JPH05149643A

JPH05149643A - 空気調和機

Info

Publication number: JPH05149643A
Application number: JP31717591A
Authority: JP
Inventors: Naotoshi Maeda; 直敏前田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-11-30
Filing date: 1991-11-30
Publication date: 1993-06-15

Abstract

(57)【要約】【目的】高圧保護手段の不要な作動を防ぎ、冷房効率
および暖房効率の向上が図れる空気調和機を提供する。【構成】冷房運転に凝縮器として働く室外熱交換器３
の温度、および冷房運転時に凝縮器として働く室内熱交
換器６の温度を、冷媒過熱度の一定値制御に用いる温度
センサ１４によってそれぞれ検知する。そして、冷房運
転時は、温度センサ１４の検知温度Ｔeiが設定値Ｔccに
達したとき、圧縮機１の能力を低能力側の所定値に設定
する。暖房運転時は、凝縮器として働く室内熱交換器６
の温度が設定値Ｔshに達したとき、圧縮機１の能力を低
能力側の所定値に設定し、かつ冷媒加熱器９の過熱量を
少量側の所定値に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、冷媒加熱器を備えた
空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】ヒートポンプ式冷凍サイクルに冷媒加熱
器を加え、その冷媒加熱器の燃焼熱を利用して室内の暖
房を行なう空気調和機がある。

【０００３】この冷媒加熱式の空気調和機では、暖房運
転時、圧縮機から吐出される冷媒を四方弁、室内熱交換
器、減圧器、冷媒加熱器に通して流し、かつ冷媒加熱器
を運転オンし、室内熱交換器を凝縮器、冷媒加熱器を蒸
発器として働かせる。

【０００４】冷房運転時は、圧縮機から吐出される冷媒
を四方弁、室外熱交換器、減圧器、室内熱交換器に通し
て流し、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。

【０００５】このような冷媒加熱式の空気調和機にも、
高圧保護手段として高圧スイッチが設けられる。この高
圧スイッチは冷凍サイクルの高圧側圧力が異常上昇した
場合に作動するもので、その作動に際して圧縮機の運転
が強制的に停止され、冷凍サイクルを構成する機器が保
護される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】冷房時は、外気温度の
上昇に伴ない、過負荷運転が起こる。暖房時は、室内温
度の上昇に伴ない、過負荷運転が起こる。

【０００７】この過負荷運転では高圧スイッチが作動し
易くなり、冷房効率および暖房効率の低下を招いてしま
う。

【０００８】なお、高圧側圧力の変化に対応する凝縮器
温度を検知し、その凝縮器温度の上昇時に圧縮機の能力
を低減するいわゆるレリース制御を行なるものでは、高
圧側圧力の上昇をある程度は押さえることができる。

【０００９】しかしながら、高圧側圧力の上昇を一旦は
押さえることができても、すぐにまた高圧側圧力が上昇
してそれにレリース制御が追い付かず、結局は高圧スイ
ッチの作動に至ることが多い。

【００１０】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、高圧保護手段の不要な作動を
防ぎ、冷房効率および暖房効率の向上が図れる空気調和
機を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の空気調和機
は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、減圧器、および室
内熱交換器を連通したヒートポンプ式冷凍サイクルと、
上記室外熱交換器と減圧器の連通部から上記圧縮機の吸
込口にかけて連通して設けた冷媒加熱器と、上記冷凍サ
イクルの高圧側圧力が異常上昇すると上記圧縮機の運転
を停止する高圧保護手段と、上記圧縮機から吐出される
冷媒を四方弁、室外熱交換器、減圧器、室内熱交換器に
通して流し冷房運転を実行する手段と、上記圧縮機から
吐出される冷媒を四方弁、室内熱交換器、減圧器、冷媒
加熱器に通して流し且つ冷媒加熱器を運転オンして暖房
運転を実行する手段と、凝縮器として働く上記室外熱交
換器または室内熱交換器の温度を検知する温度検知手段
と、冷房運転時、上記温度検知手段の検知温度が設定値
に達すると上記圧縮機の能力を低能力側の所定値に設定
する手段と、暖房運転時、上記温度検知手段の検知温度
が設定値に達すると上記圧縮機の能力を低能力側の所定
値に設定し且つ冷媒加熱器の加熱量を少量側の所定値に
設定する手段とを備える。

