特許 7172664 空気調和機、空気調和機の制御装置、その制御方法およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-08

(45)【発行日】2022-11-16

(54)【発明の名称】空気調和機、空気調和機の制御装置、その制御方法およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   F25B 1/00 20060101AFI20221109BHJP

   F04B 49/02 20060101ALI20221109BHJP

   F04B 49/06 20060101ALI20221109BHJP

【ＦＩ】

F25B1/00 341U

F25B1/00 341C

F25B1/00 361A

F04B49/02 331F

F04B49/06 341A

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019014412

(22)【出願日】2019-01-30

(65)【公開番号】P2020122613

(43)【公開日】2020-08-13

【審査請求日】2021-09-30

(73)【特許権者】

【識別番号】000006611

【氏名又は名称】株式会社富士通ゼネラル

(74)【代理人】

【識別番号】110003339

【氏名又は名称】弁理士法人南青山国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100104215

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100196575

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 満

(74)【代理人】

【識別番号】100144211

【弁理士】

【氏名又は名称】日比野 幸信

(72)【発明者】

【氏名】安孫子 博

【審査官】庭月野 恭

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－０９０６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１５５６７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１４４６９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－２２１５８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０１６７７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１３６０９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２２１５２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１９０６３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２５Ｂ １／００

Ｆ０４Ｂ ４９／０２

Ｆ０４Ｂ ４９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転数が可変の圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器とを含む冷媒回路と、
外気温度または前記室外熱交換器の温度を検出する温度検出部と、
前記圧縮機の回転数を検出する回転数検出部と、
あらかじめ設定された複数の閾温度と、前記複数の閾温度の各々に対応してそれぞれ異なる値に設定された複数の閾回転数とを記憶する記憶部と、前記圧縮機の運転を制御する制御部とを有する制御装置と
を備え、
前記制御部は、
前記圧縮機を停止させるとき、前記温度検出部の出力に基づいて、前記複数の閾温度から選択される１つの閾温度に対応する基準回転数を前記複数の閾回転数から決定し、
前記回転数検出部の出力に基づいて、前記圧縮機の回転数が前記基準回転数を超えるか否かを判定し、
前記圧縮機の回転数が前記基準回転数を超える場合は、前記圧縮機を前記基準回転数に所定時間保持した後に停止させ、前記圧縮機の回転数が前記基準回転数以下の場合は、前記圧縮機を前記基準回転数に保持することなく停止させる、
空気調和機。

【請求項2】

請求項１に記載の空気調和機であって、
前記複数の閾温度は、それぞれ、所定の温度範囲である
空気調和機。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の空気調和機であって、
前記複数の閾回転数は、閾温度が高くなるほど低い値に設定される
空気調和機。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１つに記載の空気調和機であって、
前記記憶部は、前記複数の閾温度および前記複数の閾回転数として、冷房運転時と暖房運転時とで異なる値の閾温度および閾回転数を記憶する
空気調和機。

【請求項5】

請求項４に記載の空気調和機であって、
前記温度検出部は、前記室外熱交換器の中間温度または前記室外熱交換器の冷媒出口温度を検出し、
前記制御部は、冷房運転中に前記圧縮機を停止させるときは、前記室外熱交換器の中間温度に基づいて前記基準回転数を決定し、暖房運転中に前記圧縮機を停止させるときは、前記室外熱交換器の冷媒出口温度に基づいて前記基準回転数を決定する
空気調和機。

【請求項6】

回転数が可変の圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器とを含む冷媒回路を有する空気調和機の制御装置であって、
あらかじめ設定された複数の閾温度と、前記複数の閾温度の各々に対応してそれぞれ異なる値に設定された複数の閾回転数とを記憶する記憶部と、
前記圧縮機の運転を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記圧縮機を停止させるとき、外気温度または前記室外熱交換器の温度を検出する温度検出部の出力に基づいて、前記複数の閾温度から選択される１つの閾温度に対応する基準回転数を前記複数の閾回転数から決定し、
前記圧縮機の回転数を検出する回転数検出部の出力に基づいて、前記圧縮機の回転数が前記基準回転数を超えるか否かを判定し、
前記圧縮機の回転数が前記基準回転数を超える場合は、前記圧縮機を前記基準回転数に所定時間保持した後に停止させ、前記圧縮機の回転数が前記基準回転数以下の場合は、前記圧縮機を前記基準回転数に保持することなく停止させる
空気調和機の制御装置。

