JP2793287B2 - クーリングバイパス型空調機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、コンプレッサの温度が上昇した場合に、バ
イパス用のバルブを開放することにより、冷媒ガスの吸
入量を増加させてコンプレッサの冷却を行うクーリング
バイパス型空調機に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は従来のバイパス型空調機の構成を示すブロッ
ク図であり、室外ユニットＡ、冷媒分配ユニットＢ、室
内ユニットC1,C2より構成されている。

室外ユニットＡ内のインバータ１はコンプレッサモー
タ２を可変周波数制御しコンプレッサ３を駆動する。こ
れにより、コンプレッサ３から吐出された冷媒ガスは、
冷媒配管４内を循環し、コンプレッサ３の吸入側に戻
る。

すなわち、冷房運転時にあっては、コンプレッサ３か
ら吐出され四方弁５を通った高温高圧の冷媒ガスは、室
外熱交換器６における熱交換により凝縮され液化され
る。液化された冷媒は、膨張弁７に並列接続された逆止
弁８を通り、さらにリキッドタンク９を経由して冷媒分
配ユニットＢに送出される。

冷媒分配ユニットＢでは分配バルブ10,11が、室内ユ
ニットC1,C2の制御要求に応じて冷媒を適性量に分配す
る。

室内ユニットC1,C2ではキャピラリ12を通過した冷媒
が室内熱交換器13で再びガス化される。

室内ユニットC1,C2を出た低温低圧の冷媒ガスは冷媒
分配ユニットＢ内の分配バルブ14,15を通過した後四方
弁５を通り、さらにアキュームレータ16を通ってコンプ
レッサ３の吸入側に戻ることになる。

また、暖房運転時にあっては四方弁５が切換り、コン
プレッサ３から吐出された冷媒ガスは、四方弁５を通過
した後、分配バルブ14、15を通って室内ユニットC1,C2
に送られる。

そして、室内熱交換器13で熱交換されキャピラリ12を
通って液化された冷媒は、分配バルブ10,11を通った
後、リキッドタンク９及び膨張弁７を通り室外熱交換器
６で再びガス化される。この低温低圧の冷媒ガスは、四
方弁５及びアキュームレータ16を経由してコンプレッサ
３の吸入側に戻る。

ところで、上記のような冷房運転又は暖房運転におい
て、コンプレッサ３の回転即ちインバータ１の周波数を
上昇させてゆくと、冷媒温度が次第に上昇し、コンプレ
ッサ３の吐出側及び吸入側の温度が第５図に示したよう
に上昇する。

そこで、この温度上昇によるコンプレッサ３の過熱を
防止するため、例えば吸入側に取付けられている温度検
出器17からの検出信号に基いて、コントローラ18がバイ
パスバルブ19を開放するようになっている。このバイパ
スバルブ19にはパルスモータバルブ（PMV）が用いられ
ており、その弁体の全閉位置と全開位置との間のステッ
プ数は例えば240ステップとなっている。

そして、コントローラ18がこのバイパスバルブ19の開
度制御（以下、PMV制御と略すことがある。）を行うこ
とにより、第６図に示すように、コンプレッサ温度がコ
ンプレッサ３の最大使用温度以下に制御される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、冷媒配管４のいずれかの個所にピンボ
ール等が生じ、冷媒のスローリークが発生した場合に
は、全体の冷媒量が減少し、PMV制御による温度制御の
効果も次第に低下することになる。そのため、第７図に
示すように、インバータ周波数をそれほど大きくしてい
ないうちから既にコンプレッサ温度が最大使用温度をオ
ーバーする結果となり、高温度での使用によりコンプレ
ッサ３が損傷されるおそれがあった。

