JPH08152203A - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機

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JPH08152203A
JPH08152203A JP6295333A JP29533394A JPH08152203A JP H08152203 A JPH08152203 A JP H08152203A JP 6295333 A JP6295333 A JP 6295333A JP 29533394 A JP29533394 A JP 29533394A JP H08152203 A JPH08152203 A JP H08152203A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷媒として非共沸混合冷媒を用いた場合に、
室外熱交換器の着霜を確実に防止することができる空気
調和機を提供する。 【構成】 高沸点冷媒と低沸点冷媒とからなる非共沸混
合冷媒を用いるとともに室外熱交換器４を有する空気調
和機において、室外熱交換器４が暖房時に蒸発器として
作用する際に、第２の温度センサＳ２により検出された
外気温度Ｔｇと第１の温度センサＳ１により検出された
蒸発器の入口温度Ｔｅの温度差に基づいて、制御部１０
０が膨張弁５の開度を制御する。これにより、室外熱交
換器の着霜を確実に防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高沸点冷媒と低沸点冷
媒とからなる非共沸混合冷媒を用いる空気調和機に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ヒートポンプ式空気調和機の冷
媒回路は、圧縮機、室内熱交換器、減圧装置、室外熱交
換器、四方弁から構成されていて、暖房時にはこの順序
で冷媒が循環され、冷房時には暖房時とは逆方向に冷媒
が循環される。
【０００３】ヒートポンプ式空気調和機において、冷媒
とし単一冷媒（例えばＲ−２２）が使用されている場合
には、この単一冷媒の圧力が一定で且つ気液混合時には
冷媒の温度は一定となり、温度グライドがない。
【０００４】このような単一冷媒を用いる空気調和機で
は、暖房時に蒸発器として作用する室外熱交換器で冷媒
を制御する際には、室外熱交換器の入口もしくは中間
（圧力損失により温度が入口よりも低くなるため）で、
着霜時の温度検出を行っている。通常、室外熱交換器の
入口温度が−３°Ｃ以下になると、着霜が始まる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年、オゾン破
壊を防止する目的等から、空気調和機の冷媒として、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
ものが知られている。
【０００６】冷媒として、かかる非共沸混合冷媒を用い
ると、非共沸混合冷媒の圧力が一定で且つ気液混合時に
はその非共沸混合冷媒の等温線は、図２に示すように、
飽和液線から飽和蒸発線に向かって右下がりになるた
め、温度グライド（例えば５kg／cm2 で約６°Ｃ）が生
じる。従って、非共沸混合冷媒を用いる空気調和機で
は、非共沸混合冷媒の温度グライドにより蒸発器として
作用する室外熱交換器の入口温度が最も低くなる（温度
グライド以上に室外熱交換器内の圧力損失が無い場合）
為、着霜温度の検出には、室外熱交換器の入口の温度を
検出することが望ましい。
【０００７】また、蒸発器として作用する室外熱交換器
の着霜は、外気温度の影響を受け、室外熱交換器の入口
温度が冷媒着霜温度以上でも外気温度が十分低ければ、
着霜が生じることがある。
【０００８】従って、室外熱交換器の入口温度のみに基
づいて膨脹弁の開閉を制御したのでは、室外熱交換器の
着霜を確実に防止することができない。
【０００９】そこで、本発明は上記課題を解消するため
に、冷媒として非共沸混合冷媒を用いた場合に、室外熱
交換器の着霜を確実に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している。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、高沸点冷媒と低沸点冷媒とからなる非共沸混合冷媒
を、圧縮機、室内熱交換器、膨脹弁、室外熱交換器を環
状に接続した冷媒回路に循環させてなる空気調和機にお
いて、前記室外熱交換器が暖房時に蒸発器として作用す
る際に蒸発器の入口温度を検出する第１の温度センサ
と、外気温度を検出する第２の温度センサと、前記外気
温度と前記蒸発器の入口温度の温度差に基づいて、前記
膨脹弁の開度を制御する制御部とを備えることを特徴と
する。
【００１１】請求項２に記載の発明は、高沸点冷媒と低
