JP5634389B2 - Air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、空気調和機に関し、特に、圧縮機を保護しつつ、消費電力を下げる空気調和機に関する。 The present invention relates to an air conditioner, and more particularly to an air conditioner that reduces power consumption while protecting a compressor.
従来の空気調和機は、圧縮機の液バックの現象を防ぐことで圧縮機を保護するために、圧縮機の吐出温度と、凝縮器の凝縮温度との差をある一定値以上に保つように制御していた。
具体的には、従来の空気調和機は、圧縮機の運転周波数や膨張弁の開度を制御することにより、圧縮機の吐出温度と、凝縮器の凝縮温度との差をある一定値以上に保つように制御していた。
より具体的には、従来の空気調和機は、例えば、吐出温度と凝縮温度との差が１０（℃）以下となった状態を検出したとき、圧縮機の運転周波数を上げたり、膨張弁の開度を小さくしたりしていた。これにより、従来の空気調和機は、吐出温度と凝縮温度との差を１０（℃）以上に保つように調整していた（例えば、特許文献１参照）。
In order to protect the compressor by preventing the liquid back phenomenon of the compressor, the conventional air conditioner keeps the difference between the discharge temperature of the compressor and the condensation temperature of the condenser above a certain value. I was in control.
Specifically, in a conventional air conditioner, the difference between the discharge temperature of the compressor and the condensation temperature of the condenser is set to a certain value or higher by controlling the operation frequency of the compressor and the opening of the expansion valve. It was controlled to keep.
More specifically, when a conventional air conditioner detects, for example, a state where the difference between the discharge temperature and the condensation temperature is 10 (° C.) or less, the operating frequency of the compressor is increased or the expansion valve The opening was reduced. Thereby, the conventional air conditioner has adjusted so that the difference of discharge temperature and condensation temperature may be maintained at 10 (degreeC) or more (for example, refer patent document 1).
また、従来の空気調和機は、圧縮機を流れる電流や圧縮機に印加する電圧に基づいて圧縮機軸トルク値を推定し、その推定結果に基づいて圧縮機の液バックの現象等を防ぐ制御が行われていた（例えば、特許文献２参照）。 Further, the conventional air conditioner estimates the compressor shaft torque value based on the current flowing through the compressor and the voltage applied to the compressor, and controls to prevent the liquid back phenomenon of the compressor based on the estimation result. (For example, refer to Patent Document 2).
しかしながら、従来の空気調和機（特許文献１）は、外気温度の条件や運転周波数等の運転条件のように圧縮機内部の駆動系の物理特性値に関連する条件を制御パラメータとして含めることなく、吐出温度と凝縮温度との差である吐出過熱度が、ある一定値を下回るようになったとき、一律に補正制御をかけていた。
換言すれば、従来の空気調和機は、圧縮機内部の駆動系の物理特性値を考慮することなく、一律に圧縮機の運転周波数を大きくする制御をすることにより圧縮機を保護していた。
However, the conventional air conditioner (Patent Document 1) does not include a condition related to a physical characteristic value of a drive system inside the compressor as a control parameter, such as an operating condition such as an outside air temperature condition or an operating frequency. When the discharge superheat, which is the difference between the discharge temperature and the condensation temperature, falls below a certain value, correction control is applied uniformly.
In other words, the conventional air conditioner protects the compressor by controlling to increase the operating frequency of the compressor uniformly without considering the physical characteristic value of the drive system inside the compressor.
そのため、従来の空気調和機は、圧縮機にかかる負荷が実際には問題が生じない程度のものであったとしても、圧縮機の運転周波数を大きくする補正制御をするものであった。
これにより、従来の空気調和機は、圧縮機の液バックの現象を防ぐことで圧縮機を保護する際、消費電力を大きくしていることになっていた。
Therefore, the conventional air conditioner performs correction control to increase the operating frequency of the compressor even if the load on the compressor is such that no problem actually occurs.
Thus, the conventional air conditioner is supposed to increase the power consumption when protecting the compressor by preventing the liquid back phenomenon of the compressor.
この結果、近年、空気調和機の運転に省エネルギーが要求されているにもかかわらず、消費電力の小さい空調運転ができないという問題点があった。 As a result, in recent years, there has been a problem that air-conditioning operation with low power consumption cannot be performed even though energy saving is required for the operation of the air conditioner.
また、従来の空気調和機（特許文献２）は、圧縮機内部の駆動系の物理特性値の一つである圧縮機軸トルクを考慮した制御を行い、それによって圧縮機の液バックの現象を防ぐ制御をすることで圧縮機を保護していたものの、消費電力を下げることには考慮していないという問題点があった。 Further, the conventional air conditioner (Patent Document 2) performs control in consideration of the compressor shaft torque, which is one of the physical characteristic values of the drive system inside the compressor, thereby preventing the liquid back phenomenon of the compressor. Although the compressor was protected by the control, there was a problem that it was not considered in reducing the power consumption.
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、圧縮機を保護しつつ、消費電力を下げることができる空気調和機を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an air conditioner that can reduce power consumption while protecting a compressor.
本発明の空気調和機は、少なくとも、圧縮機、熱源側熱交換器、膨張手段、及び利用側熱交換器が冷媒配管で接続され、冷媒を循環させる冷媒回路と、前記圧縮機を制御する制御手段と、前記圧縮機の吐出温度を検知する吐出温度検知手段と、前記圧縮機に流れる電流を検知する圧縮機電流検知手段と、前記圧縮機に印加する電圧を検知する圧縮機電圧検知手段とを備え、前記制御手段は、前記圧縮機の吐出過熱度及び前記圧縮機の軸トルクに基づいて、前記圧縮機の運転周波数を設定し、設定した運転周波数に基づいて前記圧縮機を制御するものであって、前記吐出温度検知手段で検知した前記吐出温度に基づいて前記吐出過熱度を求め、当該吐出過熱度が設定過熱度未満のときであって、かつ、前記圧縮機電流検知手段の検知結果と前記圧縮機電圧検知手段の検知結果とに基づいて演算した前記圧縮機の軸トルクが、前記圧縮機の軸トルクの設定トルクを超えたとき、前記圧縮機の運転周波数を増加させるものである。 The air conditioner of the present invention includes a refrigerant circuit in which at least a compressor, a heat source side heat exchanger, expansion means, and a use side heat exchanger are connected by a refrigerant pipe to circulate the refrigerant, and a control for controlling the compressor. Means , a discharge temperature detecting means for detecting a discharge temperature of the compressor, a compressor current detecting means for detecting a current flowing through the compressor, and a compressor voltage detecting means for detecting a voltage applied to the compressor. And the control means sets an operating frequency of the compressor based on a discharge superheat degree of the compressor and an axial torque of the compressor, and controls the compressor based on the set operating frequency. The discharge superheat degree is obtained based on the discharge temperature detected by the discharge temperature detection means, and when the discharge superheat degree is less than a set superheat degree, and the compressor current detection means detects Results and above The axial torque of the compressor which is calculated on the basis of the detection result of the compressor voltage detecting means, when exceeding the set torque of the shaft torque of the compressor, and increases the operation frequency of the compressor.
本発明は、圧縮機の吐出過熱度と圧縮機軸トルクとに基づいて圧縮機の吐出過熱度を制御することにより、圧縮機を保護しつつ、消費電力を下げることができるという効果を有する。 The present invention has an effect that power consumption can be reduced while protecting the compressor by controlling the discharge superheat degree of the compressor based on the discharge superheat degree of the compressor and the compressor shaft torque.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
実施の形態１．
まず、実施の形態１の説明に先立って、従来の空気調和機における圧縮機保護動作処理について、図１、２を用いて説明し、その問題点を明らかにしたところで、次に、本発明の実施の形態１における圧縮機保護動作処理について、図３〜６を用いて説明する。
また、圧縮機軸トルクと蒸発温度とから凝縮温度を推定する処理について、図７を用いて説明する。
First, prior to the description of the first embodiment, compressor protection operation processing in a conventional air conditioner will be described with reference to FIGS. 1 and 2, and the problems will be clarified. The compressor protection operation process in the first embodiment will be described with reference to FIGS.
A process for estimating the condensation temperature from the compressor shaft torque and the evaporation temperature will be described with reference to FIG.
