JPS63297784A - 冷凍装置の保護装置 - Google Patents

冷凍装置の保護装置

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JPS63297784A
JPS63297784A JP62135564A JP13556487A JPS63297784A JP S63297784 A JPS63297784 A JP S63297784A JP 62135564 A JP62135564 A JP 62135564A JP 13556487 A JP13556487 A JP 13556487A JP S63297784 A JPS63297784 A JP S63297784A
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gas temperature
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隆 松崎
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法文 丸山
Takashi Umeo
梅尾 尚
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修 田中
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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、圧縮機からの吐出ガス温度の過上昇を防止す
るようにした冷凍装置の保護装置の改良に関する。
(従来の技術) 一般に、冷凍装置においては、圧縮機からの吐出ガス温
度が過上昇した場合には、圧縮機用潤滑油が炭化して、
その潤滑性能が低下し、圧縮機の焼損を招く危険性が高
くなる。
そのため、従来、例えば特公昭60−28935号公報
に開示される空気調和機ものでは、吐出ガス温度の特性
、つまり圧縮機の吸込過熱度が大になると吐出ガス温度
も上昇する関係を利用し、冷媒の吸込過熱度が大きくな
ると、リキッドインジェクションを行って冷却し、圧縮
機の吸込過熱度を下げて一定に保持することにより、吐
出ガス温度の過上昇を防止している。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、吐出ガス温度の特性は、上記冷媒の吸込
過熱度との関係に加えて、圧縮機での冷媒の圧縮比とも
関係し、圧縮比が大になると吐出ガス温度も上昇する。
そして、一台の熱源側熱交換器に複数台の負荷側熱交換
器を並列に接続した。
いわゆるマルチ型式の空気調和装置の如く、熱源側熱交
換器と負荷側熱交換器との能力が大きく異なる場合には
、負荷のバランス次第で吐出圧力と吸入圧力との差が大
きくなるのに伴い、上記圧縮比は大きくなる特性がある
。従って、この種の空気調和装置等では、圧縮比の増大
に伴い吐出ガス温度が過上昇し、この過上昇が顕著な場
合には圧縮機の保護装置が作動する場合もあり、連続運
転が困難になる欠点が生じる。特に、冷媒の蒸発温度や
凝縮温度を設定値に保持するよう圧縮機の容量を増減制
御する場合には、他方の凝縮温度や蒸発温度が下り勝手
又は上り勝手になるため、その分、圧縮比の増大は顕著
になる。
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、吐出ガス温度を直接検出し、この温度値に応じて
圧縮機の容量の上限値を規制することを繰返し行うこと
により、上記吐出ガス温度の過上昇原因が圧縮比の増大
にある場合にも、この過上昇を保護装置の作動前に有効
に防止して、潤滑油の潤滑性能を良好に保持すると共に
、運転を連続的に行うことにある。
(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本発明の具体的な解決手段は
、第1図に示すように、容量可変手段(50)で容量調
整される圧縮機(1,2)と、熱源側熱交換器(4)と
、膨張機構(5,11)と、負荷側熱交換器(10)と
