JPH10292949A - 空気調和機の圧縮機容量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮機の吸込位置と吐出位置における熱媒の
各状態と圧縮機の回転数の状態等から、圧縮機の運転状
態を総合的に把握して常に圧縮機の運転限界内で常にヒ
ートポンプ回路としての最高出力を保持することが可能
な空気調和機の圧縮機容量制御装置を提供する。 【解決手段】 外気や還気と第１熱媒との間で熱交換す
る第１熱交換器ＥＸ１と、第１熱媒と第２熱媒との間で
熱交換する第２熱交換器ＥＸ２と、圧縮機ＣＯＭと、膨
張弁ＥＶ１，２とから少なくとも構成されるヒートポン
プ回路を具備する空気調和機である。圧縮機ＣＯＭを容
量可変手段ＩＮＶを備えた圧縮機で構成する。圧縮機Ｃ
ＯＭの第１熱媒の吐出位置と吸込位置にそれぞれ温度又
は圧力を検出するセンサＳＥ１，２を取り付ける。セン
サＳＥ１，２から入力される第１熱媒の温度又は圧力の
状態に応じて圧縮機ＣＯＭの容量の制御を容量可変手段
ＩＮＶに対して行う容量制御手段ＱＣを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は外気及び／又は還気
を熱源とするヒートポンプ回路を具備する空気調和機に
関し、特にヒートポンプ回路に取り付けた圧縮機の容量
制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、オフィスビル等の空調設備の方式
は、ビル機能のインテリジェント化による冷房負荷の増
大への対応や、オフィス環境の快適化要求などに応じ
て、セントラル方式から個別分散方式に変遷しつつあ
る。このような個別分散型ビル空調方式に好適な空調設
備として、特開平７−１９８１６１号公報に開示されて
いる空気熱源型空調機等が知られている。

【０００３】この種の空気熱源型空調機は、複数台の熱
交換器を備えたヒートポンプ回路と、気液接触型熱交換
器を備えた排熱経路と、蓄熱槽とを内蔵することによ
り、空調室内の室内空気質を維持するために取り入れた
外気量以下の空気のみを熱源として使用し、従って見か
け上熱源を必要としない完全独立分散型の空気熱源型空
調システムとして構成されている。

【０００４】しかしながら上記空調システムの構成は比
較的複雑であり、従って比較的複雑な制御方法を採用せ
ざるを得ない。即ち上記空調システムでは、ヒートポン
プ回路がマルチ方式であり、専用の制御装置が必要であ
ること、また蓄熱槽コイルが直膨方式であり冷媒の封入
量が増えること、さらにまた給気空気と熱交換する空調
機コイルは直膨型熱交換器と水用熱交換器とが直列に配
置してあり制御が重複することなどである。従って上記
空調システムと同等以上の効果をより簡便な構成及び制
御方法により達成したいという技術的要求があった。

【０００５】そこで本願出願人は先の出願において、比
較的簡単な構成により、各個別空調空間において要求さ
れる多様な空調要求に柔軟に対応することが可能であ
り、しかもイニシャルコスト、ランニングコスト、ライ
フサイクルコストに関して有利であり、さらに施工や建
物内の機器配置の標準化を達成することが可能な、新規
且つ改良された空気調和機を提案した。

【０００６】ところで上記空調システムに使用されるヒ
ートポンプ回路用の密閉圧縮機は、負荷変動等によって
その容量を変化させなければならないが、その容量を密
閉圧縮機の回転数操作によって制御しようとした場合、
密閉圧縮機の能力上、即ち例えばモータの巻線冷却や油
もどりなどの機械保護の必要から、その運転範囲を制限
することが不可避である。

