(57)【要約】      （修正有）【課題】低外気温時に圧縮機の高低圧差を安全に確保可能な空気調和機を提供する。【解決手段】空気調和機１１は、冷媒を圧縮する圧縮機１と、圧縮機１から吐出された冷媒を凝縮する熱源側熱交換器２と、熱源側熱交換器２により凝縮した冷媒を減圧する減圧装置３と、減圧装置３からの冷媒を蒸発させる利用側熱交換器４と、低外気温を検知した場合、減圧装置３により冷媒を減圧し、圧縮機１の吸入側の圧力を低下させる制御装置１０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機から吐出された冷媒を凝縮する熱源側熱交換器と、
前記熱源側熱交換器により凝縮した冷媒を減圧する減圧装置と、
前記減圧装置からの冷媒を蒸発させる利用側熱交換器と、
低外気温を検知した場合、前記減圧装置により冷媒を減圧し、前記圧縮機の吸入側の圧力を低下させる制御装置と、を備える空気調和機。
【請求項２】
前記制御装置は、低外気温を検知した場合、前記圧縮機の吸入側の冷媒の過熱度の設定値を上昇させ、前記減圧装置により冷媒を減圧し、前記圧縮機の吸入側の圧力を低下させる、請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記熱源側熱交換器と前記減圧装置との間に位置し、平常運転時に開度を絞り冷媒の圧力を低下させる平常運転時減圧装置を備え、
前記制御装置は、低外気温を検知した場合、前記圧縮機の吸入側の冷媒の過熱度の設定値を上昇させ、前記減圧装置の開度を絞り冷媒を減圧し、前記圧縮機の吸入側の圧力を低下させる、請求項１に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記制御装置は、外気温の低下の程度に基づき、前記過熱度の設定値を上昇させる、請求項２または請求項３に記載の空気調和機。
【請求項５】
前記減圧装置は、流路配管よりも流通抵抗が大きい抵抗部であり、
前記熱源側熱交換器と前記抵抗部との間に位置し、平常運転時に開度を絞り冷媒の圧力を低下させる平常運転時減圧装置と、
前記平常運転時減圧装置から前記利用側熱交換器へ前記抵抗部を介して冷媒が流れる第１回路、または、前記平常運転時減圧装置から前記利用側熱交換器へ前記抵抗部を迂回して冷媒が流れる第２回路に切り替える切替弁と、を備え
前記制御装置は、低外気温を感知した場合、前記切替弁により前記第２回路から前記第１回路に切り替え、前記抵抗部により冷媒を減圧し、前記圧縮機の吸入側の圧力を低下させる、請求項１に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機の高低差圧を確保する空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気調和機において、低外気温時の冷却運転は、圧縮機の吐出圧力が上昇しないため、圧縮機の高低圧差の確保が困難であり、冷凍サイクル内の冷凍機油が、圧縮機へ戻らずに潤滑不良に陥り、圧縮機の故障となる可能性がある。このため、高低圧差が十分でないと判断した場合は強制的に運転容量を上昇させ高低圧差を確保する保護制御を搭載している。しかし、この保護制御が作動すると、要求された冷却能力が実現不可能となる。
【０００３】
特開２００２−３９５９８号公報（特許文献１）に開示された空気調和機では、低外気温冷却運転時において、余剰液冷媒を空気側熱交換器に貯留させる、あるいは空気側熱交換器のファン回転数を落とすことで熱源側熱交換器の熱交換能力を低下させ、圧縮機の吐出圧力を上げることで高低差圧を確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３９５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、圧縮機の吐出圧力を上昇させることで高低差圧を確保する場合において、高圧が上がり過ぎて圧縮機が破裂した場合には、重大な事故につながる恐れがある。
【０００６】
そこで、本発明は、低外気温時に圧縮機の高低圧差を安全に確保可能な空気調和機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するために、本発明の一形態に係る空気調和機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を凝縮する熱源側熱交換器と、前記熱源側熱交換器により凝縮した冷媒を減圧する減圧装置と、前記減圧装置からの冷媒を蒸発させる利用側熱交換器と、低外気温を検知した場合、前記減圧装置により冷媒を減圧し、前記圧縮機の吸入側の圧力を低下させる制御装置と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本説明によれば、低外気温時に圧縮機の高低圧差を安全に確保可能な空気調和機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る空気調和機の冷凍サイクル系統図を示す。
【図２】空気調和機における低外気温時の低外気温処理のフローチャートを示す。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る空気調和機の冷凍サイクル系統図を示す。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る空気調和機の冷凍サイクル系統図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に本発明の第１の実施形態に係る空気調和機１１について、図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は、本発明の第１の実施形態を示す空気調和機１１の冷凍サイクル系統図を示している。
