JPS62233652A - ヒ−トポンプ式空調機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、回転数制御圧縮機を搭載したヒートポンプ式
空調機に関するもので、詳しくは起動時における回転数
制御圧縮機の回転数のと昇速度の制御に関するものであ
る。

従来の技術 一般に冷凍サイクルで構成される空気調和機は、起動後
圧縮機や熱交換器等の構成機器が暖まるまで十分な能力
を発揮できない。特にヒートポンプ式空気調和機におい
ては、屋内外温度が低い冬期の朝などに起動すると、機
器が十分に冷えきっている為に数分間程度は温風を吹き
出すことができず、利用者からすれば不便金きたしてい
た。この種の問題を解消する一つの手段として、最近で
は回転数制御圧縮機を搭載して、起動時には高回転数で
圧縮機を運転するようにしたヒートポンプ式空調機が普
及してきている。しかしながらこのようなヒートポンプ
式空調機であっても、温風を吹き出すまでに起動後３分
程度は待たなければならなかった。

以下図面′ｆ！：参照しながらと述した従来のヒートポ
ンプ式空調機の一例について説明する。

第６図は従来のヒートポンプ式空調機の一例を示す図で
ある。同図において１は回転数制御圧縮機、１ａはアキ
ュムレータ、２は四方弁、３は室内熱交換器、４はキャ
ピラリ、５は室外熱交換器、６は室内ファン、７は室外
ファン、８は制御装置である。従来のヒートポンプ式空
調機は、このように回転数制御圧縮機１、四方弁２、室
内熱交換器３、キャピラリ４、室外熱交換器５ｆ、順次
環状に配管で連結し、さらに、室内ファン６と室外ファ
ン７とを備えるとともに、これら回転数制御圧縮機１や
四方弁２などを制御する制御装置８を設けたものである
。四方弁２は冷房、暖房運転を切換えるもので、同図で
は暖房運転の状Ｂを示し、実線矢印はこの時の冷媒の流
れ方向を示す。

第７図は第６図に示す制御装置が起動時に発する回転数
制御圧縮機の増速モードを示したものである。

同図に示すように回転数制御圧縮機１の最高回転数はＮ
ｍａｘ＝７２０Ｏｒｐｍであり、起動時には圧縮機回転
数Ｎ＝Ｏ〜３６００ｒｐｍの区間では１２Ｏｒｐｍ／秒
の割合で増速した後、ＮＮ−３６０Ｏｒｐで３０秒間保
持し、その後再び１２０ｒｐｍ／秒　の割合でＮｍａｘ
＝７２０Ｏｒｐｍまで増速した後、以降は当分の間この
最高回転数を保持する。

第８図は第６図に示すヒートポンプ式空調機の暖房運転
起動後における冷媒回路内の吸入圧Ｐｓと吐出圧Ｐｄ　
、及び室内熱交換器温度ＴＡ・・の時間変化を示した図
である。同図は室外温度Ｏ℃、室内温度７℃の状態から
暖房運転を開始した結果である。暖房運転開始時、コー
ルドドラフト防止の為案内ファン６は停止のままである
。運転開始とともに吐出圧Ｐｄはと昇していくが、起動
後３０秒から鈍シ始め、起動後６０秒から再び急になっ
ていく。吸入圧Ｐｓ　は０から負圧になる時期り が存在する。室内熱交換器温度’ｆ４ｉｔａｘは吐出圧
Ｐｄ　　とよく似た変化を示し、この場合Ｔｈｅｘ−５
０℃になると図示しない温度センサによりこれを検出し
て、制御装置８から室内ファン６へ初めて運転開始信号
が発せられ、温風を吹出して暖房を開始する。起動から
１６５秒後である。

ヒートポンプ式空調機の起動から室内ファン６の吹出し
までの時間を短縮するには、いかに速く吐出圧Ｐｄを上
昇させるかであシ、第８図に示す起動後３０〜６０秒ま
での間の吐出圧Ｐｄ　の鈍化の原因となっている圧縮機
回転数を一定時間保持することは目的に反している。し
たがってこの目的の為には、圧縮機回転数を起動から最
高回転数まで短時間で速くと外させればよいわけである
。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら１記構成では以下のような問題点があった
。特に暖房シーズンである低外気時に、圧縮機が冷える
ので、圧縮機に潤滑用として封入されている油に冷媒回
路内の冷媒が溶は込み、さらに圧縮機内で油と冷媒が二
相分離し、多量の冷媒の寝込みが起こる。二相分離を起
こし始める温度は約１０℃前後である。この状態で圧縮
機を起動すると、圧縮機内の油が冷媒とともに冷媒回路
へ多量に流出して、流出した油が冷媒回路を循環して圧
縮機に戻るまでの間は圧縮機に油がなくなり、潤滑不良
を引き起こす。また圧縮機の吸入側に取付けられるアキ
ュムレータ１ａｉＣｉ冷媒カ溜まり易く、この状態で起
動すると液圧縮を引き起こす。このような起動時の多量
の油流出や液圧縮を少しでも防止する意味で、−気に最
高回転数呼で上昇させずに、途中で比軟的低い回転数で
一定時間保持しているのである。

