JP2008249288A

JP2008249288A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2008249288A
Application number: JP2007093247A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Kanzaki; 秀幸神崎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2008-10-16

Abstract

【課題】空気調和機において、圧縮機内部の潤滑油を確保し、圧縮機の信頼性を向上させる。
【解決手段】吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段１１と能力可変型圧縮機１内部の冷媒および潤滑油の温度を検出する圧縮機内部温度検出手段１２を設置し、前記の圧力と温度の過熱度が所定値より低いときには、マイクロコンピュータ１５を内蔵する制御装置により、絞り装置５や能力可変型圧縮機１を制御し、室内熱交換器６より排出される冷媒の過熱度を上げて、圧縮機１内部の潤滑油を確保する。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機に係り、圧縮機近傍の圧力と温度の検出によって、絞りや能力可変型圧縮機を制御する空気調和機に関するものである。

従来、この種の空気調和機は、室内側熱交換器における冷媒の飽和温度を検出する飽和温度検出センサと圧縮機に吸入される冷媒の吸入温度を検出する吸入温度検出センサによって得られる検出温度によって制御されていた。

一般に室内熱交換器から排出された冷媒は圧縮機に戻される際に圧縮機の潤滑油の中にいくらか溶け込む。潤滑油に溶け込んだ冷媒の割合を示す希釈度は、（潤滑油に溶け込んだ冷媒重量）／（潤滑油に溶け込んだ冷媒重量＋潤滑油重量）として定義される。

希釈度が所定の値より高い場合、すなわち潤滑油に溶け込んだ冷媒重量が所定値より多い場合は、圧縮機は円滑に作動しにくくなり、停止する恐れがある。このような事を避けるために、例えば一例として図９に示すように、圧縮機内に潤滑油に溶け込んだ冷媒の割合を示す希釈度測定用の希釈度センサ２０を設け、この希釈度センサに希釈度が所定値を越えた場合には、絞り装置にて流量を小さくしている（例えば、特許文献１参照）。
特開平０５−００５５６２号公報

しかしながら、前記の構成では、汎用性の少ない希釈度センサのコストが高いことや組立における生産性が悪いという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、低コストで希釈度センサを圧縮機に設置することがないため生産性に優れ、圧縮機近傍の圧力と温度検出によって、絞りや能力可変型圧縮機を制御し、圧縮機内の潤滑油を確保する空気調和機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の請求項１の空気調和機は、吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と能力可変型圧縮機内部の冷媒および潤滑油の温度を検出する能力可変型圧縮機内部温度検出手段を設置し、前記の圧力と温度の過熱度が所定値より低いときには、制御装置より絞り装置にて流量を少なくするものである。

これによって、汎用性のある圧力検出手段や温度検出手段を使用することで、高価な希釈度センサを使用することなく、圧縮機内部の冷媒と潤滑油の状態を把握し、絞り装置にて制御することができる。

また、本発明の請求項２の空気調和機は、吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と能力可変型圧縮機の吐出部の温度を検出する吐出温度検出手段を設置し、前記の圧力と温度の過熱度が所定値より低いときには、制御装置より絞り装置にて流量を少なくするものである。

これによって、汎用性のある圧力検出手段や温度検出手段を使用することで、生産性に優れ、高価な希釈度センサを使用することなく、圧縮機内部温度と相関関係にある、吐出温度を検出することで、圧縮機内部の冷媒と潤滑油の状態を把握し、絞り装置にて制御することができる。

また、本発明の請求項３の空気調和機は、吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と能力可変型圧縮機内部の冷媒および潤滑油の温度を検出する能力可変型圧縮機内部温度検出手段を設置し、前記の圧力と温度の過熱度が所定値より低いときには、制御装置より能力可変型圧縮機の運転周波数を高くさせるものである。

これによって、汎用性のある圧力検出手段や温度検出手段を使用することで、高価な希釈度センサを使用することなく、圧縮機内部の冷媒と潤滑油の状態を把握し、能力可変型圧縮機の運転周波数を高くすることができる。

