JP2008232609A - 冷媒サイクル及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】膨張弁の構成を変更することなく電気ノイズの対策の要否に応じて電気ノイズを低減する。
【解決手段】電気ノイズ対策が必要か否かの判断結果が肯定的である場合、膨張弁１０７の駆動タイミング（間隔）を大きくする。また駆動量を小さくする。これにより冷媒の流れが緩慢となり、指令された温度制御を行いつつも発生する電気ノイズを小さくすることができる。
【選択図】図２

Description

この発明は冷媒サイクル及びその制御方法に関する。

冷媒サイクルを駆動する場合、その発生するノイズ、中でも電気ノイズを低減して規格を満足する必要がある。例えば我が国では電気用品安全法の省令第２項において定められ、具体的にはいわゆるＩＥＣ−Ｊ規格Ｊ５５００１（雑音の強さの規定），Ｊ５５０１４−１（家庭用電気機器、電動工具及び類似機器からの妨害波の許容値及び測定方法），Ｊ５５０２２（情報技術装置からの妨害波の許容値及び測定方法）があり、ヨーロッパではＥＮ５５０１４−１（Electromagnetic compatibility. Requirements for household appliances, electric tools and similar apparatus. Emission），ＥＮ５５０２２（Information technology equipment. Radio disturbance characteristics. Limits and methods of measurement）がある。これらの規格は常時に満足される必要はなく、予め定められた運転条件において電気ノイズを低減すれば足りる。つまり規格を満足しなければならない場合には規格を満足するための運転を、その必要がない場合には別の運転を、それぞれ冷媒サイクルが実行すればよい。

電気ノイズの発生を低減するためには、例えば膨張弁の構成を変更することが考えられる。

なお、特許文献１には膨張弁の構成を変更してキャビテーションノイズを低減する技術が例示されている。

特開平９−１３３４３４号公報

しかし膨張弁の構成を変更することは、コストを押し上げることとなる。また規格を満足の要否に応じて、膨張弁の構成を変更することは煩雑である。

そこで構成を変更することなく電気ノイズの発生を低減するためには、圧縮機の回転速度を低くしたり、熱交換機のファンの回転速度を低くすることも考えられる。このような制御はこれらを駆動するインバータ回路の動作を直接に制御することとなる。

ところが、電気ノイズについての規格は、所定の温調条件の下での電気ノイズの低減を要求する。よって圧縮機やファンの回転速度を低くすることで上記規格を満足させることは困難である。

そこでこの発明は、温調条件下において、膨張弁の構成を変更することなく、電気ノイズの対策の要否に応じて電気ノイズを低減することを目的としている。

この発明にかかる冷媒サイクルの制御方法の第１の態様は、冷媒（ＬＧ，ＨＧ，ＨＬ，ＬＬ，ＬＧ）が順に循環する圧縮機（１０１）、凝縮器（１０３）、膨張弁（１０７）、蒸発器（２０２）と、温度調節を設定する第１指令（Ｃ）に基づいて、少なくとも前記圧縮機の動作及び前記膨張弁が駆動する間隔（Ｔ）及び駆動量（Ｊ）を制御する制御部（１０６）とを備える冷媒サイクルを制御する方法である。そして、（ａ）電気ノイズ対策を行うか否かを設定する第２指令（Ｑ）を得るステップ（Ｓ１２）と、（ｂ）前記第２指令が電気ノイズ対策を行わない旨を示す場合に、前記間隔として前記第１指令に基づいて第１の値（Ｄ１）を採用するステップ（Ｓ１３）と、（ｃ）前記第２指令が電気ノイズ対策を行う旨を示す場合に、前記間隔として前記第１の間隔よりも長い第２の値（Ｄ２）を採用するステップ（Ｓ１４）と、（ｄ）前記ステップ（ｂ），（ｃ）が実行された後に、前記駆動量を前記間隔で前記膨張弁に伝えるステップ（Ｓ１９）とを実行する。

