JP2014173814A - Air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気調和装置、特に、起動時の寝込み状態における制御に関する。 The present invention relates to an air conditioner, and more particularly to control in a sleeping state at startup.
近年の省エネ化が要求される中、空気調和装置も省エネ運転及び高効率運転をすることが求められている。空気調和装置は、冷凍サイクルに冷媒を供給し循環させて、熱交換を行って冷気又は暖気を供給する。冷凍サイクルに冷媒をより多く循環させることで、高効率化及び省エネ化が可能となる。 While energy saving is required in recent years, the air conditioner is also required to perform energy saving operation and high efficiency operation. The air conditioner supplies and circulates a refrigerant to the refrigeration cycle, performs heat exchange, and supplies cold air or warm air. By circulating more refrigerant in the refrigeration cycle, high efficiency and energy saving can be achieved.
しかし、空気調和装置の停止中は、冷凍サイクルも停止状態となる。この停止期間が長く、また、外気温度が低い場合には、冷凍サイクル内に存在している気化冷媒は、液化(液化冷媒)していく。液化冷媒は、圧縮機に吸入されると、液圧縮し圧縮機を損傷させる恐れがあるため、圧縮機への液化冷媒の吸入を防ぐために、液化冷媒を溜めるアキュームレータが圧縮機の前に配置される。このため、空気調和装置が停止中に、又は外気温度が低い場合には、アキュームレータに気化状態から液化した液化冷媒が序々に溜まっていく。そして、空気調和装置が駆動すると、アキュームレータに溜まった液化冷媒は徐々に気化し、気化冷媒として圧縮機に送られて冷凍サイクルに入る。 However, while the air conditioner is stopped, the refrigeration cycle is also stopped. When this stop period is long and the outside air temperature is low, the vaporized refrigerant present in the refrigeration cycle is liquefied (liquefied refrigerant). When liquefied refrigerant is sucked into the compressor, it may compress the liquid and damage the compressor. Therefore, an accumulator for storing the liquefied refrigerant is disposed in front of the compressor to prevent the liquefied refrigerant from being sucked into the compressor. The For this reason, when the air conditioner is stopped or when the outside air temperature is low, the liquefied refrigerant liquefied from the vaporized state gradually accumulates in the accumulator. When the air conditioner is driven, the liquefied refrigerant accumulated in the accumulator is gradually vaporized and sent to the compressor as the vaporized refrigerant to enter the refrigeration cycle.
このような液化冷媒に対処するための従来技術として、例えば、アキュームレータの底部に溜まった液化冷媒及び冷凍機油を霧状化させる超音波照射装置を備え、アキュームレータ内の冷凍機油を霧化状態で圧縮機に送り、アキュームレータ内の油返送管の詰まりにより、冷凍機油を圧縮機へ供給出来なくなることを防止する冷凍サイクルの構造が提案されている(例えば特許文献1参照)。
また、他の従来技術として、2種類以上の混合冷媒を使用し、冷房の定常運転時にアキュームレータ内の液化冷媒を振動させて、霧状化させて運転効率を上げる冷凍装置が提案されている(例えば特許文献2参照)。
As a conventional technique for dealing with such a liquefied refrigerant, for example, an ultrasonic irradiation device for atomizing the liquefied refrigerant and the refrigerating machine oil accumulated at the bottom of the accumulator is provided, and the refrigerating machine oil in the accumulator is compressed in an atomized state. There has been proposed a refrigeration cycle structure that prevents the refrigerating machine oil from being supplied to the compressor due to clogging of the oil return pipe in the accumulator (see, for example, Patent Document 1).
As another conventional technique, a refrigeration apparatus that uses two or more kinds of mixed refrigerants, vibrates the liquefied refrigerant in the accumulator during steady cooling operation, and atomizes it to increase the operation efficiency has been proposed ( For example, see Patent Document 2).
