JPH04273949A - 冷凍サイクル装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、空気調和機に用いる
冷凍サイクル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機は、圧縮機，室外熱交換器，
減圧器，室内熱交換器を順次接続した冷凍サイクルを備
えており、圧縮機の吐出冷媒を室外熱交換器，減圧器，
室内熱交換器の順に流し、室外熱交換器を凝縮器、室内
熱交換器を蒸発器として働かせることにより、冷房運転
を実行することができる。

【０００３】また、圧縮機の吐出冷媒を室内熱交換器，
減圧器，室外熱交換器の順に流し、室内熱交換器を凝縮
器、室外熱交換器を蒸発器として働かせることにより、
暖房運転を実行することができる。

【０００４】このような空気調和機においては、暖房運
転時、圧縮機の圧縮比が高くなると、圧縮機の吐出冷媒
温度が急激に上昇する。こうなると、適正な運転が困難
になることは勿論、冷凍サイクル機器の寿命に悪影響を
与えてしまう。

【０００５】そこで、従来、吐出冷媒温度の上昇に当た
っては高圧側の液冷媒を圧縮機の吸込側にバイパスし、
液冷却によって吐出冷媒温度の急な上昇を押さえるよう
にしている。

【０００６】一方、空気調和機は、再起動防止用タイマ
を備えている。これは、高圧側と低圧側の圧力バランス
をとるのに必要と思われる一定時間にわたって圧縮機の
再起動を防止し、圧縮機の寿命への悪影響を防ぐための
ものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に液冷媒のバイパスによって吐出冷媒温度の上昇を防ぐ
ものでは、圧縮機に液冷媒が吸い込まれるいわゆる液バ
ックを生じる。この液バックは、過剰になると圧縮機内
で液圧縮を生じることは勿論、圧縮機内の潤滑油を希釈
させることになり、圧縮機の損傷を招いてしまう。

【０００８】また、運転中の高圧側圧力と低圧側圧力と
の差が小さい場合、圧縮機の停止後、再起動防止用タイ
マがカウントアップする前に高圧側と低圧側の圧力バラ
ンスが十分にとれることがある。この場合、圧縮機の運
転停止が無意味に続くことになり、室内温度の変動が大
きくなって省エネルギー効果を損なうこととなる。

【０００９】反対に、再起動防止用タイマがカウントア
ップした後も、高圧側と低圧側の圧力バランスが十分に
とれていないことがあり、この場合は圧縮機の寿命への
悪影響が結局は避けられないこととなる。この発明は上
記の事情を考慮したもので、

【００１０】請求項１の冷凍サイクル装置は、圧縮機へ
の液バックを生じることなく、圧縮機の吐出冷媒温度の
急激な上昇を回避して適正な運転および冷凍サイクル機
器の寿命向上を図ることを目的とする。

【００１１】請求項２の冷凍サイクル装置は、高圧側と
低圧側の圧力バランスがとれた状態で直ちに圧縮機を再
起動させることができ、室内温度の変動を小さく押さえ
て省エネルギー効果の向上を図ることを目的とする。

【００１２】請求項３の冷凍サイクル装置は、再起動防
止時間が過ぎても高圧側と低圧側の圧力バランスがとれ
ない場合には異常と判断してそれを外部に知らせること
ができ、しかもそれ以上の運転の継続を防止して信頼性
の向上を図ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の冷凍サイクル
装置は、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、負荷に応じて上記圧縮機の
運転周波数を制御する手段と、上記冷凍サイクルの高圧
側圧力を検知する手段と、上記冷凍サイクルの低圧側圧
力を検知する手段と、これら検知圧力から上記圧縮機の
圧縮比を求める手段と、この圧縮比が設定値以上のとき
上記圧縮機の運転周波数を強制的に低減する手段とを備
える。

【００１４】請求項２の冷凍サイクル装置は、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高圧側圧力を検知する手段と、上
記冷凍サイクルの低圧側圧力を検知する手段と、上記圧
縮機の運転停止時に上記各検知圧力の差を求める手段と
、この差が設定値以下のとき上記圧縮機の起動を許容す
る手段とを備える。

【００１５】請求項３の冷凍サイクル装置は、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高圧側圧力を検知する手段と、上
記冷凍サイクルの低圧側圧力を検知する手段と、上記圧
縮機の運転停止に際しその圧縮機の再起動を一定時間に
わたって禁止する手段と、上記一定時間が経過したとき
の上記各検知圧力の差を求める手段と、この差が設定値
以上のときにその旨を異常として報知し且つ上記再起動
の禁止を継続する手段とを備える。

