JP2012122639A

JP2012122639A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2012122639A
Application number: JP2010272191A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Tagami; 陽一田上
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2012-06-28

Abstract

【課題】どのような設置条件下においてもオイル回収運転を行えるようにし、製品としての信頼性を低下させない空気調和機を提供すること。
【解決手段】本発明の空気調和機は、冷媒を圧縮する圧縮機５と、所定の消費電力以下で運転を行うように制御するデマンド制御部２１とを有する空気調和機であって、空気調和機の運転中に所定の消費電力を超えるときはデマンド制御部にて所定の消費電力を超えないように空気調和機の運転を行うとともに、所定の消費電力を超える状況下において、オイル回収運転を所定時間行い、オイル回収運転を終了後、所定時間だけ圧縮機の停止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、デマンド制御を行う空気調和機に関する。

従来、デマンド制御部を持つ空気調和機においては、デマンド制御を行っている場合、予め決められた消費電力を超えないように消費電力を監視し、複数の圧縮機を持つ空気調和機においては、一方の圧縮機を停止するか、もう一方の圧縮機が能力可変型であれば、この圧縮機の運転周波数を抑制して消費電力をコントロールしている（例えば、特許文献１参照）。

また、圧縮機が１台であっても、能力可変型であれば、同様に運転周波数を抑制して消費電力を抑制すれば、予め決められた消費電力を超えないようコントロールできる。

ところが、製品の信頼性を保つ観点から、圧縮機内から流出したオイルを回収する運転を定期的に行う必要があるが、圧縮機の運転周波数を抑制してしまうと、製品の信頼性に関わるオイル回収運転が十分に行えない場合がある。

そこで、デマンド制御中であっても、圧縮機の運転周波数に拠らず、圧縮機から流出するオイル量を抑制して信頼性を保つため、流量制御装置の開度を小さくすることで低圧、つまり圧縮機の吸入圧力の上昇を抑え、循環量を抑制してオイル流出を防止する手段が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−１５６０１７号公報特開平７−１９０４５５号公報

しかしながら、前記従来の構成では、デマンド信号が出された時の起動時において、前回運転の状況によっては、既にある程度のオイルが流出してしまっている状況が考えられるが、流量制御装置の開度を小さくしてしまうと、逆に圧縮機にオイルを戻す作用の妨げとなってしまい、圧縮機の信頼性の低下につながる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、どのような設置条件下においてもオイル回収運転を行えるようにし、製品としての信頼性を低下させない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、本発明の空気調和機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、所定の消費電力以下で運転を行うように制御するデマンド制御部とを有する空気調和機であって、空気調和機の運転中に所定の消費電力を超えるときはデマンド制御部にて所定の消費電力を超えないように空気調和機の運転を行うとともに、所定の消費電力を超える状況下において、オイル回収運転を所定時間行い、オイル回収運転を終了後、所定時間だけ圧縮機の停止することにより、全体としての消費電力量を監視することができ、一時的に予め決められた消費電力を超えることを許容することができる。

また、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、冷媒を圧縮する圧縮機と、所定の消費電力以下で運転を行うように制御するデマンド制御部とを有する空気調和機であって、空気調和機の運転中に所定の消費電力を超えるときはデマンド制御部にて所定の消費電力を超えないように空気調和機の運転を行うとともに、所定の消費電力を超える状況下において、オイル回収運転を所定時間行い、オイル回収運転を終了後、所定時間だけ圧縮機の運転周波数を低減し、所定の消費電力以下となるようにすることにより、設置条件がオイル回収するのに厳しい長配管設置で周波数を高くせざるを得ない場合においても、オイル回収に十分な周波数に設定することができ、全体としての消費電力量を保ちつつ、圧縮機の信頼性を向上させることができる。

本発明は、どのような設置条件下においてもオイル回収運転を行えるようにし、製品としての信頼性を低下させない空気調和機を提供することができる。

本発明の実施の形態１における冷凍サイクルの構成図同実施の形態１における制御ブロック図同実施の形態１における制御フローチャート本発明の実施の形態２における制御フローチャート本発明の実施の形態３における制御フローチャート本発明の実施の形態４における制御フローチャート

