JP4341615B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
(1)空気調和装置の構成
図1は、本発明の第1実施形態にかかる空気調和装置の冷媒回路の概略構成図である。空気調和装置1は、室外ユニット2と、室内ユニット4と、室外ユニット2と室内ユニット4とを接続する液冷媒連絡配管5及びガス冷媒連絡配管6とを備えた、いわゆるセパレートタイプの空気調和装置である。空気調和装置1の蒸気圧縮式の冷媒回路10は、室外ユニット2と、室内ユニット4と、液冷媒連絡配管5及びガス冷媒連絡配管6とが接続されることによって構成されており、後述のように、冷房運転及び暖房運転を切り換えて運転することが可能である。
室内ユニット4は、室内の壁面等に設置されている。室内ユニット4は、冷媒連絡配管5、6を介して室外ユニット2に接続されており、冷媒回路10の一部を構成している。
室外ユニット2は、室外に設置されている。室外ユニット2は、冷媒連絡配管5、6を介して室内ユニット4に接続されており、冷媒回路10の一部を構成している。
次に、空気調和装置1の動作について説明する。
まず、冷房運転について、図1を用いて説明する。
次に、暖房運転について、図1を用いて説明する。
次に、ポンプダウン運転について、図1〜図4を用いて説明する。ここで、図3はポンプダウン運転時の動作を示すフローチャートであり、図4はポンプダウン運転時の圧縮機電力の経時変化を示す図である。
次に、ステップS2で計算された圧縮機電力が、ポンプダウン運転が行われているかどうかを判定するための判定電力値未満であるかどうかを判断する。そして、圧縮機電力が判定電力値未満であると判断される場合には、ポンプダウン運転が行われているものとして圧縮機21を保護停止するためのステップ(ステップS5〜S11)に移行し、圧縮機電力が判定電力値以上である(すなわち、判定条件を満たさない)と判断される場合には、ステップS4に移行する。ここで、判定電力値は、ポンプダウン運転によって圧縮機21が冷媒を圧縮する仕事が少なくなった状態において生じうる値に設定されている。そして、ポンプダウン操作を行う前の状態においては、図4に示されるように、ポンプダウン運転前の圧縮機電力が判定電力値よりも大きいため、ステップS4に移行することになる。
判定電力値 = 係数A×運転周波数 + 係数B×外気温度 + 補正値C
のような一次の多項式を用いることができる。また、このような一次の多項式でだけでなく、二次や三次等のような高次の多項式を用いて、より正確な判定電力値を計算するようにしてもよい。
停止時間 = 係数D×運転周波数 + 係数E×外気温度 + 補正値F
のような一次の多項式を用いることができる。また、このような一次の多項式でだけでなく、二次や三次等のような高次の多項式を用いて、より正確な停止時間を計算するようにしてもよい。
本実施形態の空気調和装置1には、以下のような特徴がある。
本実施形態の空気調和装置1では、ポンプダウン運転の際に、圧縮機21が冷媒を圧縮する仕事が少なくなり消費電力が小さくなるという運転特性を有することを利用して、インバータ31から圧縮機モータ28に供給される圧縮機電力に基づいて、室内熱交換器41を冷媒の蒸発器として機能させる冷凍サイクル運転の状態においてポンプダウン運転が行われているかどうかを判定し、ポンプダウン運転を検知するようにしている。このように、従来のような冷媒回路内を流れる冷媒の状態値の変化ではなく、圧縮機21の運転特性に基づいてポンプダウン運転を検知するようにしているため、圧縮機21を確実に保護しつつ、ポンプダウン運転を行うことができる。しかも、圧縮機21の圧縮機電力を使用してポンプダウン運転を検知するようにしているため、商用電源32の電圧変動の影響を受けにくく、また、インバータ31から圧縮機21を駆動する圧縮機モータ28の電力値を使用しているため、圧縮機21を駆動する圧縮機モータ28以外の電気品が消費する電力の影響を受けることもなく、ポンプダウン運転の検知精度の向上にも寄与できる。
また、本実施形態においては、圧縮機電力が判定電力値未満であるかどうかを判定することにより、ポンプダウン運転が行われているかどうかを判定するようにしている。そして、この判定電力値は、圧縮機21にかかる負荷に影響する傾向のある運転周波数及び外気温度の関数として演算するようにしているため、十分な圧縮機の保護を図ることができる。
さらに、本実施形態においては、ポンプダウン運転の検知後に圧縮機21を停止させるまでの時間についても、圧縮機21にかかる負荷に影響する傾向のある運転周波数及び外気温度の関数として演算するようにしているため、圧縮機の耐力に応じた停止時間を設定することができる。これにより、停止時間が長すぎたり短すぎたりすることを避けることができるようになり、十分な圧縮機の保護を図ることができる。