【００１６】

【作用】請求項１の冷凍サイクル装置では、冷凍サイク
ルの高圧側圧力および低圧側圧力を検知し、両検知圧力
から圧縮機の圧縮比を求め、その圧縮比が設定値以上の
ときは圧縮機の運転周波数を強制的に低減する。

【００１７】請求項２の冷凍サイクル装置は、圧縮機の
運転停止時に冷凍サイクルの高圧側圧力および低圧側圧
力を検知し、両検知圧力の差を求め、その差が設定値以
下のときに圧縮機の起動を許容する。

【００１８】請求項３の冷凍サイクル装置は、圧縮機の
運転停止に際しその圧縮機の再起動を一定時間にわたっ
て禁止する。そして、その一定時間が経過したときの冷
凍サイクルの高圧側圧力および低圧側圧力を検知し、両
検知圧力の差を求め、その求めた差が設定値以上のとき
にはその旨を異常として報知し、且つ圧縮機の再起動の
禁止を継続する。

【００１９】

【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。この第１実施例は、請求項１および
請求項２の冷凍サイクル装置に相当する。

【００２０】図１において、Ａは１台の室外ユニットで
、この室外ユニットＡに分岐ユニットＢを介して複数台
の室内ユニットＣ１　，Ｃ２　，Ｃ３　を配管接続して
いる。

【００２１】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の冷媒吐出口に逆止弁３
，４をそれぞれ介し、さらに四方弁５を介して室外熱交
換器６を接続している。

【００２２】室外熱交換器６に暖房用膨張弁７と冷房サ
イクル形成用逆止弁８の並列体およびリキッドタンク９
を介してヘッダＨを接続し、そのヘッダＨに電動式流量
調整弁（以下、ＰＭＶと略称する）１１，２１，３１、
および冷房用膨張弁１２，２２，３２と暖房サイクル形
成用逆止弁１３，２３，３３の並列体を介して室内熱交
換器１４，２４，３４を接続している。そして、室内熱
交換器１４，２４，３４にヘッダＨに接続し、そのヘッ
ダＨをアキュームレータ１０を介して圧縮機１，２の冷
媒吸込口に接続している。こうして、室外ユニットＡ、
分岐ユニットＢ、および室内ユニットＣ１　，Ｃ２，Ｃ
３　においてヒートポンプ式冷凍サイクルを構成してい
る。

【００２３】すなわち、冷房運転時は図示実線矢印の方
向に冷媒を流して冷房サイクルを形成し、暖房運転時は
四方弁５の切換作動により図示破線矢印の方向に冷媒を
流して暖房サイクルを形成する。

【００２４】また、圧縮機１，２のそれぞれの冷媒吐出
側口にオイルセパレータ４１を接続し、そのオイルセパ
レータ４１から圧縮機１，２のそれぞれの冷媒吸込口に
かけてオイルバイパス管４２を接続している。また、圧
縮機１，２のケースのそれぞれ基準油面レベル位置を均
油管４３で連通し、互いの潤滑油の流通を可能としてい
る。

【００２５】さらに、逆止弁３，４から四方弁５にかけ
ての高圧側配管に圧力センサ４４を取り付けるとともに
、圧縮機１，２のそれぞれの冷媒吸込口につながる低圧
側配管に圧力センサ４５を取り付けている。

【００２６】上記冷房用膨張弁１２，２２，３２はそれ
ぞれ感温筒１２ａ，２２ａ，３２ａを有しており、これ
ら感温筒を室内熱交換器１４，２４，３４のガス側冷媒
配管にそれぞれ取付けている。上記室内熱交換器１４，
２４，３４にそれぞれ熱交温度センサ１５，２５，３５
を取付けている。制御回路を図２に示す。

【００２７】室外ユニットＡは室外制御部５０を備えて
いる。この室外制御部５０に分岐ユニットＢのマルチ制
御部６０を接続し、そのマルチ制御部６０に室内ユニッ
トＣ１　，Ｃ２　，Ｃ３　のそれぞれ室内制御部７０，
８０，９０を接続している。

【００２８】上記室外制御部５０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る。この室外制御部
５０に、四方弁５、インバータ回路５１，５２、表示部
５４、および圧力センサ４４，４５を接続している。

【００２９】インバータ回路５１，５２は、交流電源５
３の電圧を整流し、それを室外制御部５０の指令に応じ
たスイッチングによって所定周波数の電圧に変換し、圧
縮機モータ１Ｍ，２Ｍへの駆動電力として出力するもの
である。マルチ制御部６０は、マイクロコンピュータお
よびその周辺回路からなり、外部にＰＭＶ１１，２１，
３１を接続している。

