JP2019020093A

JP2019020093A - 空気調和機

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Publication number: JP2019020093A
Application number: JP2017141473A
Authority: JP
Inventors: 充博鎌田; Mitsuhiro Kamata; 貴之井関; Takayuki Izeki
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-07-21
Filing date: 2017-07-21
Publication date: 2019-02-07
Anticipated expiration: 2037-07-21
Also published as: JP6650567B2

Abstract

【課題】室外温度が低く、冷媒の寝込み現象又は冷媒の偏在が発生したまま、圧縮機を運転した場合、過渡的な冷媒循環量の低下が生じ、圧縮機を迅速に保護できないという課題があった。【解決手段】本発明に係る空気調和機は、外気温度が予め定めた低温範囲に属するか否かを判定する第１判定値と、室外熱交換器の熱交換器出口温度と外気温度との差がある範囲に属するか否かを判定する第２判定値とを設定し、前記外気温度が第１判定値以下であって、熱交換器出口温度と外気温度の差が第２判定値以下の場合、圧縮機周波数の下限値を補正し、予め設定されている圧縮機周波数の下限値を目標下限値にする。【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機の圧縮機保護制御に関するものである。

室外温度が低く凝縮機の負荷が低いときに、冷媒の寝込み現象又は冷媒の偏在が発生する場合がある。この現象を液封と呼び、この液封が発生したまま圧縮機を運転した場合、過渡的な冷媒循環量の低下が生じる。特許文献１に記載の空気調和機は、圧縮機外郭温度が異常上昇した場合、冷媒循環量の低下と判定し、冷媒流量に基づいて圧縮機周波数の下限値を上げる。よって、過渡的に冷媒循環量が低下した場合であっても圧縮機の不具合を回避していた。

特許第５９４３８６９号

しかしながら、過渡的な冷媒循環量が低下した場合、圧縮機外郭温度が上昇するまでに遅れ時間が発生する。また、圧縮機外郭温度が上昇するまでにかかる時間は、圧縮機本体の大きさが大きいほど時間が長くなる傾向にあり、圧縮機を迅速に保護できないという課題があった。

本発明に係る空気調和機は、圧縮機、室内熱交換器、膨張装置、及び室外熱交換器が冷媒配管で接続された空気調和機であって、前記圧縮機の圧縮機周波数を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、外気温度が予め定めた低温範囲に属するか否かを判定する第１判定値と、前記室外熱交換器の熱交換器出口温度と外気温度との差がある範囲に属するか否かを判定する第２判定値とが設定され、前記外気温度が第１判定値以下であって、前記熱交換器出口温度と外気温度の差が第２判定値以下の場合、前記圧縮機周波数の下限値を補正し、予め設定されている前記圧縮機周波数の下限値を目標下限値にするものである。

本発明は、外気温度と熱交換器温度により液封による冷媒循環量低下を迅速に検知することで、圧縮機周波数の下限値を上げる。よって、過渡的に冷媒循環量が低下した場合であっても圧縮機の不具合を回避し、信頼性向上の効果が得られる。

本発明の実施の形態における冷凍サイクル図本発明の実施の形態１における制御フローチャート本発明の実施の形態２における制御フローチャート本発明の実施の形態３における制御フローチャート本発明の実施の形態４における制御フローチャート

第１の発明は、圧縮機、室内熱交換器、膨張装置、及び室外熱交換器が冷媒配管で接続された空気調和機であって、前記圧縮機の圧縮機周波数を制御する制御部を備え、前記制御部は、外気温度が予め定めた低温範囲に属するか否かを判定する第１判定値と、前記室
外熱交換器の熱交換器出口温度と外気温度との差がある範囲に属するか否かを判定する第２判定値、前記圧縮機周波数の下限値とを有し、前記外気温度が第１判定値以下であって、前記熱交換器出口温度と外気温度の差が第２判定値以下の場合、前記圧縮機周波数の前記下限値を補正し、予め設定されている前記圧縮機周波数の下限値を目標下限値にすることにより、過渡的に冷媒循環量が低下した場合であっても圧縮機の不具合を回避し、信頼性を向上するという効果を得ることが出来る。