【００１２】
空気調和機１１は、圧縮機１、熱源側熱交換器２、減圧装置３、利用側熱交換器４、送風機５、外気温度センサ９Ａ、温度センサ９Ｂ、圧力センサ９Ｃ、および制御装置１０を備える。圧縮機１と、熱源側熱交換器２と、減圧装置３と、利用側熱交換器４とは、冷媒配管１４により接続され冷凍サイクルが構成されている。
【００１３】
圧縮機１は、例えばスクリュー圧縮機であれ、冷媒を吸引して圧縮する。熱源側熱交換器２は、圧縮機１から吐出されるガス冷媒を凝縮して液化する。送風機５は、回転による送風により熱源側熱交換器２の凝縮能力を調整する。減圧装置３は、例えば膨張弁であり、熱源側熱交換器２により液化された冷媒を減圧し冷却する。利用側熱交換器４は、冷媒と熱交換を行い、室内ユニットなどから循環供給される冷水を冷却する。外気温度センサ９Ａは、外気温度を検出する。温度センサ９Ｂは、圧縮機１の吸入される冷媒の温度を検出する。圧力センサ９Ｃは、圧縮機１の吸入される冷媒の圧力を検出する。制御装置１０は、空気調和機１１の運転状態に基づき、圧縮機１、減圧装置３、送風機５等を制御する。
【００１４】
次に、冷凍サイクルを形成する空気調和機１１の基本動作について説明する。
【００１５】
圧縮機１に吸引された冷媒は圧縮され、圧縮されたガス冷媒は、熱源側熱交換器２で、送風機５により送風される大気と熱交換することにより凝縮される。凝縮した液冷媒は、減圧装置３で減圧され冷却される。減圧された冷媒は、利用側熱交換器４で水と熱交換され蒸発される。蒸発した冷媒は、圧縮機１に戻される。
【００１６】
次に、本実施形態の空気調和機１１の制御装置１０により実行される低外気温時の圧力低下処理について、図２を参照して説明する。
【００１７】
図２は、本実施の形態の空気調和機１１における低外気温時の低外気温処理のフローチャートを示している。なお、図２に示すフローチャートに関する制御プログラムは、制御装置１０に実装されている。当該制御プログラムは、空気調和機１１が運転を行っている間、常時または所定の時間間隔で行われる。
【００１８】
制御装置１０は、外気温度センサ９Ａにより検出された温度に基づき、外気温が低外気温であるか否か判定する（Ｓ１）。制御装置１０は、例えば、外気温が−１０℃以下であるか否かを判定する。外気温が−１０℃以下であった場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、制御装置１０は、ステップＳ１で検出した外気温度からＸ℃（例えば、１℃）以上低下したか否か判定する（Ｓ２）。なお、外気温が−１０℃以下でない場合（Ｓ１：ＮＯ）、制御装置１０は、平常運転を行い（Ｓ１１）、ステップＳ１の判定を行う。
【００１９】
ステップＳ１で検出した外気温度からＸ℃（例えば、１℃）以上低下している場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、制御装置１０は、圧力センサ９Ｃにより検出された圧力に基づき、圧縮機１の吸入側の圧力が所定の下限圧力値以上であるか否かを判定する（Ｓ３）。圧縮機１の吸入側の圧力が所定の下限値以上である場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、制御装置１０は、圧縮機１の吸入側の過熱度が所定の上限値より小さいか否かを判定する（Ｓ４）。制御装置１０は、圧力センサ９Ｃの検出値から飽和ガス温度を算出し、温度センサ９Ｂの検出値との差分により圧縮機１の吸入側の過熱度を算出する。
【００２０】
算出した圧縮機１の吸入側の過熱度が所定の上限値より小さい場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、制御装置１０は、圧縮機１の吸入側の過熱度の設定値をＹ℃上昇させる（Ｓ５）。圧縮機１の吸入側の過熱度の設定値をＹ℃上昇させることにより、減圧装置３の開度が絞られて冷媒の循環量が低減され、圧縮機１の吸入側の圧力が低下する。そして、制御装置１０は、圧縮機１の吸入側の過熱度の設定値を上昇させた状態で、運転を一定時間継続する（Ｓ６）。なお、Ｙ℃は、機種等に応じて適宜設定可能である。
【００２１】
一方、圧縮機１の吸入側の圧力が所定の下限値より小さい場合（Ｓ３：ＮＯ）、または、圧縮機１の吸入側の過熱度が所定の上限値以上である場合（Ｓ４：ＮＯ）、制御装置１０は、強制的に運転容量を上昇させ高低圧差を確保する保護制御を実行する（Ｓ７）。
【００２２】
また、制御装置１０は、外気温度センサ９Ａで前回検出した外気温度からＸ℃（例えば、１℃）以上低下していない場合（Ｓ２：ＮＯ）、前回検出した外気温度からＺ℃（例えば、１℃）以上上昇したか否かを判定する（Ｓ８）。なお、Ｘ℃とＺ℃とは、同じ温度であってもよいし、違ってもよく、機種等に応じて適宜設定可能である。
【００２３】
前回検出した外気温度からＺ℃（例えば、１℃）以上上昇していない場合（Ｓ８：ＮＯ）、制御装置１０は、現在の運転状態を一定時間継続する（Ｓ６）。前回検出した外気温度からＺ℃（例えば、１℃）以上上昇している場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、制御装置１０は、圧縮機１の吸入側の過熱度の設定値をＹ℃低下させる（Ｓ９）。圧縮機１の吸入側の過熱度の設定値をＹ℃低下させることにより、減圧装置３により冷媒の循環量が増加され、圧縮機１の吸入側の圧力が増加する。
