JPH0830620B2 - 空気調和装置の運転制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、運転容量の調節可能な圧縮機を備えた空気
調和装置の運転制御装置に係り、特に吐出管温度の過上
昇を防止するようにしたものの改良に関する。

（従来の技術） 従来より、例えば特開昭63-297784号公報に開示され
る如く、運転容量の調節可能な圧縮機を備えた空気調和
装置において、圧縮機の吐出管温度を検出し、運転中に
吐出管温度が所定の基準温度以上に達するとタイマをセ
ットして、タイマの設定時間の間吐出管温度が基準温度
以上のときには圧縮機の運転容量の上限値を低くするよ
う制御することにより、吐出管温度の過上昇による圧縮
機の循環油の性能を良好に維持するとともに、その際生
じうる制御のオーバーシュートを防止するようにしたも
のは公知の技術である。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来のもののように、吐出管温度が過上昇してい
る状態がある設定時間維持されたときに圧縮機の運転容
量の上限値を低くするようにした場合、運転条件の変化
で吐出管温度が一時的に上昇しても直ぐに下降するよう
なときには圧縮機の運転容量を低減しないで済むので、
いわゆる制御のオーバーシュートを防止することができ
る。

しかしながら、上記従来のものでは次のような問題が
ある。すなわち、吐出管温度が過上昇してガードタイマ
がセットされた場合、その設定時間中はガードタイマが
かかった状態となるので、その間に吐出管温度が上昇を
続けても圧縮機の運転容量を変更指令が出力されない。
一方、通常、冷房運転時には低圧を、暖房運転時には高
圧を一定にするよう圧縮機の容量を制御する低圧一定制
御又は高圧一定制御が行われるので、高圧又は低圧が過
上昇することはないが、例えば冷媒循環量が少なくなっ
ている場合等には、高圧又は低圧が過上昇していなくて
も冷媒の欠乏により吐出管温度だけが過上昇を続けるこ
とがあり、そのようなときには吐出管温度の過上昇を有
効に防止できない虞れがある。

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、タイマの設定時間中に吐出管温度が過上昇した
ときに圧縮機の容量を低減する手段を講ずることによ
り、制御のオーバーシュートを招くことなく、吐出管温
度の過上昇を有効に防止することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明の解決手段は、吐出管
温度が過上昇してタイマを設定する所定の第１基準温度
よりも高い第２基準温度以上になったときには、タイマ
の制御を無視して、圧縮機の運転容量を強制的に低減さ
せることにある。

具体的には、第１の解決手段は、第１図に示すよう
に、容量調節手段（２）により運転容量を可変に調節さ
れる圧縮機（１）を備えた空気調和装置を前提とする。

そして、空気調和装置の運転制御装置として、圧縮機
（１）の吐出管温度を検出する吐出管温度検出手段（TH
4）と、該吐出管温度検出手段（TH4）により検出される
吐出管温度が所定の第１基準温度以上となると、上記圧
縮機（１）の運転容量の上限値が低く制限されるよう上
記容量調節手段（２）を制御すると共に、上限値を一旦
制御すると、所定時間が経過するまで上限値が固定され
るようにタイマを作動させる容量制御手段（51）とが設
けられている。

加えて、吐出管温度が上記第１基準温度よりも所定値
だけ高い第２基準温度以上になると、上記容量制御手段
（51）による制御を強制的に停止させて圧縮機（１）の
運転容量の上限値が低く制限されるよう上記容量調節手
段（２）を制御した後、該上限値を一旦制御すると、上
記容量制御手段（51）のタイマを再度セットし直して該
タイマを作動させて容量制御手段（51）の制御に移行さ
せる容量低減手段（52）が設けられている。

第２の解決手段は、上記第１の解決手段における容量
調節手段（２）にインバータ（2a）を設ける構成とした
ものである。

（作用） 以上の構成により、請求項（１）の発明では、装置の
運転中、吐出管温度が上昇して第１基準温度以上になる
と、容量制御手段（51）により、圧縮機（１）の運転容
量の上限値が低くなるように容量調節手段（２）が制御
されると共に、一旦上限値を制御すると所定時間が経過
するまで上限値を固定し、制御のオーバーシュートを防
止しながら、圧縮機（１）の潤滑油機能の維持が図られ
る。

