JP6854901B2 - 空気調和機 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和機の冷媒回路の一例を示す概略図である。空調装置は、空調対象の室内側に配置される室内機1、及び室外側に配置される室外機2を備えている。室内機1は、室内側熱交換器5を備えている。室外機2は、圧縮機3、四方弁4、室外側熱交換器6及び膨張弁7を備えている。これらの圧縮機3、四方弁4、室外側熱交換器6、膨張弁7及び室内側熱交換器5が冷媒配管を介して環状に接続されて冷媒回路100を構成している。四方弁4は、空調調和機を冷房運転又は暖房運転のいずれかに切り替えるためのものであり、図1では冷房運転に切り替えられている状態が図示されている。冷媒回路100には、冷媒が充填されている。この冷媒の種類は特に限定されない。室内機1は、室内側熱交換器5へ通風するための室内側送風機8を更に備えている。室内側送風機8は、室内側熱交換器5の風上側に配置されている。なお、室内側送風機8は、室内側熱交換器5の風下側に配置されていても差し支えない。室外機2は、室外側熱交換器6へ通風するための室外側送風機9を更に備えている。室外側送風機9は、室外側熱交換器6の風下側に配置されている。なお、四方弁4は同様な機能を有する他の切替弁としてもよい。
(サーモオフ制御)
制御装置21は、暖房運転の場合には、温度センサ11で検知された室温が目標温度を超えてサーモオフ温度に達すると、圧縮機3を停止させる。その後、室温が目標温度より低下してサーモオン温度に達すると、圧縮機3の駆動を再開する。冷房運転の場合も暖房運転と同様である。制御装置21は、温度センサ11で検知された室温が目標温度より低下してサーモオフ温度に達すると、圧縮機3を停止させる。その後、室温がサーモオン温度を超えると、圧縮機3の駆動を再開する。なお、サーモオフ温度とは、暖房の場合には目標温度+α、冷房の場合には目標温度−αである。サーモオン温度とは、暖房の場合には目標温度−β、冷房の場合には目標温度+βである。α及びβは、オフ及びオンのハンチングを避けるために適宜設定される値である。上記のサーモオフ温度は補正温度に相当し、αが0の場合には目標温度になる。
図3は、デフロスト制御のタイミングチャートである。このデフロスト運転は、従来から行われている運転例であり、以下、その概要を説明する。デフロスト運転が終了し、暖房運転を再開してから一定時間を経過し(条件a)、且つ、温度センサ12の検知温度が規定値Tdef_on以下となった場合(条件b)には、制御装置21は、デフロスト運転開始の条件が成立したとして、デフロスト運転を開始する。つまり、室外側熱交換器6に着霜が生じたと判定してデフロスト運転を行う。
しかし、圧縮機周波数又はインバータ出力電圧のみでしきい値を定め、しきい値をまたぐたびにデルタ結線とスター結線とを相互に切替える場合には、定められた前記しきい値をまたいだ時に、運転停止を毎回発生させなければならない、という事態が起きる。そのような事態はユーザーの意図にそぐわない。また、運転時間をトリガーとして使用した場合においても、結線切替のための圧縮機停止が発生し、期間全体で見たときの圧縮機停止回数は従来よりも増えることになり、快適性は従来よりも劣ってしまう。このようなことから、従来からある圧縮機停止のタイミングと結線切替のタイミングとを同期することで、圧縮機停止のタイミングを従来以上に発生させないことが快適性を維持する上で望ましい。
以下、上記の観点からデルタ結線からスター結線へ切替える条件について図7を使用し説明する。図7は、低負荷領域での暖房時の圧縮機周波数の経時変化の一例の模式図である。ユーザーが設定した目標温度又は空気調和機が自動的に設定した目標温度に対して温度センサ11で検知した室温が接近するに従い、圧縮機周波数が低下していく。室温が目標温度を超えてサーモオフ温度に十分接近すると、室温のオーバーシュート又はアンダーシュートを抑制すると同時に運転電力をカットするために、圧縮機3を停止するサーモオフが発生する(A1、A2)。このサーモオフ中にデルタ結線からスター結線に切替えることで、結線切替のための圧縮機停止を追加する必要がなくなる。
