JPH0424473A

JPH0424473A - 冷凍サイクル装置

Info

Publication number: JPH0424473A
Application number: JP12536390A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Ida; 井田　啓介
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-05-17
Filing date: 1990-05-17
Publication date: 1992-01-28

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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）この発明は、能力可変圧縮機を備えた冷凍サイクル装置
に関する。

（従来の技術）室内の空調を行なう空気調和機としては、能力可変圧縮
機、凝縮器、減圧器、蒸発器を順次接続してなる冷凍サ
イクルを備え、上記圧縮機の能力を空調負荷に応して制
御することにより、同空調負荷に対応する最適な冷凍能
力を得、快適性および省エネルギ効果の向上を図るもの
かある。

（発明が解決しようとする課題）このような空気調和機の冷凍サイクルでは、第１３図に
示すように、冷凍能力の最大値ＭＡＸに合わせて冷凍サ
イクル中の冷媒量が定められる。

このため、冷房低負荷時や暖房低負荷時のように冷凍能
力か小さくなる状況では、冷媒か余るという現象が発生
し、冷媒が圧縮機の油中に過度に溶は込み、圧縮機の摺
動部の潤滑に支障を来たすことがある。

この発明は上記の事情を考慮したもので、その目的とす
るところは、冷凍能力が小さくなる状況でも、圧縮機の
摺動部の適正な潤滑状態を確保することができる冷凍サ
イクル装置を提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）この発明は、能力可変圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器
を順次接続した冷凍サイクルと、この冷凍サイクルの吸
入側管路に設けられ冷媒の液成分を分離して貯蔵する液
分離器と、この液分離器に設けられ液冷媒の貯蔵量を調
節する調節手段と、上記能力可変圧縮機への液冷媒の戻
り量を検出する検出手段と、この検出手段の検出結果に
応じて上記調節手段の調節量を制御する制御手段とを備
える。

（作用）能力可変圧縮機に戻る液冷媒の量が検出され、その検出
結果に応じて液分離器における液冷媒の貯蔵量が調節さ
れる。

（実施例）以下、この発明の第１実施例について図面を参照して説
明する。

第１図において、１は能力可変圧縮機で、吐出管２、吸
入管３、この吸入管３に設けたサクションカップ４、お
よびターミナル電極５を有している。

上記吐出管２に凝縮器６が接続され、その凝縮器６に減
圧器たとえば膨張弁７を介して蒸発器８が接続される。

そして、蒸発器８に上記吸入管３が接続され、その蒸発
器８から吸入管３にかけての吸入側管路９に液分離器で
あるところのアキュームレータ１０が設けられる。

アキュームレータ１０は、第２図に示すように、ケース
の上下方向に沿って吸入側管路９を導入し、その吸入側
管路９をケース内の上部で２つに分割し、同分割間に液
分離を促進するための仕切体１１を設けたものである。

つまり、上方の吸入側管路９から冷媒が流入すると、そ
の流入冷媒から液成分が分離され、分離された液冷媒Ｗ
はケース内の下部に貯蔵され、残った冷媒が下方の吸入
側管路９を通して外に流れる構成となっている。

このアキュームレータ１０のケース内において、下方の
吸入側管路９に開口１２が形成されるとともに、同吸入
側管路９の側面に発熱体１３が取り付けられる。この発
熱体１３に熱変形部材１４が連結され、その熱変形部材
１４の先に弁体１５が設けられる。

熱変形部材１４は、発熱体１３の発熱を受けて湾曲状に
変形するものである。

弁体１５は、発熱体１３の発熱がなければ熱変形部材１
４の非変形により上記開口１２を閉じるが、発熱体１３
の発熱量が増して熱変形部材１４の変形が大きくなるに
従い、開口１２を開いてその開度を増やす働きをする。

発熱体１３にリード線１６か接続され、そのリード線１
６はケースに装着のターミナル１７を介してアキューム
レータ１０の外に導出される。

すなわち、開ロ１２２発熱体１３．熱変形部材１４、弁
体１５．リード線１６．およびターミナル１７により、
アキュームレータ１０の液冷媒の貯蔵量を調節する調節
手段が構成される。

一方、圧縮機１のターミナル電極５にインバータ回路２
０が接続される。

このインバータ回路２０は、商用交流電源２１の交流電
圧を整流し、その整流電圧をインバータ駆動回路２２の
駆動によるスイッチングによって所定周波数（および電
圧）の三相交流に変換し、圧縮機１へ駆動電力として供
給するものである。

