专利名称：空气调节机的制作方法
技术领域：
本发明涉及具备了压缩机的空气调节机。
背景技术：
在空气调节机中，存在在装置停止的期间制冷剂积存(下面，也称“滞留”)在压缩机内的情况。积存在压缩机内的制冷剂溶入压缩机内的润滑油。由此，润滑油的浓度降低，润滑油的粘度降低。若在该状态下起动压缩机，则存在粘度低的润滑油向压缩机的旋转轴、压缩部供给，由于润滑不良，导致压缩机内的滑动部分等烧结的可能性。另外，由于制冷剂积存在压缩机内，所以压缩机内的液面上升。由此，存在驱动压缩机的电动机的起动负荷增加，在空气调节机起动时被看作过电流，空气调节机不能起动的情况。为了解决这些问题点，采用加热停止中的压缩机，抑制制冷剂在压缩机内滞留的对策。作为加热压缩机的加热构件，有向卷绕在压缩机上的电加热器通电的方法。另外， 有向设置在压缩机上的电动机的线圈施加高频的低电压，不使电动机旋转，而由线圈产生的焦耳热进行加热的方法。但是，由于为了防止在停止中制冷剂在压缩机内积存，而将压缩机加热，即使空气调节机处于停止中，也消耗电力。作为该问题点的对策，在以往的技术中，提出了例如“检测外气温度，与该外气温度相应地使从逆变器装置向电动机线圈的通电时间或通电电压变化，将压缩机的温度与上述外气温度的变化无关地控制在大致一定值”的方案(例如，参照专利文献1)。另外，例如还提出了 “具备根据由压力检测构件产生的检测压力，求出压缩机内的制冷剂的饱和温度的饱和温度演算构件；和对求出的饱和温度和由上述温度检测构件产生的检测温度进行比较，判别制冷剂容易冷凝的状态，在压缩机处于停止中且在压缩机内的制冷剂处于容易冷凝的状态时，控制应对压缩机进行加热的上述加热器的控制构件”的方案(例如，参照专利文献2)。在先技术文献专利文献专利文献1 日本特开平7-167504号公报(权利要求1)专利文献2 日本特开2001-73952号公报(权利要求1)
发明内容
发明所要解决的课题为了将制冷剂积存在压缩机，需要冷凝压缩机内的气体制冷剂。
而且，制冷剂的冷凝例如在覆盖压缩机的壳体的温度比压缩机内的制冷剂温度低的情况下，由压缩机壳体和制冷剂的温度差引起。反之，因为若压缩机壳体温度比制冷剂温度高，则不会引起制冷剂的冷凝，所以， 没有必要加热压缩机。但是，即使像专利文献1公开的那样，仅考虑代表制冷剂温度的外气温度，若压缩机壳体的温度比制冷剂温度(外气温度)高，制冷剂也不冷凝。因此，存在尽管制冷剂没有积存在压缩机也加热压缩机，消耗浪费的电力的问题点。另外，若像上述那样，制冷剂积存在压缩机，则润滑油的浓度和粘度降低，存在因润滑不良导致压缩机的旋转轴、压缩部等滑动部分烧结的可能性。这样的压缩机的旋转轴、压缩部的烧结实际上需要润滑油的浓度降低到规定值。S卩，若积存的制冷剂量在规定值以下，则不会成为在压缩机产生烧结的润滑油的浓度。但是，在像专利文献2公开的那样，根据从排出温度和排出压力换算来的制冷剂饱和温度判断制冷剂的液化的情况下，存在尽管润滑油的浓度高也加热压缩机，消耗浪费的电力这样的问题点。本发明是为了解决上述那样的课题而做出的发明，得到一种不会对压缩机过度地加热，能够防止制冷剂在压缩机冷凝滞留，抑制空气调节机处于停止中的电力消耗的空气调节机。