JP2010065958A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
室外機を複数台接続して成る空気調和装置において、室外機ごとに設置された場所の周囲温度が異なる場合でも、圧縮機起動時の液圧縮を防止するためのヒータ通電を適切に制御する空気調和装置を得る。
【解決手段】
圧縮機３ａ，３ｂと室外熱交換器７ａ，７ｂとを備える室外機１ａ，１ｂには、圧縮機を加熱する圧縮機予熱装置１０ａ，１０ｂと、室外機の内部又は外部の温度に関連する値を検出する検出手段１５ａ，１５ｂとがそれぞれ備えられている。これらの複数の検出手段の検出値が低い側の室外機に備えられた圧縮機予熱装置に通電するように制御する予熱装置制御手段１４を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、室外機を複数台接続して成る空気調和装置に関し、特に、圧縮機の起動時に発生する液戻りによる油粘度低下や液圧縮を防止するために、ヒータで通電加熱する空気調和装置に関する。

空気調和装置に付設する圧縮機には、停止中の圧縮機内に貯留される油に液冷媒が溶け込むことを防止するために電気ヒータを圧縮機底部に装着し、圧縮機が停止した際にこの電気ヒータに通電して圧縮機の温度を高く保つようにしている。
室外機に圧縮機が複数台備えられていたり、室外機が複数備えられている空気調和装置においては、各圧縮機に対して同量の冷媒が循環する場合は各圧縮機に設けられたヒータのオンオフ制御を一括で行っても問題ない。しかし、各圧縮機に温度差が生じる場合等、循環量の偏りが生じて、ある圧縮機にだけ液冷媒が溜まりこんでしまう場合は、液冷媒が多く存在する方の圧縮機に合わせてヒータを制御すると、他方の圧縮機にガス冷媒しか存在していなくても予熱されることになり、無駄な予熱をすることになる。

例えば、特許文献１に記載の空気調和機には、複数の圧縮機を予熱装置により予熱する際の待機電力を分散，低減させるために、各圧縮機に温度検出装置を設け、予め決められた温度の上限及び下限を検出したときに、予熱装置への通電と遮断を制御する発明が開示されている。

特開２００３−１６６７６１号公報

室内機の設置されている空気温度が室外機の設置されている空気温度よりも低い場合は、冷凍サイクルのバランス圧力が室内機の設置されている空気温度の飽和圧力となるため、室外機側は常に過熱ガス状態となり室外機内の圧縮機付近はガス冷媒のみが存在することになるので液は溜まらない。このため、圧縮機及びアキュムレータに装着された電気ヒータには通電する必要はない。
また、室外機が複数台設けられ、離れて接続される場合は、日向や日陰，建屋内等様々な周囲温度に各室外機が設置されることになる。従って、ある室外機が設置されている空気温度が高く、別の室外機が設置されている空気温度が低い場合も生じうる。このような場合は、冷凍サイクルのバランス圧力が、より低い空気温度の飽和圧力となるため、低い空気温度側に設置されている室外機内には液冷媒が溜まり込むが、高い空気温度側に設置されている室外機内にはガス冷媒のみが存在することになる。従って、高い空気温度側の室外機に付設する圧縮機及びアキュムレータに装着された電気ヒータには通電する必要が無くなる。

しかし、上記特許文献１のものでは、温度差が生じるような複数箇所に圧縮機を有する室外機を備えることについては十分に考慮されていない。

本発明の目的は、室外機ごとに周囲温度が異なる場合でも圧縮機起動時の液圧縮を防止するためのヒータ通電を適切に制御する空気調和装置を得ることにある。

上記の目的を達成するために本発明は、圧縮機と室外熱交換器とを備える室外機を複数台接続して成る空気調和装置において、複数の前記室外機は、前記圧縮機を加熱する圧縮機予熱装置と、前記室外機の内部又は外部の温度に関連する値を検出する検出手段とをそれぞれ備え、前記複数の室外機における前記検出手段からの検出値のうち検出値がより低い側の前記室外機に備えられた前記圧縮機予熱装置に対し通電するように制御する予熱装置制御手段を備えるものである。

