JP4026583B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明はポンプダウンの完了を報知する機能を持つ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は圧縮機の電流検出によりポンプダウン運転の完了を検知している（例えば、特許文献１参照）。

図７は、特許文献１に記載された従来の空気調和機の冷凍サイクル図である。図７に示すように、圧縮機１と、四方弁２と、室内熱交換器３と、二方弁４と、冷媒加熱装置５と、室外熱交換器６と、逆止弁７と、減圧器８と、逆止弁９と、電流検出装置１０と、制御装置１１から構成されている。図８は従来の空気調和機のポンプダウン運転時の電流の変化特性図である。

以上のように構成された空気調和機において、ポンプダウン運転は、二方弁４を閉じ、四方弁２をオンして圧縮機1を運転することにより、第７図の実線矢印方向に冷媒が流れ
、室外熱交換器６の冷媒がポンプダウンされ、室内熱交換器３に移動させる。電流の変化特性は図８に示すとおりで、始動時は大きな電流が流れるが、ポンプダウンが完了すると無負荷となるため一定電流となる。従って、電流値が図８のＩ１に到達した時点でポンプダウン運転を終了させる。
特開平４−１４８１５９号公報

しかしながら、前記従来の構成では、圧縮機の電流検出信号に基づき完了検出するとしているが、一般に電流検出信号は、通常運転より大きな電流が流れた場合の過電流の保護に必ず用いる。一方、ポンプダウン完了時は無負荷電流であるため、通常運転時よりさらに小さい値となる。従って、電流検出でポンプダウンの完了検出をするためには、広い範囲で高い精度の電流検出が必要となり、製造コストがアップするという課題を有していた。

また、電流を検知して間接的にポンプダウンの完了時を判断しているので雰囲気温度の条件によっては完全にポンプダウンが完了していないにもかかわらず完了したと判断する場合があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、通常のサイクル制御に使用する温度検出器を用いてポンプダウン終了検出を行うことにより、低コストで過度のポンプダウン運転による圧縮機の信頼性低下や、ポンプダウン不足による、冷媒ガスの大気への漏出を防止することができる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、ポンプダウン運転開始信号入力手段と、圧縮機吐出温度検出手段を具備し、前記ポンプダウンが開始され、前記圧縮機吐出温度検出手段で所定時間間隔毎に圧縮機吐出温度を検出し、任意の回の検出値と次
の回の検出値とを比較し、前記任意の回の値の方が大きくなるまで所定時間間隔毎に圧縮機吐出温度を検出し、当該条件を満たした場合、圧縮機の運転時間のカウント値に応じた所定時間Ｔ１を決め、前記所定時間Ｔ１を経過したときに、ポンプダウン運転の完了を報知することを特徴としたものである。これによって、通常のサイクル制御で用いる吐出温度の検出によりポンプダウンの完了検出が行える。

また、本発明の空気調和機は、ポンプダウン運転開始信号入力手段と、圧縮機吐出温度検出手段を具備し、前記ポンプダウン運転が開始され、前記圧縮機吐出温度検出手段で検出した吐出温度が最高値となった後、一旦低下し再度上昇に転じた時にポンプダウン運転の完了を報知することを特徴としたものである。これによって、通常のサイクル制御で用いる吐出温度センサの検知温度の変化によりポンプダウンの完了の検出が行える。

また、本発明の空気調和機は、ポンプダウン運転開始信号入力手段と、凝縮温度検出手段と、外気温検出手段を具備し、前記凝縮温度検出手段で検出した凝縮温度と、前記外気温検出手段で検出した外気温との差を算出し、この値が所定値以下となったとき、ポンプダウン運転の完了を報知することを特徴としたものである。これによって、これによって、通常のサイクル制御で用いる凝縮温度と外気温との差によりポンプダウンの完了検出が行える。

