JP2006170529A

JP2006170529A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2006170529A
Application number: JP2004363881A
Authority: JP
Inventors: Junji Hayashi; 淳二林
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-12-16
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2006-06-29

Abstract

【課題】冷媒回路における異常な高圧の発生を防止するととともに運転能力の低下を防止することができ、且つコンパクト化を実現させることができる空気調和機を提供する。
【解決手段】本発明の空気調和機では、凝縮温度検出手段が検出する凝縮温度が所定以上の温度を検知すると、圧縮機の吐出側と吸入側との間を接続するバイパス弁を開放し、圧縮機の吐出側の冷媒を吸入側に戻す。これにより、冷媒回路における圧縮機の吐出圧力を低減し、異常な高圧の発生が防止される。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機に関する。

従来、空気調和機において、高圧回路側の圧力が高くなりすぎた場合、高圧側液冷媒の一部を低圧側にバイパスすることにより高圧圧力を抑制するものがあった（例えば、特許文献１参照）。

前記特許文献１記載の発明に係る空気調和機では、圧縮機の吐出側に設けられた高圧圧力センサが検出する圧力によって電子式リニア膨張弁と電磁弁が開かれ、室外熱交換器から出力された液状冷媒の一部がバイパス管路を通って低圧側にバイパスされる。

これにより、通常の冷媒管路を通る冷媒の量が低減され、高圧側の圧力上昇が抑制される。

また、バイパスされる冷媒が、室外熱交換器の通常冷媒配管の冷媒から熱を奪うため、室外熱交換器から出力される冷媒の過冷却度が高まるにより、冷媒循環量の低減による冷房能力の低下を軽減していた。

以下に、従来の空気調和機の露付き防止制御装置について説明する。

図１０は従来の空気調和機である。

圧縮機１から四方弁７、室外熱交換器２、膨張弁３、室内熱交換器４をこの順に通り、更に四方弁７を介して圧縮機１に戻る配管経路として構成されている。

圧縮機１の吐出口と四方弁７との間には高圧側回路の圧力をモニタする高圧圧力センサ５が設けられており、室外熱交換器２と膨張弁３との間の管路と、室内熱交換器４と四方弁７との間の管路とを結ぶバイパス管路１１を設け、そのバイパス管路１１の一部が、室外熱交換器２内の通常の冷媒配管１２の近傍を通るようにしている。

このバイパス管路１１が、圧縮機１から室外熱交換器２を介して膨張弁３に至る高圧側回路の圧力の異常上昇を抑制していた。
特開２００１−００４２３４号公報

しかしながら、前記従来の構成では、冷房運転時には、高圧回路側の圧力が高くなりすぎた場合、室外熱交換器２の下流側である高圧液冷媒の一部を低圧側にバイパスしていたため、液圧縮により圧縮機１が破損する惧れがあるという問題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、高圧回路側の圧力が高くなりすぎた場合において、液圧縮させることなく高圧圧力の異常上昇を抑制させることができる空気調和機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、一定速圧縮機と、凝縮器と
、膨張弁と、蒸発器とを有し冷媒回路中に循環させるように構成された空気調和機において、吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、吐出圧力の飽和温度を検出する凝縮温度検出手段と、前記圧縮機の吐出側と吸入側との間を接続するバイパス弁と、前記吐出温度検出手段により検出した吐出温度と前記凝縮温度検出手段により検出した凝縮温度から吐出過熱度を算出する吐出過熱度演算手段と、前記凝縮温度検出手段により検出した凝縮温度から飽和圧力を算出する吐出圧力演算手段と前記吐出圧力演算手段が算出した吐出圧力に基づいて、前記バイパス弁を制御する制御装置とを備えることにより、高圧回路側の圧力が高くなりすぎた場合においても、液圧縮させることなく高圧圧力を抑制させることができる。

本発明の空気調和機は、高圧回路側の圧力が高くなりすぎた場合においても、液圧縮させることなく高圧圧力を抑制させることができ、かつ、高圧圧力抑制により凝縮器容積を低減させることが可能となり、製品のコンパクト化を実現することができる。