上記のものにおいて、前記検出手段を外気温度検出センサとしてもよい。

また、上記のものにおいて、前記検出手段を室外熱交換器温度検出センサとしてもよい。

また、上記のものにおいて、前記各室外機には、アキュムレータとこのアキュムレータを加熱するアキュムレータ予熱装置が設けられ、前記複数の室外機における前記検出手段からの検出値のうち検出値がより低い側の前記室外機に備えられた前記アキュムレータ予熱装置に対し通電するように前記予熱装置制御手段によって制御するとよい。

さらに、本発明の他の特徴は、圧縮機とアキュムレータとを備える室外機を複数台接続して成る空気調和装置において、複数の前記室外機は、前記圧縮機を加熱する圧縮機予熱装置と、前記アキュムレータを加熱するアキュムレータ予熱装置と、前記室外機の内部又は外部の温度に関連する値を検出する検出手段と、前記各圧縮機の吸入圧力を検出する吸入圧力検出手段とをそれぞれ備え、複数の前記吸入圧力検出手段で検出したそれぞれの吸入圧力から判定された最低吸入圧力に相当する飽和温度である最低吸入圧力相当飽和温度を演算する予熱装置制御手段を備え、複数の前記検出手段における各検出値が前記最低吸入圧力相当飽和温度以下の場合に前記室外機に備えられた前記圧縮機予熱装置と前記アキュムレータ予熱装置とに対して通電するように前記予熱装置制御手段によって制御することにある。

本発明によれば、室外機ごとに周囲温度が異なる場合でも圧縮機起動時の液圧縮を防止するためのヒータ通電を適切に制御できる効果がある。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１を示す冷凍サイクル構成図であり、室外機及び室内機を複数台接続した多室形空気調和装置である。本実施例では室外機を２台，室内機を３台接続した場合について説明するが、この台数に限定されるものではない。
一方の室外機１ａ及び他方の室外機１ｂの冷凍サイクル構成は同等のものである。一方の室外機１ａの冷凍サイクルは、圧縮機３ａ，オイルセパレータ４ａ，逆止弁５ａ，四方弁６ａ，室外熱交換器７ａ，室外膨張弁８ａ，アキュムレータ９ａを配管接続して成る構成であり、他方の室外機１ｂも同様に、圧縮機３ｂ，オイルセパレータ４ｂ，逆止弁５ｂ，四方弁６ｂ，室外熱交換器７ｂ，室外膨張弁８ｂ，アキュムレータ９ｂを配管接続して成る構成である。一方の室外機１ａから伸びるガス接続配管と液接続配管は、他方の室外機１ｂから伸びるガス接続配管と液接続配管とそれぞれ合流し、室内機２ａ，２ｂ，２ｃに配管接続される。室内機２ａ，２ｂ，２ｃは、室内熱交換器１２ａ，１２ｂ，１２ｃと室内膨張弁１３ａ，１３ｂ，１３ｃを備えている。

室外機１ａ，１ｂに付設する圧縮機３ａ，３ｂ及びアキュムレータ９ａ，９ｂの底部には、それぞれを加熱できる圧縮機予熱装置１０ａ，１０ｂ（例えば、電気ヒータ等）とアキュムレータ予熱装置１１ａ，１１ｂ（例えば、電気ヒータ等）が設けられている。また、室外機１ａ，１ｂの設置されている周囲温度を検出するための検出手段として、それぞれの室外機に外気温度検出手段１５ａ，１５ｂが設けられており、圧縮機予熱装置１０ａ，１０ｂとアキュムレータ予熱装置１１ａ，１１ｂと外気温度検出手段１５ａ，１５ｂは、予熱装置制御手段１４と電気的に接続されている。また、予熱装置制御手段１４には、空気調和装置の運転停止信号が入力されるように構成されている。

次に、本発明の空気調和装置の運転が停止している場合に、次回に空気調和装置の電源が入ってから、圧縮機が始動して空気調和装置の運転が開始するまでの予熱制御装置の動作について説明する。
図２は、本実施例の予熱装置制御手段１４に用いられるタイムチャート図である。横軸には経過時間を、縦軸には室外機１ａ，１ｂの外気温度の変移、室外機１ａに装着されている各予熱装置の通電状態、室外機１ｂに装着されている各予熱装置の通電状態を示している。一方の室外機１ａの設置されている外気温度の経過時間に対する変移を実線で示し、他方の室外機１ｂの設置されている外気温度の経過時間に対する変移を破線で示している。

