JP2000205683A - ヒ―トポンプ式空調装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷媒流路切換用の四方弁３への異物の付着も
少なくでき、弁をスムーズに切換えることできるように
し、かつ、弁の切換えの回数を極力少なくして、サイク
ル内部品の寿命への悪影響及びサイクル切換時の音の発
生を少なくする。 【解決手段】 四方弁３に圧力を加えてから電気信号を
送るようにして弁を切換える方法を採用すると共に、ス
テップＳ１１で暖房運転のときステップＳ１２で四方弁
をオンして冷媒流路を暖房サイクルに切換え、暖房運転
でなければ、冷房条件が成立しているか否かの判定を行
うステップＳ１３に移行し、この判定のステップＳ１３
で冷房条件が成立しているときはステップＳ１４で上記
弁をオフし、冷房条件が成立していなければ、リターン
して、上記弁をオン状態のまま保持するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ヒートポンプ式
空調装置における冷媒流路切換用弁の切換制御に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ヒートポンプ式空調装置は、ディ
ーゼルエンジンで駆動される圧縮機と、冷媒流路切換用
弁としての四方弁と、室外熱交換器と、絞り機構と、室
内熱交換器等により構成されるヒートポンプサイクルを
具備するものである。これは、暖房時と冷房時に応じて
上記四方弁の駆動コイルをオン・オフすることで四方弁
に内蔵されるピストン弁の位置を変更するようにしてヒ
ートポンプサイクル中の冷媒流路を切換えることによ
り、暖房運転や冷房運転を行わせるものである。

【０００３】この場合、上記四方弁が切換わるには電
気信号を切換える弁に圧力を加えるという２種類のａ
ｎｄ条件が必要である。従来は運転を開始する時点で運
転モードに合わせた電気信号を四方弁に送り、その後に
コンプレッサをオンさせて冷媒を循環することで弁に圧
力を徐々に加え、四方弁の切換を実現している。これ
は、仮にこの順序を逆にすると、冷媒が循環している最
中（圧力が高い状態）でサイクルを切換えることにな
り、サイクル内部品の寿命に悪影響を与えることと、サ
イクル切換時の音（四方弁を切換える時にコンプレッサ
の吐出側高圧冷媒と吸込側低圧冷媒がショートする際に
発生する音（高圧側と低圧側がつながるときに発生する
「シュー」という音））が問題になるからである。

【０００４】ところが、従来は、オイル添加剤＋空気
による樹脂成分析出オイル添加剤＋水分による酸性物
質生成等の問題により、四方弁に異物が付いてしまうの
で、電気信号を先に送って四方弁を徐々に切換える方法
では、弁をＯＦＦ→ＯＮする際にスムーズな切換えが行
えないという問題がある。そこで、上記の「順序を逆に
する方法」、つまり予め弁に圧力を加えてから電気信号
を送るようにすれば、四方弁を一気に切換えることがで
きるので、電気信号を先に送って四方弁を徐々に切換え
る方法に比べて、四方弁への異物の付着も少なくでき、
弁をスムーズに切換えることできると考えられる。

【０００５】しかしながら、上述の「順序を逆にする方
法」を採用すると、上述したような「サイクル内部品の
寿命への悪影響」，「サイクル切換時の音」の問題が残
る。この問題は、四方弁の切換回数が少なければそれ程
問題にならないと考えられるが、従来装置では、四方弁
の動作切換え回数はそれ程少ないとはいえない。このこ
とを、図３，図４（ａ）を用いて説明すると、図３にお
いて、例えば、操作者により有線，無線のリモートコン
トローラの運転停止スイッチがオンされてステップＳ１
で運転開始がなされると、ステップＳ２で暖房運転か否
かの判定が行われ、暖房運転であれば、ステップＳ３で
四方弁をオンすることで、ヒートポンプサイクルの冷媒
の流路を暖房方向に切換える。

