JPH01169272A - 冷媒装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は２周波数変換装置により運転周波数を可変と
する圧縮機を備えた冷媒装ｆＫ関し、特にその圧縮機の
吐出温度の制御に関するものである。

〔従来の技術〕

一般にヒートポンプ式空気卵和機には、運転条件により
発生する余剰冷媒全面め込むためのアキュームレータが
設けられる。その構造は例えば実開昭５６−９２０７０
に記載された第６図に示すものがある。図においてＧ１
１ｌｄ冷媒容器、０２は冷媒入口管。

（至）は冷媒出口管であり、冷媒出口管（至）はＵ字管
に成形され、その最下部には冷凍機油を圧縮機に戻すた
めの油戻し穴岨；が設けられている。アキュームレータ
（４）に流入した冷媒は液部とガス部に分離され、ガス
冷媒が冷媒出口管（至）の入口より吸い込まれ、また油
戻し穴Φ）より一部液冷媒が吸い込まれ、圧縮機には少
量の液冷媒が混入したガス冷媒が供給され、多電の液冷
媒が圧縮機に戻ることによる液圧縮を防止している。液
の戻り量は冷媒出口管（至）の入口から油戻し穴［有］
までの冷媒流による圧損と冷媒容器ＧＤ内の液冷媒のヘ
ッド及び油戻し穴径により決まるが、圧縮機の容量を変
化させて使用する空気調和機においては、冷媒循環量が
変化するため液の戻り量が大巾に変動し２例えば低容量
運転に合せて液戻り量が適正となるように穴径を決める
と、最大容量運転した時に、液戻り量が不足し、圧縮機
の吐出温度が上昇し週熱運転する危険があり、また、最
大容量運転に合せて液戻り帯が適正となるように穴径を
決めると、低容量運転時には液戻り葉が多購ぎて、液圧
縮により圧縮機を損傷する危険がある。また、多室形空
気調和機の場合には運転する室内ユニットの容量により
余剰冷媒が大巾に変動するため、−層上記不具合を助長
する傾向がある。

また一方、吐出温度の上昇防止策として、吐出温度が設
定値を超えた場合は、圧縮機の能力を下げる方式が特開
昭６２−１０６２６５に示されているが。

圧縮機の運転容量は本来冷戻負荷または暖房負荷により
決定されるものであるため、冷房能力または暖房能力が
必要な時に能力を低下させて運転することになり、吐出
温度を低下させる効果はあっても、能力不足となったり
、または立上りが遅くなるなどの新たな問題が残ってし
まう。

〔発明が解決しようとする問題点〕 以上のように周波数変換装置により運転周波数を変える
圧縮機を用いた空機調和機おいては、従来装置に使用し
ていたアキュームレータの構造では圧縮機への液戻しｔ
を適正にコントロールできず、圧縮機の最大容量運転時
には、吐出温度が上昇し湯熱運転となる問題点があった
。また従来装置における吐出温度低下対策として、圧縮
機の能力を低下させる方法は空気調和機の運転範囲を狭
め、能力不足や立上り時間が長くなるなどの新たな問題
を発生させてしまう。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、いかなる運転状態においても常に適正の液冷
媒を圧縮機に戻すことにより液バツクによる潤滑不良や
吐出温度の異常上昇を防止し、運転範囲の広い空気稠和
機を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る冷媒装＃はアキュームレータから圧縮機
吸入部に流量制御手段である電子式膨張弁を介してバイ
パス回路を設けたものである。

