JP2007183020A

JP2007183020A - 能力可変式空気調和機

Info

Publication number: JP2007183020A
Application number: JP2006000353A
Authority: JP
Inventors: Koji Hatano; 弘司波多野; Hideyuki Kanzaki; 秀幸神崎; Yoshito Yamada; 吉人山田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-01-05
Filing date: 2006-01-05
Publication date: 2007-07-19
Also published as: US20070151267A1; CN1995875A; US7841196B2; CN100529602C

Abstract

【課題】簡便かつ安価に能力可変式空気調和機の適正絞り量を得つつ、圧縮機過負荷状態を回避する。
【解決手段】絞り装置として２本の毛細管７、８を直列に設け、一方の毛細管と並列にバイパス配管９と閉鎖弁１０を設け、圧縮機吐出容積をＦＵＬＬで運転するとき、閉鎖弁１０を開くことで絞り量を一方の毛細管のみで得るようにし、冷媒流通量を多く確保する。一方ＳＡＶＥで運転する場合、閉鎖弁１０を閉じ２本の毛細管による絞り量により、冷媒吐出量に応じた冷媒流通量に制限する。また、圧縮機始動時や、過負荷時に閉鎖弁１０を開くことにより、冷媒流通量を多くし、圧縮機が過負荷状態に陥ることを回避する。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機吐出容積をＦＵＬＬとＳＡＶＥに切り替えることにより２段階に能力を可変できる圧縮機を搭載した能力可変式空気調和機に関するものである。

従来の空気調和機において、能力可変式空気調和機としてはインバータ技術を使用し、圧縮機の運転回転数を可変させることにより、冷媒吐出量を変化させるものが広く知られているが、最適な絞り量を得るために、冷凍サイクル中の圧力や温度を検出して絞り量を調整する機械式膨張弁（例えば特許文献１）や、あるいは電子制御式の膨張弁（例えば特許文献２）が使用されている。
特開平６−２８１２９６号公報特開２００２−８９９７６号公報

しかしながら、従来の技術では、次のような課題が発生していた。

すなわち、機械式膨張弁は、冷凍サイクル中の圧力や温度を検出することにより、２次的に絞り量を調整するもので、圧縮機起動時などの急激な圧縮機負荷変動を伴う場合、動作遅れにより、圧縮機の吐出圧力の急激な上昇により過負荷状態に陥る恐れがあり、いわゆる、ブレークダウンと呼ばれる電動機部の強制停止や、過負荷継電器の作動による圧縮機の停止を招く恐れがある。一方電子制御式膨張弁においては、予想される過負荷状態を回避する制御は可能であるが、その構成が複雑であり、かつ高価である。

前記従来の課題を解決し、かつ安価な方法で適当な絞り量を得るために、本発明の能力可変式空気調和機は、絞り装置として２本の毛細管を直列に設け、一方の毛細管と並列にバイパス配管と閉鎖弁を設けたものである。これによって、２通りの絞り量を得ることができる。

また本発明は、圧縮機吐出容積をＦＵＬＬで運転するとき、絞り装置として直列に設けられた２本の毛細管のうち、一方の毛細管と並列に設けられたバイパス配管上の閉鎖弁を開き、圧縮機吐出容積をＳＡＶＥで運転するとき、前記バイパス配管上の閉鎖弁を閉じるものである。これによって、ＦＵＬＬで運転する場合に冷媒流通量を多く確保し、ＳＡＶＥで運転する場合、冷媒吐出量に応じた冷媒流通量に制限するものである。

また本発明は、圧縮機起動時にＦＵＬＬ、ＳＡＶＥにかかわらず、前記バイパス配管上の閉鎖弁を開くものである。これによって、圧縮機起動時の急激な負荷変動に対し、冷媒流通量を多く確保し、圧縮機が過負荷状態に陥ることを回避するものである。

また本発明は、供給電圧検出手段を備え、圧縮機がＳＡＶＥで運転され、かつ供給電圧が所定の値を下回った時、前記バイパス配管上の閉鎖弁を開くものである。これによって、圧縮機が過負荷状態になりやすい状態において、冷媒流通量を多く確保し、圧縮機が過負荷状態に陥ることを回避するものである。

