JPH10253205A - 冷凍サイクル制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非共沸混合冷媒を用いる冷暖房兼用ヒートポ
ンプ空気調和機において、暖房運転時における除霜運転
の前後に四方弁を切り替えるときの衝撃音を低減できる
冷凍サイクル制御装置を提供する。 【解決手段】 冷凍サイクルを構成する室外熱交換器３
の暖房時入口部に冷媒温度Ｔｅを検出する冷媒温度検出
手段６を設け、全体の動作を制御するマイクロコンピュ
ータ７は、冷媒温度Ｔｅが所定温度Ｔａになったことか
ら室外熱交換器３に着霜したと判断したとき、所定時間
の間は圧縮機１を低速運転し、前記所定時間を経過した
時点で四方弁２を冷房側に切り替えるとともに圧縮機１
を除霜運転周波数で運転して除霜運転に移行する。ま
た、除霜運転から暖房運転に復帰する場合にも所定時間
の低速運転を経由したのち四方弁２を暖房側に切り替え
るとともに圧縮機１を暖房運転周波数で運転して暖房運
転に移行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＨＦＣ−３２／１
２５系混合冷媒を用いた冷凍装置の冷凍サイクル制御装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球環境保護の立場からオゾン層
を破壊するフロンに対する規制が強化されてきている。
とくに、破壊力が大きいＣＦＣ（クロロフルオロカーボ
ン）については１９９５年末に全廃が決定しており、ま
た、破壊力が比較的小さいＨＣＦＣ（ハイドロクロロフ
ルオロカーボン）についても１９９６年から総量規制が
開始され、将来的には全廃することが決定されている。
したがって、フロンに変わる代替冷媒の開発が進められ
ており、オゾン層を破壊しないＨＦＣ（ハイドロフルオ
ロカーボン）が検討されているが、冷凍機や空気調和機
に用いられているＨＣＦＣの代替冷媒として単独で用い
ることができるものはＨＦＣの中には見当らず、したが
って２種類以上のＨＦＣ系冷媒を混合させた非共沸混合
冷媒が有力視されている。とくに、ＨＦＣ−３２／１２
５系混合冷媒はＨＣＦＣ−２２の代替冷媒として最有力
候補であり、その代表例にＲ４１０Ａ（Ｒ３２／１２５
−５０／５０重量％）がある。

【０００３】現在、冷暖房の切替および除霜運転は、四
方弁を切り替えて冷媒循環経路を逆にするが、とくに、
低温時の暖房運転では除霜運転が頻繁に実施され、四方
弁を切り替えるときの衝撃音が気になる場合もある。こ
の衝撃音は切替直前の高圧と低圧との圧力差に比例する
ため、高圧が高くて低圧が低い状態、すなわち真冬の暖
房運転時には衝撃音が高くなる可能性が高い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような代替冷媒Ｒ
４１０Ａでは、同一温度で圧力が１．６倍になると言う
特徴があり、冷凍サイクルの高圧と低圧との圧力差も同
様に１．６倍になる。このＲ４１０Ａを現在のフロンを
用いる制御システムにそのまま導入すると四方弁切替時
の衝撃音が増加し、使用者や近隣に対して迷惑となる。
また、四方弁自体の信頼性寿命も低下してしまう。

【０００５】本発明は上記の課題を解決するもので、除
霜運転開始時に発生する四方弁の切替衝撃音を暖房感を
失うことなく低減できる冷凍サイクル制御装置を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係わる本発明
は、暖房運転から除霜運転に移行する前に、圧縮機の運
転周波数を下げた低速運転を所定時間だけ行い、前記低
速運転を終了したのち四方弁を冷房側に切り替えて除霜
運転周波数で除霜運転するように制御する冷凍サイクル
制御装置である。

【０００７】これにより、低速運転中に高圧と低圧との
圧力差が低減され、その状態で四方弁を切り替えるの
で、暖房運転から除霜運転に移行するときの衝撃音を低
減することができる。

