(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、圧縮機、ファンモーターを有する第１熱交換器、膨張弁、第２熱交換器が順次に冷媒管により接続されて構成され、前記第２熱交換器内で冷媒と水とを熱交換する冷媒回路と、
計時手段と、
前記圧縮機の周波数を負荷に応じて設定し、前記ファンモーターの周波数を通常運転時より低くするモードＡ、前記圧縮機の周波数の上限値を抑制し、前記ファンモーターの周波数を通常運転時と同じにするモードＢ、及び前記圧縮機の周波数の上限値を抑制し、前記ファンモーターの周波数を通常運転時より低くするモードＣが時刻毎に設定され、前記計時手段の計時に基づいて時刻を判定し、その時刻から当該時刻に設定された前記モードＡ、前記モードＢ及び前記モードＣのうち何れかのモードを選択し、選択したモードに基づいて前記圧縮機及び前記ファンモーターの回転数をそれぞれ制御し、前記圧縮機及び前記ファンモーターから発生する騒音を低下させる制御手段と
を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記モードＡ、前記モードＢ及び前記モードＣを時刻毎に設定可能なスケジュールタイマーを有することを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、病院やホテルなど大型施設の空調に使用される冷凍サイクル装置、特に運転時の騒音を低減する冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、室内を空調しているときに室外機及び室内機から発せられる運転音（騒音）を低減する冷凍サイクル装置がある。例えば、おやすみモードが選択された場合、所定時間後に室内ファンモーター及び室外ファンモーターの回転数を下げ、これに加えて、圧縮機モーターの回転数を通常運転のときより下げて、運転音を低くしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−８９３４７号公報（要約書、図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した特許文献１に記載の技術では、圧縮機モータとファンモーターの両方が低回転となる。そのため、冷凍サイクル装置としての冷却能力が低下し、効率も低下するという課題がある。
【０００５】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、騒音低下を行っても空調能力及び効率の低下を最小限に抑えることができ、しかも、任意に騒音低下の時間帯を設定できる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る冷凍サイクル装置は、少なくとも空調能力及び効率の低下を最小限に抑えるために、少なくとも、圧縮機、ファンモーターを有する第１熱交換器、膨張弁、第２熱交換器が順次に冷媒管により接続されて構成され、第２熱交換器内で冷媒と水とを熱交換する冷媒回路と、計時手段と、圧縮機の周波数を負荷に応じて設定し、ファンモーターの周波数を通常運転時より低くするモードＡ、圧縮機の周波数の上限値を抑制し、ファンモーターの周波数を通常運転時と同じにするモードＢ、及び圧縮機の周波数の上限値を抑制し、ファンモーターの周波数を通常運転時より低くするモードＣが時刻毎に設定され、計時手段の計時に基づいて時刻を判定し、その時刻から当該時刻に設定されたモードＡ、モードＢ及びモードＣのうち何れかのモードを選択し、選択したモードに基づいて圧縮機及びファンモーターの回転数をそれぞれ制御し、圧縮機及びファンモーターから発生する騒音を低下させる制御手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、圧縮機の周波数を負荷に応じて設定し、ファンモーターの周波数を通常運転時より低くするモードＡ、圧縮機の周波数の上限値を抑制し、ファンモーターの周波数を通常運転時と同じにするモードＢ、及び圧縮機の周波数の上限値を抑制し、ファンモーターの周波数を通常運転時より低くするモードＣが時刻毎に設定され、計時手段の計時に基づいて時刻を判定し、その時刻から当該時刻に設定されたモードＡ、モードＢ及びモードＣのうち何れかのモードを選択し、選択したモードに基づいて圧縮機及びファンモーターの回転数をそれぞれ制御し、圧縮機及びファンモーターから発生する騒音を低下させるようにしている。これにより、冷凍サイクル装置としての空調能力及び効率の低下を最小限に抑えながら騒音低下を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態を示す冷凍サイクル装置の概略図。
