JP3574447B2 - 空気調和機の起動制御システム及びその制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気調和機に係り、さらに詳しくはパルス幅変調方式の圧縮機を採用した空気調和機の安全起動制御システム及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
建物の大型化に伴って一台の室外器に多数台の室内器が連結された形態のマルチエアコン（Ｍｕｌｔｉ−ａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ）に対するユーザの要求が高まりつつある。マルチエアコンは室外器と室内器が割合遠く離れて設けられるため、室外器と室内器とを連結する冷媒管が延びて冷媒充填量が多くなり、起動時圧縮機に液冷媒の流入可能性が高まる。
【０００３】
特に、マルチエアコンの運転中にいずれかの室内器の電源を急に遮断すれば液冷媒の流入可能性はさらに高まる。即ち、運転中の室内器の電源を急に遮断すれば室内器を構成している電動膨張バルブに電源供給を中断するので電動膨張バルブは開放された状態を維持し、凝縮器と蒸発器との間の冷媒管に存する高圧の液冷媒は電動膨張バルブと蒸発器を経て圧縮機またはアキュムレーターに流入される。
【０００４】
このような現象は高圧側と低圧側の圧力平衡がなされるまで続くが、圧縮機に流入された液冷媒は圧縮機内のオイルと混合されオイルの濃度を薄くして圧縮機の起動時摩擦部の潤滑作用を阻害するので、結局圧縮機の損傷を招く。
【０００５】
一方、マルチエアコンの場合は大きな冷房要求能力を要するのみならず、運転する室内器と運転しない室内器が頻繁に変わる変わるため冷房要求能力が変わる。このような要求によりマルチエアコンでは大容量でありながら能力可変が可能な回転数可変型圧縮機が使用される。このような回転数可変型圧縮機は、インバータ制御を通してモータに印加される電流の周波数を変らせモータの回転数を制御することにより圧縮機の容量を冷房要求能力の変化に適するよう調整する。しかし、従来の回転数可変型圧縮機は冷房要求能力により回転中のモータを直接に制御すべきなので、良好な応答性と正確性でモータの回転数を制御し難い問題点があった。また、モータの回転数が頻繁に変わるため、これによる振動と騒音が発生してモータと圧縮機の寿命が短縮され、全体的に機械的信頼性が劣化するなどの問題点があった。
【０００６】
また、モータに印加される電流の周波数を変換させるためには高価でかつ複雑な構造の回路装置を要するのみならず、消費電力が大きいので一般の圧縮機より効率が劣化する短所もあった。特に、回転数可変型圧縮機においては、最初投入された商用のＡＣ入力電源はコンバータでＤＣ電源に変化され、再びコンバータで要する周波数のＡＣ電源に変わるなど数回にかけた入力電源の変換過程が要求されるため、回路構成が極めて複雑になり電子ノイズが多量発生する。
【０００７】
そして、回転数可変型圧縮機は、大容量では制御し難く効率に劣り、全体サイズが大きくなり、高コストになる問題点があるため、一台の回転数可変型圧縮機は大容量の要求条件を満たし難い。従って、大容量の要求条件下では２台以上の圧縮機を使用し、この場合通常回転数可変型圧縮機と共にモータが一定速度で回転する標準型圧縮機を共用する。このように複数の圧縮機を使用する場合、室外器の全体サイズが極めて大きくなり、よって扱いが困難であった。
【０００８】