本実施の形態においては、デルタ結線からスター結線への結線切替は、サーモオフの回数が基準回数Nに達すると、結線切替装置24がサーモオフの期間にデルタ結線からスター結線への結線切替を行うようにしている。つまり、デルタ結線からスター結線の切替をサーモオフと同期して行うようにしている。このため、結線切替を圧縮機3の停止頻度を従来の停止頻度から増やすことなく実施することができ、結線切替時の圧縮機停止による不快感が軽減される。そして、デルタ結線からスター結線へ移行させることで省エネルギー性を向上させることができる。また、いずれの結線で運転するのが適切かの判定確度が高まり、不必要な結線切替を抑制し、快適性を保つことができる。このように、本実施の形態では、快適性を損なうことなく、低負荷領域における省エネルギー性と高負荷領域における高能力性を両立させることができる。
また、本実施の形態では、基準回数に達した前記サーモオフの期間に前記結線切替を行わせる。
次に、スター結線からデルタ結線へ切替える条件について図11及び図12を使用して説明する。図11は、負荷変動発生時の暖房時の圧縮機周波数の経時変化の一例の模式図である。前述のように、デルタ結線で運転を開始した後に、低負荷領域で安定した運転状態になってからスター結線へ移行するため、スター結線を選択中は原則として低負荷領域であることが前提である。したがって、スター結線からデルタ結線へ移行するのは、急激な室温変動又は設定温度の大幅な変更などによって要求される圧縮機周波数が急激に増大した場合である。
図13は、電動機の固定子巻線のスター結線からデルタ結線への結線切替制御のフローチャート(その1)であり、運転時間と室外側熱交換器温度とをデフロスト運転の開始条件とした例である。この結線切替制御は、永久磁石型電動機25の固定子巻線がスター結線されている時に行われる。制御装置21は、デフロストを終了して暖房運転を開始してから一定時間を経過しているかどうかを判定する(S31)。制御装置21は、一定時間を経過していると判定すると、次に、温度センサ12の検知温度が規定値(Tdef_on)以下であるどうかを判定する(S32)。温度センサ12の検知温度が規定値(Tdef_on)以下であると判定した場合には、制御装置21は、デフロスト運転開始の条件が成立したと判断する。但し、本実施の形態においては、直ちにデフロスト運転に移行せずに、まず、圧縮機3を停止させる(S33)。制御装置21は、圧縮機3が停止している状態において、結線切替装置24を制御してスター結線をデルタ結線に切り替える(S34)。その後は、デルタ結線の状態で、デフロスト運転を開始する(S35)。つまり、四方弁4を切替えて冷房回路を構成し、圧縮機3を再起動させて冷媒を循環するリバース除霜方式で霜を溶かす。デフロスト運転は、温度センサ12の検知温度が規定値(Tdef_off)以上となるまで継続される(S36)。温度センサ12の検知温度が規定値(Tdef_off)以上となった時には、制御装置21はデフロスト運転を終了する(S37)。デフロスト運転の終了においては、制御装置21は、まず、圧縮機3を停止させ、四方弁4を切替えて暖房回路に戻し、圧縮機3を再起動して暖房運転を再開させる(S38)。上記のステップS31及びS32で条件が成立しなかった場合、つまりNOの場合には処理を終了する。なお、上記のステップ31(S31)は省略してもよい。上記のステップ32(S32)の規定値(Tdef_on)は、本発明の第1の基準温度に相当する。
上記の図14においては、圧縮機周波数に着目した例について説明した。しかし、圧縮機周波数と圧縮機3の運転電流とは相関関係があるので、圧縮機周波数に代えて圧縮機3の運転電流を用いてもよい。図16は、図11に対応するものであり、負荷変動発生時の暖房時の圧縮機運転電流の経時変化の例の模式図である。この例では、室温が目標温度より低く、圧縮機3の運転電流が運転電流しきい値Icよりも大きい状態が一定時間経過したときを条件として、結線の切替を行っている。
