JP3795996B2

JP3795996B2 - 空気調和装置

Info

Publication number: JP3795996B2
Application number: JP03982597A
Authority: JP
Inventors: 健大久保; 俊明川田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-02-07
Filing date: 1997-02-07
Publication date: 2006-07-12
Anticipated expiration: 2017-02-07
Also published as: JPH10220897A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数台の圧縮機を備えた空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大店舗や体育館等の冷房や暖房に供される空気調和機としては、装置構成および温湿度制御の簡素化や製作コストの低減等を図るべく、大容量の室外ユニットに多数の室内ユニットを接続した大空間型が多く用いられている。この種の空気調和機では、一台の室外ユニットに比較的大型の圧縮機が複数台内蔵されており、それら圧縮機の運転台数や電動ファンの送風量等を制御することにより、各室内ユニットに適量の液冷媒あるいはガス冷媒を供給する。
【０００３】
大空間型空気調和機では、大容量であるが故に例えば一台の圧縮機が故障し、この圧縮機を交換する時、多量の冷媒が大気に漏出するおそれがある。
【０００４】
この多量の冷媒が大気に漏出するのを防止するために、従来では、圧縮機の吐出側の冷媒配管に冷媒遮断弁を設け、故障した圧縮機以外の圧縮機をポンプダウン運転させて、冷媒の追出し制御を行った後に、この冷媒遮断弁とサービスバルブとをただちに手動で閉じて、閉ざされた冷媒回路内の冷媒を回収した後に、故障した圧縮機を交換する技術が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の技術では、冷媒遮断弁が送風ファンの近傍に位置するため、冷媒の追出し制御をおこなった後、冷媒遮断弁を閉じる時には安全性の面から送風ファンの運転を禁止するといった通常時とは異なる制御が要求される。
【０００６】
また、圧縮機の吸込側の冷媒回路には保護装置としての低圧スイッチが設けられ、通常では、この低圧スイッチは低圧を検知した時、所定時間遅延の後に圧縮機の運転を停止するように動作する。低圧スイッチの誤動作などにより圧縮機が頻繁に停止することのないようにするためである。
【０００７】
しかしながら前述したように圧縮機をポンプダウン運転させる場合には、低圧スイッチが低圧を検知した時、ただちに圧縮機の運転を停止させる必要があり、このような場合には低圧スイッチの出力信号処理を変更してただちに圧縮機の運転を停止させるような通常時とは異なる制御が要求される。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、簡単な手段によりマイクロコンピュータに対しこれら通常時とは異なる異常時制御を行わせることのできる空気調和装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数台の圧縮機と、各圧縮機の運転状態を検出する運転状態検出手段と、この運転状態検出手段の検出信号に基づき各圧縮機の運転制御を行う運転制御手段と、各圧縮機に対応して設けられた複数の信号入力スイッチと、この信号入力スイッチからの信号入力に基づき前記運転制御手段に疑似検出信号を出力する疑似検出信号出力手段とを備えた空気調和装置において、前記圧縮機と室外側熱交換器とを有する室外ユニットが、前記圧縮機と前記室外側熱交換器とをつなぐ冷媒管路に設けられた冷媒遮断弁と、この冷媒遮断弁の略前方に位置する送風ファンとを備えて構成されており、前記信号入力スイッチの全てからの信号入力があった場合には、前記送風ファンの運転を禁止することを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、１台の室外ユニット１と多数台の室内ユニット２とからなる空気調和機の概略構成図であり、同図中には実線で冷媒回路を示し、一点鎖線で電気回路を示してある。
