JPH11351681A - 空気調和機の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮機への液戻りを防止することができる空
気調和機の制御方法を提供する。 【解決手段】 この空気調和機の制御方法は、圧縮機１
１と、室内熱交換器２１、２３と、電子制御膨張弁２
７、２９と、室外熱交換器２５とを有し、これら圧縮機
１１と室内熱交換器２１、２３と電子制御膨張弁２７、
２９と室外熱交換器２５がこの順に環状に連結された冷
凍回路において、圧縮機１１を停止した後再起動する際
に、圧縮機１１の起動開始後、液状態の冷媒が圧縮機１
１に戻ってくる液戻り発生期間より長い期間、前記電子
制御膨張弁２７、２９を絞ることである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷房暖房等に使用
される空気調和機の制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
冷暖房に使用される冷凍回路として、圧縮機と、第１の
熱交換器と、膨張弁と、第２の熱交換器と、圧縮機がこ
の順に連結された冷凍回路が知られている。このような
冷凍回路において、圧縮機を長期間停止しておくと、液
体状態の冷媒が冷凍回路の全般に亘って滞留する。この
状態から圧縮機を起動すると、圧縮機の吸い込み口から
液体状態の冷媒を吸い込んでしまう。このため、液圧
縮、潤滑不良、ブレークダウンを引き起こし、圧縮機の
寿命を低下させる。

【０００３】従来、液状態の冷媒が圧縮機に入り込むの
を防止する手段としては、気液分離器（アキュミュレー
タ）が使用されてきた。しかし、近年の冷凍サイクルで
は冷媒量が少なくなっていることから、気液分離器の使
用が困難になりつつあり、また、気液分離器の使用はコ
ストアップにつながるという問題点があった。

【０００４】また、２室の暖房を行う空気調和機として
は、従来、圧縮機と、第１の凝縮器と第１の膨張弁とが
直列に連結された第１の回路と、第２の凝縮器と第２の
膨張弁とが直列に連結された第２の回路と、蒸発器とを
備え、前記圧縮機と前記第１の回路と前記蒸発器とをこ
の順に連結し、前記第１の回路に並列に前記第２の回路
を連結した冷凍回路が知られている。そして、第１の回
路が第１の室に設けられ、第２の回路が第２の室に設け
られている。このような冷凍回路において、第１の室の
み暖房する場合の運転方法及び除霜方法を示したのが図
９である。この図において、符号１、３は、それぞれ第
１の回路、第２の回路の膨張弁の開度を示し、符号５、
７は、それぞれ圧縮機の吐出温度、スーパーヒート量の
変化を示している。また、符号９は除霜期間を示す。こ
の図からもわかるように、第１の室のみ暖房する場合に
は、第１の回路の膨張弁を符号１で示すように所定量開
く。また、第２の回路の膨張弁は、第２の回路の凝縮器
に冷媒が溜まることを防止するため、符号３で示すよう
に僅かに開かれている。

【０００５】このような冷凍回路において、除霜を行う
には、図９に示すように、第２の回路の膨張弁は、除霜
中も除霜前と同じ程度に開く。一方、第１の回路の膨張
弁は、着霜量が多く熱交換効率の悪い除霜直前は、符号
７で示すようにスーパーヒート量が低下するので、その
分弁開度は小さく制御されている。そして、除霜中は全
開とされている。

【０００６】しかしながら、蒸発器の着霜量が多い除霜
直前は、蒸発器の熱交換効率が低下する。このため、蒸
発器で蒸発せずに圧縮機へ入り込む液状冷媒の量（以
下、液戻り量という）が増加し、スーパーヒート量７が
低下する。この現象は、第１の回路の膨張弁の開度を若
干小さくしても解消されず、圧縮機の吐出温度５が下が
ってしまい、除霜期間が長くなるという問題点があっ
た。

【０００７】本発明は、上記問題点を解決することを課
題とし、圧縮機を停止していた後に起動させた場合の液
戻りを減少できる空気調和機の制御方法を提供すること
を目的としている。また、除霜期間を短縮化できる空気
調和機の制御方法を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴は、
圧縮機と、第１の熱交換器と、膨張弁と、第２の熱交換
器とが環状に連結された冷凍回路において、圧縮機を停
止した後再起動する際に、圧縮機の起動開始後、液状態
の冷媒が圧縮機に戻ってくる液戻り発生期間より長い所
定期間、膨張弁の開度を絞ることである。

