(57)【要約】  【課題】容量調整機構を有する圧縮機を用いた冷凍サイクルにおいて、開閉弁の開閉制御により、圧縮機の冷媒循環量を制御し、空調運転の快適性向上を図る。  【解決手段】非旋回スクロールと旋回スクロールとの両渦巻状のラップを互いに噛合わせ、スクロールの中心方向に向け容積を変更する可動の圧縮室を形成し、非旋回スクロールに、同非旋回スクロールを旋回スクロールに対し軸線方向に可動させる可動装置を設け、可動装置により、圧縮室が実質的に低容量と高容量とに切替え稼働される容量調整機構を備えた圧縮機と、室外熱交器と、膨張弁と、室内熱交器とを順次連結し冷凍サイクルを形成してなる空気調和機であって、圧縮機の吸入管と可動装置との間に開閉弁を接続し、同開閉弁を当該空気調和機の運転負荷に応じて設定された短周期の時間配分により開閉制御する  【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非旋回スクロールと旋回スクロールとの両渦巻状のラップを互いに噛合わせ、スクロールの中心方向に向け容積を変更する可動の圧縮室を形成し、前記非旋回スクロールに、同非旋回スクロールを前記旋回スクロールに対し軸線方向に可動させる可動装置を設け、同可動装置により、前記圧縮室が実質的に低容量と高容量とに切替え稼働される容量調整機構を備えた圧縮機と、室外熱交器と、膨張弁と、室内熱交器とを順次連結し冷凍サイクルを形成してなる空気調和機であって、
前記圧縮機の吸入管と前記可動装置との間に開閉弁を接続してなることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記開閉弁を当該空気調和機の運転負荷に応じて設定された短周期の時間配分により開閉制御してなることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記開閉弁の作動は、所定時間内の開閉動作を１サイクルとし、開時間（容量が低容量）と閉時間（容量が高容量）の割合を制御してなることを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記開閉弁が開状態の時、前記室外側熱交器に送風する室外送風機を停止してなることを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機。
【請求項５】
前記開閉弁の開閉時間の割合を、被空調室の温度および、または湿度と予め設定された設定温度および、または設定湿度との差に応じて制御してなることを特徴とする請求項１乃至３に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機に係わり、より詳しくは、容量調整機構を有する圧縮機を用いた冷凍サイクルにおいて、開閉弁の開閉制御により、圧縮機の冷媒循環量を０％と１００％の時分割制御を行い、回路構成を簡略化し、空調運転の快適性向上を図り、同時に室外送風機のＯＮ／ＯＦＦ制御により省エネの向上を図る制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
容量調整機構を備えたスクロール式機械（圧縮機）には図５（Ａ）、（Ｂ）に示すようなものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
非旋回スクロール部材３２を旋回スクロール部材２６に対して軸線方向に可動するように設け、非旋回スクロール部材に接続したピストン７０により両スクロール部材の翼先密封を解除して、機械の負荷解除を得る。ピストンに対面する圧力室９２を、吐出室４２と吸入室４４とにソレノイド弁７４を介して接続して設け、この圧力室が吐出室に対し接続された状態では非旋回スクロール部材が旋回スクロール部材に対し密封的に係合して１００％の容量が確保され図５（Ａ）、圧力室が吸入室に対し接続された状態では前記係合が解除され負荷解除図５（Ｂ）が得られることとした。ソレノイド弁をパルス幅調整モードで作動させて、機械容量を０％から１００％までの間で無限に制御する。