【０００７】圧縮機は一般に、回転数が低いほど、また
吸込熱媒圧力が低いほど、また吐出熱媒圧力が高いほ
ど、またその圧縮比が大きいほど、機械的負荷は大きく
なる。

【０００８】そこで前記圧縮機の運転範囲の限界は、圧
縮機への吸込熱媒の状態、吐出熱媒の状態、圧縮機の回
転数、圧縮機の圧縮比等から総合的に判断する必要があ
る。

【０００９】そして通常の空気調和機のように、ある程
度負荷形態が予測できる場合は、最大負荷時においても
圧縮機が運転範囲を超えないように、供給される外気な
どの熱源空気量や、熱交換器の容量を設計しておき、さ
らに予測を超えるような負荷が発生した場合には、所定
の場所に取り付けた圧力スイッチや温度スイッチ等のセ
ンサによって運転限界を超えたことを判断し、圧縮機を
停止させるように構成するのが普通であった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの方法
は、前述のように複雑な要因の絡み合って決定される運
転範囲制限の問題に対して、１面の現象からの判断とな
り、最適な運転範囲制限がなされているとは言えない。
そのため必要以上に大きな熱交換器を使用したり、必要
以上に多量の熱源空気を確保するように設計したりしな
ければならないという問題点があった。

【００１１】特に前述のように、室内からの排気を主熱
源空気とする構造の空気調和機の場合は、室内の使用状
況に応じて、利用できる熱源用の排気の量が変化するの
で、熱源空気量が十分に確保される保証がない。このた
め空気調和機内に設置した蓄熱槽に対して蓄熱運転でき
る限られた時間内により多くの蓄熱を行いたい場合や、
また空調運転時にヒートポンプ回路をベースロードにし
て蓄熱槽の蓄熱放熱量を極力節約したいといった場合に
は、圧縮機の真の限界を常に把握して、ヒートポンプ回
路として最高出力を保持し続けるような運転を行うこと
が望まれる。

【００１２】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
ありその目的は、圧縮機の吸込位置と吐出位置における
熱媒の各状態と圧縮機の回転数の状態等から、圧縮機の
運転状態を総合的に把握して常に圧縮機の運転限界内で
常にヒートポンプ回路としての最高出力を保持すること
が可能な空気調和機の圧縮機容量制御装置を提供するこ
とにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、外気及び／又は還気と熱媒との間で熱交換
する第１熱交換器と、前記熱媒と他の熱媒との間で熱交
換する第２熱交換器と、圧縮機と、膨張弁とから少なく
とも構成されるヒートポンプ回路を具備する空気調和機
において、前記圧縮機を容量可変手段を備えた圧縮機で
構成すると共に、該圧縮機の熱媒の吐出位置と吸込位置
にそれぞれ温度又は圧力を検出するセンサを取り付け、
さらにこれらセンサから入力される熱媒の温度又は圧力
の状態に応じて前記圧縮機の容量の制御を前記容量可変
手段に対して行う容量制御手段を設けることによって空
気調和機の圧縮機容量制御装置を構成した。

【００１４】また本発明は、外気を取り入れる外気取入
口と、室内からの還気を取り入れる還気口と、屋外へ排
気を行う排気口と、空調対象空間に給気を行う給気口
と、排気空気と第１熱媒との間で熱交換する気液接触型
の第１熱交換器と前記第１熱媒と第２熱媒との間で熱交
換する第２熱交換器と圧縮機と膨張弁と前記第１熱媒の
循環方向を切り換える切換弁手段とから少なくとも構成
される第１熱媒循環路と、給気空気と前記第２熱媒との
間で熱交換する第３熱交換器と前記第２熱交換器と循環
ポンプとから少なくとも構成される第２熱媒循環路と、
前記還気口から前記第３熱交換器を介して前記給気口に
至る第１空気流路と、前記外気取入口と連通し前記第３
熱交換器よりも上流側において前記第１空気流路と合流
する第２空気流路と、前記外気取入口及び／又は還気口
と連通し前記第３熱交換器を経由することなく分流し前
記第１熱交換器を介して前記排気口に連通する第３空気
流路とを少なくとも機体内に設けてなる空気調和機であ
り、前記第１熱媒循環路の圧縮機を容量可変手段を備え
た圧縮機で構成すると共に、該圧縮機の第１熱媒の吐出
位置と吸込位置にそれぞれ温度又は圧力を検出するセン
サを取り付け、さらにこれらセンサから入力される第１
熱媒の温度又は圧力の状態に応じて前記圧縮機の容量の
制御を前記容量可変手段に対して行う容量制御手段を設
けることによって空気調和機の圧縮機容量制御装置を構
成した。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図１は本発明にかかる圧縮機
容量制御装置を用いた空気熱源型空気調和機の１例を示
す図である。