また本発明は、運転電流検出手段を備え、圧縮機がＳＡＶＥで運転され、かつ運転電流が所定の値を上回った時、前記バイパス配管上の閉鎖弁を開くものである。これによって
、圧縮機が過負荷状態になりやすい状態において、冷媒流通量を多く確保し、圧縮機が過負荷状態に陥ることを回避するものである。

また本発明は、冷媒凝縮器の中間温度検出手段を備え、圧縮機がＳＡＶＥで運転され、かつ冷媒凝縮器の中間温度が所定の値を上回った時、前記バイパス配管上の閉鎖弁を開くものである。これによって、圧縮機が過負荷状態になりやすい状態において、冷媒流通量を多く確保し、圧縮機が過負荷状態に陥ることを回避するものである。

また本発明は、圧縮機吐出圧力検出手段を備え、圧縮機がＳＡＶＥで運転され、かつ圧縮機吐出圧力が所定の値を上回った時、前記バイパス配管上の閉鎖弁を開くものである。これによって、圧縮機が過負荷状態になりやすい状態において、冷媒流通量を多く確保し、圧縮機が過負荷状態に陥ることを回避するものである。

本発明の能力可変式空気調和機は、絞り装置として安価な２本の毛細管を直列に設け、一方の毛細管と並列にバイパス配管と閉鎖弁を設けることにより、２通りの絞り量を得るもので、圧縮機のＦＵＬＬ運転、あるいはＳＡＶＥ運転それぞれに適当な絞り量に設定することができる。また圧縮機起動時の急激な負荷変動に対しては、冷媒流通量を多く確保し、圧縮機が過負荷状態に陥ることを回避し、圧縮機が過負荷状態になりやすい状態において、冷媒流通量を多く確保し、圧縮機が過負荷状態に陥ることを回避することができる。

第１の発明は絞り装置として２本の毛細管を直列に設け、一方の毛細管と並列にバイパス配管と閉鎖弁を設けたことにより、２通りの絞り量を得ることができる。

第２の発明は、圧縮機吐出容積をＦＵＬＬで運転するとき、絞り装置として直列に設けられた２本の毛細管のうち、一方の毛細管と並列に設けられたバイパス配管上の閉鎖弁を開き、圧縮機吐出容積をＳＡＶＥで運転するとき、前記バイパス配管上の閉鎖弁を閉じることで、ＦＵＬＬで運転する場合に冷媒流通量を多く確保し、ＳＡＶＥで運転する場合、冷媒吐出量に応じた冷媒流通量に制限することができる。

第３の発明は、圧縮機起動時にＦＵＬＬ、ＳＡＶＥにかかわらず、前記バイパス配管上の閉鎖弁を開くことで、圧縮機起動時の急激な負荷変動に対し、冷媒流通量を多く確保し、圧縮機が過負荷状態に陥ることを回避することができる。

第４の発明は、供給電圧検出手段を備え、圧縮機がＳＡＶＥで運転され、かつ供給電圧が所定の値を下回った時、前記バイパス配管上の閉鎖弁を開くことで、圧縮機が過負荷状態になりやすい状態において、冷媒流通量を多く確保し、圧縮機が過負荷状態に陥ることを回避することができる。

第５の発明は、運転電流検出手段を備え、圧縮機がＳＡＶＥで運転され、かつ運転電流が所定の値を上回った時、前記バイパス配管上の閉鎖弁を開くことで、圧縮機が過負荷状態になりやすい状態において、冷媒流通量を多く確保し、圧縮機が過負荷状態に陥ることを回避することができる。

第６の発明は、冷媒凝縮器の中間温度検出手段を備え、圧縮機がＳＡＶＥで運転され、かつ冷媒凝縮器の中間温度が所定の値を上回った時、前記バイパス配管上の閉鎖弁を開くことで、圧縮機が過負荷状態になりやすい状態において、冷媒流通量を多く確保し、圧縮機が過負荷状態に陥ることを回避することができる。