【０００４】
また、従来の容量調整機構を備えたスクロール圧縮機を用いた空気調和装置には、図６に示すようなものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
図６に示すように、圧縮機1'、凝縮器4'、膨張弁5'及び蒸発器6'により冷凍サイクルが構成され、圧縮機1'及び蒸発器6'を接続する吸入配管3'と、圧縮機1'及び凝縮器4'を接続する吐出配管2'とを電磁弁10' 及び8'を介してそれぞれ並列に連結し、さらに電磁弁10' 及び電磁弁8'を連結する配管と圧縮機1'の吐出側を配管14' で連結し、電磁弁10' 及び電磁弁8'をコントローラ50' により制御し、圧縮機1'の容量制御を行うようになされている。
【０００６】
また、前記吸入配管3'と吐出配管2'には、それぞれ圧力センサ16' 及び17' が設けられ、さらに前記蒸発器6'の出口側に温度センサ7'と、凝縮器4'の中間位置に温度センサ15' が設けられ、温度センサ7'は設定温度と比較し、膨張弁5'の開度を調整するよう信号線で接続されている。
【０００７】
そして、前記圧縮機1'の容量制御は、温度センサ7'、15' 及び圧力センサ16' 、17' の少なくとも一つ以上の信号から空気調和機の負荷状態を検知し、容量制御を行うコントローラ50' において検知された温度または圧力信号に基づいて、予め設定された時間配分に従って圧縮機1'の運転負荷を、全負荷または部分負荷に切替える。
【０００８】
全負荷から部分負荷への切替えは、容量制御施行用電磁弁10' を開き、容量制御停止用電磁弁8'を閉じる。切替え時間は空気調和機の吹出し温度変化および圧力変動が許容できる範囲により設定される。
【０００９】
しかし、上記構成の場合、容量制御を０％から１００％までの間で連続的に制御するため、複数のセンサの検出値により電磁弁10' 及び電磁弁8'を制御して圧縮機1'の容量制御を行っており、センサ数が多く互いに、より複雑な関係となっているため、回路が複雑で部品点数が多くコストアップになるという問題がある。
【００１０】
また、上記容量制御の代わりに、容量固定の通常の圧縮機を用い、圧縮機の電源をＯＮ／ＯＦＦして制御する方法もあるが、ＯＮ時の立上り時間が長くなり応答速度が遅く充分な制御ができないと考えられる。
【特許文献１】特開２００１−９９０７８号公報
【特許文献２】特開平１１−３２４９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記の問題点に鑑み、容量調整機構を有する圧縮機を用いた冷凍サイクルにおいて、開閉弁の開閉制御により、圧縮機の冷媒循環量を０％と１００％の時分割制御を行い、回路構成を簡略化し、空調運転の快適性向上を図り、同時に室外送風機のＯＮ／ＯＦＦ制御により省エネの向上を図る空気調和機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】
【００１２】
本発明は上述の課題を解決するため、非旋回スクロールと旋回スクロールとの両渦巻状のラップを互いに噛合わせ、スクロールの中心方向に向け容積を変更する可動の圧縮室を形成し、前記非旋回スクロールに、同非旋回スクロールを前記旋回スクロールに対し軸線方向に可動させる可動装置を設け、同可動装置により、前記圧縮室が実質的に低容量と高容量とに切替え稼働される容量調整機構を備えた圧縮機と、室外熱交器と、膨張弁と、室内熱交器とを順次連結し冷凍サイクルを形成してなる空気調和機であって、
前記圧縮機の吸入管と前記可動装置との間に開閉弁を接続してなる構成となっている。
【００１３】
また、前記開閉弁を当該空気調和機の運転負荷に応じて設定された短周期の時間配分により開閉制御してなる構成となっている。
【００１４】
