KR20150012319A - 냉동 장치 - Google Patents

Abstract

압축기의 외부에서 냉매의 온도가 측정되며, 그 온도에 의거하여 보호 제어가 행해지는 경우에, 압축기의 기동 시여도 적절한 보호 제어가 확실히 실행되는, 신뢰성이 높은 냉동 장치를 제공하는 것에 있다.
공기 조화 장치(1)는, 냉매를 압축하는 압축기(31)와, 토출관 온도 센서(51)와, 보호 제어부(41c)를 구비한다. 토출관 온도 센서는, 압축기의 외부에 있어서, 압축기로부터 토출되는 냉매의 온도를 검출한다. 보호 제어부는, 압축기의 기동 후의 과도 시와, 과도 시의 종료 후이며 냉매의 상태가 안정된 정상 시를 판단하여, 과도 시에는, 토출관 온도 센서로 검출된 토출관 온도가 제1 판정 온도를 넘는 경우에 압축기의 보호 제어를 행하고, 정상 시에는, 토출관 온도가 제2 판정 온도를 넘는 경우에 압축기의 보호 제어를 행한다.

Description

냉동 장치{REFRIGERATION DEVICE}

본 발명은, 냉동 장치에 관한 것이다.

종래, 냉동 장치에 있어서, 냉매 회로를 구성하는 압축기가 과열되어, 고장이나 성능 저하되는 것을 막기 위해, 압축기의 토출관의 온도를 감시하고, 그 온도가 판정 온도보다 커진 경우에 압축기의 보호 제어를 행하는 구성이 알려져 있다.

또한, 압축기의 보호를 도모하는데 있어서는, 압축기의 토출관의 온도를 감시하는 것보다도, 토출관의 온도보다 온도가 높은 압축기 내부의 온도를 감시하는 것, 보다 구체적으로는, 압축실로부터 토출된 직후의 냉매의 온도(토출 포토 온도) 또는 모터 온도를 감시하는 것이 바람직하다. 그러나, 압축기 내부에 온도 검출기를 설치하는 것은 제조 비용의 상승으로 연결되기 때문에 곤란하므로, 압축기 내부의 온도와 토출관의 온도 사이에 일정한 온도차가 있다는 전제의 하에서 적당한 판정 온도를 결정하고, 압축기의 토출관의 온도를 이용하여 보호 제어가 행해지고 있다.

그런데, 인버터 압축기가 이용되는 경우에는, 냉매의 순환량이 변화하기 때문에, 압축기 내부의 온도와 토출관의 온도 사이의 온도차가 변화할 수 있다. 이것에 대해, 특허 문헌 1(일본국 특허공개 2002-107016호 공보)에서는, 인버터 압축기의 운전 주파수(냉매의 순환량)에 따라 판정 온도가 변경되는 구성이 개시되어 있다.

일본국 특허공개 2002-107016호 공보

그러나, 본원 발명자는, 냉매의 순환량이 일정했다고 해도, 토출관의 온도와 압축기 내부의 온도의 온도차가, 압축기의 기동 시와 정상 운전 시에서는 변화할 수 있는 것을 발견했다.

본 발명의 과제는, 압축기의 외부에서 냉매의 온도가 측정되며, 그 온도에 의거하여 보호 제어가 행해지는 경우에, 압축기의 기동 시여도 적절한 보호 제어가 확실히 실행되는, 신뢰성이 높은 냉동 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 제1 관점에 관련된 냉동 장치는, 압축기와, 온도 검출부와, 보호 제어부를 구비한다. 압축기는, 냉매를 압축한다. 온도 검출부는, 압축기의 외부에 있어서, 압축기로부터 토출되는 냉매의 온도를 검출한다. 보호 제어부는, 압축기의 기동 후의 과도(過渡) 시와, 과도 시의 종료 후이며 냉매의 상태가 안정된 정상(定常) 시를 판단하여, 과도 시에는, 온도 검출부에서 검출된 검출 온도가 제1 판정 온도를 넘는 경우에 압축기의 보호 제어를 행하고, 정상 시에는, 검출 온도가 제2 판정 온도를 넘는 경우에 압축기의 보호 제어를 행한다.

여기에서는, 압축기의 기동 후의 과도 시와, 냉매의 상태가 안정된 정상 시가 판단되며, 과도 시와 정상 시에서는, 다른 판정 온도에 의거하여 압축기의 보호 제어가 실행된다. 그 때문에, 과도 시의 검출 온도와 압축기 내부의 온도의 온도차가, 정상 시의 검출 온도와 압축기 내부의 온도의 온도차와는 다른 경우여도, 압축기 내부가 과열되기 전에, 적절한 보호 제어를 실행할 수 있다. 그 결과, 신뢰성이 높은 냉동 장치가 실현된다.

본 발명의 제2 관점에 관련된 냉동 장치는, 제1 관점에 관련된 냉동 장치이며, 과도 시에는, 압축기의 흡입 압력이 극소가 되는 타이밍을 포함한다.

여기에서는, 압축기의 흡입 압력의 변화를 이용하여, 과도 시를 판단할 수 있다. 그 때문에, 시운전 시 등에, 압축기 내부의 온도와 검출 온도의 온도차를 실측하지 않아도, 간편하고 또한 적절히 과도 시를 결정할 수 있어, 압축기 내부가 과열되기 전에 적절한 보호 제어를 실행할 수 있다. 그 결과, 신뢰성이 높은 냉동 장치가 실현된다.

또한, 압축기의 흡입 압력이 극소가 되는 타이밍이란, 압축기의 흡입 압력이, 압축기의 기동 후 감소하여 최소치를 나타내고, 그 후 상승으로 변하는 타이밍을 말한다.

본 발명의 제3 관점에 관련된 냉동 장치는, 제1 또는 제2 관점에 관련된 냉동 장치이며, 보호 제어부는, 압축기의 기동 후, 소정 시간이 경과할 때까지는 과도 시로 판단하고, 소정 시간 경과 후는 정상 시로 판단한다.

여기에서는, 압축기의 기동 후의 시간을 이용하여, 과도 시와 정상 시가 판단되므로, 과도 시의 종료를 용이하게 판단하여 판정 온도를 변경할 수 있다. 그 때문에, 압축기 내부가 과열되기 전에 적절한 보호 제어를 실행할 수 있다. 그 결과, 신뢰성이 높은 냉동 장치가 실현된다.

