JP2006138580A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】室外気温が低い場合の暖房運転中に室外熱交換器への急激な着霜を回避し、室内住環境を快適に保つ空気調和機を提供する。
【解決手段】室内側及び室外側の熱交換器と運転周波数可変の圧縮機２と室外熱交換器温度検知部３と室外機運転電流値検出部１１及び電流値設定手段を備え、予め設定してあるデータ表４を元に暖房運転時の室外熱交換器温度から、運転継続後の室外熱交換器の着霜状態を予測し、室内送風機回転数設定手段にて着霜前に室内送風機の回転数を変更する動作を行い、室外熱交換器に着霜し始める前に室内送風機の回転数を下げることができ、室外熱交換器への着霜を抑制することができる。その結果、室外熱交換器の熱交換効率は確保され、室内住環境の快適性は確保される。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機運転周波数を可変とする空気調和機に関するものであり、より詳しくは暖房運転に関するものである。

従来、圧縮機運転周波数可変式の空気調和機の暖房運転において、特に室外気温が低い場合、圧縮機の運転周波数を最大限に高め高暖房能力を確保していた。また、この場合、圧縮機の運転周波数が高いため、圧縮機吸入圧力が低下し、室外熱交換器における冷媒蒸発温度が下がる。さらにもとより室外気温が低いため室外熱交換器の温度が相乗的に低下し、氷点下となると、室外熱交換器に霜が付着、成長する。このとき室外空気から熱を取り込む作用の効率が低下し、暖房能力が大幅に低下する。そこで、一定の条件を満たした場合、暖房運転を一時中断し、冷凍サイクルを逆に切り替えることで室外熱交換器の除霜を行う方式が広く用いられている（例えば特許文献１、２参照）。

図５は、従来の空気調和機のフローチャートであり、従来の除霜運転制御の一例を示す。まず、圧縮機積算タイマをスタートし（ＳＴ１）、積算時間が所定値（ここでは４０分）以上（ＳＴ２）でかつ熱交換温度が所定値（ここでは−６℃）以下（ＳＴ３）になると、熱交換温度が所定値（ここでは−１０℃）以下（ＳＴ４）若しくは外気温度が所定値（ここでは−３℃）以下であれば時間の長い除霜運転のための処理（ＳＴ５）に進み、熱交換温度が所定値（ここでは−１０℃）より高く（ＳＴ４）かつ外気温度が所定値（ここでは−３℃）より高ければ時間の短い除霜運転の為の処理（ＳＴ７）に進む。
特開平８−３３８６７３号公報 特開平５−１０６９４５号公報

しかしながら、前記従来の技術では、除霜運転中は暖房運転を一時中断し、冷凍サイクルを逆に切り替えている、即ち冷房運転を行っていることになるので、ユーザー側から見れば、暖房運転を指示しているにも関わらず、暖房運転が止まり、冷風が吹出してくる為、故障との誤解を与えたり、快適性を損なう可能性がある。また、冷風をユーザーに直接当てないために、吹出し口を閉じる等して冷房運転を行うこともできるが、その場合も、ユーザー側から見れば、暖房運転を指示しているにも関わらず、暖房運転が止まり、吹出し口が閉じて風が出て来なくなる為、やはり故障との誤解を与える可能性がある。

更に除霜運転開始前においても、一旦室外熱交換器に着霜し、霜の成長が始まると、霜により室外機の送風が阻害され、室外熱交換器の熱交換効率が加速度的に低下し、暖房能力が大幅に低下してしまう課題があった。

これらの課題に鑑み本発明は、暖房運転中に室外熱交換器への着霜を抑制、暖房能力の大幅な低下を回避し、さらには除霜運転の頻度をも低減するものである。

前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、室外機運転電流上限値を固定し、暖房運転時の室外熱交換器温度を検出し、予め設定してあるデータ表に従い、所定の範囲の室外熱交換器温度に調整するように室内送風機の回転数変更するものである。