図１は、従来の空気調和機１を概略的に示す冷媒回路図である。
図１に示すように、従来の空気調和機１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、図示しない屋内の冷暖房に使用される装置であり、室内機１１と、室外機１２とを備える。
FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram schematically showing a
As shown in FIG. 1, a
まず、室内機１１について説明する。
室内機１１は、屋内の天井に埋め込まれたり、吊り下げられたりすることで設置されるものである。また、室内機１１は、屋内の壁面に壁掛けされることにより設置されるものでもある。
室内機１１は、ガス接続配管２１及び液接続配管２２を介して室外機１２に接続されて冷媒回路の一部を構成している。
室内機１１は、利用側熱交換器として機能する室内熱交換器３１と、図示しない室内送風機とを有する。
First, the indoor unit 11 will be described.
The indoor unit 11 is installed by being embedded in an indoor ceiling or suspended. The indoor unit 11 is also installed by being hung on an indoor wall surface.
The indoor unit 11 is connected to the outdoor unit 12 via the
The indoor unit 11 includes an indoor heat exchanger 31 that functions as a use-side heat exchanger and an indoor blower (not shown).
室内熱交換器３１は、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能することで室内の空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能することで室内の空気を加熱するものであり、例えば、伝熱管と多数のフィンとから形成されるクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器から構成されている。 The indoor heat exchanger 31 cools indoor air by functioning as a refrigerant evaporator during cooling operation, and heats indoor air by functioning as a refrigerant condenser during heating operation. It is composed of a cross fin type fin-and-tube heat exchanger formed of heat transfer tubes and a large number of fins.
室内送風機は、室内機１１内に室内空気を吸入し、室内熱交換器３１により、吸入した室内空気と冷媒との間で熱交換した空気を供給空気として室内に供給する機能を有するものである。室内送風機は、室内熱交換器３１に付設され、室内熱交換器３１に供給する空気の流量を可変することが可能なファン、例えば、ＤＣファンモータ（図示せず）によって駆動される遠心ファンや多翼ファン等から構成されている。 The indoor blower has a function of sucking indoor air into the indoor unit 11 and supplying the air heat exchanged between the sucked indoor air and the refrigerant into the room as supply air by the indoor heat exchanger 31. . The indoor blower is attached to the indoor heat exchanger 31 and can change the flow rate of air supplied to the indoor heat exchanger 31, such as a centrifugal fan driven by a DC fan motor (not shown). It consists of a multi-blade fan.
室内機１１には、室内熱交換器３１の近傍に、気液二相状態の冷媒の温度を検出するセンサとして室内熱交換器温度センサ３２が設置されている。室内熱交換器温度センサ３２は、例えば、サーミスタにより構成されるものである。
室内熱交換器温度センサ３２は、冷房運転時には室内熱交換器３１を流れる冷媒の蒸発温度を検出し、暖房運転時には室内熱交換器３１を流れる冷媒の凝縮温度を検出する。
In the indoor unit 11, an indoor heat
The indoor heat
なお、ここでは、室内機１１に設置されるセンサの一例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、室内熱交換器３１の液側に、液状態又は気液二相状態の冷媒の温度を検出する液側温度センサが設けられていてもよい。
また、室内機１１の室内空気の吸入口側に、室内機１１内に流入する室内空気の温度を検出する室内温度センサが設けられていてもよい。
また、室内機１１の室内空気の吹出口側に、室内機１１内から吐出する室内空気の温度を検出する室内温度センサが設けられていてもよい。
In addition, although an example of the sensor installed in the indoor unit 11 has been described here, the present invention is not limited to this. For example, a liquid side temperature sensor that detects the temperature of the refrigerant in the liquid state or the gas-liquid two-phase state may be provided on the liquid side of the indoor heat exchanger 31.
An indoor temperature sensor that detects the temperature of the indoor air flowing into the indoor unit 11 may be provided on the indoor air intake side of the indoor unit 11.
An indoor temperature sensor that detects the temperature of the indoor air discharged from the indoor unit 11 may be provided on the indoor air outlet side of the indoor unit 11.
なお、室内送風機は、上述したセンサの検出値に応じて制御部（図示せず）によって制御されている。 The indoor blower is controlled by a control unit (not shown) according to the detection value of the sensor described above.
次に、室外機１２について説明する。
室外機１２は、屋外に設置されるものであり、ガス接続配管２１及び液接続配管２２を介して室内機１１に接続されて冷媒回路の一部を構成している。
室外機１２は、第１膨張弁４１と、レシーバ４２と、第２膨張弁４３と、圧縮機４４と、四方弁４６と、熱源側熱交換器として機能する室外熱交換器４７とを有し、冷媒配管を介して接続されている。
Next, the outdoor unit 12 will be described.
The outdoor unit 12 is installed outdoors, and is connected to the indoor unit 11 via the
The outdoor unit 12 includes a first expansion valve 41, a receiver 42, a
第１膨張弁４１は、高圧状態の冷媒を減圧して中圧状態にするものであり、例えば、開度が可変に制御可能な電子式膨張弁等で構成されている。
レシーバ４２は、冷媒液を貯留するものであり、また、内部に冷媒熱交換器５１（詳細については後述する）を有するものである。また、レシーバ４２と第１膨張弁４１との間は、冷媒配管で接続され、レシーバ４２と第２膨張弁４３との間は、冷媒配管で接続されている。これらの冷媒配管は、レシーバ４２の内部において、ある程度の長さで形成され、液冷媒をレシーバ４２の内部に液滴させている。
第２膨張弁４３は、中圧状態の冷媒を減圧して低圧状態にするものであり、例えば、開度が可変に制御可能な電子式膨張弁等で構成されている。
The first expansion valve 41 is for depressurizing a high-pressure refrigerant to an intermediate pressure state, and includes, for example, an electronic expansion valve whose opening degree can be variably controlled.
The receiver 42 stores a refrigerant liquid, and has a refrigerant heat exchanger 51 (details will be described later) inside. The receiver 42 and the first expansion valve 41 are connected by a refrigerant pipe, and the receiver 42 and the
The
圧縮機４４は、運転容量を可変にすることが可能なものであり、例えば、インバータにより運転周波数が制御されるＤＣブラシレスモータ（図示せず）等によって駆動される容積式圧縮機から構成されている。
また、圧縮機４４は、図示しない制御部により制御され、例えば、室内熱交換器３１と、図示しないリモートコントローラーの設定温度（目標値）との偏差に応じて制御される。
また、圧縮機４４には、吐出側に吐出温度を検出するセンサとして圧縮機吐出温度センサ４５が設けられている。圧縮機吐出温度センサ４５は、例えば、サーミスタにより構成されるものである。
なお、圧縮機吐出温度センサ４５は、本発明における「吐出温度検知手段」に相当する。
The compressor 44 has a variable operating capacity, and is composed of a positive displacement compressor driven by a DC brushless motor (not shown) whose operating frequency is controlled by an inverter, for example. Yes.
The compressor 44 is controlled by a control unit (not shown), and is controlled in accordance with, for example, a deviation between the indoor heat exchanger 31 and a set temperature (target value) of a remote controller (not shown).
Further, the compressor 44 is provided with a compressor discharge temperature sensor 45 as a sensor for detecting the discharge temperature on the discharge side. The compressor discharge temperature sensor 45 is composed of, for example, a thermistor.
The compressor discharge temperature sensor 45 corresponds to “discharge temperature detection means” in the present invention.
なお、ここでは、圧縮機４４に設置されるセンサの一例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、吸入側に吸入温度を検出するセンサとして圧縮機吸入温度センサが設けられていてもよい。 Although an example of the sensor installed in the compressor 44 has been described here, the present invention is not limited to this. For example, a compressor suction temperature sensor may be provided as a sensor for detecting the suction temperature on the suction side.
