JPS596345B2 - 空気調和機の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアンローダ機構を備えた圧縮機、四方切換弁、
利用側熱交換器、減圧装置名は熱源側熱交換器等を連結
した冷媒回路を備えるヒートポンプ式空気調和機に於い
て、ヒートポンプによる暖房運転時に熱源側熱交換器に
着霜した際、四方切換弁を切換えて冷媒回路を暖房サイ
クルから冷房サイクルに切換え、熱源側熱交換器の除霜
を行なうようにした空気調和機の制御装置に関する。

従来此種の空気調和機では暖房運転時に除霜を行なう際
、冷媒回路が暖房サイクルから冷房サイクルに切換わる
が、特に差圧式の四方切換弁を使用する場合に切換えが
瞬時に行なわれるだめ、冷媒回路の高圧側と低圧側の圧
力変動が激しく圧縮機への油戻りやフラッシュガスの全
生成は低圧圧力の異常低下などの問題が生じ、圧縮機が
損傷したり、異常低圧力検出用に設けた低圧スイッチが
作動して圧縮機を停止せしめ除霜運転が行なわれなくな
る虞れを有していた。

この様な問題点を解消するために本願発明者は以前に特
開昭５２〜４２６３８号公報に記載されているような発
明を行なったが、従来の発明は除霜開始時又は除霜終了
時等に四方切換弁へ切換信号が発せられると、先づアン
ローダ機構を作動して圧縮機を無負荷運転にして四方切
換弁内部を流れろ冷媒の圧力差を少なくし差圧スイッチ
で圧力差がなくなるのを感知してから四方切換弁を動作
するようにしたものであった。

これにより四方切換弁を確実に切換えることができるが
四方切換弁を切換えた後に速やかに圧縮機を負荷運転と
すると、冷媒回路内の蒸発器に異常低圧が発生する場合
があり、上記の問題点を解消するには至るものではなか
った。

本発明は上述の事実に鑑みてなされたもので、常時は負
荷状態を検出するサーモスイッチにより制御されるアン
ローダ機構を備えだ圧縮機を除霜開始信号又は除霜停止
信号により四方切換弁が切換つだ後、サーモスイッチの
投入状態と無関係に一定時間は無負荷若しくは低負荷運
転になるようにして冷媒回路の急激な圧力変動を防止す
るようにした空気調和機の制御回路を提供することを目
的とする。

以下本発明の一実施例を図面に基づき説明すると、第１
図は本発明を適用するヒートポンプ式空気調和機の冷媒
回路１．２は後述のアンロード機構を複数個有する圧縮
機、３は四方切換弁、４は利用側熱交換器、５は受液器
、６はアキュムレーター、７は減圧装置としての膨張弁
、８は熱源側熱交換器、９乃至１２は逆止弁である。

１３は水管、１４は循環ポンプ、１５はファンコイルユ
ニットである。

そして暖房運転時は圧縮機２から吐出された冷媒が実線
矢印で示すように四方切換弁３−利用側熱交換器４−逆
止弁９−受液器５−アキュムレーター６−膨張弁１−逆
止弁１〇−熱源側熱交換器８−四方切換弁３の順に流れ
圧縮機２に吸入される暖房サイクルとなる。

そして冷房運転時は四方切換弁３が切換わって破線矢印
で示すように冷媒が圧縮機２−四方切換弁３−熱源側熱
交換器８−逆止弁１１−受液器５−アキュムレーター６
−膨張弁７−逆止弁１２−利用側熱交換器４−四方切換
弁３−圧縮機２の順に流れろ冷房サイクルとなる。

。圧縮機２は４気筒で第２図及び第３図に示すアンロー
ダ−機構を４箇所備え、冷凍能力を４段階に変えると共
に無負荷起動装置の動きも有する。

１６は吐出弁、１７は吸入弁、１８は弁座、１９はリフ
ター軸、２０はリフターリング、２１はリフターアーム
、２２はアンローダ−ピストン、２３はオイルパイプ、
２４はアンローダ−スプリング、２５はリフターブラケ
ット、２６はシリンダーライナー、２７はシリンダー、
２８は水管１３内の水温度を検出して作動する４ステツ
プサーモスタツト、２９はアンローダ−電磁弁、３０は
バルブ、３１は油圧調整管、３２は調整ピストン、３３
はスプリングである。

