JP2006220384A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】暖房運転時に部屋の温度が設定温度に近づいた場合、従来の制御方法では常に暖かいと感ずるような最適な吹出し空気温度を保持することが困難であった。
【解決手段】暖房運転時に、凝縮器温度検出手段により検出された温度が所定値より高い場合に、圧縮機の運転周波数の下限値を現行値より低くするとともに、凝縮器温度検出手段により検出された温度が所定値より低い場合に、圧縮機の運転周波数の下限値を現行値より高くするものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷凍サイクル温度検出手段により検出された温度に基づいて、圧縮機の運転周波数の下限値を設定することを特徴とする空気調和機に関するものである。

従来、空気調和機において、冷房運転や暖房運転の開始時に、冷房能力および暖房能力不足とならないよう、外気温に応じて初期周波数の上限値や下限値を設定することを特徴とするものがあった（例えば、特許文献１参照）。また、冷房運転時に狙いの吹出空気温度に上昇させるために圧縮機の回転数を徐々に降下させ、それでも狙いの吹出空気温度に到達しない場合は、冷房運転を中止して暖房運転に変更するというヒートポンプ式空気調和機の制御方法が行われていた（例えば、特許文献２参照）。

図１３は、特許文献１に記載された空気調和機の暖房運転時の外気温度に対する初期周波数、上限周波数、下限周波数の補正特性を示す図である。図１３に示すように、基準外気温度よりも外気温度が高くなるにつれて必要な暖房能力は小さくなるため、徐々に初期周波数，上限周波数，下限周波数を低く設定するようにしている。
特開平８−２１９５３０号公報 特開平６−１７４２９１号公報

しかしながら、前記従来の構成では、次のような課題があった。即ち、運転開始時は必要な能力に応じた初期周波数に設定可能であるが、徐々に部屋の温度が設定温度に近づいてくると必要な能力は小さくなり、圧縮機の周波数は徐々に低下していく。そうした場合、暖房運転時であれば吹出し空気温度が低くなり、暖かいよりも冷たいと感ずるような吹出し空気温度に下がる可能性が出てくる。しかも、外気温度が低い場合はなおさらそういう傾向が強くなり、従来の制御方法では、暖かく感ずる吹出し空気温度を常時保持することは困難であった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、暖房運転時は常時暖かいと感ずる吹出し空気温度を保持するとともに、冷房運転時は常時冷たいと感ずる吹出し空気温度を保持することが可能な空気調和機を提供することを目的とする。

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、冷凍サイクルの空気もしくは配管温度を検出する冷凍サイクル温度検出手段を有し、冷凍サイクル温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記圧縮機の運転周波数の下限値を設定することを特徴とするものである。

これによって、暖房運転時は常時暖かいと感ずる吹出し空気温度を保持するとともに、冷房運転時は常時冷たいと感ずる吹出し空気温度を保持することが可能な空気調和機を提供することが可能となるものである。

本発明の空気調和機は、暖房運転時は常時暖かいと感ずる吹出し空気温度を保持するとともに、冷房運転時は常時冷たいと感ずる吹出し空気温度を保持することが可能な空気調和機を提供することができるため、暖房運転時に吹出し空気温度が寒いとか、冷房運転時
に吹出し空気温度がぬるいとかいった従来の使用者の不満を解消することが可能となる。

第１の発明は、圧縮機と、凝縮器と、絞り器と、蒸発器とを環状に接続して冷凍サイクルを構成した空気調和機において、冷凍サイクルの空気もしくは配管温度を検出する冷凍サイクル温度検出手段を有し、冷凍サイクル温度検出手段により検出された温度に基づいて、圧縮機の運転周波数の下限値を設定することを特徴とするものである。

第２の発明は、特に、第１の発明において、暖房運転時に、冷凍サイクル温度として凝縮器温度を検出する凝縮器温度検出手段を有することを特徴とするものである。

第３の発明は、特に、第２の発明において、暖房運転時に、凝縮器温度検出手段により検出された温度が所定値より高い場合に、圧縮機の運転周波数の下限値を現行値より低くするとともに、凝縮器温度検出手段により検出された温度が所定値より低い場合に、圧縮機の運転周波数の下限値を現行値より高くすることにより、吹出し空気温度が高すぎる場合は低く抑えて能力を低減して無駄を省くとともに、吹出し空気温度が低すぎる場合は冷たいと感ずる可能性が高いため高く保持するようにして、常時暖かいと感ずる吹出し空気温度を実現できるため、快適性を向上させることが可能となる。

