JP2002107016A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 容量制御自在な圧縮機を備えた冷凍装置にお
いて、圧縮機の容量変化に拘わらず常に適切な保護制御
を実行する。 【解決手段】 インバータ圧縮機の運転周波数に応じ
て、保護制御の判定温度を変更する。運転周波数が９０
Ｈｚ未満のときには、判定温度を１０５℃に設定する。
運転周波数が９０Ｈｚ以上のときには、判定温度を１２
０℃に設定する。吐出管温度が上記判定温度以上になる
と、保護制御として、運転周波数を強制的に減少させる
垂下制御を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍装置に関し、
特に、所定の条件になると冷凍装置を保護するための保
護制御を実行する冷凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷凍装置は、圧縮機や熱交換器などの構
成機器を組み合わせることによって構成されている。こ
れら構成機器にはそれぞれ適正な運転範囲があり、所定
の運転範囲を越えた場合には、構成機器の信頼性は低下
する。そこで従来より、構成機器の信頼性向上のため
に、所定の条件になると冷凍能力を強制的に減少させた
りまたは運転を停止するような保護制御が行われてい
た。例えば、吐出管温度が所定の判定温度以上になる
と、圧縮機モータの過熱を防止するために、運転を一時
的に停止する等していた。

【０００３】近年、運転効率の向上のために、冷凍負荷
に応じて容量を変更することのできる容量制御自在な圧
縮機がよく用いられている。そのような圧縮機として、
例えばインバータ圧縮機が挙げられる。インバータ圧縮
機は、インバータによって圧縮機の回転数を調節するこ
とにより、容量を制御するものである。

【０００４】ところで、吐出管温度に基づいて圧縮機モ
ータを保護する保護制御は、吐出管温度とモータ温度と
の間に一定の関係があることを前提とするものである。
具体的には、保護制御においては、モータ温度と吐出管
温度との温度差ΔＴが一定であることを前提とする。そ
のうえで、モータ温度が所定温度以上にならないよう
に、この所定温度からΔＴを減じた温度を判定温度と
し、吐出管温度がこの判定温度以上になるとモータ温度
も所定温度以上であると推定して、圧縮機の回転数を減
少させたり運転を停止する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記温度差Δ
Ｔは、圧縮機が定速圧縮機である場合にはほぼ一定であ
ると言えるが、圧縮機がインバータ圧縮機である場合に
は大きく変動するものである。その理由は次の通りであ
る。すなわち、圧縮機モータから吐出配管に至るまでの
間に、冷媒には一定量の熱損失が生じる。ここで冷媒の
単位質量あたりの熱損失に着目すると、熱損失は冷媒循
環量が多いときには小さくなるが、逆に冷媒循環量が少
ないときには大きくなる。そのため、上記温度差ΔＴは
冷媒循環量が多いときには比較的小さな値となるが、冷
媒循環量が少ないときには比較的大きな値となる。イン
バータ圧縮機においては、容量制御が行われることによ
って、冷媒循環量は大きく変動する。従って、容量制御
の影響により、上記温度差ΔＴも大きく変動することに
なるのである。

【０００６】そのため、吐出管温度の判定温度を一定値
に固定すると、吐出管温度に基づいてモータ温度を正確
に推定することは困難となる。そして、冷媒循環量が少
ないときには、モータ温度が想定していた温度よりも高
い温度になるまで保護制御が実行されないことになり、
圧縮機の信頼性を低下させる要因となる。一方、冷媒循
環量が多いときには、モータ温度が想定していた温度よ
りも低い温度であるにも拘わらず保護制御が実行される
ことになり、装置の運転効率を損なう結果となる。この
ように従来は、保護制御は圧縮機の容量制御に対応する
ようには行われていなかった。

【０００７】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、容量制御自在な圧縮
機を備えた冷凍装置において、常に適切な保護制御を実
行することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、圧縮機の容量変化に応じて保護制御の
判定温度を変更することとした。

