JPH10267446A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】空気調和機の停止中に発生する冷媒の室内熱交
換器への溜り込みを防止することで、再起動時の圧縮機
への急激な冷媒の戻りを防止すること、また、その再起
動時の圧力状態を均圧することで、圧縮機用電動機が過
負荷状態となることを防止することを目的とする。 【解決手段】空気調和機の減圧装置として電気式膨張弁
と、その開度を制御する制御手段を設ける。また、その
制御手段は、冷凍サイクル運転中のみならず、停止中に
おいても任意の開度で制御する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和機に係わ
り、特に複数の冷凍サイクルを一体化させた熱交換器に
て構成される空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の冷凍サイクルにより構成さ
れる１台の空気調和機において、減圧装置としてキャピ
ラリチュ−ブを使用し構成されるもの、また、その代替
えとして温度式自動膨張弁を使用されるような構成によ
るものが周知である。

【０００３】また、従来の別の空気調和機では、単数の
冷凍サイクルを、特開昭６０−２２６６６７号公報記載
のように、減圧装置として電気式膨脹弁とその制御手段
を備え、冷凍サイクル運転中にサイクル温度、圧力等の
状態に見合った任意の開度でより安定した冷凍サイクル
を構成させるものもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術における
一つの空気調和機では、減圧装置としてキャピラリチュ
ーブを備え、冷房時にはこのキャピラリチュ−ブの入口
／出口の圧力差により、ある一定の冷媒量を室内熱交換
器に供給する。一方、複数の冷凍サイクルにより構成さ
れる空気調和機では、空調負荷の変動などにより容量制
御を行うため、そのうちの一部の冷凍サイクルを停止す
る場合がある。この時、停止冷凍サイクルの室内熱交換
器は運転冷凍サイクルの熱交換器により冷却し続けられ
るために前記キャピラリチューブを通じ冷媒が溜り込
み、空調負荷増加時における再起動時に溜り込んだ冷媒
が急激に圧縮機に戻り、圧縮機内の冷凍機油のフォ−ミ
ング現象を引き起こすことによる潤滑不足により、やが
て圧縮機故障に至ることがある。 また、前記別の従来
技術における一つの空気調和機では、減圧装置として温
度式自動膨張弁を備え、冷房時には室内熱交換器への冷
媒量を室内熱交換器の出口温度により自動制御してい
る。この従来技術によれば停止中は徐々に膨張弁の開度
を絞り、やがて最低開度となるが、時間との関係により
前記課題を克服できない。頻繁な運転／停止時にはこの
ことが顕著となる。

【０００５】また、前記別の従来技術における一つの空
気調和機では、減圧装置として電気式膨張弁とその制御
手段を備えることにより、運転停止サイクルの膨張弁は
直ちに開度を全閉状態とすることができる。これにより
前記課題を克服することができるが逆に次の課題が生じ
る。それは、運転状態から直ちに全閉とすると運転中の
圧力が保持され、長時間停止しなければ均圧されない。
これにより再起動時における圧縮機用電動機は過負荷状
態となり一時的に過電流となることで保護装置が作動す
ることがある。また、圧縮機の回転部における接触面の
摩擦力が増し、やがて圧縮機故障に至る。これらのこと
により、運転停止中の冷凍サイクルの電気式膨張弁は一
定開度を保持し制御される。このため停止時の機能は前
記キャピラリチュ−ブと同様といえる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の空気調和機は、圧縮機、室外熱交換器、電
気式膨張弁、室内熱交換器及びアキュムレータを順に冷
媒配管により接続した冷凍サイクルを複数台含んで構成
され、その室内熱交換器については、一体化等共用する
構成とし、また、各々の電気式膨張弁を制御する制御手
段を設けたことを特徴とする。

【０００７】この制御手段は、冷凍サイクル運転中のみ
ならず、運転停止中においても停止時間、冷媒圧力等に
より任意の開度で制御し、停止冷凍サイクルの室内熱交
換器に冷媒が流入するのを防止またはその量を調整する
ように制御する。

【０００８】さらに、再起動時に膨張弁入口／出口圧力
を均圧することで、圧縮機の入口／出口圧力を均圧する
ように制御する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、図１乃
至図５を参照して説明する。

【００１０】図１は、本発明の第１の実施例を示す空気
調和機の冷凍サイクル系統図である。なお、特に規定し
ないがここでは二つの冷凍サイクルを一台の室内機に構
成される冷暖房兼用機の例で説明する。図示の冷凍サイ
クルは、圧縮機３ａ，３ｂを含む室内機１と、この室内
機１に接続された室外機２ａ，２ｂとからなっている。

