JPH0810087B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は空気調和機の冷凍サイクル及び制御装置に
関するものであり、特に圧縮容量調整可能な圧縮機を用
いた空気調和機の運転範囲の拡大に関するものである。

〔従来の技術〕

従来この種の装置として、第４図に示すものがある。
図において、（１）は圧縮機、（２）は油分離器、
（３）は四方弁、（４）は室外熱交換器、（５）は減圧
装置、（６）は室内熱交換器、（７）はアキュムレー
タ、（11）は流量調整装置（８）（以下毛細管という）
を介して前記油分離器（２）底部より前記圧縮機（１）
の吸入配管に接続された第１のバイパス路、（12）は電
磁弁Ａ（９）を介して前記油分離器（２）底部より前記
アキュムレータ（７）の流入配管に接続された第２のバ
イパス路である。図中、実線矢印は冷房運転時の冷媒流
れ方向を、また破線矢印は暖房運転時の冷媒流れ方向を
示している。

次に、冷房運転時の動作について説明する。圧縮機
（１）でガス冷媒を圧縮し、吐出された高温高圧のガス
冷媒と冷凍機油は、油分離器（２）に流入して冷凍機油
が分離され、高温高圧のガス冷媒は四方弁（３）を介し
て室外熱交換器（４）に流入し、室外空気に放熱する一
方、冷媒は凝縮して高圧の液冷媒となり、減圧装置
（５）で減圧され、低圧の気液混合冷媒となって室内熱
交換器（６）に供給される。室内熱交換器（６）では、
室内空気より採熱して冷房する一方、冷媒は蒸発して低
圧のガス冷媒となり、四方弁を介してアキュムレータ
（７）に流入する。アキュムレータ（７）では、室内熱
交換器（６）で蒸発し切れなかった液冷媒とガス冷媒を
分離して圧縮機（１）に吸入させる。次に、暖房運転時
の動作について説明する。圧縮機（１）でガス冷媒を圧
縮し、吐出された高温高圧のガス冷媒は、油分離器
（２）および四方弁（３）を介して室内熱交換器（６）
に供給され、室内空気に放熱して暖房する一方、冷媒は
凝縮して高圧の液冷媒となる。この液冷媒は、減圧装置
（５）で減圧され低圧の気液混合冷媒となり室外熱交換
器（４）に供給され、室外空気より採熱して、低圧のガ
ス冷媒となって、四方弁（３）およびアキュムレータ
（７）を介して圧縮機（１）に吸入される。

また、油分離器（２）で分離された冷凍機油は毛細管
（８）を介して圧縮機（１の吸入配管に常時返油され圧
縮機（１）内の油量を適正に確保される。また、第２の
バイパス路（12）に設けられた電磁弁Ａ（９）は、室内
外空気温度の変化に伴う高圧圧力の上昇などがあった場
合に開路して、圧力上昇を抑制して、圧縮機（１）の運
転継続を可能とするものである。更に、圧縮機（１）の
起動時とか、暖房運転時に冷房サイクルに切換えて室外
熱交換器（４）に付着した霜を溶かすデフロスト運転時
には、圧縮機（１）から多量の冷凍機油が流出するの
で、電磁弁Ａ（９）を開路して素早くアキュムレータ
（７）に冷凍機油を回収するように制御されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上のように、従来の空気調和機では、第２のバイパ
ス路（12）が油分離器（２）の底部よりアキュムレータ
（７）の流入配管に接続されているので、高圧圧力の上
昇に伴い電磁弁Ａ（９）が開路した場合には、油分離器
（２）で分離された冷凍機油はアキュムレータ（７）に
流入するので、アキュムレータ（７）内の余剰冷媒液で
希釈され、結果的に圧縮機（１）への返油が遅れるとい
う問題がある。

