JPH10185342A

JPH10185342A - ヒートポンプ式空気調和機

Info

Publication number: JPH10185342A
Application number: JP33931396A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Aoyama; 繁男青山; Kazuhiko Machida; 和彦町田
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-12-19
Filing date: 1996-12-19
Publication date: 1998-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】空気調和機において冬季などの外気温が低い
場合にも冷房運転を必要とする場合に消費電力の低減化
を図る。【解決手段】圧縮機１の吸入配管、及び吐出配管を第
１二方弁を介して連通する第１バイパス回路、及び室外
膨張弁５には室外膨張弁５の入口配管、及び出口配管と
を第２二方弁、冷媒タンクＴ、冷媒搬送ポンプＰＭを介
して連通する第２バイパス回路を備え、外気温Ｔｏが所
定外気温ＴＬ以下の場合は、圧縮機１を停止し、室外膨
張弁５を全閉、第１二方弁ＢＶ１を開、第２二方弁ＢＶ
２を開として、冷媒搬送ポンプＰＭを運転する。これに
より、室外熱交換器３にて低外気雰囲気で凝縮して液冷
媒が室内ユニットＢへ搬送され、室内熱交換器１２にて
蒸発後、冷媒自身は過熱蒸気となって室外ユニットＡへ
戻るという圧縮機１の運転を必要としない冷凍サイクル
の運転が可能となり、消費電力の大幅低減を実現でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気を熱源とする
ヒートポンプ式空気調和機において、冬季などの外気温
が低い場合にも冷房運転を必要とする場合に消費電力の
低減化を図る冷凍サイクルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ヒートポンプ式空気調和機については、
既にさまざまな開発がされており、その中で一般的なヒ
ートポンプ式空気調和機の基本的な技術について以下述
べる。

【０００３】上記従来のヒートポンプ式空気調和機は図
５に示すように、室外ユニットＡｏ、及び室内ユニット
Ｂｏから構成されている。

【０００４】室外ユニットＡｏは、圧縮機１，四方弁
２，室外熱交換器３，室外送風機４，室外膨張弁５，第
１逆止弁６からなり、そして室内ユニットＢｏは室内膨
張弁１１，室内熱交換器１２，第２逆止弁６ｂ，室内送
風機１３から構成されている。

【０００５】そして、圧縮機１，四方弁２，室外熱交換
器３，室外膨張弁５，室内膨張弁１１，室内熱交換器１
２，四方弁２，圧縮機１を冷媒配管にて環状に順次接続
して冷凍サイクルを形成している。

【０００６】また、室外ユニットＡｏ、及び室内ユニッ
トＢｏは冷媒配管にて連通されている。

【０００７】以上のように構成されたヒートポンプ式空
気調和機について、その動作を説明する。

【０００８】まず、冷房運転の場合、四方弁２によって
冷房回路に切り替えられ、図中の実線矢印の方向に冷媒
が流れて冷房サイクルが形成され、室外熱交換器３を凝
縮器、室内熱交換器１２を蒸発器として作用させる。

【０００９】上記冷房サイクルにおいて、圧縮機１を出
た高温高圧のガス冷媒は室外熱交換器３にて凝縮して高
温高圧の液冷媒となり、第１逆止弁６ａを介して室外ユ
ニットＡｏを出て、その後室内ユニットＢｏへ流入し、
室内膨張弁１１にて減圧膨張されて二相冷媒となった冷
媒は、室内熱交換器１２にて蒸発することにより室内空
気から吸熱（冷房運転）するというサイクルを繰り返
す。

【００１０】一方、暖房運転の場合、四方弁２によって
暖房回路に切り替えられ、図中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１２を
凝縮器、室外熱交換器３を蒸発器として作用させる。

【００１１】上記暖房サイクルにおいて、圧縮機１を出
た高温高圧のガス冷媒は室内熱交換器１２にて凝縮する
ことにより室内空気へ放熱（暖房運転）して高温高圧の
液冷媒となり、第２逆止弁６ｂを介して室内ユニットＢ
ｏを出て、その後、室外ユニットＡｏへ流入し、室外膨
張弁５にて減圧膨張されて二相冷媒となった冷媒は、室
外熱交換器３にて蒸発することにより室外空気から吸熱
するというサイクルを繰り返す。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成は、冷房サイクルにおいて、低負荷時、特に冬季
のように外気温が低い条件下で冷房運転を行う場合、空
気熱源であるため気温の低い外気へ廃熱する必要があ
る。