四方弁４６は、冷媒流路を切り換える機能を有するものであり、冷房運転や暖房運転に応じて冷媒の流れの方向を切り換える弁で構成されている。
The four-
四方弁４６は、冷房運転時には、図１の四方弁４６内部の破線に示すように、圧縮機４４の吐出側と室外熱交換器４７のガス側とを接続するとともに、圧縮機４４の吸入側とガス接続配管２１側とを接続する。
これにより、四方弁４６は、室外熱交換器４７を圧縮機４４において圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ室内熱交換器３１を室外熱交換器４７において凝縮される冷媒の蒸発器として機能させている。
During the cooling operation, the four-
As a result, the four-
また、四方弁４６は、暖房運転時には、図１の四方弁４６内部の実線で示すように、圧縮機４４の吐出側とガス接続配管２１側とを接続するとともに、圧縮機４４の吸入側と室外熱交換器４７のガス側とを接続する。
これにより、四方弁４６は、室内熱交換器３１を圧縮機４４において圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ室外熱交換器４７を室内熱交換器３１において凝縮される冷媒の蒸発器として機能させている。
Further, during heating operation, the four-
Accordingly, the four-
室外熱交換器４７は、冷媒運転時には冷媒の凝縮器として機能し、暖房運転時には冷媒の蒸発器として機能するものであり、例えば、伝熱管と多数のフィンとにより形成されるクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器から構成されている。
また、室外熱交換器４７は、室外熱交換器４７のガス側が冷媒配管を介して四方弁４６に接続され、室外熱交換器４７の液側が冷媒配管を介して第２膨張弁４３に接続されている。
The
In the
また、室外熱交換器４７の近傍には、図示しない室外送風機が付設されている。室外送風機は、室外機１２内に室外空気を吸入し、室外熱交換器４７により、室外空気と冷媒との間で熱交換した空気を室外に排出する機能を有するものであり、室外熱交換器４７に供給する空気の流量を可変することが可能なファン、例えば、ＤＣファンモータ（図示せず）によって駆動されるプロペラファンから構成されている。
In addition, an outdoor blower (not shown) is attached in the vicinity of the
また、室外機１２には、室外熱交換器４７の近傍に、気液二相状態の冷媒の温度を検出するセンサとして室外熱交換器温度センサ４８が設置されている。室外熱交換器温度センサ４８は、例えば、サーミスタにより構成されるものである。
室外熱交換器温度センサ４８は、冷房運転時には室外熱交換器４７を流れる冷媒の凝縮温度を検出し、暖房運転時には室外熱交換器４７を流れる冷媒の蒸発温度を検出する。
In the outdoor unit 12, an outdoor heat
The outdoor heat
なお、ここでは、室外機１２に設置されるセンサの一例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、室外熱交換器４７の液側に、液状態又は気液二相状態の冷媒の温度を検出する液側温度センサが設けられていてもよい。
また、室外機１２の室外空気の吸入口側に、室外機１２内に流入する室外空気の温度を検出する室外温度センサが設けられていてもよい。
In addition, although an example of the sensor installed in the outdoor unit 12 has been described here, the present invention is not limited to this. For example, a liquid side temperature sensor that detects the temperature of the refrigerant in the liquid state or the gas-liquid two-phase state may be provided on the liquid side of the
An outdoor temperature sensor that detects the temperature of the outdoor air that flows into the outdoor unit 12 may be provided on the outdoor air inlet side of the outdoor unit 12.
冷媒熱交換器５１は、例えば、Ｕ字形状からなる吸入配管であり、四方弁４６と圧縮機４４の吸入側とを接続し、上述したようにレシーバ４２内に設けられている。冷媒熱交換器５１は、レシーバ４２内に貯留されている冷媒液と圧縮機４４に吸入される冷媒との間で熱交換させるものである。
The refrigerant heat exchanger 51 is, for example, a U-shaped suction pipe that connects the four-
なお、圧縮機４４、四方弁４６、室外送風機、第１膨張弁４１、及び第２膨張弁４３は、上述したセンサの検出値に応じて制御部（図示せず）によって制御されている。
The compressor 44, the four-
図２は、従来の圧縮機保護動作処理を説明するフローチャートである。 FIG. 2 is a flowchart for explaining a conventional compressor protection operation process.
（ステップＳ１１）
制御部は、各パラメータを設定する。
具体的には、制御部は、現在の運転周波数Ｆ、吐出過熱度による圧縮機の運転周波数補正制限値Ｆｘ、吐出温度検出値と凝縮温度検出値との差分である吐出過熱度ＳＨｄ、及び吐出過熱度の補正開始値ＳＨｄｘ１を設定する。
(Step S11)
The control unit sets each parameter.
Specifically, the control unit includes the current operation frequency F, the compressor operation frequency correction limit value Fx based on the discharge superheat degree, the discharge superheat degree SHd which is the difference between the discharge temperature detection value and the condensation temperature detection value, and the discharge A correction start value SHdx1 for the degree of superheat is set.
より具体的には、現在の運転周波数Ｆは、駆動中の圧縮機４４の現在の運転周波数を意味するものである。
また、圧縮機の運転周波数補正制限値Ｆｘは、液バックの現象を生じさせない状態の運転周波数の下限値を意味するものである。つまり、圧縮機の運転周波数補正制限値Ｆｘは、圧縮機に流入する冷媒が気相冷媒の状態であるときの圧縮機の運転周波数のうち、圧縮機の運転周波数の下限値として、最低運転周波数を定めたものである。圧縮機の運転周波数補正制限値Ｆｘは、例えば、シミュレーションや実験等により、予め求めておけばよい。
More specifically, the current operating frequency F means the current operating frequency of the compressor 44 being driven.
Further, the compressor operating frequency correction limit value Fx means the lower limit value of the operating frequency in a state in which the phenomenon of liquid back does not occur. That is, the compressor operating frequency correction limit value Fx is the lowest operating frequency as the lower limit value of the operating frequency of the compressor among the operating frequencies of the compressor when the refrigerant flowing into the compressor is in the state of the gas phase refrigerant. Is defined. The operating frequency correction limit value Fx of the compressor may be obtained in advance by, for example, simulation or experiment.
また、吐出過熱度ＳＨｄは、圧縮機吐出温度センサ４５から検出した吐出温度と、室内熱交換器温度センサ３２又は室外熱交換器温度センサ４８から検出した凝縮温度との差分から求められるものである。
例えば、吐出過熱度ＳＨｄは、冷房運転時には、圧縮機吐出温度センサ４５から検出した吐出温度と、室外熱交換器温度センサ４８から検出した凝縮温度との差分から求められ、暖房運転時には、圧縮機吐出温度センサ４５から検出した吐出温度と、室内熱交換器温度センサ３２から検出した凝縮温度との差分から求められるものである。
Further, the discharge superheat degree SHd is obtained from the difference between the discharge temperature detected from the compressor discharge temperature sensor 45 and the condensation temperature detected from the indoor heat
For example, the discharge superheat degree SHd is obtained from the difference between the discharge temperature detected from the compressor discharge temperature sensor 45 and the condensation temperature detected from the outdoor heat
吐出過熱度の補正開始値ＳＨｄｘ１は、予め設定された吐出過熱度の値であり、この値を下回ったときには、圧縮機の運転周波数を上げるような制御が実施される。吐出過熱度の補正開始値ＳＨｄｘ１は、例えば、シミュレーションや実験等により求められるものであり、この値を下回った状態で、圧縮機４４に冷媒が吸入されると、吸入された冷媒は液冷媒を多く含むこととなるとされている。そのため、安全側に働くようにするために、吐出過熱度の補正開始値ＳＨｄｘ１は、実際の臨界値よりも高めに設定されている。
ただし、後述するように、吐出過熱度ＳＨｄが吐出過熱度の補正開始値ＳＨｄｘ１を下回ったときであっても、実際には、圧縮機４４内部の駆動系の物理特性値を考慮すれば、圧縮機４４に負荷がそれほどかからない状態が存在する。
The discharge superheat degree correction start value SHdx1 is a preset discharge superheat degree value, and when the value is below this value, control is performed to increase the operating frequency of the compressor. The discharge superheat degree correction start value SHdx1 is obtained, for example, by simulation or experiment. When the refrigerant is sucked into the compressor 44 in a state below this value, the sucked refrigerant becomes liquid refrigerant. It is said that many will be included. Therefore, in order to work on the safe side, the discharge superheat degree correction start value SHdx1 is set higher than the actual critical value.
However, as will be described later, even when the discharge superheat degree SHd is below the correction start value SHdx1 of the discharge superheat degree, actually, if the physical characteristic value of the drive system inside the compressor 44 is taken into account, the compression is performed. There is a state where the machine 44 is not so heavily loaded.