そのとき、上記設定時間の間は圧縮機（１）の運転容
量の調節が行われない状態となっているために、その間
に吐出管温度が上昇していくと、圧縮機（１）の潤滑性
能に支障をきたす虞れがあるが、容量低減手段（52）に
より、吐出管温度が上記第１基準温度よりも所定温度だ
け高い第２基準温度よりも高くなった時には、上記容量
制御手段（51）による制御を強制的に停止させて、無条
件に容量の上限値を低減するように制御した後、再び容
量制御手段（51）の制御に移行させるので、圧縮機
（１）の潤滑不良等の虞れが防止される。したがって、
制御のオーバーシュートによるハンチング等の問題を招
くことなく、圧縮機（１）の信頼性が向上することにな
る。

請求項（２）の発明では、上記請求項（１）の発明に
おける容量調節手段（２）の作用として、インバータ
（2a）により、圧縮機（１）の運転容量が調節されるの
で、より微細な容量調節により、上記請求項（１）の発
明の実効が図られることになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について、第２図以下の図面に
基づき説明する。

第２図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）
〜（Ｆ）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）において、
（１）は圧縮機であって、該圧縮機（１）は出力周波数
を30〜70Hzの範囲で10Hz毎に可変に切換えられるインバ
ータ（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ーダ（2b）に
より容量がフルロード（100％,60Hz相当）およびアンロ
ード（50％,30Hz相当）の２段階に調整される第２圧縮
機（1b）とを逆止弁（1e）を介して並列に接続して構成
されており、インバータ（2a）の出力周波数とアンロー
ダ（2b）のアンロード，フルロードの組み合わせによ
り、圧縮機（１）の運転容量を30〜130Hzの範囲で10Hz
刻みに調節するようになされている。すなわち、インバ
ータ（）2a）とアンローダ（2b）とにより、圧縮機
（１）の運転容量を可変に調節する容量調節手段（51）
が構成されている。

さらに、上記室外ユニット（Ａ）には、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ーバ（９）
と、アキュムレータ（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
（11）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）〜（Ｆ）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（12
a）…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（17）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。

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（28）及び冷媒の高圧時に開作
動する電磁開閉弁（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、冷房運転時には常
時、暖房運転時には高圧が過上昇時に、上記電磁開閉弁
（24）がオンつまり開状態になって、吐出ガスの一部を
主冷媒回路（14）から暖房過負荷制御用バイパス路（11
e）にバイパスするようにしている。このとき、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（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。

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電磁弁（29）と、
キャピラリ（30）とが介設されている。

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。

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ーモスタッ
ト、（TH2）…および（TH3）…は各々室内熱交換器（1
2）…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温度検出
手段としての吐出管センサ、（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）は冷房運転時には冷媒圧力の低圧つまり蒸
発圧力相当飽和音度Teを、暖房運転時には高圧つまり凝
縮圧力相当飽和温度Tcを検出する圧力センサである。

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（11
c）に介設されて、第２圧縮機（1b）の停止時およびア
ンロード状態時に「開」となり、フルロード状態で
「閉」となるアンローダ用電磁弁、（1g）は上記バイパ
ス路（11c）に介設されたキャピラリ、（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（11
d）に介設されて、サー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
電磁弁、（33a），（33b）はそれぞれキャピラリ（32
a），（32b）を介して上記第1,第２油分離器（4a），
（4b）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。

また、図中、（HPS）は圧縮機保護用の高圧圧力開閉
器、（SP）はサービスポート、（GP）はゲージポートで
ある。

そして、上記各電磁弁およびセンサ類は各主要機器と
共にコントローラ（図示せず）に信号線で接続され、該
コントローラにより、センサ類で検知される空気調和装
置の運転状態に応じて空気調和装置の各機器の運転が制
御されるようになされている。