본 발명의 제4 관점에 관련된 냉동 장치는, 제1 관점 내지 제3 관점 중 어느 하나에 관련된 냉동 장치이며, 제1 판정 온도는, 제2 판정 온도보다 작다.

여기에서는, 압축기의 기동 후의 과도 시에, 정상 시보다 검출 온도와 압축기 내부의 온도의 온도차가 커질 수 있는 경우에, 적절한 보호 제어를 실행할 수 있다.

본 발명의 제1 관점에 관련된 냉동 장치에서는, 압축기의 기동 후의 과도 시와, 냉매의 상태가 안정된 정상 시가 판단되며, 과도 시와 정상 시에서는, 다른 판정 온도에 의거하여 압축기의 보호 제어가 실행된다. 그 때문에, 과도 시의 검출 온도와 압축기 내부의 온도의 온도차가, 정상 시의 검출 온도와 압축기 내부의 온도의 온도차와는 다른 경우여도, 압축기 내부가 과열되기 전에, 적절한 보호 제어를 실행할 수 있다. 그 결과, 신뢰성이 높은 냉동 장치가 실현된다.

본 발명의 제2 관점에 관련된 냉동 장치에서는, 간편하고 또한 적절히 과도 시를 결정할 수 있어, 압축기 내부가 과열되기 전에 적절한 보호 제어를 실행할 수 있다. 그 결과, 신뢰성이 높은 냉동 장치가 실현된다.

본 발명의 제3 관점에 관련된 냉동 장치에서는, 과도 시의 종료를 용이하게 판단하여, 판정 온도를 변경할 수 있다. 그 때문에, 압축기 내부가 과열되기 전에 적절한 보호 제어를 실행할 수 있다. 그 결과, 신뢰성이 높은 냉동 장치가 실현된다.

본 발명의 제4 관점에 관련된 냉동 장치에서는, 압축기의 기동 후의 과도 시에, 정상 시보다 검출 온도와 압축기 내부의 온도의 온도차가 커지는 경우에, 적절한 보호 제어를 실행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 형태에 관련된 공기 조화 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 도 1의 공기 조화 장치의 블럭도이다.
도 3은 도 1의 공기 조화 장치의, 과도 시/정상 시의 판단 및 판정 온도 변경의 처리의 플로차트이다.
도 4는 도 1의 공기 조화 장치의, 압축기의 보호 제어에 관한 처리의 플로차트이다.
도 5는 도 1의 공기 조화 장치에 이용되는 압축기에 있어서의, 토출관 온도, 토출 포토 온도, 토출관 온도와 토출 포토 온도의 온도차, 토출압, 및 흡입압의 시간 변화에 대해서 설명하기 위한 도이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다. 또한, 하기의 본 발명의 실시 형태는, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적당히 변경 가능하다.

(1) 전체 구성

본 발명에 관련된 냉동 장치의 일실시 형태로서의 공기 조화 장치(1)는, 냉방 운전과 난방 운전을 전환하여 운전 가능한 공기 조화 장치(1)이다.

공기 조화 장치(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 주로, 실내 유닛(20)과, 실외 유닛(30)과, 제어 유닛(40)을 가진다. 또한, 도 1에서는, 실내 유닛(20)은 2대이지만, 3대 이상이어도, 1대여도 상관없다.

공기 조화 장치(1)는, R32가 냉매로서 충전된 냉매 회로(10)를 가진다. 냉매 회로(10)는, 실내 유닛(20)에 수용되는 실내측 회로(10a)와, 실외 유닛(30)에 수용되는 실외측 회로(10b)를 가진다. 실내측 회로(10a)와 실외측 회로(10b)는, 액냉매 연락 배관(71)과 가스 냉매 연락 배관(72)에 의해 접속된다.

(2) 상세 구성

(2-1) 실내 유닛

실내 유닛(20)은, 공기 조화의 대상인 실내에 설치된다. 실내 유닛(20)은, 실내 열교환기(21)와, 실내 팬(22)과, 실내 팽창 밸브(23)를 가진다.

실내 열교환기(21)는, 전열관과 다수의 전열핀에 의해 구성된 크로스핀식의 핀·앤드·튜브형 열교환기이다. 냉방 운전 시에는 냉매의 증발기로서 기능하여 실내 공기를 냉각하고, 난방 운전 시에는 냉매의 응축기로서 기능하여 실내 공기를 가열한다. 실내 열교환기(21)의 액측은 액냉매 연락 배관(71)에 접속되며, 실내 열교환기(21)의 가스측은 가스 냉매 연락 배관(72)에 접속된다.

실내 팬(22)은, 도시하지 않는 팬 모터에 의해 회전되며, 실내 공기를 도입하여 실내 열교환기(21)에 송풍하고, 실내 열교환기(21)와 실내 공기의 열교환을 촉진한다.

실내 팽창 밸브(23)는, 냉매 회로(10)의 실내측 회로(10a) 내를 흐르는 냉매의 압력이나 유량의 조절을 행하기 위해 설치된 개도 가변의 전동 팽창 밸브이다.

(2-2) 실외 유닛

실외 유닛(30)은, 주로, 압축기(31), 사로(四路) 전환 밸브(33), 실외 열교환기(34), 실외 팽창 밸브(36), 실외 팬(35), 및, 토출관 온도 센서(51)를 가진다. 압축기(31), 사로 전환 밸브(33), 실외 열교환기(34), 및, 실외 팽창 밸브(36)는, 냉매 배관에 의해 접속된다.

(2-2-1) 냉매 배관에 의한 구성 기기의 접속

실외 유닛(30)의 구성 기기의 냉매 배관에 의한 접속에 대해서 설명한다.

압축기(31)의 흡입구와 사로 전환 밸브(33)는, 흡입관(81)에 의해 접속된다. 압축기(31)의 토출구와 사로 전환 밸브(33)는, 토출관(82)에 의해 접속된다. 사로 전환 밸브(33)와 실외 열교환기(34)의 가스측은, 제1 가스 냉매관(83)에 의해 접속된다. 실외 열교환기(34)와 액냉매 연락 배관(71)은, 액냉매관(84)에 의해 접속된다. 액냉매관(84)에는, 실외 팽창 밸브(36)가 설치된다. 사로 전환 밸브(33)와 가스 냉매 연락 배관(72)은, 제2 가스 냉매관(85)에 의해 접속된다.