上述の実施形態では、ポンプダウン運転が行われているかどうかを、圧縮機電力が判定電力値未満であるかどうかを判定することによって行っているが、これに限定されず、図4に示されるように、ポンプダウン運転の際に圧縮機21の圧縮機電力が低下する際の変化率を用いてもよい。例えば、ポンプダウン運転の際に圧縮機21の圧縮機電力が低下する際の変化率が、所定の判定変化率よりも小さくなる(すなわち、圧縮機電力が低下する際の傾きが判定変化率に相当する傾きよりも急な傾斜になる)ことをもって、ポンプダウン運転が行われているかどうかを判定することができる。
上述の第1実施形態及びその変形例では、本発明をポンプダウン運転の検知に適用した実施例を説明したが、これに限定されるものではなく、施工不良により閉鎖弁が閉じた状態で運転を行ったり、冷媒配管の詰まりが生じた状態や膨張弁、電磁弁、フィルタ、閉鎖弁、四路切換弁等の各種機能部品が故障した状態で運転を行った場合であって、そのような不具合を生じた箇所が、凝縮器として機能する室内熱交換器や室外熱交換器の出口から圧縮機の吸入側に至るまでの間の冷媒配管や各種機能部品である場合には、正常に冷凍サイクル運転を行っている場合に比べて、圧縮機が冷媒を圧縮する仕事が少なくなり消費電力が小さくなるという運転特性を有するため、このことに着目して、本発明を、施工不良による閉鎖弁の閉止状態にあること、冷媒配管の詰まりが生じていることや各種機能部品が故障した状態が生じていること等のような故障検知に適用することも可能である。
室内ユニット104は、室内の壁面等に設置されている。室内ユニット104は、冷媒連絡配管105、106を介して室外ユニット102に接続されており、冷媒回路110の一部を構成している。
室外ユニット102は、室外に設置されている。室外ユニット102は、冷媒連絡配管105、106を介して室内ユニット104に接続されており、冷媒回路110の一部を構成している。
次に、空気調和装置101の動作について説明する。
まず、冷房運転について、図5を用いて説明する。
次に、暖房運転について、図5を用いて説明する。
まず、除湿運転について、図5を用いて説明する。
次に、上述の冷房運転、暖房運転及び除湿運転時における故障検知について、冷房運転時を例として、図5〜8を用いて説明する。ここで、図7は故障時の圧縮機の保護停止動作を示すフローチャートであり、図8は故障時の圧縮機電力の経時変化を示す図である。
次に、ステップS102で計算された圧縮機電力が、ポンプダウン運転が行われているかどうかを判定するための判定電力値未満であるかどうかを判断する。そして、圧縮機電力が判定電力値未満であると判断される場合には、ポンプダウン運転が行われているものとして圧縮機121を保護停止するためのステップ(ステップS105〜S111)に移行し、圧縮機電力が判定電力値以上である(すなわち、判定条件を満たさない)と判断される場合には、ステップS104に移行する。ここで、判定電力値は、故障によって圧縮機121が冷媒を圧縮する仕事が少なくなった状態において生じうる値に設定されている。そして、故障が生じていない状態においては、図8に示されるように、故障が生じていない状態の圧縮機電力が判定電力値よりも大きいため、ステップS104に移行することになる。
判定電力値 = 係数A×運転周波数 + 係数B×外気温度 + 補正値C
のような一次の多項式を用いることができる。また、このような一次の多項式でだけでなく、二次や三次等のような高次の多項式を用いて、より正確な判定電力値を計算するようにしてもよい。
停止時間 = 係数D×運転周波数 + 係数E×外気温度 + 補正値F
のような一次の多項式を用いることができる。また、このような一次の多項式でだけでなく、二次や三次等のような高次の多項式を用いて、より正確な停止時間を計算するようにしてもよい。
本実施形態の空気調和装置101には、以下のような特徴がある。
