JPH03181750A - 圧縮式ヒートポンプ装置 - 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〕 本発明は、冷凍又は暖房負荷を検出するセンサーからの
情報に基いて、検出負荷を設定範囲内に維持するように
、圧縮機の電動モータの回転数を設定範囲内でインバー
タ制御するインバータ制御器を設け、 前記電動モータの回転数を検出するセンサーからの情報
に基いて、検出回転数が設定最小値に低下したか否かを
判定する判定手段を設け、その判定手段からの情報に基
いて、検出回転数が設定最小値に低下すると、負荷検出
用センサーによる検出負荷を設定範囲内に維持するよう
に動作する補助制御手段を設けた冷凍機及び暖房機に関
する。

〔従来の技術〕

従来、上記冷凍機において、第４図に示すように、圧縮
式ヒートポンプの蒸発器（４）からの被冷却流体の温度
に基いて冷凍負荷を検出するセンサー（Ｓ１）を設け、
また、上記暖房機において、第５図に示すように、圧縮
式ヒートポンプの凝縮器（２）からの被加熱流体の温度
に基いて暖房負荷を検出するセンサー（Ｓ１）を設け、
そして、上記冷凍機及び暖房機のいずれにおいても、圧
縮機（１）の電動モータの回転数を検出するセンサー（
Ｓ２）を設け、回転数検出用センサー（Ｓ２）の検出回
転数が設定最小値に低下していないと、そのことを判定
する判定手段（１１）からの指令に基いて、負荷検出用
センサー（Ｓ１）の検出負荷を設定範囲内に維持するよ
うに、インバータ制御器（１２）により電動モータの回
転数を自動調節するように構成し、回転数検出用センサ
ー（Ｓ２）の検出回転数が設定最小値に低下すると、そ
のことを判定する判定手段（１１）からの指令に基いて
、負荷検出用センサー（Ｓ１）の検出負荷を設定範囲内
に維持するように、０Ｎ−ＯＦＦ制御器（１９）により
電動モータを運転・停止切換操作するように構成してい
た。

要するに、電動機の回転数を設定最小値未満には低下さ
せないで、圧縮ｍ（１）における潤滑油供給を良好に維
持し、かつ、冷凍又は暖房負荷が上記設定最小値に見合
う負荷より小になった時には圧’ａＮ　１１１４　＜　
１）の０Ｎ−ＯＦＦ制御により蒸発器（４〉からの被冷
却流体又は凝縮器（２）からの被加熱流体の温度を一定
化するように構成していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、圧縮機の０Ｎ−ＯＦＦ制御において被冷却流体
又は被加熱流体の温度変化が割合に大きくなる欠点があ
った。

つまり、電動モータを余りにも短周期で０Ｎ−ＯＦＦ制
御すると電動モータが焼損されるため、０Ｎ−ＯＦＦ制
御の周期を割合に長く設定しなければならず、圧縮機運
転時及び停止時のいずれにおいても被冷却流体又は被加
熱流体の温度変化が割合に大きくなり、したがって、例
えば冷房や暖房における室温調節などを高精度にできな
い。

本発明の目的は、電動機の回転数が設定最小値に低下し
て、インバータ制御が実行されない時に作用する補助制
御手段に改良を加え、補助制御手段による被冷却流体や
被加熱流体の温度調節を十分に精度高く実行できるよう
にする点にある。

〔課題を解決するための手段〕

本第１発明の特徴構成は、 冷凍負荷を検出するセンサーからの情報に基いて、検出
負荷を設定範囲内に維持するように、圧縮機の電動モー
タの回転数を設定範囲内でインバータ制御するインバー
タ制御器（１２）を設け、前記電動モータの回転数を検
出するセンサーからの情報に基いて、検出回転数が設定
最小値に低下したか否かを判定する判定手段を設け、そ
の判定手段からの情報に基いて、検出回転数が設定最小
値に低下すると、負荷検出用センサーによる検出負荷を
設定範囲内に維持するように動作する補助制御手段を設
けた冷凍機において、 前記補助制御手段を形成するに、 蒸発器に供給される被冷却流体を昇温させる手段、及び
、 前記負荷検出用センサーからの情報に基いて、検出負荷
を農定範囲内に維持するように、前記被冷却流体昇温用
手段を熱付与量調節操作する補助制御器を設けたことに
あり、その作用は次の通りである。

