JPS62293056A - ヒ−トポンプ式空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明はヒートポンプ式冷凍サイクルによる空調調和機
に関するものである。

従来の技術 従来のヒートポンプ式冷凍サイクルによる空気調和機の
一例について図面を参照しながら説明する。

第６図は従来の空気調和機における冷凍サイクル図を示
す。

第６図において１は圧縮機、２は四方弁、３は室内熱交
換器、４は減圧機構、５は室外熱交換器、６はアキュー
ムレータで順次冷媒配Ｗ７で環状に接続され冷凍サイク
ルを構成している。８は室内熱交換器用ファン、９は室
外熱交換器用フーンである。

以上のような冷凍サイクルにより構成された空気調和機
について、以下その動作について説明する。今、暖房運
転時を例にとって説明すると、第６図の実線の矢印で示
されるように圧縮機１において断熱圧縮された高温高圧
の冷媒ガスは四方弁２を通って室内熱交換器３へと流入
する。暖房時、室内熱交換器３は凝縮器となっており、
流入した冷媒ガスは周囲室内空気へ熱を放出することに
よって凝縮液化され、減圧機構４によって断熱膨張して
低温低圧のガス・液二相状態となり、室外熱交換器５へ
と流入する。この時室外熱交換器５は蒸発器となってい
るため二相状態の冷媒は周囲室外空気から熱を奪って蒸
発気化し低温低圧の冷媒ガスとなり、アキュームレータ
６に流入し、再び圧縮機１へと吸入される。このように
凝縮器である室内熱交換器３において、高温高圧の冷媒
ガスと室内空気とを熱交換することによって室内の暖房
を行なうことができる。一方冷房運転時には、第６図の
破線の矢印で示すように四方弁２を切換えて逆循糧させ
て冷房を行なうものである。

このような空気調和機において、四方弁２は暖房時に通
電型となっているものが多く、従って暖房終了時に運転
停止スイッチを切にすると圧縮機１等の運転が停止する
と同時に、四方弁２も非通電となって切換わってしまう
。このため室内熱交換器３内に存在していた高温高圧の
液冷媒が、低圧となっていたアキュームレータ６に逆流
して瞬時に圧力バランスしてしまう。その結果、冷凍サ
イクル内へ封入した冷媒の多くはアキュームレータ６内
に滞留したままで、また次の暖房開始時まで長時間放置
されると冷媒配管７を通って圧縮機１内の潤滑油に冷媒
が溶は込んでいく、いわゆる寝込み現象も発生してくる
。このような状態の下で再び暖房運転を開始すると、封
入冷媒の多くは圧縮機１やアキュームレータ６に存在し
ているため、冷凍サイクル中を循環する冷媒量が少なく
、従って室内熱交換器３や室外熱交換器５において周囲
空気との熱交換量も少なく立上りが悪くなっている。ま
た、圧縮機１起動後の激しい撹拌作用によって圧縮機１
内の潤滑油中に溶は込んでいた冷媒が発泡してくる、い
わゆるフォーミング現象が発生し、潤滑油が圧縮機１外
へと突出していく。

