(57)【要約】【課題】復電後の起動時における圧縮機の信頼性を向上させるとともに、空調能力の立ち上がり時間を短くすること。【解決手段】圧縮機３、凝縮器４、膨張弁５、蒸発器６を順次冷媒配管で接続して冷凍サイクルを形成し、膨張弁５の弁開度を制御する制御手段７と、制御手段７に停電時の予備電力を供給する電力供給手段８とを備え、制御手段７は、圧縮機３の駆動電源の供給停止が検知されたとき、電力供給手段８から予備電力を得て膨張弁５の弁開度を全閉状態とする閉信号を出力すること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器を順次冷媒配管で接続して冷凍サイクルを形成する空気調和機において、
前記膨張弁の弁開度を制御する制御手段と、該制御手段に停電時の予備電力を供給する電力供給手段とを備え、
前記制御手段は、前記圧縮機の駆動電源の供給停止が検知されたとき、前記電力供給手段から予備電力を得て前記膨張弁の弁開度を全閉状態とする閉信号を出力することを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
請求項１に記載の空気調和機において、
前記制御手段は、停電前の前記膨張弁の弁開度を記憶する記憶手段を有し、前記駆動電源が復電するとき、前記記憶手段から停電前の前記膨張弁の弁開度を読み出して、読み出された弁開度とする開信号を前記膨張弁に出力することを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器を順次冷媒配管で接続して冷凍サイクルを形成する空気調和機の運転制御方法において、
前記圧縮機の駆動電源の供給が停止されたとき、前記駆動電源が復電するまでの間、前記凝縮器と前記蒸発器との間の冷媒流路を遮断することを特徴とする空気調和機の運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空気調和機では、停電等で冷凍サイクルの運転が停止した場合、復電後は停止前の運転状態の記憶にしたがって自動的に運転を再開するようになっている。例えば、インバータにより駆動する圧縮機の駆動周波数を停電前の運転時に記録しておき、復電して運転を再開するときは、停電前の駆動周波数を目標周波数とする空気調和機が開示されている（特許文献１参照。）。これによれば、空調能力を短時間で停電前の状態に戻すことができ、空調負荷の変化に適応することができる。
【０００３】
また、特許文献１の技術において、復電時の圧縮機の表面温度が設定温度よりも高いときに限り、運転中に記憶した圧縮機の駆動周波数を目標周波数に設定し、運転再開するようにした空気調和機が開示されている（特許文献２参照。）。これによれば、例えば、復電後の目標周波数を停電による停止時間に応じて適切に設定することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３３２７７４号公報
【特許文献２】特開平１０−９６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、例えば、特許文献１の空気調和機において、電子膨張弁を冷凍サイクルに備える場合、空気調和機の運転時に停電が発生すると、電子膨張弁は運転時の開度のまま開いた状態で停止する。このため、室内や室外の温度条件（温度差等）によっては、停電中に冷凍サイクル内を冷媒が移動する現象が生じる。すなわち、冷媒は低温側に移動する特性があるため、室外よりも室内の方が低温のときは室内側に移動し、反対に、室内よりも室外の方が低温のときは室外側に移動する。
【０００６】
ここで、室内ユニットに圧縮機と蒸発器を搭載する空気調和機において、冷房運転中に停電が生じると、例えば、室外よりも室内の方が低温の場合、室内側に冷媒が移動することから、復電により圧縮機を起動させると、蒸発器内に溜まった液冷媒が蒸発しきれずに圧縮機に直接吸入され、その結果、液圧縮を起こし、圧縮機に不具合が生じるおそれがある。また、室内よりも室外の温度が低温の場合、圧縮機の起動時に、例えば、室外側に溜まった冷媒が膨張弁、蒸発器を経由して移動し、圧縮機に供給されることから、圧縮機への冷媒の供給が遅れることにより、冷媒の冷却効果が得られない圧縮機が過熱損傷を起こし、或いは、圧縮機が損傷しなくても、起動時の冷房能力の立ち上がりが遅くなるおそれがある。
【０００７】
本発明は、復電後の起動時における圧縮機の信頼性を向上させるとともに、空調能力の立ち上がり時間を短くすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するため、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器を順次冷媒配管で接続して冷凍サイクルを形成する空気調和機において、膨張弁の弁開度を制御する制御手段と、この制御手段に停電時の予備電力を供給する電力供給手段とを備え、制御手段は、圧縮機の駆動電源の供給停止が検知されたとき、電力供給手段から予備電力を得て膨張弁の弁開度を全閉状態とする閉信号を出力することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、停電等により圧縮機の駆動電源の供給が一旦停止したとしても、膨張弁の弁開度を全閉状態とすることができる。そして、このように膨張弁を閉じて冷媒流路を遮断することにより、冷凍サイクル内における冷媒の移動を制限し、冷媒量のバランスを保つことができる。これにより、圧縮機の吸入側の空間、例えば、蒸発器内は、停電時においても冷媒量を所定の範囲で保持することができるため、復電後の運転再開時において、圧縮機が液冷媒を吸い込んで液圧縮することによる圧縮機の損傷を防止することができ、圧縮機の信頼性を向上させることができる。また、復電後に冷媒が圧縮機に吸い込まれるまでの時間を短くすることができるため、空調能力の立ち上がり時間を短くすることができる。
