(57)【要約】【課題】受液器を設けない場合でも、冷房運転停止時に、冷媒配管に貯留される冷媒量および室外熱交換器への流入冷媒量を制御して、冷媒配管の損傷などを防止する。【解決手段】圧縮機１０，１１と、室外熱交換器１５と、室内熱交換器６と、前記室外熱交換器１５と前記室内熱交換器６との間の冷媒を遮断する室外用電子制御弁１８とを備え、冷房運転を停止した場合に、室外用電子制御弁１８を所定の開度および所定の時間開くように制御する制御装置５０を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器と、前記室外熱交換器と前記室内熱交換器との間の冷媒を遮断する制御弁とを備え、受液器を設置しない空気調和装置において、
冷房運転を停止した場合に、前記制御弁を所定の開度および所定の時間開くように制御する制御装置を備えていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記制御弁は、前記室外熱交換器の冷房時における冷媒流入側に設けられることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記制御弁の開度を全開状態に対して１／４〜１／５程度の開度に開くように制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記制御装置は、外気温に応じて設定される開度および時間に基づいて、前記制御弁を制御することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記制御弁は、前記室内熱交換器の冷房時における冷媒流出側にも設けられ、
前記制御装置は、冷房運転を停止した場合に、前記室内熱交換器の冷房時における冷媒流出側の前記制御弁を全閉状態に制御することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置に係り、特に、受液器を設けない場合でも、冷房運転停止時に、冷媒配管に貯留される冷媒量および室外熱交換器への流入冷媒量を制御して、冷媒配管の損傷などを防止することを可能とした空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複数台の室内ユニットを並列に配置するとともに、各室内ユニットにつながるユニット間配管に対し、圧縮機、室外熱交換器などを内蔵する複数台の室外ユニットを並列に接続したマルチ形の空気調和装置が多く用いられている。
【０００３】
このような空気調和装置として、従来、例えば、複数台の室外ユニットを備え、他方の室外ユニットに収納される受液器の容量を一方の室外ユニットに収納される受液器の容量よりも小さくするか、もしくは一方の室外ユニットにのみ受液器を配置するようにした技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２９８３７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１に記載の技術においては、受液器を設けるようにしているので、例えば、冷房運転の停止時に室外熱交換器と室内熱交換器との制御弁を閉じる制御をした場合でも、冷媒配管に残留する冷媒を受液器にため込むことができ、運転停止時の冷媒量を調整することができる。
しかしながら、近年、本出願人らは、製造コストの低減を図るため、受液器を設置しない室外ユニットを開発している。このように受液器を設置しないと、冷房運転停止時における余剰冷媒量を調整することができず、冷房運転停止時に、冷媒配管は液冷媒で満たされることになるため、外気温が高い場合に、冷媒配管の内部の液冷媒が膨張して、冷媒配管などが破損するおそれがあるという問題を有している。