（ステップＳ１２）
制御部は、現在の運転周波数Ｆが、圧縮機の運転周波数補正制限値Ｆｘ未満か否かを判定する。制御部は、現在の運転周波数Ｆが、圧縮機の運転周波数補正制限値Ｆｘ未満のとき、ステップＳ１３へ進み、現在の運転周波数Ｆが、圧縮機の運転周波数補正制限値Ｆｘ以上のとき、ステップＳ１５へ進む。
(Step S12)
The control unit determines whether or not the current operating frequency F is less than the operating frequency correction limit value Fx of the compressor. When the current operating frequency F is less than the compressor operating frequency correction limit value Fx, the control unit proceeds to step S13, and when the current operating frequency F is equal to or higher than the compressor operating frequency correction limit value Fx, step Proceed to S15.
（ステップＳ１３）
制御部は、吐出過熱度ＳＨｄが、吐出過熱度の補正開始値ＳＨｄｘ１未満か否かを判定する。制御部は、吐出過熱度ＳＨｄが、吐出過熱度の補正開始値ＳＨｄｘ１未満のとき、ステップＳ１４へ進み、吐出過熱度ＳＨｄが、吐出過熱度の補正開始値ＳＨｄｘ１以上のとき、ステップＳ１５へ進む。
(Step S13)
The control unit determines whether or not the discharge superheat degree SHd is less than the discharge superheat degree correction start value SHdx1. The control unit proceeds to step S14 when the discharge superheat degree SHd is less than the discharge superheat degree correction start value SHdx1, and proceeds to step S15 when the discharge superheat degree SHd is equal to or greater than the discharge superheat degree correction start value SHdx1.
（ステップＳ１４）
制御部は、圧縮機４４の運転周波数を所定の値だけ上げ、処理を終了する。
(Step S14)
The control unit increases the operating frequency of the compressor 44 by a predetermined value, and ends the process.
（ステップＳ１５）
制御部は、現在の周波数Ｆを維持したまま、膨張弁の開度を調整し、処理は終了する。例えば、膨張弁の開度を小さくし、吐出過熱度を大きくする制御を実施し、吐出過熱度が所定の値になったとき、処理は終了する。
(Step S15)
The control unit adjusts the opening of the expansion valve while maintaining the current frequency F, and the process ends. For example, when the control is performed to reduce the opening degree of the expansion valve and increase the discharge superheat degree, and the discharge superheat degree reaches a predetermined value, the process ends.
このように、従来の制御においては、吐出温度検出値と凝縮温度検出値との差が、吐出過熱度の補正開始値未満になったら圧縮機４４の運転周波数を所定の値だけ上げるように制御をすることで、吐出過熱度を所定値以上に保つものであった。そのため、従来では、圧縮機４４内部の駆動系の物理特性値を考慮することなく液バックの現象を防いでいた。
この結果、圧縮機４４にかかる負荷に対して補正をすることが不要であった場合にも運転周波数の補正をしていた。このため、消費電力の小さい運転をすることができなかった。
そこで、本実施の形態１においては、以降で説明するように、圧縮機４４内部の駆動系の物理特性値の一つの圧縮機軸トルクも補正の条件に加えるようにしたのである。
これにより、運転周波数の補正をする必要のない場合に、消費電力を小さい状態に保つことができるのである。
As described above, in the conventional control, when the difference between the discharge temperature detection value and the condensation temperature detection value is less than the correction start value of the discharge superheat degree, the operation frequency of the compressor 44 is increased by a predetermined value. By doing this, the discharge superheat degree was kept above a predetermined value. Therefore, conventionally, the liquid back phenomenon has been prevented without considering the physical characteristic values of the drive system inside the compressor 44.
As a result, the operation frequency is corrected even when it is unnecessary to correct the load applied to the compressor 44. For this reason, operation with low power consumption could not be performed.
Therefore, in the first embodiment, as will be described later, one compressor shaft torque of the physical characteristic value of the drive system inside the compressor 44 is also added to the correction condition.
Thereby, when it is not necessary to correct the operating frequency, the power consumption can be kept small.
図３は、本発明の実施の形態１における空気調和機２を概略的に示す冷媒回路図である。
なお、本実施の形態１において、特に記述しない項目については従来の空気調和機１の説明と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
また、同一の機能や構成についてはその説明を省略することとする。
FIG. 3 is a refrigerant circuit diagram schematically showing the
In
The description of the same function and configuration is omitted.
図３に示すように、空気調和機２は、制御手段６１が設けられており、圧縮機４４の電流や電圧を検出し、その検出結果に基づいて圧縮機の運転周波数等を制御するものである。
制御手段６１は、電流検出手段７１、電圧検出手段７２、演算手段７３、及び記憶手段７４等を有する。なお、演算手段７３及び記憶手段７４は、マイクロプロセッサユニット等にて構成されるものである。
As shown in FIG. 3, the
The control unit 61 includes a current detection unit 71, a voltage detection unit 72, a calculation unit 73, a storage unit 74, and the like. The calculation means 73 and the storage means 74 are constituted by a microprocessor unit or the like.
電流検出手段７１は、圧縮機に流れる電流、例えば、瞬時電流を検出するものである。電流検出手段７１は、例えば、電流検出リレー等で検出した値を適宜補正して演算手段７３に供給するものである。
なお、電流検出手段７１は、本発明における「圧縮機電流検知手段」に相当する。
The current detection means 71 detects a current flowing through the compressor, for example, an instantaneous current. The current detection means 71 is for appropriately correcting a value detected by a current detection relay or the like and supplying it to the calculation means 73, for example.
The current detection means 71 corresponds to the “compressor current detection means” in the present invention.
電圧検出手段７２は、圧縮機に印加する電圧、例えば、瞬時電圧を検出するものである。電圧検出手段７２は、例えば、電圧検出リレー等で検出した値を適宜補正して演算手段７３に供給するものである。
なお、電圧検出手段７２は、本発明における「圧縮機電圧検知手段」に相当する。
The voltage detection means 72 detects a voltage applied to the compressor, for example, an instantaneous voltage. For example, the voltage detection unit 72 appropriately corrects a value detected by a voltage detection relay or the like and supplies the corrected value to the calculation unit 73.
The voltage detection means 72 corresponds to the “compressor voltage detection means” in the present invention.
演算手段７３は、電流検出手段７１や電圧検出手段７２から供給された検出結果に基づいて、圧縮機軸トルクを演算するものである。また、演算手段７３は、記憶手段７４に格納されている各種データに基づいて、各種演算を行うものである。演算手段７３は、例えば、後述する式（１）〜（８）の各演算式が、電子計算機で解釈実行可能なアルゴリズムで記述されたプログラムであるとき、そのプログラムを順に実行するものである。 The computing means 73 computes the compressor shaft torque based on the detection results supplied from the current detecting means 71 and the voltage detecting means 72. The computing unit 73 performs various computations based on various data stored in the storage unit 74. For example, when each of the arithmetic expressions (1) to (8) described later is a program described by an algorithm that can be interpreted and executed by an electronic computer, the arithmetic means 73 executes the programs in order.
記憶手段７４は、電流検出手段７１や電圧検出手段７２の検出結果を適宜格納する。これにより、記憶手段７４は、例えば、時系列的にこれらのデータを格納しておくことができるため、制御手段６１は、格納しておいたデータを利用して、圧縮機４４の劣化状態を自動的に判定し、その判定結果に応じて、上述した吐出過熱度と圧縮機軸トルクの相関関係を補正してもよい。これにより、現在の圧縮機の状態に基づいて、圧縮機の運転周波数を制御することができるため、より正確に圧縮機の保護をすることができる。 The storage unit 74 stores the detection results of the current detection unit 71 and the voltage detection unit 72 as appropriate. Thereby, since the memory | storage means 74 can store these data, for example in time series, the control means 61 uses the stored data, and the deterioration state of the compressor 44 is used. The determination may be made automatically, and the correlation between the discharge superheat degree and the compressor shaft torque may be corrected according to the determination result. Thereby, since the operating frequency of the compressor can be controlled based on the current state of the compressor, the compressor can be protected more accurately.
また、記憶手段７４は、上記で説明したような式（１）〜（８）を記述したプログラムを格納している。
また、記憶手段７４は、後述する式（１）〜（８）を、例えば、データテーブルとして記憶することで、演算の高速化を図るようにしてもよい。具体的には、式（１）〜（８）の各関係式の各種パラメータの相関関係が、離散的なマトリックス状のデータとして作成され、あるパラメータが与えられたときには、マトリックス状のデータの補間処理をすることで、最終的に圧縮機軸トルクが演算されるようにしてもよい。
また、記憶手段７４は、図５で後述する圧縮機４４の吐出過熱度と圧縮機４４の圧縮機軸トルクとの相関関係や、図６で後述する室内熱交換器３１又は室外熱交換器４７の凝縮温度と圧縮機４４の圧縮機軸トルクとの相関関係がデータ化されたものを格納している。
In addition, the storage unit 74 stores a program describing the equations (1) to (8) as described above.
