JPH01137158A - ヒートポンプ式空気調和機 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、空気を熱源とするヒートポンプ式空気調和機
において、冷凍サイクルの効率を高めるための冷凍サイ
クル制御を備えたヒートポンプ式空気調和機に関する。

従来の技術 従来のヒートポンプ式空気調和機は第３図に示すように
、圧縮機１．四方弁２．室外熱交換器３゜電動膨張弁４
．及び室外側送風機５などからなる室外機、及び室内熱
交換器６．室内側送風機７などからなる室内機から構成
されている。圧縮機１は容量可変で、供給電力の周波数
を変えることによりその容量を変えることができる。ま
た、四方弁２によって冷房運転、暖房運転が切り替えら
れ、冷房運転時は図示実線矢印の方向に冷媒が流れて冷
房サイクルが形成され、暖房運転時には図示破線の方向
に冷媒が流れて暖房サイクルが形成される。

又、電動膨張弁４は、圧縮機１吸入側の冷媒過熱度ΔＴ
を検出して開閉が制御されるもので、運転中、検出され
た冷媒過熱度ΔＴが設定過熱度ΔＴｏより小さい場合は
電動膨張弁４の開度が設定開度より小さくなり、検出さ
れた冷媒過熱度ΔＴが設定過熱度ΔＴｏより大きい場合
は電動膨張弁４の開度が設定開度ΔＴＯより大きくなる
。このように圧縮機１吸入側の冷媒過熱度ΔＴが設定過
熱度ΔＴｏに一定に保たれ、安定したサイクル運転が行
われるようになっている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、前述の従来例では、たとえば、外気温度
が変動したり、あるいは、室内温度の設定が変えられて
負荷が大きくなった場合、それに対応して能力を上げる
べく圧縮機１の運転周波数を上げると、圧縮機１吸入側
の冷媒過熱度ΔＴが大きくなって能力が上がるが、圧縮
機１吸入側の冷媒過熱度ΔＴが設定過熱度ΔＴＯに達す
ると電動膨張弁４の開度が設定開度より大きくなり、圧
縮機１吐出圧力が低下して所望の能力が得られなくなる
場合が生じる。このように、外気温度の変動や室内温度
の設定変更に伴って負荷が変化する場合には、圧縮機１
吸入側の冷媒過熱度ΔＴを一定に保つ方法では十分な能
力制御ができないという欠点を有していた。

そこで、本発明は、容量可変圧縮機の運転周波数及び電
動膨張弁の開度を外気湿度の変動や室内温度の設定変更
に伴う負荷変化に対応した能力制御を行うことを目的と
するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決する本発明の技術的手段は、容量可変
圧縮機の吸入側冷媒過熱度が設定過熱度以上であり、か
つ、容量可変圧縮機の吐出側冷媒温度が最大許容温度以
下であるという２つの条件　−を満たす範囲内で、容量
可変圧縮機の運転周波数と電動膨張弁の開度を変化させ
て、室内温度と室内設定温度との差が設定偏差以下にな
るように制御する制御手段を備えたものである。

作　　　用 この技術的手段による作用は次のようになる。

外気温度の変化あるいは室内設定温度の変更によって負
荷が変動し、室内湿度と室内設定温度との差が大きくな
った場合に、 （条件１）容量可変圧縮機の吸入側過熱度が設定過熱度
以上である （条件２）容量可変圧縮機吐出側冷媒温度が最大許容温
度以下である という２つの条件を同時に満たす範囲内で、容量可変圧
縮機の運転周波数と電動膨張弁の開度を変化させて室内
温度と室内設定温度との差が設定偏差以下になるように
制御するようにするため、容量可変圧縮機吸入側過熱度
を設定過熱度以上に保つことにより、容量可変圧縮機吸
入側への液冷媒戻りが生じることなく、圧縮機の信頼性
が確保され、かつ、容量可変圧縮機の吐出側冷媒温度を
最大許容温度以下に保つことにより、容量可変圧縮機吐
出側における冷媒吐出温度の上昇を抑えて潤滑油の劣化
を防げる。その上で、室内温度と室内設定温度との差が
設定偏差以下になるように、容量可変圧縮機の運転周波
数をできるだけ低く抑えながら、電動膨張弁の開度な制
御することにより、負荷変化に対応した、かつ、冷凍シ
ステムを最大限に活かした省電力の能力制御を行うこと
ができる。

