(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、室外熱交換器、室外膨張弁、室内膨張弁、室内熱交換器を備えたヒートポンプ式空気調和機において、起動時に、上記室外膨張弁または上記室内膨張弁をほとんど全閉の状態にして、時間の経過とともに、弁開度を開く初期弁開度制御を行う制御手段を備え、
前記制御手段は、上記初期弁開度制御の制御時間を、前記圧縮機が高圧容器型の圧縮機の場合には長く、低圧容器型の圧縮機の場合には短く変更することを特徴とするヒートポンプ式空気調和機。
【請求項２】
圧縮機、室外熱交換器、室外膨張弁、室内膨張弁、室内熱交換器を備えたヒートポンプ式空気調和機において、起動時に、上記室外膨張弁または上記室内膨張弁をほとんど全閉の状態から、時間の経過とともに、一定の割合で弁開度を開く初期弁開度制御を行う制御手段を備え、
前記制御手段は、上記初期弁開度制御の制御時間を、前記圧縮機が高圧容器型の圧縮機の場合には長く、低圧容器型の圧縮機の場合には短く変更することを特徴とするヒートポンプ式空気調和機。
【請求項３】
圧縮機、室外熱交換器、室外膨張弁、室内膨張弁、室内熱交換器を備えたヒートポンプ式空気調和機において、起動時に、上記室外膨張弁または上記室内膨張弁をほとんど全閉の状態にして、時間の経過とともに、弁開度を開く初期弁開度制御を行う制御手段を備え、
前記制御手段は、上記初期弁開度制御の制御時間を、冷房運転時には短く、暖房運転時には長く変更することを特徴とするヒートポンプ式空気調和機。
【請求項４】
圧縮機、室外熱交換器、室外膨張弁、室内膨張弁、室内熱交換器を備えたヒートポンプ式空気調和機において、起動時に、上記室外膨張弁または上記室内膨張弁をほとんど全閉の状態から、時間の経過とともに、一定の割合で弁開度を開く初期弁開度制御を行う制御手段を備え、
前記制御手段は、上記初期弁開度制御の制御時間を、冷房運転時には短く、暖房運転時には長く変更することを特徴とするヒートポンプ式空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば高沸点冷媒と低沸点冷媒からなる非共沸混合冷媒を用いるヒートポンプ式空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、圧縮機、室外熱交換器、室外膨張弁、室内膨張弁および室内熱交換器を備えたヒートポンプ式空気調和機が知られている。
【０００３】
この種のものでは、空気調和機の起動時に、上記膨張弁の初期ステップを一定に設定して、初期弁開度を一定に制御していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、初期弁開度を一定に制御したのでは、例えば空調負荷が大きい場合、上記膨張弁の相対的な開き不足により、熱交換器に流入する冷媒不足が発生し、圧縮機の吐出温度の上昇の遅れを招来するとともに、空調負荷が小さい場合、上記膨張弁の相対的な開き過ぎにより、熱交換器に多量の冷媒が流入して、圧縮機への液バックが発生する等の問題があった。
【０００５】
一方、近年では、冷媒として、高沸点冷媒と低沸点冷媒とからなる非共沸混合冷媒を用いることがある。この場合、これがアキュムレータに入ると、低沸点冷媒から気化して圧縮機に吸い込まれ、高沸点冷媒がアキュムレータの内部に多く残存するという問題がある。こうなると、冷媒回路において低沸点冷媒の液量が多くなって、非共沸混合冷媒の高沸点冷媒と低沸点冷媒との比率が所定値に対して変動し、所定の冷媒能力を発揮できなくなるおそれがある。
【０００６】
これを解消するために、従来、上述のアキュムレータを設けずに、上記室外膨張弁および上記室内膨張弁を制御して、上記圧縮機への液バックを防止するようにした技術が提案されている。
【０００７】