この発明にかかる冷媒サイクルの制御方法の第２の態様は、その第１の態様であって、前記制御部（１０６）は前記駆動量（Ｊ）の目標値となる指示量（Ｅ）を生成し、（ｅ）前記第２指令が電気ノイズ対策を行う旨を示す場合に、前記指示量が所定値（Ｐ）を超えるか否かを判断するステップ（１５）と、（ｆ）前記ステップ（ｅ）における判断が否定的である場合には、前記駆動量として前記指示量を採用するステップ（Ｓ１６）と、（ｇ）前記ステップ（ｅ）における判断が肯定的である場合には、前記駆動量として前記指示量よりも小さい値を採用するステップ（Ｓ１７）とを前記ステップ（ａ）と前記（ｄ）の間で更に実行する。そして前記ステップ（ｄ）では、（ｄ−１）前記第２指令が電気ノイズ対策を行わない旨を示す場合に、前記駆動量として前記指示量を採用して（Ｓ１６）前記駆動量を前記膨張弁に伝え（Ｓ１９）、（ｄ−２）前記第２指令が電気ノイズ対策を行う旨を示す場合に、前記ステップ（ｆ），（ｇ）のいずれか一方で採用された前記駆動量を前記膨張弁に伝える（Ｓ１９）。

この発明にかかる冷媒サイクルの制御方法の第３の態様は、その第２の態様であって、（ｈ）前記ステップ（ｇ）に付随して実行され、前記ステップ（ｇ）において採用された前記駆動量を前記指示値から差し引いて前記指示値を更新するステップ（Ｓ１８）を更に実行し、前記ステップ（ａ）乃至（ｈ）を再度実行する。

この発明にかかる冷媒サイクルの第１の態様は、冷媒（ＬＧ，ＨＧ，ＨＬ，ＬＬ，ＬＧ）が順に循環する圧縮機（１０１）、凝縮器（１０３）、膨張弁（１０７）、蒸発器（２０２）と、温度調節を設定する第１指令（Ｃ）に基づいて、前記圧縮機の動作を制御する制御信号（Ｍ）を生成する制御信号生成部（１０６ｆ）と、電気ノイズ対策を行うか否かを設定する第２指令（Ｑ）を入力し、（ｉ）前記第２指令が電気ノイズ対策を行わない旨を示す場合には、前記第１の指令に基づいて前記膨張弁が駆動する間隔を第１の値（Ｄ１）に設定し、（ｉｉ）前記第２指令が電気ノイズ対策を行う旨を示す場合には前記間隔を前記第１の間隔よりも長い第２の値（Ｄ２）に設定する間隔生成部（１０６ｂ）と、前記第１指令に基づいて前記膨張弁が駆動する駆動量（Ｊ）を前記間隔に基づいて前記膨張弁に伝える出力部（１０６ｄ）とを備える。

この発明にかかる冷媒サイクルの第２の態様は、その第１の態様であって、前記第１指令に基づいて、前記駆動量（Ｊ）の目標値となる指示量（Ｅ）を生成する駆動指示量生成部（１０６ａ）と、前記指示量（Ｅ）及び前記第２指令（Ｑ）を入力し、（Ｉ）前記第２指令が電気ノイズ対策を行う旨を示し、かつ前記指示量が所定値（Ｐ）を超えない場合には、前記駆動量（Ｊ）として前記指示量を採用して前記出力部（１０６ｄ）に伝え、（ＩＩ）前記第２指令が電気ノイズ対策を行う旨を示し、かつ前記指示量が前記所定値を超える場合には前記駆動量として前記指示量よりも小さい値を採用して前記出力部（１０６ｄ）に伝える、駆動量生成部（１０６ｃ）とを更に備える。

この発明にかかる冷媒サイクルの第３の態様は、その第２の態様であって、前記駆動量生成部（１０６ｃ）は、（ＩＩＩ）前記第２指令が電気ノイズ対策を行わない旨を示す場合には、前記駆動量（Ｊ）として前記指示量を採用して前記出力部（１０６ｄ）に伝える。

この発明にかかる冷媒サイクル及びその制御方法のいずれの第１の態様によっても、電気ノイズ対策を行うときに、膨張弁を駆動させる間隔を長くするので、冷媒の流れが緩慢となり、第１指令に基づく温度制御を行いつつも発生する電気ノイズを小さくすることができる。