【００１３】そのために室外熱交換器３での凝縮圧力は
通常冷房運転時より低くなり、一般に外気温が１５℃以
下の場合は、圧縮機１の最小圧縮比を確保できなくなる
ため、室外送風機４の回転数を段階的に低下させて凝縮
能力を強制的に低下させて、凝縮圧力、即ち、圧縮機１
の吐出圧力を高める運転を行う。

【００１４】それに伴って、室内ユニットでの冷房能力
も低下し、圧縮機１が一定速運転の場合は低圧縮比運転
であっても冷房能力の低下率ほどには消費電力は低下し
ないため運転効率も大幅に低下してしまうという欠点が
あった。

【００１５】また、圧縮機１が低圧縮比運転であること
から、圧縮機１本体の信頼性低下を招いてしまうという
欠点があった。

【００１６】更に、室外送風機の回転数を段階的に低下
させて凝縮能力を強制的に低下させるため、圧縮機の一
定速運転では室内温度も段階的に変動することとなり、
室温制御性が悪いという欠点があった。

【００１７】そこで、本発明は上記欠点を鑑み、低外気
温時には外気の冷熱を利用して冷媒搬送ポンプにて冷媒
循環運転を行うことにより、圧縮機の運転を不要とし、
電力消費量の大幅低減を実現し得るヒートポンプ式空気
調和機を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、圧縮機，四方弁，室外熱交換器，室外膨張
弁，室内膨張弁，室内熱交換器，四方弁，圧縮機を順次
冷媒配管にて環状に接続して冷凍サイクルを構成する。

【００１９】また、第１二方弁を介して圧縮機の吸入配
管と吐出配管とを連結する第１バイパス回路と、第２二
方弁、冷媒タンク、及び冷媒搬送ポンプを直列に接続し
て室外膨張弁の入口側と出口側とを連結する第２バイパ
ス回路と、室外ユニット付近に設置した外気温センサー
とを備える。

【００２０】また、圧縮機の運転／停止を行う圧縮機運
転制御手段と、室外膨張弁の開度制御を行う膨張弁制御
手段と、第１二方弁、第２二方弁の開閉を制御する二方
弁制御手段と、冷媒搬送ポンプの運転／停止を行うポン
プ運転制御手段と、冷凍サイクルの運転モードを検出す
る運転モード手段と、外気温センサーからの出力を温度
信号に変換する外気温検出手段とを備える。

【００２１】更に、運転モード手段により冷房モードを
検出し、かつ外気温センサーにより検出した外気温が所
定温度以下の場合に、圧縮機を停止し、室外膨張弁を全
閉、第１二方弁を開、第２二方弁を開として、冷媒搬送
ポンプを運転して冷房運転を行うべく、圧縮機運転制御
手段と膨張弁制御手段と二方弁制御手段とポンプ運転制
御手段とを動作させる第１制御装置とを備えるものであ
る。

【００２２】これにより、室外熱交換器にて低外気雰囲
気で凝縮して液冷媒となった冷媒は冷媒搬送ポンプによ
り室内ユニットへ搬送され、室内熱交換器にて蒸発して
室内空気を冷却・冷房した後、冷媒自身は過熱蒸気とな
って室外ユニットへ戻るという圧縮機の運転を必要とし
ない冷凍サイクルの運転が可能となる。

【００２３】つまり、圧縮機に替わって冷媒ポンプを運
転することにより、圧縮機運転時の約１／１０程度の消
費電力で済むこととなり、消費電力の大幅低減を実現で
きる。

【００２４】更に、室外送風機の回転数を段階的に低下
させて凝縮能力を強制的に低下させる必要がないため、
室内温度の変動を抑えられ、室温制御性を向上させるこ
とができる。

【００２５】また、第２の技術的手段として、第１の技
術的手段に対して、室内ユニットの入口配管と前記室内
ユニットの出口配管とをバイパス流量弁を介して連結す
る第３バイパス回路と、室内ユニットの出口配管に設置
した室内ユニット出口冷媒圧力を検出する圧力検出装置
と、室内ユニット出口冷媒温度を検出する温度検出装置
と、圧力検出装置により検出した冷媒圧力と前記温度検
出装置により検出した冷媒温度から冷媒過熱度を算出す
る冷媒過熱度検出手段と、バイパス流量弁の開度制御を
行うバイパス流量弁制御手段と、運転時間を検出する時
間検出手段とを備える。

【００２６】更に、冷媒過熱度検出手段からの出力値が
所定値以下で、かつ時間検出手段による運転時間が所定
時間以上経過した場合に、バイパス流量弁を所定開度開
けるべく、バイパス流量弁制御手段を動作させる第２制
御手段とを備えるものである。

