JP2008504510A - 高い凝縮器圧力を制御する方法 - Google Patents

Abstract

空調機において負荷容量を制御する方法であって、飽和凝縮温度上限（ＳＣＴ＿ＵＰ）を初期化するステップと、飽和凝縮温度（ＳＣＴ）を最大凝縮温度しきい値（ＭＣＴ＿ＴＨ）と比較するステップと、１負荷容量段階分をアンロードし、空調機を安定化させ、アンロード後にＳＣＴ＿ＵＰをＳＣＴに等しく設定するステップと、負荷容量の増加が必要で、ＳＣＴがＭＣＴ＿ＴＨ以下で、ＳＣＴ＜ＳＣＴ＿ＵＰの場合に、負荷容量を１容量段階分だけ増加させるステップと、を含む方法。

Description

本発明は、空調機において高い凝縮器圧力を制御する方法に関する。

ほとんどの空調機システムでは、高圧設定値が定められている。空調機内の冷媒の内部圧力が設定値を超えると、そのシステムは通例、停止する。実際には、一定の高圧差しきい値（ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）が一般に定められている。この差しきい値は、実際の圧力および空調機の内部が決して高圧設定値に達しないように、安全のための緩衝となる。このような場合は、空調機の内部凝縮器圧力が高圧設定値から一定の高圧差しきい値を引いた値に達すると、システムは停止される。さらに、冷却容量がそのような空調機に与えられるとき、たとえそのような状況下で容量を増加させることで、空調機内の圧力が高圧設定値を超えないとしても、空調機の内部圧力が高圧設定値から一定の高圧差しきい値を引いた値より大きい場合、追加の容量は加えられない。

したがって、高圧差設定値を決定する際に、２つの潜在的な問題が発生する。第１の問題は、一定の高圧差設定値を高く設定しすぎるという可能性から発生する。高圧設定値から高圧差値を引いた値に等しい一定の高圧差設定値の場合、現在のシステムの吐出圧が一定の高圧差設定値より低い状態で追加の圧縮機を作動させると、吐出圧が高圧設定値より高く上昇する可能性がある。そのような場合、システムは強制停止される。逆に、高圧差設定値を低く設定しすぎると、たとえ容量負荷の増加が必要でありかつ可能であっても空調機システムが容量を増加させない可能性がある。

したがって、必要なのは、追加の容量が加えられるとき空調機が高圧障害に陥らず、空調機の吐出圧がシステムの高圧設定値に達するとき効率的な方法で容量がアンロードされるような一定の高圧差設定値を設定する方法である。

よって、本発明の目的は、空調機において高い凝縮器圧力を制御する方法を提供することである。

本発明によると、空調機において負荷容量を制御する方法は、飽和凝縮温度上限（ｓａｔｕｒａｔｅｄ ｃｏｎｄｅｎｓｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｕｐｐｅｒ ｂｏｕｎｄ）（ＳＣＴ＿ＵＰ）を初期化するステップと、飽和凝縮温度（ｓａｔｕｒａｔｅｄ ｃｏｎｄｅｎｓｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）（ＳＣＴ）を最大凝縮温度しきい値(ｍａｘｉｍｕｍ ｃｏｎｄｅｎｓｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ)（ＭＣＴ＿ＴＨ）と比較するステップと、１負荷容量段階分をアンロードし、空調機を安定化させ、アンロード後にＳＣＴ＿ＵＰをＳＣＴに等しく設定するステップと、負荷容量の増加が必要で、ＳＣＴがＭＣＴ＿ＴＨ以下で、ＳＣＴ＜ＳＣＴ＿ＵＰの場合に、負荷容量を１容量段階分だけ増加させるステップと、を含む。

本発明の１つまたは複数の実施形態の詳細は、添付の図面および以下の説明に示される。本発明の他の特徴、目的、および利点は、説明および図面、ならびに特許請求の範囲から明らかになるであろう。