【０００９】本発明の第２の特徴は、圧縮機の吸入口と
第２の熱交換器とを接続するとともに圧縮機の吐出口と
第１の熱交換器とを接続する第１の状態と、吸入口と第
１の熱交換器とを接続するとともに吐出口と第２の熱交
換器とを接続する第２の状態とを切り替えることができ
る流路切替え装置をさらに備えた冷凍回路において、流
路切り替え装置を第１の状態にして圧縮機を運転した
後、圧縮機の運転停止時から、膨張弁を閉鎖するととも
に流路切り替え装置を第１の状態に保持することであ
る。

【００１０】本発明の第３の特徴は、圧縮機の吸入口と
第２の熱交換器とを接続するとともに圧縮機の吐出口と
第１の熱交換器とを接続する第１の状態と、吸入口と第
１の熱交換器とを接続するとともに吐出口と第２の熱交
換器とを接続する第２の状態とを切り替えることができ
る流路切替え装置をさらに備えた冷凍回路において、流
路切り替え装置を第１の状態にして圧縮機を運転した
後、圧縮機の運転停止時から、膨張弁を開放するととも
に流路切り替え装置を第１の状態に保持し、その後流路
切替え装置を第２の状態に切り替えて保持することであ
る。

【００１１】本発明の第４の特徴は、圧縮機と、第１の
熱交換器と第１の膨張弁とが直列に連結された第１の回
路と、第２の熱交換器と第２の膨張弁とが直列に連結さ
れた第２の回路と、第３の熱交換器とを備え、圧縮機と
第１の回路と第３の熱交換器と圧縮機とをこの順に連結
し、第１の回路に並列に第２の回路を連結した冷凍回路
において、第１の回路を運転側とし、第２の回路を休止
側として運転した後、除霜運転開始前に、第２の膨張弁
を閉鎖することである。

【００１２】本発明の第５の特徴は、第２の膨張弁を段
階的に閉鎖することである。

【００１３】本発明の第６の特徴は、圧縮機の吐出口付
近の冷媒温度を測定し、この測定された冷媒の吐出温度
が低下したら、第２の膨張弁を段階的に閉鎖することを
開始することである。

【００１４】本発明の第７の特徴は、冷凍回路のスーパ
ーヒート量を測定し、この測定されたスーパーヒート量
が低下したら、第２の膨張弁を段階的に閉鎖することを
開始することである。

【００１５】本発明の第８の特徴は、第２の膨張弁を閉
鎖した後、除霜運転期間中、第２の膨張弁を全開にする
ことである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
図１ないし図８を参照して説明する。

【００１７】図１ないし図３は、本発明の第１の実施の
形態を示している。これらの図において、符号１１は圧
縮機を示す。この圧縮機１１は、吸入口１３と吐出口１
５を有しており、吸入口１３には、気液分離器１７が接
続されている。この圧縮機１１の吸入口１３と吐出口１
５とは、四方弁１９の４つのポートのうち２つの圧縮機
側ポートにそれぞれ接続されている。この四方弁１９の
他の２つの熱交換器側ポートのうち、一方のポートは、
並列に配設された室内熱交換器（Ａ）２１と室内熱交換
器（Ｂ）２３に接続されている。また、前記四方弁１９
の２つの熱交換器側ポートのうち、他のポートは、室外
熱交換器２５に接続されている。室内熱交換器（Ａ）２
１には、電子制御膨張弁（Ａ）２７が接続され、室内熱
交換器（Ｂ）２３には電子制御膨張弁（Ｂ）２９が接続
されている。このように室内熱交換器（Ａ）２１及び電
子制御膨張弁（Ａ）２７と、室内熱交換器（Ｂ）２３及
び電子制御膨張弁（Ｂ）２９とは、冷凍回路に対して並
列に配設されている。そして、これら電子制御膨張弁
（Ａ）２７と電子制御膨張弁（Ｂ）２９は、前記室外熱
交換器２５に接続されている。このような構成におい
て、四方弁１９は、図１に示すような暖房運転位置と図
２に示すような冷房運転位置との２位置を取りうるよう
になっている。