【００１３】
室外ユニット１側には、第１〜第３圧縮機３〜５、電磁式の四方弁６、流量調整器７と液ライン弁８とが付設された第１〜第３室外熱交換器９〜１１、第１〜第３電動ファン１２〜１４、アキュムレータ１５等が設置されている。また、室内ユニット２側には、電動膨張弁３１、室内熱交換器３２、電動ファン３３等が設置されている。そして、室外ユニットと室内ユニットとを構成する機器は、ガス冷媒あるいは液冷媒の流通に供される冷媒配管４１〜６５により接続されている。図中、６６は第１〜第３圧縮機３〜５のケーシングを相互に連通する均油管であり、６７，６８は室外ユニット１側の冷媒配管５３，５８と室内ユニット２側の冷媒配管５４，５７との接続に供されるサービスバルブである。
【００１４】
本実施形態の場合、第１〜第３圧縮機３〜５は、いずれも容量が１０馬力のスクロール型定速圧縮機であり、それぞれにオイルセパレータ２１が付設されている。また、第１〜第３電動ファン１２〜１４のうち、第１，第３電動ファン１２，１４は三相モータを備えた定速型であるが、第２電動ファン１３は単相モータを備えた可変速型である。図１中、２２は四方弁６と室外熱交換器９〜１１との間に介装された手動式の冷媒遮断弁であり、２３は各圧縮機３〜５への液冷媒の逆流を防止する逆止弁である。また、２４，２５は圧縮機冷却用の第１，第２リキッド弁である。そして、２６はアキュムレータ１５の下流に配設された低圧スイッチであり、２７は各圧縮機３〜５の下流に配設された高圧スイッチである。
【００１５】
室外ユニット１内には、ＣＰＵを始め、入出力インタフェースやＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成された室外側コントロールユニット（以下、室外側ＥＣＵと記す）７１が設置されている。室外側ＥＣＵ７１は、内蔵した制御プログラムや低圧スイッチ２６や高圧スイッチ２７を始めとする各種センサ等からの入力情報に基づき、各圧縮機３〜５や四方弁６、各電動ファン１２〜１４等を駆動制御する。
【００１６】
一方、室内ユニット２内には、ＣＰＵを始め、入出力インタフェースやＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成された室内側コントロールユニット（以下、室内側ＥＣＵと記す）７２が設置されている。室内側ＥＣＵ７２は、内蔵した制御プログラムや図示しないリモートコントローラおよび各種センサ等からの入力信号に基づき、電動膨張弁３１や電動ファン３３の駆動制御を行うと共に、室外側ＥＣＵ７１との間で相互に信号の授受を行う。
【００１７】
次に、冷房運転時における冷媒の流れを説明する。アキュムレータ１５から冷媒配管６０〜６３を経由して第１〜第３圧縮機３〜５に吸引されたガス冷媒は、断熱圧縮されることにより高温の高圧ガス冷媒となって吐出される。吐出された高圧ガス冷媒は、冷媒配管４１〜４４を経由して、四方弁６により進路を制御された後、冷媒配管４５〜４９を経由して第１〜第３室外熱交換器９〜１１に流入する。高温高圧のガス冷媒は、これら室外熱交換器９〜１１内を通過する間に外気により冷却され、凝縮することによって液冷媒となった後、冷媒配管５０〜５５を経由して各室内ユニット２の電動膨張弁３１に流入する。
【００１８】
この際、室外側ＥＣＵ７１は、要求馬力等に応じて、第１〜第３圧縮機３〜５および第１〜第３電動ファン１２〜１４を適宜駆動制御する。また、第１〜第３圧縮機３〜５のいずれかがオーバヒートした際には、第１，第２リキッド弁２４，２５を適宜開放し、冷媒配管６４，６５を介して第１〜第３圧縮機３〜５に冷却用液冷媒を供給する。尚、空調運転を行わない場合、室外側ＥＣＵ７１は、液ライン弁８を閉鎖することにより、各圧縮機３〜５や各室外熱交換器９〜１１内での冷媒の寝込み（凝縮）を防止する。
【００１９】