【００２７】これにより、室内の冷房負荷が小さく、必
要熱交換器への必要冷媒循環量が低い場合、バイパス流
量弁の開度を大きくして冷媒搬送ポンプを吐出した冷媒
の一部を室外熱交換器へバイパスすることにより、室内
熱交換器への冷媒循環量の適正化を測ることができ、冷
房負荷の変動に対する応答性が高まり、室温制御性を向
上させることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、圧縮機
と四方弁と室外熱交換器と室外膨張弁と室外送風機とか
らなる室外ユニットと、室内膨張弁と室内熱交換器と室
内送風機とからなる室内ユニットとから構成され、かつ
前記圧縮機，前記四方弁，前記室外熱交換器，前記室外
膨張弁，前記室内膨張弁，前記室内熱交換器，前記四方
弁，前記圧縮機を順次冷媒配管にて環状に接続してなる
冷凍サイクルにおいて第１二方弁を介して前記圧縮機の
吸入配管と吐出配管とを連結する第１バイパス回路と、
第２二方弁、冷媒タンク、及び冷媒搬送ポンプを直列に
接続して前記室外膨張弁の入口側と出口側とを連結する
第２バイパス回路とを備えるものである。

【００２９】また前記室外ユニット付近に設置した外気
温センサーと、前記圧縮機の運転／停止を行う圧縮機運
転制御手段と、前記室外膨張弁の開度制御を行う膨張弁
制御手段と、前記第１二方弁、前記第２二方弁の開閉を
制御する二方弁制御手段と前記冷媒搬送ポンプの運転／
停止を行うポンプ運転制御手段と、前記冷凍サイクルの
運転モードを検出する運転モード手段と、外気温センサ
ーからの出力を温度信号に変換する外気温検出手段とを
備えるものである。

【００３０】更に、前記運転モード手段により冷房モー
ドを検出し、かつ外気温センサーにより検出した外気温
が所定温度以下の場合に、前記圧縮機を停止し、前記室
外膨張弁を全閉、前記第１二方弁を開、前記第２二方弁
を開として、前記冷媒搬送ポンプを運転して冷房運転を
行うべく、前記圧縮機運転制御手段と前記膨張弁制御手
段と前記二方弁制御手段と前記ポンプ運転制御手段とを
動作させる第１制御装置とを備えるものである。

【００３１】上記構成を用いることにより、室外熱交換
器にて低外気雰囲気で凝縮して液冷媒となった冷媒は冷
媒搬送ポンプにより室内ユニットへ搬送され、室内熱交
換器にて蒸発して室内空気を冷却・冷房した後、冷媒自
身は過熱蒸気となって室外ユニットへ戻るという圧縮機
の運転を必要としない冷凍サイクルの運転が可能とな
る。

【００３２】つまり、圧縮機に替わって冷媒ポンプを運
転することにより、圧縮機運転時の約１／１０程度の消
費電力で済むこととなり、消費電力の大幅低減を実現で
きる。また、圧縮機を低圧縮比運転することもなくなる
ため、圧縮機本体の信頼性低下を招くことから解消され
る。

【００３３】更に、室外送風機の回転数を段階的に低下
させて凝縮能力を強制的に低下させる必要がないため、
室内温度の変動を抑えられ、室温制御性を向上させるこ
とができる。

【００３４】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の発明に対して、前記室内ユニットの入口配管と
前記室内ユニットの出口配管とをバイパス流量弁を介し
て連結する第３バイパス回路と、前記室内ユニットの出
口配管に設置した室内ユニット出口冷媒圧力を検出する
圧力検出装置と、室内ユニット出口冷媒温度を検出する
温度検出装置と、前記圧力検出装置により検出した冷媒
圧力と前記温度検出装置により検出した冷媒温度から冷
媒過熱度を算出する冷媒過熱度検出手段と、前記バイパ
ス流量弁の開度制御を行うバイパス流量弁制御手段とを
備えるものである。

【００３５】さらに、運転時間を検出する時間検出手段
と、前記冷媒過熱度検出手段からの出力値が所定値以下
で、かつ前記時間検出手段による運転時間が所定時間以
上経過した場合に、前記バイパス流量弁を所定開度開け
るべく、前記バイパス流量弁制御手段を動作させる第２
制御装置とを備えるものである。

【００３６】上記構成を用いることにより、室内の冷房
負荷が小さく、室内熱交換器への必要冷媒循環量が低い
場合、バイパス流量弁の開度を大きくして冷媒搬送ポン
プを吐出した冷媒の一部を室外熱交換器へバイパスする
ことにより、室内熱交換器への冷媒循環量の適正化を図
ることができ、冷房負荷の変動に対する応答性が高ま
り、室温制御性を向上させることができる。

