JPH0833264B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、冷房運転とドライ運転とが可能な空気調
和機に関するものである。

（従来の技術） 従来の空気調和機を本発明の実施例図面である第１図
を参照して説明する。第１図において、１は圧縮機であ
って、この圧縮機１には、その吐出配管２から順に、第
１ガス管５、室外熱交換器６、電動弁８を有する液管
９、第１室内熱交換器10、第２室内熱交換器11、第２ガ
ス管12を接続すると共に、第２ガス管12を圧縮機１の吸
込配管３に接続して冷媒循環回路を構成している。また
上記第１、第２室内熱交換器10、11間に、互いに並列接
続されたキャピラリーチューブ13と自動開閉弁14とを介
設し、この自動開閉弁14には、低温冷媒が供給される冷
房時に開弁動作し、高温冷媒が供給されるドライ運転時
に閉弁動作する形状記憶合金ばね17（第３図）を設けて
いる。さらに室外熱交換器６に送風する室外ファン15
と、両室内熱交換器10、11に送風する室内ファン16とを
それぞれ付設している。この従来の空気調和機において
は、自動開閉弁14が低温冷媒によって開弁動作すると、
冷房回路を構成し、電動弁８を全開にして自動開閉弁14
が高温冷媒によって閉弁すると、ドライ回路を構成する
ようになされている。このドライ回路では、圧縮機１か
らの吐出冷媒は室外熱交換器６、電動弁８を通過して第
１室内熱交換器10で凝縮し、キャピラリーチューブ13で
減圧された後に、第２室内熱交換器11で蒸発し、圧縮機
１へ戻る。そして室内空気は第２室内熱交換器11で除湿
された後に、第１室内熱交換器10の再熱量で室温程度に
まで加熱され、除湿空気となる。

なお両室内熱交換器10、11とキャピラリーチューブ13
との間に形状記憶合金ばねを有する自動開閉弁を設けた
先行技術としては、実開昭63−10359号を挙げることが
できる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記自動開閉弁14は、冷媒の温度変化で
形状記憶合金ばね17が伸縮することによって、自動的に
開閉動作するので、冷媒の温度変化が少ない場合には、
上記開閉動作を確実に行えないおそれがある。そして自
動開閉弁14の閉弁動作が不確実な場合には、短時間でド
ライ回路を形成できないという問題が生じる。

この発明は上記従来の問題を解消するためになされた
ものであって、その目的は、形状記憶部材を有する自動
開閉弁の閉弁動作を促進して、短時間で確実にドライ回
路を形成することができる空気調和機を提供することに
ある。

（課題を解決するための手段） そこで第１請求項記載の空気調和機では、圧縮機１の
吐出側２から順に、第１ガス管５、室外熱交換器６、膨
張機構８を有する液管９、第１室内熱交換器10、第２室
内熱交換器11、第２ガス管12を接続すると共に、第２ガ
ス管12を圧縮機１の吸込側３に接続して冷媒循環回路を
構成し、上記第１、第２室内熱交換器10、11間に、互い
に並列接続された減圧機構13と自動開閉弁14とを介設
し、この自動開閉弁14には、低温冷媒が供給される冷房
時に開弁動作する一方、高温冷媒が供給されるドライ運
転時に閉弁動作する形状記憶部材17を設け、室外熱交換
器６に送風する室外ファン15と両室内熱交換器10、11に
送風する室内ファン16とを備えた空気調和機であって、
上記膨張機構８をバイパスするバイパス配管20を接続
し、このバイパス配管20に開閉弁21を介設し、さらに外
部からのドライ運転指令25に基づいて上記両ファン15、
16を停止するファン停止手段26と、ドライ運転指令25に
基づいて上記開閉弁21を開弁する開弁手段27とを設けた
ことを特徴としている。

また第２請求項記載の空気調和機では、上記圧縮機１
の吐出側２と吸込側３とは四路切換弁４に接続されると
共に、この四路切換弁４には第１ガス管５と第２ガス管
12とが接続されて成り、さらに上記バイパス配管20の途
中には、圧縮機１の周囲に配置された蓄熱熱交換器20が
介設されていることを特徴としている。

