CN104220821A - 空调装置 - Google Patents
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Abstract
空调装置(1)具有制冷剂回路(10)和室外风扇(36)，其中，所述制冷剂回路(10)是通过连接压缩机(21)、室外热交换器(23)、膨胀阀(24)、室内热交换器(41)而构成的。在制冷运转开始时，若满足膨胀阀(24)的出入口处的制冷剂为液体单相状态的条件，则空调装置(1)进行膨胀阀制冷剂排出控制，然后，进行膨胀阀通常转移控制。在膨胀阀制冷剂排出控制中，停止室外风扇(36)，且在打开膨胀阀(24)的状态下驱动压缩机(21)。在膨胀阀通常转移控制中，减小膨胀阀(24)的开度，且增大压缩机(21)的运转频率。
Description
技术领域
本发明涉及空调装置，尤其涉及使制冷剂按照压缩机、室外热交换器、膨胀阀、室内热交换器的顺序循环并驱动室外风扇以进行制冷运转的空调装置。
背景技术
目前，如专利文献1(日本专利特开平9-133434号公报)所示，存在一种进行制冷运转的空调装置。具体而言，空调装置具有制冷剂回路和室外风扇，其中，上述制冷剂回路是通过连接压缩机、室外热交换器、膨胀阀、室内热交换器而构成的，上述室外风扇将作为在室外热交换器中流动的制冷剂的冷却源的室外空气供给至室外热交换器。此外，在空调装置中，使制冷剂按照压缩机、室外热交换器、膨胀阀、室内热交换器的顺序循环，并驱动室外风扇，以进行制冷运转。
发明内容
在上述现有的空调装置中，存在制冷运转时的膨胀阀中的气蚀声问题，针对这种膨胀阀中的气蚀声问题，曾对膨胀阀出入口的制冷剂管的内径尺寸进行了优化。
但是，膨胀阀中的气蚀声在外部气体温度较低等低温条件下开始制冷运转时表现得最为显著。此外，对上述现有空调装置中的膨胀阀的出入口的制冷剂管的内径尺寸进行的优化不能充分地抑制在低温条件下开始制冷运转时的膨胀阀的气蚀声。
本发明的技术问题是在使制冷剂按照压缩机、室外热交换器、膨胀阀、室内热交换器的顺序循环并驱动室外风扇以进行制冷运转的空调装置中，充分地抑制在低温条件下开始制冷运转时的膨胀阀的气蚀声。
第一技术方案的空调装置具有制冷剂回路和室外风扇，其中，上述制冷剂回路是通过连接压缩机、室外热交换器、膨胀阀、室内热交换器而构成的，上述室外风扇将作为在室外热交换器中流动的制冷剂的冷却源的室外空气供给至室外热交换器。空调装置使制冷剂按照压缩机、室外热交换器、膨胀阀、室内热交换器的顺序循环，并驱动室外风扇，以进行制冷运转。在空调装置中，在制冷运转开始时，若满足制冷开始时声音降低条件，则进行膨胀阀制冷剂排出控制，在膨胀阀制冷剂排出控制之后，进行膨胀阀通常转移控制，其中，上述制冷开始时声音降低条件是指膨胀阀的出入口处的制冷剂的状态视为液体单相的状态。膨胀阀制冷剂排出控制是停止室外风扇、且在打开膨胀阀的状态下驱动压缩机的控制。膨胀阀通常转移控制是减小膨胀阀的开度、且增大压缩机的运转频率的控制。
本发明的发明人研究了膨胀阀中的气蚀声与膨胀阀的出入口处的制冷剂状态之间的关系。此外，发现在低温条件下开始制冷运转时制冷剂在膨胀阀的出口处的状态为液体单相，因该影响而使膨胀阀中的气蚀声变得显著。即，发现了制冷运转开始时制冷剂在膨胀阀的出入口处的状态对膨胀阀中的气蚀声产生影响。即，当在液体制冷剂积存于膨胀阀的出入口的状态下开始制冷运转时，膨胀阀中的气蚀声显著地出现。但是，当在液体制冷剂未积存于膨胀阀的出入口的状态下开始制冷运转时，能抑制膨胀阀中的气蚀声。
因此，在第一技术方案的空调装置中，考虑到膨胀阀的出入口处的制冷剂状态，在制冷运转开始时，判定是否满足制冷开始时声音降低条件，该制冷开始时声音降低条件是指膨胀阀的出入口处的制冷剂状态视为液体单相的状态。此外，在满足制冷开始时声音降低条件的情况下，进行停止室外风扇、且在打开膨胀阀的状态下驱动压缩机的膨胀阀制冷剂排出控制。此外，在膨胀阀制冷剂排出控制之后，进行减小膨胀阀的开度、且增大压缩机的运转频率的膨胀阀通常转移控制。
藉此，在第一技术方案的空调装置中，能利用膨胀阀的出入口处的制冷剂的状态判定是否处于低温条件的制冷运转开始时，其中，膨胀阀的出入口处的制冷剂的状态是是否处于膨胀阀中的气蚀声显著出现的条件的直接指标。此外，在满足制冷开始时声音降低条件的情况下，通过进行膨胀阀制冷剂排出控制，膨胀阀及其出入口处的液体制冷剂被排出至室内热交换器侧，以形成液体制冷剂未积存于膨胀阀的出入口的状态。即，当驱动压缩机时，通过停止室外风扇且打开膨胀阀，能抑制室外热交换器中的制冷剂的冷凝能力以尽可能不朝膨胀阀供给液体制冷剂，并能使液体制冷剂顺利地流动至室内热交换器一侧。此外，在通过膨胀阀制冷剂排出控制形成了液体制冷剂未积存于膨胀阀的出入口的状态的状态下，通过进行膨胀阀通常转移控制，使膨胀阀转移至通常的控制，从而能抑制膨胀阀中的气蚀声。
