特開 2024-117969 冷凍サイクル装置の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024117969

(43)【公開日】2024-08-30

(54)【発明の名称】冷凍サイクル装置の制御装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 41/26 20210101AFI20240823BHJP

   F24F 11/84 20180101ALI20240823BHJP

   F25B 49/02 20060101ALI20240823BHJP

【ＦＩ】

F25B41/26 A

F24F11/84

F25B49/02 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023024090

(22)【出願日】2023-02-20

(71)【出願人】

【識別番号】505461072

【氏名又は名称】日本キヤリア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】弁理士法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】寺田 昌功

(72)【発明者】

【氏名】石ヶ谷 章弘

(72)【発明者】

【氏名】鹿屋 宏気

【テーマコード（参考）】

3L260

【Ｆターム（参考）】

3L260AB02

3L260BA32

3L260CA32

3L260CB12

3L260FA09

3L260FB09

3L260FC34

(57)【要約】

【課題】周囲温度の低下に対する電磁コイルの抵抗値の低下を補償し、冷凍サイクル装置を良好に運転可能とする。
【解決手段】
冷凍サイクル装置の制御装置は、冷凍サイクルを循環する冷媒が流れる冷媒配管に介装され、冷媒が流れる方向を電磁コイルへの通電により切換可能に構成された四方弁を備える。冷媒が流れる方向を四方弁により切り換える流路切換時に電磁コイルに通電するコイル通電制御部と、電磁コイルの温度であるコイル温度Ｔｓを検出するコイル温度検出部と、を備え、コイル通電制御部は、コイル温度検出部により検出されたコイル温度Ｔｓの低下に対し、流路切換時に電磁コイルに流れるコイル電流Ｉｓの増大を抑制する。
【選択図】 図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷凍サイクルを循環する冷媒が流れる冷媒配管に介装され、前記冷媒が流れる方向を電磁コイルへの通電により切換可能に構成された四方弁を備える冷凍サイクル装置の制御装置であって、
前記冷媒が流れる方向を前記四方弁により切り換える流路切換時に前記電磁コイルに通電するコイル通電制御部と、
前記電磁コイルの温度であるコイル温度を検出するコイル温度検出部と、を備え、
前記コイル通電制御部は、前記コイル温度検出部により検出されたコイル温度の低下に対し、前記流路切換時に前記電磁コイルに流れるコイル電流の増大を抑制する、冷凍サイクル装置の制御装置。

【請求項2】

前記コイル通電制御部は、
前記電磁コイルに対して直列に接続された可変抵抗器を備え、
前記可変抵抗器の抵抗値を前記コイル温度が低いときほど増大させる、請求項１に記載の冷凍サイクル装置の制御装置。

【請求項3】

前記コイル通電制御部は、
前記流路切換時に、前記電磁コイルに対して切換後の方向に応じた向きに所定の時間に亘って通電し、
前記電磁コイルに通電する際の電圧のデューティ比を前記コイル温度が低いときほど減少させる、請求項１に記載の冷凍サイクル装置の制御装置。

【請求項4】

前記コイル通電制御部は、
出力電圧可変の直流電源回路を備え、
前記直流電源回路により前記電磁コイルに印加される電圧を前記コイル温度が低いときほど低下させる、請求項１に記載の冷凍サイクル装置の制御装置。

【請求項5】

前記コイル温度検出部は、
外気温を検出する外気温センサを備え、
前記外気温センサにより検出された外気温を、前記コイル温度とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明に係る実施形態は、冷凍サイクル装置の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

冷暖房運転を切換可能なヒートポンプ式の空気調和機等の冷凍サイクル装置では、冷媒が流れる方向を切り換えることにより、冷房、暖房および暖房時の除霜等の運転モードを切り換えることが可能である。冷媒が流れる方向の切り換え、つまり、運転モードの切り換えには、四方流路弁（以下「四方弁」という）が用いられるのが一般的であり、四方弁には、流路切換用のスライドバルブと呼ばれる弁体部と、この弁体部を駆動する作動圧を生じさせるパイロット電磁弁と、が設けられる。パイロット電磁弁には、駆動源として電磁コイルが用いられ、電磁コイルに対する通電により弁体部が移動して冷媒の流路が切り換えられ、運転モードが切り換えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４－１０８７８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、電磁コイルは、温度の低下に対して抵抗値が減少する特性を有する。ヒートポンプ式の空気調和機において、四方弁は、室外機に収容されて室外に配置されるため、例えば、寒冷地や冬期における運転等、外気温が低い条件での運転の際には、四方弁および電磁コイルが外気により冷やされ、電磁コイルの抵抗値が減少する。このような状態で常温時と同様に電磁コイルに通電すると、電磁コイルおよびその電源回路に流れる電流が抵抗値の減少により増大し、電源回路に異常な発熱が生じたり、電源回路を過大な負荷から保護するための保護動作により電源が遮断されるなどの弊害が生じたりすることが懸念される。

