JP2987951B2 - 空気調和装置の運転制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気調和装置の運転制
御装置に係り、特に圧縮機の容量を制御するようにした
ものの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、空気調和装置の運転制御装置
として、例えば特開平２―１２６０４４号公報に開示さ
れる如く、図５に簡略化して示すように、圧縮機
（ａ）、熱源側熱交換器（ｂ）、レシ―バ（ｃ）、膨張
弁（ｄ）及び利用側熱交換器（ｅ）を順次接続してなる
主冷媒回路（ｆ）に対し、吐出管と吸入管とを接続する
ホットガスバイパス路（ｇ）と、上記レシ―バ（ｃ）の
冷房運転時における下流側と吸入管とを接続するリキッ
ドインジェクション用バイパス（ｈ）路とを設け、該各
バイパス路（ｇ），（ｈ）に開閉弁（ｉ），（ｋ）及び
キャピラリチュ―ブ（ｊ），（ｌ）をそれぞれ介設し
て、冷房運転時、特にマルチ形空気調和装置の場合等に
室内側の要求能力が小さくなり、圧縮機（ａ）の容量が
過大になった時には、ホットガスバイパス路（ｇ）から
ホットガスを吸入側にバイパスさせて主冷媒回路（ｆ）
の冷媒循環量を減らす一方、ホットガスのバイパスに伴
う吸入過熱度の上昇を抑制すべくリキッドインジェクシ
ョンバイパス路（ｈ）から液冷媒をバイパスさせるよう
にしたものは公知の技術である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のものでは、２つのバイパス路（ｇ），（ｈ）が必要
であり、さらに開閉弁（ｉ），（ｋ）及びキャピラリチ
ュ―ブ（ｊ），（ｌ）を個別に設ける必要があるので、
構成が複雑になる。また、リキッドインジェクションバ
イパス路（ｈ）の開閉弁（ｋ）の開閉は吸入過熱度に応
じて行うが、液冷媒のインジェクションと共に吸入過熱
度が低下し、それに伴なって吐出ガス温度が低下する
と、吸入ガス温度が低下するので開閉弁（ｋ）が閉じら
れ、その後ホットガスバイパスにより再び吸入過熱度が
上昇してリキッドインジェクションバイパス路（ｈ）の
開閉弁（ｋ）が開かれるというように、開閉弁（ｋ）の
開閉が頻繁に繰り返されることがあった。つまり、制御
に対する吸入過熱度と吐出ガス温度の応答には時間的な
ずれが大きいために各機器の制御がハンチング状態とな
る虞れがあった。

【０００４】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、吸入管温度や吐出管温度に影響を与
えることなく圧縮機の容量を制御しうる手段を講ずるこ
とにより、容量制御の安定化を図ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の解決手段は、レシ―バ上部からガス冷媒を
バイパスさせ、主冷媒回路の冷媒圧力状態を適正範囲に
保持するようそのバイパス量を制御することにある。

【０００６】具体的に請求項１の発明の講じた手段は、
図１に示すように（実線部及び破線部）、圧縮機
（１）、熱源側熱交換器（３）、レシ―バ（５）、冷房
運転時に冷媒を減圧する減圧弁（６）及び利用側熱交換
器（７）を順次接続してなる主冷媒回路（１０）を備え
た空気調和装置を前提とする。

【０００７】そして、上記レシ―バ（５）上部と吸入ラ
インとをバイパス接続するバイパス路（１１）と、該バ
イパス路（１１）の冷媒流量を調節するための流量制御
弁（１２）とを設ける。

【０００８】さらに、空気調和装置の運転制御装置とし
て、上記主冷媒回路（１０）の低圧側圧力を検出する低
圧検出手段（Ｐ２）と、冷房運転時、該低圧検出手段
（Ｐ２）の出力を受け、低圧側圧力を所定の下限値以上
に保持するよう上記流量制御弁（１２）を制御する開度
制御手段（５１）を設ける構成としたものである。

