(57)【要約】【課題】容量固定の絞り装置を備えた空気調和装置は、運転を開始すると絞り装置より脈動音が発生し、条件によってはこの様な状態が長く続き、この騒音により不快に感じられるという問題があった。【解決手段】凝縮器１２と、容量固定の絞り装置１３と、蒸発器１４と、圧縮機１１とを環状に配管して冷凍サイクルを構成し、凝縮器には放熱のために付帯される凝縮器ファン１５を有し、かつ凝縮器ファン、圧縮機等を制御する制御手段２０を具備したものであって、制御手段は運転開始時における絞り装置内の冷媒流動様式が、圧力変動の大きな冷媒流動様式となる乾き度を短時間で通過できるように凝縮器ファン１５の送風容量を運転制御するものである。【選択図】  図１
2005009819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝縮器と容量固定の絞り装置と蒸発器と圧縮機とを有して冷凍サイクルを構成し、前記凝縮器には放熱用の送風手段を有し、かつ前記送風手段、前記圧縮機等を制御する制御手段を具備した空気調和装置であって、前記制御手段は、運転開始時における前記絞り装置内の冷媒流動様式が、圧力変動の大きな冷媒流動様式となる乾き度を短時間で通過できるように運転制御することを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
凝縮器と、容量固定の絞り装置と、蒸発器と、圧縮機とを有して冷凍サイクルを構成し、前記凝縮器には放熱のために付帯される送風手段を有し、かつ前記送風手段、前記圧縮機等を制御する制御手段を具備した空気調和装置であって、前記制御手段は運転開始時における前記絞り装置内の冷媒流動様式が、圧力変動の大きな冷媒流動様式となる乾き度を短時間で通過できるように前記送風手段の送風容量を運転制御することを特徴とする空気調和装置。
【請求項３】
凝縮器と、容量固定の絞り装置と、蒸発器と、圧縮機とを有して冷凍サイクルを構成し、前記凝縮器には放熱のために付帯される送風手段と、冷凍サイクル運転時において前記凝縮器出口の過冷却度を検知または推定する検知推定手段とを具備した空気調和装置であって、少なくとも前記圧縮機の起動から前記検知推定手段で検知推定された過冷却度が所定値より大きくなるまでは、前記圧縮機の運転開始時において運転モードなどに基づいて指示された前記送風手段の運転容量に比べて前記送風手段の運転容量を小さくして運転することを特徴とする空気調和装置。
【請求項４】
凝縮器と容量固定の絞り装置と蒸発器と圧縮機とを有して冷凍サイクルを構成し、前記凝縮器と前記蒸発器には放熱のために付帯される送風手段をそれぞれ有し、前記送風手段、前記圧縮機等を制御する制御手段を具備した空気調和装置であって、前記制御手段は、運転開始時における前記絞り装置内の冷媒流動様式が、圧力変動の大きな冷媒流動様式となる乾き度を短時間で通過できるように、前記凝縮器の過冷却度、または前記蒸発器の過熱度、または前記圧縮機の冷媒の吐出温度が得られるように運転制御することを特徴とする空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和装置に関し、特に運転開始時に容量固定の絞り装置から発生する冷媒脈動音の抑制に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、容量固定の絞り装置を備えた空気調和装置は、運転開始すると絞り装置内の冷媒の乾き度が徐々に変化していく過程で、圧力変動が大きくなり絞り装置より脈動音が発生するものである（例えば、特許文献１参照）。図５は、容量固定の絞り装置を備えた空気調和装置の冷凍サイクルの構成図である。
【０００３】
空気調和装置は、冷凍サイクルを構成する主要素の電動圧縮機１と凝縮器２と容量固定の絞り装置３と蒸発器４とを配管で環状に接続し、さらに凝縮器ファン５と蒸発器ファン４ａを有している。そして、電動圧縮機１により圧縮された冷媒は、凝縮器２に運ばれ、凝縮器ファン５より送風を得た凝縮器２で熱交換して液化した後、容量固定の絞り装置３により減圧され、蒸発器４に運ばれて蒸発器内で気化し、電動圧縮機１に戻る。一方、蒸発器ファン４ａにより吸気された空気が蒸発器４に流入し、蒸発器５を通過する際、冷媒と熱交換し冷却されて冷風となる。
