JP6498677B2 - エアコンシステム及びエアコンシステムの制御方法 - Google Patents

Description

本発明はエアコン分野に関し、具体的には、エアコンシステム及びエアコンシステムの制御方法に関する。

従来のエアコンシステムの一種として、図１に示すように、凝縮器１０、蒸発器２０、容量可変周波数可変圧縮機３０、スロットル部品４０、四方弁６０、電磁弁７０、逆止弁５０を備え、容量可変周波数可変圧縮機３０は逆止弁５０と電磁弁７０との動作に基づく切り換えを行うものである。電磁弁７０が開かれる場合、排気側の高圧冷媒が圧縮機の下部気筒吸気口に流通し、下部気筒吸気端に高圧を形成させ、容量可変周波数可変圧縮機３０の単気筒動作を達成する。電磁弁７０が閉じられる場合、気液分離器における低圧冷媒が下部気筒吸気口に流通し、下部気筒吸気口に低圧を形成させ、容量可変周波数可変圧縮機が２気筒動作に切り換わる。

上述した従来技術には、以下の不足点がある。
（１）単気筒動作から２気筒又は多気筒動作への切り換え時に、電磁弁が閉じられるが、下部気筒吸気口から電磁弁までの連結管が依然として高圧状態であり、圧力差があるため、逆止弁が締め切られており、気液分離器の低圧冷媒が下部気筒に流通しにくく、単気筒動作から２気筒動作への切り換え時にシステムの不安定を招きやすい。
（２）単気筒動作時に、圧縮機の下部気筒から電磁弁までの連結管が高圧側であるが、冷媒は静止状態にあるため、環境温度への熱交換につれ降温し、長くすると、冷媒が液相に凝縮されやすく、この場合、２気筒動作に切り換えれば、液相冷媒が下部気筒へ流れ、下部気筒に液撃をもたらし、圧縮機を損ずることになる。
（３）上記（１）における問題を解決するために、下部気筒吸気口と電磁弁との連結管にキャピラリチューブを増設して気液分離器の入り口に連結させれば、単気筒動作から２気筒動作への切り換え時に、下部気筒吸気口における高圧冷媒がキャピラリチューブを介して気液分離器の入り口に減圧され、下部気筒吸気口に低圧冷媒が形成され、切り換えが容易になされるが、キャピラリチューブを長期流通するため、循環する冷媒が減少し、熱損失をもたらす。

本発明は、従来技術におけるエアコンシステムが、圧縮機の単気筒動作から２気筒動作への切り換え中に切り換え失敗が発生しやすい問題を解決するためのエアコンシステム及びエアコンシステムの制御方法を提供することをその目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、上部気筒吸気口と、下部気筒吸気口と、排気口とを有する２気筒容量可変圧縮機を備え、一端が２気筒容量可変圧縮機の排気口に連結され、他端が、逆止弁と２気筒容量可変圧縮機の下部気筒吸気口とにそれぞれ連結される第１の電磁弁を、さらに備え、前記逆止弁の一方の端が第１の電磁弁に連結され、他方の端が気液分離器の内腔に連結されるエアコンシステムであって、２気筒容量可変圧縮機の下部気筒吸気口から気液分離器の入り口までを連結する管道内に設けられる第２の電磁弁、をさらに備えるエアコンシステムが提供される。

さらに、第２の電磁弁に直列配置されるキャピラリチューブをさらに備える。
さらに、下部気筒吸気口の管道内に設けられる温度センサをさらに備える。
さらに、排気口の管道内に設けられる高圧センサをさらに備える。

本発明の他の一態様によれば、上記エアコンシステムに応用されるエアコンシステムの制御方法であって、２気筒容量可変圧縮機が単気筒動作状態にありながら２気筒動作状態への切り換えが必要となる場合、２気筒容量可変圧縮機の下部気筒吸気口から気液分離器の入り口までの管道を連通するステップ１０、を含むエアコンシステムの制御方法が提供される。