これによって、低外気温時の暖房運転において室外熱交換器への着霜を低減し、着霜に
よる熱交換効率の低下を回避できる。

また、本発明の空気調和機は、請求項１に記載の空気調和機において、室内送風機の回転数に下限値を有するものである。

これによって暖房運転継続時間を延長しつつ、大幅な暖房能力の低下を回避できる。

また、本発明の空気調和機は、請求項１に記載の空気調和機において、室内送風機の回転数に上限値を有するものである。

これによって強風が人体にあたることによる冷風感を軽減しつつ、暖房運転継続時間を延長し、大幅な暖房能力の低下を回避できる。

また、本発明の空気調和機は、請求項１に記載の空気調和機において、室内空気温度を検出し、予め設定してあるデータ表に従い、室内空気温度により決定される電流制御値を２つ以上設けるものである。

これによって室内の負荷状況に応じて暖房能力の低下回避が可能となり快適性を向上させる。
さらに、本発明の空気調和機は、所定のスイッチの操作によって、室内機の回転数制御を中断できるようにしたものである。

これによって、必要に応じて上記制御によらず、従来と同様の室内送風機の回転数制御を行うことも可能になる。

本発明の空気調和機は、暖房運転中の室外熱交換器への着霜を抑制することにより、暖房能力の大幅な低下を招くことなく、さらには除霜運転の頻度をも低減し、室内住環境の快適性を向上させるものである。

第１の発明は、室外機の運転電流値を一定となるよう設定し、暖房運転時の室外熱交換器温度を検出し、予め設定してあるデータ表に従い、所定範囲の室外熱交換器温度に調整するように室内送風機の回転数を変更することにより、低外気温時の暖房運転において室外熱交換器への着霜を低減し、着霜による熱交換効率の低下を回避し、暖房能力の大幅な低下を招くことなく、さらには除霜運転の頻度をも低減し、室内住環境の快適性を向上させることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の室内送風機の回転数に下限値を設けることにより、暖房運転継続時間を延長しつつ、大幅な暖房能力の低下を回避できるものである。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の室内送風機の回転数に上限値を設けることにより、強風が人体にあたることによる冷風感を軽減しつつ、暖房運転継続時間を延長し、大幅な暖房能力の低下を回避できるものである。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の室内空気温度を検出し、予め設定してあるデータ表に従い、室内空気温度により決定される電流制御値を２つ以上設けることにより、室内の負荷状況に応じた暖房能力の低下回避が可能となり快適性を向上させるものである。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の室内送風機回転数制御を所定のスイッチの操作によって、中断できるようにすることによって、必要に応じて上記制御によらず、従来と同様の室内送風機の回転数制御を行うようにするものである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における空気調和機のブロック図を示すものである。

図１において、マイクロコンピュータ１と、運転周波数可変の圧縮機２と、室外機電流値を検知し、電流上限値を決定する手段３と、室外熱交換器温度Ｔｃｏｎｄを検出してその値をマイクロコンピュータ１に送出する室外熱交換器温度検知部４が備えられている。マイクロコンピュータ１には、室外熱交換器温度の上限値、下限値を予め設定してあるデータ表５と、このデータ表５と室外熱交換器温度データＴｃｏｎｄとを比較類推するデータ比較部７と、データ比較部７から得られたデータを元に運転継続後の室外熱交換器の着霜状態を予測する演算部８がある。演算部８の予測着霜状態に応じて、室内送風機回転数決定手段９が室内送風機の回転数を変化させる動作を行うものである。

データ表５には、任意の室外熱交換器温度に対する室外熱交換器への着霜状態との相関関係が対比してあるので、計測された室外熱交換器温度から室外熱交換器への着霜状態を類推することができる。

