JP2006118788A

JP2006118788A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2006118788A
Application number: JP2004306665A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Yano; 謙一郎矢野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-10-21
Filing date: 2004-10-21
Publication date: 2006-05-11

Abstract

【課題】通常の冷凍サイクル制御に使用する検出器でオイルフォーミングを正確に検出し、簡単な構成で圧縮機の信頼性を向上すること。
【解決手段】冷媒圧縮機と、四方弁、室外側熱交換器、減圧膨張弁、室内側熱交換器を環状に接続し冷媒回路を構成し、圧縮機の回転速度を制御する制御回路を設け、圧縮機起動時、圧縮機吐出冷媒の過熱度が所定値以上となったとき前記圧縮機の回転数を高くするようにしたものでこの構成をなすことにより、簡単な構成で圧縮機の信頼性を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は冷媒圧縮機の運転制御を搭載した空気調和機に関するものである。

圧縮機の起動時に圧縮機内のオイルに寝込んだ冷媒がフォーミング状態となり、圧縮機内のオイルが不足するオイルフォーミングの現象が発生すると、圧縮機の摺動部が潤滑不良となり、圧縮機の寿命が低下し、最悪の場合は圧縮機が故障する。オイルフォーミングは起動時の圧縮機の回転数が高いほど激しくなるが、ある一定の回転数以下ではオイルフォーミングは穏やかで、圧縮機内のオイルは不足には至らない。そこで、従来、圧縮機の回転数を制御できる空気調和機においては、起動時、ある一定の回転数で圧縮機を運転し、オイル中の冷媒の寝込みが解消された後、圧縮機を所定の必要回転数で運転する制御を行っている（例えば、特許文献１参照）。

冷媒圧縮機１は周波数可変圧縮機で、その電源周波数を変化させることにより圧縮機の回転数を変化させ、容量を制御するものである。この冷媒圧縮機１から吐出された冷媒は、四方弁3をとおり、暖房時は室内側熱交換器４で液化凝縮され、減圧膨張弁５で減圧膨張し、室外側熱交換器６で、被冷却物質より吸熱し、四方弁３を経て冷媒圧縮機１へ吸入される。２は前記冷媒圧縮機１の回転数を制御する制御装置であり、８はアキュムレータ７の気液分離状態を検出する検出器である。

この空気調和機では、アキュムレータ７内の気液分離状態を検出する検出器8により、アキュムレータ内の液冷媒が所定値以下になるまで、ある一定の周波数で運転することによりオイルフォーミングを抑制し、圧縮機内のオイル不足を防止する。
特開昭６２−１５５４７２号公報

しかしながら、前記従来の構成では、アキュムレータ内の液冷媒量によりオイルフォーミングを検出するとしているが、アキュムレータ内の液冷媒が所定値以下となったときでも、圧縮機のオイル内に、まだ冷媒が寝込んでオイルフォーミングが発生している場合は検出できないという課題がある。

さらに、アキュムレータ内に検出器を備える必要があるが、アキュムレータは耐圧容器なので、製品に組み込んだ後、検出器が故障した場合、検出器だけの交換は非常に困難である。

また、検出器の電源及び検出信号用の電気ケーブルをアキュムレータ内から外部へ通す際の封止構造にも注意が必要である。またさらに、アキュムレータ内の液冷媒量を把握するために、検出器、電気ケーブルの封止部材が必要で製品のコストも高くなってしまう。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、通常の冷凍サイクル制御に使用する検出器でオイルフォーミングを正確に検出し、簡単な構成で圧縮機の信頼性を向上させた空気調和機の提供を目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、圧縮機起動時、圧縮機吐出冷媒の過熱度が所定値以上となったとき前記圧縮機の回転数を高くすることを特徴とした
ものである。