【０００６】一方、運転が停止されると、ステップＳ１
での運転開始の判定がＮＯとなって四方弁はオフされ
て、切換えられる。また、暖房運転から冷房運転又は送
風運転のモードに切換わると、ステップＳ２で暖房運転
がＮＯの判定となり、ステップＳ４で四方弁がオフに切
換えられることになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来は暖
房運転時、四方弁がオンされてからオフに切換えられる
のは、冷房運転時だけではなく、停止時及び冷房を伴な
わない送風運転時も切換えられる。図４（ａ）はこのこ
とを示すタイムチャートであり、同図から明らかなよう
に従来は、頻繁に四方弁がオン，オフに切換えられるこ
とになる。以上のように四方弁が頻繁に切換えられるた
め、以下のような課題が生じる。 上述したような「電気信号を四方弁に送り、その後に
コンプレッサをオンさせて冷媒を循環することで弁に圧
力を徐々に加え、四方弁の切換える方法」あるいは「予
め弁に圧力を加えてから電気信号を送るようにして四方
弁を一気に切換える方法」のいずれを採用するとして
も、四方弁が頻繁に切換えられるために、四方弁のピス
トン弁が着座するときの音が頻繁に発生するし、また、
四方弁の寿命を劣化させてしまうという課題がある。 また、「予め弁に圧力を加えてから電気信号を送るよ
うにして四方弁を一気に切換える方法」を採用する場合
は、四方弁を一気に切換えることができるので、「電気
信号を先に送って四方弁を徐々に切換える方法」に比べ
て、四方弁への異物の付着も少なくでき、弁をスムーズ
に切換えることできると考えられるが、上述したような
「サイクル内部品の寿命への悪影響」，「サイクル切換
時の音」の問題が残り、この問題は、四方弁が頻繁に切
換えられることから、より顕著な問題となってしまうと
いう課題があった。

【０００８】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、四方弁などの冷媒流路切換用弁が比較的頻繁
に切換えられることに起因する、冷媒流路切換用弁のピ
ストン弁が着座するときの音の発生及び冷媒流路切換用
弁の寿命の劣化を少なくすることができるようにするこ
と、また、冷媒流路切換用弁への異物の付着も少なくで
き、弁をスムーズに切換えることできるようにするとと
もに、上述の「サイクル内部品の寿命への悪影響」，
「サイクル切換時の音」の問題も解決できるようにする
ことを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、暖房運転か否
かの判定を行い、暖房運転のとき冷媒流路切換用弁をオ
ンして冷媒流路を暖房サイクルに切換え、暖房運転でな
ければ、冷房条件が成立しているか否かの判定を行うス
テップに移行し、この判定のステップで冷房条件が成立
しているときは上記弁をオフし、冷房条件が成立してい
なければ上記弁をオン状態のまま保持するようにした。
また、弁に圧力を加えてから電気信号を送るようにして
冷媒流路切換用弁を切換える方法を採用した上で、上述
の方法を行うようにした。また、運転開始か否かの判定
ステップを経て、運転開始のときは暖房運転か否かの判
定を行い、運転開始でなければ、上記弁をオン状態のま
ま保持するようにした。さらに、冷房条件が成立してい
ないとする条件の中に、送風運転のモードを含ませるよ
うにした。

【００１０】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、本発明で
使用されるヒートポンプ式空調装置の一実施の形態を示
すブロック図であり、ヒートポンプ式空調装置は、図１
に示すように、エンジン１により図外のプーリー及び電
磁クラッチ２ａを介して駆動されるコンプレッサ２、冷
媒流路切換用弁としての四方弁３、室外熱交換器４、絞
り機構５、室内熱交換器６等によってヒートポンプサイ
クルが構成されている。

【００１１】エンジン１はスタータモータ１１によって
そのクランク軸を回転することによって起動される。冷
房運転時は、電磁クラッチ２ａをオンしてエンジン１に
よってコンプレッサ２をオンすると、このコンプレッサ
２から吐出されたガス冷媒は実線矢印で示すように、四
方弁３を経て室外熱交換器４に入り、ここで室外ファン
７によって送風される外気に放熱することによって凝縮
液化する。この場合、四方弁３の駆動コイル３ｍはオフ
となるように制御手段２０で制御されている。この液冷
媒は絞り機構５を流過する過程で断熱膨張した後、室内
熱交換器６に入り、ここで室内ファン８によって送風さ
れる室内空気を冷却することによって蒸発気化する。し
かる後、このガス冷媒は四方弁３を経てコンプレッサ２
に戻る。

【００１２】暖房運転時には、四方弁３の駆動コイル３
ｍがオンされて、切換えられ、コンプレッサ２から吐出
された冷媒は破線矢印で示すように、四方弁３、室内熱
交換器６、絞り機構５、室外熱交換器４、四方弁３をこ
の順に経てコンプレッサ２に戻る。これにより、室内熱
交換器６より温風を導出できる。エンジン１を流過する
ことによって昇温した冷却水はラジエータ９に入り、こ
こで室外ファン７によって送風される外気に放熱するこ
とによって降温した後、冷却水循環ポンプ１０によって
付勢されてエンジン１に戻る。