〔作　用〕

インバータ制御器により電動モータの回転数が設定最小
値に低下されると、判定手段からの指令に基いて補助制
御器により被冷却流体昇温用手段が自動操作され、蒸発
器への被冷却流体に対する熱付与量の調節によって、電
動モータの回転数を設定最小値に維持しながら、センサ
ーによる検出負荷が設定範囲内に維持され、蒸発器から
の被冷却流体の温度が一定化される。

つまり、昇温用手段による熱付与量調節は、例えば蒸発
器への室内空気に対する外気混入などのように、時間的
にも量的にも制限の無い自由な状態で最適制御できるも
のであるから、蒸発器からの被冷却流体の温度一定化を
十分高精度で実現できる。

〔課題を解決するための手段〕

本第２発明の特徴構成は、 暖房負荷を検出するセンサーからの情報に基いて、検出
負荷を設定範囲内に維持するように、圧縮機の電動モー
タの回転数を設定範囲内でインバータ制御するインバー
タ制御器を設け、前記電動モータの回転数を検出するセ
ンサーからの情報に基いて、検出回転数が設定最小値に
低下したか否かを判定する判定手段を設け、その判定手
段からの情報に基いて、検出回転数が設定最小値に低下
すると、負荷検出用センサーによる検出負荷を設定範囲
内に維持するように動作する補助制御手段を設けた暖房
機において、 前記補助制御手段を形成するに、 凝縮器に供給される被加熱流体を温度低下させる手段、
及び、 前記負荷検出用センサーからの情報に基いて、検出負荷
を設定範囲内に維持するように、前記被加熱流体温度低
下用手段を冷熱付与量調節操作する補助制御器を設けた
ことにあり、その作用は次の通りで、ある。

〔作　用〕

インバータ制御器により電動モータの回転数が設定最小
値に低下されると、判定手段からの指令に基いて補助制
御器により被加熱流体温度低下用手段が自動操作され、
凝縮器への被加熱流体に対する冷熱付与量の調節によっ
て、電動モータの回転数を設定最小値に維持しながら、
センサーによる検出負荷が設定範囲内に維持され、凝縮
器からの被加熱流体の温度が一定化される。

つまり、温度低下用手段による冷熱付与量調節は、例え
ば凝縮器への室内空気に対する外気混入などのように、
時間的にも量的にも制限の無い自由な状態で最適制御で
きるものであるから、凝縮器からの被加熱流体の温度一
定化を十分高精度で実現できる。

〔発明の効果〕

その結果、電動モータの回転数最小値設定により圧縮機
の潤滑不良によるトラブルを防止できるばかりで無く、
電動モータの回転数が設定最小値になる小負荷時におい
ても、被冷却流体又は被加熱流体の温度制御を確実に精
度良好に実行できる、−段と高性能な冷凍機及び暖房機
を提供できるようになった。

〔実施例〕

先ず、第１図により本第１発明の実施例を示す。

圧縮機（１）、凝縮器（２）、膨張弁（３）、蒸発器（
４）を、その順に冷媒が循環されるように冷媒流路（５
）で接続し、熱負荷（６）と蒸発器（４）被冷却流体が
循環されるように流路（７）で接し、凝縮器（２）に大
気供給！（ａａ）と大気放出（８ｂ）を接続し、蒸発器
（４）で被冷却流体（室空気）との熱交換により冷媒を
蒸発させるとに、凝縮器（２）で大気との熱交換により
冷媒己凝縮させて、被冷却流体からの熱を大気放出］る
圧縮式冷凍機（冷房機）を形威しである。