本発明は、前記した事情に鑑みてなされたものであり、受液器を設けない場合でも、冷房運転停止時に、冷媒配管に貯留される冷媒量および室外熱交換器への流入冷媒量を制御して、冷媒配管の損傷などを防止することのできる空気調和装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明に係る空気調和装置は、圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器と、前記室外熱交換器と前記室内熱交換器との間の冷媒を遮断する制御弁とを備え、受液器を設置しない空気調和装置において、冷房運転を停止した場合に、前記制御弁を所定の開度および所定の時間開くように制御する制御装置を備えていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、前記構成において、前記制御弁は、前記室外熱交換器の冷房時における冷媒流入側に設けられることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、前記構成において、前記制御装置は、前記制御弁の開度を全開状態に対して１／４〜１／５程度の開度に開くように制御することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、前記構成において、前記制御装置は、外気温に応じて設定される開度および時間に基づいて、前記制御弁を制御することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、前記構成において、前記制御弁は、前記室内熱交換器の冷房時における冷媒流出側にも設けられ、前記制御装置は、冷房運転を停止した場合に、前記室内熱交換器の冷房時における冷媒流出側の前記制御弁を全閉状態に制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、制御装置により、冷房運転を停止した場合に、制御弁を所定の開度および所定の時間開くように制御するようにしているので、冷房運転が停止した場合に、冷媒配管の内部の冷媒量を減少させることができ、外気温が高く、冷媒配管の内部の冷媒が膨張しても、冷媒配管の破損などを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る空気調和装置の実施形態を示す冷凍サイクルの回路図である。
【図２】本実施形態における制御装置を示すブロック図である。
【図３】本実施形態における室外用電子制御弁の制御動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る空気調和装置の実施形態を示す冷凍サイクルの回路図である。
空気調和装置は、室外ユニット２と、複数の室内ユニット４とを備えている。各室内ユニット４には、室内熱交換器６および室内用電子制御弁７がそれぞれ設置されている。
【００１４】
室外ユニット２は、第１圧縮機１０および第２圧縮機１１を備えている。本実施形態においては、第１圧縮機１０は、定格出力の圧縮機とされており、第２圧縮機１１は、出力を可変することのできるインバータ式の圧縮機とされている。第１圧縮機１０の駆動または停止、第２圧縮機１１の出力調整を行うことにより、システム全体の出力を細かく制御することができるように構成されている。
第１圧縮機１０および第２圧縮機１１の吐出側には、冷媒配管１２を介してオイルセパレータ１３が接続されている。第１圧縮機１０および第２圧縮機１１とオイルセパレータ１３との間の冷媒配管１２は、合流して１本の冷媒配管１２となってオイルセパレータ１３に接続される。
【００１５】
また、オイルセパレータ１３には、四方弁１４を介して室外熱交換器１５および過冷却熱交換器１６が順次冷媒配管１２により接続されている。過冷却熱交換器１６には、室内用電子制御弁７を介して室内熱交換器６が接続されるように構成されている。室内熱交換器６には四方弁１４を介してアキュムレータ１７が冷媒配管１２により接続されており、アキュムレータ１７には、第１圧縮機１０および第２圧縮機１１が冷媒配管１２により接続されている。
【００１６】