为了解决课题的手段有关本发明的空气调节机具备由制冷剂配管至少将压缩机、热源侧热交换器、膨胀构件以及利用侧热交换器连接，使制冷剂循环的制冷剂回路、将上述压缩机加热的加热构件、获取上述压缩机内的制冷剂温度，根据每个规定时间的上述制冷剂温度的变化率，控制上述加热构件的控制构件，上述控制构件在上述压缩机处于停止的状态下，在上述制冷剂温度的变化率超过了零的情况下，开始第一加热动作，在上述第一加热动作中，根据上述制冷剂温度的变化率，在加热能力的上限以下的范围设定上述加热构件的加热能力，根据上述制冷剂温度的变化率和上述加热能力，求出作为即使进行第一加热动作也不蒸发，而是在上述压缩机内冷凝了的制冷剂量的残留制冷剂液量，在上述压缩机处于停止的状态下，在上述制冷剂温度的变化率在零以下，且上述残留制冷剂液量超过了零的情况下，开始第二加热动作，在上述第二加热动作中，根据上述残留制冷剂液量，控制上述加热构件，使在上述压缩机内冷凝了的制冷剂蒸发。发明效果本发明不会过度地加热压缩机，能够防止制冷剂在压缩机冷凝并积存。另外，能够抑制空气调节机处于停止的电力消耗。
图1是本发明的实施方式1中的空气调节机的制冷剂回路图。图2是本发明的实施方式1中的压缩机的简单的内部构造图。图3是表示本发明的实施方式1中的制冷剂温度和压缩机壳体温度的关系的图表。
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图4是表示本发明的实施方式1中的制冷剂温度变化率和必要加热能力的关系的 图表。图5是表示本发明的实施方式1中的加热动作的转变的图。图6是表示本发明的实施方式1中的外气温度变化率的算出动作的流程图。图7是表示本发明的实施方式1中的第一加热动作的流程图。图8是表示本发明的实施方式1中的第二加热动作的流程图。图9是表示本发明的实施方式1中的外气温度变化和当时的加热能力的关系的图 灰。图10是表示本发明的实施方式2中的加热动作的转变的图。图11是表示本发明的实施方式3中的加热动作的转变的图。图12是表示本发明的实施方式4中的加热动作的转变的图。图13是本发明的实施方式5中的空气调节机的制冷剂回路图。图14是表示本发明的实施方式6中的控制动作的流程图。
具体实施例方式实施方式1.[整体的结构]图1是本发明的实施方式1中的空气调节机的制冷剂回路图。如图1所示，空气调节机50具备制冷剂回路40。制冷剂回路40将作为热源侧制冷剂回路的室外制冷剂回路41、和作为利用侧制 冷剂回路的室内制冷剂回路42通过液侧连接配管6和气体侧连接配管7连接。室外制冷剂回路41被收容在例如设置在屋外的室外机51中。在室外机51上设置着将屋外的空气向室外机51内供给的室外风扇11。室内制冷剂回路42被收容在例如设置在屋内的室内机52中。在室内机52上设置着将室内的空气向室内机52内供给的室内风扇12。[室外制冷剂回路的结构]室外制冷剂回路41设有压缩机1、四通阀2、室外热交换器3、膨胀阀4、液侧封闭 阀8、气体侧封闭阀9，依次由制冷剂配管连接。液侧封闭阀8与液侧连接配管6连接。气体侧封闭阀9与气体侧连接配管7连接。 在设置空气调节机50后，液侧封闭阀8以及气体侧封闭阀9成为开放状态。另外，“室外热交换器3，，相当于本发明中的“热源侧热交换器”。另外，“膨胀阀4”相当于本发明中的“膨胀构件”。[室内制冷剂回路的结构]室内制冷剂回路42设有室内热交换器5。室内制冷剂回路42的ー端经液侧连接配管6与液侧封闭阀8连接，另ー端经气体 侧连接配管7与气体侧封闭阀9连接。另外，“室内热交换器5”相当于本发明中的“利用侧热交换器”。[压缩机的说明]图2是本发明的实施方式1中的压缩机的简单的内部构造图。