他の形態の能力可変型圧縮機としてパルス幅変調方式の圧縮機（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）がアメリカ特許６、０４７、５５７号及び日本特開平８−３３４０９４号に開示されている。しかし、このような圧縮機は多数の冷蔵室または冷凍室を有する冷蔵システムに使用されるもので、圧縮機と蒸発器との間の冷媒管の短配管に使用されることを前提にしている。従って、長配管になることが避けられず、また制御環境が冷蔵システムとは違う建物の空気調和システムにはそのまま適用できない。また前述した先行技術にはパルス幅変調方式の圧縮機をマルチエアコンに応用するための制御システムや制御方法、特に起動を迅速で安全に行ったり起動時の液冷媒の流入を防止したり起動運転と正常運転をスムーズに連結させるための制御システムや制御方法は全く開示されていない。
【０００９】
【課題が解決するための手段】
本発明は前述した背景下になされたもので、パルス幅変調方式で制御される圧縮機を採用した空気調和機において圧縮機の起動を迅速で安全に行える起動制御システム及びその制御方法を提供することをその目的とする。
【００１０】
本発明の他の目的は、パルス幅変調方式の圧縮機を採用した空気調和機で起動時液体冷媒が圧縮機に流入されることを最大限防げる空気調和機の起動制御システム及びその制御方法を提供することである。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、パルス幅変調方式の圧縮機を採用した空気調和機で起動運転を２段階で行って起動運転と正常運転をスムーズに連結させる起動制御システム及びその制御方法を提供することである。
【００１２】
このような目的を達成するための本発明の空気調和機の起動制御システムは、デューティ制御信号に応じてパルス幅変調方式で制御される圧縮機と、該圧縮機で圧縮された冷媒を膨張させる電動膨張バルブと、前記圧縮機の吐出側と前記電動膨張バルブの流入側とを連結させる高圧管と、前記電動膨張バルブの流出側と前記圧縮機の吸引側とを連結させる低圧管と、一端は前記高圧管に連結され、他端は前記低圧管に連結されたバイパス管と、該バイパス管の中途に設けられ前記バイパス管に流れる流体の流量を調節する流量調節バルブと、前記圧縮機の起動運転を２段階で行って第１起動運転では前記流量調節バルブは開け前記電動膨張バルブを閉じ、第２起動運転では前記流量調節バルブは閉じ前記電動膨張バルブは所定開度で開けるよう前記電動膨張バルブと前記流量調節バルブの駆動を制御し、前記圧縮機を正常運転より短周期のデューティ制御信号を制御する制御部と、を備える。
【００１３】
また本発明は、デューティ制御信号に応じてパルス幅変調方式で制御される圧縮機と、該圧縮機で圧縮された冷媒を膨張させる電動膨張バルブを含む空気調和機の制御方法において、前記圧縮機起動信号が入ってきたかを判断する段階と、該段階において起動信号が入ってきたら電動膨張バルブを閉じ前記圧縮機の吐出側と吸引側を連結するバイパス管の流量調節バルブを開けた状態に前記圧縮機のデューティサイクル周期を正常運転の周期より短くして所定時間中前記圧縮機を運転させる第１起動運転段階と、前記第１起動運転に引き続き前記電動膨張バルブを所定開度で開け、前記流量調節バルブを開けた状態に前記圧縮機のデューティサイクル周期を正常運転における周期より短くして前記圧縮機を運転させる第２起動運転段階と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき本発明の実施例を詳述する。図１は本発明に係る空気調和機のサイクル構成図である。本発明の空気調和機１は、閉回路を構成するよう冷媒管により順次に連結された圧縮機２、凝縮器３、電動膨張バルブ４、そして蒸発器５を備える。冷媒管のうち圧縮機２の吐出側と電動膨張バルブ４の流入側とを連結する冷媒管は圧縮機２から吐出された高圧冷媒の流れを案内する高圧管６であり、電動膨張バルブ４の流出側と圧縮機２の吸引側とを連結する冷媒管は電動膨張バルブ４から膨張された低圧冷媒の流れを案内する低圧管７である。凝縮器３は高圧管６の中途に設けられ、蒸発器５は低圧管７の中途に設けられる。圧縮機２が運転すれば冷媒は実線矢印方向に流れる。