【００２４】
制御装置１０は、外気温度センサ９Ａにより検出された温度に基づき、外気温が低外気温でなくなった否か判定する（Ｓ１０）。例えば、外気温が−１０℃より高いか否か判定される。外気温が−１０℃以下であった場合（Ｓ１０：ＮＯ）、制御装置１０は、現在の運転状態を一定時間継続する（Ｓ６）。また、外気温が−１０℃より高い場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、制御装置１０は、平常運転を行い（Ｓ１１）、ステップＳ１の判定を行う。
【００２５】
以上のように本実施形態に係る空気調和機１１において、制御装置１０は、低外気温を検知した場合、圧縮機１の吸入側の冷媒の過熱度の設定値を上昇させ、減圧装置３により冷媒を減圧し、圧縮機１の吸入側の圧力を低下させる。これにより、低外気温時に圧縮機１の高低圧差を安全に確保することができる。また、制御装置１０による制御のみで圧縮機１の高低圧差を確保しているので、冷凍サイクルの変更、部品の追加の必要がなく、容易に圧縮機１の高低圧差を確保することができる。
【００２６】
また、制御装置１０は、外気温の低下の程度に基づき、過熱度の設定値を上昇させるので、段階的な制御が可能となる。
【００２７】
次に、本発明の第２の実施形態に係る空気調和機１２について図３を参照して説明する。なお、第１の実施の形態の空気調和機１１と同一の部材には同一の参照番号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明を行う。
【００２８】
図３は、第２の実施形態に係る空気調和機１２の冷凍サイクル系統図を示している。
【００２９】
図３に示すように空気調和機１２は、減圧装置３の下流側に減圧装置６を備えている。本実施形態において減圧装置３は、平常運転時減圧装置に相当する。平常運転時には、減圧装置３の開度のみが制御され、減圧装置６の開度は全開状態であり制御されない。低外気温感知時には、過熱度の設定値（図２のステップＳ５、Ｓ９）に応じて、減圧装置６の開度が制御され、圧縮機１の吸入側の圧力が増減される。
【００３０】
減圧装置６は、低外気温を感知したときのみ、その開度が制御される。このように、過熱度の設定値の変更に応じて圧縮機１の吸入側の圧力を増減させるために、減圧装置６が設けられているので、過熱度の設定値の変更に対して追従性の高い制御を行うことができる。
【００３１】
次に、本発明の第３の実施形態に係る空気調和機１３について図４を参照して説明する。なお、第１の実施の形態の空気調和機１１と同一の部材には同一の参照番号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明を行う。
【００３２】
図４は、第３の実施形態に係る空気調和機１３の冷凍サイクル系統図を示している。
【００３３】
図４に示すように空気調和機１３は、切替弁７と、減圧装置である抵抗部（絞り）８とを備える。抵抗部８は、例えばキャピラリであり、冷媒配管１４よりも流通抵抗が大きく構成されている。本実施形態において減圧装置３は、平常運転時減圧装置に相当する。切替弁７を切り替えることにより、減圧装置３から利用側熱交換器４へ抵抗部８を介して冷媒が流れる第１回路１５、または、減圧装置３から利用側熱交換器４へ抵抗部８を迂回して冷媒が流れる第２回路１６に切り替えられる。
【００３４】
制御装置１０は、平常運転時には第２回路１６を使用し、低外気温（外気温が−１０℃以下）を感知した場合、切替弁７により第２回路１６から第１回路１５に切り替え、抵抗部８により冷媒を減圧し、圧縮機１の吸入側の圧力を低下させる。なお、本実施形態では、図２に示した制御プログラムは実行されず、低外気温を感知した場合または低外気温から復帰した場合に、切替弁７のＯＮ／ＯＦＦのみが行われる。よって、低外気温時の制御装置１０による制御を単純化することができる。
【００３５】
以上のような第１〜第３の実施形態に係る空気調和機１１〜１３のうちから、圧縮機１の吸入側の圧力低下効果、適用容易性、コストなどを考慮し採用することで、最適な性能を持つ空気調和機を選択できる。
【００３６】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。
【００３７】
例えば、低外気温処理において、低外気温を感知し、外気温度が所定温度以上低下した場合に過熱度の設定値を上昇させたが、低外気温を感知した時点で過熱度の設定値を上昇させてもよい。また、図２のステップＳ５およびステップＳ９において過熱度の設定値の増減する温度はＹ℃で同じであったが、異なる温度であってもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１：圧縮機、２：熱源側熱交換器、３：減圧装置、４：利用側熱交換器、５：送風機、６：減圧装置、７：切替弁、８：抵抗部、１０：制御装置、１１、１２、１３：空気調和機、１４：冷媒配管、１５：第１回路、１６：第２回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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