ここで、コンプレッサ３の吸入側には低圧スイッチ
（図示せず）が設けられており、吸入圧が一定以下に低
下した場合には直ちにコンプレッサ３の運転が停止され
るようになっている。しかし、スローリークの場合には
低圧スイッチが作動するまでには長時間を要するため、
この低圧スイッチによるコンプレッサ３の過熱防止を期
待することはできなかった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、冷媒
ガスのスローリークをいち早く察知して、コンプレッサ
の過熱状態での使用を防止することができるクーリング
バイパス型空調機を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記課題を解決するための手段として、イン
バータの可変周波数制御によりコンプレッサを駆動し、
このコンプレッサの吸入部又は吐出部の温度が一定以上
に上昇したときは、冷媒ガス循環経路の所定個所に設け
られているバイパスバルブを開放し、コンプレッサのガ
ス吸入量を増加させることにより、このコンプレッサの
冷却を行うクーリングバイパス型空調機において、前記
インバータの出力周波数を検出する周波数検出手段と、
前記検出された周波数が、予め設定してある基準周波数
より大であるか小であるかを判別する周波数レベル判別
手段と、前記コンプレッサの吸入部又は吐出部について
のコンプレッサ温度を検出するコンプレッサ温度検出手
段と、前記周波数レベル判別手段が大と判別した状態
で、前記コンプレッサ温度が、予め設定してある第１の
基準温度を超えたときに第１基準超過信号を出力し、ま
た、前記周波数レベル判別手段が小と判別した状態で、
前記コンプレッサ温度が、予め前記第１の基準温度より
低いレベルに設定してある第２の基準温度を超えたとき
に第２基準超過信号を出力するコンプレッサ温度判別手
段と、前記バイパスバルブのバルブ開度を検出するバル
ブ開度検出手段と、前記検出されたバルブ開度に基い
て、前記バイパスバルブが全開状態にあるか否かを判別
する全開状態判別手段と、前記コンプレッサ温度判別手
段が前記第１基準超過信号を出力すると共に、前記全開
状態判別手段が全開状態と判別した場合に異常信号を出
力し、さらに、前記コンプレッサ温度判別手段が前記第
２基準超過信号を出力すると共に、前記全開状態判別手
段が全開状態と判別した状態が所定時間以上経過した場
合にも異常信号を出力するガスリーク判別手段と、前記
ガスリーク判別手段からの異常信号により、前記インバ
ータの運転を停止するインバータ制御手段と、を備えた
構成としてある。

〔作 用〕

上記構成において、周波数検出手段で検出されたイン
バータの出力周波数は、周波数レベル判別手段により基
準周波数より大であるか小であるかが判別される。

そして、基準周波数より大と判別した場合、コンプレ
ッサ温度判別手段は、コンプレッサ温度の検出値を第１
の基準温度と比較し、検出値の方が大きくなった時点で
第１基準超過信号を出力する。同様に、基準周波数より
小と判別した場合、コンプレッサ温度判別手段は第２基
準超過信号を出力する。なお、第１基準超過信号、第２
基準超過信号のいずれも出力されなければ、そのままコ
ンプレッサの運転が継続される。

第１基準超過信号又は第２基準超過信号が出力された
ということは、コンプレッサが過熱状態に近づきつつあ
ることを示しているが、これだけではまだ異常と断定す
るわけにはいかない。なぜなら、バイパスバルブの開放
またはその開度の増大によりコンプレッサ温度が低下す
る可能性があるためである。

そこで、全開状態判別手段により、バルブ開度検出手
段からの検出値に基いてバイパスバルブが全開されてい
るか否かが判別され、全開されていなければ全開される
までバイパスバルブの開放が行なわれる。

そして、コンプレッサ温度判別手段から第１基準超過
信号の出力があり、全開状態判別手段から全開信号の出
力があった場合に、ガスリーク判別手段はガスリークが
発生していると判断して、インバータ制御回路に異常信
号を出力する。これによりインバータの運転が停止さ
れ、コンプレッサも停止する。

