JP4167308B2 - 冷媒循環式熱移動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調装置や冷凍機に適用される冷媒循環式熱移動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧縮機から吐出した冷媒を凝縮器、膨張弁（絞り）、蒸発器を経て圧縮機に戻すように循環させながら、蒸発器での吸熱により冷房や冷凍を行わせるようにした冷媒循環式熱移動装置（熱移動装置と略す）は一般に知られている。
【０００３】
この種の熱移動装置を冷房運転する空調装置や冷凍機に適用する場合、例えば、室内や冷凍庫内の温度調整は、室内等の現実の温度と温度設定手段により設定される目標温度との温度差に応じて、膨張弁の出口から圧縮機の吸い込み口までの間の低圧回路での冷媒の目標圧力を設定し、低圧回路での冷媒の圧力が目標圧力となるように圧縮機の回転数を制御するフィードバック制御により行うようにしている。
【０００４】
この場合、例えば、現実の室内等の温度と目標温度との差が大きい場合には、目標圧力値を低く設定し、逆に温度差が小さい場合には目標圧力を高く設定する。そして、設定した目標圧力と現実の圧力との差が大きい場合には、圧縮機の回転数を上昇させ、逆に圧力差が小さい場合には回転数を低下させるように圧縮機を制御するようにしている。
【０００５】
すなわち、現実の温度と目標温度との差が大きい場合には、圧縮機の回転数を上昇させることにより、絞りの上下流間での冷媒の圧力差を大きくし、蒸発器へ循環する冷房量を増加させることと、圧縮機の冷媒吸引作用を増大させて低圧側圧力を低下させ、これに伴い低圧側の冷媒温度を低下させることの両方により蒸発器での吸熱作用を促進させ、逆に、温度差が小さい場合には、圧縮機の回転数を低下させることにより、絞り上下流間での冷媒の圧力差を小さくし、これにより蒸発器での吸熱作用を抑制して室内等の温度を保つようにしている。また、同様に、空調装置の暖房運転においては、凝縮器が配置される室内の設定温度と現実の室内温度との差に応じ、差が大きい程、圧縮機から凝縮器を経て膨張弁に至る高圧回路の圧力の目標値を大きく設定し、高圧回路の圧力検知値が目標圧力となるように圧縮機の回転数を制御するフィードバック制御が実施されていた。これにより、凝縮器での要求放熱量に対応した放熱を可能としていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
熱移動装置を利用した上記のような空調装置や冷凍機においては、圧縮機から吐出した冷媒を凝縮器、絞り、蒸発器を経て圧縮機に戻すように冷媒の循環回路が構成されるが、この回路に蒸発器を複数設けることも行われており、例えば、空調装置では、室内機として蒸発器及び絞りを複数並列に設け、各室内機を部屋毎に設置することにより各部屋毎に冷房を行うことや一つの部屋を複数の室内機で冷房することが一般に行われている。また、同様に、例えば、空調装置において、複数の凝縮器及び絞りを複数並列に設け、各室内機を部屋毎に設置し、各部屋毎に暖房を行うことや、一つの部屋を複数の室内機で暖房することが一般に行われている。
【０００７】
ところで、熱移動装置を利用した空調装置や冷凍機では、温度調整において上記のように圧縮機の回転数を制御するが、従来のこの種の制御では、予め最高回転数と最低回転数を設定し、この許容回転数内で圧縮機を制御するようにしており、上記のように複数の蒸発器（室外機）を備えた装置においても、一般には、駆動される室内機の数（接続容量）に拘らず、最高回転数及び最低回転数として一定回転数を設定し、その間の許容回転数域内で圧縮機を制御している。そのため、以下のような問題がある。
【０００８】
すなわち、複数の室外機を備えた空調装置において許容回転数域を設定する場合、最高回転数は圧縮機の能力等により定めるが、最低回転数については、例えば、最小接続容量を基準として比較的低く設定する場合や、最大接続容量を基準として比較的高く設定する場合が考えられる。
【０００９】
ここで、最小接続容量を基準として最低回転数を比較的低く設定すると、接続容量が大きい場合には、サーモオフ直前、つまり目標圧力値と低圧回路、あるいは高圧回路での現実の圧力値とが近似するところで圧縮機の回転数が大幅に低下し、その結果、各絞り上流側における冷媒の圧力が下がりすぎて、冷媒が飽和液温度より高い温度のまま絞りを通過する、つまり、気液混合状態の冷媒が絞りを通過して異常音を発生するという問題が生じる。
【００１０】
一方、最大接続容量を基準として最低回転数を比較的高く設定すると、接続容量が小さい場合に、最低回転数に拘束されて回転数を充分に低下させることができない場合が生じ、このような場合には、絞り上下流間での冷媒の圧力差が大きくなって、冷房、冷凍運転時には蒸発器への冷媒循環量が増加するとともに、圧縮機の低圧冷媒の吸引作用が低下せず、低圧回路の圧力及び温度が低いままとなるので、蒸発器による吸熱作用が促進され過ぎ、その結果、室内を冷し過ぎるといった問題が生じる。また、同様に、暖房運転時には、凝縮器への冷媒循環量が増加するとともに、圧縮機の冷媒吐出圧力が低下せず、高圧回路の圧力及び温度が高いままとなるので、凝縮器による放熱作用が促進され過ぎ、その結果、室内を温め過ぎるといった問題が生じる。
【００１１】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、冷媒回路に複数の蒸発器を備え、これら蒸発器での吸熱により冷房または冷凍を行うようにした冷媒循環式熱移動装置において、蒸発器の接続容量に拘らず冷房、あるいは冷凍を適切に行わせることができる冷媒循環式熱移動装置を提供することを目的とする。また、冷媒回路に複数の凝縮器を備え、これら凝縮器での吸熱により暖房を行うようにした冷媒循環式熱移動装置において、凝縮器の接続容量に拘らず暖房を適切に行わせることができる冷媒循環式熱移動装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、エンジンによって駆動される圧縮機から吐出された冷媒が凝縮器、絞り及び蒸発器を通って圧縮機に戻されるように構成されるとともに、室内機に設けられて暖房時に凝縮器となる室内熱交換器が複数並列に配設された冷媒回路を備え、上記室内熱交換器での放熱により暖房を行うようにされた冷媒循環式熱移動装置において、暖房の対象となる空間の温度を検出する温度検出手段と、目標温度を設定可能とする温度設定手段と、圧縮機の出口から絞りまでの間の高圧回路の圧力を検出可能とする高圧圧力検出手段と、上記温度設定手段により設定された目標温度と上記温度検出手段による検出温度との差に応じ、この温度差が大きい程、上記高圧回路の目標圧力を高く設定する圧力設定手段と、この圧力設定手段により設定された目標圧力と上記高圧圧力検出手段よる検出圧力との差に応じ、この圧力差が大きい程、回転数が高くなるように上記圧縮機の回転数を制御する制御手段と、上記エンジンを冷却するための冷却水回路と、上記絞りから圧縮機の入口までの間の低圧回路に設けられて、暖房時に、エンジン廃熱を回収した冷却水回路の冷却水により低圧回路内の冷媒を加熱する熱交換器とを備え、上記制御手段は、最高回転数と最低回転数との間の許容回転数域内で上記圧縮機の回転数を制御し、かつ、少なくとも最低回転数を上記室内機の接続容量に応じて設定し、この容量が大きい程、回転数が高くなるように構成されているものである（請求項１）。
【００１７】
この装置によれば、温度調整の際には、目標温度と現実の温度との温度差に応じ、高圧回路の冷媒圧力に対する目標圧力が設定され、現実の冷媒圧力が設定圧力となるように所定の許容回転数の範囲内で圧縮機の回転数が制御される。この際、許容回転数は、凝縮器の接続容量に応じ、この容量が大きい程、回転数が高くなるように最低回転数が設定される。そのため、凝縮器の接続容量が大きい場合に、サーモオフ直前等において圧縮機の回転数が最低回転数まで下がった時、絞り上流側圧力の過度の低下を防止することが可能となり、一方、凝縮器の接続容量が小さい場合には、回転数を十分に低下させて絞り上流の圧力を低下させることが可能となる。
【００１８】
また、上記目的を達成するため、本発明は、エンジンによって駆動される圧縮機から吐出された冷媒が凝縮器、絞り及び蒸発器を通って圧縮機に戻されるように構成されるとともに、室内機に設けられて暖房時に凝縮器となる室内熱交換器が複数並列に配設された冷媒回路を備え、上記室内熱交換器での放熱により暖房を行うようにされた冷媒循環式熱移動装置において、暖房の対象となる空間の温度を検出する温度検出手段と、目標温度を設定可能とする温度設定手段と、上記圧縮機の出口から絞りまでの間の高圧回路の圧力を検出可能とする高圧圧力検出手段と、上記温度設定手段により設定された目標温度と上記温度検出手段による検出温度との差及び上記室内機の接続容量を示すデータに基づき上記高圧回路の目標圧力を設定する圧力設定手段と、この圧力設定手段により設定された目標圧力と上記高圧圧力検出手段よる検出圧力との差に応じ、予め設定された一定値の最高回転数と最低回転数との間の許容回転数域内において、上記圧力差が大きい程、回転数が高くなるように上記圧縮機の回転数を制御する制御手段と、上記エンジンを冷却するための冷却水回路と、上記絞りから圧縮機の入口までの間の低圧回路に設けられて、暖房時に、エンジン廃熱を回収した冷却水回路の冷却水により低圧回路内の冷媒を加熱する熱交換器とを備え、上記圧力設定手段は、目標温度と検出温度との差が大きく、かつ上記室内機の接続容量が大きい程、目標圧力を高く設定するように構成されているものである（請求項２）。
【００１９】
この装置によれば、温度調整の際には、目標温度と現実の温度との温度差に応じ、高圧回路の冷媒圧力に対する目標圧力が設定され、現実の冷媒圧力が設定圧力となるように所定の許容回転数の範囲内で圧縮機の回転数が制御される。この際、最高回転数及び最低回転数が一定値とされた許容回転数の範囲内で圧縮機の回転数が制御されることとなるが、凝縮器の接続容量が大きい程、目標圧力が高く設定される結果、接続容量が大きい程、圧縮機が高回転に制御される。そのため、凝縮器の接続容量が大きい場合には、サーモオフ直前であっても、絞り上流側で過度の圧力低下を招く程に回転数が低下するようなことがなくなり、また、凝縮器の接続容量が小さい場合には、絞り上流側圧力を充分に低下させることが可能となる。
【００２０】
特に、上記のような装置においては、コスト低減の目的等から上記絞りとして、開度が固定的に設定される固定絞りを設けることがあり、このような固定絞りを設けた装置では、低圧回路の圧力あるいは高圧回路の圧力の調整を絞りの開度制御によって行うわけにはいかないので、温度調整は専ら圧縮機の回転数制御によって行われることとなる。従って、このような固定絞りを設けた装置において、上記請求項１または２に記載の構成を採用するようにすれば（請求項３）、コスト低減を達成しなが温度調整をより適切に行うことが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２２】
図１は、本発明の冷媒循環式熱移動装置の一例としての空調装置を示しており、この空調装置は、室外ユニット１Ａと、複数の室内ユニット１Ｂとで構成されている。この空調装置には、水冷式ガスエンジン２（以下、エンジン２と略す）と、このエンジン２によって駆動される圧縮機２０と、この圧縮機２０の駆動により冷媒を循環させる冷媒回路３０と、上記エンジン２を冷却するための冷却水回路９０とが設けられている。
