JP2008202868A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】空気調和機において、潤滑油希釈度を簡便な手段によって検知して、冷凍サイクルの絞り装置開度を制御することで圧縮機内部の潤滑油を確保し、圧縮機の信頼性を向上させる。
【解決手段】吐出温度を検出する吐出温度検出センサ１１と圧縮機容器底部温度を検出する圧縮機容器底部温度検出センサ１２を汎用性の高い温度センサで構成し、吐出温度と圧縮機容器底部温度の温度差が所定値より越えた場合は、絞り装置４の開度を絞ることによって冷媒流量が少なくするように制御し、圧縮機内部の潤滑油を確保する。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機に係り、圧縮機近傍の温度検出によって、絞りを制御する空気調和機に関するものである。

従来、この種の空気調和機の絞り装置の制御は、室内側熱交換器における冷媒の飽和温度を検出する飽和温度検出センサと圧縮機に吸入される冷媒の吸入温度を検出する吸入温度検出センサによって得られる検出温度によって制御されていた。

一般に室内熱交換器から排出された冷媒は圧縮機に戻される際に圧縮機の潤滑油の中にいくらか溶け込む。潤滑油に溶け込んだ冷媒の割合を示す希釈度は、（潤滑油に溶け込んだ冷媒重量）／（潤滑油に溶け込んだ冷媒重量＋潤滑油重量）として定義される。

希釈度が所定の値より高い場合、すなわち潤滑油に溶け込んだ冷媒重量が所定値より多い場合は、圧縮機は円滑に作動しにくくなり、停止する恐れがある。このような事を避けるために、例えば一例として図５に示すように、圧縮機内に潤滑油に溶け込んだ冷媒の割合を示す希釈度測定用の希釈度センサ２０を設け、この希釈度センサに希釈度が所定値を越えた場合には、絞り装置にて流量を小さくしている（例えば特許文献１参照）。
特開平５−００５５６２号公報

しかしながら、前記特許文献１記載の構成では、汎用性の少ない希釈度センサのコストが高いことや組立における生産性が悪いという課題を有していた。

本発明は、圧縮機近傍の温度検出によって絞りを制御し、圧縮機内の潤滑油を確保するため、特殊な希釈度センサを圧縮機に設置する必要がなく、低コストで生産性に優れた空気調和機を提供することができるものである。

従来の課題を解決するため、本発明の空気調和機は、圧縮機出口の吐出温度と圧縮機容器底部の温度を検出し、これらの温度差（温度差＝吐出温度−圧縮機容器底部温度）が、所定値を超えた場合、絞り装置にて流量を少なくするものである。

これによって、汎用性のある温度検出センサを使用することで、生産性に優れ、高価な希釈度センサを使用することなく、圧縮機内部の冷媒と潤滑油の状態を把握し、絞り装置にて制御することができる。

本発明の空気調和機は、圧縮機内の潤滑油不足を未然に防ぎ、低コストで生産性に優れた空気調和機を提供することができる。

本発明の空気調和機は、圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出センサと圧縮機容器底部の温度を検出する圧縮機容器底部温度検出センサを設置し、前記の吐出温度と圧縮機容器底部の温度差が第１所定値より低い場合、絞り装置にて流量を少なくし、圧縮機内部の希釈度を低くすることができ、圧縮機内の潤滑油不足を防ぐことができる。また、前記
の吐出温度と圧縮機容器底部の温度差が第２所定値より高い場合は絞り装置にて流量を多くすることにより、圧縮機内部の冷媒不足による温度上昇を抑制することができる。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に記載する実施の形態により本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態におけるブロック図である。

図１において、矢印は冷房運転時におけるフロン等の冷媒の流れを表す。圧縮機１は低圧の気体状態にある冷媒を断熱圧縮する。圧縮機１の出口には圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出センサ１１と圧縮機１の容器底部には、圧縮機容器底部の温度を検出する圧縮機容器底部温度検出センサ１２が設けられている。

圧縮機１から排出された高圧常温の気体状態にある冷媒は、冷房サイクルと暖房サイクルとの切り替えをする四方弁２を介して室外側熱交換器３に送られる。室外熱交換器３に入った高圧常温の気体状態にある冷媒は、室外側送風機（図示せず）によって、外部へ放熱し、高圧常温の液体状態となる。

室外熱交換器３から排出される液体状態の冷媒は絞り装置４に入り、ここで冷媒は断熱膨張して低圧低温の液体と気体の混合状態になる。絞り装置４から排出された冷媒は室内側熱交換器５に送られる。

室内側熱交換器５に送られた液体と気体の混合状態にある冷媒の液体部分は、室内側熱交換器５の入口から出口へ移動する間に、室内側送風機（図示せず）によって、室内空気等の被冷却物から潜熱として熱を奪い被冷却物を冷却しながら気体状態になる。

室内側熱交換器５から排出された冷媒は四方弁２を介して圧縮機１に戻される。

また室内側熱交換器５には、冷媒の飽和温度を検出する飽和温度検出センサ１３が設けられている。また四方弁２から圧縮機１に至る管路には、圧縮機１に吸入される冷媒の吸入温度を検出する吸入温度検出センサ１４が設けられている。これらの飽和温度検出センサ１３および吸入温度検出センサ１４は、これらの検出温度から室内熱交換器５の加熱度を演算するためのものである。

