| 【発明の名称】 |
冷凍装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】吉良 誠也
【氏名】辨野 岳志
【氏名】井上 世紀
【氏名】望月 克己
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| 【要約】 |
【課題】圧縮機の容量が変化する際に生ずる高低圧差をできるだけ小さく抑えることにより、高低圧差に起因するストレスを小さくする。
【解決手段】容量が変化する圧縮機１（例えば、インバータ圧縮機１Ａと非インバータ圧縮機１Ｂ）、熱源側熱交換器３、減圧機構６および利用側熱交換器７を冷媒配管を介して順次接続してなる冷媒回路Ａを備えた冷凍装置において、前記圧縮機１の容量を変化させる際に（例えば、インバータ圧縮機１Ａおよび非インバータ圧縮機１Ｂの１台運転から２台運転への移行時に）、前記冷媒回路Ａにおける高圧部から低圧部へガス冷媒をバイパスさせるバイパス手段（例えば、吐出バイパス通路１７）を付設して、圧縮機１の容量を変化させる際には、冷媒回路Ａにおける高圧部から低圧部へガス冷媒をバイパスさせるようにしている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 容量が変化する圧縮機（１）、熱源側熱交換器（３）、減圧機構（６）および利用側熱交換器（７）を冷媒配管を介して順次接続してなる冷媒回路（Ａ）を備えた冷凍装置であって、前記圧縮機（１）の容量を変化させる際に、前記冷媒回路（Ａ）における高圧部から低圧部へガス冷媒をバイパスさせるバイパス手段を付設したことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】 容量が変化する圧縮機（１）、室外ファン（２３）を付設した熱源側熱交換器（３）、減圧機構（６）および利用側熱交換器（７）を冷媒配管を介して順次接続してなる冷媒回路（Ａ）を備えた冷凍装置であって、前記圧縮機（１）の容量を変化させる際に、前記室外ファン（２３）の風量を冷房運転時には所定時間だけ増大させる一方、暖房運転時には所定時間だけ減少させる制御手段（２７）を付設したことを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】 前記圧縮機（１）の容量を変化させる際に前記冷媒回路（Ａ）における高圧部から低圧部へガス冷媒をバイパスさせるバイパス手段を付設したことを特徴とする前記請求項２記載の冷凍装置。
【請求項４】 前記バイパス手段を、前記圧縮機（１）の吐出側と吸入側とを接続し且つ前記圧縮機（１）の容量を変化させる際に所定時間開作動されるバイパス電磁弁（１８）を介設した吐出バイパス通路（１７）により構成したことを特徴とする前記請求項１および３のいずれか一項記載の冷凍装置。
【請求項５】 前記バイパス手段を、前記冷媒回路（Ａ）における液冷媒を溜め込むレシーバ（５）の気相部と前記減圧機構（６）の下流側とを接続し且つ前記圧縮機（１）の容量を変化させる際に所定時間開作動されるガス抜き電磁弁（２２）を介設したガス抜きバイパス通路（２１）により構成したことを特徴とする前記請求項１，３および４のいずれか一項記載の冷凍装置。
【請求項６】 前記圧縮機（１）として、互いに並列に接続されたインバータ圧縮機（１Ａ）と非インバータ圧縮機（１Ｂ）とを用いるとともに、インバータ圧縮機（１Ａ）の周波数が上限に達した後周波数を下げ、下限周波数になった時点で前記非インバータ圧縮機（１Ｂ）の駆動を開始するように構成したことを特徴とする前記請求項１，２，３，４および５のいずれか一項記載の冷凍装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、容量が変化する圧縮機を備えた冷凍装置に関し、さらに詳しくは圧縮機の容量が変化した際のストレスを解消し得るようにした冷凍装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、互いに並列に接続されたインバータ圧縮機と非インバータ圧縮機（例えば、定速圧縮機）との２台の圧縮機を備えた冷凍装置においては、まずインバータ圧縮機の駆動を開始し、負荷の増大に応じて周波数制御によりインバータ圧縮機の容量を増大させて負荷に対応させ、インバータ圧縮機の周波数が限界に達した後、非インバータ圧縮機の駆動を開始することとなっているが、非インバータ圧縮機の駆動開始により吐出圧力が急激に増大することにより、インバータ圧縮機へ大きなストレスが生じたり、高圧圧力スイッチが作動することがある。