そこで本発明は、圧縮機に多量の冷媒が寝込み始める温
変金利用して、運転開始信号が発せられると、その時の
回転数制御圧縮機の温９ｅ検出し、検出された温度が設
定値より高ければ圧縮機内への多量の冷媒の寝込みはな
いと判断して、回転数上昇速度の速い第２の増速モード
を選択し、また検出された温度が設定値より低ければ圧
縮機への多量の冷媒の寝込みが予想されると判断して、
回転数上昇速度の遅い第１の増速モード（ｉ−選択し、
その時の状況に応じて回転数制御圧縮機を起動するので
、圧縮機起動時における多量の油流出や液圧縮を防止し
、この点に関する圧縮機の信頼性を維持して、可能な限
り多くの機会に、しかも低コストで、従来以北に起動後
短時間で温風又は冷風を吹出すことのできるヒートポン
プ式空調機を提供しようとするものである。

問題点を解決するだめの手段 と記問題点を解決する為に本発明のヒートポンプ式空調
機は、回転数制御圧縮機、四方弁、室内熱交換器、減圧
器、室外熱交換器を順次環状に配管で連結して冷媒回路
を構成し、さらに前記回転数制御圧縮機に温度検出手段
を備えるとともに、前記回転数制御圧縮機の起動時にお
ける回転数上昇速度が遅い第１の増速モードと、速い第
２０増速モードとを持ち、運転開始信号が発生した時、
前記温度検出手段によって検出される温度により、前記
第１、又は第２の増速モードのいずれかを選択して前記
回転数制御圧縮機を起動させる制御装置を設けたもので
ある。

作　　　用 本発明は上記構成により、圧縮機に多量の冷媒が寝込み
始める温度を利用して、運転開始信号が発せられると、
その時の回転数制御圧縮機の温度を検出し、検出された
温度が設定値より高ければ圧縮機内への多量の冷媒の寝
込みはないと判断して、回転数上昇速度の速い第２の増
速モードを選択し、また検出された温度が設定値より低
ければ圧縮機への多量の冷媒の寝込みが予想されると判
断して、回転数と昇速変の遅い第１の増速モードを選択
し、その時の状況に応じて回転数制御圧縮機を起動する
ので、圧縮機起動時における多量の油流出や液圧縮を防
止し、この点に関する信頼性を維持して、可能な限り多
くの機会に、しかも低コストで、従来以上に起動後短時
間で温風又は冷風を吹出すことができる。

実施例 以下本発明の一実施例であるヒートポンプ式空調機につ
いて図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例を表わすヒートポンプ式空調
機を示す図である。同図において１１は回転数制御圧縮
機、１１ａはアキュムレータ、１２は四方弁、１３は室
内熱交換器、１４は減圧器としてキャピラリ、１５は室
外熱交換器、１６は温度検出手段として温度センサ、１
７は室内ファン、１８は室外ファン、１９は制御装置で
ある。

回転数制御圧縮機１１、四方弁１２、室内熱交換器１ａ
、キャピラリ１４、室外熱交換器１５を順次環状に配管
で連結して冷媒回路を構成し、さらに回転数制御圧縮機
１１のンエｐに温度センサ１６を取付けて、室内熱交換
器１３には室内ファン１７を、室外熱交換器１５には室
外ファン１８を備えて、これら回転数制御圧縮機１１、
四方弁１２、室内ファン１７や室外ファン１８を制御す
る制御装置１９を設けたものである。四方弁１２は冷房
、暖房運転を切換えるもので、図中の実線は１暖房運転
時の、破線は冷房運転時の冷媒の流れ方向を示す。