（作用） 上記第１請求項記載の空気調和機においては、まず冷
房運転時には、室外熱交換器６でガス冷媒を凝縮させる
と共に、第１、第２室内熱交換器10、11で蒸発させる。
このとき自動開閉弁14には、低温の冷媒が供給されるの
で、自動開閉弁14は開弁し、冷媒は減圧機構13を通らず
に、自動切換弁14を通過する。

一方ドライ運転時には、開弁手段27によって開閉弁21
が開弁しているので、バイパス配管20にも冷媒が流れる
ことになり、膨張機構８の前後での冷媒通路がバイパス
配管20の分だけ増加するために、上記高温ガス冷媒が流
れやすくなる。そして冷媒が流れやすくなると、膨張機
構８の前後での圧損が低減し、室外熱交換器11での凝縮
による冷媒の温度低下が少なくなる。そしてファン停止
手段26が、室外、室内両ファン15、16を停止させている
ので、上記冷媒の温度低下は更に少なくなるので、形状
記憶部材17による上記自動開閉弁14の閉弁動作が促進さ
れ、自動開閉弁14は短時間で閉弁することになる。

また第２請求項記載の空気調和機では、上記バイパス
配管20を、デフロスト運転時の蓄熱取出通路と兼用する
ようにしているので、その配管構成を簡素化し得ること
になる。

（実施例） 次にこの発明の空気調和機の具体的な実施例につい
て、図面を参照しつつ詳細に説明する。

冷房、暖房、ドライ運転可能な空気調和機に本発明を
適用した場合を示す第１図において、１は圧縮機であっ
て、この圧縮機１の吐出配管２は、四路切換弁４に接続
し、この四路切換弁４には、図中時計回りに順に、第１
ガス管５、室外熱交換器６、電動弁８を有する液管９、
第１室内熱交換器10、第２室内熱交換器11、第２ガス管
12を接続すると共に、第２ガス管12を上記四路切換弁４
に接続し、この四路切換弁４に圧縮機１の吸込配管３を
接続して冷媒循環回路を構成している。なお、上記電動
弁８は膨張機構としての機能を果たしており、キャピラ
リーチューブを使用することもできる。そして上記第
１、第２室内熱交換器10、11間には、互いに並列接続さ
れたキャピラリーチューブ（減圧機構）13と自動開閉弁
14とを介設している。この自動開閉弁14には、低温冷媒
が供給される冷房時には開弁動作し、高温冷媒が供給さ
れるドライ運転時には閉弁動作する形状記憶合金ばね
（形状記憶部材）17を、詳しくは後述するように設けて
いる。また室外熱交換器６に送風する室外ファン15と、
両室内熱交換器10、11に送風する室内ファン16とをそれ
ぞれ付設している。上記液管９の電動弁８の前後には、
電動弁８をバイパスするようにバイパス配管20が接続さ
れている。このバイパス配管20には、圧縮機１の周囲に
配置された蓄熱熱交換器22内が介設されている。この蓄
熱熱交換器22は、室外熱交換器６を除霜するための熱量
を取り出すためのものである。上記バイパス配管20の室
外熱交換器６側の部分には、両方向に冷媒が流通可能な
開閉弁21が介設されている。また上記両室内熱交換器1
0、11には、それぞれ第１、第２温度センサ30、31が取
付けられている。なおこの両温度センサ30、31の設置部
位は、両室内熱交換器10、11及び室内の３箇所の内の任
意の２箇所を選択し得る。

上記自動開閉弁14の構造を第３図（ａ）で説明する。
この自動開閉弁14は、弁体50、スペーサ51、ピン52、バ
イアスばね53、及び上記形状記憶合金ばね17を有してい
る。また自動開閉弁14の本体55には、上記スペーサ51が
位置決めされる段付き状のストッパ56が形成されてい
る。上記形状記憶合金ばね17は、低温冷媒が供給される
冷房時に短縮し、高温冷媒が供給されるドライ運転時に
は、バイアスばね53のばね力に抗して、伸長するように
なされている。