【０００９】請求項２の発明の講じた手段は、請求項１
の運転制御装置において、主冷媒回路（１０）の熱源側
熱交換器（３）とレシ―バ（５）との間に、暖房運転時
に冷媒を減圧する減圧弁（４）を設けるとともに、主冷
媒回路（１０）の高圧側圧力を検出する高圧検出手段
（Ｐ１）を設け、開度制御手段（５１）を、冷房運転
時、低圧検出手段（Ｐ２）の出力を受け、低圧側圧力を
所定の下限値以上に保持するとともに、暖房運転時、高
圧検出手段（Ｐ１）の出力を受け、高圧側圧力を所定の
上限値以下に保持するように上記流量制御弁（１２）を
制御する構成としたものである。

【００１０】

【作用】以上の構成により、請求項１の発明では、冷房
運転時、室内の要求能力が減小すると、圧縮機（１）の
容量が過大となって低圧側圧力が過低下する虞れが生じ
るが、開度制御手段（５１）により、バイパス路（１
１）の流量制御弁（１２）が開かれ、その開度が低圧側
圧力を下限値以上に保持するよう制御される。このガス
冷媒のバイパスにより、レシ―バ（５）入口における気
液二相状態にある冷媒のガス量が増大し、熱源側熱交換
器（３）出口の過冷却度が減小して、フラッシュ気味と
なるために、熱源側熱交換器（３）の凝縮能力が低減す
る。一方、利用側熱交換器（７）側への冷媒流入量は減
少するので、蒸発温度が上昇し、低圧側圧力の低下が抑
制され、見掛上圧縮機（１）による冷媒循環量が低減し
たことになる。

【００１１】そのとき、レシ―バ（５）上部のガス冷媒
は飽和状態にあるので、吸入ラインにバイパスされても
吸入管温度や吐出管温度を上昇させることがなく、制御
のハンチングを生じる虞れが解消されるとともに、冷媒
温度が吐出ガスのような高温でないので、流量制御弁
（１２）の適正な作動が確保され、圧縮機（１）の容量
制御が安定となる。また、圧縮機（１）がインバ―タ，
アンロ―ダ機構等により容量制御されるものでも、最低
容量以下の制御はできないが、上記のような吸入ライン
へのバイパスにより、最低容量以下の能力制御が可能に
なる。

【００１２】請求項２の発明では、冷房時に請求項１の
発明と同様の制御が行われるのに加えて、空気調和装置
の暖房運転時、利用側熱交換器（７）側の要求能力が減
少すると、凝縮能力の低下に伴ない高圧側圧力が過上昇
する虞れが生じるが、開度制御手段（５１）により、流
量制御弁（１２）が開かれ、高圧側圧力を上限値以下に
保持するようその開度が制御される。このガス冷媒のバ
イパスにより、利用側熱交換器（７）における冷媒の過
冷却度が低減し、熱伝達率が向上するので、高圧の上昇
が抑制される。また、冷房運転時だけでなく暖房運転時
にも、上記のような吸入ラインへのバイパスにより、最
低容量以下の能力制御が可能になる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図２及び図
３に基づき説明する。

【００１４】図２は実施例に係る空気調和装置の冷媒配
管系統を示し、一台の室外ユニット（Ｘ）に対して三台
の室内ユニット（Ａ）〜（Ｃ）が並列に接続されたマル
チ形に構成されている。上記室外ユニット（Ｘ）には、
圧縮機（１）と、冷房運転時には図中実線のごとく、暖
房運転時には図中破線のごとく接続が切換わる四路切換
弁（２）と、冷房運転時には凝縮器として、暖房運転時
には蒸発器として機能する熱源側熱交換器（３）と、暖
房運転時に冷媒を減圧する減圧弁として機能する室外電
動膨張弁（４）と、液冷媒を貯溜するためのレシ―バ
（５）と、上記圧縮機（１）に吸入される冷媒中の液冷
媒を除去するアキュムレ―タ（８）とが主要機器として
配置されており、上記各機器は主冷媒配管（９）により
直列に接続されている。

