JP4152008B2 - 冷媒循環式熱移動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調装置や冷凍機に適用される冷媒循環式熱移動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧縮機から吐出した冷媒を凝縮器、膨張弁（絞り）、蒸発器を経て圧縮機に戻すように循環させながら、凝縮器での放熱により暖房を行わせたり、あるいは蒸発器での吸熱により冷房や冷凍を行わせるようにした冷媒循環式熱移動装置（熱移動装置と略す）は一般に知られている。
【０００３】
この種の熱移動装置を用いた空調装置では、一般に、温度調整の際に、温度設定手段により設定される目標温度と室内等の現実の温度（検出温度）とを比較し、その温度差に応じて冷媒の目標圧力を設定し、現実の圧力（検出圧力）が目標圧力となるように圧縮機の回転数をフィードバック制御するようにしている。
【０００４】
例えば、冷房では、膨張弁から蒸発器を経て圧縮機の吸い込み口までの間の低圧回路での冷媒の目標圧力を設定し、低圧回路の冷媒の圧力が目標圧力となるように圧縮機の回転数を制御する。この際、検出温度と目標温度との差が大きくなる程、目標圧力を低く設定する。そして、検出圧力と目標圧力との差が大きい場合には、圧縮機の回転数を上昇させ、逆にこの圧力差が小さい場合には回転数を低下させるように圧縮機を制御する。すなわち、検出温度と目標温度との差が大きい場合には、圧縮機の回転数を上昇させることにより、絞りの上下流間での冷媒の圧力差を大きくし、蒸発器への冷媒循環量を増加させるとともに、圧縮機の冷媒吸引作用を増大させて低圧側圧力を低下させ、これに伴い低圧側の冷媒温度を低下させることにより蒸発器での吸熱作用を促進させ、逆に、温度差が小さい場合には、圧縮機の回転数を低下させることにより、絞り上下流間での冷媒の圧力差を小さくし、かつ圧縮機の冷媒吸引作用を低下させ、これにより蒸発器での吸熱作用を抑制するようにしている。
【０００５】
一方、暖房では、圧縮機の吐出口から凝縮器までの間の高圧回路での冷媒の目標圧力を設定し、高圧回路の冷媒の圧力が目標圧力となるように圧縮機の回転数を制御する。この場合には、目標温度と検出温度との差に応じて目標圧力を設定し、目標温度と検出温度との差が大きい場合には、圧縮機の回転数を上昇させることにより、より多くの冷媒を凝縮器に供給するとともに冷媒を高温化することにより放熱効果を促進させ、逆に、温度差が小さい場合には、圧縮機の回転数を低下させ、凝縮器への冷媒の供給を抑えて放熱効果を抑制するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような空調装置においては、設定温度と検出温度とが近似値となると、通常はサーモオフ状態、すなわち圧縮機を停止させて室内温度を保つようにしている。
【０００７】
ところが、例えば、圧縮機を停止させた状態が長時間持続されると、蒸発器の出口から圧縮機の吸い込み口までの間の低圧回路に滞留している冷媒が液化することとなる。そして、換気等により室内温度が急激に変化すると、圧縮機が再起動されることにより低圧回路内の圧力が急激に低下し、これに伴い滞留している液状冷媒が急激に気化する結果、一種の沸騰状態が生じ、完全に気化する前の泡状冷媒が圧縮機に吸入されることがある。
【０００８】
しかし、このような泡状冷媒の吸入が度重なると圧縮機の損傷の原因となるので、これを有効に防止する必要がある。なお、この種の装置では、通常、低圧回路にアキュムレータを介設して液冷媒を分離し、これにより圧縮機への液冷媒の吸入を防止するようにしているが、この場合でも、起動時、アキュムレータに滞留する液冷媒が沸騰してアキュムレータから溢れるため、また、サーモオフ中にアキュムレータと圧縮機の間における気相冷媒の通路内に液冷媒が滞留し得るため、依然として圧縮機の再起動時に泡状の冷媒が圧縮機に吸入される虞れがある。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、液冷媒の吸入に起因した圧縮機の損傷を有効に防止することができる冷媒循環式熱移動装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、圧縮機から吐出された冷媒が凝縮器、絞り及び蒸発器を通って圧縮機に戻されるように構成された冷媒回路を備え、上記蒸発器での吸熱または上記凝縮器での放熱により冷房、冷凍または暖房を行うようにされた冷媒循環式熱移動装置において、上記冷房等の対象となる空間の温度を検出する温度検出手段と、目標温度を設定可能とする温度設定手段と、目標温度に対する検出温度の偏差を調べ、その偏差が所定値以下の場合に上記圧縮機を停止させる一方、所定値を超える場合に上記圧縮機を作動させるべく上記圧縮機の駆動を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、上記圧縮機を作動させるときに所定の最低回転数と最高回転数との間の許容回転数域内で上記圧縮機の回転数を制御し、かつ、異常が生じたときは最低回転数を同じ条件での通常制御の最低回転数よりも低い回転数にして異常回避制御を行なうようにするとともに、停止状態から作動状態への圧縮機の切替え後、圧縮機の回転数が緩慢に上昇するように、また異常回避制御から通常制御への切替え後も圧縮機の回転数上昇が緩慢になるように、圧縮機を制御するようにしたものである（請求項１）。
【００１１】
この装置によれば、検出温度と目標温度とが近似しているときには圧縮機が停止状態とされ、これにより冷房等が必要以上に行われることが避けられる。そして、目標温度に対する検出温度の偏差が所定値以上となると、圧縮機が停止状態から作動状態へと切替られて冷房等の効果が促進される。この際、停止状態から作動状態への圧縮機の切替え後は、圧縮機の回転数が緩慢に上昇させられるため、低圧回路内の急激な圧力低下が防止される。そのため、低圧回路内に液冷媒がある場合でも、泡立ち現象を招くことなく気化させることが可能となる。また、異常回避制御では圧縮機の回転数を充分に低下させて冷媒の圧力を低下させるので、異常回避制御から通常制御への復帰時には、急激に回転数を上昇させると冷媒の圧力が急激に上昇して再度異常状態となる虞れがあるが、上記のように回転数の上昇を緩慢にして冷媒の圧力上昇を抑えることで、このような事態の発生を回避することができる。
【００１２】
また、特に暖房を行う装置に適用する場合に好ましい構成としては、圧縮機から吐出された冷媒が凝縮器、絞り及び蒸発器を通って圧縮機に戻されるように構成された冷媒回路を備え、上記凝縮器での放熱により暖房を行うようにされた冷媒循環式熱移動装置において、暖房の対象となる空間の温度を検出する温度検出手段と、目標温度を設定可能とする温度設定手段と、上記圧縮機の吐出口から凝縮器の入口までの間の高圧回路の圧力を検出可能とする圧力検出手段と、上記温度設定手段により設定される目標温度と上記温度検出手段による検出温度との差が所定値を超える場合に上記高圧回路の目標圧力を設定する圧力設定手段と、上記目標温度と検出温度との差が上記所定値以下の場合に上記圧縮機を停止させる一方、圧縮機の作動中、上記目標圧力と圧力検出手段による検出圧力との差に応じ、この圧力差が大きい程、回転数が高くなるように上記圧縮機の回転数を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、上記圧縮機を作動させるときに所定の最低回転数と最高回転数との間の許容回転数域内で上記圧縮機の回転数を制御し、かつ、異常が生じたときは最低回転数を同じ条件での通常制御の最低回転数よりも低い回転数にして異常回避制御を行なうようにするとともに、停止状態から作動状態への圧縮機の切替え後、圧縮機の回転数が緩慢に上昇するように、また異常回避制御から通常制御への切替え後も圧縮機の回転数上昇が緩慢になるように、圧縮機を制御するようにしたものである（請求項２）。
【００１３】
この装置によれば、検出温度と目標温度とが近似しているときには圧縮機が停止状態とされ、これにより暖房が必要以上に行われることが避けられる。一方、検出温度と目標温度との差が所定値以上のときには、圧縮機が停止状態から作動状態へと切替られるとともに、検出温度と目標温度との温度差に応じ、低圧回路の冷媒圧力に対する目標圧力が設定され、検出圧力が目標圧力となるように圧縮機の回転数が制御される。これにより暖房の効果が促進される。この際、停止状態から作動状態への圧縮機の切替え後は、圧縮機の回転数が緩慢に上昇させられるため、低圧回路内の急激な圧力低下が防止される。そのため、低圧回路内に液冷媒がある場合でも、泡立ち現象を招くことなく気化させることが可能となる。また、異常回避制御では圧縮機の回転数を充分に低下させて冷媒の圧力を低下させるので、異常回避制御から通常制御への復帰時には、急激に回転数を上昇させると冷媒の圧力が急激に上昇して再度異常状態となる虞れがあるが、上記のように回転数の上昇を緩慢にして冷媒の圧力上昇を抑えることで、このような事態の発生を回避することができる。
【００１４】
また、冷房または冷凍を行う装置に適用する場合に好ましい構成としては、圧縮機から吐出された冷媒が凝縮器、絞り及び蒸発器を通って圧縮機に戻されるように構成された冷媒回路を備え、上記蒸発器での吸熱により冷房または冷凍を行うようにされた冷媒循環式熱移動装置において、冷房または冷凍の対象となる空間の温度を検出する温度検出手段と、目標温度を設定可能とする温度設定手段と、上記蒸発器の出口から圧縮機の吸い込み口までの間の低圧回路の圧力を検出可能とする圧力検出手段と、上記温度検出手段による検出温度と上記温度設定手段により設定される目標温度との差が所定値を超える場合に上記低圧回路の目標圧力を設定する圧力設定手段と、上記検出温度と目標温度との差が上記所定値以下の場合に上記圧縮機を停止させる一方、圧縮機の作動中、圧力検出手段よる検出圧力と上記目標圧力との差に応じ、この圧力差が大きい程、回転数が高くなるように上記圧縮機の回転数を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、上記圧縮機を作動させるときに所定の最低回転数と最高回転数との間の許容回転数域内で上記圧縮機の回転数を制御し、かつ、異常が生じたときは最低回転数を同じ条件での通常制御の最低回転数よりも低い回転数にして異常回避制御を行なうようにするとともに、停止状態から作動状態への圧縮機の切替え後、圧縮機の回転数が緩慢に上昇するように、また異常回避制御から通常制御への切替え後も圧縮機の回転数上昇が緩慢になるように、圧縮機を制御するようにしたものである（請求項３）。
【００１５】
この装置によれば、目標温度と検出温度とが近似しているときには圧縮機が停止状態とされ、これにより冷房または冷凍が必要以上に行われることが避けられる。一方、目標温度と検出温度との差が所定値以上のときには、圧縮機が停止状態から作動状態へと切替られるとともに、目標温度と検出温度との温度差に応じ、高圧回路の冷媒圧力に対する目標圧力が設定され、検出圧力が目標圧力となるように圧縮機の回転数が制御される。これにより冷房または冷凍の効果が促進される。この際、停止状態から作動状態への圧縮機の切替え後は、圧縮機の回転数が緩慢に上昇させられるため、低圧回路内の急激な圧力低下が防止される。そのため、低圧回路内に液冷媒がある場合でも、泡立ち現象を招くことなく気化させることが可能となる。また、異常回避制御では圧縮機の回転数を充分に低下させて冷媒の圧力を低下させるので、異常回避制御から通常制御への復帰時には、急激に回転数を上昇させると冷媒の圧力が急激に上昇して再度異常状態となる虞れがあるが、上記のように回転数の上昇を緩慢にして冷媒の圧力上昇を抑えることで、このような事態の発生を回避することができる。