【００１２】

【作用】冷房運転時、凝縮器として働く室外熱交換器の
温度が検知され、その検知温度が設定値に達すると、圧
縮機の能力が低能力側の所定値に設定される。

【００１３】暖房運転時は、凝縮器として働く室内熱交
換器の温度が検知され、その検知温度が設定値に達する
と、圧縮機の能力が低能力側の所定値に設定されるとと
ともに、冷媒加熱器の過熱量が少量側の所定値に設定さ
れる。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。

【００１５】図１に示すように、能力可変圧縮機１、四
方弁２、室外熱交換器３、逆止弁４（順方向）、減圧器
たとえば電子膨張弁（パルスモータバルブ）５、室内熱
交換器６、前記四方弁２、および逆止弁７（順方向）を
順次連通し、ヒ―トポンプ式冷凍サイクルを構成する。

【００１６】逆止弁４と膨張弁５との連通部から圧縮機
１の吸込口にかけて、二方弁８および冷媒加熱器９を順
次連通する。

【００１７】冷媒加熱器９は、ガスバ−ナ１０を付属し
て備えており、そのガスバ−ナ１０を比例弁１１を介し
て燃料供給源（図示しない）に接続している。

【００１８】室外熱交換器３の近傍に室外ファン１２を
設け、室内熱交換器６の近傍に室内ファン１３を設け
る。

【００１９】逆止弁４と電子膨張弁５との間の冷媒配管
において、電磁開閉弁８との接続点よりも膨張弁５のあ
る側に温度検知手段であるところの温度センサ１４を取
付ける。

【００２０】冷媒加熱器９の出口側の冷媒配管に温度セ
ンサ１５を取付ける。

【００２１】圧縮機１の吐出側配管に高圧スイッチ１６
を取付ける。この高圧スイッチ１６は、高圧側圧力つま
り吐出側配管を通る冷媒の圧力が異常上昇して所定値に
達すると作動するもので、後述する制御部２０，２３の
制御手段と共に高圧保護手段を成す。

【００２２】なお、能力可変圧縮機１、四方弁２、室外
熱交換器３、逆止弁４、電子膨張弁５、逆止弁７、二方
弁８、冷媒加熱器９（バーナ１０および比例弁１１を含
む）、室外ファン１２、および温度センサ１４，１５な
どにより、室外ユニットＡを構成している。

【００２３】また、少なくとも室内熱交換器６および室
内ファン１３により、室内ユニットＢを構成している。

【００２４】制御回路を図２に示す。

【００２５】室外ユニットＡの室外制御部２０を商用交
流電源２１に接続する。

【００２６】室外制御部２０は、マイクロコンピュータ
およびその周辺回路からなる。この室外制御部２０に、
四方弁２、電子膨張弁５、二方弁８、比例弁１１、室内
ファンモータ１２Ｍ、温度センサ１４，１５、高圧スイ
ッチ１６、およびインバータ回路２２を接続する。

【００２７】インバータ回路２２は、電源２１の電圧を
整流し、それを室外制御部２０の指令に応じたスイッチ
ングによって所定周波数の交流電圧に変換する。この出
力は圧縮機モータ１Ｍの駆動電力となる。

【００２８】室外制御部２０に、電源ラインＡＣＬおよ
びシリアル信号ラインＳＬを介して室内ユニットＢの室
内制御部２３を接続する。シリアル信号ラインＳＬは、
電源電圧に同期して各制御部間のデータ転送を行なうた
めのものである。

【００２９】室内制御部２３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２３に、
室内ファンモータ１３Ｍ、室内温度センサ２４、および
リモートコントロール式の操作器（以下、リモコンと略
称する）２５を接続する。

【００３０】そして、室外制御部２０および室内制御部
２３は次の機能手段を備える。

【００３１】（１）圧縮機１の運転オン、四方弁２の非
切換、二方弁８の閉成、および冷媒加熱器９の運転オフ
を設定し、圧縮機１から吐出される冷媒を四方弁２，室
外熱交換器３、逆止弁４、電子膨張弁５を通して室内熱
交換器６に流し、その室内熱交換器６を経た冷媒を四方
弁２および逆止弁７を通して圧縮機１に戻し、冷房運転
を実行する手段。

