CN102348939A - 空调装置 - Google Patents

Abstract

在内装于空调机的室外机(10)中的压缩机壳体处设置检测壳体的温度的压缩机壳体热敏电阻(21)。另外，在室外机处设置检测外气温度的外气温度热敏电阻(22)。由外气温度与压缩机壳体温度进行比较，在壳体温度比外气温度高的场合，使压缩机加热装置无效。在壳体温度比外气温度低的场合，判断为制冷剂积存条件，使压缩机加热装置动作。另外，在壳体温度比外气温度还要高某一定温度以上的场合，停止压缩机加热装置的动作，从而减少无用的待机电力，能够实现装置的节能化。

Description

空调装置

技术领域

本发明涉及一种构成制冷剂回路而进行制冷或制热的空调装置，特别是涉及避免存在于制冷剂回路中的制冷剂在装置停止时积存在压缩机内而引起绝缘电阻的下降、润滑性能的劣化等问题的手段。

背景技术

在构成制冷剂回路的空调装置的场合，一般由室内机和室外机的各单元及连接该单元之间的配管构成。作为单元的构成，室内机具有室内侧换热器，室外机具有室外侧换热器、压缩机、减压装置，分别在单元内部进行配管连接。由它们构成的单元在安装现场进行配管连接，作为空调装置起作用。

一般在通过上述连接构成的制冷剂回路内部充填有制冷剂，另外，用于驱动压缩机的冷冻机油也存在于制冷剂回路内。一般在外气温度低而且压缩机内的温度比外气温度低、在外气温度与压缩机内的温度之间产生温差的条件的场合下，产生制冷剂积存在成为低温的室外机单元的压缩机中的现象。在制冷剂积存在了压缩机内的场合，冷冻机油被制冷剂稀释，或在压缩室内存在液化了的制冷剂。在按该状态使压缩机起动了的场合，冷冻机油随制冷剂一起被排出，产生压缩机内的冷冻机油不足，另外，积存了的液体制冷剂的压缩导致压缩机负荷增加，哪一方都成为引起压缩机故障的主要原因。

因此，为了避免上述现象，以往一般使用这样的手段，即，通过在空调装置的压缩机中对壳体加热的装置(加热器)或对压缩机内的马达通电，对压缩机进行加热，由此抑制空调机停止时的制冷剂积存。提供了如下这样的控制技术(参照专利文献1)，即，实施本手段的时机将规定的外气温度作为触发信号加以决定，在外气温度比规定温度低的场合，或在外气温度比规定温度低的夜间对压缩机进行加热。

另外，提供了这样的控制技术(参照专利文献2)，即，在壳体温度传感器的检测温度低于存在于空调装置中的各温度检测装置的检测值的场合，开始向壳体加热装置(曲轴箱加热器)的通电。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-030563号公报(第4页～第5页，图1、图3)

专利文献2：日本特开2008-170052号公报(第4页～第5页，图1)

发明内容

发明要解决的问题

上述现有技术按时间带或规定温度决定压缩机加热装置是否可以动作，例如在未产生压缩机内的制冷剂积存的状况下压缩机加热装置也进行了动作的可能性高。这导致在空调装置停止了的状况下的待机电力增大，成为低效率。另外，在比较各温度与壳体温度的场合，也由于存在控制因素多而且还存在无用的温度检测场所，所以，对于控制复杂化这一情况的效果小，而且存在压缩机加热装置的动作切换频繁使得成为低效率的状态的担心。

本发明就是为了解决上述现有技术的问题而作出的，其主要目的在于获得这样一种空调装置，在将压缩机、室内侧换热器、室外机侧换热器、减压装置、四通阀进行配管连接的制冷剂回路中，根据压缩机壳体温度和外气温度的检测条件检测制冷剂积存到压缩机内的情况的产生，判定压缩机加热装置是否可以动作，能够简便而且高效率地防止压缩机内制冷剂积存。

用于解决问题的手段

本发明的空调装置具有对构成制冷剂回路的压缩机的壳体温度进行检测的压缩机壳体温度检测装置，检测外气温度的外气温度检测装置，以及根据上述压缩机壳体温度检测装置的输出、上述外气温度检测装置的输出、和预先设定了的阈值判断上述压缩机内的制冷剂积存是否产生的控制装置。

发明的效果

按照本发明，具有这样的效果，即，控制装置在检测到压缩机壳体温度比外气温度低的温度的场合，判断在压缩机壳体内部积存了制冷剂，所以，使压缩机加热装置动作，对压缩机壳体进行加热，从而能够避免压缩机内的制冷剂积存。

