JPH04208367A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は冷媒加熱器を備えた空気調和機に関する。

（従来の技術） 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、電動式膨脹弁、および
室内熱交換器を連通してなるヒートポンプ式冷凍サイク
ルと、前記室外熱交換器と電動式膨脹弁の連通部から前
記圧縮機の吸込口にかけて連通して設けた冷媒加熱器と
ヒートポンプ式冷凍サイクルおよび冷媒加熱器を備え、
ヒートポンプ式冷凍サイクルの熱汲上げ作用と冷媒加熱
器の冷媒加熱作用とを組み合わせて室内の暖房を行なう
冷媒加熱器を備えた空気調和機が広く知られている。

このような空気調和機においては、暖房運転時にはリモ
コンの設定温度と室内温度センサの検知温度との差を暖
房負荷として求め、その差に応じて圧縮機の運転周波数
（インバータ回路の出力周波数）を決定していた。例え
ば、暖房運転時には１３ステツプの運転周波数かある。

冷房運転時に室内温度センサの検知温度とリモコンの設
定温度との差を冷房負荷として求め、その差に応じて圧
縮機の運転周波数（インバータ回路の出力周波数）を決
定していた。例えば、冷房運転時には７ステツプの運転
周波数がある。

そして、圧縮機が上記決定された周波数で運転された後
は、電気式膨張弁の開度を調整することにより、適正な
冷媒循環量を得るようにして、暖房負荷あるいは冷房負
荷要求に対応している。

（発明が解決しようとする課題） 仮に、暖房負荷が最大の場合には、圧縮機は最大のステ
ップに対応する運転周波数で運転する。

また、最大負荷に対応する適正な冷媒循環量を得るため
に電動式膨脹弁の開度を制御した結果、電動式膨脹弁の
開度が全開となる。

電動式膨脹弁の開度か全開となっても適正な冷媒循環量
が得られない場合には、冷媒加熱器の冷媒過熱度（冷媒
加熱器の出口温度と人口温度との温度差）は異常に上昇
する。この冷媒過熱度の異常な上昇を防止するために冷
媒加熱器での燃焼量を下げる制御を行うため、最大の暖
房負荷か要求・されているにもかかわらず、暖房能力を
下げざるを得なかった。

一方、暖房負荷が小さい場合には圧縮機はある決定され
た運転周波数で運転し、電動式膨脹弁の開度を絞る二と
により冷媒循環量を下げて、暖房能力をおとしていた。

このように、暖房負荷か小さい場合には圧縮機を決定さ
れた運転周波数よりも低い周波数で運転し、消費電力を
低減させること望まれている。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、最大の空調
負荷が要求されても冷媒循環量を不足させることなく、
その暖房負荷に応じた暖房能力を十分発揮することがで
き、しかも空調負荷か小さい場合には消費電力を低減さ
せることかできる空気調和機を提供することができる。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の課題は圧縮機、凝縮器、電動式膨脹弁、および
蒸発器を連通してなる冷凍サイクルと、前記蒸発器へ流
入する冷媒の温度を検知するＮ１冷媒温度センサと、前
記蒸発器から流用する冷媒の温度を検知する第２冷媒温
度センサと、二の第２冷媒温度センサの検知温度と前記
第１冷媒温度センサの検知温度との差を算出する手段と
、前記検知温度の差を一定に保つようにに前；己電動式
膨脹弁の開度を制御する手段と、前記電動式膨脹弁の開
度を検知する手段と、前記電動式膨脹弁の開度を検知し
その開度が設定開度以上であり且つ前記検知温度の差が
所定ｉ以上である状態では一定時間毎に前記圧縮機の運
転周波数を上げる手段と、前記電動式膨脹弁の開度を検
知しその開度か設定開度より小さい状態では一定時間毎
に前記圧縮機の運転周波数を下げる手段とを具備したこ
とを特徴とする空気調和機とを具備したことを特徴とす
る空気調和機により解決される。

（作用） 電動式膨脹弁の開度を検知し、その開度か設定開度以上
であり且つ検知温度の差（冷媒過熱度）か所定値以上で
ある状態では一定時間毎に圧縮機の運転周波数を上げ、
その開度が設定開度より小さい状態では一定時間毎に圧
縮機の運転周波数を下げるように制御する。