第２図は第１図に示す制御装置が起動時に行なう制御フ
ローチャートラ示した図である。

第３図は第１図に示す制御装置から指令を受けて動作す
る構成機器のタイムチャートラ示した図で、第２の増速
モードで起動した時を表わす。

第４図は第１図に示す制御装置が起動時に発する回転数
制御圧縮機の第１、第２の増速モードを示した図である
。

同図に示すように回転数制御圧縮機１１の最高回転数は
Ｎｍａ　ｘ　＝　７２０Ｏｒ　ｐｍであり、起動時に圧
縮機回転１Ｎ＝ｏから７２０Ｏｒｐｍに達するまでにと
昇速変の異なる二つの増速モードを持っている。一つは
Ｎ＝０〜３６００ｒｐｍの区間では１２０ｒｐｍ／秒の
割合で増速し、Ｎ　＝　３６００ｒｐｎで３０秒間一定
だ保持した後、Ｎ＝３６００〜７２００ｒｐｍの区間で
は１２０ｒｐｍ／秒の割合で増速する回転数と昇速変が
遅い第１の増速モードであり、もう一つはＮ＝Ｏ〜７２
００ｒｐｍまでの区間は１２０ｒｐｍ／秒の割合で連続
的に増速する回転数と昇速変が速い第２の増速モードで
ある。

これら第１、第２の増速モードは、いずれもＮｍａｘ＝
７２０Ｏｒｐｍに達すると以降は当分の間この最高回転
数を保持する。

今、使用者から暖房運転開始信号が発せられると、第２
図、第３図に示すように、まず温度センサ１６により圧
縮機温度Ｔを検出し、制御装置１９に入力される。制御
装置１９は検出された圧縮機温度Ｔと設定値Ｔｚ（Ｒ２
２と冷凍機油ではおおよそ二相分離の始まる１０’ＣＣ
ｆｑｉｌ後に設定する）と全比較し、Ｔ＜Ｔｚ　　なら
ば回転数上昇速度の遅い第１の増速モードを、またＴ≧
Ｔｚならば回転数と昇速間の速い第２の増速モードを選
択し、選択された増速モードで回転数制御圧縮機１１を
起動し、同時に四方弁１２に通電して暖房サイクルとし
、さらに室外ファン１８を運転する。そして室内熱交換
器１３が設定温度（この例では５０°Ｃ）に達すると、
室内ファン１７を運転し始め、温風を吹出す。

第５図は第１図に示すヒートポンプ式空調機の暖房運転
起動後における冷媒回路内の吸入圧Ｐｇと吐出圧Ｐｄ、
及び室外熱交換器温ＷＴｈｒｔａｘの時間変化を示した
図である。図中の実線は本発明の第１実施例を、破線は
従来例を示す。同図より明らかなように、本実施例によ
れば圧縮機起動時から回転数を０から最高回転数にまで
速くと昇させているので、冷媒循環量を速く増加させ、
圧縮機入力も速く増加させることができ、吐出圧Ｐｃｔ
の上昇が、従来に比べて速くなる。したがって、室内熱
交換器温度Ｔ如ｅｘは起動後１５０秒で５０°Ｃとなり
、制御装置１９は図示しない温度センサでこれを検出す
ると、運転開始指令を発して室内ファン１７が回転し、
暖房運転を開始する。従来に比べると、起動から温風吹
出しまでの時間を、この場合１５秒短縮できたことにな
る。

冷房運転の場合も以とに説明してきたのと同様に室内熱
交換器温度は所定温度に早く到達し、室内ファン１７が
回転して従来より短時間で冷房を開始することができる
。

なお、第４図に示す圧縮機回転数のと昇速間が遅い第１
の増速モードは、室内温度が設定値に達して運転を停止
し再起動する時や、過負荷状態となって運転を停止し再
起動する時に使用されるものである。しかしながら例え
ばＬ記の室内温度が設定値に達して運転を停止し、再起
動する時にも圧縮機温度ＴがＴ≧Ｔｚの場合には第２の
増速モードで起動しても何ら問題はなく、この場合も早
く設定値に達することができる。

なお実施例では、圧縮機温度の設定値であるＴｚｅｌＯ
℃として説明したが、これに限定されるものではなく、
安全を期して例えば２０℃としてもよい。そして暖房シ
ーズンでは外気温が００Ｃ近くになることがあるが、運
転停止時には外気温がある温度以下になると、圧縮機モ
ータに微弱電流を流すことで内部のモータを発熱させる
方法があり、寝込みを防止したり起動時の立ちとがり性
能を改善するのに効果があるが、これによれば圧縮機温
度は２０〜３０℃になるので、これと組み合わせると、
低外気の暖房運転開始にも回転数と弁速度の速いＷｃ２
の増速モードで起動できる。

さらに本実施例では圧縮機温度をシェルに取付けだ温度
センサで検出したが、これと代わって例えば圧縮機の吐
出配管に取付けた温度センサで検出し、その時の設定値
を変更すればよいのは言うまでもない。