附图说明

图1为表示本发明实施方式1的空调装置的制冷剂回路的构成图。

图2为表示将本发明的空调装置的压缩机加热装置用于制冷剂回路的场合的温度检测场所和控制方法的图。

图3为在本发明中表示压缩机加热控制方法的开/关条件的一例的控制滞后图(其一)。

图4为在本发明中表示压缩机加热控制方法的开/关条件的一例的控制滞后图(其二)。

图5为以本发明的压缩机加热控制方法的负荷减轻为目的的追加了排出侧止回阀的制冷剂回路。

图6为表示本发明实施方式1的控制板23的动作的流程图(其一)。

图7为表示本发明实施方式1的控制板23的动作的流程图(其二)。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。其中，在各图中对相同或相当的部分标注相同的符号，适当省略或简化其说明。

实施方式1

图1为表示本发明实施方式1的空调装置的制冷剂回路的构成图。如图1所示，空调装置由室外机10、室内机20、及连接它们的配管构成。室外机10内装有压缩机1、四通阀2、减压装置4、室外机侧换热器5、及储积器6。另外，室内机20内装有室内侧换热器3。

在图1的制冷剂回路中，内装于室外机10中的四通阀2具有改变制冷剂回路的路线方向的作用。通常，具有制冷及制热双方的功能的空调装置在将从压缩机排出了的高温·高压的制冷剂送入到室外侧换热器5的场合进行制冷运行，在送入到了室内侧换热器3的场合进行制热运行。四通阀2具有切换该运行循环的作用，通过切换处于四通阀2内的滑阀，能够自由地切换运行循环。

另一方面，内装于室外机10中的减压装置4具有使由换热器冷凝了的低温·高压的液体制冷剂减压到容易蒸发的压力的作用。即，从压缩机1排出后，通过与制冷或制热的运行循环相应的制冷剂回路的规定路径，直到到达减压装置4之前，制冷剂维持高压，在通过减压装置4以后直到达到压缩机1的吸入口之前，在通过的制冷剂回路中成为低压。

在由上述各部分构成的空调装置中，冷冻机油与制冷剂一起存在于制冷剂回路内。冷冻机油作为用于驱动压缩机的润滑油存在。冷冻机油并不总是积存在压缩机中，少量的冷冻机油常随着空调装置的运行被从压缩机内带出，与制冷剂一起在制冷剂回路内流动。在冷冻机油从压缩机内部大量地排出而使得在压缩机驱动部中冷冻机油不足的场合，压缩机的驱动轴产生发热胶着，存在出现故障的担心。

另外，有时冷冻机油因为制冷剂的混入而被稀释，在制冷剂稀释导致了冷冻机油的粘度下降的场合，与上述同样，压缩机内的冷冻机油成为不足状态，压缩机驱动轴产生发热胶着，存在出现故障的担心。

冷冻机油不足状态，一般被认为制冷剂积存到压缩机内是重要原因。作为冷冻机油，一般利用与制冷剂相溶性高的冷冻机油，在空调装置停止时随着压缩机的温度冷却下去，制冷剂从外部的制冷剂回路流入。这样，在制冷剂大量地存在于压缩机内的那样的场合，制冷剂溶入到冷冻机油中去(将其称为制冷剂在冷冻机油中的“沉睡”)，导致冷冻机油由制冷剂稀释、下次运行时的冷冻机油带出量增加。

特别是在压缩机内部的温度为低温的场合，在压缩机内部中制冷剂液化。在该场合，在压缩部分中也存在液体制冷剂，导致压缩机运行时的压缩负荷增大，成为引起设备的劣化、故障的原因。

在空调装置中，制冷剂向压缩机的积存的原因可列举出压缩机的低温化。在空调装置停止了运行的场合，在制冷剂回路内产生了的高低压差逐渐变成均压，但此时制冷剂向更低温·低压的部分移动。在这里，在压缩机成为比周围的温度更低温·低压的状态的场合，制冷剂逐渐积存到压缩机内部，成为作为上述压缩机故障的主要原因的制冷剂的积存状态。

作为解决上述问题的手段，存在加热压缩机的方法。作为压缩机加热装置24，存在安装在壳体外部的加热器和压缩机内部的马达，对该马达通电，由此能够从马达发热效果对压缩机进行加热。由于上述加热器的安装导致空调装置的成本变高，所以，作为本实施方式最好采用马达通电方式。

在作为制冷剂的压缩机内积存防止措施进行马达加热的场合，需要在判断产生制冷剂的积存的基础上进行通电。这是因为，在一直通电的场合不仅使得设备的待机电力增大，而且对压缩机马达的寿命也产生影响。因此，需要在适当的情况下进行马达加热。