【図２】実施の形態における冷凍サイクル装置のユニット容量に対するユニット騒音値の変化を示す線図。
【図３】実施の形態における冷凍サイクル装置のユニット容量に対するユニット騒音値とユニット効率の変化を示す線図。
【図４】実施の形態に係る冷凍サイクル装置のモードＡにおける動作を示すフローチャート。
【図５】図４に続くモードＢにおける動作を示すフローチャート。
【図６】図５に続くモードＣにおける動作を示すフローチャート。
【図７】実施の形態における低騒音化のための時刻と各モードの相関を示すスケジュールの図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態．
図１は実施の形態を示す冷凍サイクル装置の概略図、図２は実施の形態における冷凍サイクル装置のユニット容量に対するユニット騒音値の変化を示す線図、図３は実施の形態における冷凍サイクル装置のユニット容量に対するユニット騒音値とユニット効率の変化を示す線図である。
【００１０】
図１に示す冷凍サイクル装置は、例えば、ホテルや病院など大型施設の空調に使用される空冷式ヒートポンプチラーからなり、圧縮機１、室外ファンモーター３を有する凝縮器２（第１熱交換器）、膨張弁４、蒸発器５（第２熱交換器）などが順次に冷媒管６に接続されて構成される冷媒回路と、制御回路１１と、圧縮機駆動回路１２と、室外ファンモーター駆動回路１３と、操作部１４と、計時手段であるタイマー１５とが１つのユニットに納められて構成されている。
【００１１】
冷凍サイクル装置の運転時、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、凝縮器２に入って室外ファンモーター３により冷却され、低温高圧の液冷媒となる。次いで、この液冷媒は、膨張弁４により減圧されて低温低圧の液冷媒となり蒸発器５に流入する。蒸発器５に流入した液冷媒は、水管７内の高温水と熱交換して低圧のガス冷媒となり圧縮機１に流入する。一方、蒸発器５内に流入した水管７内の高温水は、低温低圧の液冷媒から熱を吸収して低温水となり、図示せぬ室内機内に流入する。室内機に流入した低温水は、室内の空気と熱交換されて高温水となり、蒸発器５内に流入する。
【００１２】
制御回路１１は、後述する運転モードが設定されていない場合には、通常運転として、室内温度が操作部１４の操作で設定された設定温度になるように、圧縮機駆動回路１２及び室外ファンモーター駆動回路１３を介して圧縮機１と室外ファンモーター３の回転数（容量）を制御し、膨張弁４の開度を制御する。
【００１３】
また、制御回路１１には、後述するが、冷媒回路の能力及び効率向上の何れかを重視して組み合わせた圧縮機１及び室外ファンモーター３の各周波数が時刻毎に設定され、タイマー１５の計時に基づいて時刻を判定し、その時刻から圧縮機１及び室外ファンモーター３の各周波数を選択し、選択した周波数に基づいて圧縮機１及び室外ファンモーター３の回転数をそれぞれ制御し、圧縮機１及び室外ファンモーター３から発生する騒音を低下させる制御手段が設けられている。
【００１４】
ここで、冷凍サイクル装置のユニット内の圧縮機１と室外ファンモーター３の回転数に基づくユニット容量と、ユニットから発せられるユニット騒音値及び冷凍サイクル装置の効率（以下、「ユニット効率」という）との相関について図２及び図３を参照しながら説明する。
図２に示すように、ユニット容量が大きくなるに従ってユニット騒音値が高くなる。また、図３に示すように、ユニット容量を小さくしていった場合には、ユニット騒音値が低下し、これに伴ってユニット効率も低下する。逆にユニット容量を大きくしていったときには、ユニット効率は徐々に高くなってＭＡＸを超えたときに低下し、一方、ユニット騒音値はユニット容量に比例して高くなる。
【００１５】
そこで、本実施の形態においては、冷凍サイクル装置の運転中にユニットから発生する騒音値を低下させるために、以下に示す各モードが制御回路１１に設定されている。例えば制御回路１１には、圧縮機１の周波数を負荷（設定温度）に応じて設定（上限値なし）し、室外ファンモーター３の周波数を通常運転時より低くするモードＡと、圧縮機１の周波数の上限値を抑制し、室外ファンモーター３の周波数を通常運転時と同じにするモードＢと、圧縮機１の周波数の上限値を抑制し、室外ファンモーター３の周波数を通常運転時より低くするモードＣとが設定されている。
【００１６】
圧縮機１の周波数の上限値を抑制するとは、圧縮機１を定格容量で運転しているときの周波数よりも低い周波数にすることである。室外ファンモーター３の周波数を通常運転時より低くするとは、通常運転時の室外ファンモーター３の周波数より低い周波数にすることである。
【００１７】