さらに、ステップ１０において、第２の電磁弁により、２気筒容量可変圧縮機の下部気筒吸気口から気液分離器の入り口までを連通する管道を開き、時間ｔｓを経過してから第１の電磁弁を閉じる。

さらに、２気筒容量可変圧縮機の単気筒動作状態が時間ｔ１を超えた後、ｔ２時間が経過するたびに、２気筒容量可変圧縮機の下部気筒吸気口の温度Ｔ_下と２気筒容量可変圧縮機の排気口の温度Ｔ_高とを比較し、Ｔ_下≦Ｔ_高であれば、第２の電磁弁を開いてからｔ３時間継続後に閉じるステップ２０をさらに含む。

さらに、ステップ１０における時間ｔｓが、室外環境温度ＴＷに関わっており、ＴＷ≧Ａ℃の場合、ｔｓ＝ｔ５になり、Ｂ℃≦ＴＷ＜Ａ℃の場合、ｔｓ＝ｔ６になり、ＴＷ＜Ｂ℃の場合、ｔｓ＝ｔ７になる（ｔ５、ｔ６、ｔ７は、予め設定された時間定数であり、Ａ、Ｂは予め設定された温度定数である）。

さらに、ステップ１０は、第１の電磁弁を閉じてからｔ４時間後に、第２の電磁弁を閉じることをさらに含む。

本発明の技術案を応用して、２気筒容量可変圧縮機の下部気筒吸気口から気液分離器の入り口までを連結するように電気弁を有する液排出バイパス管道を増設し、液排出バイパスを介して下部気筒吸気側の高圧冷媒を気液分離器に減圧させることにより、単気筒動作から２気筒動作への切り換え時のシステムの安定性を最適化する。

本願の一部を構成する図面は、本発明をさらに理解させるためのものであり、また、本発明における模式的実施例及びその説明は本発明を説明するものであり、本発明を不当に限定するものではない。図面において、
従来技術における容量可変周波数可変圧縮機のエアコンシステムを示す図である。 本発明に係わるエアコンシステムを示す図である。 本発明に係わるエアコンシステムの制御方法を示すフローチャートである。

なお、衝突しない限り、本願の実施例及び実施例中の構成要件を組み合わせることができる。以下、図面を参照しつつ実施例を結合して本発明を詳しく説明する。

図２を参照して、本発明は、従来技術に踏まえ、２気筒容量可変圧縮機の下部気筒吸気口から気液分離器の入り口までを連結し、キャピラリチューブと第２の電磁弁７２とを主として含む液排出バイパス管道を増設するとともに、２気筒容量可変圧縮機の排気側に高圧センサ１００を増設して凝縮温度Ｔ_高を測定し、下部気筒吸気口に温度センサ９０を測定工具として増設して下部気筒吸気口の温度Ｔ_下を検出する。特定の場合に液排出バイパス管道における第２の電磁弁７２を開き、圧力のリリーフ及び液排出するように動作させる。下部気筒吸気口は液溜まり状態である場合、自動測定により、２気筒容量可変圧縮機３０の下部気筒から第１の電磁弁７１までの連結管における液相冷媒を気液分離器へ排出させることができる。単気筒動作から２気筒動作への切り換え時に、液排出バイパスを介して気液分離器へ下部気筒吸気側の高圧冷媒を圧力をリリーフし、単気筒動作から２気筒動作への切り換えを達成し、動作の切り換え時のシステムの安定性を高める。