図２において、経過時間Ｔ１までは、室外機１ｂの外気温度の方が低いため空気調和装置のバランス圧力は、室外機１ｂの外気温度に相当する飽和圧力となり、室外機１ｂ内には液冷媒が貯留する状態となるが、室外機１ａでは室外機１ｂの外気温度よりも高い状態であるため、空気調和装置のバランス圧力に相当する飽和温度よりも高くなるためガス冷媒のみが存在することになる。
このように、室外温度が室内温度よりも低い場合であれば、それぞれの室外機に液冷媒が溜まるかどうかを左右する冷凍サイクル内の飽和圧力は、最も低い外気温度の場所に設置されている室外機によって相対的に決まる。このため、室外機１ｂでは、圧縮機予熱装置１０ｂ及びアキュムレータ予熱装置１１ｂに通電して圧縮機３ｂやアキュムレータ９ｂ内の液冷媒生成を防止して、次回の圧縮機３ｂ起動時に液圧縮や油粘度低下を防止する必要がある。一方で、室外機１ａではガス冷媒のみしか存在できないことから圧縮機予熱装置１０ａ及びアキュムレータ予熱装置１１ａへの通電が無い場合でも次回起動時における液圧縮や油粘度低下を防止することが可能となる。

従来は圧縮機に温度検出手段を備え、圧縮機の温度を直接検出して予熱装置のオンオフを制御していたが、そうすると、予熱装置によって圧縮機の温度が上がり、外気温度が高い場合は、室外機にガス冷媒のみしか溜まらない状態であっても予熱装置をオンすることになり待機中の消費電力を増加させてしまう。従って、次回起動時の液圧縮や油粘度低下を防止し且つ待機中の消費電力を低減するためには、本実施例のように室外機の設置された環境の温度を考慮する必要がある。

また、経過時間Ｔ１以降では、室外機１ａと室外機１ｂの外気温度が逆転しており、室外機１ａの外気温度が低いため、空気調和装置のバランス圧力は室外機１ａの外気温度に相当する飽和圧力となり、室外機１ａ内には液冷媒が貯留する状態となるが、室外機１ｂでは室外機１ａの外気温度よりも高い状態であるため、空気調和装置のバランス圧力の相当飽和温度よりも高くなるためガス冷媒のみが存在することになる。このため、室外機１ａでは、圧縮機予熱装置１０ａ及びアキュムレータ予熱装置１１ａに通電して圧縮機３ａやアキュムレータ９ａ内の液冷媒生成を防止して、次回の圧縮機３ａ起動時に液圧縮や油粘度低下を防止する必要がある。一方で、室外機１ｂでは、ガス冷媒のみしか存在できないことから圧縮機予熱装置１０ｂ及びアキュムレータ予熱装置１１ｂへの通電が無い場合でも次回起動時での液圧縮や油粘度低下を防止することが可能となる。なお、夏等の外気温度が十分に高くなる場合や室内機の周囲温度が室外機の外気温度よりも低い場合は、一方の室外機の外気温度が他方の室外機の外気温度よりも相対的に低くても、外気温度がより低い方の室外機にも液冷媒が溜まることはない。

本実施例によれば、複数台設置された各室外機の周囲温度を検出し、低い温度側に設置されている室外機に付設する圧縮機及びアキュムレータに装着された予熱装置に通電するように制御するため、冷凍サイクルのバランス圧力に相当する飽和温度とほぼ等しい周囲温度に設置されている室外機の予熱装置が通電されるため、圧縮機及びアキュムレータ内への液冷媒貯留を防止し、起動時の油粘度低下防止や液圧縮を回避できる。一方で、冷凍サイクルのバランス圧力に相当する飽和温度よりも高い周囲温度が検出された方の室外機は、過熱ガス冷媒のみが存在するため圧縮機及びアキュムレータ内への液冷媒貯留は発生せず起動時の油粘度低下防止や液圧縮が回避され、且つ室外機の予熱装置には通電されない。従って、２台の室外機とも予熱装置に通電する場合と比較して待機電力量を半分に低減することが可能となり、空気調和装置の省電力化が図られる。