そこで、従来技術においては、インバータ圧縮機の周波数が限界に達して非インバータ圧縮機の駆動を開始する必要が生じた場合には、インバータ圧縮機の周波数を最低周波数にまで下げて非インバータ圧縮機を駆動開始するようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のようにしたとしても、非インバータ圧縮機の駆動開始によるストレスがインバータ圧縮機にかかって異常停止するおそれがあるし、２台の圧縮機が非インバータ圧縮機であったり、１台の圧縮機において容量が大きく変化した場合には、吐出圧力の急激な増大により高圧圧力スイッチが作動してしまうおそれがある。
【０００４】本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、圧縮機の容量が変化する際に生ずる高低圧差をできるだけ小さく抑えることにより、高低圧差に起因するストレスを小さくすることを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、上記課題を解決するための手段として、容量が変化する圧縮機１、熱源側熱交換器３、減圧機構６および利用側熱交換器７を冷媒配管を介して順次接続してなる冷媒回路Ａを備えた冷凍装置において、前記圧縮機１の容量を変化させる際に前記冷媒回路Ａにおける高圧部から低圧部へガス冷媒をバイパスさせるバイパス手段を付設している。
【０００６】上記のように構成したことにより、圧縮機１の容量を変化させる際には、冷媒回路Ａにおける高圧部から低圧部へガス冷媒がバイパスされることとなり、圧縮機１の容量変化によって生ずる高低圧差が小さく抑えられることとなる。従って、容量変化時における高低圧差に起因するストレスが軽減され、信頼性が向上する。
【０００７】請求項２の発明では、上記課題を解決するための手段として、容量が変化する圧縮機１、室外ファン２３を付設した熱源側熱交換器３、減圧機構６および利用側熱交換器７を冷媒配管を介して順次接続してなる冷媒回路Ａを備えた冷凍装置において、前記圧縮機１の容量を変化させる際に、前記室外ファン２３の風量を冷房運転時には所定時間だけ増大させる一方、暖房運転時には所定時間だけ減少させる制御手段２７を付設している。
【０００８】上記のように構成したことにより、圧縮機１の容量が変化する際には、室外ファン２３の風量の増大あるいは減少により冷媒回路Ａにおける高圧が低下せしめられることとなり、圧縮機１の容量変化によって生ずる高低圧差が容易に小さく抑えられることとなる。従って、容量変化時における高低圧差に起因するストレスが軽減され、信頼性が向上する。
【０００９】請求項３の発明におけるように、請求項２記載の冷凍装置において、前記圧縮機１の容量を変化させる際に前記冷媒回路Ａにおける高圧部から低圧部へガス冷媒をバイパスさせるバイパス手段を付設した場合、圧縮機１の容量を変化させる際には、冷媒回路Ａにおける高圧部から低圧部へガス冷媒がバイパスされることとなり、圧縮機１の容量変化によって生ずる高低圧差がより一層確実に小さく抑えられることとなる。
【００１０】請求項４の発明におけるように、請求項１および３のいずれか一項記載の冷凍装置において、前記バイパス手段を、前記圧縮機１の吐出側と吸入側とを接続し且つ前記圧縮機１の容量を変化させる際に所定時間開作動されるバイパス電磁弁１８を介設した吐出バイパス通路１７により構成した場合、圧縮機の容量が変化する際には、バイパス電磁弁１８の開作動により、圧縮機１の吐出側から吸入側へ吐出ガス冷媒がバイパスされることとなり、圧縮機１の容量変化による高低圧差を容易に小さく抑えることができる。