上述のように、空気調和装置が長時間停止した場合又は低外気温度の場合には、液化冷媒の量が多くなるため、空気調和装置の起動時には、アキュームレータ内の気化冷媒量が少なく、圧縮機に送られ冷凍サイクルに入る冷媒量が少なくなり、効率の悪い運転となる。この液化冷媒の量が多い状態を寝込み状態という。空気調和装置が寝込み状態で起動する場合には、低効率運転となり、通常の冷凍サイクルに供給される冷媒量に戻るまで約1時間程度かかる。そのため、寝込み状態での起動時の効率を上げることが課題となっていた。 As described above, when the air conditioner is stopped for a long time or at a low outside air temperature, the amount of liquefied refrigerant increases. Therefore, when starting the air conditioner, the amount of vaporized refrigerant in the accumulator is small, and the compressor The amount of refrigerant that is sent to the refrigeration cycle is reduced, resulting in inefficient operation. A state where the amount of the liquefied refrigerant is large is called a sleeping state. When the air conditioner starts up in a stagnation state, it becomes a low-efficiency operation, and it takes about an hour to return to the amount of refrigerant supplied to the normal refrigeration cycle. Therefore, raising the efficiency at the time of starting in the sleeping state has been a problem.
しかし、上記の特許文献1においては、超音波照射装置によって液化冷媒を霧化することについての記載はあるが、寝込み状態での起動時の効率を上げることについてまでは言及されていない。
また、上記の特許文献2においても、冷房の定常負荷時の効率を上げるための制御についての記載があるが、効率を上げることで重要となる起動運転時には霧化装置は停止している。このため、起動時には高効率運転ができなかった。
However, in the above-mentioned
Also, in the above-mentioned
本発明は、上記の課題を背景としてなされたものであり、起動時に冷媒が寝込み状態である場合においても、起動時における運転効率を高めることを可能にした空気調和装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made against the background of the above problems, and an object of the present invention is to provide an air conditioner that can increase the operation efficiency at the time of startup even when the refrigerant is in a stagnation state at the time of startup. To do.
本発明に係る空気調和装置は、利用側熱交換器、減圧装置、熱源側熱交換器、アキュームレータ及び圧縮機が環状に接続されて構成された冷凍サイクルを備えた空気調和装置において、前記アキュームレータ内の冷媒に振動を与えて、液化冷媒を霧化させる加振装置と、起動時に、寝込み状態を検知する寝込み状態検知装置と、前記寝込み状態検知装置が寝込み状態を検知すると、前記加振装置を駆動する制御装置とを備えたものである。 An air conditioner according to the present invention is an air conditioner including a refrigeration cycle in which a use side heat exchanger, a pressure reducing device, a heat source side heat exchanger, an accumulator, and a compressor are connected in an annular shape, and the accumulator includes The vibration device that vibrates the refrigerant to atomize the liquefied refrigerant, the sleep state detection device that detects the sleep state at the time of activation, and when the sleep state detection device detects the sleep state, the vibration device is And a control device for driving.