ただし、第２基準超過信号の場合は、この信号の出力
と全開信号の出力があり、且つこれらの信号が出力され
ている状態が所定時間以上続いた場合に、ガスリーク判
別手段が異常信号を出力するようになっている。第２基
準温度は第１の基準温度よりも最大使用温度に対する余
裕があるため、所定時間以内に温度が低下するか否かを
見極めてから運転を停止するようにしても差支えないか
らである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図乃至第３図に基き説明
する。

第１図において、コントローラ18は周波数レベル判別
手段20、コンプレッサ温度判別手段21、全開状態判別手
段22、ガスリーク判別手段23、インバータ制御回路24を
有している。

そして、周波数検出手段25、コンプレッサ温度検出手
段26（本実施例では吐出側温度を検出するものとす
る。）、バルブ開度検出手段の27の各検出信号は、それ
ぞれ周波数レベル判別手段20、コンプレッサ温度判別手
段21、全開状態判別手段22に出力されるようになってい
る。

周波数検出手段25には、インバータ周波数のレベルを
判別する基準となる基準周波数faが設定されている。ま
た、コンプレッサ温度判別手段212には、最大使用温度
よりやや低いレベルの第１の基準温度T1と、この第１の
基準温度より一定以下低レベルの第２の基準温度T2が設
定されている。第２図は、コンプレッサ温度の特性図中
に、上記のfa,T1,T2の数値を記してこれらの関係を示し
たものである。

なお、第１図の構成において、新規な構成要素は周波
数レベル判別手段20、コンプレッサ温度判別手段21、全
開状態判別手段22、ガスリーク判別手段23であり、これ
らはマイコン化が可能なものである。そして、その他の
構成要素は従来から既に備わっていたものである。

次に、このように構成される本実施例の動作を第３図
のフローチャートを参照しつつ説明する。

ステップ51において、すでに冷房運転又は暖房運転が
行なわれているものとする。周波数検出手段25は、この
ときのインバータ１の出力周波数ｆを検出し、周波数レ
ベル判別手段20はこの出力周波数ｆと基準周波数faとの
大小関係を比較する（ステップ52）。

まず、ステップ52においてfa＜ｆの場合につき説明す
ると、コンプレッサ温度判別手段21が第１の基準温度T1
と比較する（ステップ54）。

ます、ステップ52においてfa＜ｆの場合につき説明す
ると、コンプレッサ温度検出手段26が検出した（ステッ
プ53）吐出温度TXを、コンプレッサ温度判別手段21が第
１の基準温度T1と比較する（ステップ54）。

TX＜T1であればそのまま運転が継続されるが、TXT1
であるとき、コンプレッサ温度判別手段21はガスリーク
判別手段23に第１基準超過信号を出力する。また、全開
状態判別手段22も、バルブ開度検出手段からの検出信号
に基いて、バイパスバルブ19が全開しているか否かにつ
いての判別信号をガスリーク判別手段23に出力している
（ステップ55）。

そして、バイパスバルブ19がまだ全開されていなけれ
ば、全開するようにし、すでに全開されているときはガ
スリーク判別手段23が異常信号をインバータ制御回路24
に出力する。インバータ制御回路24は、この異常信号の
入力によりインバータ１の運転を停止する（ステップ5
6）。

また、ステップ52においてfaｆの場合につき説明す
ると、コンプレッサ温度検出手段26が検出した（ステッ
プ57）吐出温度TXを、コンプレッサ温度判別手段21が第
２の基準温度T2と比較する（ステップ58）。

TX＜T2であればそのまま運転が継続されるが、TXT2
であるとき、コンプレッサ温度判別手段21はガスリーク
判別手段23に第２基準超過信号を出力する。また、全開
状態判別手段22も、ステップ55のときと同様に、バイパ
スバルブ19が全開しているか否かについての判別信号を
ガスリーク判別手段23に出力している（ステップ59）。