【００３２】（２）冷房運転時、室内温度センサ２４の
検知温度とリモコン２５の設定温度との差を冷房負荷と
して求め、求めた冷房負荷に応じて圧縮機１の能力（イ
ンバータ回路２２の出力周波数）を制御する手段。

【００３３】（３）冷房運転時、温度センサ１４の検知
温度（凝縮器温度；室外熱交換器３の温度に相当）Ｔei
が設定値Ｔccに達すると圧縮機１の能力を低能力側の所
定値に設定し、かつそれに連動して電子膨張弁５の開度
を小さ目の所定値に設定する手段。

【００３４】（４）圧縮機１の運転オン、四方弁２の切
換、二方弁８の開放、および冷媒加熱器９の運転オン
（ガスバーナ１０の燃焼）を設定し、圧縮機１から吐出
される冷媒を四方弁２，室内熱交換器６、外熱交換器
３、逆止弁４、電子膨張弁５、二方弁８を通して冷媒加
熱器９に流し、その冷媒加熱器９を経た冷媒を四方弁２
を通して圧縮機１に戻し、暖房運転を実行する手段。

【００３５】（５）冷房および暖房運転時、高圧スイッ
チ１６が作動すると、一定時間ｔ₁にわたって圧縮機１
の運転を停止する高圧保護手段。

【００３６】（６）暖房運転時、リモコン２５の検知温
度と室内温度センサ２４の検知温度との差を暖房負荷と
して求め、その暖房負荷に応じて圧縮機１の能力（運転
周波数；インバータ回路２２の出力周波数Ｆ）を制御す
る手段。

【００３７】（７）暖房運転時、温度センサ１５の検知
温度Ｔeoと温度センサ１４の検知温度Ｔeiとの差ΔＴ
（＝Ｔeo−Ｔei）を求める手段。

【００３８】（８）暖房運転時、温度差ΔＴつまり冷媒
過熱度が一定値（５〜８ deg）となるよう電子膨張弁５
の開度Ｐを制御する手段。

【００３９】（９）暖房運転時、温度差ΔＴが予め設定
してある加熱量制御条件（図４）のＡゾーンにあると
き、暖房負荷に応じて冷媒加熱器９の加熱量Ｑ（比例弁
１１の開度に相当）を調整する手段。

【００４０】（10）暖房運転時、温度差ΔＴが加熱量制
御条件のＢゾーンまで上昇すると、冷媒加熱器９の加熱
量Ｑを減少する手段。

【００４１】（11）暖房運転時、温度差ΔＴが加熱量制
御条件のＣゾーンに下降すると、冷媒加熱器９の加熱量
Ｑをそのままの状態に保持する手段。

【００４２】（12）暖房運転時、温度センサ１４の検知
温度（凝縮器温度；室内熱交換器６の温度に相当）Ｔei
が上昇して設定値Ｔ₁に達すると、圧縮機１の能力を所
定値低減し、かつ冷媒加熱器９の過熱量Ｑを所定値低減
するレリース制御手段。

【００４３】（13）暖房運転時、温度センサ１４の検知
温度（凝縮器温度；室内熱交換器６の温度に相当）Ｔei
が上昇して設定値Ｔch（＞Ｔ₁）まで達すると、圧縮機
１の能力を低能力側の所定値に設定し、かつ冷媒加熱器
９の加熱量Ｑを少量側の所定値に設定する手段。

【００４４】つぎに、作用を説明する。

【００４５】初めに、冷房運転の作用について図３およ
び図６により説明する。

【００４６】リモコン２５で所望の室内温度が設定さ
れ、かつ冷房運転の開始操作がなされると、先ず室内温
度センサ２４の検知温度と設定室内温度とを比較する。

【００４７】室内温度センサ２４の検知温度が設定室内
温度よりも高ければ、二方弁８を閉じた状態で圧縮機１
を起動する。

【００４８】すると、図１の実線矢印の方向に冷媒が流
れて冷房サイクルが形成され、室外熱交換器３が凝縮
器、室内熱交換器６が蒸発器として働き、室内に冷風が
吹出される。