【0005】

このような実状に鑑み、本発明は、温度の低下に対する電磁コイルの抵抗値の低下を補償し、電磁コイルの電源回路に異常な発熱が生じたり、電源回路の保護のために電源が停止するなどの弊害が生じたりする事態を回避して、空気調和機等の冷凍サイクル装置をより良好に運転させることのできる冷凍サイクル装置の制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記の課題を解決するため、本発明の実施形態は、冷凍サイクルを循環する冷媒が流れる冷媒配管に介装され、前記冷媒が流れる方向を電磁コイルへの通電により切換可能に構成された四方弁を備える冷凍サイクル装置の制御装置であって、前記冷媒が流れる方向を前記四方弁により切り換える流路切換時に前記電磁コイルに通電するコイル通電制御部と、前記電磁コイルの温度であるコイル温度を検出するコイル温度検出部と、を備え、前記コイル通電制御部は、前記コイル温度検出部により検出されたコイル温度の低下に対し、前記流路切換時に前記電磁コイルに流れるコイル電流の増大を抑制する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の一実施形態に係る空気調和機の構成を模式的に示す概略図である。

【図2】同空気調和機に備わる四方弁の外観を示す平面図である。

【図3】同四方弁の内部構造を示す断面図である。

【図4】同四方弁に備わるパイロット電磁弁の駆動回路の構成を示す回路図である。

【図5】同パイロット電磁弁に備わる電磁コイルの、運転モード切換時における通電状態を示す説明図である。

【図6】同電磁コイルの温度特性とコイル抵抗値の低下に対する補償動作とを示す説明図である。

【図7】同補償動作の概略的な内容を示すフローチャートである。

【図8】本発明の他の実施形態に係る空気調和機に備わる四方弁の駆動回路の構成を示す回路図である。

【図9】コイル抵抗値の低下に対する同空気調和機における補償動作（デューティ比の減少）を示す説明図である。

【図10】コイル抵抗値の低下に対する同空気調和機における補償動作（コイル印加電圧の低下）を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

【0009】

＜第１実施形態＞
（冷凍サイクル装置の構成）
以下、四方弁を備えた冷凍サイクル装置として、図１に示す冷暖房可能な空気調和機１を例に説明する。この空気調和機１は、圧縮機２１と、四方弁２２と、室外熱交換器２３と、膨張弁２４と、室内熱交換器３１と、これらの冷凍サイクル要素を接続する冷媒配管４と、からなる。

【0010】

圧縮機２１、四方弁２２、室外熱交換器２３および膨張弁２４は、室外機２に収容され、空調対象空間の外部、つまり、屋外に設置される。室内熱交換器３１は、室内機３に収容され、空調対象空間の内部、つまり、屋内に設置される。

【0011】

室外機２は、室外熱交換器２３に屋外の空気（つまり、外気）を送風する室外送風機２３ａを備える。さらに、室外機３は、空気調和機１を制御する制御器であるコントローラ１０１を収納している。室内機３は、室内熱交換器３１に屋内の空気を送風する室内送風機３１ａおよび室内制御器（図示せず）を備える。室内制御器は、コントローラ１０１と通信可能に構成され、コントローラ１０１と連携して動作する。コントローラ１０１は、マイクロコンピュータおよびその周辺回路を備え、ＲＯＭ等の記憶素子に記録されたプログラムを読み取り、プログラムに従って動作し、指令信号等の出力を実行する。

【0012】

圧縮機２１は、アキュムレータ２１ａを備え、アキュムレータ２１ａは、冷媒の気液の分離を行い、分離後のガス冷媒を圧縮機２１に供給する。圧縮機２１は、供給されたガス冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒を吐出する。

【0013】

空気調和機１は、コントローラ１０１からの指令信号に基づき四方弁２２の流路を切り換えることにより、冷房運転と暖房運転とで運転モードを切り換えることが可能である。さらに、空気調和機１は、暖房運転中に、四方弁２２を一時的に冷房運転時の流路に切り換えることにより、除霜運転を実施する。以下に、それぞれの運転モードにおける空気調和機１の動作について説明する。

【0014】

（冷房運転）
冷房運転時における冷媒の流れを、図１に太線の矢印により示す。

【0015】

冷房運転時において、冷媒は、圧縮機２１を出た後、四方弁２２、室外熱交換器２３、膨張弁２４、室内熱交換器３１の順に冷媒配管４を流れる。圧縮機２１により圧縮された高温高圧のガス冷媒は、室外熱交換器２３を通過する際に、外気との熱交換により冷却され、凝縮する。凝縮後の気液混合冷媒は、膨張弁２４を通過する際にその圧力が下げられ、低圧の液冷媒となって室内熱交換器３１に供給される。室内熱交換器３１に流入した液冷媒は、屋内の空気との熱交換により加熱されて蒸発し、蒸発後の気液混合冷媒が四方弁２２を経て、圧縮機２１に戻る。この結果、室内熱交換器３１と熱交換した冷気により屋内の冷房が実施される。