蒸発器（４）から熱負荷（６）への被冷却流体（温度検
出に基いて冷凍負荷を検出するセンサー（Ｓ１）、及び
、圧縮機（１）の電動モータの回転宴を検出するセンサ
ー（Ｓ２）を設け、熱負荷（６）スらの被冷却流体の一
部を外部放出する排気路（及び、蒸発器（４）への被冷
却流体（室内空気）に外気を混入する換気路（１０）を
設け、両センシー（Ｓ１）、（Ｓｔ）からの情報に基い
て電動モータ、排気路（９）ノ流（ｎｆｆ１節弁（ｖ１
）、換気路（１０）（７）１量調節弁（Ｖ　ｔ）を自動
操作する下記（イ）ないしく項の制御要素を設けてある
。

（イ）　　回転数検出センサー（Ｓ１）からの情報に基
し・９）、 て、検出回転数が設定最小（Ｉ！（一般に３０ｒｐｍ程
度）に低下したか否かを判定し、検出回転数が設定最小
値より高い時にはインバータ制御を、かつ、設定最小値
に低下した時には補助制御を指示する判定手段（１１） （０）　　判定手段（１１）からインバータ制御が指示
されると、負荷検出用センサー（Ｓ１）からの情報に基
いて、検出負荷を設定範囲内に維持するように、電動モ
ータの回転数を設定範囲内でインバータ制御するインバ
ータ制御１！（１２）（ハ）判定手段（１１）から補助
制御が指示されると、負荷検出用センサー（Ｓ１）から
の情報に基いて、検出負荷を設定範囲内に維持するよう
に、両流量調節弁（１，（Ｖ２）を設定流量範囲内で操
作する補助制御器（１３） （＝）補助制御器（１３）及び負荷検出用センサー（Ｓ
１）からの情報に基いて、補助制御実行時に流量調節装
置（Ｖ１）、（Ｖりが最小流量で検出負荷が設定範囲超
になると、判定手段（１１〉にインバータ制御への切換
を指示する制御切換手段（１４） 要するに、定常状態においては、インバータ制御器（１
２）による圧縮機（１）の出力調節により蒸発器（４）
からの被冷却流体の温度を一定化し、圧縮機（１）の出
力が設定最小値になると、その出力を維持した状態で、
補助制御器（１３）により被冷却流体の外部放出量と被
冷却流体への外気混入量を調節し、蒸発器（４）への被
冷却流体に対する熱付与量の調節によって、小食イ苛時
における蒸発器（４〉からの被冷却流体の温度を一定化
するように横、成しである。

そして、補助制御時に負荷増大でインバータ制御が必要
になると、制御切換手段（Ｉ４）からの指示に基いて判
定手段（１１）により補助制御を停止してインバータ制
御を実行するように構成しである。インバータ制御時に
は両流量調節弁（Ｖ１）、（Ｖ２）の流量は零になる。

次に、第２図により本第２発明の実施例を示す。

圧縮機（１）、凝縮器（２）、膨張弁（３）、蒸発器（
４）を、その順に冷媒が循環されるように冷媒流路（５
）で接続し、熱負荷（１５）と凝縮器（２）を被加熱流
体（室内空気）が循環されるように流路（７）で接続し
、蒸発器（４）に大気供給路（８ａ）と大気放出路（８
ｂ）を接続し、凝縮器（２）で被加熱流体との熱交換に
より冷媒を凝縮させると共に、蒸発器（４）で大気との
熱交換により冷媒を蒸発させて、大気からの熱を被加熱
流体に付与する圧縮式暖房機を形威しである。

凝縮器（２）から熱負荷（１５）への被加熱流体の温度
検出に基いて暖房負荷を検出するセンサー（Ｓ１）、及
び、圧縮ｍ（１）の電動モータの回転数を検出するセン
サー（Ｓ２）を設け、熱負荷（１５）からの被加熱流体
の一部を外部放出する排出路（９）、及び、凝縮器（２
）への被加熱流体（室内空気）に外気を混入する換気路
（１０）を設け、両センサー　（Ｓ１）、　＜Ｓ２＞か
らの情報に基いて電動モータ、排気路（９）の流量調節
弁（Ｖ１）、換気路〈１０〉の流量調節弁（ν２）を自
動操作する下記（イ）ないしく二）項の制御要素を設け
てある。

