JP2001280715A - コンプレッサの保護方法 - Google Patents
コンプレッサの保護方法Info
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Abstract
を確実にコンプレッサマップ内で動作させる。 【解決手段】 制御装置(18)が、冷凍装置またはヒ
ートポンプの一部として動作するコンプレッサ(40)
を含む装置の飽和吸込温度(SST)と飽和吐出温度
(SDT)とを監視する。コンプレッサ(40)がその
コンプレッサマップの外で動作すると、制御装置(1
8)は、コンプレッサ(40)が確実にそのコンプレッ
サマップ内だけで動作するように制御を行う。このよう
な制御動作には、暖房モードにおける装置の凝縮器コイ
ルの除霜やユニットへの電力供給を停止することが含ま
れる。
Description
トポンプで使用されるコンプレッサの分野に関し、特
に、コンプレッサをその適切な動作パラメータ内に維持
することでコンプレッサを保護することに関する。
て比較的低温側から高温側へ熱(またはエネルギ)を移
す。低温側では、比較的低い圧力で冷媒が蒸発する。こ
れにより、液体が蒸気に変わり、空気、水、ブライン、
または地表であってもよい媒体から熱が抽出される。発
生した蒸気は、1つまたはそれ以上のコンプレッサを通
過して、ここで圧力が上昇する。高圧の蒸気は、コンプ
レッサから出た後に凝縮器に流入し、ここで液体に変わ
る。この段階で、冷媒から熱が、空気、水、ブライン、
または地表であってもよい他の媒体へ放出される。放出
される熱の量は、低温側で抽出された熱の量と低圧側
(低温側)から高圧側(高温側)へと蒸気冷媒を動かす
のに必要なエネルギを加えた値にほぼ等しい。
ることができるので、このユニットは暖房と冷房の両方
で使用することができる。2つのモードにおける冷媒サ
イクルは、基本的に同様である。
に動作するためには、冷媒と(空気、水、ブライン、ま
たは地表などの)媒体とのあいだに十分な温度差が存在
する必要がある。効率の観点からは、ヒートポンプは、
消費する(電気的)エネルギよりも大きな(熱的)エネ
ルギを供給することが望ましい。
コンプレッサである。各種類のコンプレッサは、関連す
るコンプレッサマップ、即ち飽和吸込温度と飽和吐出温
度の面積関数を有する。製造業者は、一般に、コンプレ
ッサがそのコンプレッサマップ内で動作している場合に
コンプレッサの信頼性を保証する。残念ながら、コンプ
レッサは、突然故障するまでユーザに気づかれることな
く、コンプレッサマップの外側で動作するおそれがあ
る。
置が、冷凍機またはヒートポンプの一部として動作する
コンプレッサを含む装置の飽和吸込温度と飽和吐出温度
とを監視する。コンプレッサが、そのコンプレッサマッ
プから外れて動作すると、制御装置は、コンプレッサが
そのコンプレッサマップ内で確実に動作するように制御
を行う。このような制御動作には、装置が暖房モードの
場合における凝縮器コイルの除霜やユニットへの電力供
給の停止が含まれる。
または冷凍装置で使用される少なくとも1つのコンプレ
ッサの保護方法は、(a)上記少なくとも1つのコンプ
レッサの飽和吸込温度(以下SSTと略す)を求め、
(b)上記少なくとも1つのコンプレッサの飽和吐出温
度(以下SDTと略す)を求め、(c)上記少なくとも
1つのコンプレッサに対して第1及び第2のリミットを
定め、(d)上記少なくとも1つのコンプレッサに対し
て、第1及び第2のリミットに関連して第1及び第2の
特定の性能マージンを定め、(e)第1及び第2のリミ
ットと第1及び第2の性能マージンとに基づいて、上記
少なくとも1つのコンプレッサが好適な領域内で動作し
ているかどうかを判断して、好適な領域内で動作してい
ない場合に、続いて処置を講じることを含む。
または冷凍装置で使用される少なくとも1つのコンプレ
ッサの保護方法は、(a)上記少なくとも1つのコンプ
レッサの飽和吸込温度(SST)を求め、(b)上記少