作为本实施方式，在空调装置中设置检测压缩机壳体温度和外气温度的装置，例如热敏电阻。热敏电阻为这样的装置，该装置一般作为在控制空调装置的基础上检测·控制温度的机构而被安装，作为在进行适当的控制的基础上具有足够的精度并且价格低廉的检测装置广泛得到利用。

为了实现本实施方式，需要至少检测压缩机壳体温度21及外气温度22，所以，需要如图2那样安装热敏电阻。另外，需要作为判断上述2个温度的检测条件、判断对压缩机马达的通电的控制装置的控制板23。

下面，说明控制板23的动作。

控制板23比较压缩机壳体温度与外气温度，在条件式(1)成立了的场合，允许压缩机马达的加热，即马达通电。

[压缩机壳体温度]≤[外气温度]-α(α＝例如3℃)...(1)

在判断压缩机壳体温度与外气温度大体相同的场合，制冷剂积存到压缩机内部的可能性大。因此，控制板23使压缩机加热装置24动作，对压缩机1进行加热，从而避免压缩机内部的制冷剂积存。在上述条件中，在外气温度高的场合，尽管制冷剂积存的可能性变低，但在为至少与外气温度同等或以下的温度的场合，产生存在于室外机侧的制冷剂聚集到压缩机中的可能性。为此，最好不进行基于外气温度的条件设定。

在满足上述条件而对压缩机马达通电中下述条件式(2)成立了的场合，控制板23不进行压缩机马达的加热，即不进行马达通电。

[压缩机壳体温度]＞[外气温度]+α...(2)

上述条件式(2)为脱离了条件式(1)的条件，即，可以认为是避免了压缩机内的制冷剂积存的情况。在判断压缩机温度明显比外气温度更高的场合，可以认为制冷剂不大量存在于压缩机中，而是大量存在于室外换热器或储积器中，存在于压缩机内部的制冷剂量为即使进行驱动也被判断为没有问题的量。因此，本条件中的压缩机的过度的加热作为待机电力量，没有用处，被判断为低效率的状况，为此，最好不通电。

另外，在上述式(1)、(2)的条件都总是有效，在向空调装置供给着电源的期间总是有效。

在这里，说明在上述式(1)及式(2)中表示的常数α。这里的常数α为如图3所示那样用于由滞后建立向压缩机马达的通电温度条件的控制用常数。在如上述那样根据压缩机壳体温度和外气温度判断可否向压缩机马达通电的场合，存在出现压缩机壳体温度与外气温度接近的场合的通电动作的波动现象，即短时间内通电/非通电重复进行的现象的担心。为此，为了避免通电动作频繁地重复进行的现象，最好借助于常数α使控制温度条件滞后。

为了避免通电动作的波动现象，还具有这样的手段，即，设置用于在从通电ON(开始)向OFF(关停)切换时再次成为ON的禁止时间，从而强制地避免波动现象。然而，本方式随压缩机壳体的壁厚、壳体周围的绝热状况等各种因素的不同而时刻在变化，所以，为了进行禁止时间设定，需要对各装置进行调整，不方便。为此，如上述那样，通过使可否向压缩机马达通电的控制温度条件滞后，与装置状态无关地判断的手法非常富有方便性。

图6及图7为表示本发明实施方式1的控制板23的动作的流程图，图6为用于起动与控制板的本控制相关的功能(以下称为控制功能)的起动用流程图，图7为表示与控制板的控制功能相关的动作流程的主流程图。

下面，使用图2及图6说明控制板23的动作。

控制板23如接通电源，则按照图6的起动用流程图进行动作，在压缩机停止之前，重复实施步骤S601，进行待机，如压缩机1停止(步骤S601的是)，则起动控制功能(步骤S602)。

如控制功能被起动，则控制板23根据图7的流程，首先将外气温度热敏电阻22检测出的外气温度取入，并且将压缩机壳体热敏电阻21检测出的压缩机的壳体温度取入(步骤S701～S702)。然后，控制板23将压缩机的壳体温度TCS与从外气温度TO减去了阈值α后获得的温度TO1进行比较(步骤S703)，如压缩机的壳体温度TCS比温度TO1低，则判断制冷剂正向压缩机1内积存，使加热装置动作，对压缩机1进行加热(步骤S704)，返回到步骤S701。在步骤S703的比较中，如压缩机的壳体温度TCS不比温度TO1低，则判断在压缩机1内未积存大量的制冷剂，然后，将压缩机的壳体温度TCS与在外气温度TO加上了阈值α后获得的温度TO2进行比较(步骤S705)。然后，如压缩机的壳体温度TCS比温度TO2高，则在压缩机1内未积存制冷剂，所以，在压缩机加热装置的动作停止，停止了向压缩机的无用的加热(步骤S706)后，返回到步骤S701。另外，在步骤S705的比较中，如压缩机的壳体温度TCS比温度TO2高，则直接返回到步骤S701。