또한, 토출관(82)에는, 압축기(31)로부터 토출되는 냉매의 온도를 파악하기 위해, 토출관 온도 센서(51)가 설치된다.

(2-2-2) 압축기

압축기(31)는, 모터에 의해 압축 기구를 구동하여, 가스 냉매를 압축하는 압축기이다. 압축기(31)는, 운전 주파수 f를 변경 가능한 인버터식의 압축기이다. 압축기(31)는, 흡입관(81)으로부터 가스 냉매를 흡입하고, 압축 기구에 의해 압축된 고온, 고압의 가스 냉매를 토출관(82)에 토출한다. 압축기(31)는, 로터리 압축기이지만, 이것에 한정되는 것이 아니며, 예를 들면 스크롤 압축기여도 된다.

(2-2-3) 사로 전환 밸브

사로 전환 밸브(33)는, 공기 조화 장치(1)의 냉방 운전과 난방 운전의 전환 시에, 냉매의 흐름 방향을 전환한다. 냉방 운전 시에는 토출관(82)과 제1 가스 냉매관(83)을 접속함과 함께 흡입관(81)과 제2 가스 냉매관(85)을 접속한다. 한편, 난방 운전 시에는 토출관(82)과 제2 가스 냉매관(85)을 접속함과 함께 흡입관(81)과 제1 가스 냉매관(83)을 접속한다.

(2-2-4) 실외 열교환기

실외 열교환기(34)는, 전열관과 다수의 전열핀에 의해 구성된 크로스핀식의 핀·앤드·튜브형 열교환기이다. 실외 열교환기(34)는, 실외 공기와의 열교환에 의해, 냉방 운전 시에는 냉매의 응축기로서 기능하고, 난방 운전 시에는 냉매의 증발기로서 기능한다.

(2-2-5) 실외 팬

실외 팬(35)은, 도시하지 않는 팬 모터에 의해 회전되어 실외 유닛(30) 내에 실외 공기를 도입한다. 도입된 실외 공기는, 실외 열교환기(34)를 통과하여, 최종적으로 실외 유닛(30) 밖으로 배출된다. 실외 팬(35)은, 실외 열교환기(34)와 실외 공기의 열교환을 촉진한다.

(2-2-6) 실외 팽창 밸브

실외 팽창 밸브(36)는, 팽창 기구이며, 냉매 회로(10)의 실외측 회로(10b) 내를 흐르는 냉매의 압력이나 유량의 조절을 행하기 위해 설치된 개도 가변의 전동 팽창 밸브이다.

(2-2-7) 토출관 온도 센서

토출관 온도 센서(51)는, 압축기(31)로부터 토출되는 냉매의 온도를 검출하기 위한 서미스트이며, 온도 검출부의 일례이다. 토출관 온도 센서(51)는, 압축기(31)의 외부, 보다 구체적으로는, 토출관(82)의, 압축기(31)의 토출구 부근에 설치된다. 토출관 온도 센서(51)로 검출된 온도에 대응하는 신호는, 후술하는 제어 유닛(40)의 검출 신호 접수부(41a)에 송신된다.

(2-3) 제어 유닛

제어 유닛(40)은, 실내 유닛(20) 및 실외 유닛(30)을 제어한다. 도 2에, 제어 유닛(40)을 포함하는 공기 조화 장치(1)의 블럭도를 나타낸다.

제어 유닛(40)은, 마이크로 컴퓨터 등으로 이루어지는 제어부(41)와, RAM이나 ROM 등의 메모리로 이루어지는 기억부(42)와, 입력부(43)를 가진다.

제어부(41)는, 실내 유닛(20)의 조작을 행하기 위한 도시하지 않는 리모콘과의 사이에서 제어 신호의 주고받기를 행하며, 주로, 실내 유닛(20)의 공조 부하(예를 들면, 설정 온도와 실내 온도의 온도차)에 따라, 실내 유닛(20) 및 실외 유닛(30)의 각종 기기를 제어한다. 또, 제어부(41)는, 기억부(42)에 기억된 프로그램을 읽어내어 실행함으로써, 검출 신호 접수부(41a), 압축기 제어부(41b), 보호 제어부(41c), 및 시간 관리부(41d)로서 기능한다.

기억부(42)에는, 제어부(41)로 실행되기 위한 프로그램이나 각종 정보가 기억된다. 기억부(42)는, 보호 제어부(41c)에 의해 사용되는 수치를 각각 기억하는, 판정 온도 기억 영역(42a) 및 종료 시간 기억 영역(42b)을 가진다.

(2-3-1) 제어부

(2-3-1-1) 검출 신호 접수부

검출 신호 접수부(41a)는, 토출관 온도 센서(51)가 출력한 신호를 접수한다. 검출 신호 접수부(41a)는, 토출관 온도 센서(51)로부터 접수한 신호를, 토출관 온도 Tt로 바꿔 읽는다. 토출관 온도 Tt는, 후술하는 보호 제어부(41c)가, 보호 제어를 실행하는지 아닌지를 결정하고, 또한 보호 제어의 내용을 결정하기 위해 이용된다.

(2-3-1-2) 압축기 제어부

압축기 제어부(41b)는, 실내 유닛(20)의 공조 부하나, 각종 제어 신호 등에 따라, 압축기(31)의 기동 및 정지와, 운전 주파수 f를 결정하여 제어한다. 또, 압축기 제어부(41b)는, 압축기(31)의 기동 및 정지에 관한 신호를, 후술하는 보호 제어부(41c) 및 시간 관리부(41d)에 대해 송신한다.

또한, 압축기 제어부(41b)는, 후술하는 제1 보호 제어 실행 중에는, 후술하는 보호 제어부(41c)의 지령을 받아, 압축기(31)의 운전 주파수 f를 소정의 운전 주파수 fp로 낮춘다. 또, 후술하는 제2 보호 제어가 실행되면, 압축기 제어부(41b)는, 후술하는 보호 제어부(41c)의 지령을 받아, 압축기(31)의 운전을 정지시킨다.

