JPH081338B2 - 空気調和装置の運転制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気調和装置の運転制
御装置に係り、特に圧縮機の吸入側にリキッドインジェ
クションを行うようにしたものの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開平２―１２６０４
４号公報に開示される如く、空気調和装置の液管と圧縮
機の吸入ラインとを接続するリキッドインジェクション
用バイパス路を設け、空気調和装置の運転時、このバイ
パス路を開いて吸入冷媒にリキッドインジェクションを
施すことにより、吸入冷媒の過熱度を調節するようにし
たものは公知の技術である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】暖房運転時に、特に外
気温度が低く冷媒回路の低圧側圧力が低いと、吐出管温
度が過上昇するが、このような吐出管温度の過上昇時に
も、上記開閉弁を開いてリキッドインジェクションを施
すことにより、吐出管温度の過上昇を抑制しうる。 し
かしながら、冷媒回路の低圧側圧力が低いときには、液
管における圧力（中間圧）も低くなっており、このよう
な状態でリキッドインジェクションバイパス路の開閉弁
を開いても十分な冷媒のインジェクション量が確保され
ず、吐出管温度の過上昇抑制効果が得られないという問
題があった。

【０００４】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、液管における中間圧を上昇させる手
段を講ずることにより、吐出管温度の過上昇を有効に防
止し、もって信頼性の向上を図ることにある。

【０００５】

【課題を達成するための手段】上記目的を達成するため
本発明の解決手段は、室外熱交換器の補助熱交換器側に
設けられる補助バイパス路を利用して、低外気条件下に
おける吐出管温度の過上昇時に、液管に吐出冷媒をバイ
パスさせることにある。

【０００６】具体的には、請求項１の発明の講じた手段
は、図１に示すように、圧縮機（１）、室外熱交換器
（６）、室外減圧弁（８）、室内減圧弁（１３）及び室
内熱交換器（１２）を冷媒配管で順次接続してなる主冷
媒回路（１４）を構成し、該主冷媒回路（１４）の上記
室外減圧弁（８）−室内減圧弁（１３）間の液管と上記
圧縮機（１）の吸入側とをリキッドインジェクションバ
イパス路（１１g ）でバイパス接続して、該バイパス路
（１１g ）に、暖房運転時に吐出管温度が一定値以上に
なると開くインジェクション用開閉弁（２９）とインジ
ェクション用減圧機構（３０）とを介設してなる空気調
和装置を前提とする。

【０００７】そして、上記室外熱交換器（６）及び室外
減圧弁（８）をバイパスして吐出管と上記室外減圧弁
（８）−室内減圧弁（１３）間の液管とを接続する補助
バイパス路（１１e ）を設け、該補助バイパス路（１１
e ）に、上記室外熱交換器（６）の補助熱交換器（２
２）と、補助減圧機構（２８）と、補助バイパス路（１
１e ）を開閉する補助開閉弁（２４）とを吐出管側から
順次介設する。

【０００８】さらに、空気調和装置の運転制御装置とし
て、高圧側圧力を検出する高圧検出手段（Ｐ１）と、低
圧側圧力を検出する低圧検出手段（Ｐ２）と、吐出管温
度を検出する吐出管温度検出手段（ＴＨ４）と、暖房運
転時、上記各検出手段（Ｐ１），（Ｐ２），（ＴＨ４）
の出力を受け、高圧側圧力が高圧下限値よりも低いか低
圧側圧力が低圧下限値よりも低いときに、吐出管温度が
上記一定値以上に設定された所定値よりも高くなると、
上記補助バイパス路（１１e ）の補助開閉弁（２４）を
開くよう制御する開閉制御手段（５０）とを設ける構成
としたものである。

【０００９】

【作用】以上の構成により、請求項１の発明では、空気
調和装置の暖房運転時、室外熱交換器（１２）で凝縮さ
れた冷媒が室外減圧弁（８）で減圧されて室外熱交換器
（６）で蒸発するように循環するが、低外気等で低圧側
圧力が低いときに、吐出管温度検出手段（ＴＨ４）で検
出される吐出管温度が一定値以上になると、吐出管温度
の過上昇を抑制すべくリキッドインジェクションバイパ
ス路（１１g ）のインジェクション用開閉弁（２９）が
開かれて圧縮機（１）の吸入側に液冷媒が導入される。

