JPS6141381B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は空気調和機の冷凍サイクルに関するも
ので、その目的とするところは静粛なる空気調和
機を提供することにある。

従来の空気調和機において、高圧側と低圧側を
電磁弁を有するバイパス管で連絡し、圧縮機の停
止時にバイパス管中の電磁弁を開いて高圧側と低
圧側の圧力差を短時間のうちに縮小させ、圧縮機
の再起動を容易にするものがある。

しかし、この種の空気調和機は電磁弁を開いた
とき、短時間のうちに多量の冷媒がバイパス管お
よび電磁弁を通過するため、このバイパス管で大
騒音や振動が発生する問題がある。この大騒音や
振動は、通常サイクル（冷房サイクルあるいは暖
房サイクル）時において騒音を発生している絞り
装置側にも大きく影響し、高圧液ラインから冷媒
の流通を許容している絞り装置を介して利用側熱
交換器にも伝播し、使用者に不快感を与えるとい
う大きな欠点を有していた。

この欠点を解消するには、絞り装置の高圧側に
電磁弁を設け、バイパス管の電磁弁の開放時に高
圧側の電磁弁を閉じるよう制御することが考えら
れる。

しかし、かかる構成においても以下の問題点を
有し、改善策が必要となる。

次に、その問題点について説明する。

第３図は冷凍サイクルの構造を示している。

同図において、１は圧縮機、２は吐出マフラ、
３は熱源側熱交換器、４は絞り装置、５は利用側
熱交換器、８は前記熱源側熱交換器３と絞り装置
４との間の高圧液ライン６と利用側熱交換器５と
圧縮機１との間の低圧ガスライン７とを結ぶバイ
パス管、９はこのバイパス管８中に設けられ通電
時に通路を閉止する形式の電磁弁、１３は前記高
圧液ライン６とバイパス管８との合流部１０と絞
り装置４との間の低圧ガスライン７中に設けられ
かつ通電時に通路を開放する形式の電磁弁をそれ
ぞれ示し、これらにより第１図に示す冷凍サイク
ルが構成されている。

次に、上記構成からなる冷凍サイクルを具備し
た空気調和機の動作について説明する。まず、空
気調和機の運転時においては圧縮機１から吐出さ
れた冷媒ガスは吐出マフラ２を通り、熱源側熱交
換器３で液化し高圧液ライン６中の電磁弁１３を
経て絞り装置４で減圧され利用側熱交換器５で蒸
発し、低圧ガスライン７を通つて再び圧縮機１へ
戻る。ここでバイパス管８中の電磁弁９はあらか
じめ通電されて通路が閉じているため、冷媒を流
さない。

今このようにして運転されている空気調和機の
圧縮機１が周知の如く温度調節器の働らき、また
は空気調和機自身を停止させたことにより停止す
ると、それと同時またはやや遅れて電磁弁９への
通電が停止され、電磁弁９の通路が開放される
と、バイパス管８を冷媒が流れ、高圧側の圧力と
低圧側の圧力は短時間のうちに平衡する。またこ
の時、電磁弁９と同時に電磁弁１３への通電も停
止されるので高圧側の冷媒は絞り装置４側を通り
低圧側の利用側熱交換器５へ流れ込むことはな
い。

したがつて高圧液ライン６の冷媒はバイパス管
８と電磁弁９を通り絞り装置４を通過しないた
め、冷媒が絞り装置４を通過する時に冷媒音を発
生することがなく、またバイパス管８および電磁
弁９で発生する大騒音や振動を利用側熱交換器５
に侵入させることもない。そのため、圧縮機１の
停止時バイパス管８で圧力平衡を行ない、圧縮機
１の再起動を短時間のうちに行なえるようにする
と同時に、この間絞り装置４や利用側熱交換器５
から大騒音や振動を発生させない。