図３は、本発明の第１の実施の形態における空気調和機のフローチャートである。室外機運転電流値を検出し（ＳＴ１１）、電流値上限値を固定（ＳＴ１２）した後、室外熱交換器温度検知部４で室外熱交換器温度Ｔｃｏｎｄを検出し（ＳＴ１３）、室外熱交換器温度と室外熱交換器への着霜状態との相関関係を予め設定してあるデータ表５と
Ｔｃｏｎｄとをデータ比較部７で比較類推し（ＳＴ１４）、演算部８で運転継続後の着霜状態を予測し（ＳＴ１５）、継続した場合着霜すると予想される場合は、室内送風機１４の回転数を変化させる動作を行う（ＳＴ１６）ものである。

以上のように、本実施の形態においては計測された室外熱交換器温度Ｔｃｏｎｄをデータ表５と対比させ、データ表５に予め対比設定してある室外熱交換器温度の上限値より、室外熱交換器に着霜し始める前に室内送風機１４の回転数を低下させることにより、凝縮器温度が上がろうとするが、室外機の電流上限値が一定であることから、圧縮機の運転周波数が下がり、蒸発器温度が上昇し、室外熱交換器への着霜を抑制することができる。

その結果、室外熱交換器の熱交換効率は確保され、室内住環境の快適性は確保される。

（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施の形態の空気調和機の動作概念図である。

図２において、室外熱交換器温度Ｔｃｏｎｄがデータ表４内に予め設定された室外熱交換器の上限温度Ｔ１に達すれば室内送風機回転数Ｎを一定時間Δｔ毎に所定の回転数ΔＮずつ下降させる。このとき室外運転電流Ｉが一定であるため、圧縮機周波数ｆはほぼ室内送風機回転数Ｎに追従して下降する。室内送風機回転数Ｎが下限値Ｎ２に達した場合これを下限とする。

これによって、室内送風機回転数Ｎの下げすぎによる能力の大きな低下を防ぎつつ、室
外熱交換器への着霜状態を的確に予測することが可能となり、室外熱交換器への着霜を抑制することができ、その結果、室外熱交換器の熱交換効率は確保され、室内住環境の快適性は確保される。

また、図２において、データ表４内に予め設定された室外熱交換器の下限温度Ｔ２に達すれば室内送風機回転数Ｎを一定時間Δｔ毎に所定の回転数ΔＮで上昇させる。このとき室外運転電流Ｉが一定であるため、圧縮機周波数ｆはほぼ室内送風機回転数Ｎに追従して上昇する。室内送風機回転数Ｎが上限値Ｎ１に達した場合これを上限とする。

これによって、室内送風機回転数の上げすぎによる冷風感を防ぎつつ、室外熱交換器への着霜状態を的確に予測することが可能となり、室外熱交換器への着霜を抑制することができ、その結果、室外熱交換器の熱交換効率は確保され、室内住環境の快適性は確保される。

図４は本発明の第２の実施の形態における空気調和機のフローチャートである。室外機運転電流値を検出し（ＳＴ２１）、電流値上限値を固定（ＳＴ２２）した後、室外熱交換器温度検知部４で室外熱交換器温度Ｔｃｏｎｄを検出し（ＳＴ２３）、室外熱交換器温度と室外熱交換器への着霜状態との相関関係を予め設定してあるデータ表５と
Ｔｃｏｎｄとをデータ比較部７で比較類推し（ＳＴ２４）、Ｔｃｏｎｄとデータ表５に予め設定してある上限値Ｔ１とを比較して（ＳＴ２５）、ＴｃｏｎｄがＴ１以上であればタイマー１３をリセットして（ＳＴ２６）カウントを始め、一定時間Δｔ経過したら（ＳＴ２７）、室内送風機回転数Ｎを所定の回転数ΔＮ下降させる（ＳＴ２８）。ここで得られた室内送風機回転数Ｎが所定値Ｎ１以下であれば（ＳＴ２９）、下限値をＮ１に固定する（ＳＴ３０）。