【００１０】そのとき、このような低外気条件下では、
液管における中間圧も低いので、リキッドインジェクシ
ョンバイパス路（１１g ）からの冷媒インジェクション
量が十分確保されずに吐出管温度の過上昇が解消されな
い虞れがあるが、本発明では、高圧検出手段（Ｐ１）で
検出される高圧側圧力が高圧下限値よりも低いか低圧検
出手段（Ｐ２）で検出される低圧側圧力が低圧下限値よ
りも低い条件下で、吐出管温度が上記一定値以上に設定
された所定値よりも高くなると、開閉制御手段（５０）
により、補助バイパス路（１１e ）の補助開閉弁（２
４）を開くように制御されるので、液管に比較的高圧の
液冷媒が導入されて中間圧が上昇する。したがって、リ
キッドインジェクションバイパス路（１１g ）からの冷
媒インジェクション量が十分確保され、吐出管温度の過
上昇が解消されることになる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図２以下の
図面に基づき説明する。

【００１２】図２は本発明の実施例に係るマルチ型空気
調和装置の冷媒配管系統を示し、（Ａ）は室外ユニッ
ト、（Ｂ）〜（Ｄ）は該室外ユニット（Ａ）に並列に接
続された室内ユニットである。上記室外ユニット（Ａ）
の内部には、出力周波数を３０〜７０Ｈz の範囲で１０
Ｈz 毎に可変に切換えられるインバ―タ（２a ）により
容量が調整される第１圧縮機（１a ）と、パイロット圧
の高低で差動するアンロ―ダ（２b ）により容量がフル
ロ―ド（１００％）およびアンロ―ド（５０％）状態の
２段階に調整される第２圧縮機（１b ）とを逆止弁（１
e ）を介して並列に接続して構成される容量可変な圧縮
機（１）と、上記第１，第２圧縮機（１a ），（１b ）
から吐出されるガス中の油をそれぞれ分離する第１，第
２油分離器（４a ），（４b ）と、冷房運転時には図中
実線の如く切換わり暖房運転時には図中破線の如く切換
わる四路切換弁（５）と、冷房運転時に凝縮器、暖房運
転時に蒸発器となる室外熱交換器（６）および該室外熱
交換器（６）に付設された２台の室外ファン（６ａ），
（６ｂ）と、冷房運転時には冷媒流量を調節し、暖房運
転時には冷媒の絞り作用を行う室外電動膨張弁（８）
と、液化した冷媒を貯蔵するレシ―バ（９）と、アキュ
ムレ―タ（１０）とが主要機器として内蔵されていて、
該各機器（１）〜（１０）は各々冷媒の連絡配管（１
１）で冷媒の流通可能に接続されている。また上記室内
ユニット（Ｂ）〜（Ｄ）は同一構成であり、各々、冷房
運転時には蒸発器、暖房運転時には凝縮器となる室内熱
交換器（１２），…およびそのファン（１２a ），…を
備え、かつ該室内熱交換器（１２），…の液冷媒分岐管
（１１a ），…には、暖房運転時に冷媒流量を調節し、
冷房運転時に冷媒の絞り作用を行う室内電動膨張弁（１
３），…がそれぞれ介設され、合流後手動閉鎖弁（１
７）を介し連絡配管（１１b ）によって室外ユニット
（Ａ）との間を接続されている。すなわち、以上の各機
器は冷媒配管（１１）により、冷媒の流通可能に接続さ
れていて、室外空気との熱交換により得た熱を室内空気
に放出するようにした主冷媒回路（１４）が構成されて
いる。