【００１６】
また、この種の装置においては、圧縮機をクラッチ手段を介してエンジンに接続し、クラッチ手段による断続切替えに応じて圧縮機を作動状態と停止状態とに切替えるものがあり、このような場合には、圧縮機の停止状態において上記エンジンを最低回転数のアイドル運転状態とし、停止状態から作動状態への圧縮機の切替えの際には、上記アイドル運転状態でクラッチ手段を接続状態に切替えてからエンジン回転数を緩慢に上昇させるように制御するのが好ましい（請求項４）。このようにすれば、作動状態への切替え後は、圧縮機の回転数が極低回転から緩慢に上昇することとなるため低圧回路内の急激な圧力低下をより有効に防止することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の冷媒循環式熱移動装置の一例としての空調装置を示しており、この空調装置は、室外ユニット１Ａと、複数の室内ユニット１Ｂとで構成されている。この空調装置には、水冷式ガスエンジン２（以下、エンジン２と略す）と、このエンジン２によって駆動される圧縮機２０と、この圧縮機２０の駆動により冷媒を循環させる冷媒回路３０と、上記エンジン２を冷却するための冷却水回路９０とが設けられている。
【００１９】
上記エンジン２には吸気管３が接続され、この吸気管３にエアクリーナ４及びミキサー５が接続されている。このミキサー５には、図外の燃料ガス供給源に接続された燃料供給管６が接続されており、この燃料供給管６に流量制御弁７、減圧調整弁８及び電磁弁９が介設されている。そして、上記ミキサー５では、スロットル作動モータ５ａによるスロットル弁の回動によりエンジンへの燃料ガス及び空気の供給量を調節するようになっている。エンジン２のオイルパンには、オイル供給管１０を介してオイルタンク１１が接続されており、上記オイル管１０にはオイル供給量を調節するための電磁弁１２が介設されている。
【００２０】
また、上記エンジン２から排気管１３が導出され、この排気管１３に排ガス熱交換器１４、排気サイレンサ１５及びミストセパレータ１６が介設されている。なお、１７はエンジン２のオイルパン内のオイル温度を調節するためのヒータ、１８は排ガス熱交換器１４や排気サイレンサ１５やミストセパレータ１６からのドレン水を中和処理するドレン処理装置である。
【００２１】
上記圧縮機２０は、図示の例では２個の単位圧縮機２０ａ，２０ｂを有するマルチ型圧縮機からなり、上記各単位圧縮機２０ａ，２０ｂは電磁クラッチ２１ａ，２１ｂを介してエンジンの出力軸２２に接続されている。２３は圧縮機２０内のオイル温度を調節するためのヒータである。また、２４，２５は圧縮機温度を検出する圧縮機温度センサである。
【００２２】
上記冷媒回路３０は、上記圧縮機２０と、高圧冷媒を凝縮させて放熱する凝縮器と、凝縮後の冷媒を膨張させて低圧にする機能を有する絞りと、膨張後の冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器とを備え、圧縮機２０から吐出した冷媒を凝縮器、絞り及び蒸発器を通して圧縮機２０に戻すように構成されている。当実施形態では、室外ユニット１Ａに設けられた室外回路３１と、室内ユニット１Ｂに設けられた室内回路３２とで冷媒回路３０が構成されるとともに、冷房と暖房とに切換可能で、かつ複数箇所の冷暖房が可能な空調装置を構成すべく、冷媒循環経路を切替えるための四方弁３３と、冷房時に凝縮器、暖房時に蒸発器となる室外熱交換器３４とを室外回路３１に設ける一方、毛細管からなる固定絞り３５と、冷房時に蒸発器、暖房時に凝縮器となる室内熱交換器３６とを、複数の室内ユニット１Ｂの各室内回路３２にそれぞれ設けている。
【００２３】
この冷媒回路３０の構成を具体的に説明する。上記室外回路３１において、圧縮機２０と四方弁３３との間には、圧縮機２０の吐出口と四方弁３３の第１ポート３３ａとを接続する吐出側ライン３８と、四方弁３３の第２ポート３３ｂと圧縮機２０の吸込口とを接続する吸入側ライン３９とが設けられている。
【００２４】
上記吐出側ライン３８にはオイルセパレータ４０が設置されている。このオイルセパレータ４０にはヒータ４１が設けられ、このヒータ４１によりオイルセパレータ４０の温度調節が行われる。そして、オイルセパレータ４０からオイルがストレーナ４２及び毛細管４３を経て吸入側ライン３９の下流部に導かれるようになっている。
【００２５】
上記吸入側ライン３９にはアキュムレータ４５が設置されており、吸入側ライン３９は、四方弁３３の第２ポート３３ｂとアキュムレータ４５の入口とをつなぐ上流側ライン３９ａと、アキュムレータ４５の気相冷媒の出口に接続されたライン３９ｂ、このライン３９ｂに毛細管４６及びこれと並列のＵ字形ライン３９ｄを介して接続された下流側ライン３９ｃとを有し、下流端部が一方向弁４４を介して圧縮機２の吸込口に接続されている。そして、上記アキュムレータ４５で気相冷媒と液相冷媒が分離され、気相冷媒がライン３９ｂ、毛細管４６、ライン３９ｃ等を経て圧縮機２０に吸入されるようになっている。
【００２６】
上記アキュムレータ４５の所定高レベル位置と所定低レベル位置とが、ストレーナ４７及び毛細管４８を有する通路とストレーナ４９及び毛細管５０を有する通路とによってそれぞれライン３９ｄに接続され、これらの通路に対してヒータ５１が設けられるとともに、各通路の温度を検出するセンサ５２，５３が設けられている。そして、アキュムレータ４５内の液面レベルの上昇に応じて通路に液相冷媒が導出されると、ヒータ５１で加熱されている通路内で温度変化が生じてこれがセンサ５２，５３で検出される。これによりセンサ５２，５３は、アキュムレータ４５内の液面が所定高レベル位置に上昇した状態や所定低レベル位置に低下した状態を検出する液面検知センサとして機能するようになっている。
【００２７】
さらにアキュムレータ４５には、液面チェック用のサイトグラス５５が設けられている。また、アキュムレータ４５内のオイルを、さらに必要に応じて運転停止中液相冷媒を導出し得るように、アキュムレータ４５の下端部がストレーナ５６及び制御弁５７を有する通路３９ｅを介してライン３９ｄに接続されている。
【００２８】
また、アキュムレータ４５には、冷房運転時、後述のライン６３を流れる冷媒から吸熱する熱交換器５８が設けられるとともに、主に、暖房運転時、暖房負荷が大きい時に使用されるヒーター５９が具備されている。
【００２９】
四方弁３３の第３ポート３３ｃにはライン６１を介して室外熱交換器３４が接続されており、このライン６１の途中にはプレート熱交換器６２が設けられている。さらに室外熱交換器３４にライン６３が接続され、このライン６３は、アキュムレータ４５に設けられた熱交換器５８を通って、端部がジョイント６４に達している。このライン６３の途中にはフィルタードライヤ６５及び手動弁６６が配置されている。
【００３０】
四方弁３３の第４ポート３３ｄにはライン６７が接続され、このライン６７には手動弁６８が配置されており、ライン６７の端部がジョイント６９に達している。
【００３１】
さらに、室外回路３１には、冷房時に室外熱交換器３４の出口側に位置するライン６３とアキュムレータ４５の入口に通じるライン３９ａとの間に、バイパス通路７０が接続されている。このバイパス通路７０には、ストレーナ７１と、開度調節可能な電磁弁からなる制御弁７２とが配置されている。
【００３２】
このほかに室外回路３１には、吐出側ライン３８の冷媒温度を検出する冷媒吐出温センサ７３、吸入側ライン３９の冷媒温度を検出する冷媒吸入温センサ７４、吐出側ライン３８の冷媒圧力を検出する冷媒吐出圧センサ７５、吸入側ライン３９の冷媒圧力を検出する冷媒吸入圧センサ７６、冷房時に室外熱交換器３４の出口側となる部分の冷媒温度を検出する冷媒熱交出口温センサ７７等のセンサ類が配備されている。
【００３３】
室外回路３１と室内回路３２との間には、ジョイント６４，６９を介してライン６３，６７に接続されたライン８１，８２が設けられている。
【００３４】
一方、室内回路３２においては、上記ライン８１，８２から分岐したライン８３，８４が固定絞り３５及び室内熱交換器３６に接続されるとともに、固定絞り３５と室内熱交換器３６とがライン８５を介して接続されている。また、ライン８５内の冷媒温度を検出する冷媒温センサ８６と、室内温度を検出する室内温センサ８７とが室内ユニット１Ｂに設けられている。
【００３５】
上記冷却水回路９０は、ポンプ９１、エンジン２のウォータジャケット９２、ラジエータ９３、サーモスタット式切換弁９４ａ，９４ｂ等を備え、これらの間に冷却水ラインが配設されている。
【００３６】
すなわち、ポンプ９１の吐出側から冷却水ライン９０ａが導出され、この冷却水ライン９０ａが排ガス熱交換器１４及びウォータジャケット９２に接続されるとともに、排ガス熱交換器１４及びウォータジャケット９２の冷却水流出側に冷却水ライン９０ｂが接続され、この冷却水ライン９０ｂが第１のサーモスタット式切換弁９４ａに接続されるとともに、このサーモスタット式切換弁９４ａより上流で冷却水ライン９０ｂから分岐したライン９０ｃが第２のサーモスタット式切換弁９４ｂに接続されている。
【００３７】
第１のサーモスタット式切換弁９４ａからは冷却水ライン９０ｄ及び冷却水ライン９０ｅが導出されている。上記冷却水ライン９０ｄはラジエータ９３に接続され、ラジエータ９３から冷却水ライン９０ｆが導出されており、また上記冷却水ライン９０ｅはプレート熱交換器６２を通ってから冷却水ライン９０ｆに合流している。さらに上記冷却水ライン９０ｆの下流側が第２のサーモスタット式切換弁９４ｂに接続され、サーモスタット式切換弁９４ｂの下流の冷却水ライン９０ｇがポンプ９１の吸込み側に接続されている。
【００３８】
サーモスタット式切換弁９４ｂは、ライン９０ｃ，９０ｆ，９０ｇの内、２つのみをライン９０ｃの冷却水温度に基づき選択的に連通する。この冷却水温度が第１の所定温度以下の時ライン９０ｃとライン９０ｇを連通し、第１の所定温度以上の時、ライン９０ｆとライン９０ｇを連通する。一方、サーモスタット式切換弁９４ａは、ライン９０ｂ，９０ｄ，９０ｅの内、２つのみをライン９０ｂの冷却水温度に基づき選択的に連通する。この冷却水温度が第１の所定温度より高い第２の所定温度以下の時、ライン９０ｂとライン９０ｅを連通し、第２の所定温度以上の時ライン９０ｂとライン９０ｄを連通する。これによりエンジン２が冷却時の暖気をし、外気温度が低くエンジン冷却水温度が特に高くなりにくい暖房運転時において、プレート熱交換器６２にエンジン冷却水を循環させ、冷媒にエンジン廃熱を回収させることが可能となる。さらに、外気温度が高く、エンジン冷却水温度が高くなり易い冷房運転時において、ラジエータ９３でエンジン冷却水の熱を放熱させ、エンジン２を十分冷却させることが可能となる。
【００３９】
なお、９５ａ，９５ｂはラジエータ９３及び室外熱交換器に対する冷却用のファン、９６ａ，９６ｂは上記ファン９５ａ，９５ｂを駆動するモータ、９７は冷却水ライン９０ｇに冷却水補給ラインを介して接続された水タンクである。また、９８はエンジンのウォータジャケットの出口部分の冷却水温を検出する冷却水温センサ、９９は排ガス熱交換器１４の出口部分の冷却水温を検出する冷却水温センサである。