次に第４図により圧縮機１の停止後における各
部の圧力変化について説面する。

同図において、Ｐ_Hはバイパス管８と連通して
いる高圧液ライン６の圧力、Ｐ_Lは低圧ガスライ
ンの圧力、Ｐ_Rは電磁開閉弁１３と絞り装置４と
の間の高圧液ライン６の圧力を示している。今時
間T₁において圧縮機１の停止と同時に電磁開閉
弁１３の通路が閉止されかつ電磁弁９の通路が開
放されると、バイパス管８と連通した高圧液ライ
ン６の圧力Ｐ_Hは急激に低下を始め、それと同時
に高圧液ライン６から冷媒が流れ込んで来る低圧
ガスライン７の圧力Ｐ_Lは上昇し、時間T₂におい
て圧力Ｐ_Hと圧力Ｐ_Lは同一となる。しかし、電磁
弁１３と絞り装置４とではさまれた部分の高圧液
ライン６の圧力Ｐ_Rは圧縮機１が停止し電磁弁１
３の通路が閉止すると、抵抗値の高い絞り装置４
のみを通つてしか減圧することができないため、
その圧力降下は圧力Ｐ_Hの降下より遅く時間T₃に
て圧力Ｐ_H，Ｐ_Lと同一値になる。したがつて圧力
降下中はＰ_R＞Ｐ_Hとなるため、電磁弁１３と絞り
装置４との間の冷媒は電磁弁１３を通り高圧液ラ
イン６とバイパス管８の合流部１０の方向へ流れ
ようとする。

次に第５図により電磁弁１３の内部構造につい
て説明する。

電磁弁１３は入口管１５０、出口管１５１、第
１図の位置に固定されている弁本体１５３と、コ
イル１５６により引き上げられるプランジヤー１
５４と、このプランジヤー１５４を押し下げるス
プリング１５５と、これらを収納した筒１５２等
より構成されている。そしてその動作はコイル１
５６が通電されていないとすると、筒１５２とプ
ランジヤー１５４との間には若干のすき間がある
ため入口管１５０内部の圧力Ｐ_Hと筒１５２とプ
ランジヤー１５４のスプリング１５５と接する面
とで作られる空間の圧力Ｐ_Tは等しい。

今プランジヤー１５４がスプリング１５５と接
する面の面積をＡ_Pとし、弁本体１５３の孔１５
７の断面積をＡ_Vとし、スプリング１５５の力を
Ｆ_S、プランジヤー１５４の自重をＦ_Pとすると、
プランジヤー１５４を押しさげる力F₁はF₁＝Ｆ_S
＋Ｆ_P＋Ａ_PＰ_Hとなる。一方プランジヤー１５４
を上方に押し上げようとする力F₂はF₂＝Ａ_VＰ_R
となる。一般にＡ_P＞Ａ_Vであるから、少くともＰ
_H＞Ｐ_Rの場合弁本体１５３の孔１５７は押し下げ
られているプランジヤー１５４により塞がれてい
る。この状態からコイル１５６に通電すると、コ
イル１５６によるプランジヤー１５４の引き上げ
力Ｆ_CによりF₁＜F₂＋Ｆ_Cとなり、プランジヤー
１５４は上方に引き上げられ、弁本体１５３の穴
１５７は出口管と入口管を連通する。一方、コイ
ル１５６の非通電時、出口管１５１内の圧力Ｐ_R
が入口管１５０内の圧力Ｐ_Hよりある程度大きく
なると、F₂＞F₁という状態が生じ、プランジヤ
ー１５４が上方に押し上げられる。

今電磁弁１３はその入口管１５０を逆止弁１１
側に、出口管１５１を絞り装置４側に接続してい
る。そして第４図に示すごとく、圧縮機１の停止
時出口管５側の圧力Ｐ_Rは入口管１５０側の圧力
Ｐ_Hより高くなるため、プランジヤー１５４が押
し上げられる現象が現われる。ところが、電磁弁
１３と絞り装置４との間の高圧液ライン６中の冷
媒量はそれほど多くないためプランジヤー１５４
を押しあげると、その一部の冷媒を入口管１５０
側へ放出し、圧力Ｐ_Rは若干低下してＰ_R1とな
る。するとこんどは一時的にＰ_R1＜Ｐ_Hとなりま
たプランジヤー１５４が押し下げられる形となる
が、プランジヤー１５４が押し下げられている間
圧力Ｐ_Hもバイパス管の働きで若干低下しＰ_H1と
なる。