【００１１】請求項５の発明におけるように、請求項１，３および４のいずれか一項記載の冷凍装置において、前記バイパス手段を、前記冷媒回路Ａにおける液冷媒を溜め込むレシーバ５の気相部と前記減圧機構６の下流側とを接続し且つ前記圧縮機１の容量を変化させる際に所定時間開作動されるガス抜き電磁弁２を介設したガス抜きバイパス通路２１により構成した場合、圧縮機１の容量が変化する際には、ガス抜き電磁弁２２の開作動により、レシーバ５の気相部から高圧のガス冷媒が減圧機構６の下流側へ流出されることとなり、圧縮機１の容量変化による高低圧差を容易に小さく抑えることができる。
【００１２】請求項６の発明におけるように、請求項１，２，３および４のいずれか一項記載の冷凍装置において、前記圧縮機１として、互いに並列に接続されたインバータ圧縮機１Ａと非インバータ圧縮機１Ｂとを用いるとともに、インバータ圧縮機１Ａの周波数が限界に達した後周波数を下げ、下限周波数になった時点で前記非インバータ圧縮機１Ｂの駆動を開始するように構成した場合、非インバータ圧縮機１Ｂの起動時に生ずるストレスが高低圧差の低減によって軽減されることとなり、ストレスに比較的弱いインバータ圧縮機１Ａへの悪影響を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して、本願発明の好適な実施の形態について詳述する。
【００１４】この冷凍装置は、図１に示すように、互いに並列に接続されたインバータ圧縮機１Ａおよび非インバータ圧縮機１Ｂからなる圧縮機１、四路切換弁２、冷房運転時に凝縮器として作用し、暖房運転時に蒸発器として作用する熱源側熱交換器３、冷房運転時と暖房運転時とで流路を切り換える流路切換機構４、液冷媒を溜め込むレシーバ５、減圧機構６、冷房運転時に蒸発器として作用し、暖房運転時に凝縮器として作用する利用側熱交換器７を冷媒配管を介して順次接続した冷媒回路Ａを備えており、前記四路切換弁２の切換作動により冷媒を可逆流通させて冷房運転あるいは暖房運転が可能とされている。
【００１５】前記インバータ圧縮機１Ａ、非インバータ圧縮機１Ｂ、四路切換弁２、熱源側熱交換器３、流路切換機構４、レシーバ５および減圧機構６は、室外ユニットＸを構成し、前記利用側熱交換器７は室内ユニットＹを構成することとなっている。
【００１６】前記インバータ圧縮機１Ａは、例えば低圧ドームを有する密閉型圧縮機とされており、周波数制御機構８による周波数制御により容量制御運転されることとなっている。前記非インバータ圧縮機１Ｂは、低圧ドームを有する密閉型圧縮機とされており、定速運転されることとなっている。そして、前記非インバータ圧縮機１Ｂは、前記インバータ圧縮機１Ａの起動した後、負荷が増大してインバータ圧縮機１Ａの周波数が上限に達した後周波数が下げられ、最低周波数になった時点で起動されることとなっている。なお、前記インバータ圧縮機１Ａと非インバータ圧縮機１Ｂとのドーム底部は、均油管９を介して連通されており、ドーム底部に溜められる冷凍機油が均油管９を介して移動可能となっている。符号１０はインバータ圧縮機１Ａの運転時に非インバータ圧縮機１Ｂへ吐出冷媒が逆流するのを防止する逆止弁、１１は高圧圧力スイッチ、１２は低圧圧力スイッチである。
【００１７】前記流路切換機構４は、４個の逆止弁１３，１４，１５，１６からなっており、冷房運転時には熱源側熱交換器３からの液冷媒が逆止弁１３、レシーバ５、減圧機構６および逆止弁１４を介して利用側熱交換器７へ流通し、暖房運転時には利用側熱交換器７からの液冷媒が逆止弁１５、レシーバ５、減圧機構６および逆止弁１６を介して熱源側熱交換器３へ流通することとなっている。
【００１８】前記インバータ圧縮機１Ａおよび非インバータ圧縮機１Ｂの吐出側と吸入側とは吐出バイパス通路１７を介して接続されており、該吐出バイパス通路１７には、後に詳述するように、非インバータ圧縮機１Ｂの起動時（即ち、圧縮機の容量が変化する際）に所定時間ｔｃ（例えば、１０秒）だけ開作動されるバイパス電磁弁１８が介設されている。
