(57)【要約】【課題】極低外気温度下で、安定した暖房運転状態を維持できる空気調和機の圧縮機保護制御装置を提供する。【解決手段】暖房運転時に蒸発器（図示せず）の冷媒入口側配管温度を検出する室外配管温度検出手段６と、圧縮機（図示せず）の運転周波数を制御する圧縮機運転周波数制御手段２２と、配管温度が第１の所定設定温度より低下し、且つ第２の所定設定温度を上回っているときに、配管温度が第１の所定設定温度より低下したことを検出し出力する配管温度比較検出手段２１を備え、配管温度比較検出手段２１により境界値低下信号Ａが出力された場合、最大圧縮機運転周波数を下げる圧縮機保護制御装置２０において、圧縮機の吸入側配管での吸入温度と、配管温度との差に応じて、第１、第２の所定設定温度を補正するもので、吸入圧力の異常低下を防止し、安定した暖房運転状態を維持できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、四方弁、蒸発器、減圧器、凝縮器を具備した空気調和機の暖房運転時に前記蒸発器の冷媒入口側に連結された配管の温度を検出する室外配管温度検出手段と、前記圧縮機の運転周波数を制御する圧縮機運転周波数制御手段と、前記室外配管温度検出手段により検出した配管温度が第１の所定設定温度より低下し、且つ第２の所定設定温度を上回っているときに、前記配管温度が前記第１の所定設定温度より低下したことを検出し出力する配管温度比較検出手段を備え、前記配管温度比較検出手段により境界値低下信号Ａが出力された場合、前記圧縮機運転周波数制御手段により、最大圧縮機運転周波数を下げる空気調和機の圧縮機保護制御装置において、前記圧縮機の吸入側の配管の温度を検出する吸入温度検出手段を設け、前記吸入温度検出手段で検出された吸入温度と、前記配管温度との差、いわゆる前記蒸発器の圧力損失分に応じて、前記第１及び前記第２の所定設定温度を補正することを特徴とした空気調和機の圧縮機保護制御装置。
【請求項２】
第１の所定設定温度を、通常暖房運転時の圧縮機の運転周波数に応じて補正することを特徴とした請求項１に記載の空気調和機の圧縮機保護制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機の圧縮機保護制御装置に関するもので、特に、暖房運転安定時において極低外気温度条件に設置された空気調和機の冷凍装置の圧縮機を使用可能圧力範囲から外れないよう保護しながら運転制御する空気調和機の圧縮機保護制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、市場では、暖房能力アップによりエアコン暖房の認知度が上がり、寒冷地の普及率が増加傾向にあり、極低外気温度条件に設置された空気調和機の圧縮機の信頼性向上が重視されてきている。
【０００３】
極低外気温度条件に設置された空気調和機の冷凍サイクル装置の圧縮機にて暖房運転された場合、極低温な外気温度や着霜状態により、予め決められた圧縮比上限を超えてしまう恐れがあり、圧縮機メカ部に入ってくるオイル供給量が希釈されて減少し、十分な潤滑機能が得られなくなり、圧縮機の信頼性が悪化してしまうこととなるが、一般に、冷凍サイクル装置には、圧縮機が予め決められた使用条件以外の条件下で運転されないよう保護制御を設けたものがある。
【０００４】
この保護制御は、例えば圧縮機の使用可能範囲外まで冷媒が過度に高圧な場合には、高圧保護遮断装置を、圧縮機の使用可能範囲外まで冷媒が過度に低圧な場合には低圧保護遮断装置をそれぞれ動作させ、圧縮機を停止し、運転状態を予め決められた範囲内に制限することで圧縮機を保護するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図６は、上記特許文献１に記載された従来の空気調和機の圧縮機保護制御装置を搭載した冷凍サイクル装置の構成図である。
【０００６】
同図に示すように、従来の冷凍サイクル装置は、圧縮機１と、凝縮器５と、受液器１５と、減圧器４と、蒸発器３とを冷媒回路で連結して構成され、圧縮機１の吸入側には圧力が予め決められた設定圧力以下に下がると開く低圧保護遮断装置１３と、予め決められた設定圧力以下に下がると閉じる低圧保護遮断装置１４が設けられている。また、圧縮機１の吐出配管と吸入配管とを結ぶバイパス配管１２の途中に電磁弁１１を設け、弁開度調整制御により圧縮機１吸入側に吐出ガスを導くことで、吸入圧力を一定以上に保ち、設定圧力以上に吸入圧力が確保できた時点で、電磁弁１１を閉じ、吐出ガスのバイパスを終了させることにより通常の冷凍サイクルに戻すことができるようになっている。
