JP2008309437A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】スクロール式圧縮機において液戻り現象が発生した後の圧縮機再起動時に脈動音の発生を抑制する制御を有した空気調和機を提供すること。
【解決手段】冷凍サイクル状態を計算した結果、圧縮機吸入部の冷媒加熱度が所定の閾値を下回る場合に圧縮機が停止した場合、次の圧縮機起動時に電子式膨張弁の開度を通常の起動時より絞った状態で圧縮機を起動することで、再起動時の液戻りを抑制し脈動音の発生を抑制することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機の制御方法に係わり、より詳細には、スクロール圧縮機の液戻り現象の防止に関する。

従来のこの種の空気調和機は、圧縮機と蒸発側熱交換器と凝縮側熱交換器と可変できる電子式膨張弁が環状に接続された冷凍回路中に気液分離器を装備することが一般的である。

冷凍サイクルとして冷媒加熱度が少ない状況となった場合、例えば環境温度が低い状態での冷房運転時など、冷凍回路において、運転中に冷媒が液状態のままで圧縮機に戻る場合がある。この状態で圧縮機を運転し続けると液圧縮、潤滑不良、などの信頼性にかかわる不具合を起こし圧縮機の寿命を低下させるため、この対策として気液分離器を装備する。

気液分離器は、減圧機構により等エンタルピないしは断熱膨張された冷媒を導入して液成分とガス成分とに気液分離させ、その液成分を、さらに別の減圧機構に送り出す一方、ガス成分は圧縮機にインジェクションするようになっている。

しかし圧縮機がスクロール式の場合、液状態の冷媒が圧縮機に戻ったとしても圧縮機構の構成上、圧縮機の信頼性にかかわる不具合を発生することが少なく気液分離器を装備しない場合がある。

そこで、圧縮機表面に取り付けた温度センサーの温度を検知し、圧縮機表面温度がある閾値以下にならないように電子式膨張弁の開度を調節して冷媒循環量を増減し、相対的に冷凍機油の比率を下げないようにすることで、冷媒が液状態のままで大量に圧縮機に戻って、圧縮機の信頼性にかかわる不具合を発生しないようにしている（例えば、特許文献１参照）。

図３は、特許文献１に記載された従来の冷凍サイクルの構成を示す図である。図３に示すように、圧縮機１と、四方弁２と、室内熱交換器３と、室外熱交換器４と、圧縮機表面に取り付けた温度センサー１２から構成されている。
特開平１１−８３２０９号公報

しかしながら、前記従来の構成では、液戻り現象が発生した場合にスクロール式圧縮機の信頼性にかかわる不具合はないものの、少ないながらも液冷媒を圧縮するため脈動音の発生等の問題が起こる場合があり、特に圧縮機の再起動時にこの傾向が顕著に現れるという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、スクロール式圧縮機において液戻り現象が発生した後の圧縮機起動時に脈動音の発生を抑制する制御を有した空気調和機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、熱交換器の冷媒飽和温度と
圧縮機の吐出部の冷媒温度と圧縮機の回転数から冷凍サイクルの状態を計算し、圧縮機吸入部の冷媒加熱度がある閾値を下回る場合に圧縮機が停止した場合は、次の圧縮機起動時に電子式膨張弁の開度を絞る方向に調整する制御を行うものである。

上記の構成にすることにより圧縮機の吸入部の冷媒過熱度が一定値を下回り、液戻り現象の状態で圧縮機が停止した場合、再起動時の液戻りを抑制し脈動音の発生を抑制することが可能となる。

本発明の空気調和機は、空気調和機に係わり、スクロール式圧縮機の再起動時の液戻り現象を抑制し脈動音の発生を防止する制御を有した空気調和機を提供することができる。

第１の発明は、少なくともスクロール式圧縮機と室内側熱交換器と室外側熱交換器と可変できる電子式膨張弁が環状に接続された冷凍回路と、前記空気調和装置の熱交換器の冷媒飽和温度を検出する飽和温度検出装置と、圧縮機の吐出部の冷媒温度を検出する吐出温度検出装置を有する空気調和器であって、前記の温度検出手段と圧縮機の回転数から圧縮機停止前の冷凍サイクルの状態を計算し、圧縮機吸入部の冷媒加熱度がある閾値を下回る場合に、圧縮機再起動時の電子式膨張弁の開度を絞る構成とする。この結果、スクロール式圧縮機の液戻り現象を抑制し脈動音の発生を防止することが可能となる。

第２の発明は、特に、第１の発明の冷凍サイクル状態を計算した結果、圧縮機吸入部の冷媒加熱度が所定の閾値を下回り圧縮機が停止した後に再度閾値以上に戻った場合は、次の圧縮機起動時に電子式膨張弁の開度を通常の起動時の開度で圧縮機を起動することにより、圧縮機の起動時の制御性を高め、不要に電子式膨張弁の開度を絞った状態での圧縮機起動を行わず空調空間の環境特性の悪化を防ぐことが可能となる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の圧縮機吸入部の冷媒加熱度が所定の閾値を下回り圧縮機が停止した後に再起動時した際、冷凍サイクル状態を計算した結果、圧縮機吸入部の冷媒加熱度がある閾値以上であれば電子式膨張弁の開度を絞った状態から通常の起動時の開度に戻すことにより、圧縮機の起動時の制御性を高め、不要に電子式膨張弁の開度を絞った状態での圧縮機起動を行わず空調空間の環境特性の悪化を防ぐことが可能となる。