【０００８】請求項２に係わる本発明は、除霜運転から
暖房運転に移行する前に、圧縮機の運転周波数を下げた
低速運転を所定時間だけ行い、前記低速運転を終了した
のち四方弁を暖房側に切り替えて暖房運転周波数で暖房
運転するように制御する請求項１に係わる冷凍サイクル
制御装置である。

【０００９】これにより、低速運転中に高圧と低圧との
圧力差が低減され、その状態で四方弁を切り替えるの
で、除霜運転から暖房運転に移行するときにも衝撃音を
低減することができる。

【００１０】請求項３に係わる本発明は、使用者が設定
する暖房時の室内設定温度と室内設定風量とが、いずれ
も所定温度と所定風量以上である場合には、低速運転を
経由せずに直ちに四方弁を切り替えるように制御する請
求項１ないし請求項２のいずれかに係わる冷凍サイクル
制御装置である。

【００１１】これにより、暖房効果を上げたい場合には
低速運転しないで速やかに暖房し、そうでない場合に
は、衝撃音を低減しながら暖房することができる。

【００１２】請求項４に係わる本発明は、衝撃音を低減
する制御を実行させるか否かを使用者が選択操作できる
切替スイッチを備え、その操作に対応して低速運転を経
由して四方弁を切り替える制御、または低速運転を経由
しないで直ちに四方弁を切り替える制御のいずれかを選
択できるようにした請求項１ないし請求項３のいずれか
に係わる冷凍サイクル制御装置である。

【００１３】これにより、使用者は、好みや運転時の環
境に合わせて運転させることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】請求項１ないし請求項２に係わる
本発明において、冷媒温度検出手段は、暖房時の室外熱
交換器の着霜を判断するために冷媒温度を検出する手段
を意味し、室外熱交換器の暖房時入口部に温度センサを
設けて構成する。また、制御手段は複雑な制御処理を実
行して全体の動作を制御する手段を意味し、マイクロコ
ンピュータにより構成する。このマイクロコンピュータ
には、前記冷媒温度を所定温度と比較して着霜を判断す
るために、前記所定温度を設定する冷媒温度設定手段
と、冷媒温度と前記所定温度との温度差を算出する温度
差算出手段とを備え、さらに、圧縮機の運転周波数を変
えて制御する圧縮機運転周波数変更手段と、経過時間を
累積記憶する運転時間記憶手段と、前記経過時間を判定
するための所定時間を設定する時間設定手段と、四方弁
を切替駆動する四方弁切替手段とを設ける。なお、これ
らの手段はいずれもマイクロコンピュータのプログラム
動作により実現する。

【００１５】請求項３に係わる本発明において、使用者
が設定した暖房時の室内設定温度および室内設定風量を
記憶しておく暖房運転モード記憶手段と、所定温度およ
び所定風量をあらかじめ設定しておく温度・風量設定手
段とをマイクロコンピュータに備える。マイクロコンピ
ュータは、前記室内設定温度および前記室内設定風量を
前記所定温度および所定風量と比較し、衝撃音を低減す
る制御とするか否かを判断するが、これらの処理もプロ
グラム動作により実現する。なお、前記所定温度および
前記所定風量はＲＯＭに書き込んだものでよい。

【００１６】請求項４に係わる本発明において、切替ス
イッチは、衝撃音を低減する制御とするか否かを使用者
が選択操作する手段を意味し、空気調和機の操作手段の
中に切替スイッチを設け、マイクロコンピュータの処理
を切り替える。

【００１７】以下、実施例について説明する。

【００１８】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の冷凍サイクル制御装置の実
施例１について図面を参照しながら説明する。

