JPH1068553A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主流冷媒とバイパス流冷媒との間で熱交換を
行って主流冷媒を過冷却する冷媒回路を備えた空気調和
機において、例えば室外気温が零下５℃で、かつ室内気
温が２８℃（ＷＢ）であるような想定極限条件下であっ
ても圧縮機の信頼性を維持できる空気調和機を提供す
る。 【解決手段】 冷媒回路１は、圧縮機２、凝縮器３、過
冷却用熱交換器１０、第１の膨張機構４および蒸発器５
の順に冷媒を流す主回路６と、凝縮器３と第１の膨張機
構４との間で主回路６から分岐して、第２の膨張機構を
構成するキャピラリチューブ１２、過冷却用熱交換器１
０の順に冷媒を流し、圧縮機２の吸入側で主回路６と合
流するバイパス回路１１とを含む。キャピラリチューブ
１２は、想定極限条件下で圧縮機２の吐出管温度Ｔｄが
所定の下限値以上になるような絞り量をバイパス流冷媒
に与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は空気調和機に関す
る。より詳しくは、主流冷媒とバイパス流冷媒との間で
熱交換を行って上記主流冷媒を過冷却する冷媒回路を備
えた空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０に示すように、この種の空気調和
機の冷媒回路３１０としては、圧縮機３０２、凝縮器３
０３、過冷却用の二重管式熱交換器３１０、主膨張機構
３０４、蒸発器３０５、四路切換弁３０９およびアキュ
ムレータ３０８をこの順に有する主回路３０６と、上記
凝縮器３０３と過冷却用熱交換器３１０との間の分岐点
３４１で主回路３０６から分岐して、バイパス膨張機構
３１２と過冷却用熱交換器３１０とを通り、上記アキュ
ムレータ３０８の入口近傍の合流点３４２で主回路３０
６と合流するバイパス回路（破線で示す）３１３とを含
むものが知られている。冷媒としては、ＨＣＦＣ（ハイ
ドロクロロフルオロカーボン）２２等の単一冷媒が用い
られている。主膨張機構３０４としては電動膨張弁から
なる可変絞りが採用される一方、バイパス膨張機構３１
２としては低コスト化の観点からキャピラリチューブか
らなる固定絞りが採用されている。圧縮機３０２から吐
出された冷媒は、凝縮器（例えば室外空気に放熱する）
３０３によって凝縮され、分岐点３４１で主回路３０６
を流れる主流冷媒とバイパス回路３１３を流れるバイパ
ス流冷媒とに別れる。この主流冷媒は、過冷却用熱交換
器３１０において、バイパス膨張機構３１２通過後の上
記バイパス流冷媒との熱交換によって過冷却された後、
主膨張機構３０４によって減圧される。そして、主流冷
媒は、蒸発器（例えば室内空気から吸熱する）３０５に
よって蒸発され、四路切換弁３０９および気液分離を行
うアキュムレータ３０８を通して圧縮機３０２に吸い込
まれる。一方、バイパス流冷媒は、上記バイパス膨張機
構３１２を通過して減圧された後、過冷却用熱交換器３
１０において主流冷媒との熱交換によって蒸発される。
この後、バイパス流冷媒は、アキュムレータ３０８の入
口近傍の合流点３４２で主流冷媒と合流する。

【０００３】このように過冷却用熱交換器３１０で主流
冷媒を過冷却することにより、過冷却を行わない場合に
比して主流冷媒による冷凍効果を増大できる。また、冷
媒の流れからバイパス流を分岐させることによって主流
冷媒の体積流量が減少するので、図１１(b)の圧力−比
エンタルピ線図（以下「Ｐｈ線図」という。）に示すよ
うに、蒸発器３０５内および圧縮機３０２の吸入側配管
での圧力損失ΔＰを減少させることができる（比較のた
め、過冷却を行わない場合の圧力損失ΔＰ_０を図１１
(a)に示している。）。したがって、システムの冷凍能
力を向上させることができる。なお、図１１(b)中に
Ａ，Ｂ，Ｃで示す箇所は、図１０の冷媒回路３０１にお
ける合流点３４２近傍の点Ａ，Ｂ，Ｃの状態に対応して
いる。図１１(b)を部分的に拡大して示す図１１(c)によ
って良く分かるように、点Ａに達したバイパス流冷媒と
点Ｂに達した主流冷媒とが合流して、点Ｃの状態が得ら
れる。

【０００４】従来、主流冷媒とバイパス流冷媒の流量
は、主膨張機構３０４を構成する電動膨張弁の絞り量を
変化させることによって調整されている。具体的には、
凝縮器出口の温度センサ３３２が検出した温度Ｔｃと、
蒸発器入口の温度センサ３３３が検出した温度Ｔｅとの
関数ｆとして、図９に示すように圧縮機出口の目標温度
Ｔｄ（target）＝ｆ（Ｔｅ，Ｔｃ）を設定する。そし
て、図示しない制御手段によって圧縮機出口（吐出管）
の温度センサ３３１が検出した実際の吐出管温度Ｔｄが
その目標温度Ｔｄ（target）となるように、主膨張機構
３０４の絞り量を調整している。一方、バイパス膨張機
構３１２を構成するキャピラリチューブの絞り量（管の
寸法によって定まる）は、室外気温が３５℃で、かつ室
内気温が２７℃である条件（以下「冷房標準条件」とい
う。なお、この明細書を通して、温度は特に断らない限
り乾球温度（ＤＢ）を意味する。）下で冷凍能力（成績
係数ＣＯＰ）が最大となるように設定されている。すな
わち、上記冷房標準条件下で、上記蒸発器３０５の出口
で主流冷媒が飽和状態となるときに、過冷却用熱交換器
３１０のバイパス側出口でバイパス流冷媒が飽和状態と
なるように設定されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、冷房標準条
件よりも室外気温が低い運転条件（以下「低外気条件」
という。）、特に冬季にパチンコホール内を冷房すると
きに起こり得るような、室外気温が零下５℃で、かつ室
内気温が湿球温度（ＷＢ）で２８℃であるような極端な
条件（以下「想定極限条件」という。）になると、冷凍
サイクルにおける高低差圧が小さくなることから、過冷
却用熱交換器３１０を通る主流冷媒とバイパス流冷媒と
の間の温度差が小さくなって、過冷却用熱交換器３１０
における熱交換量が小さくなる。このため、過冷却用熱
交換器３１０通過後のバイパス流冷媒の湿り度が大きく
なって、液圧縮等のおそれが生じ、圧縮機３０２の信頼
性が損なわれるという問題がある。

【０００６】そこで、この発明の目的は、主流冷媒とバ
イパス流冷媒との間で熱交換を行って上記主流冷媒を過
冷却する冷媒回路を備えた空気調和機において、低外気
条件、特に想定極限条件下であっても圧縮機の信頼性を
維持できる空気調和機を提供することにある。

【０００７】また、この発明の目的は、主流冷媒とバイ
パス流冷媒との間で熱交換を行って上記主流冷媒を過冷
却する冷媒回路を備えた空気調和機において、バイパス
流冷媒のための膨張機構として電動膨張弁からなる可変
絞りを採用し、運転条件にかかわらず高い冷凍能力を維
持することができる空気調和機を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の空気調和機は、圧縮機、凝縮器、
過冷却用熱交換器、第１の膨張機構および蒸発器の順に
冷媒を流す主回路と、上記凝縮器と第１の膨張機構との
間で上記主回路から分岐して、第２の膨張機構を構成す
るキャピラリチューブ、上記過冷却用熱交換器の順に冷
媒を流し、上記圧縮機の吸入側で上記主回路と合流する
バイパス回路とを含む冷媒回路を備え、上記過冷却用熱
交換器は、上記主回路を流れる主流冷媒と、上記キャピ
ラリチューブ通過後の上記バイパス回路を流れるバイパ
ス流冷媒との間で熱交換を行って、上記主流冷媒を過冷
却する空気調和機において、上記キャピラリチューブ
は、冷房標準条件よりも室外気温が低く、かつ室内気温
が高い想定極限条件下で、上記圧縮機の吐出管温度が所
定の下限値以上になるような絞り量を上記バイパス流冷
媒に与えることを特徴とする。

【０００９】この請求項１の空気調和機では、上記キャ
ピラリチューブは、冷房標準条件よりも室外気温が低
く、かつ室内気温が高い想定極限条件下で、上記圧縮機
の吐出管温度が所定の下限値以上となるような絞り量を
上記バイパス流冷媒に与える。ここで、吐出管温度の下
限値として、圧縮機の信頼性を維持することができる値
（例えば４８℃）を設定する。そして、上記想定極限条
件下で上記圧縮機の吐出管温度がその値以上となるよう
に、上記キャピラリチューブの絞り量、具体的にはキャ
ピラリチューブの寸法を設定しておく。そのようにした
場合、低外気条件、特に想定極限条件下であっても、圧
縮機の吐出管温度がその値以上に保たれる。したがっ
て、圧縮機の信頼性が損なわれることがなくなり、その
信頼性が維持される。

【００１０】請求項２に記載の空気調和機は、請求項１
に記載の空気調和機において、上記キャピラリチューブ
の寸法は、上記冷房標準条件下で上記蒸発器の出口で主
流冷媒が飽和状態となるときに上記過冷却用熱交換器の
バイパス側出口でのバイパス流冷媒の過熱度が４．５ｄ
ｅｇ以上となるように設定されていることを特徴とす
る。