第４の発明は、特に、第１の発明において、冷房運転時に、冷凍サイクル温度として蒸発器の吸込み空気温度を検出する吸込み空気温度検出手段と、蒸発器温度を検出する蒸発器温度検出手段と、各検出手段により検出された温度の差を算出する温度差算出手段とを有することを特徴とするものである。

第５の発明は、特に、第４の発明において、冷房運転時に、温度差算出手段により算出された温度差が所定値より高い場合に、圧縮機の運転周波数の下限値を現行値より低くするとともに、温度差算出手段により算出された温度差が所定値より低い場合に、圧縮機の運転周波数の下限値を現行値より高くすることにより、温度差が高い場合は能力が出過ぎであるため低く抑えて能力を低減して無駄を省くとともに、温度差が低い場合は吹出し空気温度が高すぎる可能性があるため、吹出し空気温度を低くなるよう保持して、常時冷たいと感ずる吹出し空気温度を実現できるため、快適性を向上させることが可能となる。

第６の発明は、特に、第１の発明において、冷凍サイクル温度として外気温度を検出する外気温度検出手段を有することを特徴とするものである。

第７の発明は、特に、第６の発明において、暖房運転時に、外気温度検出手段により検出された温度が所定値より高い場合に、圧縮機の運転周波数の下限値を現行値より低くし、外気温度検出手段により検出された温度が所定値より低い場合に、圧縮機の運転周波数の下限値を現行値より高くするとともに、冷房運転時に、外気温度検出手段により検出された温度が所定値より高い場合に、圧縮機の運転周波数の下限値を現行値より高くし、外気温度検出手段により検出された温度が所定値より低い場合に、圧縮機の運転周波数の下限値を現行値より低くするものである。これにより、暖房運転時に外気温が高い場合は、能力が十分あり、吹出し空気温度が高過ぎる可能性があるので、能力を低減して吹出し空気温度を下げて無駄を省き、暖房運転時に外気温が低い場合は、吹出し空気温度が低くて寒く感ずる可能性があるので、吹出し空気温度を上げて対応する。また、冷房運転時に外気温が高い場合は、能力不足の可能性があるので、能力を上昇して吹出し空気温度を低くなるようにし、冷房運転時に外気温が低い場合は、能力が十分あるため、能力を低減して吹出し空気温度を上げて無駄を省き、結果として、いずれの場合も快適性を向上させることが可能となる。

第８の発明は、特に、第１〜７のいずれか一つの発明において、空気調和機の運転開始から所定時間以降に制御するものであり、部屋の温度が安定した後で吹出し空気温度を制御することにより、より快適性を向上させることが可能となる。

第９の発明は、特に、第１〜３および６〜８のいずれか一つの発明において、暖房運転時かつ、リモコン設定温度が所定値より高い場合に制御するものであり、リモコンの設定温度が高くて高圧が高い場合に制御することにより、吹出し空気温度が高くなりすぎることを防止する効果がある。

第１０の発明は、第１および４〜８のいずれか一つの発明において、冷房運転時かつ、リモコン設定温度が所定値より低い場合に制御するものであり、リモコンの設定温度が低くて低圧が低い場合に制御することにより、吹出し空気温度が低くなりすぎることを防止する効果がある。

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冷凍サイクル図を示すものである。

図１において、冷房運転時、冷媒は、圧縮機１を吐出された後、四方弁２を通過した後、室外熱交換器３で凝縮し、膨張弁４で減圧され、室内熱交換器５で蒸発し、再び四方弁２を通過して圧縮機１に戻る構成となっている。一方、暖房運転時、冷媒は、圧縮機１を吐出された後、四方弁２を通過した後、室内熱交換器５で凝縮し、膨張弁４で減圧され、室外熱交換器３で蒸発し、再び四方弁２を通過して圧縮機１に戻る。

図２は、本発明の第1の実施の形態における暖房運転時の凝縮器温度と周波数下限値の相関を示す図、図3は、本発明の第1の実施の形態における暖房運転時の凝縮器温度および吹出し空気温度と周波数下限値の相関を示す図である。