【請求項7】

回転数が可変の圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器とを含む冷媒回路を有する空気調和機の制御方法であって、
前記圧縮機を停止させるときは、
温度検出部により外気温度または前記室外熱交換器の温度を検出し、
回転数検出部により前記圧縮機の回転数を検出し、
前記温度検出部の出力に基づいて、あらかじめ設定された複数の閾温度から選択される１つの閾温度に対応する基準回転数を、前記複数の閾温度の各々に対応してそれぞれ異なる値に設定された複数の閾回転数から決定し、
前記圧縮機の回転数が前記基準回転数を超えるか否かを判定し、
前記圧縮機の回転数が前記基準回転数を超える場合は、前記圧縮機を前記基準回転数に所定時間保持した後に停止させ、前記圧縮機の回転数が前記基準回転数以下の場合は、前記圧縮機を前記基準回転数に保持することなく停止させる
空気調和機の制御方法。

【請求項8】

回転数が可変の圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器とを含む冷媒回路を有する空気調和機の制御装置に、
前記圧縮機を停止させるとき、
温度検出部により外気温度または前記室外熱交換器の温度を検出するステップと、
回転数検出部により前記圧縮機の回転数を検出するステップと、
前記温度検出部の出力に基づいて、あらかじめ設定された複数の閾温度から選択される１つの閾温度に対応する基準回転数を、前記複数の閾温度の各々に対応してそれぞれ異なる値に設定された複数の閾回転数から決定するステップと、
前記圧縮機の回転数が前記基準回転数を超えるか否かを判定するステップと、
前記圧縮機の回転数が前記基準回転数を超える場合は、前記圧縮機を前記基準回転数に所定時間保持した後に停止させ、前記圧縮機の回転数が前記基準回転数以下の場合は、前記圧縮機を前記基準回転数に保持することなく停止させるステップと
を実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷媒回路を有する空気調和機、その制御装置および制御方法ならびにプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

冷媒回路を有する空気調和機において、圧縮機を運転している状態から急停止させると、その際に圧縮機が振動し、これに接続される冷媒の吐出管や吸入管に振動が伝達して各配管に応力が発生する。特に、停止前の圧縮機の回転数が高い場合には、それに伴い、各配管に発生する応力が大きくなって、各配管が破損することがある。

【0003】

このような問題を解消するため、圧縮機の停止前に、それまでの回転数から一旦回転数を落とした状態での運転を所定時間維持した後、圧縮機を停止させる技術が知られている。例えば特許文献１には、圧縮機を運転している状態から急停止させたときに発生する圧縮機の振動を抑えて騒音の問題を解消するため、流体圧縮機の停止に際し電動機部の回転数を減少させる途中で少なくとも一度、回転数を一定時間だけ所定値に維持する冷凍サイクル装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平８－１５９５７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、圧縮機の停止時における圧縮機の高圧側（冷媒吐出側）と低圧側（冷媒吸入側）との圧力差（以下、単に圧力差ともいう）や圧縮機の停止前の回転数によっては、特許文献１に記載のように回転数を一定時間だけ所定値に維持するような制御を行わずに圧縮機を停止させても、圧縮機の振動が問題にならない場合がある。しかしながら、特許文献１の技術では、圧縮機の停止前の圧力差や回転数によらず、常に、圧縮機を停止させる前にその回転数を所定値に一定時間維持する制御が実行されるため、圧縮機の停止に要する時間が必要以上に長くなる場合がある。

【0006】

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、圧縮機停止までの時間を短縮することができる空気調和機、その制御装置および制御方法ならびにプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一形態に係る空気調和機は、
回転数が可変の圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器とを含む冷媒回路と、
外気温度または前記室外熱交換器の温度を検出する温度検出部と、
前記圧縮機の回転数を検出する回転数検出部と、
あらかじめ設定された複数の閾温度と、前記複数の閾温度の各々に対応してそれぞれ異なる値に設定された複数の閾回転数とを記憶する記憶部と、前記圧縮機の運転を制御する制御部とを有する制御装置と
を備え、
前記制御部は、
前記圧縮機を停止させるとき、前記温度検出部の出力に基づいて、前記複数の閾温度から選択される１つの閾温度に対応する基準回転数を前記複数の閾回転数から決定し、
前記回転数検出部の出力に基づいて、前記圧縮機の回転数が前記基準回転数を超えるか否かを判定し、
前記圧縮機の回転数が前記基準回転数を超える場合は、前記圧縮機を前記基準回転数に所定時間保持した後に停止させ、前記圧縮機の回転数が前記基準回転数以下の場合は、前記圧縮機を前記基準回転数に保持することなく停止させる。