このように、圧縮機の運転周波数を電動式膨脹弁の開度
と冷媒過熱度に応じて制御する。

（実施例） 以下図面を参照して本発明の一実施例について説明する
。第１図において、能力可変性縮機１、四方弁２、室外
熱交換器３、逆止弁４（順方向）、減圧器たとえば電動
式膨脹弁５、室内熱交換器６、前記四方弁２、および逆
止弁７（順方向）を順次連通し、ヒートポンプ式冷凍サ
イクルを構成している。

逆止弁４と膨張弁５との連通部から圧縮機１の吸込口に
かけて、二方弁８および冷媒加熱器９を順次連通してい
る。

冷媒加熱器９は、ガスバーナ１０を付属して備えており
、そのガスバーナ１０を比例弁１１を介して燃料供給源
（図示しない）に接続している。

なお、室外熱交換器３の近傍に室外ファン１２を設け、
室内熱交換器６の近傍に室内ファン１３を設けている。

また、逆止弁４と電動式膨脹弁５との間の冷媒配管にお
いて、電磁開閉弁８の接続部よりも電動式膨脹弁５側に
第１冷媒温度センサ２１を取り付ける。

さらに、冷媒加熱器９の出口側冷媒配管に第２冷媒温度
センサ２２を取り付ける。

なお、能力可変圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、
逆止弁４、電動式膨脹弁５、逆止弁７、二方弁８、冷媒
加熱器９（バーナｌＯおよび比例弁１１を含む）、室外
ファン１２、第１冷媒温度センサ２１、および第２冷媒
温度センサ２２などにより、室外ユニットを構成してい
る。

より、室内ユニットを構成している。

制御回路を第２図に示す。

商用交ｔＴｔ電源３０に、室内制御部４０の電源端子を
接続−し、その室内制御部４０の電源端子に電源ライン
３１を介して室外制御部５０を接続する。

上記室内制御部４０に、室内温度センサ４１、受光回路
４２、室内ファン１３のファンモータ１３Ｍを接続する
。受光回路４２は１、リモートコントロール式の操作部
（以下、リモコンと略称する）４３から送信される赤外
線光を受信するものである。

上記室外制御部５０に、四方弁２、電動式膨脹弁５、二
方弁８、比例弁１１、室外ファン１２のファンモータ１
２Ｍ、第１冷媒温度センサ２１、第２冷媒温度センサ２
２、およびインバータ回路５１を接続する。

インバータ回路５１は、電源ライン３１の交流電圧を整
流し、それを室外制御部５０の指令に応じた周波数の交
流電圧に変換し、出力するものである。このインバータ
回路５１の出力端に、能力可変圧縮機１の圧縮機モータ
ＩＭを接続する。

そして、室内制御部４０と室外制御部５０を電源電圧同
期のシリアル信号ライン３２によって相互に接続し、両
者間のデータ転送を６１能としている。

室内制御部４０および室外制御部５０は、それぞれマイ
クロコンピュータおよびその周辺回路からなり、当該空
気調和機の全般にわたる制御を行なうものである。すな
わち、室内制御部４０および室外制御部５０において、
次の機能手段を備えている。

■圧縮機１の運転、四方弁２の非切換、二方弁８の閉成
、および冷媒加熱器９の運転オフを設定し、圧縮機１か
ら吐出される冷媒を四方弁２．室外熱交換器３、逆止弁
４、電動式膨脹弁５を通して室内熱交換器６に流し、そ
の室内熱交換器６を経た冷媒を゛四方弁２および逆止弁
７を通して圧縮機１に戻し、冷房運転を実行する手段。

■冷房運転時、室内温度センサ４１の検知温度とリモコ
ン４３の設定温度との差を求め、求めた差に応じて圧縮
機１の運転周波数（インバータ回路５１の出力周波・数
）を制御する手段。

■圧縮機１の運転、四り一弁２の切換、二方弁８の開放
、および冷媒加熱器９の運転（ガスバーナ１０の燃焼）
を設定し、圧縮機１から吐出される冷媒を四方弁２．室
内熱交換器６、外熱交換器３−１逆止弁４、電動式膨脹
弁５、二方弁８を通して冷媒加熱器９に流し、その冷媒
加熱器９を経た冷媒を四方弁２を通して圧縮機１に戻し
、暖房運転を実行する手段。