本発明の空気調和機は、吐出温度の検出によりポンプダウンの完了検出を確実にすることができる。

また、本発明の空気調和機は、凝縮温度と外気温を検出し差温を算出してポンプダウンの完了検出を確実にすることができる。

第１の発明は、ポンプダウン運転開始信号入力手段と、圧縮機吐出温度検出手段を具備し、前記ポンプダウンが開始され、前記圧縮機吐出温度検出手段で検出した吐出温度が最高となった時点から所定時間Ｔ１を経過したときに、ポンプダウン運転の完了を報知することを特徴とするもので、通常のサイクル制御で用いる吐出温度の検出によりポンプダウンの完了検出が行えるので、広い範囲で高い検出精度を持つ電流検出装置が不要となり、低コストで過度のポンプダウン運転による圧縮機の信頼性低下を防止できる空気調和機を提供することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の空気調和機の所定時間Ｔ１を、ポンプダウン開始から吐出温度が最高となった時点までの時間に応じて決めることを特徴とすることにより、ポンプダウンの速度に応じて完了時間を決定できるので、より正確に無駄の少ないポンプダウン運転を行うことができる。

第３の発明は、ポンプダウン運転開始信号入力手段と、圧縮機吐出温度検出手段を具備し、前記ポンプダウン運転が開始され、前記圧縮機吐出温度検出手段で検出した吐出温度が最高値となった後、一旦低下し再度上昇に転じた時にポンプダウン運転の完了を報知することを特徴とすることにより、通常のサイクル制御で用いる吐出温度の変化によりポンプダウンの完了検出が行えるので、広い範囲で高い検出精度を持つ電流検出装置が不要となり、低コストで過度のポンプダウン運転による圧縮機の信頼性低下を防止できる空気調和機を提供することができる。

第４の発明は、特に、第３の発明の圧縮機運転開始から、所定時間Ｔ２を経過しても前記吐出温度の変化が低下から上昇に変化しないとき、空気調和機の運転を停止させること
を特徴とすることにより、ポンプダウンが正常でないときは、すみやかに運転を停止させることができるので、圧縮機の信頼性低下を防止できる。

第５の発明は、ポンプダウン運転開始信号入力手段と、凝縮温度検出手段と、外気温検出手段を具備し、前記凝縮温度検出手段で検出した凝縮温度と、前記外気温検出手段で検出した外気温との差を算出し、この値が所定値以下となったとき、ポンプダウン運転の完了を報知することを特徴とすることにより、通常のサイクル制御で用いる凝縮温度と外気温の差温によりポンプダウンの完了検出が行えるので、広い範囲で高い検出精度を持つ電流検出装置が不要となり、低コストで過度のポンプダウン運転による圧縮機の信頼性低下を防止できる空気調和機を提供することができる。

第６の発明は、特に第５の発明の空気調和機の差温が所定時間経過しても所定値以下とならないとき、空気調和機の運転を停止させることを特徴とすることにより、ポンプダウン運転が正常でないときは、すみやかに運転を停止させることができるので、圧縮機の信頼性低下を防止できる。

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、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、本発明の第１の実施の形態における分離型空気調和機の冷凍サイクル図を示すものである。

図１において、室外機１２と室内機１３は、高圧側接続配管１４と低圧側接続配管１５を介して分離して設置し、冷凍サイクルを構成している空気調和機である。

室外機１２は、低圧配管１５と接続する低圧側サービスバルブ１６から圧縮機１７、室外熱交換器１８、膨張弁１９と高圧側サービスバルブ２０までを順に接続して備えており、高圧側サービスバルブ２０は高圧側配管１４に接続している。さらに、ポンプダウン運転開始信号入力手段２１と、圧縮機１７の吐出温度を検出する吐出温度検出手段２２と、室外熱交換器１８の凝縮温度を検出する凝縮温度検出手段２３と、外気温を検出する外気温検出手段２４と、報知手段２５と、各検出手段で得た値から演算し、圧縮機１７と報知手段２５を動作させる制御装置２６を備えている。