第１の発明は、一定速圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器とを有し冷媒回路中に循環させるように構成された空気調和機において、吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、吐出圧力の飽和温度を検出する凝縮温度検出手段と、前記圧縮機の吐出側と吸入側との間を接続するバイパス弁と、前記吐出温度検出手段により検出した吐出温度と前記凝縮温度検出手段により検出した凝縮温度から吐出過熱度を算出する吐出過熱度演算手段と、前記凝縮温度検出手段により検出した凝縮温度から飽和圧力を算出する吐出圧力演算手段と前記吐出圧力演算手段が算出した吐出圧力に基づいて、前記バイパス弁を制御する制御装置とを備えることにより、高圧回路側の圧力が高くなりすぎた場合においても、液圧縮させることなく高圧圧力を抑制することが可能な空気調和機を提供することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明のバイパス弁を、減圧装置と、バイパス回路を開閉する開閉弁とで構成することにより、高圧圧力を効果的に抑制させることができる。

第３の発明は、特に、第１の発明のバイパス弁を凝縮温度検出手段により検出した飽和圧力に基づき、開閉時間を変化させることにより、高圧圧力を効果的に抑制させることができる。

第４の発明は、特に、第１の発明のバイパス弁を凝縮温度検出手段により検出した飽和圧力に基づき開閉させることにより、高圧圧力を効果的に抑制させることができる。

第５の発明は、特に、第１の発明のバイパス弁を凝縮温度検出手段により検出した飽和圧力に基づき開放し、吐出温度検出手段により検出した吐出温度に基づき閉鎖させることにより、高圧圧力を効果的に抑制させるとともに、吐出温度の異常上昇を防止させることができる。

第６の発明は、特に、第１の発明のバイパス弁を凝縮温度検出手段により検出した飽和圧力に基づき開放し、吐出過熱度演算手段により算出した吐出過熱度に基づき閉鎖させることにより、高圧圧力を効果的に抑制させるとともに、吐出過熱度を制御させることができる。

第７の発明は、特に、第１の発明のバイパス弁開度を複数の段階に可変である多段式の絞り弁又は膨張弁とすることにより、高圧圧力を一定値に制御させることができる。

第８の発明は、特に、第６の発明の多段式絞り弁又は膨張弁を凝縮温度検出手段により
検出した飽和圧力に基づき、バイパス流量を多段階に変化させることにより、高圧圧力を一定値に制御させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって、本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は第１の実施の形態における空気調和機の制御装置の一例であり、図２は第１の実施の形態における空気調和機の制御フローを示す。

図１において、室内熱交換器２４を有する室内機３３は、一定速圧縮機２１と、四方弁２７と、室外熱交換器２２と、膨張弁２３とを有した室外機３４と環状に接続されている。

また、一定速圧縮機２１と四方弁２７の接続配管中に開閉弁３５と減圧装置３６を配置しており、開閉弁３５を開放した時には減圧装置３６を介して吐出側から吸入側へ冷媒がバイパスする構成となっている。

室内機３３には、凝縮温度検出手段３７ｂ(暖房用)を、室外機３４には凝縮圧力検出手段３７ａ（冷房用）と吐出圧力演算手段３８と制御装置３９とをそれぞれ有している。

以上のように構成された調和機の制御装置について、以下その動作を説明する。

冷房運転の場合、一定速圧縮機２１から吐出した高圧ガス冷媒は四方弁２７を介し室外熱交換器２２で熱交換されて液化し、膨張弁２３で減圧された後に室内機３３へ送られる。

室内機３３では室内熱交換器２４で熱交換されて低圧ガス化して四方弁２７を介して再度圧縮機１へ戻る。

暖房運転においては四方弁２７の切り替えにより、高圧ガスが室外機３４内の室外熱交換器２２で熱交換されて液化し、室内機３４内の室内熱交換器２４で熱交換されて低圧ガス化するが基本動作は冷房運転と同様である。

