JP3754205B2 - 空気調和装置の制御弁作動方法、及び空気調和装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和装置の制御弁作動方法、及びその方法を実施する空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチタイプの空気調和装置は、圧縮機及び室外熱交換器を備えた室外機と、室内熱交換器、及び冷媒の流量を制御可能な電動膨張弁を備えた複数の室内機等を有し、圧縮機及び電動膨張弁等が制御装置により制御されて、複数のそれぞれの室内機にて冷房又は暖房を実施させるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の空気調和装置の冷房運転時には、一部の室内機の運転が停止される場合があり、この場合には、当該室内機の電動膨張弁は、当該室内機の室内熱交換器へ冷媒が流入しないように全閉状態に操作される。この時、この全閉状態の電動膨張弁には、他の室内機が運転状態にあるので、室外機の圧縮機における吐出側冷媒圧力と吸込側冷媒圧力との圧力差よりも若干低い圧力差が作用している。
【０００４】
一般に、電動膨張弁には作動限界圧力差（ＭＯＰ）が存在し、電動膨張弁に上記作動限界圧力差以上の圧力差が作用すると、この電動膨張弁の開閉作動が不可能となってしまう。
【０００５】
電動膨張弁に作用する圧力差は、Ｒ２２等の単一冷媒又は共沸冷媒の場合には小さく、Ｒ４０７Ｃ等の非共沸混合冷媒の場合には大きくなる傾向にある。そこで、単一冷媒又は共沸冷媒の場合には、作動限界圧力差が約２３〜２５ｋｇ／ｃｍ２ の電動膨張弁が採用され、非共沸混合冷媒の場合には、作動限界圧力差が約２７ｋｇ／ｃｍ２ の電動膨張弁が採用されることが要請される。
【０００６】
ところが、非共沸混合冷媒を使用した空気調和装置の場合に、上述の要請に応える電動膨張弁を採用するとコストの上昇を招いてしまう。
【０００７】
また、非共沸混合冷媒を使用した空気調和装置において、単一冷媒又は共沸冷媒用の安価な、作動限界圧が約２３〜２５ｋｇ／ｃｍ２ の電動膨張弁を採用しても、ほとんどの使用状況で不都合が生ぜず、極めて特殊な状況下で支障が生ずるにすぎない。
【０００８】
本発明の課題は、上述の事情を考慮してなされたものであり、制御弁のコストを上昇させることなく、当該制御弁を全閉状態から確実に開作動させることができる空気調和装置の制御弁作動方法及び空気調和装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、圧縮機及び室外熱交換器を備えた室外機と、室内熱交換器、及び冷媒の流量を制御可能な制御弁を備えた複数の室内機とを有して構成される空気調和装置の制御弁作動方法において、上記空気調和装置の冷房運転時に、上記制御弁に作用する冷媒の圧力差を減少させるべく上記圧縮機の運転能力を一旦低下させた状態で、一部の上記室内機における全閉状態の上記制御弁を開作動させるものである。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記圧縮機の運転能力の低下は、一部の室内機における全閉状態の制御弁を開作動させる信号が送信された状態下で、当該制御弁が全閉状態にあることを検出したときに実施させるものである。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、上述の一部の室内機における全閉状態の制御弁の開作動は、圧縮機の運転能力を低下させた状態で、まず位置出し制御を実施し、次に通常の開作動制御を実施し、その後、圧縮機の運転能力を復帰させるものである。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、上記圧縮機の運転能力を低下させた状態で、一部の室内機における全閉状態の制御弁を開作動させるべく制御し、その後に、当該制御弁の作動状態を検出するものである。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、上述の一部の室内機における全閉状態の制御弁を開作動させる信号が送信された状態下で、当該制御弁が全閉状態にあることを検出し、引き続き、圧縮機の運転能力を低下させて、当該制御弁の作動状態を検出するものである。
【００１４】