これによって、オイルフォーミングの状態に応じた圧縮機の起動制御を行うことができる。

本発明の空気調和機は、通常の冷凍サイクル制御に使用する検出器でオイルフォーミングを正確に検出し、簡単な構成で圧縮機の信頼性を向上させることができる。

第１の発明は冷媒圧縮機と、四方弁、室外側熱交換器、減圧膨張弁、室内側熱交換器を環状に接続し冷媒回路を構成し、圧縮機の回転速度を制御する制御回路を設け、圧縮機起動時、圧縮機吐出冷媒の過熱度が所定値以上となったとき前記圧縮機の回転数を高くすることを特徴とすることにより、オイルフォーミングの状態に応じた圧縮機の起動制御を行うことができ、圧縮機の信頼性を向上させることができる。
第２の発明は、特に、第１の発明の空気調和機を、吐出温度と吐出圧力の検出値により圧縮機吐出冷媒の過熱度を求めることを特徴とすることにより、通常の冷凍サイクル制御に使用する検出器でオイルフォーミングを正確に検出し、簡単な構成で圧縮機の信頼性を向上させることができる。

第３の発明は、特に、第１の発明の空気調和機を、吐出温度と凝縮温度の検出値により圧縮機吐出冷媒の過熱度を求めることを特徴とすることにより、圧力センサを持たない通常の冷凍サイクル制御に使用する検出器でオイルフォーミングを正確に検出し、簡単な構成で圧縮機の信頼性を向上させることができる。

第４の発明は、特に、第２〜３のいずれかの発明の空気調和機を、圧縮機起動時、圧縮機吐出冷媒の過熱度が所定値以上となるまで圧縮機を加熱することを特徴とすることにより、圧縮機の信頼性を向上させ、さらに起動制御時間を短縮し快適性を向上することができる。

第５の発明は、特に、第２〜３のいずれかの発明の空気調和機を、圧縮機の吐出冷媒の一部を圧縮機吸入側へ戻すバイパス冷媒回路と、バイパス回路を開閉するバイパス弁を備え、圧縮機起動時、圧縮機吐出冷媒の過熱度が所定値以上となるまで前記バイパス弁を開くことを特徴とすることにより、圧縮機の信頼性を向上させ、さらに起動制御時間を短縮し快適性を向上することができる。

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。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における空気調和機の制御装置回路図を示すものである。

冷媒圧縮機2１は周波数可変圧縮機で、その電源周波数を変化させることにより圧縮機の回転数を変化させ、容量を制御するものである。この冷媒圧縮機２１から吐出された冷媒は、四方弁２２をとおり、冷房時は室外側熱交換器2３で液化凝縮され、減圧膨張弁２４で減圧膨張し、室内側熱交換器２５で吸熱し、暖房時は室内側熱交換器２５で液化凝縮され、減圧膨張弁２４で減圧膨張し、室外側熱交換器２３で吸熱し、四方弁２２を経て冷媒圧縮機2１へ吸入される。

２６は前記冷媒圧縮機２１の回転数を制御する制御装置で、２７は吐出温度センサ、２８は吐出圧力センサ、２９は冷房時の凝縮温度を検出する室外熱交温度センサ、３０は暖房時の凝縮温度を検出する室内熱交温度センサ、３１は圧縮機のオイルを加熱するための圧縮機加熱手段、３２は吐出冷媒を吸入側へバイパスする冷媒回路を開閉するバイパス弁である。

以上のように構成された空気調和機について、以下その動作、作用を説明する。
圧縮機内部でオイルフォーミングが発生すると、フォーミングで気化した飽和ガス冷媒が吐出ガス冷媒に加わるため吐出冷媒の過熱度が小さくなり、フォーミングが激しいほどさらに過熱度が小さくなる。本発明では過熱度でオイルフォーミングを検知することにより、オイルフォーミングの状態に応じた起動制御を行うことを特徴としている。

図２は、本発明の実施の形態1における動作フローチャートである。

まずＳＴＥＰ１でオイルフォーミングが発生してもオイル不足にならない所定の初期回転数で圧縮機の運転を開始し、吐出温度センサ２７と吐出圧力センサ２８で吐出温度と吐出圧力を検出する（ＳＴＥＰ２）。

次に所定周期毎にＳＴＥＰ２の検出値より吐出過熱度を算出する（ＳＴＥＰ３）。

算出した吐出過熱度を所定値と比較し、所定値以上であればＳＴＥＰ６へ進み、所定値以上でない場合はＳＴＥＰ５へ進む（ＳＴＥＰ４）。

ＳＴＥＰ５では圧縮機加熱のためクランクケースヒーター３１をオンしＳＴＥＰ３へ戻る。一方ＳＴＥＰ６ではクランクケースヒーター３１をオフして圧縮機回転数を所定値高くして起動制御を終了する。