また、前記開閉弁の作動は、所定時間内の開閉動作を１サイクルとし、開時間（低容量）と閉時間（高容量）の割合を、被空調室の室内温度と予め設定された室内設定温度との温度差に応じて制御してなる構成となっている。
【００１５】
また、前記開閉弁が開状態の時、前記室外側熱交器に送風する室外送風機を停止してなる構成となっている。
【００１６】
また、前記開閉弁の開閉時間の割合を、被空調室の湿度と予め設定された設定湿度との湿度差に応じて制御してなる構成となっている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、容量調整機構を有する圧縮機を用いた冷凍サイクルにおいて、開閉弁の開閉制御により、圧縮機の冷媒循環量を０％と１００％の時分割制御を行い、回路構成を簡略化し、空調運転の快適性向上を図り、同時に室外送風機のＯＮ／ＯＦＦ制御により省エネの向上を図ることができる空気調和機となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明による空気調和機の冷凍サイクルを示す構成図、図２は本発明による空気調和機の制御装置を適用する制御ブロック図、図３は開閉弁の開閉制御時間に対する圧縮容量の変化を示す説明図、図４は本発明による運転制御のフローチャートである。
【実施例１】
【００２０】
図１において、１は容量調整機構を有する圧縮機、２は冷媒の流れを切り換えることにより冷房運転または暖房運転を可能とする四方弁、３は室内熱交換器、４は膨張弁（電子膨張弁）、５は室外熱交換器でありこれらにより冷凍サイクルが構成される。６は前記室外熱交換器５を冷却する室外送風機、７は前記室内熱交換器５を冷却する室内送風機、８は後述する空気調和機を制御するための制御部（マイコン）である。
【００２１】
９は前記圧縮機１の非旋回スクロールに設けられた流体作動ピストンを制御する電磁弁からなる開閉弁で、同開閉弁９の開閉動作により、前記非旋回スクロールを可動し、圧縮室の実質的な圧縮容量（冷媒循環量）を零（０％）を含む低容量と全容量（１００％）を含む高容量の容量制御を行う。
【００２２】
１０は被空調室の室内温度を検出する室温センサ、１１は被空調室の室内湿度を検出する湿度センサ、１３は前記圧縮機１の吐出温度を検出する吐出温度センサ、１３は圧縮機の容量調整装置である。
【００２３】
上記構成において、図１に示すように、冷房運転時には、圧縮機１から吐出された冷媒は実線矢印に示す方向に循環される。このとき、室外熱交換器５は凝縮器として、室内熱交換器３は蒸発器としてそれぞれ機能し、膨脹弁４は蒸発器から出た高温高圧の液冷媒を減圧して凝縮器に供給し、適切な凝縮温度と冷媒の流量を得るよう制御される。
【００２４】
反対に、暖房運転時には、圧縮機１から吐出された冷媒は破線矢印に示す方向に循環される。このとき、室内熱交換器３は凝縮器として、室外熱交換器５は蒸発器としてそれぞれ機能し、膨脹弁４は凝縮器から出た高温高圧の液冷媒を減圧して蒸発器に供給し、適切な蒸発温度と冷媒の流量を得るよう制御される。
【００２５】
次に、前記開閉弁９の開閉動作による圧縮機１の制御及び前記室外送風機６の運転をＯＮ／ＯＦＦ制御する前記制御部８について説明をする。
【００２６】
前記制御部８には、図２で示すように、室温を検出する室温センサ１０と、室内の湿度を検出する湿度センサ１１と、前記圧縮機１の吐出温度を検出する吐出温度センサ１２とが接続されると共に、前記室外送風機６を駆動するファン駆動部６ａとが接続されている。
【００２７】
前記制御部８内には、前記室温センサ１０が検知した温度を、Ａ／Ｄ変換して検出する室温検出部８ａと、負荷の容量に応じて前記開閉弁９の開閉制御するため室温の境界値として、予め設定した設定温度ＴＳを記憶しておく室温設定部８ｂと、前記室温検出部８ａの検出値ＴＲと前記設定温度ＴＳとの温度差ΔＴＲを比較する室温比較部８ｃを備えている。
【００２８】