さらにまた本実施例では圧縮機起動時の増速モードを、
第１の増速モードとして一定回転数で一定時間保持した
後最高回転数まで１昇させるモードと、第２の捜速モー
ドとして連続的に最高回転数までと昇させるモードとで
説明したが、これに限定されるものではなく、要は二つ
の増速モードを持ち、圧縮機回転数が０から最高回転数
まで１昇する上昇速度の遅い第１の増速モードと、速い
第２の増速モードであればよい。

発明の効果 以とのように本発明によるヒートポンプ式空調機は、回
転数制御圧縮機、四方弁、室内熱交換器、減圧器、室外
熱交換器を順次環状に配管で連結して冷媒回路を構成し
、さらに前記回転数制御圧縮機に温度検出手段を備える
とともに、前記回転数制御圧縮機の起動時における回転
数上昇速度が遅い第１の増速モードと、速い′＄２の増
速モードとを持ち、運転開始信号が発生した時、ｉｉＩ
記温変温度検出手段って検出される温度により、前記第
１、又は第２の増速モードのいずれかを選択して前記回
転数制御圧縮機を起動させる制御装置を設けたので、圧
縮機に多量の冷媒が寝込み始めるｌａ　Ｆ’Ｘ　ｋ利用
して、運転開始信号が発せられると、その時の回転数制
御圧縮機の温度を検出し、検出された温度が設定値より
高ければ圧縮機内への多量の冷媒の寝込みはないと判断
して、回転数上昇連関の速い第２の増速モードを選択し
、また検出された温度が設定値より低ければ圧縮機への
多量の冷媒の寝込みが予想されると判断して、回転数上
昇連関の遅い第１の増速モードラ選択し、その時の状況
に応じて回転数制御圧縮機を起動するので、圧縮様起動
時における多量の油流出や液圧縮を防止し、この点に関
する信頼性を維持して、可能な限り多くの機会に、しか
も低コストで、従来以上に起動後短時間で温風又は冷風
を吹出すことができる効果の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のヒートポンプ式空調機を示
す図、第２図は第１図に示す制御装置が起動時に行なう
制御フローチャート’に示す図、第３図は第１図に示す
制御装置から指令を受けて作動する各構成機器のタイム
チャートラ示す図、第４１２′１は第１図に示す制御装
置が起動時に発する回転数制御圧縮機の第１、第２の増
速モードを示す図、第５図は第１図に示すヒートポンプ
式空調機の暖房運転起動後における冷媒回路内の吸入圧
Ｐｓ　と吐出圧Ｐｄ、及び室内熱交換器温度Ｔｂｅｘの
時間変化を示す図、第６図は従来のヒートポンプ式空調
機の一例を示す図、第７図は第６図に示す制御装置が起
動時に発する回転数制御圧縮機の増速モードを示す図、
第８図は第６図に示すヒートポンプ式空調機の暖房運転
起動後における冷媒回路内の吸入圧Ｐｓ　　と吐出圧Ｐ
ｄ、及び室内熱交に 換器温度Ｔｈｅｘの時間変化を示す図である。 １１・・・・・・回転数制御圧縮機、１２・・・・・四
方弁、１３・・・・・・室内熱交換器、１４・・・・・
・キャピラリ（減圧器）、１５・・・・・・室外熱交換
器。１６・・・・・・温度センサ（温間検出手段）、１
９・・・・・・制御装置。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１１
−　　回転数制御圧縮機 １２−−−四方弁 １３−−一諷内把女挾雰 １４−−−キャピラリ（威圧器） １５−−一鉦タト央さ６ヒ邦 １９−ｍ−制御装置 第１図 第２図 第３図 第４図 ４Ｈ（秒） 第５図 時間（＃） 第６図 第７図 １４Ｆ’：１＜秒〕 第８図 ｖ＋Ｑ（＃）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転数制御圧縮機、四方弁、室内熱交換器、減圧
   器、室外熱交換器を順次環状に配管で連結して冷媒回路
   を構成し、さらに前記回転数制御圧縮機に温度検出手段
   を備えるとともに、前記回転数制御圧縮機の起動時にお
   ける回転数上昇速度が遅い第１の増速モードと、速い第
   ２の増速モードとを持ち、運転開始信号が発生した時、
   前記温度検出手段によって検出される温度により、前記
   第１又は第２の増速モードのいずれかを選択して前記回
   転数制御圧縮機を起動させる制御装置を設けたヒートポ
   ンプ式空調機。
2. （２）温度検出手段によって検出される温度Ｔが、設定
   値Ｔｚと比較してＴ＜Ｔｚであれば第１の増速モードで
   、Ｔ≧Ｔｚであれば第２の増速モードで、回転数制御圧
   縮機を起動する特許請求の範囲第１項記載のヒートポン
   プ式空調機。