【0008】

本発明の一形態に係る空気調和機の制御装置は、回転数が可変の圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器とを含む冷媒回路を有する空気調和機の制御装置であって、
あらかじめ設定された複数の閾温度と、前記複数の閾温度の各々に対応してそれぞれ異なる値に設定された複数の閾回転数とを記憶する記憶部と、
前記圧縮機の運転を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記圧縮機を停止させるとき、外気温度または前記室外熱交換器の温度を検出する温度検出部の出力に基づいて、前記複数の閾温度から選択される１つの閾温度に対応する基準回転数を前記複数の閾回転数から決定し、
前記圧縮機の回転数を検出する回転数検出部の出力に基づいて、前記圧縮機の回転数が前記基準回転数を超えるか否かを判定し、
前記圧縮機の回転数が前記基準回転数を超える場合は、前記圧縮機を前記基準回転数に所定時間保持した後に停止させ、前記圧縮機の回転数が前記基準回転数以下の場合は、前記モータを前記基準回転数に保持することなく停止させる。

【0009】

本発明の一形態に係る空気調和機の制御方法は、回転数が可変の圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器とを含む冷媒回路を有する空気調和機の制御方法であって、
前記圧縮機を停止させるときは、
温度検出部により外気温度または前記室外熱交換器の温度を検出し、
回転数検出部により前記圧縮機の回転数を検出し、
前記温度検出部の出力に基づいて、あらかじめ設定された複数の閾温度から選択される１つの閾温度に対応する基準回転数を、前記複数の閾温度の各々に対応してそれぞれ異なる値に設定された複数の閾回転数から決定し、
前記圧縮機の回転数が前記基準回転数を超えるか否かを判定し、
前記圧縮機の回転数が前記基準回転数を超える場合は、前記圧縮機を前記基準回転数に所定時間保持した後に停止させ、前記圧縮機の回転数が前記基準回転数以下の場合は、前記圧縮機を前記基準回転数に保持することなく停止させる。

【0010】

本発明の一形態に係るプログラムは、回転数が可変の圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器とを含む冷媒回路を有する空気調和機の制御装置に、
前記圧縮機を停止させるとき、
温度検出部により外気温度または前記室外熱交換器の温度を検出するステップと、
回転数検出部により前記圧縮機の回転数を検出するステップと、
前記温度検出部の出力に基づいて、あらかじめ設定された複数の閾温度から選択される１つの閾温度に対応する基準回転数を、前記複数の閾温度の各々に対応してそれぞれ異なる値に設定された複数の閾回転数から決定するステップと、
前記圧縮機の回転数が前記基準回転数を超えるか否かを判定するステップと、
前記圧縮機の回転数が前記基準回転数を超える場合は、前記圧縮機を前記基準回転数に所定時間保持した後に停止させ、前記圧縮機の回転数が前記基準回転数以下の場合は、前記圧縮機を前記基準回転数に保持することなく停止させるステップと
を実行させる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、圧縮機停止までの時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態に係る空気調和機の構成を示す冷媒回路図である。

【図2】上記空気調和機における制御装置の構成を示すブロック図である。

【図3】上記制御装置における記憶部に記憶された閾温度および閾回転数の一例を示す図である。

【図4】上記制御装置において実行される処理の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。実施形態としては、室外機と室内機が２本の冷媒配管で接続された空気調和機を例に挙げて説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することができる。

【0014】

図１に示すように、本実施形態における空気調和機１は、屋外に設置される室外機２と、室内に設置され室外機２に液管４およびガス管５で接続された室内機３を備えている。詳細には、室外機２の閉鎖弁２５と室内機３の液管接続部３３が液管４で接続されている。また、室外機２の閉鎖弁２６と室内機３のガス管接続部３４がガス管５で接続されている。以上により、空気調和機１の冷媒回路１０が形成される。

【0015】

＜室外機の構成＞
まずは、室外機２について説明する。室外機２は、圧縮機２１と、四方弁２２と、室外熱交換器２３と、膨張弁２４と、液管４が接続された閉鎖弁２５と、ガス管５が接続された閉鎖弁２６と、室外ファン２７を備えている。そして、室外ファン２７を除くこれら各装置が後述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１０の一部をなす室外機冷媒回路１０ａを形成している。

【0016】

圧縮機２１は、回転数が可変のモータＭを有し、図示しないインバータによりモータＭの回転数が可変制御されることで、運転容量を変えることができる容量可変型圧縮機である。圧縮機２１の冷媒吐出側は、四方弁２２のポートａと吐出管６１で接続されている。また、圧縮機２１の冷媒吸入側は、四方弁２２のポートｃと吸入管６６で接続されている。

【0017】

四方弁２２は、冷媒の流れる方向を切り替えるための切替弁である。四方弁２２は、冷媒回路１０を、圧縮機２１から吐出された冷媒を室外熱交換器２３、膨張弁２４、室内熱交換器３１の順で循環させる冷房用冷媒回路と、圧縮機２１から吐出された冷媒を室内熱交換器３１、膨張弁２４、室外熱交換器２３の順で循環させる暖房用冷媒回路のいずれか一方に切り替える。

