JPH0612477Y2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は熱源側熱交換器温度の検出結果に基づいて例
えば暖房から除霜への切換え等を行う冷凍装置に関する
ものである。

（従来の技術） 上記のような冷凍装置の従来例としては、例えば実開昭
54-140344号公報記載の装置を挙げることができる。上
記装置においては、圧縮機からの吐出冷媒を利用側熱交
換器から熱源側熱交換機へと回流させて行う暖房運転
時、上記熱源側熱交換器に着霜を生じた場合には、外気
温度からこの熱源側熱交換器温度を引いた温度差が着霜
量の増加と共に大きくなっていくことから、上記温度差
が基準温度差を超えた時に除霜運転への切換えを行うよ
うになされている。また除霜完了によって上記熱源側熱
交換器の温度が上昇し、これが基準温度を超えた時に除
霜運転から暖房運転への自動復帰を行うようにもなされ
ている。

（考案が解決しようとする課題） ところで近年では、熱源側熱交換器としての室外熱交換
器と圧縮機とを内装する１台の室外ユニットに、利用側
熱交換器としての室内熱交換器をそれぞれ内装する複数
の室内ユニットを互いに並列に接続して構成したマルチ
形の空気調和機が実用化されている。このような空気調
和機における室外熱交換器としては、各室内熱交換器の
合計熱交換能力に見合った大きな熱交換能力が必要であ
り、このため形状的にも大きな室外熱交換器が用いられ
ている。そしてこのような室外熱交換器では、専有床面
積の低減を図るため高さを大きく、厚さを薄くして構成
すると共に、内部に複数の並列配管径路を設けて入口、
出口で冷媒を分流、合流させる構成として熱交換効率の
向上を図るようにもなされている。

しかしながら上記のような室外熱交換器においては、例
えば高さ方向の流通冷媒の圧力差等に起因して大きな偏
流を生じ易く、このため例えば除霜の速度に位置的な差
を生じるために、冷媒流通量の大きな配管径路に取付け
た温度センサで除霜の完了を判別する場合には、冷媒流
通量の小さな配管径路側で溶け残りを生じたまま暖房運
転に切換わる等の不具合が生じるものとなっている。ま
た上記室外熱交換器温度で冷房運転時の凝縮圧力を監視
しながら異常高圧の発生を防止して運転を行っていく場
合に、室外熱交換器全体の温度状態を充分には把握でき
ないために、異常時の対応が遅れるという問題もあっ
た。

この考案は上記に鑑みなされたものであって、その目的
は、大形の熱源側熱交換器における温度状態をより的確
に把握でき、そのためより適正な運転をなし得る冷凍装
置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） そこで第１図に示しているように、この考案の第１請求
項記載の冷凍装置は、圧縮機１に熱源側熱交換器１２と
利用側熱交換器２０とを四路切換弁９を介して冷媒循環
可能に接続すると共に、上記熱源側熱交換器１２の温度
を検出する温度センサ３５、３５をこの熱源側熱交換器
１２内の位置の異なる複数箇所に取付けると共に、これ
らの温度センサ３５、３５での各検出温度に基づいて運
転を制御する運転制御手段４５を設け、さらに上記複数
の温度センサ３５、３５での各検出温度から、冷房運転
モードにおいては最高温度を、暖房運転モードにおいて
は平均温度を、また除霜運転モードにおいては最低温度
をそれぞれ求める熱源側熱交換器温度決定手段５０を上
記運転制御手段４５が有していることを特徴としてい
る。

（作用） 上記第１請求項記載の冷凍装置においては、熱源側熱交
換器１２内の位置の異なる複数箇所の温度を温度センサ
３５、３５で検出するので、上記熱源側熱交換器１２が
大形化して場所的な温度差を生じる場合に、より的確な
温度状態を把握することが可能であり、冷房運転時の異
常高圧を検出するために、上記各温度センサ３５、３５
での各検出温度の中で最高温度の監視を行うようにする
ことで異常発生時に迅速な対応が可能となる。また除霜
運転の開始と終了とを上記各検出温度の中での最低温度
に基づいて行うようにすることによって、局部的に過度
の着霜量となることがなくなり、除霜が速やかに行われ
ると共に、溶け残りのない状態で暖房運転へと復帰させ
ることができる。さらに暖房運転時、上記熱源側熱交換
器１２温度を冷媒蒸発温度として検出し、この検出温度
に基づいて、上記熱源側熱交換器１２と利用側熱交換器
２０とを相互に接続する液管に介設している電動膨張弁
の過熱度制御を行って循環冷媒量の自動調節を行う場
合、上記各温度センサ３５、３５での各検出温度の平均
温度を求めて行うことで、上記熱源側熱交換器１２全体
の熱交換能力に、より適合する運転を維持することがで
きる。