【００４０】
次に、上記空調装置の制御系について図２のブロック図を用いて説明する。なお、この図では主に冷媒回路３０に関する制御系の構成を示している。
【００４１】
同図に示すように、空調装置の制御系は、室外ユニット１Ａ側に設けられている室外機制御装置１０１と、室内ユニット１Ｂ側に設けられている室内機制御装置１０２とを備え、これらの制御装置１０１，１０２が互いに関連して制御を行なうことができるように電気的に接続されている。
【００４２】
上記室外機制御装置１０１には、図１中にも示した冷媒吐出温センサ７３、冷媒吸入温センサ７４、冷媒吐出圧センサ７５、冷媒吸入圧センサ７６、冷媒熱交出口温センサ７７、圧縮機温度センサ２４，２５、冷却水温センサ９８，冷媒熱交出口温センサ９９、アキュムレータ４５の高位及び低位の液面検知用のセンサ５２，５３からそれぞれ検出信号が入力される。さらに、図１中には示していないが、図２中に示すように圧縮回転数もしくはエンジン回転数を検出する回転数センサ１０３と、外気温を検出する外気温センサ１０４とからの検出信号及び接続台数情報１０５も室外機制御装置１０１に入力される。なお、上記接続台数情報１０５は、室外ユニット１Ａに制御される室内ユニット１Ｂの台数を示すもので、室内機制御装置１０２からの信号もしくは入力操作等によって与えられる。
【００４３】
室外機制御装置１０１からは、図１中にも示したバイパス通路７０の制御弁７２、通路３９ｅの制御弁５７、室外ファンモータ９６ａ，９６ｂ、冷却水ポンプ９１、アキュムレータ４５の液面検知用の通路を加熱するヒータ５１、四方弁３３、エンジン２と圧縮機２０ａ，２０ｂとの間のクラッチ２１ａ，２１ｂ等に対して制御信号が送られる。さらに、運転状態等を表示するためのＬＥＤ１０６にも信号が送られ、図２中には示していないが、ヒータ４１，５９、流量制御弁７、電磁弁９にも室外機制御装置１０１から制御信号が送られるようになっている。なお、図中１０７は、各種設定データ等を記憶する記憶装置で、圧縮機２０の回転数制御において設定される後述の許容回転数等のデータを記憶するようになっている。
【００４４】
一方、室内機制御装置１０２には、ライン８５内の冷媒の温度を検出する冷媒温センサ８６と、室内熱交換器３６が配置されているところの室内温度を検出する室内温センサ（温度検出手段）８７とからの各検出信号が入力されるとともに、室内機容量を示す室内機容量データ１０８と、図外の温度設定手段の操作によって与えられる設定温データ１０９も入力される。室内制御装置１０２からは、要求負荷の大小に合わせ室内熱交換器３６へ送る室内空気量を増減するため、室内フォアモータ２００へ制御信号が出力される。
【００４５】
上記制御装置１０１，１０２は、四方弁３３を制御することによって冷暖房の切替えを行うとともに、冷房運転時や暖房運転時に、温度条件等に応じて適切に冷房等が行わわれるように上記エンジン２及びクラッチ２１ａ，２１ｂ等を介して圧縮機２０の駆動を制御するようになっている。
【００４６】
以下、上記制御装置１０１，１０２によって行われる圧縮機２０の制御について図３〜図５を用いて説明する。
【００４７】
図３は圧縮機２０の制御のメインルーチンを示し、このルーチンがスタートすると、まず、設定が冷房か暖房かという運転条件、設定温データ１０９、すなわち目標温度Ｔ0及び室内温センサ８７の検出値（検出温度Ｔ）が読み込まれ、暖房時には、目標温度Ｔ0と検出温度Ｔとの差ΔＴａが、冷房時には、検出温度Ｔと目標温度Ｔ0との差ΔＴｂがそれぞれ求められる（ステップＳ１，Ｓ２）。そして、温度差ΔＴａまたはΔＴｂと、予め設定された所定値ΔＴ0との比較に基づき（ステップＳ３）、温度差ΔＴａまたはΔＴｂが所定値ΔＴ0より小さい場合には、上記クラッチ２１ａ，２１ｂがオフ、すなわち圧縮機２０へのエンジン駆動の伝達が遮断されて圧縮機２０が停止される（ステップＳ１２）。これにより空調装置がサーモオフ状態、つまり圧縮機２０が停止され、エンジン２のみが所定の低回転数で運転（アイドル運転）される状態となる。
【００４８】
一方、温度差ΔＴａまたはΔＴｂが所定値ΔＴ0以上の場合には、室内機容量データ１０８、外気温センサ１０４の検出値（外気温）及び通常制御か異常回避制御かといった運転条件が読み込まれる（ステップＳ４）。なお、通常制御及び異常回避制御は、上記冷媒吐出圧センサ７５、冷媒吸入圧センサ７６、冷媒熱交出口温センサ７７及び冷却水温センサ９８等の出力に基づき、図外のルーチンで選定され、例えば、高圧側の冷媒圧力が所定の圧力値を超える等、冷媒回路３０を循環する冷媒に異常が生じた場合に異常回避制御が設定され、それ以外は通常制御が選定される。
【００４９】
そして、圧縮機２０の許容回転数（運転範囲）、つまり最高回転数（maxＮｃ）及び最低回転数（minＮｃ）が設定される（ステップＳ５）。この最高回転数（maxＮｃ）及び最低回転数（minＮｃ）の演算は、例えば、室内機側の負荷及び温度条件等に応じ、予めこれらの要素と最高回転数（maxＮｃ）及び最低回転数（minＮｃ）の対応関係が定められているテーブルから求められる。特に、最低回転数（minＮｃ）については、通常制御と異常回避制御との２つのテーブルが用意されており、設定される運転条件に応じていずれかのテーブルが選択的に用いられる。なお、異常回避制御の最低回転数（minＮｃ）は、同じ条件（上記要素）での通常制御の最低回転数（minＮｃ）に比べて充分に低い回転数に設定されるようになっている。
【００５０】
許容回転数が設定されると、冷媒の検出圧力（現在圧力）と、回転数センサ１０３の出力値（回転数（Ｎｃ０））と、上記検出圧力に対する目標圧力と、圧縮機２０の回転数に対する最大変化量を示すデータ（maxｄＮｃ）とが読み込まれ（ステップＳ６）、圧縮機２０の現在の回転数（Ｎｃ０）に加算する変化量（ｄＮｃ）が求められて圧縮機２０の目標回転数（Ｎｃ）が設定される（ステップＳ７）。
【００５１】
ここで、冷媒の検出圧力は、暖房時には上記冷媒吐出圧センサ７５の出力値で、冷房時には上記冷媒吸入圧センサ７６の出力値である。また、上記目標圧力は、上記目標温度Ｔ0と検出温度Ｔとの差Δａ，Δｂに応じて設定されるもので、暖房時には、温度差Δａが大きい程、目標圧力として高い値が設定され、冷房時には、温度差Δｂが大きい程、目標圧力として低い値が設定される。そして、変化量（ｄＮｃ）は、この目標圧力と検出圧力との比較に基づき、この圧力差が大きい程、回転数がより高くなるように、上記最大変化量（maxｄＮｃ）を超えない範囲で設定される。
【００５２】
目標回転数（Ｎｃ）が設定されると、この値と上記最高回転数（maxＮｃ）及び最低回転数（minＮｃ）との比較が行われ（ステップＳ８）、その結果に応じて、圧縮機２０の回転数が制御される。具体的には、目標回転数（Ｎｃ）が最低回転数（minＮｃ）以下の場合には、圧縮機２０が最低回転数（minＮｃ）で駆動され（ステップＳ９）、目標回転数（Ｎｃ）が最低回転数（minＮｃ）を超え最高回転数（maxＮｃ）未満の場合には、圧縮機２０が目標回転数（Ｎｃ）で駆動され（ステップＳ１０）、目標回転数（Ｎｃ）が最高回転数（maxＮｃ）を超える場合には、圧縮機２０が最高回転数（maxＮｃ）で駆動される（ステップＳ１１）。そして、ステップＳ１にリターンする。
【００５３】
つまり、冷媒の検出圧力が目標圧力となるように、圧縮機２０の回転数がフィードバック制御されるようになっている。
【００５４】
図４は上記ステップＳ５で行われる圧縮機２０の回転数に対する変化量（ｄＮｃ）の設定制御のルーチンである。このルーチンでは、まず、冷媒の検出圧力が読み込まれて回転数の変化量（ｄＮｃ）が求められる。この変化量（ｄＮｃ）は、上記冷媒の圧力差と変化量（ｄＮｃ）との対応関係を定めたテーブルから求められる。
【００５５】
変化量（ｄＮｃ）が求められると、回転数に対する最大変化量を示すデータ（maxｄＮｃ）が読み込まれ、求められた変化量（ｄＮｃ）が最大変化量（maxｄＮｃ）以上か否かが判断される（ステップＳ２３，２４）。
【００５６】
そして、変化量（ｄＮｃ）が最大変化量（maxｄＮｃ）以上の場合には、変化量として最大変化量（maxｄＮｃ）が設定され（ステップＳ２５）、変化量（ｄＮｃ）が最大変化量（maxｄＮｃ）未満の場合には、変化量としてステップＳ２２で求められた変化量（ｄＮｃ）が設定される（ステップＳ２６）。
【００５７】
図５は上記ステップＳ２３で行われる最大変化量（maxｄＮｃ）の設定制御のルーチンである。このルーチンでは、まず、圧縮機２０が起動時か否か、すなわち、空調装置自体の起動により圧縮機２０が起動した状態、あるいは空調装置がサーモオフ状態からサーモオン状態へと切替えられ、これにより圧縮機２０が起動した状態か否かが判断され（ステップＳ３１）、起動時である場合には、例えば、最大変化量（maxｄＮｃ）として予め記憶されている低い値（通常の最大変化量に対して充分に低い値）が設定され、この値が記憶される（ステップＳ３２，３３）。
【００５８】
なお、空調装置がサーモオフ状態にあるときには、上述のようにエンジン２がアイドル運転されており、サーモオン状態への切替えは、エンジン２のアイドル運転状態でクラッチ２１ａ，２１ｂが切替えられることにより行われる。また、空調装置自体の起動時には、クラッチ２１ａ，２１ｂがオフ状態でエンジン２が始動され、エンジン２の回転数がアイドル運転状態に到達するとクラッチ２１ａ，２１ｂが切替えられ、これにより圧縮機２０が起動する。
【００５９】
一方、圧縮機２０の起動時でない場合には、高圧側の冷媒圧力が予め設定されている所定の圧力（高圧力）を超えているか否かが判断され（ステップＳ３４）、超えている場合には、ステップＳ３２同様に最大変化量（maxｄＮｃ）として低い値が設定されてステップＳ３３に移行される（ステップＳ３５）。
【００６０】
高圧側の冷媒圧力が所定圧力を超えていない場合には、現在の圧縮機２０の回転数（Ｎｃ０）が異常回避制御の最低回転数（minＮｃ（異常回避））以上であって通常制御の最低回転数（minＮｃ（通常））以下の範囲内にあるか否かが判別され（ステップＳ３６）、この範囲内にある場合には、ステップＳ３２同様に最大変化量（maxｄＮｃ）として低い値が設定されてステップＳ３３に移行される（ステップＳ３７）。一方、現在の回転数（Ｎｃ０）が上記の範囲内にない場合には、例えば、予め設定されている通常の最大変化量（maxｄＮｃ）が設定されてステップＳ３３に移行される。
【００６１】
以上のような当実施形態の空調装置によると、冷媒回路において、冷房時と暖房時とに応じて上記四方弁３３が切換えられることにより、室外熱交換器３４、室内熱交換器３６のうちの一方が凝縮器、他方が蒸発機となって、圧縮機２０から吐出された冷媒が凝縮器、固定絞り３５及び蒸発器をこの順に通って圧縮機２０に戻るように循環される。
【００６２】
すなわち、暖房運転時には、四方弁３３の第１ポート３３ａと第４ポート３３ｄとが連通されるとともに、第３ポート３３ｃと第２ポート３３ｂとが連通される。これにより、図１中に破線矢印で示すように、圧縮機２０から吐出側ライン３８に吐出された冷媒は、四方弁３３からライン６７、ジョイント６９、ライン８２を通って各室内ユニット１Ｂに送られ、凝縮器となる室内熱交換器３６に導かれ、ここで放熱されて液化し、その凝縮熱で暖房を行う。それから、固定絞り３５を経て、ライン８１、ジョイント６４、ライン６３を通り、蒸発器となる室外熱交換器３４に導かれ、ここで吸熱された後、四方弁３３を経て吸入側ライン３９に流れ、圧縮機２０に戻される。