【００３７】

【実施例】以下、本発明によるヒートポンプ式空気調和
機の実施例について図面を参照しながら説明する。尚、
従来と同一構成については同一符号を付し、その詳細な
説明を省略する。

【００３８】（実施例１）図１は本発明の実施例１によ
るヒートポンプ式空気調和機の冷房運転時の冷凍サイク
ル図である。図１中、黒抜き矢印は通常の冷房運転時の
冷媒の流動方向を、白抜き矢印は低冷房負荷運転時の冷
媒の流動方向を示す。

【００３９】本実施例のヒートポンプ式空気調和機は、
室外ユニットＡと、複数の室内ユニットＢとから構成さ
れている。

【００４０】室外ユニットＡは、圧縮機１、四方弁２、
室外送風機４を備えた室外熱交換器３、室外膨張弁５と
からなり、圧縮機１には圧縮機１の吸入配管、及び吐出
配管を第１二方弁を介して連通する第１バイパス回路、
及び室外膨張弁５には室外膨張弁５の入口配管、及び出
口配管とを第２二方弁、冷媒タンクＴ、冷媒搬送ポンプ
ＰＭを介して連通する第２バイパス回路が設置されてい
る。

【００４１】室内ユニットＢは、室内膨張弁１１、室内
熱交換器１２、室内送風機１３とからなり、冷凍サイク
ルは、圧縮機１と第１バイパス回路、四方弁２、室外熱
交換器３、室外膨張弁５と第２バイパス回路、及び並列
設置した複数の室内ユニットＢの室内膨張弁１１、室内
熱交換器１２を順次環状に接続してなる。

【００４２】また、圧縮機運転制御手段ＣＭｃｎｔは、
圧縮機１の運転／停止を制御し、ポンプ運転制御手段Ｐ
Ｍｃｎｔは、冷媒搬送ポンプＰＭの運転／停止を制御
し、膨張弁制御手段ＥＶｃｎｔは、室外膨張弁５と信号
線で接続されており、開度制御を行う。二方弁制御手段
ＢＶｃｎｔは、第１二方弁ＢＶ１、第２二方弁ＢＶ２と
信号線で接続されており、各弁の開閉を制御する。

【００４３】更に、運転モード検出手段Ｍｏｄｅにて冷
房／暖房運転モードを検出し、外気温検出手段Ｔｓｅｎ
にて室外ユニットＡ付近に設置された外気温センサーＴ
ｈの出力信号を外気温信号に変換する。

【００４４】そして、第１制御装置Ｃｎｔ１は運転モー
ド手段Ｍｏｄｅにより冷房／暖房モードを検出し、外気
温センサーＴｈにより検出した外気温Ｔｏを検出して、
圧縮機１、室外膨張弁５、第１二方弁ＢＶ１、第２二方
弁ＢＶ２、及び冷媒搬送ポンプＰＭの制御を行うべく、
圧縮機運転制御手段ＣＭｃｎｔと膨張弁制御手段ＥＶｃ
ｎｔと二方弁制御手段ＢＶｃｎｔとポンプ運転制御手段
ＰＭｃｎｔとを動作させるものである。

【００４５】以上のように構成されたヒートポンプ式空
気調和機について、以下その動作を説明する。ここで、
暖房運転については従来と同様であるため、冷房運転に
ついてのみ説明する。図２はその冷房運転時の制御内容
を示すフローチャートである。

【００４６】まず、ｓｔｅｐ１にて運転モード検出手段
Ｍｏｄｅにより冷房運転モードが設定されたことを検出
され、ｓｔｅｐ２にて外気温センサーＴｈにより外気温
Ｔｏを検出し、ｓｔｅｐ３にて所定外気温ＴＬとの大小
関係を演算した結果、外気温Ｔｏが所定外気温ＴＬ以下
の場合に以下に説明する低冷房負荷運転モードに移行
し、外気温Ｔｏが所定外気温ＴＬより高い場合は、図１
中の黒抜き矢印で示す通常の冷房運転を行うべくｓｔｅ
ｐ９の通常運転制御を継続し、その後、外気温Ｔｏを監
視するｓｔｅｐ２へ戻るルーチンを繰り返す。