【００４９】この冷房運転時、設定室内温度と室内温度
センサ２４の検知温度との差を冷房負荷として求め、そ
の冷房負荷に応じて圧縮機１の運転周波数Ｆを制御す
る。

【００５０】また、冷房運転時、温度センサ１４の検知
温度Ｔeiを取り込み、その検知温度Ｔeiと設定値Ｔccと
を比較する。検知温度Ｔeiは、凝縮器として働く室外熱
交換器３の温度、つまり凝縮器温度に相当する。

【００５１】ここで、仮に外気温度が上昇して過負荷運
転になると、高圧側圧力が上昇し、それに伴って検知温
度Ｔeiが上昇する。

【００５２】このとき、検知温度Ｔeiが設定値Ｔccに達
すると、圧縮機１の運転周波数Ｆを低能力側の所定値Ｆ
₁に設定する。同時に、電子膨張弁５の開度Ｐを小さ目
の所定値Ｐ₁に設定する。

【００５３】このように、検知温度Ｔeiが設定値Ｔccに
達したところで圧縮機１の低能力運転を設定することに
より、高圧側圧力の異常上昇をに押さえることができ
る。

【００５４】したがって、高圧スイッチ１６が作動に至
らず、不要な運転停止を回避して冷房効率の向上が図れ
る。なお、図６に二点鎖線で示すレベルＴｄは、高圧ス
イッチ１６の作動点に対応する凝縮器温度レベルであ
る。

【００５５】次に、暖房運転について図４、図５、およ
び図７を参照して説明する。

【００５６】リモコン２５で所望の室内温度が設定さ
れ、かつ暖房運転の開始操作がなされると、先ず室内温
度センサ２４の検知温度と設定室内温度とを比較する。

【００５７】室内温度センサ２４の検知温度が設定室内
温度よりも低ければ、二方弁８を開いた状態で圧縮機１
を起動するとともに、四方弁２を切換作動し、さらに冷
媒加熱器９を運転オン（ガスバーナ１０を燃焼）する。

【００５８】すると、図１の破線矢印の方向に冷媒が流
れて暖房サイクルが形成され、室内熱交換器６が凝縮
器、冷媒加熱器９が蒸発器として働き、室内に温風が吹
出される。

【００５９】この暖房運転時、リモコン２５の操作に基
づく設定室内温度と室内温度センサ２４の検知温度との
差を暖房負荷として求め、その暖房負荷に応じて圧縮機
１の運転周波数Ｆを制御する。

【００６０】また、暖房運転時、温度センサ１４の検知
温度Ｔei（膨張弁５を経て冷媒加熱器９に流入する冷媒
の温度）を取込み、さらに温度センサ１５の検知温度Ｔ
eo（冷媒加熱器９から流出する冷媒の温度）を取込み、
両検知温度の差ΔＴ（＝Ｔeo−Ｔei）を求める。この
温度差ΔＴは、冷媒加熱器９における冷媒過熱度に相当
する。

【００６１】そして、温度差ΔＴが一定値となるよう、
電子膨張弁５の開度を制御する。この冷媒過熱度の一定
値制御により、冷凍サイクルの運転が安定化し、暖房能
力の立ち上がりが速くなるなどの効果が得られる。

【００６２】また、温度差ΔＴと図４の加熱量制御条件
とを比較し、温度差ΔＴがＡゾーンにあれば、上記暖房
負荷に応じて冷媒加熱器９の加熱量Ｑ（ガスバーナ１０
の燃焼量）を制御する。

【００６３】温度差ΔＴがＢゾーンまで上昇したら、冷
媒加熱器９の加熱量Ｑを所定値だけ減少する。そして、
温度差ΔＴがＣゾーンまで下降すると、冷媒加熱器９の
加熱量Ｑをそのままの状態に保持する。

【００６４】一方、この暖房運転、温度センサ１４の検
知温度Ｔeiを取り込み、その検知温度Ｔeiと設定値Ｔch
とを比較する。検知温度Ｔeiは、凝縮器として働く室内
熱交換器６の温度、つまり凝縮器温度に相当する。

【００６５】ここで、仮に室内温度が上昇して過負荷運
転になると、高圧側圧力が上昇し、それに伴って検知温
度Ｔeiが上昇する。

【００６６】このとき、検知温度Ｔeiが設定値Ｔ₁に達
すると、圧縮機１の運転周波数Ｆを所定値ΔＦだけ低減
し、かつ冷媒加熱器９の過熱量Ｑを所定値ΔＱだけ低減
するレリース制御を実行する。