アンローダ機構のサーモスタット２８との関係について
簡単に説明すると、第３図に於いて運転時に負荷がかる
くなると、サーモスタット２８が作動して、アンローダ
電磁弁２９０通電が切られバルブ３０が下がるため、オ
イルポンプ（図示せず）から矢印のようにオイルパイプ
２３内に送られていたオイルが流れなくなる。

その結果調整ピストン３２はスジリング３３に押されて
左方に移動するのでアンローダ−ピストン２２に油圧が
かからなくなり、第２図に示すようにリフターアーム２
１がアンローダ−スプリング２４により押されて時計方
向に回転し、アンローダ−ピストン２２が押し下げられ
ると共にリフターアーム２１、リフターリング２０、リ
フター軸１９を介して吸入弁１７が押し上げられ固定さ
れた状態となるだめ圧縮が行なわれない。

又負荷が大きくなるとサーモスタット２８が働き、電磁
弁２９が通電されてバルブ３０を上方に吸引するので、
オイルが流れ油圧により調整ピストン３２がスプリング
３３に抗シて右方へ押されアンローダ−ピストン２２が
押し上げられるため、リフターアーム２１がアンローダ
−スプリング２４に抗して反時計方向に回転する。

この結果リフターリング２０及びリフター軸１９が下方
へ移動し、吸入弁１６は自由になり、弁座１８に密着で
きるようになるので圧縮が行なわれる。

このようにして常時は４ステツプサーモスタツト２８が
負荷状態を検出し、アンローダ機構を段階的に制御し、
圧縮機２の容量制御をする。

又起動時は油圧がかから力いので全てのアンローダ機構
が作動して圧縮が行なわれず無負荷起動する。

第４図はアンローダ機構の制御回路を示し、１１．１２
は交流電源が供給される母線、３４は熱源側熱交換器８
の着霜状態を検出する除霜制御回路、３４１は除霜制御
回路３４の除霜開始信号により閉路し、除霜停止信号に
より開路する除霜スイッチ、３５は除霜スイッチ３４１
に直列に接続された除霜用リレーで通電時四方切換弁３
の電磁コイル（図示せず）を制御して冷媒回路１を暖房
サイクルから冷房サイクルに切換える。

２８１゜２８２．２８３及び２８４は順次設定温度が低
くナル第１、第２、第３及び第４サーモスイツチで４ス
テツプサーモスタツト２８により制御され、水温が各設
定温度以上で夫々常閉接点２８１Ｂ、２８２Ｂ、２８３
Ｂ及び２８４Ｂに、各設定温度より低い時に夫々常開接
点２８１Ａ、２８２Ａ。

２８３Ａ及び２８４Ａに切換わる。

又４ステツプサーモスタツト２Ｂが通電されない時は夫
々常閉接点を閉路している。

３６は第１サーモスイツチ２８１の常閉接点２８１Ｂと
母線１２との間に接続された第１補助リレー、３７及び
３８は第１サーモスイツチ２８１の常開接点２８１Ａと
母線１２との間に並列に接続されたタイマー及び圧縮機
制御リレーで圧縮機制御リレー３８で通電時圧縮機用モ
ータ（図示せず）の操作回路に直列に接続した常開接点
を閉路して圧縮機２を駆動可能にする。

又との常開接点にはポンプダウン検出スイッチが並列に
接続される。

２９２゜２９３及び２９４は第２、第３及び第４サーモ
スイツチ２８２．２８３．２８４の各常開接点２８２Ａ
、２８３Ａ、２８４Ａと母線１２ との間に接続された
第２、第３及び第４アンローダ電磁弁である。

そして第１サーモスイツチ２８１の切換接点は母線１１
に、又第２、第３及び第４サーモスイッチ２８２．２
８３．２８４の切換接点は圧縮機制御リレー接点３８１
と、タイマー３７の通電時所定時間開路するタイムスイ
ッチ３７１とを介して母線１１ に夫々接続されている
。