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）の電磁開閉弁
（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）〜
（Ｆ）に分岐して送られる。各室内ユニット（Ｂ）〜
（Ｆ）では、各室内電動膨張弁（13），…で減圧され、
各室内熱交換器（12），…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。そのとき、上記圧力センサ（P
1）で検出される低圧Teが一定値になるよう圧縮機
（１）の運転容量を制御する低圧制御が行われる。

一方、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。そして、そのとき、上記圧力センサ
（P1）で検出される高圧Tcが一定値になるよう圧縮機
（１）の運転容量を制御する高圧一定制御が行われる。

ここで、吐出管温度Tdをパラメータとする圧縮機
（１）の容量制御について第３図及び第４図に基づき説
明する。第４図は、吐出管温度Tdの値に対する圧縮機
（１）の容量制御領域を示し、Td＜100℃（下限温度）
で圧縮機（１）の容量上限値Fmax（圧縮機（１）の循環
油の性能が良好に維持される上限を規定する値）を圧縮
機（１）の最大容量値130Hz待て許容する「無制限領
域」と、100℃≦Td＜110℃（第１基準温度）で容量上限
値Fmaxを所定時間（ここでは15分間）サンプリングした
後10Hz増大させる「待機アップ領域」と、110℃≦Td≦1
20℃（第２基準温度）で容量上限値Fmaxを15分間サンプ
リングした後10Hz低減する「待機ダウン領域」と、120
℃＜Td＜135℃（上限温度、つまり吐出管温度Tdが正常
である領域の上限値）で容量上限値Fmaxを無条件で10Hz
低減する「無条件ダウン領域」と、Td≧135で圧縮機
（１）を異常停止させる「異常停止領域」とが設定され
ている。

次に、第３図のフローチャートは圧縮機（１）の容量
制御の内容を示し、ステップS1で、各室温サーモスタッ
ト（TH1），…の状態からすべての室内ユニット（Ｂ）
〜（Ｆ）がサーモオフ状態の時にかぎり「０」となるサ
ーモオフフラグTOFが「０」か否かを判別し、サーモオ
フフラグTOFが「０」の時には、ステップS2で、圧縮機
（１）の容量上限値Fmaxを圧縮機（１）の最大容量130H
zに設定する。

次に、ステップS1における判別でサーモオフフラグTO
Fが「０」でない時にはステップS3に進んで、圧縮機
（１）の容量上限値Fmaxが130Hzでないか否かを判別し
て、130Hzであれば上記ステップS2に移行する一方、130
Hzでなければ、ステップS4に進んで、上記吐出管センサ
（TH4）で検出される吐出管温度Tdが上記第２基準温度1
20℃よりも高いか否かを判別して、第２基準温度120℃
以下であればステップS5に進んで後述のタイマの設定時
間が終了しているか、つまりタイムアップしているか否
かを判別し、タイムアップしている時には、ステップS6
で吐出管温度Tdが下限温度100℃よりも低いか否かを判
別し、吐出管温度Tdが下限値100℃よりも低ければ、圧
縮機（１）の容量を大きくしても安全な「無制限領域」
であると判断して上記ステップS2の制御に移行し、吐出
管温度Tdが下限温度100℃以上であれば、ステップS7に
進んで吐出管温度Tdが上記第２基準値110℃よりも低い
か否かを判別する。そして、ステップS7における判別で
吐出管温度Tdが110℃以上であれば、「待機ダウン領
域」と判断して、ステップS8で容量上限値Fmaxを10Hz低
減した後、ステップS9,S10で、容量上限値Fmaxが30Hzよ
りも高ければそのままで、容量上限値Fmaxが30Hz以下で
あれば容量上限値Fmaxを30Hzに設定して、ステップS11
で、設定時間が15分間のガードタイマをセットする。