制御回路１１は、例えば、操作部１４により時刻毎に低騒音化のためのモードが入力されると、図７に示すように、時刻毎にモードを関連づけたスケジュールを作成しメモリ（図示せず）に格納する。そのスケジュールとタイマー１５とでスケジュールタイマーが構成される。なお、図７に示す時刻毎のモードの設定は、一例であって、限定されるものではない。制御回路１１は、タイマー１５の計時から時刻が変わったと判定したときに、その時刻に設定されたモードに基づいて圧縮機駆動回路１２及び室外ファンモーター駆動回路１３を制御する。
【００１８】
モードＡでは、室外ファンモーター３の周波数を低下させることで低騒音化を図り、圧縮機１の周波数の上限値を低下させることがないため、冷却能力は低下することはない。モードＢでは、圧縮機１の周波数の上限値を抑制しているため、消費電力が低下し、ＣＯＰを落とすことなく低騒音化となる。また、モードＣでは、圧縮機１の周波数の上限値を低下させ、更に室外ファンモーター３の周波数を落とすことで、冷却能力とＣＯＰの両方が低下するが、最も低騒音化となる。
【００１９】
圧縮機駆動回路１２及び室外ファンモーター駆動回路１３は、交流電源１６からの交流電圧を直流電圧に変換する整流部と、整流部から出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバーター部を有している。圧縮機駆動回路１２は、制御回路１１からの指示に基づいて圧縮機１の周波数を判定し、判定した周波数で圧縮機１が回転するように、インバーター部を駆動する。室外ファンモーター駆動回路１３は、前記と同様に、制御回路１１からの指示に基づいて室外ファンモーター３の周波数を判定し、判定した周波数で室外ファンモーター３が回転するように、インバーター部を駆動する。
【００２０】
次に、本実施の形態の冷凍サイクル装置の動作を図４乃至図６に示すフローチャート、図７に示すスケジュールに基づいて説明する。
図４は実施の形態に係る冷凍サイクル装置のモードＡにおける動作を示すフローチャート、図５は図４に続くモードＢにおける動作を示すフローチャート、図６は図５に続くモードＣにおける動作を示すフローチャートである。
なお、制御回路１１には、操作部１４の操作によって設定された図７のスケジュールが設定されているものとする。
【００２１】
制御回路１１は、操作部１４の操作による運転開始の信号が入力されると（Ｓ１）、タイマー１５の計時から現在の時刻を判定し、その時刻にモードＡが設定されているかどうかを判定する（Ｓ２）。制御回路１１は、その時刻にモードＢが設定されていると判定したときにはＳ７に進み、その時刻にモードＣが設定されていると判定したときにはＳ１２に進むが、例えば時刻（５時）にモードＡが設定されていると判定したときには、圧縮機１の周波数を負荷（設定温度）に応じて設定する指示を圧縮機駆動回路１２に出力する（Ｓ３）。次いで、制御回路１１は、室外ファンモータ３の周波数を通常運転時より低い周波数に設定する指示を室外ファンモーター駆動回路１３に出力する（Ｓ４）。その後、制御回路１１は、タイマー１５の計時による時刻に対してモードＡが設定されているかどうかを判定し（Ｓ５）、モードＡが設定されているときには、Ｓ３に戻ってモードＡが終了するまで動作を繰り返す。
【００２２】
一方、圧縮機駆動回路１２は、前述した指示を受けたときには、圧縮機１の定格容量を超えない範囲内で、かつ負荷（設定温度）に応じて圧縮機１が回転するように、インバーター部を駆動する。室外ファンモーター駆動回路１３は、制御回路１１からの指示に基づいて室外ファンモーター３の周波数を判定し、判定した周波数で室外ファンモーター３が回転するように、インバーター部を駆動する。この場合は、室外ファンモーター３の周波数を低下させることで低騒音化を図り、圧縮機１の周波数の上限値を低下させることがないため、冷却能力は低下することはない。
【００２３】
制御回路１１は、Ｓ５において、モードＡが終了したと判定したときには、タイマー１５の計時による時刻（１０時）にモードＢ又はＣの何れかが設定されているかどうかを判定する（Ｓ６）。制御回路１１は、その時刻にモードＣが設定されていると判定したときにはＳ１３に進むが、その時刻（１０時）にモードＢが設定されていると判定したときには、圧縮機１の周波数に上限値を設定する指示を圧縮機駆動回路１２に出力する（Ｓ８）。次いで、制御回路１１は、ファンモータ３の周波数を通常運転時と同様の指示を室外ファンモーター駆動回路１３に出力する（Ｓ９）。その後、制御回路１１は、タイマー１５の計時による時刻にモードＢが設定されているかどうかを判定し（Ｓ１０）、モードＢが設定されているときには、Ｓ８に戻ってモードＢが終了するまで動作を繰り返す。
【００２４】
