JPWO2017006452A1 - 空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
Description
なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。
さらに、明細書全文に示されている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置1を示す全体構成図である。
空気調和装置1は、圧縮機2と、四方弁3と、室内熱交換器4と、膨張弁5と、室外熱交換器6と、図示しないアキュムレータと、を冷媒配管7にて冷媒が循環するように接続した冷媒回路8を備えている。
また、冷媒回路8は、圧縮機2の吐出側の冷媒配管7と圧縮機2の吸込側の冷媒配管7とを接続したバイパス管9と、バイパス管9の途中に設けられたバイパス弁10と、を備えている。
空気調和装置1は、室内機11と室外機12とを備えている。
室内熱交換器4は、たとえばプレート式熱交換器で構成される。
膨張弁5は、高圧冷媒を減圧させて低圧二相冷媒にする。
また、空気調和装置1の室内機11は、室内温度を検出する室内温度センサ14を有する。
圧縮機2は、容量制御可能なインバータ圧縮機などで構成され、低温低圧ガス冷媒を吸引し、圧縮して高温高圧ガス冷媒の状態にして吐出する。圧縮機2の内部にはモータ軸などの駆動部を潤滑するため、冷凍機油が封入されている。冷凍機油には、冷媒が溶け込む。
四方弁3は、冷房運転と暖房運転とで冷媒回路8を流通する冷媒の流通経路を切り替える。
室外熱交換器6は、たとえばプレートフィン式熱交換器などで構成され、冷媒と外気とで熱交換させて冷媒を蒸発させる。
また、空気調和装置1の室外機12は、圧縮機2の表面または吐出配管には、圧縮機2の吐出ガス冷媒の温度を検出する温度センサ16と、圧縮機2の吐出ガス冷媒の圧力を検出する圧力センサ17と、を有する。
制御装置18は、マイクロコンピュータまたはDSP(Digital Signal Processor)などで構成される。
制御装置18は、室内温度センサ14から室内温度を取得し、室内温度が設定温度に近づくと圧縮機2の運転を停止し、送風機13の送風のみを実施するサーモオフを実施する。
また、制御装置18は、温度センサ16から圧縮機2の吐出ガス冷媒の温度を取得し、圧力センサ17から圧縮機2の吐出ガス冷媒の圧力を取得し、これらの取得値に基づき圧縮機2の運転およびバイパス弁10の開閉を制御する。このため、制御装置18には、図2のフローチャートに対応したプログラムが記憶され、図3のマップが記憶されている。
図2〜図4に基づいて空気調和装置1の圧縮機制御を説明する。
サーモオフ条件は、室内温度センサ14から取得した室内温度が設定温度に近づいたときに、条件成立となる。サーモオフが実施されると、通常は、圧縮機2の運転を停止し、送風機13の送風のみを実施する。しかし、実施の形態1では、以下の制御を実施する。
ステップS1にてサーモオフ条件が成立する場合には、ステップS2に移行する。ステップS1にてサーモオフ条件が成立しない場合には、本ルーチンを終了する。
吐出ガス冷媒の過熱度は、以下のようにして算出する。まず、圧力センサ17から吐出ガス冷媒の圧力を取得し、その飽和圧力を圧力温度表で温度に読み替える。次に、温度センサ16から吐出ガス冷媒の温度を取得し、読み替えた温度との差である過熱度を求める。
吐出ガス冷媒の過熱度と油濃度には、図3のような相関関係があり、過熱度が高い程、冷凍機油に溶け込む冷媒は蒸発して圧縮機2の内部の油濃度が増加する。
ここで、図3は、R410A冷媒の過熱度とエーテル系冷凍機油の濃度の相関関係の一例を示している。図3の相関関係は、図4の物性データを元にして作成されている。
具体的には、制御装置18は、油濃度が圧縮機2の駆動部を良好に潤滑するのに必要な図3に示す70%程度を下回るか否かを判断する。
ステップS4にて油濃度が油濃度基準値を下回る場合には、ステップS5に移行する。ステップS4にて油濃度が油濃度基準値以上になる場合には、ステップS7に移行する。