〔作用〕

この発明における電子式膨張弁は圧縮機の吐出温度及び
吐出スーパーヒートにより制御され、アキュームレータ
から圧縮機に戻る液冷媒の量を制御する。

〔発明の実施例〕

以下この発明の一実施例を図について説明する。

第１図において（りは圧縮機、（２）は切換弁である四
方弁、（３）は冷房時は凝縮器、暖房時は蒸発器である
室外熱交換器、（４）はアキュームレーダで、冷媒装置
である空気調和機の主要な部分を構成している。（６ａ
）〜（６Ｃ）はガス側分岐管（１９ａ）　〜（ｊ９ｃ）
に設けたガス側電磁弁、　　（７ａ）〜（７Ｃ）は源側
分岐管（２０ａ）〜（２０ｃ）に設けた減圧装置である
電子あるいは電気信号により駆動する可逆式の膨張弁で
ある。また前記、ガス側分岐管（１９ａ）〜（１９ｃ）
、および源側分岐管（２０ａ）〜（２０Ｃ）より連絡配
管（２１ａ）　〜（２１ｃ）　。

（２２ａ）〜（２２ｃ）を介して冷房時は蒸発器、暖房
時は凝縮器である複数の室内機（不図示）内の室内熱交
換器（５ａ）　（５ｂ）　（５ｃ）と接続されている。

（８）はアキュームレータ内の熱交換器で源側分岐回路
と、室外熱交換器（３）の間の配管をアキュームレータ
内の冷媒と熱交換するようにしている。（９）は、アキ
ュームレータ（４）のｇ、溜め下部より圧縮機ｆｘ＋の
吸入部である吸入管（ｌ［ｌに至る電子あるいは電気信
号により駆動する膨張弁＋１１１を介したバイパス回路
である。醪は圧縮機ｆｉ＋の吐出冷媒温度を検出する温
度検知器である温度センサー、α３は圧縮機（１）の吐
出圧力を検出する圧力検出手段である圧力センサー、　
ａａは冷凍サイクルの低圧圧力を検出する圧力検出手段
である圧力センサー、　ｉｔｓは室外熱交換器（３）の
冷房時出口温度を検出する温度検知器である温度センサ
ー、　　（ｔ６ａ）〜（Ｌ６ｃ）はガス側分岐回路の温
度を検出する温度検知器である温度センサー、　　（ｊ
７ａ）〜（１７ｂ）は源側分岐回路の温度を検出する温
度検知器である温度センサー、口９は前記温度、圧力信
号を取りこんで、前記、ガス側電磁弁（６ａ）　〜（６
ｃ）　、可逆式膨張弁（７ａ）〜（７Ｃ）、膨張弁ａ１
１゜圧縮機ｉｌ＋を制御する制御装置である。

第２図は前記制御装置のブロック図で、アナログデジタ
ル変換器（Ａ／Ｄ変換器）（５１）、　　入力回路（５
２）　、中央演算処理装置ＣＣＰＵ　）　（５５）、　
　メモリ（５４）　、出力回路（ｓｓ）　、出力バッフ
ァ（５６）より構成される。なお入出力部は一余のみ表
示している。

次に作中について説明する。第１図において。

冷房時、圧縮機（１）より吐出された高圧ガス冷媒は。

四方弁（２）を辿り、室外熱交換器（３）により液化さ
れ。

アキュームレータ熱交換器（８）でさらに冷却され。

φ冷却度を大きくとり分岐回路へみちびかれる。

更に、各々の分岐管に設けた膨張弁（７ａ）〜（７Ｃ）
により減圧され、連絡配管（２２ａ）〜（２２ｃ）を通
って室内熱交換器（５ａ）〜（５Ｃ）に入りここで蒸発
する。蒸発した冷媒は、ガス側の連絡配管（２１ａ）〜
（ｚｌｃ）ｖ通り、ガス側分岐管（１９ａ）〜（＋９０
）に設けた電磁弁（６ａ）〜（６Ｃ）を通って合流し四
方弁（２）、アキュームレータ＋４１　ｆ経て圧縮機（
１）に戻るサイクルが構成される。このとき、圧力セン
サ（＋３と室外熱交換器（３）出口の温度センサーαり
により、室外熱交換器（３）出口の過冷却度（以下サブ
クールという）を一定にすると同時に、ガス側分岐管（
１９ａ）〜（＋９ａ）に設けた温度センサ−（１６ａ）
〜（＋６ｃ）によりおのおのの分岐回路の温度をそろえ
るように制御装置化により膨張弁（７ａ）〜（７Ｃ）’
を制御する。アキュームレータ熱交換器（８）はサブク
ールを積極的に大きくとり。

