JP2004183982A

JP2004183982A - 空気調和機の制御装置

Info

Publication number: JP2004183982A
Application number: JP2002351622A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Miyauchi; 貴久宮内
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2002-12-03
Filing date: 2002-12-03
Publication date: 2004-07-02

Abstract

【課題】圧縮機の起動直後は膨張弁３の前後で差圧が安定していないという問題点に鑑み、起動直後に蒸発器内部に発生する冷媒流動音を小さくすることのできる冷凍サイクルを提供する。
【解決手段】圧縮機と室外側熱交換器と膨張弁と室内側熱交換器とを順次配管接続して冷媒回路を構成し、前記圧縮機を制御する制御部を備えた空気調和機の制御装置において、前記室外側熱交換器には前記制御部により制御されるヒータが設置され、前記制御部はリモコン等の運転スイッチがオンされた後に前記ヒータに通電し、所定時間経過後に前記圧縮機を起動するよう制御してなることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気調和機の制御装置に関するものであって、とくに起動時に室内熱交換器内の冷媒流により生ずる騒音を減少させることに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の空気調和機の冷媒回路は、図３のように、圧縮機１、四方弁２、室外側熱交換器３、膨張弁４、室内側熱交換器５を順次配管により接続し閉回路が構成されている。そして、圧縮機１から図の矢印ａの向きに冷媒が吐出され、四方弁２を切替えることにより、この空気調和機を冷房運転または暖房運転の両方を可能にしている。また、圧縮機１の起動及び停止の制御及び四方弁２の切替えは制御部６においてなされる。
【０００３】
図３では、冷房運転時をあらわしており、四方弁２は図の向きに切替えられ、冷媒は図の矢印ｂの方向に流れている。このように構成された冷媒回路において、圧縮機１を動作させると、圧縮機１から吐出された冷媒は四方弁２を経由し室内側熱交換器３を通過し膨張弁４から、室内側熱交換器５の順に一方向に流れて再度四方弁２を経由し圧縮機１へ戻る。このとき室外側熱交換器３は凝縮器として、室内側熱交換器５は蒸発器として作動している。
【０００４】
前記した冷房運転時の起動時において、冷媒が膨張弁４から室内側熱交換器５を通って流れるとき、室内側熱交換器５の内部の冷媒流速は高くなり、過渡的に冷媒流動音が高くなる。特に膨張弁４は圧縮機起動直後にはオーバシュートを起こすため、流速が特に高くなる。この場合には冷房される室内に冷媒流動音による騒音がすることとなり、室内機の静音化が望まれる。
【０００５】
このような課題に対して、室内側熱交換器５に対し、圧縮機１の起動直後に膨張弁４がオーバシュートする数秒間、前記室内側熱交換器５と並列にバイパス回路１１を設け、同バイパス回路１１中に少なくとも前記圧縮機起動直後だけ開状態を維持する電磁弁１２を設けた構成を採用したものがある（例えば特許文献１参照）。これによれば圧縮機起動直後は、室内側熱交換器５の入口側と出口側が連通されるので室内側熱交換器５の内部の冷媒流速が低くおさえられ、その結果、室内側熱交換器５を流れる冷媒の流動音を小さくすることができる。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１３２３９１号公報
【０００７】
しかしながら上記構成では、バイパス回路１１から冷媒流動音が発生し、室内側熱交換器５内部の冷媒流動音も完全に消去することはできないという課題が残されている。
【０００８】
このような冷媒流動音の原因としては、膨張弁４による過冷却に起因する問題が挙げられる。膨張弁４による過冷却は、起動時において膨張弁の温度が急激に低下するために生じる。これにより未蒸発の冷媒が液バックに近い状態で膨張弁を流れるために膨張弁４において騒音が生じる。
【０００９】