【００１５】一方、上記各室内ユニット（Ａ）〜（Ｃ）
は同一構成を有し、それぞれ冷房運転時には蒸発器とし
て、暖房運転時には凝縮器として機能する利用側熱交換
器（７）と、冷房運転時に冷媒を減圧する減圧弁として
機能する室内電動膨張弁（６）とを備えており、上記各
室内ユニット（Ａ）〜（Ｃ）の各機器（６），（７）は
上記主冷媒配管（９）の両端に設けられた液分流器（１
４）及びガス分流器（１５）から分岐される分岐管（９
ａ）〜（９ｃ）内に介設されている。すなわち、上記各
機器（１）〜（８）は、主冷媒配管（９）及び分岐管
（９ａ）〜（９ｃ）により、閉回路を形成するように順
次接続され、熱移動を生じさせるように冷媒が循環する
主冷媒回路（１０）が構成されている。

【００１６】ここで、本発明の特徴として、上記レシ―
バ（５）の上部と吸入ラインのアキュムレ―タ（８）上
流側の一部位とはバイパス路（１１）によりバイパス接
続されていて、該バイパス路（１１）には、冷媒流量を
調節するための流量制御弁（１２）が介設されている。
すなわち、圧縮機（１）の容量が過大になるときには、
レシ―バ（５）上部からガス冷媒を吸入ラインにバイパ
スさせることにより、見掛上圧縮機（１）の容量を低減
するようになされている。

【００１７】また、（Ｐ１）は主冷媒回路（１０）の高
圧側圧力を検出する高圧検出手段としての高圧圧力セン
サ、（Ｐ２）は主冷媒回路（１０）の低圧側圧力を検出
する低圧検出手段としての低圧圧力センサである。

【００１８】上記の構成を有する空気調和装置におい
て、冷房運転時、四路切換弁（２）の接続が図中実線側
となり、圧縮機（１）に吸入された低圧のガス冷媒（図
４のモリエル線図上の′）が高圧冷媒（′）として
吐出される。さらに、熱源側熱交換器（３）で凝縮液化
され、高圧液冷媒（同図の′）となり、さらに低温の
冷媒（′）となってレシ―バ（５）に貯溜される。そ
して、レシ―バ（５）から各室内ユニット（Ａ）〜
（Ｃ）に流入した冷媒（同図の′）が各室内電動膨張
弁（６）で減圧されて低圧液冷媒（同図の′）となっ
た後、利用側熱交換器（７）で蒸発し、アキュムレ―タ
（８）を経て圧縮機（１）に戻るように循環する。すな
わち、図４の破線に示す冷媒のサイクルとなる。また、
暖房運転時には、その逆の循環となる。

【００１９】そのとき、冷房運転時、コントロ―ラ（図
示せず）により、低圧側圧力を下限値以上に維持するよ
う上記バイパス路（１１）の流量制御弁（１２）の開度
が制御される。その制御内容について、図３のフロ―チ
ャ―トに基づき説明する。

【００２０】まず、ステップＳＴ１で、予め設定された
低圧側圧力の下限値ＬPSを入力し、ステップＳＴ２で、
上記低圧圧力センサ（Ｐ２）の検出値ＬP を入力し、ス
テップＳＴ３で、式 ΔＥV ＝Ｋ（ＬPS−ＬP ）（ただ
し、Ｋは定数）に基づき流量制御弁（１２）の開度変更
量ΔＥV を演算し、ステップＳＴ４で、ＥV ＝ＥVo＋Δ
ＥV （ただし、ＥVoは前回の開度）として、流量制御弁
（１２）の新開度ＥVを更新する。次に、ステップＳＴ
５で、ＥV ＜０か否かを判別し、ＥV ＜０でなければそ
のままで、ＥV ＜０であればステップＳＴ６でＥV ＝０
として、それぞれステップＳＴ７に進み、ＥV ＞ＥVM
（ただし、ＥVMは上限開度）か否かを判別し、ＥV ＞Ｅ
VMでなければそのままで、ＥV ＞ＥVMであればステップ
ＳＴ８でＥV ＝ＥVMとした後、それぞれステップＳＴ９
に進む。そして、ステップＳＴ９で、流量制御弁（１
２）の開度を上記の制御の結果得られた開度値ＥV にす
るよう開度制御指令を出力し、ステップＳＴ１０でサン
プリングタイムが経過すると、ステップＳＴ１１で、開
度の前回値ＥVoの更新を行った後、ステップＳＴ２の制
御に戻って、ステップＳＴ２〜ＳＴ１１を繰り返す。