本発明に係る空気調和装置によれば、起動時に寝込み状態になっていた場合には、アキュームレータ内の液化冷媒に振動を与えて霧化するようにしたので、液化冷媒の気化が促進され、起動時の冷媒量を増加させることで、運転効率を上げることができる。従来は、起動後、1時間以上低効率運転であったが、本発明によれば、そのような低効率運転が解消されて高効率運転が可能になっている。 According to the air conditioner of the present invention, if the liquefied refrigerant in the accumulator is vibrated and atomized when it is in a stagnation state at the time of activation, vaporization of the liquefied refrigerant is promoted and activated. The operating efficiency can be increased by increasing the amount of refrigerant at the time. Conventionally, low-efficiency operation has been performed for one hour or more after startup, but according to the present invention, such low-efficiency operation is eliminated and high-efficiency operation is possible.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の冷媒回路図である。
図1に示されるように、空気調和装置は、熱交換器(利用側熱交換器)1、熱交換器(熱源側熱交換器)2、四方弁3、減圧弁(LEV)4、アキュームレータ5及び圧縮機6を備えており、これらが図1の冷媒配管によって環状に接続されて冷凍サイクルを構成している。熱交換器1は、室内機(図示せず)に収納され、四方弁3の設定により、凝縮器(暖房時)又は蒸発器(冷房時)として機能する利用側熱交換器である。熱交換器2は、四方弁3の設定により、蒸発器(暖房時)又は凝縮器(冷房時)として機能する熱源側熱交換器である。四方弁3は、暖房又は冷房の切り換えを行うために冷媒の流れを変更する弁であり、図1の実線は暖房時の状態を、破線は冷房時の状態を示している。減圧弁(LEV)4は、配管内の圧力を減圧する。アキュームレータ5は、圧縮機6に液化冷媒7を送らないようにするため液化冷媒7を溜め込むものである。圧縮機6は、吸入した冷媒を圧縮して吐出するものである。
FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of the air-conditioning apparatus according to
As shown in FIG. 1, an air conditioner includes a heat exchanger (use side heat exchanger) 1, a heat exchanger (heat source side heat exchanger) 2, a four-
本実施の形態においては、アキュームレータ5の底部に圧電素子8が取り付けられている。圧電素子8は、アキュームレータ5に溜められた液化冷媒7を振動させて霧化させる。また、圧縮機6の吐出側に圧力センサ9が設けられている。圧力センサ9は、圧縮機6の吐出圧力を検出する。この圧力センサ9の出力は、制御装置10に送られる。制御装置10は、例えばマイクロコンピュータ等から構成されている。本実施の形態1において、圧力センサ9及び制御装置10が、本発明の寝込み状態検知装置を構成している。なお、図1には、圧力センサ12及び温度センサ13が図示されているが、圧力センサ12は後述の実施の形態2で用いられ、温度センサ13は後述の実施の形態3で用いられるものである。
In the present embodiment, the
図1の空気調和装置の動作を説明する。
暖房運転時においては、四方弁3が実線のように切り換えられており、圧縮機6、熱交換器1、減圧弁4、熱交換器2、アキュームレータ5、圧縮機6という経路で循環して冷媒が流れる。そして、熱交換器1が凝縮器として機能して周囲の空気を加熱する。
また、冷房運転時においては、四方弁3が破線のように切り換えられており、圧縮機6、熱交換器2、減圧弁4、熱交換器1、アキュームレータ5、圧縮機6という経路で循環して冷媒が流れる。そして、熱交換器1が蒸発器として機能して周囲の空気を冷却する。
The operation of the air conditioner of FIG. 1 will be described.
During the heating operation, the four-
Further, during the cooling operation, the four-
次に、図1の空気調和装置の起動時の動作を説明する。
図2は、起動時の経過時間と吐出圧力との関係図であり、図3は、起動時の制御装置10の動作を示すフローチャートである。
図2に示されるように、アキュームレータ5内に気化冷媒が多くある起動の場合には、起動後直ぐに吐出圧力Pdが上昇する。しかし、寝込み状態での起動の場合には、吐出圧力Pdは低いまま推移し、通常の起動圧力値にまで圧力が上がるまで、1時間以上の時間が必要となる。本実施の形態においては、吐出圧力Pdのこのような性質を利用して寝込み状態を検知している。その詳細を図3に基づいて説明する。
Next, the operation | movement at the time of starting of the air conditioning apparatus of FIG. 1 is demonstrated.