【００１５】
一方、本発明の空気調和機１は、室外器８と室内器９を備える。室外器８は前述した圧縮機２と凝縮器３を備え、圧縮機２の上流の低圧管７に設けられたアキュムレーター１０と凝縮器３の下流の高圧管６に設けられたレシーバ１１を備える。アキュムレーター１０は蒸発器５で今だ蒸発できなかった液冷媒を集めて気化させ圧縮機２に流入させる役割を果たす。すなわち、蒸発器５から完全な蒸発がなされない場合、アキュムレーター１０に流れ込む冷媒は液体と気体状態の混合であるが、アキュムレーター１０は液状の冷媒を気化させ気体状態の冷媒（ガス冷媒）だけを圧縮機に吸引させる。このため、アキュムレーター１０の内部の冷媒管の入口端と冷媒管の出口端はアキュムレーター１０内の上部に置かれることが望ましい。
【００１６】
同様に、凝縮器３で完全な凝縮がなされない場合、レシーバ１１に流れ込む冷媒は液相と気相の混合である。レシーバ１１は液状の冷媒と気体状態の冷媒を分離して液状の冷媒だけを流出するよう構成されるが、このためレシーバ１１の内部の冷媒管の入口端と出口端はレシーバ１１の内部の下側まで延びる。
【００１７】
レシーバ１１の内部の気体状態の冷媒をバイパッシングするためにレシーバ１１とアキュムレーター１０の上流の低圧管７とを連結させるベントバイパス管１２が設けられる。ベントバイパス管１２の入口端はレシーバ１１の上側に設けられ気体状態の冷媒だけを流入させ、中途にはベントバルブ１３が設けられバイパッシングされるガス冷媒の流量を調節する。二点鎖線矢印はベントバイパス管１２を流れるガス冷媒の流動方向を示す。
【００１８】
レシーバ１１から張り出される高圧管はアキュムレーター１０を通過するよう構成される。これは、この高圧管を通過する相対的に高い温度の冷媒を用いてアキュムレーター１０内の低温の液状の冷媒を気化させるためのものである。アキュムレーター１０における気化を効率よく行うためアキュムレーター１０の内部の低圧冷媒管はＵ字形に形成され、アキュムレーター１０を通過する高圧冷媒管はＵ字形の低圧冷媒管の内部を通過するよう配される。
【００１９】
また、室外器８は、圧縮機２から凝縮器３に至る高圧管６とアキュムレーター１０とを連結するホットガスバイパス管１４とレシーバ１１の下流とアキュムレーター１０の上流とを連結するリキッドバイパス管１５を備える。ホットガスバイパス管１４の中途にはホットガスバルブ１６が設けられバイパスされるホットガスの流量を調節し、リキッドバイパス管１５の中途にはリキッドバルブ１７が設けられパイバスされる液冷媒の流量を調節する。したがって、ホットガスバルブ１６が開放されれば圧縮機２から出てきたホットガスの一部はホットガスバイパス管１４に沿って点線矢印方向に流れ、リキッドバルブ１７が開放されればレシーバ１１から出てきた液冷媒の一部はリキッドバイパス管１５に沿って一点鎖線矢印方向に流れる。
【００２０】
室内器９は多数台が並列に配され、各室内器９は電動膨張バルブ４と蒸発器５を備える。したがって、一台の室外器８に多数台の室内器９が連結された形態を取る。そして、各室内器９の容量と形態は異同に拘らない。
【００２１】
一方、圧縮機２の吐出側には吐出される冷媒ガスの温度を測定するための圧縮機温度センサ３３が設けられ、凝縮器３の中間には凝縮器３の温度、望ましくは凝縮器３の中央温度を測定するための凝縮器温度センサ３４が設けられる。圧縮機温度センサ３３と凝縮器温度センサ３４は後述する通り室外制御部２７に連結される。
【００２２】
