JPH0618113A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高圧保護手段の不要な作動を防いで快適性の
向上が図れる空気調和機を提供する。 【構成】 冷房用の第１電子膨張弁および暖房用の第２
電子膨張弁がある。冷房過負荷運転時は非使用状態の第
２電子膨張弁を開き、これにより冷媒の一部を冷媒加熱
器側に流入してそこから低圧側にバイパスし、低圧側圧
力を下げて高圧側圧力の上昇を押さえる。暖房過負荷運
転時は非使用状態の第１電子膨張弁を開き、これにより
冷媒の一部を室外熱交換器側に流入してそこから低圧側
にバイパスし、低圧側圧力を下げて高圧側圧力の上昇を
押さえる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、冷媒加熱器を備えた
空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷凍サイクルに冷媒加熱器を加えて設
け、その冷媒加熱器の燃焼熱を利用して室内の暖房を行
なう空気調和機がある。

【０００３】この冷媒加熱式の空気調和機では、圧縮機
から吐出される冷媒を室内熱交換器、減圧器、冷媒加熱
器に通して圧縮機に戻し、かつ冷媒加熱器を運転オンす
ることにより、室内熱交換器が凝縮器、冷媒加熱器が蒸
発器として働き、暖房運転を行なうことができる。

【０００４】また、圧縮機から吐出される冷媒を室外熱
交換器、減圧器、室内熱交換器に通して圧縮機に戻すこ
とにより、室外熱交換器が凝縮器、室内熱交換器が蒸発
器として働き、冷房運転を行なうことができる。

【０００５】一方、空気調和機には高圧保護手段として
高圧スイッチが設けられる。この高圧スイッチは過負荷
運転などによって冷凍サイクルの高圧側圧力が異常上昇
した場合に作動するもので、その作動に際して圧縮機
（および冷媒加熱器）の運転が強制的に停止され、冷凍
サイクル機器が保護される。

【０００６】たとえば、図６に示すように、高圧側圧力
Ｐｄが異常上昇して高圧スイッチ作動点Ｐ₁ に達した場
合、高圧スイッチが作動して圧縮機（および冷媒加熱
器）の運転が停止される。この停止状態は所定時間続け
られた後に解除され、圧縮機が再起動されるが、それで
も高圧スイッチが続けて作動する場合には、安全のため
圧縮機の運転を始め全ての運転が停止される（全停
止）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ただし、高圧保護によ
って運転が中断すると、空調効率が低下して快適性が損
なわれてしまう。

【０００８】この発明は上記の事情を考慮したもので、
その目的とするところは、高圧保護手段の不要な作動を
防いで快適性の向上が図れる空気調和機を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１の空
気調和機は、圧縮機の吐出口に四方弁を介して室外熱交
換器を接続し、その室外熱交換器に第１電子膨張弁を介
して室内熱交換器を接続し、その室内熱交換器を四方弁
を介して圧縮機の吸込口に接続するとともに、第１電子
膨張弁と室内熱交換器の接続部に第２電子膨張弁を介し
て冷媒加熱器を接続し、その冷媒加熱器を圧縮機の吸込
口に接続した冷凍サイクルと、圧縮機の吐出冷媒を四方
弁、室外熱交換器、第１電子膨張弁、室内熱交換器、四
方弁に通して圧縮機に戻し冷房運転を実行する手段と、
圧縮機の吐出冷媒を四方弁、室内熱交換器、第２電子膨
張弁、冷媒加熱器に通して圧縮機に戻しかつ冷媒加熱器
を運転して暖房運転を実行する手段と、冷凍サイクルの
高圧側圧力が異常上昇すると圧縮機の運転を停止する高
圧保護手段と、冷房過負荷運転時に第２電子膨張弁を開
く手段と、暖房過負荷運転時に第１電子膨張弁を開く手
段とを備える。

【００１０】この発明の請求項２の空気調和機は、請求
項１の構成に加え、暖房運転時に高圧側圧力が所定値ま
で上昇した場合に冷媒加熱器の加熱量を減少させる手段
を備える。