沸点冷媒とからなる非共沸混合冷媒を、圧縮機、室内熱
交換器、膨脹弁、室外熱交換器を環状に接続した冷媒回
路に循環させてなる空気調和機において、前記室外熱交
換器が暖房時に蒸発器として作用する際に蒸発器の入口
温度を検出する第１の温度センサと、外気温度を検出す
る第２の温度センサと、前記外気温度と前記蒸発器の入
口温度の温度差が所定値になるように前記膨脹弁の開度
を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
【作用】請求項１に記載の発明では、冷媒として非共沸
混合冷媒を用いる冷媒回路を有する冷媒回路において、
制御部は、第１の温度センサからの室外熱交換器の入口
温度と、第２の温度センサからの外気温度に基づいて、
膨脹弁の開度を制御して、室外熱交換器の着霜を防止す
る。このように、蒸発器として作用する室外熱交換器の
入口温度と着霜と密接な関係にある外気温度との温度差
に基づいて冷媒を制御しているので、室外熱交換器の着
霜を確実に防止することができる。
【００１３】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、制御部は、第２の温度センサからの
外気温度と、第１の温度センサからの蒸発器の入口温度
との差が所定値なるように、膨脹弁の開度を制御して、
室外熱交換器の着霜を防止する。従って、室外熱交換器
の着霜を確実に防止するとともに安定な運転を図ること
ができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【００１５】図１は、本発明の冷凍装置の一例として、
冷房と暖房を行うヒートポンプ式空気調和機を示してい
る。空気調和機の冷媒回路は、圧縮機１、四方弁３、室
外熱交換器４、冷房時に略全開状態となり暖房時にその
開度が調整される電動式膨脹弁５、レシーバ１８、冷房
時にその開度が調整され暖房時に略全開状態に設定され
る電動式膨脹弁８、室内熱交換器７、アキュムレータ１
９等を冷媒管により接続している。圧縮機１は四方弁３
を介して室外熱交換器４を接続するとともに、四方弁３
により室内熱交換器７を接続している。室内熱交換器７
とレシーバ１８の間に電動膨張弁（膨脹弁）５を設け、
室外熱交換器４とレシーバ１８の間に電動膨張弁８を設
けている。
【００１６】室外熱交換器４はファン４ａを備え、室内
熱交換器７はファン７ａを備えている。
【００１７】制御部１００は、室外熱交換器４の入口温
度を検出するための第１の温度センサＳ１と、外気温度
を検出するための第２の温度センサＳ２と、電動膨張弁
５に接続されている。
【００１８】空気調和器の冷媒回路を循環する冷媒とし
ては、高沸点冷媒と低沸点冷媒とからなる非共沸混合冷
媒が用いられる。非共沸混合冷媒としては、たとえばＲ
１３４ａを５２Ｗｔ％、Ｒ１２５を２５Ｗｔ％、Ｒ３２
を２３Ｗｔ％で混合した３種混合冷媒が用いられる。一
般に、Ｒ１３４ａの沸点は−２６°Ｃ、Ｒ１２５の沸点
は−４８°Ｃ、Ｒ３２の沸点は−５２°Ｃである。この
ような組成比の３種混合冷媒では、一般的に、蒸発時に
は沸点の低いＲ３２やＲ１２５から先に蒸発しやすく、
凝縮時には沸点の高いＲ１３４ａから凝縮しやすいため
に、熱交換器内で組成比が変化して、図２に示すよう
に、温度グライドが生じる。このため、熱交換器が蒸発
器として作用する場合には入口側の温度が最も低くな
る。
【００１９】次に、本実施例の作用を説明する。 （冷房運転時）図１に示す空気調和機の冷媒回路におい
ては、冷房サイクルでは、室外熱交換器４が凝縮器とし
て作用し、図１の四方弁３が実線で示すように位置し、
冷媒が圧縮機１から吐き出され、四方弁３、室外熱交換
器４、電動膨張弁５（略全開状態）、レシーバ１８、電
動膨張弁８、室内熱交換器７、四方弁３、アキュムレー
タ１９、圧縮機１の順で循環される。 （暖房運転時）一方、暖房サイクルでは、室内熱交換器
７が凝縮器として作用し、室外熱交換器４が蒸発器とし
て作用し、図１の四方弁３が破線で示すように位置し、
冷媒が圧縮機１、室内熱交換器７、電動膨張弁８、レシ
ーバ１８、電動膨張弁５（略全開状態）、室外熱交換器
４、四方弁３、アキュムレータ１９、圧縮機１の順で循
環される。
【００２０】非共沸混合冷媒を用いる場合には、図２に
示すように温度グライドが生じるので、蒸発器として作
用する室外熱交換器４の入口４ｂの温度が最も下がるこ
とになる。
【００２１】一方、蒸発器の温度が所定の着霜温度以下
になると着霜が始まり、着霜もが始まると暖房能力が著
しく低下してしまう。従って、このような着霜を防止し
て着霜を防止している。
【００２２】そこで、制御部１００は、暖房時の電動膨
張弁５の弁開度の制御を、次式（１）に示すように、外
気温度Ｔｇと蒸発器の入口４ｂの温度Ｔｅとの差で制御
する。