■暖房運転時、リモコン４３の検知温度と室内温度セン
サ４１の検知温度との差を暖房負荷として求め、その暖
房負荷に応じて圧縮機１の運転周波数（インバータ回路
５１の出力周波数）を制御する手段。

■暖房運転時、第２冷媒温度センサ２２の検知温度Ｔ２
と第１冷媒温度センサ２１の検知温度Ｔｌとの差ΔＴ　
（−Ｔ２−Ｔｌ）を算出する算出手段。

■暖房運転時、上記算出した温度差ΔＴつまり冷媒過熱
度か設定値ΔＴｓａ（たとえば５〜８　ｄｅｇ）に一定
となるよう電動式膨脹弁５の開度を制御する手段。

■電動式膨脹弁５の開度を検知する手段。

■圧縮機１の運転周波数を増減する手段。

次に、動作について説明する。

リモコン４３で所望の室内温度が設定され、かつ暖房運
転の開始操作がなされると、先ず室内温度センサ４１の
検知温度Ｔａと設定室内温度Ｔｓとの差を比較する。

室内温度センサ４１の検知温度か設定室内温度よりも低
ければ、二方弁８を開いた状態で圧縮機１を起動すると
ともに、四方弁２を切換作動し、さらに冷媒加熱器９を
運転（ガスバーナ１０を燃焼）する。ここで、圧縮機１
の運転周波数及びガスバーナ１０の燃焼量は上記検知温
度Ｔａと設定室内温度Ｔｓ差に応じて決定される（ステ
ップ５１１）。

そして、第１図の破線矢印の方向に冷媒が流れて暖房サ
イクルが形成され、室内熱交換器６が凝縮器、冷媒加熱
器９が蒸発器として働き、室内に温風が吹出される。

また、第１冷媒温度センサ２１の検知温度Ｔ１（膨張弁
５を経て冷媒加熱器９に流入する冷媒の温度）及び第２
冷媒温度センサ２２の検知温度Ｔ２　（冷媒加熱器９か
ら流出する冷媒の温度）を取込み、両検知温度の差ΔＴ
　（ｇＴ２−’ｒ、）を算出する（ステップ５１２）。

この温度差ΔＴは、冷媒加熱器９における冷媒過熱度に
相当する。

そして、温度差ΔＴが設定値Ｔｓａに一定となるよう、
電動式膨脹弁５の開度を制御する（ステップ８１３）。

次ぎに、電動式膨脹弁の開度ｅを検知し、開度が設定開
度ｅｓより小さいか判定する（ステップ５１４）。

この電動式膨脹弁の開度ｅが設定開度より小さい場合に
は、その状態か一定時間経過したかをタイマにより計時
する（ステップ５１５）。

一定時間経過すると圧縮機１の運転周波数を下げる制御
を行う（ステップ５１６）。以下、上記ステップＳ１２
の処理に戻り、第１冷媒温度センサ２１の検知温度Ｔ１
及び第２冷ａ温度センサ２２の検知温度Ｔ２を再度取込
み（ステップ１２）、両検知温度の差、つまり冷媒過熱
度ΔＴを算出する。そして、ΔＴが設定値Ｔｓａに一定
となるよう、電動式膨脹弁５の開度を制御するわけであ
るが、上記ステップＳ１６の処理で圧縮機１の運転周波
数を下げる制御をした後であるので、冷媒循環量の減少
を補うように電動式膨脹弁５の開度は開方向に制御され
る。

このように、電動式膨脹弁５の開度が設定開度θＳより
小さい状態では圧縮機１の運転周波数を下げると共に電
動式膨脹弁５の開度を開く方向に制御する。

つまり、電動式膨脹弁５の開度が設定開度より小さい暖
房負荷が小さい状態では、圧縮機１の運転周波数を下げ
て消費電力を低減している。

一方、上記ステップＳ１４の判定てｒＮＯＪ、つまり電
動式膨脹弁５の開度が設定開度０８以上であると判定さ
れると、差ΔＴ　（−７２−Ｔ、）が所定値６１８以上
であるか判定する。そして、電動式膨脹弁５の開度が設
定開度ｅｓ以上であり、しかも差ΔＴ　（−７２−Ｔ、
）が所定値６１８以上である状態が一定時間経過した場
合には、圧縮機１の運転周波数を上げる制御を行う。