【００２３】
上記エンジン２には吸気管３が接続され、この吸気管３にエアクリーナ４及びミキサー５が接続されている。このミキサー５には、図外の燃料ガス供給源に接続された燃料供給管６が接続されており、この燃料供給管６に流量制御弁７、減圧調整弁８及び電磁弁９が介設されている。そして、上記ミキサー５では、スロットル作動モータ５ａによるスロットル弁の回動によりエンジンへの燃料ガス及び空気の供給量を調節するようになっている。エンジン２のオイルパンには、オイル供給管１０を介してオイルタンク１１が接続されており、上記オイル管１０にはオイル供給量を調節するための電磁弁１２が介設されている。
【００２４】
また、上記エンジン２から排気管１３が導出され、この排気管１３に排ガス熱交換器１４、排気サイレンサ１５及びミストセパレータ１６が介設されている。なお、１７はエンジン２のオイルパン内のオイル温度を調節するためのヒータ、１８は排ガス熱交換器１４や排気サイレンサ１５やミストセパレータ１６からのドレン水を中和処理するドレン処理装置である。
【００２５】
上記圧縮機２０は、図示の例では２個の単位圧縮機２０ａ，２０ｂを有するマルチ型圧縮機からなり、上記各単位圧縮機２０ａ，２０ｂは電磁クラッチ２１ａ，２１ｂを介してエンジンの出力軸２２に接続されている。２３は圧縮機２０内のオイル温度を調節するためのヒータである。また、２４，２５は圧縮機温度を検出する圧縮機温度センサである。
【００２６】
上記冷媒回路３０は、上記圧縮機２０と、高圧冷媒を凝縮させて放熱する凝縮器と、凝縮後の冷媒を膨張させて低圧にする機能を有する絞りと、膨張後の冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器とを備え、圧縮機２０から吐出した冷媒を凝縮器、絞り及び蒸発器を通して圧縮機２０に戻すように構成されている。当実施形態では、室外ユニット１Ａに設けられた室外回路３１と、室内ユニット１Ｂに設けられた室内回路３２とで冷媒回路３０が構成されるとともに、冷房と暖房とに切換可能で、かつ複数箇所の冷暖房が可能な空調装置を構成すべく、冷媒循環経路を切替えるための四方弁３３と、冷房時に凝縮器、暖房時に蒸発器となる室外熱交換器３４とを室外回路３１に設ける一方、毛細管からなる固定絞り３５と、冷房時に蒸発器、暖房時に凝縮器となる室内熱交換器３６とを、複数の室内ユニット１Ｂの各室内回路３２にそれぞれ設けている。
【００２７】
この冷媒回路３０の構成を具体的に説明する。上記室外回路３１において、圧縮機２０と四方弁３３との間には、圧縮機２０の吐出口と四方弁３３の第１ポート３３ａとを接続する吐出側ライン３８と、四方弁３３の第２ポート３３ｂと圧縮機２０の吸込口とを接続する吸入側ライン３９とが設けられている。
【００２８】
上記吐出側ライン３８にはオイルセパレータ４０が設置されている。このオイルセパレータ４０にはヒータ４１が設けられ、このヒータ４１によりオイルセパレータ４０の温度調節が行われる。そして、オイルセパレータ４０からオイルがストレーナ４２及び毛細管４３を経て吸入側ライン３９の下流部に導かれるようになっている。
【００２９】
上記吸入側ライン３９にはアキュムレータ４５が設置されており、吸入側ライン３９は、四方弁３３の第２ポート３３ｂとアキュムレータ４５の入口とをつなぐ上流側ライン３９ａと、アキュムレータ４５の気相冷媒の出口に接続されたライン３９ｂ、このライン３９ｂに毛細管４６及びこれと並列のＵ字形ライン３９ｄを介して接続された下流側ライン３９ｃとを有し、下流端部が一方向弁４４を介して圧縮機２の吸込口に接続されている。そして、上記アキュムレータ４５で気相冷媒と液相冷媒が分離され、気相冷媒がライン３９ｂ、毛細管４６、ライン３９ｃ等を経て圧縮機２０に吸入されるようになっている。
【００３０】
上記アキュムレータ４５の所定高レベル位置と所定低レベル位置とが、ストレーナ４７及び毛細管４８を有する通路とストレーナ４９及び毛細管５０を有する通路とによってそれぞれライン３９ｄに接続され、これらの通路に対してヒータ５１が設けられるとともに、各通路の温度を検出するセンサ５２，５３が設けられている。そして、アキュムレータ４５内の液面レベルの上昇に応じて通路に液相冷媒が導出されると、ヒータ５１で加熱されている通路内で温度変化が生じてこれがセンサ５２，５３で検出される。これによりセンサ５２，５３は、アキュムレータ４５内の液面が所定高レベル位置に上昇した状態や所定低レベル位置に低下した状態を検出する液面検知センサとして機能するようになっている。
【００３１】
さらにアキュムレータ４５には、液面チェック用のサイトグラス５５が設けられている。また、アキュムレータ４５内のオイルを、さらに必要に応じて運転停止中に液相冷媒を導出し得るように、アキュムレータ４５の下端部がストレーナ５６及び制御弁５７を有する通路３９ｅを介してライン３９ｄに接続されている。
【００３２】
また、アキュムレータ４５には、後述のライン６３を流れる冷媒から吸熱する熱交換器５８が設けられるとともに、ヒーター５９が具備されている。
【００３３】
四方弁３３の第３ポート３３ｃにはライン６１を介して室外熱交換器３４が接続されており、このライン６１の途中にはプレート熱交換器６２が設けられている。さらに室外熱交換器３４にライン６３が接続され、このライン６３は、アキュムレータ４５に設けられた熱交換器５８を通って、端部がジョイント６４に達している。このライン６３の途中にはフィルタードライヤ６５及び手動弁６６が配置されている。
【００３４】
四方弁３３の第４ポート３３ｄにはライン６７が接続され、このライン６７には手動弁６８が配置されており、ライン６７の端部がジョイント６９に達している。
【００３５】
さらに、室外回路３１には、冷房時に室外熱交換器３４の出口側に位置するライン６３とアキュムレータ４５の入口に通じるライン３９ａとの間に、バイパス通路７０が接続されている。このバイパス通路７０には、ストレーナ７１と、開度調節可能な電磁弁からなる制御弁７２とが配置されている。
【００３６】
このほかに室外回路３１には、吐出側ライン３８の冷媒温度を検出する冷媒吐出温センサ７３、吸入側ライン３９の冷媒温度を検出する冷媒吸入温センサ７４、吐出側ライン３８の冷媒圧力を検出する冷媒吐出圧センサ７５、吸入側ライン３９の冷媒圧力を検出する冷媒吸入圧センサ（圧力検出手段）７６、冷房時に室外熱交換器３４の出口側となる部分の冷媒温度を検出する冷媒熱交出口温センサ７７等のセンサ類が配備されている。
【００３７】
室外回路３１と室内回路３２との間には、ジョイント６４，６９を介してライン６３，６７に接続されたライン８１，８２が設けられている。
【００３８】
一方、室内回路３２においては、上記ライン８１，８２から分岐したライン８３，８４が固定絞り３５及び室内熱交換器３６に接続されるとともに、固定絞り３５と室内熱交換器３６とがライン８５を介して接続されている。また、ライン８５内の冷媒温度を検出する冷媒温センサ８６と、室内温度を検出する室内温センサ８７とが室内ユニット１Ｂに設けられている。
【００３９】
上記冷却水回路９０は、ポンプ９１、エンジン２のウォータジャケット９２、ラジエータ９３、サーモスタット９４ａ，９４ｂ等を備え、これらの間に冷却水ラインが配設されている。
【００４０】
すなわち、ポンプ９１の吐出側から冷却水ライン９０ａが導出され、この冷却水ライン９０ａが排ガス熱交換器１４及びウォータジャケット９２に接続されるとともに、排ガス熱交換器１４及びウォータジャケット９２の冷却水流出側に冷却水ライン９０ｂが接続され、この冷却水ライン９０ｂが第１のサーモスタット式切換弁９４ａに接続されるとともに、このサーモスタット式切換弁９４ａより上流で冷却水ライン９０ｂから分岐したライン９０ｃが第２のサーモスタット式切換弁９４ｂに接続されている。
【００４１】
第１のサーモスタット式切換弁９４ａからは冷却水ライン９０ｄ及び冷却水ライン９０ｅが導出されている。上記冷却水ライン９０ｄはラジエータ９３に接続され、ラジエータ９３から冷却水ライン９０ｆが導出されており、また上記冷却水ライン９０ｅはプレート熱交換器６２を通ってから冷却水ライン９０ｆに合流している。さらに上記冷却水ライン９０ｆの下流側が第２のサーモスタット式切換弁９４ｂに接続され、サーモスタット式切換弁９４ｂの下流の冷却水ライン９０ｇがポンプ９１の吸込み側に接続されている。第１のサーモスタット式切換弁９４ｂは、冷却水ライン９０ｃの冷却水温度、すなわち冷却水ライン９０ｂの冷却水温度が第１の所定温度より低い場合に、冷却水ライン９０ｃと冷却水ライン９０ｇを連通する一方、冷却水ライン９０ｆと冷却水ライン９０ｇを遮断する。これによりエンジンの起動後の暖気を早める。第２のサーモスタット式切換弁９４ａは、冷却水ライン９０ｂの冷却水温度が第２の所定温度（第１の所定温度より高い温度）より高い場合に、冷却水ライン９０ｂと冷却水ライン９０ｄを連通する一方、冷却水ライン９０ｂと冷却水ライン９０ｅを遮断する。これによりエンジンのオーバーヒートを防止する。そして、冷却水ライン９０ｂの温度が第２の所定温度以下の時、第２のサーモスタット式切換弁９４ａは冷却水ライン９０ｂと冷却水ライン９ｅを連通する一方、冷却水ライン９０ｂと冷却水ライン９０ｄを遮断する。これにより冷却水ライン９０ｂの温度が第１の所定温度と第２の所定温度の中間の時、エンジン廃熱を回収した冷却水はパネル熱交換器６２へ流れ、暖房時における低圧冷媒の加熱に使用される。
【００４２】
なお、９５ａ，９５ｂはラジエータ９３及び室外熱交換器３４の両方に対する冷却用のファン、９６ａ，９６ｂは上記ファン９５ａ，９５ｂを駆動するモータ、９７は冷却水ライン９０ｇに冷却水補給ラインを介して接続された水タンクである。また、９８はエンジンのウォータジャケットの出口部分の冷却水温を検出する冷却水温センサ、９９は排ガス熱交換器１４の出口部分の冷却水温を検出する冷却水温センサである。
【００４３】
次に、上記空調装置の制御系について図２のブロック図を用いて説明する。なお、この図では主に冷媒回路３０に関する制御系の構成を示している。
【００４４】
同図に示すように、空調装置の制御系は、室外ユニット１Ａ側に設けられている室外機制御装置１０１と、室内ユニット１Ｂ側に設けられている室内機制御装置１０２とを備え、これらの制御装置１０１，１０２が互いに関連して制御を行なうことができるように電気的に接続されている。
【００４５】
上記室外機制御装置１０１には、図１中にも示した冷媒吐出温センサ７３、冷媒吸入温センサ７４、冷媒吐出圧センサ７５、冷媒吸入圧センサ７６、冷媒熱交出口温センサ７７、圧縮機温度センサ２４，２５、冷却水温センサ９８，冷媒熱交出口温センサ９９、アキュムレータ４５の高位及び低位の液面検知用のセンサ５２，５３からそれぞれ検出信号が入力される。さらに、図１中には示していないが、図２中に示すように圧縮回転数もしくはエンジン回転数を検出する回転数センサ１０３と、外気温を検出する外気温センサ１０４とからの検出信号及び接続台数情報１０５も室外機制御装置１０１に入力される。なお、上記接続台数情報１０５は、室外ユニット１Ａに制御される室内ユニット１Ｂの台数を示すもので、室内機制御装置１０２からの信号もしくは入力操作等によって与えられる。