請求項６記載の発明は、上記圧縮機及び室外熱交換器を備えた室外機と、室内熱交換器、及び冷媒の流量を制御可能な制御弁を備えた複数の室内機とを有し、上記圧縮機及び上記制御弁が制御装置により制御される空気調和装置において、上記制御装置は、上記空気調和装置の冷房運転時に、上記制御弁に作用する冷媒の圧力差を減少させるべく上記圧縮機の運転能力を一旦低下させた状態で、一部の上記室内機における全閉状態の上記制御弁を開作動させるものである。
【００１５】
請求項１、２、３又は６に記載の発明には、次の作用がある。
【００１６】
複数の室内機を有する空気調和装置の冷房運転時には、一部の室内機が運転を停止し、他の室内機が運転を継続している場合があり、この場合、上述の一部の室内機における全閉状態の制御弁に、室外機の圧縮機の吐出側冷媒圧力と吸込側冷媒圧力との圧力差よりも若干低い圧力差が作用している。また、制御弁には、一般に作動限界圧力差が存在し、この作動限界圧力差以上の圧力差が制御弁に作用すると、全閉状態の制御弁の開作動が不可能となる。
【００１７】
本発明では、制御弁に作用する圧力差を減少させるべく圧縮機の運転能力を低下させて、全閉状態の制御弁を開作動させるようにしたことから、全閉状態の制御弁に作用する圧力差が当所作動限界圧力差以上であっても、圧縮機の運転能力を低下させることによって上記圧力差を作動限界圧力差以下に低下させることができるので、全閉状態の制御弁の開作動を確実化できる。
【００１８】
また、制御弁に作用する圧力差を減少させるべく圧縮機の運転能力を低下させて、全閉状態の開閉弁を開作動させるようにしたことから、作動限界圧力差の高い高性能且つ高価格な制御弁を採用する必要がないので、コストの上昇を回避できる。
【００１９】
請求項４に記載の発明には、次の作用がある。
【００２０】
圧縮機の運転能力を低下させた状態で全閉状態の制御弁を開作動させるべく制御し、その後、当該制御弁の作動状態を検出することから、圧縮機の運転能力が低下されて、全閉状態の制御弁に作用する圧力差が作動限界圧力差以下に変更されたにも拘わらず、当該制御弁が開作動しないときには、当該制御弁が、過大な圧力差に起因しての作動不良ではなく、制御弁自体の故障であると判断でき、制御弁の故障を検出できる。
【００２１】
請求項５に記載の発明には、次の作用がある。
【００２２】
全閉状態の制御弁を開作動させる信号が送信された状態下で、当該制御弁が全閉状態にあることを検出し、引き続き、圧縮機の運転能力を低下させて、当該制御弁の作動状態を検出することから、圧縮機の運転能力が低下されて、全閉状態の制御弁に作用する圧力差が作動限界圧力差以下に変更されたにも拘わらず、当該制御弁か開作動しないときには、当該制御弁が、過大な圧力差に起因しての作動不良ではなく、制御弁自体の故障であると判断できる。しかも、この判断を、制御弁の開作動制御の前に実施できるので、制御弁自体の故障の場合には、当該制御弁の修理又は交換等のメンテナンスを迅速に実施できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１は、本発明に係る空気調和装置の制御弁作動方法の一実施の形態である空気調和装置の電動膨張弁作動方法を実施する空気調和装置を示す回路図である。
【００２５】
この図１に示すように、空気調和装置１０は、室外機１１、複数の室内機１２Ａ、１２Ｂ…及び制御装置１３を有してなり、室外機１１の室外冷媒配管１４と室内機１２Ａ、１２Ｂ…の室内冷媒配管１５とが連結されて、非共沸混合冷媒が流れる冷媒回路が構成される。
【００２６】
室外機１１は室外に設置され、室外冷媒配管１４に容量可変型の圧縮機１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃが並列に配設され、これらの圧縮機１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃの吸込側にアキュムレータ１７が、吐出側に四方弁１８が室外冷媒配管１４を介してそれぞれ接続され、この四方弁１８に室外熱交換器１９及び電動膨張弁２４が室外冷媒配管１４を介して接続されて構成される。室外熱交換器１９には、この室外熱交換器１９Ｈ向かって送風する室外ファン２０が隣接して配置されている。
【００２７】
一方、室内機１２Ａ、１２Ｂ…はそれぞれ室内に設置され、それぞれ、室内冷媒配管１５に室内熱交換器２１が配設されると共に、室内冷媒配管１５において室内熱交換器２１近傍に、制御弁としての電動膨張弁２２が配設されて構成される。上記室内熱交換器２１には、この室内熱交換器２１へ送風する室内ファン２３が隣接して配置されている。