【００３０】室内制御部７０，８０，９０は、マイクロ
コンピュータおよびその周辺回路からなる。この室内制
御部７０，８０，９０に、運転操作部７１，８１，９１
、室内気温度センサ７２，８２，９２、および上記熱交
換器温度センサ１５，２５，３５をそれぞれ接続してい
る。

【００３１】そして、室内制御部７０，８０，９０は、
それぞれが設置されている部屋の空調負荷（設定温度と
室内気温度との差）に応じた要求能力を周波数設定信号
ｆ１，ｆ２　，ｆ３　としてマルチ制御部６０へ送る機
能手段を有している。

【００３２】マルチ制御部６０は、送られてくる周波数
設定信号ｆ１　，ｆ２　，ｆ３　から各室内ユニットの
要求能力を求め、その総和に対応する周波数設定信号ｆ
０　を室外制御部５０に送る機能手段を有している。

【００３３】室外制御部５０は、送られてくる周波数設
定信号ｆ０　に応じてインバータ回路５１，５２の動作
および出力周波数、つまり圧縮機１，２の運転台数およ
び運転周波数Ｆを制御する機能手段と、圧力センサ４４
の検知圧力Ｐｄと圧力センサ４５の検知圧力Ｐｓとから
圧縮機１，２の圧縮比Ｘを求める機能手段と、この求め
た圧縮比Ｘが設定値Ｘｓ以上のとき圧縮機１，２の運転
周波数Ｆを強制的に低減する機能手段と、圧縮機１，２
の運転停止時に上記検知圧力Ｐｄ，Ｐｓの差ΔＰを求め
る機能手段と、この求めた差ΔＰが設定値ΔＰ１　以下
のとき圧縮機１，２の起動を許容する機能手段とを有し
ている。上記の構成において図３のフローチャートを参
照しながら作用を説明する。いま、全ての室内ユニット
で冷房運転を行なっているものとする。

【００３４】このとき、室内ユニットＣ１　の室内制御
部７０は、内部タイマによるタイムカウントｔを行ない
（ステップＳ１）、そのタイムカウントｔが一定時間ｔ
ｓに達するごと（ステップＳ２の判定）に室内気温度セ
ンサ７２の検知温度Ｔａを取込み（ステップＳ３）、そ
の検知温度Ｔａと運転操作部７１で定められた設定温度
Ｔｓとの差ΔＴを演算し（ステップＳ４）、その温度差
ΔＴ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６０に転送する。同じく、室内ユニッ
トＣ２　，Ｃ３　の室内制御部８０，９０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６０に転送する。

【００３５】マルチ制御部６０は、転送されてくる周波
数設定信号に基づいて各室内ユニットの要求冷房能力を
求め、その総和に対応する周波数設定信号ｆ０　を室外
制御部５０に転送する。

【００３６】室外制御部５０は、転送されてくる周波数
設定信号ｆ０　に基づいて圧縮機１，２の運転台数およ
び目標運転周波数（インバータ回路５１，５２の目標出
力周波数）Ｆｔを決定する（ステップＳ５）。

【００３７】そして、室外制御部５０は、圧力センサ４
４の検知圧力（高圧側圧力）Ｐｄを取込み（ステップＳ
６）、かつ圧力センサ４５の検知圧力（低圧側圧力）Ｐ
ｓを取込み（ステップＳ７）、両検知圧力から圧縮機１
，２の圧縮比Ｘを求める（ステップＳ８）。

【００３８】ここで、室外制御部５０は、求めた圧縮比
Ｘと設定値Ｘｓとを比較し（ステップＳ９）、圧縮比Ｘ
が設定値Ｘｓ以下ならば上記決定した目標運転周波数Ｆ
ｔに向けて圧縮機１，２の運転周波数Ｆを制御する（ス
テップＳ１０）。

【００３９】ただし、室外制御部５０は、求めた圧縮比
Ｘが設定値Ｘｓ以上ならば、上記決定した目標運転周波
数Ｆｔよりも所定値αだけ低い値に向けて圧縮機１，２
の運転周波数Ｆを制御する（ステップＳ１１）。この後
、タイムカウントｔをクリアし（ステップＳ１２）、上
記動揺の制御を繰り返す。

【００４０】なお、マルチ制御部６０は、室内ユニット
Ｃ１　，Ｃ２　，Ｃ３　の要求冷房能力に応じてそれぞ
れ対応するＰＭＶ１１，２１，３１の開度を制御し、室
内熱交換器１４，２４，３４への冷媒流量を調節する。

【００４１】このように、圧縮機１，２の圧縮比Ｘが高
いときは圧縮機１，２の運転周波数Ｆを強制的に低減す
ることにより、圧縮機１，２の吐出冷媒温度の急激な上
昇を回避することができる。