【００１９】図１は本実施例の構成を示す冷凍サイクル
図である。図において、１は圧縮機、２は冷媒の循環経
路を切り替える四方弁、３は室外熱交換器、４は減圧
器、５は室内熱交換器である。これらは順次に配管によ
り連結されて冷凍サイクルを構成し、内部には非共沸混
合冷媒が封入されている。室外熱交換器３と室内熱交換
器５は、それぞれ室外熱交換用送風ファン３ａと室内熱
交換用送風ファン５ａにより空気と熱交換する。また、
６は室外熱交換器３の暖房時入口部における冷媒温度を
検出する冷媒温度検出手段、７は全体の動作を制御する
マイクロコンピュータである。マイクロコンピュータ７
は、冷媒温度検出手段６で検出した冷媒温度と、冷媒温
度設定手段１３により設定した所定温度との温度差を算
出する温度差算出手段８と、圧縮機１の運転周波数を可
変制御する圧縮機運転周波数変更手段９と、経過時間を
累積して記憶する運転時間記憶手段１０と、経過時間を
判定するための所定時間を設定する時間設定手段１１
と、四方弁２を切り替える四方弁切替手段１２とを備え
ている。

【００２０】上記構成においてその動作を説明する。図
２は本実施例の動作を示すフローチャートである。ステ
ップ１とステップ２のループにより、空気調和機の暖房
運転を開始したのち、冷媒温度検出手段６で検出した室
外熱交換器３の暖房時入口部における冷媒温度Ｔｅが、
冷媒温度設定手段１３で設定した所定温度Ｔａより低い
か否かを温度差算出手段８によりチェックしながら暖房
運転し、低い間はステップ１に戻って暖房運転を継続す
る。ステップ２で温度差ΔＴ＝｜Ｔａ−Ｔｅ｜が０にな
ると、室外熱交換器３に着霜していると判断し、ステッ
プ３に移行して低速運転を開始する。まず、圧縮機運転
周波数変更手段９により運転周波数を低下させて圧縮機
１を低速運転するとともに、低速運転に移行してからの
経過時間ｔを運転時間記憶手段１０で記憶し、この経過
時間ｔが時間設定手段１１により設定した所定時間ｔｓ
に対してｔ＜ｔｓである間は低速運転を継続する。この
低速運転により冷凍サイクルの高圧と低圧の差、すなわ
ち圧力差が小さくなる。低速運転の経過時間ｔが前記所
定時間ｔｓに達した時点でステップ４に移行し、圧力差
が十分小さい状態で四方弁２を四方弁切替手段１２によ
り冷房側に切り替えるとともに、圧縮機１の運転周波数
を圧縮機運転周波数変更手段９により除霜運転周波数に
変更して運転し、除霜運転に移行する。

【００２１】つぎに、ステップ５に移行した除霜運転に
おいて、冷媒温度検出手段６で検出した冷媒温度Ｔｃ
と、冷媒温度設定手段１３で設定された所定温度Ｔｂと
を温度差算出手段８により比較し、Ｔｃ≦Ｔｂである間
は除霜運転を継続するが、Ｔｃ＞Ｔｂになった時点で霜
は十分に解けたと判断し、四方弁切替手段１２により四
方弁２を再度、暖房側に切り替え、ステップ６に移行し
て通常の暖房運転に復帰する。このとき圧縮機運転周波
数変更手段９により圧縮機１の運転周波数を暖房運転周
波数に変更することは言うまでもない。

【００２２】以上のように本実施例によれば、暖房運転
から除霜運転に移行する前に所定時間の間は圧縮機１を
低速運転し、そののち四方弁２を冷房側に切り替えて除
霜運転に移行するように制御することにより、四方弁２
を切り替えるときの衝撃音を低減するように制御するこ
とができる。

【００２３】（実施例２）以下、本発明の冷凍サイクル
制御装置の実施例２について図面を参照しながら説明す
る。なお、本実施例の構成は実施例１と同じである。本
実施例が実施例１と異なる点は、除霜運転を終了したと
き、直ちに暖房運転に復帰せず、所定時間の間は圧縮機
１の運転周波数を下げて低速運転したのちに四方弁２を
切り替えて暖房運転に復帰するようにしたことにある。

