JPH08327165A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】定常時は、室外熱交換器２に付設した室外ファ
ン２０の風量を外気温度に基づいて制御し、高圧圧力を
適正に保ちながら、起動開始当初は、圧縮機ロータ１４
と外わく部材１３との温度上昇の差に基づく焼付き事故
を回避する。 【構成】低外気時、室外ファン２０は本来低風量とされ
るが、起動開始当初の７分間は、強制的に高風量で運転
させ、吐出ガスの温度上昇を抑制して、吐出ガスの温度
影響を強く受ける圧縮機ロータ１４の温度上昇を抑制
し、これを取り囲む外わく部材１３との間の温度差を小
さくし、熱膨張差に起因した焼付き事故を防止するよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空調機等に用いる冷凍
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の冷凍装置は、特開平１−
２２５８５２号公報で知られているように、冷房時、凝
縮器となる室外熱交換器に付設した室外ファンの風量
を、外気温度に基づいて制御し、冷凍装置の高圧圧力を
適正に保てるようにしている。即ち、外気温度が比較的
低い条件下での冷房時、室外ファンの風量を標準時の高
風量に対して低くし、室外熱交換器での熱交換量を低外
気に見合う適正な値にし、高圧圧力の過剰低下を防止し
て適正な運転が継続できるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、冷房運転の起
動開始当初から以上のような風量制御を行うのは、以下
の理由で適切ではない。

【０００４】即ち、起動開始当初、圧縮機の内部部品を
構成する圧縮機ロータは、圧縮ガス温度つまり吐出ガス
温度の上昇に伴って比較的早期に高温に達するが、圧縮
機の外わくを構成するケーシングは、外気にさらされて
いるため、その温度上昇は鈍く、圧縮機ロータとこれを
取囲む外わく部材との間には、定常時に比べて大きな温
度差がつくことになる。このような傾向があるにも拘ら
ず、低外気ということで、室外ファンの風量を低風量に
調節していたのでは、吐出ガスの温度上昇が一層促進さ
れ、この温度影響を強く受ける圧縮機ロータの温度上昇
が一層促進されてしまい、圧縮機ロータとその外わく部
材との間には、一層過大な温度差がつくことになる。こ
こに、圧縮機ロータとその外わく部材との間の隙間は、
圧縮ガスが低圧側に漏れて性能が出なくなるのを防止す
るため、非常に狭い値に設定している。従って、圧縮機
ロータの熱膨張が、その外わく部材の熱膨張よりも過剰
に大きくなり、圧縮機ロータと外わく部材との間で接触
が起こり、焼付き事故が発生する問題がある。

【０００５】本発明では、冷房時に凝縮器となる室外熱
交換器に付設した室外ファンの風量を外気温度に基づい
て制御し、冷凍装置の高圧圧力を適正値に維持できるよ
うにした冷凍装置を前提構成とし、このような冷凍装置
において、起動開始当初にみられる制御の弊害、つまり
圧縮機に焼付き事故が生じるという問題を解消し、信頼
性を向上することができる冷凍装置を提供することをそ
の主目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、上記主目的を達
成するため、請求項１記載の発明は、図１に示すよう
に、圧縮機１の吐出側に、冷房時に凝縮器となる空冷式
の室外熱交換器２を接続し、冷房時、外気温度に基づい
て室外熱交換器２に付設する室外ファン２０を風量制御
するようにした冷凍装置において、冷房運転の起動開始
当初における運転立上げ過渡期間中、室外ファン２０を
強制的に高風量で運転させる強制風量調節手段７を設け
ている構成にした。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、簡易な構成により、強制風量調節手段７に
よる風量調節を解除させるため、同図１に示すように、
所定時間の計時により、強制風量調節手段７による風量
調節を解除させるタイマＴＭを備えている構成にした。

【０００８】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、より適切な判定に基づいて強制風量調節手
段７による風量調節を解除させるため、図３に示すよう
に、圧縮機１の吐出ガス温度又は圧力の変化に基づいて
強制風量調節手段７による風量調節を解除させる吐出ガ
ス判定による解除手段８を備えている構成にした。

