JP3819523B2 - 冷凍装置 - Google Patents

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和吉 山口
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勝弘 津田
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば冬期に冷房運転を行うのに好適な空気調和装置等の冷凍装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、コンピューター室や大きい室内照明の存在する室等では、例えば冬期であっても室温が上昇するために空気調和装置を用いて冷房運転を行うことがある。この場合に、外気温度が低くなると、室外熱交換器(凝縮器)における冷媒の凝縮圧力が低下するために、室内熱交換器(蒸発器)における蒸発圧力が低下し、この室内熱交換器が凍結するおそれがある。
【0003】
従来では、室外熱交換器(凝縮器)における冷媒の凝縮圧力を圧力センサで検出し、この凝縮圧力を低下させないように室外熱交換器の送風ファンの回転数を位相制御することによってファン速調を行っている。この場合には送風ファンの起動のために起動補償回路(タイマ等)が必要になる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の構成では、高価な電子回路が必要になり、部品点数も多くなり、故障し易いという問題がある。また、室外熱交換器の送風ファンの回転数を位相制御するため、送風ファンの回転数がある固有の回転数と一致すると、電磁音が発生するという問題がある。
【0005】
そこで、本発明の目的は、簡単な構成で蒸発器が凍結しないように蒸発圧力をコントロールすることができ、しかも制御の過程で電磁音が発生することのない冷凍装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1の発明は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、および蒸発器を備え、冷房運転を行うための冷凍装置において、前記凝縮器の送風ファンの回転数を変更する回転数変更手段と、前記圧縮機から吐出されるガス冷媒の一部をバイパスさせて当該圧縮機の吸込側に戻すホットガス戻し手段と、前記凝縮器で凝縮された液冷媒の一部を前記圧縮機内に戻すリキッドインジェクション手段と、外気温が第三の温度値以上の場合、前記凝縮器の送風ファンを回転させると共に前記リキッドインジェクション手段を動作させ、外気温が第三の温度値よりも小さい第一の温度値以上において、第三の温度値以下に下降した場合、前記送風ファンの回転数を下げると共に前記リキッドインジェクション手段を停止させ、外気温が第一の温度値よりも小さい第二の温度値以上において、第一の温度値以下に降下した場合、前記送風ファンの回転数をさらに下げ、外気温が第二の温度値以下に降下した場合、前記ホットガス戻し手段を動作させる制御手段とを備えたものである。
【0007】
この発明によれば、外気温度が第一の温度値以下に低下した場合には、まず凝縮器の送風ファンの回転数が下げられるので、これにより凝縮圧力の低下が抑えられ、従って蒸発圧力の低下が抑えられ、蒸発器の凍結が防止される。更に外気温度が第二の温度値以下に低下した場合には、ホットガス戻し手段が動作するので、圧縮機の吸込圧力が高まり、これにより凝縮圧力の低下が抑えられ、従って蒸発圧力の低下が抑えられ、蒸発器の凍結が防止される。
【0008】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記制御手段は、外気温が前記第二の温度値よりも所定値だけ大きな温度値以上に上昇した場合、前記ホットガス戻し手段を停止させ、外気温が前記第一の温度値よりも所定値だけ大きな温度値以上に上昇した場合、前記送風ファンの回転数を上げ、外気温が前記第三の温度値よりも所定値だけ大きな値に上昇した場合、前記送風ファンの回転数をさらに上げると共に前記リキッドインジェクション手段を動作させるものである。
【0009】
この発明によれば、外気温度が下降する場合と上昇する場合とで異なる温度値が設定されるので制御上のハンチングが防止される。
【0016】
【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。
【0017】