このような問題への対応としては、蒸発器にヒータを設けるという解決方法がある（例えば特許文献２参照）。膨張弁をヒータで熱することにより過冷却を防止することにより、騒音を低減する。しかしながらこの方法では、膨張弁に生じる過冷却の問題しか扱えず、膨張弁における騒音、振動のみを解決するにすぎない。従って室内側熱交換器において生じる冷媒流音の低減にはさほど寄与しない。
【００１０】
【特許文献２】実開昭５５−１４９１５６号公報
【００１１】
冷媒流動音の原因としては、他にも膨張弁４の前後の圧力に起因する問題が挙げられる。つまり、起動直後は膨張弁４の前後で差圧が安定しておらず、冷媒は不安定で、気液状態は相をなして流れてないため冷媒流は安定しておらず室内側熱交換器５内で音を出していると考えられる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の問題に鑑み、圧縮機が作動を開始した直後に室内側熱交換器５内部に発生する冷媒流動音を小さくすることのできる空気調和機の制御装置を提供することを課題としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、圧縮機と室外側熱交換器と膨張弁と室内側熱交換器とを順次配管接続して冷媒回路を構成し、前記圧縮機を制御する制御部を備えた空気調和機の制御装置において、前記室外側熱交換器には前記制御部により制御されるヒータが設置され、前記制御部はリモコン等の運転スイッチがオンされた後に前記ヒータに通電し、所定時間経過後に前記圧縮機を起動するよう制御してなることを特徴とする。
【００１４】
また、圧縮機と室外側熱交換器と膨張弁と室内側熱交換器とを順次配管接続して冷媒回路を構成し、前記圧縮機を制御する制御部を備えた空気調和機の制御装置において、前記室外側熱交換器には前記制御部により制御されるヒータ及び前記室外側熱交換器の温度を検出する温度センサが設置され、前記制御部はリモコン等の運転スイッチがオンされた後に前記ヒータに通電し、前記温度センサにより検出された室外側熱交換器の温度が所定温度に達した時に前記圧縮機を起動するよう制御してなることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による空気調和機について図１及び図２に示した実施の形態に基づいて具体的に説明する。
【００１６】
図１は本発明に係る空気調和機の冷媒回路図であり、室内機筐体や送風機等の空気調和機の具体的構成は省略している。冷媒回路は、圧縮機１、四方弁２、室外側熱交換器３、膨張弁４、室内側熱交換器５を順次配管により接続し閉回路が構成されている。そして、圧縮機１から図の矢印ａの向きに冷媒が吐出され、四方弁２を切替えることにより、この空気調和機を暖房運転または冷房運転の両方を可能にしている。また、圧縮機１の起動及び停止の制御及び四方弁２の切替えは制御部６においてなされる。
【００１７】
本実施例では、冷房運転時をあらわしており、四方弁２は図の向きに切替えられ、冷媒は図１の矢印ｂの方向に流れている。このように構成された冷媒回路において、圧縮機１が作動をはじめると、圧縮機１から吐出された冷媒は四方弁２を経由し室内側熱交換器３を通過し膨張弁４から、室内側熱交換器５の順に一方向に流れて再度四方弁２を経由し圧縮機１へ戻る。このとき室外側熱交換器３は凝縮器として、室内側熱交換器５は蒸発器として作動している。
【００１８】
そして図１に示すように室外側熱交換器３にはヒータ７が取付けられている。ヒータ７は本実施例ではシーズヒータであって室外側熱交換器３に添設されている。そしてヒータ７は制御部６で制御されている。圧縮機１及びヒータ７は図２に示されたタイミングチャートでもって動作するよう制御部６にて制御する。以下その動作の詳細を述べる。
【００１９】
まず室内リモートコントローラの運転スイッチがオンされることにより、空気調和機は運転状態になる。これは図２のｔ１に対応する。これと同時に制御部はヒータ７をオン、つまりヒータに通電を開始し、室外側熱交換器３を加熱する。ヒータ７のオンはリモコン等の運転スイッチのオンと同時である必要はなく、制御のタイミング上、多少ずれてもよい。圧縮機１は本体の電源がオンになっても未だオン、つまり起動せず、オフの状態にある。
【００２０】