図２ａ及び図２ｂに示した通り、圧縮機としてはパルス幅変調方式で制御される能力可変型圧縮機２が使用される。圧縮機２は吸引口１８と吐出口１９が設けられたケーシング２０と、該ケーシング２０の内部に設けられたモータ２１と、該モータ２１の回転力を受けて回転する旋回スクロール２２と、旋回スクロール２２との間に圧縮室２３を形成する固定スクロール２４と、を備える。ケーシング２０には固定スクロール２４の上側と吸引口１８とを連結するバイパス管２５が設けられ、該バイパス管２５にはソレノイドバルブ形態のＰＷＭバルブ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｖａｌｖｅ）２６が設けられる。図２ａはＰＷＭバルブ２６がオフされバイパス管２５を塞いでいる状態を示した図であって、この状態では圧縮機２は圧縮された冷媒を吐出する。このような状態をローディング（ｌｏａｄｉｎｇ）とし、この際圧縮機２は１００％の容量で運転する。図２ｂはＰＷＭバルブ２６がオンされバイパス管２５を開けている状態を示した図であり、この冷媒は圧縮機２から吐出されない。このような状態をアンローディング（ｕｎｌｏａｄｉｎｇ）とし、圧縮機２は０％の容量で運転する。ローディング状態やらアンローディング状態やら圧縮機２には電源が供給され、モータ２１は一定速度で回転する。圧縮機２に電源供給が遮断されればモータ２１は回転せず圧縮機２の運転は停止する。
【００２３】
図３に示した通り、圧縮機２は運転中に一定周期でローディングとアンローディングを繰り返す。そして、各周期でローディングタイムとアンローディングタイムは冷房要求能力により変り、ローディングタイムで圧縮機２は冷媒を吐出するので蒸発器５の温度は下降し、アンローディングタイムで圧縮機２は冷媒を吐出しないため蒸発器５の温度は上昇する。図３において斜線を引いた部分の面積は冷媒吐出量を示す。ローディングタイムとアンローディングタイムを制御する信号をデューティ制御信号とする。本発明の実施例において周期は一定に、例えば２０秒に定めておき、室内器９の総冷房要求能力によりローディングタイムとアンローディングタイムを変らせて圧縮機２の能力を可変させる方式を取る。
【００２４】
図４は本発明に係る空気調和機制御システムのブロック図である。図４に示した通り、室外器８は圧縮機２及びＰＷＭバルブ２６と信号の伝達が可能なように連結された室外制御部２７を備える。室外制御部２７は室外通信回路部２８と連結されデータを送受信し、ベントバルブ１３とホットガスバルブ１６、それからリキッドバルブ１７と連結され、必要に応じてこれらバルブを駆動制御する。また、室外制御部２７には前述した圧縮機温度センサ３３と凝縮器温度センサ３４が連結される。
【００２５】
各室内器９は室内制御部２９を備え、該室内制御部２９の入力ポートには温度検知部３０と温度設定部３１が連結され、出力ポートには電動膨張バルブ４が連結される。温度検知部３０は調和空間である室内の温度をセンシングする温度センサであり、温度検知部３０によりセンシングされた温度に基づき冷房要求能力が算出される。各室内器９は室内制御部２９とデータ送受信が可能なように連結された室内通信回路部３２と、を備える。室外通信回路部２８と室内通信回路部３２は有線または無線でデータ送受信が可能に設けられている。
【００２６】
本発明において圧縮機２の運転は正常運転と起動運転とに区分される。正常運転は圧縮機に電源が既に供給された状態、すなわち起動が完了された状態で室内器から転送されてきた冷房要求能力により圧縮機が運転されることを指し、起動運転は圧縮機に起動信号が入ってくる場合起動のために行われる運転を指す。
【００２７】