その結果、両圧力Ｐ_R1，Ｐ_H1はＰ_R′＞Ｐ_H′とな
りプランジヤー１５４が押し上げられる。このよ
うに、圧縮機１が停止した時はプランジヤー１５
４の上下運動が短時間のうちに激しくくり返され
るいわゆるチヤタリング現象が発生し、電磁弁１
３から大きなプランジヤー１５４のうなり音を発
生することになる。

このように、単に電磁弁１３を付加したのみで
は、音の問題が解消されないままとなる。

本発明は、上記問題点に鑑み、電磁弁１３の入
口側に逆止弁を設けたものである。

これにより、逆止弁が電磁弁内で発生する冷媒
の一時的な逆流現象を抑え、チヤタリング現象が
緩和でき、音の発生を抑えることができる。

以下、本発明をその一実施例を示す添付図面を
参考に説明する。

第１図は冷凍サイクル図を示し、高圧液ライン
１６におけるバイパス管８の合流部１０と電磁弁
１３の間に、利用側熱交換器５への流通を許す逆
止弁１１を介在している点で第３図の冷凍サイク
ルと相違する。

ここで、逆止弁１１を除き、他の部品は第３図
のものと同じのため、同一の番号を付して説明を
省略する。また電磁弁１３の構成、動作について
は第５図、第４図と同じであり、以下において説
明の便宜上第５図、第４図を使用する。

上記構成において、圧縮機１の運転を停止し、
バイパス管８の電磁弁９を開くと、第３図の場合
と同様に高圧液ライン６の冷媒は低圧ガスライン
７へ流れ、高圧側の圧力と低圧側の圧力は短時間
のうちに平衡する。またこのとき、電磁弁１３が
閉じていることから、高圧側の冷媒は絞り装置４
側を通り低圧側の利用側熱交換器５へ流れ込むこ
とはない。

そして前記電磁弁１３の内部においては、第４
図、第５図で説明したようにチヤタリング現象が
発生する。

しかし本実施例の場合は電磁弁１３と高圧液ラ
イン６とバイパス管８との合流部１０との間に
は、流れの阻止側を電磁弁１３側とした逆止弁１
１を設けているため、電磁弁１３の出口管１５１
内の圧力Ｐ_Rはバイパス管８による作用では低下
することがなく、電磁弁１３にかかる圧力はＰ_R
＞Ｐ_Hという状態が生じない。

したがつて電磁弁１３からプランジヤー１５４
のうなり音を発生することがない。そもそも電磁
弁１３は圧縮機１の停止時にバイパス管８を用い
てバイパスをする間、利用側熱交換器５からバイ
パス時の騒音や振動ならびに絞り装置４による冷
媒音を放出させないように設けたものであるか
ら、それ自身から大騒音を発生するということは
大きな問題であり、その問題を取り除くことがで
きるのは完全なる低騒音、低振動化を実現する上
で極めて効果のあることである。