【００６３】
一方、冷房運転時には、四方弁３３の第１ポート３３ａと第３ポート３３ｃとが連通されるとともに、第４ポート３３ｄと第２ポート３３ｂとが連通される。これにより、図１中に実線矢印で示すように、圧縮機２０から吐出側ライン３８に吐出された冷媒は、四方弁３３を経て、凝縮器となる室外熱交換器３４に導かれ、ここで放熱されて液化した後、ライン６３からジョイント６４およびライン８１を通って各室内ユニット１Ｂに送られ、固定絞り３５を経て、蒸発器となる室内熱交換器３６に導かれ、ここで吸熱されて冷房が行われる。それから、ライン８２、ジョイント６９、ライン６７を通り、四方弁３３を経て、吸入側ライン３９に流れ、圧縮機２０に戻される。
【００６４】
そして、このような冷房及び暖房運転中には、目標温度Ｔ0と検出温度Ｔとの比較に基づき、空調装置がサーモオン状態とサーモオフ状態とに切替えられるとともに、サーモオン状態では上記のように圧縮機２０の許容回転数が設定され、その範囲内で圧縮機２０の回転数がフィードバック制御されることにより室内熱交換器３６が配置されている室内に対して空調機能が発揮される。
【００６５】
特に、空調装置自体の起動時、あるいはサーモオフ状態からサーモオン状態への切替時に、上述のように圧縮機２０の回転数が制御されることにより圧縮機２０の損傷が有効に防止される。すなわち、空調装置自体の起動時、あるいはサーモオフ状態からサーモオン状態への切替時には、目標回転数（Ｎｃ）の設定に際し、最大変化量（maxｄＮｃ）として通常の最大変化量よりも充分に低い値が設定されるため、圧縮機２０の起動後は、圧縮機２０の回転数が緩慢に上昇することとなり、冷媒回路３０における吸入側ライン３９の急激な圧力低下が抑えられる。そのため、圧縮機２０の停止中に吸入側ライン３９、特にアキュムレータ下流側の気相冷媒の通路であるライン３９に冷媒が液化して滞留していても、このような冷媒が、あるいはアキュムレータ４５内の液冷媒が急激に気化して泡立つようなことがない。従って、従来のこの種の装置のように、急激な冷媒の気化に伴って泡立った冷媒が圧縮機に吸入されるといった現象を防止することができ、泡状冷媒の吸入に起因した圧縮機の損傷を有効に回避することができる。
【００６６】
また、上記装置によれば、圧縮機２０の起動時以外にも、高圧側の冷媒圧力が予め設定されている所定の圧力（高圧力）を超えている場合には、最大変化量（maxｄＮｃ）として通常の最大変化量よりも充分に低い値を設定するようにしているので、例えば、圧縮機２０の回転数が目標回転数に対して充分に余裕がある状態で、かつ冷媒の圧力が許容限度近くまで上昇し過ぎているような場合には、回転数の上昇を緩慢にして冷媒圧力がオーバーシュートするのを有効に防止することができるという特徴もある。また、圧縮機２０の回転数が異常回避制御の最低回転数（minＮｃ（異常回避））以上であって通常制御の最低回転数（minＮｃ（通常））以下にある場合にも、同様に最大変化量（maxｄＮｃ）として低い値を設定するようにしているので、一旦、異常回避制御となった後、通常制御への復帰中に再び異常回避制御が必要となる状態を招くとった事態の発生を有効に回避することができる。すなわち、異常回避制御では圧縮機２０の回転数を充分に低下させて冷媒の圧力を低下させるので、異常回避制御から通常制御への復帰時、すなわちに圧縮機２０の回転数が上記のような範囲内にあるときに急激に回転数を上昇させると、冷媒の圧力が急激に上昇して再度異常状態となる虞れがある。しかし、上記のように回転数の上昇を緩慢にして冷媒の圧力上昇を抑えることで、このような事態の発生を回避することができる。
【００６７】
なお、上記の空調装置では、圧縮機２０をクラッチ２１ａ，２１ｂを介してエンジン２に接続し、クラッチ２１ａ，２１ｂの操作に応じて圧縮機２０を作動状態と停止状態とに切替えるようにしているが、例えば、圧縮機２０をエンジン２に直結するようにしてもよく、また、エンジン２の代わりにモータを駆動源として用いることもできる。
【００６８】
また、上記実施形態においては、圧縮機２０の起動時開度を増大可能な電磁膨張弁を使用することなく、構造が簡単で価格の安い固定絞り３５を使用している。このため、高圧側から固定絞り３５を通過して低圧側に冷媒が供給されにくく、圧縮機２０を起動時短時間に回転上昇させる場合には、低圧側圧力が急激な吸引により過低下状態となった後の圧力回復が遅れて沸騰状態が持続し易くなるので、上記圧縮機２０の回転数制御は特に有効である。
【００６９】
また、上記装置では、停止状態から作動状態への圧縮機の切替えの際には、エンジン２のアイドル運転状態でクラッチ２１ａ，２１ｂを切替えるようにしているが、必ずしもアイドル運転状態で切替える必要はなく、アイドル運転状態から適度にエンジン回転数を上昇させたところでクラッチ２１ａ，２１ｂを切替えるようにしてもよい。但し、アイドル運転状態でクラッチ２１ａ，２１ｂを切替えるようにすれば、圧縮機２０の回転数を極低回転から緩慢に上昇させることができるため、低圧回路内の急激な圧力低下をより有効に防止することができるという利点がある。
【００７０】
なお、上記実施形態では、本発明の冷媒循環式熱移動装置を空調装置に適用した例について説明したが、本発明の冷媒循環式熱移動装置は冷凍装置についても適用可能である。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、冷媒回路で冷媒を循環させながら冷房、冷凍または暖房を行うようにした冷媒循環式熱移動装置において、温度検出手段による検出温度と温度設定手段により設定された目標温度とが近似しているときには圧縮機を停止状態として冷房等の対象となる空間の温度を保つ一方、目標温度に対する検出温度の偏差が所定値以上となると、圧縮機を停止状態から作動状態へと切替えて冷房等の効果を促進させるように圧縮機を制御し、これにより適切な温度調整を行うようにするとともに、停止状態から作動状態への圧縮機の切替えの際には、圧縮機の回転数が緩慢に上昇するように圧縮機を制御して低圧回路内の急激な圧力低下を防止するようにしたので、停止状態から作動状態への圧縮機の切替えの際に低圧回路内に液冷媒が滞留している場合であっても、該冷媒を泡立たせることなく気化させることができる。そのため、従来のこの種の装置において問題となっていた泡状冷媒の吸入に起因した圧縮機の損傷を有効に防止することができる。
【００７２】
特に、この種の装置においては、圧縮機をクラッチ手段を介してエンジンに接続し、クラッチ手段による断続切替えに応じて圧縮機を作動状態と停止状態とに切替えるものがあり、この場合、圧縮機の停止状態において上記エンジンを最低回転数のアイドル運転状態とし、停止状態から作動状態への圧縮機の切替えの際には、上記アイドル運転状態でクラッチ手段を接続状態に切替えてからエンジン回転数を緩慢に上昇させるように制御すれば、圧縮機の回転数を極低回転から緩慢に上昇させることができるため低圧回路内の急激な圧力低下をより有効に防止することができ、圧縮機の損傷をより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】空調装置に適用した本発明の一実施形態を示す全体回路図である。
【図２】上記空調装置の制御系統を示すブロック図である。
【図３】圧縮機制御のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図４】回転数の変化量設定制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図５】回転数の最大変化量設定制御のルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
２ 水冷ガスエンジン
５ａ スロットル作動モータ
２０ 圧縮機
３０ 冷媒回路
３４ 室外熱交換器
３５ 固定絞り
３６ 室内熱交換器
７５ 冷媒吐出圧センサ
７６ 冷媒吸入圧センサ
１０１ 室外機制御装置
１０２ 室内機制御装置
１Ａ 室外ユニット
１Ｂ 室内ユニット
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調装置や冷凍機に適用される冷媒循環式熱移動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧縮機から吐出した冷媒を凝縮器、膨張弁（絞り）、蒸発器を経て圧縮機に戻すように循環させながら、凝縮器での放熱により暖房を行わせたり、あるいは蒸発器での吸熱により冷房や冷凍を行わせるようにした冷媒循環式熱移動装置（熱移動装置と略す）は一般に知られている。
【０００３】
この種の熱移動装置を用いた空調装置では、一般に、温度調整の際に、温度設定手段により設定される目標温度と室内等の現実の温度（検出温度）とを比較し、その温度差に応じて冷媒の目標圧力を設定し、現実の圧力（検出圧力）が目標圧力となるように圧縮機の回転数をフィードバック制御するようにしている。
【０００４】
例えば、冷房では、膨張弁から蒸発器を経て圧縮機の吸い込み口までの間の低圧回路での冷媒の目標圧力を設定し、低圧回路の冷媒の圧力が目標圧力となるように圧縮機の回転数を制御する。この際、検出温度と目標温度との差が大きくなる程、目標圧力を低く設定する。そして、検出圧力と目標圧力との差が大きい場合には、圧縮機の回転数を上昇させ、逆にこの圧力差が小さい場合には回転数を低下させるように圧縮機を制御する。すなわち、検出温度と目標温度との差が大きい場合には、圧縮機の回転数を上昇させることにより、絞りの上下流間での冷媒の圧力差を大きくし、蒸発器への冷媒循環量を増加させるとともに、圧縮機の冷媒吸引作用を増大させて低圧側圧力を低下させ、これに伴い低圧側の冷媒温度を低下させることにより蒸発器での吸熱作用を促進させ、逆に、温度差が小さい場合には、圧縮機の回転数を低下させることにより、絞り上下流間での冷媒の圧力差を小さくし、かつ圧縮機の冷媒吸引作用を低下させ、これにより蒸発器での吸熱作用を抑制するようにしている。
【０００５】
一方、暖房では、圧縮機の吐出口から凝縮器までの間の高圧回路での冷媒の目標圧力を設定し、高圧回路の冷媒の圧力が目標圧力となるように圧縮機の回転数を制御する。この場合には、目標温度と検出温度との差に応じて目標圧力を設定し、目標温度と検出温度との差が大きい場合には、圧縮機の回転数を上昇させることにより、より多くの冷媒を凝縮器に供給するとともに冷媒を高温化することにより放熱効果を促進させ、逆に、温度差が小さい場合には、圧縮機の回転数を低下させ、凝縮器への冷媒の供給を抑えて放熱効果を抑制するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような空調装置においては、設定温度と検出温度とが近似値となると、通常はサーモオフ状態、すなわち圧縮機を停止させて室内温度を保つようにしている。
【０００７】
ところが、例えば、圧縮機を停止させた状態が長時間持続されると、蒸発器の出口から圧縮機の吸い込み口までの間の低圧回路に滞留している冷媒が液化することとなる。そして、換気等により室内温度が急激に変化すると、圧縮機が再起動されることにより低圧回路内の圧力が急激に低下し、これに伴い滞留している液状冷媒が急激に気化する結果、一種の沸騰状態が生じ、完全に気化する前の泡状冷媒が圧縮機に吸入されることがある。
【０００８】