尚、空気調和機に使用する圧縮機（１）を容量可変形
とし、室内熱交換器（６）を複数とする多室形空気調和
機の場合には、電磁弁Ａ（９）の開閉制御による圧縮機
（１）の運転継続を図る必要性が高く、容量制御範囲を
拡大しようとすればする程、電磁弁Ａ（９）の開閉回数
が多くなり、信頼性の低下という問題がある。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされた
もので、高圧上昇時とか容量減少時においても十分な返
油量を確保すると共に、信頼性が高く、容量制御範囲の
広い空気調和機を得ることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係わる空気調和機は、圧縮機、油分離器、
四方弁、室外熱交換器、減圧装置、室内熱交換器、アキ
ュムレータが配管接続された冷媒回路において、油分離
器の底部より流量調整装置を介して圧縮機の吸入配管に
接続された第１のバイパス路と、油分離器の底部より電
磁弁を介してアキュムレータの流入配管に接続された第
２のバイパス路と、油分離器の流出配管より電磁弁を介
してアキュムレータの流入配管に接続された第３のバイ
パス路と暖房運転時は上記冷媒回路の高圧側圧力を検出
し、冷房運転時は低圧側圧力を検出する圧力検出手段
と、圧縮機の運転容量を制御する運転制御手段及び圧縮
機の運転容量が最小となった後に運転を継続する必要が
ある場合に、第３のバイパス路に設けられた電磁弁を最
初に開路し、次に第２のバイパス路に設けられた電磁弁
を開路するようにした電磁弁制御手段とを設けたもので
ある。また、上記電磁弁制御手段により、圧縮機起動後
の所定時間、第２のバイパス路に設けられた電磁弁を開
閉制御するようにしたものである。さらに、吐出温度検
出手段からの温度検出信号に基づき、吐出ガス温度が所
定温度以上となったとき電磁弁制御手段により第２、第
３のバイパス路に設けられた電磁弁を開閉制御する。

〔作 用〕

この発明では、圧縮機運転容量が最小となった後に、
圧縮機の運転を継続する場合には、第３のバイパス路に
設けられた電磁弁を開路するようにしたので、油分離器
で分離された冷凍機油がアキュムレータに流入すること
なく圧縮機への返油が十分に確保できる。更に、第３の
バイパス路の電磁弁開路後に、圧縮機の運転を継続する
必要がある場合には、第２のバイパス路に設けられた電
磁弁を開路することにより運転継続が可能となり運転容
量範囲を広くすることができる。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例による空気調和機の全
体構成図である。図において、（１）〜（９）および
（11），（12）は第４図に示す従来の空気調和機と同様
のものであり、（13）は油分離器（12）と四方弁（３）
を接続する配管途中より電磁弁Ｂ（10）を介してアキュ
ムレータ（７）の流入配管に接続された第３のバイパス
路、（14）は四方弁（３）と室内熱交換器（６）の接続
配管に設けられた冷媒ガスの圧力を検出する圧力検出手
段、（15）は圧縮機（１）の吐出配管に設けられた冷媒
ガスの温度を検出する吐出温度検出手段、（16）は前記
圧力検出手段（14）による検出圧力に基づき、圧縮機
（１）の運転容量を制御する運転容量制御手段、（17）
は第２、第３のバイパス路（12），（13）に設けられた
電磁弁Ａ（９）および電磁弁Ｂ（10）の開閉制御を行う
電磁弁制御手段であり上記圧縮機（１）の起動からの時
間を計時する機能をも有する。尚、図中実線矢印は冷房
運転時および、デフロスト運転時の冷媒流れ方向を示
し、破線矢印は暖房運転時の冷媒流れ方向を示す。ま
た、圧縮機（１）は、インバータ（図示せず）により運
転周波数を変えることにより圧縮容量が可変となってい
る。

冷房運転時並びに暖房運転時の冷媒側の動作について
は第４図に示す従来の空気調和機と全く同様なので説明
を省略し、圧縮機（１）の運転容量制御および電磁弁Ａ
・Ｂ（９），（10）の動作について説明する。