【００２８】
また、上記制御装置１３は、室外機１１及び室内機１２Ａ、１２Ｂ…の運転を制御し、具体的には、室外機１１における圧縮機１６Ａ〜１６Ｃ、四方弁１８、室外ファン２０及び電動膨張弁２４、並びに室内機１２Ａ、１２Ｂ…における電動膨張弁２２、及び室内ファン２３をそれぞれ制御する。
【００２９】
制御装置１３により四方弁１８が切り換えられることにより、空気調和装置１０が冷房運転又は暖房運転に設定される。つまり、制御装置１３が四方弁１８を冷房側に切り換えたときには、冷媒が実線矢印の如く流れ、室外熱交換器１９が凝縮器に、室内熱交換器２１が蒸発器になって冷房運転状態となり、各室内機１２Ａ、１２Ｂ…の室内熱交換器２１が室内を冷房する。また、制御装置１３が四方弁１８を暖房側に切り換えたときには、冷媒が破線矢印の如く流れ、室内熱交換器２１が凝縮器に、室外熱交換器１９が蒸発器になって暖房運転状態となり、室内機１２Ａ、１２Ｂ…の室内熱交換器２１が室内を暖房する。
【００３０】
また、制御装置１３は、室内機１２Ａの空調負荷に応じて、室内機１２Ａにおける電動膨張弁２２の開度を調整し、室内機１２Ａにおける室内ファン２３を制御し、また、室内機１２Ｂの空調負荷に応じて、室内機１２Ｂにおける電動膨張弁２２の開度を調整し、室内機１２Ｂにおける室内ファン２３を制御する。制御装置１３は、他の室内機についても同様に制御する。
【００３１】
さて、上述の空気調和装置１０においては、室内機１２Ａ、１２Ｂ、…のそれぞれの室内冷媒配管１５にサーミスタ等の室内温度センサ２５が設置される。この室内温度センサ２５は、室内熱交換器２１と電動膨張弁２２との間の室内冷媒配管１５に設置されて、空気調和装置１０の冷房運転時に、室外機１１の室外熱交換器１９から電動膨張弁２２を経て室内熱交換器２１へ流れる冷媒の温度を検出する。また、室外機１１の室外熱交換器１９におけるコイルチューブ（不図示）には、同様にサーミスタなどの室外温度センサ２６が設置される。この室外温度センサ２６は、室外熱交換器１９のコイルチューブ内を流れる冷媒の温度を検出し、間接的に、圧縮機１６Ａ〜１６Ｃから吐出される冷媒の圧力を検出する。
【００３２】
ところで、上述の空気調和装置１０においては、冷房運転時に室内機１２Ａ、１２Ｂ、…のうち一部の室内機（例えば１２Ａ）の運転が停止され、他の室内機（例えば１２Ｂ、…）が運転状態となる場合がある。この場合には、停止状態にある例えば室内機１２Ａの電動膨張弁２２は、当該室内機１２Ａの室内熱交換器２１へ室外機１１からの冷媒が流入しないように全閉作動される。この時、この全閉状態の電動膨張弁２２には、他の室内機１２Ｂ、…が冷房運転状態にあるので、圧縮機１６Ａ〜１６Ｃの吐出側冷媒圧力よりも若干低い圧力と、圧縮機１６Ａ〜１６Ｃの吸込側冷媒圧力よりも若干高い圧力とが作用し、つまり、これらの圧力差（圧縮機１６Ａ〜１６Ｃの吐出側と吸込側との冷媒圧力の圧力差よりも若干低い圧力差）が作用している。
【００３３】
また、室内機１２Ａ、１２Ｂ、…の電動膨張弁２２には作動限界圧力差（ＭＯＰ）が存在し、この電動膨張弁２２に作用する圧力差が作動限界圧力差以上の時に、電動膨張弁２２は作動が不可能となる。本実施の形態では、室内機１２Ａ、１２Ｂ、…の電動膨張弁２２の作動限界圧力差は２３〜２５ｋｍ／ｃｍ２ である。
【００３４】
空気調和装置１０の冷房運転時に、停止状態にある室内機１２Ａの全閉状態の電動膨張弁２２に作用する上記圧力差が、電動膨張弁２２の作動限界圧力差以上になると、室内機１２Ａを運転（サーモＯＮ）させるべく電動膨張弁２２に開作動信号（パルス信号）が出力されても、この電動膨張弁２２が開作動しないことがある。この時、制御装置１３は以下の手順（１）乃至（６）を実行して、電動膨張弁２２を開作動させる。
【００３５】
（１）まず、制御装置１３は、停止状態にある室内機１２Ａを運転させるサーモＯＮ信号、つまり、この室内機１２Ａの電動膨張弁２２を開作動させる信号が出力されてから一定時間経過後に、この室内機１２Ａの室内温度センサ２５にて検出された冷媒温度に基づいて次の判断をする。すなわち、制御装置１３は、上記一定時間経過後の室内温度センサ２５による検出温度が所定温度Ａ以下とならなかった場合、又は、上記一定時間経過後の室内温度センサ２５による検出温度が、上記サーモＯＮ信号が出力されていない時に比べて一定幅以上の温度変化をしていない場合には、この室内機１２Ａの電動膨張弁２２が未だ開作動されず、全閉状態にあると判断する。
【００３６】