第１の発明の空気調和機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、所定の消費電力以下で運転を行うように制御するデマンド制御部とを有する空気調和機であって、空気調和機の運転中に所定の消費電力を超えるときはデマンド制御部にて所定の消費電力を超えないように空気調和機の運転を行うとともに、所定の消費電力を超える状況下において、オイル回収運転を所定時間行い、オイル回収運転を終了後、所定時間だけ圧縮機の停止することにより、全体としての消費電力量を監視することができ、一時的に予め決められた消費電力を超えることを許容することができる。

第２の発明の空気調和機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、所定の消費電力以下で運転を行うように制御するデマンド制御部とを有する空気調和機であって、空気調和機の運転中に所定の消費電力を超えるときはデマンド制御部にて所定の消費電力を超えないように空気調和機の運転を行うとともに、所定の消費電力を超える状況下において、オイル回収運転を所定時間行い、オイル回収運転を終了後、所定時間だけ圧縮機の運転周波数を低減し、所定の消費電力以下となるようにすることにより、設置条件がオイル回収するのに厳しい長配管設置で周波数を高くせざるを得ない場合においても、オイル回収に十分な周波数に設定することができ、全体としての消費電力量を保ちつつ、圧縮機の信頼性を向上させることができる。

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、本発明の実施の形態１における冷媒回路図を示すものである。本発明の実施の形態１において、デマンド制御部による消費電力抑制運転からオイル回収運転が終了し、全体として消費電力量を抑制するまでの作用を説明する。

まず、室外機２に対し、室内機（図示せず）が冷媒配管により接続されている。室外機
２には冷媒配管により接続された圧縮機５と、四方弁６と、室外膨張弁７と、室外熱交換器１０と、吐出温度センサー１１と、室外熱交換器１０に空気を送る室外ファン８とを設け、これらを主たる要素として構成される。

また、冷凍サイクル上での絞り機構は室外膨張弁７とキャピラリー部１７であり、室外膨張弁７を適切な開度にするため、吐出温度センサー１１を検知し、全体冷凍サイクルが適正化する開度になるように制御している。

そして冷房運転時には、冷媒が図１に示される実線矢印方向に流れて、室外熱交換器１０は室外ファン８によって放熱することにより、凝縮器として作用する。暖房運転時には、冷媒が図１に示される破線矢印方向に流れて、圧縮機５から吐出された冷媒が室外熱交換器１０を経て室内機に送られるように四方弁６は切り換えられるよう構成されている。

この時、室外熱交換器１０は室外ファン８によって吸熱することにより、蒸発器として作用するため、室外熱交換器１０全体としての温度は冷媒の蒸発圧力飽和温度にまで下がっている。

暖房運転時、室外の空気温度が低い場合、室外熱交換器１０に着霜し始めるが、室外熱交換器温度を検出するための室外熱交換器温度センサー１２により、着霜したかどうかを判定し、予め、実験的に設定された所定の温度条件、時間条件を満たした場合に、除霜運転に切り換わるよう設定されている。

除霜運転時には、冷媒が図１に示される実線矢印方向に流れて、圧縮機５から吐出された冷媒が室外熱交換器１０を経て室内機に送られるように四方弁６は切り換えられるよう構成されている。

図２は本発明の実施の形態１における制御ブロック図である。デマンド制御部２１はデマンド突入判断装置３１、電力監視装置３２、運転時間記憶装置３３により構成されている。

デマンド突入判断装置３１は、例えばビルの管理室などに設置され、管理者が必要に応じて、予め決められた所定のレベルに分けて消費電力を設定できるようにしており、このデマンドレベルをデマンド突入判断装置３１により受信し、所定の消費電力に応じて、冷凍サイクルの運転制御部２２へと送信する。

運転制御部２２は圧縮機５、四方弁６、室外膨張弁７、室外ファン８により構成された駆動部２３をそれぞれ制御しており、デマンド突入判断装置３１より、デマンド信号を受信した場合、運転制御部２２は電力監視装置３２により検出された電力を超過しないように、圧縮機５の運転周波数を調整する。

この時、冷房もしくは暖房運転のどちらの場合でも、四方弁６はそのままの動作を継続し、室外膨張弁７、室外ファン８は全体の冷凍サイクルが適正化されるように動作する。

図３は本発明の実施の形態１におけるフローチャートである。デマンド制御が開始され（ステップＳ１）、デマンド信号を受信中、所定の条件が成立して圧縮機５より流出したオイル回収運転が必要と判断された場合（ステップＳ２）、予め実験的に定められた所定の周波数、所定の時間内で動作するオイル回収運転に入る（ステップＳ３）。この時、室外膨張弁７は流出したオイルを迅速に回収するため、全開にしておくのが望ましい。