しかし、このような泡状冷媒の吸入が度重なると圧縮機の損傷の原因となるので、これを有効に防止する必要がある。なお、この種の装置では、通常、低圧回路にアキュムレータを介設して液冷媒を分離し、これにより圧縮機への液冷媒の吸入を防止するようにしているが、この場合でも、起動時、アキュムレータに滞留する液冷媒が沸騰してアキュムレータから溢れるため、また、サーモオフ中にアキュムレータと圧縮機の間における気相冷媒の通路内に液冷媒が滞留し得るため、依然として圧縮機の再起動時に泡状の冷媒が圧縮機に吸入される虞れがある。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、液冷媒の吸入に起因した圧縮機の損傷を有効に防止することができる冷媒循環式熱移動装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、圧縮機から吐出された冷媒が凝縮器、絞り及び蒸発器を通って圧縮機に戻されるように構成された冷媒回路を備え、上記蒸発器での吸熱または上記凝縮器での放熱により冷房、冷凍または暖房を行うようにされた冷媒循環式熱移動装置において、上記冷房等の対象となる空間の温度を検出する温度検出手段と、目標温度を設定可能とする温度設定手段と、目標温度に対する検出温度の偏差を調べ、その偏差が所定値以下の場合に上記圧縮機を停止させる一方、所定値を超える場合に上記圧縮機を作動させるべく上記圧縮機の駆動を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、上記圧縮機を作動させるときに所定の最低回転数と最高回転数との間の許容回転数域内で上記圧縮機の回転数を制御し、かつ、異常が生じたときは最低回転数を同じ条件での通常制御の最低回転数よりも低い回転数にして異常回避制御を行なうようにするとともに、停止状態から作動状態への圧縮機の切替え後、圧縮機の回転数が緩慢に上昇するように、また異常回避制御から通常制御への切替え後も圧縮機の回転数上昇が緩慢になるように、圧縮機を制御するようにしたものである（請求項１）。
【００１１】
この装置によれば、検出温度と目標温度とが近似しているときには圧縮機が停止状態とされ、これにより冷房等が必要以上に行われることが避けられる。そして、目標温度に対する検出温度の偏差が所定値以上となると、圧縮機が停止状態から作動状態へと切替られて冷房等の効果が促進される。この際、停止状態から作動状態への圧縮機の切替え後は、圧縮機の回転数が緩慢に上昇させられるため、低圧回路内の急激な圧力低下が防止される。そのため、低圧回路内に液冷媒がある場合でも、泡立ち現象を招くことなく気化させることが可能となる。また、異常回避制御では圧縮機の回転数を充分に低下させて冷媒の圧力を低下させるので、異常回避制御から通常制御への復帰時には、急激に回転数を上昇させると冷媒の圧力が急激に上昇して再度異常状態となる虞れがあるが、上記のように回転数の上昇を緩慢にして冷媒の圧力上昇を抑えることで、このような事態の発生を回避することができる。
【００１２】
また、特に暖房を行う装置に適用する場合に好ましい構成としては、圧縮機から吐出された冷媒が凝縮器、絞り及び蒸発器を通って圧縮機に戻されるように構成された冷媒回路を備え、上記凝縮器での放熱により暖房を行うようにされた冷媒循環式熱移動装置において、暖房の対象となる空間の温度を検出する温度検出手段と、目標温度を設定可能とする温度設定手段と、上記圧縮機の吐出口から凝縮器の入口までの間の高圧回路の圧力を検出可能とする圧力検出手段と、上記温度設定手段により設定される目標温度と上記温度検出手段による検出温度との差が所定値を超える場合に上記高圧回路の目標圧力を設定する圧力設定手段と、上記目標温度と検出温度との差が上記所定値以下の場合に上記圧縮機を停止させる一方、圧縮機の作動中、上記目標圧力と圧力検出手段による検出圧力との差に応じ、この圧力差が大きい程、回転数が高くなるように上記圧縮機の回転数を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、上記圧縮機を作動させるときに所定の最低回転数と最高回転数との間の許容回転数域内で上記圧縮機の回転数を制御し、かつ、異常が生じたときは最低回転数を同じ条件での通常制御の最低回転数よりも低い回転数にして異常回避制御を行なうようにするとともに、停止状態から作動状態への圧縮機の切替え後、圧縮機の回転数が緩慢に上昇するように、また異常回避制御から通常制御への切替え後も圧縮機の回転数上昇が緩慢になるように、圧縮機を制御するようにしたものである（請求項２）。
【００１３】
この装置によれば、検出温度と目標温度とが近似しているときには圧縮機が停止状態とされ、これにより暖房が必要以上に行われることが避けられる。一方、検出温度と目標温度との差が所定値以上のときには、圧縮機が停止状態から作動状態へと切替られるとともに、検出温度と目標温度との温度差に応じ、低圧回路の冷媒圧力に対する目標圧力が設定され、検出圧力が目標圧力となるように圧縮機の回転数が制御される。これにより暖房の効果が促進される。この際、停止状態から作動状態への圧縮機の切替え後は、圧縮機の回転数が緩慢に上昇させられるため、低圧回路内の急激な圧力低下が防止される。そのため、低圧回路内に液冷媒がある場合でも、泡立ち現象を招くことなく気化させることが可能となる。また、異常回避制御では圧縮機の回転数を充分に低下させて冷媒の圧力を低下させるので、異常回避制御から通常制御への復帰時には、急激に回転数を上昇させると冷媒の圧力が急激に上昇して再度異常状態となる虞れがあるが、上記のように回転数の上昇を緩慢にして冷媒の圧力上昇を抑えることで、このような事態の発生を回避することができる。
【００１４】
また、冷房または冷凍を行う装置に適用する場合に好ましい構成としては、圧縮機から吐出された冷媒が凝縮器、絞り及び蒸発器を通って圧縮機に戻されるように構成された冷媒回路を備え、上記蒸発器での吸熱により冷房または冷凍を行うようにされた冷媒循環式熱移動装置において、冷房または冷凍の対象となる空間の温度を検出する温度検出手段と、目標温度を設定可能とする温度設定手段と、上記蒸発器の出口から圧縮機の吸い込み口までの間の低圧回路の圧力を検出可能とする圧力検出手段と、上記温度検出手段による検出温度と上記温度設定手段により設定される目標温度との差が所定値を超える場合に上記低圧回路の目標圧力を設定する圧力設定手段と、上記検出温度と目標温度との差が上記所定値以下の場合に上記圧縮機を停止させる一方、圧縮機の作動中、圧力検出手段よる検出圧力と上記目標圧力との差に応じ、この圧力差が大きい程、回転数が高くなるように上記圧縮機の回転数を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、上記圧縮機を作動させるときに所定の最低回転数と最高回転数との間の許容回転数域内で上記圧縮機の回転数を制御し、かつ、異常が生じたときは最低回転数を同じ条件での通常制御の最低回転数よりも低い回転数にして異常回避制御を行なうようにするとともに、停止状態から作動状態への圧縮機の切替え後、圧縮機の回転数が緩慢に上昇するように、また異常回避制御から通常制御への切替え後も圧縮機の回転数上昇が緩慢になるように、圧縮機を制御するようにしたものである（請求項３）。
【００１５】
この装置によれば、目標温度と検出温度とが近似しているときには圧縮機が停止状態とされ、これにより冷房または冷凍が必要以上に行われることが避けられる。一方、目標温度と検出温度との差が所定値以上のときには、圧縮機が停止状態から作動状態へと切替られるとともに、目標温度と検出温度との温度差に応じ、高圧回路の冷媒圧力に対する目標圧力が設定され、検出圧力が目標圧力となるように圧縮機の回転数が制御される。これにより冷房または冷凍の効果が促進される。この際、停止状態から作動状態への圧縮機の切替え後は、圧縮機の回転数が緩慢に上昇させられるため、低圧回路内の急激な圧力低下が防止される。そのため、低圧回路内に液冷媒がある場合でも、泡立ち現象を招くことなく気化させることが可能となる。また、異常回避制御では圧縮機の回転数を充分に低下させて冷媒の圧力を低下させるので、異常回避制御から通常制御への復帰時には、急激に回転数を上昇させると冷媒の圧力が急激に上昇して再度異常状態となる虞れがあるが、上記のように回転数の上昇を緩慢にして冷媒の圧力上昇を抑えることで、このような事態の発生を回避することができる。
【００１６】
また、この種の装置においては、圧縮機をクラッチ手段を介してエンジンに接続し、クラッチ手段による断続切替えに応じて圧縮機を作動状態と停止状態とに切替えるものがあり、このような場合には、圧縮機の停止状態において上記エンジンを最低回転数のアイドル運転状態とし、停止状態から作動状態への圧縮機の切替えの際には、上記アイドル運転状態でクラッチ手段を接続状態に切替えてからエンジン回転数を緩慢に上昇させるように制御するのが好ましい（請求項４）。このようにすれば、作動状態への切替え後は、圧縮機の回転数が極低回転から緩慢に上昇することとなるため低圧回路内の急激な圧力低下をより有効に防止することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の冷媒循環式熱移動装置の一例としての空調装置を示しており、この空調装置は、室外ユニット１Ａと、複数の室内ユニット１Ｂとで構成されている。この空調装置には、水冷式ガスエンジン２（以下、エンジン２と略す）と、このエンジン２によって駆動される圧縮機２０と、この圧縮機２０の駆動により冷媒を循環させる冷媒回路３０と、上記エンジン２を冷却するための冷却水回路９０とが設けられている。
【００１９】
上記エンジン２には吸気管３が接続され、この吸気管３にエアクリーナ４及びミキサー５が接続されている。このミキサー５には、図外の燃料ガス供給源に接続された燃料供給管６が接続されており、この燃料供給管６に流量制御弁７、減圧調整弁８及び電磁弁９が介設されている。そして、上記ミキサー５では、スロットル作動モータ５ａによるスロットル弁の回動によりエンジンへの燃料ガス及び空気の供給量を調節するようになっている。エンジン２のオイルパンには、オイル供給管１０を介してオイルタンク１１が接続されており、上記オイル管１０にはオイル供給量を調節するための電磁弁１２が介設されている。
【００２０】
また、上記エンジン２から排気管１３が導出され、この排気管１３に排ガス熱交換器１４、排気サイレンサ１５及びミストセパレータ１６が介設されている。なお、１７はエンジン２のオイルパン内のオイル温度を調節するためのヒータ、１８は排ガス熱交換器１４や排気サイレンサ１５やミストセパレータ１６からのドレン水を中和処理するドレン処理装置である。
【００２１】
上記圧縮機２０は、図示の例では２個の単位圧縮機２０ａ，２０ｂを有するマルチ型圧縮機からなり、上記各単位圧縮機２０ａ，２０ｂは電磁クラッチ２１ａ，２１ｂを介してエンジンの出力軸２２に接続されている。２３は圧縮機２０内のオイル温度を調節するためのヒータである。また、２４，２５は圧縮機温度を検出する圧縮機温度センサである。
【００２２】
