JPH07103596A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡易な構成で蒸発器の凍結を防止することが
できる空気調和機を提供すること。 【構成】 蒸発器１０、１２と凝縮器１２、１０と圧縮
機１８とを備え、高沸点冷媒と低沸点冷媒からなる非共
沸混合冷媒を用いる空気調和機において、上記蒸発器の
冷媒入口近傍に設けた温度センサＴ１と、この温度セン
サＴ１により検知した温度に基づいて前記蒸発器１０、
１２の凍結防止制御をおこなう制御装置２１とを備える
ことを特徴とする。従って、蒸発器１０、１２において
最も低温となる入口近傍の温度のみに温度センサを配置
する構成であるから、簡易な構成で蒸発器の凍結を防止
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸発器を備えて高沸点
冷媒と低沸点冷媒からなる非共沸混合冷媒を用いる空気
調和機の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のＲ−２２のみを用いた単一冷媒で
は、冷媒の状態が気液混合の場合、圧力一定では飽和温
度も一定である。例えば、冷房時、空気の吸込み温度が
低く、かつ冷媒流量が少ない入口付近に凍結が生じる。
しかし中間位置では、冷媒は全て蒸発完了もしくは過熱
ガスとなり温度が上昇する。

【０００３】一方、冷媒流量が適当な場合には、圧力損
失により入口よりも中間で最も温度が低下するため中間
付近に凍結が生じる。

【０００４】このため、従来の空気調和装置では、図４
に示すように、入口及び中間の両方に温度センサＴ１及
びＴ２を設け、凍結防止制御装置５では、制御温度セン
サＴ１及びＴ２からの検知信号を演算していずれかの温
度センサの検知温度が所定の温度より低いと判断した場
合に、コンプレッサ７等の駆動を制御することによって
凍結防止制御をおこなっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、高沸点冷媒
と低沸点冷媒からなる非共沸混合冷媒を用いる空気調和
機での状態変化は、図５に示すようなモリエル線図で表
すことができる。この図５に示すモリエル線図におい
て、非共沸混合冷媒は気液混合状態では、圧力が一定で
も温度は変化する。すなわち、飽和液線１と飽和蒸気線
２の間にある等温線４は、飽和液線１から飽和蒸気線２
に向かっていくに従って、右下がりになっている。

【０００６】従って、圧力一定とすると、蒸発過程の最
初の状態（蒸発器の入口）９で温度が最も低く、蒸発過
程の最終状態（蒸発器の出口）６へと温度は上昇する。

【０００７】従って、非共沸混合冷媒を用いた場合にも
従来のように入口近傍と、中間部とに温度センサＴ１及
びＴ２を設けて、少なくとも２つの温度センサからの検
知信号に基づいて制御装置が凍結防止制御をおこなった
のでは、不必要に構成が複雑になるという問題点があ
る。

【０００８】そこで、本発明は、簡易な構成で蒸発器の
凍結を防止することができる空気調和機を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、蒸発器と凝縮
器と圧縮機とを備え、高沸点冷媒と低沸点冷媒からなる
非共沸混合冷媒を用いる空気調和機において、上記蒸発
器の冷媒入口近傍に設けた温度センサと、この温度セン
サにより検知した温度に基づいて前記蒸発器の凍結防止
制御をおこなう制御装置とを備えることを特徴とする。

【００１０】

【作用】蒸発器では、常に一番温度の低い冷媒入口の近
傍にのみ温度センサを配置し、この温度センサからの検
知温度を制御装置が検知して、所定温度以下になった場
合にのみ凍結防止制御をおこなう。

【００１１】ここで、凍結防止制御は、具体的には、コ
ンプレッサの出力（回転数）低下、膨脹弁の開度（開度
を大きくする）制御である。

【００１２】このように、蒸発器において最も低温とな
る入口近傍の温度のみに温度センサを配置する構成であ
るから、空気調和装置全体の構成を簡易にすることがで
き、しかも一つの検知信号のみの判断で足りるから制御
装置の構成も簡易にすることができる。