図２に示すように、本発明に係わるエアコンシステムは、２気筒容量可変圧縮機３０と、気液分離器とを備え、２気筒容量可変圧縮機３０からは、上部気筒吸気口と、下部気筒吸気口と、排気口という三つの分岐が引き出される。２気筒容量可変圧縮機３０と、第１の熱交換器１０と、スロットルアセンブル４０と、第２の熱交換器２０とがループに連結される。エアコンシステムは、四方弁６０と、第１の電磁弁７１と、逆止弁５０とをさらに備える。第１の熱交換器１０と第２の熱交換器２０とが四方弁６０を介して２気筒容量可変圧縮機３０に選択的に連通され、第１の電磁弁７１は、一端が２気筒容量可変圧縮機３０の排気口に連結されるとともに、他端が逆止弁５０と下部気筒吸気口とにそれぞれ連結され、逆止弁５０は、一方の端が第１の電磁弁７１から下部気筒吸気口への管道に連結されるとともに、他方の端が気液分離器の内腔に連結され、また、逆止弁５０における流動可能方向として、気液分離器から下部気筒吸気口へと流動する。本発明によれば、第２の電磁弁７２及びそれに直列連結されるキャピラリチューブからなる分岐は、圧縮機における下部気筒吸気口の管道と気液分離器における気液分離器の入り口の管道との間に連結されるように増設される。

液排出バイパス管道におけるキャピラリチューブは、液排出の流量を制御する機能を担う。太すぎて短すぎるキャピラリチューブの場合、過大な流量になり、下部気筒における圧力低下を招き、圧力不足に起因して、単気筒動作を継続できずに２気筒動作に切り換わる。細すぎて長すぎるキャピラリチューブの場合、過小な流量になり、過低な液排出速度を招き、液排出動作を所定時間内に完成することができない。それゆえ、液排出バイパス管道には適当なキャピラリチューブが必要となる。

図３を参照して、本発明に係わるエアコンシステムの制御方法は、以下のステップ（１）を〜（３）含む。

（１）２気筒容量可変圧縮機３０が単気筒動作の場合、２気筒容量可変圧縮機３０の単気筒動作時間がｔ１時間を超えた後、ｔ２時間が経過するたびに、Ｔ_下とＴ_高とを比較し、Ｔ_下≦Ｔ_高であれば、エアコン・システムにおける下部吸気口管道に液体が溜まっていると判定され、第２の電磁弁７２を開いてからｔ３時間継続後に閉じることにより、間隔をあけた液排出作用を達成する。
（２）２気筒容量可変圧縮機３０は単気筒動作にありながら２気筒動作へ切り換えが必要となる場合、第２の電磁弁７２を開いてからｔｓ時間後に第１の電磁弁７１を閉じたり、第１の電磁弁７１を閉じてからｔ４時間後に第２の電磁弁７２を閉じたりすることで、圧力のリリーフする作用を達成する。
（３）室外環境温度ＴＷによって、液溜まり状況が異なるため、ステップ（２）における時間ｔｓは、室外環境温度に関わっており、例を挙げると、以下のようである（Ａ、Ｂは、予め設定された温度定数であり、実験によって決められることができる）。
ａ）ＴＷ≧Ａ℃の場合、ｔｓ＝ｔ５になる。
ｂ）Ｂ℃≦ＴＷ＜Ａ℃の場合、ｔｓ＝ｔ６になる。
ｃ）ＴＷ＜Ｂ℃の場合、ｔｓ＝ｔ７になる。（上述したｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５、ｔ６、ｔ７は、予め設定された時間であり、実験によって決められることができる。）

本発明は、気液分離器付きの２気筒又は２気筒以上の周波数可変圧縮機に容量可変技術を結合してシステムの冷却／加熱量の調節範囲を大きくする。第２の電磁弁及びキャピラリチューブからなるバイパス分岐は、主として、第１の電磁弁を閉じる必要がある場合、第２の電磁弁を開いて下部気筒吸気口と第１の電磁弁との間の管道における圧力を低圧と一致させるように減圧させ、これにより、圧縮機を、第１の電磁弁を閉じてからすぐ２気筒に切り換えることを保証する機能を担う。エアコン・システムが単気筒動作の場合、圧縮機の下部吸気口のパイプ温度センサで測定された温度及び高圧センサで測定された高圧温度によって、下部吸気口に液体が溜まっているか否かを判定することができ、液体が溜まっていると判定されれば、第２の電磁弁をしばらく開き、これにより、圧縮機の単気筒による長期動作の後、２気筒への切り換え時の液撃の発生を防止するよう作用できる。