３０は運転制御部で、マイクロコンピュータおよびその
周辺回路からなる。

この運転制御部３０に、操作部３１、室内温度センサ３
２、通電量制御部３３、およびインバータ駆動回路２２
か接続される。

運転制御部３０は、操作部３１で設定される室内温度と
室内温度センサ３２の検知温度との差αを空調負荷とし
て検出する機能手段と、この検出した温度差αに応じて
インバータ回路２０の出力周波数Ｆを決定する機能手段
とを備える。

上記インバータ駆動回路２２は、運転制御部３０で決定
される出力周波数Ｆを得るべく、インバータ回路２１の
スイッチング素子をオン、オフ駆動するものである。

通電量制御部３３は、運転制御部３０で決定される出力
周波数Ｆをそのまま圧縮機１への液冷媒の戻り量（液バ
ツク量）として検出する検出手段と、この検出結果に応
じて発熱体１３への通電量（調節手段の調節量）を制御
する制御手段とを備える。

つぎに、上記の構成において第３図を参照しながら作用
を説明する。

操作部３１で所望の室内温度Ｔｓが設定され、さらに運
転スイッチがオンされると、室内温度センサ３２の検知
温度Ｔａと上記設定室内温度Ｔｓとの差σ（−Ｔａ−Ｔ
ｓ）が検出される。

この温度差αか設定値αＳ以上（α≧αＳ）てあれば、
インバータ駆動回路２２が動作し、インバータ回路２０
が駆動される。これにより、圧縮機１が起動し、運転が
開始される。

この運転時、インバータ回路２０の出力周波数Ｆが上記
温度差αに応じて制御される。すなわち、温度差αが大
きいほど（空調負荷が大きいほど）、出力周波数Ｆが高
く設定される。これにより、空調負荷に対応する最適な
冷凍能力が圧縮機１から発揮される。

そして、上記出力周波数Ｆに基づき、アキュームレータ
１０内の発熱体１３への通電量が制御される。すなわち
、出力周波数Ｆが低いほど（冷凍能力が小さいほど）、
通電量が少なく設定される。

通電量が少なければ、発熱体１３の発熱量が減って熱変
形部材１４の変形が小さくなり、開口１２の開度が小さ
くなる。

開口１２の開度が小さければ、アキュームレータ１０に
溜まる液冷媒Ｗの量が増大する。

したかって、冷凍能力が小さい場合でも圧縮機１への液
冷媒の戻り量を少なくなすることができ、冷媒か圧縮機
１の油中に過度に溶は込む不具合が解消され、圧縮機１
の摺動部の適正な潤滑状態を確保することができる。

なお、温度差αが設定値αＳに満たなくなると（αくα
Ｓ）％インバータ回路２０の駆動が停止される。これに
より、圧縮機１の運転がオフし、運転停止となる。

次に、この発明の第２実施例について説明する。

なお、図面において第１実施例と同一部分には同一符号
を付し、その詳細な説明は省略する。

第４図および第５図に示すように、アキュームレータ１
０の下流側に位置する吸入側管路９の一部分か取り外し
可能な短管９ａとなり、その短管９ａ内に冷媒流量セン
サ４０が設けられる。

この冷媒流量センサ４０は、冷媒の流量を検知するもの
である。

そして、冷媒流量センサ４０の出力が通電量制御部３３
に送られる。

通電量制御部３３は、冷媒流量センサ４０の検知結果か
ら圧縮機１への液冷媒の戻り量（以下、液バツクｉｌＲ
と称す）を嶌出する検出手段と、この検出結果に応じて
発熱体１３への通電量（調節手段の調節量）を制御する
制御手段とを備える。

第６図を参照しながら作用を説明する。

運転時、圧縮機１に吸い込まれる冷媒の量が冷媒流量セ
ンサ４０で検知され、その検知結果から圧縮機１への液
バツク量Ｒが検出される。

この液バツク量Ｒは、冷凍能力が小さいほど多い。

そして、検出された液バツクｆｆ１Ｒが多いほど、発熱
体１３への通電量が少なく設定される。

したがって、冷凍能力が小さい場合でも圧縮機１への液
冷媒の戻り量を少なくすることができ、冷媒が圧縮機１
の油中に過度に溶は込む不具合が解消され、圧縮機１の
摺動部の適正な潤滑状態を確保することができる。

なお、この第２実施例において、冷媒流量センサ４０に
代えて冷媒温度センサを用い、その冷媒温度センサで検
知される冷媒の温度ｔをそのまま圧縮機１への液冷媒の
戻り量として検出し、この検出結果に応じて発熱体１３
への通電量を制御するようにしてもよい。この場合の制
御を第７図に示す。