【００１３】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図１乃至図３を参
照して詳細に説明する。

【００１４】図１は、本発明の空気調和機の冷媒回路の
好ましい実施例を示しており、その冷媒回路の冷媒とし
て、高沸点冷媒と低沸点冷媒からなる非共沸混合冷媒を
用いる。

【００１５】図１において、室外熱交換器１０は、四方
弁１４と電動膨張弁１６を介して、室内熱交換器１２に
接続されており、この四方弁１４に対しては、圧縮機１
８とアキュムレータ１９とが接続されている。

【００１６】室外熱交換器１０と室内熱交換器１２とに
は、それぞれファン２０が設けられており、熱交換効率
を高めている。

【００１７】室外熱交換器１０には、暖房運転時の冷媒
の入口近傍に冷媒温度を検知する温度センサＴ１が設け
られており、暖房運転時に蒸発器として作用する室外熱
交換器１０の冷媒入口温度を検出するようになってい
る。また、室内熱交換器１２には、冷房運転時の冷媒の
入口近傍に冷媒温度を検知する温度センサＴ２が設けら
れており、冷房運転時に蒸発器として作用する室内熱交
換器１２の冷媒入口温度を検知している。

【００１８】温度センサＴ１とＴ２とは、それぞれ制御
装置２１に接続されており、それぞれの検知信号を制御
装置に送信するようになっている。

【００１９】制御装置２１は、電動膨脹弁１６及びコン
プレッサ１８に接続されており、温度センサＴ１または
Ｔ２で検知した温度が所定温度以下である場合には、コ
ンプレッサ１８の出力を低下し、または電動膨脹弁１６
の開度を大きくして蒸発器として作用している熱交換器
に通常よりも高温高圧の冷媒を流し込んで凍結防止処理
をおこなうようになっている。

【００２０】図１の冷凍サイクルにおいて、四方弁１４
は暖房時に実線状態になり、冷房時に破線状態となる。
そして矢印Ａは暖房時における非共沸混合冷媒の流れ方
向を示し、矢印Ｂは冷房時における非共沸混合冷媒の流
れ方向を示している。

【００２１】次に、上記実施例における動作を説明す
る。

【００２２】まず、図３を参照すると、図３は図１の空
気調和装置の冷凍サイクルをモリエル線図に表したもの
である。

【００２３】図３において、非共沸混合冷媒は圧力一定
条件で等温線が一定ではなく、飽和液線３１と飽和蒸気
線３２の間の等温線３４は、飽和液線３１から飽和蒸気
線３２に向かっていくに従って、右下がりになってい
る。

【００２４】図３において、点４０から４２の間が、図
１の圧縮機１８により行われる圧縮行程である。

【００２５】また、図３の点４２から４４の間が凝縮行
程であり、図１の凝縮器として働く暖房時の室内熱交換
器１２と、冷房時の室外熱交換器１０により行われる行
程である。

【００２６】さらに、図４の点４４から４６の間が膨張
行程であり、図１の電動膨張弁１６の開閉操作により達
成される。

【００２７】そして、図３の点４６から４０の間が、蒸
発行程であり、図１の蒸発器として働く冷房時の室内熱
交換器１２と、暖房時の室外熱交換器１０により行われ
る行程である。

【００２８】まず、暖房時には、図１において冷媒が矢
印Ａ方向に移動し、図１の室外熱交換器１０が蒸発器と
して作用し、室内熱交換器１２は凝縮器として作用す
る。

【００２９】この暖房時に、図１の室外熱交換器１０で
は、蒸発器として作用するので冷媒温度が低下するが、
周囲温度が低い場合には冷媒温度は更に低い温度となる
ために着霜が生じる場合がある。

【００３０】ここで、図３に示すいわゆるモリエル線図
を参照すると、室外熱交換器１０では、蒸発器として作
用する図１の室外熱交換器１０の入口付近（図３の点４
６付近に相当）の温度が出口付近（図３の点４０付近）
の温度及び中間（図３の点４０と４６との間）の温度よ
りも低くなる。