【００１１】

【作用】請求項１の空気調和機では、冷房過負荷運転時
は第２電子膨張弁が開き、第１電子膨張弁から室内熱交
換器に流れる冷媒の一部が冷媒加熱器側に流入してそこ
から低圧側にバイパスされ、低圧側圧力が下がって高圧
側圧力の上昇が押さえられる。暖房過負荷運転時は第１
電子膨張弁が開き、室内熱交換器から第２電子膨張弁に
流れる冷媒の一部が室外熱交換器側に流入してそこから
低圧側にバイパスされ、低圧側圧力が下がって高圧側圧
力の上昇が押さえられる。

【００１２】請求項２の空気調和機では、請求項１の作
用に加え、暖房運転時に高圧側圧力が所定値まで上昇し
た場合に冷媒加熱器の加熱量が減少され、高圧側圧力の
上昇がさらに押さえられる。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。

【００１４】図１に示すように、圧縮機１の吐出口に四
方弁２を介して室外熱交換器３を接続し、その室外熱交
換器３に冷房用の第１電子膨張弁４を介して室内熱交換
器５を接続し、その室内熱交換器５は四方弁２および逆
止弁６を介して圧縮機１の吸込口に接続する。なお、室
外熱交換器３と並列にバイパス３ａがある。

【００１５】電子膨張弁４と室内熱交換器５の接続部に
暖房用の第２電子膨張弁７を介して冷媒加熱器８を接続
し、その冷媒加熱器８を圧縮機１の吸込口に接続する。
こうして、冷凍サイクルを構成する。

【００１６】電子膨張弁４，７は、供給される駆動パル
スの数に応じて開度が連続的に変化するパルスモータバ
ルブである。以下、電子膨張弁４，７をそれぞれＰＭＶ
４、ＰＭＶ７と略称する。冷媒加熱器８はガスバ−ナ９
を付属して備えており、そのガスバ−ナ９を比例制御弁
１０を介して燃料供給源（図示しない）に接続してい
る。室外熱交換器３の近傍に室外ファン１１を設け、室
内熱交換器５の近傍に室内ファン１２を設ける。

【００１７】圧縮機１の吐出口と四方弁２との間の管に
高圧スイッチ１３を取付ける。この高圧スイッチ１３
は、高圧側圧力が異常上昇して作動点であるＰ₁ に達す
ると作動する。

【００１８】室外熱交換器３に熱交換器温度センサ１４
を取付け、室内熱交換器５に熱交換器温度センサ１５を
取付ける。冷媒加熱器８の冷媒入口側の管に冷媒温度セ
ンサ１６を取付け、冷媒出口側の管に冷媒温度センサ１
７を取付ける。なお、Ａは室外ユニット、Ｂは室内ユニ
ットである。制御回路を図２に示す。

【００１９】交流電源２０に室内ユニットＢの室内制御
部３０が接続される。この室内制御部３０は、マイクロ
コンピュータおよびその周辺回路からなる。この室内制
御部３０に、室内ファンモータ１２Ｍ、熱交換器温度セ
ンサ１５、室内温度センサ３１、およびリモートコント
ロール式の操作器（以下、リモコンと略称する）３２を
接続する。

【００２０】室内制御部３０に、電源ラインＡＣＬおよ
びシリアル信号ラインＳＬを介して室外ユニットＡの室
外制御部４０を接続する。シリアル信号ラインＳＬは、
電源電圧同期のデータ伝送を行なうためのものである。

【００２１】室外制御部４０は、マイクロコンピュータ
およびその周辺回路からなる。この室外制御部４０に、
四方弁２、ＰＭＶ４，７、比例制御弁１０、室外ファン
モータ１１Ｍ、高圧スイッチ１３、熱交換器温度センサ
１４、冷媒温度センサ１６，１７、およびインバータ回
路４１を接続する。

【００２２】インバータ回路４１は、電源ラインＡＣＬ
からの電源電圧を整流し、それを室外制御部４０の指令
に応じたスイッチングによって所定周波数の交流電圧に
変換し、出力する。この出力は圧縮機モータ１Ｍの駆動
電力となる。室内制御部３０および室外制御部４０は次
の機能手段を備える。

