JPH0471135B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

(イ) 産業上の利用分野 本発明は運転容量が切換可能な圧縮機と、熱源
側熱交換器と、減圧装置と、利用側熱交換器とを
連結した冷媒回路を備えた冷凍機に関するもので
ある。 (ロ) 従来の技術 本発明を適用しようとする冷凍機は第１図に示
すように圧縮容量が切換可能な圧縮機１と、四方
弁２と、熱源側熱交換器３と、受液器４と、減圧
装置５と、利用側熱交換器６と、アキユームレー
タ７とが連結されて冷媒回路８が構成されてい
る。尚、９，１０は冷房用逆止弁、１１，１２は
暖房用逆止弁である。圧縮機１から吐出された冷
媒は吐出ライン１３から四方弁２を介して冷房時
は実線矢印の向きに流れ、又暖房時は破線矢印の
向きに流れ、四方弁２及びアキユームレータ７を
介して吸入ライン１４から圧縮機１に戻る。この
時、熱源側熱交換器３は冷房時には凝縮器、暖房
時には蒸発器として作用し、送風機１５にて外気
との熱交換が促進される。又、利用側熱交換器６
は冷房時には蒸発器、暖房時には凝縮器として作
用して二次冷媒回路１６の二次冷媒（たとえば
水）を冷却又は加熱する。そしてこの冷温水がポ
ンプ１７にて二次冷媒回路１６内を循環され、フ
アンコイル１８に供給されて、冷温水と室内空気
との熱交換が行なわれることにより室内の冷房又
は暖房が行なわれる。 此種の冷凍機では冷房運転を行なう際に種々の
原因にて冷媒回路８の高圧側（たとえば熱源側熱
交換器３）の冷媒圧力が上昇して過負荷状態にな
り、圧縮機１に負担が掛かることがある。たとえ
ば外気温が高い場合や送風機１５がエアシヨート
を起こしたり、或いは故障したりした場合や、冷
媒回路８内の冷媒が過充填になつたりした場合
や、初期運転時に二次冷媒温度が高い場合などが
考えられる。又、暖房運転を行なう際にも、二次
冷媒回路１６の水量不足や圧縮機１の圧縮容量調
整用のサーモ装置の設定値ミスや高外気温で暖房
負荷が大などの場合に冷媒回路８の高圧側（たと
えば利用側熱交換器６）の冷媒圧力が上昇して過
負荷状態になる。 従来の冷凍機はこれらの過負荷状態をたとえば
冷媒回路８の吐出ライン１３に設けた高圧カツト
用の圧力スイツチにて検出して圧縮機を停止させ
るようにしていた。 (ハ) 発明が解決しようとする課題 このように構成された従来の冷凍機では、頻繁
に圧力スイツチが作動して高圧カツトとなり運転
が中断するのを防止するため、設定値は最大限高
めに設定されていて、作動までに時間がかかり、
圧縮機を十分に保護し得るものでなかつた。又、
特公昭48−10334号公報に記載されているように
圧力スイツチにより圧縮機を小容量運転に切換え
るものもあつたが、一時的な過負荷状態の場合、
短時間に大容量運転←→小容量運転を繰返すため却
つて圧縮機の容量調整機構を破損させる虞れを有
していた。 本発明は上述の事実に鑑みてなされたものであ
り、冷媒回路が過負荷状態となつた際、圧縮機を
小容量運転に切換えるようにして、高圧カツトを
防止して運転を継続させると共に過負荷に対する
圧縮機の保護を行なつた冷凍機を提供するもので
ある。 (ニ) 課題を解決するための手段 本発明の冷凍機は能力可変圧縮機、四方弁、熱
源側熱交換器、減圧装置、利用側熱交換器などを
順次連通してなるヒートポンプ式冷媒回路と、こ
の冷媒回路の高圧圧力が一定値以上になると作動
して運転を停止させる高圧スイツチと、前記利用
側熱交換器に取付けられた温度センサと、暖房運
転時、前記温度センサの検知温度が第１の設定温
度以下の時に動作し負荷の温度と設定温度との差
に応じて前記圧縮機の能力を変化させる手段と、
暖房運転時、前記温度センサの検知温度が第１の
設定温度とこの第１の設定温度より高い第２の設
定温度との間の時に動作しその時点の前記圧縮機
の能力を保持する手段と、暖房運転時、前記温度
センサの検知温度が第２の設定値以上の時に動作
し前記圧縮機の能力を低下させる手段とを具備し
たものである。 (ホ) 作用 以上のように構成された冷凍機では、利用側熱
交換器の温度に基づいて、この温度が第１の設
定温度以下の時には通常に圧縮機の能力を変化さ
せ、温度が第１の設定温度と第２の設定温度と
の間にある時には圧縮機の能力をそのままに保持
し、温度が第２の設定温度以上の時には圧縮機
の能力を下げる動作を夫々の手段が行なうもので