【００１１】本発明者は実験により、図２に示すよう
に、上記想定極限条件下での圧縮機の吐出管温度が、冷
房標準条件下で上記蒸発器の出口で主流冷媒が飽和状態
であるときの、上記過冷却用熱交換器のバイパス側出口
を通るバイパス流冷媒の過熱度と対応することを確認し
た（図２中の□がデータ点を示す）。そこで、この請求
項２の空気調和機では、上記キャピラリチューブの寸法
（すなわち径と長さ）を、上記冷房標準条件下で上記蒸
発器の出口で主流冷媒が飽和状態となるときに上記過冷
却用熱交換器のバイパス側出口でのバイパス流冷媒の過
熱度が４．５ｄｅｇ以上となるように設定する。これに
より、低外気条件、特に上記想定極限条件下での上記圧
縮機の吐出管温度が、圧縮機の信頼性を維持することが
できる４８℃以上となる。したがって、圧縮機の信頼性
が損なわれることがなくなり、その信頼性が維持され
る。また、キャピラリチューブの寸法を設定するだけで
あるから、従来に比して高コストとなることもない。

【００１２】なお、従来は、上記冷房標準条件下での上
記過冷却用熱交換器のバイパス側出口でのバイパス流冷
媒の過熱度はゼロ（飽和状態）に設定されているので、
上記想定極限条件下では上記圧縮機の吐出管温度が４６
℃程度となる。

【００１３】請求項３に記載の空気調和機は、圧縮機、
凝縮器、過冷却用熱交換器、第１の膨張機構および蒸発
器の順に冷媒を流す主回路と、上記凝縮器と第１の膨張
機構との間で上記主回路から分岐して、第２の膨張機構
を構成するキャピラリチューブ、上記過冷却用熱交換器
の順に冷媒を流し、上記圧縮機の吸入側で上記主回路と
合流するバイパス回路とを含む冷媒回路を備え、上記過
冷却用熱交換器は、上記主回路を流れる主流冷媒と、上
記キャピラリチューブ通過後の上記バイパス回路を流れ
るバイパス流冷媒との間で熱交換を行って、上記主流冷
媒を過冷却する空気調和機において、上記バイパス回路
中に、冷媒を遮断可能な冷媒遮断機構を備えたことを特
徴とする。

【００１４】この請求項３の空気調和機では、上記キャ
ピラリチューブが上記バイパス流冷媒に与える絞り量
は、上記冷房標準条件下で上記蒸発器の出口で主流冷媒
が飽和状態となるときに上記過冷却用熱交換器のバイパ
ス側出口でのバイパス流冷媒が飽和状態となるように予
め設定され得る。冷房標準条件や、冷房標準条件よりも
室外気温が高く、または室内気温が低い運転条件（以下
「過負荷条件」という。）では、上記冷媒遮断機構が開
かれて、上記バイパス回路をバイパス流冷媒が流通す
る。上述のような上記キャピラリチューブの絞り量を設
定しておくことにより、請求項１または２の空気調和機
に比して高い冷凍能力が得られる。一方、低外気条件や
想定極限条件下では、上記冷媒遮断機構が閉じられて、
バイパス流冷媒の流通が遮断される。これにより、バイ
パス流冷媒が、湿り度が高い状態で上記主流冷媒と合流
して圧縮機に流入することはなくなる。したがって、圧
縮機の信頼性が損なわれることがなくなり、その信頼性
が維持される。なお、低外気条件や想定極限条件下で
は、過冷却用熱交換器における過冷却の効果が小さく、
冷凍能力もあまり要求されないので、上記冷媒遮断機構
が閉じられたとしても問題は生じない。

【００１５】請求項４に記載の空気調和機は、請求項３
に記載の空気調和機において、上記冷媒遮断機構は、上
記主回路からの分岐部と上記過冷却用熱交換器との間に
介挿されていることを特徴とする。

【００１６】この請求項４の空気調和機では、上記冷媒
遮断機構は上記主回路からの分岐部と上記過冷却用熱交
換器との間に介挿されているので、上記冷媒遮断機構に
よる圧力損失は、過冷却用熱交換器のバイパス側入口の
圧力を低下させ、そこの温度を低下させる方向に働く。
したがって、上記冷媒遮断機構の存在によって過冷却用
熱交換器における熱交換量が低下することはない。

【００１７】なお、上記冷媒遮断機構を上記過冷却用熱
交換器の下流側に配置すると、上記冷媒遮断機構での圧
力損失分だけ過冷却用熱交換器のバイパス側入口の圧力
が上昇し、そこの温度が上昇する。このため、過冷却用
熱交換器における熱交換量が低下する。

【００１８】請求項５に記載の空気調和機は、請求項３
または４に記載の空気調和機において、温度センサによ
って室外気温（Ｔｏ）および室内気温（Ｔｒ）を検出
し、検出した室外気温（Ｔｏ）および室内気温（Ｔｒ）
が所定の条件を満たすか否かに基づいて上記冷媒遮断機
構を開閉することを特徴とする。

【００１９】この請求項５の空気調和機では、室外気温
（Ｔｏ）および室内気温（Ｔｒ）が所定の条件を満たす
か否かに基づいて上記冷媒遮断機構を開閉するので、こ
の冷媒遮断機構が的確に制御される。

【００２０】なお、室外気温（Ｔｏ）を検出するための
温度センサおよび室内気温（Ｔｒ）を検出するための温
度センサは、空気調和機に一般的に設けられているの
で、特別に新たな温度センサを追加する必要はない。

【００２１】請求項６に記載の空気調和機は、請求項５
に記載の空気調和機において、運転時に、検出した上記
室外気温と室内気温との差（Ｔｏ−Ｔｒ）が−１５ｄｅ
ｇ以下である条件を満たすとき上記冷媒遮断機構を閉じ
る一方、この条件が満たされないとき上記冷媒遮断機構
を開くことを特徴とする。

【００２２】本発明者は、図５(b)に示すように室外気
温（Ｔｏ）と室内気温（Ｔｒ）とを変えた様々な運転条
件で実験を行い（図５(b)中の〜を付した●がそれ
ぞれ１つの運転条件を示す）、その結果、図５(a)に示
すように、室外気温と室内気温との差（Ｔｏ−Ｔｒ）
と、圧縮機の吐出管を通る冷媒の過熱度（吐出管温度と
吐出側圧力相当飽和温度との差）との間に一定の関係が
あることを確認した（図５(a)中の□がデータ点を示
す）。図５(a)から分かるように、（Ｔｏ−Ｔｒ）≦−
１５ｄｅｇとなる運転条件下では、圧縮機に吸入される
冷媒の湿り度が大きくなって圧縮機の信頼性が損なわれ
る。一方、（Ｔｏ−Ｔｒ）＞−１５ｄｅｇとなる運転条
件下では、圧縮機に吸入される冷媒の湿り度は圧縮機の
信頼性に問題がないレベルとなる。そこで、この請求項
６の空気調和機では、室外気温（Ｔｏ）と室内気温（Ｔ
ｒ）との差（Ｔｏ−Ｔｒ）が−１５ｄｅｇ以下である条
件を満たすとき上記冷媒遮断機構を閉じる一方、この条
件が満たされないとき上記冷媒遮断機構を開く。これに
より、冷媒遮断機構が的確に制御され、圧縮機の信頼性
が維持される。

【００２３】請求項７に記載の空気調和機は、請求項３
または４に記載の空気調和機において、温度センサによ
って上記凝縮器の出口温度（Ｔｃ）および上記蒸発器の
入口温度（Ｔｅ）を検出し、検出した上記凝縮器の出口
温度（Ｔｃ）および上記蒸発器の入口温度（Ｔｅ）が所
定の条件を満たすか否かに基づいて上記冷媒遮断機構を
開閉することを特徴とする。

【００２４】この請求項７の空気調和機では、凝縮器の
出口温度（Ｔｃ）および蒸発器の入口温度（Ｔｅ）が所
定の条件を満たすか否かに基づいて上記冷媒遮断機構を
開閉するので、この冷媒遮断機構が的確に制御され、圧
縮機の信頼性が維持される。

【００２５】なお、凝縮器の出口温度（Ｔｃ）を検出す
るための温度センサおよび蒸発器の入口温度（Ｔｅ）を
検出するための温度センサは、空気調和機に一般的に設
けられているので、特別に新たな温度センサを追加する
必要はない。

【００２６】請求項８に記載の空気調和機は、圧縮機、
凝縮器、過冷却用熱交換器、第１の膨張機構および蒸発
器の順に冷媒を流す主回路と、上記凝縮器と第１の膨張
機構との間で上記主回路から分岐して、第２の膨張機
構、上記過冷却用熱交換器の順に冷媒を流し、上記圧縮
機の吸入側で上記主回路と合流するバイパス回路とを含
む冷媒回路を備え、上記過冷却用熱交換器は、上記主回
路を流れる主流冷媒と、上記第２の膨張機構通過後の上
記バイパス回路を流れるバイパス流冷媒との間で熱交換
を行って、上記主流冷媒を過冷却する空気調和機におい
て、上記第２の膨張機構は、２個以上のキャピラリチュ
ーブと、冷媒を遮断可能な少なくとも１個の冷媒遮断機
構とを所定の配置に組み合わせて構成され、上記バイパ
ス流冷媒に与える絞り量を複数段階に設定できるように
なっていることを特徴とする。