(2-3-1-3) 보호 제어부

보호 제어부(41c)는, 운전 중의 압축기(31)의 보호 제어를 행한다. 보다 구체적으로는, 보호 제어부(41c)는, 토출관 온도 Tt의 수치에 따라, 2종류의 보호 제어의 실행 및 해제를 지시한다. 보호 제어의 내용(종류) 및 그 실행 및 해제는, 토출관 온도 Tt와, 후술하는 판정 온도 기억 영역(42a)으로부터 호출된 저온측 판정 온도 TL 및 고온측 판정 온도 TH를 비교하는 것으로 결정된다.

이하에 경우에 따라 나누어 설명한다.

또한, 저온측 판정 온도 TL 및 고온측 판정 온도 TH의 사이에는, 저온측 판정 온도 TL＜고온측 판정 온도 TH의 관계가 있다.

(a) 토출관 온도 Tt≤저온측 판정 온도 TL의 경우

보호 제어부(41c)는, 보호 제어를 실행하지 않는 것을 결정한다.

(b) 저온측 판정 온도 TL＜토출관 온도 Tt≤고온측 판정 온도 TH의 경우

압축기(31)의 운전 주파수 f를 낮추는 제1 보호 제어가 실행된다. 구체적으로는, 보호 제어부(41c)는, 압축기 제어부(41b)에 대해, 운전 주파수 f를 소정의 운전 주파수 fp로 낮추도록 지시한다. 또한, 운전 주파수 fp는, 최소치와 같은 고정치여도 되고, 예를 들면, 실내 유닛(20)의 공조 부하 등으로부터 최적이라고 판단된 운전 주파수에 따라 변화하는 변동치여도 된다.

또, 보호 제어부(41c)는, 실외 팽창 밸브(36)의 개도(開度)를 소정의 개도보다 올리도록(크게 하도록), 운전 주파수 f의 제어와 동시 또는 개별적으로 지시해도 된다.

(c) 토출관 온도 Tt＞고온측 판정 온도 TH의 경우

압축기(31)의 운전을 정지시키는, 제2 보호 제어가 실행된다. 구체적으로는, 보호 제어부(41c)는, 압축기 제어부(41b)에 대해, 압축기(31)를 정지시키도록 지시한다.

또한, 보호 제어부(41c)는, 압축기(31)의 기동 후의 과도 시와, 과도시 종료 후의 정상 시를 판단하여, 과도 시와 정상 시에서 다른 값을, 저온측 판정 온도 TL 및 고온측 판정 온도 TH로서 판정 온도 기억 영역(42a)으로부터 호출한다.

과도 시는, 냉매의 상태가 안정되어 있지 않은 기간이다. 여기에서는, 보호 제어부(41c)는, 압축기(31)의 기동 후의 소정 시간을 과도 시로 판단한다. 보다 구체적으로는, 보호 제어부(41c)는, 압축기(31)의 기동 후, 후술하는 과도시 종료 판별 시간 t1이 경과하기 전의 시간을 과도 시로 판단한다. 정상 시는, 냉매의 상태가 안정된 기간이다. 여기에서는, 보호 제어부(41c)는, 압축기(31)가 운전 중이며, 압축기(31)의 기동 후, 과도시 종료 판별 시간 t1이 경과한 후의 시간을 정상 시로 판단한다. 과도 시와 정상 시의 차이로서, 예를 들면, 과도 시의 토출관 온도 Tt와 압축기(31) 내부의 온도의 온도차는, 정상 시의 토출관 온도 Tt와 압축기(31)의 내부의 온도의 온도차보다 커지는 경우가 있다. 과도 시와 정상 시의 차이에 대해서는, 후에 상세히 서술한다.

(2-3-1-4) 시간 관리부

시간 관리부(41d)는, 제어부(41)가 실행하는 각종 제어의 시간 관리를 행한다. 시간 관리에는, 압축기(31)의 기동 후의 시간 t의 파악을 포함한다. 압축기(31)의 기동 후의 시간 t는, 압축기 제어부(41b)로부터 송신된 압축기(31)의 기동 및 정지에 관한 신호를 이용하여 파악된다.

(2-3-2) 기억부

(2-3-2-1) 판정 온도 기억 영역

판정 온도 기억 영역(42a)에는, 보호 제어부(41c)가, 보호 제어를 실행하는지 아닌지를 결정하고, 또한 보호 제어의 내용을 결정하기 위해 이용되는 판정 온도가 기억된다. 보다 구체적으로는, 과도 시의 저온측 판정 온도 TL로서 제1 저온측 온도 TL1이, 과도 시의 고온측 판정 온도 TH로서 제1 고온측 온도 TH1이, 정상 시의 저온측 판정 온도 TL로서 제2 저온측 온도 TL2가, 정상 시의 고온측 판정 온도 TH로서 제2 고온측 온도 TH2가, 각각 기억된다.

또한, 각각의 값의 사이에는, 제1 저온측 온도 TL1＜제1 고온측 온도 TH1, 제2 저온측 온도 TL2＜제2 고온측 온도 TH2, 제1 저온측 온도 TL1＜제2 저온측 온도 TL2, 제1 고온측 온도 TH1＜제2 고온측 온도 TH2와 같은 관계가 있다. 즉 저온측 온도(제1 저온측 온도 TL1, 제2 저온측 온도 TL2)는, 대응하는 고온측 온도(제1 고온측 온도 TH1, 제2 고온측 온도 TH2)보다 작은 값이다. 제1 온도(제1 저온측 온도 TL1, 제1 고온측 온도 TH1)는, 대응하는 제2 온도(제2 저온측 온도 TL2, 제2 고온측 온도 TH2)보다 작은 값이다.

본 실시예에 있어서는, 제1 저온측 온도 TL1, 제1 고온측 온도 TH1, 제2 저온측 온도 TL2, 및 제2 고온측 온도 TH2는 미리 판정 온도 기억 영역(42a)에 기억된 값이지만, 이것에 한정되는 것이 아니며, 예를 들면, 후술하는 입력부(43)로부터의 입력에 의해 재기록되는 것이어도 된다.