【０００９】

【作用】請求項１記載の発明では、外気温度に拘らず、
即ち、低外気時であっても、冷房運転の起動開始当初に
おける運転立上げ過渡期間中は、強制風量調節手段７に
より、室外ファン２０は強制的に高風量で運転される。
このため、起動初期における吐出ガスの温度上昇を抑制
でき、吐出ガスの温度影響を強く受ける圧縮機１の内部
部品たる圧縮機ロータの温度上昇を抑制することができ
る。従って、圧縮機ロータとこれを取り囲む外わく部材
との間の温度差を小さくすることができ、熱膨張差に起
因した焼付き事故を防止することができる。特に、圧縮
機ロータとその外わく部材との間の隙間を非常に小さく
する必要のある回転式圧縮機に有効である。そして、こ
のような運転立上げ過渡期間の経過後は、室外ファン２
０は外気温度に基づいて風量制御され、低外気時は、そ
の風量が低風量に制御されるから、高圧圧力の低下を抑
制できて、適正な運転が行えるのである。

【００１０】請求項２記載の発明では、タイマＴＭによ
る所定時間の計時を経た後、強制風量調節手段７による
風量調節が解除される。タイマＴＭにより一律的に強制
的な風量調節を解除するものであるから、外気温度や圧
縮機１の初期温度等によって強制風量調節の解除の時期
が何時でも最適になるとは限らないが、タイマＴＭの計
時により制御を切替えるものであるから、構成を簡易に
することができる。

【００１１】請求項３記載の発明では、圧縮機１の吐出
ガス温度又は圧力の変化に基づいて強制風量調節手段７
による風量調節が解除される。起動開始当初、強制風量
調節手段７により吐出ガスの温度上昇は抑制されている
が、起動開始から時間経過とともに吐出ガス温度又は圧
力は上昇傾向をたどり、定常運転に近くなると、その変
化が緩やかになって、やがては所定の値に落ち着くこと
になる。この吐出ガス温度又は圧力の変化は、外気温度
や圧縮機１の初期温度等の各種条件によって時間的な差
は認められるが、変化の傾向は同じである。従って、吐
出ガス温度又は圧力の変化により、定常運転に近いか否
かを知ることができ、この変化に基づいて強制風量調節
手段７による風量調節を解除するのであるから、タイマ
による一律的な制御の切替えに比べて、構成は複雑にな
るが、外気温度や圧縮機１の初期温度等の各種条件に応
じて、より適切な制御の切替えが可能になる。

【００１２】

【実施例】図１に示すものは、冷暖房可能としたヒート
ポンプ式の冷凍装置であり、圧縮機１の吐出口１１から
吸入口１２にかけて、吐出管６１、四路切換弁４の第１
固定ポート４１、該四路切換弁４の第１切換ポート４
３、ガス管６２、冷房時に凝縮器となり暖房時に蒸発器
となる室外熱交換器２、液管６３、膨張機構３、液管６
４、冷房時に蒸発器となり暖房時に凝縮器となる室内熱
交換器５、ガス管６５、四路切換弁４の第２切換ポート
４４、該四路切換弁４の第２固定ポート４２、吸入管６
６を順次接続したものである。

【００１３】圧縮機１は、外わくのケーシング１３の内
部に、圧縮機モータＣＭで駆動する圧縮機ロータ１４を
備え、該ロータ１４とこれを取り囲むケーシング１３側
の静止部材との間に画成する圧縮室内で、冷媒を圧縮す
るようにしている。又、圧縮行程途中のガスを吸入側に
バイパスさせるバイパス方式の容量制御機構を具備して
おり、そのロード％を低容量の１２％及び４０％、定格
容量の１００％に各々変更可能にしている。尚、容量制
御機構は、バイパス方式とする他、インバータ等による
回転数変更方式であってもよい。又、圧縮機１の型式
は、例えば、圧縮機ロータ１４にローリングピストンを
用いたロータリー式等がある。

【００１４】室外熱交換器２は、空冷式のものであり、
室外ファン２０を付設している。この室外ファン２０
は、ファンモータＦＭで駆動しており、極数変換等によ
って回転数を高速と低速に切換え、風量を変更できるよ
うにしている。室外ファン２０の風量を変えるには、フ
ァンモータＦＭの回転数を変える他、該室外ファン２０
を複数台のファンで構成し、その運転台数の変更によ
り、風量を変えるようにしてもよい。

【００１５】こうして、冷房時は、図１中実線矢印で示
すように冷媒を循環させ、室外熱交換器２を凝縮器に、
室内熱交換器５を蒸発器とし、室内を冷すようにしてい
る。一方、暖房時は、四路切換弁４を点線のようにポー
トの連通関係を切換えることにより、点線矢印で示すよ
うに冷媒を循環させ、室内熱交換器５を凝縮器に、室外
熱交換器２を蒸発器とし、室内を暖めるようにしてい
る。