另外，作为设常数α为3℃的理由，列举出2个理由。

第一是因为，将成为可否向压缩机马达通电的条件的温度范围扩大为6℃(2α)，从而避免上述所示的频繁的通电动作的波动现象。作为实现上述方式的一例，在温度检测机构使用热敏电阻，但具有在检测温度产生误差的担心。因此，防止在α的值小的场合由热敏电阻检测误差频繁地产生通电切换，并且，即使为误差不太大的条件下，也具有延长重复通电切换周期的效果。

第二理由在于压缩机壳体温度与压缩机内部温度的温差。一般在容器内外产生的热流量用以下的式(3)表示。

Q＝A·K·ΔT...(3)

其中，设Q：热流量(W)，A：传热面积(m2)，K：导热系数(W/m2K)，ΔT：内外温差(K)。压缩机壳体一般用铁制材料制作，所以，导热系数比用其它的铝、铜这样的在制冷剂回路中使用的材料低。另外，压缩机壳体由于需要具有高的耐压性能，所以，制作得较厚。为此，在安装于压缩机壳体的外壳的热敏电阻的检测温度与壳体内部的制冷剂温度之间产生温差。在考虑到该温差的基础上，作为用于根据壳体外壳的温度与外气温度的差判断制冷剂的积存的阈值，设α＝3℃。

另一方面，作为一般现象，虽然在基于上述式(1)、(2)实现的控制手段中没有问题，但为了进一步提高抑制由制冷剂积存现象导致的压缩机不良的可靠性，控制板23能够如以下那样使式(1)、(2)分别变化为式(4)、(5)。

[压缩机壳体温度]≤[外气温度]-α+β(β＝例如2℃)...(4)

[压缩机壳体温度]＞[外气温度]+α+β...(5)

在即使为压缩机在油耗尽运行中极端地脆弱，或热敏电阻检测精度差等在判断为制冷剂积存运行时很少见的情况，也希望使压缩机加热装置动作的场合下，则控制板23如图4所示那样使用上述式(4)、(5)控制压缩机加热装置可否动作。但是，如常数β的数值大，则成为过剩保护，存在导致待机电力量的增加、压缩机寿命的下降的担心，需要加以注意。

本实施方式的控制方法为直接地判断制冷剂向压缩机内的积存而且按所需最低限度的电力供给时间避免上述积存现象的手段，所以，能够极力避免空调装置停止时的待机电力量，为对于设备整体节能化有用的方法。

在上述实施方式中，仅由必要的最低限度的装置、简易的控制式判断压缩机内的制冷剂积存，确定压缩机马达可否通电，为此，容易引入到一般的空调装置，另外，能够广泛地应用到具有压缩机构成制冷剂回路的全部制冷剂回路中，从这一手段的意义上来说有用。

实施方式2

另一方面，在具有由实施方式1说明了的图1那样的结构的制冷剂回路中，在作为按照图5所示那样在压缩机排出侧设置止回阀31的制冷剂回路的场合下，则可期待利用由实施方式1所示的压缩机加热控制方法获得负荷减轻的效果。

在本实施方式中，说明这样的方式。

存在如下的现象：在如上述那样在空调装置停止时压缩机成为了低压·低温状态的场合下，制冷剂流入到压缩机侧而产生制冷剂向压缩机的积存。这不仅从低压吸入侧产生逆流，来自高压排出侧的逆流也同时产生。因此，通过在排出侧追加止回阀，能够抑制从排出侧排出到了与压缩机排出管连接的换热器的制冷剂逆流到压缩机而流入到压缩机内的情况，减轻积存到压缩机中的制冷剂量。

本结构的最大的优点在于能够缩短向上述压缩机加热装置的通电时间。即，压缩机加热控制通过将热提供给制冷剂而按气体状维持制冷剂的状态，能够避免由冷冻机油的稀释、液体制冷剂产生的压缩机故障原因。如果由压缩机加热使压缩机内的制冷剂成为气体状态，则超出必要的制冷剂流到排出侧。

按照本实施方式，通过如上述那样在排出侧具有止回阀的结构，从而不仅能够抑制从排出侧逆流的制冷剂量，而且能够防止因为压缩机加热而排出了的多余的制冷剂的冷却返回。为此，由压缩机加热引起的能量消耗即使在长期待机中也可只需要较少的量。