正常運転モードにおいて室内制御部２９は温度検知部３０及び温度設定部３１から信号を受けて室内温度と設定温度との差に基づき室内器９の冷房要求能力を算出する。また、室内制御部２９は自分の冷房能力情報を有しており、冷房要求能力を算出する際室内温度と設定温度の差及び自分の冷房能力両者に基づき冷房要求能力を算出することもできる。このように算出された各室内器の冷房要求能力は通信回路部２８、３２を通して室外制御部２７に転送され、室外制御部２７は各室内器９の冷房要求能力を合算した総冷房要求能力を計算して、総冷房要求能力により予め定められた圧縮機２のローディングタイムとアンローディングタイムで圧縮機を運転する。
【００２８】
図５を参照して起動運転に突入する前の圧力平衡過程及び起動運転を説明すれば、作動中の圧縮機の運転が停止されたかを判断して（Ｓ１０１）、圧縮機の運転が停止されれば、電動膨張バルブ４とベントバルブ１３を完全に開放する（Ｓ１０２）。この状態で３０秒が経過したかを判断して（Ｓ１０３）、３０秒が経過されていなければ段階１０２を行い続け、３０秒が経過されたらホットガスバルブ１６を開放する（Ｓ１０４）。次いで、電動膨張バルブ４とベントバルブ１３を開放した後３分（ホットガスバルブ開放後２分３０秒）が経過したかを判断する（Ｓ１０５）。段階１０５において３分が経過されなければ段階１０２と段階１０４を行い続けて電動膨張バルブ４、ベントバルブ１３、ホットガスバルブ１６を開放し、３分が経過されたら電動膨張バルブ４、ベントバルブ１３、ホットガスバルブ１６を閉る（Ｓ１０６）。このように３分間の圧力平衡過程を経る理由は、サイクル内の高圧と低圧をバランスを取らせて圧縮機の作動初期の起動負荷を軽減させるためである。ここで、３分はサイクル内の高圧と低圧のバランスを取るために必要な時間なのでシステムにより変りうる時間である。
【００２９】
次いで、起動運転を説明する。本実施例において起動運転は２段階よりなる。まず、第１段階起動運転を説明すれば、圧縮機２の起動信号が入ってきたかを判断して（Ｓ１０７）、起動信号が入ってきたら圧縮機２を運転し、電動膨張バルブ４は閉じ、ホットガスバルブ１６とベントバルブ１３は開放する（Ｓ１０８）。この際、圧縮機２を制御するためのデューティ制御信号の周期は正常運転におけるデューティ制御信号の周期より短くする。このように起動運転の周期を正常運転の周期より短くする理由は正常運転周期で起動する場合圧力変動が甚だしくなって圧縮機の信頼性に影響を与え安全な起動を実現し難いからである。また、正常運転中のアンローディングタイムが長い場合起動するのに割合長時間かかる問題がありローディングタイムが長い場合は圧力降下が酷くなることは勿論、アキュムレーター１０から圧縮機２に液冷媒の流入可能性があるため、ローディングタイムを割合に短くしつつ頻繁にローディングさせることにより起動を迅速で安全に行える。本実施例において第１段階起動運転の圧縮機のデューティ制御信号の周期は正常運転周期の２０〜８０％であり、５０％が最も望ましい。第１段階起動運転で周期の下限を２０％にする理由はローディングタイムとアンローディングタイムが普通秒単位になっていて最小周期を縮めるのに限界があるからであり、上限を８０％にした理由は８０％以上にする場合は周期短縮の効果がほぼないからである。したがって、正常運転の周期が２０秒の場合は第１段階起動運転の周期は４秒ないし１６秒になり、最も望ましい周期は１０秒になる。
【００３０】
また第１段階起動運転において圧縮機は２０〜５０％のモジュレーション（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）で運転するが、２０％のモジュレーションとは圧縮機が２秒のローディングタイムと８秒アンローディングタイムで運転することを指し、５０％のモジュレーションとは圧縮機が５秒のローディングタイムと５秒のアンローディングタイムで運転することを指す。最も望ましくは３０％のモジュレーションであり、この場合ローディングタイムとアンローディングタイムとの比は３：７である。このように起動運転を５０％以下のモジュレーションにする理由は、起動運転は正常運転でないためモジュレーションを高めるのに限界があり、低温起動でモジュレーションを高める場合圧力降下が酷すぎて圧縮機の信頼性に影響を与える場合があるからである。