図1に示すように、この空気調和装置は室外ユニット1と室内ユニット2とで構成される分離型である。室外ユニット1にはアキュムレータ9、圧縮機10、室外熱交換器(凝縮器)11、送風ファン12、過冷却コイル13等が収容されている。室内ユニット2にはキャピラリーチューブ(減圧装置)15、分流器16、室内熱交換器(蒸発器)17が収容されている。
【0018】
室外ユニット1においては、圧縮機10から吐出されるガス冷媒の一部をアキュムレータ9に導くためのバイパス管路21が設けられ、このバイパス管路21にはホットガス戻し弁22が設けられる。これらは「ホットガス戻し手段」を構成している。また、圧縮機10から吐出され、室外熱交換器(凝縮器)11および過冷却コイル13で熱交換した後の液冷媒を、圧縮機10の容器に戻すための管路24が設けられ、この管路24にはリキッドインジェクション弁25、およびキャピラリーチューブ26が設けられる。これらは「リキッドインジェクション手段」を構成している。
【0019】
室外熱交換器11の近傍には、外気温度を検出する外気温度検出センサ27が設けられ、この外気温度検出センサ27はコントローラ28に接続される。このコントローラ28には、前述したホットガス戻し弁22、リキッドインジェクション弁25、および室外熱交換器(凝縮器)11の送風ファン12のモータ12aが接続される。この送風ファン12の回転数はコントローラ28に従いタップ切換えで高速「H」中速「M」低速「L」の三段階に変更される。
【0020】
次に、本実施形態の動作を説明する。
【0021】
圧縮機10を駆動すると、冷媒は、実線矢印で示すように、室外熱交換器(凝縮器)11、過冷却コイル13、キャピラリーチューブ(減圧装置)15、分流器16、室内熱交換器(蒸発器)17、およびアキュムレータ9の順に流れて圧縮機10に戻される。室内熱交換器17は蒸発器として機能して冷房が行われる。この場合に、外気温度が低くなると、室外熱交換器(凝縮器)11における冷媒の凝縮圧力が低下するために、室内熱交換器(蒸発器)17における蒸発圧力が低下し、この室内熱交換器17が凍結するおそれがある。
【0022】
これを解消するために、簡単な構成で、室内熱交換器(蒸発器)17が凍結しないように蒸発圧力がコントロールされる。
【0023】
すなわち、この実施形態では図2に示すように、外気温度が25℃(第三の温度値)、15℃(第一の温度値)、8℃(第二の温度値)の段階でそれぞれ制御が実行される。冷房運転中であって外気温度が25℃以上の場合には、送風ファン12の回転数は高速「H」、リキッドインジェクション弁25は「開」、ホットガス戻し弁22は「閉」で運転される。リキッドインジェクション弁25は「開」であるので、圧縮機10には液冷媒の一部が流入し、これによって当該圧縮機10は冷却される。この段階では蒸発圧力はかなり高く、室内熱交換器(蒸発器)17が凍結することはない。
【0024】
冷房運転中に外気温度が低下して外気温度検出センサ27の検出値が25℃(第三の温度値)以下に低下した場合には、送風ファン12の回転数は中速「M」、リキッドインジェクション弁25は「閉」にされる。やや外気温度が低下したので、圧縮機10の冷却は不要になり、リキッドインジェクション弁25は「閉」にされるが、この段階にあっても蒸発圧力はかなり高く、室内熱交換器(蒸発器)17が凍結するおそれはない。
【0025】
外気温度が更に低下して、15℃(第一の温度値)以下に低下した場合には、送風ファン12の回転数は低速「L」にされる。通常、空気熱源を利用した冷房運転の場合には、外気温度が21℃程度になると、凝縮圧力が低下し、効率のよい冷房運転が行われなくなる。これを解消するため、送風ファン12の回転数は低速「L」に維持され、凝縮圧力の低下が極力抑えられる。
【0026】
外気温度が更に低下して、8℃(第二の温度値)以下に低下した場合には、送風ファン12の回転数は低速「L」に維持されたまま、ホットガス戻し弁22が「開」にされる。外気温度8℃は前記21℃を大幅に下回るので、この場合には、ホットガス戻し弁22が「開」にされ、圧縮機10の吸込圧力が高められ、これによって凝縮圧力の低下が抑えられ、従って蒸発圧力の低下が抑えられ、室内熱交換器(蒸発器)17の凍結が積極的に防止される。
【0027】
前記第三の温度値(25℃)、第一の温度値(15℃)、および第二の温度値(8℃)はそれぞれ外気温度が下降していく場合の制御に用いられる温度値であり、外気温度が上昇していく場合には、それぞれ所定の温度値(2℃)だけ大きい所定値(10℃,17℃,27℃)が設定され、この大きい所定値に従って図2に示す通りの制御が実行される。ハンチング防止のためである。