【００２７】この請求項８の空気調和機では、冷房標準
条件や過負荷条件下では、上記第２の膨張機構がバイパ
ス流冷媒に与える絞り量は比較的小さい段階に設定され
る。そのような条件下では、典型的には、第２の膨張機
構がバイパス流冷媒に与える絞り量は、上記冷房標準条
件下で上記蒸発器の出口で主流冷媒が飽和状態となると
きに上記過冷却用熱交換器のバイパス側出口でのバイパ
ス流冷媒が飽和状態となるように設定される。このよう
に絞り量を設定することにより、請求項１または２の空
気調和機に比して高い冷凍能力が得られる。一方、低外
気条件や想定極限条件下では、上記第２の膨張機構がバ
イパス流冷媒に与える絞り量は比較的大きい段階に設定
される。これにより、上記過冷却用熱交換器通過後のバ
イパス流冷媒の湿り度が低くなる。極端な場合は、第２
の膨張機構は完全に閉じられて、バイパス流冷媒の流通
が遮断される。これにより、バイパス流冷媒が、湿り度
が高い状態で上記主流冷媒と合流して圧縮機に流入する
ことはなくなる。したがって、圧縮機の信頼性が損なわ
れることがなくなり、その信頼性が維持される。なお、
低外気条件や想定極限条件下では、過冷却用熱交換器に
おける過冷却の効果が小さく、冷凍能力もあまり要求さ
れないので、上記第２の膨張機構の絞り量が比較的大き
い段階に設定され、または上記第２の膨張機構が完全に
閉じられたとしても問題は生じない。

【００２８】請求項９に記載の空気調和機は、請求項８
に記載の空気調和機において、温度センサによって室外
気温（Ｔｏ）および室内気温（Ｔｒ）を検出し、検出し
た室外気温（Ｔｏ）および室内気温（Ｔｒ）が所定の条
件を満たすか否かに基づいて上記第２の膨張機構の絞り
量の段階を設定することを特徴とする。

【００２９】この請求項９の空気調和機では、室外気温
（Ｔｏ）および室内気温（Ｔｒ）が所定の条件を満たす
か否かに基づいて上記第２の膨張機構の絞り量の段階を
設定するので、この第２の膨張機構が的確に制御され
る。

【００３０】請求項１０に記載の空気調和機は、請求項
８に記載の空気調和機において、温度センサによって上
記凝縮器の出口温度（Ｔｃ）および上記蒸発器の入口温
度（Ｔｅ）を検出し、検出した上記凝縮器の出口温度
（Ｔｃ）および上記蒸発器の入口温度（Ｔｅ）が所定の
条件を満たすか否かに基づいて上記第２の膨張機構の絞
り量の段階を設定することを特徴とする。

【００３１】この請求項１０の空気調和機では、凝縮器
の出口温度（Ｔｃ）および蒸発器の入口温度（Ｔｅ）が
所定の条件を満たすか否かに基づいて上記第２の膨張機
構の絞り量の段階を設定するので、この第２の膨張機構
が的確に制御される。

【００３２】請求項１１に記載の空気調和機は、圧縮
機、凝縮器、過冷却用熱交換器、第１の膨張機構および
蒸発器の順に冷媒を流す主回路と、上記凝縮器と第１の
膨張機構との間で上記主回路から分岐して、第２の膨張
機構、上記過冷却用熱交換器の順に冷媒を流し、上記圧
縮機の吸入側で上記主回路と合流するバイパス回路とを
含む冷媒回路を備え、上記過冷却用熱交換器は、上記主
回路を流れる主流冷媒と、上記第２の膨張機構通過後の
上記バイパス回路を流れるバイパス流冷媒との間で熱交
換を行って、上記主流冷媒を過冷却する空気調和機にお
いて、上記第１の膨張機構を第１の電動膨張弁、上記第
２の膨張機構を第２の電動膨張弁でそれぞれ構成し、上
記第１および第２の電動膨張弁によって上記蒸発器の出
口の過熱度および上記過冷却用熱交換器のバイパス側出
口の過熱度を制御することを特徴とする。

【００３３】この請求項１１の空気調和機では、上記第
１の膨張機構を第１の電動膨張弁、上記第２の膨張機構
を第２の電動膨張弁でそれぞれ構成し、上記第１および
第２の電動膨張弁によって上記蒸発器の出口の過熱度お
よび上記過冷却用熱交換器のバイパス側出口の過熱度を
制御するので、より細かい的確な制御が可能となる。し
たがって、過冷却を行う利点が十分に生かすことがで
き、運転条件にかかわらず高い冷凍能力を維持すること
ができる。

【００３４】ここで、上記冷媒回路の冷凍能力が最大と
なるのは、上記蒸発器の出口を通る主流冷媒の過熱度が
ゼロ（飽和状態）で、かつ上記過冷却用熱交換器のバイ
パス側出口を通るバイパス流冷媒の過熱度がゼロ（飽和
状態）のときであるが、上記各出口を通る冷媒の状態が
飽和状態から湿り側にばらつくと、圧縮機の信頼性を損
なう可能性がある。そこで、上記各出口での冷媒の過熱
度を制御することとして、冷媒の状態を飽和状態から幾
分過熱側に調整する。これにより、圧縮機の信頼性が維
持される。

【００３５】請求項１２に記載の空気調和機は、請求項
１１に記載の空気調和機において、圧力センサによって
上記圧縮機の吸入側の圧力（Ｐｓ）を検出して、この圧
力に相当する上記冷媒の相当飽和温度（Ｔｓ）を算出
し、温度センサによって上記蒸発器の出口温度（Ｔｅ
ｏ）および上記過冷却用熱交換器のバイパス側出口温度
（Ｔｂｏ）を検出し、上記蒸発器の出口温度と上記相当
飽和温度との差（Ｔｅｏ−Ｔｓ）を上記蒸発器の出口を
通る主流冷媒の過熱度として算出するとともに、上記過
冷却用熱交換器のバイパス側出口温度と上記相当飽和温
度との差（Ｔｂｏ−Ｔｓ）を上記過冷却用熱交換器のバ
イパス側出口を通るバイパス流冷媒の過熱度として算出
し、この算出した主流冷媒の過熱度が所定の目標過熱度
になるように上記第１の電動膨張弁を制御するととも
に、この算出したバイパス流冷媒の過熱度が所定の目標
過熱度になるように上記第２の電動膨張弁を制御する制
御部を備えたことを特徴とする。

【００３６】この請求項１２の空気調和機によれば、上
記蒸発器の出口を通る主流冷媒の過熱度および上記過冷
却用熱交換器のバイパス側出口を通るバイパス流冷媒の
過熱度が的確に制御される。

【００３７】請求項１３に記載の空気調和機は、請求項
１１に記載の空気調和機において、上記凝縮器の出口温
度（Ｔｃ）、上記蒸発器の入口温度（Ｔｅ）、上記圧縮
機の吐出管温度（Ｔｄ）、並びに上記過冷却用熱交換器
のバイパス側の入口温度（Ｔｂｉ）および出口温度（Ｔ
ｂｏ）を検出する温度センサと、上記凝縮器の出口温度
（Ｔｃ）および上記蒸発器の入口温度（Ｔｅ）に基づい
て上記圧縮機の吐出管の目標温度（Ｔｄ（target））を
設定し、上記圧縮機の検出された吐出管温度（Ｔｄ）が
その目標温度（Ｔｄ（target））となるように上記第１
の電動膨張弁を制御する主電動弁制御部と、上記過冷却
用熱交換器のバイパス側の出口温度（Ｔｂｏ）と入口温
度（Ｔｂｉ）との差（Ｔｂｏ−Ｔｂｉ）が所定の目標値
になるように上記第２の電動膨張弁を制御するバイパス
電動弁制御部とを備えたことを特徴とする。

【００３８】この請求項１３の空気調和機によれば、上
記蒸発器の出口温度（Ｔｅｏ）を通る主流冷媒の過熱度
および上記過冷却用熱交換器のバイパス側出口温度（Ｔ
ｂｏ）を通るバイパス流冷媒の過熱度が的確に制御され
る。

【００３９】請求項１４に記載の空気調和機は、圧縮
機、凝縮器、過冷却用熱交換器、第１の膨張機構および
蒸発器の順に冷媒を流す主回路と、上記凝縮器と第１の
膨張機構との間で上記主回路から分岐して、第２の膨張
機構、上記過冷却用熱交換器の順に冷媒を流し、上記圧
縮機の吸入側で上記主回路と合流するバイパス回路とを
含む冷媒回路を備え、上記過冷却用熱交換器は、上記主
回路を流れる主流冷媒と、上記第２の膨張機構通過後の
上記バイパス回路を流れるバイパス流冷媒との間で熱交
換を行って、上記主流冷媒を過冷却する空気調和機にお
いて、上記第１の膨張機構を電動膨張弁、上記第２の膨
張機構を温度自動膨張弁でそれぞれ構成し、上記電動膨
張弁および温度自動膨張弁によって上記蒸発器の出口の
過熱度および上記過冷却用熱交換器のバイパス側出口の
過熱度を制御することを特徴とする。