ある。これによつて利用側熱交換器の温度が上が
るような過負荷状態を抑制し、過負荷による高圧
スイツチの動作を抑制するものである。 (ヘ) 実施例 以下、本発明の一実施例を第１図の冷凍機に適
用して図面に基づき説明する。 第２図に於いて、ｌは運転スイツチ１９を介し
て直流定電圧が供給される母線である。２０はマ
イクロコンピユータであり、電源端子BTが母線
ｌに接続され、クロツク端子CL1、CL2間にはマ
イクロコンピユータ２０の自走時間を決める発振
器２１が接続されている。２２は冷暖選択スイツ
チであり、一端が母線ｌに、他端がマイクロコン
ピユータ２０の入力ポートI1に接続されている。 ２３は母線ｌから直流定電圧が供給され、利用
側熱交換器６に取付けられ二次冷媒流入温度を検
出する温度センサ２４のアナログ信号を２進のデ
ジタル信号に変換する二次冷媒温度測定回路であ
り、出力端が入力ポートI2に接続されている。２
５及び２６は冷媒回路８の吐出ライン１３の高圧
側冷媒温度（暖房時の利用側熱交換器の温度）を
検出する温度センサ及び冷媒圧力を検出する圧力
スイツチ（24Kg／cm²でONになる）であり、一端
が母線ｌに他端が夫々入力ポートI3、I4に接続さ
れている。温度センサ２５は検出する温度が第２
の設定値以上で閉路し、この後温度が第１の設定
値（＜第２の設定値）以下で閉路する。圧力スイ
ツチ２６は検出値が約24Kg／cm²（第２の設定温度
に対応する圧力より高い圧力）で閉路する。 ２７は母線ｌから供給される直流定電圧を利用
して所定周波数の基準パルスを発生する基準パル
ス発生器であり、出力端が入力ポートI5に接続さ
れている。 ２８は四方弁２の制御リレー２９、送風機１５
の電源制御リレー３０、圧縮機１の電源制御リレ
ー３１及び容量調整機構制御リレー３２ないし３
４からなるリレー回路であり、各リレーの一端は
母線ｌに接続され、他端は夫々反転機構を有する
ドライバー３５を介して出力ポートP1ないしP6
に接続されている。３６は警報ランプであり、一
端が母線ｌに接続され、他端が反転機能を有する
ドライバー３７を介して出力ポートP7に接続さ
れている。 第３図はマイクロコンピユータ２０の内部シス
テムを示すものであり、マイクロコンピユータ２
０は入力ポートI1にローレベルの信号“０”又
は、ハイレベルの信号“１”の何れかの信号があ
るかによつて冷房或いは暖房指令を発する冷暖指
令装置３８と、入力ポートI2を介して送られてく
る最新の温度データを記憶する温度記憶装置３９
と、記憶装置３９の温度データと比較される設定
値が記憶される設定値記憶装置４０と、入力ポー
トI3にハイレベルの“１”信号（温度センサ２５
が閉路している時）がある時、すなわち温度セン
サ２５の検知温度が第２の設定値以上の時に動作
して圧縮機の能力を低下させる出力Ａを発する第
１警報装置４１と、入力ポートI4にハイレベルの
“１”信号がある時に出力Ｂを発する第２警報装
置４２と、各装置からの信号をプログラム（図示
せず）処理して出力ポートP1ないしP7から“１”
又は“０”の制御信号を発生する制御信号発生装
置４３と、該装置４３からの指令により入力ポー
トI5からの基準パルスを利用して夫々３秒間並び
に10分間の時間計数を行なうタイマー装置４４並
びに４５とから構成されている。 設定値記憶装置３８は二次冷媒温度と比較され
る冷房時及び暖房時の設定値が第４図及び第５図
のように決められており、制御信号発生装置４３
は両記憶装置３９，４０の記憶内容を比較して出
力ポートP3ないしP6から第１表に示す制御信号
を発し、圧縮機１の圧縮容量を０（停止）〜100％
の５段階に調整する。従つて第１警報装置４１の
出力Ａまたは第２警報装置４２の出力Ｂとが出力
されていない時、すなわち温度センサの検知温度
が第１の設定温度以下の時かつ圧力スイツチ２６
の検出値が約24Kg／cm²以下の時に二次冷媒温度
（負荷の温度）と設定値記憶装置４０に格納され
た設定温度との差に応じて圧縮機の能力を変化さ
せる手段を有している。又、制御信号発生装置４
３は冷暖指令装置３８の冷房指令又は暖房指令を
受けて出力ポートP1から“０”信号又は“１”
信号を発して制御リレー２８を制御し、四方弁２
の切換制御を行なう手段を有している。更に又、
制御信号発生装置４３は、第１警報装置４１が出
力Ａを出すと、すなわち温度センサ２４の検知温
度が第２の設定温度以上になると動作し、圧縮機
