JPH01203849A - 空気調和機 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明はヒートポンプ式冷凍サイクルの構成を改良し
た空気調和機の改良に関する。

（従来の技術） 一般に、空気調和機として複数の室内ユニットを備えた
マルチ式の構成のものが知られている。

第６図はこの種のマルチ式空気調和機のヒートポンプ式
冷凍サイクルを示すもので、Ａは室外ユニット、Ｂは分
岐ユニット、Ｃ，Ｄ、Ｅは室内ユニットである。室外ユ
ニットＡは２台の能力可変圧縮機１．２を備え、その圧
縮機１，２を逆止弁３゜４をそれぞれ介して並列に接続
している。そして、圧縮機１，２、四方弁５、室外熱交
換器６、暖房用膨張弁７と冷房サイクル形成用逆止弁８
との並列体、リキッドタンク９、電動式流量調整弁１１
゜２１．３１、冷房用膨張弁１２，２２．３２と暖房サ
イクル形成用逆止弁１３，２３．３３との並列体、室内
熱交換器１４，２４．３４、ガス側聞閉弁（電磁開閉弁
）１５，２５．３５、アキュームレータ１０などを順次
連通し、ヒートポンプ式冷凍サイクルを構成している。

なお、冷房用膨張弁１２．２２．３２はそれぞれ感温筒
１２ａ。

２２ａ、３２ａを有しており、これらの感温筒１２ａ、
２２ａ、３２ａを室内熱交換器１４゜２４．３４のガス
側冷媒配管にそれぞれ取付けている。

また、室内熱交換器１４．２４．３４は冷凍サイクル内
で並列に接続させている。そして、冷房運転時には第６
図中に実線矢印で示す方向に冷媒を流して室外熱交換器
６を凝縮器、室内熱交換器１４．２４．３４を蒸発器と
してそれぞれ機能させる冷房サイクルを形成し、暖房運
転時には同図中に点線矢印で示す方向に冷媒を流して室
内熱交換器１４，２４．３４を凝縮器、室外熱交換器６
を蒸発器としてそれぞれ機能させる暖房サイクルを形成
するようにしている。

さらに、この種のものにあっては各室内ユニットＣ，Ｄ
、Ｈの要求能力を満足するように圧縮機１．２の運転台
数および能力を制御するとともに、流量調整弁１１．２
１．３１の開度をそれぞれ制御して各室内熱交換器１４
，２４．３４への冷媒流量を調整している。そして、冷
房用膨張弁１２゜２２．３２によって冷媒流量の変化に
かかわらず、各室内熱交換器１４，２４．３４における
冷媒過熱度を一定に維持し、安定かつ効率の良い運転を
行なうようにしている。したがって、例えば各室内ユニ
ットＣ，Ｄ、Ｈの要求能力が設定能力より小さい場合に
は１台の圧縮機１の能力の増減によってこの要求能力に
応じ、この要求能力が設定能力より増大した場合には圧
縮機１とともに圧縮機２を同時に駆動するようにしてい
る。また、このように２台の圧縮機１，２を同時に駆動
している状態で各室内ユニットＣ，Ｄ、Ｅからの要求能
力が小さくなると圧縮機２の能力が徐々に低減し、さら
には圧縮機２の運転が停止して１台の圧縮機１のみの運
転となる。

ところで、上記従来構成のものにあっては例えば運転中
の各室１内ユニットＣ，Ｄ、Ｅの空気負荷が高い場合の
ように冷媒のスーパーヒートが大きい場合には圧縮機１
．２からの冷媒吐出温度が通常運転時の冷媒吐出温度よ
りも極端に上昇するおそれがあるので、圧縮機１．２の
内部で冷媒の劣化が急速に進み、潤滑油の炭化や各圧縮
機１，２内のピストン、コンロッド等の摺動部位の焼付
き等が発生し易い問題があった。さらに、圧縮機１゜２
の冷媒吸込み温度が高い場合には圧縮機１，２のモータ
の巻線温度が上昇し、絶縁的に圧縮機１゜２の使用規格
範囲を越えるおそれがあった。