【０００９】具体的には、本発明に係る冷凍装置は、容
量制御自在な圧縮機を備え、所定の判定温度に基づいて
保護制御を実行する冷凍装置であって、上記圧縮機の容
量変化に応じて上記判定温度を変更するものである。

【００１０】上記事項によれば、圧縮機の容量変化に応
じて判定温度が変更されるので、容量制御によって圧縮
機の容量が変更されても、常に適切な保護制御を実行す
ることができる。

【００１１】本発明に係る他の冷凍装置は、容量制御自
在な圧縮機と、該圧縮機の吐出冷媒の温度を検出する温
度検出手段とを備え、吐出冷媒温度が所定の判定温度以
上になると保護制御を実行する冷凍装置であって、上記
圧縮機の容量が大きいときには上記判定温度を高くし、
該圧縮機の容量が小さいときには該判定温度を低くする
ように、該圧縮機の容量変化に応じて該判定温度を変更
するものである。

【００１２】上記事項によれば、圧縮機の容量が大きい
場合には圧縮機モータの温度と吐出冷媒温度との差は小
さくなるが、この場合は判定温度が高めに変更されるの
で、モータ温度が比較的低いにも拘わらず保護制御が実
行されてしまうといった事態は回避される。一方、圧縮
機の容量が小さい場合には圧縮機モータ温度と吐出冷媒
温度との差は大きくなるが、この場合は判定温度が低め
に変更されるので、モータ温度が過熱状態にあるにも拘
わらず保護制御が実行されないといった事態は回避され
る。従って、常に適切な保護制御が実行されることにな
る。

【００１３】本発明に係る他の冷凍装置は、インバータ
圧縮機と、該インバータ圧縮機の吐出冷媒の温度を検出
する温度検出手段とを備え、吐出冷媒温度が所定の判定
温度以上になると保護制御を実行する冷凍装置であっ
て、上記インバータ圧縮機の運転周波数が所定値未満の
ときには第１所定温度を上記判定温度とし、該インバー
タ圧縮機の運転周波数が該所定値以上のときには該第１
所定温度よりも高い第２所定温度を上記判定温度とする
ものである。

【００１４】上記事項によれば、圧縮機の運転周波数が
所定値未満の場合には、圧縮機モータ温度と吐出冷媒温
度との差は大きくなるが、判定温度が比較的低い第１所
定温度に設定されるので、圧縮機モータが過熱状態にあ
るにも拘わらず保護制御が実行されないといった事態は
回避される。一方、圧縮機の運転周波数が所定値以上の
場合には、圧縮機モータ温度と吐出冷媒温度との差は小
さくなるが、判定温度が比較的高い第２所定温度に設定
されるので、モータ温度が比較的低いにも拘わらず保護
制御が実行されてしまうといった事態は回避される。従
って、常に適切な保護制御が実行されることになる。

【００１５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、圧縮機
の容量に応じて保護制御の判定温度を変更することとし
たので、容量制御によって冷媒循環量が大きく変動する
ことがあっても、常に適切な保護制御を実行することが
できる。

【００１６】吐出冷媒温度が所定の判定温度以上になっ
たときに保護制御を実行することとすれば、圧縮機の容
量が大きいときには不要な保護制御を防止する一方、圧
縮機の容量が小さいときには圧縮機モータの過熱状態を
迅速に回避することができ、圧縮機の信頼性を向上させ
ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１８】図１に示すように、実施形態に係る冷凍装
置は、冷暖房運転が可能ないわゆるヒートポンプ式の空
気調和装置(1)である。空気調和装置(1)は、室外機(2)
と室内機(20)とを備えている。室外機(2)には、圧縮機
(3)と、四路切換弁(4)と、室外熱交換器(5)と、室外送
風機（図示せず）と、電子膨張弁(6)と、４つの逆止弁
からなるブリッジ回路(7)と、受液器(8)とが設けられて
いる。圧縮機(3)はいわゆるインバータ圧縮機であり、
インバータ（図示せず）によって圧縮機モータ(18)の回
転数を制御するものである。受液器(8)のガスバイパス
管(10)は、吸入配管(13)に接続されている。このガスバ
イパス管(10)には、電磁弁(11)が設けられている。