【００４０】この請求項１４の空気調和機では、上記第
１の膨張機構を電動膨張弁、上記第２の膨張機構を温度
自動膨張弁でそれぞれ構成し、上記電動膨張弁および温
度自動膨張弁によって上記蒸発器の出口の過熱度および
上記過冷却用熱交換器のバイパス側出口の過熱度を制御
するので、より細かい的確な制御が可能となる。したが
って、過冷却を行う利点が十分に生かすことができ、運
転条件にかかわらず高い冷凍能力を維持することができ
る。しかも、上記温度自動膨張弁が有する感温筒によっ
て上記過冷却用熱交換器のバイパス側出口温度（Ｔｂ
ｏ）が検出され、その検出信号によって上記温度自動膨
張弁の絞り量が制御される。したがって、上記過冷却用
熱交換器のバイパス側出口温度（Ｔｂｏ）を通るバイパ
ス流冷媒の過熱度が、それだけで自動的に制御される。
この結果、他にセンサや制御手段等を設ける必要がなく
なり、空気調和機の構成が簡素化される。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を詳
細に説明する。

【００４２】（第１実施形態）図１は第１実施形態の空
気調和機の、主回路６とバイパス回路（破線で示す）１
１とを含む冷媒回路１を示している。

【００４３】主回路６は、圧縮機２、凝縮器３、過冷却
用の二重管式熱交換器１０、第１の膨張機構を構成する
電動膨張弁４、蒸発器５、四路切換弁９およびアキュム
レータ８をこの順に有している。バイパス回路１１は、
凝縮器３と過冷却用熱交換器１０との間の分岐点４１で
主回路６から分岐して、第２の膨張機構を構成するキャ
ピラリチューブ１２と過冷却用熱交換器１０とを通り、
アキュムレータ８の入口近傍の合流点４２で主回路６と
合流している。過冷却用熱交換器１０は、主回路６を流
れる主流冷媒と、キャピラリチューブ１２通過後の上記
バイパス回路１１を流れるバイパス流冷媒との間で熱交
換を行う。つまり、キャピラリチューブ１２通過後のバ
イパス流冷媒を利用して、簡単な回路構成でもって主流
冷媒を過冷却するようになっている。

【００４４】運転時に、圧縮機２から吐出された冷媒
は、凝縮器（例えば室外空気に放熱する）３によって凝
縮され、分岐点４１で主回路６を流れる主流冷媒とバイ
パス回路１１を流れるバイパス流冷媒とに別れる。この
主流冷媒は、熱交換器１０において、キャピラリチュー
ブ１２通過後の上記バイパス流冷媒との熱交換によって
過冷却された後、電動膨張弁４によって減圧される。そ
して、主流冷媒は、蒸発器（例えば室内空気から吸熱す
る）５によって蒸発され、四路切換弁９および気液分離
を行うアキュムレータ８を通して圧縮機２に吸い込まれ
る。一方、バイパス流冷媒は、所定の絞り量を与えるキ
ャピラリチューブ１２を通過して減圧された後、熱交換
器１０において主流冷媒との熱交換によって蒸発され
る。この後、バイパス流冷媒は、アキュムレータ８の入
口近傍の合流点４２で主流冷媒と合流する。

【００４５】このように熱交換器１０で主流冷媒を過冷
却することにより、過冷却を行わない場合に比して主流
冷媒による冷凍効果を増大できる。また、冷媒の流れか
らバイパス流を分岐させることによって主流冷媒の体積
流量が減少するので、図１１(b)に示したのと同様に、
過冷却を行わない場合（図１１(a)参照）に比して、蒸
発器５内および圧縮機２の吸入側配管での圧力損失ΔＰ
を減少させることができる。したがって、システムの冷
凍能力を向上させることができる。

【００４６】電動膨張弁４の絞り量の調整は次のように
して行われる。まず、凝縮器３の出口の温度センサ３２
によって凝縮器３の出口温度Ｔｃを検出し、蒸発器５の
入口の温度センサ３３によって蒸発器５の入口温度Ｔｅ
を検出する。次に、図示しない算出手段によって、凝縮
器３の出口温度Ｔｃと、蒸発器５の入口温度Ｔｅとの関
数ｆとして圧縮機出口の目標温度Ｔｄ（target）＝ｆ
（Ｔｅ，Ｔｃ）を設定する。そして、図示しない制御手
段によって、圧縮機出口（吐出管）の温度センサ３１が
検出した実際の吐出管温度Ｔｄがその目標温度Ｔｄ（ta
rget）となるように、電動膨張弁４の絞り量を調整す
る。

【００４７】さて、この実施形態では、キャピラリチュ
ーブ１２の寸法（すなわち径と長さ）は、冷房標準条件
（室外気温が３５℃で、かつ室内気温が２７℃）下で蒸
発器５の出口で主流冷媒が飽和状態となるときに過冷却
用熱交換器１０のバイパス側出口でのバイパス流冷媒の
過熱度が４．５ｄｅｇ以上となるように設定されてい
る。この結果、本発明者が実験により得た図２に示すデ
ータ（図２中の□がデータ点を示す）から分かるよう
に、低外気条件、特に想定極限条件（室外気温が零下５
℃で、かつ室内気温が湿球温度（ＷＢ）で２８℃）下で
の圧縮機２の吐出管温度Ｔｄが、圧縮機２の信頼性を維
持することができる４８℃以上となる。したがって、圧
縮機２の信頼性が損なわれるのを防止でき、その信頼性
を維持することができる。また、キャピラリチューブ１
２の寸法を設定するだけであるから、従来に比して高コ
ストとなることもない。

【００４８】（第２実施形態）図３は第２実施形態の空
気調和機の、主回路６とバイパス回路（破線で示す）１
１Ａとを含む冷媒回路１Ａを示している。簡単のため、
図１中の構成要素と対応する構成要素には同一符号を付
して、第１実施形態と相違する点についてのみ説明す
る。

【００４９】この実施形態では、バイパス回路１１Ａ
は、第２の膨張機構を構成するキャピラリチューブ１２
Ｆと過冷却用熱交換器１０との間に、冷媒遮断機構とし
ての電磁開閉弁１３を有している。

【００５０】キャピラリチューブ１２Ｆの寸法は、冷房
標準条件下で蒸発器５の出口で主流冷媒が飽和状態とな
るときに過冷却用熱交換器１０のバイパス側出口でのバ
イパス流冷媒が飽和状態となるように予め設定されてい
る。すなわち、図１中のキャピラリチューブ１２に比し
て、バイパス流冷媒に与える絞り量が小さく設定されて
いる。

【００５１】冷房標準条件や過負荷条件（冷房標準条件
よりも室外気温が高く、または室内気温が低い運転条
件）では、電磁開閉弁１３を開いて、バイパス回路１１
Ａにバイパス流冷媒を流通させる。上述のようなキャピ
ラリチューブ１２Ｆの絞り量を設定しておくことによ
り、第１実施形態の空気調和機に比して高い冷凍能力を
得ることができる。一方、低外気条件（冷房標準条件よ
りも室外気温が低い運転条件）や想定極限条件下では、
電磁開閉弁１３を閉じて、バイパス流冷媒の流通を遮断
する。これにより、バイパス流冷媒が、湿り度が高い状
態で主流冷媒と合流して圧縮機２に流入することはなく
なる。したがって、圧縮機２の信頼性が損なわれるのを
防止でき、その信頼性を維持することができる。なお、
低外気条件や想定極限条件下では、過冷却用熱交換器１
０における過冷却の効果が小さく、冷凍能力もあまり要
求されないので、電磁開閉弁１３が閉じられたとしても
問題は生じない。

【００５２】具体的には、冷房運転時に、室外気温検出
用の温度センサ３８、室内気温検出用の温度センサ３９
によって、室外気温Ｔｏ、室内気温Ｔｒを検出する。そ
して、図示しない制御手段によって、検出した室外気温
と室内気温との差（Ｔｏ−Ｔｒ）が−１５ｄｅｇ以下で
ある条件を満たすとき電磁開閉弁１３を閉じる一方、こ
の条件が満たされないとき電磁開閉弁１３を開く。本発
明者が実験によって得た図５(a)のデータ（図５(a)中の
□がデータ点を示す）から分かるように、（Ｔｏ−Ｔ
ｒ）≦−１５ｄｅｇとなる運転条件下では、圧縮機２に
吸入される冷媒の湿り度が大きくなって圧縮機２の信頼
性が損なわれる。一方、（Ｔｏ−Ｔｒ）＞−１５ｄｅｇ
となる運転条件下では、圧縮機２に吸入される冷媒の湿
り度は圧縮機２の信頼性に問題がないレベルとなる。そ
こで、上述のように、室外気温Ｔｏと室内気温Ｔｒとの
差（Ｔｏ−Ｔｒ）が−１５ｄｅｇ以下であるか否かに基
づいて電磁開閉弁１３を開閉することにより、電磁開閉
弁１３を的確に制御することができ、圧縮機２の信頼性
を維持することができる。

【００５３】なお、凝縮器３出口の温度センサ３２およ
び蒸発器５入口の温度センサ３３によって凝縮器３の出
口温度Ｔｃ、蒸発器５の入口温度Ｔｅをそれぞれ検出
し、検出した凝縮器３の出口温度Ｔｃおよび蒸発器５の
入口温度Ｔｅが所定の条件を満たすか否かに基づいて電
磁開閉弁１３を開閉するようにしても良い。この場合
も、基本的には室外気温検出用の温度センサ３８および
室内気温検出用の温度センサ３９を用いる場合と同様に
電磁開閉弁１３を開閉することができ、電磁開閉弁１３
を的確に制御することができる。