In addition, the storage unit 74 may store equations (1) to (8) described later as, for example, a data table so as to increase the calculation speed. Specifically, the correlation between various parameters of the equations (1) to (8) is created as discrete matrix data, and when a certain parameter is given, interpolation of the matrix data is performed. By processing, the compressor shaft torque may be finally calculated.
Further, the storage means 74 stores the correlation between the discharge superheat degree of the compressor 44 described later with reference to FIG. 5 and the compressor shaft torque of the compressor 44, and the indoor heat exchanger 31 or the
次に、演算手段７３による圧縮機軸トルクの演算について、式（１）〜（８）を用いて説明する。 Next, calculation of the compressor shaft torque by the calculation means 73 will be described using equations (1) to (8).
圧縮機４４を駆動するモータ、例えば、ブラシレスＤＣモータにおけるモータ駆動トルクとしての圧縮機軸トルクの演算は、インダクタンスと電流値とからなる演算式を用いる場合と、磁束と電流値とからなる演算式を用いる場合等がある。
インダクタンスと電流値とからなる演算式は、式（１）〜（４）を用いて式（５）のように表される。
具体的には、瞬時電圧Ｖは式（１）で表される。このため、瞬時電流Ｉが検出されていれば、瞬時電圧Ｖを式（１）に基づいて求めることも可能である。また、瞬時電圧Ｖも検出されていれば、式（１）の演算は不要となる。
The calculation of the compressor shaft torque as the motor driving torque in a motor that drives the compressor 44, for example, a brushless DC motor, uses a calculation formula consisting of inductance and current value, and a calculation formula consisting of magnetic flux and current value. There are cases where it is used.
An arithmetic expression composed of the inductance and the current value is expressed as Expression (5) using Expressions (1) to (4).
Specifically, the instantaneous voltage V is expressed by the formula (1). For this reason, if the instantaneous current I is detected, it is also possible to obtain the instantaneous voltage V based on the equation (1). If the instantaneous voltage V is also detected, the calculation of equation (1) is not necessary.
磁束φは式（２）で表される。このため、瞬時電圧Ｖと瞬時電流Ｉとから磁束φは演算されるものである。 The magnetic flux φ is expressed by equation (2). For this reason, the magnetic flux φ is calculated from the instantaneous voltage V and the instantaneous current I.
磁束のベクトルの向きは、式（３）、（４）で表される。ここで、α、βは、固定座標系であり、ｕ、ｖ、ｗの３相を２相に変換したものとなっている。 The direction of the magnetic flux vector is expressed by equations (3) and (4). Here, α and β are fixed coordinate systems, and three phases u, v, and w are converted into two phases.
そして、式（１）〜（４）によりブラシレスＤＣモータの位置、すなわち、ロータの位置を推定することができることになる。つまり、瞬時電流Ｉと瞬時電圧Ｖとからロータの位置を推定することができる。
また、式（１）〜（４）、瞬時電流Ｉ、及び瞬時電圧Ｖ等の定数や検出値を用いることで、さらには、圧縮機４４の入力電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを座標変換した電流値ｉｄ、ｉｑを求め、これらによって、次に示す式（５）のように、モータ駆動トルク、すなわち、圧縮機軸トルクＴｍが求まることになる。
換言すれば、式（５）による圧縮機軸トルクＴｍは、瞬時電流Ｉと瞬時電圧Ｖとから求められるものである。
Then, the position of the brushless DC motor, that is, the position of the rotor can be estimated by the equations (1) to (4). That is, the position of the rotor can be estimated from the instantaneous current I and the instantaneous voltage V.
Further, by using constants and detection values such as the expressions (1) to (4), the instantaneous current I, and the instantaneous voltage V, the current values obtained by coordinate conversion of the input currents iu, iv, iw of the compressor 44 By obtaining id and iq, the motor driving torque, that is, the compressor shaft torque Tm is obtained as shown in the following equation (5).
In other words, the compressor shaft torque Tm according to the equation (5) is obtained from the instantaneous current I and the instantaneous voltage V.
また、磁束と電流値とからなる演算式である式（６）は、一次磁束と電流との外積により、ブラシレスＤＣモータの固定子に働くトルクを求めるものである。
ここで、ブラシレスＤＣモータの回転子トルクは、固定子トルクの反力である。従って、モータ駆動トルクとしての圧縮機軸トルクＴｍは、次に示す式（６）のように表される。
Further, Expression (6), which is an arithmetic expression composed of the magnetic flux and the current value, obtains the torque acting on the stator of the brushless DC motor by the outer product of the primary magnetic flux and the current.
Here, the rotor torque of the brushless DC motor is a reaction force of the stator torque. Therefore, the compressor shaft torque Tm as the motor driving torque is expressed as the following equation (6).
ここで、式（６）においても、α、βは、固定座標系であり、ｕ、ｖ、ｗの３相を２相に変換したものとなっている。また、λαは次の式（７）で算出され、λβは次の式（８）で算出される。要するに、瞬時電圧Ｖから磁束を求めることができる。
よって、式（６）による圧縮機軸トルクＴｍも、瞬時電流Ｉと瞬時電圧Ｖとから求められるものである。
Here, also in the formula (6), α and β are fixed coordinate systems, and three phases u, v, and w are converted into two phases. Further, λα is calculated by the following equation (7), and λβ is calculated by the following equation (8). In short, the magnetic flux can be obtained from the instantaneous voltage V.
Therefore, the compressor shaft torque Tm according to the equation (6) is also obtained from the instantaneous current I and the instantaneous voltage V.
図４は、本発明の実施の形態１における圧縮機保護動作処理を説明するフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart illustrating the compressor protection operation process according to
（ステップＳ３１）
制御手段６１は、各パラメータを設定する。
具体的には、制御部は、現在の運転周波数Ｆ、吐出過熱度による圧縮機の運転周波数補正制限値Ｆｘ、吐出温度検出値と凝縮温度検出値との差分である吐出過熱度ＳＨｄ、吐出過熱度の補正開始値ＳＨｄｘ１、吐出過熱度の運転周波数制御による補正開始値ＳＨｄｘ２、圧縮機軸トルクＴｍ、及び保護が必要なトルク値Ｔｘ（以下、Ｔｘと称する）を設定する。
(Step S31)
The control means 61 sets each parameter.
Specifically, the control unit includes the current operation frequency F, the compressor operation frequency correction limit value Fx based on the discharge superheat degree, the discharge superheat degree SHd that is the difference between the discharge temperature detection value and the condensation temperature detection value, and the discharge superheat. The correction start value SHdx1 of the degree, the correction start value SHdx2 by the operation frequency control of the discharge superheat degree, the compressor shaft torque Tm, and the torque value Tx (hereinafter referred to as Tx) that needs to be protected are set.
より具体的には、現在の運転周波数Ｆは、駆動中の圧縮機４４の現在の運転周波数を意味するものである。
また、圧縮機の運転周波数補正制限値Ｆｘは、液バックの現象を生じさせない状態の運転周波数の下限値を意味するものである。つまり、圧縮機の運転周波数補正制限値Ｆｘは、圧縮機に流入する冷媒が気相冷媒の状態であるときの圧縮機の運転周波数のうち、圧縮機の運転周波数の下限値として、最低運転周波数を定めたものである。圧縮機の運転周波数補正制限値Ｆｘは、例えば、シミュレーションや実験等により、予め求めておけばよい。
また、吐出過熱度ＳＨｄは、圧縮機吐出温度センサ４５から検出した吐出温度と、室内熱交換器温度センサ３２又は室外熱交換器温度センサ４８から検出した凝縮温度との差分から求められるものである。
例えば、吐出過熱度ＳＨｄは、冷房運転時には、圧縮機吐出温度センサ４５から検出した吐出温度と、室外熱交換器温度センサ４８から検出した凝縮温度との差分から求められ、暖房運転時には、圧縮機吐出温度センサ４５から検出した吐出温度と、室内熱交換器温度センサ３２から検出した凝縮温度との差分から求められるものである。
More specifically, the current operating frequency F means the current operating frequency of the compressor 44 being driven.