室内側の周囲温度と空気調和装置1の設定温度が近い場合は、サーモオフとサーモオンとを繰り返す可能性が高い。そのような状況では、圧縮機2内の油濃度が十分確保できない状態で断続的に運転することになる。そして、その状態が長時間続いた場合は、圧縮機2の駆動部を劣化あるいは破損させる可能性がある。制御装置18は、ステップS5の処理により圧縮機2の運転を継続させることで、圧縮機2が暖まって油濃度が上がるため、圧縮機2の駆動部の潤滑性を向上させることができる。
また、サーモオフ条件の成立時に、圧縮機2の運転を継続すると同時に、冷媒回路8のバイパス弁10を開き、冷媒回路8の運転容量制限を行うことで、空調能力を落とし、冷え過ぎあるいは暖まり過ぎを抑える。
ステップS5の処理の後、ステップS6に移行する。
サーモオフを遅らせて圧縮機2の運転を継続することは、室内が冷え過ぎあるいは暖まり過ぎの状態になり、快適性が悪化する懸念がある。このため、圧縮機2の運転継続時間には、10分までといった一定時間の上限を設けている。
ステップS6にて10分経過した場合には、ステップS7に移行する。ステップS6にて10分未経過の場合には、ステップS5に戻る。
ステップS7の処理の後、本ルーチンを終了する。
図5は、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置1の圧縮機制御を示すフローチャートである。
なお、実施の形態2では、実施の形態1で説明した重複する説明を省略する。
図3の相関関係から過熱度が10℃以上であれば、油濃度が70%程度を上回ると考えられる。このことから、制御装置18では、過熱度を油濃度に変換することなく、直接過熱度の10℃以上を判断指標として運転継続を決めてもよい。これにより、制御装置18内での計算処理を簡略化することができる。
制御装置18は、ステップS4aでは、ステップS2にて算出した過熱度が油濃度基準値を下回るか否かを判断する。
具体的には、制御装置18は、過熱度が10℃を下回るか否かを判断する。過熱度が10℃を下回る場合には、圧縮機2の駆動部を良好に潤滑するのに必要な油濃度であると図3に示す70%程度に相当する。
ステップS4aにて過熱度が過熱度基準値を下回る場合には、ステップS5に移行する。ステップS4aにて過熱度が過熱度基準値以上になる場合には、ステップS7に移行する。
以下、実施の形態1と同様である。
Claims (5)
- 圧縮機、室内熱交換器、膨張弁および室外熱交換器を冷媒配管にて冷媒が循環するように接続した冷媒回路と、
前記圧縮機の運転状態を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記圧縮機の吐出ガス冷媒の温度および前記圧縮機の吐出ガス冷媒の圧力から前記圧縮機の内部の油濃度を推測し、前記油濃度が油濃度基準値を下回る場合に、サーモオフ条件が成立しても前記圧縮機の運転を継続させる空気調和装置。 - 前記圧縮機の吐出側の冷媒配管と前記圧縮機の吸込側の冷媒配管とを接続したバイパス管と、
前記バイパス管の途中に設けられたバイパス弁と、
を備え、
前記制御装置は、前記油濃度が前記油濃度基準値を下回る場合に、サーモオフ条件が成立しても前記圧縮機の運転を継続させると共に、前記バイパス弁を開き運転容量制限を行う請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記制御装置は、前記圧縮機の吐出ガス冷媒の温度および前記圧縮機の吐出ガス冷媒の圧力から吐出ガス冷媒の過熱度を算出し、前記油濃度と前記圧縮機の吐出ガス冷媒の前記過熱度との予め定められた相関関係と、算出された前記過熱度と、に基づき前記油濃度を推測する請求項1または2に記載の空気調和装置。
- 前記制御装置は、前記圧縮機の吐出ガス冷媒の温度および前記圧縮機の吐出ガス冷媒の圧力から吐出ガス冷媒の過熱度を算出し、算出された前記過熱度が前記油濃度基準値に対応する過熱度基準値を下回る場合に、サーモオフ条件が成立しても前記圧縮機の運転を継続させる請求項1〜3のいずれか1項に記載の空気調和装置。
- 前記制御装置は、前記サーモオフ条件が成立しても前記圧縮機の運転を継続させる時間に上限を設けた請求項1〜4のいずれか1項に記載の空気調和装置。
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