【００３１】
このような第１段階起動運転は１〜５分間、望ましくは１分間行う。従って、第１段階起動運転を行った後１分経過したかを判断して（Ｓ１０９）、１分経過されたら第２段階 起動運転に転換する。
【００３２】
第１段階起動運転中に全ての電動膨張バルブ４を閉める理由は、起動初期に凝縮器３を経たレシーバ１１と蒸発器５内の液冷媒がアキュムレーター１０に一時流入され圧縮機２に吸引されることを防ぐためである。また、電動膨張バルブ４を閉めることにより蒸発器５と圧縮機２との間の低圧冷媒が圧縮機２内に迅速に移動して圧縮・吐出されるので迅速な起動を実現できる。
【００３３】
一方、全ての電動膨張バルブ４を閉め圧縮機２を運転すれば、電動膨張バルブ４と圧縮機２との間の冷媒圧力の降下がひどく起こり、正常の冷媒の循環がなされないため、圧縮機２の過熱原因になる。従って、ホットガスバルブ１６を開けて圧縮機２の吐出側とアキュムレーター１０の上流側の低圧管とを連結させる。すると、圧縮機２から出てきたホットガスの一部がアキュムレーター１０に流入されることによりアキュムレーター１０部分の冷媒圧力がひどく降下されることを防止し、圧縮機２が正常に作動される。
【００３４】
また、全ての電動膨張バルブ４が閉っている状態では冷媒の循環が正常になされないため、凝縮器３で凝縮された冷媒を迅速にレシーバ１１の内部に流入できない。従って、ベントバルブ１３を開けてレシーバ１１内のガス冷媒を低圧側に抜き取ることにより液冷媒がレシーバ１１に迅速に流入されるようにして円滑な起動を実現する。
【００３５】
第２段階起動運転では起動と若干の冷房を同時に行う。これを説明すれば、まず圧縮機２の吐出温度と凝縮器３の中央温度との差が１０〜３０℃以上（望ましくは２０℃以上）であるかを判断する（Ｓ１１０）。圧縮機２の吐出温度は圧縮機２の吐出側に設けられた圧縮機温度センサ３３により検知され、凝縮器３の中央温度は凝縮器３の中央部に設けられた凝縮器温度センサ３４により検知され、これら検知された温度は室外制御部２７に転送される。室外制御部２７は、転送された温度に基づき圧縮機の吐出温度と凝縮器の中央温度との差を求め、この差が１０〜３０℃以上（望ましくは２０℃以上）であるかを判断して（Ｓ１１０）、１０〜３０℃以上（望ましくは２０℃）ならば正常運転（Ｓ１１４）に転換し、そうでなければソフトスタート（ソフト起動）運転を行う（Ｓ１１１）。圧縮機の吐出温度と凝縮器の中央温度との差が１０〜３０℃以上になれば正常運転に転換することは、その状態では圧縮機への液状の冷媒の流入がほとんどないと判断されるからである。従って、このような温度範囲はシステムにより相違になる。
【００３６】
ソフトスタート運転（Ｓ１１１）において圧縮機２のデューティ制御信号周期は前述した第１段階起動運転における周期と同様に正常運転周期の２０〜８０％にする。また、ソフトスタート運転（Ｓ１１１）において圧縮機のローディングタイムとアンローディングタイムの比は４：６〜７：３にする。ソフトスタート運転では起動機能以外も室内器側に少量の冷媒を供給して若干の冷房で行えるべきなので、ローディングタイムとアンローディングタイムの比を第１段階起動運転でローディングタイムとアンローディングタイムの比よりやや高めたものである。ここでも望ましいローディングタイムとアンローディングタイムの比は５：５である。
【００３７】