次に、第２図により本発明の他の実施例につい
て説明する。

同図において、室外ユニツト１０１は２極用モ
ータC₂と４極用モータC₄を有する極数変換型圧
縮機１０２、吐出マフラ１０３、熱源側熱交換器
１０４、受液器１０５、液側主管１０６、液側主
管１０６を複数に分岐してできた液側支管１０７
ａ，１０７ｂ，１０７ｃ、この液側支管１０７
ａ，１０７ｂ，１０７ｃ中にそれぞれ設けられ通
電時に通路を開放する形式の電磁弁１０８ａ，１
０８ｂ，１０８ｃ、液側支管１０７ａ，１０７
ｂ，１０７ｃの室内ユニツト１２０ａ，１２０
ｂ，１２０ｃとの接続部に設けた封鎖接続口１０
９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ、ガス側主管１１３を
分岐してできたガス側支管１１１ａ，１１１ｂ，
１１１ｃ、このガス側支管１１１ａ，１１１ｂ，
１１１ｃの室内ユニツト１２０ａ，１２０ｂ，１
２０ｃとの接続部に設けた接続口１１０ａ，１１
０ｂ，１１０ｃ、ガス側主管１１３中に設けた封
鎖弁１１２、アキユムレータ１１４、通電時に通
路を閉止する形式の電磁弁１１６を配設し、液側
主管１０６とガス側主管１１３とを結ぶバイパス
管１１５、液側主管１０６とバイパス管１１５と
の合流部１１７と液側主管１０６の分岐点１１８
の間の液側主管１０６中に、分岐点１１８側から
の冷媒の流れの阻止用として設けた逆止弁１１９
とからなつている。また室内ユニツト１２０ａ，
１２０ｂ，１２０ｃはそれぞれ利用側熱交換器１
２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ、絞り装置１２２
ａ，１２２ｂ，１２２ｃとから構成されている。

この１台の室外ユニツト１０１に複数台の室内
ユニツト１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃを接続し
たものは多室形空気調和機と呼ばれ任意の台数の
室内ユニツトを単独または同時に運転することが
可能な空気調和機である。

以下に上記空気調和機の動作について説明す
る。

今室内ユニツト１２０ａ，１２０ｂが運転さ
れ、極数変換形圧縮機１０２が４極用モータC₄
に通電されて作動しているとする。この時極数変
換型圧縮機１０２から吐出された冷媒ガスは吐出
マフラ１０３を経て熱源側熱交換器１０４にて液
化し、受液器１０５、液側主管１０６、逆止弁１
１９、液側支管１０７ａ，１０７ｂ中において通
電されて通路が開いている電磁弁１０８ａ，１０
８ｂ、封鎖接続口１０９ａ，１０９ｂ、室内ユニ
ツト１２０ａ，１２０ｂの絞り装置１２２ａ，１
２２ｂを経て利用側熱交換器１２１ａ，１２１ｂ
へ流入し、ここで蒸発してガス化し、接続口１１
０ａ，１１０ｂ、ガス側支管１１１ａ，１１１
ｂ、ガス側主管１１３中に配設された封鎖弁１１
２、アキユムレータ１１４を通つて再び極数変換
形圧縮機１０２に戻る。なお極数変換形圧縮機１
０２の運転中はバイパス管１１５中の電磁弁１１
６に通電されているため通路は閉止し、冷媒は流
れない。また室内ユニツト１２０ｃが運転されて
いないため、電磁弁１０８ｃは通電されておら
ず、室内ユニツト１２０ｃへは冷媒は流れない。

今こうした運転状態において、室内ユニツト１
２０ａ，１２０ｂが設置された空間の温度が上昇
すると、室内ユニツト１２０ａ，１２０ｂはさら
に大きい能力が要求されるに至り、４極用モータ
C₄運転よりも能力の大きい２極用モータC₂運転
に切換える必要が生じたとする。しかし極数変換
形圧縮機１０２はモータと機械部分の保護のため
瞬時に４極用モータC₄から２極用モータC₂へ、
また逆に２極用モータC₂から４極用モータC₄に
切換わることができない。モータと機械部分保護
のためには高圧側圧力と低圧側圧力が平衡してか
ら、または高圧側と低圧側の圧力差が機械部分や
モータに悪影響を与えない程小さくなつてから極
数変換形圧縮機１０２を再起動させなければなら
ない。この圧力平衡の間に極数変換形圧縮機１０
２の停止している時間、室内ユニツト１２０ａ，
１２０ｂは空調していないことになり、能力増大
要求の出ているこの時に極数変換形圧縮機１０２
を停止しなければならないということは不都合で
ある。しかし極数変換形圧縮機１０２を保護のた
めこの時一旦、極数変換形圧縮機１０２を停止
し、この間すみやかに高圧側の圧力と低圧側の圧
力を平衡させ、短時間のうちに新たに切換えた２
極用モータC₂で極数変換形圧縮機１０２を運転
できるようにするため、バイパス管１１５中の電
磁弁１１６の通電を停止し電磁弁１１６の通路を
用いてバイパス管１１５に冷媒が流れるようにす
る。