(2-3-2-2) 종료 시간 기억 영역

종료 시간 기억 영역(42b)에는, 보호 제어부(41c)가, 과도 시와 정상 시를 판단하기 위해 이용하는 과도시 종료 판정 시간 t1이 기억된다.

보호 제어부(41c)는, 압축기(31)의 기동 후, 과도시 종료 판정 시간 t1 경과 전이면, 과도 시로 판단하고, 압축기(31)의 기동 후, 과도시 종료 판정 시간 t1 경과 후는, 정상 시로 판단한다.

과도시 종료 판정 시간 t1은, 종료 시간 기억 영역(42b)에 미리 기억되어 있는 정보이다. 단, 이것에 한정되는 것이 아니며, 과도시 종료 판정 시간 t1은, 예를 들면, 후술하는 입력부(43)로부터의 입력에 의해 재기록되는 것이어도 된다.

(2-4-3) 입력부

입력부(43)는, 각종 정보나 각종 운전 조건이 입력되도록 구성되어 있다.

(3) 보호 제어부에 의한 처리의 흐름

이하에, 보호 제어부(41c)에 의해 실행되는, 과도 시/정상 시의 판단 및 판정 온도 변경의 처리와, 보호 제어에 관한 처리에 대해서 설명한다.

(3-1) 과도 시/정상 시의 판단 및 판정 온도 변경의 처리

보호 제어부(41c)에 의한, 과도 시/정상 시의 판단 및 판정 온도 변경 처리에 대해서, 도 3의 플로차트에 의거하여 설명한다. 또한, 과도 시/정상 시의 판단이란, 보호 제어부(41c)에 의한, 압축기(31)의 기동 후의 과도 시와, 과도시 종료 후의 정상 시의 판단을 의미한다. 판정 온도 변경이란, 보호 제어부(41c)가, 과도 시와 정상 시에 따라, 저온측 판정 온도 TL 및 고온측 판정 온도 TH로서 판정 온도 기억 영역(42a)으로부터 호출하는 값을 변경하는 것을 의미한다.

단계 S101에서는, 보호 제어부(41c)는, 압축기(31)의 기동에 관한 신호를 압축기 제어부(41b)로부터 접수하는지 아닌지를 판단한다. 단계 S101은, 보호 제어부(41c)가, 압축기(31)의 기동에 관한 신호를 접수했다고 판단할 때까지 반복된다. 보호 제어부(41c)가, 압축기(31)가 기동했다는 취지의 신호를 접수했다고 판단하면, 단계 S102로 진행된다.

단계 S102에서는, 보호 제어부(41c)는, 압축기(31)가 기동하고 나서의 시간 t가, 과도시 종료 판정 시간 t1 이상의 값인지 아닌지를 판단한다. 구체적으로는, 보호 제어부(41c)는, 시간 관리부(41d)에 압축기(31)가 기동하고 나서의 시간 t를 문의하고, 시간 t가 종료 시간 기억 영역(42b)로부터 호출된 과도시 종료 판정 시간 t1 이상의 값인지 아닌지를 판단한다. 단계 S102는, 보호 제어부(41c)에 의해, 시간 t가 과도시 종료 판정 시간 t1 이상의 값이 되었다고 판단될 때까지 반복된다. 보호 제어부(41c)에 의해, 시간 t가 과도시 종료 판정 시간 t1 이상이라고 판단되면, 단계 S103으로 진행된다.

또한, 보호 제어부(41c)는, 단계 S102의 판단이 행해지고 있는 동안은 과도 시인 것으로 판단한다. 바꾸어 말하면, 보호 제어부(41c)는, 저온측 판정 온도 TL로서 제1 저온측 온도 TL1을, 고온측 판정 온도 TH로서 제1 고온측 온도 TH1을, 보호 제어에 관한 처리의 판정 온도로서 이용한다.

단계 S103에서는, 보호 제어부(41c)는, 과도 시가 종료했다고 판단한다. 그리고, 보호 제어부(41c)는, 저온측 판정 온도 TL 및 고온측 판정 온도 TH로서 판정 온도 기억 영역(42a)으로부터 호출하는 값을 변경한다. 구체적으로는, 보호 제어부(41c)에 의해, 저온측 판정 온도 TL로서 제2 저온측 온도 TL2가, 고온측 판정 온도 TH로서 제2 고온측 온도 TH2가 각각 호출된다. 호출된 저온측 판정 온도 TL 및 고온측 판정 온도 TH는, 보호 제어에 관한 처리의 판정 온도로서 사용된다.

단계 S104에서는, 보호 제어부(41c)는, 압축기 제어부(41b)로부터 압축기(31)의 정지에 관한 신호를 접수하는지 아닌지를 판단한다. 단계 S104는, 보호 제어부(41c)가, 압축기(31)의 정지에 관한 신호를 접수했다고 판단할 때까지 반복된다. 보호 제어부(41c)에 의해, 압축기(31)의 정지에 관한 신호가 접수되었다고 판단되면, 단계 S105로 진행된다.

또한, 보호 제어부(41c)는, 단계 S104의 판단이 행해지고 있는 동안은 정상 시인 것으로 판단한다. 바꾸어 말하면, 단계 S104의 판단이 행해지고 있는 동안은, 보호 제어부(41c)는, 저온측 판정 온도 TL로서 제2 저온측 온도 TL2를, 고온측 판정 온도 TH로서 제2 고온측 온도 TH2를, 보호 제어에 관한 처리의 판정 온도로서 이용한다.

단계 S105에서는, 보호 제어부(41c)는, 압축기(31)의 운전이 종료했다고 판단한다. 그리고, 보호 제어부(41c)는, 저온측 판정 온도 TL 및 고온측 판정 온도 TH로서 판정 온도 기억 영역(42a)으로부터 호출하는 값을 변경한다. 구체적으로는, 보호 제어부(41c)에 의해, 저온측 판정 온도 TL로서 제1 저온측 온도 TL1이, 고온측 판정 온도 TH로서 제1 고온측 온도 TH1이 각각 호출된다. 그 후, 단계 S101로 되돌아온다. 또한, 호출된 저온측 판정 온도 TL 및 고온측 판정 온도 TH는, 다음에 단계 S103으로 진행될 때까지 변경되지 않고 유지된다.

