JPS62293048A - 空気調和機の過負荷保護制御方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明は、変速可能な圧縮機を有する空気調和機の過負
荷時の保護制御方法に関する。

従来の技術 一般に空気調和機で暖房運転を行なう場合、室内、屋外
の温度が高い場合などに、冷媒の凝縮圧力が上昇して圧
縮機の使用限界を超える状態がしばしは起こる。このよ
うな過負荷状態を放置すると、圧縮機の寿命に著しい害
を与えたり、圧縮機用電動機等の温度の異常上昇を招く
ため、従来より種々の保護が発明された。

第４図により従来例を説明する。

能力可変な圧縮機を有する空気調和機の場合、凝縮圧力
（高圧とも言う）に対応する凝縮温度や、室内機の吹出
温度を検知する温度センサーにより、凝縮圧が圧縮機の
使用限界から定めた一定の値、ここでは２４ａｔｇをＢ
点で超えたことを検知すると、圧縮機をそれまでの通常
能力運転状態から予め設定した低能力状態に変化させ、
それによって凝縮圧が低下して１８ａｔｇまで低下する
と、圧縮機を元の運転状態に戻すという制御が一般的で
あった。この例では冷房について述べているが暖房でも
同様である。

発明が解決しようとする問題点 しかし、上記従来例には以下の問題点が存在する。

圧縮機の能力は、基本的には室内湿度ＴＲを温度調節器
の設定値ＴｓＯ差により決定し、ＴＲとＴｓの差が大き
い時は、大能力を要するが、このような場合、室内温度
Ｔｎや室外温度ＴＯが高いと、凝縮圧が限界ｒｉ（例で
は２４ａｔｇ）を超えやすい。

ところが、限界圧（以下Ｐ１１と称す）を超えて圧縮機
能力が低下すると圧力は限界圧−ディファレンシャル分
（以下Ｐ１２と称す）に低下して、圧縮機は本来の能力
に戻り、再び圧力がＰｌｌを超えるというループ動作に
はまり込み、室温ＴＲが十分上昇して本来の圧縮機能力
が低下するまで、このループ動作から抜は出せなくなる
。このループ動作中は圧縮機騒音の音量や周波数が頻繁
に変化するため、非常にうるさく感じられる。

このループ動作を防ぐためには、ＰｌｌとＰＩ３の差を
大きくするか、低能力時の圧！１ｉｉｉ能力竹を高くす
ると良い。しかしｐＨは圧縮機の仕様から決まるもので
、この値を上げるためには著しい技術的困難と圧縮機の
コスト増を招く。またＰＩ３を下げると、圧縮機は低能
力で回り続けるため、能力が不足し、室温が低下したり
、室温上昇に長時間を要する結果となる。また旺能力時
の圧縮機能力値を高くすると、負荷が非常に高い場合に
、圧縮機の使用限界圧を超える極端な高圧になる場合が
あり、この値には上限があってループ動作を防ぐ程に上
げることは困難である。

本発明は、能力や保護機能の低下なしに空気調和機の過
負荷時の保護制御により起こっていた、圧縮機の能力変
化のループ動作を除去することを目的とする。

問題点を解決するだめの手段 上記問題を解決するために本発明は、圧縮機、可変速な
圧縮機用電動機、四方弁、減圧装置、利用側熱交換器、
熱源側熱交換器、利用側で空気調和機に吸入される空気
温度の設定手段とその検出手段、及び冷媒凝縮圧力ある
いは吐出圧力検出手段ＳｐＨ＞Ｐ２１　、　Ｐｔ１≧Ｐ
１２．ＰＩ３＞Ｐ２２゜Ｐｔ１≧Ｐ１２の関係を持って
予め設定した凝縮あるいは吐出圧力値を記憶する圧力記
憶手段と、回転数Ｎ２＞Ｎ１の関係をもって予め設定し
た圧縮機用電動機回転数を記憶する回転数記憶手段とを
備えた空気調和機の制御方法において、前記圧力検出手
段により検出された圧力が、前記圧力記憶手段に記憶さ
れた圧力Ｐ２１以上になると、圧縮機用電動機の回転数
を前記回転数記憶手段に記憶された回転数値Ｎ２とし、
さらに圧力がＰｉｔ以上になると回転数をＮ１とし、圧
力がＰ１２未満となると回転数をＮ２とし、圧力がＰ２
２となると、回転数を過負荷制御がかかってない通常の
回転数Ｎｕに戻すものである。

作　　　用 上記構成により、本発明の空気調和機の過負荷保１獲制
御方法は、圧縮機回転数が凝縮圧力ｐＨを超えるとＮ１
に低下する点は従来例と同じで、ｐＨ，Ｎｌとも従来と
同等とすると保護機能は低下していない。しかしその後
圧力がＰＩ３を下回ると回転数をＮｕに戻さずに一旦中
間的回転数のＮ２に上げるため、圧力がＰ２２を下回り
にくくなり、Ｎｕに戻りにくくなる。したがってループ
入りにくくなるばかりでなく、中能力のＮ２付近で安定
すると能力も、低能力のＮと高能力のＮａ３間でループ
運転している場合と比べて、平均能力ではほとんど低下
することがない。