第２の発明は、圧縮機、室内熱交換器、膨張装置、及び室外熱交換器が冷媒配管で接続された空気調和機であって、前記圧縮機の圧縮機周波数を制御する制御部を備え、前記制御部は、外気温度が予め定めた低温範囲に属するか否かを判定する第１判定値と、前記室外熱交換器の熱交換器温度と外気温度との差がある範囲に属するか否かを判定する第２判定値と前記圧縮機周波数の下限値とを有し、前記外気温度が第１判定値以下であって、前記熱交換器温度と外気温度の差が第２判定値以下の場合、前記圧縮機周波数の前記下限値を補正し、予め設定されている前記圧縮機周波数の下限値を目標下限値にすることにより、過渡的に冷媒循環量が低下した場合であっても圧縮機の不具合を回避し、信頼性を向上するという効果を得ることが出来る。

第３の発明は、圧縮機、室内熱交換器、膨張装置、及び室外熱交換器が冷媒配管で接続された空気調和機であって、前記圧縮機の圧縮機周波数を制御する制御部を備え、前記制御部は、室内吸込み温度が予め定めた低温範囲に属するか否かを判定する第１判定値と、前記室内熱交換器の熱交換器出口温度と室内吸込み温度との差がある範囲に属するか否かを判定する第２判定値と前記圧縮機周波数の下限値とを有し、前記室内吸込み温度が第１判定値以下であって、前記熱交換器出口温度と室内吸込み温度の差が第２判定値以下の場合、前記圧縮機周波数の前記下限値を補正し、予め設定されている前記圧縮機周波数の下限値を目標下限値にすることにより、過渡的に冷媒循環量が低下した場合であっても圧縮機の不具合を回避し、信頼性を向上するという効果を得ることが出来る。

第４の発明は、圧縮機、室内熱交換器、膨張装置、及び室外熱交換器が冷媒配管で接続された空気調和機であって、前記圧縮機の圧縮機周波数を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、室内吸込み温度が予め定めた低温範囲に属するか否かを判定する第１判定値と、前記室内熱交換器の熱交換器温度と室内吸込み温度との差がある範囲に属するか否かを判定する第２判定値と前記圧縮機周波数の下限値とを有し、前記室内吸込み温度が第１判定値以下であって、前記熱交換器温度と室内吸込み温度の差が第２判定値以下の場合、前記圧縮機周波数の前記下限値を補正し、予め設定されている前記圧縮機周波数の下限値を目標下限値にすることにより、過渡的に冷媒循環量が低下した場合であっても圧縮機の不具合を回避し、信頼性を向上するという効果を得ることが出来る。

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。尚、実施の形態１〜４は単独で実施されてもよく、組み合わせて実施されてもよい。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における空気調和機の冷凍サイクル図の一例であり、図２は制御フローチャートである。

図１において、室外機１にはインバータ駆動の容量（周波数）可変形圧縮機２（以下単に圧縮機２と称す）と、室外熱交換器３と室外送風機４と、冷暖房切換用の四方弁５と例えばステッピングモータ等により弁開度をパルス制御可能な電子膨張弁６が設けられる。室外機１は、外気温度センサー７と、室外熱交換器温度センサー８と、室外熱交換器出口温度センサー９を備えている。また、室外機１は制御部２０を備えている。

一方、室内機１０には室内送風機１１と、室内熱交換器１２がそれぞれ設けられていて、室外機１と室内機１０は接続配管により液側配管１７とガス側配管１８で接続されている。室内機１０は、室内吸込み温度センサー１４と、室内熱交換器温度センサー１５と、室内熱交換器出口温度センサー１６を備えている。