液冷媒は、電動膨張弁３１で流量を制御された後、室内熱交換器３２に流入し、室内熱交換器３２内を通過する間に気化してガス冷媒となり、気化潜熱により電動ファン３３が送風した室内空気を冷却する。この際、室内側ＥＣＵ７２は、設定温度と室温との偏差に基づき電動ファン３３の回転数を制御すると共に、室内熱交換器３２の入口側冷媒温度と出口側冷媒温度との偏差が所定値（例えば、０〜１℃）となるように電動膨張弁３１の開弁量（弁体駆動用ステップモータのステップ数）を制御する。
【００２０】
室内熱交換器３２で気化したガス冷媒は、冷媒配管５６〜５８、四方弁６、冷媒配管５９を経由してアキュムレータ１５に流入し、冷媒配管６０〜６３から再び第１〜第３圧縮機３〜５に吸引される。
【００２１】
一方、暖房運転時には、四方弁６が破線で示すように切り換えられ、破線の矢印で示すように、冷媒の流れも冷房運転時とは逆になる。すなわち、第１〜第３圧縮機３〜５から吐出された高温の高圧ガス冷媒は、室内熱交換器３２に導入された後、室内熱交換器３２内を通過する間に凝縮して液冷媒となり、凝縮潜熱により電動ファン３３が送風した室内空気を加熱する。次に、液冷媒は、第１〜第３室外熱交換器９〜１１に流入し、その内部を通過する間に外気により加熱され、気化することによってガス冷媒となった後に、アキュムレータ１５から第１〜第３圧縮機３〜５に再び吸入される。
【００２２】
本実施形態によれば、室外ユニット１の本体内には、図２又は図３に示すように室外熱交換器９，１０，１１、圧縮機３，４，５、電動ファン１２，１３，１４、四方弁６、冷媒遮断弁２２等の各種機器類が収納される。図３は室外ユニット１の前面側パネル（図示せず）を取り外した状態を示している。室外ユニット１の中央部には電装箱８７が設けられ、この電装箱８７の上方には作業のための空間８８が形成される。サービスバルブ６７，６８は室外ユニット１の前面側に設けられ、冷媒遮断弁２２を含むその他の弁類は配管の関係上から室外ユニット１の奥部に配置される。従って冷媒遮断弁２２を開閉操作する場合には前記空間８８を通じて室外ユニット１の奥に手を入れて操作する。
【００２３】
図４に示すように、室外側ＥＣＵ７１（マイクロコンピュータ）には各圧縮機３〜５の駆動電流を検出する電流検出器９１，９２，９３が接続され、この電流検出器９１，９２，９３の検出電流の何れかが過大であった場合、室外側ＥＣＵ７１は警報出力し、全ての圧縮機３〜５の運転を停止する。これによると何れかの圧縮機３〜５が故障した場合には全ての圧縮機の運転が停止するので空調システムは機能しなくなる。何れかの圧縮機３〜５が故障した場合でも一時的に空調システムを機能させたい場合、故障した圧縮機のマグネットスイッチの二次側配線を外し、対応する信号入力スイッチＪＰ１，ＪＰ２，ＪＰ３をオンする。すると対応する信号入力スイッチＪＰ１〜ＪＰ３からの信号入力に基づき圧縮機の駆動電流が正常値であることを示す疑似検出信号が出力されて室外側ＥＣＵ７１は故障した圧縮機が正常に運転していると認識して残りの圧縮機の運転が可能となる。信号入力スイッチＪＰ１〜ＪＰ３は、例えばプリント制御基板上の二本のピン（図示せず）を短絡させるジャンパースイッチで構成される。
【００２４】
本実施形態によれば、第１〜第３圧縮機３〜５の何れかが故障した場合、故障した圧縮機は取り外して修理、或いは交換される。
【００２５】
室外ユニット１は前述したように３０馬力と大容量であり、冷媒配管中には多量の冷媒が充填されている。従って、この冷媒配管を取り外す時には多量の冷媒が大気に漏出するおそれがある。多量の冷媒の漏出を防止するために、図１に示すように、冷媒配管４５には冷媒遮断弁２２が設けられ、故障した圧縮機を交換する際には故障した圧縮機以外の圧縮機を、図５に示す所定の処理フローに従って、ポンプダウン運転させて冷媒の追出し制御をおこなった後、この冷媒遮断弁２２とサービスバルブ６８とをただちに手動で閉じて、この閉ざされた冷媒回路内の冷媒を回収した後、故障した圧縮機を交換する。
【００２６】
