JPH01230960A - 冷凍機 - 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】 くイ）産業上の利用分野 本発明は運転容量が切換可能な圧縮機と、熱源側熱交換
器と、減圧装置と、利用側熱交換器とを連結した冷媒回
路を備えた冷凍機に関するものである。

（ロ）従来の技術 本発明を適用しようとする冷凍機は第１図に示すように
圧縮容量が切換可能な圧縮機１と、四方弁２と、熱源側
熱交換器３と、受液器４と、減圧装置５と、利用側熱交
換器６と、アキューｌ、レータ７とが連結されて冷媒回
路８が構成されている。尚、９，１０は冷房用逆止弁、
１１．１２は暖房用逆止弁である。圧縮機１から吐出さ
れた冷媒は吐出ライン１３から四方弁２を介して冷房時
は実線矢印の向きに流れ、又暖房時は破線矢印の向きに
流れ、四方弁２及びアキュームレータ７を介して吸入ラ
イン１４から圧縮Ｒ１に戻る。この時、熱源側熱交換器
３は冷房時には凝縮器、暖房時には蒸発器として作用し
、送風機１５にて外気との熱交換が促進される。又、利
用側熱交換器６は冷房時には蒸発器、暖房時には凝縮器
として作用して二次冷媒回路１６の二次冷媒（たとえば
水）を冷却又は加熱する。そしてこの冷温水がポンプ１
７にて二次冷媒回路１６内を循環され、ファンコイル１
８に供給されて、冷温水と室内空気との熱交換が行なわ
れることにより室内の冷房又は暖房が行なわれる。

此種の冷凍機では冷房運転を行なう際に種々の原因にて
冷媒回路８の高圧側（たとえば熱源側熱交換器３）の冷
媒圧力が上昇して過負荷状態になり、圧縮機１に負担が
掛かることがある。たとえは外気温が高い場合や送風機
１５がエアショートを起こしたり、或いは故障したりし
た場合や、冷媒回路８内の冷媒が過充填になったりした
場合や、初期運転時に二次冷媒温度が高い場合などが考
えられる。又、暖房運転を行なう際にも、二次冷媒回路
１６の水量不足や圧縮機１の圧縮容量調整用のサーモ装
置の設定値ミスや高外気温で暖房負荷が犬などの場合に
冷媒回路８の高圧側（たとえば利用側熱交換器６）の冷
媒圧力が上昇して過負荷状態になる。

従来の冷凍機はこれらの過負荷状態をたとえば冷媒回路
８の吐出ライン１３に設けた高圧カット用の圧力スイッ
チにて検出して圧縮機を停止させるようにしていた。

（ハ）発明が解決しようとする課題 このように構成された従来の冷凍機では、頻繁に圧力ス
イッチが作動して高圧カットとなり運転が中断するのを
防止するため、設定値は最大限高めに設定されていて、
作動までに時間がかかり、圧縮機を十分に保護し得るも
のでなかった。又、特公昭４Ｂ−１０３３４号公報に記
載されているように圧力スイッチにより圧縮機を小容量
運転に切換えるものもあったが、−時的な過負荷状態の
場合、短時間に大容量運転０小容量運転を繰返すため却
って圧縮機の容量調整機構を破損させる虞れを有してい
た。

本発明は上述の事実に鑑みてなされたものであり、冷媒
回路が過負荷状態となった際、圧縮機を小容量運転に切
換えるようにして、高圧カットを防止して運転を鵜続さ
せると共に過負荷に対する圧縮機の保護を行なった冷凍
機を提供するものである。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明の冷凍機は能力可変圧縮機、四方弁、熱源側熱交
換器、・減圧装置、利用側熱交換器などを順次連通して
なるヒートポンプ式冷媒回路と、この冷媒回路の高圧圧
力が一定値以上になると作動して運転を停止させる高圧
スイッチと、前記利用側熱交換器に取付けられた温度セ
ンサと、暖房運転時、前記温度センサの検知温度が第１
の設定温度以下の時に動作し負荷の温度と設定温度との
差に応じて前記圧縮機の能力を変化させる手段と、暖房
運転時、前記温度センサの検知温度が第１の設定温度と
この第１の設定温度より高い第２の設定温度との間の時
に動作しその時点の前記圧縮機の能力を保持する手段と
、暖房運転時、前記温度センサの検知温度が第２の設定
値以上の時に動作し前記圧縮機の能力を低下させる手段
とを具備したものである。