【００４７】一方、ｓｔｗｐ３にて検出した外気温Ｔｏ
が所定外気温ＴＬ以下の場合は、図１中の白抜き矢印で
示す低冷房負荷運転モードを開始すべく、第１制御装置
Ｃｎｔ１により、圧縮機運転制御手段ＣＭｃｎｔによる
信号により圧縮機１を停止し、膨張弁制御手段ＥＶｃｎ
ｔによる信号により室外膨張弁５を全閉、二方弁制御手
段ＢＶｃｎｔによる信号により第１二方弁ＢＶ１を開、
第２二方弁ＢＶ２を開として、ポンプ運転制御手段ＰＭ
ｃｎｔによる信号により冷媒搬送ポンプＰＭを運転する
制御が行われる。

【００４８】即ち、ｓｔｅｐ４にて第２バイパス回路内
にある第２二方弁ＢＶ２：開として、ｓｔｅｐ５にて冷
媒搬送ポンプＰＭを運転する。これにより、室外熱交換
器３にて凝縮した液冷媒を第２バイパス回路へ導入し、
圧縮機１と冷媒搬送ポンプＰＭの併用による液冷媒搬送
を開始する。

【００４９】その後、ｓｔｅｐ６にて室外膨張弁５を全
閉にし、ｓｔｅｐ７にて第１二方弁ＢＶ１を開とした
後、ｓｔｅｐ８にて圧縮機１を停止する。

【００５０】これにより、室外熱交換器３にて凝縮した
低温低圧の液冷媒を第２バイパス回路へ導入し、冷媒搬
送ポンプＰＭによりやや昇圧して室内ユニットＢへ搬送
し、室内熱交換器１２内で蒸発して室内空気を冷却した
冷媒を再び低温外気と熱交換させるべく室外熱交換器３
へ流入させるという、圧縮機１を使用しない冷凍サイク
ルを形成する。

【００５１】以上のように本実施例のヒートポンプ式空
気調和機は、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、室
外膨張弁５、及び並列設置した複数の室内ユニットＢの
室内膨張弁１１、室内熱交換器１２を順次環状に接続し
た冷凍サイクルにおいて、圧縮機１の吸入配管、及び吐
出配管を第１二方弁を介して連通する第１バイパス回
路、及び室外膨張弁５の入口配管、及び出口配管とを第
２二方弁、冷媒タンクＴ、冷媒搬送ポンプＰＭを介して
連通する第２バイパス回路を設置し、運転モード手段Ｍ
ｏｄｅにより冷房／暖房モードを検出し、外気温センサ
ーＴｈにより検出した外気温Ｔｏを検出して、圧縮機
１、室外膨張弁５、第１二方弁ＢＶ１、第２二方弁ＢＶ
２、及び冷媒搬送ポンプＰＭの制御を行うべく、圧縮機
運転制御手段ＣＭｃｎｔと膨張弁制御手段ＥＶｃｎｔと
二方弁制御手段ＢＶｃｎｔとポンブ運転制御手段ＰＭｃ
ｎｔとを動作させる第１制御装置Ｃｎｔ１から構成され
ている。

【００５２】これにより、室外熱交換器３にて低外気雰
囲気で凝縮して液冷媒となった冷媒は冷媒搬送ポンプＰ
Ｍにより室内ユニットＢへ搬送され、室内熱交換器１２
にて蒸発して室内空気を冷却・冷房した後、冷媒自身は
過熱蒸気となって室外ユニットＡへ戻るという圧縮機１
の運転を必要としない冷凍サイクルの運転が可能とな
る。

【００５３】つまり、圧縮機１に替わって冷媒ポンプＰ
Ｍを運転することにより、圧縮機運転時の約１／１０程
度の消費電力で冷房運転を行えることとなり、消費電力
の大幅低減を実現できる。また、圧縮機１を低圧縮比運
転することもなくなるため、圧縮機１本体の信頼性低下
を招くことから解消される。

【００５４】更に、室外送風機４の回転数を段階的に低
下させて凝縮能力を強制的に低下させる必要がないた
め、室内温度の変動を抑えられ、室温制御性を向上させ
ることができる。

【００５５】（実施例２）次に、本発明の実施例２につ
いて図面を参照しながら説明するが、実施例１と同一構
成部分については同一符号を付して詳細な説明を省略す
る。

【００５６】図４は本発明の実施例２によるヒートポン
プ式空気調和機の冷房運転時の冷凍サイクル図である。
図４中、黒抜き矢印は通常の冷房運転時の冷媒の流動方
向を、白抜き矢印は低冷房負荷運転時の冷媒の流動方向
を示す。

