JP3819523B2

JP3819523B2 - 冷凍装置

Info

Publication number: JP3819523B2
Application number: JP07654797A
Authority: JP
Inventors: 晴行帰山; 直樹黒葛野; 賢二小林; 和吉山口; 哲雄西山; 道也原田; 勝弘津田; 栄二大橋
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-03-12
Filing date: 1997-03-12
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2017-03-12
Also published as: JPH10253176A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば冬期に冷房運転を行うのに好適な空気調和装置等の冷凍装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、コンピューター室や大きい室内照明の存在する室等では、例えば冬期であっても室温が上昇するために空気調和装置を用いて冷房運転を行うことがある。この場合に、外気温度が低くなると、室外熱交換器（凝縮器）における冷媒の凝縮圧力が低下するために、室内熱交換器（蒸発器）における蒸発圧力が低下し、この室内熱交換器が凍結するおそれがある。
【０００３】
従来では、室外熱交換器（凝縮器）における冷媒の凝縮圧力を圧力センサで検出し、この凝縮圧力を低下させないように室外熱交換器の送風ファンの回転数を位相制御することによってファン速調を行っている。この場合には送風ファンの起動のために起動補償回路（タイマ等）が必要になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の構成では、高価な電子回路が必要になり、部品点数も多くなり、故障し易いという問題がある。また、室外熱交換器の送風ファンの回転数を位相制御するため、送風ファンの回転数がある固有の回転数と一致すると、電磁音が発生するという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、簡単な構成で蒸発器が凍結しないように蒸発圧力をコントロールすることができ、しかも制御の過程で電磁音が発生することのない冷凍装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、および蒸発器を備え、冷房運転を行うための冷凍装置において、前記凝縮器の送風ファンの回転数を変更する回転数変更手段と、前記圧縮機から吐出されるガス冷媒の一部をバイパスさせて当該圧縮機の吸込側に戻すホットガス戻し手段と、前記凝縮器で凝縮された液冷媒の一部を前記圧縮機内に戻すリキッドインジェクション手段と、外気温が第三の温度値以上の場合、前記凝縮器の送風ファンを回転させると共に前記リキッドインジェクション手段を動作させ、外気温が第三の温度値よりも小さい第一の温度値以上において、第三の温度値以下に下降した場合、前記送風ファンの回転数を下げると共に前記リキッドインジェクション手段を停止させ、外気温が第一の温度値よりも小さい第二の温度値以上において、第一の温度値以下に降下した場合、前記送風ファンの回転数をさらに下げ、外気温が第二の温度値以下に降下した場合、前記ホットガス戻し手段を動作させる制御手段とを備えたものである。
【０００７】
この発明によれば、外気温度が第一の温度値以下に低下した場合には、まず凝縮器の送風ファンの回転数が下げられるので、これにより凝縮圧力の低下が抑えられ、従って蒸発圧力の低下が抑えられ、蒸発器の凍結が防止される。更に外気温度が第二の温度値以下に低下した場合には、ホットガス戻し手段が動作するので、圧縮機の吸込圧力が高まり、これにより凝縮圧力の低下が抑えられ、従って蒸発圧力の低下が抑えられ、蒸発器の凍結が防止される。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記制御手段は、外気温が前記第二の温度値よりも所定値だけ大きな温度値以上に上昇した場合、前記ホットガス戻し手段を停止させ、外気温が前記第一の温度値よりも所定値だけ大きな温度値以上に上昇した場合、前記送風ファンの回転数を上げ、外気温が前記第三の温度値よりも所定値だけ大きな値に上昇した場合、前記送風ファンの回転数をさらに上げると共に前記リキッドインジェクション手段を動作させるものである。
【０００９】
この発明によれば、外気温度が下降する場合と上昇する場合とで異なる温度値が設定されるので制御上のハンチングが防止される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１７】
図１に示すように、この空気調和装置は室外ユニット１と室内ユニット２とで構成される分離型である。室外ユニット１にはアキュムレータ９、圧縮機１０、室外熱交換器（凝縮器）１１、送風ファン１２、過冷却コイル１３等が収容されている。室内ユニット２にはキャピラリーチューブ（減圧装置）１５、分流器１６、室内熱交換器（蒸発器）１７が収容されている。
【００１８】
室外ユニット１においては、圧縮機１０から吐出されるガス冷媒の一部をアキュムレータ９に導くためのバイパス管路２１が設けられ、このバイパス管路２１にはホットガス戻し弁２２が設けられる。これらは「ホットガス戻し手段」を構成している。また、圧縮機１０から吐出され、室外熱交換器（凝縮器）１１および過冷却コイル１３で熱交換した後の液冷媒を、圧縮機１０の容器に戻すための管路２４が設けられ、この管路２４にはリキッドインジェクション弁２５、およびキャピラリーチューブ２６が設けられる。これらは「リキッドインジェクション手段」を構成している。
【００１９】
室外熱交換器１１の近傍には、外気温度を検出する外気温度検出センサ２７が設けられ、この外気温度検出センサ２７はコントローラ２８に接続される。このコントローラ２８には、前述したホットガス戻し弁２２、リキッドインジェクション弁２５、および室外熱交換器（凝縮器）１１の送風ファン１２のモータ１２ａが接続される。この送風ファン１２の回転数はコントローラ２８に従いタップ切換えで高速「Ｈ」中速「Ｍ」低速「Ｌ」の三段階に変更される。