第７の発明は、圧縮機吐出圧力検出手段を備え、圧縮機がＳＡＶＥで運転され、かつ圧縮機吐出圧力が所定の値を上回った時、前記バイパス配管上の閉鎖弁を開くことで、圧縮機が過負荷状態になりやすい状態において、冷媒流通量を多く確保し、圧縮機が過負荷状態に陥ることを回避することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における能力可変式空気調和機の冷凍サイクルを示すブロック図である。図１において、圧縮機１と室内側熱交換器２と室外側熱交換器３と絞り装置４および四方弁５を配管６で連接することにより冷凍サイクルを構成している。絞り装置４は第１の毛細管７と直列に配された第２の毛細管８と、第２の毛細管８と並列に配されたバイパス配管９とバイパス配管９上に配された閉鎖弁１０からなる。本実施の形態では、バイパス配管９とバイパス配管９上に配された閉鎖弁１０は第２の毛細管８と並列に設けているが、第２の毛細管８と並列とせず第１の毛細管７と並列に設けてもよい。

第１の毛細管７の絞り量は、圧縮機１吐出容積がＦＵＬＬのとき適正冷媒流量となるよう選定されており、また第１の毛細管７と、第２の毛細管８を直列に配した総合絞り量は、圧縮機１吐出容積がＳＡＶＥのとき適正冷媒流量となるよう選定されている。

図２は、本発明の実施の形態１における能力可変式空気調和機の運転動作を示すフローチャートである。圧縮機１の冷媒吐出量がＦＵＬＬの場合、バイパス配管９上に配された閉鎖弁１０を開き、冷媒をバイパス配管９側に導き、冷媒流通量を多く確保する。すなわち、絞り量は第１の毛細管７のみで決定されることになり、冷媒吐出量がＦＵＬＬに適正な流量となる。一方、圧縮機１の冷媒吐出量がＳＡＶＥの場合、バイパス配管９上に配された閉鎖弁１０を閉じ、冷媒を第１の毛細管７と、第２の毛細管８に順次導き冷媒吐出量に応じた冷媒流通量に制限するものである。すなわち、絞り量は第１の毛細管７と、第２の毛細管８を直列に配した総合絞り量となり、冷媒吐出量がＳＡＶＥに適正な流量となる。

図３は、本発明の実施の形態１における能力可変式空気調和機の圧縮機始動処理を示すフローチャートである。圧縮機１始動時に吐出量がＦＵＬＬ、ＳＡＶＥにかかわらず、前記バイパス配管９上の閉鎖弁１０を開くことで、冷媒をバイパス配管９側に導き、冷媒流通量を多く確保し、圧縮機１始動時の急激な吐出圧力負荷変動に対し、圧縮機１が過負荷状態に陥ることを回避することができる。本実施の形態では、圧縮機１始動時における閉鎖弁１０を開き方向に５分間保持しているが、冷凍サイクルの構成によって、その時間は５分間に限定されるものではない。

図４は、本発明の実施の形態１における能力可変式空気調和機の制御装置の概要構成を示すブロック図である。制御装置１１は、マイコンなどによる演算装置１２と、供給電圧検出手段１３と、圧縮機１運転のＦＵＬＬ／ＳＡＶＥ切り替え手段１４と、閉鎖弁切り替え手段１５からなる。なお本発明に直接関係しないその他手段、装置は図示せず。

図５は、本発明の実施の形態１における能力可変式空気調和機の供給電圧に対する動作を示したフローチャートである。供給電圧検出手段１３にて検出された電圧値情報は演算装置１２に送られ、演算装置１２は圧縮機１がＳＡＶＥで運転され、かつ供給電圧検出手段１３にて検出され、送られた供給電圧値があらかじめ設定された所定の値を下回った時、閉鎖弁切り替え手段１５によって、前記バイパス配管９上の閉鎖弁１０を開くことで、
冷媒をバイパス配管９側に導き、冷媒流通量を多く確保し、圧縮機１が過負荷状態になりやすい状態において事前に、圧縮機１が過負荷状態に陥ることを回避するものである。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２における能力可変式空気調和機の制御装置の概要構成を示すブロック図である。制御装置１１は、マイコンなどによる演算装置１２と、運転電流検出手段１６と、圧縮機１運転のＦＵＬＬ／ＳＡＶＥ切り替え手段１４と、閉鎖弁切り替え手段１５からなる。なお本発明に直接関係しないその他手段、装置は図示せず。また、冷凍サイクルの構成は本発明の実施の形態１と同様である。