【００１６】同図に示すように、空気熱源型空気調和機
を構成するヒートポンプ回路などの各構成機器は、設置
場所に合わせて選択された所定形状のケーシングＣ内に
収容されている。またケーシングＣには、外気を取り入
れる外気取入口ＯＡと、室内からの還気を取り入れる還
気口ＲＡと、屋外への排気を行う排気口ＥＡと、空調対
象空間に給気を行う給気口ＳＡとが設けられており、所
定のダクトなどの給排気設備を介してケーシングＣ内に
形成される後述の空気流路ＡＦ１，ＡＦ２，ＡＦ３から
所定の空気を給排気することが可能である。

【００１７】ケーシングＣ内には、ヒートポンプ回路を
構成する第１熱媒循環路（フロン系冷媒やアンモニアな
ど、気体−液体の相変化を利用する熱媒を用いたヒート
ポンプ回路であり、以下「冷媒回路」と称することがあ
る。）と、空調空気を形成するための第２熱媒循環路
（水または不凍液を熱媒とする回路であり、以下「ブラ
イン回路」と称することがある。）と、後述する気液接
触型の第１熱交換器ＥＸ１に対して散布水を供給する散
布水供給装置（第１熱交換器ＥＸ１が凝縮器として作用
する際にこれを冷却するための回路。以下「冷却水回
路」と称することがある。）とが形成されている。

【００１８】まず、ヒートポンプ回路を構成する第１熱
媒循環路（冷媒回路）について説明すると、この第１熱
媒循環路は、排気空気と熱交換を行う気液接触型の第１
熱交換器ＥＸ１と、圧縮機ＣＯＭと、四方弁ＱＶと、第
１熱媒と第２熱媒との間で熱交換を行う第２熱交換器Ｅ
Ｘ２と、第１膨張弁ＥＶ１と、第２膨張弁ＥＶ２と、液
分離器ＡＣとを配管により結んだもので、四方弁ＱＶを
切り換えることにより、所定の冷媒を所定方向に循環さ
せて所定のヒートポンプ回路を構成するものである。機
械式の第１膨張弁ＥＶ１と第２膨張弁ＥＶ２には、チャ
ッキ弁Ｖ１、Ｖ２が介挿されたバイパス路が設けられて
おり、冷媒の循環方向に応じて、冷媒が通過する膨張弁
を選択することが可能である。かかる構成により、第１
熱媒循環路は、暖房運転時には、四方弁ＱＶを切り換え
ることにより、冷媒を、圧縮機ＣＯＭ→四方弁ＱＶ→第
２熱交換器（凝縮器）ＥＸ２→チャッキ弁Ｖ１→第２膨
張弁ＥＶ２→第１熱交換器（蒸発器）ＥＸ１→四方弁Ｑ
Ｖ→液分離器ＡＣ→圧縮機ＣＯＭと順次循環させること
により、後述するブライン回路に温熱を供給することが
できる。これに対して、冷房運転時には、四方弁ＱＶを
切り換えることにより、冷媒を、圧縮機ＣＯＭ→四方弁
ＱＶ→第１熱交換器（凝縮器）ＥＸ１→チャッキ弁Ｖ２
→第１膨張弁ＥＶ１→第２熱交換器（蒸発器）ＥＸ２→
四方弁ＱＶ→液分離器ＡＣ→圧縮機ＣＯＭと順次循環さ
せることにより、後述するブライン回路に冷熱を供給す
ることができる。

【００１９】次に、第２熱媒循環路（ブライン回路）に
ついて説明すると、第２熱媒循環路は、第１熱媒（冷
媒）との間で熱交換を行う第２熱交換器ＥＸ２と、空気
と第２熱媒（ブライン）との間で熱交換を行う第３熱交
換器ＥＸ３と、ポンプＰ１と、蓄熱槽ＨＢとから構成さ
れている。そして、上記ヒートポンプ回路の運転モード
に応じて、第２熱交換器ＥＸ２により温熱または冷熱を
取得し、第３熱交換器ＥＸ３により給気を加熱または冷
却することにより、最適な温調を行う。