この発明にかかる冷媒サイクル及びその制御方法のいずれの第２態様によっても、電気ノイズ対策を行うときに、膨張弁を駆動させる駆動量を小さくするので、冷媒の流れが緩慢となり、第１指令に基づく温度制御を行いつつも発生する電気ノイズを小さくすることができる。

この発明にかかる冷媒サイクル及びその制御方法のいずれの第３の態様によっても、第２の態様で小さくなった駆動量を補償する。

図１はこの発明にかかる冷媒サイクルを示すブロック図である。当該冷媒サイクルは空気調和機において実現されており、当該空気調和機は室外機１と室内機２とを備えている。

当該冷媒サイクルでは、圧縮機１０１、凝縮器１０３、膨張弁１０７、蒸発器２０２を、この順に冷媒が循環する。具体的には低圧の気体冷媒ＬＧが圧縮機１０１によって圧縮されて高圧の気体冷媒ＨＧとなり、気体冷媒ＨＧが凝縮器１０３によって凝縮して高圧の液体冷媒ＨＬとなり、液体冷媒ＨＬが膨張弁１０７によって膨張して低圧の液体冷媒ＬＬとなり、液体冷媒ＬＬは蒸発器２０２において蒸発して気体冷媒ＬＧとなる。

圧縮機１０１はモータ１０２によって駆動される。凝縮器１０３へはファン１０４によって送風され、ファン１０４はモータ１０５によって駆動される。蒸発器２０２へはファン２０３によって送風され、ファン２０３はモータ２０４によって駆動される。

室外機１は圧縮機１０１、モータ１０２、凝縮器１０３、ファン１０４、モータ１０５、制御部１０６、膨張弁１０７を備えている。室内機２は制御部２０１、蒸発器２０２、ファン２０３、モータ２０４を備えている。

制御部１０６は、外部からの、温度調節を設定する第１指令Ｃに基づいてモータ１０２，１０５，２０４の回転をそれぞれ制御する制御信号Ｍ，Ｆ１，Ｆ２を出力する。また制御部１０６は、膨張弁１０７の駆動量を制御する駆動パルスＪを後述する間隔で出力する。この駆動パルスＪ及びその出力間隔は、電気ノイズ対策を行うか否かを外部から設定する第２指令Ｑに基づいて採用される。

図２はこの発明にかかる冷媒サイクルの制御方法を例示するフローチャートである。また図３は制御部１０６の機能をブロック１０６ａ〜１０６ｆを用いて例示するブロック図である。図３に示されたブロックは必ずしもハードウェアで実現する必要はない。制御部１０６は必要に応じてインタフェースが付帯した演算処理装置で構成され、図３の示されたブロックに相当する機能が当該演算処理装置においてプログラムによって実行されてもよい。

まず図２のステップＳ１１において膨張弁１０７を駆動すべきタイミングが到来したか否かが判定される。換言すれば駆動タイミングとなる間隔が経過したか否かが判断される。これは図３ではタイマ１０６ｅの機能として示されている。即ち駆動パルスＪを出力する出力部１０６ｄがタイマ１０６ｅへと、駆動タイミング（間隔）が経過したかを確認することに対応する。

ステップＳ１１における判断が否定的であれば、冷媒サイクルの制御は図示されないメインルーチンに復帰する。例えばメインルーチンにおいては制御信号Ｍ，Ｆ１，Ｆ２によってモータ１０２，１０５，２０４の駆動制御が処理される。

ステップＳ１１における判断が肯定的であれば、冷媒サイクルの制御はステップＳ１２〜Ｓ１８を経由してステップＳ１９に至り、駆動パルスＪが出力される。これは図３ではブロック１０６ｄからタイマ１０６ｅへの確認に応答し、タイマ１０６ｅから、出力部１０６ｄからの駆動パルスＪの出力が許可あるいは指示されること（肯定的判断に対応）、禁止あるいは指示されないこと（否定的判断に対応）に相当する。これにより、出力部１０６ｄは駆動パルスＪを駆動タイミングとなる間隔で膨張弁１０７へと伝える。