室内機１３は、室内側熱交換器２７を備えており、両端を高圧側接続配管１４と、低圧側接続配管１５に接続している。

図２は、本発明の第１の実施の形態における空気調和機のポンプダウン運転時の圧縮機吐出温度とゲージ圧における圧縮機吸入圧力の同時間軸における変化特性である。

図２において、ポンプダウン運転時における圧縮機吐出温度の変化特性を、ポンプダウンの指標である圧縮機吸入圧力と比較することにより説明する。

圧縮機吐出温度はポンプダウン運転開始とともに上昇、圧縮機吸入圧力は低下してゆく。時刻ｔ１で圧縮機吸入圧力がほぼ０になり、ポンプダウンが完了に近づくと、冷媒循環量の減少により圧縮機吐出温度はこの時点を最高としてその後は低下していく。さらに時刻ｔ２では圧縮機吸入圧力が０、即ちポンプダウンが終了すると、冷媒の循環はなくなり、冷媒による冷却効果がなくなった圧縮機巻線温度の上昇の影響により吐出配管の温度が上昇を始めるので、吐出配管より検出している圧縮機吐出温度は再び上昇する。

従って、圧縮機吐出温度により、検出値が最高となる時刻ｔ１でほぼポンプダウンは終了しているので、ｔ１から所定時間Ｔ１が経過した時点において、ポンプダウンの完了を報知することができる。

以上のように構成された空気調和機について、以下その動作、作用を説明する。

図３は、本発明の実施の形態1における動作フローチャートである。

まず、高圧側サービスバルブ２０を閉め、ポンプダウン運転開始信号入力手段２１に例えばスイッチにより開始信号を入力する（ＳＴＥＰ１）と、圧縮機１７が運転を開始し同時に圧縮機の運転時間のカウントを開始（ＳＴＥＰ２）する。冷媒は圧縮機１７の吐出管と高圧側サービスバルブ２０との間に回収される。運転中は所定時間間隔毎に圧縮機吐出温度を検出し（ＳＴＥＰ３）、前回の検出値と今回の検出値を比較し、前回の値のほうが大きくない場合は、ＳＴＥＰ３に戻り、前回の値のほうが大きい場合は次のステップへ進む（ＳＴＥＰ４）。次のステップでは圧縮機の運転時間のカウント値から、所定時間Ｔ１を決める。
所定時間Ｔ１は、圧縮機運転時間のカウント値の長さに応じて、カウント値が長い場合は長く、短い場合は短く設定することで、過度のポンプダウン運転を行うことなく、すみやかにポンプダウンの完了報知を行えることとなる（ＳＴＥＰ５）。次にタイマーをスタートさせ（ＳＴＥＰ６）、所定時間Ｔ１が経過するまでタイマーをカウントし（ＳＴＥＰ７）、所定時間Ｔ１経過後にポンプダウン完了を報知する（ＳＴＥＰ８）。

以上の運転を行うことにより、図２に示す圧縮機吐出温度が最高となる時刻ｔ１から所定時間Ｔ１経過後にポンプダウンの完了報知をすることにより、通常のサイクル制御で用いる吐出温度の検出によりポンプダウンの完了検出が行えるので、広い範囲で高い検出精度を持つ電流検出装置が不要となり、低コストで過度のポンプダウン運転による圧縮機の信頼性低下を防止できる空気調和機を提供することができる。
（実施の形態２）
本実施の形態において、冷凍サイクル図及び、ポンプダウン運転時の圧縮機吐出温度とゲージ圧における圧縮機吸入圧力の同時間軸における変化特性は同一であり、同一のものは同一番号を付して説明を省略する。