FIG. 2 is a relationship diagram between the elapsed time at startup and the discharge pressure, and FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the
As shown in FIG. 2, in the case of startup where there is a lot of vaporized refrigerant in the
図3に示されるように、まず、空気調和装置(圧縮機6)を起動させる(S1)。起動後の経過時間が設定時間(例えば約10分)を経過したか否かを判断する(S2)。設定時間(例えば約10分)を経過している場合には、次に、圧力センサ9の出力を取り込んで、吐出圧力Pdが予め設定された設定圧力値より低いかどうかを判断する(S3)。吐出圧力Pdが予め設定された設定圧力値より低い場合には、アキュームレータ5内で冷媒が寝込み状態であると判断し、寝込み状態を検知する(S3、Yes)。そして、圧電素子8を駆動し(S4)、アキュームレータ5を振動させて冷媒を霧化させる。霧化された冷媒は液化冷媒より気化しやすく、また圧縮機6が起動することでアキュームレータ5内の圧力も低下し始めているため、冷媒は霧化状態から気化される。気化された冷媒は圧縮機6へ吸入されて、冷凍サイクルに入る。以上の処理が繰り返されて、ある程度液化冷媒が気化すると、吐出圧力Pdが上がっていき、吐出圧力Pdが設定圧力値を超えると(S3:No)、冷凍サイクルへ十分な冷媒が供給・循環されたと判断して、圧電素子8の駆動を停止する(S5)。
As shown in FIG. 3, first, the air conditioner (compressor 6) is started (S1). It is determined whether or not an elapsed time after activation has passed a set time (for example, about 10 minutes) (S2). If the set time (for example, about 10 minutes) has elapsed, then the output of the
以上のように、本実施の形態においては、吐出圧力Pdをモニタし、吐出圧力Pdが設定圧力値(閾値)より低い場合には、寝込み状態であるとしてアキュームレータ5内の液化冷媒を霧化して気化を促進し、気化された冷媒を冷凍サイクルに供給するため、寝込み状態時でも、空気調和装置の起動時の効率を高くすることができる。特に、低外気温時に暖房運転を行うときに、本実施の形態1の効果は顕著である。このことは、後述の実施の形態2及び実施の形態3においても同様である。
As described above, in the present embodiment, the discharge pressure Pd is monitored, and when the discharge pressure Pd is lower than the set pressure value (threshold value), the liquefied refrigerant in the
実施の形態2.
上記の実施の形態1においては吐出圧力Pdをモニタする例について説明したが、本実施の形態2においては、吸入圧力Psをモニタして起動時の効率改善を行う例について説明する。なお、図1の冷媒回路図は本実施の形態2においても同様に適用され、図1の圧力センサ12は、本実施の形態に用いられるセンサであり、圧縮機6の吸入圧力を検出する。本実施の形態2において、圧力センサ12及び制御装置10が、本発明の寝込み状態検知装置を構成している。
図4は、起動時の経過時間と吸入圧力との関係図であり、図5は、起動時の制御装置10の動作を示すフローチャートである。
In the first embodiment, the example in which the discharge pressure Pd is monitored has been described. In the second embodiment, an example in which the suction pressure Ps is monitored to improve the efficiency at startup will be described. The refrigerant circuit diagram of FIG. 1 is similarly applied to the second embodiment, and the
FIG. 4 is a relationship diagram between the elapsed time at startup and the suction pressure, and FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the
図4に示されるように、アキュームレータ5内に気化冷媒が多くある起動の場合には、起動後、吸入圧力Psは一旦低下するが、直ぐに吸入圧力Psは上昇する。しかし、寝込み状態での起動の場合には、吸入圧力Psは低下した後、吸入圧力Psが上昇するまでに1時間以上の時間が必要となる。本実施の形態においては、吸入圧力Psのこのような性質を利用して寝込み状態を検知している。その詳細を図5に基づいて説明する。
As shown in FIG. 4, in the start-up in which there is a lot of vaporized refrigerant in the
図5に示されるように、まず、空気調和装置を起動させる(S1)。起動後の経過時間が設定時間(例えば約10分)を経過したか否かを判断する(S2)。設定時間(例えば約10分)を経過している場合には、次に、圧力センサ12の出力を取り込んで、吸入圧力Psが予め設定された設定圧力値より低いかどうかを判断する(S3a)。吸入圧力Psが設定圧力値より低い場合には、アキュームレータ5内で冷媒が寝込み状態であると判断し、寝込み状態を検知する(S3a、Yes)。そして、圧電素子8を駆動し(S4)、アキュームレータ5を振動させて冷媒を霧化させる。霧化された冷媒は液化冷媒より気化しやすく、また圧縮機6が起動することでアキュームレータ5内の圧力も低下し始めているため、冷媒は霧化状態から気化される。気化された冷媒は圧縮機6へ吸入されて、冷凍サイクルに入る。ある程度液化冷媒が気化すると、吸入圧力Psが上がっていき、吸入圧力Psが設定圧力値を超えると(S3a:No)、冷凍サイクルへ十分な冷媒が供給・循環されたと判断して、圧電素子8の駆動を停止する(S5)。