【００４６】
室外機制御装置１０１からは、図１中にも示したバイパス通路７０の制御弁７２、通路３９ｅの制御弁５７、室外ファンモータ９６ａ，９６ｂ、冷却水ポンプ９１、アキュムレータ４５の液面検知用の通路を加熱するヒータ５１、四方弁３３、エンジン２と圧縮機２０ａ，２０ｂとの間のクラッチ２１ａ，２１ｂ等に対して制御信号が送られる。さらに、運転状態等を表示するためのＬＥＤ１０６にも信号が送られるようになっている。なお、図中１０７は、各種設定データ等を記憶する記憶装置で、圧縮機２０の回転数制御において設定される後述の許容回転数等のデータを記憶するようになっている。さらに、スロットル弁開度調整のためにパルスモータ５ａへ、Ａ／Ｆ制御のために流量制御弁７へ、起動時の燃料ガス供給源との燃料接続のために電磁弁９へ、オイルパン内油面低下時の補給のために電磁弁１２へそれぞれ制御信号が出力される。
【００４７】
一方、室内機制御装置１０２には、ライン８５内の冷媒の温度を検出する冷媒温センサ８６と、室内熱交換器３６が配置されているところの室内温度を検出する室内温センサ（温度検出手段）８７とからの各検出信号が入力されるとともに、室内機容量を示す室内機容量データ１０８と、図外の温度設定手段の操作によって与えられる設定温データ１０９も入力される。そして、室内制御装置１０２からは、室内熱交換器３６の室内ファンモータ２００へ制御信号が出力される。
【００４８】
上記制御装置１０１，１０２は、四方弁３３を制御することによって冷暖房の切替えを行うとともに、冷房運転時や暖房運転時には、設定温データ１０９等に応じて室内熱交換器３６が配置されている室内の温度調整を適切に行うべく、上記スロットル作動モータ５ａを介して圧縮機２０の回転数を制御するようになっている。つまり、制御装置１０１，１０２により本発明における圧力設定手段や制御手段が構成されている。
【００４９】
以下、上記制御装置１０１，１０２によって行われる圧縮機２０の制御について図３及び図４を用いて説明する。
【００５０】
図３は圧縮機２０の回転数制御のメインルーチンを示し、このルーチンがスタートすると、室内機容量データ１０８、外気温センサ１０４の検出値（外気温）及び運転条件が読み込まれる（ステップＳ１）。なお、室内機毎の室内機容量とは、所定時間当り所定量の所定温度の空気が室内熱交換器３６を通過するようにし、室内熱交換器３６に所定温度の冷媒を通過させる時の冷房時の吸熱能力、あるいは暖房時の放熱能力をいい、室内機のファン回転数が大きい程、室内熱交換器３６の放熱、あるいは吸熱のためのフィン面積が大きい程大きい。また、室内機容量データ１０８における室内機容量とは、接続される複数の室内機の個々の室内機容量から求めた平均的な室内機容量をいう。
【００５１】
運転条件としては、例えば、冷房か暖房か、また通常制御か異常回避制御かといった条件が読み込まれる。なお、通常制御及び異常回避制御は、上記圧縮機温度センサ２４，２５、上記冷媒吐出圧センサ７５、冷媒吸入圧センサ７６及び冷却水温センサ９８等の出力に基づき、図外のルーチンで選定され、例えば、高圧側冷媒圧力が所定の圧力値を超える等、冷媒回路３０を循環する冷媒や圧縮機２０、あるいはエンジン２等に異常が生じた場合に異常回避制御が設定され、それ以外は通常制御が選定される。
【００５２】
次に、圧縮機２０の許容回転数（運転範囲）、つまり最高回転数（maxＮｃ）及び最低回転数（minＮｃ）が設定される（ステップＳ２）。このステップＳ２においては、後述のサブルーチンプログラム（図４）が実施される。
【００５３】
許容回転数が設定されると、冷媒の圧力値（現在圧力）と、回転数センサ１０３の出力値（回転数（Ｎｃ０））と、冷房時における室内温度センサ８７による室内温度値と設定温データ１０９の差に対応する目標低圧圧力、あるいは暖房時の設定温度データ１０９と室内温度値との差に対する目標高圧圧力のいずれかの目標圧力値と、圧縮機２０の回転数に対する最大変化量を示すデータ（maxｄＮｃ）とが読み込まれる（ステップＳ３）。そして、圧縮機２０の現在の回転数（Ｎｃ０）に加算する変化量（ｄＮｃ）が求められて圧縮機２０の目標回転数（Ｎｃ）が設定される（ステップＳ４）。
【００５４】
ここで、上記冷媒の圧力値は、暖房時には上記冷媒吐出圧センサ７５の出力値で、冷房時には上記冷媒吸入圧センサ７６の出力値である。また、上記目標圧力値は、室内温センサ８７の出力値と設定温データ１０９との差に応じて設定されるもので、冷房時には室内熱交換器３６が配置されている室内の現実の温度と目標温度との差が大きい程、目標圧力値として低い値が設定される。暖房時には目標温度と現実の温度との差が大きい程、目標圧力値として高い値が設定される。そして、変化量（ｄＮｃ）は、この目標圧力値と冷媒吸入圧センサ７６の出力値との比較に基づき、この圧力差が大きい程、回転数がより高くなるように、上記最大変化量（maxｄＮｃ）を超えない範囲で設定される。
【００５５】
そして、目標回転数（Ｎｃ）と上記最高回転数（maxＮｃ）及び最低回転数（minＮｃ）との比較が行われ（ステップＳ５）、その結果に応じて、圧縮機２０の回転数が制御される。具体的には、目標回転数（Ｎｃ）が最低回転数（minＮｃ）以下の場合には、圧縮機２０が最低回転数（minＮｃ）で駆動され（ステップＳ６）、目標回転数（Ｎｃ）が最低回転数（minＮｃ）を超え最高回転数（maxＮｃ）未満の場合には、圧縮機２０が目標回転数（Ｎｃ）で駆動され（ステップＳ７）、目標回転数（Ｎｃ）が最高回転数（maxＮｃ）を超える場合には、圧縮機２０が最高回転数（maxＮｃ）で駆動される（ステップＳ８）。そして、ステップＳ１にリターンする。
【００５６】
つまり、冷媒吸入圧センサ７６の出力値が目標圧力値となるように、圧縮機２０の回転数がフィードバック制御される。
【００５７】
図４は上記ステップＳ２で行われる許容回転数（運転範囲）の設定制御のサブルーチンであり、このルーチンでは、先ず設定が冷房か暖房かの判断が行われる（ステップＳ１１）。
【００５８】
ここで、冷房時には、室内機容量データ１０８が読み込まれて（ステップＳ１２）最高回転数（maxＮｃ）が設定され（ステップＳ１３）、さらに通常制御か異常回避制御かといった運転条件等が読み込まれて（ステップＳ１４）、最低回転数（minＮｃ）が設定される（ステップＳ１５）。
【００５９】
冷房時におけるこれら回転数（maxＮｃ，minＮｃ）は、読み込まれる室内機容量データ１０８に基づき、予め室内機容量とこれらの回転数（maxＮｃ，minＮｃ）の対応関係を定めたテーブルから求められる。
【００６０】
図５はそのような冷房時におけるテーブルを表にしたものである。この図に示すように、最高回転数（maxＮｃ）及び最低回転数（minＮｃ）は、それぞれ室内機の接続容量（平均的な室内機容量と接続台数の積、あるいは接続される室内機すべての室内機容量の積算値）の増大に伴い一定の割合で回転数が高くなるように設定されている。但し、最高回転数（maxＮｃ）は、圧縮機の信頼性等を考慮して、所定の室内機接続容量以上で一定値となるように設定されている。また、最低回転数（minＮｃ）は、通常制御の場合と異常回避制御の場合とで設定値が異なっており、異常回避制御での最低回転数（minＮｃ）は通常制御に比べて十分に低い回転数に設定されている。
【００６１】
最高回転数（maxＮｃ）及び最低回転数（minＮｃ）が設定されると、これら回転数を示すデータが記憶される（ステップＳ１６）。
【００６２】
一方、暖房時には、外気温センサ１０４の検出値（外気温）が読み込まれて最高回転数（maxＮｃ）が設定され（ステップＳ１７，１８）、次いで室内機接続容量が読み込まれて最低回転数（minＮｃ）が設定される（ステップＳ１９，２０）。
【００６３】
暖房時の最高回転数（maxＮｃ）及び最低回転数（minＮｃ）は、予め外気温とこれらの回転数（maxＮｃ，minＮｃ）の対応関係を定めたテーブルに基づいて求められる。
【００６４】
図６はそのような暖房時におけるテーブルを表にしたものである。この図に示すように、最高回転数（maxＮｃ）は、室内機接続容量が一定のまま外気温が変化するとした時、所定温度（図示の例では２°）以下では略一定の値とされ、この温度以上では温度上昇に伴い回転数が低くなり、さらに所定温度（図示の例では７°）以上で再び一定値となるように設定されている。さらに、外気温度が一定のまま室内機接続容量が変化する時、室内機接続に対応して最高回転数（maxＮｃ）が異なる複数種類のテーブルが設定されている。
【００６５】
一方、最低回転数（minＮｃ）は、通常制御か異常回避制御といった運転条件や外気温に拘らず一定の値に設定されている。この最低回転数（minＮｃ）についても、室内機接続容量に対応して回転数の異なる複数種類のテーブルが設定されており、室内機接続容量に応じていずれかのテーブルを選択的に用いて最低回転数（minＮｃ）を設定するようになっている。
【００６６】
こうして暖房時の最高回転数（maxＮｃ）及び最低回転数（minＮｃ）が設定されると、ステップＳ１６に移行されてこれら回転数を示すデータが記憶される。
【００６７】
以上のような当実施形態の空調装置によると、冷媒回路において、冷房時と暖房時とに応じて上記四方弁３３が切換えられることにより、室外熱交換器３４、室内熱交換器３６のうちの一方が凝縮器、他方が蒸発機となって、圧縮機２０から吐出された冷媒が凝縮器、固定絞り３５及び蒸発器をこの順に通って圧縮機２０に戻るように循環される。
【００６８】
すなわち、暖房運転時には、四方弁３３の第１ポート３３ａと第４ポート３３ｄとが連通されるとともに、第３ポート３３ｃと第２ポート３３ｂとが連通される。これにより、図１中に破線矢印で示すように、圧縮機２０から吐出側ライン３８に吐出された冷媒は、四方弁３３からライン６７、ジョイント６９、ライン８２を通って各室内ユニット１Ｂに送られ、凝縮器となる室内熱交換器３６に導かれ、ここで放熱されて液化し、その凝縮熱で暖房を行う。それから、固定絞り３５を経て、ライン８１、ジョイント６４、ライン６３を通り、蒸発器となる室外熱交換器３４に導かれ、ここで吸熱された後、四方弁３３を経て吸入側ライン３９に流れ、圧縮機２０に戻される。
【００６９】
一方、冷房運転時には、四方弁３３の第１ポート３３ａと第３ポート３３ｃとが連通されるとともに、第４ポート３３ｄと第２ポート３３ｂとが連通される。これにより、図１中に実線矢印で示すように、圧縮機２０から吐出側ライン３８に吐出された冷媒は、四方弁３３を経て、凝縮器となる室外熱交換器３４に導かれ、ここで放熱されて液化した後、ライン６３からジョイント６４およびライン８１を通って各室内ユニット１Ｂに送られ、固定絞り３５を経て、蒸発器となる室内熱交換器３６に導かれ、ここで吸熱されて冷房が行われる。それから、ライン８２、ジョイント６９、ライン６７を通り、四方弁３３を経て、吸入側ライン３９に流れ、圧縮機２０に戻される。
【００７０】
そして、このような冷房及び暖房運転中には、設定温データ１０９に応じて上記のように圧縮機２０の許容回転数が設定され、その範囲内で上記スロットル作動モータ５ａを介して圧縮機２０の回転数がフィードバック制御されることにより室内熱交換器３６が配置されている室内の温度調整が行われる。
【００７１】