【０００４】
このような空気調和装置において、絞り装置３で減圧される冷媒は図６のグラフＡで示すように、徐々に乾き度が変化してゆき、そして図７に矢印で示すように絞り装置内を流れる冷媒流動様式が乾き度により変化してゆき、その過程で圧力変動が大きくなる範囲があって脈動が大きくなる状態になり、絞り装置３より脈動音が発生して騒音となる。そして、この様な状態は運転モードや、外気温、室温条件などによっては長く続き、この騒音により不快を感じるという問題があった。
【０００５】
また、この様な音の発生を抑えるべく従来の空気調和装置は、絞り装置に多孔質材を入れ込むなどの構造的な消音装置を用いており、部品の複雑化によるコストアップを伴っていた。また、仕様によっては依然として音が発生してしまうという問題を有していた。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３１１５７３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、絞り装置から発生する冷媒脈動音を運転制御により抑えることのできる空気調和装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、凝縮器と容量固定の絞り装置と蒸発器と圧縮機とを有して冷凍サイクルを構成し、前記凝縮器には放熱のために付帯される送風手段を有し、かつ前記送風手段、前記圧縮機等を制御する制御手段を具備した空気調和装置であって、前記制御手段は、運転開始時における前記絞り装置内の冷媒流動様式が、圧力変動の大きな冷媒流動様式となる乾き度を短時間で通過できるように運転制御するものである。
【０００９】
上記手段によれば、絞り装置内における冷媒の圧力変動の大きな流動様式の発生を抑え、運転開始時における絞り装置からの冷媒脈動音の発生を抑えた空気調和装置が得られる。
【００１０】
また、本発明は、凝縮器と、容量固定の絞り装置と、蒸発器と、圧縮機とを有して冷凍サイクルを構成し、前記凝縮器には放熱のために付帯される送風手段を有し、かつ前記送風手段、前記圧縮機等を制御する制御手段を具備した空気調和装置であって、前記制御手段は運転開始時における前記絞り装置内の冷媒流動様式が、圧力変動の大きな冷媒流動様式となる乾き度を短時間で通過できるように前記送風手段の送風容量を運転制御するものである。
【００１１】
上記手段によれば、制御手段により制御された送風手段は、例えば送風容量を起動時に減少させることによって、まず凝縮能力を低下させ、その後送風容量を性能発揮最適容量に変化することで急激に凝縮能力を上昇させ、絞り装置内の冷媒の乾き度の変化を図６のグラフＢに示すような変化にし、絞り装置内の流動様式が圧力変動の大きな流動様式となる乾き度を短時間で通過させることが可能となり、絞り装置内を通る冷媒の圧力変動の大きな流動様式の発生を抑え、運転開始時における絞り装置からの冷媒脈動音の発生を抑えた空気調和装置が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の目的は各請求項に記載した構成を実施の形態の要部とすることにより達成できるので、以下には請求項１から４に対応する一実施例についての詳細を、図１〜図４、図６、図７を参照して説明し、併せて効果について述べて本発明の実施の形態についての説明とする。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における空気調和装置の制御系統と冷凍サイクルの構成図である。空気調和装置は、冷凍サイクルを構成する主要素である容量可変の電動圧縮機１１と凝縮器１２と容量固定の絞り装置１３と蒸発器１４とを配管で環状に接続し、さらに回転数を変化させられる送風手段である容量可変式の凝縮器ファン１５と蒸発器ファン１６を有している。そして、電動圧縮機１１により圧縮され吐き出された冷媒は、凝縮器１２に運ばれ、凝縮器ファン１５から熱交換の促進のため送風を得た凝縮器１２で熱交換して液化した後、容量固定の絞り装置１３により減圧され、蒸発器１４に運ばれて蒸発器内で気化し、電動圧縮機１１に戻る。一方、蒸発器ファン１６により吸気された空気が蒸発器１４に流入し、蒸発器１５を通過する際、冷媒と熱交換し冷却されて冷風となる。