As shown in FIG. 5, first, the air conditioner is activated (S1). It is determined whether or not an elapsed time after activation has passed a set time (for example, about 10 minutes) (S2). If the set time (for example, about 10 minutes) has elapsed, the output of the
以上のように、本実施の形態においては、吸入圧力Psをモニタし、吸入圧力Psが予め設定された圧力値より低い場合には、冷媒が寝込み状態になっているとしアキュームレータ5内の液化冷媒を霧化して気化を促進して、気化された冷媒を冷凍サイクルに供給するようにしたため、寝込み状態時でも、空気調和装置の起動時の効率を高くすることができる。
As described above, in the present embodiment, the suction pressure Ps is monitored, and when the suction pressure Ps is lower than a preset pressure value, it is assumed that the refrigerant is in a stagnation state and the liquefied refrigerant in the
実施の形態3.
上記の実施の形態1及び実施の形態2においては、吐出圧力又は吸入圧力をモニタする例について説明したが、本実施の形態3においては設定温度に対する室温の温度差をモニタして起動時の効率改善を行う例について説明する。なお、図1の冷媒回路図は本実施の形態3においても同様に適用され、図1の温度センサ13は、本実施の形態に用いられるセンサであり、熱交換器1が収納された室内機(図示せず)が空調する室内の温度を検出する。なお、本実施の形態3において、温度センサ13及び制御装置10が、本発明の寝込み状態検知装置を構成している。
In the first embodiment and the second embodiment described above, the example in which the discharge pressure or the suction pressure is monitored has been described. However, in the third embodiment, the temperature difference between the room temperature and the set temperature is monitored, and the efficiency at the time of starting is monitored. An example of improvement will be described. The refrigerant circuit diagram of FIG. 1 is similarly applied to the third embodiment, and the
図6は、起動してからの経過時間と室内機の設定温度に対する室温の温度差ΔTの関係図であり、図7は、起動時の制御装置10の動作を示すフローチャートである。
FIG. 6 is a relationship diagram of the elapsed time since the start and the temperature difference ΔT of the room temperature with respect to the set temperature of the indoor unit, and FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the
図6に示されるように、アキュームレータ5内に気化冷媒が多くある起動の場合には、起動後、冷凍サイクルに冷媒が多く供給されているため、効率のよい運転を実施しており、室温は室内機の設定温度に短い時間で近づくように運転でき、室内機の設定温度に対する室温の温度差ΔTが短時間で小さくなる。しかし、寝込み状態での起動の場合には、冷凍サイクルに供給される冷媒量が少ないため、効率が悪く、室温が設定温度に近づくには1時間以上の時間が必要となり、温度差ΔTは短時間では小さくならない。本実施の形態においては、温度差ΔTのこのような性質を利用して寝込み状態を検知している。その詳細を図7に基づいて説明する。
As shown in FIG. 6, in the case of startup where there is a large amount of vaporized refrigerant in the
図7に示されるように、まず、空気調和装置を起動させる(S1)。起動後の経過時間が設定時間(例えば約10分)を経過したか否かを判断する(S2)。設定時間(例えば約10分)を経過している場合には、温度センサ13の出力を取り込んで、室温の設定値−室温=ΔT、を求める(S3c)。そして、この温度差ΔTが予め設定された設定温度差(目標値)よりも大きいかどうか判断する(S3d)。温度差ΔTが、設定温度差より大きい場合には、アキュームレータ5内の冷媒が寝込み状態であると判断し、寝込み状態を検知する(S3d:Yes)。そして、圧電素子8を駆動し(S4)、アキュームレータ5を振動させて冷媒を霧化させる。霧化された冷媒は液化冷媒より気化しやすく、また圧縮機6が起動することでアキュームレータ5内の圧力も低下し始めているため、冷媒は霧化状態から気化される。気化された冷媒は圧縮機6へ吸入されて、冷凍サイクルに入る。ある程度液化冷媒が気化すると、温度差ΔT値が下がっていく。温度差ΔTが設定温度差以下となると冷凍サイクルへ十分冷媒が供給循環されたと判断して、圧電素子8の駆動を停止する(S5)。