通常運転においては、冷媒は上記の循環経路を通るが、夏場の冷房運転時に外気温度が異常上昇したり、中間期に暖房運転を行うなど凝縮側の負荷が上がり吐出圧力が異常上昇した場合は、吐出圧力抑制制御に突入するが、詳細な動作については、図２のフローチャートを参照しながら説明する。

通常運転しているＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ２で凝縮温度検出手段３７ａまたは３７ｂで凝縮温度Ｔｃを検出しＳＴＥＰ３で吐出圧力演算手段３８により凝縮温度Ｔｃから吐出圧力Ｐｄを算出する。

ＳＴＥＰ４で制御装置３９により開閉弁３５の開放判定を行い、算出した吐出圧力Ｐｄが所定の圧力１（Ｐｄ１）超であればＳＴＥＰ５へ進み所定の圧力１（Ｐｄ１）以下ならばＳＴＥＰ１へ戻る。

ＳＴＥＰ５では制御装置３９により開閉弁３５の開放時間判定を実施し、吐出圧力Ｐｄが所定の圧力２（Ｐｄ２）超であればＳＴＥＰ６にて開閉弁３５を所定の時間１（ｏｐｅｎ１）分開放し、吐出圧力Ｐｄが所定の圧力２以下であればＳＴＥＰ９にて開閉弁３５を
所定の時間２（ｏｐｅｎ２）分開放する。

開閉弁３５の開放が所定の時間（ｏｐｅｎ１）分または所定の時間２（ｏｐｅｎ２）分が経過した時点で、開閉弁３５を閉鎖しそれぞれＳＴＥＰ１へ戻り再度開閉弁３５の開放判定を実施する。以上のサイクルを繰り返すことにより、負荷変動による過負荷状態においても吐出圧力を異常上昇させない空気調和器を提供することができる。

また、開閉弁３５は吐出ガスを低圧側へバイパスするため一定速圧縮機２１を液圧縮させることなく吐出圧力を抑制することができる。

（実施の形態２）
図３は第２の実施の形態における空気調和機の制御フローを示したものである。

通常運転しているＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ２で凝縮温度検出手段３７ａまたは３７ｂで凝縮温度Ｔｃを検出しＳＴＥＰ３で吐出圧力演算手段３８により凝縮温度Ｔｃから吐出圧力Ｐｄを算出する。ＳＴＥＰ４で制御装置３９により開閉弁３５の開放判定を行い、算出した吐出圧力Ｐｄが所定の圧力３（Ｐｄ３）以下ならばＳＴＥＰ１へ戻り、所定の圧力３（Ｐｄ３）超であればＳＴＥＰ５へ進み開閉弁３５を開放する。

ＳＴＥＰ６で再度凝縮温度検出手段３７ａまたは３７ｂで凝縮温度Ｔｃを検出しＳＴＥＰ７で吐出圧力演算手段３８により凝縮温度Ｔｃから吐出圧力Ｐｄを算出する。

ＳＴＥＰ８で制御装置３９により開閉弁３５の閉鎖判定を行い、算出した吐出圧力Ｐｄが所定の圧力４（Ｐｄ４）以下ならばＳＴＥＰ９にて開閉弁３５を閉鎖してＳＴＥＰ１へ戻り、所定の圧力４（Ｐｄ４）超ならばＳＴＥＰ６へ戻る。

以上のサイクルを繰り返すことにより、負荷変動による過負荷状態においても吐出圧力を異常上昇させない空気調和器を提供することができる。

図４は第３の実施の形態における空気調和機の制御装置の一例であり、図５は第３の実施の形態における空気調和機の制御フローを示す。

なお、すでに実施の形態で説明したものについては、同一符号を記し、詳細な説明は省略することとする。

図４において、４０は吐出温度検出手段であり、開閉弁３５が開放されることにより吐出温度Ｔｄが上昇し規定値を超えないように閉鎖するために設けるものである。

詳細な動作については、図５のフローチャートを参照しながら説明する。

ＳＴＥＰ４で制御装置３９により開閉弁３５の開放判定を行い、算出した吐出圧力Ｐｄが所定の圧力５（Ｐｄ５）以下ならばＳＴＥＰ１へ戻り、所定の圧力５（Ｐｄ５）超であればＳＴＥＰ５へ進み開閉弁３５を開放する。

