JP2793276B2 - クーリングバイパス用バルブの開閉制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、空気調和に使用されるエアコンディショナ
（以下、単にエアコンと称する）のコンプレッサが温度
上昇した場合に、コンプレッサを冷却するために配設さ
れているクーリングバイパスのバルブの開閉を制御する
クーリングバイパス用バルブの開閉制御方法に関する。

〔従来の技術〕

これまで、空気調和に使用するために、インバータに
よって駆動されるコンプレッサを備えるエアコンには、
エアコンのコンプレッサ駆動を制御するためにインバー
タの出力周波数を変化させてコンプレッサの駆動を制御
するものがある。このインバータの出力周波数を変化さ
せてエアコンのコンプレッサ駆動を制御する場合、エア
コンの冷凍サイクルの過負荷運転によるコンプレッサ内
部の温度上昇を避けるために、コンプレッサの吐出温度
が一定値以上になると、コンプレッサを冷却するために
配設されているクーリングバイパスのバルブを開ける制
御を行って、コンプレッサの冷却を行っていた。

従来、上記したように、コンプレッサの吐出温度によ
ってクーリングバイパスのバルブの開閉を制御する場
合、パルスモータ制御で行われ、その際、コンプレッサ
の運転周波数に関係なく、コンプレッサの吐出温度が一
定の温度以上になると、パルスモータによってバルブの
開閉制御を行うものであった。すなわち、第８図に示す
ようにコンプレッサの吐出温度Tkが検出され、それがレ
リース温度Th以下の場合には、コンプレッサは運転を継
続するが、レリース温度Th以上の場合には、パルスモー
タを駆動させてクーリングバイパスのバルブを開き、コ
ンプレッサの冷却を行うものである。

しかし、この場合、バルブの開閉制御を、コンプレッ
サの全ての運転周波数範囲で同じように一定温度に基づ
いて行うと、相対的にスラスト軸受けの温度が高くなる
部分があり、その結果、コンプレッサの信頼性を損ねる
ことになるという問題点がある。例えば、運転周波数の
低い領域で負荷の重い条件では、コンプレッサの吐出温
度がパルスモータによるバルブの開閉制御領域に達する
前に、コンプレッサのスラスト軸受け温度が高温にな
り、その結果、コンプレッサにかじりが生じコンプレッ
サ動作の信頼性にかかわる問題があった。

特に、スクロールコンプレッサでは、コンプレッサの
吐出温度とコンプレッサのスラスト軸受けの温度との関
係が、第７図ａに示すように、インバータの運転周波数
の高い領域においては、相対的に吐出温度とスラスト軸
受け温度の温度差が離れている傾向にあるが、運転周波
数の低い領域では吐出温度とスラスト軸受け温度の温度
差が小さい特性になる。

したがって第７図ｂに示すように、過負荷状態で運転
周波数の低い領域においてはスラスト軸受けの温度がレ
リース温度に対し相対的に大きくなり、この領域では、
コンプレッサの吐出温度によっては吐出温度レリースが
かかりにくく、その結果、コンプレッサの運転を続けて
いると、スラスト軸受けの温度が上昇してスラスト軸受
けの潤滑状態に悪影響を与えることがある。スクロール
コンプレッサのロックモードの原因の一つにスラスト軸
受けの温度上昇に伴う油面の潤滑状態が境界潤滑になる
ために生じるかじりが原因であったり、あるいはこのロ
ックモードは回転摩擦等による吐出温度以外の要因で生
じる場合がある。

したがって、スクロールコンプレッサのかじりによる
ロックモードを避けるためにも、スラスト軸受けの温度
を一定温度以下に保ってコンプレッサを運転することが
好ましく、そのためには、運転周波数に応じて吐出温度
レリースを変えることが望ましい。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記したように、コンプレッサの吐出温度が一定の温
度以上になったときにパルスモータを駆動させて、クー
リングバイパスのバルブの開閉制御を行いコンプレッサ
を冷却する従来の方法では、バルブの開閉制御をコンプ
レッサの全ての運転周波数範囲で同じように行うと、過
負荷で、運転周波数の低い領域においてはスラスト軸受
けの温度が相対的に大きくなる部分があり、このような
過負荷で、運転周波数の低い領域において長時間、コン
プレッサの運転を続ければ、スラスト軸受けの温度上昇
を招いて潤滑状態が境界潤滑に至り、その結果、コンプ
レッサにかじりが生じて、ロック状態となる場合があ
り、コンプレッサ作動の信頼性を損ねることになる。