図７は、本発明の実施の形態２における能力可変式空気調和機の運転電流に対する動作を示したフローチャートである。運転電流検出手段１６にて検出された電流値情報は演算装置１２に送られ、演算装置１２は圧縮機１がＳＡＶＥで運転され、かつ運転電流検出手段１６にて検出され、送られた運転電流値があらかじめ設定された所定の値を上回った時、閉鎖弁切り替え手段１５によって、前記バイパス配管９上の閉鎖弁１０を開くことで、冷媒をバイパス配管９側に導き、冷媒流通量を多く確保し、圧縮機１が過負荷状態になりやすい状態において事前に、圧縮機１が過負荷状態に陥ることを回避するものである。

（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３における能力可変式空気調和機の制御装置の概要構成を示すブロック図である。制御装置１１は、マイコンなどによる演算装置１２と、冷媒凝縮器の中間温度検出手段１７と、圧縮機１運転のＦＵＬＬ／ＳＡＶＥ切り替え手段１４と、閉鎖弁切り替え手段１５からなる。なお本発明に直接関係しないその他手段、装置は図示せず。また、冷凍サイクルの構成は本発明の実施の形態１と同様である。図１において冷凍サイクルは冷房運転を示しており、この場合、冷媒凝縮器の中間温度検出手段１７は、室外側熱交換器３に設けられる。一方、暖房運転においては冷媒凝縮器の中間温度検出手段１７は、室内側熱交換器２に設けられている。

図９は、本発明の実施の形態３における能力可変式空気調和機の運転電流に対する動作を示したフローチャートである。冷媒凝縮器の中間温度検出手段１７にて検出された温度情報は演算装置１２に送られ、演算装置１２は圧縮機１がＳＡＶＥで運転され、かつ冷媒凝縮器の中間温度検出手段１７にて検出され、送られた温度があらかじめ設定された所定の値を上回った時、閉鎖弁切り替え手段１５によって、前記バイパス配管９上の閉鎖弁１０を開くことで、冷媒をバイパス配管９側に導き、冷媒流通量を多く確保し、圧縮機１が過負荷状態になりやすい状態において事前に、圧縮機１が過負荷状態に陥ることを回避するものである。

（実施の形態４）
図１０は、本発明の実施の形態４における能力可変式空気調和機の制御装置の概要構成を示すブロック図である。制御装置１１は、マイコンなどによる演算装置１２と、圧縮機吐出圧力検出手段１８と、圧縮機１運転のＦＵＬＬ／ＳＡＶＥ切り替え手段１４と、閉鎖弁切り替え手段１５からなる。なお本発明に直接関係しないその他手段、装置は図示せず。また、冷凍サイクルの構成は本発明の実施の形態１と同様である。

図１１は、本発明の実施の形態４における能力可変式空気調和機の圧縮機吐出圧力に対する動作を示したフローチャートである。圧縮機吐出圧力検出手段１８にて検出された圧力情報は演算装置１２に送られ、演算装置１２は圧縮機１がＳＡＶＥで運転され、かつ圧縮機吐出圧力検出手段１８にて検出され、送られた圧力があらかじめ設定された所定の値を上回った時、閉鎖弁切り替え手段１５によって、前記バイパス配管９上の閉鎖弁１０を開くことで、冷媒をバイパス配管９側に導き、冷媒流通量を多く確保し、圧縮機１が過負
荷状態になりやすい状態において事前に、圧縮機１が過負荷状態に陥ることを回避するものである。

以上のように、本発明にかかる能力可変式空気調和機は、圧縮機吐出容積をＦＵＬＬとＳＡＶＥに切り替え、それぞれの運転状態に適した絞り量を得ることができ、圧縮機の過負荷状態を事前に検出することにより、圧縮機が過負荷状態陥ることを回避できるため、空気調和機ばかりでなく、冷凍サイクル応用機器、すなわち除湿機や、乾燥機にも適用できる。