そして、バイパスバルブ19がまだ全開されていなれれ
ば全開されるよう開度制御を行うが、ガスリーク判別手
段23はすでに全開されているときでもステップ55のよう
に直ちに異常信号を出力せずに、この状態がX0分以上持
続するかどうか見守ることとしている（ステップ60）。
これは、インバータ周波数ｆがfa以下のときは、コンプ
レッサ温度の検出値TXと最大使用温度との間にはある程
度大きな差があり、X0分経過前にTX＜T2となるがどうか
を見極めてから異常信号を出力するようにしても差支え
ないからである。

したがって、X0分経過前にTX＜T2となれば、そのまま
運転を継続するようにし、X0分以上経過しても、TXT2
の状態と、バイパスバルブ19が全開の状態とが続いてい
るときに、ガスリーク判別手段23は異常信号を出力する
ようにする。

なお、上記実施例では、コンプレッサ温度検出手段26
はコンプレッサ３の吐出温度を検出するようになってい
るが吸入温度を検出する構成とすることも可能である
（このときはT1,T2のレベルも変化する）。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、インバータ周波数のレ
ベル、コンプレッサ温度のレベル、バイパスバルブが全
開されているかどうかについての三つの要素の組合せを
判別する構成としているので、簡単な構成により、冷媒
ガスのスローリークをいち早く察知することができ、コ
ンプレッサが過熱状態で使用されることを有効に防止す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の要部を示すブロック図、第２
図は第１図の実施例の特性図、第３図は第１図の動作を
説明するためのフローチャート、第４図は従来の実施例
の全体の構成を示すブロック図、第５図乃至第７図は従
来例の特性図である。 １……インバータ、３……コンプレッサ、４……冷媒ガ
ス循環経路（冷媒配管）、19……バイパスバルブ、20…
…周波数レベル判別手段、21……コンプレッサ温度判別
手段、22……全開状態判別手段、23……ガスリーク判別
手段、24……インバータ制御回路、25……周波数検出手
段、26……コンプレッサ温度検出手段、27……バルブ開
度検出手段。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インバータの可変周波数制御によりコンプ
   レッサを駆動し、このコンプレッサの吸入部又は吐出部
   の温度が一定以上に上昇したときは、冷媒ガス循環経路
   の所定個所に設けられているバイパスバルブを開放し、
   コンプレッサのガス吸入量を増加させることにより、こ
   のコンプレッサの冷却を行うクーリングバイパス型空調
   機において、 前記インバータの出力周波数を検出する周波数検出手段
   と、 前記検出された周波数が、予め設定してある基準周波数
   より大であるか小であるかを判別する周波数レベル判別
   手段と、 前記コンプレッサの吸入部又は吐出部についてのコンプ
   レッサ温度を検出するコンプレッサ温度検出手段と、 前記周波数レベル判別手段が大と判別した状態で、前記
   コンプレッサ温度が、予め設定してある第１の基準温度
   を超えたときに第１基準超過信号を出力し、また、前記
   周波数レベル判別手段が小と判別した状態で、前記コン
   プレッサ温度が、予め前記第１の基準温度より低いレベ
   ルに設定してある第２の基準温度を超えたときに第２基
   準超過信号を出力するコンプレッサ温度判別手段と、 前記バイパスバルブのバルブ開度を検出するバルブ開度
   検出手段と、 前記検出されたバルブ開度に基いて、前記バイパスバル
   ブが全開状態にあるか否かを判別する全開状態判別手段
   と、 前記コンプレッサ温度判別手段が前記第１基準超過信号
   を出力すると共に、前記全開状態判別手段が全開状態と
   判別した場合に異常信号を出力し、さらに、前記コンプ
   レッサ温度判別手段が前記第２基準超過信号を出力する
   と共に、前記全開状態判別手段が全開状態と判別した状
   態が所定時間以上経過した場合にも異常信号を出力する
   ガスリーク判別手段と、 前記ガスリーク判別手段からの異常信号により、前記イ
   ンバータの運転を停止するインバータ制御手段と、 を備えたことを特徴とするクーリングバイパス空調機。