【００１０】
この場合において、制御手段は、停電前の膨張弁の弁開度を記憶する記憶手段を有し、駆動電源が復電するとき、記憶手段から停電前の膨張弁の弁開度を読み出して、読み出された弁開度とする開信号を膨張弁に出力するようにする。
【００１１】
これによれば、停電前の運転状態で再起動することができるため、通常の冷凍能力の状態まで短時間で戻すことができ、また、再起動後の過渡的な制御変化を抑制することができる。
【００１２】
また、本発明は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器を順次冷媒配管で接続して冷凍サイクルを形成する空気調和機の運転制御方法において、圧縮機の駆動電源の供給が停止されたとき、駆動電源が復電するまでの間、凝縮器と蒸発器との間の冷媒流路を遮断することを特徴とする。
【００１３】
すなわち、凝縮器と蒸発器との間の冷媒流路を遮断する構成であれば、膨張弁の弁開度を全閉とする方法に限られず、例えば、冷媒流路に膨張弁以外の弁を設けて、この弁を外部から閉じるように制御しても、本発明の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、復電後の起動時における圧縮機の信頼性を向上させるとともに、空調能力の立ち上がり時間を短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を適用してなる空気調和機の第１の実施形態について図を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明を適用してなる空気調和機の全体構成を示す構成図である。本実施形態の空気調和機は、室内ユニット１と室外ユニット２を冷媒配管９で接続することにより冷凍サイクルを構成する。室内ユニット１には、圧縮機３、電子膨張弁５、蒸発器６、制御装置７、電力供給装置８が搭載され、室外ユニット２には、凝縮器４が搭載されている。冷凍サイクルには、冷暖房運転の切り替えに応じて冷媒の流れを切り替える四方弁（図示せず）が設けられている。圧縮機３の吸入口には、逆流防止弁が設けられている。
【００１７】
制御装置７は、圧縮機３、電子膨張弁５とそれぞれ電気的に接続されており、例えば、冷房負荷により決定された運転周波数に基づいて、圧縮機３、電子膨張弁５に各種信号を出力し、これらの動作を制御するようになっている。制御装置７には、電力供給装置８が電気的に接続されており、停電時には所定の電力を制御装置７に供給するようになっている。ここで、電子膨張弁５とは、その開度を外部からの電気信号により開度を自在に制御することができるもので、例えば、圧縮機３の起動の信号等あらゆる信号によっても制御することができる。
【００１８】
このような空気調和機の構成において、一例として冷房運転時の動作を説明する。圧縮機３から吐出された高温、高圧のガス冷媒は、凝縮器４に導かれ、外気と熱交換して液冷媒となる。そして、凝縮器４を通過した液冷媒は、電子膨張弁５に導かれて膨張した後、蒸発器６に送られ、室内空気と熱交換することにより蒸発し、ガス冷媒となる。蒸発器６を通過したガス冷媒は、圧縮機３に吸い込まれて再び圧縮され、上述の冷凍サイクルを循環する。なお、蒸発器６において冷媒と熱交換して冷却された室内空気は、冷房用として室内に吹き出される。
【００１９】
本実施形態では、例えば、停電が発生して冷凍サイクルを動作させる電力の供給が突然停止した場合、電力供給装置８から予備電力を得て制御装置７が電子膨張弁５に所定の制御信号を出力することにより、電子膨張弁５の弁開度を制御するようにしている。
【００２０】
ここで、本実施形態の動作をわかりやすく説明するため、電力供給装置８を持たず、停電時に電子膨張弁５の弁開度の制御を行わない従来の冷凍サイクルについて、停電、復電時の動作を説明する。
【００２１】
従来の空気調和機は、冷凍サイクルの運転中に停電が発生した場合、圧縮機３は駆動を停止し、電子膨張弁５は停電発生直前の開度で弁が開いたまま停止する。この停電中において、例えば、室内が高温状態（例えば、３０℃、以下同じ）で、室外が低温状態（例えば、１０℃、以下同じ）の場合、電子膨張弁５が開いていることから、蒸発器６内の冷媒は電子膨張弁５を通過して、低温の凝縮器４側に移動する。
【００２２】
このように冷媒が室外側、つまり凝縮器側４に偏った状態のときに、復電により圧縮機３が起動すると、冷媒は、凝縮器４、電子膨張弁５、蒸発器６を経由して圧縮機３内に供給されることになるため、冷媒が圧縮機３内に供給されるまでの間は冷房能力が発揮されず、また、圧縮機３の冷媒による冷却効果が生じないため、圧縮機３の信頼性が損なわれるおそれがある。
【００２３】