特に、上記空調装置によれば、冷房運転中は、圧縮機２０の回転数が上述のように制御されることにより温度調整が適切に行われる。つまり、圧縮機２０の回転数制御において、最低回転数（minＮｃ）を室内機接続容量の増大に伴って高くするようにしているため、室内機接続容量に係らず最低回転数を一定値としている従来のこの種の装置、すなわち最小室内機接続容量を基準として最低回転数（minＮｃ）を一律に低くい値に設定したり、あるいは最大室内機接続容量を基準として最低回転数（minＮｃ）を一律に高い値に設定した装置のように異常音の発生や過剰冷却を誘発することなく蒸発器となる室内熱交換器を通過する冷媒圧力、すなわち冷媒温度を適正化して室内の温度調整を行うことができる。
【００７２】
これについて図７のモリエル線図を用いてより具体的に説明すると、この種の装置の冷凍サイクルでは、圧縮機により気相冷媒が圧縮されて高圧になるとともにエンタルピが上昇し（ａ0→ｂ0）、次に凝縮器での凝縮、放熱によりエンタルピが低下して冷媒が気相から液相へ変化し（ｂ0→ｃ0）、次に固定絞り等での膨張により低圧となり（ｃ0→ｄ0）、さらに蒸発器での蒸発、吸熱によりエンタルピが上昇する（ｄ0→ａ0）という変化を繰り返しながら、蒸発器での冷媒の蒸発、吸熱により冷却機能が発揮される。
【００７３】
しかし、最小室内機接続容量を基準として最低回転数（minＮｃ）を低回転数の一定値に設定していると、例えば、最大室内機接続容量の場合には、サーモオフ直前、つまり圧縮機の吸入側の冷媒圧力が上記目標圧力値に近似する時点等で圧縮機が最低回転数となったときに吸引圧力が大きくならず低圧側圧力が上昇するとともに、吐出圧が小さい上に、凝縮器となる室外熱交換器３４を通過する冷媒供給量が少ないのでより圧力低下し易く高圧側圧力が低下する。その結果、各絞りの上下流間での冷媒の圧力差が小さくなって、蒸発器となる室内熱交換器３６を通過する冷媒量も低下する。例えば冷凍サイクルが図７のａ1→ｂ1→ｃ1→ｄ1→ａ1のごとく変化することとなる。これにより冷媒が飽和液温度より高い温度のまま絞りを通過する、つまり、気相を含んだ冷媒が絞りを通過し（点ｃ1参照）、その結果、異常音が発生することとなる。
【００７４】
また、最大室内機接続容量を基準として最低回転数（minＮｃ）を高回転数の一定値に設定すると、例えば、最小室内機接続容量の場合に、最低回転数（minＮｃ）になっても容量に対して冷媒送給量を充分に低下させることができず、また、圧縮機の吸引圧力が大きいので、その結果、絞りの上下流間での圧力差が大きくなって、例えば冷凍サイクルが図５のａ2→ｂ2→ｃ2→ｄ2→ａ2のごとく変化し、これにより冷媒の圧力及び温度が下がりすぎる傾向が生じて過剰冷却を招くこととなる。
【００７５】
これに対して上記実施形態の装置によれば、最低回転数（minＮｃ）が室内機接続容量の増大に伴い高くなるように圧縮機２０の許容回転数が設定されるので、室内機接続容量が最大の場合には、サーモオフ直前に圧縮機２０の回転数が下がり過ぎるのを防止することができる一方、室内機接続容量が最小の場合には、圧縮機２０の回転数を充分に低下させることができる。そのため、室内機接続容量に拘らず、図５のａ0→ｂ0→ｃ0→ｄ0→ａ0に示すような理想的な冷媒サイクルを行わせることが可能であり、異常音の発生や過剰冷却を招くことなく適切に温度調整を行うことができる。
【００７６】
さらに、上記実施形態の装置では、通常制御の場合と異常回避制御の場合とで最低回転数（minＮｃ）の値を異ならせ、異常回避制御時には、最低回転数（minＮｃ）を通常制御に比べて十分に低い値に設定するようにしているので、例えば、冷媒回路３０の一部が詰まる等して冷媒の圧力が上昇する等の異常時には、異常回避制御が設定されることにより、圧縮機２０の回転数を大幅に低下させることが可能となる。そのため、冷媒圧力の不要な上昇等、異常事態を有効に回避することが可能となるという利点もある。
【００７７】
ところで、以上の装置では、冷房時の圧縮機２０の回転数の制御において、最低回転数（minＮｃ）が室内機接続容量の増大に伴い高くなるように圧縮機２０の許容回転数を設定し、これにより圧縮機２０の回転数を室内機接続容量に適した回転数に保つようにしているが、例えば、最低回転数（minＮｃ）を従来のこの種の装置と同様に室内機接続容量に拘らず一定回転数に設定しておき、圧縮機２０の目標回転数の設定時に室内機接続容量を考慮するようにしても同様の効果を得ることが可能である。
【００７８】
すなわち、最小室内機接続容量を基準として最低回転数（minＮｃ）を比較的低い値に設定する、一方、目標圧力値の設定の際に、室内温センサ８７の出力値と設定温データ１０９との差、すなわち室内熱交換器３６が配置されている室内の現実の温度と設定温度との差が大きく、かつ室内機接続容量が大きい程、目標圧力値として低い値を設定するようにする。
【００７９】
このようにすれば、圧縮機２０の目標回転数は室内機接続容量が大きくなるに伴い高回転となる。そのため、室内機接続容量が最大の場合に、サーモオフ直前等においても、冷凍サイクルの理想状態を損なう程に圧縮機２０の回転数が低下することがない。一方、室内機接続容量が最小の場合には、上記のように最小室内機接続容量を基準に最低回転数（minＮｃ）を設定しているので、必要十分な回転数まで圧縮機２０の回転数を低下させることができる。
【００８０】
従って、このような制御を行うことによっても、図５のａ0→ｂ0→ｃ0→ｄ0→ａ0に示すような理想的な冷媒サイクルを行わせることが可能であり、異常音の発生や過剰冷却を招くことなく適切に温度調整を行うことができる。
【００８１】
なお、さらに暖房時においても、室内機接続容量の大小は凝縮能力の大小に相関し、室内機接続容量が大きい場合には、所定の圧縮機からの冷媒吐出圧であっても凝縮能力が大きい結果、高圧側の圧力が低下し易い。また、所定の圧縮機からの冷媒吸引力であっても、高圧側の圧力が低下し、絞りを通過して低圧側の蒸発器となる室外熱交換器３４を通過する冷媒流量が減少する分、蒸発器でより多く蒸発し、場合によっては過加熱気味となるので、図７においてａ1→ｂ1→ｃ1→ｄ1のごとく変化することとなる。すなわち、室内機接続容量が大きい場合には、圧縮機回転数を室内機接続容量が小さい場合に比べて大きくしないと、絞りから異常音が発生することになる。また、室内機接続容量が小さい場合に、部屋を過暖房とすることになる。
【００８２】
なお、上記実施形態では、室内ユニット１Ｂに設けられる絞りとして固定絞り３５を用いているが、固定絞り３５の代わりに開度調整の可能な電子膨張弁等の可変絞りを設けることも可能である。但し、固定絞り３５によれば冷媒回路３０を安価に構成できるという利点があり、コスト面を考慮すれば固定絞り３５を採用するのが有利である。なお、可変絞りを設けた冷媒回路によれば圧縮機２０の回転数制御以外に、可変絞りの開度制御によっても温度調整が可能であるが、上記実施形態のような固定絞り３５を設けた冷媒回路３０によれば、温度調整は圧縮機２０の回転数制御によってのみ可能となる。従って、本発明の装置構成は、適切に温度調整を行うという観点からは、固定絞り３５を設けた上記実施形態のような装置において特に有用である。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、冷媒回路で冷媒を循環させながら、この回路に設けられた室内熱交換器での放熱により暖房を行うようにした冷媒循環式熱移動装置において、温度調整の際に、目標温度と現実の温度との温度差に応じて高圧回路の冷媒圧力に対する目標圧力を設定し、現実の冷媒圧力が目標圧力となるように所定の許容回転数の範囲内で圧縮機の回転数をフィードバック制御するとともに、室内機の接続容量に応じ、この容量が大きい程、回転数が高くなるように許容回転数における最低回転数を設定するようにしたので、圧縮機の回転数を室内機の接続容量に応じた最適な回転数に保つことができる。
【００８４】
特に、上記のような装置においては、コスト低減の目的等から上記絞りとして、開度が固定的に設定された固定絞りを設けることがあるので、このような固定絞りを設けた装置において、上記構成を採用するようにすれば、コスト低減を達成しながら温度調整を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】空調装置に適用した本発明の一実施形態を示す全体回路図である。
【図２】上記空調装置の制御系統を示すブロック図である。
【図３】圧縮機の回転数制御のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図４】回転数の許容範囲（運転範囲）設定制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図５】冷房時における室内機接続容量と許容回転数の対応関係を示す図である。
【図６】暖房時における室内機接続容量をパラメータとした外気温と許容回転数の対応関係を示す図である。
【図７】空調装置における冷凍サイクルのモリエル線図である。
【符号の説明】
２ 水冷ガスエンジン
５ａ スロットル作動モータ
２０ 圧縮機
３０ 冷媒回路
３４ 室外熱交換器
３５ 固定絞り
３６ 室内熱交換器
７０ バイパス通路
７２ 制御弁
７６ 冷媒吸入圧センサ
１０１ 室外機制御装置
１０２ 室内機制御装置
１Ａ 室外ユニット
１Ｂ 室内ユニット
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調装置や冷凍機に適用される冷媒循環式熱移動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧縮機から吐出した冷媒を凝縮器、膨張弁（絞り）、蒸発器を経て圧縮機に戻すように循環させながら、蒸発器での吸熱により冷房や冷凍を行わせるようにした冷媒循環式熱移動装置（熱移動装置と略す）は一般に知られている。
【０００３】
この種の熱移動装置を冷房運転する空調装置や冷凍機に適用する場合、例えば、室内や冷凍庫内の温度調整は、室内等の現実の温度と温度設定手段により設定される目標温度との温度差に応じて、膨張弁の出口から圧縮機の吸い込み口までの間の低圧回路での冷媒の目標圧力を設定し、低圧回路での冷媒の圧力が目標圧力となるように圧縮機の回転数を制御するフィードバック制御により行うようにしている。
【０００４】
この場合、例えば、現実の室内等の温度と目標温度との差が大きい場合には、目標圧力値を低く設定し、逆に温度差が小さい場合には目標圧力を高く設定する。そして、設定した目標圧力と現実の圧力との差が大きい場合には、圧縮機の回転数を上昇させ、逆に圧力差が小さい場合には回転数を低下させるように圧縮機を制御するようにしている。
【０００５】
すなわち、現実の温度と目標温度との差が大きい場合には、圧縮機の回転数を上昇させることにより、絞りの上下流間での冷媒の圧力差を大きくし、蒸発器へ循環する冷房量を増加させることと、圧縮機の冷媒吸引作用を増大させて低圧側圧力を低下させ、これに伴い低圧側の冷媒温度を低下させることの両方により蒸発器での吸熱作用を促進させ、逆に、温度差が小さい場合には、圧縮機の回転数を低下させることにより、絞り上下流間での冷媒の圧力差を小さくし、これにより蒸発器での吸熱作用を抑制して室内等の温度を保つようにしている。また、同様に、空調装置の暖房運転においては、凝縮器が配置される室内の設定温度と現実の室内温度との差に応じ、差が大きい程、圧縮機から凝縮器を経て膨張弁に至る高圧回路の圧力の目標値を大きく設定し、高圧回路の圧力検知値が目標圧力となるように圧縮機の回転数を制御するフィードバック制御が実施されていた。これにより、凝縮器での要求放熱量に対応した放熱を可能としていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