ヒータ７は所定時間通電され、室外側熱交換器３が十分加熱された後オフ、つまり通電を停止する。これは図２のｔ２に対応する。本実施例での所定時間の通電は、室外側熱交換器３の温度を検出し、その温度が所定温度に上昇するまでの時間通電する。温度検出は、室外側熱交換器３に温度センサ８を添設しておき、温度センサ８により室外側熱交換器３の温度情報を電圧に変更し、制御部６へ送ることにより行う。また制御部６が温度センサ８からの電圧が所定電圧に達したことをもって室外側熱交換器３が所定温度に達したと判断する。また所定温度は、後述するように加熱によって膨張弁の前後において安定した気液状態の冷媒が流れるための差圧ができるように定められ、５０℃程度であることが好ましい。そして、ヒータ７をオフにすると同時に圧縮機１をオンにし、圧縮機の運転を開始する。圧縮機１のオンはヒータのオフと同時である必要はなく、制御のタイミング上、多少ずれてもよい。また、温度センサは通常サーミスタを使用する。
【００２１】
空気調和機が運転状態になる直前の図２のｔ１までは、冷媒回路は平衡状態にあり、圧力差はどこにも生じていない。ヒータ７が通電されている間のｔ１からｔ２までは室外側熱交換器３は加熱され室外側熱交換器３内の圧力は上昇する。室外側熱交換器３内の圧力が上昇することにより膨張弁４の前後において圧力差が生じる。
【００２２】
この後、ｔ２において圧縮機１をオンとし、圧縮機１が運転を開始するが、既に室外側熱交換器３の冷媒管内の圧力は平衡状態よりも高くなっており、安定して冷媒が流れる。また、膨張弁４においても圧力差ができており、スムーズに冷媒が減圧され、気液状態をつくる。つくられた気液状態は比較的安定しており気相、液相に分離され相状態をなしているため冷媒流は安定しており、冷媒流音は低減される。
【００２３】
次に、通常運転時に室内温度が目標値に達した時の動作を説明する。室内温度が目標値に達した時、制御部６は圧縮機１をオフ状態つまり運転を停止させる。これは図２におけるｔ３に対応する。室内温度が目標値に達したことは、室内機に装着された温度センサー等により温度を検知し、目標値と比較することにより決定する。また、制御部６が圧縮機１をオフ状態にさせる時に制御部はまたヒータ７をオンにする。
【００２４】
圧縮機１がオフしたことにより通常、冷媒回路内の圧力差は次第に均等になっていく。しかし、同時に室外側熱交換器３に設置されたヒータ７をオンにすることにより室外側熱交換器３の圧力を高圧に維持し圧力差を圧縮機の運転状態のままに維持するようにする。さらに、室内温度が所定温度まで上昇すると圧縮機の運転を再開させるが、この場合に圧縮機をオンしヒータ７をオフにする。このとき圧力差が既に運転時のものと近い状況になっている。
【００２５】
つまり室外側熱交換器３の冷媒管内の圧力は平衡状態よりも高くなっており、安定して冷媒が流れる。また、膨張弁４においても圧力差ができており、スムーズに冷媒が減圧され、気液状態をつくる。このつくられた気液状態は比較的安定しており気相、液相に分離され相状態をなしているため冷媒流は安定しており、圧縮機１が停止した後運転を再開する時も冷媒流音は低減される。
【００２６】
また、室内温度が目標値に達し、圧縮機１をオフにする時にヒータ７をオンにせずに、図２におけるｔ３以降のように運転させてもよい。つまり圧縮機１をオフにした後所定時間が経過し再度運転を開始する場合に、始動時の制御方法と同様に、まずヒータ７をオンし（図２のｔ３’）、室外側熱交換器３の加熱を開始し、ヒータ７が所定時間通電され、室外側熱交換器３が十分加熱された後ヒータ７をオフし（図２のｔ４）、それと同時に圧縮機１をオンにし、運転を再開させる。本実施例のヒータ通電の所定時間は、前述した始動時の場合と同様に、室外側熱交換器３の温度が所定温度になるまでの時間である。
【００２７】
また、本実施例では四方弁２を使用した冷媒回路であって冷房運転、暖房運転の両方が可能な空気調和機について適用したものであるが、これは冷房運転しかできない冷媒回路であっても同様に適用できる。
【００２８】
また、上記手段は圧縮機をオンする前に室外側熱交換器３を加熱し室外側熱交換器３の管内の圧力を上昇させるものであるが、これは、圧縮機をオンする前に室内側熱交換器５を冷却する手段を併用すれば室内側熱交換器５の管内の圧力を下降させ、いっそう運転時の圧力状態に近づくので更に効果的である。
【００２９】