【００２１】上記フロ―において、ステップＳＴ３〜Ｓ
Ｔ９の制御により、本発明でいう開度制御手段（５１）
が構成されている。

【００２２】したがって、上記実施例では、冷房運転中
に、各室内ユニット（Ａ）〜（Ｃ）の要求能力が部分的
な運転停止や設定温度への接近に伴ない減小すると、圧
縮機（１）の容量が過大となって低圧側圧力ＬP が過低
下する虞れが生じるが、低圧側圧力ＬP が下限値ＬPSよ
りも低くなると、開度制御手段（５１）により、バイパ
ス路（１１）に設けられた流量制御弁（１２）を開くよ
う制御され、しかもその開度が低圧の低下度合いに応じ
て制御されるので、主冷媒回路（１０）における冷媒循
環量が低減し、圧縮機（１）の運転容量が低減したこと
になって、低圧側圧力ＬP が下限値ＬPS以上に維持され
る。つまり、図４のモリエル線図に示すように、吸入ラ
インへのガス冷媒のバイパスがないときの冷媒のサイク
ル（図中破線に示すサイクル）に対して、主冷媒回路
（１０）側では液冷媒が図中，，，，，の
経路で循環する一方、レシ―バ（５）における気液混合
状態（）からガス冷媒が流量制御弁（１２）で減圧さ
れて（図中のから）吸入側にバイパスされ、その分
低圧が上昇するとともに高圧がやや低下する結果、能力
が低減することになる。

【００２３】すなわち、熱源側熱交換器（３）における
冷媒循環量が減少するわけではないが、レシ―バ（５）
入口における気液二相状態にある冷媒のガス量が増大
し、熱源側熱交換器（３）出口の過冷却度が減小して、
フラッシュ気味となるために、熱源側熱交換器（３）の
凝縮能力が低減する。そして、吸入ラインへの飽和ガス
冷媒がバイパスされるので、低圧側圧力ＬP の低下が抑
制され、見掛上圧縮機（１）の能力が低減したことにな
るのである。

【００２４】このとき、レシ―バ（５）上部のガス冷媒
は飽和状態にあるので、吸入ラインにバイパスされて
も、吸入管温度や吐出管温度を上昇させることがなく、
上記従来のものような制御のハンチングを生じる虞れが
ない。さらにバイパスされる冷媒温度も低く流量制御弁
（１２）の耐熱性の限界以上になることはないので、流
量制御弁（１２）の適正な作動が確保される。よって、
圧縮機（１）の容量制御の安定化を図ることができるの
である。

【００２５】特に、例えばマルチ形空気調和装置の場合
のように、利用側熱交換器（７）側の容量が大きく変わ
る場合等で、圧縮機（１）の容量がインバ―タ，アンロ
―ド機構により制御される場合でも、最低容量制御時に
能力が過剰になることがあり、そのときには圧縮機
（１）の運転を停止するしかないが、本発明では、微細
な圧縮機（１）の容量調節により冷媒状態を適正状態に
維持することができ、連続運転が可能となる利点があ
る。