一方空気調和機の運転制御機能を有する制御装置40に
は、第１図に示すように、ファン制御手段（ファン停止
手段）26、弁開閉手段（開弁手段）27、閉弁判定手段3
2、予備運転手段34、定常運転手段35、モード切換手段4
3、遅延タイマ44がそれぞれ設けられている。なお制御
装置40には、ドライ運転指令25、冷房運転指令45及び暖
房運転指令46がそれぞれ外部から入力されるようになさ
れている。上記予備運転手段34と定常運転手段35とは、
詳しくは後述する予備ドライ運転と定常的なドライ運転
とを行う機能を備えている。また閉弁判定手段32は、上
記両温度センサ30、31の検出温度差が基準値（例えば20
℃）を超えたときに閉弁判定信号33を出力する機能を有
している。上記モード切換手段43は、閉弁判定信号33が
入力されたときに予備運転手段34による予備ドライ運転
から定常運転手段35による定常的なドライ運転へ移行さ
せる機能、及び上記四路切換弁４の切換状態を制御して
冷房運転と暖房運転との切換を行う機能を有している。

上記閉弁判定手段32の閉弁判定機能を説明すると、第
５図に示すように、ドライ運転時には、第１室内熱交換
器10は冷媒の凝縮によって高温になり、第２室内熱交換
器11は冷媒の蒸発によって低温になる。そして第６図の
グラフに示すように、時間T₁で自動開閉弁14が閉弁した
後に、第１室内熱交換器10の温度特性65、自動開閉弁14
の温度特性66、第２室内熱交換器11の温度特性67はそれ
ぞれ変化するので、両室内熱交換器10、11の温度差が上
記のように20℃を超えたときには、自動開閉弁14が閉弁
していると判定し得るのである。なお室温レベル68に対
して、両室内熱交換器10、11の温度特性65、67がいずれ
も比較的大きな温度変化を示すことから、上記第１、第
２温度センサ30、31で室温と、第１又は第２室内熱交換
器10、11いずれかの温度特性65、67とを検出することに
よっても、閉弁状態を判定することが可能である。

上記ドライ運転指令25が入力されたときには、予備運
転手段34、ファン制御手段26、弁開閉手段27が予備ドラ
イ運転を行う。この運転モードでは、第２図のステップ
S1に示すように、予備運転手段34が圧縮機１を高周波数
運転し、ファン制御手段26が室外ファン15、室内ファン
16を停止させ、弁開閉手段27が電動弁８を全開すると共
に、開閉弁21を開弁し、これにより室外熱交換器６で冷
媒を凝縮されるのを防止するようになされている。そし
て次のステップS2で、閉弁判定手段33から閉弁判定信号
33が出力されたときには、自動開閉弁14が全閉状態にな
ったとしてステップS3へ進み、一方自動開閉弁14が全閉
していないときにはステップS1へ戻って上記予備ドライ
運転を継続する。上記ステップS3では、モード切換手段
43が、予備運転手段34による運転制御から定常運転手段
35による定常的なドライ運転に切換える。この定常ドラ
イ運転では、ファン制御手段26が室外ファン15を運転又
は停止制御すると共に、室内ファン16を運転し、定常運
転手段35が圧縮機１を上記よりも低周波数運転し、弁開
閉手段27が電動弁８を全開すると共に、開閉弁21を開弁
するようになされている。

上記遅延タイマ44は、圧縮機１の運転停止時における
四路切換弁４の切換タイミングを、圧縮機１の停止時点
から所定の遅延時間Ｔ秒だけ遅らせることによって、上
記自動切換弁14前後での差圧をできるだけ低く（例えば
6kg/cm²以下に）抑制する機能を備えている。すなわ
ち、上記第１図の冷媒循環回路において、自動開閉弁14
の弁体50が冷媒の差圧によって動作するように構成され
ているために、上記弁体50が運転停止時に高速で作動し
て空気調和機の室内ユニットで問題になるような大きな
切換音が発生するのを防止し得るような上記遅延時間Ｔ
が設定されているのである。つまり第４図に示すよう
に、上記弁体50の移動時の加速度は、自動開閉弁14前後
での差圧に応じて特性60のように変化するので、特性60
の差圧を略6kg/cm²以下の範囲に抑制することによっ
て、弁体50を比較的ゆっくりと作動させて、人間の聴覚
から上記切換音が問題になるレベル61を超えることがな
いように配慮されている。