ところがこの時、室内の空調負荷の状態や室外温度の状態、あるいは設置条件により、
所定の周波数でのオイル回収運転で、所定のデマンドレベルに応じた消費電力を超過する場合がある。

このため、消費電力を電力監視装置３２にて監視しておき、所定の消費電力を超過した場合（ステップＳ４）、オイル回収運転終了後、予め定められた所定時間であるオイル回収運転と同一時間だけ、圧縮機を停止させる（ステップＳ５）
以上のように、本実施の形態においては予め定められたオイル回収運転において、消費電力を所定のデマンドレベルより超過した場合でも、オイル回収運転終了後、同一時間だけ停止させることにより、全体としての消費電力量はデマンドレベルに応じた消費電力量に抑えることができる。

また、圧縮機の運転周波数が低く、オイル流出が多くなる状態で運転される可能性の高いデマンド制御運転状態においても、適切なオイル回収運転を行うことができ、前回停止した状態に拠らず、オイルを回収した状態から再起動することができる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２のフローチャートを示すものである。特に、空気調和機全体として暖房運転を行っている状態において、図４のフローチャートを参照しながら説明する。なお、上述した内容については割愛して説明する。

図４において、まず、デマンド制御が開始され（ステップＳ１）、デマンド信号を受信中、所定の条件が成立して圧縮機５より流出したオイル回収運転が必要と判断された場合（ステップＳ２）、オイル回収運転を開始する（ステップＳ３）。

空気調和機全体として暖房運転を行っている状態では、オイル回収運転が所定時間に拠らず、空気調和機の運転状態に拠る場合がある。

例えば、室内機が複数台設置されている場合は全ての室内機に対し、滞留している可能性のあるオイルを回収する必要があるため、所要時間が長くなってしまう場合があり、このため、実施の形態１同様、消費電力を電力監視装置３２にて監視しておき、所定の消費電力を超過した場合（ステップＳ４）、オイル回収運転に要した時間を運転時間記憶装置３３に記憶する（ステップＳ５）。

次に、デマンドレベルに応じた所定の消費電力を上回った分の電力を所定の周波数に換算する（ステップＳ６）。上回った分の電力から所定の周波数への換算は、予め実験的に決められた周波数でオイル回収を行っているので、デマンドレベルに応じた割合で周波数を低減させた値を用いてもよい。

オイル回収運転終了後、オイル回収運転に要した時間だけ、換算した周波数で運転させ（ステップＳ７）、この時間が経過した後、通常のデマンドレベルに応じた周波数で、所定の消費電力を超えないよう、周波数を調整する動作を行う。

以上のように、本実施の形態においてはオイル回収運転が一定時間で終了しない場合においても、全体としての消費電力量はデマンドレベルに応じた消費電力量に抑えつつ、圧縮機の信頼性を向上させることができる。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３のフローチャートを示すものである。図５のフローチャートを参照しながら、デマンド制御中に、暖房通常運転から除霜運転が終了するまでの作用を説明する。なお、上述した内容については割愛して説明する。

図５において、まず、デマンド制御が開始され（ステップＳ１）、デマンド信号を受信中、所定の条件が成立して室外熱交換器１０に着霜した霜を取り除く除霜運転が必要と判断された場合（ステップＳ２）、除霜運転を開始する（ステップＳ３）。

この後、実施の形態２同様、消費電力を電力監視装置３２にて監視しておき、所定の消費電力を超過した場合（ステップＳ４）、除霜運転に要した時間を運転時間記憶装置３３に記憶する（ステップＳ５）。

室外の空気温度が低い場合の暖房時には、室外熱交換器１０に着霜した霜の量が多く、除霜運転が長くかかってしまう場合がある。除霜運転の解除については、室外熱交換器出口温度センサー１３を監視し、所定の温度以上になったかどうかを判定し（ステップＳ６）、所定の温度以上になっていれば、除霜終了と判断し、四方弁６を切り替え、暖房運転を開始するが、この時、実施の形態２同様、所定の消費電力を上回った分の電力を所定の周波数に換算する（ステップＳ７）。