（ホ〉作用 以上のように構成された冷凍機では、利用側熱交換器の
温度に基づいて、■この温度が第１の設定温度以下の時
には通常に圧縮機の能力を変化させ、■温度が第１の設
定温度と第２の設定温度との間にある時には圧縮機の能
力をそのままに保持し、■温度が第２の設定温度以上の
時には圧縮機の能力を下げる動作を夫々の手段が行なう
ものである。これによって利用側熱交換器の温度が上が
るような過負荷状態を抑制し、過負荷による高圧スイッ
チの動作を抑制するものである。

（へ）実施例 以下、本発明の一実施例を第１図の冷凍機に適用して図
面に基づき説明する。

第２図に於いて、（ｊ２）は運転スイッチ１９を介して
直流定電圧が供給される母線である。２ｏはマイクロコ
ンピュータであり、ｉｓ端子ＢＴが母線（ｊ２）に接続
され、’）Ｕｌッ’）端子ＣＬＩ　、ＣＬ２間にはマイ
クロコンピュータ２ｏの自走時間を決める発振器２１が
接続されている。２２は冷暖選択スイッチであり、一端
が母線１）に、他端がマイクロコンピュータ２０の入力
ボート１１に接続されている。

２３は母線（ρ）から直流定電圧が供給され、利用側熱
交換器６の二次冷媒流入温度を検出する温度センサ２４
のアナログ信号を２進のデジタル信号に変換する二次冷
媒温度４！す定回路であり、出力端が入カポ−１−Ｉ２
に接続されている。２５及び２６は冷媒回路８の吐出ラ
イン１３の高圧側冷媒温度（暖房時の利用側熱交換器の
温度）を検出する温度センサ及び冷媒圧力を検出する圧
力スイッチ（２４ｋｇ／ｃｍ　”でＯＮになる）であり
、一端が母線（りに他端が夫々入力ボート１３．Ｉ４に
接続されている。温度センサ２５は検出する温度が第２
の設定値以上で閉路し、この後温度が第１の設定値（く
第２の設定値）以下で開路する。圧力スイッチ２６は検
出値が約２４　ｋｇ／ｃｍ　”　（第２の設定温度に対
応する圧力より高い圧力）で閉路する。

２７は母線（１２）から供給される直流定電圧を利用し
て所定周波数の基準パルスを発生する基準パルス発生器
であり、出力端が入力ボートＩ５に接続されている。

２８は四方弁２の制御リレー２９、送風機１５の電源制
御リレー３０、圧縮機１の電源制御リレー３１及び容量
調整機構制御リレー３２ないし３４からなるリレー回路
であり、各リレーの一端は母線（りに接続され、他端は
夫々反転機構を有するドライバー３５を介して出力ポー
トＰ１ないしＰ６に接続されている。３６は警報ランプ
であり、一端が母線（ｊ２）に接続され、他端が反転機
能を有するドライバー３７を介して出カポ−）−Ｐ７に
接続されている。

第３図はマイクロコンピュータ２０の内部システムを示
すものであり、マイクロコンピュータ２０は入力ポート
１１にローレベルの信号″０゛又はハイレベルの信号“
１°゛の何れの信号があるかによって冷房或いは暖房指
令を発する冷暖指令装置３８と、人力ボートＩ２を介し
て送られてくる最新の温度データを記憶する温度記憶装
置３９と、記憶装置３９の温度データと比較される設定
値が記憶される設定値記憶装置４０と、人力ボートＩ３
にハイレベルの“１パ信号（温度センサ２５が閉路して
いる時）がある時、すなわち温度センサ２５の検出する
温度が第２の設定値を越えた時に出力Ａを発する第１警
報装置４１と、人力ボートＩ４にハイレベルの“１′信
号がある時に出力Ｂを発する第２警報装置４２と、各装
置からの信号をプログラム（図示せず）処理して出力ポ
ートＰ１ないしＰ７から１゛′又は′０″の制御信号を
発生する制御信号発生装置４３と、該装置４３からの指
令により入力ボートＩ５からの基準パルスを利用して夫
々３秒間並びに１０分間の時間計数を行なうタイマー装
置４４並びに４５とから構成きれている。