実施例 以下、本発明の一実施例による空気調和機の過負荷保護
制御方法を図面を用いて説明する。

第１図において、１は圧縮機、２は四方弁、３は熱源側
熱交換器、４は利用側熱交換器、５は減圧器、６は圧縮
機駆動用電動機、７は電動機６０回転数を変化させるイ
ンバータ、８は熱源側熱交換器用送風機、９は利用側熱
交換器用送風機、１０は利用側熱交換器４へ流入する空
気温度を検知する室温センサ、１１ばこの空気温度の設
定器、１２は室温センサ１０と設定器１１の温度比較手
段、１３は凝縮圧力を検知する圧力検知手段、１４は設
定凝縮圧力記憶手段、１５Ｖｉ設定回転数記憶手段、１
６は圧力検知手段１３と凝縮圧力記憶手段１４の圧力比
較手段、ｉｏｏは湿度記憶手段１２と圧力比較手段１６
の結果と設定回転数記憶手段１５かに基いて回転数をセ
１定・演算する演算器、１０１は演算器１００の指令に
よりインバータ７に回転数変化指令を与える回転数変化
指令手段を示す。

次に第２図、第３図に従って動作を説明する。

四方弁２は暖房運転時に冷媒を循環させる方向に切換え
られており、冷媒は熱源側熱交換器３で吸熱蒸発し、利
用側熱交換器４で放熱凝縮し暖房作用を行なう。ここで
吸熱量が多い時、放熱量が少ない時、すなわち室内外温
度が高い時や利用側熱交換器用送風機９の送風量が少な
いときなどは、凝縮圧力が高くなり、著しく高い場合は
圧縮機を損傷しその寿命を短縮したり、極端な場合は破
壊に至る。

このような状態にならない限界凝縮圧力をＰＬとすると
、Ｐｌｌ〈ＰＬなる関係を持つ過負荷制御開始圧力ｐｔ
ｔが定まる。（　Ｐ　Ｌ−　Ｐ　１　１　）　Ｖｉ圧力
検出手段の公差等より定まる安全係数の役割を果たす値
である。但しくＰｔ．−Ｐｌｌ）を大き←収り過ぎると
凝縮圧力と対応する吹出温度、暖房能力の低下に結びつ
くためＰｌｌは出来るだけ高くされている。

過負荷制御が開始する以前、即ち凝縮圧力Ｐ〈ｐｔｔの
状態では、利用側空気温度と設定温度の差などにより決
められた回転数Ｎｕで回転していた圧縮機１は、Ｐｌｌ
より低く設定されたＰ２１を超えると一度中間的回転ｋ
Ｎ２に低下し、Ｐ≧Ｐ１１になると回転数Ｎ１に低下す
る。その結果Ｎｕから一度Ｎ２を介してＮ１に回転数が
低下するため、圧力の上昇速度が鈍ることにより、凝縮
圧力の応答遅れによるオーバーシュート分を少なく見積
り出来るので従来よりＰｌｌを高く設定できる。

また非常に負荷が高い場合は第２図矢印ＡのようにＮ２
になっても圧力Ｐは上昇を続け、ｐＨ付近で安定するが
通常は低下することが多い。

Ｐ１２≦Ｐ１１なる関係を持つＰＩ３を決め、凝縮圧力
Ｐ（ＰＩ３となると回転数をＮ２に上げる。

Ｎ　２　ｆｄ　Ｎ　１より高く通常Ｎｕより小さい（但
しＮｕは利用側空気温度により変化するので例外的には
Ｎ２≧Ｎｕの場合も有り得る）。

ここで負荷がかなり高いと再び．）２縮圧Ｐは上昇して
回転数はＮ１に戻り以降第２図の矢印Ｂで示すようにＮ
１とＮ２の間でループ運雪駄に入るが、従来のＮｕとＮ
１のループ運転に比べ回転数差が少ないため余り問題に
ならない。

負荷がやや氏いと第２図矢印Ｃで示すようにＮ２で凝縮
圧Ｐは安定し、さらに低いとＰＩ３の下に設けられた過
負荷制御終了圧力Ｐ２２を下回って、回転数はＮｕに戻
り、再び圧力が上昇してｐＨを越える第２図矢印りで示
すループ動作に入る。但し負荷が比較的低い時のみＮ２
での圧力はＰ２２を下回るので、その場合は回転数がＮ
ｕでも圧力の上背・に；♀く、煩繁なループ動作とはな
らない。また中間的負荷の場合ｐｔｔを上回らずにＮ２
で安定することもあり得る。つまり、従来もっとも煩繁
なループ動作になっていた負荷領域ではＮ２で安定する
ため、騒音が大巾に改善されるばかりでなく、Ｎ２＆ま
一役にＮ１とＮｕの中門的回転数であるため、能力もＮ
１とＮｕの間でループ動作していた場合の平均能力と比
べて、同等の能力が得られるのである。