【００４２】したがって、液冷媒をバイパスする従来の
もののように圧縮機への液バックを生じることなく適正
な運転を行なうことができ、冷凍サイクル機器の寿命が
向上する。

【００４３】一方、室内温度Ｔａが設定温度Ｔｓに達す
ると、圧縮機１，２の運転が停止して冷房運転が中断し
、その後に室内温度Ｔａが設定温度Ｔｓから離れると再
び圧縮機１，２が起動して冷房運転の再開となる。

【００４４】この再起動に当たっては、マルチ制御部６
０の周波数設定信号ｆ０　が起動指令となって室外制御
部５０に取込まれることになるが、そのときに室外制御
部５０は図４に示す制御を実行する。

【００４５】すなわち、起動指令が入ると（ステップＵ
１）、圧力センサ４４の検知圧力Ｐｄを取込み（ステッ
プＵ２）、かつ圧力センサ４５の検知圧力Ｐｓを取込み
（ステップＵ３）、両検知圧力の差ΔＰを求める（ステ
ップＵ４）。そして、差ΔＰと設定値ΔＰ１　とを比較
する（ステップＵ５）。

【００４６】この場合、図５に示すように、圧縮機１，
２の停止からの時間経過に伴って高圧側圧力Ｐｄが徐々
に低下していき、かつ低圧側圧力Ｐｓが徐々に上昇して
いき、差ΔＰが小さくなっていく。

【００４７】やがて、圧力バランスが十分にとれて差Δ
Ｐが設定値ΔＰ１　と同じまたはそれ以下になると、圧
縮機１，２の起動を許容し（ステップＵ６）、冷房運転
を再開する。

【００４８】このように、再起動防止用タイマを使用せ
ず、圧力バランスの状態そのものを検出して再起動のタ
イミングを決定することにより、圧縮機１，２の無意味
な運転停止を回避することができ、室内温度の変動が小
さくなって省エネルギー効果が向上する。ここまでは、
冷房運転について説明したが、暖房運転においても同様
の制御を実行する。この発明の第２実施例について説明
する。この第２実施例は、請求項３の冷凍サイクル装置
に相当する。

【００４９】まず、室外制御部５０は、送られてくる周
波数設定信号ｆ０　に応じてインバータ回路５１，５２
の動作および出力周波数、つまり圧縮機１，２の運転台
数および運転周波数Ｆを制御する機能手段と、圧縮機１
，２の運転停止に際しその圧縮機１，２の再起動を内部
の再起動防止用タイマの作動に基づく一定時間ｔ０　に
わたって禁止する機能手段と、その一定時間ｔ０　が経
過したときの圧力センサ４４の検知圧力Ｐｄと圧力セン
サ４５の検知圧力Ｐｓとの差ΔＰを求める機能手段と、
この求めた差ΔＰが設定値ΔＰ１　以上のときにその旨
を表示部５４で異常として報知し且つ上記再起動の禁止
を継続する機能手段とを有する。他の構成については第
１実施例と同じである。作用を説明する。

【００５０】室内温度Ｔａが設定温度Ｔｓに達すると、
圧縮機１，２の運転が停止して冷房運転が中断し、その
後に室内温度Ｔａが設定温度Ｔｓから離れると再び圧縮
機１，２が起動して冷房運転の再開となる。

【００５１】この再起動に当たっては、マルチ制御部６
０の周波数設定信号ｆ０　が起動指令となって室外制御
部５０に取込まれることになるが、そのときに室外制御
部５０は図６に示す制御を実行する。

【００５２】すなわち、起動指令が入ると（ステップＶ
１）、再起動防止用タイマが一定時間ｔ０　をカウント
アップしているかどうか判定する（ステップＶ２）。カ
ウントアップしていれば、圧力センサ４４の検知圧力Ｐ
ｄを取込み（ステップＶ３）、かつ圧力センサ４５の検
知圧力Ｐｓを取込み（ステップＶ４）、両検知圧力の差
ΔＰを求める（ステップＶ５）。そして、差ΔＰと設定
値ΔＰ１　とを比較する（ステップＶ６）。

【００５３】この場合、図７に示すように、圧力バラン
スが十分にとれて差ΔＰが設定値ΔＰ１　と同じまたは
それ以下になっていれば、圧縮機１，２の起動を許容し
（ステップＶ７）、冷房運転を再開する。

【００５４】ただし、図８に示すように圧力バランスが
まだ十分でなく、差ΔＰが設定値ΔＰ１　よりも大きけ
れば、表示部５４で異常の旨を報知するとともに（ステ
ップＶ８）、圧縮機１，２の再起動の禁止を継続する。