【００２０】なお蓄熱槽ＨＢ内には第２熱媒循環路の第
３熱交換器ＥＸ３と直列に接続される熱交換コイルＥＸ
４が配置されている。直列接続することにより、特開平
７−１９８１６１号の熱交換器の配置に比べ、構成が簡
素化されている。第２熱媒循環路中には、バルブＶ３〜
Ｖ６が介挿されており、これらのバルブＶ３〜Ｖ６を適
当に開閉することにより、所望の循環路を構成すること
ができる。すなわち、夜間の廉価な電力を利用して、蓄
熱槽ＨＢ内に蓄熱を行う場合には、バルブＶ３、Ｖ６を
閉止して、バルブＶ４、Ｖ５を開放して、第２熱交換器
ＥＸ２と熱交換コイルＥＸ４を直列に接続する。これに
対して、蓄熱槽ＨＢ内に蓄熱された熱を回収する場合に
は、バルブＶ４、Ｖ６を閉止して、バルブＶ３、Ｖ５を
開放することにより、第２熱媒を、熱交換コイルＥＸ４
→第２熱交換器ＥＸ２→第３熱交換器ＥＸ３と順次循環
させる。また圧縮機ＣＯＭを運転し、第２熱交換器ＥＸ
２で第２熱媒を冷却または加熱しながら蓄熱槽ＨＢ内に
蓄熱された熱を回収する（取り出す）ことができる。な
お、蓄熱槽ＨＢに蓄熱されている熱がない場合、あるい
は熱の取り出しが不要な場合には、バルブＶ４、Ｖ５を
閉止し、バルブＶ３、Ｖ６を開放することにより、蓄熱
槽ＨＢの熱交換器コイルＥＸ４を迂回させることも可能
である。

【００２１】次に、ケーシングＣ内に形成される空気流
路について説明する。空気調和機では、ケーシングＣ内
に主に３つの空気流路ＡＦ１、ＡＦ２、ＡＦ３が形成さ
れる。第１空気流路ＡＦ１は、還気口ＲＡと給気口ＳＡ
とを結ぶ空気流路であり、途中、空気中の塵埃を除去す
るためのフィルタＦ２と空気量を調整するためのダンパ
ＲＤが介挿されている。第２空気流路ＡＦ２は、外気取
入口ＯＡと第１空気流路ＡＦ１とを結ぶ空気流路であ
り、途中、フィルタＦ１とダンパＯＤが介挿されてい
る。さらに、第３空気流路ＡＦ３は、排気口ＥＡと第１
空気流路ＡＦ１とを結ぶ空気流路である。ただし、第３
空気流路ＡＦ３は、外気を導入する第２空気流路ＡＦ２
よりも還気口ＲＡに近い位置で第１空気流路ＡＦ１と連
結している。そして、排気口ＥＡ付近には、排気用ファ
ンＥＦが、給気口ＳＡ付近には、給気用ファンＳＦがそ
れぞれ設置されている。

【００２２】次に前記圧縮機ＣＯＭの圧縮機容量制御装
置について説明する。即ちこの圧縮機容量制御装置は、
圧縮機ＣＯＭの容量を変化させるインバータ（容量可変
手段）ＩＮＶと、圧縮機ＣＯＭの熱媒の吐出位置と吸込
位置にそれぞれ取り付けられて該熱媒の圧力を検出する
センサＳＥ１，ＳＥ２と、これらセンサＳＥ１，ＳＥ２
からの圧力検出信号を入力して前記インバータＩＮＶに
制御信号を出力する容量制御手段ＱＣとによって構成さ
れている。

【００２３】ここで容量制御手段ＱＣは、前記両センサ
ＳＥ１，ＳＥ２からの入力信号と、インバータＩＮＶか
ら入力される圧縮機回転数とから、圧縮機ＣＯＭがその
運転制限範囲内でヒートポンプ回路が最大出力を保持す
るようにするためのインバータ周波数を求め、該求めた
インバータ周波数となるように前記インバータＩＮＶを
制御して圧縮機ＣＯＭの容量を制御するものである。