（実施例） 次にこの考案の冷凍装置の具体的な実施例について、図
面を参照しつつ詳細に説明する。

第２図には、１台の室外ユニットＸに第１〜第４の室内
ユニットＡ〜Ｄを接続してマルチ形空気調和機として構
成したこの考案の一実施例における冷凍装置の冷媒回路
図を示している。

上記室外ユニットＸには圧縮機１が内装されているが、
この圧縮機１は、インバータ制御による回転数可変形の
第１の圧縮機２と、回転数一定の第２の圧縮機３とを互
いに並列に接続してハウジング内に収納した、いわゆる
ツインバータ形式の圧縮機であり、第１、第２圧縮機
２、３の各吸込側はそれぞれ第１アキュームレータ４、
５を介して相互に接続されている。そして上記圧縮機１
の吐出配管６と、第２アキュームレータ７の介設された
吸込配管８とはそれぞれ四路切換弁９に接続され、この
四路切換弁９にさらに第１ガス管１０と第２ガス管１１
とが接続されている。上記第１ガス管１０には室外熱交
換器（熱源側熱交換器）１２が接続されており、この室
外熱交換器１２に、第１電動膨張弁１３、受液器１４が
順次介設された液管１５がさらに接続されている。この
液管１５の先端は、それぞれ第２電動膨張弁１６・・１
６の介設された４本の液支管１７・・１７に分岐されて
おり、また上記第２ガス管１１の先端も、上記に対応し
て、それぞれガス支管マフラー１８・・１８の介設され
た４本のガス支管１９・・１９に分岐されている。そし
てこれらの液支管１７・・１７とガス支管１９・・１９
との間に、第１〜第４室内ユニットＡ〜Ｄに内装されて
いる各室内熱交換器（第１室内ユニットＡについてのみ
図示する）２０が利用側熱交換器としてそれぞれ接続さ
れて冷媒循環回路が構成されている。

なお上記吐出配管６には、圧縮機１側から吐出管マフラ
ー２１と第１開閉弁２２とを順次介設すると共に、両者
２１、２２の間の配管と、上記液管１５における第１電
動膨張弁１３よりも室外熱交換器１２側とを、第２開閉
弁２３の介設された第１バイパス配管２４で接続してい
る。また上記第１ガス管１０と吸込配管８とを、第３開
閉弁２５の介設された第２バイパス配管２６によって接
続し、この第２バイパス配管２６の中途部には、上記吐
出配管６に周設されている蓄熱槽２７内に配設した熱交
換部２８を設けている。これらの第１、第２バイパス配
管２４、２６は、後述する除霜運転時の冷媒循環径路を
構成するものである。

また上記吐出配管６と吸込配管８とは、第４開閉弁２９
の介設された第３バイパス配管３０で相互に接続してい
るが、これは、圧縮機１の運転停止後に上記第４開閉弁
２９を開弁することによって冷媒回路内を迅速に均圧化
するためのものである。さらに第１室内ユニットＡの接
続されている液支管１７を、第５開閉弁３１の介設され
た第４バイパス配管３２で第１バイパス配管２４に接続
すると共に、上記第１室内ユニットＡの接続されている
ガス支管１９に、第６開閉弁３３と逆止弁３４との並列
回路を介設しているが、これらは、例えば未使用時の浴
室の更衣室を洗濯後に衣類の乾燥室とし、この乾燥室内
に温風を吹出すための乾燥ユニットの接続を、上記第１
室内ユニットＡに替えて接続し得る構成としているもの
である。この場合に、その他の室内ユニットＢ〜Ｄとは
異なる冷媒循環制御を上記乾燥ユニットに対して行うた
めに、上記の第５、第６開閉弁３１、３３の開閉操作を
行うこととなるが、その詳細は省略し、以下には上記第
１室内ユニットＡが接続され、したがって上記第５開閉
弁３１は閉に、また第６開閉弁３３は開にそれぞれ維持
し、また上記均圧用の第４開閉弁２９を閉にして行う冷
暖運転時の冷媒循環制御について説明する。

