(57)【要約】  室外熱交換器と室内熱交換器との間に、互いに逆方向の向きに並列接続された第１電動膨張弁および第２電動膨張弁が設けられる。第１電動膨張弁は、非動作時の全閉に際し、室内熱交換器側の冷媒圧力が室外熱交換器側の冷媒圧力より所定値以上大きい場合にその室内熱交換器側の冷媒圧力を受けて全閉が解除される。第２電動膨張弁は、非動作時の全閉に際し、室外熱交換器側の冷媒圧力が室内熱交換器側の冷媒圧力より所定値以上大きい場合にその室外熱交換器側の冷媒圧力を受けて全閉が解除される。
2007083794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を吸込みそれを圧縮して吐出する少なくとも１つの圧縮機を有し、この圧縮機から吐出される冷媒を室外熱交換器、室内熱交換器に通して前記圧縮機に戻す冷凍サイクル；と、
前記室外熱交換器と前記室内熱交換器との間に設けられ、非動作時の全閉に際し、前記室内熱交換器側の冷媒圧力が前記室外熱交換器側の冷媒圧力より所定値以上大きい場合にその室内熱交換器側の冷媒圧力を受けて全閉が解除される少なくとも１つの第１電動膨張弁；と、
前記第１電動膨張弁と並列に接続され、非動作時の全閉に際し、前記室外熱交換器側の冷媒圧力が前記室内熱交換器側の冷媒圧力より所定値以上大きい場合にその前記室外熱交換器側の冷媒圧力を受けて全閉が解除される少なくとも１つの第２電動膨張弁；と、
を備えていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記冷媒は、圧力の高いＲ４１０冷媒である、ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記圧縮機への駆動電力を出力するインバータ；と、
室内温度を検知する室内温度センサ；と、
前記室内温度センサの検知温度と予め定められている設定温度との差を空調負荷として検出する第１検出セクション；と、
前記第１検出セクションで検出された空調負荷に応じて、前記インバータの出力周波数を制御する第２制御セクション；と、
前記室内熱交換器における冷媒の過熱度を検出する第２検出セクション；と、
前記第２検出セクションで検出される過熱度が予め定められた目標過熱度となるように、前記各電動膨張弁の開度を制御する制御セクション；と、
をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記圧縮機の停止時に、前記各電動膨張弁を動作停止により全閉させる制御セクション、をさらに備えていることを特徴とする請求項３に記載の空気調和装置。
【請求項５】
冷媒を吸込みそれを圧縮して吐出する少なくとも１つの圧縮機を有し、この圧縮機から吐出される冷媒を四方弁、室外熱交換器、室内熱交換器に通して前記圧縮機に戻すヒートポンプ式の冷凍サイクル；と、
前記室外熱交換器と前記室内熱交換器との間に設けられ、非動作時の全閉に際し、前記室内熱交換器側の冷媒圧力が前記室外熱交換器側の冷媒圧力より所定値以上大きい場合にその室内熱交換器側の冷媒圧力を受けて全閉が解除される少なくとも１つの第１電動膨張弁；と、
前記第１電動膨張弁と並列に接続され、非動作時の全閉に際し、前記室外熱交換器側の冷媒圧力が前記室内熱交換器側の冷媒圧力より所定値以上大きい場合にその前記室外熱交換器側の冷媒圧力を受けて全閉が解除される少なくとも１つの第２電動膨張弁；と、
を備えていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項６】
前記冷媒は、圧力の高いＲ４１０冷媒である、ことを特徴とする請求項５に記載の空気調和装置。
【請求項７】
冷房時、前記圧縮機から吐出される冷媒が前記四方弁、前記室外熱交換器、前記各電動膨張弁の少なくとも１つ、および前記室内熱交換器を通って前記圧縮機に戻る冷房サイクルを形成し、暖房時、前記圧縮機から吐出される冷媒が前記四方弁、前記室内熱交換器、前記各電動膨張弁の少なくとも１つ、および前記室外熱交換器を通って前記圧縮機に戻る暖房サイクルを形成する第１制御セクション；