したがって、本発明は、上記の点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、インバータの出力周波数を変化させ
ることによって駆動されるエアコンのコンプレッサにお
いて、全ての運転周波数範囲で、コンプレッサのスラス
ト軸受け温度を一定温度以下に保ち、安定した潤滑状態
のスラスト軸受けを維持することができるようにコンプ
レッサを冷却するクーリングバイパス用バルブの開閉制
御方法を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、本発明に係わるクーリングバイパス用バ
ルブの開閉制御方法によって達成される。すなわち要約
すれば、本発明は、インバータと、該インバータの出力
周波数を変化させることにより駆動、制御されるコンプ
レッサと、該コンプレッサの吐出温度を検出する温度セ
ンサと、該コンプレッサを冷却するためのクーリングバ
イパスに該温度センサからの検出温度に基づいてパルス
モータを駆動させることにより開閉制御されるバルブを
備えるエアコンにおいて、該バルブを動作させる該コン
プレッサの吐出温度制御点および該バルブの開度を該イ
ンバータの運転周波数に応じて変えることを特徴とする
クーリングバイパス用バルブの制御方法である。

〔作 用〕

本発明によれば、インバータの出力周波数を変化させ
ることにより駆動、制御が行われるコンプレッサにおい
て、このコンプレッサの吐出温度を検出する温度センサ
からの検出温度に基づきパルスモータを駆動させてクー
リングバイパスのバルブを開閉制御する際、バルブを開
閉動作させるコンプレッサの吐出温度制御点およびバル
ブの開度をインバータの運転周波数に応じて変え、バル
ブの開閉制御を行うものである。

〔実施例〕

以下、添附図面を参照して本発明を、その一実施例に
つき説明する。

第１図は、本発明のクーリングバイパス用バルブの開
閉制御方法に用いられるスクロールコンプレッサの一実
施例の部分断面図であり、第２図は、本発明によるクー
リングバイパス用バルブの開閉制御方法を行うためのエ
アコン装置の一部の概略ブロック図である。

第１図を参照すると、本発明のクーリングバイパス用
バルブの開閉制御方法に用いられるスクロールコンプレ
ッサ１は、その内部にロータ２およびスラスト軸受け３
を備えている。第２図を参照すると、本発明によるクー
リングバイパス用バルブの開閉制御方法を行う装置が示
されており、この装置には、室外側において、第１図に
示したコンプレッサ１を冷却するためのクーリングバイ
パス４が配設されており、クーリングバイパス４は、冷
却液タンク５と室外側熱交換器Ａを接続するパイプに結
合されていると共に、このクーリングバイパス４の途中
にはパルスモータにより駆動、制御されるバルブ６が配
設されている。

さらに、この装置には、コンプレッサ１の吐出温度を
検出するための温度センサ７が配設されており、この温
度センサ７と連動する形態で、バルブ６がパルスモータ
の駆動により、その開度が制御される。すなわち、温度
センサ７によって検出された検出温度が制御回路８に入
力され、この制御回路８からの出力信号が、バルブ６を
開閉制御するパルスモータに入力されて、バルブ６の開
度を制御する。そして、コンプレッサ１はインバータ９
の出力周波数により駆動、制御される。

また、この装置には、室内側において、冷却液タンク
５に接続される膨脹弁10が配設されており、この膨脹弁
10には室内側熱交換器Ｂが接続され、この室内側熱交換
器Ｂは冷媒が循環可能なようにコンプレッサ側に接続さ
れている。なお、室内側には室温センサ11が配設され、
この室温センサ11の出力信号は室内側に配設される制御
回路12に入力される。また、室内側には、室内温度設定
器13が配設され、この室内温度設定器13の出力信号も制
御回路12に入力され、この制御回路12の出力信号はイン
バータ９に入力される。その結果、インバータ９の出力
周波数は、室温センサ11による感知温度と予め設定され
る室内温度設定器13の設定温度との温度差によって定め
られる。

ここで、バルブ６は、上記したように、温度センサ７
によって検出される検出温度に基づいて駆動されるパル
スモータにより開閉制御されるが、本実施例の吐出温度
レリース点は、第３図ａに示されるように、運転周波数
の増加と共に次第に大きくなるようにされている。すな
わち、運転周波数に応じてバルブの開閉制御を行う吐出
温度を変え、低い運転周波数では吐出温度レリース点を
低くして、吐出温度レリースが容易にかかるようにして
いる。

また、第３図ｂに示されるように吐出温度レリース点
を、運転周波数に応じてバルブの開閉制御を行うための
吐出温度を変えるために、ある運転周波数の設定値fa以
上で、段階状に大きくすることもできる。この場合で
も、低い運転周波数では吐出温度レリース点を低くし
て、吐出温度レリースが容易にかかるようにすることが
できる。

