JPH0137669B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は圧縮容量が切換え可能な圧縮機と、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の制御方法に
関するものである。 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、アキユームレー
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及びアキユームレータ７を
介して吸入ライン１４から圧縮機１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１７にて二次冷媒回路１６内を循環され、フ
アンコイル１８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
ば外気温が高い場合や送風機１５がエアシヨート
を起こしたり、或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つたりした場合や、
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
が大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。 従来の制御装置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に設けた高圧カツ
ト用の圧力スイツチにて検出して圧縮機を停止さ
せるようにしているが、頻繁に圧力スイツチが作
動して高圧カツトとなり運転が中断すのを防止す
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
得るものでなかつた。又、圧力スイツチにより圧
縮機を小容量運転に切換えるものもあつたが、一
時的な過負荷状態の場合、短時間に大容量運転←→
小容量運転を繰返すため却つ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、圧縮機の大容量運転中に冷媒回路が過負荷状
態となつた際、圧縮機を小容量運転に切換えるよ
うにして、高圧カツトを防止して運転を継続させ
るとともに圧縮機を保護できるようになし、且つ
この小容量運転が所定時間継続するようにして大
容量運転と小容量運転の短時間での繰返しを阻止
し、容量調整機構の破損を防止することを目的と
する。 以下、本発明の一実施例の第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、ｌは運転スイツチ１９を介し
て直流定電圧が供給される母線である。２０はマ
イクロコンピユータであり、電源端子BTが母線
ｌに接続され、クロツク端子CL１，CL２間には
マイクロコンピユータ２０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
ツチであり、一端が母線ｌに、他端がマイクロコ
ンビユータ２０の入力ポートＩ１に接続されてい
る。 ２３は母線ｌ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測定回路であり、出力端
が入力ポートＩ２に接続されている。２５及び２
６は冷媒回路８の吐出ライン１３の冷媒圧力を検
出する圧力スイツチであり、一端が母線ｌに他端
がそれぞれ入力ポートＩ３，Ｉ４に接続されてい
る。 ２７は母線ｌから供給される直流定電圧を利用
した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、出力端が入力ポート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３
４からなるリレー回路であり、各リレーの一端は
母線ｌに接続され、他端はそれぞれ反転機構を有
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ｌに接続され、他端が反転機能を
有するドライバー３７を介して出力ポートＰ７に
接続されている。 第３図はマイクロコンピユータ２０の内部シス
テムを示すものであり、マイクロコンピユータ２
０は入力ポートＩ１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
によつて冷房或いは暖房指令を発する冷暖指令装
置３８と、入力ポート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、入力ポー
トＩ３にハイレベルの“１”信号がある時に出力
Ａを発する第１警報装置４１と、入力ポート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
指令により入力ポートＩ５からの基準パルスを利
用してそれぞれ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とから構成さ
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３９，４０の記憶内容を比較して出
力ポートＰ３ないしＰ６から第１表に示す制御信
号を発し、圧縮機１の圧縮容量を０（停止）〜100
％の５段階に調整する。又、制御信号発生装置４
３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から出力Ａが入ると、出
力ポートＰ３ないしＰ６から〔１，１，１，１〕
の信号を発する圧縮機１の100％圧縮容量運転中
に限り、タイマー装置４４にセツト指令を出し、
３秒後に出力Ａがあると出力ポートＰ３ないしＰ
６から〔１，１，１，０〕の制御信号を発して圧
縮容量１を75％の容量運転にするとともにタイマ
ー装置４５にセツト指令を出す。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がなくなつた時に終了し、100％
運転に戻る。又、第２警報装置４２から出力Ｂが
入ると、制御信号発生装置４３は何れの圧縮容量
運転指令中であつても〔０，０，０，０〕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
中に出力ポートＰ２から供給される“１”信号に
より励磁され、送風機１５を運転させる。

【表】 今、冷房期で冷暖選択スイツチ２２が開始され
ているものとする。運筒スイツチ１９が閉路され
ると、マイクロコンピユータ２０は入力ポートＩ
２から入つてくる利用側熱交換器６の二次冷媒流
入温度データを記憶装置３９に記憶する。そして
二次冷媒流入温度が14℃であると、第４図の特性
から明らかなように、制御信号発生装置４３は出
力ポート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にて冷却された二次冷
媒がフアンコイル１８に供給されて室内の冷房運
転が行なわれる。尚、出力ポート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が運転を行ない、出力ポートＰ１
は“０”信号であるため、制御リレー２９は通電
されず、四方弁２は実線状態にある。 この運転中に利用側熱交換器６の二次冷媒流入