【特許文献１】特開平４−１２４５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような従来の空気調和機の圧縮機保護制御装置の圧縮機保護方式では、次のような課題が発生する。
【０００８】
この圧縮機保護方式では、極低外気温度条件に設置された場合の運転状態について考慮されておらず、上記条件で高周波数にて暖房運転された冷凍サイクル装置における圧縮比は非常に高く、かつ吸入圧力は、外気温度によって圧縮機の使用可能圧力範囲から外れて予め決められた設定圧力以下に下がりやすく、常に弁開度調整制御により圧縮機１の吸入側に吐出ガスを導き、吸入圧力を上げることとなり、また設定圧力以上に吸入圧力を確保し吐出ガスのバイパスを終了させても、極低外気温度条件に設置されているので、すぐ再
び予め決められた設定圧力以下に下がりやすくなり、吐出ガスをバイパスさせる冷凍サイクルと通常の冷凍サイクルを繰り返すという課題を有していた。
【０００９】
また、バイパス配管１２を新たに追加する必要が生じるとともに、配管からのガスリーク等が生じ易くなるなどの基本的課題もあった。
【００１０】
また、吸入圧力が予め決められた設定圧力以下に下がると、低圧保護遮断装置１３が開き圧縮機１の運転を停止させ、吸入圧力が予め決められた設定圧力以上になり低圧保護遮断装置１４が開くことにより圧縮機１を運転開始する２つの低圧保護遮断装置のみによって十分な低圧保護を行うことは困難であり、吸入圧力を一定値以下に下げない手段として電動式膨張弁の弁開度を制御することによって吸入圧力を制御しているが、制御回路の限時継電器による設定時間電磁弁を開弁する制御が複雑でありマイコン制御が必要となり、コスト的にも高価なものであった。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、極低外気温度条件に設置された空気調和機の冷凍サイクル装置の圧縮機において、吸入圧力を一定以上に保つことができ、かつ安定した暖房運転を提供すると共に、十分な低圧保護が可能な冷凍サイクルを提供し、かつ信頼性の高い空気調和機の圧縮機保護制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機の圧縮機保護制御装置は、圧縮機、四方弁、蒸発器、減圧器、凝縮器を具備した空気調和機の暖房運転時に前記蒸発器の冷媒入口側に連結された配管の温度を検出する室外配管温度検出手段と、前記圧縮機の運転周波数を制御する圧縮機運転周波数制御手段と、前記室外配管温度検出手段により検出した配管温度が第１の所定設定温度より低下し、且つ第２の所定設定温度を上回っているときに、前記配管温度が前記第１の所定設定温度より低下したことを検出し出力する配管温度比較検出手段を備え、前記配管温度比較検出手段により境界値低下信号Ａが出力された場合、前記圧縮機運転周波数制御手段により、最大圧縮機運転周波数を下げる空気調和機の圧縮機保護制御装置において、前記圧縮機の吸入側の配管の温度を検出する吸入温度検出手段を設け、前記吸入温度検出手段で検出された吸入温度と、前記配管温度との差、いわゆる前記蒸発器の圧力損失分に応じて、前記第１及び前記第２の所定設定温度を補正するもので、吸入圧力の異常低下を防止し、かつ一定以上に保つことができ、かつ安定した冷凍サイクルの暖房運転状態を維持することができ、蒸発器の圧力損失分を第１及び第２の所定設定温度から補正することで、更により精度の良い吸入圧力で十分な低圧保護が可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の空気調和機の圧縮機保護制御装置は、極低外気温度条件に設置された冷凍サイクル装置の圧縮機において、吸入圧力を一定以上に保つことができ、かつ安定した暖房運転を提供すると共に、十分な低圧保護が可能な冷凍サイクルを提供し、かつ信頼性の高いものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