【0018】

四方弁２２は、ａ、ｂ、ｃ、ｄの４つのポートを備えている。ポートａは、上述したように圧縮機２１の冷媒吐出側と吐出管６１で接続されている。ポートｂは、室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口と冷媒配管６２で接続されている。ポートｃは、上述したように圧縮機２１の冷媒吸入側と吸入管６６で接続されている。そして、ポートｄは、閉鎖弁２６と室外機ガス管６４で接続されている。

【0019】

室外熱交換器２３は、室外ファン２７の回転により、冷媒と、室外機２の内部に取り込まれた外気を熱交換させるものである。室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口は、上述したように四方弁２２のポートｂと冷媒配管６２で接続され、他方の冷媒出入口は閉鎖弁２５と室外機液管６３で接続されている。室外熱交換器２３は、後述する四方弁２２の切り替えによって、冷房運転時は凝縮器として機能し、暖房運転時は蒸発器として機能する。

【0020】

膨張弁２４は、図示しないパルスモータにより駆動される電子膨張弁であり、室外機液管６３に設けられる。具体的には、パルスモータに加えられるパルス数によりその開度が調整される。膨張弁２４は、暖房運転時は圧縮機２１から吐出される冷媒の温度である吐出温度が所定の目標温度となるように、その開度が調整される。また、膨張弁２４の開度は、暖房運転時には室内機３で要求される暖房能力に応じて調整され、冷房運転時には室内機３で要求される冷房能力に応じて調整される。

【0021】

室外ファン２７は樹脂材で形成されており、室外熱交換器２３の近傍に配置されている。室外ファン２７は、図示しないファンモータによって回転することで、室外機２の図示しない吸込口から室外機２の内部へ外気を取り込み、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換した外気を、室外機２の図示しない吹出口から室外機２の外部へ放出する。

【0022】

以上説明した構成の他に、室外機２には各種のセンサが設けられている。図１に示すように、吐出管６１には、圧縮機２１から吐出される冷媒の圧力を検出する吐出圧力センサ７１と、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度（上述した吐出温度）を検出する吐出温度センサ７３が設けられている。吸入管６６には、圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力を検出する吸入圧力センサ７２と、圧縮機２１に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサ７４が設けられている。

【0023】

室外熱交換器２３の図示しない冷媒パスの略中間部には、室外熱交換器２３の温度である室外熱交温度を検出する熱交温度センサ７５が温度検出部として設けられている。そして、室外機２の図示しない吸込口付近には、室外機２の図示しない筐体の内部に流入する外気の温度、すなわち外気温度を検出する外気温度センサ７６が温度検出部として備えられている。

【0024】

＜室内機の構成＞
次に、図１を用いて、室内機３について説明する。室内機３は、室内熱交換器３１と、室内ファン３２と、液管４の他端が接続された液管接続部３３と、ガス管５の他端が接続されたガス管接続部３４を備えている。そして、室内ファン３２を除くこれら各装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１０の一部をなす室内機冷媒回路１０ｂを形成している。

【0025】

室内熱交換器３１は、室内ファン３２の回転により、冷媒と、室内機３の図示しない吸込口から室内機３の内部に取り込まれた室内空気を熱交換させるものである。室内熱交換器３１の一方の冷媒出入口は、液管接続部３３と室内機液管６７で接続されている。室内熱交換器３１の他方の冷媒出入口は、ガス管接続部３４と室内機ガス管６８で接続されている。室内熱交換器３１は、室内機３が冷房運転を行う場合は蒸発器として機能し、室内機３が暖房運転を行う場合は凝縮器として機能する。尚、液管接続部３３やガス管接続部３４では、各冷媒配管が溶接やフレアナット等により接続されている。

【0026】

室内ファン３２は樹脂材で形成されており、室内熱交換器３１の近傍に配置されている。室内ファン３２は、図示しないファンモータによって回転することで、室内機３の図示しない吸込口から室内機３の内部に室内空気を取り込み、室内熱交換器３１において冷媒と熱交換した室内空気を室内機３の図示しない吹出口から室内へ吹き出す。

【0027】

以上説明した構成の他に、室内機３には各種のセンサが設けられている。室内機液管６７には、室内熱交換器３１に流入あるいは室内熱交換器３１から流出する冷媒の温度を検出する液側温度センサ７７が設けられている。室内機ガス管６８には、室内熱交換器３１から流出あるいは室内熱交換器３１に流入する冷媒の温度を検出するガス側温度センサ７８が設けられている。そして、室内機３の図示しない吸込口付近には、室内機３の内部に流入する室内空気の温度、すなわち室温を検出する室温センサ７９が備えられている。