这样，在第一技术方案的空调装置中，通过在满足制冷开始时声音降低条件的情况下进行膨胀阀制冷剂排出控制及膨胀阀通常转移控制，能充分地抑制在低温条件下开始制冷运转时的膨胀阀中的气蚀声。
第二技术方案的空调装置是在第一技术方案的空调装置的基础上，在膨胀阀的出入口处的制冷剂的温度或与该制冷剂的温度等价的温度即膨胀阀代表温度比声音对策判定温度低的情况下，判定为满足制冷开始时声音降低条件，上述声音对策判定温度是由室内热交换器的温度或与该室内热交换器的温度等价的温度获得的阈值。
在制冷运转开始时，在膨胀阀的出入口处的制冷剂的温度或与该制冷剂的温度等价的温度即膨胀阀代表温度降低至接近室内侧温度的温度的情况下，能视作膨胀阀的出入口处的制冷剂处于制冷剂的饱和温度以下。
此处，在第二技术方案的空调装置中，在膨胀阀的出入口处的制冷剂的温度即膨胀阀代表温度比由室内热交换器的温度获得的阈值即声音对策判定温度低的情况下，判定为满足制冷开始时声音降低条件。此处，作为膨胀阀代表温度，能在膨胀阀的出入口设置温度传感器，并使用由该温度传感器检测出的温度值。另外，在设有对室外热交换器的温度、外部气体温度进行检测的温度传感器的情况下，也可将由这些传感器检测出的温度值用作与膨胀阀的出入口处的制冷剂的温度等价的温度。另外，作为声音对策判定温度，在设有对室内热交换器的温度进行检测的温度传感器的情况下，能使用由该温度传感器检测出的温度值获得的阈值。另外，在设有对室内温度进行检测的温度传感器的情况下，也可将该温度传感器检测出的温度值用作与室内热交换器的温度等价的温度。
藉此，在第二技术方案的空调装置中，能利用膨胀阀代表温度及声音对策判定温度准确地判定是否满足制冷开始时声音降低条件。
第三技术方案的空调装置是在第一技术方案或第二技术方案的空调装置的基础上，在膨胀阀制冷剂排出控制中，压缩机的运转频率被设定为比启动频率小的声音降低启动频率，上述启动频率是制冷运转开始时的压缩机在未满足制冷开始时声音降低条件的情况下的运转频率。
在上述膨胀阀制冷剂排出控制中，打开膨胀阀，使液体制冷剂经由膨胀阀顺利地流动至室内热交换器侧。但是，此时，当压缩机的运转频率较大时，液体制冷剂可能会从室内热交换器侧返回至压缩机。
因此，在第三技术方案的空调装置中，将膨胀阀制冷剂排出控制中的压缩机的运转频率设定为比启动频率小的声音降低启动频率，上述启动频率是制冷运转开始时未满足制冷开始时声音降低条件的情况下的运转频率。
藉此，在第三技术方案的空调装置中，在膨胀阀制冷剂排出控制中，能使液体制冷剂朝室内热交换器一侧顺利流动，并能抑制液体制冷剂从室内热交换器一侧返回至压缩机。
第四技术方案的空调装置是在第一技术方案至第三技术方案中任一技术方案的空调装置的基础上，在膨胀阀制冷剂排出控制中，膨胀阀的开度被设定为比启动开度大的声音降低启动开度，上述启动开度是制冷运转开始时的膨胀阀在未满足制冷开始时声音降低条件的情况下的开度。
在上述膨胀阀制冷剂排出控制中，打开膨胀阀，使液体制冷剂经由膨胀阀顺利地流动至室内热交换器侧。但是，此时，当膨胀阀的开度较小时，制冷剂流过膨胀阀时的流路阻力变大，可能会阻碍液体制冷剂朝室内热交换器一侧顺利流动。
因此，在第四技术方案的空调装置中，将膨胀阀制冷剂排出控制中的膨胀阀的开度设定为比启动开度大的声音降低启动开度，上述启动开度是制冷运转开始时未满足制冷开始时声音降低条件的情况下的开度。
藉此，在第四技术方案的空调装置中，在膨胀阀制冷剂排出控制中，能极力减小制冷剂流过膨胀阀时的流路阻力，并能可靠地使液体制冷剂朝室内热交换器一侧顺利流动。
第五技术方案的空调装置是在第一技术方案至第四技术方案中任一技术方案的空调装置的基础上，当从膨胀阀制冷剂排出控制转移至膨胀阀通常转移控制时，在增大压缩机的运转频率之前，减小膨胀阀的开度。
当从上述膨胀阀制冷剂排出控制朝膨胀阀通常转移控制转移时，假设进行以下操作的情况：在增大了压缩机的运转频率之后，减小膨胀阀的开度。在该情况下，虽然是暂时的，但会在膨胀阀的开度较大的状态下形成压缩机的运转频率较大的状态，因此，液体制冷剂可能从室内热交换器一侧返回至压缩机。
因此，在第五技术方案的空调装置中，当从膨胀阀制冷剂排出控制转移至膨胀阀通常转移控制时，在增大压缩机的运转频率之前，减小膨胀阀的开度。
藉此，在第五技术方案的空调装置中，能抑制在膨胀阀制冷剂排出控制之后、液体制冷剂从室内热交换器一侧返回至压缩机。
第六技术方案的空调装置是在第一技术方案至第五技术方案中任一技术方案的空调装置的基础上，当从膨胀阀制冷剂排出控制转移至膨胀阀通常转移控制时，在暂时减小压缩机的运转频率的状态下，减小膨胀阀的开度。