以下、上記ステップＳ１２以降の処理が繰り返されるか
、電動式膨脹弁５の開度が設定開度０８以上であり、し
かも差ΔＴ　（”Ｔ２　Ｔ＋　）か所定値６１８以上で
ある状態か一定時間経過する毎に圧縮機１の運転周波数
はその都度上げられる。

例えば′、暖房負荷か大きくなって、電動式膨脹弁５の
開度か全開となった場合でも圧縮機の運転周波数をさら
に上げるようにして必要な冷媒循環量を確保するので、
暖房負荷が最大でも暖房能力を十分に発揮することがで
きる。

なお、上記実施例においては暖房運転時について説明し
たが冷房運転時についても同様な制御か可能である。こ
の場合には、蒸発器として機能する室内熱交換器６へ流
入する冷媒温度及び室内熱交換器６から流出する冷媒温
度を検知し、第３図のフローチャートに示した制御と同
様な制御を実行することにより、その検知温度の差及び
電動式膨脹弁５の開度に応じて圧縮機１の運転周波数を
増減させるようにすれば良い。

なお、上記実施例は第１図に示したシングルタイプの空
気調和機に限らず、第４図に示す冷凍サイクルを有する
マルチタイプ空気調和機にも適用できる。

なお、第５図において第１図と同一部分には同一番号を
付し、その説明を省略する。図において、６ａは第１の
室内熱交換器、１３ａは第１の室内熱交換器６ａ近傍に
設けた第１の室内ファン、６ｂは第２の室内熱交換器、
１３ｂは第２の室内熱交換器６ｂ近傍に設けた第２の室
内ファン、５ａは第１の室内熱交換器６ａを介する冷媒
流通量を調整する第１の電動式膨脹弁、５ｂは上記第２
の室内熱交換器６ｂを介する冷媒流通量を調整する第２
の電動式膨脹弁、６１ａは第１の二方弁、６１ｂは第２
の二方弁、６２は上記第１の室内熱交換器６ａと６ｂ間
の冷媒の連通量を調整する電動式流量調整弁である。

このようなマルチタイプ空気調和機においても、圧縮機
１の運転周波数を第１の電動式膨脹弁５ａ。

５ｂ及び電動式流ｊｔ３１整弁６２の開度及び冷媒過熱
度に応じて増減させる二とｔこより上記実施例と同様な
効果を奏する。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、最大の空調負荷が
要求されても冷媒循環量を不足させることなく、その暖
房負荷に応じた暖房能力を十分発揮することができ、し
かも空調負荷か小さい場合には消費電力を低減させるこ
とができる空気調和機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の冷凍サイクルの構成を示
す図、第２図は同実施例の制御回路の構。 成を示す図、第３図は゛同実施例の作用を説明するため
のフローチャート、第４図はマルチタイプ空気調和機の
冷凍サイクルの構成を示す図である。 １・・・能力可変圧縮機、２・・・四方弁、３・・・室
外熱交換器、５・・・電動式膨脹弁、６・・・室内熱交
換器、８・・・二方弁、９・・・冷媒加熱器、１０・・
・ガスバーナ、２１・第１冷媒温度センサ、２２・・第
２冷媒温度センサ、４０・・・室内制御部、５０・・室
外制御部。 出願人代理人　弁理士　鈴江　武彦 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機、凝縮器、電動式膨張弁、および蒸発器を連通し
   てなる冷凍サイクルと、前記蒸発器へ流入する冷媒の温
   度を検知する第１冷媒温度センサと、前記蒸発器から流
   出する冷媒の温度を検知する第２冷媒温度センサと、こ
   の第２冷媒温度センサの検知温度と前記第１冷媒温度セ
   ンサの検知温度との差を算出する手段と、前記検知温度
   の差を一定に保つようにに前記電動式膨脹弁の開度を制
   御する手段と、前記電動式膨張弁の開度を検知する手段
   と、前記電動式膨張弁の開度を検知しその開度が設定開
   度以上であり且つ前記検知温度の差が所定値以上である
   状態では一定時間毎に前記圧縮機の運転周波数を上げる
   手段と、前記電動式膨張弁の開度を検知しその開度が設
   定開度より小さい状態では一定時間毎に前記圧縮機の運
   転周波数を下げる手段とを具備したことを特徴とする空
   気調和機。