【００５４】また、電磁開閉弁１３はキャピラリチュー
ブ１２Ｆと過冷却用熱交換器１０との間に介挿されてい
るので、電磁開閉弁１３による圧力損失は、過冷却用熱
交換器１０のバイパス側入口の圧力を低下させ、そこの
温度を低下させる方向に働く。したがって、電磁開閉弁
１３の存在によって過冷却用熱交換器１０における熱交
換量が低下することはない。なお、電磁開閉弁１３は、
主回路６からの分岐点４１と過冷却用熱交換器１０との
間に介挿されていれば良く、分岐点４１とキャピラリチ
ューブ１２Ｆとの間に介挿されていても良い。

【００５５】（第３実施形態）図４は第３実施形態の空
気調和機の、主回路６とバイパス回路（破線で示す）１
１Ｂとを含む冷媒回路１Ｂを示している。簡単のため、
図１中の構成要素と対応する構成要素には同一符号を付
して、第１実施形態と相違する点についてのみ説明す
る。

【００５６】この実施形態では、バイパス回路１１Ｂ
は、主回路６からの分岐点４１と過冷却用熱交換器１０
との間に複数並列に別れた分流回路１７Ａ，１７Ｂ，
…，１７Ｃを有している。分流回路１７Ａにはキャピラ
リチューブ１２Ａが配置され、分流回路１７Ｂにはキャ
ピラリチューブ１２Ｂ，電磁開閉弁１３Ｂがこの順に配
置され、以下同様に、分流回路１７Ｃにはキャピラリチ
ューブ１２Ｃ，電磁開閉弁１３Ｃがこの順に配置されて
いる。これらのキャピラリチューブ１２Ａ，１２Ｂ，
…，１２Ｃと電磁開閉弁１３Ｂ，…，１３Ｃとの組み合
わせによって第２の膨張機構１８が構成されている。こ
れらのキャピラリチューブ１２Ａ，１２Ｂ，…，１２Ｃ
は、各分流回路１７Ａ，１７Ｂ，…，１７Ｃを通る冷媒
に対してそれぞれ異なる絞り量を与えるように、様々な
寸法に設定されている。この結果、電磁開閉弁１３Ｂ，
…，１３Ｃを開閉することによって、この第２の膨張機
構１８が全体としてバイパス流冷媒に与える絞り量を複
数段階に設定することができる。

【００５７】冷房標準条件や過負荷条件下では、第２の
膨張機構１８がバイパス流冷媒に与える絞り量を比較的
小さい段階に設定する。そのような条件下では、典型的
には、第２の膨張機構１８がバイパス流冷媒に与える絞
り量は、冷房標準条件下で蒸発器５の出口で主流冷媒が
飽和状態となるときに過冷却用熱交換器１０のバイパス
側出口でのバイパス流冷媒が飽和状態となるように設定
する。このように絞り量を設定することにより、第１ま
たは第２の実施形態の空気調和機に比して高い冷凍能力
を得ることができる。一方、低外気条件や想定極限条件
下では、第２の膨張機構１８がバイパス流冷媒に与える
絞り量を比較的大きい段階に設定する。これにより、過
冷却用熱交換器１０通過後のバイパス流冷媒の湿り度が
低くなる。極端な場合は、第２の膨張機構１８を完全に
閉じて、バイパス流冷媒の流通を遮断する。これによ
り、バイパス流冷媒が、湿り度が高い状態で主流冷媒と
合流して圧縮機２に流入することはなくなる。したがっ
て、圧縮機２の信頼性が損なわれるのを防止でき、その
信頼性を維持することができる。なお、低外気条件や想
定極限条件下では、過冷却用熱交換器１０における過冷
却の効果が小さく、冷凍能力もあまり要求されないの
で、第２の膨張機構１８の絞り量が比較的大きい段階に
設定され、または第２の膨張機構１８が完全に閉じられ
たとしても問題は生じない。

【００５８】具体的には、第２実施形態の空気調和機と
同様に、冷房運転時に、室外気温検出用の温度センサ３
８、室内気温検出用の温度センサ３９によって、室外気
温Ｔｏ、室内気温Ｔｒを検出する。そして、図示しない
制御手段によって、検出した室外気温と室内気温との差
（Ｔｏ−Ｔｒ）が低い（負である場合を含む）とき第２
の膨張機構１８の絞り量を比較的大きい段階に設定する
一方、この条件が満たされないとき第２の膨張機構１８
の絞り量を比較的小さい段階に設定する。これにより、
第２の膨張機構１８を的確に制御することができ、圧縮
機２の信頼性を維持することができる。

【００５９】なお、凝縮器３出口の温度センサ３２およ
び蒸発器５入口の温度センサ３３によって凝縮器３の出
口温度Ｔｃ、蒸発器５の入口温度Ｔｅをそれぞれ検出
し、検出した凝縮器３の出口温度Ｔｃおよび蒸発器５の
入口温度Ｔｅが所定の条件を満たすか否かに基づいて第
２の膨張機構１８の絞り量の段階を設定するようにして
も良い。

【００６０】（第４実施形態）図６は第４実施形態の空
気調和機の、主回路６とバイパス回路（破線で示す）１
１Ｃとを含む冷媒回路１Ｃを示している。簡単のため、
図１中の構成要素と対応する構成要素には同一符号を付
して、第１実施形態と相違する点についてのみ説明す
る。

【００６１】この実施形態では、冷媒回路１Ｃは、第１
の膨張機構としての第１の電動膨張弁４、第２の膨張機
構としての第２の電動膨張弁１４を備えるとともに、こ
れらの電動膨張弁４，１４を制御するために、飽和温度
演算部２１、比較部２２および２４、主電動弁制御部２
３並びにバイパス電動弁制御部２５を備えている。

【００６２】運転時には、アキュムレータ８の入口側に
取り付けた圧力センサ４０によって圧縮機２の吸入側の
圧力Ｐｓを検出し、飽和温度演算部２１によって、この
圧力Ｐｓに相当する冷媒の相当飽和温度Ｔｓを算出す
る。一方、蒸発器５の出口の温度センサ３６によって蒸
発器５の出口温度Ｔｅｏを検出する。比較部２２によっ
て、蒸発器５の出口温度Ｔｅｏと相当飽和温度Ｔｓとの
差（Ｔｅｏ−Ｔｓ）を上記蒸発器５の出口を通る主流冷
媒の過熱度として算出する。そして、主電動弁制御部２
３によって、この算出した主流冷媒の過熱度（Ｔｅｏ−
Ｔｓ）が所定の目標過熱度になるように、電動膨張弁４
を制御する。これとともに、過冷却用熱交換器１０のバ
イパス側出口の温度センサ３５によってバイパス側出口
温度（このバイパス側出口でのバイパス流冷媒の温度）
Ｔｂｏを検出する。比較部２４によって、このバイパス
側出口温度Ｔｂｏと相当飽和温度Ｔｓとの差（Ｔｂｏ−
Ｔｓ）を上記過冷却用熱交換器１０のバイパス側出口を
通るバイパス流冷媒の過熱度（Ｔｂｏ−Ｔｓ）として算
出する。そして、バイパス電動弁制御部２５によって、
この算出したバイパス流冷媒の過熱度（Ｔｂｏ−Ｔｓ）
が所定の目標過熱度になるように、電動膨張弁１４を制
御する。

【００６３】このようにした場合、蒸発器５の出口を通
る主流冷媒の過熱度および過冷却用熱交換器１０のバイ
パス側出口を通るバイパス流冷媒の過熱度を的確に制御
することができる。したがって、過冷却を行う利点を十
分に生かすことができ、運転条件にかかわらず高い冷凍
能力を維持することができる。

【００６４】ここで、冷媒回路１の冷凍能力が最大とな
るのは、蒸発器５の出口を通る主流冷媒の過熱度がゼロ
（飽和状態）で、かつ過冷却用熱交換器１０のバイパス
側出口を通るバイパス流冷媒の過熱度がゼロ（飽和状
態）のときであるが、各出口を通る冷媒の状態が飽和状
態から湿り側にばらつくと、圧縮機２の信頼性を損なう
可能性がある。そこで、上述のように各出口での冷媒の
過熱度を制御することとして、冷媒の状態を飽和状態か
ら幾分過熱側に調整している。これにより、圧縮機２の
信頼性を維持することができる。

【００６５】（第５実施形態）図７は第５実施形態の空
気調和機の、主回路６とバイパス回路（破線で示す）１
１Ｄとを含む冷媒回路１Ｄを示している。簡単のため、
図１中の構成要素と対応する構成要素には同一符号を付
して、第１実施形態と相違する点についてのみ説明す
る。

【００６６】この実施形態では、冷媒回路１Ｄは、第１
の膨張機構としての第１の電動膨張弁４、第２の膨張機
構としての第２の電動膨張弁１４を備えるとともに、こ
れらの電動膨張弁４，１４を制御するために、吐出管目
標温度算出部２６、比較部２７および２９、主電動弁制
御部２３、並びにバイパス電動弁制御部２５を備えてい
る。