【００２３】［１］圧縮機１の吐出冷媒を四方弁２、室
外熱交換器３、ＰＭＶ４、室内熱交換器５、四方弁２、
および逆止弁６に通して圧縮機１に戻し、冷房運転を実
行する手段。

【００２４】［２］圧縮機１の吐出冷媒を四方弁２、室
内熱交換器５、ＰＭＶ７、および冷媒加熱器８に通して
圧縮機に戻し、かつ冷媒加熱器８を運転（バーナ９を着
火）して暖房運転を実行する手段。

【００２５】［３］空調負荷（室内温度センサ３１の検
知温度とリモコン３２の設定温度との差）に応じて圧縮
機１の能力（インバータ回路４１の出力周波数）を制御
する手段。 ［４］高圧スイッチ１３が作動すると圧縮機１の運転を
所定時間にわたって停止する高圧保護手段。

【００２６】［５］冷房時、熱交換器温度センサ１４の
検知温度（凝縮器として機能する室外熱交換器３の温
度）が所定値以上に上昇する過負荷運転に際し、ＰＭＶ
７を開く手段。これは、ＰＭＶ４から室内熱交換器５に
流れる冷媒の一部を冷媒加熱器８側に流入させてそこか
ら低圧側にバイパスさせ、低圧側圧力を下げる働きをす
る。

【００２７】［６］暖房時、冷媒加熱器８での冷媒過熱
度（冷媒温度センサ１７の検知温度Ｔｏと冷媒温度セン
サ１６の検知温度Ｔｉとの差ΔＴ）が一定値となるよう
ＰＭＶ７の開度を調節する手段。

【００２８】［７］暖房時、温度差ΔＴが予め設定して
ある加熱量制御条件（図４）のＡゾーンにあれば空調負
荷に応じて冷媒加熱器８の加熱量（バーナ９の燃焼量）
を調整し、温度差ΔＴが加熱量制御条件のＢゾーンまで
上昇すると冷媒加熱器８の加熱量を減少し、温度差ΔＴ
が加熱量制御条件のＣゾーンに下降すると冷媒加熱器８
の加熱量をそのまま保持する手段。

【００２９】［８］暖房時、熱交換器温度センサ１５の
検知温度（凝縮器として機能する室内熱交換器５の温
度）が所定値以上に上昇する過負荷運転に際し、ＰＭＶ
４を開く手段。これは、室内熱交換器５からＰＭＶ７に
流れる冷媒の一部を室外熱交換器３側に流入させてそこ
から低圧側にバイパスさせ、低圧側圧力を下げる働きを
する。つぎに、上記の構成の作用を説明する。

【００３０】リモコン３２で冷房運転モードおよび所望
の室内温度Ｔｓが設定され、かつ運転開始操作がなされ
ると、先ず室内温度センサ３１の検知温度Ｔａとリモコ
ン設定温度Ｔｓとが比較される。

【００３１】室内温度Ｔａがリモコン設定温度Ｔｓより
も高ければ、ＰＭＶ４の開度が絞られ、かつＰＭＶ７が
全閉された状態で圧縮機１が起動される。すると、図１
に実線矢印で示す方向に冷媒が流れて冷房サイクルが形
成され、室外熱交換器３が凝縮器、室内熱交換器５が蒸
発器として機能し、室内が冷房される。

【００３２】この冷房時、室内温度Ｔａとリモコン設定
温度Ｔｓとの差が空調負荷（冷房負荷）として求めら
れ、その空調負荷に応じてインバータ回路４２の出力周
波数つまり圧縮機１の能力が制御される。

【００３３】また、冷房時、熱交換器温度センサ１４の
検知温度（凝縮器温度）Ｔｃが監視される。仮に、外気
温度が上昇するなどして過負荷運転になると、高圧側圧
力Ｐｄが上昇し、それに伴って凝縮器温度Ｔｃが上昇す
る。この凝縮器温度Ｔｃが所定値に達すると、ＰＭＶ７
が開かれる。