【００５５】したがって、圧力バランスがとれていない
状態での圧縮機１，２の起動を未然に防ぐことができ、
圧縮機の寿命への悪影響を避けることができる。しかも
、異常の旨の報知があるので、使用者ないし保守サービ
ス員は再起動がなされない理由を的確に察知することが
でき、その後の適切な処置が可能である。なお、報知す
る手段として表示部５４を用いたが、ブザーの鳴動や音
声合成出力を用いてもよい。

【００５６】また、各実施例では、複数の室内ユニット
を有するマルチタイプの空気調和機を例に説明したが、
室内ユニットが１台の一般的な空気調和機にも同様に実
施可能である。

【００５７】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、

【
００５８】請求項１の冷凍サイクル装置は、冷凍サイク
ルの高圧側圧力および低圧側圧力を検知し、両検知圧力
から圧縮機の圧縮比を求め、その圧縮比が設定値以上の
ときは圧縮機の運転周波数を強制的に低減する構成とし
たので、圧縮機への液バックを生じることなく、圧縮機
の吐出冷媒温度の急激な上昇を回避して適正な運転およ
び冷凍サイクル機器の寿命向上が図れる。

【００５９】請求項２の冷凍サイクル装置は、圧縮機の
運転停止時に冷凍サイクルの高圧側圧力および低圧側圧
力を検知し、両検知圧力の差を求め、その差が設定値以
下のときに圧縮機の起動を許容する構成としたので、高
圧側と低圧側の圧力バランスがとれた状態で直ちに圧縮
機を再起動させることができ、室内温度の変動を小さく
押さえて省エネルギー効果の向上が図れる。

【００６０】請求項３の冷凍サイクル装置は、圧縮機の
運転停止に際しその圧縮機の再起動を一定時間にわたっ
て禁止し、一方ではその一定時間が経過したときの冷凍
サイクルの高圧側圧力および低圧側圧力を検知し、両検
知圧力の差を求め、その求めた差が設定値以上のときに
はその旨を異常として報知し且つ圧縮機の再起動の禁止
を継続する構成としたので、再起動防止時間が過ぎても
高圧側と低圧側の圧力バランスがとれない場合には異常
と判断してそれを外部に知らせることができ、しかもそ
れ以上の運転の継続を防止して信頼性の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例および第２実施例の冷凍
サイクルの構成を示す図。

【図２】第１実施例および第２実施例の制御回路の構成
を示すブロック図。

【図３】第１実施例および第２実施例の作用を説明する
ためのフローチャート。

【図４】第１実施例の一部の作用を説明するためのフロ
ーチャート。

【図５】第１実施例の冷凍サイクルの圧力変化の一例を
示す図。

【図６】第２実施例の一部の作用を説明するためのフロ
ーチャート。

【図７】第２実施例の冷凍サイクルの正常時の圧力変化
の一例を示す図。

【図８】第２実施例の冷凍サイクルの異常時の圧力変化
の一例を示す図。

【符号の説明】

Ａ…室外ユニット、Ｂ…分岐ユニット、Ｃ１　，Ｃ２　
，Ｃ３　…室内ユニット、４４，４５…圧力センサ、５
０…室外制御部、６０…マルチ制御部、７０，８０，９
０…室内制御部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、負荷に応じて前記
   圧縮機の運転周波数を制御する手段と、前記冷凍サイク
   ルの高圧側圧力を検知する手段と、前記冷凍サイクルの
   低圧側圧力を検知する手段と、これら検知圧力から前記
   圧縮機の圧縮比を求める手段と、この圧縮比が設定値以
   上のとき前記圧縮機の運転周波数を強制的に低減する手
   段とを具備したことを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 【請求項２】　　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高圧側
   圧力を検知する手段と、前記冷凍サイクルの低圧側圧力
   を検知する手段と、前記圧縮機の運転停止時に前記各検
   知圧力の差を求める手段と、この差が設定値以下のとき
   前記圧縮機の起動を許容する手段とを具備したことを特
   徴とする冷凍サイクル装置。
3. 【請求項３】　　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高圧側
   圧力を検知する手段と、前記冷凍サイクルの低圧側圧力
   を検知する手段と、前記圧縮機の運転停止に際しその圧
   縮機の再起動を一定時間にわたって禁止する手段と、前
   記一定時間が経過したときの前記各検知圧力の差を求め
   る手段と、この差が設定値以上のときにその旨を異常と
   して報知し且つ前記再起動の禁止を継続する手段とを具
   備したことを特徴とする冷凍サイクル装置。