熱移動装置を利用した上記のような空調装置や冷凍機においては、圧縮機から吐出した冷媒を凝縮器、絞り、蒸発器を経て圧縮機に戻すように冷媒の循環回路が構成されるが、この回路に蒸発器を複数設けることも行われており、例えば、空調装置では、室内機として蒸発器及び絞りを複数並列に設け、各室内機を部屋毎に設置することにより各部屋毎に冷房を行うことや一つの部屋を複数の室内機で冷房することが一般に行われている。また、同様に、例えば、空調装置において、複数の凝縮器及び絞りを複数並列に設け、各室内機を部屋毎に設置し、各部屋毎に暖房を行うことや、一つの部屋を複数の室内機で暖房することが一般に行われている。
【０００７】
ところで、熱移動装置を利用した空調装置や冷凍機では、温度調整において上記のように圧縮機の回転数を制御するが、従来のこの種の制御では、予め最高回転数と最低回転数を設定し、この許容回転数内で圧縮機を制御するようにしており、上記のように複数の蒸発器（室外機）を備えた装置においても、一般には、駆動される室内機の数（接続容量）に拘らず、最高回転数及び最低回転数として一定回転数を設定し、その間の許容回転数域内で圧縮機を制御している。そのため、以下のような問題がある。
【０００８】
すなわち、複数の室外機を備えた空調装置において許容回転数域を設定する場合、最高回転数は圧縮機の能力等により定めるが、最低回転数については、例えば、最小接続容量を基準として比較的低く設定する場合や、最大接続容量を基準として比較的高く設定する場合が考えられる。
【０００９】
ここで、最小接続容量を基準として最低回転数を比較的低く設定すると、接続容量が大きい場合には、サーモオフ直前、つまり目標圧力値と低圧回路、あるいは高圧回路での現実の圧力値とが近似するところで圧縮機の回転数が大幅に低下し、その結果、各絞り上流側における冷媒の圧力が下がりすぎて、冷媒が飽和液温度より高い温度のまま絞りを通過する、つまり、気液混合状態の冷媒が絞りを通過して異常音を発生するという問題が生じる。
【００１０】
一方、最大接続容量を基準として最低回転数を比較的高く設定すると、接続容量が小さい場合に、最低回転数に拘束されて回転数を充分に低下させることができない場合が生じ、このような場合には、絞り上下流間での冷媒の圧力差が大きくなって、冷房、冷凍運転時には蒸発器への冷媒循環量が増加するとともに、圧縮機の低圧冷媒の吸引作用が低下せず、低圧回路の圧力及び温度が低いままとなるので、蒸発器による吸熱作用が促進され過ぎ、その結果、室内を冷し過ぎるといった問題が生じる。また、同様に、暖房運転時には、凝縮器への冷媒循環量が増加するとともに、圧縮機の冷媒吐出圧力が低下せず、高圧回路の圧力及び温度が高いままとなるので、凝縮器による放熱作用が促進され過ぎ、その結果、室内を温め過ぎるといった問題が生じる。
【００１１】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、冷媒回路に複数の蒸発器を備え、これら蒸発器での吸熱により冷房または冷凍を行うようにした冷媒循環式熱移動装置において、蒸発器の接続容量に拘らず冷房、あるいは冷凍を適切に行わせることができる冷媒循環式熱移動装置を提供することを目的とする。また、冷媒回路に複数の凝縮器を備え、これら凝縮器での吸熱により暖房を行うようにした冷媒循環式熱移動装置において、凝縮器の接続容量に拘らず暖房を適切に行わせることができる冷媒循環式熱移動装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、エンジンによって駆動される圧縮機から吐出された冷媒が凝縮器、絞り及び蒸発器を通って圧縮機に戻されるように構成されるとともに、室内機に設けられて暖房時に凝縮器となる室内熱交換器が複数並列に配設された冷媒回路を備え、上記室内熱交換器での放熱により暖房を行うようにされた冷媒循環式熱移動装置において、暖房の対象となる空間の温度を検出する温度検出手段と、目標温度を設定可能とする温度設定手段と、圧縮機の出口から絞りまでの間の高圧回路の圧力を検出可能とする高圧圧力検出手段と、上記温度設定手段により設定された目標温度と上記温度検出手段による検出温度との差に応じ、この温度差が大きい程、上記高圧回路の目標圧力を高く設定する圧力設定手段と、この圧力設定手段により設定された目標圧力と上記高圧圧力検出手段よる検出圧力との差に応じ、この圧力差が大きい程、回転数が高くなるように上記圧縮機の回転数を制御する制御手段と、上記エンジンを冷却するための冷却水回路と、上記絞りから圧縮機の入口までの間の低圧回路に設けられて、暖房時に、エンジン廃熱を回収した冷却水回路の冷却水により低圧回路内の冷媒を加熱する熱交換器とを備え、上記制御手段は、最高回転数と最低回転数との間の許容回転数域内で上記圧縮機の回転数を制御し、かつ、少なくとも最低回転数を上記室内機の接続容量に応じて設定し、この容量が大きい程、回転数が高くなるように構成されているものである（請求項１）。
【００１７】
この装置によれば、温度調整の際には、目標温度と現実の温度との温度差に応じ、高圧回路の冷媒圧力に対する目標圧力が設定され、現実の冷媒圧力が設定圧力となるように所定の許容回転数の範囲内で圧縮機の回転数が制御される。この際、許容回転数は、凝縮器の接続容量に応じ、この容量が大きい程、回転数が高くなるように最低回転数が設定される。そのため、凝縮器の接続容量が大きい場合に、サーモオフ直前等において圧縮機の回転数が最低回転数まで下がった時、絞り上流側圧力の過度の低下を防止することが可能となり、一方、凝縮器の接続容量が小さい場合には、回転数を十分に低下させて絞り上流の圧力を低下させることが可能となる。
【００１８】
また、上記目的を達成するため、本発明は、エンジンによって駆動される圧縮機から吐出された冷媒が凝縮器、絞り及び蒸発器を通って圧縮機に戻されるように構成されるとともに、室内機に設けられて暖房時に凝縮器となる室内熱交換器が複数並列に配設された冷媒回路を備え、上記室内熱交換器での放熱により暖房を行うようにされた冷媒循環式熱移動装置において、暖房の対象となる空間の温度を検出する温度検出手段と、目標温度を設定可能とする温度設定手段と、上記圧縮機の出口から絞りまでの間の高圧回路の圧力を検出可能とする高圧圧力検出手段と、上記温度設定手段により設定された目標温度と上記温度検出手段による検出温度との差及び上記室内機の接続容量を示すデータに基づき上記高圧回路の目標圧力を設定する圧力設定手段と、この圧力設定手段により設定された目標圧力と上記高圧圧力検出手段よる検出圧力との差に応じ、予め設定された一定値の最高回転数と最低回転数との間の許容回転数域内において、上記圧力差が大きい程、回転数が高くなるように上記圧縮機の回転数を制御する制御手段と、上記エンジンを冷却するための冷却水回路と、上記絞りから圧縮機の入口までの間の低圧回路に設けられて、暖房時に、エンジン廃熱を回収した冷却水回路の冷却水により低圧回路内の冷媒を加熱する熱交換器とを備え、上記圧力設定手段は、目標温度と検出温度との差が大きく、かつ上記室内機の接続容量が大きい程、目標圧力を高く設定するように構成されているものである（請求項２）。
【００１９】
この装置によれば、温度調整の際には、目標温度と現実の温度との温度差に応じ、高圧回路の冷媒圧力に対する目標圧力が設定され、現実の冷媒圧力が設定圧力となるように所定の許容回転数の範囲内で圧縮機の回転数が制御される。この際、最高回転数及び最低回転数が一定値とされた許容回転数の範囲内で圧縮機の回転数が制御されることとなるが、凝縮器の接続容量が大きい程、目標圧力が高く設定される結果、接続容量が大きい程、圧縮機が高回転に制御される。そのため、凝縮器の接続容量が大きい場合には、サーモオフ直前であっても、絞り上流側で過度の圧力低下を招く程に回転数が低下するようなことがなくなり、また、凝縮器の接続容量が小さい場合には、絞り上流側圧力を充分に低下させることが可能となる。
【００２０】
特に、上記のような装置においては、コスト低減の目的等から上記絞りとして、開度が固定的に設定される固定絞りを設けることがあり、このような固定絞りを設けた装置では、低圧回路の圧力あるいは高圧回路の圧力の調整を絞りの開度制御によって行うわけにはいかないので、温度調整は専ら圧縮機の回転数制御によって行われることとなる。従って、このような固定絞りを設けた装置において、上記請求項１または２に記載の構成を採用するようにすれば（請求項３）、コスト低減を達成しなが温度調整をより適切に行うことが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２２】
図１は、本発明の冷媒循環式熱移動装置の一例としての空調装置を示しており、この空調装置は、室外ユニット１Ａと、複数の室内ユニット１Ｂとで構成されている。この空調装置には、水冷式ガスエンジン２（以下、エンジン２と略す）と、このエンジン２によって駆動される圧縮機２０と、この圧縮機２０の駆動により冷媒を循環させる冷媒回路３０と、上記エンジン２を冷却するための冷却水回路９０とが設けられている。
【００２３】
上記エンジン２には吸気管３が接続され、この吸気管３にエアクリーナ４及びミキサー５が接続されている。このミキサー５には、図外の燃料ガス供給源に接続された燃料供給管６が接続されており、この燃料供給管６に流量制御弁７、減圧調整弁８及び電磁弁９が介設されている。そして、上記ミキサー５では、スロットル作動モータ５ａによるスロットル弁の回動によりエンジンへの燃料ガス及び空気の供給量を調節するようになっている。エンジン２のオイルパンには、オイル供給管１０を介してオイルタンク１１が接続されており、上記オイル管１０にはオイル供給量を調節するための電磁弁１２が介設されている。
【００２４】
また、上記エンジン２から排気管１３が導出され、この排気管１３に排ガス熱交換器１４、排気サイレンサ１５及びミストセパレータ１６が介設されている。なお、１７はエンジン２のオイルパン内のオイル温度を調節するためのヒータ、１８は排ガス熱交換器１４や排気サイレンサ１５やミストセパレータ１６からのドレン水を中和処理するドレン処理装置である。
【００２５】
上記圧縮機２０は、図示の例では２個の単位圧縮機２０ａ，２０ｂを有するマルチ型圧縮機からなり、上記各単位圧縮機２０ａ，２０ｂは電磁クラッチ２１ａ，２１ｂを介してエンジンの出力軸２２に接続されている。２３は圧縮機２０内のオイル温度を調節するためのヒータである。また、２４，２５は圧縮機温度を検出する圧縮機温度センサである。
【００２６】