【００２４】ここでまず上記空気調和機全体の動作につ
いて簡単に説明する。まず、外気取入口ＯＡより取り入
れられて給気口ＳＡより空調対象空間に供給された空気
は、還気口ＲＡよりケーシングＣ内に取り入れられる。
そして、排気ファンＥＦを駆動することにより、還気の
一部が第３空気流路ＡＦ３を介して気液接触型の第１熱
交換器ＥＸ１に送られ、そこで第１熱媒（冷媒）と熱交
換される。そして、第１熱媒循環路（冷媒回路）を所定
のモード（暖房モードまたは冷房モード）で駆動するこ
とにより、温熱または冷熱が第２熱媒循環路（ブライン
回路）に供給され、第３熱交換器ＥＸ３により第１空気
流路ＡＦ１を流れる外気および／または還気は所望の温
度に加熱または冷却され空調対象空間に供給される。こ
のように、本空気調和機のヒートポンプ機構は、実質的
に取り入れ外気量以下の排気空気を熱源として利用する
ので、空調室内の室内空気質を維持するために取り入れ
た外気量以上の空気を熱源として使用しない。従って、
見かけ上熱源を必要としない完全独立分散型の空気熱源
型空気調和機を構築することが可能である。また熱媒循
環路を熱源用と空気調和用とに各々構成しているので、
例えば第２熱交換器ＥＸ２の配置上の制約が緩和される
など、装置構成の自由度が増している。さらに、第１、
第２それぞれの熱媒循環装置は、ポンプの回転数制御が
独立して行えるので、公知の制御方法を駆使して多種の
運転モードの中から応答性・省エネルギー性等が最適な
運転モードを選択できる。

【００２５】次に、いくつかの運転モードについて簡単
に説明する。

【００２６】（蓄冷モード）蓄熱槽ＨＢに氷または冷水
として冷熱を蓄熱する場合には、第１熱媒循環路におい
て、第２熱交換器ＥＸ２を蒸発器として第２冷媒を冷却
するとともに、第１熱交換器ＥＸ１を凝縮器として第３
空気流路ＡＦ３を流れる空気に放熱するように構成す
る。

【００２７】（温水蓄熱モード）蓄熱槽ＨＢ内に温熱を
温水として蓄熱する場合には、逆に第１熱媒循環路にお
いて、第１熱交換器ＥＸ１を蒸発器として第３空気流路
ＡＦ３を流れる空気に放冷するとともに、第２熱交換器
ＥＸ２を凝縮器として第２熱媒へ放熱するように構成す
る。

【００２８】（冷房蓄熱モード）空調対象空間において
冷房負荷が要求されている場合には、第２熱媒循環路に
おいて、蓄熱槽ＨＢから第２熱媒に蓄冷熱を放出し、第
３熱交換器ＥＸ３を介して第１空気流路ＡＦ１を流れる
空気を冷却する。また必要に応じて、ヒートポンプ回路
を稼働させ、第１熱媒から第２熱媒に第２熱交換器ＥＸ
２を介して冷熱を放出させることもできる。

【００２９】（暖房運転モード）空調対象空間において
暖房負荷が要求されている場合には、第２熱媒循環路に
おいて、蓄熱槽ＨＢから第２熱媒に蓄温熱を放出し、第
３熱交換器ＥＸ３を介して第１空気流路ＡＦ１を流れる
空気を加熱する。また必要に応じて、ヒートポンプサイ
クルを稼働させ、第１熱媒から第２熱媒に第２熱交換器
ＥＸ２を介して、温熱を放出させることもできる。

【００３０】次に本発明にかかる圧縮機ＣＯＭの圧縮機
容量制御装置の動作について説明する。

【００３１】〔氷蓄熱運転〕氷蓄熱運転は、前述のよう
に、第１熱交換器ＥＸ１を凝縮器、第２熱交換器ＥＸ２
を蒸発器として使用する。従って、圧縮機ＣＯＭから吐
出された熱媒は第１熱交換器ＥＸ１に向い、また第２熱
交換器ＥＸ２から吐出された熱媒は圧縮機ＣＯＭへ吸い
込まれる。