このようにされたエアコンを動作させる場合、第４図
に示されているように、まず始めに、運転周波数に基づ
いて予め吐出温度レリース値Thを決める。次にコンプレ
ッサの吐出温度Tkを検出し、この吐出温度Tkに対し、運
転周波数に基づいて決められる、それぞれの吐出温度レ
リース値Thに基づき、レリースをかけるかどうかが決定
される。すなわち、検出された吐出温度Tkが吐出温度レ
リース値Thよりも小さい場合には、コンプレッサはその
まま運転を継続するが、検出された吐出温度Tkが吐出温
度レリースTh以上の場合には、パルスモータを駆動させ
てクーリングバイパスのバルブを開き、コンプレッサの
冷却を行う。

このようになる本発明の実施例と従来の比較例につい
て述べる。

本発明による実施例では、例えば運転周波数として指
令周波数が25Hzあるいは40Hzのような低周波数の場合に
は、第５図の吐出温度と運転周波数の関係を示す図にお
いて、停止中あるいは動作前等のようなZ1ゾーンではパ
ルスモータによるバルブの開度は全閉とされ、コンプレ
ッサの吐出温度が高くなるZ2ゾーンになると40パルスで
初期設定開度まで開き、その後３分ごとに40パルスステ
ップで全開になるまで開くように設定されており、コン
プレッサの冷却を十分に行うことが可能とされている。
そして、Z3ゾーンになるとパルスモータによるバルブの
開度はその状態のままであるようにホールドされ、その
後冷却されてコンプレッサの冷却が十分に行われた状態
のZ4ゾーンになると３分ごとに10パルスステップで、全
閉になるまで制御され（−10ステップまで）、全閉にな
った時点でパルスモータによるバルブの制御を解除し、
Z1ゾーンに戻るようにされている。

この制御動作を第６図を参照して述べる。第６図は、
上記実施例のフローチャートであり、この実施例では、
まず始めに、コンプレッサの駆動がスタートすると、こ
のコンプレッサの現行の吐出温度Thdxを検出し、この吐
出温度Thdxが、第５図に示す吐出温度TQ1よりも小さい
ときにはZ1ゾーンであるので、パルスモータによるバル
ブの開度は全閉で、コンプレッサの運転は継続される。

このとき吐出温度Thdxが第５図に示す吐出温度TQ1よ
りも大きいときには、パルスモータによるバルブ開度を
初期開度まで開け、クーリングバイパスを介してコンプ
レッサを冷却する。その後、また吐出温度Thdxを検出
し、この検出温度Thdxが吐出温度TQ1よりも大きい場合
には３分タイマにて３分ごとにSnステップ（ここでは40
ステップ）のパルスを加えてバルブが全開になるまで開
くようにされており、検出温度Thdxが吐出温度TQ1より
も大きい場合には、この操作が繰返されてコンプレッサ
が冷却される。

しかし、このとき検出温度Thdxが吐出温度TQ1よりも
小さい場合には、検出温度Thdxは吐出温度TQ1よりも温
度の低い吐出温度TQ2と比較される。ここで、検出温度T
hdxが吐出温度TQ2よりも大きい場合には、この状態の冷
却を続けるように、パルスモータによるバルブ開度をそ
のままの状態にするようにホールドする。このバルブ開
度のホールド状態においては、適宜、適切なバルブの開
度を調製するようにコンプレッサの吐出温度が検出され
る。

このとき、検出温度Thdxが吐出温度TQ2よりも小さい
場合には、検出温度Thdxは吐出温度TQ2よりも温度の低
い吐出温度TQ3と比較される。ここで、検出温度Thdxが
吐出温度TQ3よりも大きい場合には、３分タイムにて３
分ごとにSnステップ（ここでは10ステップ）のパルスを
加えて、パルスモータによるバルブ開度を閉じて、コン
プレッサへの冷却を停止する。このコンプレッサへの冷
却の停止状態においては、適宜、適切なバルブの開度を
調製するようにコンプレッサの吐出温度が検出される。
しかし、検出温度Thdxが吐出温度TQ3よりも小さい場合
には、パルスモータによるバルブの開閉を解除してコン
プレッサの駆動のスタート地点に戻す。

したがって、本発明のクーリングバイパス用バルブの
開閉制御方法によれば、コンプレッサを駆動するための
指令周波数が中周波数と低周波数間の領域で移動変化す
るとき、コンプレッサの吐出温度に対し、運転周波数に
応じて吐出温度レリースのかかる値を変えているので、
前述した従来の方法と異なり、スラスト軸受けの温度が
レリース温度に対し相対的に大きくなることがなく、し
かもバルブ開度を制御する際、パルスモータによるバル
ブ開度を初期設定開度まで戻さず、現行の開度から吐出
温度設定に基づいてバルブ開度の制御を継続するので、
制御時間に対する応答性がすぐれているものである。