【００６７】運転時には、凝縮器３の出口の温度センサ
３２によって凝縮器３の出口温度Ｔｃを検出し、蒸発器
５の入口の温度センサ３３によって蒸発器５の入口温度
Ｔｅを検出する。吐出管目標温度算出部２６によって、
凝縮器３の出口温度Ｔｃと蒸発器５の入口温度Ｔｅとの
関数ｆとして、圧縮機出口の目標温度Ｔｄ（target）＝
ｆ（Ｔｅ，Ｔｃ）を設定する。一方、圧縮機２の出口
（吐出管）の温度センサ３１によって、実際の吐出管温
度Ｔｄを検出する。そして、比較部２７によって実際の
吐出管温度Ｔｄと目標温度Ｔｄ（target）との差（Ｔｄ
−Ｔｄ（target））を算出し、主電動弁制御部２３によ
って、この差（Ｔｄ−Ｔｄ（target））がゼロとなるよ
うに、電動膨張弁４の絞り量を調整する。これととも
に、過冷却用熱交換器１０のバイパス側出口の温度セン
サ３５によってバイパス側出口温度Ｔｂｏを検出し、過
冷却用熱交換器１０のバイパス側入口の温度センサ３４
によってバイパス側入口温度（このバイパス側入口を通
るバイパス流冷媒の温度）Ｔｂｉを検出する。比較部２
９によってこのバイパス側出口温度Ｔｂｏとバイパス側
入口温度Ｔｂｉとの差（Ｔｂｏ−Ｔｂｉ）を算出し、バ
イパス側電動弁制御部２５によってこの差（Ｔｂｏ−Ｔ
ｂｉ）が所定の目標値になるように、電動膨張弁１４を
制御する。

【００６８】このようにした場合、蒸発器５の出口を通
る主流冷媒の過熱度および過冷却用熱交換器１０のバイ
パス側出口を通るバイパス流冷媒の過熱度を的確に制御
することができる。したがって、過冷却を行う利点を十
分に生かすことができ、運転条件にかかわらず高い冷凍
能力を維持することができる。

【００６９】（第６実施形態）図８は第６実施形態の空
気調和機の、主回路６とバイパス回路（破線で示す）１
１Ｅとを含む冷媒回路１Ｅを示している。簡単のため、
図１中の構成要素と対応する構成要素には同一符号を付
して、第１実施形態と相違する点についてのみ説明す
る。

【００７０】この実施形態では、冷媒回路１Ｅは、第１
の膨張機構としての電動膨張弁４、第２の膨張機構とし
ての温度自動膨張弁１５を備えている。この温度自動膨
張弁１５は感温筒１５ａを有し、この感温筒１５ａが検
出した温度に応じて自動的に弁の開度が調節されるよう
になっている。感温筒１５ａは過冷却用熱交換器１０の
バイパス側出口配管に取り付けられている。

【００７１】運転時には、感温筒１５ａによって過冷却
用熱交換器１０のバイパス側出口温度Ｔｂｏが検出さ
れ、その検出信号に応じて温度自動膨張弁１５がバイパ
ス流冷媒に与える絞り量が制御される。したがって、過
冷却用熱交換器１０のバイパス側出口温度Ｔｂｏを通る
バイパス流冷媒の過熱度が、それだけで自動的に制御さ
れる。この結果、他にセンサや制御手段等を設ける必要
がなくなり、空気調和機の構成を簡素化することができ
る。

【００７２】なお、上述の第４〜第６実施形態によれ
ば、ガス欠時の信頼性を向上できる利点もある。図１０
に示した従来の冷媒回路３０１では、ガス欠時に電動膨
張弁３０４が容量不足になって、吐出管温度Ｔｄが非常
に高くなり、保護制御が働いて空気調和機が異常停止す
る可能性がある。これに対して、上述の第４〜第６実施
形態の冷媒回路１Ｃ，１Ｄまたは１Ｅでは、主回路６と
バイパス回路１１Ｃ，１１Ｄまたは１１Ｅが実質的に並
列であり、２つの電動膨張弁４，１４（または１５）を
併せたときの弁容量が従来の冷媒回路３０１よりも大き
くなる。したがって、ガス欠耐力が向上して、吐出管温
度Ｔｄ上昇による異常停止が従来の冷媒回路３０１より
も生じにくくなる。この結果、信頼性が高まる。

【００７３】以上は主に冷房条件に関して具体的に説明
したが、暖房時の使用に関しても定性的には同じことで
あり、本発明はそのまま利用できる。

【００７４】また、上述の各実施形態では、バイパス回
路１１は、凝縮器３と過冷却用熱交換器１０との間で主
回路から分岐するものとしたが、これに限られるもので
はない。バイパス回路は、過冷却用熱交換器１０と電動
膨張弁４との間で主回路から分岐して、第２の膨張機
構、過冷却用熱交換器の順にバイパス流冷媒を流すよう
になっていても良い。この場合も同様の作用効果を奏す
ることができる。

【００７５】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の空
気調和機では、キャピラリチューブは、冷房標準条件よ
りも室外気温が低く、かつ室内気温が高い想定極限条件
下で、圧縮機の吐出管温度が所定の下限値以上となるよ
うな絞り量を上記バイパス流冷媒に与えるので、吐出管
温度の下限値として、圧縮機の信頼性を維持することが
できる値（例えば４８℃）を設定し、かつ想定極限条件
下で上記圧縮機の吐出管温度がその値以上となるよう
に、上記キャピラリチューブの絞り量、具体的にはキャ
ピラリチューブの寸法を設定しておくことによって、低
外気条件、特に想定極限条件下であっても、圧縮機の吐
出管温度をその値以上に保つことができる。したがっ
て、圧縮機の信頼性が損なわれるのを防止でき、その信
頼性を維持することができる。

【００７６】請求項２に記載の空気調和機は、請求項１
に記載の空気調和機において、上記キャピラリチューブ
の寸法は、上記冷房標準条件下で上記蒸発器の出口で主
流冷媒が飽和状態となるときに上記過冷却用熱交換器の
バイパス側出口でのバイパス流冷媒の過熱度が４．５ｄ
ｅｇ以上となるように設定されているので、低外気条
件、特に上記想定極限条件下での上記圧縮機の吐出管温
度が、圧縮機の信頼性を維持することができる４８℃以
上となる。したがって、圧縮機の信頼性が損なわれるの
を防止でき、その信頼性を維持することができる。ま
た、キャピラリチューブの寸法を設定するだけであるか
ら、従来に比して高コストとなることもない。

【００７７】請求項３に記載の空気調和機は、上記バイ
パス回路中に、冷媒を遮断可能な冷媒遮断機構を備えて
いるので、運転条件に応じて冷媒遮断機構を開閉するこ
とによって、冷房標準条件や過負荷条件では請求項１ま
たは２の空気調和機に比して高い冷凍能力を得ることが
できる一方、低外気条件や想定極限条件下では、圧縮機
の信頼性が損なわれるのを防止できる。

【００７８】請求項４に記載の空気調和機では、上記冷
媒遮断機構は上記主回路からの分岐部と上記過冷却用熱
交換器との間に介挿されているので、上記冷媒遮断機構
による圧力損失は、過冷却用熱交換器のバイパス側入口
の圧力を低下させ、そこの温度を低下させる方向に働
く。したがって、上記冷媒遮断機構の存在によって過冷
却用熱交換器における熱交換量が低下することはない。

【００７９】請求項５に記載の空気調和機では、室外気
温（Ｔｏ）および室内気温（Ｔｒ）が所定の条件を満た
すか否かに基づいて上記冷媒遮断機構を開閉するので、
この冷媒遮断機構を的確に制御することができる。

【００８０】請求項６に記載の空気調和機は、請求項５
に記載の空気調和機において、運転時に、検出した上記
室外気温と室内気温との差（Ｔｏ−Ｔｒ）が−１５ｄｅ
ｇ以下である条件を満たすとき上記冷媒遮断機構を閉じ
る一方、この条件が満たされないとき上記冷媒遮断機構
を開くので、この冷媒遮断機構を的確に制御でき、圧縮
機の信頼性を維持することができる。

【００８１】請求項７に記載の空気調和機では、凝縮器
の出口温度（Ｔｃ）および蒸発器の入口温度（Ｔｅ）が
所定の条件を満たすか否かに基づいて上記冷媒遮断機構
を開閉するので、この冷媒遮断機構を的確に制御でき、
圧縮機の信頼性を維持することができる。

【００８２】請求項８に記載の空気調和機では、上記第
２の膨張機構は、２個以上のキャピラリチューブと、冷
媒を遮断可能な少なくとも１個の冷媒遮断機構とを所定
の配置に組み合わせて構成され、上記バイパス流冷媒に
与える絞り量を複数段階に設定できるようになっている
ので、運転条件に応じて第２の膨張機構の絞り量の段階
を設定することによって、冷房標準条件や過負荷条件下
では請求項１または２の空気調和機に比して高い冷凍能
力を得ることができる一方、低外気条件や想定極限条件
下では、圧縮機の信頼性が損なわれるのを防止できる。

【００８３】請求項９に記載の空気調和機では、室外気
温（Ｔｏ）および室内気温（Ｔｒ）が所定の条件を満た
すか否かに基づいて上記第２の膨張機構の絞り量の段階
を設定するので、この第２の膨張機構を的確に制御する
ことができる。

【００８４】請求項１０に記載の空気調和機では、凝縮
器の出口温度（Ｔｃ）および蒸発器の入口温度（Ｔｅ）
が所定の条件を満たすか否かに基づいて上記第２の膨張
機構の絞り量の段階を設定するので、この第２の膨張機
構を的確に制御することができる。