なお、室温が目標温度より低い状態が一定時間(本発明の第1の基準時間)経過したこと、又は、圧縮機3の運転電流が運転電流しきい値Icよりも大きい状態が一定時間(本発明の第3の基準時間)経過したことを条件に、結線の切替を行ってもよい。
本実施の形態においては、固定子巻線がスター結線の状態で暖房運転中にデフロスト運転を行う場合には、固定子巻線の結線をスター結線からデルタ結線への結線切替を行っている。つまり、スター結線からデルタ結線の切替をデフロスト運転と同期して行うようにしている。このため、結線切替を圧縮機3の停止頻度を従来の停止頻度から増やすことなく実施することができ、結線切替時の圧縮機停止による不快感が軽減される。そして、スター結線からデルタ結線へ移行させることで、高負荷領域における高能力性が得られる。また、いずれの結線で運転するのが適切かの判定確度が高まり、不必要な結線切替を抑制し、快適性を保つことができる。このように、本実施の形態では、快適性を損なうことなく、低負荷領域における省エネルギー性と高負荷領域における高能力性とを両立させることができる。
Claims (9)
- 電動機を内蔵した圧縮機、室内側熱交換器及び室外側熱交換器を備えた冷媒回路と、
前記電動機を駆動する駆動回路と、
前記電動機の固定子巻線の結線を第1の結線状態と前記第1の結線状態に比べて線間電圧が高い第2の結線状態とを切替える結線切替装置と、
暖房運転を行う制御と、前記室外側熱交換器に着霜した霜を除霜するデフロスト運転を行う制御と、前記結線切替装置に結線切替を行わせる制御とを行う制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記暖房運転中に、前記結線切替装置によって前記第2の結線状態から前記第1の結線状態への切替を行わせる際には、前記第2の結線状態から前記第1の結線状態への切替後に、デフロスト運転開始の条件が成立していなくても前記デフロスト運転を行い、その後前記暖房運転を再開する
空気調和機。 - 室内温度を検知する温度センサを更に備え、
前記制御装置は、前記室内温度が目標温度未満の状態が第1の基準時間継続した場合には、前記結線切替装置によって前記固定子巻線の結線を前記第2の結線状態から前記第1の結線状態への結線切替を行わせる
請求項1に記載の空気調和機。 - 前記室外側熱交換器の温度を検知する温度センサを更に備え、
前記制御装置は、前記室外側熱交換器の温度が第1の基準温度以下の場合には、前記結線切替装置によって前記固定子巻線の結線を前記第2の結線状態から前記第1の結線状態への結線切替を行わせる
請求項1又は2に記載の空気調和機。 - 前記制御装置は、圧縮機周波数が周波数しきい値以上の状態が第2の基準時間継続した場合には、前記結線切替装置によって前記固定子巻線の結線を前記第2の結線状態から前記第1の結線状態への結線切替を行わせる請求項1〜3のいずれか一項に記載の空気調和機。
- 前記制御装置は、前記圧縮機の運転電流が運転電流しきい値以上の状態が第3の基準時間継続した場合には、前記結線切替装置によって前記固定子巻線の結線を前記第2の結線状態から前記第1の結線状態への結線切替を行わせる請求項1〜3のいずれか一項に記載の空気調和機。
- 前記制御装置は、前記圧縮機の温度が第2の基準温度を超えた場合には、前記結線切替装置によって前記固定子巻線の結線を前記第2の結線状態から前記第1の結線状態への結線切替を行わせる請求項1〜5のいずれか一項に記載の空気調和機。
- 前記制御装置は、前記圧縮機を停止し、前記圧縮機が停止した状態で前記結線切替を行わせる
請求項1〜6のいずれか一項に記載の空気調和機。 - 前記第1の結線状態は、前記固定子巻線がデルタ結線によって結線された状態であり、前記第2の結線状態は、前記固定子巻線がスター結線によって結線された状態である請求項1〜7のいずれか一項に記載の空気調和機。
- 前記第1の結線状態は、前記固定子巻線が相毎に並列に結線された状態であり、前記第2の結線状態は、前記固定子巻線の相毎に直列に結線された状態である請求項1〜7のいずれか一項に記載の空気調和機。
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