第１の発明は、圧縮機、四方弁、蒸発器、減圧器、凝縮器を具備した空気調和機の暖房運転時に前記蒸発器の冷媒入口側に連結された配管の温度を検出する室外配管温度検出手段と、前記圧縮機の運転周波数を制御する圧縮機運転周波数制御手段と、前記室外配管温度検出手段により検出した配管温度が第１の所定設定温度より低下し、且つ第２の所定設定温度を上回っているときに、前記配管温度が前記第１の所定設定温度より低下したことを検出し出力する配管温度比較検出手段を備え、前記配管温度比較検出手段により境界値低下信号Ａが出力された場合、前記圧縮機運転周波数制御手段により、最大圧縮機運転周
波数を下げる空気調和機の圧縮機保護制御装置において、前記圧縮機の吸入側の配管の温度を検出する吸入温度検出手段を設け、前記吸入温度検出手段で検出された吸入温度と、前記配管温度との差、いわゆる前記蒸発器の圧力損失分に応じて、前記第１及び前記第２の所定設定温度を補正するもので、吸入圧力の異常低下を防止し、かつ一定以上に保つことができ、かつ安定した冷凍サイクルの暖房運転状態を維持することができ、蒸発器の圧力損失分を第１及び第２の所定設定温度から補正することで、更により精度の良い吸入圧力で十分な低圧保護が可能となる。
【００１５】
第２の発明は、特に、第１の発明の第１の所定設定温度を、通常暖房運転時の圧縮機の運転周波数に応じて補正するもので、例えば、極低温下にて高周波数で暖房運転されている場合は、圧縮機の使用可能圧力範囲から外れて予め決められた設定圧力以下に下がりやすいため、第１の所定設定温度を高めに補正して、早めに圧縮機周波数を低下させることで圧縮機の信頼性を向上させることができる。これにより、更により精度の良い吸入圧力で十分な低圧保護を可能にし、吸入圧力の異常低下を防止し、かつ一定以上に保つことができ、かつ安定した冷凍サイクルの暖房運転状態を維持することができる。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態における空気調和機の圧縮機保護制御装置について、図１〜４を用いて説明する。図１は、本実施の形態における空気調和機の圧縮機保護制御装置を搭載した空気調和機の構成図、図２は、同空気調和機の圧縮機保護制御装置の制御ブロック図である。
【００１８】
図１中の矢印は、暖房運転時の冷媒の流方向を示しており、本実施の形態における圧縮機保護制御装置を搭載した空気調和機は、圧縮機１と、四方弁２と、凝縮器３と、減圧器４と、蒸発器５と、蒸発器５の冷媒入口側に連結された配管の温度を検出する室外配管温度検出手段６と、圧縮機１の吸入側の配管の温度を検出する吸入温度検出手段７とを具備している。尚、上記減圧器４は、電磁膨張弁でもよい。
【００１９】
図２において、２０は、本実施の形態における圧縮機保護制御装置で、蒸発器５の冷媒入口側に連結された配管の温度を検出する室外配管温度検出手段６と、圧縮機１の吸入側の配管の温度を検出する吸入温度検出手段７と、吸入温度検出手段７で検出された吸入温度と室外配管温度検出手段６で検出された蒸発器５の冷媒入口側に連結された配管の温度との差、いわゆる室外熱交換器の圧力損失分を演算し、第１及び第２の所定設定温度から補正する圧力損失補正演算手段８と、通常暖房運転時の運転周波数を検出する通常暖房運転周波数検出手段９と、運転周波数に応じて第１及び第２の所定設定温度を補正する運転周波数補正演算手段１０を設けている。
【００２０】
更に、圧縮機１の運転周波数を制御する圧縮機運転周波数制御手段２２を設け、室外配管温度検出手段６により検出した温度が、圧力損失補正演算手段８または運転周波数補正演算手段１０で補正された第１の所定設定温度より低下し、且つ補正された第２の所定設定温度を上回っているときは、前記第１の所定設定温度より低下したことを検出し出力する配管温度比較検出手段２１を設け、配管温度比較検出手段２１による境界値低下信号Ａが出力された場合、圧縮機運転周波数制御手段２２により、圧縮機１の運転周波数を下げることで吸入圧力を一定以上に保つことができ低圧保護を行うことができる。
【００２１】
また、室外配管温度検出手段６により検出した温度が圧力損失補正演算手段８または運転周波数補正演算手段１０で補正された第２の所定設定温度より低下したときは、配管温
度比較検出手段２１により第２の所定設定温度より低下したことを検出し、境界値低下信号Ｂを出力させ、連続して所定の設定時間以上出力されたことを検出し、出力する連続出力検出手段２３を設け、連続出力検出手段２３の出力により、圧縮機停止手段２４で圧縮機１を停止させるよう制御する。
【００２２】
次に図３は、極低外気温度条件に設置された空気調和機の冷凍サイクル装置の圧縮機において、暖房運転時に圧縮機低圧保護制御を行う場合のフローチャートである。