【００２０】
次に、本実施形態の動作を説明する。
【００２１】
圧縮機１０を駆動すると、冷媒は、実線矢印で示すように、室外熱交換器（凝縮器）１１、過冷却コイル１３、キャピラリーチューブ（減圧装置）１５、分流器１６、室内熱交換器（蒸発器）１７、およびアキュムレータ９の順に流れて圧縮機１０に戻される。室内熱交換器１７は蒸発器として機能して冷房が行われる。この場合に、外気温度が低くなると、室外熱交換器（凝縮器）１１における冷媒の凝縮圧力が低下するために、室内熱交換器（蒸発器）１７における蒸発圧力が低下し、この室内熱交換器１７が凍結するおそれがある。
【００２２】
これを解消するために、簡単な構成で、室内熱交換器（蒸発器）１７が凍結しないように蒸発圧力がコントロールされる。
【００２３】
すなわち、この実施形態では図２に示すように、外気温度が２５℃（第三の温度値）、１５℃（第一の温度値）、８℃（第二の温度値）の段階でそれぞれ制御が実行される。冷房運転中であって外気温度が２５℃以上の場合には、送風ファン１２の回転数は高速「Ｈ」、リキッドインジェクション弁２５は「開」、ホットガス戻し弁２２は「閉」で運転される。リキッドインジェクション弁２５は「開」であるので、圧縮機１０には液冷媒の一部が流入し、これによって当該圧縮機１０は冷却される。この段階では蒸発圧力はかなり高く、室内熱交換器（蒸発器）１７が凍結することはない。
【００２４】
冷房運転中に外気温度が低下して外気温度検出センサ２７の検出値が２５℃（第三の温度値）以下に低下した場合には、送風ファン１２の回転数は中速「Ｍ」、リキッドインジェクション弁２５は「閉」にされる。やや外気温度が低下したので、圧縮機１０の冷却は不要になり、リキッドインジェクション弁２５は「閉」にされるが、この段階にあっても蒸発圧力はかなり高く、室内熱交換器（蒸発器）１７が凍結するおそれはない。
【００２５】
外気温度が更に低下して、１５℃（第一の温度値）以下に低下した場合には、送風ファン１２の回転数は低速「Ｌ」にされる。通常、空気熱源を利用した冷房運転の場合には、外気温度が２１℃程度になると、凝縮圧力が低下し、効率のよい冷房運転が行われなくなる。これを解消するため、送風ファン１２の回転数は低速「Ｌ」に維持され、凝縮圧力の低下が極力抑えられる。
【００２６】
外気温度が更に低下して、８℃（第二の温度値）以下に低下した場合には、送風ファン１２の回転数は低速「Ｌ」に維持されたまま、ホットガス戻し弁２２が「開」にされる。外気温度８℃は前記２１℃を大幅に下回るので、この場合には、ホットガス戻し弁２２が「開」にされ、圧縮機１０の吸込圧力が高められ、これによって凝縮圧力の低下が抑えられ、従って蒸発圧力の低下が抑えられ、室内熱交換器（蒸発器）１７の凍結が積極的に防止される。
【００２７】
前記第三の温度値（２５℃）、第一の温度値（１５℃）、および第二の温度値（８℃）はそれぞれ外気温度が下降していく場合の制御に用いられる温度値であり、外気温度が上昇していく場合には、それぞれ所定の温度値（２℃）だけ大きい所定値（１０℃，１７℃，２７℃）が設定され、この大きい所定値に従って図２に示す通りの制御が実行される。ハンチング防止のためである。
【００２８】
以上のように蒸発圧力が制御されることによって外気温度が氷点下（例えば−１５℃程度）になっても冷房運転は可能になる。また、本実施形態では、従来のような高価な電子回路等は不要になり、部品点数も減少し、故障しにくいものとなる。更に、送風ファン１２の回転数をタップ切換え式で制御するため、送風ファン１２の回転数がある固有の回転数と一致しないように予め設定することにより、電磁音の発生が抑えられる等の効果を奏する。
【００２９】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では送風ファン１２の回転数をタップ切換により変更するが、これに限定されるものではない。また、前記各温度値は適宜の温度値に設定が可能である。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、外気温度が低下した場合にはまず凝縮器の送風ファンの回転数が下げられ、これにより凝縮圧力の低下が抑えられ、更に外気温度が低下した場合には、ホットガス戻し手段が動作するので、圧縮機の吸込圧力が高まり、これにより凝縮圧力の低下が抑えられる。従って蒸発圧力の低下が抑えられ、蒸発器の凍結が防止される。
【００３１】
請求項２の発明によれば、外気温度が下降する場合と上昇する場合とで異なる温度値が設定されるので制御上のハンチングが防止される。
【００３２】
請求項３の発明によれば、外気温度が低下した場合にはまずリキッドインジェクション手段の動作を停止するので、圧縮機の温度が下げられることはなく、これにより凝縮圧力の低下が抑えられ、ついで外気温度が低下した場合には、凝縮器の送風ファンの回転数が下げられるので、これにより凝縮圧力の低下が抑えられ、更に外気温度が低下した場合には、ホットガス戻し手段が動作するので、圧縮機の吸込圧力が高まり、これにより凝縮圧力の低下が抑えられる。従って蒸発圧力の低下が抑えられ、蒸発器の凍結が防止される。
【００３３】
請求項４の発明によれば、外気温度が下降する場合と上昇する場合とで異なる温度値が設定されるので制御上のハンチングが防止される。
【００３４】
請求項５の発明によれば、凝縮器の送風ファンの回転数をタップ切換により変更するので、送風ファンの回転数がある固有の回転数と一致しないように予め設定することにより、電磁音の発生が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る冷媒回路図である。
【図２】制御フローを説明する図である。
【符号の説明】
１室外ユニット
２室内ユニット
９アキュムレータ
１０圧縮機
１１室外熱交換器（凝縮器）
１２送風ファン
１５キャピラリーチューブ（減圧装置）
１７室内熱交換器（蒸発器）
２２ホットガス戻し弁
２５リキッドインジェクション弁
２７外気温度検出センサ
２８コントローラ