図２は本発明の実施の形態における制御手段と温度センサの関係を示すブロック図である。

図２に示すように、吐出温度検出センサ１１、圧縮機容器底部温度検出センサ１２、飽和温度検出センサ１３、吸入温度検出センサ１４の出力信号は制御手段としてのマイクロコンピュータ１５のＩ／Ｏ端子に送られる。また、マイクロコンピュータ１５のＩ／Ｏ端子には絞り装置４の制御端子が接続されている。符号１６は電源であり、圧縮機１とマイクロコンピュータ１５に電流を供給する。

図３は絞り装置による流量変化と吐出温度および圧縮機容器底部温度の関係を示すグラフである。

図３に示すように、絞り装置によって流量を多くすると、吐出温度と圧縮機容器底部温度は低下していき、その温度差は小さくなり、絞り装置によって流量を少なくすると、吐出温度と圧縮機容器底部温度は上昇していき、その温度差は大きくなる。

図４は吐出温度と圧縮機容器底部温度の差（吐出温度−圧縮機容器底部温度）と圧縮機内部の希釈度の関係を示すグラフである。

図４に示すように、吐出温度と圧縮機容器底部温度の差が大きいと希釈度は低くなり、吐出温度と圧縮機容器底部温度の差が小さいと希釈度は高くなる。

つまり、絞り装置による流量変化によって、吐出温度と圧縮機容器底部温度が変化し、前記吐出温度と圧縮機容器底部温度の差から、希釈度を求めることができる。

次にこのような構成からなる本実施例の作用について説明する。

吐出温度検出センサ１１および圧縮機容器底部温度検出センサ１２による測定結果が、マイクロコンピュータ１５に送られる。この測定結果から希釈度をマイクロコンピュータ１５で演算して求められ、メモリに記憶される。またマイクロコンピュータ１５のメモリには、室内側熱交換器５の加熱度を設定する値である加熱度設定値が記憶されている。

また、飽和温度検出センサ１３および吸入温度検出センサ１４による測定結果が、マイクロコンピュータ１５に送られる。この測定結果から室内側熱交換器５の実際の加熱度がマイクロコンピュータ１５で演算して求められ、メモリに記憶される。

次に希釈度の値が予め設定された所定の値の範囲にあるか否かが判定される。希釈度の値が所定の値の範囲にある場合には、加熱度設定値として通常の値の加熱度設定値が記憶される。次に飽和温度検出センサ１３および吸入温度検出センサ１４による測定結果から求められた加熱度がメモリに記憶されている通常の加熱度設定値と比較して高すぎるか低すぎるかが判断される。室内側熱交換器５の実際の加熱度が高すぎると判断された場合は、絞り装置４の弁の開度は大きくなるように制御される。また室内側熱交換器５の実際の加熱度が低すぎると判断された場合は、絞り装置４の弁の開度は小さくなるように制御される。絞り装置４の弁の開度を調整する制御信号はマイクロコンピュータ１５から絞り装置４の図示しない制御端子に送られる。

一方、希釈度の値が予め設定された所定の値の範囲を越えたと判定された場合は、メモリに記憶されていた通常の加熱度設定値は通常よりも高い値の加熱度設定値に置換される。そして、飽和温度検出センサ１３および吸入温度検出センサ１４による測定結果から求めた加熱度がこの高い値に設定された加熱度設定値と比較して高すぎるか低すぎるかが判断される。次に希釈度の値が所定の値の範囲にある場合と同様に、絞り装置４の弁の開度の調節が行われる。

ここで、希釈度の値が所定の値の範囲を越えた場合に、加熱度設定値を通常の値よりも高い値の加熱度設定値に置換する理由は次の理由による。すなわち加熱度設定値を高くして実質的により高い加熱度で室内側熱交換器５を作動させることにより、室内側熱交換器５から排出される混合状態にある冷媒のうち液体状態にある冷媒の割合を減少させることができる。このように液体状態にある冷媒の割合を減少させることにより、希釈度を減少させることができる。

以上のように構成された空気調和機であれば、汎用性のある温度検出センサを使用にて希釈度を求め、制御手段により絞り装置の弁の開度を調節することができるので、高い希釈度における空気調和機の運転を抑制することが出来るとともに、潤滑油不足による圧縮機の作動停止のおそれを防止することができる。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、圧縮機を搭載して、冷凍サイクルを構成するものであれば、空気調和機ばかりではなく、除湿機や乾燥機などにも適用できる。

本発明の実施の形態におけるブロック図 本発明の実施の形態における制御手段と温度センサの関係を示すブロック図 絞り装置による流量変化と吐出温度および圧縮機容器底部温度の関係を示すグラフ 吐出温度と圧縮機容器底部温度の差と圧縮機内部の希釈度の関係を示すグラフ 従来の空気調和機におけるブロック図

符号の説明

１ 圧縮機
２ 四方弁
３ 室外側熱交換器
４ 絞り装置
５ 室内側熱交換器
１１ 吐出温度検出センサ
１２ 圧縮機容器底部温度検出センサ
１３ 飽和温度検出センサ
１４ 吸入温度検出センサ
１５ マイクロコンピュータ
１６ 電源
２０ 希釈度センサ

Claims (1)

1. 室内空気吸込み口と室内側熱交換器と室内側送風機と室内空気吹出し口からなる室内送風回路と、室外空気吸込み口と室外側熱交換器と室外側送風機と室外空気吹出し口からなる室外送風回路と、室内側熱交換器と室外側熱交換器と圧縮機と絞り装置を配管で連接した冷凍サイクルと、制御装置からなる空気調和機において、圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出センサと圧縮機容器底部の温度を検出する圧縮機容器底部温度検出センサを設置し、前記の吐出温度と圧縮機容器底部の温度差が所定値より越えた場合、絞り装置にて流量を少なくすることを特徴とする空気調和機。

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