室外熱交換器１５には、２系統の管路が形成されており、四方弁１４側の冷媒配管１２および過冷却熱交換器１６側の冷媒配管１２は、それぞれ分岐して室外熱交換器１５に接続されるように構成されている。また、室外熱交換器１５の過冷却熱交換器１６側の各冷媒配管１２には、それぞれ室外用電子制御弁１８，１８が接続されている。
【００１７】
過冷却熱交換器１６は、２つの熱交換ユニット２０，２０を備えており、室外熱交換器１５側の冷媒配管１２および室内熱交換器６側の冷媒配管１２は、それぞれ分岐して過冷却熱交換器１６の各熱交換ユニット２０に接続されるように構成されている。各熱交換ユニット２０は、本実施形態においては、二重管式の熱交換器とされており、熱交換ユニット２０の外側の配管には、室外熱交換器１５側の冷媒配管１２および室内熱交換器６側の冷媒配管１２がそれぞれ接続されるように構成されている。
過冷却熱交換器１６と室内熱交換器６とを接続する冷媒配管１２の中途部には、過冷却用分岐配管２１が接続されており、この過冷却用分岐配管２１は、途中、過冷却用電子制御弁２２を介して、各熱交換ユニット２０の内側配管２３に接続されている。熱交換ユニット２０の内側配管２３を流れた冷媒は、過冷却冷媒配管２４を介して四方弁１４とアキュムレータ１７との間の冷媒配管１２に戻されるように構成されている。
【００１８】
また、第１圧縮機１０および第２圧縮機１１とオイルセパレータ１３との間の冷媒配管１２の中途部には、分岐して第１圧縮機１０および第２圧縮機１１とアキュムレータ１７との間の冷媒配管１２に接続される冷媒戻し配管２５が設けられている。冷媒戻し配管２５の中途部には、冷媒戻し用電磁弁２６が接続されている。そして、冷媒戻し用電磁弁２６を開くと、冷媒の一部は、冷凍サイクルを循環せずに第１圧縮機１０および第２圧縮機１１の吸い込み側に導かれる。
【００１９】
また、オイルセパレータ１３の下部には、オイル配管２７が接続されており、オイル配管２７の中途部には、冷媒戻し配管２５に接続されるオイル戻し配管２８が接続されている。オイル戻し配管２８は、オイル配管２７から分岐する２つの分岐管２９，３０を備えており、一方の分岐管２９には、オイル戻し用電磁弁３１が設けられるとともに、他方の分岐管３０には、キャピラリチューブ３２が設けられている。また、オイル配管２７の各分岐管２９，３０の接続部分の間には、キャピラリチューブ３６が設けられている。
オイルセパレータ１３と四方弁１４との間の冷媒配管１２の中途部には、途中分岐してオイル配管２７の中途部に接続される高圧冷媒配管３３が接続されている。高圧冷媒配管３３の中途部には、高圧冷媒配管３３の冷媒圧力を検出する高圧センサ３４および高圧冷媒用電磁弁３５が設けられている。
【００２０】
また、アキュムレータ１７は、冷媒配管１２の冷媒が流入させる流入管４０と、アキュムレータ１７の内部のガス冷媒を第１圧縮機１０および第２圧縮機１１に送る流出管４１とを備えている。流出管４１は、アキュムレータ１７の内部上方に開口するように構成されており、アキュムレータ１７の内部上方に溜まったガス冷媒を第１圧縮機１０および第２圧縮機１１に送るように構成されている。また、アキュムレータ１７の下部には、オイル送り配管４２が接続されており、オイル送り配管４２は、途中オイル送り用電磁弁４３を介して冷媒配管１２に接続されている。
なお、本実施形態においては、冷媒を一時的に貯留するためのレシーバタンク（受液器）は設けられていない。そのため、アキュムレータ１７は、余剰冷媒を貯留することができる容量に形成されている。すなわち、アキュムレータ１７は、レシーバタンクとしての機能も備えるものである。
【００２１】
また、第１圧縮機１０には、第２圧縮機１１の吸い込み管に接続されるオーバーフロー管４４が接続されており、第１圧縮機１０のオイルが所定量を超えた場合に、余剰オイルを第２圧縮機１１に送ることができるように構成されている。このオーバーフロー管４４には、ストレーナ４５と、油を減圧するための絞り４６が組み込まれている。