【００５７】本実施例の蓄熱式空気調和機は、実施例１
と同様、室外ユニットＡと、複数の室内ユニットＢとか
ら構成されている。

【００５８】但し、実施例１に加えて、室内ユニットＢ
の入口配管と前記室内ユニットＢの出口配管とをバイパ
ス流量弁ＲＶを介して連結する第３バイパス回路と、室
内ユニットＢの出口配管に設置した室内ユニット出口冷
媒圧力Ｐｒを検出する圧力検出装置ＰＳと、室内ユニッ
ト出口冷媒温度Ｔｒを検出する温度検出装置ＴＳと、圧
力検出装置ＰＳにより検出した冷媒圧力Ｐｒと前記温度
検出装置ＴＳにより検出した冷媒温度Ｔｒから冷媒過熱
度ＳＨを算出する冷媒過熱度検出手段ＳＨｓｅｎと、バ
イパス流量弁ＲＶの開度制御を行うバイパス流量弁制御
手段ＲＶｃｎｔと、運転時間τを検出する時間検出手段
ＴＭとを備える。

【００５９】更に、冷媒過熱度検出手段ＳＨｓｅｎから
の出力値ＳＨが所定値ＳＨｏ以下で、かつ時間検出手段
ＴＭによる運転時間τが所定時間τｏ以上経過した場合
に、バイパス流量弁ＲＶを所定開度ＰＬ開けるべく、バ
イパス流量弁制御手段ＲＶｃｎｔを動作させる第２制御
装置Ｃｎｔ２とを備えるものである。

【００６０】そして、圧力検出装置ＰＳ、及び温度検出
装置ＴＳと、冷媒過熱度検出手段ＳＨｓｅｎとは信号線
にて接続されており、圧力検出装置ＰＳ、及び温度検出
装置ＴＳからの出力信号が冷媒過熱度検出手段ＳＨｓｅ
ｎに入力され、そこで冷媒過熱度ＳＨが算出される。

【００６１】そして、第２制御装置Ｃｎｔ２から、バイ
パス流量弁ＲＶの設定開度をバイパス流量弁制御手段Ｒ
Ｖｃｎｔへ出力される。

【００６２】以上のように構成されたヒートポンプ式空
気調和機について、以下その動作を説明する。ここで、
暖房運転については従来と同様であるため、冷房運転に
ついてのみ説明する。また、冷房運転についても実施例
１と同様の動作については、説明を割愛する。図４はそ
の冷房運転時の制御内容を示すフローチャートである。

【００６３】まず、ｓｔｅｐ１からｓｔｅｐ９におい
て、実施例１の動作と同様に、第２二方弁ＢＶ２、冷媒
搬送ポンプＰＭ、室外膨張弁５、第１二方弁ＢＶ１、及
び圧縮機１の設定を行い、低負荷冷房運転モードを行
う。

【００６４】次に、ｓｔｅｐ１０にて、室内ユニットＢ
の出口配管に設置した圧力検出装置ＰＳより室内ユニッ
ト出口冷媒圧力Ｐｒを検出し、温度検出装置ＴＳより室
内ユニット出口冷媒温度Ｔｒを検出し、冷媒過熱度検出
手段ＳＨｓｅｎにて冷媒圧力Ｐｒと冷媒温度Ｔｒから冷
媒過熱度ＳＨを算出する。

【００６５】また、ｓｔｅｐ１１にて、時間検出手段Ｔ
Ｍにより低冷房負荷運転モードでの運転時間τを検出
し、ｓｔｅｐ１２にて、検出した前記冷媒過熱度ＳＨが
所定の冷媒過熱度ＳＨｏ以下で、かつ運転時間τが所定
時間τｏ以上経過した場合に、ｓｔｅｐ１３ヘ移行し、
第３バイパス回路内のバイパス流量弁ＲＶを所定開度Ｐ
Ｌだけ開く制御を行う。

【００６６】即ち、室内ユニットＢにおける冷房負荷が
小さい場合、室内熱交換器１２における蒸発能力より室
内負荷が小さくなり、室内ユニットＢへ流入する冷媒が
完全に蒸発することができなくなり、室内ユニットＢ出
口では冷媒過熱度ＳＨを確保できなくなる。

【００６７】従って、この場合、室内ユニットＢへの冷
媒循環量は冷房負荷に対して過大であるため、バイパス
流量弁ＲＶの開度を大きくして冷媒搬送ポンプＰＭを吐
出した冷媒の一部を第３バイパス回路を介して室外熱交
換器３へバイパスすることにより、室内熱交換器への冷
媒循環量の適正化を図ることができ、冷房負荷の変動に
対する応答性が高まり、室温制御性を向上させることが
できる。