本実施形態の空気調和装置101では、施工不良により閉鎖弁126、127が閉じた状態で運転を行ったり、冷媒配管の詰まりが生じた状態や電動膨張弁124、除湿用電磁弁147、フィルタ137、138、閉鎖弁126、127、四路切換弁122等の各種機能部品が故障した状態で運転を行った場合であって、そのような不具合(以下、故障とする)を生じた箇所が凝縮器として機能する室外熱交換器123又は室内熱交換器141の出口から圧縮機121の吸入側に至るまでの間の冷媒配管や各種機能部品である場合には、このような故障の際に、圧縮機121が冷媒を圧縮する仕事が少なくなり消費電力が小さくなるという運転特性を有することを利用して、冷媒回路110の冷凍サイクル運転(本実施形態では、冷房運転、暖房運転又は除湿運転)中におけるインバータ131から圧縮機モータ128に供給される圧縮機電力に基づいて、凝縮器として機能する室外熱交換器123又は室内熱交換器141の出口から圧縮機121の吸入側に至るまでの間の冷媒配管や各種機能部品の故障検知を行うようにしている。このように、圧縮機121の運転特性に基づいて故障検知を行うようにしているため、圧縮機121を確実に保護することができる。しかも、圧縮機121の圧縮機電力を使用して故障検知を行うようにしているため、商用電源の電圧変動の影響を受けにくく、また、インバータ131から圧縮機121を駆動する圧縮機モータ128の電力値を使用しているため、圧縮機121を駆動する圧縮機モータ128以外の電気品が消費する電力の影響を受けることもなく、故障検知の検知精度の向上にも寄与できる。
また、本実施形態においては、圧縮機電力が判定電力値未満であるかどうかを判定することにより、故障が生じているかどうかを判定するようにしている。そして、この判定電力値は、圧縮機121にかかる負荷に影響する傾向のある運転周波数及び外気温度の関数として演算するようにしているため、十分な圧縮機の保護を図ることができる。
さらに、本実施形態においては、故障検知後に圧縮機121を停止させるまでの時間についても、圧縮機121にかかる負荷に影響する傾向のある運転周波数及び外気温度の関数として演算するようにしているため、圧縮機の耐力に応じた停止時間を設定することができる。これにより、停止時間が長すぎたり短すぎたりすることを避けることができるようになり、十分な圧縮機の保護を図ることができる。
上述の実施形態では、故障が生じているかどうかを、圧縮機電力が判定電力値未満であるかどうかを判定することによって行っているが、これに限定されず、図8に示されるように、圧縮機121の圧縮機電力が低下する際の変化率を用いてもよい。例えば、圧縮機121の圧縮機電力が低下する際の変化率が、所定の判定変化率よりも小さくなる(すなわち、圧縮機電力が低下する際の傾きが判定変化率に相当する傾きよりも急な傾斜になる)ことをもって、故障が生じているかどうかを判定することができる。
2 室外ユニット
4 室内ユニット
5 液冷媒連絡配管(連絡配管)
6 ガス冷媒連絡配管(連絡配管)
10、110 冷媒回路
21、121 圧縮機
23、123 室外熱交換器(凝縮器、蒸発器)
24、124 電動膨張弁(膨張弁)
26 液側閉鎖弁
27 ガス側閉鎖弁
28、128 圧縮機モータ(モータ)
31、131 インバータ
41、141 室内熱交換器(蒸発器、凝縮器)
Claims (5)
- インバータ(31、131)により制御されるモータ(28、128)によって駆動される圧縮機(21、121)と、凝縮器(23)(123、141)と、膨張弁(24、124)と、蒸発器(41)(141、123)と有する蒸気圧縮式の冷媒回路(10、110)を備え、
前記冷媒回路の冷凍サイクル運転中における前記インバータから前記モータに供給される圧縮機電力が、所定の判定電力値未満である場合に、所定の停止時間が経過した後に、前記圧縮機を停止するものであり、
前記停止時間は、前記圧縮機の運転周波数が高いほど小さくなるように演算される、
空気調和装置(1、101)。 - インバータ(31、131)により制御されるモータ(28、128)によって駆動される圧縮機(21、121)と、凝縮器(23)(123、141)と、膨張弁(24、124)と、蒸発器(41)(141、123)と有する蒸気圧縮式の冷媒回路(10、110)を備え、
前記冷媒回路の冷凍サイクル運転中における前記インバータから前記モータに供給される圧縮機電力が、所定の判定電力値未満である場合に、所定の停止時間が経過した後に、前記圧縮機を停止するものであり、
前記停止時間は、外気温度が高いほど小さくなるように演算される、
空気調和装置(1、101)。 - 前記判定電力値は、前記圧縮機(21、121)の運転周波数が高いほど大きくなるように演算される、請求項1又は2に記載の空気調和装置(1、101)。
- 前記判定電力値は、外気温度が高いほど大きくなるように演算される、請求項3に記載の空気調和装置(1、101)。
- 前記凝縮器(123、141)の出口から前記圧縮機(121)の吸入側に至るまでの間の冷媒配管や各種機能部品の詰まりの発生や、前記各種機能部品の一部である弁が故障して閉止状態になる不具合の発生の有無を検知する、請求項1〜4のいずれかに記載の空気調和装置(101)。
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