また、第２圧縮機１１には、第１圧縮機１０の吸い込み管に接続されるオーバーフロー管４７が接続されており、第２圧縮機１１のオイルが所定量を超えた場合に、余剰オイルを第１圧縮機１０に送ることができるように構成されている。このオーバーフロー管４７には、ストレーナ４８と、油を減圧するための絞り４９が組み込まれている。
【００２２】
図２は本実施形態における制御構成を示すブロック図である。図２に示すように、本実施形態においては、空気調和装置は、制御装置５０を備えており、この制御装置５０は、所定の制御や演算処理などを総括して行うものである。
図２に示すように、制御装置５０は、第１圧縮機１０および第２圧縮機１１の冷媒吐出温度センサ５１、室外熱交換器１５の冷媒温度センサ５２、室内熱交換器６の冷媒温度センサ５３、室内熱交換器６の室内吐出空気温度センサ５５、外気温センサ５４などの検出値を入力するとともに、高圧センサ３４の検出値を入力する。制御装置５０は、これら各センサ３４，５１，５２，５３，５４，５５による検出値に基づいて、第１圧縮機１０および第２圧縮機１１、各制御弁７，１８，２２，２６などを駆動制御するように構成されている。
【００２３】
ここで、一般に、制御装置５０は、冷房運転を停止した場合、第１圧縮機１０および第２圧縮機１１の駆動を停止するとともに、室外用電子制御弁１８および室内用電子制御弁７を閉じるように制御するものである。
しかしながら、本実施形態においては、室外熱交換器１５と室内熱交換器６との間の冷媒配管１２に、冷媒を一時的に貯留するための受液器（レシーバタンク）が設けられていないので、冷房運転の停止時に、室外用電子制御弁１８および室内用電子制御弁７を閉じると、室外熱交換器１５と室内熱交換器６との間の冷媒配管１２に液冷媒が封入されてしまう。そのため、例えば、外気温が上昇した場合には、液冷媒の逃げ場がないため、液冷媒が冷媒配管１２の内部で蒸発して膨張し、冷媒配管１２の破裂や、過冷却熱交換器１６の破損などを招くおそれがある。
【００２４】
そのため、本実施形態においては、制御装置５０は、冷房運転停止時に、冷媒配管１２の内部に液冷媒を溜めすぎないように制御するように構成されている。
具体的には、本実施形態においては、制御装置５０は、冷房運転を停止して、室外用電子制御弁１８および室内用電子制御弁７を閉じるように制御する前に、室外用電子制御弁１８の開度を所定時間、所定の開度で開くように制御する。すなわち、冷房運転を停止した後、制御装置５０により、室外用電子制御弁１８をわずかに開くことにより、冷媒配管１２の内部の冷媒を室外熱交換器１５に少しずつ流すことで、冷媒配管１２の内部に貯留される冷媒量を減少させるようにしている。
【００２５】
ただし、室外熱交換器１５に流れ込む冷媒は、液状態の冷媒であるため、例えば、冷房運転の停止後、暖房運転を開始した場合に、液冷媒がそのまま第１圧縮機１０および第２圧縮機１１に流入するおそれがあり、第１圧縮機１０および第２圧縮機１１に液冷媒が流入してしまうと、第１圧縮機１０および第２圧縮機１１の損傷や耐久性の低下を招くおそれがある。
そのため、本実施形態においては、制御装置５０は、冷房運転を停止した後、室外用電子制御弁１８をわずかに開くように制御し、冷媒配管１２内の冷媒を室外熱交換器１５に少しずつ流すことで、冷媒配管１２内の冷媒量を減少させるとともに、室外熱交換器１５の内部への流入冷媒量を調整するように構成されている。
【００２６】
ここで、室外用電子制御弁１８を開く所定時間は、例えば、数分間〜１０分間程度とされるが、これに限定されるものではなく、任意の時間に設定するようにしてもよい。
また、室外用電子制御弁１８を開く開度は、例えば、全開の開度に対して１／４〜１／５程度の開度とされる。具体的には、例えば、室外用電子制御弁１８を全閉状態から全開状態とするのに、４８０パルスの駆動パルスが必要な電子制御弁を例にして説明すると、室外用電子制御弁１８をわずかに開く場合の開度としては、１００パルス程度に開くようになっている。ただし、実際には、冷房運転時には、室外用電子制御弁１８は、ほぼ全開状態で、運転しているため、冷房運転を停止した場合には、室外用電子制御弁１８は、全開状態から、１／４〜１／５程度の開度まで閉じるように制御されることになる。なお、室外用電子制御弁１８を開く開度も、これに限定されるものではなく、任意の開度に設定するようにしてもよい。