【００１４】
この空気調和装置の運転の制御系統は図１に示すように、圧縮機運転制御手段１７、凝縮器ファン運転制御手段１８、時間を計るタイマー部１９、空気調和装置全体を制御する冷房の運転モード、これに対応しての設定温度に対し、外気温度センサ（図示せず）から取りこんだ外気温度との差、および室内温度センサ（図示せず）から取りこんだ室内温度との差に基き制御する制御手段２０で構成され、これらはマイクロコンピュータおよびその周辺回路で構成されている。そして、制御手段２０は以下に説明する動作をするための制御シーケンスを実行するプログラムを内蔵している。
【００１５】
また、制御手段２０は、運転開始時における絞り装置１３より発生する冷媒の脈動音を抑えるため絞り装置１３内を流れる冷媒の流動様式が、図６のグラフＢのように圧力変動の大きな流動様式となる乾き度を短時間で通過させるのに必要な過冷却が凝縮器１２において得るのに要する時間を予め記憶部に格納しており、この時間がタイマー部１９により管理され、凝縮器ファン運転制御手段１８が電動圧縮機１１の運転開始より所定時間は、凝縮器ファン１５を性能発揮最適ファン容量に比べて小さくした容量の回転数に下げて運転し、その時間経過後は凝縮器ファン１５を性能発揮最適ファン容量の回転数に増大するように構成している。
【００１６】
上記実施の形態において、制御手段２０の動作のうち本発明に関係する部分の動作を説明する。制御手段２０による圧縮機運転制御手段１７により電動圧縮機１１が運転されると、制御手段２０が電動圧縮機１１の運転開始を検出し、それと同時にタイマー部１９をスタートさせる。また、電動圧縮機１１が容量可変式の場合は、制御手段２０が最適性能発揮運転周波数になったことを検出し、それと同時にタイマー部１９をスタートさせる。
【００１７】
一方、制御手段２０が電動圧縮機１１の運転開始を検出すると、凝縮器ファン運転制御手段１８では性能発揮最適容量よりファン容量を減少させるべく、回転数を下げた状態で凝縮器ファン１５を運転させる。このことは、冷媒の乾き度の変化を示す図６におけるグラフＢのＢ１の部分に相当する。そして、タイマー部１９が所定時間でタイムアップすると同時に凝縮器ファン運転制御手段１８により性能発揮最適ファン容量へ凝縮器ファン１５の回転数を増大させる。このことは、絞り装置１３内の冷媒の乾き度の変化を示す図６におけるグラフＢのＢ１の部分に相当し、これにより絞り装置１３内の冷媒流動様式が圧力変動の大きな流動様式となる範囲の乾き度を短時間で通過させることが可能となる。
【００１８】
従って、圧力変動の大きな冷媒流動様式の発生を抑え、運転開始時における絞り装置１３からの冷媒脈動音の発生を抑えることができる。
【００１９】
なお、タイマー部１９の時間は、凝縮器１２で過冷却度（サブクール）が所定量を得るのに要する時間であり、例えば運転モードに基き外気温、室温の条件などに応じて実験的に求めて制御手段２０に記憶してあり、使用者が空気調和装置を運転する時に、運転モードの設定と同時に設定温度を設定するので、これに基き制御手段２０は外気温度センサ（図示せず）から取りこんだ外気温度との差、および室内温度センサ（図示せず）から取り込んだ室内温度との差などの条件に対応して時間を、記憶部より取り出して使用するものである。
【００２０】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における空気調和装置の制御系統と冷凍サイクルの構成図である。実施の形態１の発明と同一構成並びに作用効果を奏するところには図１と同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【００２１】