（２）制御装置１３は、停止状態にある室内機１２Ａの電動膨張弁２２における上述の開作動不良を判断した後に、圧縮機１６Ａ〜１６Ｃの運転能力を低下させて、この室内機１２Ａの電動膨張弁２２に作用する圧力を、電動膨張弁２２の作動限界圧力差以下となるように変更する。この時、制御装置１３は、圧縮機１６Ａ〜１６Ｃの運転を停止させてもよい。
【００３７】
（３）次に、制御装置１３は、圧縮機１６Ａ〜１６Ｃの運転能力を低下させた状態で、この室内機１２Ａの電動膨張弁２２の位置出し制御を実施し、この位置出し制御終了後に通常の開作動制御を実施して、上述の全閉状態の電動膨張弁２２を開作動させる。
【００３８】
（４）その後、制御装置１３は、圧縮機１６Ａ〜１６Ｃの運転能力を低下させた状態で、この室内機１２Ａの室内温度センサ２５にて検出された冷媒温度が、前述の所定温度Ａ以下となっていない場合、又は、室内機１２Ａが停止している時に比べて一定幅以上の温度変化を生じていない場合には、この室内機１２Ａの電動膨張弁２２が、この電動膨張弁２２に作用する圧力差が作動限界圧力差以上であることによる開作動不良ではなく、電動膨張弁２２自体の故障による開作動不良であると判断して警報を出力する。
【００３９】
（５）室内機１２Ａの室内温度センサ２５にて検出された冷媒温度に基づく手順（４）の判断の後に、制御装置１３は、圧縮機１６Ａ〜１６Ｃの運転能力を、通常の運転能力に復帰させる。
【００４０】
なお、制御装置１３は、手順（１）の後に、次の手順（６）を実施させてもよい。
【００４１】
（６）制御装置１３は、停止状態にある室内機１２Ａの電動膨張弁２２を開作動させる信号が出力されている状態下で、手順（２）と同様にして、圧縮機１６Ａ〜１６Ｃの運転能力を低下させる。その後、制御装置１３は、室外機１１の室外温度センサ２６にて検出された冷媒温度から、この冷媒温度が所定温度Ｂ以下であれば、この室内機１２Ａの電動膨張弁２２に作用する圧力差が電動膨張弁２２の作動限界圧力差以下であると判断できるので、この状態においてもなお、この室内機１２Ａの室内温度センサ２５にて検出された冷媒温度が、前述の所定温度Ａ以下となっていない場合、又は、室内機１２Ａが停止しているときに比べて一定幅以上の温度変化を生じていない場合には、この室内機１２Ａの電動膨張弁２２が、この電動膨張弁２２に作用する圧力差が作動限界圧力差以上であることによる開作動不良ではなく、電動膨張弁２２自体の故障による開作動不良であると判断する。そして、電動膨張弁２２が故障であると判断したときには、制御装置１３は、その後の室内機１２Ａの電動膨張弁２２の位置だし制御及び通常開作動制御（手順（３））を実施せず、圧縮機１６Ａ〜１６Ｃの運転能力を通常の運転能力に復帰させると共に、室内機１２Ａの電動膨張弁２２が故障である旨の警報を出力する。
【００４２】
以上のことから、上記実施の形態によれば、次の効果▲１▼乃至▲４▼を奏する。
【００４３】
▲１▼複数の室外機１１を有する空気調和装置１０の冷房運転時には、一部の室内機（例えば１２Ａ）が運転を停止し、他の室内機（例えば１２Ｂ、…）が運転を継続している場合があり、この場合に、上記室内機１２Ａを運転させるために、この室内機１２Ａの電動膨張弁２２に作用する圧力差を減少させるべく圧縮機１６Ａ〜１６Ｃの運転能力を低下させて、全閉状態の電動膨張弁２２を開作動させるようにしたことから、全閉状態の電動膨張弁２２に作用する圧力差が当所作動限界圧力差以上であっても、圧縮機１６Ａ乃至１６Ｃの運転能力を低下させることによって、上記圧力差を作動限界圧力差以下に低下させることができるので、全閉状態の電動膨張弁２２の開作動を確実化できる。
【００４４】
▲２▼電動膨張弁２２に作用する圧力差を減少させるべく圧縮機１６Ａ〜１６Ｃの運転能力を低下させて、全閉状態の電動膨張弁２２を開作動させるようにしたことから、作動限界圧力差の高い高性能且つ高価格な電動膨張弁２２を採用する必要がないので、コストの上昇を回避できる。
【００４５】
▲３▼圧縮機１６Ａ〜１６Ｃの運転能力を低下させた状態で、全閉状態の電動膨張弁２２を開作動させるべく制御し、その後、当該電動膨張弁２２の作動状態を室内温度センサ２５を用いて検出することから、圧縮機１６Ａ〜１６Ｃの運転能力が低下されて、全閉状態の電動膨張弁２２に作用する圧力差が作動限界圧力差以下に変更されたにも拘わらず、当該電動膨張弁２２が開作動しない時に、この電動膨張弁２２が、過大な圧力差に起因しての作動不良ではなく、電動膨張弁２２自体の故障であると判断でき、電動膨張弁２２の故障を検出できる。