【0016】

（暖房運転）
暖房運転時における冷媒の流れを、図１に破線の矢印により示す。

【0017】

暖房運転時において、コントローラ１０１は、四方弁２２内部のスライドバルブ２２１６を、図１に破線により示す位置に移動させる。これにより、冷媒は、圧縮機２１を出た後、四方弁２２、室内熱交換器３１、膨張弁２４、室外熱交換器２３の順に冷媒配管４を流れる。圧縮機２１により圧縮された高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器３１を通過する際に、室内の空気との熱交換により冷却され、凝縮する。凝縮後の気液混合冷媒は、膨張弁２４を通過する際にその圧力が下げられ、低圧の液冷媒となって室外熱交換器２３に供給される。室外熱交換器２３に流入した液冷媒は、外気との熱交換により加熱されて蒸発し、蒸発後の気液混合冷媒が四方弁２２を経て、圧縮機２１に戻る。この結果、室内熱交換器３１と熱交換した暖気により屋内の暖房が実施される。

【0018】

（除霜運転）
暖房運転時において、室外熱交換器２３で冷媒が蒸発する際に、外気から熱が奪われることにより、外気中の水蒸気が凝縮し、水滴となって室外熱交換器２３に付着する。ここで、外気温が低いことにより、付着した水分が凍結し、霜を生じる場合がある。この場合は、霜が熱交換の障害となり、熱交換効率が低下する原因となるため、霜を除去する除霜運転を実行する。

【0019】

除霜運転時では、四方弁２２を冷房運転時と同様の状態とし、冷媒を冷房運転時と同じ流路で循環させる。ただし、室外送風機２３ａおよび室内送風機３１ａは、いずれも停止させる。これにより、圧縮機２１から送り出される高温高圧のガス冷媒により室外熱交換器２３の熱交換部材を加熱することで、霜を溶解させ、溶解後の水を室外熱交換器２３から落下させ、ドレンとして室外機２から排出する。

【0020】

ここで、四方弁２２の構成について、図２および図３を参照してさらに説明する。

【0021】

図２に示すように、四方弁２２は、弁本体２２１とパイロット電磁弁２２２とを備える。弁本体２２１は、４つの継手管ｊ１～ｊ４を備え、パイロット電磁弁２２２の動作により、継手管ｊ１～ｊ４の接続関係が切り換えられる。第１継手管ｊ１は、圧縮機２１の吐出口に接続され、第２継手管ｊ２は、圧縮機２１の吸込口（第１実施形態では、アキュムレータ２１ａの冷媒導入口）に接続されている。第３継手管ｊ３は、室外熱交換器２３に備わるガス冷媒用の流出入口に接続され、第４継手管ｊ４は、室内熱交換器３１に備わるガス冷媒用の流出入口に接続されている。

【0022】

図３に示すように、弁本体２２１は、円筒状をなす本体部２２１１を有するとともに、その内部に設けられた弁座部２２１２を有し、弁座部２２１２に形成された３つの開口のそれぞれに、第２継手管ｊ２、第３継手管ｊ３、第４継手管ｊ４が接続されている。弁本体２２１は、さらに、連結竿２２１３、第１ピストン２２１４および第２ピストン２２１５を有し、第１ピストン２２１４および第２ピストン２２１５は、連結竿２２１３により互いに連結されている。本体部２２１１の内部は、これら２つのピストン２２１４、２２１５により、３つの室（高圧室Ｃｈ、第１圧力変換室Ｃｔ１、第２圧力変換室Ｃｔ２）に区画されている。連結竿２２１３には、弁座部２２１２に密着した状態でスライドバルブ２２１６が取り付けられ、スライドバルブ２２１６により、第２継手部ｊ２と連通させる継手部を、第３継手部ｊ３と第４継手部ｊ４とで切り換えることが可能である。図１に示す冷房運転時では、第２継手部ｊ２と第４継手部ｊ４とが連通し、図２に示す暖房運転時では、第２継手部ｊ２と第３継手部ｊ３とが連通する。

【0023】

パイロット電磁弁２２２は、円筒状をなすプランジャチューブ２２２１と、プランジャチューブ２２２１の一端部に取り付けられたバルブハウジング２２２２と、他端部に取り付けられた吸引子２２２３と、を有するとともに、プランジャチューブ２２２１と同心に、他端部の周囲に配置された電磁コイル２２２４を有する。プランジャチューブ２２２１には、プランジャ２２２５が収容され、プランジャ２２２５には、バルブハウジング２２２２に近い先端部にスライドバルブ２２２６が取り付けられている。