しかしながら、アキュムレータを設けない場合、起動時において、上記のように初期弁開度を一定に制御したのでは、例えば空調負荷が小さい場合、上記膨張弁の相対的な開き過ぎにより、熱交換器に多量の冷媒が流入して、圧縮機への液バックが発生するという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、空気調和機の運転停止時の液バックを防止できるようにした、ヒートポンプ式空気調和機を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、圧縮機、室外熱交換器、室外膨張弁、室内膨張弁、室内熱交換器を備えたヒートポンプ式空気調和機において、起動時に、上記室外膨張弁または上記室内膨張弁をほとんど全閉の状態にして、時間の経過とともに、弁開度を開く初期弁開度制御を行う制御手段を備え、前記制御手段は、上記初期弁開度制御の制御時間を、前記圧縮機が高圧容器型の圧縮機の場合には長く、低圧容器型の圧縮機の場合には短く変更することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、圧縮機、室外熱交換器、室外膨張弁、室内膨張弁、室内熱交換器を備えたヒートポンプ式空気調和機において、起動時に、上記室外膨張弁または上記室内膨張弁をほとんど全閉の状態から、時間の経過とともに、一定の割合で弁開度を開く初期弁開度制御を行う制御手段を備え、前記制御手段は、上記初期弁開度制御の制御時間を、前記圧縮機が高圧容器型の圧縮機の場合には長く、低圧容器型の圧縮機の場合には短く変更することを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、圧縮機、室外熱交換器、室外膨張弁、室内膨張弁、室内熱交換器を備えたヒートポンプ式空気調和機において、起動時に、上記室外膨張弁または上記室内膨張弁をほとんど全閉の状態にして、時間の経過とともに、弁開度を開く初期弁開度制御を行う制御手段を備え、前記制御手段は、上記初期弁開度制御の制御時間を、冷房運転時には短く、暖房運転時には長く変更することを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、圧縮機、室外熱交換器、室外膨張弁、室内膨張弁、室内熱交換器を備えたヒートポンプ式空気調和機において、起動時に、上記室外膨張弁または上記室内膨張弁をほとんど全閉の状態にして、時間の経過とともに、弁開度を開く初期弁開度制御を行う制御手段を備え、前記制御手段は、上記初期弁開度制御の制御時間を、冷房運転時には短く、暖房運転時には長く変更することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態を詳細に説明する。
まず、本発明の実施形態の前提となる構成について説明する。
【００１８】
図１は、ヒートポンプ式空気調和機の回路図である。この構成にかかる空気調和機は、冷媒回路を循環する冷媒として高沸点冷媒と低沸点冷媒からなる非共沸混合冷媒を用いている。この非共沸混合冷媒としては、例えば、Ｒ１３４ａ（化学式；ＣＨ2 ＦＣＦ3 ）、Ｒ１２５（化学式；Ｃ2 ＨＦ5 ）、Ｒ３２（化学式；ＣＨ2 Ｆ2 ）の混合冷媒が用いられる。
【００１９】
なお、一般に、Ｒ１３４ａの沸点は−２６℃であり、Ｒ１２５の沸点が−４８℃であり、Ｒ３２の沸点は−５２℃である。
【００２０】
図１に示す冷媒回路には、圧縮機３、室内熱交換器５、室内膨張弁７、レシーバタンク１７、室外膨張弁１０、室外熱交換器９、流路切換え弁としての四方弁１１とが、この順序で配置されている。
【００２１】
この構成では、一般的に上記圧縮機３の吸込管３Ａに接続されるべき、アキュムレータが省略されている。
【００２２】
上記圧縮機３の吐出管３Ｂと吸込管３Ａとの間にはバイパス管５１が接続され、このバイパス管５１にはキャピラリーチューブ５３と開閉弁５５とが直列に接続されている。これらはバイパス手段を構成する。
【００２３】
そして、この空気調和機の運転停止時に、上記室外膨張弁１０および上記室内膨張弁７を全閉するとともに、上記開閉弁５５を全開して、高圧側と低圧側とを均圧させる制御手段５７が設けられている。
【００２４】
室外熱交換器９は、冷房時に凝縮器として暖房時に蒸発器としてそれぞれ作用するものであり、室内熱交換器５は、冷房時に蒸発器として暖房時に凝縮器としてそれぞれ作用するものである。
【００２５】
四方弁１１は、冷房運転時には破線で示すように冷媒を流すように位置し、暖房運転時には実線に示すように位置される。このように四方弁を切換えることにより冷房と暖房時の冷媒流路が切換えられる。