上記構成の空気調和機における暖房運転は、四路切換弁
９を図中実線で示す切換位置に、また第１開閉弁２２を
開、第２、第３開閉弁２３、２５を閉にして圧縮機１を
運転し、圧縮機１からの吐出冷媒を、図中実線矢印で示
すように、凝縮器となる各室内熱交換器２０から蒸発器
となる室外熱交換器１２へと回流させることによって行
う。この場合、蒸発冷媒の過熱度制御を第１電動膨張弁
１３で行い、また各第２電動膨張弁１６・・１６では、
各室内熱交換器２０出口での凝縮冷媒温度が互いに同一
温度となるように開度制御することにより、各室内熱交
換器２０への冷媒分配量に制御を行う。なお停止部屋の
室内ユニットに対応する第２電動膨張弁１６は所定の停
止開度（圧縮機１への液戻りを防止するため、自然放熱
に見合うだけのわずかな量の冷媒を流し得る開度）に維
持する。

また冷房運転は、上記から四路切換弁９を図中破線で示
す切換位置に切換え、図中破線矢印で示すように、圧縮
機１からの吐出冷媒を、凝縮器となる室外熱交換器１２
から蒸発器となる各室内熱交換器２０・・２０へと回流
させることによって行う。このとき、第１電動膨張弁１
３は全開にし、各第２電動膨張弁１６・・１６で冷媒の
過熱度制御を行う。冷房停止部屋の室内ユニットに対応
する第２電動膨張弁１６は全閉にする。

なお上記暖房運転の継続中に、室外熱交換器１２に生じ
た霜を除く除霜運転は、第２開閉弁２３と第３開閉弁２
５とをそれぞれ開に、また第１開閉弁２２を閉にすると
共に、四路切換弁９を図中破線で示す切換位置に切換
え、さらに第１、第２電動膨張弁１３、１６をそれぞれ
全閉にして行う。

これにより、圧縮機１から吐出される高温ガス冷媒は、
第２図の一点鎖線矢印で示しているように、第１バイパ
ス配管２４を通して直接室外熱交換器１２に供給され、
上記圧縮機１における圧縮仕事を除霜熱源とする除霜が
行われる。そして室外熱交換器１２を通過した冷媒は、
第１ガス管１０から第２バイパス配管２６を通して圧縮
機１に返流されるが、この際に、蓄熱槽２７での蓄熱熱
量が循環冷媒に付与される。つまり圧縮機１からの高温
吐出ガス冷媒の流通によって高温温度状態に維持される
吐出配管６からの外部放散熱量を、暖房運転時に上記蓄
熱槽２７内の蓄熱剤中に蓄熱しておき、これを除霜熱源
として活用するようになされているのである。これなよ
って、より短時間で除霜運転を終了させることが可能と
なる。

上記冷暖運転時の過熱度制御等を行うために、上記冷媒
回路にはサーミスタ等より成る第１〜第５温度センサ３
５〜３９が配設されており、暖房運転時の蒸発冷媒温度
等として室外熱交換器１２の温度を検出するために、こ
の室外熱交換器１２には位置の異なる２箇所にそれぞれ
第１温度センサ３５、３５が取付けられている。つまり
上記のようなマルチ形の空気調和機における室外熱交換
器１２は、４台の室内熱交換器２０・・２０での合計熱
交換能力に見合った大きな熱交換器能力が必要であり、
このため形状的にも大きな室外熱交換器として構成する
ことが必要となるが、これを、専有床面積の低減を図る
ために高さを大きく、厚さを薄くして構成すると共に、
内部に複数の並列配管径路を設けて入口、出口で冷媒を
分流、合流させる構成として熱交換効率の向上を図るよ
うに構成している。さらに詳しくは、１パス当たり４本
の配管から成る並列配管径路を８パス設け、合計32本の
水平に延びる配管が上下方向に並設されている。そして
全体を上部側と下部側とに分け、それぞれに隣接させて
２基の室外ファン（図示せず）を配設している。このよ
うな構成においては、高さ方向の流通冷媒の圧力差等に
起因して偏流を生じ易いため、上下方向の温度差が比較
的大きなものとなる。そこで上部側、下部側の各底部側
の配管にそれぞれ第１温度センサ３５、３５を取付けて
いる。

なお暖房運転時に上記室外熱交換器１２から圧縮機１に
返流される蒸発ガス冷媒の過熱温度を検出するための第
２温度センサ３６吸込配管８に、そして暖房運転時の各
室内熱交換器２０出口での凝縮冷媒温度を検出するため
の各第３温度センサ３７・・３７は、室内熱交換器２０
・・２０を液支管１７・・１７に接続する各液側連絡配
管にそれぞれ取着されている。一方、冷房運転時の蒸発
冷媒温度、及び蒸発ガス冷媒の過熱温度をそれぞれ検出
する第４温度センサ３８、第５温度センサ３９は各室内
熱交換器２０・・２０、各ガス支管１９・・１９にそれ
ぞれ取着されている。さらに各室内ユニットＡ〜Ｄ内に
は、室温を検出する室温センサ４０が、また室外ユニッ
トＸ内には、上記室外熱交換器１２付近の外気の温度を
検出する外気温センサ４１がそれぞれ配設されている。

