JP4273492B2 - 空気調和装置及び冷凍装置 - Google Patents
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Description
圧縮機内を加熱し、液冷媒を外部排出する方式には、上記のように圧縮機内の導線部分を通電して密閉容器内の油溜め空間を過熱する方式と、外部からクランクケースヒータで圧縮機内を加熱する方式とがある。圧縮機内の導線部分を通電する方式では、圧縮機内に滞留した液冷媒が圧縮機内の導線と接触し、かつPAGオイルの濃度が0.5%以上になると、上記の理由から通電の際に、圧縮機内に過電流が発生して短絡し易くなり、圧縮機を円滑に起動できないという問題があった。また、外部からクランクケースヒータで圧縮機内を加熱する方式でも、圧縮機内から充分な量の液冷媒を外部排出せずに、圧縮機内に滞留した液冷媒が圧縮機内の導線と接触した状態で圧縮機を起動すると、圧縮機内に過電流が発生して、上記と同様の問題が発生した。
また、冷凍機油としてPAGオイルを使用した空気調和装置又は冷凍装置の既設配管を再利用し、PAGオイル以外の冷凍機油を使用する電気ヒートポンプ式システムの熱源機に置き換えた空気調和装置又は冷凍装置であって、前記熱源機に内蔵された圧縮機を外部から加熱する加熱手段と、前記圧縮機内のモータと接続された充電部で導線を通電して前記圧縮機を起動する制御装置と、前記圧縮機内の温度を検出する温度検出手段と、前記加熱手段の温度を検出する第2の温度検出手段と、を備え、前記制御装置は、前記圧縮機内の圧力と前記加熱手段の温度とから前記冷凍機油への冷媒の溶解度を求めるための溶解度曲線を有し、前記温度検出手段の検出温度を基に前記圧縮機内の圧力を算出し、該算出した圧力、第2の温度検出手段が検出した前記加熱手段の温度及び前記溶解度曲線から前記冷凍機油への前記冷媒の溶解度を求め、前記冷凍機油への前記冷媒の溶解度が目標値よりも小さくなるように、前記加熱手段の通電を制御し、前記圧縮機の起動時に前記圧縮機内の底部に溜まる液の液面が前記導線よりも低くなるようにしたものである。
図1は、本発明の実施の形態1における空気調和装置を示す冷媒回路図であり、CFCやHCFC冷媒を使用していたガスヒートポンプ式システムを、塩素を含まないR407CやR410A等のHFC冷媒を使用した電気ヒートポンプ式システムの熱源機に置き換えたものである。
本実施の形態では、液冷媒の液面が、充電部27と接続された導線28と接触しない高さになるように、クランクケースヒータ29で外部から圧縮機10を加熱し、クランクケースヒータ温度センサ31により、圧縮機10内の温度を予め設定した目標温度40℃(図4のC)になるように制御する。
ここで、冷凍機油中の冷媒の溶解度を考慮するのは、冷媒の沸点は冷凍機油の沸点より低いため、冷媒の方が先に蒸発するからである。
例えば、20℃におけるR407C冷媒とR410A冷媒の液密度はそれぞれρlR407C=1159[kg/m3]、ρlR410A=1085[kg/m3]であるようにR410A冷媒は、R407C冷媒に比べて液密度が小さい。
現地工事でR407C冷媒と同質量のR410A冷媒を誤って封入する恐れがあり、この場合、R410A冷媒の方が容量が大きくなるため、R407C冷媒で液冷媒の液面が導線28に接触しなくても、R410A冷媒では接触するという事態が発生する。
現地工事で、R407C冷媒と同質量のR410A冷媒を誤って封入した場合、R410A冷媒用に設計された回路では過充填になり、圧縮機10内が冷媒で液没する危険度が高まる。このように、R410A冷媒はR407C冷媒よりも、運転停止時に圧縮機内に溜まる冷媒の容量が多くなる恐れがあるので、本発明は、冷媒としてR407Cを使用している空気調和装置及び冷凍装置よりも、R410Aを使用している空気調和装置及び冷凍装置で特に有効である。
図5は、実施の形態2における圧縮機を示す部分断面図であり、圧縮機内温度により圧縮機10の動作制御をするようにしたものである。なお、図5中、図2と同じ構成及び相当する構成には同一の符号を付し説明を省略する。
図5中、33は圧縮機10の内部に配置された圧縮機内温度センサである。
次に、図5での温度制御につき図6のフローチャートに基づき説明する。