【００１８】このような冷凍サイクルにおいて暖房運転
を行うには、まず四方弁１９を図１に示すような位置に
して圧縮機１１を作動させる。すると、圧縮機１１で圧
縮された高圧ガス冷媒は、室内熱交換器（Ａ）２１、室
内熱交換器（Ｂ）２３へ送られ、ここで熱を放出して高
圧液冷媒になる。この高圧液冷媒は、電子制御膨張弁
（Ａ）２７、電子制御膨張弁（Ｂ）２９で減圧され低圧
液冷媒になる。この低圧液冷媒は、室外熱交換器２５で
熱を吸収して低圧ガス冷媒となり、気液分離器１７を経
て圧縮機１１へ送られる。このようなサイクルによっ
て、室外の熱を室内へ運搬し室内を暖房する。一方、四
方弁１９を図２に示すような冷房運転位置にすれば、冷
媒を逆方向に循環させることによって、室内の熱を室外
へ運搬し室内の冷房を行うことができる。

【００１９】図１に示すような暖房運転を行っている空
気調和機において、圧縮機を停止してその後再起動する
方法として、以下第１の方法と第２の方法を、その一例
として説明する。

【００２０】まず、第１の方法は、圧縮機停止時に、四
方弁１９を図１に示す暖房運転位置にそのまま保持する
とともに、電子制御膨張弁（Ａ）２７、電子制御膨張弁
（Ｂ）２９を全閉にする。このようにするのは、もし四
方弁を図２に示す冷房位置にすると、室内熱交換機側の
冷媒が逆流して圧縮機の吸い込み側へ流れ込んでしまう
からである。従って、このように四方弁１９を暖房位置
にして、液体状態の冷媒を、圧縮機１１と電子制御膨張
弁（Ａ）及び（Ｂ）２７、２９との間に閉じこめ、液冷
媒が圧縮機の吸入側へ入るのを防止する。

【００２１】その後、運転を再開する場合は、圧縮機起
動時に、電子制御膨張弁（Ａ）２７、電子制御膨張弁
（Ｂ）２９を開弁点付近に設定し、圧縮機を起動する。
ここで、開弁点とは、全閉の状態から弁が開き始める位
置をいい、この状態を３０秒程度維持する。これは、液
戻りの発生時間（起動から１５秒）より若干長い時間で
ある。

【００２２】このようにすることによって、室外熱交換
機２５で蒸発しきれなかった液冷媒が圧縮機側へ戻るこ
とを減少させることができる。このため、圧縮機に入っ
た液冷媒の液圧縮によって潤滑不良が引き起こされ、摺
動部に焼き付きが発生するのを防止することができる。
従って、気液分離器を使用する必要がなくコストダウン
を図ることができるとともに、圧縮機の寿命を向上させ
ることができる。

【００２３】次に、第２の方法は、圧縮機の再起動を図
３に示すような方法で行う。この図において、グラフ１
０１は、圧縮機駆動モーターへの入力周波数を示し、グ
ラフ１０３は、電子制御膨張弁の開度を弁駆動パルスモ
ータのパルスで示し、グラフ１０５は、四方弁が暖房位
置にあるか冷房位置にあるかを示す。

【００２４】この方法ではまず、圧縮機停止時に、四方
弁１９を図１に示す暖房運転位置にそのまま保持すると
ともに、電子制御膨張弁（Ａ）及び（Ｂ）２７、２９を
全開にする。次いで、圧縮機停止後２分３０秒後に四方
弁１９を図２に示す冷房位置に設定し、圧縮機停止後３
分後に電子制御膨張弁（Ａ）及び（Ｂ）２７、２９を全
閉にする。このようにすることによって、室内熱交換機
側の冷媒の滞留を減少させるとともに、冷凍回路内の圧
力をバランスさせ、起動時の液戻りを減少させることが
できる。このため、圧縮機に入った液冷媒の液圧縮によ
って潤滑不良が引き起こされ、摺動部に焼き付きが発生
するのを防止することができる。従って、気液分離器を
使用する必要がなくコストダウンを図ることができると
ともに、圧縮機の寿命を向上させることができる。