【００１９】前記レシーバ５の気相部とインバータ圧縮機１Ａおよび非インバータ圧縮機１Ｂの吐出側とは、液封防止通路１９を介して接続されており、該液封防止通路１９には、レシーバ５からインバータ圧縮機１Ａおよび非インバータ圧縮機１Ｂの吐出側へのみ冷媒の流通を許容する逆止弁２０が介設されている。該液封防止通路１９は、圧縮機停止時に逆止弁１３，１５と減圧機構６との間に封じ込まれた液冷媒が高圧になるのを防ぐために必要である。
【００２０】前記液封防止通路１９と前記減圧機構６の下流側（具体的には、減圧機構６と流路切換機構４との間）は、ガス抜きバイパス通路２１を介して接続されており、該ガス抜きバイパス通路２１には、後に詳述するように、非インバータ圧縮機１Ｂの起動前（即ち、圧縮機の容量が変化する際）に所定時間ｔｂ（例えば、５秒）だけ開作動されるガス抜き電磁弁２２が介設されている。
【００２１】図面中、符号２３は熱源側熱交換器３に熱源となる空気を送風する室外ファン、２４は室内ファン、２５，２６は分流器である。
【００２２】そして、前記インバータ圧縮機１Ａ、非インバータ圧縮機１Ｂ、室外ファン２３、バイパス電磁弁１８およびガス抜き電磁弁２２は、図２に示すように、周波数制御機構８からの情報を得て各種演算処理を行う制御手段として作用するコントローラ２７からの制御信号により運転制御されることとなっている（後に詳述する）。
【００２３】ついで、図３および図４に示すフローチャートと、図５および図６に示すタイムチャートとを参照して、本実施の形態にかかる冷凍装置における容量変化時の高低圧制御について詳述する。
【００２４】（Ｉ） 冷房運転時（図３のフローチャート参照）
ステップＳ１においてインバータ圧縮機１Ａが起動されると、周波数制御機構８による周波数制御によって負荷に対応した容量制御運転が行われる。この時、インバータ圧縮機１Ａの運転周波数をＮ＝１〜９の９ステップに分け、Ｎ＝１に相当する周波数を下限周波数とし、Ｎ＝９に相当する周波数を上限周波数とするようにしている。
【００２５】上記周波数制御において負荷が増大してくるとインバータ圧縮機１Ａの周波数が上昇するので、ステップＳ２においてＮ＝９となったか否か（即ち、インバータ圧縮機１Ａの周波数が上限周波数となり、非インバータ圧縮機１Ｂの起動が必要となっているか否か）の判定がなされ、ここでＮ＝９と判定されると、ステップＳ３においてｔａタイマーがカウントスタートされる。該ｔａタイマーは前記コントローラ２７に内蔵されており、例えば５秒の時限を有している。そして、ステップＳ４において時間ｔａが経過した（換言すれば、ｔａタイマーがカウントアップした）と判定されると、インバータ圧縮機１Ａの周波数を下限周波数に下げる制御（即ち、Ｎを１に近づける制御）が実行される。この制御により、非インバータ圧縮機１Ｂの起動前にインバータ圧縮機１Ａの容量を下げておくことができ、非インバータ圧縮機１Ｂの起動時における吐出圧力の異常上昇が防止できることとなり、高圧圧力スイッチ１１の作動が回避できる。また、上記したようにインバータ圧縮機１Ａの周波数を下げる制御を時間ｔａ（例えば、５秒）だけ遅らせる理由は、外乱等の影響を防止するためである。
【００２６】ついで、ステップＳ６においてＮ＝１となっているか否か（即ち、インバータ圧縮機１Ａの周波数が下限周波数にまで下げられたか否か）の判定がなされ、ここでＮ＝１と判定されると、ステップＳ７において室外ファン２３の風量が１ステップだけアップされ、ステップＳ８においてガス抜き電磁弁２２が開作動される。すると、室外ファン２３の風量増大により熱源側熱交換器３における凝縮が速まって高圧が下がってくるとともに、ガス抜きバイパス通路２１を介してレシーバ５の気相部から減圧機構６の下流側へ高圧ガス冷媒がバイパスされて高圧が低下することとなり、高低圧差が小さくなる。