ＳＴＥＰ６では吐出温度検出手段４０で吐出温度Ｔｄを検出しＳＴＥＰ７で制御装置３９により開閉弁３５の閉鎖判定を行い、検出した吐出温度Ｔｄが所定の吐出温度（Ｔｄ１
）超であれば、ＳＴＥＰ８により開閉弁３５を閉鎖してＳＴＥＰ１へ戻り、所定の吐出温度（Ｔｄ１）以下ならばＳＴＥＰ６へ戻る。

以上のサイクルを繰り返すことにより、負荷変動による過負荷状態においても吐出圧力と吐出温度を常に監視させることが可能な空気調和器を提供することができる。

図６は第４の実施の形態における空気調和機の制御装置の一例であり、図７は第４の実施の形態における空気調和機の制御フローを示す。

図６において、４１は吐出過熱度演算手段であり、吐出温度検出手段４０で検出した吐出温度と凝縮温度検出手段３７ａまたは３７ｂから吐出過熱度Ｔｄｓｈを算出し、ガスバイパス弁制御により、開閉弁３５が開放されることにより吐出過熱度Ｔｄｓｈが規定値を超えないように閉鎖するために設けるものである。

詳細な動作については、図７のフローチャートを参照しながら説明する。

通常運転しているＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ２で凝縮温度検出手段３７ａまたは３７ｂで凝縮温度Ｔｃを検出しＳＴＥＰ３で吐出圧力演算手段３８により凝縮温度Ｔｃから吐出圧力Ｐｄを算出する。ＳＴＥＰ４で制御装置３９により開閉弁３５の開放判定を行い、算出した吐出圧力Ｐｄが所定の圧力６（Ｐｄ６）以下ならばＳＴＥＰ１へ戻り、所定の圧力６（Ｐｄ６）超であればＳＴＥＰ５へ進み開閉弁３５を開放する。

ＳＴＥＰ６では吐出温度検出手段４０で吐出温度Ｔｄを検出し、凝縮温度検出手段３７ａまたは３７ｂで凝縮温度Ｔｃを検出する。

ＳＴＥＰ７ではＳＴＥＰ６で検出した凝縮温度Ｔｃと吐出温度Ｔｄから吐出過熱度Ｔｄｓｈを演算しＳＴＥＰ８で制御装置３９により開閉弁３５の閉鎖判定を行い、算出した吐出過熱度Ｔｄｓｈが所定の吐出過熱度（Ｔｄｓｈ１）超であれば、ＳＴＥＰ９により開閉弁３５を閉鎖してＳＴＥＰ１へ戻り、所定の吐出過熱度（Ｔｄｓｈ１）以下ならばＳＴＥＰ６へ戻る。以上のサイクルを繰り返すことにより、負荷変動による過負荷状態においても吐出圧力と吐出温度を常に監視させることが可能な空気調和器を提供することができる。

図８は第５の実施の形態における空気調和機の制御装置の一例であり、図９は第５の実施の形態における空気調和機のガスバイパス弁の制御フローを示す。

図８において、４２はバイパス膨張弁でありバイパス流量を多段階に変化させるために設けるものである。

ＳＴＥＰ４で制御装置３９によりバイパス膨張弁４２の開放判定を行い、算出した吐出圧力Ｐｄが所定の圧力７（Ｐｄ７）以下ならばＳＴＥＰ７へ進み膨張弁４２を閉鎖した後にＳＴＥＰ１へ戻る。

また、算出した吐出圧力Ｐｄが所定の圧力７（Ｐｄ７）超であればＳＴＥＰ５へ進み制御装置３９により吐出圧力Ｐｄと所定の圧力７（Ｐｄ７）から膨張弁開度ＰＬＳを算出する。