図２において、実際の凝縮器温度が狙いの凝縮器温度よりも高い場合、吹出し空気温度が高すぎる可能性があるため、周波数下限値としては減算処理を施す必要がある。これは、実際の凝縮器温度が狙いよりも高ければ高いほどより大きく減算する必要がある。一方、実際の凝縮器温度が狙いの凝縮器温度よりも低い場合、吹出し空気温度が低すぎる可能性があるため、周波数下限値としては加算処理を施す必要がある。これは、実際の凝縮器温度が狙いよりも低ければ低いほどより大きく加算する必要がある。

これを現行の凝縮器温度と現行の周波数下限値との位置関係で示したものが図３である。現行の凝縮器温度が狙いの凝縮器温度よりも高い場合は周波数の下限値を下げることにより、凝縮器温度は低下し、狙いの凝縮器温度と周波数下限値のカーブにより近づくこととなる。また、同時に実際の吹出し空気温度と周波数下限値の位置関係も同様の方向に下がる。従って、吹出し空気温度が高すぎる場合は低く抑えて能力を低減して無駄を省くとともに、吹出し空気温度が低すぎる場合は冷たいと感ずる可能性が高いため高く保持するようにして、常時暖かいと感ずる吹出し空気温度を実現できるため、快適性を向上させることが可能となる。

（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態における空気調和機の冷凍サイクル図については、本発明の第１の実施の形態における空気調和機と同じため、説明を省略する。

図４は、本発明の第２の実施の形態における冷房運転時の吸込み空気温度と蒸発器温度との温度差（以下、温度差と呼ぶ）と周波数下限値の相関図、図５は、本発明の第２の実施の形態における冷房運転時の吸込み空気温度と蒸発器温度との温度差および吹出し空気温度と周波数下限値の相関図である。

図４において、実際の温度差が狙いの温度差よりも高い場合、吹出し空気温度が低すぎる可能性があり、ファン結露など発生する心配があるため、周波数下限値としては減算処理を施す必要がある。これは、実際の温度差が狙いよりも高ければ高いほどより大きく減算する必要がある。一方、実際の温度差が狙いの温度差よりも低い場合、吹出し空気温度が高すぎる可能性があるため、周波数下限値としては加算処理を施す必要がある。これは、実際の温度差が狙いよりも低ければ低いほどより大きく加算する必要がある。

これを現行の温度差と現行の周波数下限値との位置関係で示したものが図５である。現行の温度差が狙いの温度差よりも高い場合は周波数の下限値を下げることにより、温度差は低下し、狙いの温度差と周波数下限値のカーブにより近づくこととなる。また、同時に実際の吹出し空気温度は周波数下限値を下げることにより上昇し、左上の方向に上がる。従って、温度差が高い場合は能力が出過ぎであるため低く抑えて能力を低減して無駄を省くとともに、温度差が低い場合は吹出し空気温度が高すぎる可能性があるため、吹出し空気温度を低くなるよう保持して、常時冷たいと感ずる吹出し空気温度を実現できるため、快適性を向上させることが可能となる。

（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態における空気調和機の冷凍サイクル図についても、本発明の第１の実施の形態における空気調和機と同じため、説明を省略する。

図６は、本発明の第３の実施の形態における暖房運転時の外気温度と周波数下限値の加減領域を示す図、図７は、本発明の第３の実施の形態における暖房運転時の外気温度と周波数下限値の相関図である。ここでは、現行の周波数下限値が狙いの周波数下限値で運転していることが前提である。

図６において、外気温度が現在よりも上昇した場合、吹出し空気温度が現行よりも高くなるため能力過剰となる可能性があるため、周波数下限値としては減算処理を施す必要がある。これは、実際の外気温度が現行よりも高ければ高くなるほどより大きく減算する必要がある。一方、実際の外気温度が現在よりも低下した場合、吹出し空気温度が現在よりも低くなり、冷風感が発生する可能性があるため、周波数下限値としては加算処理を施す必要がある。これは、実際の外気温度が現行よりも低ければ低くなるほどより大きく加算する必要がある。

これを現行の外気温度と現行の周波数下限値との位置関係で示したものが図７である。現在の外気温度が高くなった場合は周波数の下限値を下げることにより、能力過剰状態を回避し、現在の外気温度が低くなった場合は、周波数の下限値を上げることにより、吹出し空気温度が下がるのを抑制し、冷風感の発生が起きにくくすることが可能となる。