蒸発器である室内熱交換器（５ａ）〜（５Ｃ）の出口を
湿り状態にして、出口の乾き度がおのおの回路で。

少々変化があっても、安定した能力を得ることを目的と
したものである。また室外熱交換器（３）で。

適正なサブクールをとっていることから室外熱交換器も
有効に使用でき、当然のことながら室内機がすべて運転
した時にも、アキュームレータ熱交換器（８）が正常に
作用するようにアキュームレータ（４）内に多少液冷媒
が溜る程度に冷媒を充填しておく。更に、室内機の運転
台数が減少した場合には。

停止した室内機に対応する源側分岐管の膨張弁（７ａ）
（７ｂ）（７ｃ）を全閉にすることにより、冷媒供給を
停止すると同時に、余剰冷媒はアキュームレータ（４）
内に溜めて、冷媒量の調整を行う。

暖房時には、圧縮機（１）より吐出された高圧ガス冷媒
は点線のように通路を切換えた四方弁（２）を通ってガ
ス側分岐管（＋９ａ）〜（１９ｃ）に設けた電磁弁（６
ａ）〜（６Ｃ）を通り、連結配管（２１ａ）〜（２１Ｃ
）ヲ介して室内熱交換器（５ａ）〜（５Ｃ）へ導かれる
。ここで液化した冷媒は、連結配管（２２ａ）〜（２２
ｃ）を通って室外機へ戻り、源側分岐管（２０ａ）〜（
２０Ｃ）に設けた膨張弁（７ａ）〜（７Ｃ）により減圧
され、室外熱交換器（３）で蒸発し、西方弁（２）、ア
キュームレータ（４）を介して圧縮機へ戻るサイクルを
構成する。このとき圧力センサー（１３と源側分岐管（
２０ａ）〜（２０ｃ）に設けた温度センサー（１７ａ）
〜（１７ｃ）により、室内熱交換器（５ａ）〜（５Ｃ）
出口のサブクールを一定にすると同時に、各々の分岐管
の温度をそろえるように制御装置により膨張弁（７ａ）
〜（７Ｃ）を制御する。　さらに室内機の運転台数が減
少した場合には停止した室内機に対応するガス側分岐回
路の電磁弁を閉じることにより、冷媒供給を停止し、余
剰冷媒は、冷房時と同様にアキュームレータ（４）内に
溜め込んで。

冷媒量の調整を行う。

圧縮機（１）ハ例えばインバータ（不図示）により。

運転周波数が制御され、冷房時は圧力センサーα舶によ
り検出された低圧圧力が一定値となるように制御され、
また暖房時には、圧力センサー０により検出された高圧
圧力（吐出圧力）が一定値となるように制御されるため
、それぞれ、冷房負荷および暖房負荷が大きい程、高い
周波数で運転制御される。

次に本発明に係るバイパス回路の作用について説明する
。

本発明における実施例においては冷房運転時および暖房
運転時、いずれの場合もアキュームレータ（４）には冷
媒が溜り込んだ状態で運転される。アキュームレータ（
４）は二相状態で戻る冷媒を液相部とガス相部に分離し
、ガス冷媒のみが圧縮機（１）の吸込管により吸い込ま
れる。また一方アキュームレータ（４）内の液冷媒は、
アキュームレータ液溜め部に設けたバイパス回路（９）
ヲ通り圧縮機ｆ１１の吸込管に少量流れ込み、圧縮機（
１）には少量の液冷媒が混合したガス冷媒が吸い込まれ
る。このとき液の戻り葦が多くなれば、圧縮機（１１の
吐出ガス冷媒の温度は低下し、また液の戻り量が少なく
なれば。