【００１３】制御手段２０には、この制御手段２０自体
に装着された図外のコントローラあるいは、リモートコ
ントローラ２０ａに設けられた温度設定器２０ｂ、室温
センサ２０ｃ、運転切換スイッチ２０ｄ、運転停止スイ
ッチ２０ｅ、自動モード切換スイッチ２０ｆ等からの各
信号が入力されることで、上記電磁クラッチ２ａや四方
弁３の駆動コイル３ｍを制御するものである。

【００１４】ここで、運転停止モードスイッチ２０ｅが
オンされて、運転が開始されると、エンジン１をスター
トさせた後に電磁クラッチ２ａをオンしてコンプレッサ
２を駆動する。運転切換スイッチ２０ｄは、「暖房」、
「送風」、「冷房」の設定を行うためのもので、このス
イッチ２０ｄにより暖房に設定されると、制御手段２０
は、破線矢印の方向に冷媒を流すように四方弁３の駆動
コイル３ｍをオンする。また、スイッチ２０ｄにより冷
房に設定されると、制御手段２０は実線矢印の方向に冷
媒を流すように四方弁３の駆動コイル３ｍをオフする。
一方、このスイッチ２０ｄにより送風に設定されると、
制御手段２０は電磁クラッチ２ａをオフしてコンプレッ
サ２をオフした状態で、室内ファン８を回して外気を室
内に取込むように制御する。

【００１５】なお、四方弁３の駆動コイル３ｍは、停
止，暖房及び送風の各モードでオン、冷房のモードでオ
フされる。自動モード切換スイッチ２０ｆがオンされる
と、制御手段２０は室温センサ２０ｃで検出される室温
と温度設定器２０ｂの設定温度等に基づいて、空調装置
を「暖房」、「冷房」、「送風」に自動設定制御する。
この場合も、停止，暖房及び送風の運転モードで、四方
弁３の駆動コイル３ｍがオン、冷房のモードで四方弁３
の駆動コイル３ｍがオフされる。

【００１６】以上の構成において、図２を用いて動作を
説明する。ステップＳ１０で、空調装置の運転が開始さ
れたと判定されると、ステップＳ１１で、暖房運転か否
かの判定が行われ、暖房運転であれば、ステップＳ１２
で四方弁３の駆動コイル３ｍがオンされ、破線矢印で示
す冷媒流路が形成されて暖房運転がなされる。一方、ス
テップＳ１１で暖房運転ではないと判定されると、ステ
ップＳ１３の判定に移行し、このステップＳ１３で、冷
房条件であると判定されると、ステップＳ１４で四方弁
３の駆動コイル３ｍがオフされて、四方弁３は切換えら
れる。

【００１７】しかるに、ステップＳ１３で冷房条件では
ない場合、例えば、ファン８のみを駆動して外気を導入
する送風運転のモードのときは駆動コイル３ｍはオフさ
れないので、オンの状態を保持する。なお、運転が停止
されてステップＳ１０で運転開始がＮＯとなると、フロ
ーはそのままリターンするので、この場合も駆動コイル
３ｍはオンの状態を保持する。

【００１８】尚、本実施の形態では、前述したように
「順序を逆にする方法」を採用するので、コンプレッサ
２をオンした後に駆動コイル３ｍをオンオフ制御するも
のである。

【００１９】以上の構成によれば、図４（ｂ）に示すよ
うに四方弁３は暖房運転及び冷房条件以外（例えば、停
止モード、送風運転モード）では常にオン状態に設定さ
れ、冷房条件のときだけオフに切換えられるので、その
切換回数を極めて少なくできる。従って、実施の形態１
によれば、「順序を逆にする方法」を採用しているの
で、冷媒流路切換用弁への異物の付着も少なくでき、弁
をスムーズに切換えることできるようになるとともに、
弁の切換えの回数を極力少なくできることから、サイク
ル内部品の寿命への悪影響を少なくでき、サイクル切換
時の音の発生も少なくできるようになる。

【００２０】尚、上記実施の形態においては、前述した
ように「順序を逆にする方法」すなわち「予め弁に圧力
を加えてから電気信号を送るようにして四方弁を一気に
切換える方法」を採用した場合について説明したが、
「電気信号を四方弁に送り、その後にコンプレッサをオ
ンさせて冷媒を循環することで弁に圧力を徐々に加え、
四方弁の切換える方法」を採用しても、四方弁の切換え
の回数を極力少なくできるので、四方弁のピストン弁が
着座するときの音の発生を少なくでき、四方弁の寿命の
劣化を抑えることができる。

