JPH1062029A

JPH1062029A - 空気調和機

Info

Publication number: JPH1062029A
Application number: JP22240896A
Authority: JP
Inventors: Takaharu Miya; 隆治宮; Yoshio Yaguchi; 義雄矢口; 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

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と第２
圧縮機とのいずれか一方が停止されている場合、室外側
ＥＣＵは、所定時間毎に停止させる圧縮機を切り換え
る。これにより、圧縮機２１，２３の温度低下が抑えら
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６３と吸込配管６４とが連通配管６５を介
して連通され、且つその連通部位が吸込配管６３，６４
の最下部かつ圧縮機２１，２３への立上り部に設けられ
ているため、吸込配管６３，６４内で常にガス冷媒の流
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６３，６４内に溜まるこ
となく、速やかに圧縮機２１，２３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。また、同能力の二台の定速圧
縮機を用い、製造コストを低く抑えながら、２段階の能
力制御を行えるようにしたものもある。

【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、冷媒加熱運転時に一
部の圧縮機を停止させる場合、停止期間中に圧縮機温度
が所定値以下に低下しないように、停止させる圧縮機の
ローテーションを行わせる停止制御手段を備えたものを
提案する。

【０００８】この発明によれば、例えば、冷媒加熱運転
時に二台の圧縮機のうち一台を停止させる場合、停止制
御手段は、停止期間中に圧縮機温度が所定値以下に低下
しないように、各圧縮機の能力に応じて設定された連続
運転時間に基づき停止させる圧縮機をローテーションさ
せる。これにより、再起動の直前においても圧縮機での
冷媒の凝縮が起こらなくなり、停止された圧縮機内での
冷媒の寝込みが防止される。

【０００９】また、請求項２の発明では、同一の能力を
有する複数の圧縮機と、冷媒加熱手段とを有する空気調
和機において、冷媒加熱運転時に一部の圧縮機を停止さ
せる場合、停止期間中に圧縮機温度が所定値以下に低下
しないように、所定時間毎に停止させる圧縮機のローテ
ーションを行わせる停止制御手段を備えたものを提案す
る。

【００１０】この発明によれば、例えば、冷媒加熱運転
時に二台の圧縮機のうち一台を停止させる場合、停止制
御手段は、停止期間中に圧縮機温度が所定値以下に低下
しないように、所定時間毎に停止させる圧縮機をローテ
ーションさせる。これにより、再起動の直前においても
圧縮機での冷媒の凝縮が起こらなくなり、停止された圧
縮機内での冷媒の寝込みが防止される。

【００１１】また、請求項３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、冷媒加熱運転
時に一部の圧縮機を停止させる場合、停止期間中に圧縮
機温度が所定値以下に低下しないように、停止させる圧
縮機のローテーションを行わせる停止制御手段とを備え
たものを提案する。

【００１２】この発明によれば、例えば、冷媒加熱運転
時に二台の圧縮機のうち一台を停止させる場合、停止制
御手段は、停止期間中に圧縮機温度が所定値以下に低下
しないように、各圧縮機の能力に応じて設定された連続
運転時間に基づき停止させる圧縮機をローテーションさ
せる。これにより、再起動の直前においても圧縮機での
冷媒の凝縮が起こらなくなり、停止された圧縮機内での
冷媒の寝込みが防止される。また、一台の圧縮機が停止
しても、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
内の冷媒が運転側圧縮機に吸引されて吸込配管内での冷
媒の寝込みも防止される。

【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。同図にお
いて、左方の圧縮機（以下、第１圧縮機と記す）２１と
右方の圧縮機（以下、第２圧縮機と記す）２３とは同一
の能力を有する可変型であり、５０％以上の能力が要求
された場合にのみ、両圧縮機２１，２３が共に駆動され
る。図中、７１は両圧縮機２１，２３の下部に付設され
たクランクケースヒータである。

【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、例えば、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、両圧縮機２１，２３および吸込配管
６３，６４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、運転中の第１圧縮機２１
内では、冷媒加熱器２９により加熱されたガス冷媒が循
環するため、運転による温度上昇も相俟って、冷媒の寝
込みは全く起こらない。ところが、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や圧縮機２３に
触れた場合、加熱により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３に示し
たローテーション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
両圧縮機２１，２３の一方が停止中であるか否かを判定
する。そして、この判定がＹesであれば、室外側ＥＣＵ
３５は、ステップＳ５でタイマカウントフラグＦTCが１
であるか否かを判定する。タイマカウントフラグＦTC
は、両圧縮機２１，２３の一方が停止した時点からの計
時が開始されていることを示すフラグであり、その初期
値は０に設定されている。

【００２５】両圧縮機２１，２３の一方が停止した直後
には、ステップＳ５の判定がＮo となるため、室外側Ｅ
ＣＵ３５は、ステップＳ７でタイマＴを起動させた後、
ステップＳ９でタイマカウントフラグＦTCを１とする一
方で後述する切換フラグＦCHG を０としてスタートに戻
る。そして、これ以降はステップＳ５の判定がＹesとな
るため、室外側ＥＣＵ３５は、ステップＳ１１で現時点
で冷媒加熱運転が行われているか否かを判定し、この判
定がＮo であれば何の処理も行わずスタートに戻る。
尚、この際にも、タイマＴによる計時は続行されてい
る。