【００３２】ここで第１熱交換器ＥＸ１における凝縮圧
力は、氷蓄熱運転の初期においては高く、徐々に下がっ
ていく特性がある。

【００３３】一方第２熱交換器ＥＸ２は、氷蓄熱運転の
初期においては蓄熱槽ＨＢの製氷量が少なく、第４熱交
換器ＥＸ４の蓄熱コイルの熱抵抗が小さいので、第２熱
交換器ＥＸ２における第１熱媒の蒸発圧力は高いが、製
氷量が増えるに従って徐々に下がっていく特性がある。

【００３４】ところで〔従来の技術〕の欄で述べたよう
に、圧縮機ＣＯＭは一般に、吸込熱媒圧力が低いほど、
また吐出熱媒圧力が高いほど、その機械的負荷は大きく
なる。

【００３５】氷蓄熱を開始してインバータＩＮＶの周波
数を上げるに従って吐出圧力は上昇し、吸込圧力は下降
する。蓄熱初期においては、蓄熱コイルの熱抵抗が小さ
く、従って吸込圧力が下限値に到達する前に吐出圧力が
上限値に到達する。そこでセンサＳＥ１で検出した吐出
圧力が所定値まで上昇したことを容量制御手段ＱＣが入
力すると、該吐出圧力がそれ以上上昇しないように、イ
ンバータＩＮＶに制御信号を出力し、インバータ周波数
を下げ、圧縮機ＣＯＭの吐出圧力が所定の圧力制限範囲
内を保持するように制御する。

【００３６】次に製氷量が増加して、蓄熱槽ＨＢの製氷
量が増えて第４熱交換器ＥＸ４の蓄熱コイルの熱抵抗が
増大すると、第２熱交換器ＥＸ２における第１熱媒の蒸
発圧力は低くなり、圧縮機ＣＯＭへの熱媒の吸込圧力が
低下してくるので、今度はセンサＳＥ２で検出した吸込
圧力が所定値まで低下したことを容量制御手段ＱＣが入
力すると、該吸込圧力がそれ以上低下しないように、イ
ンバータＩＮＶに制御信号を出力し、インバータ周波数
を下げることで該吸込圧力が所定の圧力制限範囲内を保
持するように制御する。なおインバータ周波数を下げる
と、圧縮機ＣＯＭが許容できる吸込圧力の下限限界値も
上昇するので、前記圧縮機ＣＯＭの吸込圧力制限範囲は
これをも加味して決定されなければならない。

【００３７】〔温水蓄熱運転〕温水蓄熱運転は、前述の
ように、第１熱交換器ＥＸ１を蒸発器、第２熱交換器Ｅ
Ｘ２を凝縮器として使用する。従って、圧縮機ＣＯＭか
ら吐出された熱媒は第２熱交換器ＥＸ２に向い、また第
１熱交換器ＥＸ１から吐出された熱媒は圧縮機ＣＯＭへ
吸い込まれる。

【００３８】蓄熱を開始してインバータＩＮＶの周波数
を上げるに従って吐出圧力は上昇し、吸込圧力は下降す
る。蓄熱初期においては蓄熱槽ＨＢ水温が低いので、凝
縮圧力が低く、吐出圧力が上限値に到達する前に吸込圧
力が下限値に到達する。そこでセンサＳＥ２で検出した
吸込圧力が所定値まで低下したことを容量制御手段ＱＣ
が入力すると、該吸込圧力がそれ以上低下しないよう
に、インバータＩＮＶに制御信号を出力し、インバータ
周波数を圧縮機ＣＯＭの吸込圧力が所定の圧力制限範囲
内を保持するように制御する。