【００１６】圧縮機モータＣＭ及びファンモータＦＭ等
は、コントローラ１００により制御しており、冷房時で
あって、圧縮機モータＣＭが起動されてから相当程度時
間が経過した定常時においては、外気温度検出器１０１
で検出する外気温度に基づいて室外ファン２０を風量制
御するようにしている。すなわち、例えば外気温度が摂
氏２０度を越える高外気時は高風量に、一方、２０度以
下の低外気時は低風量に制御するようにしている。尚、
暖房時は、室外ファン２０を一律に高風量にしている。

【００１７】以上の構成において、コントローラ１００
に、冷房運転の起動開始当初における運転立上げ過渡期
間中、室外ファン２０を強制的に高風量で運転させる強
制風量調節手段７を設けている。強制風量調節手段７に
よる風量調節の解除は、例えば７分間の所定時間を計時
するタイマＴＭのタイムアップにより行うこととしてい
る。

【００１８】冷房運転の起動当初からの制御は、図２に
示すフローチャートに従って行われる。即ち、冷房運転
の開始直後、室外ファン２０の風量を強制的に高風量Ｈ
に設定し（ステップａ）、該室外ファン２０を高風量で
運転し（ステップｂ）、その後、例えば５秒程度の時間
遅れの後に、圧縮機１を駆動する（ステップｃ）。タイ
マＴＭの計時期間である７分間が経過するまで、室外フ
ァン２０を高風量で運転し続け（ステップｄ）、これに
より、圧縮機１の吐出ガス温度の上昇を抑制して、圧縮
機ロータ１４とこれを取り囲むケーシング１３側の静止
部材との間の温度差を小さくし、両者の熱膨張の差を小
さくして焼き付き事故が発生するのを防止するようにし
ている。

【００１９】そして、７分間が経過してタイマＴＭがタ
イムアップした後、外気温度検出器１０１で検出する外
気温度に基づいて、定常時のファン制御に移行するので
あり（ステップｅ）、外気温度がＴ度以下例えば摂氏２
０度を越えない低外気時には、その風量を低風量Ｌにし
（ステップｆ）、２０度を越える高外気時には、その風
量を高風量Ｈのするのである（ステップｇ）。こうし
て、定常運転に移行後は、低外気の場合には、室外ファ
ン２０の風量が低く抑えられるため、吐出ガス圧力つま
り高圧圧力の極端な低下を抑制でき、適正な運転を継続
できるのである。

【００２０】ところで、実際の起動当初からの運転は、
圧縮機１の容量制御をも併用して行っており、図３に示
すようになる。すなわち、起動開始から５秒後に、つま
り、室外ファン２０の起動から５秒後に、圧縮機１をま
ず最低容量の１２％で駆動するようにしている。これ
は、圧縮動力を軽減し、圧縮機モータＣＭの起動電流を
低減して円滑な運転の立ち上げが行えるようにするため
である。次に、起動開始後２分〜５分間は、運転容量を
４０％にロードアップするようにしている。起動開始５
秒後から５分経過前の期間、つまり圧縮機１が１２％及
び４０％で運転されている期間は、いわゆる液バック防
止のためのポンプダウン運転期間であり、膨張機構３の
開度を絞り込み、或は閉鎖し、圧縮機１に多量の液が急
激に戻ることがないようにして、該圧縮機１の損傷を未
然に回避するようにしている。起動開始後５分経過後
は、定格容量の１００％ロードになっているが、これ
は、一般的に、運転の開始当初は、室内の負荷が大き
く、大きな室内負荷に対応して、結果的に定格運転にな
ったというだけであり、室内負荷が小さい場合は、当然
４０％のままで運転が続行される場合もあり得る。

【００２１】強制風量調節手段７による強制的な風量調
節期間すなわちタイマＴＭの計時期間である７分間は、
上記の起動当初のポンプダウンのための容量制御期間で
ある５分間をカバーし、更に、多くの場合に起こる１０
０％ロードにロードアップされた後に吐出ガス温度Ｔ２
が落ち着くまでの時間である約２分間を加えたものであ
り、この７分間の期間中に、室外ファン２０を高風量に
固定して運転することにより、吐出ガス温度Ｔ２の温度
上昇従って圧縮機ロータ１４の温度上昇を抑制すること
ができ、外わく部材であるケーシング１３側の静止部材
の温度Ｔ１との温度差が過剰に大きくならないようにで
き、熱膨張差に起因した焼き付き事故を回避できるので
ある。