実施例 以下、本発叫の一実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明の一実施例のヒートポンプ式空気調和機
の冷凍サイクル図である。この実施例のヒートポンプ式
空気調和機は、容量可変圧縮機２１、四方弁２２．室外
熱交換器２３．電動膨張弁２４、及び室外側送風機２５
などからなる室外機、及び室内熱交換器２７．室内側送
風機２８などからなる室内機から構成されている。電動
膨張弁２４は正逆流式であり、又、冷房、暖房運転の切
替えは四方弁２２によって行われる（図中の実線矢印：
冷房運転、破線矢印：暖房運転）。

そして、室外機内には、暖房時に蒸発器として作用する
室外熱交換器２３内の冷媒飽和温度を検出する検出器３
０．容量可変圧縮機２１吸入側及び吐出側冷媒温度を検
出する冷媒温度検出器３１゜３２、及び室外熱交換器２
３吸込空気温度を検出する検出器３３が設けられている
。又、室内機内には、冷房時に蒸発器として作用する室
内熱交換器２７内の冷媒飽和温度を検出する冷媒飽和温
度検出器３４．及び室内熱交換器２７吸込空気温度を検
出する吸込空気温度検出器３５が設けられている。また
、これら検出器３０，３１，３２，３３，３４．３５に
よる検出温度信号が主制御回路４０に入力され、演算の
結果、必要な信号を容量可変圧縮機２１の電動機駆動装
置４１及び電動膨張弁２４の弁駆動装置４２に出力され
るようになっている。なお、容量可変圧縮機２１吸入側
冷媒過熱度ＳＨは、暖房運転時では、検出器３１より検
出される容量可変圧縮機２１吸入側冷媒温度Ｔｓ１と検
出器３０より検出される冷媒飽和温度Ｔ　５ＡＴ１との
差で表わされ、冷房運転時では、検出器３１より検出さ
れる容量可変圧縮機２１吸入側冷媒温度Ｔｓ２と検出器
８４より検出される冷媒飽和温度Ｔ　５ＡＴ２との差で
表わされる。

次に、この一実施例の構成における作用を説明する。

例えば、暖房運転時について考える。ここで、第２図に
示すように、予め、外気温度ＴＯに対する暖房負荷Ｑｏ
の曲線（以下、負荷曲線と称する）、及び、ｎ個に分割
された各外気温度域ＲＴ。

〜ＲＴｎ毎の圧縮機運転周波数ｆ１〜ｆｎと電動膨張弁
の開度Ｓ１〜Ｓｎを決定しておき、（ｎ：整数）ある外
気温度’ｌ’　ｏｉ、外気温度域ＲＴｉ　、圧ｍ機運転
層波数「ｉ、電動膨張弁の開度Ｓｉ　　という条件で一
定時間運転を行う（Ｉ：１〜ｎのうちの任意の整数）。

その後、外気温度の変化あるいは室内設定温度の変更に
よって負荷が変動し、室内温度Ｔ、と室内設定温度Ｔ　
ＳＥＴ　との差が大きくなった場合は、（条件１）容量
可変圧縮機２１吸入側過熱度ＳＨが設定過熱度ＳＨｏ以
上であるが、 かつ、 （条件２）容量可変圧縮機２１吐出側冷媒温度ＴＤが最
大許容温度Ｔ　ＭＡＸ以下であるがという２つの条件を
満たす範囲内で、圧縮機運転周波数ｒと電動膨張弁の開
度Ｓを変化させて室内温度Ｔｉ　が室内設定温度Ｔ　Ｓ
ＥＴに達するように主制御回路４０から必要な信号を容
量可変圧縮機２１の電動機駆動装置４１及び電動膨張弁
２４の弁駆動装置４２に出力されるようになっている。