さらには、アキュームレータ６内に滞留していた液冷媒
が圧縮機１へ吸入され液圧縮現象を発生したりする。

発明が解決しようとする問題点 以上述べてきたように、従来のヒートポンプ式冷凍サイ
クルによる空気調和機においては、始動初期の冷媒循曜
量が少ないため室外周囲空気からの吸熱及び室内周囲空
気への放熱が小さく、また圧縮機仕事量の増加も緩やか
で、その結果高圧タイプの圧縮機の場合には発熱量が小
さく圧縮機の温度がなかなか上昇してこない。このよう
に冷凍サイクルが定常状態に達するまでかなりの時間が
かかり、この間十分な暖房能力が得られないことから温
風がなかなか吹き出してこないとか、部屋全体の温度上
昇が遅いとかいった問題点を有していた。さらには、始
動初期におけるフォーミング現象や液圧縮現象が発生す
る等信頼性にも影響を与えるといった問題点を有してい
た。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、暖房始動
時における温風吹出し、及び冷房始動時における冷風吹
出しを早くし、立上り（立下り）の早いヒートポンプ式
空気調和機を提供すると共に信頼性の面での向上も図る
ものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明のヒートポンプ式空
気調和機は、回転数制御される圧縮機、四方弁、室内熱
交換器、減圧機構、及び室外熱交換器を順次冷媒配管で
環状に接続し、前記室内熱交換器の出口側と前記室外熱
交換器の入口側の間９流路中に開閉機構を設けるととも
に、前記圧縮機の吐出側と前記四方弁の間の流路中に逆
圧弁を設けて冷凍サイクルを構成し、さらに室内熱交換
器用ファン、室外熱交換器用ファン及び物理量検出装置
を設け、運転の停止信号発生時に前記物理量検出装置に
よる検出動作を行なうと同時に、前記開閉機構は閉動作
を行ない、前記圧縮機は前記物理量検出装置の検出結果
に基づいた回転数で−定時間運転した後オフするととも
に、前記四方弁は次の運転開始信号が発生するまでその
サイクルを維持したまま、運転を停止させる制御装置を
設けたものである。

作　　用 本発明は上記構成によって、暖房（冷房）運転終了時に
開閉機構を閉とすると同時に、物理量検出装置の検出結
果に基づいた回転数で一定時間だけ圧縮機を運転した後
オフし、また四方弁は暖房（冷房）運転を維持させたま
ま運転停止することにより、封入冷媒の大半を暖房時に
は開閉機構と逆止弁によって室内熱交換器に貯留したま
ま、次の暖房運転を開始することができる。その結果、
暖房始動時において室内熱交換器から室外熱交換器へと
多くの冷媒が循環し、室外熱交換器における吸熱量の増
大につながる。また、室外熱交換器における冷媒不足現
象が緩和されるため低圧の落ち込みが小さく、従って密
度の大きい冷媒ガスを圧縮機が吸入することになり圧縮
機における圧縮吐出量も大きくなり仕事量も大となる。

このように、室外熱交換器における吸熱量の増大と、圧
縮機における仕事量の増大によって、室内熱交換器にお
ける放熱量が大となり暖房能力の増大につながり、立上
りの早い空気調和機となる。一方、大半の冷媒が始動前
において室内熱交換器に存在しているため、圧縮機内の
潤滑油への寝込み現象が緩和されると共に、アキューム
レータ内にもあまり冷媒が存在しないために、始動後に
おけるフォーミング現象や液圧縮現象が従来に比べて緩
和され信頼性の面でも向上する。

実施例 以下本発明の一実施例のヒートポンプ式空気調和機につ
いて、図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の第１の実施例におけるヒートポンプ式
空気調和機の冷凍サイクルを示すものである。第１図に
おいて、１は圧縮機、１１は逆止弁、２は四方弁、３は
室内熱交換器、１０は開閉機構の一例である電磁開閉弁
、４は減圧機構、５は室外熱交換器、６はアキュームレ
ータで順次冷媒配管７で環状に接続し冷凍サイクルを構
成している。８は室内熱交換器用ファン、９は室外熱交
換器用ファンで、１３と１４はそれぞれ室内熱交換器用
と室外熱交換器用の配管センサーである。

第２図は本発明の第１の実施例における制御回路である
。第２図において、２０は電源、２１は運転スイッチ、
２２と２７はそれぞれ四方弁２用のリレーとコイル、２
３と２８はそれぞれ電磁開閉弁１０用のリレーとコイル
、３３は圧縮機１の回転数変換器、３１は圧縮機１の駆
動用モータ、３２は各種リレーの開閉制御や回転数変換
器３３の制御を行なったりする制御装置で、物理量検出
装置の一つである温度検出装置１５を接続している。さ
らに、温度検出装置１５には物理量の一つである配管温
度を検出するための室内熱交換器用配管センサー１３と
室外熱交換器用配管センサー１４が接続されている。

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、以下第３図に示すタイムチャート図及び第４図に
示す温度検出動作が行なわれた時の室内熱交換器配管温
度と運転停止信号発生時からの圧縮機回転数の関係を用
いてその動作を暖房時を例にとって説明する。