【００３９】次に温水蓄熱量が増加してくると、圧縮機
ＣＯＭからの熱媒の吐出圧力が上昇してくるので、今度
はセンサＳＥ１で検出した吐出圧力が所定値まで上昇し
たことを容量制御手段ＱＣが入力すると、該吐出圧力が
それ以上上昇しないように、インバータＩＮＶに制御信
号を出力し、インバータ周波数を下げ、圧縮機ＣＯＭの
吐出圧力が所定の圧力制限範囲内を保持するように制御
する。なおインバータ周波数を下げると、圧縮機ＣＯＭ
が許容できる吐出圧力の上限限界値も上昇するので、前
記圧縮機ＣＯＭの吐出圧力制限範囲はこれをも加味して
決定されなければならない。

【００４０】〔その他の運転〕即ち例えば温水蓄熱を放
熱しながら暖房空調運転を行う場合であって、なるべく
温水蓄熱の放熱を節約したい場合には、ヒートポンプ回
路をベースロードとして常に最大出力を保持するように
運転する必要がある。

【００４１】そしてこのような場合は、蓄熱槽ＨＢから
の放熱温度の変化に応じて、ヒートポンプ回路の第２熱
交換器ＥＸ２の負荷状態に変化が生じる。

【００４２】一方、本実施形態にかかる空気調和機は、
主として室内の還気を熱源空気として利用しているが、
この還気は、室側の使用勝手（例えば便所を使用した際
の換気）によって他の経路から空調室外に排気が行われ
たような場合は、その分第３空気流路ＡＦ３の熱源空気
としては利用できないので、ヒートポンプ回路の第１熱
交換器ＥＸ１に使用できる熱源空気量が減少してしま
う。

【００４３】このようにこの空気調和機のヒートポンプ
回路においては、第２熱交換器ＥＸ２の負荷も、第１熱
交換器ＥＸ１の熱源空気量も予測できない変化を起すの
で、このようなときも圧縮機ＣＯＭの吸込側と吐出側の
熱媒の圧力を検出することで、適宜圧縮機ＣＯＭの運転
制限範囲内でインバータ周波数を制御し、ヒートポンプ
回路の最高出力を保持するように制御する。

【００４４】なお上記実施形態においては、圧縮機ＣＯ
Ｍの運転制限範囲を的確に検出するために、圧縮機ＣＯ
Ｍの吸込側と吐出側にそれぞれ圧力検出用のセンサＳＥ
１，ＳＥ２を取り付けたが、これらに代えて、圧縮機Ｃ
ＯＭの吸込側と吐出側にそれぞれ熱媒の温度を検出する
センサＳＥ１，ＳＥ２を取り付けても良い。

【００４５】熱媒の圧力が高いと温度も高く、熱媒の圧
力が低いと温度も低いので、前記圧力による圧縮機ＣＯ
Ｍの制御と略同様の制御で、圧縮機ＣＯＭの運転制限範
囲内でヒートポンプ回路の最高出力を保持するように制
御することができる。

【００４６】なお本発明にかかる圧縮機容量制御装置を
用いる空気調和機は、上記図１に示す空気調和機に限定
されず、例えば、上記空気調和機の蓄熱槽ＨＢ内にヒー
タを設置したり、第２熱媒循環路中にブラインを加熱す
るためのヒータを設置したり、第３空気流路ＡＦ３に熱
源空気加熱用にヒータを設置したりしても良い。また第
２熱媒循環路から蓄熱槽ＨＢを省略したものを用いても
良い。

【００４７】また上記空気調和機においては、給気口Ｓ
Ａを一箇所のみに設けたが、これを複数箇所に設けるよ
うに第１空気流路ＡＦ１を分岐させても良い。

【００４８】要は、外気及び／又は還気と熱媒との間で
熱交換する第１熱交換器と、前記熱媒と他の熱媒との間
で熱交換する第２熱交換器と、圧縮機と、膨張弁とから
少なくとも構成されるヒートポンプ回路を具備する空気
調和機であれば、どのような構造のものでも良い。

【００４９】以上本発明にかかる圧縮機容量制御装置の
実施形態について説明したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、当業者であれば特許請求の範囲に記載
された技術的思想の範疇において各種の変更及び修正例
に想到しうることは明らかであり、それらについても当
然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【００５０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明にかか
る圧縮機容量制御装置によれば、圧縮機の運転限界内で
常に最適なヒートポンプ回路の出力を保持することがで
きるので、以下のような優れた効果を有する。