【００３４】ＰＭＶ７が開くと、ＰＭＶ４から室内熱交
換器５に流れる冷媒の一部が冷媒加熱器８側に流入して
そこから低圧側にバイパスされる。このバイパスにより
低圧側冷媒が冷やされてそこの圧力が下がり、それに伴
って高圧側圧力Ｐｄの上昇が押さえられる。したがっ
て、高圧側圧力Ｐｄの異常上昇を防ぐことができ、高圧
スイッチ１３の作動による不要な運転停止を回避して冷
房効率の向上が図れる。

【００３５】次に、リモコン３２で暖房運転モードおよ
び所望の室内温度Ｔｓが設定され、かつ運転開始操作が
なされると、先ず室内温度センサ３１の検知温度Ｔａと
リモコン設定温度Ｔｓとが比較される。

【００３６】室内温度Ｔａがリモコン設定温度Ｔｓより
も低ければ、四方弁２が切換えられ、かつＰＭＶ４が全
閉された状態で圧縮機１が起動される。さらに、冷媒加
熱器８のバーナ９が着火される。すると、図１に破線矢
印で示す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５が凝縮器、冷媒加熱器８が蒸発器として
機能し、室内が暖房される。

【００３７】この暖房時、リモコン設定温度Ｔｓと室内
温度Ｔａとの差が空調負荷（暖房負荷）として求めら
れ、その空調負荷に応じてインバータ回路４２の出力周
波数つまり圧縮機１の能力が制御される。

【００３８】冷媒温度センサ１７の検知温度Ｔｏと冷媒
温度センサ１６の検知温度Ｔｉとの差ΔＴ（＝Ｔｏ−Ｔ
ｉ）が冷媒加熱器８での冷媒過熱度として求められ、そ
の冷媒過熱度が一定値となるようＰＭＶ７の開度が調節
される。

【００３９】冷媒加熱器８の加熱量（バーナ９の燃焼
量）は、図３に示すように数段階の指令コードＳ₁ 〜Ｓ
₉ によって設定される。初めは定格加熱量が設定される
が、運転が始まると上記温度差ΔＴと図４の加熱量制御
条件とが比較され、その比較結果に応じて加熱量が制御
される。

【００４０】すなわち、温度差ΔＴがＡゾーンにあれ
ば、空調負荷に応じて加熱量が制御される。温度差ΔＴ
がＢゾーンまで上昇したら、加熱量が所定値だけ減少さ
れる。そして、温度差ΔＴがＣゾーンまで下降すると、
そのときの加熱量がそのまま保持される。

【００４１】また、暖房時は、熱交換器温度センサ１５
の検知温度（凝縮器温度）Ｔｃが監視される。仮に、室
内温度が上昇するなどして過負荷運転になると、高圧側
圧力Ｐｄが上昇し、それに伴って凝縮器温度Ｔｃが上昇
する。この凝縮器温度Ｔｃが所定値に達すると、ＰＭＶ
４が開かれる。

【００４２】ＰＭＶ４が開くと、室内熱交換器５からＰ
ＭＶ７に流れる冷媒の一部が室外熱交換器３側に流入し
てそこから低圧側にバイパスされる。このバイパスによ
り低圧側冷媒が冷やされてそこの圧力が下がり、それに
伴って高圧側圧力Ｐｄの上昇が押さえられる。したがっ
て、高圧側圧力Ｐｄの異常上昇を防ぐことができ、高圧
スイッチ１３の作動による不要な運転停止を回避して暖
房効率の向上が図れる。

【００４３】ところで、このバイパス制御にもかかわら
ず、図５に示すように、高圧側圧力Ｐｄが異常上昇して
高圧スイッチ作動点Ｐ₁ に達することがある。この場
合、高圧スイッチ１３が作動して圧縮機１および冷媒加
熱器８の運転が停止される。この停止状態は所定時間続
けられた後に解除され、圧縮機１が再起動され、かつ冷
媒加熱器８の運転が再開されるが、この再開時の加熱量
は高圧スイッチ作動時よりも少なく設定される。