【００４６】
▲４▼ 全閉状態の電動膨張弁２２を開作動させる信号が送信された状態で、当該電動膨張弁２２が全閉状態にあることを検出し、引き続き、圧縮機１６Ａ〜１６Ｃの運転能力を低下させて、上記電動膨張弁２２の作動状態を室内温度センサ２５を用いて検出することから、圧縮機１６Ａ〜１６Ｃの運転能力が低下されて、全閉状態の電動膨張弁２２に作用する圧力差が作動限界圧力差以下に変更されたにも拘わらず、当該電動膨張弁２２が開作動しない時に、この電動膨張弁２２が、過大な圧力差に起因しての作動不良ではなく、電動膨張弁２２自体の故障であると判断できる。しかも、この判断を、位置出し制御を含む電動膨張弁２２の開作動制御の前に実施できるので、電動膨張弁２２自体の故障の場合には、当該電動膨張弁２２の修理又は交換等のメンテナンスを迅速に実行できる。
【００４７】
以上、一実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る空気調和装置の制御弁作動方法及び空気調和装置によれば、空気調和装置の冷房運転時に、室内機の制御弁に作用する冷媒の圧力差を減少させるべく室外機の圧縮機の運転能力を低下させた状態で、一部の室内機における全閉状態の制御弁を開作動させることから、作動限界圧力差の高い制御弁を採用してコストを上昇させることなく、制御弁を全閉状態から確実に開作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気調和装置の制御弁作動方法の一実施の形態である空気調和装置の電動膨張弁作動方法を実施する空気調和装置を示す回路図である。
【符号の説明】
１０ 空気調和装置
１１ 室外機
１２Ａ、１２Ｂ 室内機
１３ 制御装置
１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ 圧縮機
１９ 室外熱交換器
２１ 室内熱交換器
２２ 電動膨張弁
２５ 室内温度センサ
２６ 室外温度センサ

Claims (6)

1. 圧縮機及び室外熱交換器を備えた室外機と、室内熱交換器、及び冷媒の流量を制御可能な制御弁を備えた複数の室内機とを有して構成される空気調和装置の制御弁作動方法において、
   上記空気調和装置の冷房運転時に、上記制御弁に作用する冷媒の圧力差を減少させるべく上記圧縮機の運転能力を低下させた状態で、一部の上記室内機における全閉状態の上記制御弁を開作動させることを特徴とする空気調和装置の制御弁作動方法。
2. 上記圧縮機の運転能力の低下は、一部の室内機における全閉状態の制御弁を開作動させる信号が送信された状態下で、当該制御弁が全閉状態にあることを検出したときに実施させることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置の制御弁作動方法。
3. 上述の一部の室内機における全閉状態の制御弁の開作動は、圧縮機の運転能力を低下させた状態で、まず位置出し制御を実施し、次に通常の開作動制御を実施し、その後、圧縮機の運転能力を復帰させることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和装置の制御弁作動方法。
4. 上記圧縮機の運転能力を低下させた状態で、一部の室内機における全閉状態の制御弁を開作動させるべく制御し、その後に、当該制御弁の作動状態を検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空気調和装置の制御弁作動方法。
5. 上述の一部の室内機における全閉状態の制御弁を開作動させる信号が送信された状態下で、当該制御弁が全閉状態にあることを検出し、引き続き、圧縮機の運転能力を低下させて、当該制御弁の作動状態を検出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の空気調和装置の制御弁作動方法。
6. 圧縮機及び室外熱交換器を備えた室外機と、室内熱交換器、及び冷媒の流量を制御可能な制御弁を備えた複数の室内機とを有し、上記圧縮機及び上記制御弁が制御装置により制御される空気調和装置において、
   上記制御装置は、上記空気調和装置の冷房運転時に、上記制御弁に作用する冷媒の圧力差を減少させるべく上記圧縮機の運転能力を低下させた状態で、一部の上記室内機における全閉状態の上記制御弁を開作動させることを特徴とする空気調和装置。

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