【００１１】室内機１は、冷媒蒸気を圧縮する圧縮機３
ａと、この圧縮機３ａの吐出口に接続された四方弁４ａ
と、この四方弁４ａの一端に接続された室内熱交換器５
とこの室内熱交換器５の一端には電気式膨張弁７ａを接
続して構成される。一方、圧縮機３ａの吸い込み側はア
キュムレータ６ａの出口側に接続され、その入口側を前
記四方弁４ａに接続し、室内熱交換器５に室内空気を送
風する室内送風機８とを含んで構成されている。また、
この冷凍サイクルに接続される室外機２ａは、室外熱交
換器９ａに外気を送風する室外送風機１０ａとで構成さ
れている。

【００１２】また、室内機１に含まれる他の冷凍サイク
ルについても、同様に圧縮機３ｂ、四方弁４ｂ、電気式
膨張弁７ｂおよびアキュムレータ６ｂで構成され、室内
熱交換器５を共用し、室外熱交換器９ｂ、室外送風機１
０ｂで構成される室外機２ｂに接続されている。また、
室内機１には制御装置１１を備え、これらの冷凍サイク
ルを制御する。

【００１３】次に本実施例の動作について説明する。

【００１４】冷房運転時において、冷媒蒸気は室内機１
の圧縮機３ａ，３ｂによって高温高圧に圧縮され、四方
弁４ａ，４ｂから室外機２ａ，２ｂの室外熱交換器９
ａ，９ｂに送られ、そこで外気を送風する室外送風機１
０ａ，１０ｂにより凝縮されて液冷媒となり、そしてこ
の液冷媒は室内機１の電気式膨張弁７ａ，７ｂによって
減圧し、次いで室内熱交換器５で室内空気を送風する室
内送風機８により蒸発し、蒸発した冷媒は四方弁４ａ，
４ｂを介してアキュムレ−タ６ａ，６ｂに送られ、圧縮
機３ａ，３ｂに吸入される。かくして室内空気は冷媒の
蒸発の際に冷却され、冷房に供せられる。

【００１５】一方、暖房運転時においては、冷房運転時
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。即ち、室内機１の圧縮機２ａ，２ｂによって高温高
圧に圧縮された冷媒は、室内熱交換器５で室内空気を送
風する室内送風機８により凝縮される。この際に室内空
気は温められて暖房に供せられる。

【００１６】また、室内機１の制御装置１１は、冷凍サ
イクルを構成する機器を個々に制御するとともに、空調
負荷の増減により各々の冷凍サイクルを運転／停止さ
せ、空調の対象を温度コントロ−ルするために供せられ
る。

【００１７】この構成において、例えば二つの冷凍サイ
クルが冷房運転時に、空調負荷が低下した場合、二つの
冷凍サイクルのうち一つの冷凍サイクル（ここでは圧縮
機３ａ側とする。）を停止させ、冷却しすぎないように
する。この時停止冷凍サイクルの室内熱交換器５の一部
は、室内空気により一定量温められることになるが、運
転冷凍サイクルの室内熱交換器５と共用しているため冷
却され、停止冷凍サイクルの冷媒はやがて室内熱交換器
５の一部に溜り込む。これを防止するために停止冷凍サ
イクルの電気式膨張弁７ａは停止時においても任意の開
度にて制御するようにする。

【００１８】図２に停止冷凍サイクルの電気式膨張弁７
ａの動作概念図の実施例を示す。

【００１９】図は運転中より記号Ａで停止することを示
す。また、記号Ｂにて再起動することを示す。なお、記
号Ｃは空調負荷がやがて増加し、制御装置１１より再起
動の指令を圧縮機３ａに指示することを示す。電気式膨
張弁７ａは停止と同時に開度を閉方向に動作し、停止冷
凍サイクルの室内熱交換器５に冷媒が溜り込むのを防止
する。これにより再起動時に圧縮機３ａに冷媒が急激に
戻る問題を解消できる。また、再起動時は記号Ｃより開
度を開方向に動作し、冷媒が室内熱交換器５に溜り込ま
ない一定時間の再起動Ｂまで保持する。これにより電気
式膨張弁７ａの入口／出口圧力、即ち圧縮機３ａの入口
／出口圧力が均圧され、再起動できない問題を解消でき
る。

【００２０】図３に停止冷凍サイクルの電気式膨張弁７
ａの動作概念図の他の実施例を示す。本実施例では、運
転停止後、冷媒が室内熱交換器５に溜り込まない一定時
間の記号Ｄまで保持し、圧縮機３ａの入口／出口圧力を
均圧する。その後開度を閉方向に動作し再起動Ｂまで待
機することで室内熱交換器５に冷媒が溜り込むのを防止
する。これにより前記記載の問題を解消できる。