实施方式3

另一方面，在具有由实施方式1说明了的图1那样的结构的制冷剂回路中，通过在停止压缩机加热装置的动作时进行抽空运行，可期待利用由实施方式1所示的压缩机加热控制方法获得负荷减轻的效果。

在本实施方式中，说明这样的方式。

所谓抽空运行，为用于将扩散到了制冷剂回路内的制冷剂收集到室外机侧的运行方法，主要为在空调装置拆卸时等使用的运行方法。在本实施方式中，极力地使减压装置节流，使积存在低压侧的制冷剂移动到排出侧，具体地说，移动到制热运行时的室内换热器。

借助于抽空运行，将由压缩机加热装置的动作从油分离的制冷剂赶出到排出侧，减少残存在压缩机内部的制冷剂量，从而可使得由压缩机加热引起的能量消耗即使在长期待机中也可只需要较少的量。

另外，在具有由实施方式2说明了的图5那样的结构的空调装置中，追加上述抽空运行控制，在此场合下能够由叠加效果进一步使得由压缩机加热引起的能量消耗即使在长期待机中也可只需要较少的量。

实施方式4

在图1或图5那样的制冷剂回路中，通过在空调机的运行停止时，进行上述抽空运行，从而能够预先将扩散而残存在制冷剂回路低压侧的制冷剂排出并聚集到压缩机的排出侧，运行停止时的预先存在于压缩机内的制冷剂量成为较少的量。即，由压缩机加热引起的能量消耗即使在长期待机中也可为较少的量。

符号的说明

1压缩机，2四通阀，3室内侧换热器，4减压装置，5室外侧换热器，6储积器，10室外机，20室内机，21压缩机壳体热敏电阻，22外气温度热敏电阻，23控制板，24压缩机加热装置，31压缩机止回阀

Claims (10)

1.一种空调装置，其特征在于，具有：

对构成制冷剂回路的压缩机的壳体温度进行检测的压缩机壳体温度检测装置，

检测外气温度的外气温度检测装置，以及

根据上述压缩机壳体温度检测装置的输出、上述外气温度检测装置的输出、预先设定了的阈值判断上述压缩机内的制冷剂积存是否产生的控制装置。

2.根据权利要求1所述的空调装置，其特征在于：上述控制装置在上述压缩机壳体温度检测装置的输出比上述外气温度检测装置的输出还要低预先设定了的阈值以上的场合下，判断上述压缩机内的制冷剂积存已产生。

3.根据权利要求1所述的空调装置，其特征在于：具有对上述压缩机的壳体进行加热的压缩机加热装置，

上述控制装置在根据上述压缩机壳体温度检测装置的输出、上述外气温度检测装置的输出、以及上述阈值判断产生了上述压缩机内的制冷剂积存的场合下，使上述压缩机加热装置动作，对上述压缩机的壳体加热。

4.根据权利要求3所述的空调装置，其特征在于：上述控制装置在检测到上述压缩机壳体温度检测装置的输出比上述外气温度检测装置的输出还要高预先设定了的值以上的温度的场合下，停止上述压缩机加热装置的动作。

5.根据权利要求1～4中任何一项所述的空调装置，其特征在于：上述阈值具有滞后。

6.根据权利要求1～5中任何一项所述的空调装置，其特征在于：具有连接到上述压缩机的排出侧配管的换热器，

在上述压缩机的排出侧配管处设有制冷剂逆流防止装置，该制冷剂逆流防止装置防止从上述压缩机排出了的制冷剂从上述换热器向上述压缩机的逆流。

7.根据权利要求3所述的空调装置，其特征在于：上述控制装置在检测到上述压缩机壳体温度检测装置的输出比上述外气温度检测装置的输出还要高预先设定了的值以上的温度的场合，停止上述压缩机加热装置的动作，并且进行抽空运行。

8.根据权利要求1～7中任何一项所述的空调装置，其特征在于：上述压缩机壳体温度检测装置和上述外气温度检测装置由热敏电阻构成。

9.根据权利要求3或4所述的空调装置，其特征在于：上述压缩机加热装置为安装在上述压缩机的壳体外部的加热器或上述压缩机内部的马达。

10.一种空调装置，具有用配管连接了压缩机、四通阀、室内机侧换热器、减压装置、室外机侧换热器而构成的制冷剂回路，其特征在于：

具有压缩机加热装置和控制装置，

该压缩机加热装置对上述压缩机的壳体进行加热，从油分离制冷剂；

该控制装置在使上述压缩机加热装置的动作停止的同时进行抽空运行，将由上述压缩机加热装置从油分离了的制冷剂赶出到排出侧，减少残存在上述压缩机内部的制冷剂量。

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