一方、上記ステップS7における判別で吐出管温度Tdが
110℃よりも低いときには、「待機アップ領域」と判断
してステップS12で容量上限値Fmaxを10Hz増大させた
後、ステップS13に進んで容量上限値Fmaxが130Hz以上か
否かを判別してFmax≧130Hzであれば上記ステップS2
に、Fmax≧130Hzでなければ上記ステップS11にそれぞれ
進む。

ここで、上記ステップS6〜S13の制御はステップS11で
セットしたガードタイマの設定時間（15分間）が経過し
た後の制御であって、ステップS5の判別でガードタイマ
の設定時間が経過していない間は上記ステップS6〜S13
の制御を行うことなく、ステップS1に戻るようになされ
ている。すなわち、ガードタイマの設定時間が経過する
までの間、上記ステップS6〜S13の制御によっては、容
量上限値Fmaxは変更されずに固定されている。

そして、本発明の特徴として、上記ステップS4におけ
る判別で、吐出管温度Tdが第２基準温度120℃よりも高
いときには、ステップS14に移行して、上記ガードタイ
マのセット中であるか否かに拘らず、強制的に容量上限
値Fmaxを10Hz低減する「無条件ダウン領域」の制御を行
う。しかる後、上記ステップS9に移行して、以下、ステ
ップS9〜S11の制御を行うようになされている。

すなわち、第５図に示すように、吐出管温度Tdが低い
状態から上昇していくときには、第２基準温度120℃よ
りも高くなると、「無条件ダウン領域」の制御を行う一
方、「無条件ダウン領域」の制御に入ったときには、吐
出管温度Tdが低下して第１基準温度110℃に達すると、
「待機ダウン領域」に移行するようになされている。

なお、上記フローには現れていないが、制御の途中で
吐出管温度Tdが135℃以上になった時には、圧縮機
（１）を強制的に異常停止させるようになされている。

上記制御のフローにおいて、ステップS8〜ステップS1
1の制御により、吐出管温度Tdが所定の第１基準温度110
℃以上となると、上記圧縮機（１）の運転容量の上限値
Fmaxが低く制限されるよう上記容量調節手段（２）を制
御すると共に、上限値Fmaxを一旦制御すると、所定時間
（本実施例では15分間）が経過するまで上限値Fmaxが固
定されるようにタイマを作動させる容量制御手段（51）
が構成され、ステップS4及びステップS14の制御によ
り、吐出管温度Tdが上記第１基準温度110℃よりも所定
値（本実施例では10℃）だけ高い第２基準温度120℃以
上になったときには上記容量制御手段（51）による制御
を強制的に停止させて圧縮機（１）の運転容量の上限値
Fmaxが低く制限されるよう上記容量調節手段（２）を制
御した後、該上限値Fmaxを一旦制御すると、上記容量制
御手段（51）のタイマを再度セットし直して該タイマを
作動させて容量制御手段（51）の制御に移行させる容量
低減手段（52）が構成されている。

したがって、請求項（１）の発明では、装置の運転
中、吐出管温度Tdが上昇して第１基準温度110℃以上に
なると、容量制御手段（51）により、圧縮機（１）の運
転容量の上限値Fmaxが低くなるように容量調節手段
（２）が制御されると共に、上限値Fmaxを一旦制御する
と、所定時間が経過するまで上限値Fmaxが固定され、制
御のオーバーシュートを防止しながら、圧縮機（１）の
潤滑油機能の維持が図られる。

そのとき、上記実施例におけるステップS5〜S13に示
すように、ガードタイマの設定時間（上記実施例では15
分間）の間は圧縮機（１）の運転容量Ｆの調節が行われ
ない状態となっているために、その間に吐出管温度Tdが
上昇していくと、圧縮機（１）の潤滑性能に支障をきた
す虞れがある。すなわち、上記実施例のように、通常圧
縮機（１）の運転容量については、冷房運転時には圧力
センサ（P1）で検出される低圧Te、暖房運転時には圧力
センサ（P1）で検出される高圧Tcがそれぞれ一定となる
ように、低圧一定制御又は高圧一定制御が行われている
が、例えば冷媒循環量が少ない条件下では、低圧Te又は
高圧Tcが上昇していなくても、冷媒欠乏状態で圧縮機
（１）が運転されることによる吐出管温度Tdの過上昇が
生じる虞れがある。