をさらに備えていることを特徴とする請求項５に記載の空気調和装置。
【請求項８】
前記圧縮機への駆動電力を出力するインバータ；と、
室内温度を検知する室内温度センサ；と、
前記室内温度センサの検知温度と予め定められている設定温度との差を空調負荷として検出する第１検出セクション；と、
前記第１検出セクションで検出された空調負荷に応じて、前記インバータの出力周波数を制御する第２制御セクション；と、
前記冷房時、前記室内熱交換器における冷媒の過熱度を検出する第２検出セクション；と、
前記暖房時、前記室外熱交換器における冷媒の過熱度を検出する第３検出セクション；と、
前記第２検出セクションまたは前記第３検出セクションで検出される過熱度が予め定められた目標過熱度となるように、前記各電動膨張弁の開度を制御する第３制御セクション；と、
をさらに備えていることを特徴とする請求項７に記載の空気調和装置。
【請求項９】
前記圧縮機の停止時に、前記各電動膨張弁を動作停止により全閉させる第４制御セクション、をさらに備えていることを特徴とする請求項８に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電動膨張弁を備えた空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和装置は、圧縮機、室外熱交換器、減圧器、室内熱交換器などが順次に配管接続された冷凍サイクルを備えている。この冷凍サイクルに充填される冷媒として、圧力の高いＲ４１０冷媒が知られている。このＲ４１０冷媒を使用し、しかも広範囲の冷媒流量制御を行う大容量の空気調和装置では、減圧器として大型の電動膨張弁（ＰＭＶ）を採用する必要がある。【０００３】
しかしながら、大型の電動膨張弁は高価でコストの上昇を招くことから、互いに並列に接続された２つの電動膨張弁を用いる空気調和装置が知られている（例えば特開２００３−２１４７２９号公報）。【０００４】
このような空気調和装置では、圧縮機の停止に伴い、各電動膨張弁が全閉する。【０００５】
しかしながら、圧縮機が停止して各電動膨張弁が全閉すると、室外熱交換器側の冷媒流路が液冷媒で満たされる液封状態となり易い。この液封状態が生じると、そこに溜まった冷媒の圧力が外気温度の上昇等によって異常上昇する恐れがある。冷媒の圧力が異常上昇すると、最悪の場合、冷凍サイクルの構成部品が損傷することがあった。
【発明の開示】
【０００６】
この発明の目的は、液封状態による冷媒圧力の異常上昇を回避できる信頼性にすぐれた空気調和装置を提供することである。
【０００７】
この発明の空気調和装置は、
冷媒を吸込みそれを圧縮して吐出する少なくとも１つの圧縮機を有し、この圧縮機から吐出される冷媒を室外熱交換器、室内熱交換器に通して前記圧縮機に戻す冷凍サイクル；と、
前記室外熱交換器と前記室内熱交換器との間に設けられ、非動作時の全閉に際し、前記室内熱交換器側の冷媒圧力が前記室外熱交換器側の冷媒圧力より所定値以上大きい場合にその室内熱交換器側の冷媒圧力を受けて全閉が解除される少なくとも１つの第１電動膨張弁；と、
前記第１電動膨張弁と並列に接続され、非動作時の全閉に際し、前記室外熱交換器側の冷媒圧力が前記室内熱交換器側の冷媒圧力より所定値以上大きい場合にその前記室外熱交換器側の冷媒圧力を受けて全閉が解除される少なくとも１つの第２電動膨張弁；と、
を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、一実施形態の全体的な構成を示す図である。
【図２】図２は、一実施形態の各電動膨張弁の閉成状態を示す図である。
【図３】図３は、一実施形態の各電動膨張弁の開放状態を示す図である。
【図４】図４は、一実施形態の作用を説明するためのフローチャートである。
【図５】図５は、一実施形態の液封状態での冷媒の流れを示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。  