図８は、本発明の第３の実施の形態における暖房運転時の吹出し空気温度と外気温度の相関図である。

もし、周波数の下限値が一定の場合は、外気温度の変動に対し、吹出し空気温度が大きく変動し、外気温度が高い場合は能力過剰となり、外気温度が低い場合は冷風感の発生する可能性があるが、周波数の下限値を変更することにより常に狙いの吹出し空気温度近傍
に保持することが可能となる。

（実施の形態４）
図９は、本発明の第４の実施の形態における冷房運転時の外気温度と周波数下限値の加減領域を示す図、図１０は、本発明の第４の実施の形態における冷房運転時の外気温度と周波数下限値の相関図である。ここでは、現行の周波数下限値が狙いの周波数下限値で運転していることが前提である。

図９において、外気温度が現在よりも上昇した場合、吹出し空気温度が現行よりも高くなるため能力不足となり、吹出し空気温度が更に上昇する可能性があるため、周波数下限値としては加算処理を施す必要がある。これは、実際の外気温度が現行よりも高ければ高くなるほどより大きく加算する必要がある。一方、実際の外気温度が現在よりも低下した場合、吹出し空気温度が現在よりも低くなり、能力過剰となる可能性があるため、周波数下限値としては減算処理を施す必要がある。これは、実際の外気温度が現行よりも低ければ低くなるほどより大きく減算する必要がある。

これを現行の外気温度と現行の周波数下限値との位置関係で示したものが図１０である。現在の外気温度が高くなった場合は周波数の下限値を上げることにより、吹出し空気温度が上がりすぎる状態を回避し、現在の外気温度が低くなった場合は、周波数の下限値を下げることにより、能力過剰状態を回避することが可能となる。また、冷房運転時の吹出し空気温度と外気温度の相関を示す図は、図８と同様の図となるため、説明を割愛する。

これにより、暖房運転時に外気温が高い場合は、能力が十分あり、吹出し空気温度が高過ぎる可能性があるので、能力を低減して吹出し空気温度を下げて無駄を省き、暖房運転時に外気温が低い場合は、吹出し空気温度が低くて寒く感ずる可能性があるので、吹出し空気温度を上げて対応する。また、冷房運転時に外気温が高い場合は、能力不足の可能性があるので、能力を上昇して吹出し空気温度を低くなるようにし、冷房運転時に外気温が低い場合は、能力が十分あるため、能力を低減して吹出し空気温度を上げて無駄を省き、結果として、いずれの場合も快適性を向上させることが可能となる。

（実施の形態５）
図１１は、本発明の第５の実施の形態における運転時間と室温の相関図である。
図のように、運転開始からある程度の時間は室温が設定温度に到達していないため、周波数の下限値を変更することは無意味である。しかしながら、室温が設定温度近傍になった場合は、能力を絞って設定温度により近づける必要があるため、部屋の温度が安定した後で吹出し空気温度を制御することにより、より快適性を向上させることが可能となる。

（実施の形態６）
図１２は、本発明の第６の実施の形態における設定温度と周波数下限値変更領域を示す図である。

図１２のように、暖房運転時かつ、リモコン設定温度が高い場合には高圧が高くなり、吹出し空気温度も高すぎる可能性が高くなるため、この領域になった場合に制御することにより、吹出し空気温度が高くなりすぎることを防止することができ、より快適性を向上させることが可能となる。

一方、冷房運転時かつ、リモコン設定温度が低い場合には吹出し空気温度が低くなりすぎてファン結露などの可能性が高くなるため、この領域になった場合に制御することにより、最適な吹出し空気温度を保持し、ファン結露や水の飛び出しなどを防止することができるとともに、より快適性を向上させることが可能となる。