【0024】

第１実施形態において、パイロット電磁弁２２２は、いわゆる自己保持型のソレノイド弁であり、具体的には、単安定型のラッチングソレノイド弁である。電磁コイル２２２４を挟んで吸引子２２２３の反対側に永久磁石２２２７が配置され、プランジャ２２２５の基端部と吸引子２２２３との間には、バルブスプリング２２２８が圧縮状態で介装されている。プランジャ２２２５は、バルブスプリング２２２７によりバルブハウジング２２２２の方向に付勢された状態にある。バルブハウジング２２２２には、弁座部２２２９が設けられた一側とは径方向に対向する他側に、第１継手管ｊ１から延びる第１連通管ｐ１が接続されている。さらに、弁座部２２２９に対し、第２継手管ｊ２から延びる第２連通管ｐ２、第１圧力変換室Ｃｔ１から延びる第３連通管ｐ３および第２圧力変換室Ｃｔ２から延びる第４連通管ｐ４が接続されている。

【0025】

以上の構成を有する四方弁２２において、プランジャ２２２５の位置は、電磁コイル２２２４に対する順方向または逆方向への通電により切り換えられる。

【0026】

暖房運転時には、電磁コイル２２２４に対して順方向の電圧を印加し、電磁コイル２２２４に対して順方向に通電する。プランジャ２２２５に電磁コイル２２２４の吸着力が働き、プランジャ２２２５は、バルブハウジング２２２２に対する近位側の第１位置から遠位側の第２位置に移動する。これにより、パイロット電磁弁２２２を介して第１連通管ｐ１と第４連通管ｐ４とが接続される一方、第２連通管ｐ２と第３連通管ｐ３とが接続され、第１圧力変換室Ｃｔ１には、第２継手管ｊ２を介して低圧側の圧力が導入され、第２圧力変換室Ｃｔ２には、第１継手管ｊ１を介して高圧側の圧力（つまり、高圧室Ｃｈの圧力）が導入される。第２圧力変換室Ｃｔ２と第１圧力変換室Ｃｔ１との差圧により、スライドバルブ２２１６が図３中、右方に移動し、図１に示す暖房運転時の流路が形成される。プランジャ２２２５は、電磁コイル２２２４への通電を停止した後も永久磁石２２２７の磁力により第２位置を保持する。

【0027】

暖房運転後における冷房運転の開始時または暖房運転中における除霜運転の開始時には、電磁コイル２２２４に対して逆方向の電圧を印加し、電磁コイル２２２４に対して逆方向に通電する。プランジャ２２２５に対して永久磁石２２２７の磁力よりも大きな反発力（電磁コイル２２２４の電磁力とバルブスプリング２２２８の弾性力との合力）が働き、プランジャ２２２５は、第２位置から第１位置に移動する。これにより、パイロット電磁弁２２２を介して第２連通管ｐ２と第４連通管ｐ４とが接続される一方、第１連通管ｐ１と第３連通管ｐ３とが接続され、第１圧力変換室Ｃｔ１には、第１継手管ｊ１を介して高圧側の圧力が導入され、第２圧力変換室Ｃｔ２には、第２継手管ｊ２を介して低圧側の圧力が導入される。第１圧力変換室Ｃｔ１と第２圧力変換室Ｃｔ２との差圧により、スライドバルブ２２１６が図３中、左方に移動し、図１に示す冷房運転時の流路が形成される。プランジャ２２２５は、電磁コイル２２２４への通電を停止した後もバルブスプリング２２２８の弾性力により第１位置を保持する。

【0028】

電磁コイル２２２４への通電は、図４に示す駆動回路により制御される。

【0029】

第１実施形態において、電磁コイル２２２４の駆動回路は、直流電源回路Ｅを備えるとともに、直流電源回路Ｅにより電磁コイル２２２４に印加される電圧の向きを順方向と逆方向とで切り換えるスイッチ回路ＳＷを備える。直流電源回路Ｅは、空気調和機１の電源である商用の交流電源ＡＣの交流電圧を所定の低電圧の直流電圧、例えば、ＤＣ１５Ｖ程度の直流に変換して出力する。スイッチ回路ＳＷは、直列に接続された一対のスイッチ素子ｓ１１、ｓ１２と直列に接続された一対のスイッチ素子ｓ２１、ｓ２２とを互いに並列に接続し、一方の対ｓ１１、ｓ１２の中間点ｃ１と他方の対ｓ２１、ｓ２２の中間点ｃ２との間に電磁コイル２２２４を接続した構成である。スイッチ回路ＳＷの動作、つまり、スイッチ素子ｓ１１、ｓ１２、ｓ２１、ｓ２２の開閉は、コントローラ１０１からの指令信号による。各スイッチ素子ｓ１１、ｓ１２、ｓ２１、ｓ２２には、トランジスタ等の半導体素子が用いられる。

【0030】

暖房運転時と冷房運転時とのそれぞれにおける電磁コイル２２２４の通電状態を、図５に模式的に示す。

【0031】

暖房運転時には、冷房運転時の位置にあるプランジャ２２２５およびスライドバルブ２２１６を移動させ、四方弁２２を暖房運転時の状態に切り替えるため、その暖房運転の開始時または圧縮機２１の運転開始から若干の時間遅れをもってスイッチ素子ｓ１１、ｓ２２を所定の時間Ｔｈに亘って閉じる一方、他のスイッチ素子ｓ１２、ｓ２１を開いた状態に維持することにより、電磁コイル２２２４に対して所定の時間Ｔｈに亘って順方向に直流電源回路Ｅの出力電圧を印加する。