こうして高圧側の圧力と低圧側の圧力は短時間
のうちに平衡し、直ちに極数変換形圧縮機１０２
の再起動が可能となるため、室内ユニツト１２０
ａ，１２０ｂの停止時間は極めて短時間ですむ。
この場合についても第１図の実施例と同様にバイ
パス用の電磁弁１１６の通路の開放中室内ユニツ
ト１２０ａ，１２０ｂへ冷媒を導く液側支管１０
７ａ，１０７ｂ中に設けられている電磁弁１０８
ａ，１０８ｂの通路を閉止するため、絞り装置１
２２ａ，１２２ｂ側を通つて高圧側の冷媒が室内
ユニツト１２０ａ，１２０ｂへ流入することがな
い。その結果バイパス管１１５、電磁弁１１６で
発生する大騒音や振動が室内ユニツト１２０ａ，
１２０ｂへ伝播されることがない。また第１図、
第４図、第５図で述べたことと同様に、圧縮機１
０２の停止時、電磁弁１０８ａ，１０８ｂの通路
を閉止することにより絞り装置１２２ａ，１２２
ｂ間にたまる冷媒によつて引き起こされる電磁弁
１０８ａ，１０８ｂのプランジヤーのうなり音の
発生を逆止弁１１９により停止することができ
る。

上述の如く多室形空気調和機において極数変換
形圧縮機１０２の２極用モータと４極用モータと
の運転切換は室内ユニツト１２０ａ，１２０ｂ，
１２０ｃが設置されている各々の空間の負荷変化
や使用者の意志による運転室数の切換え等により
何度となく起さる。またこの極数切換時の停止に
加え各室内ユニツトの負荷要求が満されたために
極数変換形圧縮機１０２の運転が不要となり、極
数変換形圧縮機を停止する場合もある。

したがつて一般の１台の空気調和機の運転の場
合に比べ極数変換形圧縮機を用いた多室形空気調
和機の場合は極数変換形圧縮機の一旦停止する機
会が多いため、このような場合の冷媒騒音、振動
電磁弁うなり対策として大きな効果を発揮する。

上記実施例より明らかなように、本発明による
空気調和機の冷凍サイクルは圧縮機の停止時にバ
イパス管により圧力平衡を行ない圧縮機の早期の
再起動を可能とすると同時に、その圧力平衡時に
室内ユニツトから騒音や振動を発生させたり電磁
弁からうなり音を発生させたりしないという大き
な効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における空気調和機
の冷凍サイクル図、第２図は本発明の他の実施例
を示す冷凍サイクル図、第３図は従来例に加えて
改良策を講じた冷凍サイクルの構成図、第４図は
第３図に示す冷凍サイクルにおける圧縮機停止時
の各部圧力変化状態を示す特性図、第５図は第１
図、第３図の冷凍サイクルにおける電磁弁の断面
図である。 １，１０２……圧縮機、３，１０４……熱源側
熱交換器、４，１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ…
…絞り装置、５，１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ
……利用側熱交換器、６……高圧液ライン（高圧
管路）、７……低圧ガスライン（低圧管路）、８，
１１５……バイパス管、９，１１６……電磁弁
（バイパス弁）、１１，１１９……逆止弁、１３，
１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ……電磁弁、１０
６……液側主管（高圧管路）、１１３……ガス側
主管（低圧管路）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、利用側
   熱交換器により冷媒循環回路を構成し、この冷媒
   循環回路に、冷媒循環回路の高圧管路と低圧管路
   とを連絡するバイパス管路およびこのバイパス管
   路の開閉を行なうバイパス弁をそれぞれ設け、さ
   らに前記高圧管路においてこの高圧管路と前記バ
   イパス管路との合流部と前記絞り装置との間の前
   記合流部寄りに逆流制御装置を、また前記絞り装
   置よりに電磁弁をそれぞれ設けた空気調和機の冷
   凍サイクル。