【００２７】ステップＳ７およびステップＳ８の処理と同時にステップＳ９においてｔｂタイマーがカウントスタートされる。該ｔｂタイマーは前記コントローラ２７に内蔵されており、例えば５秒の時限を有している。そして、ステップＳ１０において時間ｔｂが経過した（換言すれば、ｔｂタイマーがカウントアップした）と判定されると、ステップＳ１１において非インバータ圧縮機１Ｂが起動され、ステップＳ１２においてバイパス電磁弁１８が開作動される。すると、吐出バイパス通路１７を介してインバータ圧縮機１Ａおよび非インバータ圧縮機１Ｂの吐出側から吸入側へ吐出ガス冷媒がバイパスされて高圧が低下することとなり、高低圧差が小さくなる。
【００２８】ステップＳ１１およびステップＳ１２の処理と同時にステップＳ１３においてｔｃタイマーがカウントスタートされる。該ｔｃタイマーは前記コントローラ２７に内蔵されており、例えば１０秒の時限を有している。そして、ステップＳ１４において時間ｔｃが経過した（換言すれば、ｔｃタイマーがカウントアップした）と判定されると、ステップＳ１５において室外ファン２３の風量が１ステップだけダウンされ（即ち、元の状態に復帰され）、ステップＳ１６においてガス抜き電磁弁２２が閉作動され、ステップＳ１７においてバイパス電磁弁１８が閉作動される。
【００２９】上記制御におけるインバータ圧縮機１Ａ、非インバータ圧縮機１Ｂ、室外ファン２３、ガス抜き電磁弁２２およびバイパス電磁弁１８の作動状態の経時変化は、図５のタイムチャートに示す通りである。
【００３０】上記制御において、室外ファン２３の風量増大と、ガス抜き電磁弁２２の開作動とを非インバータ圧縮機１Ｂが起動する前から行うようにしているのは、室外ファン２３の風量増大と、ガス抜き電磁弁２２の開作動とによる高圧低下に多少の時間がかかるからであり、バイパス電磁弁１８の開作動と非インバータ圧縮機１Ｂの起動とを同時に行うようにしているのは、吐出圧力を直接吸入側へバイパスできるため、高圧低下に時間がかからないからである。なお、バイパス電磁弁１８を非インバータ圧縮機１Ｂの起動前に開作動させるようにしてもよいことは勿論である。
【００３１】（ＩＩ） 暖房運転時（図４のフローチャート参照）
この場合、ステップＳ７において室外ファン２３が１ステップだけダウンされ、ステップＳ１５において室外ファン２３が１ステップだけアップされる点が冷房運転時と相異しているのみである。つまり、暖房運転時においては、熱源側熱交換器３が蒸発器として作用しているため、室外ファン２３を１ステップだけダウンさせて蒸発しにくくし、高圧を低下させるようにしているのである。この場合におけるインバータ圧縮機１Ａ、非インバータ圧縮機１Ｂ、室外ファン２３、ガス抜き電磁弁２２およびバイパス電磁弁１８の作動状態の経時変化は、図６のタイムチャートに示す通りである。
【００３２】ところで、上記実施の形態においては、非インバータ圧縮機１Ｂの起動の際に、室外ファン２３の風量制御と、バイパス電磁弁１８およびガス抜き電磁弁２２の開閉制御とを行うようにしているが、これらの一つの制御のみを行うようにしても、本願発明の目的を達成することはできる。
【００３３】また、上記実施の形態においては、インバータ圧縮機と非インバータ圧縮機の２台の圧縮機を組み合わせた冷凍装置について説明したが、２台のインバータ圧縮機あるいは２台の非インバータ圧縮機を組み合わせたものにも本願発明は適用可能であり、また、１台の圧縮機であっても運転状態によって容量が大きく変化するものにも本願発明は適用可能である。
【００３４】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、容量が変化する圧縮機１、熱源側熱交換器３、減圧機構６および利用側熱交換器７を冷媒配管を介して順次接続してなる冷媒回路Ａを備えた冷凍装置において、前記圧縮機１の容量を変化させる際に前記冷媒回路Ａにおける高圧部から低圧部へガス冷媒をバイパスさせるバイパス手段を付設して、圧縮機１の容量を変化させる際には、冷媒回路Ａにおける高圧部から低圧部へガス冷媒をバイパスさせるようにしたので、圧縮機１の容量変化によって生ずる高低圧差が小さく抑えられることとなり、容量変化時における高低圧差に起因するストレスが軽減され、信頼性が向上するという効果がある。
