JPH0282064A - 熱ポンプ式空調機の過負荷制御方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は熱ポンプ式空調機の過負荷制御方法に関し、さ
らに詳しくは駆動源の回転数を安定させると共に、快適
な空調を実現する熱ポンプ式空調機の過負荷制御方法に
関する。

〔従来技術〕

熱ポンプ式の空調機（エアコン）には、その冷媒の圧縮
機をエンジンで駆動するものと、モータで駆動するもの
とがある。この熱ポンプ式空調機では、冷房、暖房の如
何に限らず室内外の温度差が非常に大きくなった時のよ
うな過負荷がかかったときに起こる冷媒の圧力上昇や温
度上昇を低下させるため、駆動源のエンジンやモータ等
の回転数を低下させ、異常停止に至らないようにしてい
る。

すなわち、従来は、第５図に示すように、駆動源を最大
回転数Ｎｍで運転しているとき、過負荷によって冷媒圧
力又は冷媒温度が設定帯域Ｈ−Ｌ間の上限ＨをＡ点で外
れると、再び設定帯域Ｈ−Ｌ内に戻すように回転数をス
テップダウンし、最後には停止するようにする。この回
転数のステップダウンにより、冷媒の圧力又は温度が次
第に低下し、Ｂ点で下限りを外れると、駆動源が直ちに
元の最大回転数Ｎｍで回転して冷媒の圧力及び温度を上
昇させ、以後これを繰り返すようにしている。

したがって、従来の制御方法によると、駆動源は何度も
回転数のアップダウンを繰り返すことになり、それに応
じて空調能力も上がったり、下がったりしていた。この
ような上下変化のため快適な安定した空調を望むことに
は限界があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、上述のような従来の問題を解消し、駆
動源の回転数を安定させ、快適な空調を実現する熱ポン
プ式空調機の過負荷制御方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するための本発明は、回転数可変の駆動
源により圧縮機を駆動し、該圧縮機で圧縮した冷媒を空
調機を有する冷媒循環回路に強制循環させ、前記駆動源
の回転数を設定帯域内に制御して運転するに当たり、前
記駆動源が過負荷により前記設定帯域外の禁止帯域に入
ったときの回転数を記憶させ、次に上昇する時の回転数
を、前記記憶した回転数よりも低い回転数を最大回転数
として制御することを特徴とするものである。

〔実施例〕

以下、実施例によって本発明を説明する。

第４図は本発明の過負荷制御方法を実施するエンジン駆
動熱ポンプ式温調機を例示したものである。鎖線で囲ん
だブロック■はパワーユニット、■は室外熱交換ユニッ
ト、■は分岐ユニット、■は室内熱交換ユニットである
。室内熱交換ユニッ１−ＩＶは、室に必要な温調容量と
か、複数に分割された室単位に応じて一つ又は複数に分
岐された温調機を内設しており、これら温調機を分岐ユ
ニッ）ｎ［が室外熱交換ユニッ）ｆｒに対して接続する
ようにしている。

パワーユニット■には、ガス燃料によって運転されるエ
ンジンｌと、このエンジン１にクラッチ３を介して連結
された圧１１機２が設けられている。圧縮機２はフロン
等の冷媒を圧縮して高温、高圧のガスにし、これを後述
する温調機を備えた冷媒循環回路に強制循環するように
している。また、エンジン１はエンジン冷却水を後述す
る温調機を備えた温水循環回路に強制循環するようにし
ている。エンジン１の冷却水ジャケットは温水循環回路
中の熱交換器４となり、また排気管にも排気ガスを利用
した熱交換器５が設けられている。

室外熱交換ユニット■には、上記圧縮機２から吐出管６
と吸入管７とが延び、これら両管の間に四方切換弁８が
設けられ、さらにこの四方切換弁８に二つの配管９，１
０が接続されることにより冷媒循環回路を構成している
。また、吐出管６と吸入管７との間にはバイパス弁４５
を有するバイパス管が設けられ、このバイパス弁４５を
開とすることによって負荷を軽減できるようにしである
。また、上記吐出管６と吸入管７には、それぞれ温度セ
ンサー４０．４４と圧力センサー４１．４３が設けられ
ている。

この冷媒循環回路は、冷媒の循環方向を切り換えること
により暖房運転と冷房運転とのいずれにもできるが、こ
の図では暖房運転時を示し、冷媒を矢印のように配管９
から吐出し、配管１０に戻すようにしている。