（発明が解決しようとする課題） 従来構成のものにあっては圧縮機１．２からの冷媒吐出
温度の極端な上昇を防止することができないので、圧縮
機１，２の内部で冷媒の劣化が急速に進み、潤滑油の炭
化や各圧縮機１．２内のピストン、コンロッド等の摺動
部位の焼付き等が発生し易い問題があるとともに、圧縮
機１．２の冷媒吸込み温度の上昇にともない圧縮機１．
２のモータの巻線温度が上昇し、絶縁的に圧縮機１゜２
の使用規格範囲を越える等の不具合があった。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、圧縮機
からの冷媒吐出温度の極端な上昇や冷媒吸込み温度の上
昇等を防止することができ、比較的迅速に最適なサイク
ル温度で安定運転させることができる空気調和機を提供
することを目的とするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は冷凍サイクル内の液冷媒流通路と圧縮機の吸
込み通路との間を連結するサイクル冷却用のバイパス通
路を設け、弁開度制御可能な流星調整弁をこのバイパス
通路内に介設させるとともに、圧縮機の冷媒吸込み温度
および冷媒吐出温度を検出する吸込み温度センサおよび
吐出温度センサをそれぞれ設け、各温度センサからの検
出温度が所定の設定温度より小さい場合には流量調整弁
を全閉状態で保持させ、この検出温度が所定の設定温度
に達した時点で流量調整弁の弁開度を開制御させるサイ
クル冷却手段および各温度センサからの検出温度が所定
の設定温度に達する前の−定区間の各温度センサからの
検出温度の変化率を検出し、この検出結果に応じて流量
調整弁の初期開度値を可変制御させる初期開度値可変制
御手段をそれぞれ設けたものである。

（作用） 冷凍サイクル駆動中、圧縮機の冷媒吸込み温度および冷
媒吐出温度のうちの何れかが設定温度に達した場合に流
量調整弁を開操作させることにより、冷凍サイクル内の
液冷媒流通路からサイクル冷却用のバイパス通路を介し
て圧縮機の吸込み通路側に低温状態の液冷媒の一部を導
入させ、圧縮機の吸込み通路内の冷媒温度を低下させる
とともに、各温度センサからの検出温度が所定の設定温
度に達する前の一定区間の各温度センサからの検出温度
の変化率を検出し、この検出結果に応じて流ｆｆｉ調整
弁の初期開度値を可変制御させることにより、圧縮機の
冷媒吸込み温度および冷媒吐出温度の温度上昇時におけ
る圧縮機の吸込み通路内の冷媒温度の低下を早め、冷凍
サイクルが安定するまでの時間を短縮するようにしたも
のである。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を第１図乃至第５図を参照し
て説明する。なお、第１図乃至第５図中で第６図と同一
部分には同一の符号を付してその説明を省略する。

第１図中で、４１ａは一方の圧縮機１の冷媒吸込み側聞
管、４１ｂはこの圧縮機１の冷媒吐出側配管、４２ａは
他方の圧縮機２の吸込み側聞管、４２ｂはこの圧縮機２
の冷媒吐出側配管である。

この場合、再圧縮機１．２の冷媒吸込み側聞管４１ａ、
４２ａは共通の冷媒吸込み管４３Ｈに連結させていると
ともに、再圧縮機１，２の冷媒吐出側配管４１ｂ、４２
ｂも同様に共通の冷媒吐出管４３ｂに連結させており、
冷媒吸込み側聞管４１ａ、４２ａおよび冷媒吸込み管４
３ａによって再圧縮機１．２の冷媒吸込み通路４４ａ１
冷媒吐出側配管４１ｂ、４２ｂおよび冷媒吐出管４３ｂ
によって再圧縮機１，２の冷媒吐出通路４４ｂをそれぞ
れ形成させている。

さらに、再圧縮機１．２の冷媒吐出側配管４１ｂ、４２
ｂにはオイルセパレータ４５．４６をそれぞれ介設させ
ている。これらのオイルセパレータ４５．４６にはオイ
ル戻し管４７．４８の一端を連結させており、これらの
オイル戻し管４７．４８の他端は再圧縮機１．２の冷媒
吸込み側聞管４１ａ、４２ａにそれぞれ連結させている
。

また、圧縮機１のケース底部には第２図に示すように均
油管４９の一端を連結させている。この均油管４９の他
端は他方の圧縮機２のケース底部に連結させている。

一方、冷凍サイクル内の液冷媒流通路、例えば暖房用膨
張弁７と冷房サイクル形成用逆止弁８との並列体と、リ
キッドパイプ９との間に配設させた冷媒管（液冷媒流通
路）５０にはサイクル冷却用のバイパス通路５１の一端
を連結させている。

このバイパス通路５１の他端は冷媒吸込み管４３ａに連
結させている。また、このバイパス通路５１には弁開度
制御可能なパルスモータバルブ（流量調整弁）５２を介
設させている。