【００３１】例えば、非共沸混合冷媒を用いた場合に
は、低圧圧損がない場合、蒸発器入口、中間、出口温度
は、この順序で８．９℃（乾き度３０％）と、１１．２
℃（乾き度６５％）と、１３．４℃（乾き度１００％）
と変化する。

【００３２】実際に圧力損失が生じた場合であっても、
８．９℃（乾き度３０％）、１０．３℃（乾き度６５
％）、１１．６℃（乾き度１００％）となり、いずれに
しても入口よりも中間及び出口のほうが温度が高く入口
温度が一番温度が低くなり、着霜し易い。

【００３３】従って、室外熱交換器１０の入口に設けた
温度センサＴ１により検知した温度のみに基づいて凍結
防止制御をすれば、室外熱交換器１０の凍結を確実に防
止することができるのである。

【００３４】そして、制御装置２１は、温度センサＴ１
が所定温度（着霜が生じる温度）になったことを検知す
ると、コンプレッサ１８の出力を低下させて、暖房能力
の低下を図り、室外熱交換器１０の温度を上昇させて凍
結を防止する。また、必要によって、膨脹弁１６の開度
を大きくする制御をおこなう。

【００３５】同様にして、冷房時には、室内熱交換器１
２が蒸発器として作用する。

【００３６】この冷房時には、室内熱交換器１２が蒸発
器として作用するので、上述した暖房時の室外熱交換器
１０と同様に、冷媒入口における温度が一番低くなる。
従って、冷媒入口付近に設けた温度センサＴ２の温度が
検知した温度のみに基づいて上述の凍結防止制御をすれ
ば、室内熱交換器１２の凍結を確実に防止することがで
きるのである。

【００３７】ここで、制御装置２１は、温度センサＴ２
が所定温度になったことを検知すると、コンプレッサ１
８の出力を低下させて、冷房能力の低下を図り、室内熱
交換器１２の温度を上昇させて凍結を防止する。また、
必要によって、膨脹弁１６の開度を大きくする制御をお
こなう。

【００３８】本発明の空気調和機は、上記実施例に限定
されず、請求の範囲に記載の要旨を逸脱しない範囲で種
々変形可能である。

【００３９】例えば、上述した実施例では、１つの室外
熱交換器と１つの室内熱交換器とを備える空気調和機で
あったが、これに限定されず、複数の室外熱交換器と複
数の室内熱交換器とを備えてもよい。この場合にも、各
室内熱交換器（蒸発器）の入口に設けられた一つの温度
センサのみに基づいて凍結防止をおこなうことはいうま
でもない。

【００４０】また、熱交換器には他の目的、例えば、ス
ーパーヒートの防止を目的として出口側に温度センサＴ
３（図２参照）を用いるものであってもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、蒸
発器では、蒸発過程において最も低温となる冷媒入口の
近傍にのみ温度センサを配置し、この温度センサからの
検知温度を制御装置が検知して、所定温度以下の場合に
凍結防止制御をおこなう構成であるから、空気調和装置
全体の構成を簡易にすることができ、且つ一の検知信号
のみの判断で足りるから制御装置の構成も簡易にするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気調和機の好ましい実施例を示す冷
媒回路を示す図。

【図２】図１の冷媒回路における暖房時の室外熱交換器
もしくは冷房時の室内熱交換器を示す図。

【図３】図１に示す回路のモリエル線図。

【図４】従来の冷媒回路における暖房時の室外熱交換器
もしくは冷房時の室内熱交換器を示す図。

【図５】従来の回路のモリエル線図。

【符号の説明】

１０ 室外熱交換器（凝縮器または圧縮器） １２ 室内熱交換器（圧縮器または凝縮器） Ｔ１、Ｔ２ 温度センサ ２１ 制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 幸治 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸発器と凝縮器と圧縮機とを備え、高沸
   点冷媒と低沸点冷媒からなる非共沸混合冷媒を用いる空
   気調和機において、 上記蒸発器の冷媒入口近傍に設けた温度センサと、この
   温度センサにより検知した温度に基づいて前記蒸発器の
   凍結防止制御をおこなう制御装置とを備えることを特徴
   とする空気調和機。