【００６８】一方、ｓｔｅｐ１２にて上記条件を満足し
ない場合は、外気温Ｔｏを監視するｓｔｅｐ２へ戻るル
ーチンを繰り返す。

【００６９】以上のように本実施例のヒートポンプ式空
気調和機は、実施例１に加えて、室内ユニットＢの入口
配管と室内ユニットＢの出口配管とをバイパス流量弁Ｒ
Ｖを介して連結する第３バイパス回路と、室内ユニット
Ｂの出口配管に設置した室内ユニット出口冷媒圧力Ｐｒ
を検出する圧力検出装置ＰＳと、室内ユニット出口冷媒
温度Ｔｒを検出する温度検出装置ＴＳと、圧力検出装置
ＰＳにより検出した冷媒圧力Ｐｒと前記温度検出装置Ｔ
Ｓにより検出した冷媒温度Ｔｒから冷媒過熱度ＳＨを算
出する冷媒過熱度検出手段ＳＨｓｅｎと、バイパス流量
弁ＲＶの開度制御を行うバイパス流量弁制御手段ＲＶｃ
ｎｔと、運転時間τを検出する時間検出手段ＴＭと、更
に、冷媒過熱度検出手段ＳＨｓｅｎからの出力値ＳＨが
所定値ＳＨｏ以下で、かつ時間検出手段ＴＭによる運転
時間τが所定時間τｏ以上経過した場合は、バイパス流
量弁ＲＶを所定開度ＰＬ開けるべく、バイパス流量弁制
御手段ＲＶｃｎｔを動作させる第２制御装置Ｃｎｔ２か
ら構成されている。

【００７０】これにより、実施例１の効果に加えて、室
内の冷房負荷が小さく、室内熱交換器１２への必要冷媒
循環量が低い場合、バイパス流量弁ＲＶの開度を大きく
して冷媒搬送ポンプＰＭを吐出した冷媒の一部を室外熱
交換器３へバイパスすることにより、室内熱交換器１２
への冷媒循環量の適正化を図ることができ、冷房負荷の
変動に対する応答性が高まり、室温制御性を向上させる
ことができる。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、圧縮機，
四方弁，室外熱交換器，室外膨張弁，室内膨張弁，室内
熱交換器，四方弁，圧縮機を順次冷媒配管にて環状に接
続してなる冷凍サイクルにおいて、第１二方弁を介して
圧縮機の吸入配管と吐出配管とを連結する第１バイパス
回路と、第２二方弁、冷媒タンク、及び冷媒搬送ポンプ
を直列に接続して室外膨張弁の入口側と出口側とを連結
する第２バイパス回路とを備えるものである。

【００７２】更に、運転モード手段により冷房モードを
検出し、かつ外気温センサーにより検出した外気温が所
定温度以下の場合に、圧縮機を停止し、室外膨張弁を全
閉、第１二方弁を開、第２二方弁を開として、冷媒搬送
ポンプを運転して冷房運転を行うべく、圧縮機運転制御
手段と膨張弁制御手段と二方弁制御手段とポンプ運転制
御手段とを動作させる第１制御装置とを備えるものであ
る。

【００７３】これにより、室外熱交換器にて低外気雰囲
気で凝縮して液冷媒となった冷媒は冷媒搬送ポンプによ
り室内ユニットへ搬送され、室内熱交換器にて蒸発して
室内空気を冷却・冷房した後、冷媒自身は過熱蒸気とな
って室外ユニットへ戻るという圧縮機の運転を必要とし
ない冷凍サイクルの運転が可能となる。

【００７４】つまり、圧縮機に替わって冷媒ポンプを運
転することにより、圧縮機運転時の約１／１０程度の消
費電力で済むこととなり、消費電力の大幅低減を実現で
きる。また、圧縮機を低圧縮比運転することもなくなる
ため、圧縮機本体の信頼性低下を招くことから解消され
る。

【００７５】更に、室外送風機の回転数を段階的に低下
させて凝縮能力を強制的に低下させる必要がないため、
室内温度の変動を抑えられ、室温制御性を向上させるこ
とができる。

【００７６】また、更に、第２の技術的手段として、第
１の技術的手段に対して、室内ユニットの入口配管と前
記室内ユニットの出口配管とをバイパス流量弁を介して
連結する第３バイパス回路と、室内ユニットの出口冷媒
圧力と室内ユニット出口冷媒温度より室内ユニット出口
冷媒過熱度を算出する冷媒過熱度検出手段と、バイパス
流量弁の開度制御を行うバイパス流量弁制御手段と、室
内ユニット出口の冷媒過熱度が所定値以下で、かつ運転
時間が所定時間以上経過した場合に、バイパス流量弁を
所定開度開ける制御を行う第２制御装置とを備えること
により、室内の冷房負荷が小さく、室内熱交換器への必
要冷媒循環量が低い場合、バイパス流量弁の開度を大き
くして冷媒搬送ポンプを吐出した冷媒の一部を室外熱交
換器へバイパスすることにより、室内熱交換器への冷媒
循環量の適正化を図ることができ、冷房負荷の変動に対
する応答性が高まり、室温制御性を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるヒートポンプ式空気調和機の実施
例１の冷房時の冷凍サイクル図