そして、ソフトスタート運転（Ｓ１１１）中は電動膨張バルブ４を完全な開度の５〜３３％ほど（最適の開度は１７％）開放し、ホットガスバルブ１６とベントバルブ１３を開放する。第２段階起動運転で第１段階起動運転のモジュレーションより高いモジュレーションで運転し、電動膨張バルブ４の約１７％の開度で開放したことは液冷媒が圧縮機２に流入されることを最大限抑えて安全起動を実現しつつ若干の冷房運転を行ってスムーズに正常運転に転換するためのことである。
【００３８】
一方、段階１１１を行う間も圧縮機吐出温度と凝縮器中央温度との差が１０〜３０℃以上（望ましくは２０℃）であるかを判断して（Ｓ１１２）、１０〜３０℃以上（望ましくは２０℃以上）ならば正常運転（Ｓ１１４）に転換し、そうでなければ所定時間中のみ段階１１１のソフトスタート運転を行い正常運転（Ｓ１１４）に転換する。すなわち、段階１１１を行う間圧縮機の吐出温度と凝縮器の中央温度との差が１０〜３０℃（望ましくは２０℃以上）を越えない場合であっても３〜８分（望ましくは５分）が経過されたかを判断して（Ｓ１１３）、３〜８分（望ましくは５分）が経過したならば正常運転（Ｓ１１４）に転換する。その理由は３〜８分（望ましくは５分）が経過されたならば圧縮機の運転が安全段階に入り、よって液状の冷媒の流入が殆んどないと判断されるからである。ここで、時間（３〜８分）は安全起動を優先的に考慮する場合は長時間になるほど望ましく、迅速に冷房運転を開始しようとする場合は短いほど良いので両者を考慮して定められたことである。
【００３９】
以上述べた通り、本発明に係る空気調和機の起動制御システム及びその制御方法によれば、パルス幅変調方式で制御される圧縮機を採用し電動膨張バルブと流量調節バルブであるホットガスバルブ、ベントバルブの開閉を適切に調節することにより圧縮機の起動を迅速で安全に行える。また、圧縮機の起動次液冷媒の流入を最大限抑えられる。
【００４０】
また、本発明の起動運転とその制御方法によれば、パルス幅変調方式の圧縮機の起動運転を２段階で行って起動運転と正常運転をスムーズに連結させうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気調和機の起動制御システムのサイクル構成図である。
【図２ａ】は本発明の空気調和機に採用されたパルス幅変調方式の圧縮機のローディング状態を示した図である。
【図２ｂ】アンローディング状態を示した図である。
【図３】図２の圧縮機の運転中にローディング及びアンローディングと冷媒吐出量との関係を示した図である。
【図４】本発明の空気調和機の起動制御システムの全体ブロック図である。
【図５】本発明に係る空気調和機の起動制御過程を示した流れ図である。
【符号の説明】
２ 圧縮機
５ 蒸発器
８ 室外器
９ 室内器
２６ ＰＷＭバルブ
２７ 室外制御部
２８ 室外通信回路部
２９ 室内制御部
３３ 圧縮機温度センサ
３４ 凝縮器温度センサ

Claims (15)

1. デューティ制御信号に応じてパルス幅変調方式で制御される圧縮機と、
   前記圧縮機で圧縮された冷媒を膨張させる電動膨張バルブと、
   前記圧縮機の吐出側と前記電動膨張バルブの流入側とを連結させる高圧管と、
   前記電動膨張バルブの流出側と前記圧縮機の吸引側とを連結させる低圧管と、
   一端は前記高圧管に連結され、他端は前記低圧管に連結されたバイパス管と、
   前記バイパス管の中途に設けられ前記バイパス管に流れる流体の流量を調節する流量調節バルブと、
   前記圧縮機の起動運転を２段階で行って、第１起動運転で前記流量調節バルブは開け前記電動膨張バルブを閉め、第２起動運転では前記流量調節バルブは閉じ前記電動膨張バルブは所定開度で開けるよう前記電動膨張バルブと前記流量調節バルブの駆動を制御し、前記圧縮機を正常運転より短周期のデューティ制御信号で制御する制御部と、を備える空気調和機の起動制御システム。
2. 前記低圧管の中途に設けられたアキュムレーターをさらに備える請求項１に記載の空気調和機の起動制御システム。