(3-2) 보호 제어에 관한 처리

보호 제어는, 과열에 의해 고장 등이 발생하기 때문에 운전 중의 압축기(31)를 보호하기 위한 제어이다. 보호 제어에 관한 처리에서는, 상기의 판정 온도 변경의 처리의 결과, 보호 제어부(41c)에 의해, 저온측 판정 온도 TL 및 고온측 판정 온도 TH로서 판정 온도 기억 영역(42a)으로부터 호출되어 있는 값이, 판정 온도로서 이용된다.

보호 제어에 관한 처리에 대해서, 도 4의 플로차트에 의거하여 설명한다.

단계 S201에서는, 보호 제어부(41c)에 의해, 토출관 온도 Tt가, 저온측 판정 온도 TL 이하인지 아닌지가 판단된다. 토출관 온도 Tt가 저온측 판정 온도 TL 이하라고 판단되는 경우에는, 단계 S202로 진행되고, 토출관 온도 Tt가 저온측 판정 온도 TL보다 크다고 판단되는 경우에는, 단계 S204로 진행된다.

단계 S202에서는, 보호 제어부(41c)에 의해 제1 보호 제어가 실행되어 있는지 아닌지가 판단된다. 제1 보호 제어가 실행되어 있다고 판단된 경우에는 단계 S203으로 진행되고, 제1 보호 제어가 실행되어 있지 않다고 판단된 경우에는 단계 S201로 되돌아온다.

단계 S203에서는, 보호 제어부(41c)는 제1 보호 제어의 실행을 해제한다. 보다 구체적으로는, 보호 제어부(41c)는, 압축기 제어부(41b)에 대해 제1 보호 제어의 실행의 해제를 지시한다. 그 후 단계 S201로 되돌아온다.

단계 S204에서는, 보호 제어부(41c)에 의해, 토출관 온도 Tt가, 고온측 판정 온도 TH 이하인지 아닌지가 판단된다. 토출관 온도 Tt가 고온측 판정 온도 TH 이하라고 판단되는 경우에는, 단계 S205로 진행되고, 토출관 온도 Tt가 고온측 판정 온도 TH보다 크다고 판단되는 경우에는, 단계 S206으로 진행된다.

단계 S205에서는, 보호 제어부(41c)에 의해, 제1 보호 제어가 행해진다. 제1 보호 제어는, 압축기(31)의 운전 주파수 f를 낮추는 제어이다. 보호 제어부(41c)는, 압축기 제어부(41b)에 대해, 운전 주파수 f를 소정의 운전 주파수 fp로 낮추도록 지시한다. 그 후 단계 S201로 되돌아온다.

또한, 이미 제1 보호 제어를 실행 중인 경우에는, 그대로 제1 보호 제어가 계속된다. 이 경우에는, 보호 제어부(41c)는, 압축기 제어부(41b)에 대해 재차 운전 주파수 f를 낮추는 지시를 행하지 않는다.

단계 S206에서는, 보호 제어부(41c)에 의해, 제2 보호 제어가 실행된다. 제2 보호 제어에서는, 압축기(31)의 운전이 정지된다. 보다 구체적으로는, 보호 제어부(41c)는, 압축기 제어부(41b)에 대해, 압축기(31)의 정지를 지시한다. 이 결과, 냉매 회로(10)에 냉매가 흐르지 않는 상태가 된다. 그 후 단계 S207로 진행된다.

단계 S207에서는, 보호 제어부(41c)에 의해, 토출관 온도 Tt가, 판정 온도 기억 영역(42a)에 기억되는 저온측 판정 온도 TL 이하인지 아닌지가 판단된다. 단계 S207는, 토출관 온도 Tt가 저온측 판정 온도 TL 이하라고 판단될 때까지 반복된다. 토출관 온도 Tt가 저온측 판정 온도 TL 이하라고 판단되면, 단계 S208로 진행된다.

단계 S208에서는, 보호 제어부(41c)는 보호 제어를 해제한다. 보다 구체적으로는, 보호 제어부(41c)는, 압축기 제어부(41b)에 대해, 압축기(31)의 정지의 해제를 지시한다. 또, 압축기 제어부(41b)에 대해 운전 주파수 f를 소정의 운전 주파수 fp로 낮추는 지시가 행해지고 있던 경우에는, 보호 제어부(41c)는, 압축기 제어부(41b)에 대해, 그 제어를 해제하도록 지시한다. 그 후 단계 S201로 되돌아온다.

(4) 과도 시와 정상 시의 차이에 대해서

이하에, 과도 시와 정상 시의 차이에 대해서 설명한다.

우선, 운전 조건이 일정한 아래에서의, 토출관 온도 Tt, 압축기(31) 내부의 온도, 토출관 온도 Tt와 압축기(31) 내부의 온도의 온도차, 압축기(31)로부터 토출되는 냉매의 압력인 토출압 Po, 및, 압축기(31)가 흡입하는 냉매의 압력인 흡입압 Pi의 시간 변화를, 도 5를 이용하여 설명한다. 또한, 여기에서는, 토출 포토 온도 Tp를 압축기(31) 내부의 온도로서 설명한다. 토출 포토 온도 Tp란, 압축기(31)의 압축 기구의 압축실로부터 토출된 직후의 냉매의 온도를 의미한다.

우선, 토출관 온도 Tt, 토출 포토 온도 Tp, 및 토출 포토 온도 Tp와 토출관 온도 Tt의 온도차(Tp-Tt)의 시간 변화에 대해서 설명한다.