ここで、室外機１ａ，１ｂの外気温度検出手段１５ａ，１５ｂを用いて各室外機の予熱装置への通電制御を行ったが、図３に示す如く各室外熱交換器の温度を検出する室外熱交換器温度検出手段１６ａ，１６ｂを、熱交換する風が各室外熱交換器に流入する側に設置した場合でも、室外熱交換器が室外機の周囲温度を測定することができるので、空気調和装置が停止している場合は室外熱交換器温度検出手段１６ａ，１６ｂと外気温度検出手段１５ａ，１５ｂは同等の値を示すこととなり、上記で説明した内容と同様の効果がある。更に冷凍サイクルの運転制御に用いられている検出手段を用いて各室外機１ａ，１ｂの予熱装置の通電制御に用いるため、外気温度検出手段１５ａ，１５ｂという新たな機器を設置しなくても予熱装置の通電制御が可能となるため、空気調和装置のコスト低減が可能となる。

図４は、本発明の実施例２を示す冷凍サイクル構成図であり、図１と同一符号のものは、同一のものを示す。本実施例では、室外機１ａ，１ｂに各室外機の吸入圧力を検出する吸入圧力検出手段１７ａ，１７ｂをそれぞれの室外機１ａ，１ｂに設け、吸入圧力検出手段１７ａ，１７ｂは予熱装置制御手段１４と電気的に接続された構成となっており、予熱装置制御手段１４では、吸入圧力検出手段１７ａ，１７ｂの信号から最低吸入圧力とこの最低吸入圧力に相当する飽和温度を演算するように構成されている。

次に、本発明の空気調和装置が停止している場合の予熱制御装置の動作について説明する。
図５は、本実施例の予熱装置制御手段１４に用いられるタイムチャート図である。横軸には経過時間を、縦軸には各室外機の外気温度の変移と最低吸入圧力相当飽和温度の変移、室外機１ａに装着されている圧縮機予熱装置１０ａ及びアキュムレータ予熱装置１１ａの通電状態、室外機１ｂに装着されている圧縮機予熱装置１０ｂ及びアキュムレータ予熱装置１１ｂの通電状態を示している。一方の室外機１ａの設置されている外気温度の経過時間に対する変移を実線で示し、他方の室外機１ｂの設置されている外気温度の経過時間に対する変移を破線で示し、最低吸入圧力相当飽和温度を２点鎖線で示している。

最低吸入圧力相当飽和温度とは、空気調和装置が停止している場合のバランス圧力に相当する温度を示しており、各室外機の外気温度がこの最低吸入圧力相当飽和温度よりも高い場合は、室外機内の冷媒状態はガス状態となるため次回起動時での液圧縮や油粘度低下を防止することが可能となる。即ち、経過時間Ｔ２までは、最低吸入圧力相当飽和温度に対して室外機１ａの外気温度は高く室外機１ｂの外気温度が低いため、室外機１ｂのみ各予熱装置に通電する。また、経過時間Ｔ２からＴ３までは、室外機１ａ及び室外機１ｂの外気温度が最低吸入圧力相当飽和温度よりも低いため、室外機１ａ及び室外機１ｂの両方の各予熱装置に通電する。また、経過時間Ｔ３からＴ４までは、最低吸入圧力相当飽和温度に対して室外機１ｂの外気温度は高く室外機１ａの外気温度が低いため、室外機１ａのみ各予熱装置に通電する。更に、経過時間Ｔ４以降では、室外機１ａ及び室外機１ｂの外気温度が最低吸入圧力相当飽和温度よりも高いため、両方の室外機の各予熱装置への通電を遮断する。