様々な図中の同じ参照番号および符号は、同じ要素を示す。

したがって、本発明の教示は、定められた高圧設定値に従って、システムの動作に応じて、空調機に圧縮機容量を加え、アンロードする方法を提供することである。そのような容量は、システムの吐出圧を高圧しきい値より大きくさせる場合にシステムに加えられることはないし、そのような容量を増加することで大きく効率が良くなり、より冷却されるような場合に容量の追加が不当に妨げられることもない。下に詳細に説明されるように、本発明のこれらの目的は、適切な高圧差設定値を動的かつインテリジェント的に選択するとともに、システムの吐出圧を連続的に監視することにより達成される。システムの吐出圧が停止しきい値（すなわち、高圧しきい値）を超えると、空調機システム全体の容量が削減される。十分な容量がアンロードされると、システムの吐出圧はインテリジェント的高圧差設定値として記憶される。吐出圧がインテリジェント的高圧差設定値を下回るまで、容量のアンロードは抑制される。一般に、屋外温度または吸入温度が下がると、吐出圧はそのような設定値を下回る傾向がある。

図１を参照すると、本発明の方法が詳細に示されている。上では、高圧しきい値設定値、高圧差設定値、および吐出圧に関して説明したが、図１の方法は、最大凝縮温度しきい値（ＭＣＴ＿ＴＨ）および飽和凝縮温度（ＳＣＴ）、およびそれより下で凝縮器容量の増加が許される飽和凝縮温度上限（ＳＣＴ＿ＵＰ）に関して説明される。当業者に知られているように、空調機における相変化圧力とその圧力で存在する気体または液体の相変化温度（飽和温度）の間には１対１の厳密な対応がある。結果として本発明の方法を、高圧しきい値設定値に類似しているＭＣＴ＿ＴＨ、高圧差設定値に類似しているＳＣＴ＿ＵＰ、およびシステムの吐出圧に類似している飽和凝縮温度（ＳＣＴ）に関して説明することは、同様に適している。図１に戻って、ステップ１は、本発明の手順の初期化段階を示す。具体的には、ステップ１は、空調機システムを高圧から保護するための初期化を表す。上述のように、ＳＣＴ＿ＵＰは、前述の高圧差設定値に類似しているので、冷却容量の増加が許容される飽和温度を表す。初期化の際、ＳＣＴ＿ＵＰの値を導出しなければならない。このため、ＳＣＴ＿ＵＰは、ＭＣＴ＿ＴＨから緩衝値（ｂｕｆｆｅｒ ｖａｌｕｅ）を引いた値に等しく設定される。緩衝値は、通常２°Ｆから５°Ｆの小さな値であり、好ましくは、約３°Ｆであり、空調機システムの飽和凝縮温度（ＳＣＴ）と最大凝縮温度しきい値（ＭＣＴ＿ＴＨ）の間の緩衝として働き、システムの瞬間ＳＣＴがＭＣＴ＿ＴＨを超えるのを防ぐ。

初期化後、ＳＣＴがＭＣＴ＿ＴＨより大きいか検査される。大きいと確認された場合、システムの飽和凝縮温度がシステムの最大凝縮温度しきい値より大きくなっており、容量をアンロードしなければならない。ＭＣＴ＿ＴＨは、システムが動作する、システムの構造を構成する物理的構造物によって空調機システムごとに異なるが、すべての場合において、定義または測定することができる。ＳＣＴがＭＣＴ＿ＴＨより大きいことが確認されると、ステップ３に関して示されるように、段階的に容量がアンロードされる。ほとんどの空調機は、並列に稼働する複数の圧縮機からなるので、１容量段階分をアンロードすることは、単一の圧縮機の停止、またはそうでなければ、稼働の中断に対応する。すべての圧縮機が使用不可になるまで、このように段階的に容量をアンロードすることができる。最後の圧縮機がオフになると最初の圧縮機がオンになるというように圧縮機を再始動するのが一般的である。ステップ３に示されているように、単一の圧縮機が使用不可になると、システムに１容量段階分をアンロードさせ、空調機システムが利用可能なｌｏａｄ＿ｃａｐａｃｉｔｙ＿ａｌｌｏｗ（負荷＿容量＿許可）状態変数がＮＯに設定される。