上記冷媒回路３０は、上記圧縮機２０と、高圧冷媒を凝縮させて放熱する凝縮器と、凝縮後の冷媒を膨張させて低圧にする機能を有する絞りと、膨張後の冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器とを備え、圧縮機２０から吐出した冷媒を凝縮器、絞り及び蒸発器を通して圧縮機２０に戻すように構成されている。当実施形態では、室外ユニット１Ａに設けられた室外回路３１と、室内ユニット１Ｂに設けられた室内回路３２とで冷媒回路３０が構成されるとともに、冷房と暖房とに切換可能で、かつ複数箇所の冷暖房が可能な空調装置を構成すべく、冷媒循環経路を切替えるための四方弁３３と、冷房時に凝縮器、暖房時に蒸発器となる室外熱交換器３４とを室外回路３１に設ける一方、毛細管からなる固定絞り３５と、冷房時に蒸発器、暖房時に凝縮器となる室内熱交換器３６とを、複数の室内ユニット１Ｂの各室内回路３２にそれぞれ設けている。
【００２７】
この冷媒回路３０の構成を具体的に説明する。上記室外回路３１において、圧縮機２０と四方弁３３との間には、圧縮機２０の吐出口と四方弁３３の第１ポート３３ａとを接続する吐出側ライン３８と、四方弁３３の第２ポート３３ｂと圧縮機２０の吸込口とを接続する吸入側ライン３９とが設けられている。
【００２８】
上記吐出側ライン３８にはオイルセパレータ４０が設置されている。このオイルセパレータ４０にはヒータ４１が設けられ、このヒータ４１によりオイルセパレータ４０の温度調節が行われる。そして、オイルセパレータ４０からオイルがストレーナ４２及び毛細管４３を経て吸入側ライン３９の下流部に導かれるようになっている。
【００２９】
上記吸入側ライン３９にはアキュムレータ４５が設置されており、吸入側ライン３９は、四方弁３３の第２ポート３３ｂとアキュムレータ４５の入口とをつなぐ上流側ライン３９ａと、アキュムレータ４５の気相冷媒の出口に接続されたライン３９ｂ、このライン３９ｂに毛細管４６及びこれと並列のＵ字形ライン３９ｄを介して接続された下流側ライン３９ｃとを有し、下流端部が一方向弁４４を介して圧縮機２の吸込口に接続されている。そして、上記アキュムレータ４５で気相冷媒と液相冷媒が分離され、気相冷媒がライン３９ｂ、毛細管４６、ライン３９ｃ等を経て圧縮機２０に吸入されるようになっている。
【００３０】
上記アキュムレータ４５の所定高レベル位置と所定低レベル位置とが、ストレーナ４７及び毛細管４８を有する通路とストレーナ４９及び毛細管５０を有する通路とによってそれぞれライン３９ｄに接続され、これらの通路に対してヒータ５１が設けられるとともに、各通路の温度を検出するセンサ５２，５３が設けられている。そして、アキュムレータ４５内の液面レベルの上昇に応じて通路に液相冷媒が導出されると、ヒータ５１で加熱されている通路内で温度変化が生じてこれがセンサ５２，５３で検出される。これによりセンサ５２，５３は、アキュムレータ４５内の液面が所定高レベル位置に上昇した状態や所定低レベル位置に低下した状態を検出する液面検知センサとして機能するようになっている。
【００３１】
さらにアキュムレータ４５には、液面チェック用のサイトグラス５５が設けられている。また、アキュムレータ４５内のオイルを、さらに必要に応じて運転停止中に液相冷媒を導出し得るように、アキュムレータ４５の下端部がストレーナ５６及び制御弁５７を有する通路３９ｅを介してライン３９ｄに接続されている。
【００３２】
また、アキュムレータ４５には、後述のライン６３を流れる冷媒から吸熱する熱交換器５８が設けられるとともに、ヒーター５９が具備されている。
【００３３】
四方弁３３の第３ポート３３ｃにはライン６１を介して室外熱交換器３４が接続されており、このライン６１の途中にはプレート熱交換器６２が設けられている。さらに室外熱交換器３４にライン６３が接続され、このライン６３は、アキュムレータ４５に設けられた熱交換器５８を通って、端部がジョイント６４に達している。このライン６３の途中にはフィルタードライヤ６５及び手動弁６６が配置されている。
【００３４】
四方弁３３の第４ポート３３ｄにはライン６７が接続され、このライン６７には手動弁６８が配置されており、ライン６７の端部がジョイント６９に達している。
【００３５】
さらに、室外回路３１には、冷房時に室外熱交換器３４の出口側に位置するライン６３とアキュムレータ４５の入口に通じるライン３９ａとの間に、バイパス通路７０が接続されている。このバイパス通路７０には、ストレーナ７１と、開度調節可能な電磁弁からなる制御弁７２とが配置されている。
【００３６】
このほかに室外回路３１には、吐出側ライン３８の冷媒温度を検出する冷媒吐出温センサ７３、吸入側ライン３９の冷媒温度を検出する冷媒吸入温センサ７４、吐出側ライン３８の冷媒圧力を検出する冷媒吐出圧センサ７５、吸入側ライン３９の冷媒圧力を検出する冷媒吸入圧センサ（圧力検出手段）７６、冷房時に室外熱交換器３４の出口側となる部分の冷媒温度を検出する冷媒熱交出口温センサ７７等のセンサ類が配備されている。
【００３７】
室外回路３１と室内回路３２との間には、ジョイント６４，６９を介してライン６３，６７に接続されたライン８１，８２が設けられている。
【００３８】
一方、室内回路３２においては、上記ライン８１，８２から分岐したライン８３，８４が固定絞り３５及び室内熱交換器３６に接続されるとともに、固定絞り３５と室内熱交換器３６とがライン８５を介して接続されている。また、ライン８５内の冷媒温度を検出する冷媒温センサ８６と、室内温度を検出する室内温センサ８７とが室内ユニット１Ｂに設けられている。
【００３９】
上記冷却水回路９０は、ポンプ９１、エンジン２のウォータジャケット９２、ラジエータ９３、サーモスタット９４ａ，９４ｂ等を備え、これらの間に冷却水ラインが配設されている。
【００４０】
すなわち、ポンプ９１の吐出側から冷却水ライン９０ａが導出され、この冷却水ライン９０ａが排ガス熱交換器１４及びウォータジャケット９２に接続されるとともに、排ガス熱交換器１４及びウォータジャケット９２の冷却水流出側に冷却水ライン９０ｂが接続され、この冷却水ライン９０ｂが第１のサーモスタット式切換弁９４ａに接続されるとともに、このサーモスタット式切換弁９４ａより上流で冷却水ライン９０ｂから分岐したライン９０ｃが第２のサーモスタット式切換弁９４ｂに接続されている。
【００４１】
第１のサーモスタット式切換弁９４ａからは冷却水ライン９０ｄ及び冷却水ライン９０ｅが導出されている。上記冷却水ライン９０ｄはラジエータ９３に接続され、ラジエータ９３から冷却水ライン９０ｆが導出されており、また上記冷却水ライン９０ｅはプレート熱交換器６２を通ってから冷却水ライン９０ｆに合流している。さらに上記冷却水ライン９０ｆの下流側が第２のサーモスタット式切換弁９４ｂに接続され、サーモスタット式切換弁９４ｂの下流の冷却水ライン９０ｇがポンプ９１の吸込み側に接続されている。第１のサーモスタット式切換弁９４ｂは、冷却水ライン９０ｃの冷却水温度、すなわち冷却水ライン９０ｂの冷却水温度が第１の所定温度より低い場合に、冷却水ライン９０ｃと冷却水ライン９０ｇを連通する一方、冷却水ライン９０ｆと冷却水ライン９０ｇを遮断する。これによりエンジンの起動後の暖気を早める。第２のサーモスタット式切換弁９４ａは、冷却水ライン９０ｂの冷却水温度が第２の所定温度（第１の所定温度より高い温度）より高い場合に、冷却水ライン９０ｂと冷却水ライン９０ｄを連通する一方、冷却水ライン９０ｂと冷却水ライン９０ｅを遮断する。これによりエンジンのオーバーヒートを防止する。そして、冷却水ライン９０ｂの温度が第２の所定温度以下の時、第２のサーモスタット式切換弁９４ａは冷却水ライン９０ｂと冷却水ライン９ｅを連通する一方、冷却水ライン９０ｂと冷却水ライン９０ｄを遮断する。これにより冷却水ライン９０ｂの温度が第１の所定温度と第２の所定温度の中間の時、エンジン廃熱を回収した冷却水はパネル熱交換器６２へ流れ、暖房時における低圧冷媒の加熱に使用される。
【００４２】
なお、９５ａ，９５ｂはラジエータ９３及び室外熱交換器３４の両方に対する冷却用のファン、９６ａ，９６ｂは上記ファン９５ａ，９５ｂを駆動するモータ、９７は冷却水ライン９０ｇに冷却水補給ラインを介して接続された水タンクである。また、９８はエンジンのウォータジャケットの出口部分の冷却水温を検出する冷却水温センサ、９９は排ガス熱交換器１４の出口部分の冷却水温を検出する冷却水温センサである。
【００４３】
次に、上記空調装置の制御系について図２のブロック図を用いて説明する。なお、この図では主に冷媒回路３０に関する制御系の構成を示している。
【００４４】
同図に示すように、空調装置の制御系は、室外ユニット１Ａ側に設けられている室外機制御装置１０１と、室内ユニット１Ｂ側に設けられている室内機制御装置１０２とを備え、これらの制御装置１０１，１０２が互いに関連して制御を行なうことができるように電気的に接続されている。
【００４５】
上記室外機制御装置１０１には、図１中にも示した冷媒吐出温センサ７３、冷媒吸入温センサ７４、冷媒吐出圧センサ７５、冷媒吸入圧センサ７６、冷媒熱交出口温センサ７７、圧縮機温度センサ２４，２５、冷却水温センサ９８，冷媒熱交出口温センサ９９、アキュムレータ４５の高位及び低位の液面検知用のセンサ５２，５３からそれぞれ検出信号が入力される。さらに、図１中には示していないが、図２中に示すように圧縮回転数もしくはエンジン回転数を検出する回転数センサ１０３と、外気温を検出する外気温センサ１０４とからの検出信号及び接続台数情報１０５も室外機制御装置１０１に入力される。なお、上記接続台数情報１０５は、室外ユニット１Ａに制御される室内ユニット１Ｂの台数を示すもので、室内機制御装置１０２からの信号もしくは入力操作等によって与えられる。
【００４６】
室外機制御装置１０１からは、図１中にも示したバイパス通路７０の制御弁７２、通路３９ｅの制御弁５７、室外ファンモータ９６ａ，９６ｂ、冷却水ポンプ９１、アキュムレータ４５の液面検知用の通路を加熱するヒータ５１、四方弁３３、エンジン２と圧縮機２０ａ，２０ｂとの間のクラッチ２１ａ，２１ｂ等に対して制御信号が送られる。さらに、運転状態等を表示するためのＬＥＤ１０６にも信号が送られるようになっている。なお、図中１０７は、各種設定データ等を記憶する記憶装置で、圧縮機２０の回転数制御において設定される後述の許容回転数等のデータを記憶するようになっている。さらに、スロットル弁開度調整のためにパルスモータ５ａへ、Ａ／Ｆ制御のために流量制御弁７へ、起動時の燃料ガス供給源との燃料接続のために電磁弁９へ、オイルパン内油面低下時の補給のために電磁弁１２へそれぞれ制御信号が出力される。
【００４７】
一方、室内機制御装置１０２には、ライン８５内の冷媒の温度を検出する冷媒温センサ８６と、室内熱交換器３６が配置されているところの室内温度を検出する室内温センサ（温度検出手段）８７とからの各検出信号が入力されるとともに、室内機容量を示す室内機容量データ１０８と、図外の温度設定手段の操作によって与えられる設定温データ１０９も入力される。そして、室内制御装置１０２からは、室内熱交換器３６の室内ファンモータ２００へ制御信号が出力される。
【００４８】
上記制御装置１０１，１０２は、四方弁３３を制御することによって冷暖房の切替えを行うとともに、冷房運転時や暖房運転時には、設定温データ１０９等に応じて室内熱交換器３６が配置されている室内の温度調整を適切に行うべく、上記スロットル作動モータ５ａを介して圧縮機２０の回転数を制御するようになっている。つまり、制御装置１０１，１０２により本発明における圧力設定手段や制御手段が構成されている。
【００４９】