更に圧縮機制御リレー接点３８１とタイムスイッチ３７
１との接続点と母線１２ との間に第１アンローダ電磁
弁２９１が接続されている。

３９１及び２８は直列に接続された常開の第２補助リレ
ー第１接点と４ステツプサーモスタツト、３６１及び３
９２は母線１０ に接続された並列で常開の第１補助リ
レー接点及び第２補助リレー第２接点、３５１はこの並
列回路に常閉接点３５１Ｂと常開接点３５１Ａとが接続
された除霜用リレー接点、３９は除霜用リレー接点３５
１の切換接点と母線１２ との間に接続された第２補助
リレーである。

今、母線１１，１１２間に交流電源が供給され、空気調
和機は冷媒回路１が暖房サイクルとなる暖房運転を行な
っているものとすると、第１補助リレー３６は電源投入
当初に通電されて第１補助リレー接点３６１及び除霜用
リレー接点３５１の常閉接点３５１Ｂとを介して第２補
助リレー３９が通電されている。

このため第２補助リレー第１、第２接点３９１．３９２
が閉路し、４ステツプサーモスタツト２８が通電される
ので、水管１３内の水温に応じて各サーモスイッチ２８
１．２８２゜２８３．２８４が常閉接点又は常開接点に
投入されている。

このうち第１サーモスイツチ２８１は最も設定温度が高
いのでサーモスタット２８の通電と同時に常開接点２８
１Ａに切換わり、タイマー３７及び圧縮機制御リレー３
８に通電し、圧縮機制御リレー接点３８１は瞬時にタイ
ムスイッチ３７１は一定時間後に閉路している。

このような状態で第１、第２、第３及び第４アンローダ
−電磁弁２９１．２９２．２９３．２９４は第１、第２
、第３及び第４サーモスイッチ２８１．２８２゜２８３
．２８４により夫々通電が制御されて圧縮機２の圧縮容
量が１００％、７５係、５０係、２５係の順に段階的に
制御されて利用側熱交換器４の熱交換量を変え、ファン
コイルユニット１５に送られる水の温度調節をする。

又水温が第１サーモスイツチ２８１の設定温度を超える
ような最も負荷のかるい状態では第１サーモスイツチ２
８１も常閉接点２８１Ｂに切換って全てのアンローダ−
電磁弁２９１．２９２．２９３．２９４の通電が切られ
ると共に圧縮機制御リレー３８１０通電が切られ、図示
しないポンプダウン機構によりポンプダウンしてから圧
縮機２が停止する。

暖房運転中、熱源側熱交換器８に着霜を生じると、除霜
制御回路３４が作動して除霜信号を出し７、除霜スイッ
チ３４１を閉路する。

このため除霜用リレー３５は励磁され四方切換弁３を切
換え、冷媒回路１を暖房サイクルから冷房サイクルに変
えると共に除霜用リレー接点３５１が常閉接点３５１Ｂ
から常開接点３５１Ａに切換り、この瞬時に第２補助リ
レー３９の自己保持が解かれて第２補助リレー第１、第
２接点３９１．３９２が開路する。

そしてサーモスタット２８も通電が切られるので、一旦
サーモスイッチ２８１．２８２゜２８３．２８４は全て
常閉接点に切換わる。

この時第１サーモスイツチ２８１を介して第１補助リレ
ー３６が通電されるので、第１補助リレー接点３６１が
閉路し、除霜用リレー接点３５１が常開接点３５１Ａを
閉路しているのと併せて第２補助リレー３９は通電され
、第２補助リレー第１接点３９１を閉路してサーモスタ
ット２８を通電せしめ、第２補助リレー第２接点３９２
を閉路して自己保持される。

サーモスタット２８の通電によりサーモスイッチ２８１
．２８２．２８３．２８４は水温に応じて央々切換わり
、第１サーモスイツチ２８１を介してタイマー３７及び
圧縮機制御リレー３８が通電され、圧縮機２を運転する
と共に圧縮機制御リレー接点３８１が閉路するが、タイ
ムスイッチ３７１はタイマー３７の通電開始から一定時
間開路しているので第２、第３及び第４サーモスイッチ
２８２．２８３．２８４の投入状態と無関係に第２、第
３及び第４アンローダ−電磁弁２９２．２９３．２９４
は通電されることがなく、第１アンローダ−電磁弁２９
１のみが通電されて圧縮機２は２５係の低容量負荷運転
を行なう。