第２図は、暖房運転時の運転容量制御手段（16）およ
び電磁弁制御手段（17）の制御状態を示すフローチャー
トである。ステップ（21）で暖房運転が開始すると、圧
力検出手段（14）による検出圧力P_cが、目標圧力P₀に対
して一定の範囲にあるか否かをステップ（22）で判定
し、安定範囲内にある場合には圧縮機（１）の運転周波
数を維持する。ステップ（22）で、検出圧力P_cが安定圧
力上限の（P₀＋１）より高い場合には、ステップ（23）
に進み、現在の圧縮機（１）の運転周波数が最小となっ
ているか否かを判定し、最小周波数でない場合には、ス
テップ（32）に進んで周波数を減少する。また、ステッ
プ（23）で周波数が最小値となっている場合には、ステ
ップ（24）に進んで、検出圧力P_cが第３のバイパス路
（13）に設けられた電磁弁Ｂ（10）の制御圧力P₁より高
いか否かを判定し、低い場合にはステップ（26），（2
7）と進み、電磁弁Ｂ（10）は閉路状態を維持しステッ
プ（28）に進む。ステップ（28）では、検出圧力P_cが第
２のバイパス路（12）に設けられた電磁弁Ａ（９）の制
御圧力P₂より高いか否かを判定する。尚、制御圧力設定
値P₁,P₂の関係は（P₁＜P₂）となっているため、ステッ
プ（28）よりステップ（30），（31）と進む。また、ス
テップ（24）で検出圧力P_cが制御圧力P₁より高い場合に
は、ステップ（25）に進んで電磁弁Ｂ（10）を開路し、
電磁弁Ｂ（10）開路後ステップ（26）で検出圧力P_cが低
下しているか否かを判定し、低下している場合には、ス
テップ（27）で電磁弁Ｂ（10）は閉路し、低下していな
い場合には、ステップ（28）に進んで、検出圧力P_cが制
御出力P₂より高いか否かを判定し、高い場合にはステッ
プ（29）で電磁弁Ａ（９）を開路し、ステップ（30）に
進む。

なお、ステップ（22）で検出圧力P_cが、安定圧力下限
の（P₀−１）より低い場合には、ステップ（33）に進ん
で電磁弁Ａ（９）および電磁弁Ｂ（10）を閉路して、ス
テップ（34）に進み、圧縮機（１）の運転周波数が最大
周波数か否かを判定し、最大周波数でない場合には、ス
テップ（35）に進んで運転周波数を増加するように制御
している。なお、冷房運転時には、圧力検出手段（14）
の検出圧力P_cは低圧圧力となり、低圧圧力が一定となる
よう運転容量制御手段（16）で運転周波数が制御される
と共に、運転周波数が最小となった場合に、更に検出圧
力P_cが低下した場合には、電磁弁Ｂ（10）ならびに電磁
弁Ａ（９）を開路するように制御する。

次に、吐出温度検出手段（15）による電磁弁制御手段
（17）の制御状態を第３図に基づき説明する。図中T_cは
吐出温度検出手段（15）による検出温度、T₁およびT₂は
電磁弁Ｂ（10）および電磁弁Ａ（９）の制御温度であ
り、（T₂＞T₁）となるように設定されている。ステップ
（40）で、検出温度T_cが制御温度T₁より高いか否かを判
定し、低い場合にはステップ（42），（43），（44），
（46），（47）に進み、電磁弁Ｂ（10）および電磁弁Ａ
（９）は閉路状態を維持する。ステップ（40）で検出温
度T_cが制御温度T₁より高い場合には、ステップ（41）に
進み電磁弁Ｂ（10）を開路して、高圧圧力を低下させて
吐出温度の上昇を制御する。更に、検出温度T_cが高い場
合には、ステップ（42），（44）に進んで、電磁弁Ａ
（９）の制御温度T₂より高いか否かを判定し、高い場合
には、ステップ（45）に進んで電磁弁Ａ（９）を開路し
て吐出温度の上昇を抑制する。電磁弁Ａ（９）および電
磁弁Ｂ（10）の開路動作により、吐出温度が低下し検出
温度T_cが低下して、制御温度（T₁−10）または（T₂−1
0）より低下した場合には、ステップ（42）または（4
6）に進んで電磁弁Ａ（９）および電磁弁Ｂ（10）が閉
路するよう制御される。