当从上述膨胀阀制冷剂排出控制朝膨胀阀通常转移控制转移时，假设进行以下操作的情况：在维持压缩机的运转频率的状态下，减小膨胀阀的开度。在该情况下，制冷剂回路的比膨胀阀靠上游侧的部分中的制冷剂压力处于上升的倾向。这样的话，即便形成了流入膨胀阀的液体制冷剂的流量增加、因膨胀阀制冷剂排出控制而使液体制冷剂未积存于膨胀阀的出入口的状态，也可能使膨胀阀的出入口处于被液体制冷剂再次填满的状态。
因此，在第六技术方案的空调装置中，当从膨胀阀制冷剂排出控制转移至膨胀阀通常转移控制时，在暂时减小压缩机的运转频率的状态下，减小膨胀阀的开度。
藉此，在第六技术方案的空调装置中，能抑制制冷剂回路的比膨胀阀靠上游侧的部分中的制冷剂压力的上升倾向，并能抑制在膨胀阀制冷剂排出控制之后、膨胀阀的出入口再次被液体制冷剂充满的状态。
第七技术方案的空调装置是在第一技术方案至第六技术方案中任一技术方案的空调装置的基础上，膨胀阀以在制冷运转时供制冷剂沿横向流入且使制冷剂朝下方流出的配置状态设于制冷剂回路。
在膨胀阀以在制冷运转时供制冷剂沿横向流入且使制冷剂朝下方流出的配置状态(以下设为“正循环配置状态”)设于制冷剂回路的结构中，存在膨胀阀中的气蚀声容易产生的倾向。
但是，在第七技术方案的空调装置中，通过进行上述膨胀阀制冷剂排出控制及膨胀阀通常转移控制，尽管膨胀阀以正循环配置状态进行配置，仍能充分地抑制膨胀阀中的气蚀声。
附图说明
图1是本发明一实施方式的空调装置的示意结构图。
图2是膨胀阀的示意剖视图。
图3是空调装置的控制框图。
图4是制冷启动控制的流程图。
图5是制冷启动控制时(满足制冷开始时声音降低条件的情况下)的压缩机、室外风扇及膨胀阀的时序图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的空调装置的实施方式进行说明。另外，本发明的空调装置的具体结构并不限于下述实施方式，能在不脱离发明要点的范围中进行变更。
(1)空调装置的结构
图1是本发明一实施方式的空调装置1的示意结构图。
空调装置1是能通过进行蒸汽压缩式的制冷循环来进行建筑物等的室内的制冷及制热的装置。空调装置1主要是通过将室外单元2与室内单元4连接在一起而构成的。此处，室外单元2与室内单元4经由液体制冷剂连通管5及气体制冷剂连通管6而连接在一起。即，空调装置1的蒸汽压缩式制冷剂回路10是通过室外单元2与室内单元4经由制冷剂连通管5、6连接在一起而构成的。
＜室内单元＞
室内单元4设置于室内，构成了制冷剂回路10的一部分。室内单元4主要具有室内热交换器41。
室内热交换器41是在制冷运转时作为制冷剂的蒸发器起作用以冷却室内空气，并在制热运转时作为制冷剂的散热器起作用以加热室内空气的热交换器。室内热交换器41的液体侧与液体制冷剂连通管5连接，室内热交换器41的气体侧与气体制冷剂连通管6连接。
室内单元4具有室内风扇42，该室内风扇42用于将室内空气吸入室内单元4内，并使该室内空气在室内热交换器41中与制冷剂进行热交换，之后，将其作为供给空气供给到室内。即，室内单元4具有室内风扇42以作为风扇，该风扇将作为在室内热交换器41中流动的制冷剂的加热源或冷却源的室内空气供给至室内热交换器41。此处，作为室内风扇42，使用由室内风扇用电动机43驱动的离心风扇、多叶片风扇等。
另外，在室内单元4中设有各种传感器。具体而言，在室内热交换器41中设有室内热交换温度传感器44，该室内热交换温度传感器44对室内热交换器41中的制冷剂的温度Trr进行检测。在室内单元4中设有室内空气温度传感器45，该室内空气温度传感器45对吸入至室内单元4内的室内空气的温度Tra进行检测。
室内单元4具有对构成室内单元4的各部分的动作进行控制的室内侧控制部46。此外，室内侧控制部46具有为了进行室内单元4的控制而设的微型计算机、存储器等，其能与遥控器(未图示)之间进行控制信号等的交换，或与室外单元2之间经由传送线7进行控制信号等的交换。
＜室外单元＞
室外单元2设置于室外，构成了制冷剂回路10的一部分。室外单元2主要具有压缩机21、四通切换阀22、室外热交换器23、膨胀阀24、储罐25、液体侧截止阀26及气体侧截止阀27。
压缩机21是将制冷循环中的低压制冷剂压缩成高压的设备。压缩机21形成为利用由逆变器控制的压缩机用电动机21a对旋转式、涡旋式等容积式的压缩要素(未图示)进行旋转驱动的密闭式结构。压缩机21在吸入侧连接着吸入管31，并在排出侧连接着排出管32。吸入管31是将压缩机21的吸入侧和四通切换阀22的第一端口22a连接的制冷剂管。排出管32是将压缩机21的排出侧和四通切换阀22的第二端口22b连接的制冷剂管。