压缩机1例如如图2所示，由全密闭式压缩机构成。压缩机1由压缩机壳体部61 构成外壳。在压缩机壳体部61收纳着电动机部62和压缩部63。在压缩机1设置将制冷剂向压缩机1内吸入的吸入部66。另外，在压缩机1设置将压缩后的制冷剂排出的排出部65。从吸入部66吸入的制冷剂在向压缩部63吸引后被压缩。在压缩部63中被压缩的制冷剂暂时向压缩机壳体部61内放出。放出到压缩机壳体部61内的制冷剂从排出部65 向制冷剂回路40送出。此时，压缩机1内部成为高压。[压缩机马达的说明]压缩机1的电动机部62例如由三相电动机构成，通过未图示出的逆变器被供给电力。若逆变器的输出频率变化，则电动机部62的转速变化，压缩部63的压缩容量变化。[空气热交换器的说明]室外热交换器3以及室内热交换器5例如是翅片管型热交换器。室外热交换器3对从室外风扇11供给的屋外的空气和制冷剂回路40的制冷剂进行热交换。室内热交换器5对从室内风扇12供给的屋内的空气和制冷剂回路40的制冷剂进行热交换。[四通阀的说明]四通阀2是为了切换制冷剂回路40的流动而使用的。另外，在不需要切换制冷剂的流动的情况下，例如在制冷专用或制热专用使用空气调节机50的情况下等，由于不需要，所以，从制冷剂回路40拆下。[传感器类的说明]在空气调节机50上，根据需要，设置温度或压力传感器。图1中，设置着压缩机温度传感器21、制冷剂温度传感器22、外气温度传感器23、 室内温度传感器M、压力传感器25。压缩机温度传感器21检测压缩机1 (压缩机壳体部61)的温度(下面称为“压缩机壳体温度”)。制冷剂温度传感器22检测压缩机1内的制冷剂温度。外气温度传感器23检测室外热交换器3与制冷剂进行热交换的空气的温度(下面也称为“外气温度”)。室内温度传感器M检测室内热交换器5与制冷剂进行热交换的空气的温度(下面也称为“室内温度”)。压力传感器25例如被设置在压缩机1的制冷剂吸入侧的配管上，检测制冷剂回路 40内的制冷剂压力。另外，压力传感器的配置位置并不被限定于此。压力传感器25能够配置在制冷剂回路40的任意的位置。另外，“压缩机壳体温度”相当于本发明中的“压缩机的温度”。
[控制装置的说明]控制装置31被输入各传感器的检测值，进行空气调节机的运转控制，例如压缩机的容量控制、后述的压缩机加热部10的加热控制。另外，控制装置31具备演算装置32。演算装置32使用压缩机温度传感器21的检测值，求出每个规定时间的制冷剂温度的变化率(下面称为“制冷剂温度变化率”)。另外，演算装置32具有存储用于演算的规定时间前的制冷剂温度的存储装置(未图示出)和对规定时间的流逝进行计时的计时器等 (未图示出)。控制装置31使用由演算装置32演算的演算值，调整压缩机加热部10的加热能力。细节在后面阐述。另外，“控制装置31”以及“演算装置32”相当于本发明中的“控制构件”。[压缩机加热部的说明]压缩机加热部10是加热压缩机1的部件。压缩机加热部10通过控制装置31，在规定的上限值以下的范围设定加热压缩机1 的加热能力(电力)。该压缩机加热部10例如可以由压缩机1的电动机部62构成。在这种情况下，控制装置31在空气调节机50处于停止中，S卩，压缩机1处于停止中时，以缺相(欠相)状态向压缩机1的电动机部62通电。据此，以缺相状态被通电的电动机部62不旋转，能够通过电流向线圈流动而产生焦耳热，加热压缩机1。即，在空气调节机50处于停止中时，电动机部62成为压缩机加热部10。另外，压缩机加热部10只要是加热压缩机1的部件即可，并不限定于此。例如，也可以另行设置电加热器。另外，“压缩机加热部10”相当于本发明中的“加热构件”。