【００２５】その後、運転を再開する場合は、圧縮機起
動時に、電子制御膨張弁（Ａ）及び（Ｂ）２７、２９
を、図３に示すように、開弁点付近に設定し圧縮機を起
動する。ここで、開弁点とは、全閉の状態から弁が開き
始める位置をいい、この状態を３０秒程度維持する。こ
れは、液戻りの発生時間（起動から１５秒）より若干長
い時間である。

【００２６】なお、上記実施例の方法は、暖房運転をし
ている場合について説明したが、これに限る必要はな
く、冷房運転をしている場合にも適用できる。

【００２７】次に、第２の実施の形態について、図４な
いし図８を参照して説明する。図４は、２以上の室に熱
交換機がそれぞれ設置された多室空気調和機を示す図で
ある。この図において、符号４１は圧縮機を示す。この
圧縮機４１は、吸入口４３と吐出口４５を有しており、
吸入口４３には、気液分離器４７が接続されている。こ
の圧縮機４１の吸入口４３と吐出口４５とは、四方弁４
９の４つのポートのうち２つの圧縮機側ポートにそれぞ
れ接続されている。この四方弁４９の他の２つの熱交換
器側ポートのうち、一方のポートは、並列に配設された
運転側室内熱交換器５１と休止側室内熱交換器５３に接
続されている。また、前記四方弁４９の２つの熱交換器
側ポートのうち、他のポートは、室外熱交換器５５に接
続されている。運転側室内熱交換器５１には運転側電子
制御膨張弁５７が接続され、休止側室内熱交換器５３に
は休止側電子制御膨張弁５９が接続されている。このよ
うに運転側室内熱交換器５１及び運転側電子制御膨張弁
５７と、休止側室内熱交換器５３及び休止側電子制御膨
張弁５９とは、並列に配設されている。そして、これら
運転側電子制御膨張弁５７と休止側電子制御膨張弁５９
は、前記室外熱交換器５５に接続されている。また、圧
縮機４９の吐出口近傍には、吐出温度センサ６１、圧縮
機４９の吸入口近傍には、吸い込み温度センサ６３、室
外熱交換器５５の電子制御膨張弁５７、５９側には、室
外熱交温度センサ６５が設けられている。

【００２８】このような冷凍サイクルにおいて、運転側
室内熱交換器５１がある室のみを暖房する暖房運転を行
うには、まず、圧縮機４１を作動さる。すると、圧縮さ
れた高圧ガス冷媒は、運転側室内熱交換器５１へ送ら
れ、ここで熱を放出して高圧液冷媒になる。この高圧液
冷媒は、運転側電子制御膨張弁５７で減圧され低圧液冷
媒になる。この低圧液冷媒は、室外熱交換器５５で熱を
吸収して低圧ガス冷媒となり、気液分離器４７を経て圧
縮機４１へ送られる。このようなサイクルによって、室
外の熱を室内へ運搬し室内を暖房する。この際、休止側
電子制御膨張弁５９は、休止側室内熱交換器５３に冷媒
が溜まるのを防止するため、完全に閉鎖せず僅かに開い
た状態になっている。なお、この冷凍回路は、四方弁の
位置を替えることによって、冷媒を逆方向に循環させる
こともでき、このようすれば室内の熱を室外へ運搬し室
内の冷房を行うことができる。

【００２９】このような多室空気調和機において、除湿
を効率よく行う方法について図５ないし図８を参照して
説明する。これらの図において、グラフ７１は運転側電
子制御膨張弁５７の開度、グラフ７３は休止側電子制御
膨張弁５９の開度、グラフ７５は吐出温度センサ６１の
温度変化、グラフ７７はスーパーヒート量を示す。

【００３０】まず、図５に示すように、運転側室内熱交
換器５１がある室のみ暖房すべく、運転側電子制御膨張
弁５７を所定開度で開き、休止側電子制御膨張弁５９は
休止側室内熱交換器５３に冷媒が滞留するのを防止する
ため、若干開いた状態にする。その後、除霜開始の一定
時間前から除霜開始までの期間Ｔ、休止側電子制御膨張
弁５９を全閉にする。そして、除霜期間Ｆ中は、運転側
電子制御膨張弁５７を全開状態に維持する。