【0028】

＜制御装置＞
空気調和機１は、制御装置２００を備える。制御装置２００は、例えば、室外機２に備えられた室外機制御装置であり、室外機２の図示しない電装品箱に格納されている制御基板に搭載されている。

【0029】

図２は、制御装置２００の構成を示すブロック図である。同図に示すように、制御装置２００は、ＣＰＵ２１０、記憶部２２０、通信部２３０、センサ入力部２４０、回転数検出部２５０などを有する。

【0030】

記憶部２２０は、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリであり、室外機２の制御プログラムや制御パラメータ、各種センサからの検出信号に対応した検出値、圧縮機２１や室外ファン２７等の制御状態等を記憶している。後述するように、室外機の制御プログラムには、圧縮機２１の停止制御プログラムが含まれ、制御パラメータには、圧縮機２１の運転を制御するためにあらかじめ設定された複数の閾温度と、これら複数の閾温度の各々に対応してそれぞれ異なる値に設定された複数の閾回転数などが含まれる。なお、複数の閾温度および複数の閾回転数については後述する。

【0031】

通信部２３０は、室内機３との通信を行うインターフェイスである。センサ入力部２４０は、室外機２の各種センサでの検出結果を取り込んでＣＰＵ２１０に出力する。回転数検出部２５０は、圧縮機２１のモータＭの回転数を検出してＣＰＵ２１０に出力する。回転数検出部２５０は、モータＭの駆動軸に取り付けられたエンコーダ等でモータＭの回転数を直接検出してもよいし、モータＭに供給される駆動電流からモータＭの回転数を検出してもよい。以下の説明において、圧縮機２１の回転数とは、モータＭの回転数をいう。

【0032】

ＣＰＵ２１０は、記憶部２２０に格納されたプログラムを実行することで、圧縮機２１を含む室外機２および室内機３の各部の運転を制御する制御部である。プログラムは、例えば種々の記録媒体を介して制御装置２００にインストールされる。あるいは、インターネット等を介してプログラムのインストールが実行されてもよい。

【0033】

ＣＰＵ２１０は、前述した室外機２の各センサでの検出結果を、センサ入力部２４０を介して取り込む。さらには、ＣＰＵ２１０は、室内機３から送信される制御信号を、通信部２３０を介して取り込む。ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号等に基づいて、圧縮機２１や室外ファン２７の駆動制御を行う。また、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、四方弁２２の切り替え制御を行う。さらには、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、膨張弁２４の開度調整を行う。

【0034】

＜冷媒回路の動作＞
次に、本実施形態における空気調和機１の空調運転時の冷媒回路１０における冷媒の流れや各部の動作について、図１を用いて説明する。以下の説明では、まず、室内機３が暖房運転を行う場合について説明し、次に、冷房運転を行う場合について説明する。

【0035】

（暖房運転）
室内機３が暖房運転を行う場合、ＣＰＵ２１０は、図１（Ａ）に示すように四方弁２２を実線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｄが連通するよう、また、ポートｂとポートｃが連通するよう、切り替える。これにより、冷媒回路１０において実線矢印で示す方向に冷媒が循環し、室外熱交換器２３が蒸発器として機能するとともに、室内熱交換器３１が凝縮器として機能する暖房サイクルとなる。

【0036】

圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、吐出管６１を流れて四方弁２２に流入し、四方弁２２から室外機ガス管６４を流れて、閉鎖弁２６を介してガス管５に流入する。ガス管５を流れる冷媒は、ガス管接続部３４を介して室内機３に流入する。

【0037】

室内機３に流入した冷媒は、室内機ガス管６８を流れて室内熱交換器３１に流入し、室内ファン３２の回転により室内機３の内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って凝縮する。このように、室内熱交換器３１が凝縮器として機能し、室内熱交換器３１で冷媒と熱交換を行った室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機３が設置された室内の暖房が行われる。

【0038】

室内熱交換器３１から流出した冷媒は、室内機液管６７を流れ、液管接続部３３を介して液管４に流入する。液管４を流れ、閉鎖弁２５を介して室外機２に流入した冷媒は、室外機液管６３を流れて膨張弁２４を通過する際に減圧される。上述したように、暖房運転時の膨張弁２４の開度は、圧縮機２１の吐出温度が所定の目標温度となるように調整される。

【0039】

膨張弁２４を通過して室外熱交換器２３に流入した冷媒は、室外ファン２７の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って蒸発する。室外熱交換器２３から冷媒配管６２に流出した冷媒は、四方弁２２、吸入管６６を流れ、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。

【0040】

（冷房運転）
室内機３が冷房運転を行う場合、ＣＰＵ２１０は、図１（Ａ）に示すように四方弁２２を破線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｂとが連通するよう、また、ポートｃとポートｄとが連通するよう、切り替える。これにより、冷媒回路１０において破線矢印で示す方向に冷媒が循環し、室外熱交換器２３が凝縮器として機能するとともに室内熱交換器３１が蒸発器として機能する冷房サイクルとなる。