また、前記湿度センサ１１が検知した湿度を、Ａ／Ｄ変換して検出する湿度検出部８ｂと、負荷の容量に応じて前記開閉弁９の開閉制御するため湿度の境界値として、予め設定した設定湿度ＲＳを記憶しておく湿度設定部８ｅと、前記湿度検出部８ｄの検出値ＲＨと前記設定湿度ＲＳとの湿度差ΔＲＨを比較する湿度比較部８ｆを備えている。
【００２９】
また、前記吐出温度センサ１２が検知した吐出温度を、Ａ／Ｄ変換して検出する吐出温度検出部８ｇと、冷凍サイクル内の異常時の保護をする保護回路の作動を制御するため吐出温度ＴＤの境界値として、予め設定した設定吐出温度ＴＰとの温度差ΔＴＤとを比較する吐出温度比較部８ｍを備えている。
【００３０】
そして、前記室温比較部８ｃおよび、または前記湿度比較部８ｆからの出力信号に応じて前記開閉９を開または閉に切換える開閉弁の開閉制御部８ｊと、前記開閉弁９の開時間または閉時間を所定時間継続する時間を計測するタイマ８ｋとから構成されている。
【００３１】
また、前記開閉弁９の開閉に応じて前記室外送風機６を運転／停止制御する室外送風機ＯＮ／ＯＦＦ制御部８ｎとから構成されている。
【００３２】
尚、前記開閉弁９の開閉動作は、図３に示すように所定時間（例えば１５〜３０秒）内の開閉動作を１サイクルとし、開時間（圧縮容量が０％）と閉時間（圧縮容量が１００％）との割合を、被空調室の温度および、または湿度と予め設定された設定温度および、または設定湿度との差に応じて制御する。
【００３３】
次に、上記構成の制御装置の動作を図４のフローチャートを参照して説明する。
【００３４】
室温による制御の場合、運転がスタートすると、まず、ステップＳＴ１で室温を検出し、検出値ＴＲと設定温度ＴＳとの温度差ΔＴＲが予め設定された設定温度差以上かどうか比較判断され（ＳＴ２），以上であれば開閉弁が閉状態での通常運転（圧縮容量が１００％）をし（ＳＴ５），以下であれば開閉弁の開閉制御運転を行い（ＳＴ３），開閉弁が開時（圧縮容量が０％）のみ室外送風機６を停止する（ＳＴ４）。
【００３５】
また、湿度による制御の場合、ステップＳＴ６で湿度を検出し、検出値ＲＨと設定湿度ＲＳとの湿度差ΔＲＨが予め設定された設定湿度差以上かどうか比較判断され（ＳＴ７），以上であれば開閉弁が閉状態での通常運転（圧縮容量が１００％）をし（ＳＴ５），以下であれば開閉弁の開閉制御運転を行い（ＳＴ８），開閉弁が開時のみ室外送風機６を停止する（ＳＴ９）。
【００３６】
以上に説明したように、容量調整機構を有する圧縮機を用いた冷凍サイクルにおいて、開閉弁の開閉制御を行うことにより、圧縮機の容量（冷媒循環量）を制御し、空調運転の快適性向上及び省エネの向上を図ることができる空気調和機となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による空気調和機の冷凍サイクルを示す構成図である。
【図２】本発明による空気調和機の制御を示すブロック図である。
【図３】電磁弁のＯＮ／ＯＦＦ制御時間に対する圧縮容量の変化を示す説明図である。
【図４】本発明による空気調和機の制御手順を示すフローチャートである。
【図５】従来例による空気調和機の制御を示すブロック図である。
【図６】従来例による空気調和機の制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１  圧縮機
２  四方弁
３  室内熱交換器
3a  室内熱交温度センサ
４  膨脹弁
５  室外熱交換器
６  室外送風機
6a  ファン駆動部
７  室内送風機
８  制御部
8a  室温検出部
8b  室温設定部
8c  室温比較部
8d  湿度検出部
8e  湿度設定部
8f  湿度比較部
8j  開閉弁開閉制御部
8n  室外送風機ＯＮ／ＯＦＦ制御部
8k  タイマ
９  開閉弁（電磁弁）
10  室温センサ
11  湿度センサ
【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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