また、本発明の請求項４の空気調和機は、吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と能力可変型圧縮機の吐出部の温度を検出する吐出温度検出手段を設置し、前記の圧力と温度の過熱度が所定値より低いときには、制御装置より能力可変型圧縮機の運転周波数を高くさせるものである。

これによって、汎用性のある圧力検出手段や温度検出手段を使用することで、生産性に優れ、高価な希釈度センサを使用することなく、圧縮機内部温度と相関関係にある、吐出温度を検出することで、圧縮機内部の冷媒と潤滑油の状態を把握し、能力可変型圧縮機の運転周波数を高くすることができる。

本発明の空気調和機は、能力可変型圧縮機内の潤滑油不足を未然に防ぎ、低コストで生産性に優れた空気調和機を提供することができる。

第１の発明は、吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と能力可変型圧縮機内部の冷媒および潤滑油の温度を検出する能力可変型圧縮機内部温度検出手段を設置し、前記の圧力と温度の過熱度が所定値より低いときには、制御装置より絞り装置にて流量を少なくすることにより、室内側熱交換器から排出される冷媒の中の液体状態として残留する部分の割合が減少し、潤滑油に溶解しにくい気体状態の割合が増加し、このことによって希釈度を下げることができる。

第２の発明は、吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と能力可変型圧縮機内部温度と相関関係にある吐出温度を検出する吐出温度検出手段を設置し、前記の圧力と温度の過熱度が所定値より低いときには、制御装置より絞り装置にて流量を少なくすることにより、室内側熱交換器から排出される冷媒の中の液体状態として残留する部分の割合が減少し、潤滑油に溶解しにくい気体状態の割合が増加し、このことによって希釈度を下げることができる。

第３の発明は、吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と能力可変型圧縮機内部の冷媒および潤滑油の温度を検出する能力可変型圧縮機内部温度検出手段を設置し、前記の圧力と温度の過熱度が所定値より低いときには、制御装置より能力可変型圧縮機の運転周波数を高くさせることにより、循環する冷媒量が増加させ、室内側熱交換器から排出される冷媒の中の液体状態として残留する部分の割合が減少し、潤滑油に溶解しにくい気体状態の割合が増加し、このことによって希釈度を下げることができる。

第４の発明は、吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と能力可変型圧縮機内部温度と相関関係にある吐出温度を検出する吐出温度検出手段を設置し、前記の圧力と温度の過熱度が所定値より低いときには、制御装置より能力可変型圧縮機の運転周波数を高くさせることにより、循環する冷媒量が増加させ、室内側熱交換器から排出される冷媒の中の液体状態として残留する部分の割合が減少し、潤滑油に溶解しにくい気体状態の割合が増加し、このことによって希釈度を下げることができる。

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、以下に記載する実施の形態により本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるブロック図である。

図１において、矢印は冷房運転時におけるフロン等の冷媒の流れを表す。能力可変型圧縮機１は低圧の気体状態にある冷媒を断熱圧縮する。能力可変型圧縮機１の出口には吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段１１と能力可変型圧縮機１の内部の冷媒および潤滑油の温度を検出する内部温度検出手段１２が設けられている。

能力可変型圧縮機１から排出された高圧常温の気体状態にある冷媒は、冷房サイクルと暖房サイクルとの切り替えをする四方弁２を介して室外側熱交換器３に送られる。室外熱交換器３に入った高圧常温の気体状態にある冷媒は、室外側送風機４によって、外部へ放熱し、高圧常温の液体状態となる。

室外熱交換器３から排出される液体状態の冷媒は絞り装置５に入り、ここで冷媒は断熱膨張して低圧低温の液体と気体の混合状態になる。絞り装置５から排出された冷媒は室内側熱交換器６に送られる。

室内側熱交換器６に送られた液体と気体の混合状態にある冷媒の液体部分は、室内側熱交換器６の入口から出口へ移動する間に、室内側送風機７によって、室内空気等の被冷却物から潜熱として熱を奪い、被冷却物を冷却しながら気体状態になる。