設定値記憶装置３８は二次冷媒温度と比較される冷房時
及び暖房時の設定値が第４図及び第５図のように決めら
れており、制御信号発生装置４３は両記憶装置３９．４
０の記憶内容を比較して出力ボートＰ３ないしＰ６から
第１表に示す制御信号を発し、圧縮機１の圧縮台量を０
（停止）〜１００％の５段階に調整する。又、制御信号
発生装置４３は冷暖指令装置３８の冷房指令又は暖房指
令を受けて出力ポートＰ１から“０′”信号又は“１°
゛信号を発して制御リレー２８を制御し、四方弁２の切
換制御を行なう。更に又、制御信号発生装置４３は第１
警報装置４１から温度値が第２の設定温度を越えた時の
出力Ａが入ると、タイマー装置４４にセット指令を出し
、３秒後に出力Ａがあると出力ポートＰ３ないしＰ６か
ら〔１゜１．１．０）の制御信号を発して圧縮機１を７
５％の容量運転にするとともにタイマー装置４５にセッ
ト指令を出す。そして７５％の圧縮容量運転はタイマー
装置４５がタイムアツプし、且つ出力Ａがなくなった時
に終了し、１００％運転に戻る。又、第２警報装置４２
から出力が入ると、制御信号発生装置４３は何れの圧縮
容量運転指令中であっても（ｏ、ｏ、ｏ、ｏ）信号を発
して圧縮機１を停止させるとともに出力ポートＰ７から
“１′信号を発して警報ランプ３６を点灯させる。尚、
制御リレー３０は圧縮機１の運転中に出力ボートＰ２か
ら供給される“Ｉ　１１信号により励磁され、送風機１
５を運転きせる。

第　　１　　表 冷暖選択スイッチ２２が閉路される暖房期では冷暖指令
装置３８の暖房指令により、制御信号発生装置４３は出
力ボートＰ１から１”′信号を発して制御リレー２９を
励磁させ、四方弁２を破線状態に切換える。そして制御
信号発生装置４３は記憶装置３９に記憶される二次冷媒
温度と記憶装置４０の暖房時の設定値とを比較して、第
５図特性で示されるように圧縮機１の圧縮容量を制御し
、利用側熱交換器での二次冷媒の加熱が調整されてファ
ンコイル１８にて適度な暖房運転が行なわれるようにす
る。たとえば、二次冷媒流入温度が３８°Ｃであると、
第５図の特性から明らかなように、制御信号発生装置４
３は出力ボートＰ３ないしＰ６から〔１，１，１，１）
の制御信号を発するのでドライバー３５を介し、制御リ
レー３１ないし３４が全て通電される。このため、圧縮
機１は１００％の圧縮容量にて運転を行ない、利用側熱
交換器６にて加熱された二次冷媒がファンコイル１８に
供給されて室内の暖房運転が行なわれる。尚、出力ボー
トＰ２からも１“′信号が供給され、制御リレー３０が
励磁されて送風機１５が運転を行なう。

この運転中に利用側熱交換器６の二次冷媒流入温度が４
２°Ｃを上回ると、制御信号発生装置４３は（１，１，
１，０）の制御信号を発するようになり、圧縮機１に７
５％の容量運転をさせ、この結果、二次冷媒流入温度が
下降に転じ、４０°Ｃを上回ると、再び圧縮機１を１０
０％運転に戻す。

又、逆に二次冷媒流入温度が更に上がり、４３℃を上回
ると、制御信号発生装置４３は（１，１゜０．０〕の制
御信号を発して圧縮機１を５０％容量運転にする。この
ようにして制御信号発生装置４３は第５図特性に従って
二次冷媒流入温度と設定値との比較を行ない、圧縮機１
が負荷に見合った圧縮容量となるように０（停止）〜１
００％の５段階に自動制御する。

圧縮機１の１００％容量運転中に、外気温下降等の原因
により冷媒回路８の高圧側冷媒圧力が上昇し、且つ高圧
側の冷媒温度が上昇すると吐出ライン１３に設けた温度
センサ２５の検出温度が第６図に示すように第２の設定
値を越えると、第１警報装置４１が出力Ａを制御信号発
生装置４３へ出力する。これによって制御信号発生装置
４３はタイマー装置な４４にセット指令を出す。そして
３秒後、タイマー装置４４がタイムアツプした際にこの
信号があると、制御信号発生装置４３は［，１，１，０
）の制御信号を発して圧縮機１を７５％の圧縮容量運転
にするとともにタイマー装置４５にセット指令を出す。

圧縮機１が１００％運転から７５％運転に切換わること
により高圧側温度は図示のように低下する。この時高圧
側温度が第１の設定値以下（出力Ａがなくなる）になら
ないと圧縮機１が１００％運転に復帰しないようにして
いる。すなわち、高圧側温度が第１の設定温度と第２の
設定温度との間にある時は圧縮機１を７５％運転のまま
で保持している。