四通切换阀22是用于对制冷剂回路10中的冷剂的流动方向进行切换的切换阀。四通切换阀22在制冷运转时进行朝制冷循环状态的切换：使室外热交换器23作为在压缩机21中压缩后的制冷剂的散热器起作用，且使室内热交换器41作为在室外热交换器23中散热后的制冷剂的蒸发器起作用。即，四通切换阀22在制冷运转时进行以下切换：使第二端口22b与第三端口22c连通，且使第一端口22a与第四端口22d连通。藉此，压缩机21的排出侧(此处为排出管32)与室外热交换器23的气体侧(此处为第一气体制冷剂管33)连接(参照图1的四通切换阀22的实线)。而且，压缩机21的吸入侧(此处为吸入管31)与气体制冷剂连通管6侧(此处为第二气体制冷剂管34)连接(参照图1的四通切换阀22的实线)。另外，四通切换阀22在制热运转时进行朝制热循环状态的切换：使室外热交换器23作为在室内热交换器41中散热后的制冷剂的蒸发器起作用，且使室内热交换器41作为在压缩机21中压缩后的制冷剂的散热器起作用。即，四通切换阀22在制热运转时进行以下切换：使第二端口22b与第四端口22d连通，且使第一端口22a与第三端口22c连通。藉此，压缩机21的排出侧(此处为排出管32)与气体制冷剂连通管6侧(此处为第二气体制冷剂管34)连接(参照图1的四通切换阀22的虚线)。而且，压缩机21的吸入侧(此处为吸入管31)与室外热交换器23的气体侧(此处为第一气体制冷剂管33)连接(参照图1的四通切换阀22的虚线)。第一气体制冷剂管33是将四通切换阀22的第三端口22c与室外热交换器23的气体侧连接的制冷剂管。第二气体制冷剂管33是将四通切换阀22的第四端口22d与气体制冷剂连通管6侧连接的制冷剂管。
室外热交换器23是在制冷运转时作为将室外空气作为冷却源的制冷剂的散热器起作用、并在制热运转时作为将室外空气作为加热源的制冷剂的蒸发器起作用的热交换器。室外热交换器23的液体侧与液体制冷剂管35连接，气体侧与第一气体制冷剂管33连接。液体制冷剂管35是将室外热交换器23的液体侧与液体制冷剂连通管5一侧连接的制冷剂管。
膨胀阀24是在制冷运转时、将室外热交换器23中散热后的制冷循环中的高压制冷剂减压为制冷循环中的低压的阀。另外，膨胀阀24还是在制热运转时、将室内热交换器41中散热后的制冷循环中的高压制冷剂减压为制冷循环中的低压的阀。膨胀阀24设于液体制冷剂管35的靠液体侧截止阀26的部分。此处，作为膨胀阀24，使用电动膨胀阀。更具体而言，如图2所示，膨胀阀24主要具有阀主体240、阀芯250、驱动机构260。阀主体240是形成有朝阀室241内开口的阀座242的构件。在阀主体240形成有第一制冷剂口243和第二制冷剂口244，其中，上述第一制冷剂口243朝阀室241的侧方开口，上述第二制冷剂口244朝阀室241的下方开口。此外，第一制冷剂口243与液体制冷剂管35的靠室外热交换器23的部分连接，第二制冷剂口244与液体制冷剂管35的靠液体侧截止阀26的部分连接。因此，膨胀阀24以在制冷循环时供制冷剂沿横向流入且使制冷剂朝下方流出的配置状态(以下称为“正循环配置状态”)设于制冷剂回路10。在阀座242形成有节流孔242a，该节流孔242a以将阀室241和第二制冷剂口244沿上下方向连通的方式开口。阀芯250是利用驱动机构260相对于阀座242在上下方向上进退的构件。驱动机构260由电动机、螺线管等构成。根据这种结构，膨胀阀24将在液体制冷剂管35中流动的制冷剂循环中的高压制冷剂减压为低压。
储罐25是将吸入至压缩机21的低压制冷剂暂时积存的容器。储罐25设于吸入管31。
液体侧截止阀26及气体侧截止阀27是设于与外部的设备、配管(具体而言是液体制冷剂连通管5及气体制冷剂连通管6)连接的连接口的阀。液体侧截止阀26设于液体制冷剂管35的端部。气体侧截止阀27设于第二气体制冷剂管34的端部。
室外单元2具有室外风扇36，该室外风扇36用于将室外空气吸入室外单元2内，并使该室外空气在室外热交换器23中与制冷剂进行热交换，之后，将其排出到外部。即，室外单元2具有室外风扇36以作为风扇，该风扇将作为在室外热交换器23中流动的制冷剂的加热源或冷却源的室外空气供给至室外热交换器23。此处，作为室外风扇36，使用了由室外风扇用电动机37驱动的螺旋桨风扇等。
在室外单元2中设有各种传感器。具体而言，在室外热交换器23中设有室外热交换温度传感器38，该室外热交换温度传感器38对室外热交换器23中的制冷剂的温度Tor进行检测。在室外单元2中设有室外空气温度传感器39，该室外空气温度传感器39对吸入至室外单元2内的室外空气的温度Toa进行检测。在吸入管31或压缩机21设有吸入温度传感器47，该吸入温度传感器47对吸入至压缩机21的制冷循环中的低压制冷剂的温度Ts进行检测。在排出管32或压缩机21设有排出温度传感器48，该排出温度传感器48对从压缩机21排出的制冷循环中的高压制冷剂的温度Td进行检测。在排出管32或压缩机21设有排出压力传感器49，该排出压力传感器49对从压缩机21排出的制冷循环中的高压制冷剂的压力Pd进行检测。
