JP2009144950A - 空気調和機 - Google Patents
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Abstract
自己始動式同期電動機にて駆動する圧縮機の起動時及び運転中の電流に対して減磁による圧縮機機能低下を回避し、かつ圧縮機運転時間の平準化と快適性の両立を図った空気調和機を得る。
【解決手段】
圧縮機を駆動する自己始動式同期電動機の電動機の温度検出部と、電動機の運転時間を検出する温度検出部を有し、圧縮機起動及び停止方法を前記電動機の運転時間と温度にて決定することで、起動時及び運転中の電流に対して減磁による電動機の機機能低下を回避し、空調能力低下による快適性への影響を極小化できる。更に室外ユニット及び他の情報端末に制御情報の表示機能を有することで、サービス性の良い、優れた空気調和機を実現できる。
【選択図】図3
Description
次に暖房運転の場合を説明する。暖房運転では四方弁3の切り替えにより、点線矢印の向きに冷媒が流れる。圧縮機1及び2から吐出された冷媒は四方弁3、ガス接続配管15を通過し、利用側熱交換器10で放熱して凝縮し、暖房を行う。凝縮液は電動膨脹弁9で絞られ膨脹し、液接続配管14内を気液二相で搬送され室外ユニット13へ送られる。そして、液接続配管14の圧力損失によりさらに大きなかわき度になった冷媒は、熱源側熱交換器4に送られる。蒸発器となる熱源側熱交換器4にはいった二相の冷媒は、蒸発してかわき度の大きな状態になり、四方弁3を通過して圧縮機1及び2に戻る。
なお、冷房時には電動膨脹弁9が、暖房時には電動膨張弁5が圧縮機1及び2の吸入側の過熱度が少し付くように制御することで、湿り圧縮により圧縮機1及び2の効率が悪い状態で運転されることが無く、空気調和機の効率がより良い状態で運転することができる。
図4は、本実施例の空気調和機を運転中の負荷変動時における、室外ユニット制御部64による圧縮機台数制御動作のフローチャートを示す。ステップ(S)17で室内ユニット12からの負荷情報が室内ユニット制御部72を介して室外ユニット13に備えられた空調負荷算出制御部66に伝送され、適正冷媒循環量を算出し、S18で必要となる圧縮機台数N1を決定する。次のS19で現在の運転中圧縮機台数をN2として、N2>N1の場合Yに進む。この場合、運転中の圧縮機台数を減少させる必要があるが、S20で現在運転中の複数の圧縮機の電動機(磁石)温度をサーミスタ16で計測し、最大温度Tonmaxを温度検出部71で検出する。
前記圧縮機増減制御を必要な圧縮機台数に到達するまで行うことで、負荷変動に応じた適正冷媒循環量を供給することが可能となり、快適性と信頼性を両立した運転が可能となる。
図5に圧縮機運転中の制御フローを示す。圧縮機内電動機に流れる電流は、起動時に比べて起動後の同期運転中はより小さくなる。よって図1に記載の関係から、運転中の許容磁石温度上限値T2は、起動時許容磁石温度T1に対してT2>T1の関係が成り立つ。
S28で圧縮機運転中において起動時に磁石温度がT1より低い場合であっても、その後の運転中で吸入過熱度の上昇等の負荷上昇による圧縮機運転状態の変化により、S29で圧縮機磁石温度Ton(n)がTon(n)>T2となる場合が起こりうる。この場合S30に進み、ただちに当該圧縮機を全て運転を停止することで、永久磁石の減磁による圧縮機機能低下を回避し、信頼性を確保することができる。
T1及びT2に関しては、その磁石の種類固有のバラツキやサーミスタの誤差、温度応答遅れを踏まえ、十分裕度をもった値に設定することが望ましい。
図6に全圧縮機の停止状態から起動する場合の制御フローを示す。室内ユニット12からの運転指令及び負荷情報に従い、S32で圧縮機の必要台数N1を決定し、圧縮機は順番に起動されていく。具体的には順次起動により運転中となった圧縮機台数N2がN2=N1となるまで、S34でN1とN2を比較しながら運転台数を増加させる。
図9は外部制御部75からのデマンド信号を受信時における圧縮機台数制御のフローチャートを示す。
全ての圧縮機にはカレントトランス等の電流値を計測できる装置(図示せず)を有し、又は圧力センサ又は冷媒凝縮温度及び冷媒蒸発温度による高圧圧力及び低圧圧力と容量可変式の場合は可変容量及び運転圧縮機台数による関数またはテーブル値により運転電流を推定する機能を有し、運転中の空気調和機の総電流は常に制御を実施する例えば室外ユニット制御部14に制御情報として伝送される。S37で外部入力信号又は予め設定された時間等により消費電力制限制御が有効となった場合、S38で必要な圧縮機運転台数を算出し、以降の動作フローのS38〜47は、図4のS19〜S27のフロートと同様に圧縮機台数を増減させる。以上の制御を行うことにより制限消費電力内で要求された最大限の空調能力を実現することができる。