【００２６】
次に、この構成における動作を説明する。
【００２７】
暖房運転時には、図１中に実線矢印で示すように、圧縮機３、室内熱交換器５、室内膨張弁７、レシーバタンク１７、室外膨張弁１０、室外熱交換器９、四方弁１１の順序で冷媒が循環される。
【００２８】
室外膨張弁１０から室外熱交換器９に導入された冷媒は、室外熱交換器９が蒸発器として作用するため、気化して外気から熱を汲み上げる。
【００２９】
この構成では、圧縮機３の吸込管３Ａに、液冷媒を貯えるためのアキュムレータが付設されていないため、この圧縮機３への冷媒は、ほぼ完全に気化してから送り込まなければならない。
【００３０】
そこで、暖房運転時には、室外膨張弁１０の弁開度が絞られ、室外熱交換器９への冷媒流入量が制御される。この制御は制御手段５７が司る。これにより、冷媒は、室外熱交換器９でほぼ完全に気化して、圧縮機３に送り込まれるため、アキュムレータ無しの状態でも、液バックが防止される。
【００３１】
一方、冷房運転時には、図１中に点線矢印で示すように、圧縮機３、室外熱交換器９、室外膨張弁１０、レシーバタンク１７、室内膨張弁７、室内熱交換器５、四方弁１１の順序で冷媒が循環される。
【００３２】
室内膨張弁７から室内熱交換器５に導入された冷媒は、室内熱交換器５が蒸発器として作用するため、気化して外気から熱を汲み上げる。
【００３３】
この場合には、室内膨張弁７の弁開度が絞られ、室内熱交換器５への冷媒流入量が制御される。この制御は制御手段５７が司る。これにより、冷媒は、室内熱交換器５でほぼ完全に気化して、圧縮機３に送り込まれるため、アキュムレータ無しの状態でも、液バックが防止される。
【００３４】
また、以下の制御によって、アキュムレータ無しの状態で、運転停止時における液バックが防止される。
【００３５】
すなわち、冷房運転中に、その運転を停止した場合、まず、制御手段５７によって、室外膨張弁１０および室内膨張弁７が全閉される。これにより、液冷媒が、室内熱交換器５の内部等に存在する状態となる。
【００３６】
ただし、このままの状態を放置すると、運転停止直後に、冷媒回路内の高圧側と低圧側とが均圧されるまでの間、圧縮機３の吸込管３Ａ内の低圧によって吸い上げられるように、室内熱交換器５の内部に止まるべき液冷媒が、圧縮機３側へ移動する。この事態が発生すれば、圧縮機３の吸込管３Ａにアキュムレータが無い限り、圧縮機３への液バックを防止できない。
【００３７】
この事態を回避するため、運転停止直後には、制御手段５７によって、開閉弁５５が全開される。すると、圧縮機３の吐出管３Ｂと吸込管３Ａとの間が、強制的に均圧される。これによれば、室内熱交換器５内の液冷媒が、圧縮機３側へ移動することがなく、そのまま、室内熱交換器５内に止まるため、アキュムレータが無い状態でも、圧縮機３への液バックが防止される。
【００３８】
暖房運転中に、その運転を停止した場合には、制御手段５７によって、室外膨張弁１０および室内膨張弁７が全閉される。これにより、液冷媒が、室外熱交換器９の内部等に存在する状態となる。
【００３９】
また、運転停止直後に、制御手段５７によって、開閉弁５５が全開される。すると、圧縮機３の吐出管３Ｂと吸込管３Ａとの間が、強制的に均圧される。これによれば、室外熱交換器９内の液冷媒が、圧縮機３側へ移動することがなく、そのまま、室外熱交換器９内に止まるため、アキュムレータが無い状態でも、圧縮機３への液バックが防止される。
【００４０】
これによれば、アキュムレータが不要になるため、コストダウンが図られるとともに、室外機の小型化が図られる。また、上記バイパス手段は、開閉弁５５のほかにキャピラリーチューブ５３を直列に有するため、このキャピラリーチューブ５３の抵抗を適宜設定しておけば、この空気調和機の運転中に開閉弁５５を開くことにより、圧縮機３の吐出冷媒の一部が、吸込管３Ａに戻されるため、圧縮機３の能力調整が可能になる等の効果が得られる。
【００４１】
この構成では、空気調和機の起動時の制御に特徴を有する。
【００４２】
すなわち、起動時には、上記制御手段５７を介して、図２に示すように、上記膨張弁の初期弁開度制御が行われる。この初期弁開度制御の制御時間Ｔは例えば３分程度であり、その後、上記膨張弁の通常制御が行われる。