【0032】

冷房運転時には、暖房運転時の位置にあるプランジャ２２２５およびスライドバルブ２２１６を移動させ、四方弁２２を冷房運転時の状態に切り替えるため、その冷房運転の開始時または圧縮機２１の運転開始から若干の時間遅れをもってスイッチ素子ｓ１２、ｓ２１を所定の時間Ｔｃに亘って閉じる一方、他のスイッチ素子ｓ１１、ｓ２２を開いた状態に維持することにより、電磁コイル２２２４に対して所定の時間Ｔｃに亘って逆方向に直流電源回路Ｅの出力電圧を印加する。なお、除霜運転の開始時においてもこの冷房運転時と同様に動作する。

【0033】

第１実施形態において、電磁コイル２２２４に通電する際の電圧波形は、図５（ａ）に示すように、所定の時間Ｔｈ、Ｔｃに亘って通電を継続する波形である。図５（ａ）に示す波形に代えて、図５（ｂ）に示すように、一周期Ｔｃｙｌ当たりの通電時間Ｔｏｎを定めるデューティ比Ｄの設定により、通電のオンとオフとを所定の時間Ｔｈ、Ｔｃに亘って繰り返す波形を採用してもよい。後述する第２実施形態では、この図５（ｂ）に示す通電動作を採用する。

【0034】

ここで、電磁コイル２２２４は、銅線またはアルミ線で形成されているため、一般的な物性として温度の低下に対して抵抗値（コイル抵抗値）Ｒｓが減少する。電磁コイル２２２４の温度特性を図６（ａ）に示す。空気調和機１において、四方弁２２は、室外機２に収容されて室外に配置されるため、寒冷地や冬期における運転等、外気温が低い条件での運転の際には、四方弁２２および電磁コイル２２２４がその周囲の外気により冷やされ、電磁コイル２２２４の抵抗値Ｒｓが減少する。このような状態で常温時と同様に電磁コイル２２２４に通電すると、直流電源回路Ｅから電磁コイル２２２４に流れる電流が増大し、直流電源回路Ｅに過大な負荷がかかるおそれがある。この際、直流電源回路Ｅを保護のために緊急停止すれば、四方弁２２が作動せず、空気調和機１が運転を開始できないという問題が生じる。

【0035】

第１実施形態では、コイル温度Ｔｓに相当する外気温Ｔｏの低下に対し、コイル抵抗値Ｒｓの減少を補償する制御を実施して、コイル電流Ｉｓの増大を抑制し、直流電源回路Ｅに過大な負荷がかかったり、それによる緊急停止に至る事態を回避する。

【0036】

コイル抵抗値Ｒｓの減少に対する第１実施形態に係る補償動作を図６（ｂ）から図６（ｄ）に示す。

【0037】

第１実施形態では、図４に示すように、スイッチ素子ｓ１１、ｓ１２の中間点ｃ１とスイッチ素子ｓ２１、ｓ２２の中間点ｃ２との間で、電磁コイル２２２４に対して直列に可変抵抗器２０１を接続する。そして、コイル抵抗値Ｒｓの減少に対する補償動作として、可変抵抗器２０１の抵抗値Ｒａをコイル抵抗値Ｒｓの減少に対して増大させる制御を実施する。抵抗値Ｒａの調整は、コントローラ１０１からの指令信号による。コントローラ１０１は、外気温センサ１１１からの信号を入力し、外気温Ｔｏを検出する。そして、可変抵抗器２０１に対し、外気温Ｔｏが低いときほど抵抗値Ｒａを増大させる指令信号を出力する。外気温Ｔｏは、コイル温度Ｔｓに対して高い相関性を有する状態パラメータであることから、外気温Ｔｏをコイル温度Ｔｓとして採用することが可能である。外気温センサ１１１は、例えば、外気の流れに対して室外送風機２３ａの上流側、第１実施形態では、室外送風機２３ａの外気導入口付近に設置され、室外機２に送り込まれる外気の温度である外気温Ｔｏを検出する。

【0038】

なお、コイル温度Ｔｓの検出に用いる専用のセンサを四方弁２２の近傍に設けてもよいが、新たなセンサの追加が必要となり、構成が複雑となるうえ、製造コストも増加する。これに対し、外気温センサ１１１は、冷暖房可能な空気調和機１において、除霜運転を実施するか否かの判定や室外送風機２３ａの回転数制御、各種保護制御等を実施するため、コントローラ１０１に予め装備されている。よって、外気温センサ１１１の採用により、新たなセンサの設置を必要とせず、簡素な構成を維持することができる。