室内側熱交換器６から排出された冷媒は四方弁２を介して能力可変型圧縮機１に戻される。

また室内側熱交換器６には、冷媒の飽和温度を検出する飽和温度検出手段１３が設けられている。また四方弁２から能力可変型圧縮機１に至る管路には、能力可変型圧縮機１に吸入される冷媒の吸入温度を検出する吸入温度検出手段１４が設けられている。これらの飽和温度検出手段１３および吸入温度検出手段１４は、これらの検出温度から室内熱交換器６の加熱度を演算するためのものである。

図２は本発明の実施の形態１における制御手段と圧力検出手段および温度検出手段の関係を示すブロック図である。

図２に示すように、吐出圧力検出手段１１、内部温度検出手段１２、飽和温度検出手段１３、吸入温度検出手段１４の出力信号は制御手段としてのマイクロコンピュータ１５のＩ／Ｏ端子に送られる。また、マイクロコンピュータ１５のＩ／Ｏ端子には絞り装置５の制御端子が接続されている。１６は電源であり、能力可変型圧縮機１とマイクロコンピュータ１５に電流を供給する。

図３は流量変化と吐出過熱度の関係を示すグラフである。吐出過熱度は、吐出圧力検出手段１１と能力可変型圧縮機内部温度検出手段１２より検出された数値より、制御装置にて計算される。

図３に示すように、絞り装置５によって流量を多くすると、吐出過熱度は低下していき、絞り装置５によって流量を少なくすると、吐出過熱度は上昇する。

図４は吐出過熱度と能力可変型圧縮機内部の希釈度の関係を示すグラフである。

図４に示すように、吐出過熱度が大きいと希釈度は低くなり、吐出過熱度が小さいと希釈度は高くなる。

つまり、絞り装置５による流量変化によって、室内側熱交換器６から排出される冷媒の中の液体状態として残留する部分の割合が変化するため、能力可変型圧縮機１で断熱圧縮された吐出過熱度は変化する。すなわち、吐出過熱度より、希釈度を求めることができる。

次にこのような構成からなる本実施例の作用について説明する。

吐出圧力検出手段１１および内部温度検出手段１２による測定結果が、マイクロコンピュータ１５に送られる。この測定結果から希釈度がマイクロコンピュータ１５で演算して求められ、メモリに記憶される。またマイクロコンピュータ１５のメモリには、室内側熱交換器６の加熱度を設定する値である加熱度設定値が記憶されている。

また、飽和温度検出手段１３および吸入温度検出手段１４による測定結果が、マイクロコンピュータ１５に送られる。この測定結果から室内側熱交換器６の実際の加熱度がマイクロコンピュータ１５で演算して求められ、メモリに記憶される。

次に希釈度の値が予め設定された所定の値の範囲にあるか否かが判定される。希釈度の値が所定の値の範囲にある場合には、加熱度設定値として通常の値の加熱度設定値が記憶される。次に飽和温度検出手段１３および吸入温度検出手段１４による測定結果から求められた加熱度がメモリに記憶されている通常の加熱度設定値と比較して高すぎるか低すぎるかが判断される。室内側熱交換器６の実際の加熱度が高すぎると判断された場合は、絞り装置５の弁の開度は大きくなるように制御される。また室内側熱交換器６の実際の加熱度が低すぎると判断された場合は、絞り装置５の弁の開度は小さくなるように制御される。絞り装置５の弁の開度を調整する制御信号はマイクロコンピュータ１５から絞り装置５の図示しない制御端子に送られる。

一方、希釈度の値が予め設定された所定の値の範囲を越えたと判定された場合は、メモリに記憶されていた通常の加熱度設定値は通常よりも高い値の加熱度設定値に置換される。そして、飽和温度検出手段１３および吸入温度検出手段１４による測定結果から求めた加熱度がこの高い値に設定された加熱度設定値と比較して高すぎるか低すぎるかが判断される。次に希釈度の値が所定の値の範囲にある場合と同様に、絞り装置５の弁の開度の調節が行われる。