すなわち、室外用電子制御弁１８の開度および開いている時間の制御は、冷媒配管１２の内部に貯留される冷媒量の制御および室外熱交換器１５への冷媒の流入量を制御することが目的であり、この目的を達成できるように室外用電子制御弁１８の開度と時間を設定すればよい。そのため、室外用電子制御弁１８の開度と時間とは、室外用電子制御弁１８の開度を大きく設定して開く時間短くしたり、あるいは、室外用電子制御弁１８の開度を小さくして開く時間を長くしたり、開度と時間との組み合わせで任意に設定することができる。
【００２７】
また、室外用電子制御弁１８の開度および開いている時間は、外気温に応じて設定することが好ましい。例えば、冷房運転を停止させた際に、外気温が低い場合は、冷媒配管１２に対して室外熱交換器１５の温度が下がりやすくなるため、室外熱交換器１５と冷媒配管１２との温度差、すなわち、圧力差が生じ、これにより、冷媒配管１２の冷媒が室外熱交換器１５に流れ込みやすくなる。
そのため、外気温センサ５４により外気温を監視し、冷房運転の停止時に、外気温が一定温度より低い場合には、室外用電子制御弁１８を開いている時間を短く制御することが好ましい。
このように制御した場合、室外熱交換器１５に流入する冷媒量は少なくなり、室外熱交換器１５と室内熱交換器６との間の冷媒配管１２に貯留される冷媒量は多くなるが、外気温が低い場合は、冷媒配管１２に貯留した冷媒が膨張することがないので、冷媒配管１２の破損などが生じるおそれがない。
このように制御装置５０は、室外用電子制御弁１８の開度および開いている時間を外気温に応じて適宜設定して制御するものであり、本実施形態においては、例えば、外気温が１０℃未満の場合には、１００パルスの開度で３分間、外気温が１０℃以上の場合は、１００パルスの開度で５分間開くように制御される。
なお、本実施形態においては、室外用電子制御弁１８の開度を１００パルスで一定に制御し、外気温に応じて開いている時間を調整するものであるが、室外用電子制御弁１８を開いている時間を一定に制御し、室外用電子制御弁１８の開度を調整してもよいことはもちろんである。
【００２８】
なお、前記実施形態においては、冷房運転を停止した際の室外用電子制御弁１８の制御について説明したが、暖房運転を停止した場合には、室内熱交換器６の室内用電子制御弁７を開いて、室外用電子制御弁１８を閉じるが、室内用電子制御弁７は開いた状態に制御する。このような暖房運転停止時における制御は、従来から行われている制御と同様であり、室内用電子制御弁７が開いているため、冷媒配管１２に液冷媒が封入されてしまうおそれはない。
【００２９】
次に、本実施形態の動作について説明する。
本実施形態においては、例えば、冷房運転を行う場合は、図１中実線矢印で示すように、第１圧縮機１０および第２圧縮機１１を駆動させることにより、オイルセパレータ１３および四方弁１４を介して高圧冷媒を室外熱交換器１５に送り、この室外熱交換器１５により外気と熱交換して凝縮された冷媒を、過冷却熱交換器１６により冷却するとともに、室内用膨張弁により減圧して室内熱交換器６に送り、室内熱交換器６により室内空気と熱交換させることにより、冷房を行うようになっている。室内熱交換器６により熱交換した冷媒は、第１圧縮機１０および第２圧縮機１１に戻される。
【００３０】
また、例えば、暖房運転を行う場合は、図１中破線矢印で示すように、第１圧縮機１０および第２圧縮機１１を駆動させることにより、オイルセパレータ１３および四方弁１４を介して高圧冷媒を室内熱交換器６に送り、この室内熱交換器６により室内空気と熱交換して室内空気を暖める。熱交換後の冷媒は、過冷却熱交換器１６に送られ、過冷却用配管を流れる冷媒と熱交換した後、室外熱交換器１５に送られ、第１圧縮機１０および第２圧縮機１１に戻される。