【００２２】尚、図１に示すように、圧縮機１には、そ
の内部部品たる圧縮機ロータ１４の温度評価を行う吐出
ガス温度検出器１０２と、圧縮機ロータ１４を取り囲む
ケーシング１３側の静止部材の温度を検出する外かく温
度検出器１０３とを設け、これら検出器１０２，１０３
をコントローラ１００に入力させており、両者の温度差
が３０度になると、運転を何時でも異常停止するように
している。上述した通り、起動当初は、強制風量調節手
段７により、低外気時に定常時と同様に低風量にしたと
するならば起こり得る圧縮機ロータ１４とこれを取り囲
む静止部材との間の過剰な温度差を低減でき、異常停止
する場合は稀であるが、強制風量制御によってもなお回
避できない異常の場合は、事故発生前に運転停止でき、
一層の安全が図れる。又、定常時でも、常時、実際の焼
き付きが起こりうる２つの部材間の温度を監視して異常
時に停止させるから、確実な安全が図れている。

【００２３】以上のものでは、強制風量制御手段７によ
る制御期間をタイマＴＭの計時期間である７分間に固定
したが、図３に示したように、定常時の制御に切り替え
ようとしているときには、吐出ガス温度Ｔ２は上昇傾向
が緩やかになり、所定の値に落ち着こうとするため、タ
イマＴＭに代え、図４に示すように、吐出ガス温度ある
いはこれと実質的に同じ変化傾向をたどる吐出ガス圧力
の変化に基づいて強制風量調節手段７による風量調節を
解除させてもよい。すなわち、吐出ガス温度又は圧力の
変化に基づいて強制風量調節手段７による風量調節を解
除させる吐出ガス判定による解除手段８を設けて、この
解除手段８により、図３中Ｐ点で示すように吐出ガス温
度Ｔ２のピーク点近くを検出することにより、制御の切
り替えを行うようにしてもよい。この場合には、コント
ローラ１００上で、吐出ガス温度又は圧力の変化を監視
する必要があるが、外気温度や圧縮機１の初期温度の相
違に応じて、適正に制御を切り替えることができる。

【００２４】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、定常時
は、外気温度に基づいて室外ファン２０の風量を制御す
るから、適正な運転が行えながら、低外気時であって
も、冷房運転の起動開始当初における運転立上げ過渡期
間中は、強制風量調節手段７により、室外ファン２０は
強制的に高風量で運転されるため、起動初期における吐
出ガスの温度上昇を抑制でき、吐出ガスの温度影響を強
く受ける圧縮機１の内部部品たる圧縮機ロータと、これ
を取り囲む外わく部材との間の温度差を小さくすること
ができ、熱膨張差に起因した焼付き事故を防止すること
ができる。

【００２５】請求項２記載の発明によれば、タイマＴＭ
の計時により制御を切替えるものであるから、構成を簡
易にすることができる。

【００２６】請求項３記載の発明によれば、吐出ガス温
度又は圧力の変化に基づいて強制風量調節手段７による
風量調節を解除するから、外気温度や圧縮機１の初期温
度等の各種条件に応じて、より適切な制御の切替えが可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明冷凍装置の回路図。

【図２】同制御のフローチャート。

【図３】同制御のタイムチャート。

【図４】同他の実施例の要部構成図。

【符号の説明】

１；圧縮機、２；室外熱交換器、２０；室外ファン、
７；強制風量調節手段、ＴＭ；タイマ、８；解除手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（１）の吐出側に、冷房時に凝縮
   器となる空冷式の室外熱交換器（２）を接続し、冷房
   時、外気温度に基づいて室外熱交換器（２）に付設する
   室外ファン（２０）を風量制御するようにした冷凍装置
   において、冷房運転の起動開始当初における運転立上げ
   過渡期間中、室外ファン（２０）を強制的に高風量で運
   転させる強制風量調節手段（７）を設けていることを特
   徴とする冷凍装置。
2. 【請求項２】 所定時間の計時により、強制風量調節手
   段（７）による風量調節を解除させるタイマ（ＴＭ）を
   備えている請求項１記載の冷凍装置。
3. 【請求項３】 圧縮機（１）の吐出ガス温度又は圧力の
   変化に基づいて強制風量調節手段（７）による風量調節
   を解除させる吐出ガス判定による解除手段（８）を備え
   ている請求項１記載の冷凍装置。