ステップ４を参照すると、ｌｏａｄ＿ｃａｐａｃｉｔｙ＿ａｌｌｏｗ変数がある限られた所定の期間、ＹＥＳに設定されていないことが分かる。ステップ４では、この事前に決定された期間は、例として１０分間とされている。しかし、この期間は、ＳＣＴがＭＣＴ＿ＴＨのわずかに上およびわずかに下を推移するとき、単一の圧縮機が何度も不要で急速な停止と始動を繰り返すことを防ぐのに十分なあらゆる変数値を想定して選択することができる。ｌｏａｄ＿ｃａｐａｃｉｔｙ＿ａｌｌｏｗ変数をＹＥＳに設定する前に所定の期間待機することによって、負荷容量が追加される可能性はなく、したがって、所定の期間が経過するまで、追加の圧縮機が始動される可能性はない。

冷却容量が１段階分だけ下げられ、ｌｏａｄ＿ｃａｐａｃｉｔｙ＿ａｌｌｏｗ変数がステップ３およびステップ４で設定された後、空調機システムはステップ５に関して示されるように安定化される。圧縮機がアンロードされると、システム内の温度が安定化しているように見えるまでに、ある期間が経過しなければならない。過熱（ｓｕｐｅｒｈｅａｔ）（ＳＨ）から過熱設定値（ｓｕｐｅｒｈｅａｔ ｓｅｔ ｐｏｉｎｔ）（ＳＨ＿ＳＰ）を引いた値の絶対値が安定化しきい値より小さい時点で安定化が定義される。ステップ５に示されるように、安定化しきい値は例として２°Ｆである。実際の安定化しきい値は、ＳＨとＳＨ＿ＳＰの差の絶対値（ａｂｓｏｌｕｔｅ ｖａｌｕｅ）（ａｂｓ）が安定化しきい値より小さいとき、空調機の動作が安定するように選択される。この条件が満たされるとき、システムは安定であるとみなされる。ａｂｓ（ＳＨ−ＳＨ＿ＳＰ）が安定化しきい値より小さくない場合、システムは規定の安定化期間、何も行わない。平均すると、単一の圧縮機を停止することによって１容量段階分をアンロードすると、システムが適度に安定するまでに約３分必要である。したがって、ステップ５は安定化期間として、３分という例示値で示されている。実際の動作では、安定化期間は、ＳＣＴ＿ＵＰをＳＣＴと比較するステップに進む前にシステムが安定化に達したことを保証するのに十分ないかなる値もとることができる。図に示されているように、システムが安定化された後に比較が行われ、それによってＳＣＴ＿ＵＰがＳＣＴに設定される。上述のように、ＳＣＴ＿ＵＰは、容量の増加が許容される飽和凝縮温度に関係なく初期化された。１容量段階分を取り去り、飽和凝縮温度ＳＣＴを測定した後、ＳＣＴ＿ＵＰがＳＣＴに等しく設定される。このようにして、ＳＣＴ＿ＵＰを、必要に応じて負荷容量を加えるのに安全な値に動的に更新する。ＳＣＴ＿ＵＰをＳＣＴに等しく設定した後、ステップ２が繰り返される。ＳＣＴが依然としてＭＣＴ＿ＴＨより大きい場合には、ステップ３、４、５が繰り返され、追加の容量段階分がアンロードされ、システムは再び安定化される。

ＳＣＴがＭＣＴ＿ＴＨより大きくない場合は、負荷容量は付加可能であるだけでなく、必要であるかもしれない。ＳＣＴがＭＣＴ＿ＴＨより大きくない場合は、ステップ６が実行される。具体的には、ステップ６では、負荷容量が必要であるかどうか判断される。すなわち、空調機の冷却器から出る水の温度が温度設定値より高いかどうかが判断される。温度設定値は、空調機によって冷却されている空間の所望の温度である。負荷容量が必要である場合、ステップ７が実行され、ＭＣＴ＿ＴＨを超えることなく容量を１段階分だけ増やすことができるかどうかを決定する。

