JPH1062028A

JPH1062028A - 空気調和機

Info

Publication number: JPH1062028A
Application number: JP22240696A
Authority: JP
Inventors: Takaharu Miya; 隆治宮; Junichi Saito; 順一斉藤
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1996-08-23
Filing date: 1996-08-23
Publication date: 1998-03-06
Anticipated expiration: 2016-08-23
Also published as: JP3653348B2

Abstract

(57)【要約】【課題】冷媒加熱運転中における停止側の圧縮機やそ
の吸込配管における冷媒の寝込みを解消した空気調和機
を提供する。【解決手段】冷媒加熱運転時に第１圧縮機２１のみが
運転されている場合、室外側ＥＣＵは、メインクランク
ケースヒータ７１およびサブクランクケースヒータ７
３，７５への通電を開始する。これにより、第２圧縮機
２３は全体的に加熱され、その内部温度がガス冷媒の飽
和温度より高くなり、冷媒が寝込む原因となる液冷媒の
凝縮が防止される。また、吸込配管６４が連通配管６５
を介して吸込配管６３に連通され、且つその連通部位が
吸込配管６４の最下部かつ第２圧縮機２３への立上り部
に設けられているため、吸込配管６４内ではガス冷媒の
流れが生じ、液冷媒が殆ど生成されない。また、液冷媒
が生成された場合にも、吸込配管６４内に溜まることな
く、速やかに第１圧縮機２１に吸引される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の圧縮機と冷
媒加熱手段とを備えた空気調和機に係り、詳しくは冷媒
加熱運転中における停止側圧縮機やその吸込配管での冷
媒の寝込みを解消する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、旧来の冷房専用機に代わり、空気
を熱源として暖房を行うヒートポンプ型の空気調和機が
増加している。ところが、ヒートポンプ型の空気調和機
では、外気温が著しく低い場合、室外熱交換器での冷媒
の蒸発温度と外気温との差がごく小さく無くなり、暖房
が殆ど行えなくなる不具合があった。そこで、通常の室
外熱交換器（空気熱交換器）の他に冷媒加熱器を室外ユ
ニット内に設け、温水等と冷媒との間での熱交換（すな
わち、冷媒加熱）を行わせることにより、比較的高温の
冷媒を圧縮機に供給するものが出現している。この種の
空気調和機では、外気温と無関係に室内熱交換器での凝
縮潜熱を確保できるため、厳冬時においても十分な暖房
が可能となる。

【０００３】一方、大型の空気調和機では、室外ユニッ
ト内に複数の圧縮機を設置し、空調負荷の増減に応じて
圧縮機の能力や運転台数を変えるものが知られている。
例えば、二台の圧縮機を備えるものでは、定速型圧縮機
と最大能力が定速圧縮機と等しい可変型圧縮機とを組合
せ、能力制御を広範囲に行うものがある。この空気調和
機では、５０％以下の能力が要求される場合には可変型
圧縮機のみを駆動し、５０％以上の能力が要求される場
合には両圧縮機を共に駆動する。これにより、可変型圧
縮機で５段階に能力切換が行えれば、全体では１０段階
の能力切換が可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】複数の圧縮機と冷媒加
熱器とを備えたヒートポンプ型の空気調和機では、冷媒
加熱を行いながら運転している際に、能力制御のために
一部の圧縮機を停止させると、停止中の圧縮機やその圧
縮機への吸込配管の内部に液冷媒が溜まる（冷媒が寝込
む）ことがあった。これは、加熱されることにより冷媒
の飽和温度が上昇し、冷媒の流れがなく外気に曝されて
低温となった圧縮機や吸込配管に接触して冷媒が凝縮す
るもので、冷媒の寝込みは運転を続ける間に徐々に進行
してゆく。