【００８５】請求項１１に記載の空気調和機では、第１
の膨張機構を第１の電動膨張弁、第２の膨張機構を第２
の電動膨張弁でそれぞれ構成し、上記第１および第２の
電動膨張弁によって蒸発器の出口の過熱度および過冷却
用熱交換器のバイパス側出口の過熱度を制御するので、
より細かい的確な制御を行うことができる。したがっ
て、過冷却を行う利点が十分に生かすことができ、運転
条件にかかわらず高い冷凍能力を維持することができ
る。

【００８６】ここで、上記冷媒回路の冷凍能力が最大と
なるのは、上記蒸発器の出口を通る主流冷媒の過熱度が
ゼロ（飽和状態）で、かつ上記過冷却用熱交換器のバイ
パス側出口を通るバイパス流冷媒の過熱度がゼロ（飽和
状態）のときであるが、上記各出口を通る冷媒の状態が
飽和状態から湿り側にばらつくと、圧縮機の信頼性を損
なう可能性がある。そこで、上記各出口での冷媒の過熱
度を制御することとして、冷媒の状態を飽和状態から幾
分過熱側に調整する。これにより、圧縮機の信頼性を維
持することができる。

【００８７】請求項１２に記載の空気調和機は、圧力セ
ンサによって上記圧縮機の吸入側の圧力（Ｐｓ）を検出
して、この圧力に相当する上記冷媒の相当飽和温度（Ｔ
ｓ）を算出し、温度センサによって上記蒸発器の出口温
度（Ｔｅｏ）および上記過冷却用熱交換器のバイパス側
出口温度（Ｔｂｏ）を検出し、上記蒸発器の出口温度と
上記相当飽和温度との差（Ｔｅｏ−Ｔｓ）を上記蒸発器
の出口を通る主流冷媒の過熱度として算出するととも
に、上記過冷却用熱交換器のバイパス側出口温度と上記
相当飽和温度との差（Ｔｂｏ−Ｔｓ）を上記過冷却用熱
交換器のバイパス側出口を通るバイパス流冷媒の過熱度
として算出し、この算出した主流冷媒の過熱度が所定の
目標過熱度になるように上記第１の電動膨張弁を制御す
るとともに、この算出したバイパス流冷媒の過熱度が所
定の目標過熱度になるように上記第２の電動膨張弁を制
御するので、上記蒸発器の出口を通る主流冷媒の過熱度
および上記過冷却用熱交換器のバイパス側出口を通るバ
イパス流冷媒の過熱度を的確に制御することができる。

【００８８】請求項１３に記載の空気調和機は、温度セ
ンサによって上記凝縮器の出口温度（Ｔｃ）、上記蒸発
器の入口温度（Ｔｅ）、上記圧縮機の吐出管温度（Ｔ
ｄ）、並びに上記過冷却用熱交換器のバイパス側の入口
温度（Ｔｂｉ）および出口温度（Ｔｂｏ）を検出し、上
記凝縮器の出口温度（Ｔｃ）および上記蒸発器の入口温
度（Ｔｅ）に基づいて上記圧縮機の吐出管の目標温度
（Ｔｄ（target））を設定し、上記圧縮機の検出された
吐出管温度（Ｔｄ）がその目標温度（Ｔｄ（target））
となるように上記第１の電動膨張弁を制御するととも
に、上記過冷却用熱交換器のバイパス側の出口温度（Ｔ
ｂｏ）と入口温度（Ｔｂｉ）との差（Ｔｂｏ−Ｔｂｉ）
が所定の目標値になるように上記第２の電動膨張弁を制
御するので、上記蒸発器の出口温度（Ｔｅｏ）を通る主
流冷媒の過熱度および上記過冷却用熱交換器のバイパス
側出口温度（Ｔｂｏ）を通るバイパス流冷媒の過熱度を
的確に制御することができる。

【００８９】請求項１４に記載の空気調和機では、第１
の膨張機構を電動膨張弁、第２の膨張機構を温度自動膨
張弁でそれぞれ構成し、上記電動膨張弁および温度自動
膨張弁によって蒸発器の出口の過熱度および過冷却用熱
交換器のバイパス側出口の過熱度を制御するので、より
細かい的確な制御が行うことができる。したがって、過
冷却を行う利点が十分に生かすことができ、運転条件に
かかわらず高い冷凍能力を維持することができる。しか
も、上記温度自動膨張弁が有する感温筒によって上記過
冷却用熱交換器のバイパス側出口温度（Ｔｂｏ）が検出
され、その検出信号に応じて上記温度自動膨張弁の絞り
量が制御される。したがって、上記過冷却用熱交換器の
バイパス側出口温度（Ｔｂｏ）を通るバイパス流冷媒の
過熱度を、それだけで自動的に制御することができる。
この結果、他にセンサや制御手段等を設ける必要がなく
なり、空気調和機の構成を簡素化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の第１実施形態の空気調和機の冷媒
回路の概略構成を示す図である。

【図２】 図１の冷媒回路において、キャピラリチュー
ブがバイパス流冷媒に与える絞り量を変化させたときの
特性変化を説明する図である。

【図３】 この発明の第２実施形態の空気調和機の冷媒
回路の概略構成を示す図である。

【図４】 この発明の第３実施形態の空気調和機の冷媒
回路の概略構成を示す図である。

【図５】 (a)は図３の冷媒回路を実験的に動作させた
運転条件、すなわち室外気温Ｔｏと室内気温Ｔｒとの組
み合わせを示す図、(b)は図３の冷媒回路における、室
外気温と室内気温との差（Ｔｏ−Ｔｒ）と吐出管の過熱
度との関係を示す図である。

【図６】 この発明の第４実施形態の空気調和機の冷媒
回路の概略構成を示す図である。

【図７】 この発明の第５実施形態の空気調和機の冷媒
回路の概略構成を示す図である。

【図８】 この発明の第６実施形態の空気調和機の冷媒
回路の概略構成を示す図である。

【図９】 凝縮器の出口温度Ｔｃと蒸発器の入口温度Ｔ
ｅとから圧縮機の吐出管の目標温度Ｔｄ（target）を算
出する仕方を模式的に示す図である。

【図１０】 主流冷媒とバイパス流冷媒との間で熱交換
を行って主流冷媒を過冷却する、従来の空気調和機の冷
媒回路の概略構成を示す図である。

【図１１】 (a)は過冷却を行わない冷凍サイクルを示
すＰｈ線図、(b)は図１０に示した従来の冷媒回路によ
る冷凍サイクルを示すＰｈ線図、(c)は(b)の部分拡大図
である。

【符号の説明】

１，１Ａ，１Ｂ，１２Ｃ，１Ｄ，１Ｅ 冷媒回路 ２ 圧縮機 ３ 凝縮器 ４，１４ 電動膨張弁 ５ 蒸発器 ６ 主回路 １０ 過冷却用熱交換器 １１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｄ，１１Ｅ バイパス回路 １２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｆ キャピラリチ
ューブ １３，１３Ｂ，１３Ｃ 電磁開閉弁 １５ 温度自動膨張弁