なくとも1つのコンプレッサの飽和吐出温度(SDT)
を求め、(c)上記少なくとも1つのコンプレッサに対
して第1及び第2のリミットを定め、(d)上記少なく
とも1つのコンプレッサに対して、第1及び第2のリミ
ットに関連して第1及び第2の特定の性能マージンを定
め、(e)SSTを特定の温度と比較して、SSTが特
定の温度よりも低ければ、装置内に動作しているコンプ
レッサがあれば、1つのコンプレッサへの電力供給を停
止し、SSTが特定の温度以上であれば、SSTを第1
のリミットと第1の性能マージンとの和と比較し、
(f)SSTが第1のリミットと第1の性能マージンと
の和以下の場合に、SSTが第1のリミットよりも高い
かどうかを判断し、(g)SSTが第1のリミットと第
1の性能マージンとの和よりも高い場合に、凝縮器コイ
ルの結霜が特定の割合よりも大きいかどうかを判断し、
特定の割合よりも大きいときには、コイルを除霜し、特
定の割合より大きくなければ、装置内に動作しているコ
ンプレッサがあれば、1つのコンプレッサへの電力供給
を停止し、(h)SSTが第1のリミットよりも高く、
かつSSTが第1のリミットと第1の性能マージンとの
和以下の場合に、SDTの変化率が特定の値よりも大き
いかどうかを判断し、特定の値よりも大きくなければ、
SDTの変化率が特定の値よりも大きいかどうかを定期
的に判断し、特定の値より大きければ、コイルの結霜が
特定の割合よりも大きいかどうかを判断し、特定の割合
よりも大きいときには、コイルを除霜し、特定の割合よ
り大きくなければ、装置内に動作しているコンプレッサ
があれば、1つのコンプレッサへの電力供給を停止し、
(i)SSTが第1のリミット以下の場合に、SDTが
第2のリミットと第2の性能マージンとの差分よりも高
いかどうかを判断し、この差分よりも高いときには、コ
ンプレッサへの電力供給を禁止し、この差分より高くな
ければ、必要に応じてコンプレッサへの電力供給を許可
することを含む。
トポンプまたは冷凍機にも適用可能であるが、以下の説
明では、空気対水方式のヒートポンプに主に焦点を当て
ている。
マップが、飽和吸込温度(以下SSTと略す)と飽和吐
出温度(以下SDTと略す)のパラメータ内の動作領域
を示している。線によって囲まれた領域は、所定のコン
プレッサの安全な動作領域である。
XVを介して蒸発器30と流体的に連通している。蒸発
器30からの蒸気は、コンプレッサ40へ移動し、ここ
で蒸気は、凝縮器20に入る前に液化されるとともに加
圧される。好ましくは吸込圧力変換器である変換器60
は、吸込圧力を求めて、飽和圧力と飽和温度との間の周
知の単純な線形の関係に基づいて吸込圧力を飽和吸込温
度SSTに変換する。好ましくは吐出圧力変換器である
変換器70は、吐出圧力を求めて、この吐出圧力を飽和
吐出温度SDTに変換する。適切な温度を直接読み取る
サーミスタは、選択的に使用され得るが、好ましい圧力
変換器の方が正確性が高いと考えられている。SSTと
SDTは、制御装置18によって読み取られる。制御装
置18は、マイクロ制御装置またはCPUとすることが
でき、特定のコンプレッサのために予めプログラムする
ことが可能であり、また、必要に応じて異なるコンプレ
ッサのために選択的にプログラムすることが可能であ
る。
読み取られたSSTとSDTは、図示のフローチャート
に従って処理される。ステップ110で、15秒毎にS
STを測定する。SSTは、ステップ120で、制御さ
れる特定のユニットのコンプレッサマップに基づいてコ
ンプレッサの製造業者によって提供された、“X”とし
て示されている所定の温度と比較される。“リミット
1”、“リミット2”、“Y”(ステップ140,15
0)及び“Z”(ステップ160,170)として示さ
れている値もコンプレッサマップに基づいている。例え
ば、キャリアコーポレイションの型番30RH17/2
1/26/33/40/50/60/70/80/90
/100/120/140/160/200/240で