【0039】

図６に示すように、コイル抵抗値Ｒｓが減少する低温の温度領域において、電磁コイル２２２４の抵抗値Ｒｓの減少を可変抵抗器２０１によって補い、電磁コイル２２２４と可変抵抗器２０１との直列合成抵抗値Ｒｔを適正な値に保つことで、コイル電流Ｉｓの過度な増大を抑制することが可能となる。補償動作を実施しない場合のコイル電流Ｉｓの変化を、図６（ｄ）に破線により示す。

【0040】

第１実施形態では、外気温Ｔｏが予め設定されている閾値、つまり、所定の温度Ｔｓ１よりも高い領域では、可変抵抗器２０１の抵抗値Ｒａを０とする一方、外気温Ｔｏが温度Ｔｓ１以下の領域では、コイル抵抗値Ｒｓの減少に合わせて抵抗値Ｒａを増大させることで、直列合成抵抗値Ｒｔを外気温Ｔｏが温度Ｔｓ１であるときのコイル抵抗値Ｒｓ（＝Ｒ１）またはその近傍に維持する。なお、外気温Ｔｏが温度Ｔｓ１である場合に抵抗値Ｒｓの電磁コイル２２２４に流れるコイル電流Ｉｓは、直流電源回路Ｅの保護のために緊急停止する設定電流よりも低くなるように設定されている。

【0041】

第１実施形態に係る補償動作の内容を、図７に示すフローチャートを参照してさらに説明する。この制御は、コントローラ１０１により、空気調和機１の運転中、所定の時間ごとに繰り返し実行される。

【0042】

Ｓ１０１では、電磁コイル２２２４に通電する要求（以下「コイル通電要求」という）があるか否かを判定する。コイル通電要求は、四方弁２２の流路を切り換える際、具体的には、暖房運転の開始時、冷房運転の開始時、暖房運転中における除霜運転の開始時および除霜運転から暖房運転への復帰時に発生する。ここで、コイル通電要求がある場合（Ｓ１０１のＹＥＳ）は、Ｓ１０２へ進み、コイル通電要求がない場合（Ｓ１０１のＮＯ）は、最初（Ｓ１０１）に戻る。

【0043】

Ｓ１０２では、外気温センサ１１１により検出された外気温Ｔｏを読み込んで、Ｓ１０３へ進む。

【0044】

Ｓ１０３では、検出された外気温Ｔｏが所定の温度Ｔｓ１以下であるか否かを判定する。所定の温度Ｔｓ１以下である場合（Ｓ１０３のＹＥＳ）は、Ｓ１０４へ進み、所定の温度Ｔｓ１よりも高い場合（Ｓ１０３のＮＯ）は、Ｓ１０５進み、可変抵抗器２０１の抵抗値Ｒａを変更することなく、すなわち可変抵抗器２０１の抵抗値Ｒａをほぼ０としたままで、電磁コイル２２２４に通電し、今回の処理を終了する。

【0045】

Ｓ１０４では、コイル抵抗値Ｒｓの減少によるコイル電流Ｉｓの増加を抑制する処理、つまり、コイル抵抗値Ｒｓの減少に対する補償動作を実施する。具体的には、外気温Ｔｏが低いときほど可変抵抗器２０１の抵抗値Ｒａを増大させ、電磁コイル２２２４と可変抵抗器２０１との直列合成抵抗値Ｒｔの減少を抑制する。

【0046】

Ｓ１０５では、スイッチ回路ＳＷを制御して、図５（ａ）に示すように電磁コイル２２２４に所定の方向で直流電源回路Ｅの電圧を印加し、電磁コイル２２２４に通電する。

【0047】

第１実施形態に係る空気調和機１の制御装置は、コントローラ１０１、外気温センサ１１１、可変抵抗器２０１およびスイッチ回路ＳＷにより構成される。これらのうち、コントローラ１０１、可変抵抗器２０１およびスイッチ回路ＳＷにより「コイル通電制御部」が構成され、コントローラ１０１および外気温センサ１１１により「コイル温度検知部」が構成される。そして、図７に示すフローチャートのＳ１０１、Ｓ１０３からＳ１０５の処理は、コントローラ１０１が第１実施形態に係る「コイル通電制御部」として実施する動作に相当し、Ｓ１０２の処理は、コントローラ１０１が第１実施形態に係る「コイル温度検知部」として実施する動作に相当する。

【0048】

第１実施形態に係る空気調和機１の制御装置は、以上の構成により、四方弁２２の流路を切り換える流路切換時に、コイル温度Ｔｓの低下に対する電磁コイル２２２４の抵抗値（コイル抵抗値Ｒｓ）の減少を補償し、電磁コイル２２２４への通電時に生じるコイル電流Ｉｓの増大を抑制する。これにより、電磁コイル２２２４に過度に大きな電流が流れる事態を回避して、直流電源回路Ｅに過剰な負荷がかかったり、直流電源回路Ｅが保護のために緊急停止して、空気調和機１が運転を開始できなくなるなどの弊害が生じたりすることなく、空気調和機１を良好に運転させることが可能となる。