次に上記一実施例の作動状態を説明する。まず冷房時
には、四路切換弁４を第１図の状態に維持して冷媒を図
中時計回りに循環させる。この際、開閉弁21は閉弁して
おく。この冷房時には、室外熱交換器６でガス冷媒を凝
縮させると共に、第１、第２室内熱交換器10、11で蒸発
させる。このとき上記自動開閉弁14には、低温の冷媒が
第１室内熱交換器10から第２室内熱交換器11方向へ供給
されるので、第３図（ａ）に示すように形状記憶合金ば
ね17が短縮して、自動開閉弁14は弁体50がスペーサ51を
介してバイアスばね53で図中左方へ移動することによっ
て開弁し、冷媒はキャピラリーチューブ13を通らずに、
自動切換弁14を通過する。

次にドライ運転指令25が制御装置40に入力されるドラ
イ運転時には、まずモード切換手段43が上記第２図のス
テップS1に示す予備ドライ運転の運転制御を開始する。
このとき、ファン制御手段26は室外、室内両ファン15、
16を停止させ、また上記弁開閉手段27は開閉弁21を開弁
すると共に、電動弁８を全開する。このため室外熱交換
器６では冷媒が凝縮せず、高温ガス冷媒が第１室内熱交
換器10に流入し、自動開閉弁14に達する。この高温ガス
冷媒で自動開閉弁14の形状記憶合金ばね17は伸長して、
第３図（ｂ）に示すようにスペーサ51がストッパ56に当
接するまで移動し、弁体50が差圧で図中右方へ移動する
ことによって閉弁動作する。

そして上記実施例では、このような場合に、上記開閉
弁21が開弁しているので、バイパス配管20にも冷媒が流
れることになり、電動弁８の前後での冷媒通路がバイパ
ス配管20の分だけ増加するために、上記高温ガス冷媒が
流れやすくなる。そして冷媒が流れやすくなると、電動
弁８の前後での圧損が低減し、室外熱交換器11での凝縮
による冷媒の温度低下が少なくなる。しかもファン制御
手段26が、室外、室内両ファン15、16を停止させて上記
冷媒の温度低下を更に少なくするので、上記自動開閉弁
14の閉弁動作を促進され、自動開閉弁14は短時間でより
確実に閉弁することになる。

そして、第２図のステップS2で自動開閉弁14が閉弁し
ているか、否かを、閉弁判定手段32によって判定する。
そして閉弁判定手段32が、閉弁判定信号33を出力したと
きには、ステップS3でモード切換手段43が予備運転手段
34による運転制御から定常運転手段35による定常ドライ
運転に、運転モードを切換え、上記したステップS3の運
転制御でドライ運転を行う。

なお暖房運転時には、モード切換手段43が四路切換弁
４を第１図に図示の状態とは逆に切換えて、冷媒を反時
計回り方向に流しながら、電動弁８の開度を絞り、開閉
弁21を閉弁する。この状態では、自動開閉弁14には第２
室内熱交換器11側から第１室内熱交換器10方向へ冷媒が
流れるので、第３図（ｃ）に示すように、形状記憶合金
ばね17が伸長していても冷媒の流れで弁体50が開弁方向
へ移動して開弁している。ちなみにこの暖房運転時にお
けるデフロスト運転は、電動弁８を閉弁すると共に、開
閉弁21を開弁して、蓄熱熱交換器22での蓄熱を利用する
ことによって行う。