【００３５】請求項２の発明によれば、容量が変化する圧縮機１、室外ファン２３を付設した熱源側熱交換器３、減圧機構６および利用側熱交換器７を冷媒配管を介して順次接続してなる冷媒回路Ａを備えた冷凍装置において、前記圧縮機１の容量を変化させる際に、前記室外ファン２３の風量を冷房運転時には所定時間だけ増大させる一方、暖房運転時には所定時間だけ減少させる制御手段２７を付設して、圧縮機１の容量が変化する際には、室外ファン２３の風量の増大あるいは減少により冷媒回路Ａにおける高圧を低下させるようにしたので、圧縮機１の容量変化によって生ずる高低圧差が容易に小さく抑えられることとなり、容量変化時における高低圧差に起因するストレスが軽減され、信頼性が向上する。
【００３６】請求項３の発明におけるように、請求項２記載の冷凍装置において、前記圧縮機１の容量を変化させる際に前記冷媒回路Ａにおける高圧部から低圧部へガス冷媒をバイパスさせるバイパス手段を付設した場合、圧縮機１の容量を変化させる際には、冷媒回路Ａにおける高圧部から低圧部へガス冷媒がバイパスされることとなり、圧縮機１の容量変化によって生ずる高低圧差がより一層確実に小さく抑えられることとなる。
【００３７】請求項４の発明におけるように、請求項１および３のいずれか一項記載の冷凍装置において、前記バイパス手段を、前記圧縮機１の吐出側と吸入側とを接続し且つ前記圧縮機１の容量を変化させる際に所定時間開作動されるバイパス電磁弁１８を介設した吐出バイパス通路１７により構成した場合、圧縮機１の容量が変化する際には、バイパス電磁弁１８の開作動により、圧縮機１の吐出側から吸入側へ吐出ガス冷媒がバイパスされることとなり、圧縮機１の容量変化による高低圧差を容易に小さく抑えることができる。
【００３８】請求項５の発明におけるように、請求項１，３および４のいずれか一項記載の冷凍装置において、前記バイパス手段を、前記冷媒回路Ａにおける液冷媒を溜め込むレシーバ５の気相部と前記減圧機構６の下流側とを接続し且つ前記圧縮機１の容量を変化させる際に所定時間開作動されるガス抜き電磁弁２を介設したガス抜きバイパス通路２１により構成した場合、圧縮機１の容量が変化する際には、ガス抜き電磁弁２２の開作動により、レシーバ５の気相部から高圧のガス冷媒が減圧機構６の下流側へ流出されることとなり、圧縮機の容量変化による高低圧差を容易に小さく抑えることができる。
【００３９】請求項６の発明におけるように、請求項１，２，３および４のいずれか一項記載の冷凍装置において、前記圧縮機１として、互いに並列に接続されたインバータ圧縮機１Ａと非インバータ圧縮機１Ｂとを用いるとともに、インバータ圧縮機１Ａの周波数が限界に達した後周波数を下げ、下限周波数になった時点で前記非インバータ圧縮機１Ｂの駆動を開始するように構成した場合、非インバータ圧縮機１Ｂの起動時に生ずるストレスが高低圧差の低減によって軽減されることとなり、ストレスに比較的弱いインバータ圧縮機１Ａへの悪影響を防止することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００２８５３
【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年３月２５日（１９９９．３．２５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５７３１
【弁理士】
【氏名又は名称】大浜 博
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２７４８３９（Ｐ２０００−２７４８３９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１０月６日（２０００．１０．６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−８１０１２ |
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