は、リミット1=68°F,リミット2=150°F,
X=−4°F,Y=10°F,Z=2°Fである。
25で1つのコンプレッサの電力供給を停止する。SS
TがX°Fよりも高ければ、ステップ140で示すよう
に、SSTがリミット1よりも所定の値“Y”だけ高い
かどうかを判断する。YESであれば、本願と同時に出
願された米国特許出願第09/525348号、名称
「可逆ヒートポンプの除霜制御」で説明されているよう
に、ステップ142でコイルの結霜を確認する。コイル
の結霜が75%よりも大きければ、ステップ144で示
すようにコイルを除霜する。コイルの結霜が75%より
も小さければ、ステップ146で示すように1つのコン
プレッサへの電力供給を停止する。
°F以下であれば、ステップ150で、SSTがリミッ
ト1よりも大きいかどうかを確認するために、SSTの
値を確認する。SSTがリミット1より大であれば、ス
テップ152でSDTの変化率を確認し、例えば1.1
°F/分などの特定の値よりも大きいかどうかを確認す
る。厳密な値は、制御するコンプレッサによって決ま
る。変化率が1.1°F/分よりも大きければ、ステッ
プ154でコイルの結霜の割合を確認する。変化率が
1.1°F/分以下であれば、図3で3分として示され
ている特定の時間がきたら変化率を再度確認する。ステ
ップ154でコイルの結霜の割合が75%よりも大きけ
れば、ステップ158でコイルを除霜し、結霜の割合が
75%より大きくなければ、ステップ156で1つのコ
ンプレッサへの電力供給を停止する。
ッサが通常のSST範囲内で動作している場合には、ス
テップ160でSDTがリミット2から安全マージン
“Z”を引いた値よりも高いかどうかを判断する。YE
Sであれば、ステップ162でコンプレッサへの電力供
給を禁止する。NOであれば、ステップ170で示すよ
うに、必要に応じて安全にコンプレッサへの電力供給を
許可することができる。
プレッサマップ内で動作し、即ち、コンプレッサの寿命
及び信頼性を保証する製造業者の保証規定によって保証
されることを確実にする。
を参照して説明したが、当業者であれば分かるように、
本発明は、好適実施例に限定されるものではなく、請求
項によって定められる本発明の範囲から逸脱することな
く、種々の変更などを行うことができる。
Claims (5)
- 【請求項1】 ヒートポンプまたは冷凍装置で使用され
る少なくとも1つのコンプレッサの保護方法であって、 前記少なくとも1つのコンプレッサの飽和吸込温度を求
め、 前記少なくとも1つのコンプレッサの飽和吐出温度を求
め、 前記少なくとも1つのコンプレッサに対して第1のリミ
ットと第2のリミットとを定め、 前記少なくとも1つのコンプレッサに対して、前記第1
及び第2のリミットに関連して特定の第1の性能マージ
ンと第2の性能マージンとを定め、 前記飽和吸込温度を特定の温度と比較し、該飽和吸込温
度が該特定の温度よりも低ければ、前記装置内でコンプ
レッサが運転されていれば、1つのコンプレッサを除負
荷し、前記飽和吸込温度が前記特定の温度以上であれ
ば、該飽和吸込温度を前記第1のリミットと前記第1の
性能マージンとの和と比較し、 前記飽和吸込温度が前記第1のリミットと前記第1の性
能マージンとの和以下の場合に、前記飽和吸込温度が前
記第1のリミットよりも高いかどうかを判断し、 前記飽和吸込温度が前記第1のリミットと前記第1の性
能マージンとの和よりも高い場合に、凝縮器コイルの結
霜が特定の割合よりも大きいかどうかを判断し、特定の
割合よりも大きければ、前記コイルを除霜し、特定の割
合よりも大きくなければ、前記装置内で運転されている
コンプレッサの1つを除負荷し、 前記飽和吸込温度が前記第1のリミット以下の場合に、
前記飽和吐出温度の変化率が特定の値よりも大きいかど
うかを判断し、特定の値よりも大きくなければ、前記飽
和吐出温度の変化率が前記特定の値よりも大きいかどう
かを定期的に判断するようにし、この特定の値よりも大