【００２４】図３は本実施例の動作を示すフローチャー
トである。なお、ステップ４までの動作は実施例１と同
じである。ステップ７において、冷媒温度検出手段６で
検出した冷媒温度Ｔｃが冷媒温度設定手段１３で設定し
た所定温度Ｔｂに対してＴｃ＞Ｔｂとなり、霜が十分に
解けたと判断したとき、ステップ８に移行して、圧縮機
運転周波数変更手段９により圧縮機１の運転周波数を下
げて低速運転に移行し、運転時間記憶手段１０で記憶し
た低速運転の経過時間ｔを時間設定手段１１で設定した
所定時間ｔｓと比較し、ｔ＜ｔｓの間はその低速運転を
継続する。この低速運転により冷凍サイクルの高圧と低
圧の差、すなわち圧力差が小さくなる。この圧力差が十
分に小さい状態で経過時間ｔが所定時間ｔｓに達した時
点で、四方弁切替手段１２により四方弁２を再度、暖房
側に切り替え、ステップ９に移行して通常の暖房運転に
復帰する。このとき、圧縮機運転周波数変更手段９によ
り圧縮機１の運転周波数を暖房運転周波数に変更するこ
とは言うまでもない。

【００２５】以上のように本実施例によれば、暖房運転
から除霜運転に移行する前に所定時間の間は低速運転
し、そののち四方弁２を切り替えて除霜運転に移行し、
また、除霜運転から暖房運転に移行する前にも所定時間
の間は低速運転し、そののち四方弁２を切り替えて暖房
運転に移行するように制御することにより、除霜運転の
開始時および終了時に四方弁２を切り替えるときの衝撃
音を低減するように制御することができる。

【００２６】なお、本実施例では、圧縮機１を低速運転
する時間を除霜運転の前後でいずれも同一時間ｔｓとし
たが、これに限定されないことは言うまでもない。

【００２７】（実施例３）以下、本発明の冷凍サイクル
制御装置の実施例３について、図面を参照しながら説明
する。図４は本実施例の構成を示す冷凍サイクル図であ
る。なお、図１に示した実施例１と同じ構成要素には同
一番号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が実
施例１と異なる点は、マイクロコンピュータ７におい
て、使用者が設定した暖房時の室内設定温度Ｔｉｎｕお
よび室内設定風量Ｆｉｎｕなどを記憶する暖房運転モー
ド記憶手段１４と、所定温度Ｔｉｎｍおよび所定風量Ｆ
ｉｎｍをマイクロコンピュータ７に設定する温度・風量
設定手段１５とを備え、マイクロコンピュータ７はこれ
らの値を比較して制御するようにしている。

【００２８】上記構成において、その動作を説明する。
図５は本実施例の動作を示すフローチャートである。い
ま、暖房運転を開始すると、ステップ１０において、暖
房運転モード記憶手段１４が記憶している使用者の設定
した室内設定温度Ｔｉｎｕおよび室内設定風量Ｆｉｎｕ
を、温度・風量設定手段１５の所定温度Ｔｉｎｍおよび
所定風量Ｆｉｎｍとそれぞれを比較し、Ｔｉｎｕ≧Ｔｉ
ｎｍ、Ｆｉｎｕ≧Ｆｉｎｍであるか否かをチェックす
る。Ｔｉｎｕ≧Ｔｉｎｍ、Ｆｉｎｕ≧Ｆｉｎｍを満足し
ない場合は実施例２と同じステップ１〜ステップ９の処
理に移行する。

【００２９】Ｔｉｎｕ≧Ｔｉｎｍ、Ｆｉｎｕ≧Ｆｉｎｍ
を満足する場合にはステップ１１に移行して、冷媒温度
検出手段１７で検出した冷媒温度Ｔｅと冷媒温度設定手
段１３で設定した所定温度Ｔａとを比較し、Ｔｅ＜Ｔａ
であるか否かをチェックしながら暖房運転を継続する。
温度差ΔＴ＝｜Ｔａ−Ｔｅ｜が０になると室外熱交換器
３に着霜していると判断してステップ１２に移行し、四
方弁切替手段１２により四方弁２を冷房側に切り替え、
圧縮機運転周波数変更手段９により圧縮機１の運転周波
数を除霜運転周波数に変更して除霜運転に移行する。し
たがって、この場合には除霜運転に移行するまでに低速
運転を経由しないことになる。