以下、上記制御装置１０１，１０２によって行われる圧縮機２０の制御について図３及び図４を用いて説明する。
【００５０】
図３は圧縮機２０の回転数制御のメインルーチンを示し、このルーチンがスタートすると、室内機容量データ１０８、外気温センサ１０４の検出値（外気温）及び運転条件が読み込まれる（ステップＳ１）。なお、室内機毎の室内機容量とは、所定時間当り所定量の所定温度の空気が室内熱交換器３６を通過するようにし、室内熱交換器３６に所定温度の冷媒を通過させる時の冷房時の吸熱能力、あるいは暖房時の放熱能力をいい、室内機のファン回転数が大きい程、室内熱交換器３６の放熱、あるいは吸熱のためのフィン面積が大きい程大きい。また、室内機容量データ１０８における室内機容量とは、接続される複数の室内機の個々の室内機容量から求めた平均的な室内機容量をいう。
【００５１】
運転条件としては、例えば、冷房か暖房か、また通常制御か異常回避制御かといった条件が読み込まれる。なお、通常制御及び異常回避制御は、上記圧縮機温度センサ２４，２５、上記冷媒吐出圧センサ７５、冷媒吸入圧センサ７６及び冷却水温センサ９８等の出力に基づき、図外のルーチンで選定され、例えば、高圧側冷媒圧力が所定の圧力値を超える等、冷媒回路３０を循環する冷媒や圧縮機２０、あるいはエンジン２等に異常が生じた場合に異常回避制御が設定され、それ以外は通常制御が選定される。
【００５２】
次に、圧縮機２０の許容回転数（運転範囲）、つまり最高回転数（maxＮｃ）及び最低回転数（minＮｃ）が設定される（ステップＳ２）。このステップＳ２においては、後述のサブルーチンプログラム（図４）が実施される。
【００５３】
許容回転数が設定されると、冷媒の圧力値（現在圧力）と、回転数センサ１０３の出力値（回転数（Ｎｃ０））と、冷房時における室内温度センサ８７による室内温度値と設定温データ１０９の差に対応する目標低圧圧力、あるいは暖房時の設定温度データ１０９と室内温度値との差に対する目標高圧圧力のいずれかの目標圧力値と、圧縮機２０の回転数に対する最大変化量を示すデータ（maxｄＮｃ）とが読み込まれる（ステップＳ３）。そして、圧縮機２０の現在の回転数（Ｎｃ０）に加算する変化量（ｄＮｃ）が求められて圧縮機２０の目標回転数（Ｎｃ）が設定される（ステップＳ４）。
【００５４】
ここで、上記冷媒の圧力値は、暖房時には上記冷媒吐出圧センサ７５の出力値で、冷房時には上記冷媒吸入圧センサ７６の出力値である。また、上記目標圧力値は、室内温センサ８７の出力値と設定温データ１０９との差に応じて設定されるもので、冷房時には室内熱交換器３６が配置されている室内の現実の温度と目標温度との差が大きい程、目標圧力値として低い値が設定される。暖房時には目標温度と現実の温度との差が大きい程、目標圧力値として高い値が設定される。そして、変化量（ｄＮｃ）は、この目標圧力値と冷媒吸入圧センサ７６の出力値との比較に基づき、この圧力差が大きい程、回転数がより高くなるように、上記最大変化量（maxｄＮｃ）を超えない範囲で設定される。
【００５５】
そして、目標回転数（Ｎｃ）と上記最高回転数（maxＮｃ）及び最低回転数（minＮｃ）との比較が行われ（ステップＳ５）、その結果に応じて、圧縮機２０の回転数が制御される。具体的には、目標回転数（Ｎｃ）が最低回転数（minＮｃ）以下の場合には、圧縮機２０が最低回転数（minＮｃ）で駆動され（ステップＳ６）、目標回転数（Ｎｃ）が最低回転数（minＮｃ）を超え最高回転数（maxＮｃ）未満の場合には、圧縮機２０が目標回転数（Ｎｃ）で駆動され（ステップＳ７）、目標回転数（Ｎｃ）が最高回転数（maxＮｃ）を超える場合には、圧縮機２０が最高回転数（maxＮｃ）で駆動される（ステップＳ８）。そして、ステップＳ１にリターンする。
【００５６】
つまり、冷媒吸入圧センサ７６の出力値が目標圧力値となるように、圧縮機２０の回転数がフィードバック制御される。
【００５７】
図４は上記ステップＳ２で行われる許容回転数（運転範囲）の設定制御のサブルーチンであり、このルーチンでは、先ず設定が冷房か暖房かの判断が行われる（ステップＳ１１）。
【００５８】
ここで、冷房時には、室内機容量データ１０８が読み込まれて（ステップＳ１２）最高回転数（maxＮｃ）が設定され（ステップＳ１３）、さらに通常制御か異常回避制御かといった運転条件等が読み込まれて（ステップＳ１４）、最低回転数（minＮｃ）が設定される（ステップＳ１５）。
【００５９】
冷房時におけるこれら回転数（maxＮｃ，minＮｃ）は、読み込まれる室内機容量データ１０８に基づき、予め室内機容量とこれらの回転数（maxＮｃ，minＮｃ）の対応関係を定めたテーブルから求められる。
【００６０】
図５はそのような冷房時におけるテーブルを表にしたものである。この図に示すように、最高回転数（maxＮｃ）及び最低回転数（minＮｃ）は、それぞれ室内機の接続容量（平均的な室内機容量と接続台数の積、あるいは接続される室内機すべての室内機容量の積算値）の増大に伴い一定の割合で回転数が高くなるように設定されている。但し、最高回転数（maxＮｃ）は、圧縮機の信頼性等を考慮して、所定の室内機接続容量以上で一定値となるように設定されている。また、最低回転数（minＮｃ）は、通常制御の場合と異常回避制御の場合とで設定値が異なっており、異常回避制御での最低回転数（minＮｃ）は通常制御に比べて十分に低い回転数に設定されている。
【００６１】
最高回転数（maxＮｃ）及び最低回転数（minＮｃ）が設定されると、これら回転数を示すデータが記憶される（ステップＳ１６）。
【００６２】
一方、暖房時には、外気温センサ１０４の検出値（外気温）が読み込まれて最高回転数（maxＮｃ）が設定され（ステップＳ１７，１８）、次いで室内機接続容量が読み込まれて最低回転数（minＮｃ）が設定される（ステップＳ１９，２０）。
【００６３】
暖房時の最高回転数（maxＮｃ）及び最低回転数（minＮｃ）は、予め外気温とこれらの回転数（maxＮｃ，minＮｃ）の対応関係を定めたテーブルに基づいて求められる。
【００６４】
図６はそのような暖房時におけるテーブルを表にしたものである。この図に示すように、最高回転数（maxＮｃ）は、室内機接続容量が一定のまま外気温が変化するとした時、所定温度（図示の例では２°）以下では略一定の値とされ、この温度以上では温度上昇に伴い回転数が低くなり、さらに所定温度（図示の例では７°）以上で再び一定値となるように設定されている。さらに、外気温度が一定のまま室内機接続容量が変化する時、室内機接続に対応して最高回転数（maxＮｃ）が異なる複数種類のテーブルが設定されている。
【００６５】
一方、最低回転数（minＮｃ）は、通常制御か異常回避制御といった運転条件や外気温に拘らず一定の値に設定されている。この最低回転数（minＮｃ）についても、室内機接続容量に対応して回転数の異なる複数種類のテーブルが設定されており、室内機接続容量に応じていずれかのテーブルを選択的に用いて最低回転数（minＮｃ）を設定するようになっている。
【００６６】
こうして暖房時の最高回転数（maxＮｃ）及び最低回転数（minＮｃ）が設定されると、ステップＳ１６に移行されてこれら回転数を示すデータが記憶される。
【００６７】
以上のような当実施形態の空調装置によると、冷媒回路において、冷房時と暖房時とに応じて上記四方弁３３が切換えられることにより、室外熱交換器３４、室内熱交換器３６のうちの一方が凝縮器、他方が蒸発機となって、圧縮機２０から吐出された冷媒が凝縮器、固定絞り３５及び蒸発器をこの順に通って圧縮機２０に戻るように循環される。
【００６８】
すなわち、暖房運転時には、四方弁３３の第１ポート３３ａと第４ポート３３ｄとが連通されるとともに、第３ポート３３ｃと第２ポート３３ｂとが連通される。これにより、図１中に破線矢印で示すように、圧縮機２０から吐出側ライン３８に吐出された冷媒は、四方弁３３からライン６７、ジョイント６９、ライン８２を通って各室内ユニット１Ｂに送られ、凝縮器となる室内熱交換器３６に導かれ、ここで放熱されて液化し、その凝縮熱で暖房を行う。それから、固定絞り３５を経て、ライン８１、ジョイント６４、ライン６３を通り、蒸発器となる室外熱交換器３４に導かれ、ここで吸熱された後、四方弁３３を経て吸入側ライン３９に流れ、圧縮機２０に戻される。
【００６９】
一方、冷房運転時には、四方弁３３の第１ポート３３ａと第３ポート３３ｃとが連通されるとともに、第４ポート３３ｄと第２ポート３３ｂとが連通される。これにより、図１中に実線矢印で示すように、圧縮機２０から吐出側ライン３８に吐出された冷媒は、四方弁３３を経て、凝縮器となる室外熱交換器３４に導かれ、ここで放熱されて液化した後、ライン６３からジョイント６４およびライン８１を通って各室内ユニット１Ｂに送られ、固定絞り３５を経て、蒸発器となる室内熱交換器３６に導かれ、ここで吸熱されて冷房が行われる。それから、ライン８２、ジョイント６９、ライン６７を通り、四方弁３３を経て、吸入側ライン３９に流れ、圧縮機２０に戻される。
【００７０】
そして、このような冷房及び暖房運転中には、設定温データ１０９に応じて上記のように圧縮機２０の許容回転数が設定され、その範囲内で上記スロットル作動モータ５ａを介して圧縮機２０の回転数がフィードバック制御されることにより室内熱交換器３６が配置されている室内の温度調整が行われる。
【００７１】
特に、上記空調装置によれば、冷房運転中は、圧縮機２０の回転数が上述のように制御されることにより温度調整が適切に行われる。つまり、圧縮機２０の回転数制御において、最低回転数（minＮｃ）を室内機接続容量の増大に伴って高くするようにしているため、室内機接続容量に係らず最低回転数を一定値としている従来のこの種の装置、すなわち最小室内機接続容量を基準として最低回転数（minＮｃ）を一律に低くい値に設定したり、あるいは最大室内機接続容量を基準として最低回転数（minＮｃ）を一律に高い値に設定した装置のように異常音の発生や過剰冷却を誘発することなく蒸発器となる室内熱交換器を通過する冷媒圧力、すなわち冷媒温度を適正化して室内の温度調整を行うことができる。
【００７２】
これについて図７のモリエル線図を用いてより具体的に説明すると、この種の装置の冷凍サイクルでは、圧縮機により気相冷媒が圧縮されて高圧になるとともにエンタルピが上昇し（ａ0→ｂ0）、次に凝縮器での凝縮、放熱によりエンタルピが低下して冷媒が気相から液相へ変化し（ｂ0→ｃ0）、次に固定絞り等での膨張により低圧となり（ｃ0→ｄ0）、さらに蒸発器での蒸発、吸熱によりエンタルピが上昇する（ｄ0→ａ0）という変化を繰り返しながら、蒸発器での冷媒の蒸発、吸熱により冷却機能が発揮される。
【００７３】
しかし、最小室内機接続容量を基準として最低回転数（minＮｃ）を低回転数の一定値に設定していると、例えば、最大室内機接続容量の場合には、サーモオフ直前、つまり圧縮機の吸入側の冷媒圧力が上記目標圧力値に近似する時点等で圧縮機が最低回転数となったときに吸引圧力が大きくならず低圧側圧力が上昇するとともに、吐出圧が小さい上に、凝縮器となる室外熱交換器３４を通過する冷媒供給量が少ないのでより圧力低下し易く高圧側圧力が低下する。その結果、各絞りの上下流間での冷媒の圧力差が小さくなって、蒸発器となる室内熱交換器３６を通過する冷媒量も低下する。例えば冷凍サイクルが図７のａ1→ｂ1→ｃ1→ｄ1→ａ1のごとく変化することとなる。これにより冷媒が飽和液温度より高い温度のまま絞りを通過する、つまり、気相を含んだ冷媒が絞りを通過し（点ｃ1参照）、その結果、異常音が発生することとなる。