また、この発明の第３実施例について説明する３なお、
図面において上記各実施例と同一部分には同一符号を付
し、その詳細な説明は省略する。

第８図および第９図に示すように、圧縮機１のケース内
の油中に冷媒混合率センサ５０が設けられる。この冷媒
混合率センサ５０は、油中での冷媒の混合率Ｘを検知す
るものである。

そして、冷媒混合率センサ５０にリード線５１が接続さ
れ、そのリード線５１はケースに装着のターミナル５２
を介して圧縮機１の外に導出される。この導出端は通電
量制御部３３に接続される。

なお、圧縮機１において、６１は電動機部、６２はシリ
ンダ部であり、このシリンダ部の周囲に潤滑油が収容さ
れている。

通電量制御部３３は、冷媒混合率センサ５０で検知され
る混合率Ｘをそのまま圧縮機１への液冷媒の戻り量とし
て検出する検出手段と、この検出結果に応じて発熱体１
３への通電ｆｆｉ　（：Ａｍ手段の調節量）−を制御す
る制御手段とを備える。

第１０図を参照しながら作用を説明する。

運転時、圧縮機１の油中での冷媒の混合率Ｘが冷媒混合
率センサ５０で検知される。

この混合率Ｘは、冷凍能力が小さいほど高い。

そして、混合率Ｘに応じてアキュームレータ１０内の発
熱体１３への通電量が制御される。すなわち、混合率Ｘ
が高いほど、通電量が少なく設定されるー。

したがって、冷凍能力が小さい場合でも圧縮機１への液
冷媒の戻り量を少な（することができ、冷媒が圧縮機１
の油中に過度に溶は込む不具合が解消され、圧縮機１の
摺動部の適正な潤滑状態を確保することができる。

この発明の第４実施例について説明する。なお、図面に
おいて上記各実施例と同一部分には同一符号を付し、そ
の詳細な説明は省略する。

ここでは、第１１図に示すように、第２実施例と同じく
アキュームレータ１０の下流側に位置する吸入側管路９
に冷媒流量センサ４０が設けられ、さらに第３実施例と
同じく圧縮機１のケース内の油中に冷媒混合率センサ５
ｏが設けられる。

そして、冷媒流量センサ４０および冷媒混合率センサ５
０が通電制御部７０に接続される。さらに、運転制御部
３０で決定される出力周波数Ｆのデータが通電制御部７
０に送られる。

この通電制御部７０に、アキュームレータ１０内の発熱
体１３が接続される。

通電制御部７０は、運転制御部３０で決定される出力周
波数Ｆをそのまま圧縮機１への液冷媒の戻り量として検
出する第１検出手段（第１実施例の検出手段と同じ）と
、冷媒流量センサ４０の検知結果から圧縮機１への液冷
媒の戻り量（液バツク量Ｒ）を検出する第２検出手段（
第２実施例の検出手段と同じ）と、冷媒混合率センサ５
０て検知される混合率Ｘをそのまま圧縮機１への液冷媒
の戻り量として検出する第３検出手段（第３実施例の検
出手段と同じ）と、上記第１検出手段で検出される出力
周波数Ｆが設定値Ｆｓ以上（Ｆ≧Ｆｓ’＞、第２検出手
段で検出される液バツク量Ｒが設定値Ｒｓ以下（Ｒ＜Ｒ
ｓ）　、Ｌかも第３検出手段で検出される混合率Ｘが設
定値Ｘｓ以下（Ｘ＜Ｘｓ）という全ての条件が満足され
る場合のみ発熱体１３に一定量の通電を行なう制御手段
と、第１検出手段で検出される出力周波数Ｆが設定値Ｆ
Ｓ以下（Ｆ＜Ｆｓ）、第２検出手段で検出される液バツ
ク量Ｒが設定値Ｒｓ以上（Ｒ≧Ｒｓ）　、または第３検
出手段で検出される混合率Ｘが設定値Ｘｓ以上（Ｘ≧Ｘ
ｓ）といういずれか１つの条件が成立する場合に発熱体
１３への通電を停止する制御手段とを備える。

第１２図を参照しながら作用を説明する。

冷凍能力が所定値以上の場合、出力周波数Ｆが設定値Ｆ
ｓ以上（Ｆ≧Ｆｓ）、液バツク量Ｒが設定値Ｒｓ以下（
Ｒ＜ＲＩ５）　、Ｌかも混合率Ｘが設定値Ｘｓ以下（Ｘ
＜Ｘｓ）という全ての条件が満足され、発熱体１３に一
定量の通電がなされる。