【0041】

圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、吐出管６１を流れて四方弁２２に流入し、四方弁２２から冷媒配管６２を流れて室外熱交換器２３に流入する。室外熱交換器２３に流入した冷媒は、室外ファン２７の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って凝縮する。

【0042】

室外熱交換器２３から流出した冷媒は室外機液管６３を流れ、膨張弁２４を通過する際に減圧される。上述したように、冷房運転時の膨張弁２４の開度は、凝縮器として機能する室外熱交換器２３の冷媒出口側における冷媒過冷却度が所定の目標過冷却度となるように、調整される。

【0043】

膨張弁２４を通過した冷媒は、閉鎖弁２５を介して液管４に流出する。液管４を流れ、液管接続部３３を介して室内機３に流入した冷媒は、室内機液管６７を流れて室内熱交換器３１に流入する。

【0044】

室内熱交換器３１に流入した冷媒は、室内ファン３２の回転により室内機３の内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って蒸発する。このように、室内熱交換器３１が蒸発器として機能し、室内熱交換器３１で冷媒と熱交換を行った室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機３が設置された室内の冷房が行われる。

【0045】

室内熱交換器３１から流出した冷媒は、室内機ガス管６８を流れ、ガス管接続部３４を介してガス管５に流出する。ガス管５を流れる冷媒は、閉鎖弁２６を介して室外機２に流入し、室外機ガス管６４、四方弁２２、吸入管６６の順に流れ、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。

【0046】

＜圧縮機の運転停止制御＞
続いて、本実施形態の空気調和機１における圧縮機２１の運転停止制御について説明する。

【0047】

冷媒回路を有する空気調和機においては、圧縮機を運転している状態から急停止させると、その際に圧縮機が振動し、これに接続される冷媒の吐出管や吸入管に振動が伝達して各配管に応力が発生する。特に、停止前の圧縮機の回転数が高い場合には、停止時の圧縮機の振動が大きくなり、各配管に発生する応力が大きくなって、各配管が破損することがある。

【0048】

一般に、一定速度で回転する圧縮機が停止するとき、その角加速度が急激に変化する。角加速度の急激な変化に起因して、圧縮機が振動する。角加速度の変化の度合いは、圧縮機停止前の回転数が大きいほど大きくなるため、圧縮機停止前の回転数が大きいほど、圧縮機停止時の振動も大きくなる。また、圧縮機停止前の圧縮機高圧側と低圧側との圧力差が大きいほど、圧縮機が停止する際の角加速度の変化が急激になるため、同じ回転数から停止する場合では、圧縮機停止前の圧縮機高圧側と低圧側との圧力差が大きいほど、圧縮機停止時の振動も大きくなる。

【0049】

このような問題を解消するため、前述のように、圧縮機の停止前に、それまでの回転数から一旦回転数を落とした状態での運転を所定時間維持した後、圧縮機を停止させる技術が知られている。しかしながら、この技術では、圧縮機の停止前の圧力差や回転数によらず、常に、圧縮機を停止させる前にその回転数を所定値に一定時間維持する制御が実行されるため、圧縮機の停止に要する時間が必要以上に長くなる場合がある。

【0050】

そこで本実施形態では、圧縮機停止時の振動の大きさに影響する２つの因子である、圧縮機停止前の回転数と、圧縮機停止前の圧力差に関連するパラメータ（例えば外気温度）とを用いて、圧縮機を停止する際の制御を行う。以下、その詳細について説明する。

【0051】

制御装置２００における記憶部２２０は、あらかじめ設定された複数の閾温度と、上記複数の閾温度の各々に対応してそれぞれ異なる値に設定された複数の閾回転数とを記憶する。

【0052】

複数の閾温度は、それぞれ特定の値でもよいが、一定の幅をもたせた値（範囲）でもよく、本実施形態では、それぞれ所定の温度範囲である。以下、上記閾温度を閾温度範囲ともいう。

【0053】

前述のように、圧縮機２１の停止時に発生する圧縮機２１の振動の大きさは、圧縮機２１の吸入側および吐出側における冷媒の圧力差に依存し、圧縮機２１の振動が大きいほど、圧縮機２１の振動に起因して配管に加わる応力が大きくなる。ここで、圧縮機２１の吸入側の冷媒圧力（低圧側圧力）および吐出側における冷媒の圧力（高圧側圧力）は、外気温度によって変化し、外気温度が高いほど大きくなり、外気温度が低いほど小さくなる。つまり、外気温度によって圧縮機２１の吸入側や吐出側における冷媒の圧力差が変化し、外気温度が高いほど圧力差が大きくなり、外気温度が低いほど圧力差が小さくなる。したがって、外気温度が低いほど圧縮機２１の圧力差は小さくなるので、比較的回転数が高い状態から圧縮機を停止させたとしても圧縮機の振動は小さく、圧縮機から配管に伝達する振動も少なくなる。一方、外気温度が高いほど圧縮機２１の圧力差は大きくなるので、圧縮機を停止させる直前の回転数を低く抑えることで、圧縮機の停止時に発生する振動を小さく抑えることが好ましい。