これに対し、従来の比較例においては、Z1ゾーン、Z2
ゾーン、Z3ゾーン、Z4ゾーンの全てにおいて10パルスス
テップで上記した本発明による実施例と同様な制御が行
なわれるが、この比較例においては運転周波数に応じて
吐出温度レリースを変えていないので、過負荷、低周波
数にてコンプレッサを運転していると、コンプレッサの
冷却を十分に行うことが困難となる。

ここで、本発明による実施例と従来の比較例との比較
結果を表１に示す。

この表１からわかるように、本発明による実施例と従
来の比較例とでは、高周波数領域及び中周波数領域にお
いて、コンプレッサの吐出温度TQ1、TQ2、TQ3に対する
バルブの初期開度とバルブのレリース量、換言すればレ
リース時のステップ数Snは、それぞれ、いずれもａとｂ
であるが、本発明の実施例では低周波数領域において、
吐出温度TQ1、TQ2、TQ3に対するバルブの初期開度とバ
ルブのレリース量は、それぞれ、ａとｃであるのに対
し、従来の比較例では、低周波数領域において、吐出温
度TQ1、TQ2、TQ3に対するバルブの初期開度とバルブの
レリース量は、高周波数領域及び中周波数領域と同様
に、それぞれ、ａとｂのままである。ここで、本発明の
実施例と従来の比較例におけるレリース量のｃとｂの関
係は、ｃ＞ｂである。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように本発明のクーリングバイパス
用バルブの開閉制御方法によれば、インバータの出力周
波数を変化させることにより駆動、制御されるコンプレ
ッサと、コンプレッサの吐出温度を検出する温度センサ
と、コンプレッサを冷却するためのクーリングバイパス
に温度センサからの検出温度に基づいてパルスモータを
駆動させることにより開閉制御されるバルブを備えるエ
アコンにおいて、バルブを動作させるコンプレッサの吐
出温度制御点およびバルブの開度をインバータの運転周
波数に応じて変えるようにしたので、クーリングバイパ
スを介してコンプレッサを良好に冷却することができ、
過負荷で低い運転周波数の場合であっても、スラスト軸
受けの温度上昇を防止して、全ての運転周波数範囲で、
スラスト軸受けの温度を一定温度以下に保つことがで
き、その結果、スラスト軸受けの潤滑状態を安定かつ良
好に維持することができてコンプレッサの動作信頼性を
向上させることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるクーリングバイパス用バルブの
開閉制御方法に用いられるスクロールコンプレッサの一
実施例の部分断面図、 第２図は、本発明によるクーリングバイパス用バルブの
開閉制御方法を行うためのエアコン装置の一部の概略ブ
ロック図、 第３図ａ及び第３図ｂは、それぞれ、運転周波数の増加
と共に吐出温度レリース点が変化する状態を示す図、 第４図は、本発明によるクーリングバイパス用バルブの
開閉制御方法のフローチャート、 第５図は、コンプレッサの吐出温度と運転周波数の関係
を示す図、 第６図は、本発明によるクーリングバイパス用バルブの
開閉制御方法に用いられる制御動作のフローチャート、 第７図ａは、従来の運転周波数と吐出温度レリース点と
の関係を示す図、 第７図ｂは、従来の過負荷状態における運転周波数と吐
出温度レリース点との関係を示す図、 第８図は、従来のクーリングバイパス用バルブの開閉制
御方法のフローチャートである。 １……コンプレッサ、３……スラトス軸受け、４……ク
ーリングバイパス、５……冷却液タンク、６……バル
ブ、７……温度センサ、８、12……制御回路、９……イ
ンバータ、10……膨脹弁、11……温度センサ、13……温
度設定器、Th……吐出温度レリース、Tk……吐出温度。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F25B 1/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インバータと、該インバータの出力周波数
   を変化させることにより駆動、制御されるコンプレッサ
   と、該コンプレッサの吐出温度を検出する温度センサ
   と、該コンプレッサを冷却するためのクーリングバイパ
   スに、該温度センサからの検出温度に基づいてパルスモ
   ータを駆動させることにより開閉制御されるバルブを備
   えるエアコンにおいて、該バルブを動作させる該コンプ
   レッサの吐出温度制御点および該バルブの開度を該イン
   バータの運転周波数に応じて変えることを特徴とするク
   ーリングバイパス用バルブの制御方法。