【００２６】次に、実施例は省略するが、暖房運転時に
は、上記図３のフロ―において、低圧側圧力ＬP を上記
高圧圧力センサ（Ｐ１）で検出される高圧側圧力ＨP で
置き換え、高圧側圧力の上限値ＨPSに対して、ΔＥV ＝
Ｍ（ＨP −ＨPS）（Ｍは定数）とし、図３のフロ―と同
様の制御を行うことにより、開度制御手段（５１）が構
成されている。その場合、高圧側圧力ＨP の上昇時に、
開度制御手段（５１）により、流量制御弁（１２）を開
いてレシ―バ（５）上部からガス冷媒を吸入ラインにバ
イパスさせることにより、利用側熱交換器（７）におけ
る冷媒の過冷却度を低減させることができる。よって、
熱伝達率の向上を図ることができ、凝縮能力の増大によ
り、高圧側圧力の過上昇を防止することができるのであ
る。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、冷媒回路のレシ―バ上部から吸入ラインに流量
制御弁を介してバイパス路を設け、冷房運転時、低圧側
圧力を所定の下限値以上に保持するよう流量制御弁の開
度を制御するようにしたので、飽和状態にあるガス冷媒
の吸入ラインへのバイパスにより、吐出管温度や吸入管
温度に影響を与えることなく見掛上の圧縮機の能力を低
減させることができ、よって、制御の安定化を図ること
ができる。特に、インバ―タ，アンロ―ダ機構による圧
縮機の最低容量制御時にも、微細な容量制御が可能とな
る。

【００２８】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
において、冷房運転時、低圧側圧力を所定の下限値以上
に保持することに加えて、暖房運転時、高圧側圧力を所
定の上限値以下に保持するよう流量制御弁の開度を制御
するようにしたので、さらに熱伝達率の向上により高圧
の過上昇を抑制することができ、よって、暖房運転時に
も容量制御の安定化を図ることができる効果を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図である。

【図２】実施例に係る空気調和装置の冷媒配管系統図で
ある。

【図３】流量制御弁の開度制御の内容を示すフロ―チャ
―ト図である。

【図４】冷媒の状態変化を示すモリエル線図である。

【図５】従来例に係る空気調和装置の冷媒配管系統図で
ある。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ３ 熱源側熱交換器 ４ 室外電動膨張弁（減圧弁） ５ レシ―バ ６ 室内電動膨張弁（減圧弁） ７ 利用側熱交換器 １０ 主冷媒回路 １１ バイパス路 １２ 流量制御弁 ５１ 開度制御手段 Ｐ１ 高圧圧力センサ（高圧検出手段） Ｐ２ 低圧圧力センサ（低圧検出手段）

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（１）、熱源側熱交換器（３）、
   レシ―バ（５）、冷房運転時に冷媒を減圧する減圧弁
   （６）及び利用側熱交換器（７）を順次接続してなる主
   冷媒回路（１０）を備えた空気調和装置において、 上記レシ―バ（５）上部と吸入ラインとをバイパス接続
   するバイパス路（１１）と、該バイパス路（１１）の冷
   媒流量を調節するための流量制御弁（１２）と、上記主
   冷媒回路（１０）の低圧側圧力を検出する低圧検出手段
   （Ｐ２）と、冷房運転時、該低圧検出手段（Ｐ２）の出
   力を受け、低圧側圧力を所定の下限値以上に保持するよ
   う上記流量制御弁（１２）を制御する開度制御手段（５
   １）とを備えたことを特徴とする空気調和装置の運転制
   御装置。
2. 【請求項２】 主冷媒回路（１０）は、熱源側熱交換器
   （３）とレシ―バ（５）との間に、暖房運転時に冷媒を
   減圧する減圧弁（４）を備え、 主冷媒回路（１０）の高圧側圧力を検出する高圧検出手
   段（Ｐ１）を備えるとともに、開度制御手段（５１）
   は、冷房運転時、低圧検出手段（Ｐ２）の出力を受け、
   低圧側圧力を所定の下限値以上に保持するとともに、暖
   房運転時、高圧検出手段（Ｐ１）の出力を受け、高圧側
   圧力を所定の上限値以下に保持するように上記流量制御
   弁（１２）を制御することを特徴とする請求項１記載の
   空気調和装置の運転制御装置。