【００２１】次いで、図４に停止冷凍サイクルの電気式
膨張弁７ａの動作概念図の他の実施例を示す。本実施例
では、運転停止時間がある一定時間Ｅを経過している場
合は、電気式膨張弁７ａおよび四方弁４ａの微少漏れ、
冷媒の飽和等により電気式膨張弁７ａの入口／出口圧
力、即ち圧縮機３ａの入口／出口圧力が均圧されている
と見なしそのまま起動する。一方、一定時間Ｅを経過し
ていない場合については、前記図２記載の実施例の動作
を行なう。これにより、図２に示す再起動の遅延Ｃ−Ｂ
間を緩和できる。

【００２２】図５は、本発明の第４の実施例を示す空気
調和機の冷凍サイクル系統図である。本図によれば、各
々の冷凍サイクルの圧縮機３ａ，３ｂの吐出口には高圧
圧力検知部１２ａ，１２ｂが、また吸入口には低圧圧力
検知部１３ａ，１３ｂを備える。これら圧力の検知は、
運転中の冷凍サイクルを安定させるために制御装置１１
にその情報を取り込み、電気式膨張弁７ａ，７ｂ、室外
送風機１０ａ，１０ｂ等を制御するために使われる。こ
れを利用して運転停止中についても圧力を検知し電気式
膨張弁７ａ，７ｂを任意の開度にて制御するようにす
る。この様な構成によれば、停止冷凍サイクルの圧縮機
３ａの入口／出口圧力を均圧させる膨張弁の開方向の動
作である図２の記号Ｃ−Ｂ間、図３の記号Ａ−Ｄ間を高
圧圧力検知部１２ａと低圧圧力検知部１３ａの差圧によ
り動作させられるため、確実で安定した冷凍サイクルの
起動方式を供せられる。

【００２３】前記制御手段他の実施態様は、運転停止サ
イクル側の電気式膨張弁を任意の開度で制御すること
で、停止冷凍サイクルの室内熱交換器に冷媒が流入する
量を調整し、制御することを特徴とするものである。

【００２４】前記制御手段のさらに他の実施態様は、運
転停止サイクル側の電気式膨張弁を任意の開度で制御す
ることで、停止冷凍サイクルの圧力を調整し、制御する
ことを特徴とするものである。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、複数の冷凍サイクルに
より構成される一台の空気調和機において、その室内熱
交換器を共用して構成し、各冷凍サイクル毎に電気式膨
張弁と、その開度を制御する制御手段を設けることで、
空調負荷の変動によりそのうち一部の冷凍サイクルが停
止する場合に発生する停止冷凍サイクルの室内熱交換器
に冷媒が溜り込むことを防止する、という効果がある。

【００２６】また、本発明によれば、空調負荷によりそ
のうち一部の冷凍サイクルが停止し、その後再び起動す
る時に発生する圧縮機の入口／出口圧力を均圧する、と
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の空気調和機の冷凍サイ
クルを示す系統図である。

【図２】本発明の第１の実施例の空気調和機の停止冷凍
サイクルの電気式膨張弁の動作概念図である。

【図３】本発明の第２の実施例の空気調和機の停止冷凍
サイクルの電気式膨張弁の動作概念図である。

【図４】本発明の第３の実施例の空気調和機の停止冷凍
サイクルの電気式膨張弁の動作概念図である。

【図５】本発明の第４の実施例の空気調和機の冷凍サイ
クルを示す系統図である。

【符号の説明】

１…室内機、２ａ，２ｂ…室外機、３ａ，３ｂ…圧縮
機、４ａ，４ｂ…四方弁、５…室内熱交換器、６ａ，６
ｂ…アキュムレ−タ、７ａ，７ｂ…電気式膨張弁、８…
室内送風機、９ａ，９ｂ…室外熱交換器、１０ａ，１０
ｂ…室外送風機、１１…制御装置、１２ａ，１２ｂ…高
圧圧力検知部、１３ａ，１３ｂ…低圧圧力検知部、Ａ…
運転停止時間、Ｂ…運転開始時間、Ｃ…運転開始指令時
間、Ｄ…運転停止時の開度保持時間、Ｅ…運転開始時の
条件判別時間。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内藤 靖浩 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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の冷凍サイクルにより構成される１台
   の空気調和機において、その室内側熱交換器吸熱部また
   は放熱部を共用して構成し、各冷凍サイクル毎に減圧装
   置として外部信号により任意に開度設定ができる膨張弁
   と、その開度を制御する制御手段を設けたことを特徴と
   する空気調和機。