以上のように構成された空気調和機について、以下その動作、作用を説明する。

本実施の形態の空気調和機は、図２の圧縮機吐出温度の変化が低下から上昇に変化する時刻ｔ２でポンプダウン完了を報知させる。以下、動作を説明する。

図４は、本発明の実施の形態２における動作フローチャートである。

まず、高圧側サービスバルブ２０を閉め、ポンプダウン運転開始信号入力手段２１に例えばスイッチにより開始信号を入力する（ＳＴＥＰ１）と、圧縮機１７が運転を開始し同時に圧縮機の運転時間のカウントを開始（ＳＴＥＰ２）する。冷媒は圧縮機１７の吐出管と高圧側サービスバルブ２０との間に回収される。運転中は所定時間間隔毎に圧縮機吐出温度を検出する（ＳＴＥＰ３）。圧縮機吐出温度検出値について前回の検出値と今回の検出値を比較し、前回の値のほうが大きくない場合は、ＳＴＥＰ３に戻り、前回の値のほうが大きい場合は次のステップへ進む（ＳＴＥＰ４）。次のステップでは所定時間間隔毎に圧縮機吐出温度を検出し（ＳＴＥＰ５）、圧縮機運転時間が所定時間Ｔ２を超えないことを監視（ＳＴＥＰ６）し、さらに、圧縮機吐出温度検出値について前回の検出値と今回の検出値を比較し（ＳＴＥＰ７）、今回の値のほうが大きくない場合は、ＳＴＥＰ５に戻り、今回の値のほうが大きい場合はポンプダウン完了報知（ＳＴＥＰ８）をして終了する。
また、ステップ６で、圧縮機運転時間が所定値Ｔ２を超えた場合は、ステップ９へ進み、空気調和機の運転を停止させる。

以上の運転を行うことにより、図２に示す圧縮機吐出温度が低下から上昇する時点ｔ２においてポンプダウンの完了報知をすることができるので、通常のサイクル制御で用いる吐出温度の検出によりポンプダウンの完了検出が行えるので、広い範囲で高い検出精度を持つ電流検出装置が不要となり、低コストで過度のポンプダウン運転による圧縮機の信頼性低下を防止できる空気調和機を提供することができる。

また、所定時間Ｔ２を経過しても、吐出温度の変化が低下から上昇に変化しないときは、空気調和機の運転を停止させるので、ポンプダウンが正常でないときは、すみやかに運転を停止させることができるので、圧縮機の信頼性低下を防止できる。

（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態の冷凍サイクルは、第1の実施の形態と同一であるので、説
毎は省略する。

図５は、本発明の実施の形態３における空気調和機のポンプダウン運転時の凝縮温度と外気温の差温とゲージ圧における圧縮機吸入圧力の同時間軸における変化特性である。

図５において、ポンプダウン運転時における凝縮温度と外気温との差温の変化特性を、ポンプダウンの指標である圧縮機吸入圧力と比較することにより説明する。

凝縮温度と外気温の差温はポンプダウン運転開始とともに上昇、圧縮機吸入圧力は低下してゆく。ポンプダウンがさらに進むと、冷媒循環量の減少により、差温はある時点から低下していく。ｔ３の時点で圧縮機吸入圧力は０となりポンプダウンは完了する。このとき、冷媒の循環がなくなるため、凝縮温度は外気温度と等しくなる。即ち差温は０となる。

以上のように構成された空気調和機について、以下その動作、作用を説明する。

図６は、本発明の実施の形態３における動作フローチャートである。

まず、高圧側サービスバルブ２０を閉め、ポンプダウン運転開始信号入力手段２１に例えばスイッチにより開始信号を入力する（ＳＴＥＰ１）と、圧縮機１７が運転を開始し同時に圧縮機の運転時間のカウントを開始（ＳＴＥＰ２）する。冷媒は圧縮機１７の吐出管と高圧側サービスバルブ２０との間に回収される。運転中は所定時間間隔毎に凝縮温度と外気温を検出し、検出値から差温を算出する（ＳＴＥＰ３）。このとき圧縮機の運転時間が所定時間以内であるか監視する（ＳＴＥＰ４）。次に、差温が所定値未満となっているか判定を行う、図５の特性より圧縮機吸入圧力が０でポンプダウンが完了する差温の値とした所定値と検出した差温との比較を行い、所定値未満でなければステップ３へ戻り、所定値未満となれば、ポンプダウン完了報知を行い（ＳＴＥＰ６）終了する。

また、ステップ４で、圧縮機の運転時間が、通常ポンプダウンが終了するのに十分な時間以上の設定をした所定時間を超えている場合は異常運転と判断し、空気調和機の運転を停止（ＳＴＥＰ７）させる。