【0054】

一例として、冷房用の閾温度範囲を図３（Ａ）に、暖房用の閾温度範囲を図３（Ｂ）にそれぞれ示す。図３（Ａ）に示すように冷房用の閾温度範囲は、「４０℃以上」、「３０℃以上４０℃未満」、「２０℃以上３０℃未満」および「２０℃未満」の４つの温度範囲に区分され、図３（Ｂ）に示すように暖房用の閾温度範囲は、「１２℃以上」、「０℃以上１２℃未満」、「－１０℃以上１２℃未満」および「―１０℃未満」の４つの温度範囲に区分される。閾温度範囲の区分数は上記の例に限らず、圧縮機２１の能力（排除容積）の大きさによって変更すればよい。例えば、本実施形態の圧縮機２１より能力が大きい圧縮機が搭載される場合は、本実施形態の圧縮機２１より発生する振動が大きくなるので、閾温度範囲の区分数を増加させて圧縮機停止時の回転数制御を本実施形態より細かくすればよい。一方で、本実施形態の圧縮機２１より能力が小さい圧縮機が搭載される場合は、本実施形態の圧縮機２１より発生する振動が小さくなるので、閾温度範囲の区分数を減少させて圧縮機停止時の回転数制御を本実施形態より粗くしてもよい。

【0055】

前述したように、閾温度範囲が高い（本実施形態では、外気温度が高い）ほど、圧縮機２１の圧力差が大きい。閾回転数は、圧縮機２１の停止制御を実行する上で基準となる回転数であり、後述するように閾温度範囲が決定されると、当該閾温度範囲に対応する閾回転数が基準回転数として決定される。

【0056】

各閾温度範囲は、例えば、外気温度センサ７６によって検出される外気温度で定められる。ＣＰＵ２１０は、圧縮機２１を停止させるとき、外気温度センサ７６の出力に基づいて取得された外気温度が複数の閾温度範囲のうちいずれの閾温度範囲に該当するか判定し、外気温度に該当する１つの閾温度範囲を決定する。

【0057】

なお、本実施形態における各閾温度範囲は、外気温度によって定められることになっているが、本発明はこれに限られない。冷房運転時は外気温度の値に代えて、室外熱交換器２３の中間温度の値で各閾温度範囲を定めてもよい。冷房運転時の室外熱交換器２３の中間温度は凝縮温度であり、冷房運転時は、凝縮温度が外気温度より高くなるように圧縮機２１の回転数が制御される。このため、冷房運転時は外気温度の値に代えて室外熱交換器２３の中間温度の値を用いることができる。また、暖房運転時は外気温度の値に代えて室外熱交換器２３の冷媒出口側における冷媒温度の値で各閾温度範囲を定めてもよい。暖房運転時の室外熱交換器２３の冷媒出口側における冷媒温度は蒸発温度であり、暖房運転時は、蒸発温度が外気温度より低くなるように圧縮機２１の回転数が制御される。このため、暖房運転時は外気温度の値に代えて室外熱交換器２３の冷媒出口側における冷媒温度の値を用いることができる。

【0058】

閾回転数は、閾温度範囲毎に異なる値に設定される。本実施形態では図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、冷房時および暖房時について閾温度範囲ごとに異なる値の閾回転数が設定される。ＣＰＵ２１０は、外気温度センサ７６の出力に基づいて決定された１つの閾温度範囲から、これに対応する閾回転数を基準回転数として決定する。

【0059】

ＣＰＵ２１０は、圧縮機２１を停止させるとき、回転数検出部２５０の出力に基づいて取得されたモータＭの回転数が上記基準回転数を超える場合は、圧縮機２１を基準回転数に所定時間保持した後に停止させ、圧縮機２１の回転数が基準回転数以下の場合は、圧縮機２１を基準回転数に保持することなく停止させる。上記所定時間は、例えば数秒～数分であり、圧縮機２１の能力（排除容積）の大きさによって設定される。例えば、本実施形態の圧縮機２１より能力が大きい圧縮機が搭載される場合は、本実施形態の圧縮機２１より発生する振動が大きくなるので、所定時間を本実施形態より長くすればよい。一方で、本実施形態の圧縮機２１より能力が小さい圧縮機が搭載される場合は、本実施形態の圧縮機２１より発生する振動が小さくなるので、所定時間を本実施形態より短くすればよい。