ここで、本発明では、容量低減手段（52）により、吐
出管温度Tdが上記第１基準温度110℃よりも所定温度
（上記実施例では10℃）だけ高い第２基準温度120℃よ
りも高くなった時には、上記容量制御手段（51）による
制御を強制的に停止させ、ガードタイマの設定中か否か
を無視して無条件に容量上限値Fmaxを低減するように制
御されるので、上記のような圧縮機（１）の潤滑不良の
虞れを有効に防止することができ、よって、制御のオー
バーシュートによるハンチング等の問題を招くことな
く、圧縮機（１）の信頼性の向上を図ることができる。

請求項（２）の発明では、上記請求項（１）の発明に
おいて、インバータ（2a）により圧縮機（１）の運転容
量Ｆが微細に調節され、よって、上記請求項（１）の発
明の実効を図ることができる。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）の発明によれば、
運転容量が可変に調節される圧縮機を備えた空気調和装
置において、吐出管温度を検出し、吐出管温度が所定の
設定時間の間第１基準温度以上の時には、圧縮機の運転
容量の上限値を低くするよう制限するとともに、吐出管
温度が上記第１基準温度よりも所定温度だけ高い第２基
準温度よりも高くなると、上記設定時間の経過如何に拘
らず圧縮機の容量上限値を低減するようにしたので、設
定時間の間圧縮機の容量が調節されないことに起因する
吐出管温度の過上昇で圧縮機の潤滑不良等が生じるのを
有効に防止することができ、よって、圧縮機の信頼性の
向上を図ることができる。

請求項（２）の発明によれば、上記請求項（１）の発
明において、圧縮機の運転容量を調節する手段としてイ
ンバータを設ける構成としたので、容量調節をより微細
にすることができ、よって、上記請求項（１）の発明の
実効を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。第２図
以下は本発明の実施例を示し、第２図は空気調和装置の
全体構成を示す冷媒配管系統図、第３図は吐出管温度を
パラメータとする容量制御内容を示すフローチャート
図、第４図は吐出管温度をパラメータとする圧縮機の容
量制御領域の設定状態を示す説明図、第５図は待機ダウ
ン領域と無条件ダウン領域との間の切換特性を示す説明
図である。 １……圧縮機 ２……容量調節手段 2a……インバータ 51……容量制御手段 52……容量低減手段 TH4……吐出管センサ（吐出管温度検出手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】容量調節手段（２）により運転容量を可変
   に調節される圧縮機（１）を備えた空気調和装置におい
   て、 圧縮機（１）の吐出管温度を検出する吐出管温度検出手
   段（TH4）と、 該吐出管温度検出手段（TH4）により検出される吐出管
   温度が所定の第１基準温度以上となると、上記圧縮機
   （１）の運転容量の上限値が低く制限されるよう上記容
   量調節手段（２）を制御すると共に、上限値を一旦制御
   すると、所定時間が経過するまで上限値が固定されるよ
   うにタイマを作動させる容量制御手段（51）と、 吐出管温度が上記第１基準温度よりも所定値だけ高い第
   ２基準温度以上になると、上記容量制御手段（51）によ
   る制御を強制的に停止させて圧縮機（１）の運転容量の
   上限値が低く制限されるよう上記容量調節手段（２）を
   制御した後、該上限値を一旦制御すると、上記容量制御
   手段（51）のタイマを再度セットし直して該タイマを作
   動させて容量制御手段（51）の制御に移行させる容量低
   減手段（52）と を備えていることを特徴とする空気調和装置の運転制御
   装置。
2. 【請求項２】容量調節手段（２）はインバータ（2a）を
   備えていることを特徴とする請求項（１）記載の空気調
   和装置の運転制御装置。