このように吐出過熱度が所定値未満でオイルフォーミングが発生しているときにはフォーミングが穏やかでオイル不足に至らない初期の回転数を維持しながらクランクケースヒーター３１をオンさせ、オイル中の寝込み冷媒をより早く解消し、さらに、吐出過熱度の検出により、オイルフォーミングがおさまれば速やかに起動制御を終了することができる。

従って従来の技術のように、アキュムレータ内の液冷媒量によりオイルフォーミングを検出する間接的な検出方法によらず、通常の冷凍サイクル制御に使用する検出器でオイルフォーミングを正確に検出し、簡単な構成で圧縮機の信頼性を向上した空気調和機を提供することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態において、空気調和機の制御装置回路図は同一であり説明を省略する。

以上のように構成された空気調和機について、以下その動作、作用を説明する。

図３は、本発明の実施の形態２における動作フローチャートである。

まずＳＴＥＰ１でオイルフォーミングが発生してもオイル不足にならない所定の初期回転数で圧縮機の運転を開始し、吐出温度センサ２７と冷房時は室外熱交温度センサ２９、暖房時は室内熱交温度センサ３０で凝縮温度を検出する（ＳＴＥＰ２）。

次に所定周期毎にＳＴＥＰ２の検出値より吐出過熱度を算出する（ＳＴＥＰ３）。算出
した吐出過熱度を所定値と比較し、所定値以上であればＳＴＥＰ６へ進み、所定値以上でない場合はＳＴＥＰ５へ進む（ＳＴＥＰ４）。

ＳＴＥＰ５ではバイパス弁３２を開けてＳＴＥＰ３へ戻る。一方ＳＴＥＰ６ではバイパス弁３２を閉じて圧縮機回転数を所定値高くして起動制御を終了する。

このように吐出過熱度が所定値未満でオイルフォーミングが発生しているときにはフォーミングが穏やかでオイル不足に至らない初期の回転数を維持しながらバイパス弁３２を開けることにより、吐出ガスによる加熱でオイル中の寝込み冷媒をより早く解消し、さらに、吐出過熱度の検出により、オイルフォーミングがおさまれば速やかに起動制御を終了することができる。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、通常の冷凍サイクル制御に使用する検出器でオイルフォーミングを正確に検出し、簡単な構成で圧縮機の信頼性を向上させることが可能となるので、圧縮機の回転速度が制御できる冷蔵庫等冷凍機の制御の用途にも適用できる。

本発明の第１および第２の実施の形態における空気調和機の制御装置回路図本発明の実施の形態1における動作フローチャート本発明の実施の形態２における動作フローチャート従来の空気調和機の制御装置回路図

符号の説明

２１圧縮機
２２四方弁
２３室外側熱交換器
２４減圧膨張弁
２５室内側熱交換器

Claims

冷媒圧縮機と、四方弁、室外側熱交換器、減圧膨張弁、室内側熱交換器を環状に接続し冷媒回路を構成し、圧縮機の回転速度を制御する制御回路を設け、圧縮機起動時、圧縮機吐出冷媒の過熱度が所定値以上となったとき前記圧縮機の回転数を高くすることを特徴とした空気調和機。
吐出温度と吐出圧力の検出値により圧縮機吐出冷媒の過熱度を求めることを特徴とした、請求項1記載の空気調和機。
吐出温度と凝縮温度の検出値により圧縮機吐出冷媒の過熱度を求めることを特徴とした、請求項1記載の空気調和機。
圧縮機加熱手段を備え、圧縮機起動時、圧縮機吐出冷媒の過熱度が所定値以上となるまで圧縮機を加熱することを特徴とした、請求項２〜３のいずれかに記載の空気調和機。
圧縮機の吐出冷媒の一部を圧縮機吸入側へ戻すバイパス冷媒回路と、バイパス回路を開閉するバイパス弁を備え、圧縮機起動時、圧縮機吐出冷媒の過熱度が所定値以上となるまで前記バイパス弁を開くことを特徴とした、請求項２〜３のいずれかに記載の空気調和機。