で冷媒循環系統(14)を構成した冷凍装置を対象とす
る。そして、上記圧縮機(1,2)からの吐出ガス温度
を検出する吐出ガス温度検出手段(T114)と、該吐
出ガス温度検出手段(TiI4)の出力を受け、吐出ガ
ス温度が圧縮機用潤滑油の潤滑性能を維持できる限界近
傍の所定範囲を越えるときには上記圧縮機(1,2)の
容量の上限値を低く規制し、上記所定範囲内にあるとき
にはその時の容量の上限値を維持し、所定範囲を下回る
ときには、容量の上限値の規制を解除することを所定時
間毎に繰返す容量規制手段(52)とを設ける構成とし
たちのである。
(作用) 以上の構成により、本発明では、冷凍運転時、吐出ガス
温度が所定範囲を越えた場合には、圧縮機(1,2)の
容量の上限値が容量規制手段(52)で低く規制され、
その分、その容量が下がる。その結果、圧縮機(1,2
)での圧縮比が小さくなって、その分、圧縮機(1,2
)の吐出ガス温度が低下する。
その後、所定時間を経過する毎に、吐出ガス温度が検出
され、この吐出ガス温度が所定範囲を未だ越える場合に
は、更に圧縮機(1,2)の容量の上限値が容量規制手
段(52)で低く規制されて容量が下がり、吐出ガス温
度の低下制御が繰返される一方、所定範囲を下回る場合
には、吐出ガス温度は過上昇の無い安全範囲にあるので
、上記規制が解除され、容量が増大する。また、上記所
定範囲内にある場合には、容量の上限値の規制がそのま
ま維持されて、吐出ガス温度の過上昇が有効に防止され
る。
その場合、上記容量の上限値の規制は、圧縮比の増大に
伴う吐出ガス温度の過上昇時に行われるので、マルチ型
式の空気調和装置での熱源側熱交換器と負荷側熱交換器
間で能力が大きく相違する場合にも、圧縮比の増大に起
因する吐出ガス温度の過上昇を有効に防止でき、ひいて
は保護装置の作動を招かずに連続運転を可能にできる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を第2図以下の図面に基いて説明
する。
第2図は本発明をマルチ型式の空気調和装置に適用した
実施例を示し、(A)は室外ユニット、(B)〜(P)
は同一内部構成の5台の室内ユニットである。上記室外
ユニット(A)の内部には、互いに並列に接続された第
1の圧縮機(1)及び第2の圧縮機(2)と、四路切換
弁(3)と、室外送風ファン(4a)を有する熱源側熱
交換器(4)と、膨張弁(5)とが備えられ、該各機器
(1)〜(5)は各々冷媒配管(6)・・・で冷媒の流
通可能に接続されている。また、上記各室内ユニット(
B)〜(P)は、各々、室内送風ファン(10a)を存
する負荷側熱交換器(10)と、膨張弁(11)とを備
え、該膨張弁(■1)は、その弁開度が電気的に増減調
整できる空調能力調整用の室内電動膨張弁で構成されて
いて、該各機器(10)、(11)は冷媒配管(12)
・・・で冷媒の流通可能に接続されている。
そして、上記5台の室内ユニット(B)〜(F)は、各
々冷媒配管(13)・・・で互いに並列に接続されて上
記室外ユニット(A)に冷媒の循環可能に接続されて冷
媒循環系統(14)が形成されていて、冷房運転時には
、四路切換弁(3)を図中破線の如く切換えて冷媒を図
中破線矢印の如く循環させることにより、各負荷側熱交
換器(10)・・・で室内から吸熱した熱量を熱源側熱
交換器(4)で外気に放熱することを繰返して各室内を
冷房する一方、暖房運転時には、四路切換弁(3)を図
中実線の如く切換えて冷媒を図中実線矢印の如く循環さ
せることにより、熱量の授受を上記とは逆にして、室内
を暖房するようにしている。
また、上記第1の圧縮機(1)にはインバータ(15)
が接続されていて、該インバータ(15)の30%から
10%刻みの周波数設定信号の出力により、圧縮機(1
)の運転周波数を8段階に高低調整して、そ°−の容量
を複数段階(停止時を含んで9段階)に増減調整するよ
うになされている。
また、第2圧縮機(2)は、第3図に詳示すように、密
閉ケーシング(2b)に吸入口(2c)と吐出口(2d
)とが形成され、該密閉ケーシング(2b)内には、モ
ータ(2e)により駆動軸(2r)を介して駆動される