【００２３】Ｔｅ＝Ｔｇ−α …… （１） ただし、α：一定値 このように、蒸発器の入口温度と着霜と密接な関係にあ
る外気温度との関係で電動膨脹弁５の開度を制御して、
蒸発器の着霜を防止する。
【００２４】例えば、非共沸混合冷媒では、暖房標準条
件（内２０°Ｃ／−、外気温度７／６°Ｃ）で、過熱度
制御すると蒸発器として作用する室外熱交換器４は着霜
するのが一般的である。そこで、蒸発器の入口４ｂの温
度を着霜する限界以上にしておく必要がある。
【００２５】一例としては、蒸発器の入口４ｂの温度Ｔ
ｅと外気温度Ｔｇの関係式である上述した（１）式にお
いて、一定値αを実験的に求めて９°Ｃとすると、 Ｔｅ＝Ｔｇ−９ …… （２） となるように非共沸混合冷媒を制御して、蒸発器である
室外熱交換器４で着霜を起こさないようにして暖房能力
の低下を起こさずに暖房運転を行う。
【００２６】上述の（２）式にて、例えば蒸発器の入口
４ｂの温度Ｔｇが７°Ｃとすると、着霜を起こさないよ
うにして暖房運転を行える蒸発器の入口温度Ｔｅの適切
な値は計算上−２°Ｃである。
【００２７】例えば、蒸発器の入口温度Ｔｅの実測値が
３°Ｃであるとすると、この実測値３°Ｃは上述した外
気温度Ｔｇの目標値−２°Ｃに比べて高いので、図１の
電動膨張弁５の弁開度を絞って、蒸発器の入口温度Ｔｅ
を適切な値である−２°Ｃに近づけるように制御する。
【００２８】また、蒸発器の入口温度Ｔｅの実測値が−
５°Ｃであるとすると、この実測値−５°Ｃは上述した
外気温度Ｔｇの目標値は−２°Ｃに比べて低いので、図
１の電動膨張弁５の弁開度を開けて、蒸発器の入口温度
Ｔｅを適切な値である−２°Ｃに近づけるように制御す
る。
【００２９】このように、温度グライドを有する非共沸
混合冷媒を循環させる冷凍サイクルにおいて、暖房時に
蒸発器として作用する室外熱交換器における冷媒制御
を、外気温度と蒸発器の入口温度の温度差で行う。これ
により、非共沸混合冷媒を制御して、着霜を起こさない
ようにして暖房能力の低下を起こさずに暖房運転を行え
る。
【００３０】
【発明の効果】請求項１に記載の発明では、冷媒として
非共沸混合冷媒を用いる冷媒回路を有する冷媒回路にお
いて、制御部は、第２の温度センサが検出した外気温度
と、第１の温度センサが検出した蒸発器の入口温度に基
づいて、膨脹弁の開度を制御して、室外熱交換器を着霜
を防止する。このように、着霜時に密接な関係にある蒸
発器の入口温度と外気温度との温度差に基づいて冷媒を
制御しているので、室外熱交換器の着霜を確実に防止す
ることができる。
【００３１】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、制御部は、第２の温度センサからの
外気温度と、第１の温度センサからの蒸発器の入口温度
との差が所定値なるように、膨脹弁の開度を制御して、
室外熱交換器の着霜を防止しているので、室外熱交換器
の着霜を確実に防止するとともに安定な運転を図ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気調和機の冷媒回路を示す図であ
る。
【図２】非共沸混合冷媒のモリエル線図である。
【符号の説明】
４ 室外熱交換器（暖房時蒸発器） ５ 電動膨張弁（膨脹弁） １００ 制御部 Ｔｅ 蒸発器の入口温度 Ｔｇ 外気温度 Ｓ１ 第１の温度センサ Ｓ２ 第２の温度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 志村 一廣 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高沸点冷媒と低沸点冷媒とからなる非共
    沸混合冷媒を、圧縮機、室内熱交換器、膨脹弁、室外熱
    交換器を環状に接続した冷媒回路に循環させてなる空気
    調和機において、 前記室外熱交換器が暖房時に蒸発器として作用する際に
    蒸発器の入口温度を検出する第１の温度センサと、外気
    温度を検出する第２の温度センサと、前記外気温度と前
    記蒸発器の入口温度の温度差に基づいて、前記膨脹弁の
    開度を制御する制御部とを備えることを特徴とする空気
    調和機。
  2. 【請求項２】 高沸点冷媒と低沸点冷媒とからなる非共
    沸混合冷媒を、圧縮機、室内熱交換器、膨脹弁、室外熱
    交換器を環状に接続した冷媒回路に循環させてなる空気
    調和機において、 前記室外熱交換器が暖房時に蒸発器として作用する際に
    蒸発器の入口温度を検出する第１の温度センサと、外気
    温度を検出する第２の温度センサと、前記外気温度と前
    記蒸発器の入口温度の温度差が所定値になるように前記
    膨脹弁の開度を制御する制御部とを備えることを特徴と
    する空気調和機。
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