吐出ガス冷媒の温度は上昇する。バイパス回路（９）に
は膨張弁旧）が設けられ、膨張弁ｒ１１１により液の戻
り量が制御される。すなわち、圧力センサー（１３と温
守センサーα？により圧縮機ｉｌｌの吐出スーパーヒー
トが一定値となるように制ａｇ＃ａｓにより膨張弁口１
１が制御される。また制ａ装置αｇでは吐出スーパーヒ
ートヲ制御するとともに吐出冷媒温度が。

一定値以上となった場合には圧縮機＋１１の能力を下げ
るように、運転周波数を低目に設定して運転を行うよう
に制御する。

第３図はこの制御装置Ｕにより膨張弁α１１及び圧縮機
ｆ１＋を制御する一例を説明するためのフローチャート
である。

フローがスタートするとステップ（６１）で圧力センサ
ーα３によって検出された高圧圧力が高圧飽和温度（ｔ
ｌ）に換算されて入力され、ステップ（６２）で、温度
センサー０により吐出冷媒温度（ｔ　２　殖’検出され
入力される。ステップ（６５）では、これらの温度差と
しての吐出スーパーヒート（ＳＨ）が計算される。ステ
ップ（６４）で、吐出スーパーヒートの目標値（ＳＨｏ
）との差の絶対値１８Ｈ−８ＨＯＩが、１０ｄｅｆ以内
かどうか判断され、１０ｄｅｇ　以内の場合は、ステッ
プ（７０）へうつる。吐出スーパーヒートの目碑値（Ｓ
Ｈｏ）とのずれｌ５Ｈ−８Ｈｏｌが１０　ｄｅｇを上回
る場合、すなわち、吐出スーパーヒートが高鍋ざるか、
または低辿ぎる場合はステップ（６５）で膨張弁Ｑ１１
の開度が計算式Ｎ＝Ｎ＊−４−Ａ　（５Ｈ−８ＨＯ）を
用いて計算される。ここで、Ｎは膨張弁ｆｉ１１の新開
度を、８本は膨張弁口０の変更前開度を、Ａは実験によ
り決まる正の定数をそれぞれ示す。この計算式によれば
吐出スーパーヒート（ＳＨ）が目標値（ＳＨｏ）よりも
低いときは、膨張弁ｃ１１）の開度を閉方向へ。

高いときは開方向へ卵整される。またステップ（６６）
、　（６７）においてはステップ（６５）にて計算され
た膨張弁（１１１の新開度が、開度の上限値を上回らな
いか、また開度の下限値を下回らないか判断され。

上限値を上回る場合はステップ（６８）にて新開度は上
限値に、下限値を下回る場合は、ステップ（６９）にて
新開度は下限値にそれぞれ修正きれる。ステップ（７０
）では温度セン廿−αのによって検出された吐出冷媒温
度（ｔ２）が一定値例えば１２０’Ｃを越えるかどうか
判定され、１２０℃を越える場合はステップ（７１）に
て、圧縮機ｆｌ）の運転周波数が例えば５Ｈｚ低い値に
設定される。ステップ（７１）におけるＦｎは圧縮機ｆ
ｉ＋の新運転周波数を、　　Ｆｎ＊は変更前周波数を示
す。そしてステップ（７２）、　（７５）において。

膨張弁（Ｉｌｌの新開度（Ｎ）および圧縮機ｆｉｌの新
運転周波数（Ｆ’ｎ）が出力これる。

このフローチャートによれば、膨張弁（１１１により圧
縮機への液冷媒の戻り量を制御することにより。

圧縮機ｆｉ＋の吐出スーパーヒートは一定値に制御され
るため、負荷条件等が変化することにより、圧縮機１１
１の能力が変化して冷媒の循環量が大巾に変動したり、
また本実施例における多室形空気調和機のように室内ユ
ニットの運転台数が変化することにより発生する余剰冷
媒等により、アキュームレータ（４）内の冷媒量が、大
幅に変動しても、常に適正量の液冷媒が圧縮機ｆｉ＋に
戻るため、圧縮機（１）が過熱運転したり、または多量
の液冷媒が戻り。