ここで、希釈度の値が所定の値の範囲を越えた場合に、加熱度設定値を通常の値よりも高い値の加熱度設定値に置換する理由は次の理由による。すなわち加熱度設定値を高くして実質的により高い加熱度で室内側熱交換器６を作動させることにより、室内側熱交換器６から排出される混合状態にある冷媒のうち液体状態にある冷媒の割合を減少させることができる。このように液体状態にある冷媒の割合を減少させることにより、希釈度を減少させることができる。

以上のように構成された空気調和機であれば、汎用性のある圧力検出手段や温度検出手段を使用して過熱度を把握し希釈度を求め、制御手段により絞り装置の弁の開度を調節することができるので、高い希釈度における空気調和機の運転を抑制することが出来るとともに、潤滑油不足による能力可変型圧縮機の作動停止のおそれを防止することができる。

（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２におけるブロック図であり、図６は本発明の実施の形態２における制御手段と圧力検出手段および温度検出手段の関係を示すブロック図である。

図５において、図１と異なるのは、能力可変型圧縮機内部温度検出手段１２の代わりに、吐出温度検出手段１７としている点であり、図６において、図２と異なるのも、能力可変型圧縮機内部温度検出手段１２の代わりに、吐出温度検出手段１７としている点である。このような構成とすることにより、容易に温度検出手段を設置することが可能となり、能力可変型圧縮機内部温度と相関関係にある吐出温度を検出することによって、過熱度を把握し希釈度を求め、制御手段により絞り装置の弁の開度を調節することができるので、高い希釈度における空気調和機の運転を抑制することが出来るとともに、潤滑油不足による能力可変型圧縮機の作動停止のおそれを防止することができる。

（実施の形態３）
図７は本発明の実施の形態３における制御手段と圧力検出手段および温度検出手段の関係を示すブロック図である。

図７において、図２と異なるのは、マイクロコンピュータ１５からの信号を絞り装置５に送信して制御する代わりにマイクロコンピュータ１５からの信号を周波数変換器１８に送信して能力可変型圧縮機１を制御している点である。

このような構成とすることにより、吐出部の過熱度は、第１の本発明と同様に圧力と温度を検出し希釈度を求め、希釈度が高いと判断した場合には、能力可変型圧縮機１の運転周波数を高くさせることにより、循環する冷媒量が増加させ、室内側熱交換器から排出される冷媒の中の液体状態として残留する部分の割合が減少し、潤滑油に溶解しにくい気体状態の割合が増加し、希釈度を下げることが出来るとともに、潤滑油不足による能力可変型圧縮機の作動停止のおそれを防止することができる。

（実施の形態４）
図８は本発明の実施の形態４における制御手段と圧力検出手段および温度検出手段の関係を示すブロック図である。

図８において、図７と異なるのは、能力可変型圧縮機内部温度検出手段１２の代わりに、吐出温度検出手段１７としている点である。このような構成とすることにより、容易に温度検出手段を設置することが可能となり、能力可変型圧縮機内部温度と相関関係にある吐出温度を検出することによって、過熱度を把握し希釈度を求め、第３の本発明と同様に圧力と温度を検出し希釈度を求め、希釈度が高いと判断した場合には、能力可変型圧縮機１の運転周波数を高くさせることにより、循環する冷媒量が増加させ、室内側熱交換器から排出される冷媒の中の液体状態として残留する部分の割合が減少し、潤滑油に溶解しにくい気体状態の割合が増加し、希釈度を下げることが出来るとともに、潤滑油不足による能力可変型圧縮機の作動停止のおそれを防止することができる。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、圧縮機を搭載して、冷凍サイクルを構成するものであれば、空気調和機ばかりではなく、除湿機や乾燥機などにも適用できる。