室外单元2具有对构成室外单元2的各部分的动作进行控制的室外侧控制部40。此外，室外侧控制部40具有为对室外单元2进行控制而设的微型计算机、存储器等，从而能在其与室外单元2之间经由传送线7进行控制信号等的交换。
＜制冷剂连通管＞
制冷剂连通管5、6是在将空调装置1设置于建筑物等的设置场所时在现场进行布设的制冷剂管，能根据设置场所、室外单元与室内单元的组合等设置条件而使用具有各种长度和管径的制冷剂管。
如上所述，通过将室外单元2、室内单元4、制冷剂连通管5、6连接在一起来构成空调装置1的制冷剂回路10。空调装置1通过将四通切换阀22切换至制冷循环状态，按照压缩机21、室外热交换器23、膨胀阀24、室内热交换器41的顺序使制冷剂循环，并驱动室外风扇36进行制冷运转。另外，空调装置1通过将四通切换阀22切换至制热循环状态，按照压缩机21、室内热交换器41、膨胀阀24、室外热交换器23的顺序使制冷剂循环，并驱动室外风扇36进行制热运转。另外，此处，形成为能在制冷运转与制热运转之间进行切换来运转的结构，但也可以是不具有四通切换阀而仅能进行制冷运转的结构。
＜控制部＞
空调装置1能利用由室内侧控制部46和室外侧控制部40构成的控制部8对室外单元2及室内单元4的各设备进行控制。即，构成控制部8，该控制部8利用将室内侧控制部46与室外侧控制部40之间连接的传送线7进行包括上述制冷运转、制热运转等在内的空调装置1整体的运转控制。
如图3所示，控制部8被连接成能接收各种传感器38、39、44、45、47～49等的检测信号，并被连接成能根据上述检测信号等对各种设备及阀21、22、24、37、43等进行控制。
(2)空调装置的基本动作
接着，使用图1对空调装置1的基本动作(除了后述制冷启动控制之外的动作)进行说明。空调装置1能进行作为基本动作的制冷运转及制热运转。
＜制热运转＞
在制热运转时，四通切换阀22被切换至制热循环状态(图1的虚线所示的状态)。
在制冷剂回路10中，制冷循环中的低压气体制冷剂被吸入至压缩机21，并在被压缩至制冷循环中的高压之后被排出。
从压缩机21排出后的高压气体制冷剂经由四通切换阀22、气体侧截止阀27及气体制冷剂连通管6而被输送至室内热交换器41。
被输送至室内热交换器41的高压气体制冷剂在室内热交换器41中与由室内风扇42作为冷却源供给来的室内空气进行热交换而散热，从而成为高压的液体制冷剂。藉此，室内空气被加热，然后被供给至室内以进行室内的制热。
室内热交换器41中散热后的高压液体制冷剂经由液体制冷剂连通管5及液体侧截止阀26而被输送至膨胀阀24。
被输送至膨胀阀24的高压液体制冷剂被膨胀阀24减压至制冷循环中的低压，从而形成低压的气液两相状态的制冷剂。在膨胀阀24中减压后的低压气液两相状态的制冷剂被输送至室外热交换器23。
被输送至室外热交换器23后的低压的气液两相状态的制冷剂在室外热交换器23中与由室外风扇36作为加热源供给来的室外空气进行热交换而蒸发，从而形成低压的气体制冷剂。
在室外热交换器23中蒸发后的低压制冷剂经由四通切换阀22而被再次吸入压缩机21。
＜制冷运转＞
在制冷运转时，四通切换阀22被切换至制冷循环状态(图1的实线所示的状态)。
在制冷剂回路10中，制冷循环中的低压气体制冷剂被吸入至压缩机21，并在被压缩至制冷循环中的高压之后被排出。
从压缩机21排出后的高压气体制冷剂经由四通切换阀22而被输送至室外热交换器23。
被输送至室外热交换器23的高压气体制冷剂在室外热交换器23中与由室外风扇36作为冷却源供给来的室外空气进行热交换而散热，从而成为高压的液体制冷剂。
在室外热交换器23中散热后的高压液体制冷剂被输送至膨胀阀24。
被输送至膨胀阀24的高压液体制冷剂被膨胀阀24减压至制冷循环中的低压，从而形成低压的气液两相状态的制冷剂。在膨胀阀24中减压后的低压气液两相状态的制冷剂经由液体侧截止阀26及液体制冷剂连通管5而被输送至室内热交换器41。
被输送至室内热交换器41后的低压的气液两相状态的制冷剂在室内热交换器41中与由室内风扇42作为加热源供给来的室内空气进行热交换而蒸发。藉此，室内空气被冷却，然后被供给至室内以进行室内的制冷。
在室内热交换器41中蒸发后的低压气体制冷剂经由气体制冷剂连通管6、气体侧截止阀27及四通切换阀22而被再次吸入压缩机21。
(3)制冷启动控制