次にステップＳ１２において、発生する電気ノイズの対策を行うか否かが判断される。そして対策を行わない場合にはステップＳ１３に処理を進め、行う場合にはステップＳ１４に処理を進める。例えば第２指令Ｑとして二値論理を採る信号を採用し、その二値論理に発生する電気ノイズの対策を行うか否かを対応させる。

ステップＳ１３では駆動パルスＪを出力する駆動タイミングとして第１の値Ｄ１を採用する。ステップ１４では駆動パルスＪを出力する駆動タイミングとして第２の値Ｄ２を採用する。そしてステップＳ１３，Ｓ１４のいずれかが実行された後、それぞれの値を採用した駆動タイミングで（即ちそれぞれの値に応じた間隔で）駆動パルスＪが出力され、膨張弁１０７に伝えられる。後述するように値Ｄ１，Ｄ２は第１指令Ｃにも依存するものの、第１指令Ｃに変動がなければ値Ｄ２の方が値Ｄ１よりも大きい。

図３では駆動タイミングを生成する間隔生成部１０６ｂに第１指令Ｃ及び第２指令Ｑが与えられており、値Ｄ１，Ｄ２のいずれかが駆動タイミングＴとして生成され、タイマ１０６ｅに伝達される。タイマ１０６ｅはこの後、与えられた駆動タイミングＴを計時することとなる。

もちろん間隔生成部１０６ｂは、値Ｄ１，Ｄ２を生成する代わりに、予め生成されていた値Ｄ１，Ｄ２を駆動タイミングＴとして採用することもできる。

第１指令Ｃが表す温度調節の設定に応じて、駆動タイミングＴは変動する。例えば急速な温度変化が第１指令Ｃによって設定されていれば駆動タイミングＴが採る値は小さくなり、頻回に膨張弁１０７が駆動される。しかしこのような場合であっても、第２指令Ｑによって発生する電気ノイズの対策を行う旨が指示される場合の値Ｄ２の方が、指示されない場合の値Ｄ１よりも大きい。

このようにして、電気ノイズ対策を行うときには、膨張弁１０７を駆動させる間隔を長くするので、冷媒の流れが緩慢となり、第１指令Ｃに基づく温度制御を行いつつも発生する電気ノイズを小さくすることができる。

さて駆動パルスＪは指示パルスＥ及び第２指令Ｑに基づいて生成される。指示パルスＥは第１指令Ｃに基づいて生成されるので、駆動パルスＪは第１指令Ｃ及び第２指令Ｑに基づいて生成される、と把握することもできる。

より具体的には駆動指示量生成部１０６ａにおいて、第１指令Ｃが表す温度調節の設定に応じて、指示パルスＥが生成される。指示パルスＥは駆動パルスＪの目標値であって、電気ノイズ対策を行わないときの駆動パルスＪとなる。図２に即して言えば、ステップＳ１３の実行後にステップＳ１６に処理が進み、ここにおいて駆動パルスＪとして指示パルスＥが採用される。そしてステップＳ１６が実行された後は、ステップＳ１９に処理が進み、駆動パルスＪが膨張弁１０７へと伝達される。

しかし電気ノイズ対策を行うときには、指示パルスＥをそのまま駆動パルスＪとするとは限らない。

まずステップＳ１５において指示パルスＥが所定値Ｐを超えるか否かが判断される。ステップＳ１５の判断が否定的である場合には、ステップＳ１６に処理が進み、駆動パルスＪとして指示パルスＥを採用する。ステップＳ１５の判断が肯定的である場合には、ステップＳ１７に処理が進み、駆動パルスＪとして指示パルスＥよりも小さい値を採用する。ここでは駆動パルスＪの値として所定値Ｐを採用する場合を例示する。