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、この実施の形態によって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を示すフローチャートであり、図２はその構成図である。

図１、図２において、空気調和機の運転開始後、常に室内側熱交換器３と室外側熱交換器４の冷媒飽和温度を飽和温度センサー８、９で検知し、また圧縮機１の吐出温度を吐出温度センサー１０で検知する。制御部１１では、前記センサーで検出された冷媒飽和温度と圧縮機吐出温度と圧縮機運転回転数から冷凍サイクルの状態を逐次計算する。

計算された冷凍サイクル情報のうち圧縮機吸入部の冷媒加熱度ＳＨ１を設定値ＳＨ２と比較する。ＳＨ２は、冷媒加熱度がとれず圧縮機吸入部の冷媒状態が液冷媒にならない限界の温度設定とし、ＳＨ１がＳＨ２を下回る状態すなわち液冷媒状態で冷媒が圧縮機１に吸入された液戻り現象になった場合に圧縮機１がサーモオフ等の停止動作で停止すると、次回の圧縮機１の起動時に可変絞り機構５の初期開度を通常より絞り方向にして圧縮機１
を起動させる。液戻り現象の状態からので圧縮機起動時に可変絞り機構の初期開度を通常より絞ることで起動時の圧縮機への液冷媒の吸入を抑制し脈動音の発生を抑制する。

また冷凍サイクル状態を計算した結果、一度ＳＨ１がＳＨ２を下回った後に再度ＳＨ１がＳＨ２以上に戻り圧縮機が停止した場合は、次の圧縮機起動時に電子式膨張弁の開度を通常の起動時の開度で圧縮機を起動する。
この結果、圧縮機の起動時の制御性を高め、不要に電子式膨張弁の開度を絞った状態での圧縮機起動を行わず空調空間の環境特性の悪化を防ぐ。また冷凍サイクルを構成する他の構成部品として四方弁２、室内ファン６、室外ファン７があるが詳細な説明は省く。

また圧縮機吸入部の冷媒加熱度ＳＨ１がＳＨ２を下回り圧縮機が停止した後に再起動時した際、冷凍サイクル状態を計算した結果、圧縮機吸入部の冷媒加熱度ＳＨ１がＳＨ２以上であれば電子式膨張弁の開度を絞った状態から通常の起動時の開度に戻す。この結果、圧縮機の起動時の制御性を高め、不要に電子式膨張弁の開度を絞った状態での圧縮機起動を行わず空調空間の環境特性の悪化を防ぐ。

以上のように、本実施の形態においては、気液分離器を持たないスクロール圧縮機を用いた空気調和機であって、圧縮機停止前の熱交換器の冷媒飽和温度と圧縮機の吐出部の冷媒温度と圧縮機の回転数から冷凍サイクルの状態を計算し、圧縮機吸入部の冷媒加熱度がある閾値を下回る場合は、圧縮機再起動時の電子式膨張弁の開度を調整する制御を行うものである。

上記の構成にすることにより圧縮機の吸入部の冷媒過熱度が一定値を下回り、液戻り現象の状態で圧縮機が停止した場合、再起動時の液戻りを抑制し脈動音の発生を抑制することが可能となる。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、圧縮機の吸入部の冷媒過熱度が一定値を下回り、液戻り現象の状態で圧縮機が停止した場合、再起動時の液戻りを抑制し脈動音の発生を抑制することが可能となるので、一般的な圧縮機を持つ空気調和機一般における、液戻り現象対策にも適用できる。

本発明の実施の形態における制御フローチャート 本発明の実施の形態における空気調和機の構成図 従来の冷凍サイクルの構成を示す図

符号の説明

１ 圧縮機
２ 四方弁
３ 室内側熱交換器
４ 室外側熱交換器
５ 可変絞り機構
６ 室内側ファン
７ 室外側ファン
８ 室内側飽和温度センサー
９ 室外側飽和温度センサー
１０ 吐出温度センサー
１１ 制御部
１２ 圧縮機表面に取り付けた温度センサー

Claims (3)

1. スクロール式圧縮機と室内側熱交換器と室外側熱交換器と可変できる電子式膨張弁が環状に接続された冷凍回路と、前記各熱交換器の冷媒飽和温度を検出する飽和温度検出装置と、前記圧縮機の吐出部の冷媒温度を検出する吐出温度検出装置を有し冷凍サイクル状態を常時計算できる空気調和機であって、冷凍サイクル状態を計算した結果、前記圧縮機吸入部の冷媒加熱度が所定の閾値を下回る場合に前記圧縮機が停止した場合、次の前記圧縮機起動時に前記電子式膨張弁の開度を通常の起動時より絞った状態で前記圧縮機を起動することを特徴とする空気調和機。
2. 冷凍サイクル状態を計算した結果、圧縮機吸入部の冷媒加熱度が所定の閾値を下回り圧縮機が停止した後に再度閾値以上に戻った場合は、次の圧縮機起動時に電子式膨張弁の開度を通常の起動時の開度で圧縮機を起動する特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 圧縮機吸入部の冷媒加熱度が所定の閾値を下回り圧縮機が停止した後に再起動時した際、冷凍サイクル状態を計算した結果、圧縮機吸入部の冷媒加熱度がある閾値以上であれば電子式膨張弁の開度を絞った状態から通常の起動時の開度に戻すことを特徴とする請求項１、２記載の空気調和機。

Images