3. 前記バイパス管は、前記圧縮機と前記凝縮器との間の高圧管と前記アキュムレーターとを連結するホットガスバイパス管であり、前記流量調節バルブは前記ホットガスバイパス管に設けられたホットガスバルブであることを特徴とする請求項２に記載の空気調和機の起動制御システム。
4. 前記凝縮器と前記膨張器との間の高圧管にはレシーバが設けられ、前記バイパス管は前記レシーバと前記アキュムレーターの上流側とを連結するベントバイパス管であり、前記流量調節バルブは前記ベントバイパス管に設けられたベントバルブであることを特徴とする請求項２に記載の空気調和機の起動制御システム。
5. 前記圧縮機の起動運転中のデューティサイクル周期は前記圧縮機の正常運転中のデューティサイクル周期の２０〜８０％であることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の起動制御システム。
6. 前記圧縮機の第２起動運転中のローディングタイムとアンローディングタイムの比は４：６〜７：３であることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の起動制御システム。
7. 前記圧縮機の吐出温度を検知する圧縮機温度センサと前記凝縮器の中央温度を検知する凝縮器温度センサをさらに備え、前記第２起動段階は前記圧縮機吐出温度と前記凝縮器の中央温度との差が１０〜３０℃になるまで行われることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の起動制御システム。
8. 前記第２起動運転は３〜８分間行われることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の起動制御システム。
9. デューティ制御信号に応じてパルス幅変調方式で制御される圧縮機と該圧縮機で圧縮された冷媒を膨張させる電動膨張バルブを備える空気調和機の制御方法において、
   前記圧縮機起動信号が入ってきたかを判断する段階と、
   前記段階において起動信号が入ってきたなら電動膨張バルブを閉じ前記圧縮機の吐出側と吸引側とを連結するバイパス管の流量調節バルブを開けた状態に前記圧縮機のデューティサイクル周期を正常運転における周期より短くして所定時間中前記圧縮機を運転させる第１起動運転段階と、
   前記第１起動運転に引き続き前記電動膨張バルブを所定開度で開け前記流量調節バルブを開けた状態に前記圧縮機のデューティサイクル周期を正常運転における周期より短くして前記圧縮機を運転させる第２起動運転段階と、を備える空気調和機の起動制御方法。
10. 前記第２起動運転段階において前記圧縮機のデューティサイクル周期は正常運転のデューティサイクル周期の２０〜８０％であることを特徴とする請求項９に記載の空気調和機の起動制御方法。
11. 前記第２起動運転段階で前記圧縮機のローディングタイムとアンローディングタイムの比は４：６〜７：３であることを特徴とする請求項９に記載の空気調和機の起動制御方法。
12. 前記第２起動運転段階は、前記圧縮機吐出温度と前記凝縮器の中央温度との差が１０〜３０℃になるまで行われることを特徴とする請求項９に記載の空気調和機の起動制御方法。
13. 前記第２起動運転段階は、前記圧縮機に液状の冷媒が実質的に流入されないと判断されるまで行われることを特徴とする請求項９に記載の空気調和機の起動制御方法。
14. 前記第２起動運転段階は３〜８分間行われることを特徴とする請求項９に記載の空気調和機の起動制御方法。
15. 前記第２起動運転段階で前記電動膨張バルブの開度は約５〜３３％であることを特徴とする請求項９に記載の空気調和機の起動制御方法。

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