さらに、冷凍サイクルの冷媒吐出管４３ｂには圧力セン
サ５３を取付けるとともに、圧縮機１゜２の冷媒吸込み
側聞管４１ａ、４２ａには冷媒吸込み温度を検出する吸
込み温度センサ５４，５５、圧縮機１．２の冷媒吐出側
配管４１ｂ、４２ｂには冷媒吐出温度を検出する吐出温
度センサ５６゜５７をそれぞれ取付けている。

また、第３図は空気調和機本体の制御回路を示すもので
ある。この第３図中で、６０は室外ユニットＡに装着さ
せた室外制御部である。この室外制御部６０はマイクロ
コンピュータおよびその周辺回路などからなり、外部に
パルスモータバルブ５２、圧力センサ５３、吸込み温度
センサ５４゜５５、吐出温度センサ５６，５７およびイ
ンバータ回路６１．６２を接続している。この場合、イ
ンバータ回路６１．６２は交流電源６３の電圧を整流し
、それを室外制御部６０の指令に応じたスイッチングに
よって所定周波数の交流電圧に変換し、圧縮機モータＩ
Ｍ、２Ｍにそれぞれ駆動電力として供給するものである
。

また、７０は分岐ユニットＢに装着させたマルチ制御部
である。このマルチ制御部７ｏはマイクロコンピュータ
およびその周辺回路などがらなり、外部に接続させた流
量調整弁１１．２１．３１および開閉弁１５，２５．３
５をそれぞれ駆動制御するものである。

さらに、８０，９０，１００は室内ユニットＣ２Ｄ、Ｈ
にそれぞれ装着させた室内制御部である。

これらの室内制御部８０，９０，１００はマイクロコン
ピュータおよびその周辺回路などがらなり、外部に運転
操作部位８１，９１，１０１および室内温度センサ８２
，９２，１０２をそれぞれ接続している。そして、各室
内制御部８０．９０゜１００は周波数設定信号ｆ７．ｆ
２．ｆ３を各室内ユニットＣ，Ｄ、Ｈの要求能力として
マルチ制御部７０に転送するようになっている。また、
マルチ制御部７０は転送されてくる周波数設定信号ｆ）
、ｆ２．ｆ３にもとづいて各室内ユニットＣ１Ｄ、Ｈの
要求能力の総和を求め、それに対応する周波数設定信号
ｆｏを室外制御部６ｏに転送するようになっている。

次に、上記構成の作用を説明する。例えば、全ての室内
ユニットＣ，Ｄ、Ｅが冷房運転を行なっている場合には
室内ユニットＣの室内制御部８０は室内温度センサ８２
の検出温度と運転操作部８１で設定された設定温度との
差を演算し、その温度差に対応する周波数設定信号ｆ１
を要求冷房能力としてマルチ制御部７０に転送する。同
様に、室内ユニットＤ、Ｈの室内制御部９０，１００も
周波数設定信号ｆ２．ｆ３を要求冷房能力としてマルチ
制御部７０に転送する。

さらに、マルチ制御部７０では転送されてくる周波数設
定信号ｆｌ、ｆ２．ｆ３にもとづいて各室内ユニットＣ
，Ｄ、Ｅの要求冷房能力の総和を求め、この総和に対応
する周波数設定信号ｆｏを室外制御部６０に転送する。

この室外制御部６０では転送されてくる周波数設定信号
ｆ。に応じて圧縮機１．２の運転台数および運転周波数
（インバータ回路６１．６２の出力周波数）Ｆを制御す
る。この場合、室外制御部６０では要求冷房能力の総和
が設定冷房能力よりも小さい場合には１台の圧縮機１の
みを駆動し、要求冷房能力の総和が設定冷房能力よりも
大きくなると２台の圧縮機１゜２を同時に駆動するよう
にしている。

一方、空気調和機本体の運転（冷房、暖房および除霜運
転）中は吸込み温度センサ５４，５５および吐出温度セ
ンサ５６．５７によって圧縮機１゜２の冷媒吸込み温度
および冷媒吐出温度をそれぞれ検出させている。そして
、第４図中にＡゾーンで示すように各温度センサ５４，
５５．５６゜５７からの検出温度が全て所定の設定温度
Ｔｌよりも小さい状態であることが検出されている場合
には室外制御部６０によってパルスモータバルブ５２が
全閉状態で保持される。また、各温度センサ５４，５’
５．５６．５７からの検出温度のうちの何れかが所定の
設定温度Ｔｌに達すると室外制御部６０によって次のよ
うなパルスモータバルブ５２の開度制御が行なわれる。