Further, the compressor operating frequency correction limit value Fx means the lower limit value of the operating frequency in a state in which the phenomenon of liquid back does not occur. That is, the compressor operating frequency correction limit value Fx is the lowest operating frequency as the lower limit value of the operating frequency of the compressor among the operating frequencies of the compressor when the refrigerant flowing into the compressor is in the state of the gas phase refrigerant. Is defined. The operating frequency correction limit value Fx of the compressor may be obtained in advance by, for example, simulation or experiment.
Further, the discharge superheat degree SHd is obtained from the difference between the discharge temperature detected from the compressor discharge temperature sensor 45 and the condensation temperature detected from the indoor heat
For example, the discharge superheat degree SHd is obtained from the difference between the discharge temperature detected from the compressor discharge temperature sensor 45 and the condensation temperature detected from the outdoor heat
吐出過熱度の補正開始値ＳＨｄｘ１（以下、ＳＨｄｘ１と称する）は、予め設定された吐出過熱度の値であり、この値を下回ったときには、吐出過熱度の運転周波数制御による補正開始値ＳＨｄｘ２（以下、ＳＨｄｘ２と称する）を用いた判定が実行される。
つまり、吐出過熱度ＳＨｄが吐出過熱度のＳＨｄｘ１を下回ったときであっても、実際には、圧縮機４４内部の駆動系の物理特性値を考慮すれば、圧縮機４４に負荷がそれほどかからない状態が存在するため、その状態であるか否かをＳＨｄｘ２の値とＴｘとで判定させるのである。
ＳＨｄｘ２は、上記で説明したように、ＳＨｄｘ１での判定後に再度、吐出過熱度Ｓｈｄを判定させる値である。
圧縮機軸トルクＴｍは、上記で説明した式（１）〜（８）等に基づいて求めた現在の圧縮機軸トルクである。
Ｔｘは、圧縮機４４の仕様に基づいて定められた値であり、後述する故障にいたる限界トルク値Ｔｚではないものの、圧縮機４４の保護を考慮する必要な状態となるトルク値を意味するものである。
The discharge superheat degree correction start value SHdx1 (hereinafter referred to as SHdx1) is a preset value of the discharge superheat degree. , Referred to as SHdx2).
That is, even when the discharge superheat degree SHd is lower than the discharge superheat degree SHdx1, in reality, the load is not so much applied to the compressor 44 in consideration of the physical characteristic values of the drive system inside the compressor 44. Therefore, whether or not this state is present is determined based on the value of SHdx2 and Tx.
As described above, SHdx2 is a value for determining the discharge superheat degree Shd again after the determination in SHdx1.
The compressor shaft torque Tm is the current compressor shaft torque obtained based on the equations (1) to (8) described above.
Tx is a value determined based on the specification of the compressor 44, and means a torque value that is in a state that requires protection of the compressor 44, although it is not a limit torque value Tz leading to a failure described later. It is.
ここで、ＳＨｄｘ１、ＳＨｄｘ２、及び圧縮機軸トルクＴｍの相関関係について、図５を用いて説明する。
図５は、本発明の実施の形態１における圧縮機４４の吐出過熱度と圧縮機４４の圧縮機軸トルクとの相関関係を示す線図である。図５に示すように、横軸を圧縮機４４の吐出過熱度ＳＨｄ（℃）、縦軸を圧縮機軸トルクＴｍ（Ｎｍ）とする。このとき、圧縮機４４の負荷条件を示す曲線は、吐出過熱度ＳＨｄが大きくなるにつれ、圧縮機軸トルクＴｍは小さくなる特性を示している。逆に言えば、吐出過熱度ＳＨｄが小さくなるにつれ、圧縮機軸トルクＴｍは大きくなる特性を示している。
Here, the correlation between SHdx1, SHdx2, and the compressor shaft torque Tm will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a correlation between the discharge superheat degree of the compressor 44 and the compressor shaft torque of the compressor 44 in the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the horizontal axis is the discharge superheat degree SHd (° C.) of the compressor 44, and the vertical axis is the compressor shaft torque Tm (Nm). At this time, the curve indicating the load condition of the compressor 44 shows a characteristic that the compressor shaft torque Tm decreases as the discharge superheat degree SHd increases. In other words, the compressor shaft torque Tm increases as the discharge superheat degree SHd decreases.
圧縮機４４の負荷条件を示す曲線は、図５に示すように、主に、３つの場合に分類される。
一つ目は、過負荷条件の曲線であり、二つ目は、標準条件の曲線であり、三つ目は、軽負荷条件の曲線である。
そして、ＳＨｄｘ１のときには、３つの条件とも、圧縮機軸トルクＴｍは、故障にいたる限界トルク値Ｔｚ（以下、Ｔｚと称する）とはなっていない。ただし、標準条件のときに保護の必要なトルク値Ｔｘ（以下、Ｔｘと称する）となっている。
また、ＳＨｄｘ２のときには、過負荷条件のときにＴｚとなっている。
The curves indicating the load conditions of the compressor 44 are mainly classified into three cases as shown in FIG.
The first is a curve under an overload condition, the second is a curve under a standard condition, and the third is a curve under a light load condition.
In the case of SHdx1, the compressor shaft torque Tm is not the limit torque value Tz (hereinafter referred to as Tz) leading to a failure under all three conditions. However, the torque value Tx (hereinafter referred to as Tx) that needs to be protected under the standard conditions.
Further, in the case of SHdx2, it is Tz under an overload condition.
換言すれば、ＳＨｄが、ＳＨｄｘ１以上であれば、圧縮機４４は、このままの運転周波数で駆動し続けても問題は発生しない。
一方、ＳＨｄが、ＳＨｄｘ１未満かつＳＨｄｘ２以上であれば、圧縮機４４は、Ｔｘとなっている可能性があるものの、故障にいたることにはならないので、圧縮機４４の運転周波数を上げる必要はない。このときには、圧縮機４４の運転周波数を上げることで、吐出過熱度ＳＨｄを制御するのではなく、第１膨張弁４１や第２膨張弁４３の開度を調整することで、吐出過熱度ＳＨｄを制御する。
In other words, if SHd is equal to or greater than SHdx1, the compressor 44 does not cause a problem even if it continues to be driven at the operation frequency as it is.
On the other hand, if SHd is less than SHdx1 and greater than or equal to SHdx2, the compressor 44 may be Tx, but it does not result in a failure, so there is no need to increase the operating frequency of the compressor 44. . At this time, the discharge superheat degree SHd is not controlled by increasing the operating frequency of the compressor 44, but the discharge superheat degree SHd is adjusted by adjusting the opening degree of the first expansion valve 41 or the
また、ＳＨｄが、ＳＨｄｘ１未満かつＳＨｄｘ２未満であれば、圧縮機４４は、Ｔｚとなっている可能性がある。そのため、故障にいたる可能性があるので、圧縮機４４の運転周波数を上げる必要がある。よって、このときには、運転周波数を上げることで、吐出過熱度ＳＨｄを制御するとよい。ただし、上記の式（１）〜（８）等に基づいて、圧縮機軸トルクＴｍを求め、その値がＴｘより大きいときに、運転周波数を上げるようにする。
このようにすることで、運転周波数を上げる必要があるときのみ、運転周波数を上げるようにすることができる。
すなわち、吐出過熱度ＳＨｄと圧縮機軸トルクＴｍとに基づいて、吐出過熱度ＳＨｄを制御する。これにより、必要なときだけ運転周波数を上げることができるので、消費電力を低減することができる。
Further, if SHd is less than SHdx1 and less than SHdx2, the compressor 44 may be at Tz. Therefore, since there is a possibility of failure, it is necessary to increase the operating frequency of the compressor 44. Therefore, at this time, the discharge superheat degree SHd may be controlled by increasing the operation frequency. However, the compressor shaft torque Tm is obtained based on the above formulas (1) to (8), and the operating frequency is increased when the value is larger than Tx.
In this way, it is possible to increase the operating frequency only when it is necessary to increase the operating frequency.
That is, the discharge superheat degree SHd is controlled based on the discharge superheat degree SHd and the compressor shaft torque Tm. As a result, the operating frequency can be increased only when necessary, so that power consumption can be reduced.