通電がなされると、発熱体１３が発熱して熱変形部材１
４が変形し、開口１２が所定開度に開く。

開口１２が開けば、アキュームレータ１０に溜まる液冷
媒Ｗの量が減少し、冷凍サイクル中の十分な冷媒循環量
が確保される。

ただし、冷凍能力が所定値以下になり、出力周波数Ｆが
設定値Ｆｓ以下（Ｆ＜Ｆｓ）、液バツク量Ｒが設定値Ｒ
ｓ以上（Ｒ≧Ｒ５）、または混合率Ｘが設定値Ｘｓ以上
（Ｘ≧Ｘｓ）といういずれか１つの条件が成立すると、
発熱体１３への通電が停止される。

通電量が停止されると、発熱体１３の発熱が止まって熱
変形部材１４が形状復帰し、開口１２が閉じる。

開口１２が閉じれば、アキュームレータ１０に溜まる液
冷媒Ｗの量が増大する。

したがって、圧縮機１への液冷媒の戻り量を少なくする
ことができ、冷媒が圧縮ａｔ！１の油中に過度に溶は込
む不具合が解消され、圧縮機１の摺動部の適正な潤滑状
態を確保することができる。

なお、上記各実施例では、液分離器としてアキュームレ
ータ１０を用い、そのアキュームレータ１０における液
冷媒の貯蔵量を調節したが、液分離器としては圧縮機１
の吸込管３に設けであるサクションカップ４を用い、そ
のサクションカップ４における液冷媒の貯蔵量を調節す
る構成としてもよい。この場合の調節手段の構成につい
ては、アキュームレータ１０のケース内に設ける構成と
同じである。

また、上記実施例では、空気調和機への適用について説
明したが、他の機器への適用も可能である。

その他、この発明は上記実施例に限定されるものではな
く、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。

［発明の効果］以上述べたようにこの発明によれば、能力可変圧縮機、
凝縮器、減圧器、蒸発器を順次接続した冷凍サイクルと
、この冷凍サイクルの吸入側管路に設けられ冷媒の液成
分を分離して貯蔵する液分離器と、この液分離器に設け
られ液冷媒の貯蔵量を調節する調節手段と、上記能力可
変圧縮機への液冷媒の戻り量を検出する検出手段と、こ
の検出手段の検出結果に応じて上記調節手段の調節量を
制御する制御手段とを備えたので、冷凍能力が小さくな
る状況でも、圧縮機の摺動部の適正な潤滑状態を確保す
ることができる冷凍サイクル装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の冷凍サイクルおよび制
御回路の構成を示す図、第２図は同実施例におけるアキ
ュームレータのケース内の構成を断面して示す図、−第
３図は同実施例の作用を説明するためのフローチャート
、第４図はこの発明の第２実施例の冷凍サイクルおよび
制御回路の構成を示す図、第５図は同実施例における冷
媒流量センサの取り付は状態を示す図、第６図は同実施
例の作用を説明するためのフローチャート、第７図は同
実施例の変形例の作用を説明するためのフローチャート
、第８図はこの発明の第３実施例の冷凍サイクルおよび
制御回路の構成を示す図、第９図は同実施例における冷
媒混合率センサの取り付は状態を示す図、第１０図は同
実施例の作用を説明するためのフローチャート、第１１
図はこの発明の第４実施例の冷凍サイクルおよび制御回
路の構成を示す図、第１２図は同実施例の作用を説明す
るだめのフローチャート、第１３図は能力可変式の冷凍
サイクルの冷凍能力と冷媒量との関係を示すグラフであ
る。１・・・能力可変圧縮機、６・・・凝縮器、８・・・蒸
発器、１０・・・アキュームレータ（液分離器）、１３
・・・発熱体、１４・・・熱変形部材、１５・・・弁体
、２０・・・インバータ回路、０・・・運転制御部、３・・・通電量制御部、０・・・冷媒流量センサ、０・・・冷媒混合率センサ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）能力可変圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を順次
接続した冷凍サイクルと、この冷凍サイクルの吸入側管
路に設けられ冷媒の液成分を分離して貯蔵する液分離器
と、この液分離器に設けられ液冷媒の貯蔵量を調節する
調節手段と、上記能力可変圧縮機への液冷媒の戻り量を
検出する検出手段と、この検出手段の検出結果に応じて
上記調節手段の調節量を制御する制御手段とを具備した
ことを特徴とする冷凍サイクル装置。
（２）調節手段は、上記液分離器のケース内の吸入側管
路の下部に形成した開口と、通電により発熱する発熱体
と、この発熱体の発熱を受けて変形する熱変形部材と、
この熱変形部材に設けられ上記開口を塞ぐ弁体とからな
ることを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
（３）制御手段は、検知手段の検知結果に応じて調節手
段の発熱体への通電量を制御することを特徴とする請求
項２記載の冷凍サイクル装置。