【００２３】
同図において、極低外気温度条件に設置された冷凍サイクル装置の圧縮機１は、暖房運転されると圧縮比が高い状態で通常運転（Ｓ１０１）される。このとき室外配管温度検出手段６にて蒸発器５の冷媒入口側に連結された配管の温度ｔを検出（Ｓ１０２）し、吸入温度検出手段７にて、圧縮機１の吸入側の配管の温度ｋを検出（Ｓ１０３）し、通常暖房運転周波数検出手段９にて通常暖房運転時の運転周波数ｈを検出（Ｓ１０４）する。
【００２４】
吸入温度検出手段７で検出された吸入温度ｋと室外配管温度検出手段６で検出された蒸発器５の冷媒入口側に連結された配管の温度ｔとの差の圧力損失Δｐ＝ｔ−ｋを演算（Ｓ１０５）し、第１の所定設定温度Ｔ１及び第２の所定設定温度Ｔ２からＴ１＝Ｔ１＋Δｐ及びＴ２＝Ｔ２＋Δｐの補正（Ｓ１０６）を行う。
【００２５】
また、通常暖房運転周波数検出手段９にて検出された通常暖房運転時の運転周波数ｈと所定の周波数Ｈとの比較（Ｓ１０７）を行いｈ＞Ｈの場合、運転周波数補正演算手段１０で、第１の所定設定温度Ｔ１及び第２の所定設定温度Ｔ２に設定された加算温度ｊを加算し、Ｔ１＝Ｔ１＋ｊ及びＴ２＝Ｔ２＋ｊの補正（Ｓ１０８）を行う。室外配管温度検出手段６にて検出した温度ｔが、補正された第１の所定設定温度Ｔ１より低下し、且つ補正された第２の所定設定温度Ｔ２を上回っているかを配管温度比較検出手段２１で比較し（Ｓ１０９）、第１の所定設定温度Ｔ１より低下し、且つ第２の所定設定温度Ｔ２を上回っていることを検出した場合は、境界値低下信号Ａを、圧縮機運転周波数制御手段２２に出力（Ｓ１１１）する。圧縮機運転周波数制御手段２２に境界値低下信号Ａが出力されると、圧縮機１の運転周波数ｈを下げる（Ｓ１１２）ことにより、吸入圧力の異常低下を防止し、かつ一定以上に保つことができる。
【００２６】
また、室外配管温度検出手段６で検出された蒸発器５の冷媒入口側配管の温度ｔと配管温度比較検出手段２１で補正された第２の所定設定温度Ｔ２とを比較（Ｓ１１０）し、蒸発器５の冷媒入口側配管の温度ｔが、第２の所定設定温度Ｔ２より低下した場合は、境界値低下信号Ｂを連続出力検出手段２３に出力（Ｓ１１３）する。連続出力検出手段２３にて、境界値低下信号Ｂが所定の設定時間Ｃ秒出力されたかを判定し（Ｓ１１４）、所定の設定時間Ｃ秒を経過した場合、連続出力を検出（Ｓ１１５）し、圧縮機停止手段２４によって圧縮機１を停止（Ｓ１１６）して、圧縮機１の保護を行うようにしている。
【００２７】
図４は、本実施の形態における空気調和機の圧縮機保護制御装置による室外配管温度制御図である。
【００２８】
同図において、上方が検出された室外配管温度が高く、下方ほど検出された室外配管温度が低いことを示し、上記に示すような図３のフローチャートにしたがって、図４、図５に示すように制御動作が行われるものである。
【００２９】
ａ点では、室外配管温度検出手段６にて蒸発器５の冷媒入口側に連結された配管の温度ｔが、圧力損失演算や運転周波数に応じて補正された第１の所定設定温度Ｔ１以上にある為、通常運転されている。
【００３０】
ｂ点では、検出した室外配管温度ｔが、補正された第１の所定設定温度Ｔ１より低下し、且つ圧力損失演算や運転周波数に応じて補正された第２の所定設定温度Ｔ２、いわゆる圧縮機１の使用可能な吸入圧力限界相当の所定の設定温度を上回っている為、圧縮機運転周波数制御手段２２により、運転周波数を下げ、吸入圧力の異常低下を防止し、かつ一定以上に保つことができる。
【００３１】
ｃ点のように、室外配管温度ｔが圧縮機１の使用可能吸入圧力限界相当である補正された第２の所定設定温度Ｔ２を下回った場合、所定の設定時間Ｃ秒を経過後、圧縮機１の保護の為、圧縮機１を停止させることで圧縮機１の保護を行う。ｄ点のように室外配管温度ｔが、所定の設定時間Ｃ秒を経過する前に、補正された第２の所定設定温度Ｔ２を上回った場合は、圧縮機１を停止させずに、運転周波数を下げることで、吸入圧力の低下を防止し、かつ一定以上に保つよう制御する。更に、ｅ点のように、運転周波数を下げることで室外配管温度ｔが、補正された第１の所定設定温度Ｔ１より上回った場合は、通常運転に戻るよう制御する。
【００３２】