在上述制冷运转时，存在膨胀阀24中的气蚀声问题。特别地，膨胀阀24中的气蚀声在外部气体温度较低等低温条件的制冷运转开始时表现得最为显著。
针对在这种低温条件下开始制冷运转时的膨胀阀24的气蚀声，本申请的发明人研究了膨胀阀24中的气蚀声与制冷剂在膨胀阀24的出入口处的状态之间的关系。此外，发现在低温条件下开始制冷运转时制冷剂在膨胀阀24的出口处的状态为液体单相，因该影响而使膨胀阀24中的气蚀声变得显著。即，发现了制冷运转开始时制冷剂在膨胀阀24的出入口处的状态对膨胀阀24中的气蚀声产生影响。即，当在液体制冷剂积存于膨胀阀24的出入口的状态下开始制冷运转时，膨胀阀24中的气蚀声显著地出现。但是，当在液体制冷剂未积存于膨胀阀24的出入口的状态下开始制冷运转时，能抑制膨胀阀24中的气蚀声。
因此，在本实施方式的空调装置1中，如下所述，在制冷运转开始时进行的制冷启动控制中，判定是否满足制冷开始时声音降低条件，该制冷开始时声音降低条件是指制冷剂在膨胀阀24的出入口处的状态视为液体单相的状态。此外，通过在满足制冷开始时声音降低条件的情况下进行膨胀阀制冷剂排出控制及膨胀阀通常转移控制，充分地抑制了在低温条件下开始制冷运转时膨胀阀24中的气蚀声。
接着，使用图1～图5对本实施方式的制冷启动控制进行说明。此处，图4是制冷启动控制的流程图。图5是制冷启动控制时(满足制冷开始时声音降低条件的情况下)的压缩机21、室外风扇36及膨胀阀24的时序图。另外，与上述基本动作相同，以下说明的制冷启动控制是由控制部8进行的。
＜步骤ST1、ST4＞
当利用遥控器(未图示)等发出了制冷运转的开始指令时，首先，控制部8进行步骤ST1的判定处理。在步骤ST1中，在制冷运转开始时，判定是否满足制冷剂在膨胀阀24的出入口处的状态视为液体单相状态的制冷开始时声音降低条件。藉此，能利用膨胀阀24的出入口处的制冷剂的状态判定是否处于低温条件的制冷运转开始时，其中，膨胀阀24的出入口处的制冷剂的状态是是否处于膨胀阀24中的气蚀声显著出现的条件的直接指标。
此处，在膨胀阀24的出入口处的制冷剂的温度即膨胀阀代表温度Tev比由室内热交换器41的温度获得的阈值即声音对策判定温度Tevs低的情况下，判定为满足制冷开始时声音降低条件。其原因是，在制冷运转开始时、膨胀阀代表温度Tev降低至接近室内侧温度的温度的情况下，能视为膨胀阀24的出入口的制冷剂处于制冷剂的饱和温度以下。此处，作为膨胀阀代表温度Tev，可考虑在膨胀阀24的出入口设置温度传感器，并使用由该温度传感器检测出的温度值。但是，在空调装置1中，未在膨胀阀24的出入口设置温度传感器，因此，使用与上述温度传感器检测出的温度等价的温度、即室外热交换器23的温度Tor。另外，作为膨胀阀代表温度Tev，也可使用与室外热交换器23的温度Tor等价的温度、即外部气体温度Toa，以替代室外热交换器23的温度Tor。另外，作为声音对策判定温度Tevs，能使用由室内热交换器41的温度Trr获得的阈值。另外，作为声音对策判定温度Tevs，也可使用由与室内热交换器41的温度Trr等价的温度即室内温度Tra获得的阈值，以替代室内热交换器41的温度Trr。藉此，能利用膨胀阀代表温度Tev及声音对策判定温度Tevs准确地判定是否满足制冷开始时声音降低条件。
此外，在不满足步骤ST1的制冷开始时声音降低条件的情况下，转移至步骤ST4的处理，进行通常启动控制。即，在不是低温条件的制冷运转开始时的情况下，膨胀阀24的出入口处的制冷剂的状态未成为液体单相状态，由于不是膨胀阀24的气蚀声显著出现的条件，因此进行通常的制冷运转开始时的启动控制。因此，在不满足步骤ST1的制冷开始时声音降低条件的情况下，不进行步骤ST2、ST3的处理，而是先于朝通常控制的转移、仅进行通常启动控制的处理。具体而言，将膨胀阀24的开度设定为启动开度Xni，驱动室外风扇36，将压缩机21的运转频率设定为启动频率fni来进行驱动。此处，步骤ST4的处理进行10～30秒左右(参照图5的时间t6)，然后，转移至通常控制。
另一方面，在满足步骤ST1的制冷开始时声音降低条件的情况下，转移至以下说明的步骤ST2，在进行完步骤ST2、ST3的处理之后，进行步骤ST4的通常启动控制的处理。
＜步骤ST2＞
在步骤ST2中，进行膨胀阀制冷剂排出控制，在该膨胀阀制冷剂排出控制中，在停止室外风扇36且打开膨胀阀24的状态下，驱动压缩机21。具体而言，在停止室外风扇36、且打开膨胀阀24的状态下，在经过了10～30秒左右之后(参照图5的时间t1)，驱动压缩机21。藉此，膨胀阀24及该膨胀阀24的出入口处的液体制冷剂被排出至室内热交换器41侧，能产生在膨胀阀24的出入口未积存有液体制冷剂的状态。即，当驱动压缩机21时，通过停止室外风扇36且打开膨胀阀24，能抑制室外热交换器23中的制冷剂的冷凝能力以尽可能不朝膨胀阀24供给液体制冷剂，并能使液体制冷剂顺利地流动至室内热交换器41一侧。