伺第１補助リレー３６は通電を切られ、第１補助リレー
接点３６１を開路している。

従って除霜開始から一定時間は圧縮機の圧縮容量が少な
いので冷媒回路１が暖房サイクルから冷房サイクルに変
わる際の圧力変動が極めて抑制され、徐々に高圧側が低
圧に、又低圧側が高圧に移行する。

このように冷媒の圧力状態が安定してからタイムスイッ
チ３７１が閉路し、各サーモスイッチ２８２゜２８３．
２８４を介して各アンロード電磁弁２９２．２９３．２
９４が通電され、圧縮機２は１００係の全負荷運転を行
ない、速やかに熱源側熱交換器８の除霜を行かう。

次に除霜が終了し、除霜制御回路３４が除霜停止信号を
出すと、除霜スイッチ３４１が開路して除霜用リレー３
５の通電を切り、四方切換弁３が切換わって冷媒回路１
を冷房サイクルから暖房サイクルに戻す。

又除霜用リレー接点３５１が常開接点３５１Ａから常閉
接点３５１Ｂに切り換わる瞬間に第２補助リレー３９の
自己保持が解かれ、前述と同様にサーモスタット２８の
通電停止、タイマー３７及び圧縮機制御リレー３８の通
電停止、第１補助リレー３６０通電、第２補助リレー３
９の通電、サーモスタット２８の通電、タイマー３７及
び圧縮機制御リレー３８の通電の各動作を順次行ないタ
イムスイッチ３７１が閉路するまでの一定時間圧縮機２
を２５係の低負荷運転にして冷媒回路１の急激な圧力変
動を防止する。

この一連の動作を図解したのが第５図である。

上記の動作の中で圧縮機制御リレー３８が瞬間的にオン
、オフ、オンを繰返すが、このような短時間ではポンプ
ダウンが行なわれないので圧縮機２は継続して運転する
。

同上述の実施例に於いて除霜開始信号又は除霜停止信号
が出てから一定時間の間圧縮機２を２５係の低負荷運転
にする場合について述べたが、これに限定されるもので
はなく、これに似た二段階若しくは無段階の低負荷運転
又は無負荷運転させても良い。

又タイマー３７の設定時間は冷媒回路１の高圧側と低圧
側の圧力が安定するまでの時間を基準にして任意に設定
されるものである。

本発明は上述の如く熱源側熱交換器の着霜を除去する除
霜制御回路の除霜開始信号又は除霜停止信号により一定
時間圧縮機のアンローダ機構を作動させるタイマーを設
けて圧縮機を無負荷或いは低負荷運転させるようにした
ので、四方切換弁が切り換わる際の急激な圧力変動を阻
止し冷媒回路全体の圧力が安定した後に圧縮機の高負荷
運転が行なえ圧縮機の損傷や低圧スイッチの作動を防止
でき、確実に除霜運転を行なわしめると共に冷媒回路の
保護を行なうなど実用的効果の高い空気調和機の制御装
置を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用する空気調和機の冷媒回路図、第
２図及び第３図は本発明で使用する圧縮機のアンローダ
装置の説明図、第４図は本発明の一実施例を示す電気回
路図、第５図は本発明の詳細な説明する説明図である。 １・・・冷媒回路、２・・・圧縮機、３・・・四方切換
弁、４・・・利用側熱交換器、７・・・膨張弁、８・・
・熱源側熱交換器、２８１．２８２．２８３．２８４・
・・サーモスイッチ、２９１．２９２．２９３．２９４
・・・アンロード電磁弁、３７・・・タイマー、３７１
・・・タイムスイッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アンローダ機構を備えた圧縮機、四方切換弁、利用
   側熱交換器、減圧装置及び熱源側熱交換器等を連結した
   冷媒回路を備えるヒートポンプ式空気調和機に於いて、
   熱源側熱交換器の着霜を前記四方切換弁の切換えで除去
   する除霜制菌回路と、該制御回路からの除霜開始信号又
   は除霜停止信号発生時から一定時間前記アンローダ機構
   を作動させるタイマーとを設け、該タイマーで圧縮機を
   無負荷或いは低負荷運転させることを特徴とする空気調
   和機の制御装置。