【００２６】外気温の低下等により冷媒加熱運転が開始
され、ステップＳ１１の判定がＹesになると、室外側Ｅ
ＣＵ３５は、ステップＳ１３でタイマＴの値が所定の切
換判定値ＴX （本実施形態では、３０分）に達している
か否かを判定する。そして、ステップＳ１３の判定がＮ
o であれば、室外側ＥＣＵ３５は、何の処理も行わずス
タートに戻る。

【００２７】タイマＴの値が切換判定値に達してステッ
プＳ１３の判定がＹesになると、室外側ＥＣＵ３５は、
ステップＳ１５で切換フラグＦCHG を１とする。切換フ
ラグＦCHG が１になると、室外側ＥＣＵ３５は、圧縮機
駆動制御サブルーチンにおいて、両圧縮機２１，２３の
うち停止させるものを切り換える。例えば、第１圧縮機
２１を運転させていた場合にはこれを停止させ、停止し
ていた第２圧縮機２３を再起動させる。ステップＳ１５
で切換フラグＦCHG を１とした後、室外側ＥＣＵ３５
は、ステップＳ１７でタイマカウントフラグＦTCを０に
リセットしてスタートに戻る。

【００２８】すると、次回はステップＳ５の判定がＮo
となるため、室外側ＥＣＵ３５は、タイマＴを起動させ
て、その値が再び切換判定値に達すると、切換フラグＦ
CHGを１として両圧縮機２１，２３のうち停止させるも
のを再び切り換える。すなわち、本実施例では、冷媒加
熱運転時において、室外側ＥＣＵ３５は、一定時間（３
０分）毎に両圧縮機２１，２３が交互に運転あるいは停
止させることになる。

【００２９】このように、冷媒加熱運転時において、両
圧縮機２１，２３は長時間停止されることがなくなるた
め、加熱ガス冷媒の循環や運転による温度上昇により、
圧縮機２１，２３の温度は比較的高く保たれる。したが
って、停止期間中に外気に曝されて表面温度が徐々に低
下しても、内部温度は所定値以下に低下せず、両圧縮機
２１，２３の内部における冷媒の凝縮（寝込み）が防止
される。

【００３０】また、両圧縮機２１，２３の一方が長時間
停止された状態で冷媒加熱運転に移行すると、ステップ
Ｓ１１の判定がＹesになった時点でステップＳ１３の判
定もＹesになるため、上述した切換が即座に行われて冷
媒の寝込みが防止される。尚、通常運転時に両圧縮機２
１，２３の一方が停止していた場合、クランクケースヒ
ータ７１による加熱が行われるため、冷媒が寝込むこと
はない。

【００３１】さて、室外ユニットへの能力要求が高くな
り、両圧縮機２１，２３が運転させられてステップＳ３
の判定がＮo となると、室外側ＥＣＵ３５は、ステップ
Ｓ１９でタイマカウントフラグＦTCと切換フラグＦCHG
とを共に０にリセットする。これにより、再び両圧縮機
２１，２３の一方が停止されられた時点から、切換のた
めの計時が行われることになる。

【００３２】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。

【００３３】このように、本実施形態では、冷媒加熱運
転時において、第１圧縮機２１と第２圧縮機２３とを交
互に切り換えて停止させると共に、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、両
圧縮機２１，２３やその吸込配管６３，６４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。

【００３４】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、上記実施形態は、同一容量の可変型圧縮機を二
台備えた空気調和機に本発明を適用したものであるが、
定速圧縮機を複数台備えた空気調和機や、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。そして、各圧縮機の容量が異なる場合
には、容量の差に応じて運転・停止時間を変えるように
することが望ましい。また、上記実施形態では、冷媒加
熱運転時においてのみ停止圧縮機の切換を行うようにし
たが、通常運転時においても所定のインターバルで停止
圧縮機の切換を行うようにしてもよい。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。

【００３５】

【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させる圧縮機を適宜切り換
えたり、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】ローテーション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３５室外側ＥＣＵ６３，６４吸込配管６５連通配管

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、冷媒加熱運転時に一部の圧縮機を停止させる場合、停止
期間中に圧縮機温度が所定値以下に低下しないように、
停止させる圧縮機のローテーションを行わせる停止制御
手段を備えたことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】同一の能力を有する複数の圧縮機と、冷
媒加熱手段とを有する空気調和機において、冷媒加熱運転時に一部の圧縮機を停止させる場合、停止
期間中に圧縮機温度が所定値以下に低下しないように、
所定時間毎に停止させる圧縮機のローテーションを行わ
せる停止制御手段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、冷媒加熱運転時に一部の圧縮機を停止させる場合、停止
期間中に圧縮機温度が所定値以下に低下しないように、
停止させる圧縮機のローテーションを行わせる停止制御
手段とを備えたことを特徴とする空気調和機。