【０００５】圧縮機や吸込配管内で冷媒が寝込んだ場
合、再起動時に大量の液冷媒が圧縮機構に流入し、液圧
縮により圧縮機が故障することがあった。また、停止中
の圧縮機やその吸込配管内に大量の冷媒が寝込むと、運
転中の圧縮機や冷媒回路に流通する冷媒が不足し、空調
が円滑に行えなくなることもあった。更に、圧縮機内で
の冷媒の寝込み量が多くなると、液冷媒に浸されること
により、電動モータの巻線に絶縁破壊が生じることもあ
った。尚、圧縮機の下部にはクランクケースヒータが付
設されているが、これは圧縮機の停止時に封入された潤
滑油に冷媒が溶け込むことを防止するものであり、圧縮
機内に寝込んだ大量の液冷媒を気化させる能力はなく、
また、吸込配管に寝込んだ液冷媒に対しては殆ど効果が
なかった。

【０００６】本発明は上記状況に鑑みなされたもので、
冷媒加熱運転中における停止側の圧縮機やその吸込配管
における冷媒の寝込みを解消した空気調和機を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明では、複数の圧縮機と、冷媒加熱手
段とを有する空気調和機において、当該複数の圧縮機の
うち、冷媒加熱運転時に停止しうるものに付設された圧
縮機加熱手段と、冷媒加熱運転時に一部の圧縮機のみが
作動している場合、停止中の圧縮機に付設された前記圧
縮機加熱手段を作動させる制御手段とを備えたものを提
案する。

【０００８】この発明によれば、例えば、二台の圧縮機
のうち冷媒加熱運転時に停止される可能性があるものに
は十分な加熱能力を有する電気ヒータを付設し、冷媒加
熱運転時における停止側圧縮機の電気ヒータに通電を行
う。これにより、停止側圧縮機の内部で冷媒が凝縮しな
くなり、冷媒の寝込みに起因する圧縮機の故障等が防止
される。

【０００９】また、請求項２の発明では、可変型圧縮機
と、定速型圧縮機と、冷媒加熱手段とを有する空気調和
機において、前記定速型圧縮機に付設された圧縮機加熱
手段と、冷媒加熱運転時に前記定速型圧縮機のうち１台
あるいは複数台が停止している場合、停止中の定速型圧
縮機に付設された前記圧縮機加熱手段を作動させる制御
手段とを備えたものを提案する。

【００１０】この発明によれば、例えば、複数台の定速
型圧縮機に十分な加熱能力を有する電気ヒータを付設
し、冷媒加熱運転時に能力制御のために一部の定速型圧
縮機を停止させる場合には、その定速型圧縮機の電気ヒ
ータに通電を行う。これにより、停止中の定速型圧縮機
の内部で冷媒が凝縮しなくなり、冷媒の寝込みに起因す
る圧縮機の故障等が防止される。

【００１１】また、請求項３の発明では、圧縮機に吸入
される冷媒を加熱して冷媒加熱運転を行わせる冷媒加熱
手段と、同一の冷媒回路に並列に接続された複数の圧縮
機とを有する空気調和機において、当該複数の圧縮機に
それぞれ対応する複数の吸込配管と、当該複数の吸込配
管を連通させる連通路とを備えたものを提案する。

【００１２】この発明によれば、運転時に一部の圧縮機
を停止させても、その吸込配管が運転側圧縮機の吸込配
管に連通路を介して連通しているため、停止側圧縮機の
吸込配管の冷媒が運転側圧縮機内に吸引されて冷媒の寝
込みが防止される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づき詳細に説明する。

【００１４】図１には、室内ユニット１と室外ユニット
３とからなる空気調和機の冷媒回路（実線で示す）およ
び電気回路（一点鎖線で示す）を表している。室内ユニ
ット１内には、室内熱交換器５、電動ファン７、電動式
の膨張弁９等と、電動ファン７および電動膨張弁９等を
駆動制御する室内側ＥＣＵ１１とが収納されている。ま
た、室外ユニット３内には、並列に配置された一対の圧
縮機２１，２３、電磁式の四方弁２５、並列に配置され
た室外熱交換器２７および冷媒加熱器２９、アキュムレ
ータ３１、電動ファン３３等と、両圧縮機２１，２３、
四方弁２５、電動ファン３３等を駆動制御する室外側Ｅ
ＣＵ３５とが収納されている。尚、室外熱交換器２７は
通常の空気熱交換器であるが、冷媒加熱器２９は所定温
度（本実施形態では、５０℃）の温水と冷媒との間で熱
交換を行わせる水熱交換器である。