以上の動作を行うことにより、通常のサイクル制御で用いる凝縮温度と外気温の差温によりポンプダウンの完了検出が行えるので、広い範囲で高い検出精度を持つ電流検出装置が不要となり、低コストで過度のポンプダウン運転による圧縮機の信頼性低下を防止でき
る空気調和機を提供することができる。

また、運転開始から所定時間経過しても差温が所定値以下とならないとき、空気調和機の運転を停止させることにより、ポンプダウン運転が正常でないときは、すみやかに運転を停止させることができるので、圧縮機の信頼性低下を防止できる。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、通常のサイクル制御で用いる吐出温度の検出によりポンプダウンの完了検出をすることができる。また、本発明の空気調和機は、通常のサイクル制御で用いる凝縮温度と外気温を検出し差温を算出してポンプダウンの完了検出をすることが可能となるので、圧縮機停止中に蒸発器への冷媒寝込みを防止するためにポンプダウンを行う低温用冷凍機等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の冷凍サイクル図 本発明の実施の形態1における空気調和機の圧縮機吐出温度の変化特性図 本発明の実施の形態1における動作フローチャート 本発明の実施の形態２における動作フローチャート 本発明の実施の形態３における凝縮温度と外気温との差温の変化特性図 本発明の実施の形態３における動作フローチャート 従来の空気調和機の冷凍サイクル図 従来の空気調和機の運転電流の変化特性図

符号の説明

１２ 室外機
１３ 室内機
２１ ポンプダウン運転開始信号入力手段
２２ 吐出温度検出手段
２３ 凝縮温度検出手段
２４ 外気温検出手段
２５ 報知手段

Claims (6)

1. ポンプダウン運転開始信号入力手段と、圧縮機吐出温度検出手段を具備し、前記ポンプダウンが開始され、前記圧縮機吐出温度検出手段で所定時間間隔毎に圧縮機吐出温度を検出し、任意の回の検出値と次の回の検出値とを比較し、前記任意の回の値の方が大きくなるまで所定時間間隔毎に圧縮機吐出温度を検出し、当該条件を満たした場合、圧縮機の運転時間のカウント値に応じた所定時間Ｔ１を決め、前記所定時間Ｔ１を経過したときに、ポンプダウン運転の完了を報知することを特徴とする空気調和機。
2. Ｔ１は、ポンプダウン運転開始から吐出温度が最高となった時点までの時間に応じて決めることを特徴とする、請求項１に記載の空気調和機。
3. ポンプダウン運転開始信号入力手段と、圧縮機吐出温度検出手段を具備し、前記ポンプダウン運転が開始され、前記圧縮機吐出温度検出手段で所定時間間隔毎に圧縮機吐出温度を検出し、任意の回の検出値と次の回の検出値とを比較し、前記任意の回の値の方が大きくなるまで所定時間間隔毎に圧縮機吐出温度を検出し、当該条件を満たした場合、圧縮機運転時間が所定時間Ｔ２を超えないことを監視し、さらに、圧縮機吐出温度検出値について任意の回の検出値と次の回の検出値を比較し、前記次の回の値の方が大きくなった場合、ポンプダウン運転の完了を報知することを特徴とする空気調和機。
4. 圧縮機運転開始から、所定時間Ｔ２を経過しても前記吐出温度の変化が低下から上昇に転じないとき、空気調和機の運転を停止させることを特徴とする、請求項３に記載の空気調和機。
5. ポンプダウン運転開始信号入力手段と、凝縮温度検出手段と、外気温検出手段を具備し、前記凝縮温度検出手段で検出した凝縮温度と、前記外気温検出手段で検出した外気温との差を算出し、この値が所定値以下となったとき、ポンプダウン運転の完了を報知することを特徴とする空気調和機。
6. 所定時間経過しても差温が所定値以下とならないとき、空気調和機の運転を停止させることを特徴とする、請求項５に記載の空気調和機。

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