【図２】同実施例のヒートポンプ式空気調和機の冷房運
転時の動作を示すフローチャート

【図３】本発明によるヒートポンプ式空気調和機の実施
例２の冷房時の冷凍サイクル図

【図４】同実施例のヒートポンプ式空気調和機の冷房運
転時の動作を示すフローチャート

【図５】従来例のヒートポンプ式空気調和機の冷凍サイ
クル図

【符号の説明】

１圧縮機２四方弁３室外熱交換器４室外送風機５室外膨張弁１１室内膨張弁１２室内熱交換器１３室内送風機Ａ室内ユニットＢ室内ユニットＢＶ１第２二方弁ＢＶ２第２二方弁ＢＶｃｎｔ二方弁制御手段Ｃｎｔ１第１制御装置Ｃｎｔ２第２制御装置ＣＭｃｎｔ圧縮機運転制御手段ＥＶｃｎｔ膨張弁制御手段Ｍｏｄｅ運転モード検出手段ＰＭ冷媒ポンプＰＭｃｎｔポンプ運転制御手段ＰＳ圧力検出装置ＲＶバイパス流量弁ＲＶｃｎｔバイパス流量弁制御手段ＳＨｓｅｎ冷媒過熱度検出手段Ｔｓｅｎ外気温検出手段Ｔ冷媒タンクＴｈ外気温センサーＴＳ温度検出装置ＴＭ時間検出手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機と四方弁と室外熱交換器と室外膨
張弁と室外送風機とからなる室外ユニットと、室内膨張
弁と室内熱交換器と室内送風機とからなる室内ユニット
とから構成され、かつ前記圧縮機，前記四方弁，前記室
外熱交換器，前記室外膨張弁，前記室内膨張弁，前記室
内熱交換器，前記四方弁，前記圧縮機を順次冷媒配管に
て環状に接続してなる冷凍サイクルにおいて、第１二方弁を介して前記圧縮機の吸入配管と吐出配管と
を連結する第１バイパス回路と、第２二方弁、冷媒タン
ク、及び冷媒搬送ポンプを直列に接続して前記室外膨張
弁の入口側と出口側とを連結する第２バイパス回路と、
前記室外ユニット付近に設置した外気温センサーと、前
記圧縮機の運転／停止を行う圧縮機運転制御手段と、前
記室外膨張弁の開度制御を行う膨張弁制御手段と、前記
第１二方弁、前記第２二方弁の開閉を制御する二方弁制
御手段と、前記冷媒搬送ポンプの運転／停止を行うポン
プ運転制御手段と、前記冷凍サイクルの運転モードを検
出する運転モード手段と、外気温センサーからの出力を
温度信号に変換する外気温検出手段と、前記運転モード手段により冷房モードを検出し、かつ外
気温センサーにより検出した外気温が所定温度以下の場
合に、前記圧縮機を停止し、前記室外膨張弁を全閉、前
記第１二方弁を開、前記第２二方弁を開として、前記冷
媒搬送ポンプを運転して冷房運転を行うべく、前記圧縮
機運転制御手段と前記膨張弁制御手段と前記二方弁制御
手段と前記ポンプ運転制御手段とを動作させる第１制御
装置とを備えたヒートポンプ式空気調和機。
【請求項２】室内ユニットの入口配管と前記室内ユニ
ットの出口配管とをバイパス流量弁を介して連結する第
３バイパス回路と、前記室内ユニットの出口配管に設置
した室内ユニット出口冷媒圧力を検出する圧力検出装置
と、室内ユニット出口冷媒温度を検出する温度検出装置
と、前記圧力検出装置により検出した冷媒圧力と前記温
度検出装置により検出した冷媒温度から冷媒加熱度を算
出する冷媒加熱度検出手段と、前記バイパス流量弁の開
度制御を行うバイパス流量弁制御手段と、運転時間を検
出する時間検出手段と、前記冷媒加熱度検出手段からの
出力値が所定値以下で、かつ前記時間検出手段による運
転時間が所定時間以上経過した場合に、前記バイパス流
量弁を所定開度開けるべく、前記バイパス流量弁制御手
段を動作させる第２制御装置とを備えた請求項１に記載
のヒートポンプ式空気調和機。