【００５１】たとえ熱源空気量が変化しても、時々の
熱源空気量に見合う最高出力を発揮することができる。

【００５２】空気調和機内に蓄熱槽を設けた場合は、
限られた時間内に、蓄熱槽へのより大量の氷又は温水蓄
熱が可能である。また蓄熱量が比較的少ない蓄熱槽から
温水蓄熱を放熱しながら暖房空調運転を行う場合にも、
蓄熱放熱を節約しながら効率的に空調負荷に対応するこ
とが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる圧縮機容量制御装置を用いた空
気熱源型空気調和機の１例を示す図である。

【符号の説明】

ＩＮＶ インバータ（容量可変手段） ＳＥ１，ＳＥ２ センサ ＱＣ 容量制御手段 Ｃ ケーシング（機体） ＯＡ 外気取入口 ＲＡ 還気口 ＥＡ 排気口 ＳＡ 給気口 ＥＸ１ 第１熱交換器 ＥＸ２ 第２熱交換器 ＣＯＭ 圧縮機 ＥＶ１，ＥＶ２ 膨張弁 ＱＶ 切換弁手段 ＥＸ３ 第３熱交換器 Ｐ１，Ｐ２ 循環ポンプ ＡＦ１ 第１空気流路 ＡＦ２ 第２空気流路 ＡＦ３ 第３空気流路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊地 栄 神奈川県厚木市下津古久１−３ ガーデン タウン南厚木17

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外気及び／又は還気と熱媒との間で熱交
   換する第１熱交換器と、前記熱媒と他の熱媒との間で熱
   交換する第２熱交換器と、圧縮機と、膨張弁とから少な
   くとも構成されるヒートポンプ回路を具備する空気調和
   機において、 前記圧縮機を容量可変手段を備えた圧縮機で構成すると
   共に、 該圧縮機の熱媒の吐出位置と吸込位置にそれぞれ温度又
   は圧力を検出するセンサを取り付け、 さらにこれらセンサから入力される熱媒の温度又は圧力
   の状態に応じて前記圧縮機の容量の制御を前記容量可変
   手段に対して行う容量制御手段を設けたことを特徴とす
   る空気調和機の圧縮機容量制御装置。
2. 【請求項２】 外気を取り入れる外気取入口と、室内か
   らの還気を取り入れる還気口と、屋外へ排気を行う排気
   口と、空調対象空間に給気を行う給気口と、排気空気と
   第１熱媒との間で熱交換する気液接触型の第１熱交換器
   と前記第１熱媒と第２熱媒との間で熱交換する第２熱交
   換器と圧縮機と膨張弁と前記第１熱媒の循環方向を切り
   換える切換弁手段とから少なくとも構成される第１熱媒
   循環路と、 給気空気と前記第２熱媒との間で熱交換する第３熱交換
   器と前記第２熱交換器と循環ポンプとから少なくとも構
   成される第２熱媒循環路と、 前記還気口から前記第３熱交換器を介して前記給気口に
   至る第１空気流路と、前記外気取入口と連通し前記第３
   熱交換器よりも上流側において前記第１空気流路と合流
   する第２空気流路と、前記外気取入口及び／又は還気口
   と連通し前記第３熱交換器を経由することなく分流し前
   記第１熱交換器を介して前記排気口に連通する第３空気
   流路とを少なくとも機体内に設けてなる空気調和機であ
   り、 前記第１熱媒循環路の圧縮機を容量可変手段を備えた圧
   縮機で構成すると共に、 該圧縮機の第１熱媒の吐出位置と吸込位置にそれぞれ温
   度又は圧力を検出するセンサを取り付け、 さらにこれらセンサから入力される第１熱媒の温度又は
   圧力の状態に応じて前記圧縮機の容量の制御を前記容量
   可変手段に対して行う容量制御手段を設けたことを特徴
   とする空気調和機の圧縮機容量制御装置。