図５を参照して、圧縮機の交換手順を説明すると、まず、Ｓ１〜Ｓ９において、ポンプダウン運転前の準備が行われる。室外ユニット１の元電源をオフにすると共に（Ｓ１）、室外ユニット１の中央に配置される第２電動ファン１３のファンガード１３ａ（図２）、及びファン１３ｂを外し（Ｓ２）、更に、室外ユニット１の前面側パネル（図示せず）を外し、ファンカバーと電装箱８７の蓋を外す（Ｓ３）。電装箱８７の蓋を外すのは、前記のプリント制御基板上の二本のピン（信号入力スイッチ）を外部に露出させるためである。
【００２７】
ついで、ガス管用のサービスバルブ６８、及び冷媒遮断弁２２のキャップを外し（Ｓ４）、冷媒遮断弁２２の開度を半開にする（Ｓ５）。開度をあらかじめ半開にするのは、必要な時に、迅速に閉操作できるようにするためである。故障した圧縮機のマグネットスイッチの二次側配線を外し（Ｓ６）、更に、正常な圧縮機が二台存在する場合には、何れか一方の圧縮機のマグネットスイッチの二次側配線を外す（Ｓ７）。Ｓ１１以降において、他方の一台の圧縮機のみを運転可能な状態におくためである。全ての信号入力スイッチＪＰ１〜ＪＰ３をオンにする（Ｓ８）。低圧用ゲージを低圧圧力取出口に接続する（Ｓ９）。
【００２８】
全ての信号入力スイッチＪＰ１〜ＪＰ３のオン操作により開始される処理を図６に従い説明する。室外側ＥＣＵ７１は各信号入力スイッチＪＰ１〜ＪＰ３の「ＯＮ／ＯＦＦ」を読み込む（Ｓ２１）。スイッチＪＰ１が「ＯＮ」の場合（Ｓ２２）には第１圧縮機３の駆動電流が正常であるとの第１疑似検出信号が出力され（Ｓ２３）、室外側ＥＣＵ７１は第１圧縮機３が正常に運転していると認識しこの時にはフラグＦ１を「１」にセットする（Ｓ２４）。スイッチＪＰ１が「ＯＦＦ」の場合（Ｓ２２）には第１疑似検出信号は出力されない（Ｓ２５）。従って室外側ＥＣＵ７１は電流検出器９１によって検出された検出値に従い第１圧縮機３の運転を制御しこの時にはフラグＦ１を「０」にリセットする（Ｓ２６）。
【００２９】
次に、スイッチＪＰ２に移行しこれが「ＯＮ」の場合（Ｓ２７）には、第２圧縮機４の駆動電流が正常であるとの第２疑似検出信号が出力され（Ｓ２８）、室外側ＥＣＵ７１は第２圧縮機４が正常に運転していると認識しこの時にはフラグＦ２を「１」にセットする（Ｓ２９）。スイッチＪＰ２が「ＯＦＦ」の場合（Ｓ２７）には第２疑似検出信号は出力されない（Ｓ３０）。従って、室外側ＥＣＵ７１は電流検出器９２によって検出された検出値に従い第２圧縮機４の運転を制御しこの時にはフラグＦ２を「０」にリセットする（Ｓ３１）。
【００３０】
次に、スイッチＪＰ３に移行しこれが「ＯＮ」の場合（Ｓ３２）には、第３圧縮機５の駆動電流が正常であるとの第３疑似検出信号が出力され（Ｓ３３）、室外側ＥＣＵ７１は第３圧縮機５が正常に運転していると認識しこの時にはフラグＦ３を「１」にセットする（Ｓ３４）。スイッチＪＰ３が「ＯＦＦ」の場合（Ｓ３２）には第３疑似検出信号は出力されない（Ｓ３５）。従って、室外側ＥＣＵ７１は電流検出器９３によって検出された検出値に従い第３圧縮機５の運転を制御しこの時にはフラグＦ３を「０」にリセットする（Ｓ３６）。全ての信号入力スイッチＪＰ１〜ＪＰ３が「ＯＮ」の場合（Ｓ３７）には通常時とは異なる異常時制御を開始し（Ｓ３８）、少なくとも何れか一つの信号入力スイッチＪＰ１〜ＪＰ３が「ＯＦＦ」の場合（Ｓ３７）には異常時制御を解除する（Ｓ３９）。
【００３１】
本実施形態では異常時制御は図５を参照してＳ１１，Ｓ１４で行われる。図５を参照して、Ｓ１０以降、ポンプダウン運転に移行する。室外ユニット１の元電源をオンにすると共に（Ｓ１０）、試運転モードによる冷房運転を開始する（Ｓ１１）。冷房運転が開始すると、Ｓ１１では１分間だけ第１，第３電動ファン１２，１４が運転し、２分間停止後、再び第１，第３電動ファン１２，１４が運転し、ついで一台の圧縮機が間欠運転されて、吐出管内の冷媒の追出し制御が行われる。つぎに一台の圧縮機の連続運転による通常運転が行われる。このＳ１１では、Ｓ８で全ての信号入力スイッチＪＰ１〜ＪＰ３がオンされている場合、室外ユニット１の中央に配置される第２電動ファン１３の運転を禁止する。
【００３２】
また、圧縮機起動後の３０分間は、一台の圧縮機の連続運転による通常運転が行われる（Ｓ１２）。この３０分間は、アキュムレータ１５の内部に溜まっている冷媒をほぼ完全に追い出すのに必要な時間である。