【００３１】
次に、冷房運転停止時における動作について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、制御装置５０は、第１圧縮機１０および第２圧縮機１１が停止しているか否かを判断する（ＳＴ１）。第１圧縮機１０および第２圧縮機１１が停止していると判断した場合は（ＳＴ１：ＹＥＳ）、冷房運転が停止されたか否かを判断する（ＳＴ２）。冷房運転が停止されたと判断した場合は（ＳＴ２：ＹＥＳ）、室内用電子制御弁７の駆動パルスを０パルスに制御して、室内用電子制御弁７を全閉する（ＳＴ３）。
【００３２】
続いて、第１圧縮機１０および第２圧縮機１１が停止してから５分以内か否かを判断する（ＳＴ４）。停止してから５分以内の場合には（ＳＴ４：ＹＥＳ）、外気温センサにより外気温を検出し、外気温が１０℃以上の場合は（ＳＴ５：ＹＥＳ）、室外用電子制御弁１８の駆動パルスを１００パルスとし、この開度となるように室外用電子制御弁１８を閉じる（ＳＴ６）。
一方、外気温が１０℃未満の場合は（ＳＴ５：ＮＯ）、第１圧縮機１０および第２圧縮機１１が停止してから３分以内か否かを判断する（ＳＴ７）。第１圧縮機１０および第２圧縮機１１が停止してから３分以内であれば（ＳＴ７：ＹＥＳ）、室外用電子制御弁１８の駆動パルスを１００パルスに制御する（ＳＴ６）。
【００３３】
また、第１圧縮機１０および第２圧縮機１１が停止してから３分を経過している場合は（ＳＴ７：ＮＯ）、室外用電子制御弁１８の駆動パルスを０パルスに制御し、室外用電子制御弁１８を全閉する（ＳＴ８）。また、冷房運転が停止されたのではない場合（ＳＴ２：ＮＯ）、圧縮機が停止してから５分を経過している場合も（ＳＴ４：ＮＯ）、室外用電子制御弁１８の駆動パルスを０パルスに制御し、室外用電子制御弁１８を全閉する（ＳＴ８）。
また、第１圧縮機１０および第２圧縮機１１が停止していない場合は（ＳＴ１：ＮＯ）、通常の運転制御を行う（ＳＴ９）。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態によれば、制御装置５０により、冷房運転を停止した後、室外用電子制御弁１８をわずかに開くように制御し、室外熱交換器１５と室内熱交換器６との間の冷媒配管１２内の冷媒量を減少させるとともに、室外熱交換器１５の内部への流入冷媒量を調整するようにしているので、冷房運転が停止した場合に、室外熱交換器１５と室内熱交換器６との間の冷媒配管１２の内部の冷媒量を減少させることができ、外気温が高く、冷媒配管１２の内部の冷媒が膨張しても、冷媒配管１２の破損などを確実に防止することができる。
また、室外熱交換器１５への液冷媒の流入量を制御することができるので、冷房運転停止後、暖房運転を開始した場合でも、第１圧縮機１０および第２圧縮機１１に液冷媒が流入してしまうことを確実に防止することができ、第１圧縮機１０および第２圧縮機１１の損傷、耐久性の低下を確実に防止することができる。
【００３５】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々変更が可能である。
【符号の説明】
【００３６】
２  室外ユニット
４  室内ユニット
６  室内熱交換器
７  室内用電子制御弁
１０  第１圧縮機
１１  第２圧縮機
１２  冷媒配管
１３  オイルセパレータ
１４  四方弁
１５  室外熱交換器
１６  過冷却熱交換器
１７  アキュムレータ
１８  室外用電子制御弁
２１  過冷却用分岐配管
２４  過冷却冷媒配管
２５  冷媒戻し配管
２７  オイル配管
２８  オイル戻し配管
３３  高圧冷媒配管
３４  高圧センサ
５０  制御装置
５１  冷媒吐出温度センサ
５２  室外冷媒温度センサ
５３  室内冷媒温度センサ
５４  外気温センサ
５５  室内吐出空気温度センサ
【図１】
2016095105.tif 000003
【図２】
2016095105.tif 000004
【図３】
2016095105.tif 000005