도 5와 같이, 공기 조화 장치(1)가 운전을 개시하면, 압축기(31)가 기동한다. 그리고, 압축기(31)의 기동 후, 토출관 온도 Tt와, 토출 포토 온도 Tp는 상승을 시작한다. 토출관 온도 Tt의 변화를 나타내는 그래프는, 도 5와 같이, 압축기(31)의 기동 후 상승하여, 대체로 일정치에 점차 가까워지는 곡선을 나타낸다. 한편, 토출 포토 온도 Tp의 변화를 나타내는 그래프는, 일단 크게 상승하여 최대치를 나타내고, 그 후 감소하여, 대체로 일정치에 점차 가까워지는 곡선을 나타낸다. 이러한, 압축기(31)의 기동 후에 있어서의, 토출 포토 온도 Tp와 토출관 온도 Tt의 온도 변화의 경향의 차이로부터, 토출 포토 온도 Tp와 토출관 온도 Tt의 온도차의 변화를 나타내는 그래프도, 일단 크게 상승하여 최대치를 나타내고, 그 후 감소하여, 대체로 일정치에 점차 가까워지는 곡선을 나타낸다. 도 5와 같이, 토출 포토 온도 Tp와 토출관 온도 Tt의 온도차가, 시간과 함께 변동하고 있는 것이 과도 시이며, 거의 일정치가 되는 것이 정상 시이다. 또한, 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 토출 포토 온도 Tp와 토출관 온도 Tt의 온도차는, 과도 시에 최대가 된다. 즉, 과도 시와 정상 시를 비교하면, 동일한 토출관 온도 Tt여도, 토출 포토 온도 Tp는 과도 시 쪽이 높은 상태가 일어날 수 있다. 또한, 압축기(31) 기동 후의 토출 포토 온도 Tp와, 토출관 온도 Tt의 온도 변화의 경향의 차이는, 냉매의 온도가, 토출관에 전해지기까지 시간이 걸리는 것이 하나의 원인이다.

다음에, 토출압 Po 및 흡입압 Pi의 시간 변화에 대해서 설명한다.

우선, 토출압 Po의 변화를 나타내는 그래프는, 도 5와 같이, 압축기(31)의 기동 후 상승하여, 대체로 일정치에 점차 가까워지는 곡선을 나타낸다. 한편, 흡입압 Pi의 변화를 나타내는 그래프는, 일단 감소하여 최소치를 나타내고, 그 후 상승하여, 대체로 일정치에 점차 가까워지는 곡선을 나타낸다. 흡입압 Pi의 변화를 나타내는 그래프에 있어서, 극소가 되는 타이밍(최소치를 나타내고, 그 후 상승하는 타이밍)은, 과도 시에 포함된다.

그 때문에, 시운전 시 등에, 운전 조건이 일정한 아래, 압축기(31)의 흡입 압력 Pi를 측정하여, 흡입관 압력 Pi가 극소가 되는 타이밍을 포함하도록 과도 시를 설정하면, 토출 포토 온도 Tp를 시운전 시 등에 실측하지 않아도, 간편한 방법으로 적절한 과도시 종료 판정 시간 t1을 도출할 수 있다.

(5) 특징

(5-1)

본 실시 형태의 공기 조화 장치(1)는, 압축기(31)와, 토출관 온도 센서(51)와, 보호 제어부(41c)를 구비한다. 압축기(31)는, 냉매를 압축한다. 토출관 온도 센서(51)는, 압축기(31)의 외부의 토출관에 있어서, 압축기(31)로부터 토출되는 냉매의 온도를 토출관 온도 Tt로서 검출한다. 보호 제어부(41c)는, 압축기(31)의 기동 후의 과도 시와, 과도 시의 종료 후이며 냉매의 상태가 안정된 정상 시를 판단하고, 과도 시에는, 토출관 온도 센서(51)로 검출된 토출관 온도 Tt가 제1 저온측 온도 TL1 및 제1 고온측 온도 TH1(제1 판정 온도)를 넘는 경우에, 압축기(31)의 제1 보호 제어 및 제2 보호 제어를 각각 행하여, 정상 시에는, 토출관 온도 Tt가 제2 저온측 온도 TL2 및 제2 고온측 온도 TH2(제2 판정 온도)를 넘는 경우에, 압축기(31)의 제1 보호 제어 및 제2 보호 제어를 각각 행한다.

여기에서는, 압축기(31)의 기동 후의 과도 시와, 냉매의 상태가 안정된 정상 시가 판단되며, 과도 시와 정상 시에서는, 다른 판정 온도에 의거하여 압축기(31)의 보호 제어가 실행된다. 그 때문에, 과도 시의 토출관 온도 Tt와 압축기(31)의 내부의 온도의 온도차가, 정상 시의 토출관 온도 Tt와 압축기(31)의 내부의 온도의 온도차와는 다른 경우여도, 압축기(31)의 내부가 과열되기 전에, 적절한 보호 제어를 실행할 수 있다. 그 결과, 신뢰성이 높은 공기 조화 장치(1)가 실현된다.

(5-2)

본 실시 형태의 공기 조화 장치(1)에서는, 과도 시에는, 압축기(31)의 흡입 압력 Pi가 극소가 되는 타이밍을 포함한다.

여기에서는, 압축기(31)의 흡입 압력 Pi의 변화를 이용하여, 과도 시를 판단할 수 있다. 시운전 시 등에, 압축기(31)의 내부의 온도(예를 들면 토출 포토 온도 Tp)와 토출관 온도 Tt의 온도차를 실측에 의해 구하지 않아도, 간편하고 또한 적절히 과도 시를 결정할 수 있어, 압축기(31)의 내부가 과열되기 전에 적절한 보호 제어를 실행할 수 있다. 그 결과, 신뢰성이 높은 공기 조화 장치(1)가 실현된다.

(5-3)

본 실시 형태의 공기 조화 장치(1)에서는, 보호 제어부(41c)는, 압축기(31)의 기동 후, 과도시 종료 판정 시간 t1이 경과할 때까지는 과도 시로 판단하고, 과도시 종료 판정 시간 t1 경과 후는 정상 시로 판단한다.

여기에서는, 압축기(31)의 기동 후의 시간 t를 이용하여, 과도 시와 정상 시가 판단되므로, 과도 시의 종료를 용이하게 판단하여 판정 온도를 변경할 수 있다. 그 때문에, 압축기(31)의 내부가 과열되기 전에 적절한 보호 제어를 실행할 수 있다. 그 결과, 신뢰성이 높은 공기 조화 장치(1)가 실현된다.

(5-4)

본 실시 형태의 공기 조화 장치(1)는, 제1 저온측 온도 TL1 및 제1 고온측 온도 TH1은, 각각 제2 저온측 온도 TL2 및 제2 고온측 온도 TH2보다 작다.

본 실시 형태와 같이 R32가 냉매로서 사용되는 경우, 압축기(31)의 기동 후의 과도 시에, 정상 시보다 토출관 온도 Tt와 압축기(31)의 내부의 온도의 온도차가 커지는 경우가 있지만, 적절한 보호 제어를 실행할 수 있다.