まず、圧縮機内温度センサ33から圧縮機内温度T1を読み取り(ステップS1)、モリエル線図を用いて圧縮機内温度T1から圧縮機10内の圧力Pを求める(ステップS2)。次に、クランクケースヒータ温度センサ31からクランクケースヒータ29の温度T2を読み取り(ステップS3)、制御装置32内に記憶された図4に示す関係図を基に、具体的には、縦軸の圧縮機10内の圧力Pの値と、横軸のクランクケースヒータの温度T2の値との交点Bから冷凍機油中の冷媒の溶解度Wを読み取る(ステップS4)。次に、溶解度の現在値Wが予め定められた溶解度の目標値Wmよりも大きいか否かを判定し(ステップS5)、大きい場合はクランクケースヒータ29の電源をON(ステップS6)にして加熱し、小さい場合は電源をOFF(ステップS7)になるように制御する。
なお、本実施の形態では、圧縮機内温度センサ33を圧縮機10の内部に配置したが、圧縮機内温度センサ33の代わりに、圧縮機10の外部に温度センサを配置し、圧縮機内温度T1として使用してもよい。
また、図4で冷凍機油中の冷媒の溶解度Wを求める場合に、本実施の形態ではクランクケースヒータ温度センサ31の温度T2を使用したが、代わりに圧縮機内温度センサ33の圧縮機内温度T1を使用してもよい。
図7は、実施の形態3における圧縮機を示す部分断面図であり、油面検知装置で検知した油面により圧縮機10の動作制御をするようにしたものである。なお、図7中、図2と同じ構成及び相当する構成には同一の符号を付し説明を省略する。
図7中、34は圧縮機10内に設置された油面検知装置である。また、図7の制御装置32は、油面検知装置34で検知された液冷媒の高さが所定の高さよりも高い場合にはクランクケースヒータ29の電源をONにし、所定の高さよりも低い場合にはクランクケースヒータ29の電源をOFFするようにしている。
このように、液冷媒の液面の高さを直接検知することで、クランクケースヒータ29の電源のON/OFF制御を行うことにより、更に木目細かい制御ができ、また省エネを図ることができる。
Claims (3)
- 冷凍機油としてPAGオイルを使用した空気調和装置又は冷凍装置の既設配管を再利用し、PAGオイル以外の冷凍機油を使用する電気ヒートポンプ式システムの熱源機に置き換えた空気調和装置又は冷凍装置であって、
前記熱源機に内蔵された圧縮機を外部から加熱する加熱手段と、
前記圧縮機内のモータと接続された充電部で導線を通電して前記圧縮機を起動する制御装置と、
前記圧縮機内の温度を検出する温度検出手段と、
を備え、
前記制御装置は、
前記圧縮機内の圧力と前記圧縮機内の温度とから前記冷凍機油への冷媒の溶解度を求めるための溶解度曲線を有し、
前記温度検出手段の検出温度を基に前記圧縮機内の圧力を算出し、
該算出した圧力、前記温度検出手段の検出温度及び前記溶解度曲線から前記冷凍機油への前記冷媒の溶解度を求め、
前記冷凍機油への前記冷媒の溶解度が目標値よりも小さくなるように、前記加熱手段の通電を制御し、
前記圧縮機の起動時に前記圧縮機内の底部に溜まる液の液面が前記導線よりも低くなるようにしたことを特徴とする空気調和装置又は冷凍装置。 - 冷凍機油としてPAGオイルを使用した空気調和装置又は冷凍装置の既設配管を再利用し、PAGオイル以外の冷凍機油を使用する電気ヒートポンプ式システムの熱源機に置き換えた空気調和装置又は冷凍装置であって、
前記熱源機に内蔵された圧縮機を外部から加熱する加熱手段と、
前記圧縮機内のモータと接続された充電部で導線を通電して前記圧縮機を起動する制御装置と、
前記圧縮機内の温度を検出する温度検出手段と、
前記加熱手段の温度を検出する第2の温度検出手段と、
を備え、
前記制御装置は、
前記圧縮機内の圧力と前記加熱手段の温度とから前記冷凍機油への冷媒の溶解度を求めるための溶解度曲線を有し、
前記温度検出手段の検出温度を基に前記圧縮機内の圧力を算出し、
該算出した圧力、第2の温度検出手段が検出した前記加熱手段の温度及び前記溶解度曲線から前記冷凍機油への前記冷媒の溶解度を求め、
前記冷凍機油への前記冷媒の溶解度が目標値よりも小さくなるように、前記加熱手段の通電を制御し、
前記圧縮機の起動時に前記圧縮機内の底部に溜まる液の液面が前記導線よりも低くなるようにしたことを特徴とする空気調和装置又は冷凍装置。 - 前記冷媒はR410Aであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の空気調和装置又は冷凍装置。
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