の能力を低下させる手段を有する。尚、この手段
は出力Ａが出されるとタイマ装置４４にセツト指
令を出し、３秒後にまだ出力Ａがあると圧縮機の
能力を実際に低下させるものであり、３秒のタイ
ムラグを備えることによつて、第１警報装置４１
の誤動作やノイズによる出力Ａの発生に起因する
圧縮機の能力低下を防止している。またこの手段
の動作は出力ポートP3ないしP6から〔１、１、
１、０〕の制御信号を発して圧縮機１を75％の容
量運転にする。同時にこの手段はタイマ装置４５
にセツト指令を出す。 また制御信号発生装置４３は圧縮機の能力が75
％に低下し、温度センサの検出温度が第１の設定
値と第２の設定値との間にある間は圧縮機１の能
力を増加させずこの75％の能力を保つ手段を有し
ている。この手段により圧縮機１の能力を増加さ
せない期間はタイマ装置４５によつて、少なくと
もこのタイマ装置４５がタイムアツプするまでの
時間続けられる。 この後、第６図に示すように温度センサ２４の
検出温度が第１の設定温度以下になつた時に圧縮
機の能力が100％に戻されるものである。又、制
御信号発生装置４３は第２警報装置４２から出力
が入ると、何れの圧縮容量運転指令中であつても
〔０、０、０、０〕信号を発して圧縮機１を停止
させる手段を有し、この手段は出力ポートP7か
ら“１”信号を発して警報ランプ３６を点灯させ
る。尚、制御リレー３０は圧縮機１の運転中に出
力ポートP2から供給される“１”信号により励
磁され、送風機１５を運転させる。

【表】 冷暖選択スイツチ２２が閉路される暖房期では
冷暖指令装置３８の暖房指令により、制御信号発
生装置４３は出力ポートP1から“１”信号を発
して制御リレー２９を励磁させ、四方弁２を破線
状態に切換える。そして制御信号発生装置４３は
記憶装置３９に記憶される二次冷媒温度と記憶装
置４０の暖房時の設定値とを比較して、第５図特
性で示されるように圧縮機１の圧縮容量を制御
し、利用側熱交換器での二次冷媒の加熱が調整さ
れてフアンコイル１８にて適度な暖房運転が行な
われるようにする。たとえば、二次冷媒流入温度
が38℃であると、第５図の特性から明らかなよう
に、制御信号発生装置４３は出力ポートP3ない
しP6から〔１、１、１、１〕の制御信号を発す
るのでドライバー３５を介し、制御リレー３１な
いし３４が全て通電される。このため、圧縮機１
は100％の圧縮容量にて運転を行ない、利用側熱
交換器６にて加熱された二次冷媒がフアンコイル
１８に供給されて室内の暖房運転が行なわれる。
尚、出力ポートP2からも“１”信号が供給され、
制御リレー３０が励磁されて送風機１５が運転を
行なう。 この運転中に利用側熱交換器６の二次冷媒流入
温度が42℃を上回ると、制御信号発生装置４３は
〔１、１、１、０〕の制御信号を発するようにな
り、圧縮機１に75％の容量運転をさせ、この結
果、二次冷媒流入温度が下降に転じ、40℃を上回
ると、再び圧縮機１を100％運転に戻す。又、逆
に二次冷媒流入温度が更に上がり、43℃を上回る
と、制御信号発生装置４３は〔１、１、０、０〕
の制御信号を発して圧縮機１を50％容量運転にす
る。このようにして制御信号発生装置４３は第５
図特性に従つて二次冷媒流入温度と設定値との比
較を行ない、圧縮機１が負荷に見合つた圧縮容量
となるように０（停止）〜100％の５段階に自動制
御する。 圧縮機１の100％容量運転中に、外気温下降等
の原因により冷媒回路８の高圧側冷媒圧力が上昇
し、且つ高圧側の冷媒温度が上昇すると吐出ライ
ン１３に設けた温度センサ２５の検出温度が第６
図に示すように第２の設定値を越えると、第１警
報装置４１が出力Ａを制御信号発生装置４３へ出
力する。これによつて制御信号発生装置４３はタ
イマー装置４４にセツト指令を出す。そして３秒
後、タイマー装置４４がタイムアツプした際にこ
の信号があると、制御信号発生装置４３は〔１、
１、１、０〕の制御信号を発して圧縮機１を75％
の圧縮容量運転にするとともにタイマー装置４５
にセツト指令を出す。圧縮機１が100％運転から
75％運転に切換わることにより高圧側温度は図示
のように低下する。この時高圧側温度が第１の設
定値以下（出力Ａがなくなる）にならないと圧縮
機１が100％運転に復帰しないようにしている。
すなわち、高圧側温度が第１の設定温度と第２の
設定温度との間にある時は圧縮機１を75％運転の
ままで保持している。 さらに、制御信号発生装置４３はタイマー装置