上記冷媒回路３０は、上記圧縮機２０と、高圧冷媒を凝縮させて放熱する凝縮器と、凝縮後の冷媒を膨張させて低圧にする機能を有する絞りと、膨張後の冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器とを備え、圧縮機２０から吐出した冷媒を凝縮器、絞り及び蒸発器を通して圧縮機２０に戻すように構成されている。当実施形態では、室外ユニット１Ａに設けられた室外回路３１と、室内ユニット１Ｂに設けられた室内回路３２とで冷媒回路３０が構成されるとともに、冷房と暖房とに切換可能で、かつ複数箇所の冷暖房が可能な空調装置を構成すべく、冷媒循環経路を切替えるための四方弁３３と、冷房時に凝縮器、暖房時に蒸発器となる室外熱交換器３４とを室外回路３１に設ける一方、毛細管からなる固定絞り３５と、冷房時に蒸発器、暖房時に凝縮器となる室内熱交換器３６とを、複数の室内ユニット１Ｂの各室内回路３２にそれぞれ設けている。
【００２３】
この冷媒回路３０の構成を具体的に説明する。上記室外回路３１において、圧縮機２０と四方弁３３との間には、圧縮機２０の吐出口と四方弁３３の第１ポート３３ａとを接続する吐出側ライン３８と、四方弁３３の第２ポート３３ｂと圧縮機２０の吸込口とを接続する吸入側ライン３９とが設けられている。
【００２４】
上記吐出側ライン３８にはオイルセパレータ４０が設置されている。このオイルセパレータ４０にはヒータ４１が設けられ、このヒータ４１によりオイルセパレータ４０の温度調節が行われる。そして、オイルセパレータ４０からオイルがストレーナ４２及び毛細管４３を経て吸入側ライン３９の下流部に導かれるようになっている。
【００２５】
上記吸入側ライン３９にはアキュムレータ４５が設置されており、吸入側ライン３９は、四方弁３３の第２ポート３３ｂとアキュムレータ４５の入口とをつなぐ上流側ライン３９ａと、アキュムレータ４５の気相冷媒の出口に接続されたライン３９ｂ、このライン３９ｂに毛細管４６及びこれと並列のＵ字形ライン３９ｄを介して接続された下流側ライン３９ｃとを有し、下流端部が一方向弁４４を介して圧縮機２の吸込口に接続されている。そして、上記アキュムレータ４５で気相冷媒と液相冷媒が分離され、気相冷媒がライン３９ｂ、毛細管４６、ライン３９ｃ等を経て圧縮機２０に吸入されるようになっている。
【００２６】
上記アキュムレータ４５の所定高レベル位置と所定低レベル位置とが、ストレーナ４７及び毛細管４８を有する通路とストレーナ４９及び毛細管５０を有する通路とによってそれぞれライン３９ｄに接続され、これらの通路に対してヒータ５１が設けられるとともに、各通路の温度を検出するセンサ５２，５３が設けられている。そして、アキュムレータ４５内の液面レベルの上昇に応じて通路に液相冷媒が導出されると、ヒータ５１で加熱されている通路内で温度変化が生じてこれがセンサ５２，５３で検出される。これによりセンサ５２，５３は、アキュムレータ４５内の液面が所定高レベル位置に上昇した状態や所定低レベル位置に低下した状態を検出する液面検知センサとして機能するようになっている。
【００２７】
さらにアキュムレータ４５には、液面チェック用のサイトグラス５５が設けられている。また、アキュムレータ４５内のオイルを、さらに必要に応じて運転停止中液相冷媒を導出し得るように、アキュムレータ４５の下端部がストレーナ５６及び制御弁５７を有する通路３９ｅを介してライン３９ｄに接続されている。
【００２８】
また、アキュムレータ４５には、冷房運転時、後述のライン６３を流れる冷媒から吸熱する熱交換器５８が設けられるとともに、主に、暖房運転時、暖房負荷が大きい時に使用されるヒーター５９が具備されている。
【００２９】
四方弁３３の第３ポート３３ｃにはライン６１を介して室外熱交換器３４が接続されており、このライン６１の途中にはプレート熱交換器６２が設けられている。さらに室外熱交換器３４にライン６３が接続され、このライン６３は、アキュムレータ４５に設けられた熱交換器５８を通って、端部がジョイント６４に達している。このライン６３の途中にはフィルタードライヤ６５及び手動弁６６が配置されている。
【００３０】
四方弁３３の第４ポート３３ｄにはライン６７が接続され、このライン６７には手動弁６８が配置されており、ライン６７の端部がジョイント６９に達している。
【００３１】
さらに、室外回路３１には、冷房時に室外熱交換器３４の出口側に位置するライン６３とアキュムレータ４５の入口に通じるライン３９ａとの間に、バイパス通路７０が接続されている。このバイパス通路７０には、ストレーナ７１と、開度調節可能な電磁弁からなる制御弁７２とが配置されている。
【００３２】
このほかに室外回路３１には、吐出側ライン３８の冷媒温度を検出する冷媒吐出温センサ７３、吸入側ライン３９の冷媒温度を検出する冷媒吸入温センサ７４、吐出側ライン３８の冷媒圧力を検出する冷媒吐出圧センサ７５、吸入側ライン３９の冷媒圧力を検出する冷媒吸入圧センサ７６、冷房時に室外熱交換器３４の出口側となる部分の冷媒温度を検出する冷媒熱交出口温センサ７７等のセンサ類が配備されている。
【００３３】
室外回路３１と室内回路３２との間には、ジョイント６４，６９を介してライン６３，６７に接続されたライン８１，８２が設けられている。
【００３４】
一方、室内回路３２においては、上記ライン８１，８２から分岐したライン８３，８４が固定絞り３５及び室内熱交換器３６に接続されるとともに、固定絞り３５と室内熱交換器３６とがライン８５を介して接続されている。また、ライン８５内の冷媒温度を検出する冷媒温センサ８６と、室内温度を検出する室内温センサ８７とが室内ユニット１Ｂに設けられている。
【００３５】
上記冷却水回路９０は、ポンプ９１、エンジン２のウォータジャケット９２、ラジエータ９３、サーモスタット式切換弁９４ａ，９４ｂ等を備え、これらの間に冷却水ラインが配設されている。
【００３６】
すなわち、ポンプ９１の吐出側から冷却水ライン９０ａが導出され、この冷却水ライン９０ａが排ガス熱交換器１４及びウォータジャケット９２に接続されるとともに、排ガス熱交換器１４及びウォータジャケット９２の冷却水流出側に冷却水ライン９０ｂが接続され、この冷却水ライン９０ｂが第１のサーモスタット式切換弁９４ａに接続されるとともに、このサーモスタット式切換弁９４ａより上流で冷却水ライン９０ｂから分岐したライン９０ｃが第２のサーモスタット式切換弁９４ｂに接続されている。
【００３７】
第１のサーモスタット式切換弁９４ａからは冷却水ライン９０ｄ及び冷却水ライン９０ｅが導出されている。上記冷却水ライン９０ｄはラジエータ９３に接続され、ラジエータ９３から冷却水ライン９０ｆが導出されており、また上記冷却水ライン９０ｅはプレート熱交換器６２を通ってから冷却水ライン９０ｆに合流している。さらに上記冷却水ライン９０ｆの下流側が第２のサーモスタット式切換弁９４ｂに接続され、サーモスタット式切換弁９４ｂの下流の冷却水ライン９０ｇがポンプ９１の吸込み側に接続されている。
【００３８】
サーモスタット式切換弁９４ｂは、ライン９０ｃ，９０ｆ，９０ｇの内、２つのみをライン９０ｃの冷却水温度に基づき選択的に連通する。この冷却水温度が第１の所定温度以下の時ライン９０ｃとライン９０ｇを連通し、第１の所定温度以上の時、ライン９０ｆとライン９０ｇを連通する。一方、サーモスタット式切換弁９４ａは、ライン９０ｂ，９０ｄ，９０ｅの内、２つのみをライン９０ｂの冷却水温度に基づき選択的に連通する。この冷却水温度が第１の所定温度より高い第２の所定温度以下の時、ライン９０ｂとライン９０ｅを連通し、第２の所定温度以上の時ライン９０ｂとライン９０ｄを連通する。これによりエンジン２が冷却時の暖気をし、外気温度が低くエンジン冷却水温度が特に高くなりにくい暖房運転時において、プレート熱交換器６２にエンジン冷却水を循環させ、冷媒にエンジン廃熱を回収させることが可能となる。さらに、外気温度が高く、エンジン冷却水温度が高くなり易い冷房運転時において、ラジエータ９３でエンジン冷却水の熱を放熱させ、エンジン２を十分冷却させることが可能となる。
【００３９】
なお、９５ａ，９５ｂはラジエータ９３及び室外熱交換器に対する冷却用のファン、９６ａ，９６ｂは上記ファン９５ａ，９５ｂを駆動するモータ、９７は冷却水ライン９０ｇに冷却水補給ラインを介して接続された水タンクである。また、９８はエンジンのウォータジャケットの出口部分の冷却水温を検出する冷却水温センサ、９９は排ガス熱交換器１４の出口部分の冷却水温を検出する冷却水温センサである。
【００４０】
次に、上記空調装置の制御系について図２のブロック図を用いて説明する。なお、この図では主に冷媒回路３０に関する制御系の構成を示している。
【００４１】
同図に示すように、空調装置の制御系は、室外ユニット１Ａ側に設けられている室外機制御装置１０１と、室内ユニット１Ｂ側に設けられている室内機制御装置１０２とを備え、これらの制御装置１０１，１０２が互いに関連して制御を行なうことができるように電気的に接続されている。
【００４２】
上記室外機制御装置１０１には、図１中にも示した冷媒吐出温センサ７３、冷媒吸入温センサ７４、冷媒吐出圧センサ７５、冷媒吸入圧センサ７６、冷媒熱交出口温センサ７７、圧縮機温度センサ２４，２５、冷却水温センサ９８，冷媒熱交出口温センサ９９、アキュムレータ４５の高位及び低位の液面検知用のセンサ５２，５３からそれぞれ検出信号が入力される。さらに、図１中には示していないが、図２中に示すように圧縮回転数もしくはエンジン回転数を検出する回転数センサ１０３と、外気温を検出する外気温センサ１０４とからの検出信号及び接続台数情報１０５も室外機制御装置１０１に入力される。なお、上記接続台数情報１０５は、室外ユニット１Ａに制御される室内ユニット１Ｂの台数を示すもので、室内機制御装置１０２からの信号もしくは入力操作等によって与えられる。
【００４３】
室外機制御装置１０１からは、図１中にも示したバイパス通路７０の制御弁７２、通路３９ｅの制御弁５７、室外ファンモータ９６ａ，９６ｂ、冷却水ポンプ９１、アキュムレータ４５の液面検知用の通路を加熱するヒータ５１、四方弁３３、エンジン２と圧縮機２０ａ，２０ｂとの間のクラッチ２１ａ，２１ｂ等に対して制御信号が送られる。さらに、運転状態等を表示するためのＬＥＤ１０６にも信号が送られ、図２中には示していないが、ヒータ４１，５９、流量制御弁７、電磁弁９にも室外機制御装置１０１から制御信号が送られるようになっている。なお、図中１０７は、各種設定データ等を記憶する記憶装置で、圧縮機２０の回転数制御において設定される後述の許容回転数等のデータを記憶するようになっている。
【００４４】
一方、室内機制御装置１０２には、ライン８５内の冷媒の温度を検出する冷媒温センサ８６と、室内熱交換器３６が配置されているところの室内温度を検出する室内温センサ（温度検出手段）８７とからの各検出信号が入力されるとともに、室内機容量を示す室内機容量データ１０８と、図外の温度設定手段の操作によって与えられる設定温データ１０９も入力される。室内制御装置１０２からは、要求負荷の大小に合わせ室内熱交換器３６へ送る室内空気量を増減するため、室内フォアモータ２００へ制御信号が出力される。
【００４５】
上記制御装置１０１，１０２は、四方弁３３を制御することによって冷暖房の切替えを行うとともに、冷房運転時や暖房運転時に、温度条件等に応じて適切に冷房等が行わわれるように上記エンジン２及びクラッチ２１ａ，２１ｂ等を介して圧縮機２０の駆動を制御するようになっている。
【００４６】
以下、上記制御装置１０１，１０２によって行われる圧縮機２０の制御について図３〜図５を用いて説明する。
【００４７】