【0049】

また、電磁コイル２２２４に直列に接続された可変抵抗器２０１を設け、コイル温度Ｔｓに相当する外気温Ｔｏの低下に対してこの可変抵抗器２０１の抵抗値Ｒａを増大させることで、外気温Ｔｏの低下により電磁コイル２２２４自体に生じた抵抗値Ｒｓの減少を可変抵抗器２０１により補い、電磁コイル２２２４と可変抵抗器２０１との直列合成抵抗値Ｒｔの減少を抑制して、コイル電流Ｉｓの増大を抑制することが可能となる。

【0050】

さらに、コイル温度Ｔｓの検出に、冷暖房可能な空気調和機１の室外機２に一般的に備わる外気温センサ１１１を用いることで、特別なセンサを追加することを必要とせず、製造コストの増大を抑制して、補償動作を実施することが可能となる。

【0051】

＜第２実施形態＞
図８は、本発明の第２実施形態として、流路切換時に図５（ｂ）に示す電圧波形により通電する場合の電磁コイル２２２４の駆動回路の一例を示す。第２実施形態では、流路切換時に電磁コイル２２２４に通電する際の電圧のデューティ比を変化させる。図９は、第２実施形態に係る補償動作の基本となる、コイル温度Ｔｓと電磁コイル２２２４に印加する電圧のデューティ比Ｄとの関係を示す。なお、第１実施形態において、図５（ｂ）に示す通電動作を採用する場合は、電磁コイル２２２４に通電する際の電圧のデューティ比Ｄは、固定となっている。

【0052】

第２実施形態に係る駆動回路は、第１の実施形態の可変抵抗器２０１を削除した回路となっている。直流電源回路Ｅと電磁コイル２２２４とは、図４と同様のスイッチ回路ＳＷを介して接続されている。このような構成のもと、電磁コイル２２２４に対して順方向に通電する場合は、スイッチ素子ｓ１１、ｓ２２の一方を閉じるとともに、他方を図５（ｂ）に示す電圧波形により間欠的に開閉させる。他のスイッチ素子ｓ１２、ｓ２１は、閉じた状態に維持する。電磁コイル２２２４に対して逆方向に通電する場合は、スイッチ素子ｓ１２、ｓ２１の一方を閉じるとともに、他方を図５（ｂ）に示す電圧波形により間欠的に開閉させる。他のスイッチ素子ｓ１１、ｓ２２は、閉じた状態に維持する。そして、第２実施形態では、コイル抵抗値Ｒｓの減少に対する補償動作として、電磁コイル２２２４に印加する電圧のデューティ比Ｄ（＝Ｔｏｎ／Ｔｃｙｌ）を、コイル温度Ｔｓの低下に対して減少させる。第２実施形態においても外気温Ｔｏをコイル温度Ｔｓとする。デューティ比Ｄの調整は、例えば、コントローラ１０１からの指令信号に基づき、スイッチ回路ＳＷの各スイッチ素子ｓ１１、ｓ１２、ｓ２１、ｓ２２のオン・オフタイミングを制御することにより実施する。

【0053】

第２実施形態に係る補償動作の内容は、可変抵抗器２０１の抵抗値Ｒａを変化させる第１実施形態に対し、図７に示すフローチャートのＳ１０４の処理においてのみ、相違する。具体的には、外気温Ｔｏが所定の温度Ｔｓ１以下である場合（Ｓ１０３のＹＥＳ）に、図９に示すように、外気温Ｔｏ、つまり、コイル温度Ｔｓが低いときほどデューティ比Ｄを減少させる。他方で、外気温Ｔｏが所定の温度Ｔｓ１よりも大きい場合（Ｓ１０３のＮＯ）は、デューティ比Ｄを変化させることなく、初期値である最大値で固定する。ここで、最大値を１（＝１００％）とすることにより、必要なスイッチ素子ｓ１１、ｓ１２、ｓ２１、ｓ２２を連続的にオンするようにしてもよい。

【0054】

第２本施形態に係る空気調和機１の制御装置は、コントローラ１０１、外気温センサ１１１およびスイッチ回路ＳＷにより構成される。これらのうち、コントローラ１０１およびスイッチ回路ＳＷにより、第２実施形態に係る「コイル通電制御部」が構成され、コントローラ１０１および外気温センサ１１１により、第２実施形態に係る「コイル温度検知部」が構成される。

【0055】

このように、コイル温度Ｔｓの低下に対し、電磁コイル２２２４に通電する際の電圧のデューティ比Ｄを減少させることで、電磁コイル２２２４の抵抗値Ｒｓの減少に合わせてコイル印可電圧Ｖｓの実効値を低下させて、コイル電流Ｉｓの増大を抑制することが可能となる。

【0056】

＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態では、流路切換時に電磁コイル２２２４に印加される電圧を変化させる。