ピストン(2g)が配置され、該ピストン(2g)によ
り圧送されるガス(吐出ガス)を吐出ガス通路(2h)
から該吐出ガス通路(2b)に開口する吐出ガス管(2
1)を介して、上記吐出口(2d)に導くようになって
いる。そして、上記吐出ガス通路(2h)の途中には、
アンロード機構(2a)が配置され、該アンロード機構
(2a)は、吐出ガス通路(2h)の隔H1(2j)に
設けた開口(2k)を開閉する弁体(21)と、該弁体
(21)を開弁方向に付勢するスプリング(2m)と、
弁体(21)の後方に圧力室(2n)とを有する。そし
て、上記弁体(21)は、圧力室(2n)に連通するパ
イロット圧導入通路(IB)に設けたパイロット電磁弁
(17)の閉時に高圧(吐出ガス圧)が作用することに
より、上記開口(2k)を弁体(21)で閉じて、吐出
ガスの全量を吐出口(2d)に導き、第2圧縮機(2)
の容量をフルロード(100%)にする一方、パイロッ
ト電磁弁(17)の開時には低圧が作用することにより
、スプリング(2s)の付勢力で弁体(21)を図中右
方向に付勢して開口(2k)を開き、吐出ガスの一部を
該開口(2k)を介して密閉ケーシング(2b)内下部
にバイパスして、第2圧縮機(2)の容量を50%にア
ンロードするものである。
よって、上記インバータ(15)及びアンロード機構(
2a)により、第1及び第2の圧縮機(1)、(2)の
合計容量を可変調整するようにした容量可変手段(50
)を構成している。
また、第2図において、(20)は四路切換弁(3)前
後の冷媒配管(8) 、 (8) (吐出管と吸入管)
を接続する均圧ホットガスバイパス回路であって、該バ
イパス回路(20)には、冷房運転状態での低負荷時及
び熱源側熱交換器(4)の除霜運転時等に開作動するホ
ットガス電磁弁(21)が介設されている。
さらに、(22)は暖房運転時に吐出管となる冷媒配管
(8)に接続された暖房過負荷時バイパス回路であって
、該バイパス回路(22)には、補助コンデンサ(23
)及び、冷媒の高圧時に開く高圧制御弁(24)が介設
されており、暖房過負荷時に圧縮機(1)。
(2)からの冷媒を該バイパス回路(22)を介して各
室内熱交換器(10)・・・をバイパスして、各室内熱
交換器(10)・・・下流側の冷媒配管(8)にバイパ
スするようにしている。
加えて、(25)は上記暖房過負荷時バイパス回路(2
2)の補助コンデンサ(23)下流側を、四路切換弁(
3)下流側の冷媒配管(6)(吸入管)に接続するリキ
ッドインジェクションバイパス回路であって、該リキッ
ドインジェクションバイパス回路(25)には圧縮機(
1) 、 (2)の作動に連動して開閉するインジェク
ション用電磁弁(2B)と、膨張弁(27)とが介設さ
れていて、このリキッドインジェクションにより、高圧
液冷媒を減圧して第1及び第2の圧縮機(1)、(2)
に供給して冷却し、該第1及び第2の圧縮機(1)、(
2)への吸込過熱度を小さくするようにしている。
また、(30)はレシーバ、(31)はアキュムレータ
、(32)は過冷却コイル、(33)は油分離器であっ
て、該油分離器(33)で分離された潤滑油は油通路(
34)を介して側圧縮機(1) 、 (2)に戻される
さらに、各室内ユニット(B)〜(F)において、(T
HI)は対応する室内の空気の温度(吸込空気温度)を
検出する室温センサ、(TH2)及び(T113)は各
々冷房運転時に蒸発器として作用する負荷側熱交換器(
10)・・・前後の冷媒温度を検出する温度センサであ
る。また、室外ユニット(A)において、(T)I4)
は第1及び第2圧縮機(1) 、 (2)の冷媒吐出ガ
ス温度を検出する吐出ガス温度検出手段としての温度セ
ンサ、(T115)は暖房運転時に熱源側熱交換器(4
)での冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度センサ、(T
HE)は第1及び第2圧縮機<1) 、 (2)への吸
入ガス温度を検出する吸入ガス温度センサである。また
、(Pl)は暖房運転時には吐出ガス圧力を、冷房運転
時には吸入ガス圧力を各々検出する圧力センサ、(Ii
PS)は圧縮機保護用の高圧圧力開閉器である。