図３は圧縮機２０の制御のメインルーチンを示し、このルーチンがスタートすると、まず、設定が冷房か暖房かという運転条件、設定温データ１０９、すなわち目標温度Ｔ0及び室内温センサ８７の検出値（検出温度Ｔ）が読み込まれ、暖房時には、目標温度Ｔ0と検出温度Ｔとの差ΔＴａが、冷房時には、検出温度Ｔと目標温度Ｔ0との差ΔＴｂがそれぞれ求められる（ステップＳ１，Ｓ２）。そして、温度差ΔＴａまたはΔＴｂと、予め設定された所定値ΔＴ0との比較に基づき（ステップＳ３）、温度差ΔＴａまたはΔＴｂが所定値ΔＴ0より小さい場合には、上記クラッチ２１ａ，２１ｂがオフ、すなわち圧縮機２０へのエンジン駆動の伝達が遮断されて圧縮機２０が停止される（ステップＳ１２）。これにより空調装置がサーモオフ状態、つまり圧縮機２０が停止され、エンジン２のみが所定の低回転数で運転（アイドル運転）される状態となる。
【００４８】
一方、温度差ΔＴａまたはΔＴｂが所定値ΔＴ0以上の場合には、室内機容量データ１０８、外気温センサ１０４の検出値（外気温）及び通常制御か異常回避制御かといった運転条件が読み込まれる（ステップＳ４）。なお、通常制御及び異常回避制御は、上記冷媒吐出圧センサ７５、冷媒吸入圧センサ７６、冷媒熱交出口温センサ７７及び冷却水温センサ９８等の出力に基づき、図外のルーチンで選定され、例えば、高圧側の冷媒圧力が所定の圧力値を超える等、冷媒回路３０を循環する冷媒に異常が生じた場合に異常回避制御が設定され、それ以外は通常制御が選定される。
【００４９】
そして、圧縮機２０の許容回転数（運転範囲）、つまり最高回転数（maxＮｃ）及び最低回転数（minＮｃ）が設定される（ステップＳ５）。この最高回転数（maxＮｃ）及び最低回転数（minＮｃ）の演算は、例えば、室内機側の負荷及び温度条件等に応じ、予めこれらの要素と最高回転数（maxＮｃ）及び最低回転数（minＮｃ）の対応関係が定められているテーブルから求められる。特に、最低回転数（minＮｃ）については、通常制御と異常回避制御との２つのテーブルが用意されており、設定される運転条件に応じていずれかのテーブルが選択的に用いられる。なお、異常回避制御の最低回転数（minＮｃ）は、同じ条件（上記要素）での通常制御の最低回転数（minＮｃ）に比べて充分に低い回転数に設定されるようになっている。
【００５０】
許容回転数が設定されると、冷媒の検出圧力（現在圧力）と、回転数センサ１０３の出力値（回転数（Ｎｃ０））と、上記検出圧力に対する目標圧力と、圧縮機２０の回転数に対する最大変化量を示すデータ（maxｄＮｃ）とが読み込まれ（ステップＳ６）、圧縮機２０の現在の回転数（Ｎｃ０）に加算する変化量（ｄＮｃ）が求められて圧縮機２０の目標回転数（Ｎｃ）が設定される（ステップＳ７）。
【００５１】
ここで、冷媒の検出圧力は、暖房時には上記冷媒吐出圧センサ７５の出力値で、冷房時には上記冷媒吸入圧センサ７６の出力値である。また、上記目標圧力は、上記目標温度Ｔ0と検出温度Ｔとの差Δａ，Δｂに応じて設定されるもので、暖房時には、温度差Δａが大きい程、目標圧力として高い値が設定され、冷房時には、温度差Δｂが大きい程、目標圧力として低い値が設定される。そして、変化量（ｄＮｃ）は、この目標圧力と検出圧力との比較に基づき、この圧力差が大きい程、回転数がより高くなるように、上記最大変化量（maxｄＮｃ）を超えない範囲で設定される。
【００５２】
目標回転数（Ｎｃ）が設定されると、この値と上記最高回転数（maxＮｃ）及び最低回転数（minＮｃ）との比較が行われ（ステップＳ８）、その結果に応じて、圧縮機２０の回転数が制御される。具体的には、目標回転数（Ｎｃ）が最低回転数（minＮｃ）以下の場合には、圧縮機２０が最低回転数（minＮｃ）で駆動され（ステップＳ９）、目標回転数（Ｎｃ）が最低回転数（minＮｃ）を超え最高回転数（maxＮｃ）未満の場合には、圧縮機２０が目標回転数（Ｎｃ）で駆動され（ステップＳ１０）、目標回転数（Ｎｃ）が最高回転数（maxＮｃ）を超える場合には、圧縮機２０が最高回転数（maxＮｃ）で駆動される（ステップＳ１１）。そして、ステップＳ１にリターンする。
【００５３】
つまり、冷媒の検出圧力が目標圧力となるように、圧縮機２０の回転数がフィードバック制御されるようになっている。
【００５４】
図４は上記ステップＳ５で行われる圧縮機２０の回転数に対する変化量（ｄＮｃ）の設定制御のルーチンである。このルーチンでは、まず、冷媒の検出圧力が読み込まれて回転数の変化量（ｄＮｃ）が求められる。この変化量（ｄＮｃ）は、上記冷媒の圧力差と変化量（ｄＮｃ）との対応関係を定めたテーブルから求められる。
【００５５】
変化量（ｄＮｃ）が求められると、回転数に対する最大変化量を示すデータ（maxｄＮｃ）が読み込まれ、求められた変化量（ｄＮｃ）が最大変化量（maxｄＮｃ）以上か否かが判断される（ステップＳ２３，２４）。
【００５６】
そして、変化量（ｄＮｃ）が最大変化量（maxｄＮｃ）以上の場合には、変化量として最大変化量（maxｄＮｃ）が設定され（ステップＳ２５）、変化量（ｄＮｃ）が最大変化量（maxｄＮｃ）未満の場合には、変化量としてステップＳ２２で求められた変化量（ｄＮｃ）が設定される（ステップＳ２６）。
【００５７】
図５は上記ステップＳ２３で行われる最大変化量（maxｄＮｃ）の設定制御のルーチンである。このルーチンでは、まず、圧縮機２０が起動時か否か、すなわち、空調装置自体の起動により圧縮機２０が起動した状態、あるいは空調装置がサーモオフ状態からサーモオン状態へと切替えられ、これにより圧縮機２０が起動した状態か否かが判断され（ステップＳ３１）、起動時である場合には、例えば、最大変化量（maxｄＮｃ）として予め記憶されている低い値（通常の最大変化量に対して充分に低い値）が設定され、この値が記憶される（ステップＳ３２，３３）。
【００５８】
なお、空調装置がサーモオフ状態にあるときには、上述のようにエンジン２がアイドル運転されており、サーモオン状態への切替えは、エンジン２のアイドル運転状態でクラッチ２１ａ，２１ｂが切替えられることにより行われる。また、空調装置自体の起動時には、クラッチ２１ａ，２１ｂがオフ状態でエンジン２が始動され、エンジン２の回転数がアイドル運転状態に到達するとクラッチ２１ａ，２１ｂが切替えられ、これにより圧縮機２０が起動する。
【００５９】
一方、圧縮機２０の起動時でない場合には、高圧側の冷媒圧力が予め設定されている所定の圧力（高圧力）を超えているか否かが判断され（ステップＳ３４）、超えている場合には、ステップＳ３２同様に最大変化量（maxｄＮｃ）として低い値が設定されてステップＳ３３に移行される（ステップＳ３５）。
【００６０】
高圧側の冷媒圧力が所定圧力を超えていない場合には、現在の圧縮機２０の回転数（Ｎｃ０）が異常回避制御の最低回転数（minＮｃ（異常回避））以上であって通常制御の最低回転数（minＮｃ（通常））以下の範囲内にあるか否かが判別され（ステップＳ３６）、この範囲内にある場合には、ステップＳ３２同様に最大変化量（maxｄＮｃ）として低い値が設定されてステップＳ３３に移行される（ステップＳ３７）。一方、現在の回転数（Ｎｃ０）が上記の範囲内にない場合には、例えば、予め設定されている通常の最大変化量（maxｄＮｃ）が設定されてステップＳ３３に移行される。
【００６１】
以上のような当実施形態の空調装置によると、冷媒回路において、冷房時と暖房時とに応じて上記四方弁３３が切換えられることにより、室外熱交換器３４、室内熱交換器３６のうちの一方が凝縮器、他方が蒸発機となって、圧縮機２０から吐出された冷媒が凝縮器、固定絞り３５及び蒸発器をこの順に通って圧縮機２０に戻るように循環される。
【００６２】
すなわち、暖房運転時には、四方弁３３の第１ポート３３ａと第４ポート３３ｄとが連通されるとともに、第３ポート３３ｃと第２ポート３３ｂとが連通される。これにより、図１中に破線矢印で示すように、圧縮機２０から吐出側ライン３８に吐出された冷媒は、四方弁３３からライン６７、ジョイント６９、ライン８２を通って各室内ユニット１Ｂに送られ、凝縮器となる室内熱交換器３６に導かれ、ここで放熱されて液化し、その凝縮熱で暖房を行う。それから、固定絞り３５を経て、ライン８１、ジョイント６４、ライン６３を通り、蒸発器となる室外熱交換器３４に導かれ、ここで吸熱された後、四方弁３３を経て吸入側ライン３９に流れ、圧縮機２０に戻される。
【００６３】
一方、冷房運転時には、四方弁３３の第１ポート３３ａと第３ポート３３ｃとが連通されるとともに、第４ポート３３ｄと第２ポート３３ｂとが連通される。これにより、図１中に実線矢印で示すように、圧縮機２０から吐出側ライン３８に吐出された冷媒は、四方弁３３を経て、凝縮器となる室外熱交換器３４に導かれ、ここで放熱されて液化した後、ライン６３からジョイント６４およびライン８１を通って各室内ユニット１Ｂに送られ、固定絞り３５を経て、蒸発器となる室内熱交換器３６に導かれ、ここで吸熱されて冷房が行われる。それから、ライン８２、ジョイント６９、ライン６７を通り、四方弁３３を経て、吸入側ライン３９に流れ、圧縮機２０に戻される。
【００６４】
そして、このような冷房及び暖房運転中には、目標温度Ｔ0と検出温度Ｔとの比較に基づき、空調装置がサーモオン状態とサーモオフ状態とに切替えられるとともに、サーモオン状態では上記のように圧縮機２０の許容回転数が設定され、その範囲内で圧縮機２０の回転数がフィードバック制御されることにより室内熱交換器３６が配置されている室内に対して空調機能が発揮される。
【００６５】
特に、空調装置自体の起動時、あるいはサーモオフ状態からサーモオン状態への切替時に、上述のように圧縮機２０の回転数が制御されることにより圧縮機２０の損傷が有効に防止される。すなわち、空調装置自体の起動時、あるいはサーモオフ状態からサーモオン状態への切替時には、目標回転数（Ｎｃ）の設定に際し、最大変化量（maxｄＮｃ）として通常の最大変化量よりも充分に低い値が設定されるため、圧縮機２０の起動後は、圧縮機２０の回転数が緩慢に上昇することとなり、冷媒回路３０における吸入側ライン３９の急激な圧力低下が抑えられる。そのため、圧縮機２０の停止中に吸入側ライン３９、特にアキュムレータ下流側の気相冷媒の通路であるライン３９に冷媒が液化して滞留していても、このような冷媒が、あるいはアキュムレータ４５内の液冷媒が急激に気化して泡立つようなことがない。従って、従来のこの種の装置のように、急激な冷媒の気化に伴って泡立った冷媒が圧縮機に吸入されるといった現象を防止することができ、泡状冷媒の吸入に起因した圧縮機の損傷を有効に回避することができる。
【００６６】
また、上記装置によれば、圧縮機２０の起動時以外にも、高圧側の冷媒圧力が予め設定されている所定の圧力（高圧力）を超えている場合には、最大変化量（maxｄＮｃ）として通常の最大変化量よりも充分に低い値を設定するようにしているので、例えば、圧縮機２０の回転数が目標回転数に対して充分に余裕がある状態で、かつ冷媒の圧力が許容限度近くまで上昇し過ぎているような場合には、回転数の上昇を緩慢にして冷媒圧力がオーバーシュートするのを有効に防止することができるという特徴もある。また、圧縮機２０の回転数が異常回避制御の最低回転数（minＮｃ（異常回避））以上であって通常制御の最低回転数（minＮｃ（通常））以下にある場合にも、同様に最大変化量（maxｄＮｃ）として低い値を設定するようにしているので、一旦、異常回避制御となった後、通常制御への復帰中に再び異常回避制御が必要となる状態を招くとった事態の発生を有効に回避することができる。すなわち、異常回避制御では圧縮機２０の回転数を充分に低下させて冷媒の圧力を低下させるので、異常回避制御から通常制御への復帰時、すなわちに圧縮機２０の回転数が上記のような範囲内にあるときに急激に回転数を上昇させると、冷媒の圧力が急激に上昇して再度異常状態となる虞れがある。しかし、上記のように回転数の上昇を緩慢にして冷媒の圧力上昇を抑えることで、このような事態の発生を回避することができる。