この暖房循環において、上記配管９は、分岐ユニット■
において複数の分岐管１１．・−１１１に分岐されて、
室内熱交換ユニッ）ＩＶ内の配管１２、−、　１２に接
続されでいる。配管１２には、それぞれ冷媒の凝縮器と
して作用する室内熱交換器１３が接続され、室内に凝縮
熱を放熱するようにしている。吐出側の配管１２は再び
分岐ユニ７）Ｉ［［の分岐管１４に接続され、次いで室
外熱交換ユニット■において１本の配管１５に集束され
ている。次いで、配管１５はレシーバ１６に接続され、
ここから配管１８を介して蒸発器として作用する室外熱
交換器１９に接続され、上記配管１０へ戻るようになっ
ている。配管１８には冷媒を断熱膨張させる膨張弁１７
が設けられている。

上記は暖房運転の場合であるが、冷房運転のときは、四
方切換弁８を切換えることによって、冷媒を上記矢印方
向とは逆に循環させればよい。

この冷房運転では、上記暖房運転時とは反対に、室内熱
交換器１３が蒸発器として作用して室内から蒸発熱を奪
い、室外熱交換器１９が凝縮器として作用する。

一方、エンジン冷却水を循環する温水循環回路は、室外
熱交換ユニソ）ＩＩ内に設けた冷却水ポンプ２０によっ
て温水を強制循環させる。エンジンの排熱は、熱交換器
４．５によってエンジン冷却水に吸収され、ここから出
る配管２１を室外熱交換ユニット■内の配管２２に接続
したのち二つの配管２３．２４に分岐する。このうち、
一方の配管２３は自動開閉制御される制御弁２５を介し
てラジェータ２６に接続され、エア分離器２７．冷却水
ポンプ２ｏを経て、再びエンジン排熱の熱交換器４．５
に循環するようにしである。

また他方の配管２４は、分岐ユニ・７ト■で複数の分岐
管２８．−・・、２８に分岐されて、それぞれ室内熱交
換ユニソ１−ｒＶ内の配管２９゜２９に接続され、温調
機として設けた床暖パネル３０、−、　３０に温水を通
過させるようにしている。吐出側の配管２９は、再び分
岐ユニット■の分岐管３１、−、　３１を経て室外熱交
換ユニットＨの配管３２に集束され、上記と同じエア分
離器２７に合流するようにしている。

上述した温調装置において駆動源となるエンジン１は、
その回転数が冷媒循環回路の上記温度センサー４０．４
４と圧力センサー４１，４３の検出信号に基づき、制御
部５０によって第１図に示すグラフのように制御される
。

すなわち、第１図に示すように、過負荷の運転によって
冷媒圧力、冷媒温度が設定帯域Ｈ−りの上限ＨをＡ点で
超えて禁止帯域に突入すると、エンジン回転数が例えば
２００ｒ、ｐ、ｍ、ずつステップダウンしていくように
すると共に、上記禁止帯域に突入したときのエンジンの
最大回転数Ｎｍを記憶するようにする。そして、エンジ
ン回転数のステップダウンにより、冷媒圧力冷媒温度が
設定帯域Ｈ−Ｌの下限りをＢ点で超えると、再びエンジ
ンを元の高回転に復起させるようにし、その復起すると
きの許容最大回転数Ｎｍｏを、上記禁止帯域に突入時に
記憶した最大回転数Ｎｍよりも例えば１ステツプ（２０
０ｒ、ｐ、ｍ、）だけ低い回転数に設定するように制御
するのである。

このように復起時の許容最大回転数Ｎｍｏを、禁止帯域
突入時の最大回転数Ｎｍよりも、例えば１ステツプだけ
低く設定して制御することにより、以後の運転を最大回
転数Ｎｍｏにはパ一定の安定した運転にすることができ
る。すなわち、従来のようにエンジン回転数のアンプダ
ウンを繰り返すことがなく、空調能力も上がり下がりし
ない安定したものにし、極めて快適な空調を実現するこ
とができる。

本発明において、過負荷によって禁止帯域に突入したと
きに行うエンジン回転数のステップダウンは、−ａには
第１図に示すようにエンジン停止まで行うようにする。

しかし、安全回転数Ｎｓがエンジンに対する負荷からの
要求回転数Ｐｉｄよりも低い状態のときには、エンジン
停止までに至らない低回転にした状態であってもよい。

前者のようにエンジン停止までステップダウンしたとき
に、エンジン回転を許容最大回転数Ｎｌｌｌ０に復起さ
せるには、第１図に示すように、０から直接最大回転数
Ｎｍｏへ復起させるようにすればよい。しかし、後者の
ようにエンジン未停止状態にした安全回転数Ｎｓから許
容最大回転数Ｎｍｏに復起させるときは、前者のように
直接復起させるようにはしない。このときは、例えば約
４０秒毎に１ステツプ（２００ｒ、ｐ、ｍ、）ずつ回転
アップさせながら許容最大回転数Ｎｍ。