本発明の実施の形態１における能力可変式空気調和機の冷凍サイクルを示すブロック図本発明の実施の形態１における能力可変式空気調和機の運転動作を示すフローチャート本発明の実施の形態１における能力可変式空気調和機の圧縮機始動処理を示すフローチャート本発明の実施の形態１における能力可変式空気調和機の制御装置の概要構成を示すブロック図本発明の実施の形態１における能力可変式空気調和機の供給電圧に対する動作を示したフローチャート本発明の実施の形態２における能力可変式空気調和機の制御装置の概要構成を示すブロック図本発明の実施の形態２における能力可変式空気調和機の運転電流に対する動作を示したフローチャート本発明の実施の形態３における能力可変式空気調和機の制御装置の概要構成を示すブロック図本発明の実施の形態３における能力可変式空気調和機の運転電流に対する動作を示したフローチャート本発明の実施の形態４における能力可変式空気調和機の制御装置の概要構成を示すブロック図本発明の実施の形態４における能力可変式空気調和機の圧縮機吐出圧力に対する動作を示したフローチャート従来の機械式膨張弁の断面側面図

符号の説明

１圧縮機
２室内側熱交換器
３室外側熱交換器
４絞り装置
７第１の毛細管
８第２の毛細管
９バイパス配管
１０閉鎖弁
１１制御装置
１２演算装置
１３供給電圧検出手段
１４ＦＵＬＬ／ＳＡＶＥ切り替え手段
１５閉鎖弁切り替え手段
１６運転電流検出手段
１７冷媒凝縮器の中間温度検出手段
１８圧縮機吐出圧力検出手段

Claims

室内空気吸込み口と室内側熱交換器と室内側送風機と室内空気吹出し口からなる室内送風回路と、室外空気吸込み口と室外側熱交換器と室外側送風機と室外空気吹出し口からなる室外送風回路と、室内側熱交換器と室外側熱交換器と圧縮機と絞り装置を配管で連接した冷凍サイクルと、制御装置からなる空気調和機において、圧縮機吐出容積をＦＵＬＬとＳＡＶＥの２段階に可変できる圧縮機を搭載した能力可変式空気調和機に関し、絞り装置として２本の毛細管を直列に設け、一方の毛細管と並列にバイパス配管と該バイパス配管を開通または閉塞する閉鎖弁を設けた能力可変式空気調和機。
圧縮機吐出容積をＦＵＬＬで運転するとき、絞り装置として直列に設けられた２本の毛細管のうち、一方の毛細管と並列に設けられたバイパス配管上の閉鎖弁を開き、圧縮機吐出容積をＳＡＶＥで運転するとき、前記バイパス配管上の閉鎖弁を閉じる請求項１に記載の能力可変式空気調和機。
圧縮機起動時にＦＵＬＬ、ＳＡＶＥにかかわらず、前記バイパス配管上の閉鎖弁を開く請求項１に記載の能力可変式空気調和機。
供給電圧検出手段を備え、圧縮機がＳＡＶＥで運転され、かつ供給電圧が所定の値を下回った時、前記バイパス配管上の閉鎖弁を開く請求項１に記載の能力可変式空気調和機。
運転電流検出手段を備え、圧縮機がＳＡＶＥで運転され、かつ運転電流が所定の値を上回った時、前記バイパス配管上の閉鎖弁を開く請求項１に記載の能力可変式空気調和機。
冷媒凝縮器の中間温度検出手段を備え、圧縮機がＳＡＶＥで運転され、かつ冷媒凝縮器の中間温度が所定の値を上回った時、前記バイパス配管上の閉鎖弁を開く請求項１に記載の能力可変式空気調和機。
圧縮機吐出圧力検出手段を備え、圧縮機がＳＡＶＥで運転され、かつ圧縮機吐出圧力が所定の値を上回った時、前記バイパス配管上の閉鎖弁を開く請求項１に記載の能力可変式空気調和機。