また、電磁弁Ａ（９）を圧縮機（１）の起動後の所定
時間開路するようにした場合には、圧縮機（１）の起動
に伴うフォーミングによる多量の冷凍機油が油分離器
（２）に流入した場合でも素早くアキュムレータ（７）
を介して圧縮機（１）に返油することができる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したように構成されているので、
以下に記載されるような効果を奏する。圧縮機運転容量
が最小となった場合に運転継続する必要がある場合に
は、第３のバイパス路に設けられた電磁弁を最初に開路
するので、油分離器で分離した冷凍機油がアキュムレー
タに流入することがなく圧縮機への返油が遅れることな
く圧縮機を良好な状態で運転継続できる。また、第３の
バイパス路の電磁弁閉路状態でも、運転継続を行う必要
がある場合には、第２のバイパス路に設けられた電磁弁
を開路するので空気調和機の運転範囲を拡大することが
可能となる。

また、圧縮機起動時に、第２のバイパス路に設けられ
た電磁弁を開路した場合には、起動時に発生する圧縮機
内部のフォーミングに伴う冷凍機油の流出に対し効率よ
く回収することができ圧縮機の信頼性向上が図れる。更
に、圧縮機の吐出ガス温度を検出し、吐出ガス温度が上
昇した場合には、圧縮機運転容量に関係なく、第３のバ
イパス路あるいは第２のバイパス路に設けられた電磁弁
を開路するようにした場合には、吐出圧力を低下するこ
とが可能となり、結果的に吐出ガス温度を抑制すること
ができ、圧縮機の信頼性向上が図れると共に、空気調和
機の運転範囲を拡大することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す空気調和機の全体
構成図、第２図は同じく圧縮機の運転容量制御手段によ
る暖房運電時のフローチャート、第３図は同じく吐出温
度検出手段による電磁弁制御手段によるフローチャー
ト、第４図は従来の空気調和機の全体構成図である。 図中、（１）は圧縮機、（２）は油分離器、（３）は四
方弁、（４）は室外熱交換器、（５）は減圧装置、
（６）は室内熱交換器、（７）はアキュムレータ、
（８）は流量調整装置、（９）および（10）は電磁弁、
（11）は第１のバイパス路、（12）は第２のバイパス
路、（13）は第３のバイパス路、（14）は圧力検出手
段、（15）は吐出温度検出手段、（16）は運転容量制御
手段、（17）は電磁弁制御手段である。 各図中、各図中同一符号は、同一または相当部分を示
す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 節 和歌山県和歌山市手平６丁目５番66号 三 菱電機株式会社和歌山製作所内 (56)参考文献 特開 昭63−163749（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−147265（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−145673（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮容量調整可能な圧縮機、油分離器、四
   方弁、室外熱交換器、減圧装置、室内熱交換器及びアキ
   ュムレータが配管接続された冷媒回路、上記油分離器の
   底部より流量調整装置を介して、上記圧縮機の吸入配管
   に接続された第１のバイパス路、上記油分離器の底部よ
   り電磁弁を介して上記アキュムレータの流入配管または
   上記アキュムレータに接続された第２のバイパス路、上
   記油分離器の頂部、または上記油分離器と上記四方弁を
   接続する配管途中より電磁弁を介して、上記アキュムレ
   ータの流入配管または上記アキュムレータに接続された
   第３のバイパス路、暖房運転時は上記冷媒回路の高圧側
   圧力を検出し、冷房運転時は低圧側圧力を検出する圧力
   検出手段、上記圧縮機の運転容量を制御する運転容量制
   御手段、及び上記運転容量制御手段により上記圧縮機の
   運転容量が最小となった後に運転を継続する必要がある
   場合に第３のバイパス路に設けられた電磁弁を開路し、
   更に運転を継続する必要がある場合には第２のバイパス
   路に設けられた電磁弁を開路するようにした電磁弁制御
   手段を設けたことを特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】電磁弁制御手段により圧縮機起動後の所定
   時間は、第２のバイパス路に設けられた電磁弁を開路す
   るようにしたことを特徴とする請求項１記載の空気調和
   機。
3. 【請求項３】圧縮機の吐出ガス温度を検出する吐出温度
   検出手段を設け、上記吐出温度検出手段からの温度検出
   信号に基づき、吐出ガス温度が所定温度以上の場合には
   電磁弁制御手段により第２、第３のバイパス路に設けら
   れた電磁弁を開閉制御するようにしたことを特徴とする
   請求項１又は２記載の空気調和機。