【００１３】次に、（１１e ）は、吐出管と液管側とを
吐出ガス（ホットガス）のバイパス可能に接続する補助
バイパス路としての暖房過負荷制御用バイパス路であっ
て、該バイパス路（１１e ）には、室外熱交換器（６）
と共通の空気通路に設置された補助熱交換器（２２）、
キャピラリチュ―ブ（２８）及び冷媒の高圧時に開作動
する補助開閉弁（２４）が順次直列にかつ室外熱交換器
（６）とは並列に接続されており、該補助開閉弁（２
４）が開いたときには、吐出ガスの一部が主冷媒回路
（１４）から暖房過負荷制御用バイパス路（１１ｅ）に
バイパスされ、吐出ガスの一部を補助熱交換器（２２）
で凝縮させて室外熱交換器（６）の能力を補助するとと
もに、キャピラリチュ―ブ（２８）で室外熱交換器
（６）側の圧力損失とのバランスを取るようになされて
いる。

【００１４】さらに、（１１g ）は上記暖房過負荷バイ
パス路（１１e）の液冷媒側配管と主冷媒回路（１４）
の吸入ラインとの間を接続し、冷暖房運転時に吸入ガス
の過熱度を調節するためのリキッドインジェクションバ
イパス路であって、該バイパス路（１１g ）には圧縮機
（１）のオン・オフと連動して開閉するインジェクショ
ン用開閉弁（２９）と、キャピラリチュ―ブ（３０）と
が介設されている。

【００１５】また、（３１）は、吸入管（１１）中の吸
入冷媒と液管（１１）中の液冷媒との熱交換により吸入
冷媒を冷却させて、連絡配管（１１ｂ）における冷媒の
過熱度の上昇を補償するための吸入管熱交換器である。

【００１６】なお、上記各主要機器以外に補助用の諸機
器が設けられている。（１f ）は第２圧縮機（１b ）の
バイパス路（１１c ）に介設されて、第２圧縮機（１b
）の停止時およびアンロ―ド状態時に「開」となり、
フルロ―ド状態で「閉」となるアンロ―ダ用開閉弁、
（１ｇ）は上記バイパス路（１１c ）に介設されたキャ
ピラリチュ―ブ、（２１）は吐出管と吸入管とを接続す
る均圧ホットガスバイパス路（１１d ）に介設されて、
サ―モオフ状態等による圧縮機（１）の停止時、再起動
前に一定時間開作動する均圧用開閉弁、（３３ａ），
（３３ｂ）はそれぞれキャピラリチュ―ブ（３２ａ），
（３２ｂ）を介して第１，第２油分離器（４ａ），（４
ｂ）から第１，第２圧縮機（１a ），（１b ）に油を戻
すための油戻し管である。

【００１７】また、図中、（ＨＰＳ）は圧縮機保護用の
高圧圧力開閉器、（ＧＰ）はゲ―ジポ―トである。

【００１８】ここで、装置には多くのセンサ類が配置さ
れていて、（ＴＨ１），…は各室内温度を検出する室温
サ―モスタット、（ＴＨ２），…および（ＴＨ３），…
は各々室内熱交換器（１２），…の液側およびガス側配
管における冷媒の温度を検出する室内液温センサ及び室
内ガス温センサ、（ＴＨ４）は圧縮機（１）の吐出管温
度を検出する吐出管センサ、（ＴＨ５）は暖房運転時に
室外熱交換器（６）の出口温度から着霜状態を検出する
デフロストセンサ、（ＴＨ６）は上記吸入管熱交換器
（３１）の下流側の吸入管（１１）に配置され、吸入管
温度を検出する吸入管センサ、（ＴＨ７）は室外熱交換
器（６）の空気吸込口に配置され、吸込空気温度を検出
する外気温センサ、（Ｐ１）は吐出管に配置され、高圧
側圧力ＨＰを検出する高圧検出手段としての高圧セン
サ、（Ｐ２）は吸入管に配置され、低圧側圧力ＬＰを検
出する低圧検出手段としての低圧センサである。

【００１９】そして、上記各開閉弁およびセンサ類は各
主要機器と共に空気調和装置のコントロ―ラ（図示せ
ず）に信号線で接続され、該コントロ―ラにより、上記
各センサの検出値に応じて空気調和装置の圧縮機，電動
膨張弁，開閉弁等の各機器の運転が制御される。