次に上記空気調和機における運転の制御について、第３
図の運転制御系統図を参照して説明する。

図のように、各室内ユニットＡ〜Ｄはそれぞれ室内制御
装置４３（第１室内ユニットＡについてのみ図示する）
をそれぞれ備えており、各室内制御装置４３には、運転
操作用リモコン４４と、上記した室温センサ４０及び第
４温度センサ３８とがそれぞれ接続されている。上記各
運転操作用リモコン４４は運転スイッチと、冷暖切換ス
イッチと、希望室温を設定するための温度設定スイッチ
とを有しており、上記運転スイッチがONであり、かつ室
温センサ４０での検出室温が設定室温に達していないと
き（室内サーモONのとき）に、上記冷暖切換スイッチで
の切換位置に応じて、暖房運転要求信号或いは冷房運転
要求信号が各室内制御装置４３から室外ユニットＸに対
して出力され、またこのとき、上記室温センサ４０での
検出室温と設定室温との温度差ΔＴ、第４温度センサ３
８での検出温度信号Teも出力される。

一方、室外ユニットＸは室外制御装置（運転制御手段）
４５を備えており、この室外制御装置４５内には、運転
要求ユニット把握部４６と周波数制御部４７と弁制御部
４８とが設けられている。上記運転要求ユニット把握部
４６は上記した暖房或いは冷房の運転要求信号を出力し
ている室内ユニットを判別して、運転ユニット信号を上
記周波数制御部４７と弁制御部４８とに出力する。これ
により上記周波数制御部４７では上記運転ユニット信号
に基づいて、まず運転要求のある各室内ユニットの定格
能力を合計すると共に、運転要求のある各室内ユニット
からの温度差信号ΔＴの中で最大温度差を抽出し、初期
周波数のデータテーブルから上記の合計定格能力と最大
温度差との組合せに対応する初期周波数を選定する。そ
してこの周波数にて圧縮機１の運転を開始し、上記初期
周波数に応じる回転数となった後には、その後の上記温
度差信号ΔＴの総和値の変化に応じて、例えばＰＩＤ制
御によって負荷の変化に応じた運転周波数を逐次発生
し、この周波数にて上記圧縮機１の運転を行う。なお室
内側での運転部屋数の増減を生じた場合には、新たに上
記の手順で初期周波数の選定を行う制御から繰返され
る。また上記の運転周波数が第１圧縮機２の可変周波数
範囲の上限を超えている場合には、第２圧縮機３を起動
し、この第２圧縮機３への印加電源の周波数（例えば商
用周波数60Hz）を上記運転周波数から引いた周波数をイ
ンバータ制御装置４９に出力し、この周波数にて第１圧
縮機２を運転する。

一方、上記弁制御部４８においては、暖房或いは冷房の
運転要求に応じた四路切換弁９の切換え、第１〜第３開
閉弁２２、２３、２５の開閉制御及び第１、第２電動膨
張弁１３、１６の開度制御を行う。暖房運転時には前記
第２温度センサ３６での検出温度から室外熱交換器温度
を引いて求められる検出過熱度、また冷房運転時には、
第５温度センサ３９での検出温度と第４温度センサ３８
での検出温度Teとの差で求められる検出過熱度がそれぞ
れ基準過熱度に維持されるように、第１電動膨張弁１
３、第２電動膨張弁１６・・１６の開度を制御するので
ある。

ところで上記室外熱交換器温度は、前記したように２個
の第１温度センサ３５、３５で検出されている訳である
が、これらの各検出温度は、室外制御装置４５内にさら
に設けられている温度監視部（熱源側熱交換器温度決定
手段）５０にそれぞれ入力されている。この温度監視部
５０に、上記運転要求ユニット把握部４６から暖房運転
要求信号に応ずる運転ユニット信号が入力されている場
合には、上記各検出温度の平均温度を上記温度監視部５
０で算出し、これを上記弁制御部４８に室外熱交換器温
度として出力する。したがって上記暖房時の過熱度制御
は室外熱交換器１２の平均温度に基づいて行われること
となり、この室外熱交換器１２での熱交換状態に場所的
に差がある場合にも、全体の熱交換能力により適合した
過熱度制御が行われることとなる。