一方、停電中において、室内と室外の温度の偏りが上記と反対の場合、つまり、室内が低温状態、室外が高温状態のときは、蒸発器６側に冷媒が移動する。このようにして、蒸発器６内に多くの冷媒が存在する状態で、復電により圧縮機３が起動すると、蒸発器６内で蒸発しきれなかった液冷媒が圧縮機３内に供給されことになるため、冷房能力が発揮されず、また、液圧縮が生じることにより圧縮機３の信頼性が損なわれるおそれがある。
【００２４】
これに対し、本実施形態の空気調和機は、冷房運転中に停電が発生した場合、まず、制御装置７は圧縮機３の駆動電源の供給停止を検知し、それまで待機状態となっていた電力供給装置８から制御装置７に電力が供給される。制御装置７は、電力供給装置８から得られた電力を消費して、電子膨張弁５に対し弁を全閉とするための閉信号を出力する制御を行う。この結果、電子膨張弁５は弁が全閉状態となり、電子膨張弁５を介して凝縮器４と蒸発器６を接続する冷媒配管は冷媒の流路が遮断され、冷媒の移動が制限される。
【００２５】
このように電子膨張弁５を閉じることにより、冷凍サイクル内は、停電時においても、冷媒量の分布（バランス）が通常の運転時の状態で維持される。これにより、停電時において、室内が高温状態、室外が低温状態の場合、例えば、蒸発器６内の冷媒は、電子膨張弁５を通過して凝縮器４側に移動することがないため、復電による再起動後は、冷媒が短い時間で圧縮機３に供給される。したがって、冷房能力を短時間で通常の運転状態のレベルにまで到達させることができる。また再起動後は短い時間で適量の冷媒が圧縮機３に供給されるため、冷媒の冷却効果を短時間で得ることができ、圧縮機３の熱損傷を防止して信頼性を向上することができる。
【００２６】
一方、室内が低温状態、室外が高温状態の場合は、冷媒が電子膨張弁５を通過して蒸発器６側に移動することがないため、再起動後は、冷媒が蒸発器６において蒸発され、ガス状態となって圧縮機３に供給されるため、冷房能力を短時間で発揮させることができる。また、液圧縮による圧縮機３の損傷を防止することができるため、圧縮機３の信頼性を向上させることができる。
【００２７】
図２は、本実施形態の空気調和機と従来技術の空気調和機における復電後の冷房能力の回復の推移を示すタイムチャートであり、横軸は時間、縦軸は冷房能力を表している。本実施形態（第１の実施例）によれば、従来技術と比べて停電前の運転状態の冷房能力に復帰するまでの時間を短くすることができる。
【００２８】
本実施形態では、停電時における制御装置７の動作を電力供給装置８で賄うようにしているため、電力供給装置８は電子膨張弁５を全閉させる分の電力を蓄えていればよい。なお、本実施形態では、電力供給装置８が制御装置７と離れて外側に配置される例を示しているが、これに限らず、例えば、制御装置７のユニット内に配置されるようになっていてもよい。
【００２９】
次に、本発明を適用してなる空気調和機の第２の実施形態について説明する。
【００３０】
本実施形態では、第１の実施形態の構成に加えて、制御装置７が以下の制御を含むことを特徴としている。すなわち、本実施形態では、停電前の電子膨張弁５の弁開度をマイクロコンピュータ内のメモリに記憶する機能を例えば制御装置７に内蔵しておき、復電して冷凍サイクルの運転を再開するときに、停電前に記憶した弁開度をメモリから読み出し、電子膨張弁５がその読み出した弁開度となるように、開信号を制御装置７から電子膨張弁５に出力するように制御する。
【００３１】
このようにして、電子膨張弁５の弁開度を停電前と同じ状態に戻すことにより、第１の実施形態の効果に加えて、図２の第２の実施例に示すように、復電後の冷凍能力を停電前の状態に、一層短い時間で戻すことが可能になる。また、停電前の状態のまま起動できることから、再起動後の過渡的な制御変化を抑制することができる。
【００３２】
上述した実施形態では、冷房運転時における復電時の動作を例に説明したが、暖房運転時においても同様の効果を得ることができる。また、冷凍サイクルにおいて、圧縮機３と電子膨張弁５がいずれも室内ユニット１内に搭載される例を示したが、これに限定されるものではなく、これらが室内ユニット２内に搭載されていても、同様の効果を得ることができる。
【００３３】
更に、本発明は、凝縮器や蒸発器が１対１の冷凍サイクルに限定して適用されるものではなく、例えば、１台の室外ユニットに対して複数台の室内ユニットを冷媒配管で接続して冷凍サイクルを構成するマルチ型空気調和機なども適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明を適用してなる空気調和機の全体構成を示す構成図である。
【図２】本実施形態の空気調和機と従来技術の空気調和機における復電後の冷房能力の回復の推移を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００３５】
１  室内ユニット
２  室外ユニット
３  圧縮機
４  凝縮器
５  電子膨張弁
６  蒸発器
７  制御装置
８  電力供給装置
９  冷媒配管
【図１】
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【図２】
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