【００２０】図２において、空気調和装置の冷房運転
時、四路切換弁（２）が図中実線側に切換わり、補助熱
交換器（２２）の補助開閉弁（２４）が常時開いて、圧
縮機（１）で圧縮された冷媒が室外熱交換器（６）及び
補助熱交換器（２２）で凝縮され、連絡配管（１１b ）
を経て各室内ユニット（Ｂ）〜（Ｄ）に分岐して送られ
る。各室内ユニット（Ｂ）〜（Ｄ）では、各室内電動膨
張弁（１３），…で減圧され、各室内熱交換器（１
２），…で蒸発した後合流して、室外ユニット（Ａ）に
ガス状態で戻り、圧縮機（１）に吸入されるように循環
する。

【００２１】また、暖房運転時には、四路切換弁（５）
が図中破線側に切換わり、冷媒の流れは上記冷房運転時
と逆となって、圧縮機（１）で圧縮された冷媒が各室内
熱交換器（１２），…で凝縮され、合流して液状態で室
外ユニット（Ａ）に流れ、室外電動膨張弁（８），…に
より減圧され、室外熱交換器（６）で蒸発した後圧縮機
（１）に戻るように循環する。

【００２２】ここで、暖房運転時における上記暖房過負
荷制御用バイパス路（１１e ）の補助開閉弁（２４）を
開閉する制御の内容について、図３のフロ―チャ―トに
基づき説明する。まず、ステップＳＴ１で冷房運転か否
かを判別し、判別結果がＮＯつまり暖房運転であれば、
ステップＳＴ２に進んでサ―モオンか否かを判別して、
サ―モオンであれば、以下の補助開閉弁（２４）の開閉
制御を行う。すなわち、ステップＳＴ３で、上記高圧セ
ンサ（Ｐ１）及び低圧センサ（ｐ２）で検出される高圧
側圧力ＨＰ及び低圧側圧力ＬＰについて、ＨＰ＜１０
（Kg／cm² ）（高圧下限値）又はＬＰ＜２（Kg／cm² ）
（低圧下限値）のいずれかが成立するか否かを判別し
て、いずれかが成立すれば、さらにステップＳＴ４で、
後述の３０分タイマがタイムアップするか、補助開閉弁
（２４）が開いていてかつ上記吐出管センサ（ＴＨ４）
で検出される吐出管温度Ｔd が所定値９０（℃）よりも
低いか（Ｔd ＜９０℃）のいずれかが成立するか否かを
判別して、いずれも成立しなければ、ステップＳＴ５に
進んでＴd ＞１２０℃か否かを判別する。このとき、こ
のフロ―には示されていないが、上記リキッドインジェ
クションバイパス路（１１g ）のインジェクション用開
閉弁（２９）は、吐出管温度Ｔd が９０℃以上になると
開き、吸入側に液冷媒を導入するようになされている。
そして、上記ステップＳＴ５の判別で、Ｔd ＞１２０℃
であれば、リキッドインジェクションの効果が得られて
いないと判断して、ステップＳＴ６で、液管に吐出冷媒
を導入して液管における冷媒圧力を高めるべく上記暖房
過負荷制御用バイパス路（１１e ）の補助開閉弁（２
４）を開くとともに、ステップＳＴ７で３０分タイマ
（図示せず）をセットして、ステップＳＴ１に戻る。

【００２３】一方、上記ステップＳＴ３の判別でＨＰ＜
１０（Kg／cm² ）及びＬＰ＜２（Kg／cm² ）のいずれも
成立しないとき、ステップＳＴ４の判別で３０分タイマ
がタイムアップするか上記補助開閉弁（２４）が開きか
つＴd ＜９０℃であるかのいずれかが成立するとき、及
び上記ステップＳＴ５の判別でＴd ≦１２０℃のときに
は、いずれも吐出管温度の過上昇はないと判断して、ス
テップＳＴ７に移行し、ＨＰ＞２２（Kg／cm² ）か否か
を判別して、ＨＰ＞２２（Kg／cm² ）でなければ高圧の
過上昇の虞れもないと判断してステップＳＴ７で上記補
助開閉弁（２４）を閉じたままに制御する一方、ＨＰ＞
２２（Kg／cm² ）であれば、高圧の過上昇を招く虞れが
あると判断してステップＳＴ８で補助開閉弁（２４）を
開く。