上回った分の電力から所定の周波数への換算は、予め実験的に決められた周波数で除霜運転を行っているので、デマンドレベルに応じた割合で周波数を低減させた値を用いてもよい。

除霜運転に要した時間だけ、換算した周波数で運転させ（ステップＳ８）、この時間が経過した後、通常のデマンドレベルに応じた周波数で、所定の消費電力を超えないよう、周波数を調整する動作を行う。

以上のように、本実施の形態においては、デマンドレベルによって制限されることなく、除霜運転が適切な周波数で行うことができるので、除霜性能を向上させることができる。

（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４のフローチャートを示すものである。図６のフローチャートを参照しながら、暖房通常運転から除霜運転が終了するまでの作用を説明する。なお、上述した内容については割愛して説明する。

図６において、まず、デマンド制御が開始され（ステップＳ１）、デマンド信号を受信中、運転起動時や、室内設定温度の変化による使用者への快適性の観点から、周波数をアップさせるパワフル運転が必要と判断された場合（ステップＳ２）、パワフル運転を開始する（ステップＳ３）。

この後、実施の形態２同様、消費電力を電力監視装置３２にて監視しておき、所定の消費電力を超過した場合（ステップＳ４）、パワフル運転に要した時間を運転時間記憶装置３３に記憶する（ステップＳ５）。

この時、消費電力量を算出するにあたって、電力会社が算出する基準となる所定の時間範囲が定められているが、パワフルの運転を許容する時間は、この時間より短い時間に予め設定しておき、その時間内でパワフル運転を行う。

もしこの時間を超過してしまった場合は、強制的にパワフル運転を終了させるが（ステップＳ６）、室内温度が、快適性の満足できる所定の温度に到達していれば、パワフル運転を終了する（ステップＳ７）。

この後、電力会社が算出する基準となる所定の時間からパワフル運転に要した時間の差分を計算し、基準時間となるまでの残時間を計算する。パワフル運転終了後の消費電力を監視し、パワフル運転時の消費電力の差分を計算された残時間より等分にし、目標消費電力を算出する（ステップＳ８）。

上回った分の電力から所定の周波数への換算は、予め実験的に決められた周波数でパワフル運転を行っておき、デマンドレベルに応じた割合で周波数を低減させた値を用いてもよい。その後、この目標消費電力を超えないよう、周波数を調整する動作を行う（ステップＳ９）。

以上のように、本実施の形態においては、デマンドレベルによって制限されることなく、パワフル運転が適切な周波数で行うことができるので、快適性を保ちつつ、圧縮機の信頼性を確保することができる。

本発明にかかる空気調和機は、デマンド制御中においても一時的に消費電力を超過した運転を許容することができるので、オイルを回収する必要の多いオイルセパレータを具備した空気調和機や、室内機を複数接続する多室形空気調和機、また、圧縮機を複数持つ大型の空気調和機にも適用できる。

２室外機
５圧縮機
６四方弁
７室外膨張弁
８室外ファン
１０室外熱交換器
１１吐出温度センサー
１２室外熱交換器温度センサー
１３室外熱交換器出口温度センサー
１４外気温度センサー
１７キャピラリー部
２１デマンド制御部
２２運転制御部
２３駆動部
３１デマンド突入判断装置
３２電力監視装置
３３運転時間記憶装置

Claims

冷媒を圧縮する圧縮機と、所定の消費電力以下で運転を行うように制御するデマンド制御部とを有する空気調和機であって、前記空気調和機の運転中に所定の消費電力を超えるときは前記デマンド制御部にて前記所定の消費電力を超えないように前記空気調和機の運転を行うとともに、前記所定の消費電力を超える状況下において、オイル回収運転を所定時間行い、前記オイル回収運転を終了後、前記所定時間だけ前記圧縮機の停止することを特徴とする空気調和機。
冷媒を圧縮する圧縮機と、所定の消費電力以下で運転を行うように制御するデマンド制御部とを有する空気調和機であって、前記空気調和機の運転中に所定の消費電力を超えるときは前記デマンド制御部にて前記所定の消費電力を超えないように前記空気調和機の運転を行うとともに、前記所定の消費電力を超える状況下において、オイル回収運転を所定時間行い、前記オイル回収運転を終了後、前記所定時間だけ前記圧縮機の運転周波数を低減し、前記所定の消費電力以下となるようにすることを特徴とする空気調和機。