【００７４】
また、最大室内機接続容量を基準として最低回転数（minＮｃ）を高回転数の一定値に設定すると、例えば、最小室内機接続容量の場合に、最低回転数（minＮｃ）になっても容量に対して冷媒送給量を充分に低下させることができず、また、圧縮機の吸引圧力が大きいので、その結果、絞りの上下流間での圧力差が大きくなって、例えば冷凍サイクルが図５のａ2→ｂ2→ｃ2→ｄ2→ａ2のごとく変化し、これにより冷媒の圧力及び温度が下がりすぎる傾向が生じて過剰冷却を招くこととなる。
【００７５】
これに対して上記実施形態の装置によれば、最低回転数（minＮｃ）が室内機接続容量の増大に伴い高くなるように圧縮機２０の許容回転数が設定されるので、室内機接続容量が最大の場合には、サーモオフ直前に圧縮機２０の回転数が下がり過ぎるのを防止することができる一方、室内機接続容量が最小の場合には、圧縮機２０の回転数を充分に低下させることができる。そのため、室内機接続容量に拘らず、図５のａ0→ｂ0→ｃ0→ｄ0→ａ0に示すような理想的な冷媒サイクルを行わせることが可能であり、異常音の発生や過剰冷却を招くことなく適切に温度調整を行うことができる。
【００７６】
さらに、上記実施形態の装置では、通常制御の場合と異常回避制御の場合とで最低回転数（minＮｃ）の値を異ならせ、異常回避制御時には、最低回転数（minＮｃ）を通常制御に比べて十分に低い値に設定するようにしているので、例えば、冷媒回路３０の一部が詰まる等して冷媒の圧力が上昇する等の異常時には、異常回避制御が設定されることにより、圧縮機２０の回転数を大幅に低下させることが可能となる。そのため、冷媒圧力の不要な上昇等、異常事態を有効に回避することが可能となるという利点もある。
【００７７】
ところで、以上の装置では、冷房時の圧縮機２０の回転数の制御において、最低回転数（minＮｃ）が室内機接続容量の増大に伴い高くなるように圧縮機２０の許容回転数を設定し、これにより圧縮機２０の回転数を室内機接続容量に適した回転数に保つようにしているが、例えば、最低回転数（minＮｃ）を従来のこの種の装置と同様に室内機接続容量に拘らず一定回転数に設定しておき、圧縮機２０の目標回転数の設定時に室内機接続容量を考慮するようにしても同様の効果を得ることが可能である。
【００７８】
すなわち、最小室内機接続容量を基準として最低回転数（minＮｃ）を比較的低い値に設定する、一方、目標圧力値の設定の際に、室内温センサ８７の出力値と設定温データ１０９との差、すなわち室内熱交換器３６が配置されている室内の現実の温度と設定温度との差が大きく、かつ室内機接続容量が大きい程、目標圧力値として低い値を設定するようにする。
【００７９】
このようにすれば、圧縮機２０の目標回転数は室内機接続容量が大きくなるに伴い高回転となる。そのため、室内機接続容量が最大の場合に、サーモオフ直前等においても、冷凍サイクルの理想状態を損なう程に圧縮機２０の回転数が低下することがない。一方、室内機接続容量が最小の場合には、上記のように最小室内機接続容量を基準に最低回転数（minＮｃ）を設定しているので、必要十分な回転数まで圧縮機２０の回転数を低下させることができる。
【００８０】
従って、このような制御を行うことによっても、図５のａ0→ｂ0→ｃ0→ｄ0→ａ0に示すような理想的な冷媒サイクルを行わせることが可能であり、異常音の発生や過剰冷却を招くことなく適切に温度調整を行うことができる。
【００８１】
なお、さらに暖房時においても、室内機接続容量の大小は凝縮能力の大小に相関し、室内機接続容量が大きい場合には、所定の圧縮機からの冷媒吐出圧であっても凝縮能力が大きい結果、高圧側の圧力が低下し易い。また、所定の圧縮機からの冷媒吸引力であっても、高圧側の圧力が低下し、絞りを通過して低圧側の蒸発器となる室外熱交換器３４を通過する冷媒流量が減少する分、蒸発器でより多く蒸発し、場合によっては過加熱気味となるので、図７においてａ1→ｂ1→ｃ1→ｄ1のごとく変化することとなる。すなわち、室内機接続容量が大きい場合には、圧縮機回転数を室内機接続容量が小さい場合に比べて大きくしないと、絞りから異常音が発生することになる。また、室内機接続容量が小さい場合に、部屋を過暖房とすることになる。
【００８２】
なお、上記実施形態では、室内ユニット１Ｂに設けられる絞りとして固定絞り３５を用いているが、固定絞り３５の代わりに開度調整の可能な電子膨張弁等の可変絞りを設けることも可能である。但し、固定絞り３５によれば冷媒回路３０を安価に構成できるという利点があり、コスト面を考慮すれば固定絞り３５を採用するのが有利である。なお、可変絞りを設けた冷媒回路によれば圧縮機２０の回転数制御以外に、可変絞りの開度制御によっても温度調整が可能であるが、上記実施形態のような固定絞り３５を設けた冷媒回路３０によれば、温度調整は圧縮機２０の回転数制御によってのみ可能となる。従って、本発明の装置構成は、適切に温度調整を行うという観点からは、固定絞り３５を設けた上記実施形態のような装置において特に有用である。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、冷媒回路で冷媒を循環させながら、この回路に設けられた室内熱交換器での放熱により暖房を行うようにした冷媒循環式熱移動装置において、温度調整の際に、目標温度と現実の温度との温度差に応じて高圧回路の冷媒圧力に対する目標圧力を設定し、現実の冷媒圧力が目標圧力となるように所定の許容回転数の範囲内で圧縮機の回転数をフィードバック制御するとともに、室内機の接続容量に応じ、この容量が大きい程、回転数が高くなるように許容回転数における最低回転数を設定するようにしたので、圧縮機の回転数を室内機の接続容量に応じた最適な回転数に保つことができる。
【００８４】
特に、上記のような装置においては、コスト低減の目的等から上記絞りとして、開度が固定的に設定された固定絞りを設けることがあるので、このような固定絞りを設けた装置において、上記構成を採用するようにすれば、コスト低減を達成しながら温度調整を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】空調装置に適用した本発明の一実施形態を示す全体回路図である。
【図２】上記空調装置の制御系統を示すブロック図である。
【図３】圧縮機の回転数制御のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図４】回転数の許容範囲（運転範囲）設定制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図５】冷房時における室内機接続容量と許容回転数の対応関係を示す図である。
【図６】暖房時における室内機接続容量をパラメータとした外気温と許容回転数の対応関係を示す図である。
【図７】空調装置における冷凍サイクルのモリエル線図である。
【符号の説明】
２ 水冷ガスエンジン
５ａ スロットル作動モータ
２０ 圧縮機
３０ 冷媒回路
３４ 室外熱交換器
３５ 固定絞り
３６ 室内熱交換器
７０ バイパス通路
７２ 制御弁
７６ 冷媒吸入圧センサ
１０１ 室外機制御装置
１０２ 室内機制御装置
１Ａ 室外ユニット
１Ｂ 室内ユニット
Claims (3)
- エンジンによって駆動される圧縮機から吐出された冷媒が凝縮器、絞り及び蒸発器を通って圧縮機に戻されるように構成されるとともに、室内機に設けられて暖房時に凝縮器となる室内熱交換器が複数並列に配設された冷媒回路を備え、上記室内熱交換器での放熱により暖房を行うようにされた冷媒循環式熱移動装置において、暖房の対象となる空間の温度を検出する温度検出手段と、目標温度を設定可能とする温度設定手段と、圧縮機の出口から絞りまでの間の高圧回路の圧力を検出可能とする高圧圧力検出手段と、上記温度設定手段により設定された目標温度と上記温度検出手段による検出温度との差に応じ、この温度差が大きい程、上記高圧回路の目標圧力を高く設定する圧力設定手段と、この圧力設定手段により設定された目標圧力と上記高圧圧力検出手段よる検出圧力との差に応じ、この圧力差が大きい程、回転数が高くなるように上記圧縮機の回転数を制御する制御手段と、上記エンジンを冷却するための冷却水回路と、上記絞りから圧縮機の入口までの間の低圧回路に設けられて、暖房時に、エンジン廃熱を回収した冷却水回路の冷却水により低圧回路内の冷媒を加熱する熱交換器とを備え、上記制御手段は、最高回転数と最低回転数との間の許容回転数域内で上記圧縮機の回転数を制御し、かつ、少なくとも最低回転数を上記室内機の接続容量に応じて設定し、この容量が大きい程、回転数が高くなるように構成されていることを特徴とする冷媒循環式熱移動装置。
- エンジンによって駆動される圧縮機から吐出された冷媒が凝縮器、絞り及び蒸発器を通って圧縮機に戻されるように構成されるとともに、室内機に設けられて暖房時に凝縮器となる室内熱交換器が複数並列に配設された冷媒回路を備え、上記室内熱交換器での放熱により暖房を行うようにされた冷媒循環式熱移動装置において、暖房の対象となる空間の温度を検出する温度検出手段と、目標温度を設定可能とする温度設定手段と、上記圧縮機の出口から絞りまでの間の高圧回路の圧力を検出可能とする高圧圧力検出手段と、上記温度設定手段により設定された目標温度と上記温度検出手段による検出温度との差及び上記室内機の接続容量を示すデータに基づき上記高圧回路の目標圧力を設定する圧力設定手段と、この圧力設定手段により設定された目標圧力と上記高圧圧力検出手段よる検出圧力との差に応じ、予め設定された一定値の最高回転数と最低回転数との間の許容回転数域内において、上記圧力差が大きい程、回転数が高くなるように上記圧縮機の回転数を制御する制御手段と、上記エンジンを冷却するための冷却水回路と、上記絞りから圧縮機の入口までの間の低圧回路に設けられて、暖房時に、エンジン廃熱を回収した冷却水回路の冷却水により低圧回路内の冷媒を加熱する熱交換器とを備え、上記圧力設定手段は、目標温度と検出温度との差が大きく、かつ上記室内機の接続容量が大きい程、目標圧力を高く設定するように構成されていることを特徴とする冷媒循環式熱移動装置。
- 上記冷媒回路において、上記絞りは、その開度が固定的に設定された固定絞りであることを特徴とする請求項１または２に記載の冷媒循環式熱移動装置。
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP34979397A JP4167308B2 (ja) | 1997-12-18 | 1997-12-18 | 冷媒循環式熱移動装置 |
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ID=18406159
Family Applications (1)
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-
1997
- 1997-12-18 JP JP34979397A patent/JP4167308B2/ja not_active Expired - Lifetime
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