以上のような構成により、複数台設置された室外機１ａ，１ｂのバランス圧力を吸入圧力検出手段１７ａ，１７ｂにより検出し、その吸入圧力検出手段１７ａ，１７ｂで検出した圧力値の中で最も低い圧力の相当飽和温度である最低吸入圧力相当飽和温度を予熱装置制御手段１４で演算し、各室外機の周囲温度検出手段（例えば外気温度検出手段や室外熱交換器温度検出手段）の値が最低吸入圧力相当飽和温度よりも低い場合は各室外機に付設する各予熱装置に通電し、各室外機の周囲温度検出手段の値が最低吸入圧力相当飽和温度よりも高い場合は各室外機に付設する各予熱装置への通電を遮断するように制御する。これにより、冷凍サイクルのバランス圧力に相当する飽和温度以下の場合、即ち室外機に液冷媒が貯留できる状態の場合だけ各予熱装置に通電することになり、圧縮機及びアキュムレータ内への液冷媒貯留を防止し、起動時の油粘度低下防止や液圧縮を回避できると共に、待機電力を必要最小限にして空気調和装置の省電力化が可能となる。

本発明の空気調和装置の実施例１を示す冷凍サイクル構成図。 本発明の実施例１の予熱装置制御手段に用いられるタイムチャート図。 実施例１の外気温度検出手段に替えて室外熱交換器温度検出手段を備えた冷凍サイクル構成図。 本発明の空気調和装置の実施例２を示す冷凍サイクル構成図。 本発明の実施例２の予熱装置制御手段に用いられるタイムチャート図。

符号の説明

１ａ，１ｂ 室外機
２ａ，２ｂ，２ｃ 室内機
３ａ，３ｂ 圧縮機
４ａ，４ｂ オイルセパレータ
５ａ，５ｂ 逆止弁
６ａ，６ｂ 四方弁
７ａ，７ｂ 室外熱交換器
８ａ，８ｂ 室外膨張弁
９ａ，９ｂ アキュムレータ
１０ａ，１０ｂ 圧縮機予熱装置
１１ａ，１１ｂ アキュムレータ予熱装置
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 室内熱交換器
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ 室内膨張弁
１４ 予熱装置制御手段
１５ａ，１５ｂ 外気温度検出手段
１６ａ，１６ｂ 室外熱交換器温度検出手段
１７ａ，１７ｂ 吸入圧力検出手段

Claims (5)

1. 圧縮機と室外熱交換器とを備える室外機を複数台接続して成る空気調和装置において、複数の前記室外機は、前記圧縮機を加熱する圧縮機予熱装置と、前記室外機の内部又は外部の温度に関連する値を検出する検出手段とをそれぞれ備え、前記複数の室外機における前記検出手段からの検出値のうち検出値がより低い側の前記室外機に備えられた前記圧縮機予熱装置に対し通電するように制御する予熱装置制御手段を備えることを特徴とする空気調和装置。
2. 請求項１記載の空気調和装置において、前記検出手段が外気温度検出センサであることを特徴とする空気調和装置。
3. 請求項１記載の空気調和装置において、前記検出手段が室外熱交換器温度検出センサであることを特徴とする空気調和装置。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載の空気調和装置において、前記各室外機には、アキュムレータとこのアキュムレータを加熱するアキュムレータ予熱装置が設けられ、前記複数の室外機における前記検出手段からの検出値のうち検出値がより低い側の前記室外機に備えられた前記アキュムレータ予熱装置に対し通電するように前記予熱装置制御手段によって制御することを特徴とする空気調和装置。
5. 圧縮機とアキュムレータとを備える室外機を複数台接続して成る空気調和装置において、複数の前記室外機は、前記圧縮機を加熱する圧縮機予熱装置と、前記アキュムレータを加熱するアキュムレータ予熱装置と、前記室外機の内部又は外部の温度に関連する値を検出する検出手段と、前記各圧縮機の吸入圧力を検出する吸入圧力検出手段とをそれぞれ備え、複数の前記吸入圧力検出手段で検出したそれぞれの吸入圧力から判定された最低吸入圧力に相当する飽和温度である最低吸入圧力相当飽和温度を演算する予熱装置制御手段を備え、複数の前記検出手段における各検出値が前記最低吸入圧力相当飽和温度以下の場合に前記室外機に備えられた前記圧縮機予熱装置と前記アキュムレータ予熱装置とに対して通電するように前記予熱装置制御手段によって制御することを特徴とする空気調和装置。

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