JPH08296883A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】圧縮機２と室外熱交換器４と室外減圧装置２１
と吐出ガス温度検出センサ１７と圧力センサ３０を有す
る室外ユニット１と、電子膨張弁１０と室内熱交換器９
を有する室内ユニット８と、電子膨張弁１０を制御する
制御装置とを備え、圧縮機２からの吐出ガスの温度と圧
力から制御装置で吐出ガス過熱度を演算し、その値が所
定値以上を保持する様に制御する。 【効果】吐出ガス過熱度を所定値以上にすることによ
り、冷媒に溶解している冷凍機油の油粘度を保持し、圧
縮機の軸受の信頼性が確保できる。また多量の液冷媒の
圧縮機戻りが防止でき、圧縮機への過大なストレスがか
かることを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、室外機と室内機とから
なる空冷式空気調和機に係り、特に減圧装置として絞り
量を調整可能な膨張弁を有し、膨張弁開度を吐出ガス温
度単独または吐出ガス温度と凝縮温度の差（吐出ガス過
熱度）により制御する空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の空気調和機では、特願平5−79598
号明細書のように圧縮機が吐出する冷媒ガスの温度を検
出する吐出ガス温度検出装置と冷媒を減圧する膨張弁を
有し、吐出ガス温度により予め記憶させてある膨張弁開
度テーブルに基づき、膨張弁の開度を予め設定された複
数段の開度に段階的に変化させながらフィードバック制
御することにより、冷凍サイクル過熱度を最適化させ、
冷凍サイクルを安定化させている。

【０００３】従来技術においては余剰冷媒制御可能なア
キュームレータを有した接続配管長によらず冷媒追加封
入不要な空気調和機において、膨張弁の開度を前記複数
段階に変化させ、冷凍サイクル過熱度を安定させてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術を容量制
御の可能な圧縮機を搭載し、かつアキュームレータによ
り接続配管長により冷媒追加封入不要な空気調和機に適
用した場合、低負荷運転時に冷媒循環量が減少し、冷媒
に溶解している冷凍機油が圧縮機に戻りにくくなる。冷
凍機油を戻しやすくするため、アキュームレータから圧
縮機に戻る液冷媒量を増加させるとその結果、吐出ガス
過熱度が小さくなる。吐出ガス過熱度が低下すると冷媒
に溶解している油の粘度が下がり、潤滑性能が低下する
ため、圧縮機軸受の信頼性が損なわれると共に、多量の
液冷媒が圧縮機に戻ることにより、圧縮機構に過大なス
トレスをかけるという問題がある。

【０００５】本発明の目的は吐出ガス過熱度の値がある
一定値をある一定時間下回った時、膨張弁開度を所定の
値または現状開度に所定係数を乗した値まで変化させ、
ある一定値以上の吐出ガス過熱度を保持するように膨張
弁を制御し、冷媒に溶解している冷凍機油の粘度を保ち
圧縮機軸受の信頼性を維持する。またアキュームレータ
から圧縮機に戻る液冷媒量を抑制し、圧縮機にかかるス
トレスを減少させることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の空気調和機は室外ユニットと前記室外ユニ
ットにガス配管と液配管で接続された室内ユニットで冷
凍サイクルを構成し、前記室外ユニットは冷媒ガスを圧
縮する圧縮機と外部熱源と冷媒を熱交換させる室外熱交
換器を含んでなり、前記室内ユニットは冷媒と室内空気
とを熱交換させる室内熱交換器を含んでなり、前記圧縮
機が吐出する冷媒ガスの温度を検出する吐出ガス温度検
出装置及び絞り量を調整可能な膨張弁を備えるとともに
検出した吐出ガス温度の出力値により、絞り量を調整可
能な膨張弁を制御する空気調和機において、圧縮機の吐
出圧力に対する凝縮温度を検知演算する機構を有し吐出
ガス温度と該凝縮温度の差（吐出ガス過熱度）が所定時
間の間、所定値以下を継続した場合に吐出ガス温度の出
力値によらず前記膨張弁の開度を所定の値まで閉じるこ
とにより、吐出ガス過熱度を上昇させるものである。

【０００７】また、本発明の空気調和機は、室外ユニッ
トと該室外ユニットにガス配管と液配管で接続された室
内ユニットで冷凍サイクルを構成し、前記室外ユニット
は冷媒ガスを圧縮する圧縮機と外部熱源と冷媒を熱交換
させる室外熱交換器を含んでなり、前記室内ユニットは
冷媒と室内空気とを熱交換させる室内熱交換器とを含ん
でなり、前記圧縮機が吐出する冷媒ガスの温度を検出す
る吐出ガス温度検出装置及び絞り量を調整可能な膨張弁
を備え検出した吐出ガス温度の出力値により、絞り量を
調整可能な膨張弁を制御する空気調和機において、圧縮
機の吐出圧力に対する凝縮温度を検知演算する機構を有
し、吐出ガス温度と凝縮温度の差（吐出ガス過熱度）が
所定時間・所定値以下で継続した場合、吐出ガス温度の
出力値によらず前記膨張弁のその時点の開度に所定定数
をかけて膨張弁開度を決定し、その計算値まで膨張弁を
閉じることにより、吐出ガス過熱度を上昇させる。