（イ）　　回転数検出用センサー（Ｓ１）からの情報に
基いて、検出回転数が設定最小値（一般に３０ｒｐｍ程
度）に低下したか否かを判定し、検出回転数が設定最小
値より高い時にはインバータ制御を、かつ、設定最小値
に低下した時には補助制御を指示する判定手段（１１） （１１）　　判定手段（１１）からインバータ制御が指
示されると、負荷検出用センサー（Ｓ１）からの情報に
基いて、検出負荷を設定範囲内に維持するように、電動
モータの回転数を設定範囲内でインバータ制御するイン
バータ制御器（１２）（ハ）判定手段（１１）から補助
制御が指示されると、負荷検出用センサー（Ｓ１）から
の情報に基いて、検出負荷を設定範囲内に維持するよう
に、両流量調節弁（Ｖ、Ｌ（ν２）を設定流量範囲内で
操作する補助制御器（１３） （＝）補助制御器（１３）及び負荷検出用センサー（Ｓ
１）からの情報に基いて、補助制御実行時に流量調節弁
蓋（Ｖ１）、　（Ｖ２）が最小流量で検出負荷が設定範
囲超になると、判定手段（１１）にインハーク制御への
切換を指示する制御切換手段（１４） 要するに、定常状態においては、インバータ制御器（１
２）による圧縮機（１）の出力調節により凝縮器（２）
からの被加熱流体の温度を一定化し、圧縮機（１）の出
力が設定最小値になると、その出力を維持した状態で、
補助制御器（１３）により被加熱流体の外部放出量と被
加熱流体への外気混入量を調節し、凝縮器（２）への被
加熱流体に対する冷熱付与量の調節によって、小負荷時
における凝縮器（２）からの被加熱流体の温度を一定化
するように構威しである。

そして、補助制御時に負荷増大でインバータ制御が必要
になると、制御切換手段（１４）からの指示に基いて判
定手段（１１）により補助制御を停止してインバータ制
御を実行するように構成しである。インバータ制御時に
は両流量調節弁（Ｖ１）、（Ｖ２）の流量は零になる。

圧縮機（１）、凝縮器（２）、膨張弁（３）、蒸発器（
４）、センサー（Ｓ１）、（Ｓ２）　、制御要素（１１
ないし１４）、ブロワ（Ｂ）などを、第３図に示すよう
に１個のケース（１６）内に収納して、パッケージエア
コンを形成し、蒸発器（４）又は凝縮器（２）からの被
冷却流体（空気）又は被加熱流体く空気）をパッケージ
エアコン設置室に吹出す口（１７）をケース（Ｉ６）に
形威し、口（１７）からの吹出し量を調節するスライド
式ダンパー（１８）を設け、必要に応してパッケージエ
アコン設置室の冷房や暖房を実行できるように構成しで
ある。

Ｃ別実施例〕 次に別実施例を説明する。

本第１発明において下記（イ）ないしくへ）項の構成変
更が可能である。

（イ）　　大気に代えて自然水やクーリングタワーから
の冷却水など適当な冷熱源を利用できる。

（ｒ１）熱負荷（６）の種類は冷房対象空間、冷凍室、
冷蔵室などいかなるものでもよい。

（ハ）舊発器（４）と熱負荷（６）の間で循環される被
冷却流体は水やブラインでもよい。

（ニ）　　冷凍負荷を検出するセンサー（Ｓ１）は、蒸
発器（４）への被冷却流体の温度を検出するもの、蒸発
器（４）の温度を検出するもの、冷媒の圧力を検出する
もの、その他適当に選定できる。

（ネ）　　蒸発器（４）に供給される被冷却流体を昇温
させるに、外気混入手段に代えて、大気放出路（８ａ）
からの加熱空気を混入する手段、熱交換器や加熱器、そ
の他適当なものを利用でき、それらを被冷却流体昇温用
手段（１０及びＶ２）と総称する。