なお、本実施の形態において、凝縮器温度、吸込み空気温度と蒸発器温度との温度差、外気温度、設定温度などをパラメータにして周波数下限値を制御する方法を説明したが、吹出し空気温度と直接相関のある圧力や、吹出し空気温度そのものをパラメータとしても構わない。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、冷凍サイクルの空気もしくは配管温度を検出する冷凍サイクル温度検出手段を有し、冷凍サイクル温度検出手段により検出された温度に基づいて、圧縮機の運転周波数の下限値を設定することを特徴とするものであり、快適性を向上させる空気調和機としての用途に適用できる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の冷凍サイクル図 本発明の実施の形態１における空気調和機の暖房運転時の凝縮器温度と周波数下限値の相関を示す相関図 本発明の実施の形態１における空気調和機の暖房運転時の凝縮器温度および吹出し空気温度と周波数下限値の相関を示す相関図 本発明の実施の形態２における空気調和機の冷房運転時の吸込み空気温度と蒸発器温度との温度差と周波数下限値の相関図 本発明の実施の形態２における冷房運転時の吸込み空気温度と蒸発器温度との温度差および吹出し空気温度と周波数下限値の相関図 本発明の実施の形態３における空気調和機の暖房運転時の外気温度と周波数下限値の加減領域を示す相関図 本発明の実施の形態３における空気調和機の暖房運転時の外気温度と周波数下限値の相関図 本発明の実施の形態３における空気調和機の暖房運転時の吹出し空気温度と外気温度の相関図 本発明の実施の形態４における空気調和機の冷房運転時の外気温度と周波数下限値の加減領域を示す相関図 本発明の実施の形態４における空気調和機の冷房運転時の外気温度と周波数下限値の相関図 本発明の実施の形態５における空気調和機の運転時間と室温の相関図 本発明の実施の形態６における空気調和機の設定温度と周波数下限値変更領域を示す特性図 従来の空気調和機の外気温度に対する初期周波数、上限周波数、および下限周波数の補正特性を示す特性図

符号の説明

１ 圧縮機
２ 四方弁
３ 室外側熱交換器
４ 膨張弁
５ 室内側熱交換器

Claims (10)

1. 圧縮機と、凝縮器と、絞り器と、蒸発器とを環状に接続して冷凍サイクルを構成し、前記冷凍サイクルの空気もしくは配管温度を検出する冷凍サイクル温度検出手段を有し、前記冷凍サイクル温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記圧縮機の運転周波数の下限値を設定することを特徴とする空気調和機。
2. 暖房運転時に、冷凍サイクル温度として凝縮器温度を検出する凝縮器温度検出手段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. 暖房運転時に、凝縮器温度検出手段により検出された温度が所定値より高い場合に、圧縮機の運転周波数の下限値を現行値より低くするとともに、前記凝縮器温度検出手段により検出された温度が所定値より低い場合に、前記圧縮機の運転周波数の下限値を現行値より高くすることを特徴とする請求項２に記載の空気調和機。
4. 冷房運転時に、冷凍サイクル温度として蒸発器の吸込み空気温度を検出する吸込み空気温度検出手段と、蒸発器温度を検出する蒸発器温度検出手段と、各検出手段により検出された温度の差を算出する温度差算出手段と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。
5. 冷房運転時に、温度差算出手段により算出された温度差が所定値より高い場合に、圧縮機の運転周波数の下限値を現行値より低くするとともに、前記温度差算出手段により算出された温度差が所定値より低い場合に、前記圧縮機の運転周波数の下限値を現行値より高くすることを特徴とする請求項４に記載の空気調和機。
6. 冷凍サイクル温度として外気温度を検出する外気温度検出手段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。
7. 暖房運転時に、外気温度検出手段により検出された温度が所定値より高い場合に、圧縮機の運転周波数の下限値を現行値より低くし、前記外気温度検出手段により検出された温度が所定値より低い場合に、前記圧縮機の運転周波数の下限値を現行値より高くするとともに、冷房運転時に、前記外気温度検出手段により検出された温度が所定値より高い場合に、前記圧縮機の運転周波数の下限値を現行値より高くし、前記外気温度検出手段により検出された温度が所定値より低い場合に、前記圧縮機の運転周波数の下限値を現行値より低くすることを特徴とする請求項６に記載の空気調和機。
8. 空気調和機の運転開始から所定時間以降に制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の空気調和機。
9. 暖房運転時かつ、リモコン設定温度が所定値より高い場合に制御することを特徴とする請求項１〜３および６〜８のいずれか1項に記載の空気調和機。
10. 冷房運転時かつ、リモコン設定温度が所定値より低い場合に制御することを特徴とする請求項１および４〜８のいずれか1項に記載の空気調和機。