このパルスモータバルブ５２の開度制御時には各温度セ
ンサ５４，５５．５６．５７からの検出温度のうち、最
初に設定温度Ｔ１に達した温度センサの検出値を優先さ
せるようにしており、最初に設定温度Ｔ１に達した温度
センサの検出温度にもとづいてパルスモータバルブ５２
の開度制御を行なうようにしている。そして、基準とな
る温度センサの検出温度が設定温度Ｔｌを越えてＢゾー
ン内の温度に達すると室外制御部６０によってパルスモ
ータバルブ５２を初期設定開度ｎに開操作させる。その
ため、このパルスモータバルブ５２の開操作にともない
冷媒管５０内の低温冷媒をサイクル冷却用のバイパス通
路５１内を介して冷媒吸込み管４３ａ側に流入させるこ
とができるので、この低温状態の流入冷媒によって冷媒
吸込み管４３ａ側の冷媒温度を効果的に低下させること
ができる。

また、パルスモータバルブ５２の開度は初期設定開度ｎ
に開操作させた後、所定の時間単位毎に所定のステップ
数（ｎパルス）ずつ徐々に増大させる。そして、基準と
なる温度センサの検出温度が設定温度Ｔ１よりも低下し
たＣゾーンに達した状態が検出されるとその時点でパル
スモータバルブ５２の開度増大動作を停止させ、その時
点の開度でパルスモータバルブ５２を保持させる。また
、基準となる１Ｍ度センサの検出温度がＣゾーンからＤ
ゾーンまで低下すると所定の時間単位毎に所定のステッ
プｈ（ｎパルス）ずつパルスモータバルブ５２の開度を
徐々に縮小させる。そして、このパルスモータバルブ５
２の開度縮小動作によってパルスモータバルブ５２の開
度が０、すなわちパルスモータバルブ５２が全閉された
時点で初期状態に戻る。

なお、圧縮機１，２の運転停止時および起動後、一定時
間が経過する前は各温度センサ５４，５５．５６．５７
からの温度検出値は無視される。

次に、パルスモータバルブ５２の初期設定開度ｎの設定
動作について説明する。まず、第５図に示すようにパル
スモータバルブ５２の開度制御を行なう所定の設定温度
Ｔｌよりも低温状態の第２の設定温度Ｔ２およびこの第
２の設定温度Ｔ２と設定温度Ｔ１との間に第３の設定温
度Ｔ３をそれぞれ設定する。そして、空気調和機本体の
起動後、各温度センサ５４，５５．５６．５７からの検
出温度が所定の設定温度Ｔ、に達する前に、この検出温
度が第２の設定温度Ｔ２に達した時点と第３の設定温度
Ｔ３に達した時点との間の一定区間で各温度センサ５４
，５５．５６．５７からの検出温度の変化率を検出し、
この検出結果に応じてパルスモータバルブ５２の初期開
度値ｎを次のように可変制御させる。なお、第５図中で
、（１）は最も検出温度の変化率が小さい温度特性、（
■）。

は最も検出温度の変化率が大きい温度特性、（ｎ）は温
度特性（１）と（ＩＩＩ）との間の中間状態の温度特性
をそれぞれ示すものである。そして、温度特性（１）の
ように検出温度の変化率が最も小さい場合にはパルスモ
ータバルブ５２の初期開度値ｎを最も小さい値ｎ１、温
度特性（ＩＩＩ）のように検出温度の変化率が最も大き
い場合にはパルスモータバルブ５２の初期開度値ｎを最
も大きい値ｎ３、温度特性（ｎ）のように検出温度の変
化率が中間状態の場合にはパルスモータバルブ５２の初
期開度値ｎも中間の値ｎ２にそれぞれ設定し、空気調和
機本体の運転にともない各温度センサ５４．５５．５６
．５７からの検出温度が所定の設定温度Ｔ１に達した時
点で検出温度の変化率に対応すせてパルスモータバルブ
５２を上述した初期開度値ｎの各設定値ｎ３、ｎ２、ｎ
３にそれぞれ開操作させている。

そのため、この場合にはパルスモータバルブ５２の初期
開度値ｎを一定に固定させた場合に比べて圧縮機１．２
の吸込み通路４４ａ内の冷媒温度の低下を早めることが
でき、冷凍サイクルが安定するまでの時間を短縮させる
ことができる。

そこで、１−記構底のものにあっては冷凍サイクル駆動
中、吸込み温度センサ５４，５５および吐出温度センサ
５６，５７によって圧縮機１．２の冷媒吸込み温度およ
び冷媒吐出温度をそれぞれ検出させ、各温度センサ５４
，５５．５６．５７からの検出温度のうちの何れかが設
定温度Ｔ１に達した場合にパルスモータバルブ５２を開
操作させることにより、冷凍サイクル内の液冷媒流通路
からサイクル冷却用のバイパス通路５１を介して圧縮機
１，２の吸込み通路４４ａ側に低温状態の液冷媒の一部
を導入させるようにしたので、この低温の導入冷媒によ
って圧縮機１，２の吸込み通路４４ａ内の冷媒温度を低
下させることができる。