【0057】

第３実施形態において、電磁コイル２２２４の駆動回路は、直流電源回路Ｅの出力電圧Ｖｓが、図８中に破線で示すようにコントローラ１０１から直流電源回路Ｅへの出力電圧指示に基づき変更可能となっている。直流電源回路Ｅは、例えば、出力電圧可変のＡＣ／ＤＣコンバータであり、交流電源ＡＣの交流電圧を整流回路により直流に変換するとともに、可変電圧の直流電圧に変換して出力する。そして、第３実施形態では、コイル抵抗値Ｒｓの減少に対する補償動作として、電磁コイル２２２４に印可する電圧、つまり、直流電源回路Ｅの出力電圧Ｖｓを、図１０に示すように、コイル温度Ｔｓの低下に対して減少させる。

【0058】

第３実施形態に係る補償動作の内容は、可変抵抗器２０１の抵抗値Ｒａを変化させる第１実施形態に対し、図７に示すフローチャートのＳ１０４の処理においてのみ、相違する。具体的には、外気温Ｔｏが所定の温度Ｔｓ１以下である場合（Ｓ１０３のＹＥＳ）に、図１０に示すように、外気温Ｔｏ、つまり、コイル温度Ｔｓが低いときほどコイル印可電圧、すなわち直流電源回路Ｅの出力電圧Ｖｓを減少させる。他方で、外気温Ｔｏが所定の温度Ｔｓ１よりも大きい場合（Ｓ１０３のＮＯ）は、直流電源回路Ｅの出力電圧Ｖｓを初期値である最大値に固定する。そして、Ｓ１０４またはＳ１０３のＮＯに続くＳ１０５では、第１実施形態と同様に、図５（ａ）に示すように、スイッチ回路ＳＷの各スイッチ素子ｓ１１、ｓ１２、ｓ２１、ｓ２２のオン・オフタイミングを適宜に制御して、電磁コイル２２２４に通電する。

【0059】

第３実施形態に係る空気調和機１の制御装置は、コントローラ１０１、外気温センサ１１１、出力電圧可変の直流電源回路Ｅおよびスイッチ回路ＳＷにより構成される。これらのうち、コントローラ１０１、直流電源回路Ｅおよびスイッチ回路ＳＷにより、第３実施形態に係る「コイル通電制御部」が構成され、コントローラ１０１および外気温センサ１１１により、第３実施形態に係る「コイル温度検知部」が構成される。

【0060】

このように、コイル温度Ｔｓの低下に対し、電磁コイル２２２４に印可される電圧Ｖｓ自体を減少させることで、電磁コイル２２２４の抵抗値Ｒｓの減少によりコイル電流Ｉｓの増大を抑制することが可能となる。

【0061】

以上の説明では、四方弁２２のパイロット電磁弁２２２として単安定型のラッチングソレノイド弁を適用したが、適用可能なラッチングソレノイド弁は、単安定型に限らず、双安定型のものであってもよい。双安定型のラッチングソレノイド弁は、プランジャの往復方向に間隔を空けて配置された２つの電磁コイルを備えるとともに、それら２つの電磁コイルの間に介装された永久磁石を備える。そして、いずれか一方または他方の電磁コイルへの通電によりプランジャを暖房運転時または冷房運転時における所定の位置に移動させた後、電磁コイルへの通電を遮断する。プランジャは、永久磁石の磁力により移動後の位置に保持することが可能である。

【0062】

さらに、パイロット電磁弁２２２は、ラッチングソレノイド弁に限らず、通常のソレノイド弁であってもよい。例えば、電磁コイルへの通電によりプランジャに吸着力を働かせ、プランジャを暖房運転時における所定の位置に移動させる。他方で、電磁コイルへの通電を遮断することにより、プランジャをバルブスプリングの弾性力により元の位置、つまり、冷房運転時における所定の位置に移動させる。プランジャの位置の保持は、暖房運転時では電磁コイルへの通電を継続することにより、冷房運転時ではバルブスプリングの弾性力による。

【0063】

パイロット電磁弁２２２に通常のソレノイド弁を採用する場合は、コイル抵抗値Ｒｓの減少に対する補償動作により、電磁コイル２２２４に過度に大きな電流が流れる状態が継続することにより電磁コイル２２２４に生じる異常な発熱を、直流電源回路Ｅにおける弊害と併せて回避することが可能となる。

【0064】

また、以上の説明では、四方弁２２として直線移動式のスライドバルブ２２１６を備えたものを適用したが、四方弁２２は、これに限らず、回転式のスライドバルブを備えるものであってもよい。

【0065】

さらに、実施の形態として空気調和機１を適用する場合を例に説明したが、空気調和機１に限らず、ヒートポンプ式の給湯器や温水を生成するヒートポンプ式のチラー等、四方弁を有する各種の冷凍サイクル装置を適用することも可能である。

【0066】

本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0067】

１…空気調和機、２…室外機、２１…圧縮機、２１ａ…アキュムレータ、２２…四方弁、２２２４…電磁コイル、２３…室外熱交換器、２４…膨張弁、３…室内機、３１…室内熱交換器、４…冷媒配管、１０１…コントローラ、１１１…外気温センサ、２０１…可変抵抗器、Ｅ…直流電源回路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】