（へ）　制御系の具体構成は適当に変更でき、例えば制
御切換手段（１４）の機能を判定手段（１１）に備えさ
せたり、マイコン方式にする等が可能である。

本第２発明において下記（イ）ないしくへ）項の構成変
更が可能である。

（イ）大気に代えて自然温水や排温水など適当な熱源を
利用できる。

（ロ）熱負荷（１５）は暖房対象空間と給湯設備の両方
でもよい。

（ハ）　　凝縮器（２）と熱負荷（１５）の間で循環さ
れる被加熱流体は水やプラインでもよい。

（ニ）暖房負荷を検出するセンサー（Ｓ１）は、凝縮器
（２）への被加熱流体の温度を検出するもの、凝縮器（
２）の温度を検出するもの、冷媒の圧力を検出するもの
、その他適当に選定できる。

（ネ）凝縮器（２）に供給される被加熱流体を温度低下
させるに、外気混入手段に代えて、大気放出路（８ｂ）
からの冷却空気を混入する手段、熱交換器、その他適当
なものを利用でき、それらを被加熱流体温度低下用手段
（１０及びＶ２）と総称する。

（へ）　　制御系の具体構成は適当に変更でき、例えば
制御切換手段（１４）の機能を判定手段（１１）に備え
させたり、マイコン方式にする等が可能である。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本第１発明の実施例を示すフローシート、第２
図は本第２発明の実施例を示すフローシート、第３図は
本発明の実施例を示す斜視図である。第４図及び第５図
は従来例を示すフローシートである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、冷凍負荷を検出するセンサー（Ｓ＿１）からの情報
   に基いて、検出負荷を設定範囲内に維持するように、圧
   縮機（１）の電動モータの回転数を設定範囲内でインバ
   ータ制御するインバータ制御器（１２）を設け、 前記電動モータの回転数を検出するセンサ ー（Ｓ＿２）からの情報に基いて、検出回転数が設定最
   小値に低下したか否かを判定する判定手段（１１）を設
   け、 その判定手段（１１）からの情報に基いて、検出回転数
   が設定最小値に低下すると、負荷検出用センサー（Ｓ＿
   １）による検出負荷を設定範囲内に維持するように動作
   する補助制御手段を設けた冷凍機であって、 前記補助制御手段を形成するに、 蒸発器（４）に供給される被冷却流体を昇温させる手段
   （１０及びＶ＿２）、及び、 前記負荷検出用センサー（Ｓ＿１）からの情報に基いて
   、検出負荷を設定範囲内に維持するように、前記被冷却
   流体昇温用手段（１０及びＶ＿２）を熱付与量調節操作
   する補助制御器（１３）を設けてある冷凍機。 ２、暖房負荷を検出するセンサー（Ｓ＿１）からの情報
   に基いて、検出負荷を設定範囲内に維持するように、圧
   縮機（１）の電動モータの回転数を設定範囲内でインバ
   ータ制御するインバータ制御器（１２）を設け、 前記電動モータの回転数を検出するセンサ ー（Ｓ＿２）からの情報に基いて、検出回転数が設定最
   小値に低下したか否かを判定する判定手段（１１）を設
   け、 その判定手段（１１）からの情報に基いて、検出回転数
   が設定最小値に低下すると、負荷検出用センサー（Ｓ＿
   １）による検出負荷を設定範囲内に維持するように動作
   する補助制御手段を設けた暖房機であって、 前記補助制御手段を形成するに、 凝縮器（２）に供給される被加熱流体を温度低下させる
   手段（１０及びＶ＿２）、及び、前記負荷検出用センサ
   ー（Ｓ＿１）からの情報に基いて、検出負荷を設定範囲
   内に維持するように、前記被加熱流体温度低下用手段（
   １０及びＶ＿２）を冷熱付与量調節操作する補助制御器
   （１３）を設けてある暖房機。