凝縮器１２に設け、その中央部の冷媒飽和温度を検出する凝縮器中央温度センサ６の検出温度を取り込む凝縮器中央温度検出部２１を、そして凝縮器１２に設け、その出口の冷媒温度を検出する凝縮器出口温度センサ７の検出温度を取り込む凝縮器出口温度検出部２２を、それぞれ制御手段２０ａに接続している。
【００２２】
また、制御手段２０ａは、運転開始時における絞り装置１３より発生する冷媒脈動音を抑えるため絞り装置１３内を流れる冷媒の流動様式が図６のグラフＢのように圧力変動の大きな流動様式となる乾き度を短時間で通過させるのに必要な過冷却が凝縮器１２において得られるように、凝縮器中央温度センサ６の検出した凝縮器中央温度と、凝縮器出口温度センサ７の検出した凝縮器出口温度との温度差Ｔｓｃを運転モードに基き外気温、室温条件などに応じて実験的に求めて予め記憶部に格納しており、この温度差Ｔｓｃと設定値との比較に基き凝縮器ファン運転制御手段１８が電動圧縮機１１の運転開始時は凝縮器ファン１５を性能発揮最適ファン容量に比べて小さくした容量の回転数に下げて運転し、その後は凝縮器ファン１５を性能発揮最適ファン容量の回転数に増大するように構成している。
【００２３】
上記実施の形態において、制御手段２０ａの動作のうち本発明に関係する部分の動作を説明する。制御手段２０ａによる圧縮機運転制御手段１７により電動圧縮機１１が運転されると、制御手段２０ａが電動圧縮機１１の運転開始を検出し、それと同時に凝縮器ファン運転制御手段１８では性能発揮最適容量よりファン容量を減少させた回転数に下げた状態で凝縮器ファン１５を運転させる。
【００２４】
そして、制御手段２０ａは、凝縮器中央温度センサ６の検出した凝縮器中央温度と、凝縮器出口温度センサ７の検出した凝縮器出口温度との差から凝縮器１２の過冷却度（サブクール）の演算を行い、前記温度差Ｔｓｃが制御手段２０ａに記憶してある設定値以上になると、凝縮器ファン運転制御手段１８により性能発揮最適ファン容量へ凝縮器ファン１５の回転数を増大させる。これにより絞り装置１３内の冷媒流動様式が圧力変動の大きな流動様式となる乾き度を短時間で通過させることが可能となる。
【００２５】
従って、絞り装置内における冷媒の流動様式が、過冷却度がわかることでより正確に推定検知でき圧力変動の大きな流動様式となる乾き度を短時間で通過させることが可能となり、圧力変動の大きな流動様式の発生を抑え、運転開始時における絞り装置からの冷媒脈動音の発生を抑え精度を上げられる。
【００２６】
なお、凝縮器１２の温度差Ｔｓｃは、過冷却度が所定量とれる間であり、運転モードに基き外気温、室温条件などに応じて実験的に求めて制御手段２０ａに予め記憶してあり、運転モードの設定に基き制御手段２０ａは外気温度センサ（図示せず）から取り込んだ外気温度、室内温度センサ（図示せず）から取り込んだ室内温度などの条件に対応して過冷却度を、記憶部より取り出して使用するものである。
【００２７】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における空気調和装置の制御系統と冷凍サイクルの構成図である。実施の形態１の発明と同一構成並びに作用効果を奏するところには図１と同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【００２８】
図３に示す冷凍サイクル系統図において、蒸発器１４に設け、その中央部の冷媒飽和温度を検出する蒸発器中央温度センサ９の検出温度を取り込む蒸発器中央温度検出部２３を、そして蒸発器１４の出口に設け、その冷媒温度を検出する蒸発器出口温度センサ１０の検出温度を取り込む凝縮器出口温度検出部２４を、それぞれ制御手段２０ｂに接続している。
【００２９】