そのため、冷凍サイクル駆動中、従来のような圧縮機１
，２からの冷媒吐出温度の極端な上昇や冷媒吸込み温度
の上昇等を防止することができるので、冷媒の劣化を防
止することができ、潤滑油の炭化や各圧縮機１．２内の
ピストン、コンロッド等の摺動部位の焼付きや、圧縮機
１，２のモータの巻線温度の極端な上昇を防止して最適
なサイクル温度で安定運転させることができる。さらに
、冷凍サイクル駆動中、冷媒量のばらつきが発生した場
合であってもこれらのばらつきを比較的短時間で修正す
ることができるので、冷凍サイクル中の極端な圧力変動
等を防止することができる。また、各温度センサ５４．
５５．５６．５７からの検出温度が所定の設定温度Ｔ１
に達する前の一定区間（設定温度Ｔ２と設定温度Ｔ３と
の間）の各温度センサ５４，５５．５６．５７からの検
出温度の変化率を検出し、この検出結果に応じてパルス
モータバルブ５２の初期開度値ｎを可変制御させるよう
にしたので、圧縮機１．２の冷媒吸込み温度および冷媒
吐出温度の温度上昇時における圧縮機１．２の吸込み通
路４４ａ内の冷媒温度の低下を早めることができ、冷凍
サイクルが安定するまでの時間を短縮することができる
。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施でき
ることは勿論である。

［発明の効果］ この発明によれば冷凍サイクル内の液冷媒流通路と圧縮
機の吸込み通路との間を連結するサイクル冷却用のバイ
パス通路を設け、弁開度制御可能な流Ｗ　２整弁をこの
バイパス通路内に介設させるとともに、圧縮機の冷媒吸
込み温度および冷媒吐出温度を検出する吸込み温度セン
サおよび吐出温度センサをそれぞれ設け、各温度センサ
からの検出温度が所定の設定温度より小さい場合には流
量調整弁を全閉状態で保持させ、この検出温度が所定の
設定温度に達した時点で流量調整弁の弁開度を開制御さ
せるサイクル冷却手段および各温度センサからの検出温
度が所定の設定温度に達する前の一定区間の前記各温度
センサからの検出温度の変化率を検出し、この検出結果
に応じて流量調整弁の初期開度値を可変制御させる初期
開度値可変制御手段をそれぞれ設けたので、圧縮機から
の冷媒吐出温度の極端な上昇や冷媒吸込み温度の上昇等
を防止することができ、比較的迅速に最適なサイクル温
度で安定運転させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図はこの発明の一実施例を示すもので、
第１図は空気調和機内の冷凍サイクルを示す全体の概略
構成図、第２図は２台の圧縮機間の均油管の取付は状態
を示す概略構成図、第３図は冷凍サイクルの制御回路を
示す全体の概略構成図、第４図はパルスモータバルブの
制御状態を説明するための温度特性図、第５図はパルス
モータバルブの初期開度値の設定動作を説明するための
温度特性図、第６図は従来の空気調和機内の冷凍サイク
ルを示す全体の概略構成図である。 １．２・・・圧縮機、４４・・・冷媒吸込み通路、５０
・・・冷媒管（液冷媒流通路）、５１・・・バイパス通
路、５２・・・パルスモータバルブ（流量調整弁）、５
４゜５５・・・吸込み温度センサ、５６．５７・・・吐
出温度センサ、６０・・・室外制御部。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 冷凍サイクル内の液冷媒流通路と圧縮機の吸込み通路と
   の間を連結するサイクル冷却用のバイパス通路と、この
   バイパス通路内に介設させた開度制御可能な流量調整弁
   と、前記圧縮機の冷媒吸込み温度および冷媒吐出温度を
   検出する吸込み温度センサおよび吐出温度センサと、前
   記各温度センサからの検出温度が所定の設定温度より小
   さい場合には前記流量調整弁を全閉状態で保持させ、こ
   の検出温度が所定の設定温度に達した時点で前記流量調
   整弁の弁開度を開制御させるサイクル冷却手段と、前記
   各温度センサからの検出温度が所定の設定温度に達する
   前の一定区間の前記各温度センサからの検出温度の変化
   率を検出し、この検出結果に応じて前記流量調整弁の初
   期開度値を可変制御させる初期開度値可変制御手段とを
   具備したことを特徴とする空気調和機。