【００４３】
冷房運転時には、図１において、弁開度の制御対象が室内膨張弁７である。この室内膨張弁７の起動時制御がうまく実行されないと、室内熱交換器５での冷媒不足や、圧縮機３への液バックが発生する。
【００４４】
なお、暖房運転時には、その制御対象が室外膨張弁９となるが、その動作は同じであるため、説明を省略する。
【００４５】
この構成では、起動時において、図２に示すように、室内膨張弁７に対する初期弁開度制御が実行される。
【００４６】
この初期弁開度制御は、室内膨張弁７の弁開度を１００ステップからスタートさせる。ここで、膨張弁７はステッピングモータ（図示せず）で開閉されるものとし、１００ステップはほとんど全閉である。その後、時間の経過とともに、一定の割合で弁開度が開かれて、本制御における目標弁開度Ａの１８０ステップに到達する。全開は４８０ステップである。
【００４７】
これによれば、ほぼ全閉の１００ステップからスタートし、時間の経過とともに、弁開度が、一定の割合で目標弁開度Ａまで開かれていくため、アキュムレータが無い状態でも、起動時における液バックが防止される。
【００４８】
上記目標弁開度Ａは、空調負荷を考慮して決定される。
【００４９】
特に、影響度の大きい、蒸発器として動作する熱交換器側の温度条件を考慮して決定することが望ましい。すなわち、冷房運転時は、室内熱交換器５側の温度条件として、例えば室内機の吸込温度Ｔｂを考慮し、暖房運転時は、室外熱交換器９側の温度条件として、例えば外気温度ＯＡを考慮して決定する。また、膨張弁の流量特性（流量変化量特性）は、二次式的となる。そのため、上記目標弁開度（ステップ）Ａは下記式に基づいて設定される。
【００５０】
冷房運転時    ステップＡ＝ａ×（Ｔｂ＋ｂ）＋ｃ      …（１）
暖房運転時    ステップＡ＝ａ’×（ＯＡ＋ｂ’）＋ｃ’ …（２）
ａ，ａ’，ｂ，ｂ’，ｃ，ｃ’＝定数
この構成では、空調負荷に応じて、上述した目標弁開度Ａが変更される。従って、空調負荷に応じて、適正な初期弁開度制御が行われるので、アキュムレータが無い状態でも、起動時における液バックが防止されるとともに、起動後の安定運転移行までの時間短縮が図られる。また、オイル挙動が安定する。
【００５１】
つぎに、上記構成に本発明を適用した実施形態を説明する。
【００５２】
この実施形態では、初期弁開度制御の制御時間Ｔ（図２）を、高圧容器型の圧縮機（例えば、ロータリー圧縮機等）、低圧容器型の圧縮機（例えば、スクロール圧縮機等）に対応して、変更制御する。例えば、高圧容器型の圧縮機では吐出温度がなかなか上昇しないため、上記の制御時間Ｔを長く設定し、低圧容器型の圧縮機では吐出温度が早く上昇するため、制御時間Ｔを短く設定する。また、上記の制御時間Ｔを、冷房運転時、暖房運転時に対応して、変更制御してもよい。例えば、冷房運転時には短く、暖房運転時には長く設定する。
【００５３】
これによれば、最適な過熱運転起動制御を行うことができ、アキュムレータが無い状態でも、起動時における液バックが防止されるとともに、起動後の安定運転移行までの時間短縮が図られる。
【００５４】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものでないことは明らかである。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、アキュムレータ無しの状態で、運転停止時における圧縮機への液バックを防止することができる。空気調和機の起動後の安定運転移行までの時間短縮が図られる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヒートポンプ式空気調和機の実施形態を示す冷媒回路図である。
【図２】膨張弁の制御タイムチャートである。
【符号の説明】
３  圧縮機
３Ａ  吸込管
３Ｂ  吐出管
５  室内熱交換器
９  室外熱交換器
１１  四方弁
１７  レシーバタンク
５７  制御手段
【図１】
0003819678.tif 000002
【図２】
0003819678.tif 000003