Claims

圧縮機、凝縮器、減圧装置、および蒸発器を備え、冷房運転を行うための冷凍装置において、
前記凝縮器の送風ファンの回転数を変更する回転数変更手段と、
前記圧縮機から吐出されるガス冷媒の一部をバイパスさせて当該圧縮機の吸込側に戻すホットガス戻し手段と、
前記凝縮器で凝縮された液冷媒の一部を前記圧縮機内に戻すリキッドインジェクション手段と、
外気温が第三の温度値以上の場合、前記凝縮器の送風ファンを回転させると共に前記リキッドインジェクション手段を動作させ、外気温が第三の温度値よりも小さい第一の温度値以上において、第三の温度値以下に下降した場合、前記送風ファンの回転数を下げると共に前記リキッドインジェクション手段を停止させ、外気温が第一の温度値よりも小さい第二の温度値以上において、第一の温度値以下に降下した場合、前記送風ファンの回転数をさらに下げ、外気温が第二の温度値以下に降下した場合、前記ホットガス戻し手段を動作させる制御手段と
を備えたことを特徴とする冷凍装置。
前記制御手段は、外気温が前記第二の温度値よりも所定値だけ大きな温度値以上に上昇した場合、前記ホットガス戻し手段を停止させ、外気温が前記第一の温度値よりも所定値だけ大きな温度値以上に上昇した場合、前記送風ファンの回転数を上げ、外気温が前記第三の温度値よりも所定値だけ大きな値に上昇した場合、前記送風ファンの回転数をさらに上げると共に前記リキッドインジェクション手段を動作させることを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。