【００６７】このレリース制御により、高圧側圧力の上
昇が止まって検知温度Ｔeiが設定値Ｔ₁以下に下がれ
ば、加熱量制御条件に応じた加熱量制御を再開する。

【００６８】ただし、このレリース制御が高圧側圧力の
上昇に追い付かないまま、検知温度ＴeiがＴ₁を超えて
Ｔchに達することがある。

【００６９】この場合、圧縮機１の運転周波数Ｆを低能
力側の所定値Ｆａに設定するとともに、冷媒加熱器９の
加熱量Ｑを少量側の所定値Ｑａに設定する。同時に、電
子膨張弁５の開度Ｐを小さ目の所定値Ｐａに設定する。

【００７０】このように、検知温度Ｔeiが設定値Ｔchに
達したところで圧縮機１の低能力運転を設定し、かつ冷
媒加熱器９の低加熱量を設定することにより、高圧側圧
力の異常上昇を確実に押さえることができる。

【００７１】したがって、高圧スイッチ１６が作動に至
らず、不要な運転停止を回避して暖房効率の向上が図れ
る。なお、図７に二点鎖線で示すレベルＴｄは、高圧ス
イッチ１６の作動点に対応する凝縮器温度レベルであ
る。

【００７２】しかも、冷媒過熱度の一定値制御に用いる
温度センサ１４を凝縮器温度の検知に流用しているの
で、部品点数が少なくなり、コストの低減が図れる。

【００７３】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、冷
房運転においては凝縮器として働く室外熱交換器の温度
が設定値に達した場合に圧縮機の能力を低能力側の所定
値に設定し、暖房運転においては凝縮器として働く室内
熱交換器の温度が設定値に達した場合に圧縮機の能力を
低能力側の所定値に設定し、かつ冷媒加熱器の過熱量を
少量側の所定値に設定する構成としたので、高圧保護手
段の不要な作動を防ぎ、冷房効率および暖房効率の向上
が図れる空気調和機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の冷凍サイクルの構成を示
す図。

【図２】同実施例における制御回路の構成を示すブロッ
ク図。

【図３】同実施例における冷房運転時の作用を説明する
ためのフローチャート。

【図４】同実施例における加熱量制御条件を示す図。

【図５】同実施例における暖房運転時の作用を説明する
ためのフローチャート。

【図６】同実施例における冷房運転時の凝縮器温度の変
化の例を示すグラフ。

【図７】同実施例における暖房運転時の凝縮器温度の変
化の例を示すグラフ。

【符号の説明】

１…圧縮機、２…四方弁、３…室外熱交換器、５…電子
膨張弁（減圧器）、６…室内熱交換器、９…冷媒加熱
器、１０…バーナ、１４，１５…温度センサ、１６…高
圧スイッチ、２０…室外制御部、２３…室内制御部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機、四方弁、室外熱交換器、減圧
器、および室内熱交換器を連通したヒートポンプ式冷凍
サイクルと、前記室外熱交換器と減圧器の連通部から前
記圧縮機の吸込口にかけて連通して設けた冷媒加熱器
と、前記冷凍サイクルの高圧側圧力が異常上昇すると前
記圧縮機の運転を停止する高圧保護手段と、前記圧縮機
から吐出される冷媒を四方弁、室外熱交換器、減圧器、
室内熱交換器に通して流し冷房運転を実行する手段と、
前記圧縮機から吐出される冷媒を四方弁、室内熱交換
器、減圧器、冷媒加熱器に通して流し且つ冷媒加熱器を
運転オンして暖房運転を実行する手段と、凝縮器として
働く前記室外熱交換器または室内熱交換器の温度を検知
する温度検知手段と、冷房運転時、前記温度検知手段の
検知温度が設定値に達すると前記圧縮機の能力を低能力
側の所定値に設定する手段と、暖房運転時、前記温度検
知手段の検知温度が設定値に達すると前記圧縮機の能力
を低能力側の所定値に設定し且つ冷媒加熱器の加熱量を
少量側の所定値に設定する手段とを備えたことを特徴と
する空気調和機。