【００１５】室内ユニット１および室外ユニット３内の
機器類は冷媒配管５１〜６４により接続されており、暖
房時（冷媒加熱運転時）には実線の矢印で示した方向に
冷媒が循環し、冷房運転時には破線の矢印で示した方向
に冷媒が循環する。また、冷媒配管６３と冷媒配管６４
とは連通配管６５により連通されており、冷媒が両冷媒
配管６３，６４の間で移動可能となっている。図中、３
７，３９は室外側ＥＣＵ３５により開閉駆動される電磁
式の遮断弁であり、冷房あるいは暖房時において室外熱
交換器２７あるいは冷媒加熱器２９への冷媒配管５８，
５６を遮断する。また、４１，４３，４５は冷媒を一方
向へのみ流通させる逆止弁であり、冷媒配管５１，５
２，６０に介装されている。

【００１６】図２には、圧縮機２１，２３およびアキュ
ムレータ３１周辺のレイアウトを示している。図２中で
左方の圧縮機（以下、第１圧縮機と記す）２１は可変型
であり、空調運転時には優先的に駆動される。また、右
方の圧縮機（以下、第２圧縮機と記す）２３は定速型で
あり、５０％以上の能力が要求された場合にのみ駆動さ
れる。両圧縮機２１，２３の下部には、メインクランク
ケースヒータ７１が付設されており、第２圧縮機２３の
上部には更に圧縮機加熱手段である２本のサブクランク
ケースヒータ７３，７５が付設されている。メインクラ
ンクケースヒータ７１とサブクランクケースヒータ７
３，７５とは、同一容量（本実施形態では、３２Ｗ）で
あり、図３に示したように、室外側ＥＣＵ３５により通
電制御される。

【００１７】一方、アキュムレータ３１の直上部に接続
した冷媒配管６２は、２本の冷媒配管（以下、吸込配管
と記す）６３，６４に分岐した後、下降してベースプレ
ート（図示せず）の上面に沿って配管された後、上昇し
て両圧縮機２１，２３に接続している。そして、両吸込
配管６３，６４は、圧縮機２１，２３への立上り部位
で、連通配管６５を介して連通されている。

【００１８】以下、本実施形態の作用を説明する。

【００１９】外気温が所定値以下に低下し、空気を熱源
とした暖房ができなくなると、室外側ＥＣＵ３５は、通
常の暖房運転から冷媒加熱運転への切換を行う。すなわ
ち、遮断弁３７を閉鎖する一方で遮断弁３９を開放し、
冷媒の供給先を室外熱交換器２７から冷媒加熱器２９に
変更する。そして、電動ファン３３を停止させると共
に、図示しない温水源からの温水を冷媒加熱器２９に供
給させる。

【００２０】これにより、室内熱交換器５からの液冷媒
は、冷媒配管５５，５６を介して冷媒加熱器２９に流入
し、その内部で温水との熱交換により比較的高温（例え
ば、２０〜４０℃）のガス冷媒となる。ガス冷媒は、冷
媒配管５７，６１を介してアキュムレータ３１に流入
し、冷媒配管６２〜６４を介して第１および第２圧縮機
２１，２３に吸入される。この際、冷媒配管６０に逆止
弁４５が設けられているため、室外熱交換器２７側への
ガス冷媒の流入が防止される。第１および第２圧縮機２
１，２３に吸入されたガス冷媒は、その内部で圧縮され
て高温高圧となり、冷媒配管５１〜５４を介して室内熱
交換器５に流入する。そして、高温のガス冷媒は、電動
ファン７に送風された室内空気に熱エネルギーを放出し
て暖房を行う一方、室内熱交換器５内で徐々に凝縮して
再び液冷媒となる。