【０００８】

【作用】本発明による吐出ガス過熱度検出機構では、温
度センサなどにより圧縮機吐出ガス温度が検知され、圧
力センサなどにより凝縮温度が検出・演算される。それ
ぞれの情報から室外制御装置で吐出ガス過熱度を演算
し、その値が所定値以下を所定時間継続した場合、膨張
弁開度を所定値またはその時点の開度に所定定数ｋをか
けた開度まで閉じる信号を膨張弁開度制御装置に送信す
る。膨張弁開度制御装置は受信した信号により、膨張弁
開度を開閉する。これにより膨張弁は要求された開度ま
で閉じる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１および図２を
参照して説明する。

【００１０】図１に示す第一の実施例の空気調和機は室
内機としての室内ユニット一台に室外機としての室外ユ
ニット一台を配管で接続したペアタイプである。

【００１１】室外ユニット１は、圧縮機２と、圧縮機２
の吐出口に第一のポートを接続させた四方弁３と、その
間に取り付けられた吐出ガス圧力を検知する圧力センサ
３０と、四方弁３の第二のポートに冷媒流路の一端を接
続した室外熱交換器４と、四方弁３の第四のポートに接
続された止め弁２８と、圧縮機２の吸い込み口に一端を
接続させ他端を四方弁３の第三のポートに接続させたア
キュームレータ５と、一端を室外機交換器４の冷媒流路
の他端に接続させたサブクーラ２２と、サブクーラ２２
の他端に接続されたキャピラリチューブである室外減圧
装置２１と、一端を室外熱交換器４に接続させ他端を前
記室外減圧装置２１に接続させた逆止弁２５と、室外減
圧装置２１と逆止弁２５との接続管に接続された止め弁
２９と、圧縮機吐出ガス温度を検知する温度センサ１７
と、室外吸込温度を検知する温度センサ１５と、冷房時
に凝縮温度を暖房時に蒸発温度を検知する温度センサ１
６と、これら温度センサ１５，１６，１７と前記圧力セ
ンサ３０に接続されこれらからの信号を取込む室外側制
御装置１１とを含んでいる。

【００１２】また室内ユニット８は冷媒流路の一端をガ
ス配管７及び止め弁２８を介して四方弁の第四のポート
に連通させた室内熱交換器９と、一端を該室内熱交換器
９の冷媒流路の他端に接続された室内減圧装置である電
子膨張弁１０と、室内吸込空気温度を検知する温度セン
サ１７と、室内吹出空気温度を検知する温度センサ２０
と、冷房時に蒸発温度を暖房時に凝縮温度を検知する温
度センサ１８と、これら温度センサ１８，１９，２０に
接続されこれら温度センサからの信号を取込むととも
に、動作指令回路１３及び運転情報回路１４を介して室
外ユニット１の室外側制御装置１１に接続されている室
内側制御装置１２とを含んでいる。室内側制御装置１２
は、また室内空気温度設定手段を備えている。電子膨張
弁１０は受信したパルス数に応じて開度を変化させる。
電子膨張弁１０はまた、その開度を室内制御装置１２に
伝送する手段を備えている。

【００１３】止め弁２９の他端は液配管６を介して電子
膨張弁１０の他端と連結されている。

【００１４】また、室内側制御装置１２は温度センサ１
８，１９，２０の信号を取込み、信号変換を行ったの
ち、室内空気温度設定値及び電子膨張弁１０の開度情報
の信号とともに運転情報回路１４を通して室外側制御装
置１１に送り込むように構成されている。室外側制御装
置１１は、温度センサ１５，１６，１７及び圧力センサ
３０の信号と、室内側制御装置１２から送信される温度
センサ１８，１９，２０の信号及び室内側空気温度設定
値及び電子膨張弁１０の開度情報の信号を取り込んでい
る。

【００１５】冷房時の冷凍サイクルでは、四方弁３はそ
の第一と第二のポート及び第三と第四のポートがそれぞ
れ連通されるように操作される。この冷凍サイクルで
は、室外ユニット１の圧縮機２によって冷媒が高温高圧
に圧縮され、四方弁３から室外熱交換器４に入り凝縮さ
れ液冷媒となる。冷媒はサブクーラ２２で過冷却され、
室外減圧装置２１により減圧され、二相冷媒となって液
配管６内を流れ、室内ユニット８に流入する。室内ユニ
ット８に流入した二相冷媒は、電子膨張弁１０を通って
断熱膨張し、次いで室内熱交換器９で蒸発しつつ室内空
気の熱を奪って冷房を行い、自身は低温低圧のガス冷媒
となってガス配管７内を流れ、再び室外ユニット１に戻
る。室外ユニット１に戻ったガス冷媒は、四方弁３を経
てアキュームレータ５に入り、ここで気液分離された後
圧縮機２に戻る。