【００１９】吐出配管(12)には、温度検出手段として温
度センサ(15)が設けられている。この温度センサ(15)
は、吐出配管(12)の温度を検出することによって吐出冷
媒温度を間接的に検出するものであるが、センサ部を吐
出配管(12)内に設けることによって吐出冷媒温度を直接
的に検出してもよいことは勿論である。温度センサ(15)
の種類は特に限定されるものではなく、例えばサーミス
タや熱電対等を好適に用いることができる。また、吐出
配管(12)には、高圧圧力スイッチ(16)が設けられてい
る。吸入配管(13)には、圧縮機(3)のアキュムレータ(9)
が接続されている。なお、室外機(2)には、インバータ
制御や後述する垂下制御等を実行するコントローラ(17)
も設けられている。コントローラ(17)は、圧縮機(3)の
運転周波数を検出自在に構成されている。

【００２０】室内機(20)には、室内熱交換器(14)と室内
送風機（図示せず）とが設けられている。

【００２１】本空気調和装置(1)では、圧縮機(3)の保護
制御として、圧縮機モータ(18)の温度が上昇しすぎない
ように、以下の垂下制御およびサーモＯＦＦ制御を行
う。

【００２２】垂下制御は、圧縮機モータ(18)が過熱され
ている状態のまま圧縮機(3)の運転を長時間継続しない
ように、吐出配管(12)の温度が所定の判定温度（以下、
垂下温度ともいう）になると、運転を継続したまま圧縮
機(3)の回転数を強制的に減少させる制御である。この
ような制御を行うことにより、圧縮機(3)の信頼性は向
上する。

【００２３】サーモＯＦＦ制御は、吐出配管(12)の温度
が上記垂下温度よりも高い所定の判定温度（以下、過熱
温度ともいう）以上になった場合に、圧縮機モータ(18)
を強制的に停止させる制御である。サーモＯＦＦ制御
は、垂下制御を行ったにも拘わらず吐出配管(12)の温度
が上昇したときなどに実行される。

【００２４】本実施形態では、上記垂下制御およびサー
モＯＦＦ制御のいずれにおいても、判定温度（具体的に
は、垂下温度および過熱温度）は圧縮機(3)の運転周波
数に応じて変更される。判定温度の設定は、以下のよう
にして行われる。

【００２５】図２に示すように、まずステップＳＴ１に
おいて、圧縮機(3)の運転周波数を検出する。なお、運
転周波数は圧縮機(3)の回転数に相当し、それゆえ圧縮
機(3)の容量に対応するものである。従って、運転周波
数が大きくなると圧縮機(3)の容量は大きくなり、運転
周波数が小さくなると圧縮機(3)の容量は小さくなる。
上記検出の結果、運転周波数が９０Ｈｚ未満の場合には
ステップＳＴ２に進み、判定温度を１０５℃（第１所定
温度）に設定する。一方、運転周波数が９０Ｈｚ以上の
場合にはステップＳＴ３に進み、判定温度を１２０℃
（第２所定温度）に設定する。

【００２６】その結果、運転周波数が９０Ｈｚ未満のと
きには、垂下制御は吐出管温度が１０５℃に上昇した時
点で実行される。一方、運転周波数が９０Ｈｚ以上のと
きには、垂下制御は吐出管温度が１０５℃になっても実
行されず、１２０℃に上昇した時点で実行される。