図10は外部接続された外部空気調和機100を圧縮機台数制御に用いた場合のフローチャートを示す。このフローチャートのS48〜S56は図4のS17〜S25と同一である。
図10のS55で現在の運転中圧縮機台数N2<必要圧縮機台数N1の場合、停止中の圧縮機を起動させるが、S57で当該室外ユニット内の停止中の全圧縮機がToff(n)>Toffmaxの場合、当該室外ユニット内の圧縮機を起動させることが出来ないので、S59にて外部接続された外部空気調和機100に起動指令を発する。具体的には外部接続された外部空気調和機100に搭載された室外ユニット内の、Toff(n)≦Toffmaxを満たす停止中の圧縮機のうち、最も運転時間の短い圧縮機を起動させることで、冷媒の必要循環量不足による快適性の劣化を回避することができる。
図11は、圧縮機の停止理由を表示した表示器の例を示す。図11において室外ユニット13に表示器62を設け、表示器62にはLED等のランプにより圧縮機の運転状況を示している。62aは運転中を表示するランプ、62bは温度条件により運転禁止状態を表示するランプである。ここで、運転禁止状態とは停止中の圧縮機の電動機の温度が起動時の許容上限磁石温度T1以上にある状態を示す。停止時間の経過により温度が下がればこのランプは消灯する。
Claims (12)
- 電動機で駆動される複数台の圧縮機と、空調負荷を算出してこの負荷に応じた前記圧縮機の台数を制御運転する制御部を備えた空気調和機であって、
前記制御部は前記圧縮機の運転時間を検出する運転時間検出部と、前記電動機の温度を検出する温度検出部を備え、前記圧縮機の運転台数の増加指令では温度のより低い圧縮機を優先して運転開始し、前記圧縮機の運転台数の減少指令では温度のより高い圧縮機を優先して停止することを特徴とする空気調和機。 - 前記制御部は、前記圧縮機の運転台数の増加指令では許容温度以下であって運転時間の少ない圧縮機を優先して運転開始することを特徴とする請求項1記載の空気調和機。
- 前記制御部は、前記圧縮機の運転台数の減少指令では許容温度以下であって運転時間の長い圧縮機を優先して運転停止することを特徴とする請求項1または2記載の空気調和機。
- 前記制御部は、外部からの消費電力のデマンド設定から圧縮機の台数を決定し、デマンド設定の消費電力内で圧縮機台数を運転制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の空気調和機。
- 前記制御部は、前記圧縮機の運転台数の増加指令時において、停止中の圧縮機の中に許容温度以下の圧縮機がない場合、外部に接続した外部空気調和機に起動指令を発することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の空気調和機。
- 前記複数台の圧縮機の運転状態を表示すると共に、停止理由が電動機の温度検知条件によることを表示する表示器を備えたことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の空気調和機。
- 前記圧縮機を駆動する電動機は、自己始動式同期電動機であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の空気調和機。
- 電動機で駆動される複数台の圧縮機と、空調負荷を算出してこの負荷に応じた前記圧縮機の台数を制御する制御部を備えた空気調和機の制御方法であって、
前記圧縮機の運転台数の増加指令では前記電動機の温度のより低い圧縮機を優先して運転開始し、前記圧縮機の運転台数の減少指令では電動機の温度のより高い圧縮機を優先して停止することを特徴とする空気調和機の制御方法。 - 前記圧縮機の運転台数の増加指令では前記電動機の許容温度以下であって運転時間の少ない圧縮機を優先して運転開始することを特徴とする請求項8記載の空気調和機の制御方法。
- 前記圧縮機の運転台数の減少指令では許容温度以下であって運転時間の長い圧縮機を優先して運転停止することを特徴とする請求項8または9記載の空気調和機の制御方法。
- 前記圧縮機の運転台数の増加指令時において、停止中の圧縮機の中に許容温度以下の圧縮機がない場合、前記制御部から外部空気調和機に起動指令を発することを特徴とする請求項8〜10のいずれかに記載の空気調和機の制御方法。
- 前記圧縮機を駆動する電動機は、自己始動式同期電動機であることを特徴とする請求項8〜11のいずれかに記載の空気調和機の制御方法。
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