【００６７】
なお、上記の空調装置では、圧縮機２０をクラッチ２１ａ，２１ｂを介してエンジン２に接続し、クラッチ２１ａ，２１ｂの操作に応じて圧縮機２０を作動状態と停止状態とに切替えるようにしているが、例えば、圧縮機２０をエンジン２に直結するようにしてもよく、また、エンジン２の代わりにモータを駆動源として用いることもできる。
【００６８】
また、上記実施形態においては、圧縮機２０の起動時開度を増大可能な電磁膨張弁を使用することなく、構造が簡単で価格の安い固定絞り３５を使用している。このため、高圧側から固定絞り３５を通過して低圧側に冷媒が供給されにくく、圧縮機２０を起動時短時間に回転上昇させる場合には、低圧側圧力が急激な吸引により過低下状態となった後の圧力回復が遅れて沸騰状態が持続し易くなるので、上記圧縮機２０の回転数制御は特に有効である。
【００６９】
また、上記装置では、停止状態から作動状態への圧縮機の切替えの際には、エンジン２のアイドル運転状態でクラッチ２１ａ，２１ｂを切替えるようにしているが、必ずしもアイドル運転状態で切替える必要はなく、アイドル運転状態から適度にエンジン回転数を上昇させたところでクラッチ２１ａ，２１ｂを切替えるようにしてもよい。但し、アイドル運転状態でクラッチ２１ａ，２１ｂを切替えるようにすれば、圧縮機２０の回転数を極低回転から緩慢に上昇させることができるため、低圧回路内の急激な圧力低下をより有効に防止することができるという利点がある。
【００７０】
なお、上記実施形態では、本発明の冷媒循環式熱移動装置を空調装置に適用した例について説明したが、本発明の冷媒循環式熱移動装置は冷凍装置についても適用可能である。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、冷媒回路で冷媒を循環させながら冷房、冷凍または暖房を行うようにした冷媒循環式熱移動装置において、温度検出手段による検出温度と温度設定手段により設定された目標温度とが近似しているときには圧縮機を停止状態として冷房等の対象となる空間の温度を保つ一方、目標温度に対する検出温度の偏差が所定値以上となると、圧縮機を停止状態から作動状態へと切替えて冷房等の効果を促進させるように圧縮機を制御し、これにより適切な温度調整を行うようにするとともに、停止状態から作動状態への圧縮機の切替えの際には、圧縮機の回転数が緩慢に上昇するように圧縮機を制御して低圧回路内の急激な圧力低下を防止するようにしたので、停止状態から作動状態への圧縮機の切替えの際に低圧回路内に液冷媒が滞留している場合であっても、該冷媒を泡立たせることなく気化させることができる。そのため、従来のこの種の装置において問題となっていた泡状冷媒の吸入に起因した圧縮機の損傷を有効に防止することができる。
【００７２】
特に、この種の装置においては、圧縮機をクラッチ手段を介してエンジンに接続し、クラッチ手段による断続切替えに応じて圧縮機を作動状態と停止状態とに切替えるものがあり、この場合、圧縮機の停止状態において上記エンジンを最低回転数のアイドル運転状態とし、停止状態から作動状態への圧縮機の切替えの際には、上記アイドル運転状態でクラッチ手段を接続状態に切替えてからエンジン回転数を緩慢に上昇させるように制御すれば、圧縮機の回転数を極低回転から緩慢に上昇させることができるため低圧回路内の急激な圧力低下をより有効に防止することができ、圧縮機の損傷をより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】空調装置に適用した本発明の一実施形態を示す全体回路図である。
【図２】上記空調装置の制御系統を示すブロック図である。
【図３】圧縮機制御のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図４】回転数の変化量設定制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図５】回転数の最大変化量設定制御のルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
２ 水冷ガスエンジン
５ａ スロットル作動モータ
２０ 圧縮機
３０ 冷媒回路
３４ 室外熱交換器
３５ 固定絞り
３６ 室内熱交換器
７５ 冷媒吐出圧センサ
７６ 冷媒吸入圧センサ
１０１ 室外機制御装置
１０２ 室内機制御装置
１Ａ 室外ユニット
１Ｂ 室内ユニット
Claims (4)
- 圧縮機から吐出された冷媒が凝縮器、絞り及び蒸発器を通って圧縮機に戻されるように構成された冷媒回路を備え、上記蒸発器での吸熱または上記凝縮器での放熱により冷房、冷凍または暖房を行うようにされた冷媒循環式熱移動装置において、上記冷房等の対象となる空間の温度を検出する温度検出手段と、目標温度を設定可能とする温度設定手段と、目標温度に対する検出温度の偏差を調べ、その偏差が所定値以下の場合に上記圧縮機を停止させる一方、所定値を超える場合に上記圧縮機を作動させるべく上記圧縮機の駆動を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、上記圧縮機を作動させるときに所定の最低回転数と最高回転数との間の許容回転数域内で上記圧縮機の回転数を制御し、かつ、異常が生じたときは最低回転数を同じ条件での通常制御の最低回転数よりも低い回転数にして異常回避制御を行なうようにするとともに、停止状態から作動状態への圧縮機の切替え後、圧縮機の回転数が緩慢に上昇するように、また異常回避制御から通常制御への切替え後も圧縮機の回転数上昇が緩慢になるように、圧縮機を制御することを特徴とする冷媒循環式熱移動装置。
- 圧縮機から吐出された冷媒が凝縮器、絞り及び蒸発器を通って圧縮機に戻されるように構成された冷媒回路を備え、上記凝縮器での放熱により暖房を行うようにされた冷媒循環式熱移動装置において、暖房の対象となる空間の温度を検出する温度検出手段と、目標温度を設定可能とする温度設定手段と、上記圧縮機の吐出口から凝縮器の入口までの間の高圧回路の圧力を検出可能とする圧力検出手段と、上記温度設定手段により設定される目標温度と上記温度検出手段による検出温度との差が所定値を超える場合に上記高圧回路の目標圧力を設定する圧力設定手段と、上記目標温度と検出温度との差が上記所定値以下の場合に上記圧縮機を停止させる一方、圧縮機の作動中、上記目標圧力と圧力検出手段による検出圧力との差に応じ、この圧力差が大きい程、回転数が高くなるように上記圧縮機の回転数を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、上記圧縮機を作動させるときに所定の最低回転数と最高回転数との間の許容回転数域内で上記圧縮機の回転数を制御し、かつ、異常が生じたときは最低回転数を同じ条件での通常制御の最低回転数よりも低い回転数にして異常回避制御を行なうようにするとともに、停止状態から作動状態への圧縮機の切替え後、圧縮機の回転数が緩慢に上昇するように、また異常回避制御から通常制御への切替え後も圧縮機の回転数上昇が緩慢になるように、圧縮機を制御することを特徴とする冷媒循環式熱移動装置。
- 圧縮機から吐出された冷媒が凝縮器、絞り及び蒸発器を通って圧縮機に戻されるように構成された冷媒回路を備え、上記蒸発器での吸熱により冷房または冷凍を行うようにされた冷媒循環式熱移動装置において、冷房または冷凍の対象となる空間の温度を検出する温度検出手段と、目標温度を設定可能とする温度設定手段と、上記蒸発器の出口から圧縮機の吸い込み口までの間の低圧回路の圧力を検出可能とする圧力検出手段と、上記温度検出手段による検出温度と上記温度設定手段により設定される目標温度との差が所定値を超える場合に上記低圧回路の目標圧力を設定する圧力設定手段と、上記検出温度と目標温度との差が上記所定値以下の場合に上記圧縮機を停止させる一方、圧縮機の作動中、圧力検出手段よる検出圧力と上記目標圧力との差に応じ、この圧力差が大きい程、回転数が高くなるように上記圧縮機の回転数を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、上記圧縮機を作動させるときに所定の最低回転数と最高回転数との間の許容回転数域内で上記圧縮機の回転数を制御し、かつ、異常が生じたときは最低回転数を同じ条件での通常制御の最低回転数よりも低い回転数にして異常回避制御を行なうようにするとともに、停止状態から作動状態への圧縮機の切替え後、圧縮機の回転数が緩慢に上昇するように、また異常回避制御から通常制御への切替え後も圧縮機の回転数上昇が緩慢になるように、圧縮機を制御することを特徴とする冷媒循環式熱移動装置。
- 上記圧縮機はクラッチ手段を介してエンジンに接続され、該クラッチ手段の断続切替えに応じて作動状態と停止状態とに切替えられるものであって、上記制御手段は、圧縮機が停止状態にあるときには上記エンジンを最低回転数のアイドル運転状態とし、停止状態から作動状態への圧縮機の切替えの際には、上記アイドル運転状態で上記クラッチ手段を接続状態に切替えてからエンジン回転数を緩慢に上昇させるように制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の冷媒循環式熱移動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34979497A JP4152008B2 (ja) | 1997-12-18 | 1997-12-18 | 冷媒循環式熱移動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34979497A JP4152008B2 (ja) | 1997-12-18 | 1997-12-18 | 冷媒循環式熱移動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11182971A JPH11182971A (ja) | 1999-07-06 |
| JP4152008B2 true JP4152008B2 (ja) | 2008-09-17 |
Family
ID=18406166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34979497A Expired - Lifetime JP4152008B2 (ja) | 1997-12-18 | 1997-12-18 | 冷媒循環式熱移動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4152008B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6948179B2 (ja) * | 2017-07-18 | 2021-10-13 | サンデン・オートモーティブクライメイトシステム株式会社 | 車両用空気調和装置 |
-
1997
- 1997-12-18 JP JP34979497A patent/JP4152008B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11182971A (ja) | 1999-07-06 |
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