【0028】
以上のように蒸発圧力が制御されることによって外気温度が氷点下(例えば−15℃程度)になっても冷房運転は可能になる。また、本実施形態では、従来のような高価な電子回路等は不要になり、部品点数も減少し、故障しにくいものとなる。更に、送風ファン12の回転数をタップ切換え式で制御するため、送風ファン12の回転数がある固有の回転数と一致しないように予め設定することにより、電磁音の発生が抑えられる等の効果を奏する。
【0029】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では送風ファン12の回転数をタップ切換により変更するが、これに限定されるものではない。また、前記各温度値は適宜の温度値に設定が可能である。
【0030】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、外気温度が低下した場合にはまず凝縮器の送風ファンの回転数が下げられ、これにより凝縮圧力の低下が抑えられ、更に外気温度が低下した場合には、ホットガス戻し手段が動作するので、圧縮機の吸込圧力が高まり、これにより凝縮圧力の低下が抑えられる。従って蒸発圧力の低下が抑えられ、蒸発器の凍結が防止される。
【0031】
請求項2の発明によれば、外気温度が下降する場合と上昇する場合とで異なる温度値が設定されるので制御上のハンチングが防止される。
【0032】
請求項3の発明によれば、外気温度が低下した場合にはまずリキッドインジェクション手段の動作を停止するので、圧縮機の温度が下げられることはなく、これにより凝縮圧力の低下が抑えられ、ついで外気温度が低下した場合には、凝縮器の送風ファンの回転数が下げられるので、これにより凝縮圧力の低下が抑えられ、更に外気温度が低下した場合には、ホットガス戻し手段が動作するので、圧縮機の吸込圧力が高まり、これにより凝縮圧力の低下が抑えられる。従って蒸発圧力の低下が抑えられ、蒸発器の凍結が防止される。
【0033】
請求項4の発明によれば、外気温度が下降する場合と上昇する場合とで異なる温度値が設定されるので制御上のハンチングが防止される。
【0034】
請求項5の発明によれば、凝縮器の送風ファンの回転数をタップ切換により変更するので、送風ファンの回転数がある固有の回転数と一致しないように予め設定することにより、電磁音の発生が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る冷媒回路図である。
【図2】制御フローを説明する図である。
【符号の説明】
1 室外ユニット
2 室内ユニット
9 アキュムレータ
10 圧縮機
11 室外熱交換器(凝縮器)
12 送風ファン
15 キャピラリーチューブ(減圧装置)
17 室内熱交換器(蒸発器)
22 ホットガス戻し弁
25 リキッドインジェクション弁
27 外気温度検出センサ
28 コントローラ

Claims (2)

  1. 圧縮機、凝縮器、減圧装置、および蒸発器を備え、冷房運転を行うための冷凍装置において、
    前記凝縮器の送風ファンの回転数を変更する回転数変更手段と、
    前記圧縮機から吐出されるガス冷媒の一部をバイパスさせて当該圧縮機の吸込側に戻すホットガス戻し手段と、
    前記凝縮器で凝縮された液冷媒の一部を前記圧縮機内に戻すリキッドインジェクション手段と、
    外気温が第三の温度値以上の場合、前記凝縮器の送風ファンを回転させると共に前記リキッドインジェクション手段を動作させ、外気温が第三の温度値よりも小さい第一の温度値以上において、第三の温度値以下に下降した場合、前記送風ファンの回転数を下げると共に前記リキッドインジェクション手段を停止させ、外気温が第一の温度値よりも小さい第二の温度値以上において、第一の温度値以下に降下した場合、前記送風ファンの回転数をさらに下げ、外気温が第二の温度値以下に降下した場合、前記ホットガス戻し手段を動作させる制御手段と
    を備えたことを特徴とする冷凍装置。
  2. 前記制御手段は、外気温が前記第二の温度値よりも所定値だけ大きな温度値以上に上昇した場合、前記ホットガス戻し手段を停止させ、外気温が前記第一の温度値よりも所定値だけ大きな温度値以上に上昇した場合、前記送風ファンの回転数を上げ、外気温が前記第三の温度値よりも所定値だけ大きな値に上昇した場合、前記送風ファンの回転数をさらに上げると共に前記リキッドインジェクション手段を動作させることを特徴とする請求項1記載の冷凍装置。
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