図３に即して言えば、駆動量生成部１０６ｃには指示パルスＥ及び第２指令Ｑが入力される。そして駆動量生成部１０６ｃは、第２指令Ｑが電気ノイズ対策を行う旨を示し、かつ指示パルスＥが所定値Ｐを超えない場合には、駆動パルスＪとして指示パルスＥを採用して、出力部１０６ｄに伝える。また第２指令Ｑが電気ノイズ対策を行う旨を示し、かつ指示パルスＥが所定値Ｐを超える場合には、駆動パルスＪとして指示パルスＥよりも小さい値を採用して出力部１０６ｄに伝える。

出力部１０６ｄに伝えられた駆動パルスＪは膨張弁１０７へと伝達される（ステップＳ１９）。ここでは駆動パルスＪは所定値Ｐに設定される。

このように、電気ノイズ対策を行うときに、膨張弁１０７を駆動させる駆動量を小さくするので、冷媒の流れが緩慢となり、第１指令Ｃに基づく温度制御を行いつつも発生する電気ノイズを小さくすることができる。

なお、ステップＳ１７が実行された場合、ステップＳ１８を実行することが望ましい。ステップＳ１８では指示パルスＥから駆動パルスＪ（これはステップＳ１７によって所定値Ｐが採用された）を差し引いて指示パルスＥを修正する。その後、ステップＳ１９が実行される。

このように指示パルスＥを修正することにより、その次の駆動タイミングにおいて図３のフローチャートが実行されるとき、過去にステップＳ１７によって駆動パルスＪとして採用された値（上述の例では所定値Ｐ）では不足していた駆動量を補償することができる。

指示パルスＥの修正は駆動量生成部１０６ｃにおいて行われる。なお、ステップＳ１７が実行されず、ステップＳ１６が実行される場合には、駆動量生成部１０６ｃは指示パルスＥを維持する。

但しステップＳ１８を省略してもよい。例えば駆動タイミング毎に指示パルスＥを生成し、これに基づいてステップＳ１２〜Ｓ１９を実行する場合には斯かる省略が可能となる。

なお、制御部１０６には制御信号生成部１０６ｆも設けられている。制御信号生成部１０６ｆでは、第１指令Ｃに基づいて、圧縮機１０１を間接的に制御する、モータ１０２の動作を制御する制御信号Ｍを生成する。またモータ１０５，２０４を制御する制御信号Ｆ１，Ｆ２も制御信号生成部１０６ｆにおいて生成される。制御信号Ｆ２は制御部２０１に与えられ、制御部２０１の処理を介して間接的にモータ２０４の駆動を制御する。

この発明にかかる冷媒サイクルを示すブロック図である。 この発明にかかる冷媒サイクルの制御方法を例示するフローチャートである。 制御部の機能をブロックを用いて例示するブロック図である。

符号の説明

１ 室外機
１０１ 圧縮機
１０２，１０５，２０４ モータ
１０３ 凝縮器
１０４，２０３ ファン
１０６ 制御部
１０７ 膨張弁
２ 室内機
２０２ 蒸発器

Claims (6)