さらに暖房運転時には、上記温度監視部５０において、
各第１温度センサ３５、３５での検出温度のうち最低温
度を抽出し、この温度を、前記外気温センサ４１で検出
される外気温から引いた温度差を、除霜開始基準温度差
と比較するようにもなされている。そして上記温度差が
除霜開始基準温度差よりも小さくなった時に除霜開始信
号を上記周波数制御部４７と弁制御部４８とに出力す
る。これにより、前記した除霜運転への切換えがなさ
れ、除霜運転が開始される。このように除霜の開始を室
外熱交換器１２における最低温度に基づいて行うことに
より、過度の着霜量を生ずることなく早めに除霜運転へ
の切換えがなされるので、より短時間で確実な除霜を行
うことができる。

また上記除霜運転時には、上記温度監視部５０におい
て、上記と同様に、各第１温度センサ３５、３５での検
出温度のうちの最低温度を除霜完了基準温度と比較し、
この除霜完了基準温度を超えた時に除霜完了信号を周波
数制御部４７と弁制御部４８とに出力する。これによ
り、室外熱交換器１２における最低温度に基づいて行う
ことにより、溶け残りのない除霜運転が行われることと
なる。

一方、上記温度監視部５０に運転要求ユニット把握部４
６から冷房運転要求信号に応ずる運転ユニット信号が入
力されている場合には、第１温度センサ３５、３５での
各検出温度のうちの最高温度を抽出し、この温度を、高
圧規制基準温度と比較する監視を行う。この基準温度を
超えた時には、上記周波数制御部４７に高圧異常信号を
出力する。これにより上記周波数制御部４７では圧縮機
１の圧縮能力を漸減させる制御を行い、これにより高圧
圧力の上昇を抑えた運転が行われる。このように、高圧
圧力の監視を室外熱交換器１２で検出される温度の最高
温度に基づいて行うことにより、過度の圧力上昇を抑え
た迅速な制御を行わせることが可能となっている。

なお、上記においては室外熱交換器１２に２個の温度セ
ンサ３５、３５を設けた場合について説明したが、さら
に多くの温度センサを設けた場合にも、上記と同様に実
施することができる。また上記においては複数の室内ユ
ニットＡ〜Ｄを接続したマルチ形空気調和機を例に挙げ
て説明したが、１台の室内ユニットを接続した空気調和
機や、空気調和機以外の冷凍装置においても、この考案
を適用して構成することができる。

（考案の効果） 上記のようにこの考案の第１請求項記載の冷凍装置にお
いては、熱源側熱交換器における位置の異なる複数箇所
での検出温度に基づく運転がなされるので、上記熱源側
熱交換器が大形化して場所的な温度差を生じる場合に
も、より的確な温度状態に基づいたより適正な運転を維
持することができる。すなわち、冷房運転時には各検出
温度の中で最高温度の監視を行うようにすることで異常
高圧に対する迅速な対応が可能となる。また除霜運転の
開始と終了とを上記各検出温度の中での最低温度に基づ
いて行うようにすることによって、局部的に過度の着霜
量となることがなくなり、除霜が速やかに行われると共
に、溶け残りのない状態で暖房運転へと復帰させること
ができる。さらに暖房運転時の過熱度制御を、上記各検
出温度の平均温度に基づいて行うことで、上記熱源側熱
交換器全体の熱交換能力に、より適合する運転を維持す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の機能ブロック図、第２図はマルチ形
空気調和機として構成したこの考案の一実施例における
冷凍装置の冷媒回路図、第３図は上記空気調和機におけ
る運転制御系統図である。 １……圧縮機、９……四路切換弁、１２……室外熱交換
器（熱源側熱交換器）、２０……室内熱交換器（利用側
熱交換器）、３５……第１温度センサ、４５……室外制
御装置（運転制御手段）、５０……温度監視部（熱源側
熱交換器温度決定手段）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機（１）に熱源側熱交換器（１２）と
   利用側熱交換器（２０）とを四路切換弁（９）を介して
   冷媒循環可能に接続すると共に、上記熱源側熱交換器
   （１２）の温度を検出する温度センサ（３５）（３５）
   をこの熱源側熱交換器（１２）内の位置の異なる複数箇
   所に取付けると共に、これらの温度センサ（３５）（３
   ５）での各検出温度に基づいて運転を制御する運転制御
   手段（４５）を設け、さらに上記複数の温度センサ（３
   ５）（３５）での各検出温度から、冷房運転モードにお
   いては最高温度を、暖房運転モードにおいては平均温度
   を、また除霜運転モードにおいては最低温度をそれぞれ
   求める熱源側熱交換器温度決定手段（５０）を上記運転
   制御手段（４５）が有していることを特徴とする冷凍装
   置。