また、制御手段２０ｂは、運転開始時における絞り装置１３より発生する冷媒脈動音を抑えるため絞り装置１３内を流れる冷媒の流動様式が図６のグラフＢのように圧力変動の大きな流動様式になる乾き度を短時間で通過させるのに必要な過熱度（スーパーヒート）が蒸発器１４において得られるように、蒸発器中央温度センサ９の検出した蒸発器中央温度と、蒸発器出口温度センサ１０の検出した蒸発器出口温度との温度差Ｔｓｈを運転モードに基き外気温、室温条件などに応じて実験的に求めて予め記憶部に格納しており、この温度差Ｔｓｃと設定値との比較に基き凝縮器ファン運転制御手段１８が電動圧縮機１１の運転開始時は凝縮器ファン１５を性能発揮最適ファン容量に比べて小さくした容量の回転数に下げて運転し、その後は凝縮器ファン１５を性能発揮最適ファン容量の回転数に増大するように構成している。
【００３０】
上記実施の形態において、制御手段２０ｂの動作のうち本発明に関係する部分の動作を説明する。制御手段２０ｂによる圧縮機運転制御手段１７により電動圧縮機１１が運転されると、制御手段２０ｂが電動圧縮機１１の運転開始を検出し、それと同時に凝縮器ファン運転制御手段１８では性能発揮最適容量よりファン容量を減少させた回転数に下げた状態で凝縮器ファン１５を運転させる。
【００３１】
そして、制御手段２０ｂは、蒸発器中央温度センサ９の検出した蒸発器中央温度と、蒸発器出口温度センサ１０の検出した蒸発器出口温度との温度差Ｔｓｈから蒸発器１４の過熱度（スーパーヒート）の演算を行い、前記温度差Ｔｓｈが制御手段２０ｂに記憶してある設定値以上になると、凝縮器ファン運転制御手段１８により性能発揮最適ファン容量へ凝縮器ファン１５の回転数を増大させる。これにより絞り装置１３内の冷媒流動様式が圧力変動の大きな流動様式となる乾き度を短時間で通過させることが可能となる。
【００３２】
従って、絞り装置内における冷媒の流動様式が、過熱度がわかることでより正確に推定検知でき圧力変動の大きな流動様式となる乾き度を短時間で通過させることが可能となり、圧力変動の大きな流動様式の発生を抑え、運転開始時における絞り装置内の冷媒脈動音の発生を抑えることができる。
【００３３】
なお、蒸発器１４の温度差Ｔｓｈは、過熱度が所定量とれる間であり、運転モードに基き外気温、室温条件などに応じて実験的に求めて制御手段２０ｂに予め記憶してあり、運転モードの設定に基き制御手段２０ｂは外気温度センサ（図示せず）から取り込んだ外気温度、室内温度センサ（図示せず）から取り込んだ室内温度などの条件に対応して温度差Ｔｓｈを、記憶部より取り出して使用するものである。
【００３４】
（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４における空気調和装置の制御系統と冷凍サイクルの構成図である。実施の形態１の発明と同一構成並びに作用効果を奏するところには図１と同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【００３５】
図４に示す冷凍サイクル系統図において、圧縮機１１の出口に設け、吐出部温度である冷媒の出口温度を検出する圧縮機吐出温度センサ８の検出温度を取り込む吐出温度検出部２５を制御手段２０ｃに接続している。
【００３６】
また、制御手段２０ｃは、運転開始時における絞り装置１３より発生する冷媒の脈動音を抑えるため絞り装置１３内を流れる冷媒の流動様式が図６のグラフＢのように圧力変動の大きな流動様式となる乾き度を短時間で通過させるのに必要な過冷却が凝縮器１２において得らた場合に温度上昇する、圧縮機１１の出口温度センサ６の検出した圧縮機の吐出部温度を、運転モードに基き外気温、室温条件などに応じて実験的に求めて予め記憶部に格納しており、この吐出部温度Ｔｄと設定値との比較に基き凝縮器ファン運転制御手段１８が電動圧縮機１１の運転開始時は凝縮器ファン１５を性能発揮最適ファン容量に比べて小さくした容量の回転数に下げて運転し、その後は凝縮器ファン１５を性能発揮最適ファン容量の回転数に増大するように構成している。
【００３７】