1. 冷媒（ＬＧ，ＨＧ，ＨＬ，ＬＬ，ＬＧ）が順に循環する圧縮機（１０１）、凝縮器（１０３）、膨張弁（１０７）、蒸発器（２０２）と、
   温度調節を設定する第１指令（Ｃ）に基づいて、少なくとも前記圧縮機の動作及び前記膨張弁が駆動する間隔（Ｔ）及び駆動量（Ｊ）を制御する制御部（１０６）と
   を備える冷媒サイクルを制御する方法であって、
   （ａ）電気ノイズ対策を行うか否かを設定する第２指令（Ｑ）を得るステップ（Ｓ１２）と、
   （ｂ）前記第２指令が電気ノイズ対策を行わない旨を示す場合に、前記間隔として前記第１指令に基づいて第１の値（Ｄ１）を採用するステップ（Ｓ１３）と、
   （ｃ）前記第２指令が電気ノイズ対策を行う旨を示す場合に、前記間隔として前記第１の間隔よりも長い第２の値（Ｄ２）を採用するステップ（Ｓ１４）と、
   （ｄ）前記ステップ（ｂ），（ｃ）が実行された後に、前記駆動量を前記間隔で前記膨張弁に伝えるステップ（Ｓ１９）と
   を実行する、冷媒サイクルの制御方法。
2. 前記制御部（１０６）は前記駆動量（Ｊ）の目標値となる指示量（Ｅ）を生成し、
   （ｅ）前記第２指令が電気ノイズ対策を行う旨を示す場合に、前記指示量が所定値（Ｐ）を超えるか否かを判断するステップ（１５）と、
   （ｆ）前記ステップ（ｅ）における判断が否定的である場合には、前記駆動量として前記指示量を採用するステップ（Ｓ１６）と、
   （ｇ）前記ステップ（ｅ）における判断が肯定的である場合には、前記駆動量として前記指示量よりも小さい値を採用するステップ（Ｓ１７）と
   を前記ステップ（ａ）と前記（ｄ）の間で更に実行し、
   前記ステップ（ｄ）では、
   （ｄ−１）前記第２指令が電気ノイズ対策を行わない旨を示す場合に、前記駆動量として前記指示量を採用して（Ｓ１６）前記駆動量を前記膨張弁に伝え（Ｓ１９）、
   （ｄ−２）前記第２指令が電気ノイズ対策を行う旨を示す場合に、前記ステップ（ｆ），（ｇ）のいずれか一方で採用された前記駆動量を前記膨張弁に伝える（Ｓ１９）、請求項１記載の冷媒サイクルの制御方法。
3. （ｈ）前記ステップ（ｇ）に付随して実行され、前記ステップ（ｇ）において採用された前記駆動量を前記指示値から差し引いて前記指示値を更新するステップ（Ｓ１８）
   を更に実行し、
   前記ステップ（ａ）乃至（ｈ）を再度実行する、請求項２記載の冷媒サイクルの制御方法。
4. 冷媒（ＬＧ，ＨＧ，ＨＬ，ＬＬ，ＬＧ）が順に循環する圧縮機（１０１）、凝縮器（１０３）、膨張弁（１０７）、蒸発器（２０２）と、
   温度調節を設定する第１指令（Ｃ）に基づいて、前記圧縮機の動作を制御する制御信号（Ｍ）を生成する制御信号生成部（１０６ｆ）と、
   電気ノイズ対策を行うか否かを設定する第２指令（Ｑ）を入力し、（ｉ）前記第２指令が電気ノイズ対策を行わない旨を示す場合には、前記第１の指令に基づいて前記膨張弁が駆動する間隔を第１の値（Ｄ１）に設定し、（ｉｉ）前記第２指令が電気ノイズ対策を行う旨を示す場合には前記間隔を前記第１の間隔よりも長い第２の値（Ｄ２）に設定する間隔生成部（１０６ｂ）と、
   前記第１指令に基づいて前記膨張弁が駆動する駆動量（Ｊ）を前記間隔に基づいて前記膨張弁に伝える出力部（１０６ｄ）と
   を備える冷媒サイクル。
5. 前記第１指令に基づいて、前記駆動量（Ｊ）の目標値となる指示量（Ｅ）を生成する駆動指示量生成部（１０６ａ）と、
   前記指示量（Ｅ）及び前記第２指令（Ｑ）を入力し、（Ｉ）前記第２指令が電気ノイズ対策を行う旨を示し、かつ前記指示量が所定値（Ｐ）を超えない場合には、前記駆動量（Ｊ）として前記指示量を採用して前記出力部（１０６ｄ）に伝え、（ＩＩ）前記第２指令が電気ノイズ対策を行う旨を示し、かつ前記指示量が前記所定値を超える場合には前記駆動量として前記指示量よりも小さい値を採用して前記出力部（１０６ｄ）に伝える、駆動量生成部（１０６ｃ）と
   を更に備える、請求項４記載の冷媒サイクル。
6. 前記駆動量生成部（１０６ｃ）は、（ＩＩＩ）前記第２指令が電気ノイズ対策を行わない旨を示す場合には、前記駆動量（Ｊ）として前記指示量を採用して前記出力部（１０６ｄ）に伝える、請求項５記載の冷媒サイクル。

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