温度が10℃を下回ると、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75％の容量運転をさせ、この結
果、二次冷媒流入温度が上昇に転じ、12℃を上回
ると、再び圧縮機１を100％運転に戻す。又、逆
に二次冷媒流入温度が更に下がり、９℃を下回る
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４
図特性に従つ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が負荷に見合つた圧縮容量
となるように０（停止）〜100％の５段階に自動制
御する。 圧縮機１の100％容量運転中に、外気温上昇等
の原因により冷媒回路８の高圧側冷媒圧力が上昇
し、吐出ライン１３に設けた圧力スイツチ２５の
検出圧力が第６図に示すように22Kg／cm²を超える
と圧力スイツチ２５が閉路する。するとマイクロ
コンピユータ２０は入力ポートＩ３に現われる
“１”信号を第１警報装置４１が判別し、出力Ａ
が制御信号発生装置４３に供給されるので、制御
信号発生装置４３はタイマー装置４４にセツト指
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出力Ａがあると、制御信号発
生装置４３は〔１，１，１，０〕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にセツト指令を出す。圧縮機
１が100％運転から75％運転に切換わることによ
り高圧側圧力は図示のよのに急速に低下し、約３
Kg／cm²程度下がつて圧縮機１の負担を軽くする。
ここでは圧力スイツチ２５のデイフアレンシヤル
を3.5Kg／cm²とつて復帰圧力を18.5Kg／cm²に決め
てあるので、75％運転になつても圧力スイツチ２
５がすぐに開路することはない。そして制御信号
発生装置４３はタイマー装置４５の10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ヨートや始動時に二
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ツチ
２５が開発して出力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％容量運転に戻す。 一方、冷媒圧力の上昇の原因が外気温上昇にあ
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下つて高圧側冷媒圧力が
18.5Kg／cm²を下回り、圧力スイツチ２５が開路す
るまで75％の圧縮容量運転が継続する。圧縮機１
が75％以下の小容量運転を行なつている時に圧力
スイツチ２５が閉路した場合は上述の容量変更制
御は行なわれない。このように圧縮機１の小容量
運転中に高圧側冷媒圧力が22Kg／cm²を越えるの
は、極度のエアシヨートや冷媒の過充填若しくは
送風機１５の故障などが考えられるからである。 そこで高圧側冷媒圧力が24Kg／cm²を越え、圧力
スイツチ２６が閉路した時点で第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”信号
を発して送風機１５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
を点灯させ異常状態を表示する。尚、前述の100
％から75％への小容量運転切換中に圧力スイツチ
２６が閉路した場合も同様に制御する。 冷暖選択スイツチ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は出力ポート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
れてフアンコイル１８にて適度な暖房運転が行な
われるようにする。 この場合も、圧縮機１が100％の圧縮容量運転
中に冷媒回路８の高圧側冷媒圧力が上昇して過負
荷状態になり、圧力スイツチ２５が作動すると、
冷房時と同様の圧縮機制御が行なわれ、冷媒回路
８の高圧側冷媒圧力を下げて圧力スイツチ２６の
作動を防止し、運転を継続させるとともに圧縮機
１の負担を軽減する。又、75％以下の小容量運転
中に圧力スイツチ２６が作動した場合も同様であ
る。 尚、上述の実施例において圧力スイツチ２５を
吐出ライン１３に設置したが、冷房時及び暖房時
に個別の圧力スイツチを使用してそれぞれを熱源
側熱交換器３並びに利用側熱交換器６に設置して
も良い。又、圧力スイツチの代わりに圧力測定装
置を設けて測定値に応じて上述の制御を行なうよ
うにしても良く、この場合過負荷時に圧縮機１を
100％から75％運転に切換えた当初の冷媒圧力を
基準にし、この圧力値から所定値（たとえば0.5
Kg／cm²）の圧力低下を100％運転の復帰条件にす
るようにしても良い。更に又、冷媒回路８の高圧
側冷媒圧力の代わりに高圧側冷媒温度により冷媒
状態を検出して過負荷を判別しても良い。 本発明は上述の如く、圧縮機の大容量運転中に
冷媒回路が過負荷状態となつた際、圧縮機が小容
量運転に切換えられるので、高圧側冷媒圧力が低
減されて運転が継続できるとともに圧縮機の負担
が軽減されることになり、運転を停止するとなく
圧縮機の保護が図れるものであり、且つ小容量運
転が少なくとも所定時間継続できるので、大容量
運転と小容量運転の短時間での繰返しが阻止され
て容量調整機構の破損が防止できるものである。 又、小容量運転は所定時間継続したあとでも、
高圧側冷媒圧力等の検出値が小容量運転切換当初
の値より所定値だけ下がつた時に終了させるよう
にしているから、過負荷の原因が確実になくなつ
てから大容量運転が再開するようにでき、極力上
述の繰返し運転が避けられることになる。又、圧
縮機の小容量運転中に過負荷となる異常時には速
やかに圧縮機を停止して警報を発することができ
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図は本発明方法の一実施例を
示す電気回路図、第３図は第２図のマイクロコン
ピユータの内部システムの一例を示すブロツク線
図、第４図ないし第６図は本発明方法の動作説明
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…
マイクロコンピユータ、２５…圧力スイツチ、３
１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 圧縮容量が調節可能な圧縮機と、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
   た冷媒回路を有し、前記圧縮機の圧縮容量を利用
   側熱交換器の負荷に基づいて調節するように成し
   た冷凍機の制御方法において、前記冷媒回路の高
   圧側の冷媒圧力若しくは温度等の冷媒状態を検出
   する検出器と、この検出器の検出値が設定値を越
   えた時から所定時間の計時を開始し、計時終了後
   に信号を出力するタイマ機構とを備え、検出器の
   検出値が前記設定値を越えた時に前記圧縮機の圧
   縮容量を減らした後、前記タイマ機構の計時終了
   信号に応じて前記圧縮機の圧縮容量を前記利用側
   熱交換器の負荷に基づいた容量に戻すことを特徴
   とする冷凍機の制御方法。