以上にこの発明の空気調和機の具体的な実施例につい
て説明したが、この発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施するこ
とが可能である。例えば上記実施例においては、自動開
閉弁14に形状記憶合金ばね17を使用しているが、これに
限らず他の形状記憶樹脂等を使用することもできる。さ
らに冷房、ドライ運転専用の空気調和機に適用する場合
には、四路切換弁４は不要であり、減圧機構としてはキ
ャピラリーチューブ13に限らず、電動弁を使用すること
もできる。

（発明の効果） 上記したように第１請求項記載の空気調和機において
は、ドライ運転時においてはバイパス配管にも冷媒が流
れることになり、膨張機構の前後での冷媒通路がバイパ
ス配管の分だけ増加するために、高温ガス冷媒が流れや
すくなり、膨張機構の前後での圧損が低減し、室外熱交
換器での凝縮による冷媒の温度低下を低減することがで
きるのに加えて、さらにファン停止手段が、室外、室内
両ファンを停止させて上記冷媒の凝縮による温度低下を
更に少なくすることができ、この結果、冷媒を高温に維
持できるので、形状記憶部材で閉弁動作される自動開閉
弁の閉弁動作が促進され、自動開閉弁を短時間でより確
実に閉弁することができ、これによりドライ運転の立上
り性を改善できる。

また第２請求項記載の空気調和機では、バイパス配管
を、デフロスト運転時の蓄熱取出通路と兼用するように
しているので、その配管構成を簡素化し得ることにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による冷媒回路を示す配管
系統図、第２図は一実施例の制御装置における信号処理
プロセスを示すフローチャート図、第３図は自動開閉弁
を示す縦断面図、第４図は差圧と弁体の加速度との変化
を示すグラフ、第５図は両室内熱交換器の構造略図、第
６図は時間に対する各部の温度変化を示すグラフであ
る。 １……圧縮機、２……吐出配管、３……吸込配管、６…
…室外熱交換器、８……電動弁（膨張機構）、９……液
管、10……第１室内熱交換器、11……第２室内熱交換
器、12……第２ガス管、13……キャピラリーチューブ
（減圧機構）、14……自動開閉弁、15……室外ファン、
16……室内ファン、17……形状記憶合金ばね（形状記憶
部材）、20……バイパス配管、21……開閉弁、22……蓄
熱熱交換器、26……ファン制御手段（ファン停止手
段）、27……弁開閉手段（開弁手段）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機（１）の吐出側（２）から順に、第
   １ガス管（５）、室外熱交換器（６）、膨張機構（８）
   を有する液管（９）、第１室内熱交換器（10）、第２室
   内熱交換器（11）、第２ガス管（12）を接続すると共
   に、第２ガス管（12）を圧縮機（１）の吸込側（３）に
   接続して冷媒循環回路を構成し、上記第１、第２室内熱
   交換器（10）（11）間に、互いに並列接続された減圧機
   構（13）と自動開閉弁（14）とを介設し、この自動開閉
   弁（14）には、低温冷媒が供給される冷房時に開弁動作
   する一方、高温冷媒が供給されるドライ運転時に閉弁動
   作する形状記憶部材（17）を設け、室外熱交換器（６）
   に送風する室外ファン（15）と両室内熱交換器（10）
   （11）に送風する室内ファン（16）とを備えた空気調和
   機であって、上記膨張機構（８）をバイパスするバイパ
   ス配管（20）を接続し、このバイパス配管（20）に開閉
   弁（21）を介設し、さらに外部からのドライ運転指令
   （25）に基づいて上記両ファン（15）（16）を停止する
   ファン停止手段（26）と、ドライ運転指令（25）に基づ
   いて上記開閉弁（21）を開弁する開弁手段（27）とを設
   けたことを特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】上記圧縮機（１）の吐出側（２）と吸込側
   （３）とは四路切換弁（４）に接続されると共に、この
   四路切換弁（４）には第１ガス管（５）と第２ガス管
   （６）とが接続されて成り、さらに上記バイパス配管
   （20）の途中には、圧縮機（１）の周囲に配置された蓄
   熱熱交換器（22）が介設されていることを特徴とする第
   １請求項記載の空気調和機。