接着，对在空气调节机50停止期间，制冷剂在压缩机1内积存的原理和压缩机1 的加热效果进行说明。[压缩机内的制冷剂滞留原理说明1]在空气调节机50处于停止中，制冷剂回路40的制冷剂在构成要素中的温度最低的部分中冷凝并积存。因此，若压缩机1的温度比制冷剂的温度低，则存在制冷剂在压缩机1积存的可能性。[压缩机内的制冷剂滞留原理说明2]压缩机1例如是图2所示那样的全密闭式压缩机。在压缩机1内储存着润滑油 100。润滑油100在压缩机1运转时，向压缩部63、旋转轴64供给，用于润滑。若在压缩机1内制冷剂冷凝并留存，则由于制冷剂向润滑油100溶入，所以导致润滑油100的浓度降低，粘度也降低。若在该状态下起动压缩机1，则粘度低的润滑油100向压缩部63、旋转轴64供给， 存在因润滑不良而烧结的可能性。另外，若由于制冷剂积存，压缩机内的液面上升，则存在压缩机1的起动负荷增CN 102538134 A
加，在空气调节机50起动时被看作过电流，空气调节机50不能起动的情况。[压缩机加热的效果说明]因此，通过在空气调节机50处于停止时利用控制装置31操作压缩机加热部10，加热压缩机1，能够通过溶入到压缩机1内的润滑油100的液制冷剂的蒸发，来减少溶入润滑油100的制冷剂量。另外，通过加热压缩机，以便能够维持压缩机壳体温度比制冷剂温度高的状态，能够防止制冷剂在压缩机1冷凝，抑制润滑油100的浓度降低。图3是表示本发明的实施方式1中的制冷剂温度和压缩机壳体温度的关系的图表。如图3所示，若制冷剂温度变化，则与之相伴，压缩机壳体温度也变化。压缩机壳体温度的变化由于压缩机1的热容量，总是相对于制冷剂温度延迟地追从。而且，由于制冷剂温度和压缩机壳体温度的温度差和该温度差持续的时间，存在于压缩机1内的气体制冷剂的冷凝量不同。S卩，由于压缩机壳体温度比制冷剂温度低，其温度差越大，冷凝热量越大，所以，为使制冷剂不冷凝而进行的向压缩机1的加热量增大。另一方面，在制冷剂温度和压缩机壳体温度的差小的情况下，由于在压缩机1内冷凝的冷凝量少，所以，向压缩机1的加热量小即可。由于压缩机1的压缩机壳体温度的变化受到压缩机1的热容量的影响，所以，若预先掌握压缩机1内的制冷剂温度变化率和冷凝液量的关系，则能够根据规定时间的制冷剂温度的变化幅度决定必要的加热能力。S卩，由于通过由控制装置31和演算装置32，与制冷剂温度变化率成比例地使压缩机1的加热能力增减，不会过度地加热压缩机1，所以，能够抑制空气调节机50处于停止时的电力消耗。接着，说明压缩机1内的制冷剂温度变化率和用于防止制冷剂在压缩机1内冷凝所必要的必要加热能力的关系。[制冷剂温度变化率和必要加热能力的关系]首先，阐述压缩机1内的制冷剂温度Tr、压缩机1的压缩机壳体温度Ts、压缩机1 内的液制冷剂量Mr的关系。这里，假设制冷剂在压缩机1滞留的情况，假定压缩机壳体温度Ts比制冷剂温度 iTr小的状态。用于压缩机1内的制冷剂冷凝所必要的压缩机1的热交换量Qr (冷凝能力)和制冷剂温度Tr及压缩机壳体温度Ts的关系用算式(1)表示。Qr = A · K · (Tr-Ts) (1)这里，A表示压缩机1和压缩机1内的制冷剂进行热交换的面积。K表示压缩机1 和压缩机1内的制冷剂之间的热传输率。另一方面，由于压缩机1内的制冷剂因压缩机壳体温度Ts和制冷剂温度Tr的温度差而冷凝，所以，热交换量Qr和在规定时间dt的液制冷剂量变化dMr的关系由算式(2)表不。