【００２１】さて、室外側ＥＣＵ３５は、室外ユニット
への能力要求が小さくなった場合、第１圧縮機２１の能
力制御を行うと共に、第２圧縮機２３を停止させる。す
ると、アキュムレータ３１からのガス冷媒は、冷媒配管
６２，６３を介して第１圧縮機２１のみに吸入され、そ
の内部で圧縮された後、冷媒配管５１，５３〜５４を介
して室内熱交換器５に流入することになる。この際、冷
媒配管５２に逆止弁４３が設けられているため、第１圧
縮機２１から吐出されたガス冷媒が第２圧縮機２３側に
流入することが防止される。

【００２２】次に、第２圧縮機２３および吸込配管６４
における冷媒の寝込みを防止する手順について述べる。

【００２３】冷媒加熱運転中に第２圧縮機２３を停止さ
せた場合、冷媒が吸込配管６４や第２圧縮機２３の内部
で寝込む虞がある。すなわち、冷媒の流れがなく外気に
曝されて低温となった吸込配管６４や第２圧縮機２３に
触れた場合、加熱されて飽和温度の高くなったガス冷媒
は容易に凝縮し、液冷媒としてこれらの内部に溜まるこ
とがある。本実施形態では、このような冷媒の寝込みを
防止するため、以下に述べる二つの手段を採っている。

【００２４】室外側ＥＣＵ３５は、空気調和機の運転が
開始されると、所定の制御インターバルで、図４に示し
たクランクケースヒータ通電制御サブルーチンを繰り返
し実行する。室外側ＥＣＵ３５は、このサブルーチンを
開始すると、先ずステップＳ１で平行処理されている各
種サブルーチンからの運転情報を読み込んだ後、ステッ
プＳ３で第２圧縮機２３が停止中であるか否かを判定す
る。

【００２５】そして、この判定がＮo 、すなわち、第２
圧縮機２３が運転中であれば、室外側ＥＣＵ３５は、ス
テップＳ５でメインクランクケースヒータ７１およびサ
ブクランクケースヒータ７３，７５への通電を中止させ
る。これは、運転中であれば冷媒回路の温度が十分に高
くなっているため、第２圧縮機２３および吸込配管６４
内での冷媒の凝縮は起こり得ず、逆に不要な加熱を行う
ことにより第２圧縮機２３の温度が過度に上昇するため
である。

【００２６】ステップＳ３の判定がＹesであった場合、
室外側ＥＣＵ３５は、ステップＳ７で第１圧縮機２１が
運転中であり且つ冷媒加熱運転が行われているか否かを
判定する。そして、この判定がＮo であれば、室外側Ｅ
ＣＵ３５は、ステップＳ９でメインクランクケースヒー
タ７１へのみ通電を開始する。すなわち、冷房運転時や
通常の暖房運転時には、封入された潤滑油への冷媒の溶
け混みを防止するため、第２圧縮機２３の温度をある程
度高く維持する。また、冷媒加熱運転時であっても、第
１圧縮機２１も停止していれば、冷媒が寝込む虞がない
ため、上述した理由で第２圧縮機２３の温度をある程度
高く維持する。

【００２７】ステップＳ７の判定がＹes、すなわち、冷
媒加熱運転時に第１圧縮機２１のみが運転されている場
合、室外側ＥＣＵ３５は、ステップＳ１１でメインクラ
ンクケースヒータ７１およびサブクランクケースヒータ
７３，７５への通電を開始する。これにより、第２圧縮
機２３は全体的に加熱され、その内部温度がガス冷媒の
飽和温度より高くなり、冷媒が寝込む原因となる液冷媒
の凝縮が防止される。

【００２８】一方、アキュムレータ３１からのガス冷媒
は、冷媒配管６２を介して吸込配管６４に流入した後、
低温となった管壁に触れることにより徐々に凝縮する。
そして、凝縮により生成された液冷媒は、ガス冷媒より
比重が大きいため、吸込配管６４の下部に溜まる。こと
ろが、本実施形態では、吸込配管６４が連通配管６５を
介して吸込配管６３に連通され、且つその連通部位が吸
込配管６４の最下部かつ第２圧縮機２３への立上り部に
設けられているため、吸込配管６４内ではガス冷媒の流
れが生じ、液冷媒が殆ど生成されない。また、液冷媒が
生成された場合にも、吸込配管６４内に溜まることな
く、速やかに第１圧縮機２１に吸引される。その結果、
吸込配管６４内における液冷媒の寝込みも完全に防止さ
れ、第２圧縮機２３の再起動時においても、液冷媒が第
２圧縮機２３に流入することが防止される。