また、室内機１０には、居住者が希望する運転モード（冷房、除湿または暖房）と室温と運転あるいは停止を設定できる運転設定装置１３が設けられている。

上記構成の冷凍サイクルにおいて、冷房あるいは除湿運転時は、圧縮機２から吐出された冷媒は四方弁５を介して室外熱交換器３へと流れ、室外送風機４の駆動により室外熱交換器３で室外空気と熱交換して凝縮液化し、電子膨張弁６で冷媒を流量制御して液側配管１７を通り、室内熱交換器１２で蒸発した後に、ガス側配管１８、四方弁５を介して再び圧縮機２に吸入される。この電子膨張弁６は室内の負荷に見合った開度となるようにステッピングモータ等によりパルス制御されるため、冷媒も室内負荷に応じた流量で制御される。

一方、暖房運転時は、圧縮機２から吐出された冷媒は四方弁５を介して室内熱交換器１２，へと流れ、室内送風機１１の駆動により室内熱交換器１２で室内空気と熱交換して凝縮液化し、電子膨張弁６で流量制御され、室外熱交換器３で蒸発した後に四方弁５を介して再び圧縮機２に吸入される。

尚、上記で説明した冷媒回路は、構成例を説明しただけであり、特にこれらに限定しない。

次に、制御部２０の概要について説明する。制御部２０は、各種センサーの検知結果を取得し、圧縮機２の圧縮機周波数、電子膨張弁６、室外送風機４、室内送風機１１等を制御する。

次に、本発明の制御の流れについて図２を用いて説明する。
本発明の空気調和機が冷房運転を開始後に、図２の圧縮機下限周波数補正処理が開始され、空気調和機が停止するまで処理が繰り返し実行される。
（ステップＳ２）
制御部２０は、室外吸込み温度データを取得する。
（ステップＳ３）
制御部２０は、低外気温度であるかの判定を行う。具体的にはステップＳ２にて取得した室外吸込み温度データが低外気温度判定値以下であるか否かを判定する。制御部２０は室外吸込み温度が低外気温度と判定した場合、ステップＳ４に進む。一方、制御部２０は室外吸込み温度が低外気温度ではなかった場合、ステップＳ２に戻る。
（ステップＳ４）
制御部２０は、室外熱交換器出口温度データを取得する。
（ステップＳ５）
制御部２０は、液封が発生していないか判定を行う。具体的にはステップＳ２、ステップＳ４にて取得した室外吸込み温度データと室外熱交換器出口温度データを利用し判定を行い、室外熱交換器出口温度データと室外吸込み温度データの差がある判定値以下であるか否かを演算し、判定値以下である場合、液封が発生していると判定する。液封が発生していると判定された場合、ステップＳ６に進む。一方、液封が発生していると判定されなかった場合、ステップＳ２に戻る。
（ステップＳ６）
制御部２０はステップＳ５にて液封が発生していると判定された場合、圧縮機下限周波数の補正を行う。現在の圧縮機下限周波数にある補正値を加算し、その値を圧縮機下限周波
数に置き換える。その後、ステップＳ２に戻り、圧縮機下限周波数補正処理を繰り返す。

このように液封に起因する冷媒循環量低下を迅速に検知することで、圧縮機周波数の下限値を上げる。よって、過渡的に冷媒循環量が低下した場合であっても圧縮機の不具合を回避し、信頼性向上の効果が得られる。