【００３０】つぎに、ステップ１３に移行して、冷媒温
度検出手段６で検出した冷媒温度Ｔｃと冷媒温度設定手
段１３で設定された所定温度Ｔｂとを比較し、Ｔｃ＞Ｔ
ｂでない限りは除霜運転を継続するが、Ｔｃ＞Ｔｂにな
ると霜は十分に解けたと判断して四方弁切替手段１２に
より四方弁２を再度、暖房側に切り替え、ステップ１４
に移行して通常の暖房運転に復帰する。このとき圧縮機
運転周波数変更手段９により圧縮機１の運転周波数を暖
房運転周波数に変更することは言うまでもない。

【００３１】以上のように本実施例によれば、使用者が
設定した暖房時の室内設定温度および室内設定風量が所
定温度および所定風量よりも高い場合には、着霜を判断
すると直ちに四方弁２を切り替えて除霜運転に移行する
ことにより、速やかに除霜を完了して暖房運転に復帰す
ることができ、暖房感を損なうことがない。

【００３２】（実施例４）以下、本発明の冷凍サイクル
制御装置の実施例４について図面を参照しながら説明す
る。図６は本実施例の構成を示す冷凍サイクル図であ
る。なお、図４に示した実施例３と同じ構成要素には同
一番号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が実
施例３と異なる点は、使用者が切替衝撃音低減制御の有
り無しを選択する切替スイッチ１６を設け、マイクロコ
ンピュータ７は前記選択に対応して制御するようにした
ことにある。

【００３３】上記構成においてその動作を説明する。図
７は本実施例の動作を示すフローチャートである。ステ
ップ１５において、暖房運転を開始すると、使用者が切
替スイッチ１６をオンとして切替衝撃音低減制御を選択
しているか否かをチェックする。切替スイッチ１６がオ
ンである場合はステップ１に移行して、実施例２で説明
した切替衝撃音低減制御に移行する。

【００３４】切替スイッチ１６がオフである場合には、
使用者は切替衝撃音低減制御を必要としていないと判断
し、実施例３で説明したステップ１１の処理に移行す
る。

【００３５】以上のように本実施例によれば、使用者は
暖房運転時の周囲の環境を配慮して切替衝撃音低減制御
をさせるか否かを選択して運転することができる。

【００３６】なお、本実施例では手動の選択としたが、
実施例３の手段と組合せて、自動と手動選択とで操作で
きるようにしてもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に係わる本発明は、ＨＦＣ−３２／１２５系混合冷媒
を用いた空気調和機において、暖房運転から除霜運転に
移行する前に所定時間の間は圧縮機の運転周波数を下げ
て低速運転し、そののち四方弁を切り替えて除霜運転に
移行するように制御する冷凍サイクル制御装置とするこ
とにより、圧力差を小さくしてから四方弁を切り替える
ので、四方弁を切り替えるときの衝撃音を低減すること
ができる。

【００３８】請求項２に係わる本発明は、除霜運転から
暖房運転に移行する前に所定時間の間は圧縮機の運転周
波数を下げて低速運転し、そののち四方弁を切り替えて
暖房運転に移行するように制御する請求項１に係わる冷
凍サイクル制御装置とすることにより、圧力差を小さく
してから四方弁を切り替えるので、除霜運転の前後で四
方弁を切り替えるときの衝撃音を低減することができ
る。

【００３９】請求項３に係わる本発明は、使用者の空気
調和機の使用状態、すなわち暖房時の室内設定温度、室
内設定風量に対応して切替衝撃音低減制御を実行するか
否かを自動的に判断して制御するようにした請求項１な
いし請求項２のいずれかに係わる冷凍サイクル制御装置
とすることにより、使用者が暖房の能力を必要としてい
る場合には切替衝撃音低減制御を実行せずに速やかに暖
房でき、状況に適合した運転をさせることができる。

【００４０】請求項４に係わる本発明は、切替衝撃音低
減制御を実行させるか否かを切替スイッチにより使用者
が選択するようにした請求項１ないし請求項３のいずれ
かに係わる冷凍サイクル制御装置とすることにより、使
用者の好みや環境状態に応じて切替衝撃音低減制御で運
転させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷凍サイクル制御装置の実施例１の構
成を示す冷凍サイクル図