【0060】

閾回転数は、この閾回転数で運転している状態から圧縮機２１の運転を停止させた際、圧縮機２１の振動に起因して発生する配管（例えば圧縮機２１の吐出管６１）に加わる応力が所定値以内となることが、予め行った試験などで判明している最大回転数である。上記所定値は、例えば、当該応力による配管の破損を防止できる値であり、圧縮機２１の構造や種類、配管の強度などに応じて任意に設定可能である。

【0061】

閾回転数は、冷房運転時と比べて暖房運転時の方が高く設定される。これは、冷房運転時と比べて暖房運転時では圧縮機２１の回転数および圧力差が大きくなるからである。また、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、閾回転数は、閾温度範囲が高くなるほど低い値に設定されている。

【0062】

次に、図４を用いて、圧縮機２１の運転停止制御に関わる処理について説明する。図４は、圧縮機２１の停止時において実行されるＣＰＵ２１０の処理手順の一例を示すフローチャートである。

【0063】

圧縮機２１の運転を停止させるとき、例えば、室内温度が設定温度に到達し、空気調和機１がサーモオフとなって圧縮機２１が停止するとき、制御装置２００のＣＰＵ２１０は、センサ入力部２４０から外気温度センサ７６での検出値を取得することで外気温度を取得する（ＳＴ１０１）。次に、ＣＰＵ２１０は、記憶部２２０に記憶された複数の閾温度範囲とこれらに対応する閾回転数とを参照し、ＳＴ１０１で取得した外気温度に該当する閾温度範囲を決定し、この閾温度範囲に対応する閾回転数を基準回転数と決定する（ＳＴ１０２）。

【0064】

続いて、ＣＰＵ２１０は、回転数検出部２５０から圧縮機２１の回転数を検出し（ＳＴ１０３）、検出した回転数が基準回転数を超えるか否かを判定する（ＳＴ１０４）。圧縮機２１の回転数が基準回転数を超える場合（ＳＴ１０４－Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、圧縮機２１を基準回転数に低下させ（ＳＴ１０５）、基準回転数としてから所定時間が経過したか否かを判断する（ＳＴ１０６）。所定時間が経過すれば（ＳＴ１０６－Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、圧縮機２１を停止させる（ＳＴ１０７）。一方、ＳＴ１０６で所定時間が経過していなければ（ＳＴ１０６－Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１０６に処理を戻して所定時間が経過するまで圧縮機２１の回転数を基準回転数に保持する。

【0065】

このように停止前の圧縮機２１の回転数を、停止時の振動による騒音を小さくすることができる基準回転数に所定時間保持してから圧縮機２１を停止させるため、圧縮機２１の配管の振動および騒音の発生を抑えて圧縮機２１を停止させることができる。

【0066】

ＳＴ１０４において、ＣＰＵ２１０は、圧縮機２１の回転数が基準回転数以下である場合（ＳＴ１０４－Ｎｏ）、ＳＴ１０７に処理を進める。つまり、圧縮機２１を基準回転数に保持することなく直ちに停止させる。この場合では、圧縮機２１をすぐに停止させたとしても、圧縮機２１の停止前の回転数が低いために圧縮機２１の振動に起因する配管の振動が小さくなると考えられる。圧縮機２１を直ちに停止させることで、圧縮機２１の回転数を一時的に基準回転数に保持する場合と比べて、圧縮機２１を停止させるまでにかかる時間を短くすることができる。

【0067】

以上のように本実施形態によれば、停止時における圧縮機２１の圧力差と停止前の圧縮機の回転数とに応じて、圧縮機２１の回転数を一旦、停止前の回転数よりも低い所定の回転数（基準回転数）に保持した後に停止させるかを判定するようにしている。これにより、圧縮機２１の圧力差が比較的大きく、圧縮機２１の回転数が比較的高い場合には、圧縮機２１を一旦、基準回転数に低下させてから停止させることで配管の振動を小さく抑えることができ、圧縮機２１の圧力差が比較的小さく、圧縮機２１の回転数が比較的低い場合には、圧縮機２１を直ちに停止させることで、圧縮機圧縮機停止までの時間を短縮することができる。

【符号の説明】

【0068】

１…空気調和機
２…室外機
３…室内機
１０…冷媒回路
２１…圧縮機
２２…四方弁（切替弁）
２３…室外熱交換器
２４…膨張弁
３１…室内熱交換器
７５…熱交温度センサ（温度検出部）
７６…外気温度センサ（温度検出部）
２００…制御装置
２１０…ＣＰＵ（制御部）
２２０…記憶部
２５０…回転数検出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】