以上は、本発明の好適な実施例に過ぎず、本発明を限定することは意図していない。当業者であれば、本発明に様々な変更や変形が可能である。本発明の思想や原則内の如何なる修正、均等の置き換え、改良なども、本発明の保護範囲内に含まれるべきである。

Claims (9)

1. 上部気筒吸気口と、下部気筒吸気口と、排気口とを有する２気筒容量可変圧縮機（３０）を備え、一端が前記２気筒容量可変圧縮機（３０）の排気口に連結され、他端が、逆止弁（５０）と前記２気筒容量可変圧縮機（３０）の下部気筒吸気口とにそれぞれ連結される第１の電磁弁（７１）を、さらに備え、前記逆止弁（５０）一方の端が前記第１の電磁弁（７１）に連結され、他方の端が気液分離器の内腔に連結されるエアコンシステムであって、
   前記２気筒容量可変圧縮機（３０）の下部気筒吸気口から気液分離器の入り口までを連結する管道内に設けられる第２の電磁弁（７２）、をさらに備えることを特徴とするエアコンシステム。
2. 前記第２の電磁弁（７２）に直列配置されるキャピラリチューブをさらに備える、ことを特徴とする請求項１に記載のエアコンシステム。
3. 前記下部気筒吸気口の管道内に設けられる温度センサ（９０）をさらに備える、ことを特徴とする請求項１に記載のエアコンシステム。
4. 前記排気口の管道内に設けられる高圧温度センサ（１００）をさらに備える、ことを特徴とする請求項１に記載のエアコンシステム。
5. 請求項１乃至４のうち何れか一項に記載のエアコンシステムに応用されるエアコンシステムの制御方法であって、
   ２気筒容量可変圧縮機（３０）が単気筒動作状態にありながら２気筒動作状態への切り換えが必要となる場合、前記２気筒容量可変圧縮機（３０）の下部気筒吸気口から気液分離器の入り口までの管道を連通するステップ１０、を含むことを特徴とするエアコンシステムの制御方法。
6. 前記ステップ１０において、第２の電磁弁（７２）により、前記２気筒容量可変圧縮機（３０）の下部気筒吸気口から前記気液分離器の入り口までを連通する管道を開き、時間ｔｓが経過してから第１の電磁弁（７１）を閉じる、ことを特徴とする請求項５に記載のエアコンシステムの制御方法。
7. 前記２気筒容量可変圧縮機（３０）の単気筒動作状態が時間ｔ１を超えた後、ｔ２時間が経過するたびに、前記２気筒容量可変圧縮機（３０）の下部気筒吸気口の温度Ｔ下と前記２気筒容量可変圧縮機（３０）の排気口の温度Ｔ高とを比較し、Ｔ下≦Ｔ高であれば、前記第２の電磁弁（７２）を開いてからｔ３時間継続後に閉じるステップ２０をさらに含む、ことを特徴とする請求項６に記載のエアコンシステムの制御方法。
8. 前記ステップ１０における時間ｔｓが、室外環境温度ＴＷに関わっており、ＴＷ≧Ａ℃の場合、ｔｓ＝ｔ５になり、Ｂ℃≦ＴＷ＜Ａ℃の場合、ｔｓ＝ｔ６になり、ＴＷ＜Ｂ℃の
   場合、ｔｓ＝ｔ７になる（ｔ５、ｔ６、ｔ７は、予め設定された時間定数であり、かつｔ７≧ｔ６≧ｔ５であり、Ａ、Ｂは予め設定された温度定数である）ことを特徴とする請求項６に記載のエアコンシステムの制御方法。
9. 前記ステップ１０は、前記第１の電磁弁（７１）を閉じてからｔ４時間後に、前記第２の電磁弁（７２）を閉じることをさらに含む、ことを特徴とする請求項６に記載のエアコンシステムの制御方法。