に達するようにする。このときのステ・ンブア・ンプに
は、冷媒循環回路のバイパス弁４５を開にした状態でエ
ンジンをアイドリングしている状態から、そのバイパス
弁４５を閉にした場合も１ステツプとして考えるものと
する。

また、上記制御において許容最大回転数Ｎｍ。

に復起させたのち、この制限条件を解除するには、次の
ような条件になったとき行うようにする。すなわち、■
サーモオフにしたとき、■復起後３０分連続して運転し
たとき、■室内温調機の使用台数が変化したとき（負荷
の変化）、■安全回転数Ｎｓ≧エンジンに対する負荷か
らの要求回転数Ｐｉｄ　　のときなどである。

上述したエンジン回転数の制御は、第２図にブロック図
で示すようなシステム構成の制御部５０によって、第３
図に示すようなフロー図にしたがって実施することがで
きる。

制御部５０は、第２図のように中央に演算部５１を有し
、この演算部５１に上述した温度センサー４０，４１、
圧力センサー４２．４３などを含むセンサ一部５２が接
続されている。また、演算部５１には、上記制御のため
のプログラムを記憶させた読出し専用記憶装置５３と、
上記禁止帯域に突入したときのエンジン回転数Ｎｍと許
容最大回転数Ｎｍｏとを記憶させた読出し書込み記憶装
置５４が接続され、さらに演算結果をエンジン１に対し
て命令する出力部５５が接続されている。

第３図のフロー図は、Ｓ（スタート）からＲＴＳ　（ス
タートに戻る）までのフローを繰り返すことを示してい
る。このフローにおけるステップ５６は、　禁止帯域突
入時のエンジンの回転数Ｎｍ　−１ステツプ＝新しい許
容最大回転数Ｎｍｏ　　を計算し、それを記憶装置５４
に記憶させること、またステップ５７は、許容最大回転
数Ｎｍｏを解除する条件である上記■〜■の判定と処理
とを行うことを意味する。

なお、上述した実施例では、エンジン駆動による熱ポン
プを例示したが、本発明はモータ駆動の場合にも適用す
ることができる。

〔発明の効果〕

上述したように本発明による制御方法は、回転数可変の
駆動源により圧縮機を駆動し、該圧縮機で圧縮した冷媒
を空調機を有する冷媒循環回路に強制循環させ、前記駆
動源の回転数を設定帯域内に制御して運転するに当たり
、前記駆動源が過負荷により前記設定帯域外の禁止帯域
４゜ に入ったときの回転数を記憶させ、次に上昇する時の回
転数を、前記記憶した回転数よりも低い回転数を最大回
転数として制御するものであるので、復起時のエンジン
回転数をはパ一定した安定なものにすることができる。

すなわち、従来の制御法のようにエンジン回転数のアッ
プダウンを繰り返すことがなく、それによって空調能力
も上がり下がりのない安定したものにするため、極めて
快適な空調を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施したときの冷媒圧力。 温度の経時変化をエンジン回転数と対比させて示したグ
ラフ、第２図は本発明を実施する制御部のブロック図、
第３図は同フロー図、第４図は本発明を実施する空調機
の概略図、第５図は従来の制御法による冷媒圧力、温度
の経時変化をエンジン回転数と対比させて示したグラフ
である。 １・・・エンジン、２・・・圧縮機、８・・・四方弁、
１３・・・室内熱交換器、１７・・・膨張弁、１９・・
・室外熱交換器、４０．４１・・・温度センサー　４２
゜４３・・・圧力センサー、５０・・・制御部、５１・
・・演算部、５２・・・センサ一部、５３・・・読出し
専用記憶装置、５４・・・読出し書込み記憶装置、５５
・・・出力部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転数可変の駆動源により圧縮機を駆動し、該圧縮機で
   圧縮した冷媒を空調機を有する冷媒循環回路に強制循環
   させ、前記駆動源の回転数を設定帯域内に制御して運転
   するに当たり、前記駆動源が過負荷により前記設定帯域
   外の禁止帯域に入ったときの回転数を記憶させ、次に上
   昇する時の回転数を、前記記憶した回転数よりも低い回
   転数を最大回転数として制御することを特徴とする熱ポ
   ンプ式空調機の過負荷制御方法。