次に、上記第1及び第2圧縮機(1) 、 (2)の容
量制御を冷房運転時を例に挙げて第4図の制御フローに
基いて説明する。尚、この容量制御は、室外ユニット(
A)内に備える室外制御部(図示せず)により行われる
第4図において、スタートして、ステップS1で圧力セ
ンサ(Pl)により検出した吸入空気量ガス圧力を相当
飽和温度に換算して得られる冷媒温度T2、つまり蒸発
温度(暖房運転時には冷媒の凝縮温度)を検出した後、
この蒸発温度が設定値(目標値T20)を保持するよう
に、圧縮機(1)、(2)の合計容量をフィードバック
制御すべくP工制御(比例−積分制御)を行うこととし
、ステップS2で圧縮機(1)、(2)の目標合計容量
L1を、上記蒸発温度T2とその目標値T2oとの偏差
の。
今回と前回の値e(t)、e(を−Δt)に基いて、蒸
発温度T2がその目標値T20になるよう下記式%式%
) LO,現在の合計容量 Kc 、ゲイン(定数) T1 ;積分定数 Δt ;サンプリング時間 で演算する。
しかる後、ステップS3で下記の第1表の合計容量マツ
プに基いて上記合計目標容MkL+に対応した圧縮機(
1)、(2)の合計容量を把握して、この合計容量に対
応する第2表の各圧縮機(1)、(2)の実際の容量マ
ツプに基いて第1の圧縮機(1)の容量をインバータ(
15)で制御すると共に、第2の圧縮機(2)の容量を
アンロード機構(2a)で調整する。
そして、ステップS4でサンプリング時間Δtの経過を
待って上記ステップS1に戻って、以上の動作を繰返す
第  1  表 第   2   表 ここに、上記第1表の合計容量マツプは、圧縮−機(1
)、(2)の制御すべき合計容量が零値の場合と、30
%値から漸次10%づづ増大して200%値に至る多段
階(19段階)に区分されていると共に、合計目標容量
 L +の範囲が容量の増大時と減少時とで区別されて
いる。
また、上記第2表の各圧縮機(1)、(2)の容量マツ
プは、合計容量が30%がら100%までの範囲におい
て、第1の圧縮機(1)の容量が10%刻みで増大する
と共に、第2の圧縮機(2)の容量が0%(停止)を保
持する第1マツプと、合計容量が80%から150%ま
での範囲において、Mlの圧縮機(1)の容量が上記と
同様に10%刻みで増大し、第2の圧縮機(2)の容量
が50%を保持する第2のマツプと、合計容量が130
%がら200%までの範囲において、第1の圧縮機(1
)の容量が10%刻みで増大し、第2の圧縮機(2)の
容量が100%を保持する第3マツプとからなる。そし
て、上記第1マツプで合計容量が増減し、第1の圧縮機
(1)の容量が最大値(100%)の状態で、合計容量
が110%に増大すると、第2マツプに移行して、第2
の圧縮機(2)の容量がアンロード機構(2a)で0%
から50%に増大調整されると共に、第1の圧縮機(1
)の容量がインバータ(15)で100%から80%に
減少調整され、その後は、合計容量の増減変化に応じて
この第2マツプの各容量値を取り、第1の圧縮機(1)
の容量値が最小値の30%の状態゛で合計容量が80%
から70%に減少する場合には、上記第1マツプに移行
して、第2の圧縮機(2)の容量が0%に調整されると
共に、第1の圧縮機(1)の容量がインバータ(15)
で70%に調整される。
同様に、第2マツプで合計容量が増減し、第1の圧縮機
(1)の容量が最大値(100%)の状態で、合計容量
が150%から160%に増大すると、第3マツプに移
行して、第2の圧縮機(2)の容量がアンロード機構(
2a)で50%から100%に増大調整されると共に、
第1の圧縮機(1)の容量がインバータ(I5)でIc
l0%から80%に減少調整される。その後は、合計容
量の増減変化に応じてこの第3マツプの各容量値を取り
、第1の圧縮機(1)の容量値が最小値の30%の状態
で合計容量が130%がら120%に減少する場合には
、上記第2マツプに移行して、第2の圧縮機(2)の容
量が100%から50%に減少調整されると共に、第1
の圧縮機(1)の容量がインバータ(15)で70%に
調整される。
而して、上記室外制御部(図示せず)は、上記第2図の