つまり、室内温度Ｔｉが室内設定温度’Ｉ”ＳＥＴより
偏差ΔＴ以上低ければ、（条件１）及び（条件２）を満
たす範囲内で、まず電動膨張弁の開度を５＝Ｓｉ−ｋ・
ΔＳ（ｋ：繰返し回数）と小さくして容量可変圧縮機２
１吸入側過熱度ＳＨをできるだけ大きくして室外熱交換
器２３の性能を最大限活かし、それでも室内温度Ｔｉ　
と室内設定温度Ｔ　ＳＥＴとの差が偏差ΔＴ以下になら
なければ、圧縮機運転周波数をｆ＝ｆｉ　＋Δｆと上げ
て、がっ、電動膨張弁の開度を５＝Ｓｉ　とするように
電動膨張弁の開度Ｓ、圧縮機運転周波数「を繰り返し変
化させて室内温度Ｔｔ　と室内設定温度Ｔ　ＳＥＴ　と
の差が偏差ΔＴ以下になるように制御する。同様に、室
内温度Ｔｉが室内設定温度Ｔ　ＳＥＴより偏差ΔＴ以上
高ければ、電動膨張弁の開度を５＝Ｓｊ＋ｋ・ΔＳと大
きくしていき、それでも室内温度Ｔｉと室内設定温度Ｔ
　ＳＥＴ　との差が偏差ΔＴ以下にならなければ、圧縮
機運転周波数をｆ＝ｆｉ　−Δｆと下げて、かつ、電動
膨張弁の開度を逆に５＝Ｓｉと小さくするというように
、容量可変圧縮機の運転周波数「をできるだけ低く抑え
ながら、電動膨張弁の開度Ｓ１：繰り返し変化させて室
内温度Ｔｉと室内設定温度Ｔ　ＳＥＴ　との差が偏差Δ
Ｔ以下になるように制御する。

冷房運転時についても、容量可変圧縮機２１吸入側過熱
度Ｓ　Ｈが検出器８１より検出される容量可変圧縮機２
１吸入側冷媒温度Ｔ３２と検出器３４より検出される冷
媒飽和温度Ｔ　５ＡＴ２との差で表わされる以外は暖房
運転時と同様である。

以上の点より、 （条件１）容量可変圧縮機吸入側過熱度ＳＨをある設定
過熱度５８０以上に保つことに より、 容量可変圧縮機吸入側に液冷媒が戻ることなく、圧縮機
の信頼性が確保され、かつ、 （条件２）容量可変圧縮機吐出側冷媒温度ＴＤを最大許
容温度Ｔ　ＭＡＸ以下に保つことにより、 容量可変圧縮機吐出側における冷媒吐出温度の上昇を抑
えて潤滑油の劣化が防がれた上で、容量可変圧縮機の冷
媒吐出温度、容量可変圧縮機吸入側の冷媒過熱度、室内
温度及び室外温度の情報をもとに、電動膨張弁の開度ツ
圧縮機運転周波数を制御して負荷変化に対応した、かつ
、冷凍システムを最大限に活かした省電力の能力制御を
行うことができる。

発明の効果 以上のように本発明は、容量可変圧縮機の吸入側冷媒過
熱度を設定過熱度以上に保つこと、及び、容量可変圧縮
機の吐出側冷媒温度を最大許容温度以下に保ちながら、
容量可変圧縮機の冷媒吐出温度、容量可変圧縮機吸入側
の冷媒過熱度、室内温度及び室外温度の情報をもとに、
電動膨張弁の開度、圧縮機運転周波数を制御することに
より、以下の効果が挙げられる。

１）容量可変圧縮機吸入側に液冷媒が戻ることなく、圧
縮機の信頼性が確保される。

２）圧縮機吐出側における冷媒吐出温度の上昇を抑えて
潤滑油の劣化を防げる。

３）負荷変化に対応した、かつ、冷凍システムを最大限
に活かした省電力の能力制御を行うことができる。

以上のような効果により、暖房、冷房運転ともに高性能
な、かつ、快適なヒートポンプ式空気調和機が実現でき
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例によるヒートポンプ式空気調
和機の冷凍システム図、第２図は外気温度ＴＯに対する
負荷ＱＯの関係を表わす負荷曲線を示す特性図、第３図
は従来例を示すヒートポンプ式空気調和機の冷凍システ
ム図である。 ２１・・・容量可変圧縮機、２２・・・四方弁、２３・
・・室外熱交換器、２４・・・電動膨張弁、２７・・・
室内熱交換器。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名４２−　　
介駆動袋量 第　１　図 第　２　■ 外気温度Ｔ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　容量可変圧縮機、四方弁、室外熱交換器、電動膨張弁
   及び室内熱交換器などを順次連通してなる冷凍サイクル
   を備え、前記容量可変圧縮機の吸入側冷媒過熱度が設定
   過熱度以上であり、かつ、容量可変圧縮機の吐出側冷媒
   温度が最大許容温度以下であるという２つの条件を満た
   す範囲内で、容量可変圧縮機の運転周波数と電動膨張弁
   の開度を変化させて室内温度と室内設定温度との差を設
   定偏差以下に制御する制御手段を備えたことを特徴とす
   るヒートポンプ式空気調和機。