【００２９】このように、本実施形態では、第２圧縮機
２３にサブクランクケースヒータ７３，７５を付設して
適宜通電制御を行うと共に、両圧縮機２１，２３の吸込
配管６３，６４を連通させるようにしたため、第２圧縮
機２３やその吸込配管６４における冷媒の寝込みを防止
することができた。その結果、従来装置で問題となって
いた、液圧縮による圧縮機の故障や、冷媒の不足による
空調不良、電動モータの巻線の絶縁破壊等の不具合が完
全に解消された。

【００３０】以上で具体的実施形態の説明を終えるが、
本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、圧縮機加熱手段と連通路と
を共に用いるようにしたが、いずれか一方のみでも所定
の効果を得ることができる。また、上記実施形態は、可
変型圧縮機と定速型圧縮機とを一台ずつ備えた空気調和
機に本発明を適用したものであるが、一台の可変型圧縮
機と二台以上の定速型圧縮機を備えた空気調和機に適用
してもよい。また、本発明を定速圧縮機のみを複数台備
えてこれらを交互に運転させる空気調和機に適用しても
よいし、その場合にはサブクランクケースヒータを全て
の圧縮機に備えることが望ましい。また、上記実施形態
は電動圧縮機を備えた空気調和機に適用したものである
が、ガスヒートポンプ型の空気調和機等に適用してもよ
いし、室内ユニットや室外ユニットを複数備えたものに
適用してもよい。更に、装置の具体的構成や制御の手順
等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜
変更可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の冷凍機によ
れば、冷媒加熱運転時に停止中の圧縮機を圧縮機加熱手
段により加熱したり、複数の圧縮機の吸込配管を連通さ
せるようにしたため、圧縮機や吸込配管における冷媒の
寝込みを防止することができ、液圧縮による圧縮機の故
障や、冷媒の不足による空調不良、電動モータの巻線の
絶縁破壊等の不具合を解消できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る空気調和機の概略構
成図である。

【図２】圧縮機およびアキュムレータ周辺のレイアウト
を示す斜視図である。

【図３】圧縮機の側面図である。

【図４】クランクケースヒータ通電制御サブルーチンの
手順を示したフローチャートである。

【符号の説明】

１室内ユニット３室外ユニット２１第１圧縮機２３第２圧縮機２７室外熱交換器２９冷媒加熱器３１アキュムレータ３５室外側ＥＣＵ３７，３９遮断弁６３，６４吸込配管６５連通配管７１メインクランクケースヒータ７３，７５サブクランクケースヒータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の圧縮機と、冷媒加熱手段とを有す
る空気調和機において、当該複数の圧縮機のうち、冷媒加熱運転時に停止しうる
ものに付設された圧縮機加熱手段と、冷媒加熱運転時に一部の圧縮機のみが作動している場
合、停止中の圧縮機に付設された前記圧縮機加熱手段を
作動させる制御手段とを備えたことを特徴とする空気調
和機。
【請求項２】可変型圧縮機と、定速型圧縮機と、冷媒
加熱手段とを有する空気調和機において、前記定速型圧縮機に付設された圧縮機加熱手段と、冷媒加熱運転時に前記定速型圧縮機のうち１台あるいは
複数台が停止している場合、停止中の定速型圧縮機に付
設された前記圧縮機加熱手段を作動させる制御手段とを
備えたことを特徴とする空気調和機。
【請求項３】複数の圧縮機と、冷媒加熱手段とを有す
る空気調和機において、当該複数の圧縮機にそれぞれ対応する複数の吸込配管
と、当該複数の吸込配管を連通させる連通路とを備えたこと
を特徴とする空気調和機。