冷凍機油の潤滑不良を起したり、液圧縮による圧縮機ｆ
ｉ＋の損傷を防ぐことができる。

ここで、吐出スーパーヒートの目標値（ＳＨｏ）および
膨張弁開度の上限値、下限値等は実験により決める値が
あるが、この値を適正に選定することにより通常時にお
いては膨張弁口１１の開度調整で吐出スーパーヒートを
制御することにより、圧縮機の能力を低下することなく
、常に許容吐出冷媒温度以下で運転することができ２例
えば冷媒量が知定値よりも少ない場合や、何らかの原因
で熱交換器の能力が低下し、吐出冷媒温度が上昇してし
まう等の異常時には、圧縮機の能力を低下させて吐出冷
媒温？Ｔｈ下げ、圧縮機ｆｉｌを保護することができる
ものである。

また上記実施例は多室形空気調和機について示したが、
１対１の空気調和機においても同様の効果がある。

第４図は、この発明の他の実施例を示す冷媒回路図であ
る。この実施例では、圧力センサ０の代りに自利温度の
検出回路のを使用したもので、圧力の代りにＭ接自利温
眩を検出する唱和温度検出手段である温度センサＱ４＋
により検出している。上記検出回路のは熱交換器■と毛
細管のにより構成され、圧縮機（１）出口の冷媒は熱交
換器により冷却されて二相冷媒となり２毛細管５で圧縮
機（１）の吸入圧力まで減圧され、低温の二相冷媒とな
り熱交換器■で、熱交換することにより、圧縮機ｆ１＋
１００冷媒のエンタルピとほぼ同じエンタルピの低圧冷
媒となりサイクルを完了する。第５図は、この冷媒の挙
動をモリエル線図上で表わしたもので。

実線がこの検出回路の内の冷媒の状態、破線ＡＢＣＤが
連常の冷凍サイクル上の冷媒の状態を表している。、第
５図中、Ｅは２毛細管入口状態を示し。

この場所に温度センサ２４１’ｉ取り付けることにより
。

圧力センサを使わずに高圧圧力直利温度を検出すること
が可能となる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、アキュームレータの
液溜め下部から圧縮機の吸入部に流量制御手段を介して
バイパス回路を設け、圧縮機の吐出温度および吐出スー
パーヒートにより流量制御手段を制御するように構成し
たので、いかなる運転状態においても常に適正の液冷媒
を圧縮機に戻すことができ、液バンクによる潤滑不良や
吐出温度の異常上昇を防止し、運転範囲の広い冷媒装置
が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による空気調和機の冷媒回
路図、第２図は同制御装置のブロック図。 第３図は制御動作を説明するフローチャート図。 第４図は他の実施例を示す冷媒回路図、第５図は同飽和
温度検知回路内の冷媒の状態を表わすモリエル線図、第
６図は従来の空気―和様に使用されたアキュームレータ
の内部構造図である。 ＋１１は圧縮機、（３）は室外熱交換器、（４）はアキ
ュームレータ、　　（５ａ）　〜（５ｃ）は室内熱交換
器、（７ａ）〜（７Ｃ）は膨張弁、（９）はバイパス回
路、ｔｌｌｌＶｉ電子式膨張弁、鰻は制御装置である。 なお図中、ロー符号は同一部分または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器、アキューム
   レータを含んだ冷媒回路と、上記冷媒回路の冷媒循環量
   を制御する制御装置とを設けた冷媒装置において、上記
   アキュームレータの液溜め下部より上記圧縮機の吸入部
   に、流量制御手段を介して連通するバイパス回路を備え
   たことを特徴とする冷媒装置。