温度により冷やされて全量
液化するので、冷媒貯蔵容器１７内には高圧の液
冷媒が充填されるようになる。

そして、圧縮機１１を停止すると、室内熱交換
器１５の高温高圧の冷媒は、絞り２２を通つて室
外熱交換器１３の低圧側へ流入し、高圧側と低圧
側とが圧力的にバランスするようになる。

一方、圧縮機１１の停止の同時に開閉弁１８は
閉鎖されるので、冷媒貯蔵容器１７内は、高圧の
液冷媒で満たされた状態に保たれる。

その後、圧縮機１１を再起動する際には、圧縮
機の吐出側と吸入側とは圧力的にバランスされて
いるため圧縮機の起動は円滑に行なわれる。

さらに、圧縮機１１の再起動と同時に開閉弁１
８が開放されるので、冷媒貯蔵容器１７内の高圧
の液冷媒は、冷媒回路中に押し出され、絞り２２
を通つて室外熱交換器１３に供給されて蒸発し、
室外空気から蒸発熱を吸収する。

このため、圧縮機１１の再起動直後でも、室外
熱交換器１３における冷媒の蒸発作用が活発に行
なわれ、冷媒循環量が増し、暖房の立上がりが早
くなるのである。

そして、圧縮機１１が運転を継続されると、冷
媒貯蔵容器１７には、再び高圧の液冷媒が満たさ
れるようになる。

以上詳述したように、本発明の温度調整回路装
置によれば、作動流体を循環させるべく、圧縮
機、凝縮器、絞りおよび蒸発器を順次接続して形
成された温度調整回路をそなえ、上記圧縮機の吐
出側から上記凝縮器を経て上記絞りに至る管路の
途中に、上記作動流体を貯蔵しうる作動流体貯蔵
容器に設けられて、同作動流体貯蔵容器と上記管
路とが、上記圧縮機の起動時に開放され上記圧縮
機の停止時に閉鎖される開閉弁を介して接続され
るという極めて簡素な構成で、圧縮機の起動直後
においても作動流体が蒸発器に十分供給されるよ
うになるので、以下のような効果ないし利点が得
られる。

(1) 冷房（暖房）再開時の立上がり性能が向上さ
れる。

(2) 前記第１項により圧縮機の発停にともなうエ
ネルギーロスが低減される。

(3) 前記第１、２項により、温度調整回路装置を
サーモスタツトを用いてON−OFF制御する際
に、そのサーモデイフアレンシヤルを小さく設
定することが可能になる。

(4) 前記第３項により快適な温度調整が実現され
る。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は従来の温度調整回路装置を示すも
ので、第１図はその全体構成を示す図、第２図は
上記装置により室温を一定に保つ場合の外気温度
と冷房負荷の関係を示すグラフ、第３図は上記装
置をON−OFF制御した場合の室温の経時変化を
示すグラフ、第４図は一定外気温度下での室温に
対する上記装置の冷房負荷の関係を示すグラフ、
第５図は圧縮機を再起動した後の上記装置の状態
を示すグラフであつて、第６，７図は本発明の第
１実施例としての温度調整回路装置を示すもの
で、第６図はその全体構成を示す概略図、第７図
は圧縮機の吐出側圧力および吸込側圧力の経時変
化を示すグラフであつて、第８図は本発明の第２
実施例としての温度調整回路装置の全体構成を示
す概略図である。１１……圧縮機、１１ａ……圧縮機の吐出側、
１２……四方切換弁、１３……室外熱交換器、１
４……絞り、１５……室内熱交換器、１６……ア
キユムレータ、１６ａ……アキユムレータの吸込
側、１７……冷媒貯蔵容器、１８……開閉弁、１
９……連絡管、２０，２１……逆止弁、２２……
絞り。

Claims

【特許請求の範囲】

１作動流体を循環させるべく、圧縮機、凝縮
器、絞りおよび蒸発器を順次接続して形成された
温度調整回路をそなえ、上記圧縮機の吐出側から
上記凝縮器を経て上記絞りに至る管路の途中に、
上記作動流体を貯蔵しうる作動流体貯蔵容器が設
けられて、同作動流体貯蔵容器と上記管路とが、
上記圧縮機の起動時に開放され上記圧縮機の停止
時に閉鎖される開閉弁を介して接続されたことを
特徴とする、温度調整回路装置。