暖房運転時では、圧縮機１において断熱圧縮された高温
高圧の冷媒ガスは逆止弁１１及び四方弁２を通って、暖
房時に凝縮器となる室内熱交換器３に流入し、周囲室内
空気との熱交換により凝縮熱を放出して凝縮液化する。

そして、電磁開閉弁１０を通って減圧機構４により断熱
膨張した後、低温低圧の気液二相状態となって暖房時に
蒸発器となる室外熱交換器５へと流入する。そこで、周
囲室外空気との熱交換により蒸発熱を吸収して蒸発気化
し、アキュームレータ６を通過して再び圧縮機１へと吸
入される。こうして、室内熱交換器３から冷媒の凝縮熱
が温風となって吹出し、暖房能力を発生させ室内空気を
昇温させるものである。

今、暖房運転を終了させるために運転停止ボタンが押さ
れると（第３図において７１の時）運転停止信号が発生
し、これを制御装置３２が検知して下記の動作を行なう
。運転停止信号発生と同時に室内熱交換器用配管センサ
ー１３と湿度検出装置１５による室内熱交換器配管温度
の検出動作が行なわれると共に、制御装置３２はリレー
２３を開接点とし電磁開閉弁１０用のコイル２８を非通
電として、それまで開状態であった流路を閉状態とする
。その後温度検出装置１５による配管温度の検出結果に
基づいて、制御装置３２は第４図の関係になるように暖
房運転停止信号発生からの圧縮機１の回転数輛を判断し
回転数変換器３ａに対し、圧縮機１の回転数信号を送り
圧縮機１を前記回転数で運転する。そして一定時間経過
すると（第３図においてτ２の時）、制御装置３２はこ
れを認識して回転数変換器３３に対し停止信号を送り圧
縮機１をオフとするとともに、運転スイッチ２１も開接
点となり暖房運転がすべて停止する。

但しこの時、四方弁２用のリレー２２だけは閉接点を維
持し続けるよう制御装置３２によって制御されており、
その結果、四方弁２には通電されたままで暖房サイクル
を維持し続けることになる。

その後、数時間経過した後再び暖房運転を開始するため
に、運転停止ボタンが押されると（第３図においでτ３
の時）運転スイッチ２１が閉接点となると同時に、制御
装置３２から回転数変換器３３に対し回転数Ｎなる信号
が送られ圧縮機１がオンし、また電磁開閉弁１０用リレ
ー２３等が閉接点となって、電磁開閉弁１０に通電され
流路が開となって圧縮機１等の運転が始まり暖房運転が
再開される。

ここで、第４図に示すような室内熱交換器３の配管温度
と圧縮機１の回転数の関係を設定したのは、暖房時に室
内熱交換器３の配管温度が高い時（つまり高圧圧力が高
い時）は、温度が低い時（つまり高圧圧力が低い時）に
比べて、定常時凝縮器となる室内熱交換器ｓ側により多
くの冷媒が存在するため、電磁開閉弁１０を閉状態にし
てから一定時間だけ運転する圧縮機１の回転数を低くし
ても、かなり多くの冷媒を室内熱交換器３側に貯留でき
るからである。さらにはまた、配管温度が高い状態から
電磁開閉弁１０を閉状態にして高回転数で一定時間だけ
圧縮機１を運転し続けると、高圧圧力が異常に高くなる
可能性を持っているからである。

以上暖房時について説明を行なってきたが、冷房時も同
様である。ただし、冷房時では四方弁２が切換わって凝
縮器が室外熱交換器５に蒸発器が室内熱交換器３になる
ため、配管温度検出は室外熱交換器５用の配管センサー
１４を用いることになる。

以上のように本実施例によれば、暖房運転終了時に電磁
開閉弁１０により流路を閉としてから、第４図の関係に
基づく回転数で圧縮機１を運転し、一定時間経過した後
に圧縮機１等の運転を停止する。また、この時四方弁２
は暖房サイクルを維持したままであるから、封入冷媒の
大半は電磁開閉弁１０と逆止弁１１によって凝縮器であ
る室内熱交換器３に貯留されたまま保持されている。そ
の結果、暖房運転再開時に室内熱交換器３から減圧機構
４を通って室外熱交換器５への冷媒循環量が多く、従っ
て室外熱交換器５での吸熱量が増大する。同時に、室外
熱交換器５での冷媒不足が緩和されるため低圧の落ち込
みが小さく、圧縮機１−”の仕事量も増大する。このよ
うに、吸熱量も仕事量も増大するため放熱量も増大し、
暖房能力の早期立上りが可能となる。