図１に示すように、空気調和装置１は、室外ユニット２及び室内ユニット３を備えている。室外ユニット２は、ガス管サービスバルブ２００Ａおよび液管サービスバルブ２００Ｂを備えている。これらサービスバルブ２００Ａ，２００Ｂに、ガス管１００Ａおよび液管１００Ｂを介して、室内ユニット３が接続されている。【００１０】
この室外ユニット２および室内ユニット３に、ヒートポンプ式の冷凍サイクルが設けられている。この冷凍サイクルは、冷媒を吸込みそれを圧縮して吐出する少なくとも１つの圧縮機４を有し、冷房時、圧縮機４から吐出される冷媒が逆流防止弁１５、四方弁５、室外熱交換器６、分流器７、レシーバタンク８、減圧装置９、上記液管サービスバルブ２００Ｂ、上記液管１００Ｂ、室内熱交換器１２、上記ガス管１００Ａ、上記ガス管サービスバルブ２００Ａ、上記四方弁５、アキュームレータ１３、およびサブアキュームレータ１４を通って圧縮機４に戻る冷房サイクルが形成される。暖房時は、四方弁５の切換えにより、圧縮機４から吐出される冷媒が逆流防止弁１５、四方弁５、ガス管サービスバルブ２００Ａ、ガス管１００Ａ、室内熱交換器１２、液管１００Ｂ、液管サービスバルブ２００Ｂ、減圧装置９、レシーバタンク８、分流器７、室外熱交換器６、四方弁５、アキュームレータ１３、およびサブアキュームレータ１４を通って圧縮機４に戻る暖房サイクルが形成される。【００１１】
上記冷媒として、圧力の高いＲ４１０冷媒が使用されている。【００１２】
上記減圧装置９は、互いに逆方向の向きに並列接続された第１電動膨張弁１０および第２電動膨張弁１１により、構成されている。【００１３】
電動膨張弁１０，１１は、入力される駆動パルスの数に応じて開度が連続的に変化するパルスモータバルブ（ＰＭＶ；pulse motor valve）であり、図２および図３に示すように、第１接続管３１、この第１接続管３１に連通した弁座３２、この弁座３２を開閉するためのニードル弁３３、このニードル弁３３に対し弁座３２側への偏倚力を与えるコイルスプリング３４、上記弁座３２の開放時にその弁座３２と連通する第２接続管３５、上記ニードル弁３３を回動により上下動させるためのロッド（図示しない）、およびこのロッドを回動するパルスモータ（図示しない）などを有している。このパルスモータの回転に伴って上記ロータが回動しながら上下動することにより、ニードル弁３３と弁座３２との間の隙間である開度が変化する。【００１４】
上記パルスモータの非動作時は、図２に示すように、ニードル弁３３がコイルスプリング３４の偏倚力を受けて弁座３２に当接し、弁座３２が閉じられて全閉となる。ただし、この非動作時の全閉に際し、第２接続管３５側の冷媒圧力が第１接続管３１側の冷媒圧力より所定値以上大きくなると、図３に示すように、ニードル弁３３がコイルスプリング３４の偏倚力に抗して弁座３２から離間し、弁座３２が開いて、全閉が解除される。これにより、第２接続管３５側から第１接続管３１側に向かう冷媒の流れが生じる。【００１５】
また、室外ユニット２は、室外ファン１６を有する。室外ファン１６は、室外空気を吸込み、その吸込み空気を室外熱交換器６に通して室外に排出する。室内ユニット３は、室内ファン１７を有する。室内ファン１７は、室内空気を吸込み、その吸込み空気を室内熱交換器１２に通して室内に放出する。この室内ファン１７による室内空気の吸込み風路に、室内温度Ｔａを検知する室内温度センサ２１が設けられている。さらに、室内熱交換器１２に、熱交換器温度を検知する熱交換器温度センサ２２が取付けられている。【００１６】
室外ユニット２において、圧縮機４の吐出口と四方弁５との間の高圧側配管に、圧縮機４から吐出される冷媒の温度を検知する冷媒温度センサ２３が取付けられている。四方弁５とアキュームレータ１３との間の低圧側配管に、圧縮機４に吸込まれる冷媒の温度を検知する冷媒温度センサ２４が取付けられている。室外ファン１６による室外空気の吸込み風路に、外気温度を検知する室外温度センサ２５が取付けられている。室外熱交換器６と分流器７との間に、熱交換器温度を検知する熱交換器温度センサ２６が取付けられている。【００１７】