【００３３】
その後、ガス管用のサービスバルブ６８を全閉にする（Ｓ１３）。このサービスバルブ６８は、図３を参照して、室外ユニット１の前面に露出しているので、全閉にする作業は容易である。サービスバルブ６８を全閉にするとやがて低圧スイッチ２６が動作するので、これが動作したならば、Ｓ８で全ての信号入力スイッチＪＰ１〜ＪＰ３がオンされている場合、一台の圧縮機の運転をただちに停止し、停止後すみやかに冷媒遮断弁２２を全閉にする（Ｓ１４）。次いで、室外ユニット１の元電源をオフにし（Ｓ１５）、圧縮機の配管の前後に残っている冷媒を、高低圧取出口より回収する（Ｓ１６）。これによれば圧縮機の交換時に冷媒配管を外しても多量の冷媒が漏洩することはない。
【００３４】
本実施形態においては、Ｓ１２で冷媒遮断弁２２を閉じる際に、図２に示すように、室外ユニット１の電装箱８７の上方の空間８８から室外ユニット１の奥に手を入れなければならないので安全性が問題になる。この実施形態によれば、Ｓ２で、第２電動ファン１３のファン１３ｂが外されて、しかもＳ１１では第２電動ファン１３の運転を禁止するという異常時制御が開始されるので、前記空間８８から室外ユニット１の奥に手を入れて、誤って第２電動ファン１３に接触したとしてもファンに巻き込まれるといったトラブルは発生しない。
【００３５】
また図１に示すように保護装置としての低圧スイッチ２６が設けられ、通常この低圧スイッチ２６は低圧を検知した時、所定時間経過の後に圧縮機３〜５の運転を停止する。これは低圧スイッチ２６の誤動作などにより圧縮機が頻繁に停止することのないようにするためである。しかしながらＳ１３でサービスバルブ６８を全閉にすると、必ず低圧スイッチ２６が動作するのでこの場合にも低圧を検知した後、所定時間遅延させると、圧縮機の保護が図れない。
【００３６】
この実施形態によれば、Ｓ１４で低圧スイッチ２６が動作したならば、遅延させることなく一台の圧縮機の運転をただちに停止するという異常時制御が開始されるので、圧縮機の保護は十分に図られる。
【００３７】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれに限られるものではない。例えば、上記実施形態では冷媒遮断弁２２を閉じる際の安全確保や低圧スイッチ２６が動作した場合の圧縮機の保護等を対象として異常時制御をかけているが、これに限定されるものではなく、これ以外の種々の制御を対象にして異常時制御をかけることができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、信号入力スイッチの全てからの信号入力があった場合には、冷媒遮断弁の略前方に位置する送風ファンの運転を禁止するので、例えば冷媒遮断弁を閉じる際の安全確保等を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気調和機の概略構成図である。
【図２】室外ユニットを示す平面図である。
【図３】室外ユニットを示す正面図である。
【図４】制御ブロック図である。
【図５】処理フローを示す図である。
【図６】処理フローを示す図である。
【符号の説明】
１室外ユニット
３〜５第１〜第３圧縮機
９〜１１第１〜第３室外熱交換器
２２冷媒遮断弁
６７，６８サービスバルブ
７１室外側ＥＣＵ（マイクロコンピュータ）
ＪＰ１〜ＪＰ３信号入力スイッチ

Claims

複数台の圧縮機と、各圧縮機の運転状態を検出する運転状態検出手段と、この運転状態検出手段の検出信号に基づき各圧縮機の運転制御を行う運転制御手段と、各圧縮機に対応して設けられた複数の信号入力スイッチと、この信号入力スイッチからの信号入力に基づき前記運転制御手段に疑似検出信号を出力する疑似検出信号出力手段とを備えた空気調和装置において、
前記圧縮機と室外側熱交換器とを有する室外ユニットが、前記圧縮機と前記室外側熱交換器とをつなぐ冷媒管路に設けられた冷媒遮断弁と、この冷媒遮断弁の略前方に位置する送風ファンとを備えて構成されており、
前記信号入力スイッチの全てからの信号入力があった場合には、前記送風ファンの運転を禁止する制御を行うことを特徴とする空気調和装置。