インジェクション用電磁弁(26)の開閉側。
御によるリキッドインジェクションにより、第1及び第
2の圧縮機(1)、2)への吸込過熱度を所定値に保持
制御するよう機能すると共に、圧縮機(1)。
(2)からの吐出ガス温度Tdの保W!#17Bを第5
図の制御フローに基いて行う機能を併有する。
次に、この第5図の吐出ガス温度の保護フローを説明す
る。スタートして、ステップSρ1で吐出ガス温度保護
フラグF(保護時に1)の値を判別し、通常時はF−0
であるので、ステップSρ2に進み、該ステップSP2
で吐出温度センサ(T114)からの吐出ガス温度Td
の値を、圧縮機(1)。
(2)の潤滑油の潤滑性能が良好に確保される上限温度
値(例えば120 ’C)と大小比較し、Td >12
0℃の場合には、吐出ガス温度の低下制御の必要時と判
断して、ステップSpaで吐出ガス温度保護フラグFを
F−1に設定した後、ステップSp4で圧縮機(1)、
(2)の合計容量の上限値Fmax(当初は200%)
を10%下げる。このことにより、200%の合計容量
時には190%に低下して、圧縮比が下がり、その分、
吐出ガス温度Tdも低下する。
その後は、ステップSpsで吐出ガス温度Tdの制御周
期TMdのカウント用のタイマをリセットして上記ステ
ップS1戻る。
そして、以上の如く吐出ガス温度Tdの低下制御を開始
した後は、ステップS1で吐出ガス温度保護フラグF−
1であるので、ステップSp6に進み、該ステップSρ
6で吐出ガス温度Tdを、上記上限温度値(120℃)
近傍の所定範囲(例えば120℃≧Td≧110℃)の
下限温度値(110℃)と大小比較し、Td≧110℃
の場合(NOの場合)は、ステップSP7で圧縮機(1
) 、 (2)が運転中であることを条件に、ステップ
Spsで吐出ガス温度Tdの制御周期(サンプリング時
間)TMd (例えば15分)が経過していれば、ステ
ップSpgで再び吐出ガス温度Tdを上限温度値(12
0℃)と大小比較して、Td >120℃の場合には、
その低下制御を再び行うべく、ステップSpaに進んで
圧縮機(1)、(2)の合計容量を10%下げる。一方
、Td≦120℃の場合、つまり限界範囲内(120℃
≧Td≧110℃)の場合には、適正制御中と判断して
、そのままステップSp+に戻る。
一方、上記ステップSρ6で吐出ガス温度TdがTd 
<110℃の場合(YESの場合)には、潤滑油の性能
が良好に確保される安全領域にあるから、ステップS 
p +eで吐出ガス温度保護フラグFをF−〇に初期設
定した後、ステップSPI+で圧縮機(1)、(2)の
合計容量上限値F ff1axを200%に戻して、ス
テップSp+に戻る。
よって、上記第5図の制御フローにより、吐出温度セン
サ(TiI4)からの吐出ガス温度Td信号を受け、吐
出ガス温度Tdが圧縮機用潤滑油の潤滑性能を良好に維
持できる限界近傍の所定範囲(120℃≧Td≧l10
℃)を越えるときには、上記圧縮機(1,2)の容量の
上限値F IaXを10%低く規制し、上記所定範囲(
120℃≧Td≧110℃)内にあるときにはその時の
容量の上限値を維持し、この所定範囲を下回るときには
、容量の上限値の規制を解除して200%に戻すことを
所定時間TMd(15分)毎に繰返すようにした容量規
制手段(52)を構成している。
したがって、上記実施例においては、室内ユニット(B
)〜(F)の冷房運転時、圧縮機(1)、(2)の合計
目標容量L1が蒸発温度T2に基いて演算されると、こ
の目標合計容量L1に対応する容量段になるよう、イン
バータ(15)及びアンロード機構(2a)が作動制御
されて、第1及び第2のの圧縮機(1)、(2)の合計
容量が上記合計目標容量L1に精度良く調整される。そ
の結果、冷媒の蒸発温度T2がその目標値T2oに良好
に収束して、各室内が良好に冷房空調される。
その際、インジェクション用電磁弁(2B)の開閉制御
により、リキッドインジェクションが行われて、圧縮機
(L) 、 (2)への吸込過熱度が所定値に保持制御
されるものの、熱源側熱交換器(4)と各負荷側熱交換
器(10)・・・との間の大きな能力差に起因して負荷