ステップ７を参照すると、ＳＣＴがＳＣＴ＿ＵＰと比較されていることが分かる。ＳＣＴがＳＣＴ＿ＵＰより小さい場合は、ｌｏａｄ＿ｃａｐａｃｉｔｙ＿ａｌｌｏｗがＹＥＳに設定されている場合、またその場合にのみ負荷容量を１段階分だけ増やすことができる。これはステップ８に示されている。ＳＣＴがＳＣＴ＿ＵＰ以上である場合は、ＭＣＴ＿ＴＨを潜在的に超えることなく負荷容量を１段階分だけ増やすことができない。したがって、何も行わず、本発明の方法はステップ２に戻り、継続する。

本発明の１つまたは複数の実施形態を説明してきた。しかし、本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく様々な変更が可能であることが理解されるであろう。したがって、他の実施形態が添付の特許請求の範囲に含まれる。

本発明の方法の論理を示す図。

Claims (12)

1. 空調機において負荷容量を制御する方法であって、
   飽和凝縮温度上限（ＳＣＴ＿ＵＰ）を初期化するステップと、
   飽和凝縮温度（ＳＣＴ）を最大凝縮温度しきい値（ＭＣＴ＿ＴＨ）と比較するステップと、
   １負荷容量段階分をアンロードし、前記空調機を安定化させ、前記アンロード後に前記ＳＣＴ＿ＵＰを前記ＳＣＴに等しく設定するステップと、
   負荷容量の増加が必要で、前記ＳＣＴが前記ＭＣＴ＿ＴＨ以下で、前記ＳＣＴ＜前記ＳＣＴ＿ＵＰの場合に、前記負荷容量を１容量段階分だけ増加させるステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記初期化ステップは、前記ＳＣＴ＿ＵＰを前記ＭＣＴ＿ＵＰから緩衝値を引いた値に等しく設定するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記のＳＣＴ＿ＵＰを初期化することは、前記ＳＣＴ＿ＵＰを前記ＭＣＴ＿ＵＰから２°Ｆと５°Ｆの間の緩衝値を引いた値に等しく設定することを含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 前記のＳＣＴ＿ＵＰを初期化することは、前記ＳＣＴ＿ＵＰを前記ＭＣＴ＿ＵＰから約３°Ｆの緩衝値を引いた値に等しく設定することを含むことを特徴とする請求項３記載の方法。
5. 前記の１負荷容量段階分をアンロードすることは、ｌｏａｄ＿ｃａｐａｃｉｔｙ＿ａｌｌｏｗ変数をＮＯに設定することを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
6. ある期間の後、前記ｌｏａｄ＿ｃａｐａｃｉｔｙ＿ａｌｌｏｗ変数をＹＥＳに設定する追加のステップを含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
7. 前記期間の後、前記ｌｏａｄ＿ｃａｐａｃｉｔｙ＿ａｌｌｏｗ変数をＹＥＳに設定することは、約１０分後に前記ｌｏａｄ＿ｃａｐａｃｉｔｙ＿ａｌｌｏｗ変数をＹＥＳに設定することを含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 前記の空調機を安定化させることは、安定化期間待機することを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
9. 前記の安定化期間待機することは、約３分間待機することを含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 前記の空調機を安定化させることは、ａｂｓ（ＳＨ−ＳＨ＿ＳＰ）が安定化しきい値より小さい場合、安定を確立することを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
11. 前記の安定を確立することは、ａｂｓ（ＳＨ−ＳＨ＿ＳＰ）が約２°Ｆより小さい場合、安定を確立することを含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
12. 前記の負荷容量を増加させることは、ｌｏａｄ＿ｃａｐａｃｉｔｙ＿ａｌｌｏｗ変数がＹＥＳに設定されている場合、前記負荷容量を増加させることを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。

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