コントローラ２０に、上記圧縮機４、四方弁５、電動膨張弁１０，１１、室外ファン１６、室内ファン１７、温度センサ２１〜２６が接続されている。【００１８】
コントローラ２０は、圧縮機４への駆動電力を出力するインバータを有するとともに、主要な機能として、次の（１）〜（７）のセクションを有する。【００１９】
（１）冷房時に上記冷房サイクルを形成し、暖房時に上記暖房サイクルを形成する第１制御セクション。【００２０】
（２）室内温度センサ２５の検知温度Ｔａと予め定められている設定温度Ｔｓとの差を空調負荷として検出する第１検出セクション。【００２１】
（３）上記第１検出セクションで検出された空調負荷に応じて、上記インバータの出力周波数を制御する第２制御セクション。インバータの出力周波数が変化することにより、圧縮機４の回転数（能力）が変化する。【００２２】
（４）冷房時、室内熱交換器１２における冷媒の過熱度ＳＨを検出する第２検出セクション。【００２３】
（５）暖房時、室外熱交換器６における冷媒の過熱度ＳＨを検出する第３検出セクション。【００２４】
（６）上記第２検出セクションまたは第３検出セクションで検出される過熱度ＳＨが予め定められた目標過熱度ＳＨｓとなるように、電動膨張弁１０，１１の開度を制御する第３制御セクション。【００２５】
（７）圧縮機４の停止時（インバータの出力が零）、電動膨張弁１０，１１を動作停止して全閉させる第４制御セクション。【００２６】
つぎに、作用を説明する。【００２７】
冷房時は、四方弁５の流路が図１の実線の状態に設定され、室外熱交換器６が凝縮器、室内熱交換器１２が蒸発器として機能する冷房サイクルが形成される。暖房時は、四方弁５の流路が図１の破線の状態に切換えられ、室内熱交換器１２が凝縮器として機能し、室外熱交換器６が蒸発器として機能する暖房サイクルが形成される。【００２８】
また、冷房時および暖房時、室内温度センサ２１の検知温度Ｔａと予め定められている設定温度Ｔとの差が空調負荷として検出され、その空調負荷に応じてインバータの出力周波数が制御される。すなわち、空調負荷が小さければインバータの出力周波数が低く設定され、空調負荷の増大に伴ってインバータの出力周波数が上昇される。空調負荷が減少すると、インバータの出力周波数が下降される。この出力周波数の変化に伴い、圧縮機４の回転数（能力）が変化する。空調負荷が零になると、インバータの出力周波数も零となり、圧縮機４が停止する。【００２９】
さらに、図４のフローチャートに示すように、圧縮機４の運転時（ステップ１０１のＹＥＳ）、蒸発器における冷媒の過熱度ＳＨが検出される（ステップ１０２）。すなわち、冷房時は、蒸発器として機能する室内熱交換器１２の入口側の冷媒温度Ｔｃが熱交換器温度センサ２２で検知されるとともに、室内熱交換器１２を経た冷媒の温度Ｔｓが冷媒温度センサ２４で検知され、この検知温度Ｔｃと検知温度Ｔｓとの差が冷媒の過熱度ＳＨとして検出される。暖房時は、蒸発器として機能する室外熱交換器６の入口側の冷媒の温度Ｔｅが熱交換器温度センサ２６で検知されるとともに、室外熱交換器６を経た冷媒の温度Ｔｓが冷媒温度センサ２４で検知され、この検知温度Ｔｅと検知温度Ｔｓとの差が冷媒の過熱度ＳＨとして検出される。【００３０】
検出された過熱度ＳＨと予め定められている目標過熱度ＳＨｓ（例えば１〜５Ｋ）とが比較され、過熱度ＳＨが目標過熱度ＳＨｓとなるように、電動膨張弁１０，１１の少なくとも１つの開度が制御される（ステップ１０３）。【００３１】
すなわち、過熱度ＳＨが目標過熱度ＳＨより小さい場合には、過熱度ＳＨを高めるべく、開度が縮小方向に調整されて冷媒流量が減少される。過熱度ＳＨが目標過熱度ＳＨより大きい場合には、過熱度ＳＨを下げるべく、開度が増大方向に調整されて冷媒流量が増加される。【００３２】