As shown in FIG. 7, first, the air conditioner is activated (S1). It is determined whether or not an elapsed time after activation has passed a set time (for example, about 10 minutes) (S2). When the set time (for example, about 10 minutes) has elapsed, the output of the
以上のように、本実施の形態3においては、室内機の設定温度に対する室温の温度差ΔTをモニタし、温度差ΔTが設定温度差より大きい場合には、冷媒が寝込み状態になっているとし、アキュームレータ5内の液化冷媒を気化させて、冷媒を冷凍サイクルに供給するようにしたため、寝込み状態時でも、空気調和装置の起動時の効率を高効率化することができる。
As described above, in the third embodiment, the temperature difference ΔT of the room temperature with respect to the set temperature of the indoor unit is monitored, and if the temperature difference ΔT is larger than the set temperature difference, the refrigerant is assumed to be in a stagnation state. Since the liquefied refrigerant in the
ところで、上記の説明では、液化冷媒を霧化させる加振装置として、圧電素子を用いた例について説明したが、超音波振動子によって液冷媒に振動を与えて霧化するようにしてもよい。また、圧力センサ9、12の設置位置は、図1に示された位置に限定されるものではなく、吐出圧力又は吸入圧力に相当する圧力が検出できる部位であればよい。
In the above description, an example in which a piezoelectric element is used as the vibration device that atomizes the liquefied refrigerant has been described. However, the liquid refrigerant may be vibrated by an ultrasonic vibrator to be atomized. Further, the installation positions of the
1 熱交換器、2 熱交換器、3 四方弁、4 減圧弁(LEV)、5 アキュームレータ、6 圧縮機、7 液化冷媒、8 圧電素子、9、12 圧力センサ、10 制御装置、13 温度センサ。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記アキュームレータ内の冷媒に振動を与えて、液化冷媒を霧化させる加振装置と、
起動時に、寝込み状態を検知する寝込み状態検知装置と、
前記寝込み状態検知装置が寝込み状態を検知すると、前記加振装置を駆動する制御装置と
を備えたことを特徴とする空気調和装置。 In an air conditioner including a refrigeration cycle in which a use side heat exchanger, a pressure reducing device, a heat source side heat exchanger, an accumulator, and a compressor are connected in an annular shape,
A vibration device that vibrates the refrigerant in the accumulator to atomize the liquefied refrigerant;
A sleep state detection device that detects a sleep state at startup; and
An air conditioner comprising: a control device that drives the vibration exciter when the sleep state detection device detects a sleep state.
ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。 The air conditioner according to claim 1, wherein the stagnation state detection device monitors a discharge pressure of the compressor and detects a stagnation state based on the discharge pressure at the time of activation.
ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。 2. The air conditioning apparatus according to claim 1, wherein the stagnation state detection device monitors a suction pressure of the compressor and detects a stagnation state based on the suction pressure at the time of activation.
ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。 The air conditioner according to claim 1, wherein the sleeping state detection device monitors a temperature difference of a room temperature with respect to a set temperature of the indoor unit at the time of activation, and detects the sleeping state based on the temperature difference.
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