Qr = dMrXdH/dt (2)这里，dH表示制冷剂的蒸发潜热。根据算式⑴和算式O)，在某个时间变化(规定时间dt)的压缩机1内的液制冷剂量变化dMr、制冷剂温度Tr、压缩机壳体温度Ts的关系为算式(3)。dMr/dt = Cl · (Tr-Ts) (3)若在Ts < Tr的状态从某个时刻tl (液制冷剂量Mrl)持续到t2(液制冷剂量 Mr2)，则根据算式(3)，在压缩机1冷凝的液制冷剂量变化dMr( = Mr2-Mrl)由算式(4)表
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权利要求
1.一种空气调节机，其特征在于，具备制冷剂回路，其由制冷剂配管至少将压缩机、热源侧热交换器、膨胀构件以及利用侧热交换器连接，使制冷剂循环；将上述压缩机加热的加热构件；和控制构件，其获取上述压缩机内的制冷剂温度，根据每个规定时间的上述制冷剂温度的变化率，控制上述加热构件， 上述控制构件在上述压缩机处于停止的状态下，在上述制冷剂温度的变化率超过了零的情况下，开始第一加热动作，在上述第一加热动作中，根据上述制冷剂温度的变化率，在加热能力的上限以下的范围内设定上述加热构件的加热能力，根据上述制冷剂温度的变化率和上述加热能力，求出残留制冷剂液量，该残留制冷剂液量作为即使进行第一加热动作也不蒸发，而是在上述压缩机内冷凝了的制冷剂量，在上述压缩机处于停止的状态下，在上述制冷剂温度的变化率在零以下且上述残留制冷剂液量超过了零的情况下，开始第二加热动作， 在上述第二加热动作中，根据上述残留制冷剂液量，控制上述加热构件，使在上述压缩机内冷凝了的制冷剂蒸发。
2.如权利要求1所述的空气调节机，其特征在于， 上述控制构件获取上述压缩机的温度，在上述压缩机处于停止的状态下，在上述制冷剂温度超过上述压缩机的温度且上述制冷剂温度的变化率超过了零的情况下，开始第一加热动作。
3.如权利要求1或2所述的空气调节机，其特征在于， 上述控制构件在上述第一加热动作中，在上述制冷剂温度的变化率成为了零以下的情况下，结束上述第一加热动作，在结束了上述第一加热动作时，在上述压缩机处于停止的状态下，在上述残留制冷剂液量为零的情况下，开始第三加热动作， 在上述第三加热动作中，使上述加热构件为规定的加热能力，加热上述压缩机，直至规定的持续时间流逝为止。
4.如权利要求1或2所述的空气调节机，其特征在于， 上述控制构件在上述压缩机处于停止的状态下，在接通该空气调节机的电源时以及由上述加热构件进行的对上述压缩机的加热的停止状态流逝了规定的停止时间以上时的至少一方时，开始第四加热动作， 在上述第四加热动作中，使上述加热构件为规定的加热能力，加热上述压缩机，直至规定的第二持续时间流逝为止。
5.如权利要求4所述的空气调节机，其特征在于， 上述控制构件在上述第一 第四加热动作的任意一个动作状态下，使告知构件告知当前的动作状态的信息。
6.如权利要求1或2所述的空气调节机，其特征在于， 上述控制构件在上述第一加热动作中，与和上述制冷剂温度的变化率成比例的必要加热能力相应地在加热能力的上限以下的范围内设定上述加热构件的加热能力，根据和上述制冷剂温度的变化率成比例的必要加热能力和设定了的上述加热能力的差分，求出在上述规定时间中在上述压缩机内冷凝了的制冷剂量，积算上述制冷剂量，求出上述残留制冷剂液量。
7.如权利要求1或2所述的空气调节机，其特征在于， 上述控制构件在上述第一加热动作中，求出和上述制冷剂温度的变化率成比例的必要加热能力，在上述必要加热能力不足上述加热能力的上限的情况下，在超过上述必要加热能力、且在上述加热能力的上限以下的范围内设定上述加热构件的加热能力，根据设定了的上述加热能力和上述必要加热能力的差分，求出在上述规定时间在上述压缩机内蒸发了的制冷剂量，从上述残留制冷剂液量减去上述制冷剂量。