（実施の形態２）
本発明の制御の流れについて図３を用いて説明する。
本発明の空気調和機が冷房運転を開始後に、図３の圧縮機下限周波数補正処理が開始され、空気調和機が停止するまで処理が繰り返し実行される。
（ステップＳ２）
制御部２０は、外気温度データを取得する。
（ステップＳ３）
制御部２０は、低外気温度であるかの判定を行う。具体的にはステップＳ２にて取得した室外吸込み温度データが外気温度判定値以下であるか否かを判定する。制御部２０は室外吸込み温度が低外気温度と判定した場合、ステップＳ４に進む。一方、制御部２０は室外吸込み温度が低外気温度ではなかった場合、ステップＳ２に戻る。
（ステップＳ４）
制御部２０は、室外熱交換器温度データを取得する。
（ステップＳ５）
制御部２０は、液封が発生していないか判定を行う。具体的にはステップＳ２、ステップＳ４にて取得した室外吸込み温度データと室外熱交換器温度データを利用し判定を行い、室外熱交換器温度データと室外吸込み温度データの差がある判定値以下であるか否かを演算し、判定値以下である場合、液封が発生していると判定する。液封が発生していると判定された場合、ステップＳ６に進む。一方、液封が発生していると判定されなかった場合、ステップＳ２に戻る。
（ステップＳ６）
制御部２０はステップＳ５にて液封が発生していると判定された場合、圧縮機下限周波数の補正を行う。現在の圧縮機下限周波数にある補正値を加算し、その値を圧縮機下限周波数に置き換える。その後、ステップＳ２に戻り、圧縮機下限周波数補正処理を繰り返す。

（実施の形態３）
本発明の制御の流れについて図４を用いて説明する。
本発明の空気調和機が暖房運転を開始後に、図４の圧縮機下限周波数補正処理が開始され、空気調和機が停止するまで処理が繰り返し実行される。
（ステップＳ２）
制御部２０は、室内吸込み温度データを取得する。
（ステップＳ３）
制御部２０は、低内気温度であるかの判定を行う。具体的にはステップＳ２にて取得した室内吸込み温度データが室内吸込み温度判定値以下であるか否かを判定する。制御部２０は室内吸込み温度が低内気温度と判定した場合、ステップＳ４に進む。一方、制御部２０は室内吸込み温度が低内気温度ではなかった場合、ステップＳ２に戻る。
（ステップＳ４）
制御部２０は、室内熱交換器出口温度データを取得する。
（ステップＳ５）
制御部２０は、液封が発生していないか判定を行う。具体的にはステップＳ２、ステップＳ４にて取得した室内吸込み温度データと室内熱交換器出口温度データを利用し判定を行い、室内熱交換器出口温度データと室内吸込み温度データの差がある判定値以下であるか否かを演算し、判定値以下である場合、液封が発生していると判定する。液封が発生していると判定された場合、ステップＳ６に進む。一方、液封が発生していると判定されなか
った場合、ステップＳ２に戻る。
（ステップＳ６）
制御部２０はステップＳ５にて液封が発生していると判定された場合、圧縮機下限周波数の補正を行う。現在の圧縮機下限周波数にある補正値を加算し、その値を圧縮機下限周波数に置き換える。その後、ステップＳ２に戻り、圧縮機下限周波数補正処理を繰り返す。

（実施の形態４）
本発明の制御の流れについて図５を用いて説明する。
本発明の空気調和機が暖房運転を開始後に、図５の圧縮機下限周波数補正処理が開始され、空気調和機が停止するまで処理が繰り返し実行される。
（ステップＳ２）
制御部２０は、室内吸込み温度データを取得する。
（ステップＳ３）
制御部２０は、低内気温度であるかの判定を行う。具体的にはステップＳ２にて取得した室内吸込み温度データが室内吸込み温度判定値以下であるか否かを判定する。制御部２０は室内吸込み温度が低内気温度と判定した場合、ステップＳ４に進む。一方、制御部２０は室内吸込み温度が低内気温度ではなかった場合、ステップＳ２に戻る。
（ステップＳ４）
制御部２０は、室内熱交換器温度データを取得する。
（ステップＳ５）
制御部２０は、液封が発生していないか判定を行う。具体的にはステップＳ２、ステップＳ４にて取得した室内吸込み温度データと室内熱交換器温度データを利用し判定を行い、室内熱交換器温度データと室内吸込み温度データの差がある判定値以下であるか否かを演算し、判定値以下である場合、液封が発生していると判定する。液封が発生していると判定された場合、ステップＳ６に進む。一方、液封が発生していると判定されなかった場合、ステップＳ２に戻る。
（ステップＳ６）
制御部２０はステップＳ５にて液封が発生していると判定された場合、圧縮機下限周波数の補正を行う。現在の圧縮機下限周波数にある補正値を加算し、その値を圧縮機下限周波数に置き換える。その後、ステップＳ２に戻り、圧縮機下限周波数補正処理を繰り返す。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、吸込み温度と熱交換器温度により冷媒循環量低下を迅速に検知することで、圧縮機周波数の下限値を上げる。よって、過渡的に冷媒循環量が低下した場合であっても圧縮機の不具合を回避し、信頼性向上の効果が得られため、種々の空気調和機に適用できる。