【００２４】また、上記ステップＳＴ１の判別で、冷房
運転時には、ステップＳＴ９に移行して、サ―モオンか
否かを判別し、サ―モオンであれば室内側の負荷を補う
べくステップＳＴ１１で補助開閉弁（２４）を開いて補
助熱交換器（２２）本来の機能を作用させる。なお、冷
暖房いずれにおいても、サ―モオフ時にはステップＳＴ
１０で補助開閉弁（２４）を閉じるように制御する。

【００２５】以上のフロ―において、ステップＳＴ６の
制御により、暖房運転時、高圧側圧力が高圧下限値（上
記実施例では１０（Kg／cm² ））よりも低いか低圧側圧
力が低圧下限値（上記実施例では２（Kg／cm² ））より
も低いときに、吐出管温度Ｔd が所定値（上記実施例で
は１２０℃）よりも高くなると、上記暖房過負荷制御用
バイパス路（補助バイパス路）（１１e ）の開閉弁を開
くよう制御する開閉制御手段（５０）が構成されていBR
>る。

【００２６】したがって、上記実施例では、空気調和装
置の暖房運転時、各室外熱交換器（１２），…で凝縮さ
れた冷媒が室外電動膨張弁（室外減圧弁）（８）で減圧
されて室外熱交換器（６）で蒸発するように循環する
が、低外気等で低圧側圧力ＬＰが低いときには、吐出管
温度Ｔd が過上昇して圧縮機（１）の異常停止を招くこ
とがあるために、吐出管センサ（ＴＨ４）で検出される
吐出管温度Ｔd が一定値（上記実施例では９０℃）以上
になると、リキッドインジェクションバイパス路（１１
g ）のインジェクション用開閉弁（２９）が開かれて液
冷媒が吸入側に導入され、吸入過熱度つまり吐出管温度
Ｔd の過上昇が抑制される。そのとき、このような低外
気条件下では、液管における中間圧も低いので、リキッ
ドインジェクションバイパス路（１１g ）からの冷媒イ
ンジェクション量が十分確保されずに吐出管温度Ｔd の
過上昇が解消されない虞れがある。ここで、上記実施例
では、通常のリキッドインジェクションでは吐出管温度
Ｔd の過上昇が解消されずにそのまま上昇し続けるよう
なとき、つまり高圧センサ（高圧検出手段）（Ｐ１）で
検出される高圧側圧力ＨＰが高圧下限値（上記実施例で
は１０（Kg／cm² ））よりも低いか、低圧センサ（低圧
検出手段）（Ｐ２）で検出される低圧側圧力ＬＰが低圧
下限値（上記実施例では２（Kg／cm² ）よりも低い条件
下で、吐出管温度Ｔd が上記一定値以上に設定された所
定値（上記実施例では１２０℃）よりも高くなると、開
閉制御手段（５０）により、暖房過負荷制御用バイパス
路（１１e ）の補助開閉弁（２４）を開くように制御さ
れるので、液管に比較的高圧の液冷媒が導入されて中間
圧が上昇し、上記リキッドインジェクションバイパス路
（１１g ）からの冷媒インジェクション量が十分確保さ
れることになる。よって、吐出管温度Ｔd の過上昇を解
消することができ、信頼性の向上を図ることができるの
である。

【００２７】なお、上記暖房過負荷制御用バイパス路
（１１g ）において、吐出冷媒がいったん補助熱交換器
（２２）で凝縮されるとともにキャピラリチュ―ブ（２
８）で減圧されるが、このキャピラリチュ―ブ（２８）
は、本来圧力調整用に設けられたものであって、冷媒の
絞りを目的とするものではないので、室内電動膨張弁
（１３）で減圧された液冷媒の中間圧以下の低圧となる
ことはなく、液管における中間圧上昇効果を損ねること
はない。