本発明の実施の形態１におけるブロック図本発明の実施の形態１における制御手段と圧力検出手段および温度検出手段の関係を示すブロック図流量変化と吐出過熱度の関係を示すグラフ吐出過熱度と能力可変型圧縮機内部の希釈度の関係を示すグラフ本発明の実施の形態２におけるブロック図本発明の実施の形態２における制御手段と圧力検出手段および温度検出手段の関係を示すブロック図本発明の実施の形態３における制御手段と圧力検出手段および温度検出手段の関係を示すブロック図本発明の実施の形態４における制御手段と圧力検出手段および温度検出手段の関係を示すブロック図従来の空気調和機におけるブロック図

符号の説明

１能力可変型圧縮機
２四方弁
３室外側熱交換器
４室外側送風器
５絞り装置
６室内側熱交換器
７室内側送風器
１１吐出圧力検出手段
１２圧縮機内部温度検出手段
１３飽和温度検出手段
１４吸入温度検出手段
１５マイクロコンピュータ
１６電源
１７吐出温度検出手段
１８周波数変換器
２０希釈度センサ

Claims

室内空気吸込み口と室内側熱交換器と室内側送風機と室内空気吹出し口からなる室内送風回路と、室外空気吸込み口と室外側熱交換器と室外側送風機と室外空気吹出し口からなる室外送風回路と、室内側熱交換器と室外側熱交換器と能力可変型圧縮機と四方弁と絞り装置を配管で連接した冷凍サイクルと、制御装置からなる空気調和機において、前記能力可変型圧縮機の吐出部から四方弁までの間に設けられた吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と前記能力可変型圧縮機内部の冷媒および潤滑油の温度を検出する能力可変型圧縮機内部温度検出手段を設置し、前記の圧力と温度の過熱度が所定値より低いときには、前記制御装置より前記絞り装置にて流量を少なくさせることを特徴とする空気調和機。
室内空気吸込み口と室内側熱交換器と室内側送風機と室内空気吹出し口からなる室内送風回路と、室外空気吸込み口と室外側熱交換器と室外側送風機と室外空気吹出し口からなる室外送風回路と、室内側熱交換器と室外側熱交換器と能力可変型圧縮機と四方弁と絞り装置を配管で連接した冷凍サイクルと、制御装置からなる空気調和機において、前記能力可変型圧縮機の吐出部から四方弁までの間に設けられた吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と前記能力可変型圧縮機の吐出部の温度を検出する吐出温度検出手段を設置し、前記の圧力と温度の過熱度が所定値より低いときには、前記制御装置より前記絞り装置にて流量を少なくさせることを特徴とする空気調和機。
室内空気吸込み口と室内側熱交換器と室内側送風機と室内空気吹出し口からなる室内送風回路と、室外空気吸込み口と室外側熱交換器と室外側送風機と室外空気吹出し口からなる室外送風回路と、室内側熱交換器と室外側熱交換器と能力可変型圧縮機と四方弁と絞り装置を配管で連接した冷凍サイクルと、制御装置からなる空気調和機において、前記能力可変型圧縮機の吐出部から四方弁までの間に設けられた吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と前記能力可変型圧縮機内部の冷媒および潤滑油の温度を検出する能力可変型圧縮機内部温度検出手段を設置し、前記の圧力と温度の過熱度が所定値より低いときには、前記制御装置より前記能力可変型圧縮機の運転周波数を高くさせることを特徴とする空気調和機。
室内空気吸込み口と室内側熱交換器と室内側送風機と室内空気吹出し口からなる室内送風回路と、室外空気吸込み口と室外側熱交換器と室外側送風機と室外空気吹出し口からなる室外送風回路と、室内側熱交換器と室外側熱交換器と能力可変型圧縮機と四方弁と絞り装置を配管で連接した冷凍サイクルと、制御装置からなる空気調和機において、前記能力可変型圧縮機の吐出部から四方弁までの間に設けられた吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と前記能力可変型圧縮機の吐出部の温度を検出する吐出温度検出手段を設置し、前記の圧力と温度の過熱度が所定値より低いときには、前記制御装置より前記能力可変型圧縮機の運転周波数を高くさせることを特徴とする空気調和機。