４５の10分間の時間計数中、出力Ａの有無と無関
係に75％の圧縮容量運転を継続させる。もし、冷
媒回路８の高圧側冷媒圧力上昇が短時間のエアシ
ヨートや始動時に二次冷媒温度が高いことなどの
ように一次的な原因によるものであると、10分経
過前に圧力スイツチ２５が開路して出力Ａがなく
なるが、この場合には第６図に示すようにタイマ
ー装置４５のタイムアツプ時に圧縮機１を100％
容量運転に戻す。 一方、冷媒圧力の上昇の原因が外気温下降にあ
り、長時間続くときには、タイマー装置４５のタ
イムアツプ後も外気温が上がつて高圧側冷媒温度
が第１の設定温度を下回り、温度センサ２５が開
路するまで75％の圧縮容量運転が継続される。 又、高圧側冷媒圧力が24Kg／cm²を越え、圧力ス
イツチ２６が閉路した時には第２警報装置４２の
出力Ｂが制御信号発生装置４３に入ることによ
り、制御信号発生装置４３は出力ポートP3ない
しP6から〔０、０、０、０〕信号を発して圧縮
機１を停止させ、出力ポートP2から“１”信号
を発して送風機１５を停止させるとともに出力ポ
ートP7から“１”信号を発して警報ランプ３６
を点灯させ異常状態を表示する。 尚、冷房期で冷暖選択スイツチ２２が閉路され
ている時には四方弁２が実線の状態に切換つて冷
媒が実線矢印の方向に流れ冷房期用の運転が行な
われる。第４図は冷房期における二次冷媒温度と
圧縮機容量率とを示した説明図である。 (ト) 発明の効果 本発明は能力可変圧縮機、四方弁、熱源側熱交
換器、減圧装置、利用側熱交換器などを順次連通
してなるヒートポンプ式冷媒回路と、この冷媒回
路の高圧圧力が一定値以上になると作動して運転
を停止させる高圧スイツチと、前記利用側熱交換
器に取付けられた温度センサと、暖房運転時、前
記温度センサの検知温度が第１の設定温度以下の
時に動作し負荷の温度と設定温度との差に応じて
前記圧縮機の能力を変化させる手段と、暖房運転
時、前記温度センサの検知温度が第１の設定温度
とこの第１の設定温度より高い第２の設定温度と
の間の時に動作しその時点の前記圧縮機の能力を
保持する手段と、暖房運転時、前記温度センサの
検知温度が第２の設定値以上の時に動作し前記圧
縮機の能力を低下させる手段とを具備したので、
利用側熱交換器の温度が第２の設定値を越えた時
には圧縮機の運転容量を下げ、利用側熱交換器の
温度がこれ以上高くなるのを抑制している。すな
わち利用側熱交換器の温度の上昇時に、同時に上
昇している冷媒回路内の高圧圧力が一定値以上に
なるのを抑制し高圧スイツチの頻繁な作動を防ぐ
ことができる。また圧縮機の能力を保持する手段
によつて圧縮機の能力の増加を押えてエネルギ消
費を減らすので省エネルギ効果をも得られる冷凍
機を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用可能な冷凍機の一例を示
す冷媒回路図、第２図は本発明の冷凍機の一実施
例を示す電気回路図、第３図は第２図のマイクロ
コンピユータの内部システムの一例を示すブロツ
ク線図、第４図ないし第６図は本実施例の動作説
明用の説明図である。 １……圧縮機、３……熱源側熱交換器、５……
減圧装置、６……利用側熱交換器、８……冷媒回
路、２０……マイクロコンピユータ、２５……温
度センサ、３１ないし３４……制御リレー、４３
……制御信号発生装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 能力可変圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、
   減圧装置、利用側熱交換器を冷媒配管で接続した
   ヒートポンプ式冷媒回路及び能力可変圧縮機の運
   転を制御する制御装置を有する冷凍機において、
   前記制御装置には、冷暖房運転時にヒートポンプ
   式冷媒回路の高圧圧力が一定圧力以上になると能
   力可変圧縮機の運転を停止させる高圧スイツチ
   と、暖房運転の際利用側熱交換器の温度が第１の
   設定温度以下の時は、能力可変圧縮機の運転能力
   を負荷の温度と設定温度とに基づいて変化させる
   手段、及び利用側熱交換器の温度が前記一定圧力
   に相当する温度より低く第１の設定温度より高い
   第２の設定温度以上の時は、能力可変圧縮機の運
   転能力を低下させる手段とを備えたことを特徴と
   する冷凍機。