【図２】同実施例の動作を示すフローチャート

【図３】本発明の冷凍サイクル制御装置の実施例２の動
作を示すフローチャート

【図４】本発明の冷凍サイクル制御装置の実施例３の構
成を示す冷凍サイクル図

【図５】同実施例の動作を示すフローチャート

【図６】本発明の冷凍サイクル制御装置の実施例４の構
成を示す冷凍サイクル図

【図７】同実施例の動作を示すフローチャート

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 四方弁 ３ 室外熱交換器 ３ａ 室外熱交換用送風ファン ４ 減圧器 ５ 室内熱交換器 ５ａ 室内熱交換用送風ファン ６ 冷媒温度検出手段 ７ マイクロコンピュータ（制御手段） ８ 温度差算出手段 ９ 圧縮機運転周波数変更手段 １０ 運転時間記憶手段 １１ 時間設定手段 １２ 四方弁切替手段 １３ 冷媒温度設定手段 １４ 暖房運転モード記憶手段 １５ 温度・風量設定手段 １６ 切替スイッチ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、室外熱交換器、減圧器、および
   室内熱交換器を四方弁を介して順次に配管により環状に
   連結し、封入したＨＦＣ−３２／１２５系混合冷媒の循
   環経路を前記四方弁により切り替えて暖房または冷房運
   転する冷暖房兼用ヒートポンプ空気調和機において、前
   記室外熱交換器の暖房時入口部における冷媒温度を検出
   する冷媒温度検出手段と、全体の動作を制御する制御手
   段とを備え、前記制御手段は、暖房運転時において、前
   記冷媒温度検出手段が検出した冷媒温度Ｔｅが所定温度
   Ｔａより低くなったことにより前記室外熱交換器に着霜
   したと判断したとき、所定時間の間は前記圧縮機の運転
   周波数を下げて低速運転し、前記所定時間を経過した時
   点で前記四方弁を冷房側に切り替えるとともに前記圧縮
   機の運転周波数を除霜運転周波数に変更して除霜運転に
   移行するように制御することにより、四方弁を切り替え
   て除霜運転を開始するときに発生する衝撃音を低減する
   ように制御する冷凍サイクル制御装置。
2. 【請求項２】 制御手段は、除霜運転中に冷媒温度検出
   手段が検出した冷媒温度Ｔｃが所定温度Ｔｂより高くな
   ったことにより室外熱交換器の着霜が解けたと判断した
   とき、所定時間の間は圧縮機の運転周波数を下げて低速
   運転し、前記所定時間を経過した時点で四方弁を暖房側
   に切り替えるとともに圧縮機の運転周波数を暖房運転周
   波数に変更して暖房運転に移行するように制御すること
   により、四方弁を切り替えて除霜運転を終了するときに
   発生する衝撃音を低減するように制御する請求項１記載
   の冷凍サイクル制御装置。
3. 【請求項３】 制御手段は、暖房運転時において、使用
   者が暖房運転に対して設定した室内設定温度Ｔｉｎｕお
   よび室内設定風量Ｆｉｎｕを所定温度Ｔｉｎｍおよび所
   定風量Ｆｉｎｍと比較し、Ｔｉｎｕ≧Ｔｉｎｍ、かつＦ
   ｉｎｕ≧Ｆｉｎｍである場合には低速運転を経由せずに
   四方弁を直ちに切り替えて暖房運転から除霜運転へ、ま
   たは除霜運転から暖房運転へ移行するように制御する請
   求項１ないし請求項２のいずれかに記載の冷凍サイクル
   制御装置。
4. 【請求項４】 使用者が操作する切替スイッチを備え、
   前記切替スイッチの操作に対応して、低速運転を経由し
   て四方弁を切り替えることにより衝撃音を低減する制御
   と、低速運転を経由せず直ちに四方弁を切り替える制御
   とを切り替えるようにした請求項１ないし請求項３のい
   ずれかに記載の冷凍サイクル制御装置。