(6) 변형예

이하에 본 실시 형태의 변형예를 나타낸다. 또한, 복수의 변형예를 적당히 조합해도 된다.

(6-1) 변형예 A

상기 실시 형태에서는, 냉매로서 R32가 사용되지만, 이것에 한정되는 것이 아니며, 다른 냉매, 예를 들면 R410A, R407C 등이 사용되는 것이어도 된다.

또한, R32 등의 비열비 κ가 큰 냉매에서는, 특히, 과도 시의 토출관 온도 Tt와 압축기(31)의 내부의 온도가, 정상 시의 토출관 온도 Tt와 압축기(31)의 내부의 온도에 비해 커지기 쉽기 때문에, 본 발명이 특히 유용하다.

또, 공기 조화 장치(1)는, 복수의 냉매를 전환하여 사용 가능해도 된다. 예를 들면, 공기 조화 장치(1)는, R410A, R407C 및 R32의 3종류를 냉매로서 사용하는 것이 가능하고, 제어 유닛(40)의 입력부(43)로부터 사용하는 냉매의 종류를 지정함으로써, 제어 유닛(40)에 의해 운전 조건이 변경되고, 사용하는 냉매에 맞춘 적절한 운전이 실행되어도 된다.

이 때, 냉매별로 제1 판정 온도(제1 저온측 온도 TL1 및 제1 고온측 온도 TH1), 제2 판정 온도(제2 저온측 온도 TL2 및 제2 고온측 온도 TH2)가 준비되어도 된다.

(6-2) 변형예 B

상기 실시 형태에서는, 보호 제어로서 제1 및 제2 보호 제어가 실행되지만, 이것에 한정되는 것이 아니며, 보다 많은 종류의 보호 제어가 행해져도 된다.

또, 보호 제어를 1종류, 예를 들면 제2 보호 제어 만으로 해도 된다.

(6-3) 변형예 C

상기 실시 형태에서는, 과도 시와 정상 시에서, 판정 온도 기억 영역(42a)에 기억된 다른 값을 호출하여(호출하는 값을 변경하여), 저온측 판정 온도 TL 및 고온측 판정 온도 TH로서 이용하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 저온측 판정 온도 TL 및 고온측 판정 온도 TH는, 과도 시와 정상 시에서 저온측 판정 온도 TL 및 고온측 판정 온도 TH가 변경되도록, 계산식에 의해 산출되어도 된다.

(6-4) 변형예 D

상기 실시 형태에서는, 보호 제어부(41c)는, 과도 시와 정상 시의 2가지밖에 판단되지 않지만, 이것에 한정되는 것이 아니며, 예를 들면, 과도 시를 보다 세밀하게(예를 들면, 제1 과도 시~제N 과도 시로) 분할하고, 각각의 과도 시에 대해, 다른 판정 온도가 준비되어도 된다.

(6-5) 변형예 E

상기 실시 형태에서는, 과도 시나 정상 시인지 만으로 판정 온도를 변경하지만, 예를 들면 참고 문헌 1과 같이, 또한 압축기의 운전 주파수 f에 따라 판정 온도를 변경하도록 해도 된다.

이것에 의해, 보다 적절한 보호 제어가 실행되기 쉬워진다.

(6-6) 변형예 F

상기 실시 형태에서는, 제2 보호 제어가 실행된 후, 토출관 온도 Tt가 저온측 판정 온도 TL 이하가 될 때까지 보호 제어가 해제되지 않지만, 이것에 한정되는 것이 아니며, 예를 들면, 토출관 온도 Tt가 고온측 판정 온도 TH보다 낮아지면, 제2 보호 제어를 해제하고, 압축기(31)의 운전을 재개해도 된다.

(6-7) 변형예 G

상기 실시 형태에서는, 압축기(31)는, 운전 주파수 f를 변경 가능한 인버터 압축기이지만, 이것에 한정되는 것이 아니며, 인버터식이 아닌(운전 주파수 f를 변경할 수 없는) 압축기(31)여도 된다. 이 경우에는, 운전 주파수 f를 변경하는 제1 보호 제어는 실행되지 않는다.

<산업상의 이용 가능성>

본 발명에 의하면, 압축기의 보호 제어가, 기동 시, 정상 시를 불문하고 적절히 실행되어, 신뢰성이 높은 냉동 장치가 실현된다.

1 공기 조화 장치(냉동 장치) 31 압축기
41c 보호 제어부 51 토출관 온도 센서(온도 검출부)
Pi 흡입 압력 t1 과도시 종료 판정 시간(소정 시간)
Tt 토출관 온도(검출 온도)
TL1 제1 저온측 판정 온도(제1 판정 온도)
TH1 제1 고온측 판정 온도(제1 판정 온도)
TL2 제2 저온측 판정 온도(제2 판정 온도)
TH2 제2 고온측 판정 온도(제2 판정 온도)

Claims (4)

1. 냉매를 압축하는 압축기(31)와,
   상기 압축기의 외부에 있어서, 상기 압축기로부터 토출되는 상기 냉매의 온도를 검출하는 온도 검출부(51)와,
   상기 압축기의 기동 후의 과도(過渡) 시와, 상기 과도 시의 종료 후이며 상기 냉매의 상태가 안정된 정상(定常) 시를 판단하고, 상기 과도 시에는, 상기 온도 검출부에서 검출된 검출 온도(Tt)가 제1 판정 온도(TL1, TH1)를 넘는 경우에 상기 압축기의 보호 제어를 행하고, 상기 정상 시에는, 상기 검출 온도가 제2 판정 온도(TL2, TH2)를 넘는 경우에 상기 압축기의 상기 보호 제어를 행하는 보호 제어부(41c)를 구비하는, 냉동 장치(1).
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 과도 시에는, 상기 압축기의 흡입 압력(Pi)이 극소가 되는 타이밍을 포함하는, 냉동 장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 보호 제어부는, 상기 압축기의 기동 후, 소정 시간(t1)이 경과할 때까지는 상기 과도 시로 판단하고, 상기 소정 시간 경과 후는 상기 정상 시로 판단하는, 냉동 장치.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 판정 온도는 상기 제2 판정 온도보다 작은, 냉동 장치.

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