【００３１】このようにすることによって、除霜開始前
に、休止側室内熱交換器５３内に冷媒が溜まり、室外熱
交換器へ供給される冷媒の量が減少する。このため、除
霜前で熱交換効率が低下し液戻りが起こりやすくなって
いる室外熱交換器５５で液戻りを防止することができ
る。液戻りの解消によって圧縮機の温度が上昇し、熱量
が蓄えられる。ここで、除霜には、圧縮機の有する熱量
も使用しているため、圧縮機に熱が蓄えられることによ
って、除霜の効率が向上し、除霜時間を短縮できる。

【００３２】図６に示す方法では、除霜開始の一定時間
前から、休止側電子制御膨張弁５９を段階的に閉じてい
き最終的には全閉にする。これは、休止側電子制御膨張
弁５９の全閉の期間が長すぎると休止側室内熱交換器５
３に冷媒が溜まりすぎ、運転側室内熱交換器５１の暖房
能力が低下してしまう。このため、休止側電子制御膨張
弁５９を段階的に閉鎖していくことによって、運転側室
内熱交換器５１の能力を低下させずに液戻り状態を解消
する。このようにして、暖房能力を上げ、圧縮機の温度
を上昇させて、除霜を効率的に行う。

【００３３】図７に示す方法では、除霜運転前の吐出温
度の低下を検知した時点Ｐから、休止側電子制御膨張弁
５９を段階的に閉じていき最終的には全閉にする。

【００３４】このように、この方法では、休止側電子制
御膨張弁５９の段階的閉鎖開始時期Ｐを、除霜運転開始
前の一定時期に決めるのではなく、吐出温度の低下を基
準にして決めている。従って、運転側室内熱交換器５１
の暖房能力を効率的に向上させ、圧縮機の温度上昇によ
る除霜効率の増大を図ることができる。

【００３５】図８に示す方法では、除霜運転前でスーパ
ーヒート量の低下を検知した時点Ｑから休止側電子制御
膨張弁５９を段階的に閉じていく。そして、除霜運転開
始時に休止側電子制御膨張弁５９を全開にする。

【００３６】このように休止側電子制御膨張弁５９の閉
鎖開始時期をスーパーヒート量の低下によって決めてい
るので、冷凍回路中の冷媒の状態に対してより即したや
り方で休止側電子制御膨張弁５９を作動させることがで
き、効率的な除霜を行うことができる。また、除霜運転
開始時に休止側電子制御膨張弁５９を全開にするように
しているので、除霜運転中の冷媒の循環量を増大させる
ことがでる。従って、除霜効率を向上させ、除霜期間を
短縮することができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にあって
は、圧縮機を停止した後再起動する際に、圧縮機の起動
開始後、液冷媒が圧縮機に戻ってくる液戻り発生期間よ
り長い所定期間、前記膨張弁の開度を絞るようにしてい
るので、圧縮機への液戻りを防止することができる。ま
た、並列に配設された第１の回路を運転側とし前記第２
の回路を休止側として運転した後、除霜運転開始前に、
第２の回路の膨張弁を閉鎖するようにしているから、除
霜効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施の形態である空気調和
機の制御方法が適用される暖房用冷凍回路を示す図。