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（２）、凝縮器（３）、過冷却用
   熱交換器（１０）、第１の膨張機構（４）および蒸発器
   （５）の順に冷媒を流す主回路（６）と、上記凝縮器
   （３）と第１の膨張機構（４）との間で上記主回路
   （６）から分岐して、第２の膨張機構を構成するキャピ
   ラリチューブ（１２）、上記過冷却用熱交換器（１０）
   の順に冷媒を流し、上記圧縮機（２）の吸入側で上記主
   回路（６）と合流するバイパス回路（１１）とを含む冷
   媒回路（１）を備え、上記過冷却用熱交換器（１０）
   は、上記主回路（６）を流れる主流冷媒と、上記キャピ
   ラリチューブ（１２）通過後の上記バイパス回路（１
   １）を流れるバイパス流冷媒との間で熱交換を行って、
   上記主流冷媒を過冷却する空気調和機において、 上記キャピラリチューブ（１２）は、冷房標準条件より
   も室外気温が低く、かつ室内気温が高い想定極限条件下
   で、上記圧縮機（２）の吐出管温度（Ｔｄ）が所定の下
   限値以上になるような絞り量を上記バイパス流冷媒に与
   えることを特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の空気調和機において、 上記キャピラリチューブ（１２）の寸法は、上記冷房標
   準条件下で上記蒸発器（５）の出口で主流冷媒が飽和状
   態となるときに上記過冷却用熱交換器（１０）のバイパ
   ス側出口でのバイパス流冷媒の過熱度が４．５ｄｅｇ以
   上となるように設定されていることを特徴とする空気調
   和機。
3. 【請求項３】 圧縮機（２）、凝縮器（３）、過冷却用
   熱交換器（１０）、第１の膨張機構（４）および蒸発器
   （５）の順に冷媒を流す主回路（６）と、上記凝縮器
   （３）と第１の膨張機構（４）との間で上記主回路
   （６）から分岐して、第２の膨張機構を構成するキャピ
   ラリチューブ（１２Ｆ）、上記過冷却用熱交換器（１
   ０）の順に冷媒を流し、上記圧縮機（２）の吸入側で上
   記主回路（６）と合流するバイパス回路（１１Ａ）とを
   含む冷媒回路（１Ａ）を備え、上記過冷却用熱交換器
   （１０）は、上記主回路（６）を流れる主流冷媒と、上
   記キャピラリチューブ（１２Ｆ）通過後の上記バイパス
   回路（１Ａ）を流れるバイパス流冷媒との間で熱交換を
   行って、上記主流冷媒を過冷却する空気調和機におい
   て、 上記バイパス回路（１Ａ）中に、冷媒を遮断可能な冷媒
   遮断機構（１３）を備えたことを特徴とする空気調和
   機。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の空気調和機において、 上記冷媒遮断機構（１３）は、上記主回路（６）からの
   分岐部（４１）と上記過冷却用熱交換器（１０）との間
   に介挿されていることを特徴とする空気調和機。
5. 【請求項５】 請求項３または４に記載の空気調和機に
   おいて、 温度センサ（３８，３９）によって室外気温（Ｔｏ）お
   よび室内気温（Ｔｒ）を検出し、検出した室外気温（Ｔ
   ｏ）および室内気温（Ｔｒ）が所定の条件を満たすか否
   かに基づいて上記冷媒遮断機構（１３）を開閉すること
   を特徴とする空気調和機。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の空気調和機において、 運転時に、検出した上記室外気温と室内気温との差（Ｔ
   ｏ−Ｔｒ）が−１５ｄｅｇ以下である条件を満たすとき
   上記冷媒遮断機構（１３）を閉じる一方、この条件が満
   たされないとき上記冷媒遮断機構（１３）を開くことを
   特徴とする空気調和機。
7. 【請求項７】 請求項３または４に記載の空気調和機に
   おいて、 温度センサ（３２，３３）によって上記凝縮器（３）の
   出口温度（Ｔｃ）および上記蒸発器（５）の入口温度
   （Ｔｅ）を検出し、検出した上記凝縮器（３）の出口温
   度（Ｔｃ）および上記蒸発器（５）の入口温度（Ｔｅ）
   が所定の条件を満たすか否かに基づいて上記冷媒遮断機
   構（１３）を開閉することを特徴とする空気調和機。
8. 【請求項８】 圧縮機（２）、凝縮器（３）、過冷却用
   熱交換器（１０）、第１の膨張機構（４）および蒸発器
   （５）の順に冷媒を流す主回路（６）と、上記凝縮器
   （３）と第１の膨張機構（４）との間で上記主回路
   （６）から分岐して、第２の膨張機構（１８）、上記過
   冷却用熱交換器（１０）の順に冷媒を流し、上記圧縮機
   （２）の吸入側で上記主回路（６）と合流するバイパス
   回路（１１Ｂ）とを含む冷媒回路（１Ｂ）を備え、上記
   過冷却用熱交換器（１０）は、上記主回路（６）を流れ
   る主流冷媒と、上記第２の膨張機構（１８）通過後の上
   記バイパス回路（１１Ｂ）を流れるバイパス流冷媒との
   間で熱交換を行って、上記主流冷媒を過冷却する空気調
   和機において、 上記第２の膨張機構（１８）は、２個以上のキャピラリ
   チューブ（１２Ａ，１２Ｂ，…，１２Ｃ）と、冷媒を遮
   断可能な少なくとも１個の冷媒遮断機構（１３Ｂ，…，
   １３Ｃ）とを所定の配置に組み合わせて構成され、上記
   バイパス流冷媒に与える絞り量を複数段階に設定できる
   ようになっていることを特徴とする空気調和機。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の空気調和機において、 温度センサ（３８，３９）によって室外気温（Ｔｏ）お
   よび室内気温（Ｔｒ）を検出し、検出した室外気温（Ｔ
   ｏ）および室内気温（Ｔｒ）が所定の条件を満たすか否
   かに基づいて上記第２の膨張機構（１８）の絞り量の段
   階を設定することを特徴とする空気調和機。
10. 【請求項１０】 請求項８に記載の空気調和機におい
    て、 温度センサ（３２，３３）によって上記凝縮器（３）の
    出口温度（Ｔｃ）および上記蒸発器（５）の入口温度
    （Ｔｅ）を検出し、検出した上記凝縮器（３）の出口温
    度（Ｔｃ）および上記蒸発器（５）の入口温度（Ｔｅ）
    が所定の条件を満たすか否かに基づいて上記第２の膨張
    機構（１８）の絞り量の段階を設定することを特徴とす
    る空気調和機。
11. 【請求項１１】 圧縮機（２）、凝縮器（３）、過冷却
    用熱交換器（１０）、第１の膨張機構および蒸発器
    （５）の順に冷媒を流す主回路（６）と、上記凝縮器
    （３）と第１の膨張機構との間で上記主回路（６）から
    分岐して、第２の膨張機構、上記過冷却用熱交換器（１
    ０）の順に冷媒を流し、上記圧縮機（２）の吸入側で上
    記主回路（６）と合流するバイパス回路（１１Ｃ）とを
    含む冷媒回路（１Ｃ）を備え、上記過冷却用熱交換器
    （１０）は、上記主回路（６）を流れる主流冷媒と、上
    記第２の膨張機構通過後の上記バイパス回路（１１Ｃ）
    を流れるバイパス流冷媒との間で熱交換を行って、上記
    主流冷媒を過冷却する空気調和機において、 上記第１の膨張機構を第１の電動膨張弁（４）、上記第
    ２の膨張機構を第２の電動膨張弁（１４）でそれぞれ構
    成し、 上記第１および第２の電動膨張弁（４，１４）によって
    上記蒸発器（５）の出口の過熱度および上記過冷却用熱
    交換器（１０）のバイパス側出口の過熱度を制御するこ
    とを特徴とする空気調和機。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の空気調和機におい
    て、 圧力センサ（４０）によって上記圧縮機（２）の吸入側
    の圧力（Ｐｓ）を検出して、この圧力（Ｐｓ）に相当す
    る上記冷媒の相当飽和温度（Ｔｓ）を算出し、温度セン
    サ（３６，３５）によって上記蒸発器（５）の出口温度
    （Ｔｅｏ）および上記過冷却用熱交換器（１０）のバイ
    パス側出口温度（Ｔｂｏ）を検出し、上記蒸発器（５）
    の出口温度と上記相当飽和温度との差（Ｔｅｏ−Ｔｓ）
    を上記蒸発器（５）の出口を通る主流冷媒の過熱度とし
    て算出するとともに、上記過冷却用熱交換器（１０）の
    バイパス側出口温度と上記相当飽和温度との差（Ｔｂｏ
    −Ｔｓ）を上記過冷却用熱交換器（１０）のバイパス側
    出口を通るバイパス流冷媒の過熱度として算出し、 この算出した主流冷媒の過熱度が所定の目標過熱度にな
    るように上記第１の電動膨張弁（４）を制御するととも
    に、この算出したバイパス流冷媒の過熱度が所定の目標
    過熱度になるように上記第２の電動膨張弁（１４）を制
    御する制御部（２３，２５）を備えたことを特徴とする
    空気調和機。
13. 【請求項１３】 請求項１１に記載の空気調和機におい
    て、 上記凝縮器（３）の出口温度（Ｔｃ）、上記蒸発器
    （５）の入口温度（Ｔｅ）、上記圧縮機（２）の吐出管
    温度（Ｔｄ）、並びに上記過冷却用熱交換器（１０）の
    バイパス側の入口温度（Ｔｂｉ）および出口温度（Ｔｂ
    ｏ）を検出する温度センサ（３２，３３，３１，３４，
    ３５）と、 上記凝縮器（３）の出口温度（Ｔｃ）および上記蒸発器
    （５）の入口温度（Ｔｅ）に基づいて上記圧縮機（２）
    の吐出管の目標温度（Ｔｄ（target））を設定し、上記
    圧縮機（２）の検出された吐出管温度（Ｔｄ）がその目
    標温度（Ｔｄ（target））となるように上記第１の電動
    膨張弁（４）を制御する主電動弁制御部（２３）と、 上記過冷却用熱交換器（１０）のバイパス側の出口温度
    （Ｔｂｏ）と入口温度（Ｔｂｉ）との差（Ｔｂｏ−Ｔｂ
    ｉ）が所定の目標値になるように上記第２の電動膨張弁
    （１４）を制御するバイパス電動弁制御部（２５）とを
    備えたことを特徴とする空気調和機。
14. 【請求項１４】 圧縮機（２）、凝縮器（３）、過冷却
    用熱交換器（１０）、第１の膨張機構および蒸発器
    （５）の順に冷媒を流す主回路（６）と、上記凝縮器
    （３）と第１の膨張機構との間で上記主回路（６）から
    分岐して、第２の膨張機構、上記過冷却用熱交換器（１
    ０）の順に冷媒を流し、上記圧縮機（２）の吸入側で上
    記主回路（６）と合流するバイパス回路（１１Ｅ）とを
    含む冷媒回路（１Ｅ）を備え、上記過冷却用熱交換器
    （１０）は、上記主回路（６）を流れる主流冷媒と、上
    記第２の膨張機構通過後の上記バイパス回路（１１Ｅ）
    を流れるバイパス流冷媒との間で熱交換を行って、上記
    主流冷媒を過冷却する空気調和機において、 上記第１の膨張機構を電動膨張弁（４）、上記第２の膨
    張機構を温度自動膨張弁（１５）でそれぞれ構成し、 上記電動膨張弁（４）および温度自動膨張弁（１５）に
    よって上記蒸発器（５）の出口の過熱度および上記過冷
    却用熱交換器（１０）のバイパス側出口の過熱度を制御
    することを特徴とする空気調和機。