【００２７】従って、運転周波数が大きいときには圧縮
機モータ(18)の温度と吐出管温度との差が小さくなりが
ちであるが、判定温度を比較的高い温度に設定するの
で、圧縮機モータ(18)の温度を高精度に推定することが
できる。そのため、圧縮機モータ(18)の温度がそれほど
高くなっていない状態で垂下制御が開始されてしまうこ
とはない。一方、運転周波数が小さいときには圧縮機モ
ータ(18)の温度と吐出管温度との差が大きくなりがちで
あるが、判定温度を比較的低い温度に設定するので、こ
の場合も圧縮機モータ(18)の温度を高精度に推定するこ
とができる。従って、圧縮機モータ(18)の過熱状態を迅
速に回避することができ、圧縮機(3)の信頼性を向上さ
せることができる。従って、本実施形態では、運転周波
数の変動に拘わらず常に適切な垂下制御を実行すること
ができる。

【００２８】なお、サーモＯＦＦ制御においても、上記
と同様にして判定温度の変更を行うことができ、上記と
同様の効果を得ることができる。

【００２９】上記実施形態では、判定温度として２段階
の温度を用いていたが、３段階以上の温度を用いてもよ
いことは勿論である。例えば、判定温度として３段階の
温度を用いる場合には、運転周波数が第１所定周波数ｆ
１未満のときには第１所定温度Ｔ１を判定温度とし、運
転周波数が第１所定周波数ｆ１以上かつ第２所定周波数
ｆ２未満のときには第２所定温度Ｔ２を判定温度とし、
運転周波数が第２所定周波数ｆ２以上のときには第３所
定温度Ｔ３を判定温度としてもよい。なお、ここで、ｆ
１＜ｆ２、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３である。

【００３０】また、判定温度を段階的に変更するのでは
なく、運転周波数に応じて連続的に変更するようにして
もよい。例えば、判定温度を運転周波数の関数として定
式化し、そのような関数に基づいて判定温度を変更する
ようにしてもよい。

【００３１】圧縮機はインバータ圧縮機に限定されるも
のではなく、その他の容量制御型圧縮機であってもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】空気調和装置の冷媒回路図である。

【図２】判定温度の設定変更のフローチャートである。

【符号の説明】

(1) 空気調和装置 (2) 室外機 (3) 圧縮機 (4) 四路切換弁 (5) 室外熱交換器 (6) 電子膨張弁 (7) ブリッジ回路 (8) 受液器 (12) 吐出配管 (14) 室内熱交換器 (15) 温度センサ（温度検出手段） (17) コントローラ (18) 圧縮機モータ (20) 室内機

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容量制御自在な圧縮機(3)を備え、所定
   の判定温度に基づいて保護制御を実行する冷凍装置であ
   って、 上記圧縮機(3)の容量変化に応じて上記判定温度を変更
   することを特徴とする冷凍装置。
2. 【請求項２】 容量制御自在な圧縮機(3)と、該圧縮機
   (3)の吐出冷媒の温度を検出する温度検出手段(15)とを
   備え、吐出冷媒温度が所定の判定温度以上になると保護
   制御を実行する冷凍装置であって、 上記圧縮機(3)の容量が大きいときには上記判定温度を
   高くし、該圧縮機(3)の容量が小さいときには該判定温
   度を低くするように、該圧縮機(3)の容量変化に応じて
   該判定温度を変更することを特徴とする冷凍装置。
3. 【請求項３】 インバータ圧縮機(3)と、該インバータ
   圧縮機(3)の吐出冷媒の温度を検出する温度検出手段(1
   5)とを備え、吐出冷媒温度が所定の判定温度以上になる
   と保護制御を実行する冷凍装置であって、 上記インバータ圧縮機(3)の運転周波数が所定値未満の
   ときには第１所定温度を上記判定温度とし、該インバー
   タ圧縮機(3)の運転周波数が該所定値以上のときには該
   第１所定温度よりも高い第２所定温度を上記判定温度と
   することを特徴とする冷凍装置。