このように、ＳＨｄｘ１だけでは、圧縮機４４の運転周波数を上げなくていいときにも上げてしまうことになる。
これに対して、ＳＨｄｘ１、ＳＨｄｘ２、及び圧縮機軸トルクＴｍを制御パラメータに用いることで、必要なときだけ、圧縮機４４の運転周波数を上げることができる。これにより、消費電力を低減することができる。
Thus, only SHdx1 increases the operating frequency of the compressor 44 when it is not necessary to increase it.
On the other hand, by using SHdx1, SHdx2 and compressor shaft torque Tm as control parameters, the operating frequency of the compressor 44 can be increased only when necessary. Thereby, power consumption can be reduced.
また、図５に示すように、ＳＨｄがＳＨｄｘ１以上であれば、吐出過熱度は十分にある状態であり、ＳＨｄがＳＨｄｘ１未満であれば、吐出過熱度は不足している状態である。すなわち、ＳＨｄｘ１は、圧縮機４４の吐出過熱度ＳＨｄのうち、圧縮機４４の吐出過熱度ＳＨｄの補正制御を開始するか否かを定めた値である。そして、吐出過熱度ＳＨｄの補正制御には、運転周波数を上げる場合と、第１膨張弁４１や第２膨張弁４３等の膨張弁の開度を調整する、例えば、開度を小さくする場合があるが、ＳＨｄがＳＨｄｘ２未満でなければ、運転周波数を上げる必要はない。
As shown in FIG. 5, if SHd is SHdx1 or more, the discharge superheat degree is sufficiently high, and if SHd is less than SHdx1, the discharge superheat degree is insufficient. That is, SHdx1 is a value that determines whether to start correction control of the discharge superheat degree SHd of the compressor 44 out of the discharge superheat degree SHd of the compressor 44. The correction control of the discharge superheat degree SHd includes a case where the operating frequency is increased and a case where the opening degree of the expansion valves such as the first expansion valve 41 and the
また、図５に示すように、ＳＨｄがＳＨｄｘ２以上であれば、吐出過熱度は不足している状態であるものの、運転周波数を上げる必要がある程ではない。また、ＳＨｄがＳＨｄｘ２未満であり、かつ吐出過熱度ＴｍがＴｘより大きいとき、吐出過熱度は不足している状態であり、かつ、運転周波数を上げる必要がある状態である。 Further, as shown in FIG. 5, if SHd is SHdx2 or more, the degree of discharge superheat is insufficient, but it is not necessary to increase the operating frequency. Further, when SHd is less than SHdx2 and the discharge superheat degree Tm is greater than Tx, the discharge superheat degree is insufficient and the operating frequency needs to be increased.
つまり、ＳＨｄが、ＳＨｄｘ２以上ＳＨｄｘ１未満のとき、運転周波数を上げる必要はないが、Ｔｘとなっている可能性があるため、この場合には、運転周波数を上げるのではなく、現在の運転周波数を維持しつつ、第１膨張弁４１や第２膨張弁４３の開度を調整していけばよい。
That is, when SHd is greater than or equal to SHdx2 and less than SHdx1, it is not necessary to increase the operating frequency, but it may be Tx. In this case, instead of increasing the operating frequency, the current operating frequency is not increased. What is necessary is just to adjust the opening degree of the 1st expansion valve 41 or the
なお、ＳＨｄｘ２は、本発明における「設定過熱度」に相当する。 Note that SHdx2 corresponds to the “set superheat degree” in the present invention.
ここで、図４に戻り、本発明の実施の形態１における圧縮機保護動作処理の説明を再開する。
Here, returning to FIG. 4, the description of the compressor protection operation process in
（ステップＳ３２）
制御手段６１は、現在の運転周波数Ｆが、圧縮機の運転周波数補正制限値Ｆｘ未満か否かを判定する。制御手段６１は、現在の運転周波数Ｆが、圧縮機の運転周波数補正制限値Ｆｘ未満のとき、ステップＳ３３へ進み、現在の運転周波数Ｆが、圧縮機の運転周波数補正制限値Ｆｘ以上のとき、ステップＳ３６へ進む。
(Step S32)
The control means 61 determines whether or not the current operating frequency F is less than the operating frequency correction limit value Fx of the compressor. When the current operating frequency F is less than the compressor operating frequency correction limit value Fx, the control means 61 proceeds to step S33, and when the current operating frequency F is equal to or higher than the compressor operating frequency correction limit value Fx, Proceed to step S36.
（ステップＳ３３）
制御手段６１は、ＳＨｄが、ＳＨｄｘ１未満か否かを判定する。制御手段６１は、ＳＨｄが、ＳＨｄｘ１未満のとき、ステップＳ３４へ進み、ＳＨｄが、ＳＨｄｘ１以上のとき、ステップＳ３６へ進む。
(Step S33)
The control means 61 determines whether SHd is less than SHdx1. The control means 61 proceeds to step S34 when SHd is less than SHdx1, and proceeds to step S36 when SHd is equal to or greater than SHdx1.
（ステップＳ３４）
制御手段６１は、ＳＨｄがＳＨｄｘ２未満であり、かつ圧縮機軸トルクＴｍがＴｘより大きいか否かを判定する。制御手段６１は、ＳＨｄがＳＨｄｘ２未満であり、かつ圧縮機軸トルクＴｍがＴｘより大きいとき、ステップＳ３５へ進み、ＳＨｄがＳＨｄｘ２以上であり、かつ圧縮機軸トルクＴｍがＴｘ以下のとき、ステップＳ３６へ進む。
このときの条件について図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施の形態１における運転周波数を上げるときの条件を説明する圧縮機４４の吐出過熱度と圧縮機４４の圧縮機軸トルクとの相関関係を示す線図である。図６に示すように、ハッチングをしてある領域において、以降で説明するステップＳ３５の処理が実行されるのである。
なお、Ｔｘは、本発明における「設定トルク」に相当する。
(Step S34)
The control means 61 determines whether or not SHd is less than SHdx2 and the compressor shaft torque Tm is greater than Tx. The control means 61 proceeds to step S35 when SHd is less than SHdx2 and the compressor shaft torque Tm is greater than Tx, and proceeds to step S36 when SHd is greater than or equal to SHdx2 and the compressor shaft torque Tm is less than or equal to Tx. .
The conditions at this time will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing a correlation between the discharge superheat degree of the compressor 44 and the compressor shaft torque of the compressor 44, which explains the conditions for increasing the operating frequency in the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, in the hatched area, the process of step S35 described below is executed.
Tx corresponds to “set torque” in the present invention.
（ステップＳ３５）
制御手段６１は、圧縮機４４の運転周波数を所定の値だけ上げ、処理を終了する。
(Step S35)
The control means 61 increases the operating frequency of the compressor 44 by a predetermined value and ends the process.
（ステップＳ３６）
制御手段６１は、現在の周波数Ｆを維持したまま、膨張弁の開度を調整し、処理は終了する。例えば、膨張弁の開度を小さくし、吐出過熱度を大きくする制御を実施し、吐出過熱度が所定の値になったとき、処理は終了する。
(Step S36)
The control means 61 adjusts the opening degree of the expansion valve while maintaining the current frequency F, and the process ends. For example, when the control is performed to reduce the opening degree of the expansion valve and increase the discharge superheat degree, and the discharge superheat degree reaches a predetermined value, the process ends.
このように、本実施の形態１の制御においては、圧縮機４４内部の駆動系の物理特性値の一つの圧縮機軸トルクも補正の条件に加えるようにした。
これにより、運転周波数の補正をする必要のない場合に、消費電力を小さい状態に保つことができる。
また、運転周波数の補正をする必要がある場合に、運転周波数を上げるので、圧縮機４４を保護することもできる。
これにより、圧縮機を保護しつつ、消費電力を下げることができる
As described above, in the control according to the first embodiment, one compressor shaft torque as a physical characteristic value of the drive system in the compressor 44 is also added to the correction condition.
Thereby, when it is not necessary to correct the operating frequency, the power consumption can be kept small.
Further, when it is necessary to correct the operating frequency, the operating frequency is increased, so that the compressor 44 can be protected.
Thereby, power consumption can be reduced while protecting the compressor.