【００２１】また、春，秋等の中間期等では送風と暖房
とが度々切換えられることになるが、このような場合で
も四方弁３はオン状態を保持するので、その切換回数が
極めて少ないものとなり、さらに上述した効果を高める
ことができる。なお、本発明は冷媒流路切換用弁とし
て、四方弁３を用いて説明したが、三方弁を用いた場合
も本発明を適用できる。また、本発明では、空調装置を
停止しても、四方弁はオンで通電状態となるが、四方弁
の駆動コイルの消費電力は極めて小さいので、この点は
あまり問題とはならない。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、弁に圧力を加えてから
電気信号を送るようにして冷媒流路切換用弁を切換える
方法を採用した上で、暖房運転か否かの判定を行い、暖
房運転のとき上記弁をオンして冷媒流路を暖房サイクル
に切換え、暖房運転でなければ、冷房条件が成立してい
るか否かの判定を行うステップに移行し、この判定のス
テップで冷房条件が成立しているときは上記弁をオフ
し、冷房条件が成立していなければ上記弁をオン状態の
まま保持するようにしたので、冷媒流路切換用弁への異
物の付着も少なくでき、弁をスムーズに切換えることで
きるようになるとともに、弁の切換えの回数を極力少な
くできることから、冷媒流路切換用弁の切換えの回数を
極力少なくできるので、冷媒流路切換用弁のピストン弁
が着座するときの音の発生を少なくでき、冷媒流路切換
用弁の寿命の劣化を抑えることができる。また、弁に圧
力を加えてから電気信号を送るようにして冷媒流路切換
用弁を切換える方法を採用した上で、上述の方法を採用
することにより、冷媒流路切換用弁への異物の付着も少
なくでき、弁をスムーズに切換えることできるようにな
るとともに、弁の切換えの回数を極力少なくできること
から、サイクル内部品の寿命への悪影響を少なくでき、
サイクル切換時の音の発生も少なくできるようになる。
また、運転開始でなければ、弁をオン状態のまま保持す
るようにしたので、弁の切換回数をより一層少なくで
き、さらに上述の効果を高めることができる。さらに、
冷房条件が成立していないとする条件の中に、送風運転
のモードを含ませたので、送風運転切換時の弁の切換を
なくすことが可能となってさらに弁の切換回数を少なく
でき、さらに上述の効果を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施の形態を示すブロック図で
ある。

【図２】 この発明の一実施の形態を示すフローチャー
トである。

【図３】 従来例の一例を示すフローチャートである。

【図４】 従来例及びこの発明における四方弁の切換え
動作時を比較したタイムチャートである。

【符号の説明】

１ エンジン、２ コンプレッサ、３ 四方弁、４ 室
外熱交換器、５ 絞り機構、６ 室内熱交換器、２０
制御手段、２０ａ コントローラ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 暖房運転か否かの判定を行い、暖房運転
   のとき冷媒流路切換用弁をオンして冷媒流路を暖房サイ
   クルに切換え、暖房運転でなければ、冷房条件が成立し
   ているか否かの判定を行うステップに移行し、 この判定のステップで冷房条件が成立しているときは上
   記弁をオフし、冷房条件が成立していなければ上記弁を
   オン状態のまま保持するようにしたことを特徴とするヒ
   ートポンプ式空調装置の制御方法。
2. 【請求項２】 弁に圧力を加えてから電気信号を送るよ
   うにして冷媒流路切換用弁を切換える方法を採用するヒ
   ートポンプ式空調装置の制御方法であって、 暖房運転か否かの判定を行い、暖房運転のとき上記弁を
   オンして冷媒流路を暖房サイクルに切換え、暖房運転で
   なければ、冷房条件が成立しているか否かの判定を行う
   ステップに移行し、 この判定のステップで冷房条件が成立しているときは上
   記弁をオフし、冷房条件が成立していなければ上記弁を
   オン状態のまま保持するようにしたことを特徴とするヒ
   ートポンプ式空調装置の制御方法。
3. 【請求項３】 運転開始か否かの判定ステップを経て、
   運転開始のときは上記暖房運転か否かの判定を行い、運
   転開始でなければ、上記弁をオン状態のまま保持するよ
   うにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載
   のヒートポンプ式空調装置の制御方法。
4. 【請求項４】 冷房条件が成立していないとする条件の
   中には、送風運転のモードが含まれることを特徴とする
   請求項１又は請求項２又は請求項３に記載のヒートポン
   プ式空調装置の制御方法。