とくに、冷房時は、開度の調整範囲が第１電動膨張弁１０の開度調整範囲（例えば５００パルス）に収まっていれば、第２電動膨張弁２０が予め定められている最小開度（例えば５０パルス）に設定された状態で、第１電動膨張弁１０の開度が調整される。開度の調整範囲が第１電動膨張弁１０の開度調整範囲を超えていれば、第１電動膨張弁１０が最大開度（５００パルス）に設定された状態で、第２電動膨張弁１１の開度が調整される。  
暖房時は、開度の調整範囲が第２電動膨張弁１１の開度調整範囲（例えば５００パルス）に収まっていれば、第１電動膨張弁１０が予め定められている最小開度（例えば５０パルス）に設定された状態で、第２電動膨張弁１１の開度が調整される。開度の調整範囲が第２電動膨張弁１１の開度調整範囲を超えていれば、第２電動膨張弁１１が最大開度（５００パルス）に設定された状態で、第１電動膨張弁１０の開度が調整される。【００３３】
圧縮機４が停止された場合には（ステップ１０１のＮＯ）、電動膨張弁１０，１１の動作が停止されて、電動膨張弁１０，１１が共に全閉（０パルス）される。【００３４】
冷房時、圧縮機４が停止して電動膨張弁１０，１１が全閉すると、逆流防止弁１５から室外熱交換器６を経由して電動膨張弁１０，１１に至る冷媒流路が液冷媒で満たされる液封状態となり易い。この液封状態が生じて、そこに溜まった冷媒の圧力が高くなると、その冷媒圧力によって第１電動膨張弁１０が開き、図５に実線矢印で示すように、第１電動膨張弁１０の第１接続管３１（室外熱交換器６側）から第２接続管３５（室内熱交換器１２側）に向かう冷媒の流れが生じる。この冷媒の流通により、冷媒圧力の異常上昇が回避される。これにより、室外熱交換器６やレシーバタンク８などの損傷を防止することができて、信頼性が向上する。【００３５】
なお、圧縮機４の停止後、所定時間が経過するまで電動膨張弁１０，１１を共に最小開度（５０パルス）に設定して、冷媒が室内熱交換器１２側へ流れた後に、電動膨張弁１０，１１を全閉してもよい。これにより、液封状態が生じ難くなって、さらに信頼性が向上する。【００３６】
暖房時も、圧縮機４が停止して電動膨張弁１０，１１が全閉すると、四方弁５の流路が通常状態（冷房時の状態）に復帰した後、冷房時と同じく、室外熱交換器６側の冷媒流路が液冷媒で満たされる液封状態となり易い。この場合も、上記したように第１電動膨張弁１０が開き、第１電動膨張弁１０の第１接続管３１（室外熱交換器６側）から第２接続管３５（室内熱交換器１２側）に向かう冷媒の流れが生じる。この冷媒の流通により、冷媒圧力の異常上昇が回避される。これにより、室外熱交換器６やレシーバタンク８などの損傷を防止することができて、信頼性が向上する。【００３７】
また、当該装置の製品出荷時は、電動膨張弁１０，１１が全閉しており、しかもサービスバルブ２００Ａ，２００Ｂが閉じられているため、電動膨張弁１０，１１と液管サービスバルブ２００Ｂとの間の配管が液冷媒で満たされる液封状態となり易い。この液封状態が生じて、溜まった冷媒の圧力が高くなると、その冷媒圧力によって第２電動膨張弁１１が開き、図５に破線矢印で示すように、第２電動膨張弁１１の第１接続管３１（液管サービスバルブ２００Ｂ側）から第２接続管３５（室外熱交換器６側）に向かう冷媒の流れが生じる。この冷媒の流通により、冷媒圧力の異常上昇が回避される。これにより、室外熱交換器６やレシーバタンク８などの損傷を防止することができて、信頼性が向上する。【００３８】
なお、この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。例えば、２つの電動膨張弁１０，１１に限らず、３つ以上の電動膨張弁を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
この発明の空気調和装置は、冷凍サイクルに複数の電動膨張弁を備えた冷凍装置への利用が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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