のバランス次第では圧縮機(1)、(2)の圧縮比が大
きくなり、その結果、吐出ガス温度Tdが上限温度値(
120℃)を越える場合がある。しかし、この場合には
、圧縮機(1)、(2)の合計容量の上限値が容量規制
手段(52)で10%低く規制されるので、圧縮機(1
)、(2)の圧縮比がその分低くなって、吐出ガス温度
Tdが低下する。
そして、この吐出ガス温度Tdの低下制御後は、Td 
>120℃の場合には更に圧縮機(1)、(2)の合計
容量の上限値が10%低く規制され、所定範囲内(12
0℃≧Td≧110℃)の場合にはその上限値を保持し
、所定範囲を下回れば合計容量の上限値の規制を解除し
て200%に戻すことが所定時間TMd(15分)毎に
繰返されるので、圧縮機(1)、(2)の合計容量の可
及的高い値でもつて運転が続行されながら、吐出ガス温
度Tdが低く制御されて、常に」二限温度値(120℃
)未満に保持される。よって、吐出ガス温度Tdの過上
昇に伴う保護装置の作動を未然に防止して、運転の続行
が可能になると共に、圧縮機用潤滑油の潤滑性能を良好
に維持して、圧縮機(1) 、 (2)の焼損を防止で
き、その信頼性の向上を図ることができる。
尚、上記実施例では、2台の圧縮機(1)、(2)を備
えた空気調和装置に適用したが、その他、1台の圧縮機
のみを備えるものに対しても同様に適用できるのは勿論
のこと、暖房運転時でも同様に適用できる。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明の冷凍装置の保護装置よれ
ば、圧縮機の吐出ガス温度を検出し、所定時間毎の制御
時に該吐出ガス温度が圧縮機用潤滑油の性能を良好に維
持できる限界近傍の所定範囲に対して取る温度値に応じ
て、圧縮機の容量値の上限値を規制、及びその解除を行
ったので、熱源側熱交換器と負荷側熱交換器との間で能
力が大きく異なる場合にも、圧縮機の容量を可及的に大
きく制御しつ、圧縮比の過大化を防止して、吐出ガス温
度の過上昇を防止することができ、よって保護装置の作
動を招かずに装置の連続運転が可能になると共に、圧縮
機用潤滑油の性能を良好に維持して圧縮機の焼損を防止
でき、信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成を示すブロック図である。 第2図ないし第5図は本発明の実施例を示し、第2図は
マルチ型式の空気調和機に適用した冷媒配管系統図、第
3図は第2の圧縮機の具体的な内部構成を示す図、第4
図は圧縮機の容量制御を示すフローチャート図、第5図
は吐出ガス温度の保護制御を示すフローチャート図であ
る。 (1) 、 (2)・・・第2の圧縮機、(2a)・・
・アンロード機構、(4)・・・熱源側熱交換器、(1
0)・・・負荷側熱交換器(10)、(5)、(11)
・・・膨張機構、(14)・・・冷媒配管系統、(15
)・・・インバータ、(50)・・・容量可変手段、(
T)14)・・・吐出温度センサ、(52)・・・容量
規制手段。 6訣−・・; 第1図 第4 巳

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)容量可変手段(50)で容量調整される圧縮機(
    1、2)と、熱源側熱交換器(4)と、膨張機構(5、
    11)と、負荷側熱交換器(10)とで冷媒循環系統(
    14)を構成した冷凍装置において、上記圧縮機(1、
    2)からの吐出ガス温度を検出する吐出ガス温度検出手
    段(TH4)と、該吐出ガス温度検出手段(TH4)の
    出力を受け、吐出ガス温度が圧縮機用潤滑油の潤滑性能
    を維持できる限界近傍の所定範囲を越えるときには上記
    圧縮機(1、2)の容量の上限値を低く規制し、上記所
    定範囲内にあるときにはその時の容量の上限値を維持し
    、所定範囲を下回るときには容量の上限値の規制を解除
    することを所定時間毎に繰返す容量規制手段(52)と
    を備えたことを特徴とする冷凍装置の保護装置。
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