【図２】本発明に係る第１の実施の形態である空気調和
機の制御方法が適用される冷房用冷凍回路を示す図。

【図３】本発明に係る第１の実施の形態である空気調和
機の制御方法を示す図。

【図４】本発明に係る第２の実施の形態である空気調和
機の制御方法が適用される冷凍回路を示す図。

【図５】本発明に係る第２の実施の形態である空気調和
機の制御方法の第１の例を示す図。

【図６】本発明に係る第２の実施の形態である空気調和
機の制御方法の第２の例を示す図。

【図７】本発明に係る第２の実施の形態である空気調和
機の制御方法の第４の例を示す図。

【図８】本発明に係る第２の実施の形態である空気調和
機の制御方法の第５の例を示す図。

【図９】従来の除霜方法を示す図である。

【符号の説明】

１１ 圧縮機 １９ 四方弁 ２１ 室内熱交換器（Ａ） ２３ 室内熱交換器（Ｂ） ２５ 室外熱交換器 ２７ 電子制御膨張弁（Ａ） ２９ 電子制御膨張弁（Ｂ） ４１ 圧縮機 ５１ 運転側室内熱交換器 ５３ 休止側室内熱交換器 ５５ 室外熱交換器 ５７ 運転側電子制御膨張弁 ５９ 休止側電子制御膨張弁

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機と、第１の熱交換器と、膨張弁と、
   第２の熱交換器とが環状に連結された冷凍回路におい
   て、 前記圧縮機を停止した後再起動する際に、前記圧縮機の
   起動開始後、液状態の冷媒が前記圧縮機に戻ってくる液
   戻り発生期間より長い所定期間、前記膨張弁の開度を絞
   ることを特徴とする空気調和機の制御方法。
2. 【請求項２】前記圧縮機の吸入口と前記第２の熱交換器
   とを接続するとともに前記圧縮機の吐出口と前記第１の
   熱交換器とを接続する第１の状態と、前記吸入口と前記
   第１の熱交換器とを接続するとともに前記吐出口と前記
   第２の熱交換器とを接続する第２の状態とを切り替える
   ことができる流路切替え装置をさらに備えた前記冷凍回
   路において、 前記流路切り替え装置を前記第１の状態にして前記圧縮
   機を運転した後、前記圧縮機の運転停止時から、前記膨
   張弁を閉鎖するとともに前記流路切り替え装置を前記第
   １の状態に保持することを特徴とする請求項１記載の空
   気調和機の制御方法。
3. 【請求項３】前記圧縮機の吸入口と前記第２の熱交換器
   とを接続するとともに前記圧縮機の吐出口と前記第１の
   熱交換器とを接続する第１の状態と、前記吸入口と前記
   第１の熱交換器とを接続するとともに前記吐出口と前記
   第２の熱交換器とを接続する第２の状態とを切り替える
   ことができる流路切替え装置をさらに備えた前記冷凍回
   路において、 前記流路切り替え装置を前記第１の状態にして前記圧縮
   機を運転した後、前記圧縮機の運転停止時から、前記膨
   張弁を開放するとともに前記流路切り替え装置を第１の
   状態に保持し、その後前記流路切替え装置を第２の状態
   に切り替えて保持することを特徴とする請求項１記載の
   空気調和機の制御方法。
4. 【請求項４】圧縮機と、第１の熱交換器と第１の膨張弁
   とが直列に連結された第１の回路と、第２の熱交換器と
   第２の膨張弁とが直列に連結された第２の回路と、第３
   の熱交換器とを備え、前記圧縮機と前記第１の回路と前
   記第３の熱交換器と前記圧縮機とをこの順に連結し、前
   記第１の回路に並列に前記第２の回路を連結した冷凍回
   路において、 前記第１の回路を運転側とし、前記第２の回路を休止側
   として運転した後、除霜運転開始前に、前記第２の膨張
   弁を閉鎖することを特徴とする空気調和機の制御方法。
5. 【請求項５】前記第２の膨張弁を段階的に閉鎖すること
   を特徴とする請求項４記載の空気調和機の制御方法。
6. 【請求項６】前記圧縮機の吐出口付近の冷媒温度を測定
   し、この測定された冷媒の吐出温度が低下したら、前記
   第２の膨張弁を段階的に閉鎖することを開始すること特
   徴とする請求項４記載の空気調和機の制御方法。
7. 【請求項７】前記冷凍回路のスーパーヒート量を測定
   し、この測定されたスーパーヒート量が低下したら、前
   記第２の膨張弁を段階的に閉鎖することを開始すること
   特徴とする請求項４記載の空気調和機の制御方法。
8. 【請求項８】前記第２の膨張弁を閉鎖した後、前記除霜
   運転期間中、前記第２の膨張弁を全開にすることを特徴
   とする請求項４記載の空気調和機の制御方法。