此处，在膨胀阀制冷剂排出控制中，打开膨胀阀24，使液体制冷剂在膨胀阀24中顺利地流动至室内热交换器41一侧。但是，此时，当压缩机21的运转频率较大时，液体制冷剂可能会从室内热交换器41一侧经由气体制冷剂连通管6、四通切换阀22等而返回至压缩机21。因此，此处，将压缩机21的运转频率设定为第一声音降低启动频率fevi1，该第一声音降低启动频率fevi1比在未满足制冷开始时声音降低条件的情况下的制冷运转开始时的压缩机21的运转频率即启动频率fni小。将第一声音降低启动频率fevi1设定为启动频率fni的0.5倍以下的运转频率是较为理想的。藉此，在膨胀阀制冷剂排出控制中，能使液体制冷剂朝室内热交换器41一侧顺利流动，并能抑制液体制冷剂从室内热交换器41一侧返回至压缩机21。不过，在不会阻碍膨胀阀制冷剂排出控制中液体制冷剂朝室内热交换器41一侧顺利流动或液体制冷剂不会从室内热交换器41一侧返回至压缩机21的情况下，也可不使压缩机21的运转频率比启动频率fni小。
另外，在膨胀阀制冷剂排出控制中，打开膨胀阀24，使液体制冷剂在膨胀阀24中顺利地流动至室内热交换器41一侧。但是，此时，当膨胀阀24的开度较小时，制冷剂流过膨胀阀24时的流路阻力变大，可能会阻碍液体制冷剂朝室内热交换器41一侧顺利流动。因此，此处，将膨胀阀24的开度设定为声音降低启动开度Xevi，该声音降低启动开度Xevi比未满足制冷开始时声音降低条件的情况下的制冷运转开始时的启动开度Xni大。将声音降低启动开度Xevi设定为启动开度Xni的两倍以上的开度是较为理想的。藉此，在膨胀阀制冷剂排出控制中，能极力减小制冷剂流过膨胀阀24时的流路阻力，并能可靠地使液体制冷剂朝室内热交换器41一侧顺利流动。不过，在不会阻碍膨胀阀制冷剂排出控制中液体制冷剂朝室内热交换器41一侧顺利流动的情况下，也可不使膨胀阀24的开度比启动开度Xni大。
此外，在自驱动压缩机21起经过了10～30秒左右之后(参照图5的时间t2)，转移至步骤ST3的处理。
＜步骤ST3＞
在步骤ST3中，在步骤ST2的膨胀阀制冷剂排出控制之后进行膨胀阀通常转移控制，在该膨胀阀通常转移控制中，减小膨胀阀24的开度，且增大压缩机21的运转频率。具体而言，将膨胀阀24的开度减小至未满足制冷开始时声音降低条件的情况下的制冷运转开始时的启动开度Xni，并将压缩机21的运转频率增大至未满足制冷开始时声音降低条件的情况下的制冷运转开始时的压缩机21的运转频率即启动频率fni。藉此，在产生液体制冷剂未积存于膨胀阀24的出入口的状态的状态下，使膨胀阀24转移至通常的控制、即步骤ST4的通常启动控制及随后的通常控制，从而能抑制膨胀阀24中的气蚀声。另外，如本实施方式这样，在膨胀阀24以正循环配置状态、即在制冷运转时供制冷剂沿横向流入且使制冷剂朝下方流出的配置状态设于制冷剂回路10的情况下，存在容易产生膨胀阀24中的气蚀声的倾向。但是，通过进行上述膨胀阀制冷剂排出控制及膨胀阀通常转移控制，尽管膨胀阀24以正循环配置状态进行配置，仍能充分地抑制膨胀阀24中的气蚀声。
此处，当从膨胀阀制冷剂排出控制朝膨胀阀通常转移控制转移时，假设进行以下操作的情况：在增大了压缩机21的运转频率之后，减小膨胀阀24的开度。在该情况下，虽然是暂时的，但会在膨胀阀24的开度较大的状态下形成压缩机21的运转频率较大的状态，因此，液体制冷剂可能从室内热交换器41一侧经由气体制冷剂连通管6、四通切换阀22等而返回至压缩机21。因此，此处，当从膨胀阀制冷剂排出控制转移至膨胀阀通常转移控制时，在增大压缩机21的运转频率之前，减小膨胀阀24的开度。具体而言，在自进行减小膨胀阀24开度的操作起经过了5～15秒左右之后(参照图5的时间t4)，进行增大压缩机21的运转频率的操作。藉此，在膨胀阀制冷剂排出控制后，能抑制液体制冷剂从室内热交换器41一侧返回至压缩机21。不过，在液体制冷剂不会从室内热交换器41一侧返回至压缩机21的情况下，也可在增大压缩机21的运转频率之前，不进行减小膨胀阀24的开度的操作。