ＳＴＥＰ６ではＳＴＥＰ５で算出した膨張弁開度ＰＬＳに開放しＳＴＥＰ１へ戻る。

以上のサイクルを繰り返すことにより、負荷変動による過負荷状態においても吐出圧力を一定値以下に抑制することが可能な空気調和器を提供することができる。

本発明の空気調和機の制御装置は、過負荷条件においても吐出圧力を異常上昇させることなく良好に運転させることができる空気調和機を提供することができるので、分離型空気調和機のみならず、一体型空気調和機にも適用できる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の制御装置図本発明の実施の形態１における空気調和機のフローチャート本発明の実施の形態２における空気調和機のフローチャート本発明の実施の形態３における空気調和機の制御装置図本発明の実施の形態３における空気調和機のフローチャート本発明の実施の形態４における空気調和機の制御装置図本発明の実施の形態４における空気調和機のフローチャート本発明の実施の形態５における空気調和機の制御装置図本発明の実施の形態５における空気調和機のフローチャート従来の空気調和機の制御装置図

符号の説明

１、２１一定速圧縮機
２、２２室外熱交換器
３、２３膨張弁
４、２４室内熱交換器
５高圧圧力センサー
６配管温度センサー
７、２７四方弁
８電子式リニア膨張弁
９電磁弁
１０キャピラリチューブ
１１バイパス回路
１２冷媒配管
３３室内機
３４室外機
３５開閉弁
３６減圧装置
３７ａ凝縮温度検出手段（冷房時）
３７ｂ凝縮温度検出手段（暖房用）
３８吐出圧力演算手段
３９制御装置
４０吐出温度検出手段
４１吐出過熱度演算手段
４２バイパス膨張弁
Ｔｃ凝縮温度
Ｐｄ吐出圧力
Ｐｄ１所定の圧力１
Ｐｄ２所定の圧力２
Ｐｄ３所定の圧力３
Ｐｄ４所定の圧力４
Ｐｄ５所定の圧力５
Ｐｄ６所定の圧力６
Ｐｄ７所定の圧力７
ｏｐｅｎ１所定の時間１
ｏｐｅｎ２所定の時間２
Ｔｄ吐出温度
Ｔｄ１所定の吐出温度
Ｔｄｓｈ吐出過熱度
Ｔｄｓｈ１所定の吐出過熱度

Claims

一定速圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器とを有し冷媒回路中に循環させるように構成された空気調和機において、吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、吐出圧力の飽和温度を検出する凝縮温度検出手段と、前記圧縮機の吐出側と吸入側との間を接続するバイパス弁と、前記吐出温度検出手段により検出した吐出温度と前記凝縮温度検出手段により検出した凝縮温度から吐出過熱度を算出する吐出過熱度演算手段と、前記凝縮温度検出手段により検出した凝縮温度から飽和圧力を算出する吐出圧力演算手段と前記吐出圧力演算手段が算出した吐出圧力に基づいて、前記バイパス弁を制御する制御装置とを備えることを特徴とする空気調和機。
バイパス弁は、減圧装置と、バイパス回路を開閉する開閉弁とで構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の空気調和機。
バイパス弁は、凝縮温度検出手段により検出した飽和圧力に基づき、開閉時間を変化させることを特徴とする、請求項１に記載の空気調和機。
バイパス弁は、凝縮温度検出手段により検出した飽和圧力に基づき開閉させることを特徴とする、請求項１に記載の空気調和機。
バイパス弁は、凝縮温度検出手段により検出した飽和圧力に基づき開放し、吐出温度検出手段により検出した吐出温度に基づき閉鎖させることを特徴とする、請求項１に記載の空気調和機。
バイパス弁は、凝縮温度検出手段により検出した飽和圧力に基づき開放し、吐出過熱度演算手段により算出した吐出過熱度に基づき閉鎖させることを特徴とする、請求項１に記載の空気調和機。
バイパス弁は、開度を複数の段階に可変である多段式の絞り弁又は膨張弁であることを特徴とする、請求項１に記載の空気調和機。
多段式の絞り弁開閉弁又は膨張弁は、凝縮温度検出手段により検出した飽和圧力に基づき、バイパス流量を多段階に変化させることを特徴とする、請求項６に記載の空気調和機。