ＴｃｏｎｄがＴ１より低く（ＳＴ２５）かつ下限値Ｔ２以下であれば（ＳＴ３１）、電流上限値の上限値を現在の電流値Iに定数ｋ２を乗じた値とし（ＳＴ２６）、ＴｃｏｎｄがＴ１より低く（ＳＴ２３）かつ下限値Ｔ２より高ければ（ＳＴ２５）、タイマー１３をリセットして（ＳＴ３２）カウントを始め、一定時間Δｔ経過したら（ＳＴ３３）、室内送風機回転数Ｎを所定の回転数ΔＮ上昇させる（ＳＴ３４）。ここで得られた室内送風機回転数Ｎが所定値Ｎ２以上であれば（ＳＴ３５）、上限値をＮ２に固定する（ＳＴ３６）。

ＴｃｏｎｄがＴ１より低く（ＳＴ２５）かつ下限値Ｔ２以上であれば（ＳＴ３１）、更に、得られた電流上限値の下限値が所定値Ｉ３以下であれば（ＳＴ２７）、電流上限値の下限値をＩ３に固定するものである（ＳＴ２８）。

以上のように、室内送風機回転数Ｎの下げすぎによる能力の大きな低下若しくは上げすぎによる冷風感を防ぎつつ、室外熱交換器への着霜状態を的確に予測することが可能となり、室外熱交換器への着霜を抑制することができ、その結果、室外熱交換器の熱交換効率は確保され、室内住環境の快適性は確保される。

（実施の形態３）
図１において室内空気温度検知部１０より検出された温度により室外電流上限値を変更することにより、室内の負荷状況に応じた暖房能力の低下回避が可能となり快適性を向上させるものである。

（実施の形態４）
さらに、本発明の空気調和機は、リモートコントローラー１１または本体に設けられた本体操作スイッチ１２の操作によって、前記室内送風機回転数制御を中断できるようにし
たものである。

これによって、必要に応じて上記制御によらず、従来と同様の圧縮機周波数制御を行うことも可能になる。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、霜により送風が阻害され、室外熱交換器の熱交換効率が加速度的に低下し、暖房能力が大幅に低下してしまう状態を回避し、暖房運転中の室外熱交換器への着霜を抑制することにより、暖房能力の大幅な低下を招くことなく、さらには除霜運転の頻度をも低減し、室内住環境の快適性を向上させるものである。。

本発明の実施の形態１、４における空気調和機のブロック図 本発明の実施の形態２、３における空気調和機の動作概念図 本発明の第１の実施の形態における空気調和機のフローチャート 本発明の第２の実施の形態における空気調和機のフローチャート 従来の空気調和機のフローチャート

符号の説明

１ マイクロコンピュータ
２ 圧縮機
３ 室外電流値の上限値決定手段
４ 室外熱交換器温度検知部
５ データ表
７ データ比較部
８ 演算部
９ 室内送風機回転数決定手段
１０ 室内空気温度検知部
１１ リモートコントローラー
１２ 本体操作スイッチ
１３ タイマー
１４ 室内送風機
１５ 室内送風機回転数検出手段

Claims (5)

1. 室内側及び室外側の熱交換器と運転周波数可変の圧縮機と室外機運転電流値の検出部及び決定手段と、前記室外側の熱交換器の温度Ｔｃｏｎｄを検出する室外熱交換器温度検知部と、室内送風機の回転数検出部及び回転数設定手段を持つ空気調和機であって、暖房運転時の室外熱交換器温度を検出し、予め設定してあるデータ表に従い、前記室内送風機の回転数変更することを特徴とする空気調和機。
2. 室内送風機の回転数に下限値を有することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 室内送風機の回転数に上限値を有することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
4. 室内空気温度を検出する室内空気温度検知部と、予め設定してあるデータ表に従い、室内空気温度により決定される電流制御値を２つ以上有する請求項１〜３のいずれかに記載の空気調和機。
5. 空気調和機の所定のスイッチを押下した時、室内送風機の回転数制御を解除する制御を行う請求項１〜４のいずれかに記載の空気調和機。

Images