另外，当从膨胀阀制冷剂排出控制朝膨胀阀通常转移控制转移时，假设进行以下操作的情况：在维持压缩机21的运转频率的状态下，减小膨胀阀21的开度。在该情况下，制冷剂回路10的比膨胀阀24靠上游侧的部分中的制冷剂压力处于上升的倾向。这样的话，即便形成了流入膨胀阀24的液体制冷剂的流量增加、因膨胀阀制冷剂排出控制而使液体制冷剂未积存于膨胀阀24的出入口的状态，也可能使膨胀阀24的出入口处于被液体制冷剂再次填满的状态。因此，此处，当从膨胀阀制冷剂排出控制转移至膨胀阀通常转移控制时，在暂时减小压缩机21的运转频率的状态下，减小膨胀阀24的开度。具体而言，在比减小膨胀阀开度的操作早5～15秒左右的时候(参照图5的时间t3)，将压缩机21的运转频率减小至比第一声音降低启动频率fevi1小的第二声音降低启动频率fevi2。将第二声音降低启动频率fevi2例如设为零(使压缩机21停止)是较为理想的。藉此，能抑制制冷剂回路10的比膨胀阀24靠上游侧的部分中的制冷剂压力的上升倾向，并能抑制在膨胀阀制冷剂排出控制之后、膨胀阀24的出入口再次被液体制冷剂充满的状态。另外，将压缩机21的运转频率减小至第二声音降低启动频率fevi2的状态是在比减小膨胀阀开度的操作迟5～15秒左右的时候(参照图5的时间t4)被解除的。之后，压缩机21的运转频率***作成增大至启动频率fni。不过，在膨胀阀24的出入口处于不会被液体制冷剂再次充满的状态的情况下，也可不进行当减小膨胀阀24的开度时暂时减小压缩机21的运转频率的操作。
此外，在自增大压缩机21的频率起经过了20～40秒左右之后(参照图5的时间t5)，转移至步骤ST4的处理。
这样，执行本实施方式的空调装置1的制冷启动控制(包括满足制冷开始时声音降低条件的情况下所进行的膨胀阀制冷剂排出控制及膨胀阀通常转移控制)。此外，通过这种制冷启动控制，能充分地抑制在低温条件下开始制冷运转时的膨胀阀24中的气蚀声。
工业上的可利用性
本发明能广泛地应用于使制冷剂按照压缩机、室外热交换器、膨胀阀、室内热交换器的顺序循环并驱动室外风扇以进行制冷运转的空调装置。
(符号说明)
1 空调装置
10 制冷剂回路
21 压缩机
23 室外热交换器
41 室内热交换器
24 膨胀阀
36 室外风扇
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平9-133434号公报
Claims (7)
1.一种空调装置(1)，具有制冷剂回路(10)和室外风扇(36)，其中所述制冷剂回路(10)是通过连接压缩机(21)、室外热交换器(23)、膨胀阀(24)、室内热交换器(41)而构成的，所述室外风扇(36)将作为在所述室外热交换器中流动的制冷剂的冷却源的室外空气供给至所述室外热交换器，所述空调装置(1)使制冷剂按照所述压缩机、所述室外热交换器、所述膨胀阀、所述室内热交换器的顺序循环，并驱动所述室外风扇来进行制冷运转，其特征在于，
在所述制冷运转开始时，若满足制冷开始时声音降低条件，则进行膨胀阀制冷剂排出控制，且在所述膨胀阀制冷剂排出控制之后进行膨胀阀通常转移控制，其中，所述制冷开始时声音降低条件是指所述膨胀阀的出入口处的制冷剂的状态视为液体单相的状态，所述膨胀阀制冷剂排出控制是停止所述室外风扇、且在打开所述膨胀阀的状态下驱动所述压缩机的控制，所述膨胀阀通常转移控制是减小所述膨胀阀的开度、且增大所述压缩机的运转频率的控制。
2.如权利要求1所述的空调装置(1)，其特征在于，
在所述膨胀阀(24)的出入口处的制冷剂的温度或与该制冷剂的温度等价的温度即膨胀阀代表温度比声音对策判定温度低的情况下，判定为满足所述制冷开始时声音降低条件，所述声音对策判定温度是由室内热交换器(41)的温度或与该室内热交换器(41)的温度等价的温度获得的阈值。
3.如权利要求1或2所述的空调装置(1)，其特征在于，
在所述膨胀阀制冷剂排出控制中，所述压缩机(21)的运转频率被设定为比启动频率小的声音降低启动频率，所述启动频率是制冷运转开始时的所述压缩机在未满足所述制冷开始时声音降低条件的情况下的运转频率。
4.如权利要求1至3中任一项所述的空调装置(1)，其特征在于，
在所述膨胀阀制冷剂排出控制中，所述压缩机(24)的开度被设定为比启动开度大的声音降低启动开度，所述启动开度是制冷运转开始时的所述膨胀阀在未满足所述制冷开始时声音降低条件的情况下的开度。
5.如权利要求1至4中任一项所述的空调装置(1)，其特征在于，
当从所述膨胀阀制冷剂排出控制转移至所述膨胀阀通常转移控制时，在增大所述压缩机(21)的运转频率之前，减小所述膨胀阀(24)的开度。
6.如权利要求1至5中任一项所述的空调装置(1)，其特征在于，
当从所述膨胀阀制冷剂排出控制转移至所述膨胀阀通常转移控制时，在暂时减小所述压缩机(21)的运转频率的状态下，减小所述膨胀阀(24)的开度。
7.如权利要求1至6中任一项所述的空调装置(1)，其特征在于，
所述膨胀阀(24)以在所述制冷运转时供制冷剂沿横向流入且使制冷剂朝下方流出的配置状态设于所述制冷剂回路(10)。
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