さらに、制御信号発生装置４３はタイマー装置４５の１
０分間の時間計数中、出力Ａの有無と無関係に７５％の
圧縮容量運転を継続させる。もし、冷媒回路８の高圧側
冷媒圧力上昇が短時間のエアショートや始動時に二次冷
媒温度が高いことなどのように一次的な原因によるもの
であると、１０分経過前に圧力スイッチ２５が開路して
出力Ａがなくなるが、この場合には第６図に示すように
タイマー装置４５のタイムアツプ時に圧縮機１を１００
％容量渾転に戻す。

一方、冷媒圧力の上昇の原因が外気温Ｆ降にあり、長時
間続くときには、タイマー装置４５のタイムアツプ後も
外気温が上がって高圧側冷媒温度が第１（７）設定温度
を下回り、温度上ンサ２５が開路するまで７５％の圧縮
容量運転が継続される。

又、高圧側冷媒圧力が２４ｋｇ／ｃｍ”を越え、圧力ス
イッチ２６が閉路した時には第２警報装置４２の出力Ｂ
が制御信号発生装置４３に入ることにより、制御信号発
生装置４３は出力ポートＰ３ないしＰ６から（０，０，
０，０）信号を発して圧縮機１を停止させ、出力ポート
Ｐ２から“１パ信号を発して送風機１５を停止さけると
ともに出力ポートＰ７から“１゛信号を発して警報ラン
プ３６を点灯さけ異常状態を表示する。

尚、冷Ｄ３期で冷暖選択スイッチ２２が閉路されている
時には四方弁２が実線の状態に切換って冷媒が実線矢印
のりｊ向に流れ冷房期用の運転が行なわれる。第４図は
冷房期における二次冷媒温度と圧縮機容量率とを示した
説明図である。

（ト）発明の効果 本発明は能力可変圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、減
圧装置、利用側熱交換器などを順次連通してなるヒ〜ト
ボンブ式冷媒回路と、この冷媒回路の高圧圧力が一定値
以上になると作動して運転を停止させる高圧スイッチと
、前記利用側熱交換器に取付けられた温度センサと、暖
房運転時、前記温度センサの検知温度が第１の設定温度
基−トの時に動作し負荷の温度と設定温度との差に応し
て前記圧縮機の能力を変化させる手段と、暖房運転時、
前記温度センサの検知温度が第１の設定温度とこの第１
の設定温度より高い第２の設定温度との間の時に動作し
その時点の前記圧縮機の能力を保持する手段と、暖房運
転時、前記温度センサの検知温度が第２の設定値以上の
時に動作し前記圧縮機の能力を低下させる手段とを具備
したので、利用側熱交換器の温度が第２の設定値を越え
た時には圧縮機の運転容量を下げ、利用側熱交換器の温
度がこれ以上高くなるのを抑制している。すなわち利用
側熱交換器の温度の上昇時に、同時に上昇している冷媒
回路内の高圧圧力が一定値以上になるのを抑制し高圧ス
イッチの頻繁な作動を防ぐことができる。また圧縮機の
能力を保持する手段によって圧縮機の能力の増加を押え
てエネルギ消費を減らすので省エネルギ効果をも得られ
る冷凍機を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用可能な冷凍機の一例を示す冷媒回
路図、第２図は本発明の冷凍機の一実施例を示す電気回
路図、第３図は第２図のマイクロコンピュータの内部シ
ステムの一例を示すブロック線図、第４図ないし第６図
は本実施例の動作説明用の説明図である。 １・・・圧縮機、　　３・・・熱源側熱交換器、　　５
・・・減圧装置、　　６・・・利用側熱交換器、　８・
・・冷媒回路、　　２０・・・マイクロコンピュータ、
　　２５・・・温度センサ、　　３１ないし３４・・・
制御リレー、　　４３・・・制御信号発生装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）能力可変圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、減圧
   装置、利用側熱交換器などを順次連通してなるヒートポ
   ンプ式冷媒回路と、この冷媒回路の高圧圧力が一定値以
   上になると作動して運転を停止させる高圧スイッチと、
   前記利用側熱交換器に取付けられた温度センサと、暖房
   運転時、前記温度センサの検知温度が第１の設定温度以
   下の時に動作し負荷の温度と設定温度との差に応じて前
   記圧縮機の能力を変化させる手段と、暖房運転時、前記
   温度センサの検知温度が第１の設定温度とこの第１の設
   定温度より高い第２の設定温度との間の時に動作しその
   時点の前記圧縮機の能力を保持する手段と、暖房運転時
   、前記温度センサの検知温度が第２の設定値以上の時に
   動作し前記圧縮機の能力を低下させる手段とを具備した
   ことを特徴とする冷凍機。