【００２８】また、上記実施例では、一台の室外ユニッ
ト（Ａ）に複数の室内ユニット（Ｂ）〜（Ｄ）を接続し
たいわゆるマルチ形空気調和装置について本発明を適用
したが、本発明は斯かる実施例に限定されるものではな
く、一台の室内ユニットを備えたものでもよい。ただ
し、特にマルチ形空気調和装置では、冷房運転時におけ
る室内負荷と室外能力との調整のため等の目的で、補助
熱交換器（２２）及び暖房過負荷制御用バイパス路（１
１e ）が付設されていることが多いので、既存の設備の
利用により、コストの増大を招くことがないという利点
がある。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
冷媒回路の室外減圧弁−室内減圧弁間の液管から圧縮機
の吸入側にリキッドインジェクションバイパス路を設
け、吐出管温度の過上昇時に液冷媒を吸入側に導入する
ようにした空気調和装置において、冷媒回路の吐出管と
室外減圧弁−室内減圧弁間の液管との間に室外熱交換器
をバイパスする補助バイパス路を設けるとともに，空気
調和装置の運転制御装置の構成として、暖房運転時、高
圧側圧力が高圧下限値よりも低いか低圧側圧力が低圧下
限値よりも低い条件下で、吐出管温度が所定値よりも高
くなると、この補助バイパス路を開くようにしたので、
低外気時等、液管の中間圧の低い条件下においても補助
バイパス路からの液冷媒の導入により圧縮機の吸入側へ
のリキッドインジェクション量が確保されて、吐出管温
度の過上昇を有効に防止することができ、よって、信頼
性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図である。

【図２】実施例に係る空気調和装置の冷媒配管系統図で
ある。

【図３】制御内容を示すフロ―チャ―ト図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ６ 室外熱交換器 ８ 室外電動膨張弁 （室外減圧弁） １１e 暖房過負荷制御用バイパス路 （補助バイパス路） １１g リキッドインジェクションバイパス路 １２ 室外熱交換器 １３ 室外電動膨張弁 （室外減圧弁） １４ 冷媒回路 ２２ 補助熱交換器 ２４ 補助開閉弁 ２８ キャピラリチュ―ブ （補助減圧機構） ２９ インジェクション用開閉弁 ３０ キャピラリチュ―ブ （インジェクション用減圧機構） ５０ 開閉制御手段 Ｐ１ 高圧センサ （高圧検出手段） Ｐ２ 低圧センサ （低圧検出手段） ＴＨ４ 吐出管センサ （吐出管温度検出手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（１）、室外熱交換器（６）、室
   外減圧弁（８）、室内減圧弁（１３）及び室内熱交換器
   （１２）を冷媒配管で順次接続してなる主冷媒回路（１
   ４）を構成し、該主冷媒回路（１４）の上記室外減圧弁
   （８）−室内減圧弁（１３）間の液管と上記圧縮機
   （１）の吸入側とをリキッドインジェクションバイパス
   路（１１g ）でバイパス接続して、該バイパス路（１１
   g ）に、暖房運転時に吐出管温度が一定値以上になると
   開くインジェクション用開閉弁（２９）とインジェクシ
   ョン用減圧機構（３０）とを介設してなる空気調和装置
   において、上記室外熱交換器（６）及び室外減圧弁
   （８）をバイパスして吐出管と上記室外減圧弁（８）−
   室内減圧弁（１３）間の液管とを接続する補助バイパス
   路（１１e ）を設け、該補助バイパス路（１１e ）に、
   上記室外熱交換器（６）の補助熱交換器（２２）と、補
   助減圧機構（２８）と、補助バイパス路（１１e ）を開
   閉する補助開閉弁（２４）とを吐出管側から順次介設す
   るとともに、高圧側圧力を検出する高圧検出手段（Ｐ
   １）と、低圧側圧力を検出する低圧検出手段（Ｐ２）
   と、吐出管温度を検出する吐出管温度検出手段（ＴＨ
   ４）と、暖房運転時、上記各検出手段（Ｐ１），（Ｐ
   ２），（ＴＨ４）の出力を受け、高圧側圧力が高圧下限
   値よりも低いか低圧側圧力が低圧下限値よりも低いとき
   に、吐出管温度が上記一定値以上に設定された所定値よ
   りも高くなると、上記補助バイパス路（１１e ）の補助
   開閉弁（２４）を開くよう制御する開閉制御手段（５
   ０）とを備えたことを特徴とする空気調和装置の運転制
   御装置。