１室外機
２圧縮機
３室外熱交換器
４室外送風機
５四方弁
６電子膨張弁
７外気温度センサー
８室外熱交換器温度センサー
９室外熱交換器出口温度センサー
１０室内機
１１室内送風機
１２室内熱交換器
１３運転設定装置
１４室内吸い込み温度センサー
１５室内熱交換器温度センサー
１６室内熱交換器出口温度センサー
１７液側配管
１８ガス側配管
２０制御部

Claims

圧縮機、室内熱交換器、膨張装置、及び室外熱交換器が冷媒配管で接続された空気調和機であって、前記圧縮機の圧縮機周波数を制御する制御部を備え、前記制御部は、外気温度が予め定めた低温範囲に属するか否かを判定する第１判定値と、前記室外熱交換器の熱交換器出口温度と外気温度との差がある範囲に属するか否かを判定する第２判定値、前記圧縮機周波数の下限値とを有し、前記外気温度が第１判定値以下であって、前記熱交換器出口温度と外気温度の差が第２判定値以下の場合、前記圧縮機周波数の前記下限値を補正し、予め設定されている前記圧縮機周波数の下限値を目標下限値にすることを特徴とする空気調和機。
圧縮機、室内熱交換器、膨張装置、及び室外熱交換器が冷媒配管で接続された空気調和機であって、前記圧縮機の圧縮機周波数を制御する制御部を備え、前記制御部は、外気温度が予め定めた低温範囲に属するか否かを判定する第１判定値と、前記室外熱交換器の熱交換器温度と外気温度との差がある範囲に属するか否かを判定する第２判定値と前記圧縮機周波数の下限値とを有し、前記外気温度が第１判定値以下であって、前記熱交換器温度と外気温度の差が第２判定値以下の場合、前記圧縮機周波数の前記下限値を補正し、予め設定されている前記圧縮機周波数の下限値を目標下限値にすることを特徴とする空気調和機。
圧縮機、室内熱交換器、膨張装置、及び室外熱交換器が冷媒配管で接続された空気調和機であって、前記圧縮機の圧縮機周波数を制御する制御部を備え、前記制御部は、室内吸込み温度が予め定めた低温範囲に属するか否かを判定する第１判定値と、前記室内熱交換器の熱交換器出口温度と室内吸込み温度との差がある範囲に属するか否かを判定する第２判定値と前記圧縮機周波数の下限値とを有し、前記室内吸込み温度が第１判定値以下であって、前記熱交換器出口温度と室内吸込み温度の差が第２判定値以下の場合、前記圧縮機周波数の前記下限値を補正し、予め設定されている前記圧縮機周波数の下限値を目標下限値にすることを特徴とする空気調和機。
圧縮機、室内熱交換器、膨張装置、及び室外熱交換器が冷媒配管で接続された空気調和機であって、前記圧縮機の圧縮機周波数を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、室内吸込み温度が予め定めた低温範囲に属するか否かを判定する第１判定値と、前記室内熱交換器の熱交換器温度と室内吸込み温度との差がある範囲に属するか否かを判定する第２判定値と前記圧縮機周波数の下限値とを有し、前記室内吸込み温度が第１判定値以下であって、前記熱交換器温度と室内吸込み温度の差が第２判定値以下の場合、前記圧縮機周波数の前記下限値を補正し、予め設定されている前記圧縮機周波数の下限値を目標下限値にすることを特徴とする空気調和機。