【００１６】一方、暖房の冷凍サイクルでは、四方弁３
はその第一と第四のポート及び第二と第三のポートがそ
れぞれ連通されるように操作され、冷房時の冷媒回路と
は、逆方向に循環する冷媒回路が形成される。この冷凍
サイクルでは、室外ユニット１の圧縮機２によって高温
高圧に圧縮されたガス冷媒は、四方弁３，ガス配管７を
経て、室内ユニット８に流入する。室内ユニット８に流
入したガス冷媒は室内熱交換器９の冷媒流路に流れ込
み、ここで熱を放出して暖房を行い、自身は冷却されて
液化し、電子膨張弁１０で減圧され二相冷媒となった
後、液配管６を経て室外ユニット１に流れ込む。室外ユ
ニット１に流れ込んだ二相冷媒は逆止弁２５を通り、室
外熱交換器４で蒸発した後、四方弁３及びアキュームレ
ータ５を経て圧縮機２に戻る。

【００１７】本実施例では室外側制御装置１１が温度セ
ンサ１７により検出した吐出ガス温度と圧力センサ３０
により検出した圧力から吐出ガス温度と凝縮温度との差
（吐出ガス過熱度）を演算し、この吐出ガス過熱度の値
が、図２に示す所定値TdSH1を所定時間Ｔ１継続して下
回った場合、電子膨張弁１０の開度を所定値PVLSE1まで
閉じる信号を動作指令回路１３を通して室内側制御装置
１２に送信する。室内側制御装置１２は受信した信号を
パルス信号に変換した後、電子膨張弁１０に送り、電子
膨張弁は所定値PVLSE1まで閉じる。これにより冷媒流量
が減少し、吐出ガス過熱度が増加するが、増加した吐出
ガス過熱度の値が所定値TdSH1 より未だ低く、所定時間
Ｔ１継続した場合、膨張弁開度を所定値PVLSE2まで閉じ
る。このような制御を吐出ガス過熱度の値が所定値TdSH
0 以上になるまで繰り返す。この制御により、吐出ガス
過熱度の値を所定値以上に保持し、冷媒に溶解している
冷凍機油の粘度を保ち圧縮機の軸受の信頼性を確保でき
る。また多量の液冷媒の圧縮機戻りを防止でき、圧縮機
への過大なストレスを防止できる。

【００１８】第二の実施例の空気調和機の構成は第一の
空気調和機と同一である。第二の実施例では、吐出ガス
過熱度の値が所定値TdSH1 を所定時間Ｔ１継続して下回
った場合、その時点の電子膨張弁開度に所定係数ｋをか
けて電子膨張弁開度を決定し、その計算値まで膨張弁を
閉じる。この制御により、実施例１と同様に吐出ガス過
熱度の値を所定値以上に保持し、冷媒に溶解している冷
凍機油の粘度を保ち、圧縮機の軸受の信頼性を確保でき
る。また多量の液冷媒の圧縮機戻りを防止でき、圧縮機
への過大なストレスを防止できる。

【００１９】

【発明の効果】TdSHの値が所定値TdSH1 を所定時間Ｔ１
継続して下回った場合、電子膨張弁開度を所定値PVLSE1
またはその時点の開度に所定係数ｋをかけた値PVLSE1′
まで閉じる制御により、TdSHの値を所定値TdSH0 以上に
保持し、冷媒に溶解している冷凍機油の粘度を保ち、圧
縮機の軸受の信頼性を確保できる。また多量の液冷媒の
圧縮機戻りを防止でき、圧縮機への過大なストレスを防
止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による吐出ガス過熱度と膨張弁開度の関
係を示した説明図。

【図２】本発明の第１，第２の実施例であるペアタイプ
空気調和機の冷凍サイクル系統図。

【符号の説明】

１…室外ユニット、２…圧縮機、３…四方弁、４…室外
熱交換器、５…アキュームレータ、６…液配管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐久間 康治 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所空調システム事業部内 (72)発明者 岡部 眞幸 静岡県清水市村松390番地 日立清水エン ジニアリング株式会社内 (72)発明者 小浜 静夫 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所空調システム事業部内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】室外ユニットと前記室外ユニットにガス配
   管と液配管で接続された室内ユニットで冷凍サイクルを
   構成し、前記室外ユニットは冷媒ガスを圧縮する圧縮機
   と、外部熱源と、冷媒を熱交換させる室外熱交換器を含
   んでなり、前記室内ユニットは冷媒と室内空気と熱交換
   させる室内熱交換器を含んでなり、前記圧縮機が吐出す
   る冷媒ガスの温度を検出する吐出ガス温度検出装置及び
   絞り量を調整可能な膨張弁を備えるとともに検出した吐
   出ガス温度の出力値により、絞り量を調整可能な膨張弁
   を制御する空気調和機において、圧縮機の吐出圧力に対
   する凝縮温度を検知演算する機構を有し、吐出ガス温度
   と前記凝縮温度の差（吐出ガス過熱度）が所定時間の
   間、所定値以下を継続した場合に前記膨張弁の開度を所
   定の値まで閉じることを特徴とする空気調和機。