また、上記実施の形態では、補正された第１の所定設定温度Ｔ１と、補正された第２の所定設定温度Ｔ２をそれぞれ設定しているが、図５に示すように、第１の所定設定温度Ｔ１あるいは第２の所定設定温度Ｔ２、もしくは、第１・第２の所定設定温度Ｔ１・Ｔ２の両方にそれぞれＴ３（＞Ｔ１）、Ｔ４（＞Ｔ２）とヒステリシスを設けるようにすれば、室外配管温度ｔが、制御動作の圧縮機１の停止の領域と運転周波数を下げる領域と通常運転の領域とをループまたはハンチングするのを防ぐことができる。
【００３３】
以上のように、本実施の形態によれば、吸入温度検出手段７で検出された吸入温度と、室外配管温度検出手段６で検出された配管温度との差、いわゆる蒸発器５の圧力損失分に応じて、第１及び第２の所定設定温度Ｔ１、Ｔ２を補正するので、吸入圧力の異常低下を防止し、かつ一定以上に保つことができ、より精度の良い吸入圧力で十分な低圧保護を可能とし、安定した冷凍サイクルの暖房運転状態を維持することができる。
【００３４】
また、室外配管温度検出手段６により検出した温度が、補正された第２の所定設定温度より低下したときは、配管温度比較検出手段２１により第２の所定設定温度より低下したことを検出し境界値低下信号Ｂを出力させる。前記境界値低下信号Ｂを連続して所定の設定時間以上出力されたことを検出し、出力する連続出力検出手段２３を設け、前記連続出力検出手段２３の出力により圧縮機１を停止させることにより、圧縮機１の保護を行うことができる。
【００３５】
また、補正された第１の所定設定温度あるいは、補正された第２の所定設定温度、もしくは補正された第１・第２の所定設定温度の両方にヒステリシスを設けることにより、電子制御回路に設けられた室外配管温度センサーの温度が制御動作の圧縮機運転周波数制御手段２２による圧縮機１の運転周波数を変える領域と、連続出力検出手段２３の出力により圧縮機１を停止させる領域とをループまたはハンチングするのを防ぐことができる。
【００３６】
例えば、一般に室外気温が−２０℃の極低温時の野外に設置され暖房運転を行った場合、高周波数運転がなされ着霜状態によっては、低圧が著しく低下し予め決められた圧縮比上限を超えてしまう恐れがあり、圧縮機１のメカ部に入ってくるオイル供給量が減少する為、圧縮機１を停止させないと圧縮機１の信頼性が悪化することとなるが、本実施の形態によれば、蒸発器５の圧力損失分を第１の所定設定温度から補正し、より精度の良い吸入圧力で十分な低圧保護が可能となり、室外配管温度が、補正された第１の所定設定温度より低下し、且つ補正された第２の所定設定温度を上回っているときは、運転周波数を下げ、吸入圧力の異常低下を防止し、かつ一定以上に保つことができる。また、室外配管温度が補正された第２の所定設定温度より低下し、所定の設定時間運転されると圧縮機１を停
止させるので、圧縮機１の保護を確実に行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上のように本発明にかかる空気調和機の圧縮機保護制御装置は、極低外気温度条件に設置された空気調和機の冷凍サイクル装置の圧縮機において、より精度の良い吸入圧力で十分な低圧保護が可能となり、吸入圧力を一定以上に保つことができ、かつ安定した暖房運転を提供し、信頼性の高い空気調和機を提供することができるので、室外温度が非常に低温の寒冷地での空気調和機にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態１における空気調和機の圧縮機保護制御装置を搭載した空気調和機の構成図
【図２】同空気調和機の圧縮機保護制御装置の制御ブロック図
【図３】同空気調和機の圧縮機保護制御装置による圧縮機保護制御のフローチャート
【図４】同空気調和機の圧縮機保護制御装置による室外配管温度制御図
【図５】同空気調和機の圧縮機保護制御装置による室外配管温度制御の他の例を示す図
【図６】従来の空気調和機の圧縮機保護制御装置を搭載した空気調和機の冷凍サイクル装置の構成図
【符号の説明】
【００３９】
１  圧縮機
２  四方弁
３  凝縮器
４  減圧器
５  蒸発器
６  室外配管温度検出手段
７  吸入温度検出手段
８  圧力損失補正演算手段
９  通常暖房運転周波数検出手段
１０  運転周波数補正演算手段
１１  電磁弁
２０  圧縮機保護制御装置
２１  配管温度比較検出手段
２２  圧縮機運転周波数制御手段
２３  連続出力検出手段
２４  圧縮機停止手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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