本実施例では凝縮圧力を検知して、過負荷制御を行なっ
ているが、圧縮機の吐出圧力、熱交換器の凝縮温度、利
用ｆｕｌｌ　Ｍ交換器通過後の吹出温度等は凝縮圧力と
対応して変化するので、これらを検知し、それぞれに応
じて適宜設定した値をＰｌｌ。

Ｐ２１　、Ｐ２１、Ｐ１２、Ｐ２２の代わりとしてもよ
い。

また、制御するのは圧縮機回転数としたが、圧縮機電流
値をこれに代わって使用してもよい。

発明の効果 本発明は上記実施例の説明から明らかなように、過負荷
時の圧縮機の保護を従来並みに行ない、かつ、従来頻繁
に起こっていたループ動作による圧縮機回転数のハンチ
ングを大巾に減少して、圧縮機騒音の実Ｉｌ！感を大巾
に向上させながら、過負荷時の能力も従来と同等の平均
能力を確保できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す空気調和機の機器構成
図、第２図は同空気調和機の動作状況を示す説明図、第
３図は同空気調和機の制御内容を示すフローチャート、
第４図は従来例の動作を示す説明図である。 １・・・・・・圧縮機、２・・・・・・四方弁、３・・
・・・・熱源側熱交換器、４・・・・・・利用側熱交換
器、５・・・・・・減圧器、６・・・・・・圧縮機駆動
用電動機、７・・・・・・インバータ、８．９・・・・
・・送風機、１０・・・・・・室温センサ、１１・・・
・・・室温設定器、１２・・・・・１ｏ・１１の比較手
段、１３・・・・・・凝縮圧検出手段、１４・・・・・
・凝縮圧記憶手段、１５・・・・・・回転数記憶手段、
１６・・・・・・１３・１４の比較手段、１００・・・
・・・演算器、１０１・・・・・回転数変化指令手段。 ・代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名／
−−−圧瑞機　　　　　　　　ＩＯ・−！温せンナ第１
図 ８２図 Ｎｕ領域

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機、変速可能な圧縮機用電動機、四方弁、減
   圧装置、利用側熱交換器、熱源側熱交換器、利用側で空
   気調和機に吸入される空気温度の設定手段とその検出手
   段、及び冷媒凝縮圧力あるいは吐出圧力を検出する圧力
   検出手段、Ｐ＿１＿１＞Ｐ＿２＿１、Ｐ１１≧Ｐ＿１＿
   ２、Ｐ＿１＿２＞Ｐ＿２＿２、Ｐ＿２＿１≧Ｐ２＿２の
   関係を持って予め設定した凝縮あるいは吐出圧力値を記
   憶する圧力記憶手段と、回転数Ｎ＿２＞Ｎ＿１の関係を
   持って予め設定した圧縮機用電動機の回転数を記憶する
   回転数記憶手段とを備えた空気調和機の制御方法におい
   て、前記圧力検出手段により検出された圧力が、前記圧
   力記憶手段に記憶された圧力Ｐ＿２＿１以上になると、
   圧縮機用電動機の回転数をそれまで過負荷制御のかかっ
   てない回転数Ｎｕから前記回転数記憶手段に記憶された
   回転数値Ｎ＿２とし、さらに圧力がＰ＿１＿１以上にな
   ると回転数をＮ＿１とし、圧力がＰ＿１＿２未満となる
   と回転数をＮ＿２とし、圧力がＰ＿２＿２未満となると
   、回転数を過負荷保護制御がかかっていない通常の回転
   数Ｎｕに戻すようにした空気調和機の過負荷保護制御方
   法。
2. （２）凝縮あるいは吐出圧力を検出する圧力検出手段を
   、利用側熱交換器あるいはその下流の吹出空気温度を検
   出する温度検出手段とし、設定圧力Ｐ＿１＿１、Ｐ＿２
   ＿１、Ｐ＿１＿２、Ｐ＿２＿２を各々それに対応する熱
   交換器あるいは吹出空気温度Ｔ＿１＿１、Ｔ＿２＿１、
   Ｔ＿１＿２、Ｔ＿２＿２とした特許請求の範囲第１項記
   載の空気調和機の過負荷保護制御方法。
3. （３）回転数Ｎ＿１、Ｎ＿２をそれに対応する圧縮機電
   流値Ａ＿１、Ａ＿２とした特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載の空気調和機の過負荷保護制御方法。