【００４４】このように、高圧保護が一旦働いた後の運
転再開に際しては冷媒加熱器８の加熱量を減少させるこ
とにより、高圧側圧力の異常上昇を確実に押さえること
ができる。よって、高圧スイッチ１３が続けて作動する
事態を防ぐことができ、暖房効率の向上が確実である。

【００４５】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、過
負荷運転時は非使用状態の電子膨張弁を開いて冷媒を低
圧側にバイパスし、これにより高圧側圧力の上昇を押さ
える構成としたので、高圧保護手段の不要な作動を防い
で快適性の向上が図れる空気調和機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の冷凍サイクルの構成を示
す図。

【図２】同実施例における制御回路の構成を示すブロッ
ク図。

【図３】同実施例における冷媒加熱器の加熱量と指令コ
ードの関係を示す図。

【図４】同実施例における加熱量制御条件を示す図。

【図５】同実施例における高圧側圧力Ｐｄの変化の例を
示す図。

【図６】従来における高圧保護を説明するための図。

【符号の説明】

１…圧縮機、２…四方弁、３…室外熱交換器、４…第１
電子膨張弁、５…室内熱交換器、８…冷媒加熱器、９…
バーナ、１３…高圧スイッチ、１４，１５…熱交換器温
度センサ、３０…室内制御部、４０…室外制御部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機の吐出口に四方弁を介して室外熱
   交換器を接続し、その室外熱交換器に第１電子膨張弁を
   介して室内熱交換器を接続し、その室内熱交換器を前記
   四方弁を介して圧縮機の吸込口に接続するとともに、前
   記第１電子膨張弁と室内熱交換器の接続部に第２電子膨
   張弁を介して冷媒加熱器を接続し、その冷媒加熱器を圧
   縮機の吸込口に接続した冷凍サイクルと、前記圧縮機の
   吐出冷媒を四方弁、室外熱交換器、第１電子膨張弁、室
   内熱交換器、四方弁に通して圧縮機に戻し冷房運転を実
   行する手段と、前記圧縮機の吐出冷媒を四方弁、室内熱
   交換器、第２電子膨張弁、冷媒加熱器に通して圧縮機に
   戻しかつ冷媒加熱器を運転して暖房運転を実行する手段
   と、前記冷凍サイクルの高圧側圧力が異常上昇すると前
   記圧縮機の運転を停止する高圧保護手段と、冷房過負荷
   運転時に前記第２電子膨張弁を開く手段と、暖房過負荷
   運転時に前記第１電子膨張弁を開く手段とを備えたこと
   を特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】 圧縮機の吐出口に四方弁を介して室外熱
   交換器を接続し、その室外熱交換器に第１電子膨張弁を
   介して室内熱交換器を接続し、その室内熱交換器を前記
   四方弁を介して圧縮機の吸込口に接続するとともに、前
   記第１電子膨張弁と室内熱交換器の接続部に第２電子膨
   張弁を介して冷媒加熱器を接続し、その冷媒加熱器を圧
   縮機の吸込口に接続した冷凍サイクルと、前記圧縮機の
   吐出冷媒を四方弁、室外熱交換器、第１電子膨張弁、室
   内熱交換器、四方弁に通して圧縮機に戻し冷房運転を実
   行する手段と、前記圧縮機の吐出冷媒を四方弁、室内熱
   交換器、第２電子膨張弁、冷媒加熱器に通して圧縮機に
   戻しかつ冷媒加熱器を運転して暖房運転を実行する手段
   と、前記冷凍サイクルの高圧側圧力が異常上昇すると前
   記圧縮機の運転を停止する高圧保護手段と、冷房過負荷
   運転時に前記第２電子膨張弁を開く手段と、暖房過負荷
   運転時に前記第１電子膨張弁を開く手段と、暖房運転時
   に前記高圧側圧力が所定値まで上昇した場合に前記冷媒
   加熱器の加熱量を減少させる手段とを備えたことを特徴
   とする空気調和機。