なお、上記では、圧縮機４４の駆動系の物理特性値に一つである圧縮機軸トルクを制御パラメータに加えた一例について説明したが、これに限定されるものではない。 In addition, although the example which added the compressor shaft torque which is one to the physical characteristic value of the drive system of the compressor 44 to the control parameter was demonstrated above, it is not limited to this.
また、上記では、吐出過熱度における制御の一例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、吸入過熱度における制御であってもよい。この場合には、吸入過熱度と圧縮機軸トルクとの相関関係を予め求めておけばよい。
このようにすることで、圧縮機に冷媒が流入する手前の状態を検知し、それに基づいて圧縮機の運転周波数を制御することができる。
In the above description, an example of control of the discharge superheat degree has been described, but the present invention is not limited to this. For example, it may be control on the degree of superheat of suction. In this case, a correlation between the suction superheat degree and the compressor shaft torque may be obtained in advance.
By doing in this way, the state just before a refrigerant | coolant flows in into a compressor can be detected, and the operating frequency of a compressor can be controlled based on it.
次に、室内熱交換器３１や室外熱交換器４７の蒸発温度と、圧縮機軸トルクとに基づいて、室内熱交換器３１や室外熱交換器４７の凝縮温度を推定する処理について、図７を用いて説明する。
Next, FIG. 7 shows a process for estimating the condensation temperature of the indoor heat exchanger 31 and the
図７は、本発明の実施の形態１における室内熱交換器３１又は室外熱交換器４７の凝縮温度と圧縮機４４の圧縮機軸トルクとの相関関係を示す線図である。横軸を凝縮温度Ｔｃ（℃）とし、縦軸を圧縮機軸トルクＴｍ（Ｎｍ）としたときの蒸発温度Ｔｅ（℃）の特性曲線が図７に示されている。図７には、複数の蒸発温度Ｔｅ（℃）に対応する特性曲線が示されている。図７に示すような相関関係のデータは、例えば、記憶手段７４に格納されている。
具体的には、圧縮機軸トルク、蒸発温度、及び凝縮温度から相関情報群がデータとして形成され、圧縮機軸トルクと、蒸発温度とから、凝縮温度が定まるように関連付けられている。
例えば、図７に示すように、蒸発温度Ｔｅが０（℃）であり、圧縮機軸トルクＴｍが１０（Ｎｍ）であれば、凝縮温度Ｔｃを７０（℃）と推定することができる。
よって、圧縮機軸トルクと蒸発温度とが定まれば、凝縮温度を推定することができる。そして、吐出過熱度ＳＨｄを求める際、推定した凝縮温度を用いてもよい。
FIG. 7 is a diagram showing a correlation between the condensation temperature of the indoor heat exchanger 31 or the
Specifically, a correlation information group is formed as data from the compressor shaft torque, the evaporation temperature, and the condensation temperature, and is correlated so that the condensation temperature is determined from the compressor shaft torque and the evaporation temperature.
For example, as shown in FIG. 7, if the evaporation temperature Te is 0 (° C.) and the compressor shaft torque Tm is 10 (Nm), the condensation temperature Tc can be estimated to be 70 (° C.).
Therefore, if the compressor shaft torque and the evaporation temperature are determined, the condensation temperature can be estimated. And when calculating | requiring discharge superheat degree SHd, you may use the estimated condensation temperature.
以上のように、本実施の形態１においては、少なくとも、圧縮機４４、室外機４７、第１膨張弁４１、第２膨張弁４３、及び室内機３１が冷媒配管で接続され、冷媒を循環させる冷媒回路と、圧縮機４４を制御する制御手段６１とを備え、制御手段６１は、圧縮機４４の吐出過熱度及び圧縮機４４の軸トルクに基づいて、圧縮機４４の運転周波数を設定し、設定した運転周波数に基づいて圧縮機４４を制御することにより、圧縮機を保護しつつ、消費電力を低減することができる。
As described above, in the first embodiment, at least the compressor 44, the
また、本実施の形態１においては、圧縮機４４の吐出温度を検知する圧縮機吐出温度センサ４５と、圧縮機４４に流れる電流を検知する電流検出手段７１と、圧縮機４４に印加する電圧を検知する電圧検出手段７２とを備え、制御手段６１は、吐出温度検知手段で検知した吐出温度に基づいて吐出過熱度を求め、当該吐出過熱度がＳＨｄｘ２未満のときであって、かつ、電流検出手段７１の検知結果と電圧検出手段７２の検知結果とに基づいて演算した前記圧縮機４４の軸トルクが、Ｔｘを超えたとき、圧縮機４４の運転周波数を増加させることにより、圧縮機を保護しつつ、消費電力を低減することができる。 In the first embodiment, the compressor discharge temperature sensor 45 for detecting the discharge temperature of the compressor 44, the current detection means 71 for detecting the current flowing through the compressor 44, and the voltage applied to the compressor 44 are used. Voltage detecting means 72 for detecting, and the control means 61 obtains the discharge superheat degree based on the discharge temperature detected by the discharge temperature detection means, and when the discharge superheat degree is less than SHdx2, and the current detection When the axial torque of the compressor 44 calculated based on the detection result of the means 71 and the detection result of the voltage detection means 72 exceeds Tx, the compressor 44 is protected by increasing the operating frequency of the compressor 44. However, power consumption can be reduced.
１、２ 空気調和機、１１ 室内機、１２ 室外機、２１ ガス接続配管、２２ 液接続配管、３１ 室内熱交換器、３２ 室内熱交換器温度センサ、４１ 第１膨張弁、４２ レシーバ、４３ 第２膨張弁、４４ 圧縮機、４５ 圧縮機吐出温度センサ、４６ 四方弁、４７ 室外熱交換器、４８ 室外熱交換器温度センサ、５１ 冷媒熱交換器、６１ 制御手段、７１ 電流検出手段、７２ 電圧検出手段、７３ 演算手段、７４ 記憶手段。 1, 2 Air conditioner, 11 Indoor unit, 12 Outdoor unit, 21 Gas connection pipe, 22 Liquid connection pipe, 31 Indoor heat exchanger, 32 Indoor heat exchanger temperature sensor, 41 First expansion valve, 42 Receiver, 43 2 expansion valve, 44 compressor, 45 compressor discharge temperature sensor, 46 four-way valve, 47 outdoor heat exchanger, 48 outdoor heat exchanger temperature sensor, 51 refrigerant heat exchanger, 61 control means, 71 current detection means, 72 voltage Detection means, 73 calculation means, 74 storage means.
Claims (1)
前記圧縮機を制御する制御手段と、
前記圧縮機の吐出温度を検知する吐出温度検知手段と、
前記圧縮機に流れる電流を検知する圧縮機電流検知手段と、
前記圧縮機に印加する電圧を検知する圧縮機電圧検知手段と
を備え、
前記制御手段は、
前記圧縮機の吐出過熱度及び前記圧縮機の軸トルクに基づいて、前記圧縮機の運転周波数を設定し、設定した運転周波数に基づいて前記圧縮機を制御するものであって、
前記吐出温度検知手段で検知した前記吐出温度に基づいて前記吐出過熱度を求め、当該吐出過熱度が設定過熱度未満のときであって、かつ、
前記圧縮機電流検知手段の検知結果と前記圧縮機電圧検知手段の検知結果とに基づいて演算した前記圧縮機の軸トルクが、前記圧縮機の軸トルクの設定トルクを超えたとき、前記圧縮機の運転周波数を増加させる
ことを特徴とする空気調和機。 At least a compressor, a heat source side heat exchanger, expansion means, and a use side heat exchanger are connected by a refrigerant pipe, and a refrigerant circuit for circulating the refrigerant,
Control means for controlling the compressor;
A discharge temperature detecting means for detecting a discharge temperature of the compressor;
Compressor current detecting means for detecting current flowing in the compressor;
Compressor voltage detection means for detecting the voltage applied to the compressor,
The control means includes
Based on the discharge superheat degree of the compressor and the shaft torque of the compressor, the operation frequency of the compressor is set, and the compressor is controlled based on the set operation frequency,
Obtaining the discharge superheat degree based on the discharge temperature detected by the discharge temperature detection means, when the discharge superheat degree is less than a set superheat degree, and
When the compressor torque calculated based on the detection result of the compressor current detection means and the detection result of the compressor voltage detection means exceeds a set torque of the compressor torque, the compressor air conditioner shall be the feature to increase the operating frequency of.
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