上記実施の形態において、制御手段２０ｃの動作のうち本発明に関係する部分の動作を説明する。制御手段２０ｃによる圧縮機運転制御手段１７により電動圧縮機１１が運転されると、制御手段２０ｃが電動圧縮機１１の運転開始を検出し、それと同時に凝縮器ファン運転制御手段１８では性能発揮最適容量よりファン容量を減少させた回転数に下げた状態で凝縮器ファン１５を運転させる。
【００３８】
そして、制御手段２０ａは吐出温度検出部２５により吐出部温度Ｔｄの監視を行ない、吐出部温度Ｔｄが記憶してある設定値以上になると、凝縮器ファン運転制御手段１８により性能発揮最適ファン容量へ凝縮器ファン１５の回転数を増大させる。これにより絞り装置１３内の冷媒流動様式が圧力変動の大きな流動様式となる乾き度を短時間で通過させることが可能となる。
【００３９】
従って、推定で冷媒の流動様式が検知でき、圧力変動の大きな流動様式となる乾き度を短時間で通過させることが可能となり、圧力変動の大きな冷媒流動様式の発生を抑え、運転開始時における絞り装置からの冷媒脈動音の発生を抑えることができる。
【００４０】
なお、前記吐出部温度Ｔｄは、凝縮器１２で過冷却度（サブクール）が所定量、得られたた場合に上昇する推定の温度であり、運転モードに基き外気温、室温条件などに応じて実験的に求めて制御手段２０ｃに記憶してあり、運転モードの設定に基き制御手段２０ｃは外気温度センサ（図示せず）から取り込んだ外気温度、室内温度センサ（図示せず）から取り込んだ室内温度などの条件に対応して吐出部温度を記憶部より取り出して使用するものである。
【００４１】
なお、上記各実施の形態において、制御手段２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃと凝縮器ファン運転制御手段１８は、凝縮器ファン１５のファン容量制御を、性能発揮最適ファン容量より下げたファン容量と性能発揮最適ファン容量とにして、騒音発生を少なくしているが、反対に性能発揮最適ファン容量とこれより増大させたファン容量に制御して、図６に示すグラフＣのようにＣ１の部分で性能発揮最適ファン容量にし、Ｃ２の部分で性能発揮最適ファン容量より増大させたファン容量にして絞り装置１３内の冷媒の乾き度の変化を示す図６におけるグラフＣのようになるように凝縮器での過冷却度、蒸発器の過熱度、吐出部温度が得られるようにしても良いものである。
【００４２】
また、上記各実施の形態では、冷凍サイクルを冷房に利用する例で説明したが、冷房、暖房にも利用できるヒートポンプ方式に適用しても本発明を実施できるものである。
【００４３】
【発明の効果】
上記から明らかなように、本発明によれば、運転開始時における容量固定の絞り装置から発生する冷媒脈動音を抑えることができるとともに、従来例で使用した絞り装置に設けた防音材を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における空気調和装置の制御系統と冷凍サイクルの構成図
【図２】同実施例２における空気調和装置の制御系統と冷凍サイクルの構成図
【図３】同実施例３における空気調和装置の制御系統と冷凍サイクルの構成図
【図４】同実施例４における空気調和装置の制御系統と冷凍サイクルの構成図
【図５】従来例の空気調和装置における冷凍サイクルの構成図
【図６】従来例と本発明の空気調和装置の絞り装置内を通る冷媒の乾き度と時間の関係を示す図
【図７】空気調和装置の運転開始時における絞り装置内の冷媒の乾き度の変化を示す図
【符号の説明】
１１  電動圧縮機
１２  凝縮器
１３  絞り装置
１４  蒸発器
１５  凝縮器用送風機（送風手段）
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ  制御手段
【図１】
2005009819.tif 000003
【図２】
2005009819.tif 000004
【図３】
2005009819.tif 000005
【図４】
2005009819.tif 000006
【図５】
2005009819.tif 000007
【図６】
2005009819.tif 000008
【図７】
2005009819.tif 000009