図２の圧縮機１の運転モードはオンかオフのみしかなく、回転数を制御できるようなものではない。回転数制御が可能なインバータ制御可能な空気調和機の場合、回転数をしだいに上昇させるため、急激な圧力変化はなく、安定した相状態を提供できるが、本発明の構成によっても、さらに効果が得られる。
【００３０】
本ヒータ７は室外側熱交換器３の下部に添設される方が騒音低減上いっそう効果的である。圧縮機停止時において、室外側熱交換器３内部には下部に液冷媒が溜まっている。従って液冷媒を効果的に蒸発させ、安定した相状態を提供するためには、熱交換器内において液冷媒が多く分布する下部に添設するほうが有利である。また、本ヒータ７は本発明の機能を果たすように設けたものであるが、わざわざ新規に設置することはなく、除霜用ヒータが設置されていれば、これを起動時に冷媒加熱手段として作動させればコスト的にも有利である。この除霜用ヒータを上述した制御方法により起動時に動作させるようにすればよい。
【００３１】
このヒータ７は本実施例では熱交換器に取付けられている。しかし、本機能を果たすものであれば、熱交換器に取付けることにとらわれることはなく、例えば、室外機に配設された配管を加熱するように設けてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
圧縮機と室外側熱交換器と膨張弁と室内側熱交換器とを順次配管接続して冷媒回路を構成し、前記圧縮機を制御する制御部を備えた空気調和機の制御装置において、前記室外側熱交換器には前記制御部により制御されるヒータが設置され、前記制御部はリモコン等の運転スイッチがオンされた後に前記ヒータに通電し、所定時間経過後に前記圧縮機を起動するよう制御してなることにより、圧縮機の起動前にあらかじめ膨張弁の前後に差圧をつくり圧縮機起動時に安定して冷媒を流すことができ、室内側熱交換器内の気液状態は相をなして流れるため、冷媒流は安定し、室内側熱交換器内で発生する冷媒流音を低減することができる。
【００３３】
また、圧縮機と室外側熱交換器と膨張弁と室内側熱交換器とを順次配管接続して冷媒回路を構成し、前記圧縮機を制御する制御部を備えた空気調和機の制御装置において、前記室外側熱交換器には前記制御部により制御されるヒータ及び前記室外側熱交換器の温度を検出する温度センサが設置され、前記制御部はリモコン等の運転スイッチがオンされた後に前記ヒータに通電し、前記温度センサにより検出された室外側熱交換器の温度が所定温度に達した時に前記圧縮機を起動するよう制御してなることにより、圧縮機の起動前にあらかじめ膨張弁の前後に差圧をつくり圧縮機起動時に安定して冷媒を流すことができ、室内側熱交換器内の気液状態は相をなして流れるため、冷媒流は安定し、室内側熱交換器内で発生する冷媒流音を低減することができる。
【００３４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における空気調和機に内蔵される冷媒回路図である。
【図２】本発明における制御部の制御のタイミングチャートである。
【図３】従来技術における空気調和機に内蔵される冷媒回路図である。
【符号の説明】
１圧縮機
２室外側熱交換器
３膨張弁
４室内側熱交換器
５四方弁
６制御部
７ヒータ
８温度センサ
１１バイパス回路
１２電磁弁

Claims

圧縮機と室外側熱交換器と膨張弁と室内側熱交換器とを順次配管接続して冷媒回路を構成し、前記圧縮機を制御する制御部を備えた空気調和機の制御装置において、前記室外側熱交換器には前記制御部により制御されるヒータが設置され、前記制御部はリモコン等の運転スイッチがオンされた後に前記ヒータに通電し、所定時間経過後に前記圧縮機を起動するよう制御してなることを特徴とする空気調和機の制御装置
圧縮機と室外側熱交換器と膨張弁と室内側熱交換器とを順次配管接続して冷媒回路を構成し、前記圧縮機を制御する制御部を備えた空気調和機の制御装置において、前記室外側熱交換器には前記制御部により制御されるヒータ及び前記室外側熱交換器の温度を検出する温度センサが設置され、前記制御部はリモコン等の運転スイッチがオンされた後に前記ヒータに通電し、前記温度センサにより検出された室外側熱交換器の温度が所定温度に達した時に前記圧縮機を起動するよう制御してなることを特徴とする空気調和機の制御装置