きいときには、前記コイルの結霜が前記特定の割合より
も大きいかどうかを判断し、前記特定の割合より大きけ
れば、前記コイルを除霜し、前記特定の割合より大きく
なければ、前記装置内でコンプレッサが運転していれ
ば、1つのコンプレッサを除負荷し、 前記飽和吸込温度が前記第1のリミットよりも高く、か
つ該飽和吸込温度が前記第1のリミットと前記第1の性
能マージンとの前記和以下の場合に、前記飽和吐出温度
が前記第2のリミットと前記第2の性能マージンとの差
分よりも高いかどうかを判断し、高ければ、コンプレッ
サの負荷を禁止し、高くなければ、必要に応じてコンプ
レッサの負荷を許可することを含むことを特徴とするコ
ンプレッサの保護方法。 - 【請求項2】 前記第1の性能マージンは、10°Fで
あり、 前記第2の性能マージンは、2°Fであることを特徴と
する請求項1記載のコンプレッサの保護方法。 - 【請求項3】 ヒートポンプまたは冷凍装置で使用され
る少なくとも1つのコンプレッサの保護方法であって、 前記少なくとも1つのコンプレッサの飽和吸込温度を求
め、 前記少なくとも1つのコンプレッサの飽和吐出温度を求
め、 前記少なくとも1つのコンプレッサに対して第1のリミ
ットと第2のリミットとを定め、 前記少なくとも1つのコンプレッサに対して、前記第1
及び第2のリミットに関連して特定の第1の性能マージ
ンと第2の性能マージンとを定め、 前記第1及び第2のリミットと前記第1及び第2の性能
マージンとに基づいて、前記少なくとも1つのコンプレ
ッサが好ましい領域で動作しているかどうかを判断し、
好ましい領域で動作していなければ、次の処置を講じる
ことを含むことを特徴とするコンプレッサの保護方法。 - 【請求項4】 前記少なくとも1つのコンプレッサが好
ましい領域で動作しているかどうかを判断することは、
更に、 前記飽和吸込温度を特定の温度と比較し、該飽和吸込温
度が該特定の温度よりも低ければ、前記装置内でコンプ
レッサが運転されていれば、1つのコンプレッサを除負
荷し、前記飽和吸込温度が前記特定の温度以上であれ
ば、該飽和吸込温度を前記第1のリミットと前記第1の
性能マージンとの和と比較し、 前記飽和吸込温度が前記第1のリミットと前記第1の性
能マージンとの和以下の場合に、前記飽和吸込温度が前
記第1のリミットよりも高いかどうかを判断し、 前記飽和吸込温度が前記第1のリミットと前記第1の性
能マージンとの和よりも高い場合に、凝縮器コイルの結
霜が特定の割合よりも大きいかどうかを判断し、特定の
割合よりも大きければ、前記コイルを除霜し、特定の割
合よりも大きくなければ、前記装置内で運転されている
コンプレッサの1つを除負荷し、 前記飽和吸込温度が前記第1のリミット以下の場合に、
前記飽和吐出温度の変化率が特定の値よりも大きいかど
うかを判断し、特定の値よりも大きくなければ、前記飽
和吐出温度の変化率が前記特定の値よりも大きいかどう
かを定期的に判断するようにし、この特定の値よりも大
きいときには、前記コイルの結霜が前記特定の割合より
も大きいかどうかを判断し、前記特定の割合より大きけ
れば、前記コイルを除霜し、前記特定の割合より大きく
なければ、前記装置内でコンプレッサが運転していれ
ば、1つのコンプレッサを除負荷し、 前記飽和吸込温度が前記第1のリミットよりも高く、か
つ該飽和吸込温度が前記第1のリミットと前記第1の性
能マージンとの前記和以下の場合に、前記飽和吐出温度
が前記第2のリミットと前記第2の性能マージンとの差
分よりも高いかどうかを判断し、高ければ、コンプレッ
サの負荷を禁止し、高くなければ、必要に応じてコンプ
レッサの負荷を許可することを含むことを特徴とする請
求項3記載のコンプレッサの保護方法。 - 【請求項5】 前記第1の性能マージンは、10°Fで
あり、 前記第2の性能マージンは、2°Fであることを特徴と
する請求項3記載のコンプレッサの保護方法。
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