8.如权利要求1或2所述的空气调节机，其特征在于， 上述控制构件在上述第二加热动作中，根据上述残留制冷剂液量，求出在上述加热构件为规定的加热能力时，作为使上述残留制冷剂液量蒸发所必要的时间的辅助加热时间，使上述加热构件为上述规定的加热能力，加热上述压缩机，直至上述辅助加热时间流逝为止。
9.如权利要求8所述的空气调节机，其特征在于， 上述控制构件在上述压缩机起动了的情况下，使上述第二加热动作停止，使上述残留制冷剂液量以及上述辅助加热时间为零， 上述压缩机处于停止的状态下，在上述制冷剂温度的变化率超过了零的情况下， 使上述第二加热动作停止，保持该停止时的上述残留制冷剂液量以及上述辅助加热时间的至少一方，开始上述第一加热动作。
10.如权利要求1或2所述的空气调节机，其特征在于， 上述控制构件使用当前的制冷剂温度和规定时间前的制冷剂温度，求出上述制冷剂温度的变化率。
11.如权利要求1或2所述的空气调节机，其特征在于， 上述控制构件至少使用当前的制冷剂温度和规定时间前的制冷剂温度，推定规定时间后的制冷剂温度，使用上述规定时间后的制冷剂温度和当前的制冷剂温度，求出上述制冷剂温度的变化率。
12.如权利要求1或2所述的空气调节机，其特征在于， 上述控制构件获取上述压缩机的温度，在上述压缩机的温度超过上述制冷剂温度且上述压缩机的温度超过了规定的上限温度的情况下，停止由上述加热构件进行的对上述压缩机的加热。
13.如权利要求1或2所述的空气调节机，其特征在于， 上述控制构件在上述制冷剂温度在规定的下限温度以下的情况下， 使上述加热构件为规定的加热能力，加热上述压缩机。
14.如权利要求1或2所述的空气调节机，其特征在于， 上述热源侧热交换器被构成为热容量比上述利用侧热交换器的热容量大， 上述控制构件使用上述热源侧热交换器与上述制冷剂进行热交换的空气的温度，替代上述制冷剂温度。
15.如权利要求1或2所述的空气调节机，其特征在于， 上述利用侧热交换器被构成为热容量比上述热源侧热交换器的热容量大， 上述控制构件使用上述利用侧热交换器与上述制冷剂进行热交换的空气的温度，替代上述制冷剂温
全文摘要
本发明得到一种不必过度加热压缩机，即可以防止制冷剂在压缩机中冷凝并积存，抑制空气调节机处于停止时的电力消耗的空气调节机。在压缩机(1)处于停止的状态下，在外气温度变化率(Tah)超过了零的情况下，开始第一加热动作，根据外气温度变化率(Tah)，在加热能力上限(Pmax)以下的范围内设定压缩机加热部(10)的加热能力，根据外气温度变化率(Tah)和加热能力，求出作为即使通过第一加热动作也不蒸发，而是在压缩机(1)内冷凝的制冷剂量的残留制冷剂液量(Ms)，在压缩机(1)处于停止的状态下，在外气温度变化率(Tah)在零以下且残留制冷剂液量(Ms)超过了零的情况下，开始第二加热动作，根据残留制冷剂液量(Ms)，控制压缩机加热部(10)，使冷凝在压缩机(1)内的制冷剂蒸发。
文档编号F24F11/00GK102538134SQ201110310480
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月14日 优先权日2010年12月9日
发明者加藤央平, 大森崇言, 松下真也, 柴广有, 涌田尚季 申请人:三菱电机株式会社