また、本発明の第２の実施例を第５図に示す。

開閉機構と減圧機構の替わりに、全閉可能型の電動膨張
弁１２を設けたものである。このように、流路を全閉で
きかつ減圧機構の役目も兼ね備えたものであれば、本発
明の効果は十分に引き出すことが可能であり何ら差しつ
かえはない。

また、本発明の第１の実施例における物理量検出装置は
室内熱交換器及び室外熱交換器の配管温度の検出を行な
う温度検出装置としたが、本実施例以外の物理量として
吹出空気温度、高圧側圧力や総合電流をとり、それらの
検出装置を物理量検出装置としてもよく、第４図に示す
ような相関を得ることができるため、その効果には何ら
変わるところがない。

発明の効果 以上のように本発明のヒートポンプ式空気調和機は、暖
房（冷房）終了時に凝縮器である室内（室外）熱交換器
内に冷媒を貯留し、次の暖房（冷房）開始時までその状
態を維持したまま運転を再開すると、凝縮器から蒸発器
である室外（室内）熱交換器への冷媒循環量が多く、蒸
発器における吸熱量が増大する。また、それに伴って圧
縮機での仕事量も増大するため、凝縮器での放熱量が増
大し、この結果早期に冷凍サイクルが定常に達するため
、温風（冷風）の吹出しが早く、従って立上り（立下り
）の早い空気調和機を提供することが可能となる。また
、封入冷媒の大半が開閉機構と逆止弁とによって室内（
室外）熱交換器に存在しているため、圧縮機内のオイル
への寝込み量が小さく始動後のフォーミング現象が緩和
されると共に、アキュームレータにも冷媒があまり滞留
していないために液圧縮現象も緩和される等信頼性の面
においても優れた効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例におけるヒートポンプ式
空気調和機の冷凍サイクル図、第２図は第１図の制御回
路図、第３図は第１の実施例におけるタイムチャート図
、第４図は第１の実施例における物理量検出装置の検出
結果と運転停止信号発生からの圧縮機の回転数の関係を
示す特性図、第５図は本発明の第２の実施例における冷
凍サイクル図、第６図は従来のヒートポンプ式空気調和
機の冷凍サイクル図である。 １・・・・圧縮機、２・・・・・・四方弁、３・・・・
・・室内熱交換器、４・・・・・減圧機構、５・・・・
・・室外熱交換器、７・・・・冷媒配管、８・・・・・
・室内熱交換器用ファン、９・・室外熱交換器用ファン
、１０　・・・開閉機構、１１・・・逆止弁、１５　・
・・物理量検出装置、３２・・制御装置。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第３
図 第４図 第５図 第６図 乙

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転数制御される圧縮機、四方弁、室内熱交換器
   、減圧機構、及び室外熱交換器を順次冷媒配管で環状に
   接続し、前記室内熱交換器の出口側と前記室外熱交換器
   の入口側の間の流路中に開閉機構を設けるとともに、前
   記圧縮機の吐出側と前記四方弁の間の流路中に逆止弁を
   設けて冷凍サイクルを構成し、さらに室内熱交換器用フ
   ァン、室外熱交換器用ファン及び物理量検出装置を設け
   、運転の停止信号発生時に前記物理量検出装置による検
   出動作を行なうと同時に、前記開閉機構は閉動作を行な
   い、前記圧縮機は前記物理量検出装置の検出結果に基づ
   いた回転数で一定時間運転した後オフするとともに、前
   記四方弁は次の運転開始信号が発生するまでそのサイク
   ルを維持したまま、運転を停止させる制御装置を設けた
   ヒートポンプ式空気調和機。
2. （２）物理量検出装置は、室内熱交換器及び室外熱交換
   器の配管温度、吹出空気温度、高圧側圧力または総合電
   流等の物理量の検出を行なう装置とした特許請求の範囲
   第１項に記載のヒートポンプ式空気調和機。