一方、圧縮機駆動回路１２は、前述した指示を受けたときには、圧縮機１の定格容量より低い容量の範囲内で、かつ負荷（設定温度）に応じて圧縮機１が回転するように、インバーター部を駆動する。室外ファンモーター駆動回路１３は、制御回路１１からの指示に従って室外ファンモーター３が通常運転時と同じ周波数により回転するように、インバーター部を駆動する。この場合は、圧縮機１の周波数の上限値を抑制しているため、モードＡと比べ、消費電力が低下し、ＣＯＰを落とすことなく、より低騒音化を図ることができる。
【００２５】
制御回路１１は、Ｓ１０において、モードＢが終了したと判定したときには、タイマー１５の計時による時刻（１７時）にモードＡ又はＣの何れかが設定されているかどうかを判定する（Ｓ１１）。制御回路１１は、その時刻にモードＣが設定されていると判定したときにはＳ１３に進むが、その時刻（１７時）にモードＡが設定されていると判定したときには、Ｓ３に戻って、前述した動作を繰り返す。この場合も、前述したように、室外ファンモーター３の周波数を低下させることで低騒音化を図り、圧縮機１の周波数の上限値を低下させることがないため、冷却能力は低下することはない。
【００２６】
制御回路１１は、Ｓ５において、モードＡが終了したと判定したときには、タイマー１５の計時による時刻（２２時）にモードＢ又はＣの何れかが設定されているかどうかを判定する（Ｓ６）。制御回路１１は、その時刻にモードＢが設定されていると判定したときにはＳ８に進むが、その時刻（２２時）にモードＣが設定されていると判定したときには、Ｓ１３において、圧縮機１の周波数に上限値を設定する指示を圧縮機駆動回路１２に出力する。次いで、制御回路１１は、室外ファンモータ３の周波数を通常運転時より低い周波数に設定する指示を室外ファンモーター駆動回路１３に出力する（Ｓ１４）。その後、制御回路１１は、タイマー１５の計時による時刻にモードＣが設定されているかどうかを判定し（Ｓ１５）、モードＣが設定されているときには、Ｓ１３に戻ってモードＣが終了するまで動作を繰り返す。
【００２７】
一方、圧縮機駆動回路１２は、前述した指示を受けたときには、圧縮機１の定格容量より低い容量の範囲内で、かつ負荷（設定温度）に応じて圧縮機１が回転するように、インバーター部を駆動する。室外ファンモーター駆動回路１３は、制御回路１１からの指示に従って室外ファンモーター３が通常運転時より低い周波数で回転するように、インバーター部を駆動する。この場合は、圧縮機１の周波数の上限値を低下させ、更に室外ファンモーター３の周波数を落とすことで、冷却能力とＣＯＰの両方が低下するが、最も低騒音化となる。
【００２８】
以上のように本実施の形態においては、圧縮機１の周波数を負荷（設定温度）に応じて設定（上限値なし）し、室外ファンモーター３の周波数を通常運転時より低くするモードＡと、圧縮機１の周波数の上限値を抑制し、室外ファンモーター３の周波数を通常運転時と同じにするモードＢと、圧縮機１の周波数の上限値を抑制し、室外ファンモーター３の周波数を通常運転時より低くするモードＣを用いて、使用者が任意に設定した時刻毎に圧縮機と室外ファンモーターを制御するようにしている。このため、冷凍サイクル装置としての冷却能力及び効率の低下を最小限に抑えながら騒音低下を図ることができる。
また、時刻毎にモードＡ、Ｂ、Ｃを任意に設定できるようにしているので、ユーザーのニーズに応じた騒音低下のための運転が実現可能になる。
【００２９】
また、時刻毎にモードＡ、Ｂ、Ｃを任意に設定できるようにしているので、夜間運転時など冷却能力が必要ない場合にはモードＢを選択し、昼間運転時など冷却能力が必要だが、騒音値を抑制したい場合などにはモードＡを選択する、というように３つのモードをユーザーのニーズに合わせて組み替えることが可能になる。
【００３０】
なお、実施の形態では、スケジュールとタイマー１５を用いてスケジュールタイマーとしたが、ハード構成のスケジュールタイマーを制御回路１１と接続して用いるようにしても良い。
【００３１】
また、実施の形態では、冷房運転のみとする冷凍サイクル装置について述べたが、これに限定されるものではなく、冷媒回路に四方弁を設けて暖房運転も可能な冷凍サイクル装置でも良い。
【符号の説明】
【００３２】
１  圧縮機、２  凝縮器、３  室外ファンモーター、４  膨張弁、５  蒸発器、６冷媒管、７  水管、１１  制御回路、１２  圧縮機駆動回路、１３  室外ファンモーター駆動回路、１４  操作部、１５  タイマー、１６  交流電源。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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