JP2016109372A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】省エネルギー性と快適性を両立できる空気調和機を提供する。【解決手段】室温Ｔｉがサーモオフ温度Ｔｇ１に到達したとき、圧縮機運転容量Ｃが最小運転容量Ｃｍｉｎであればサーモオフ状態とし、圧縮機運転容量Ｃが最小運転容量Ｃｍｉｎでない場合は、室温変化率Ｔｉｒが閾変化率Ｔｓ以上であればサーモオフ状態とし、閾変化率Ｔｓ以上でなければサーモオフ状態とせずに圧縮機運転容量Ｃを低下させつつ室内ファンは駆動し続ける。これにより、室温Ｔｉがサーモオフ温度Ｔｇ１を大きく上回る場合は素早くサーモオフ状態として省エネルギー性を向上させる。室温Ｔｉがサーモオフ温度Ｔｇ１を大きく上回らない場合は、サーモオフ状態とせずに圧縮機の運転容量を低下させて圧縮機を駆動し続けるとともに室内ファンを駆動し続けることで、使用者の快適性を向上させる。【選択図】図４

Description

本発明は空気調和機に関わり、より詳細には、省エネルギー性と快適性を両立できる空気調和機に関する。

空気調和機で冷房運転あるいは暖房運転を行うとき、使用者が定める設定温度と室温との温度差に応じて圧縮機の運転容量を決定して駆動する。このような空気調和機では、室温が設定温度に到達した後に、冷房運転時は室温が設定温度より所定温度（例えば、１℃）低い温度となった場合は、また、暖房運転時は室温が設定温度より所定温度高い温度となった場合は、圧縮機と室内ファンを停止する所謂サーモオフ状態とすることが一般的である。このサーモオフ状態への移行は、室内全体が設定温度に近い温度となるようにするため、室温が設定温度より所定温度低くあるいは高くなってから一定時間（例えば、３分）経過後に実行される場合がある。

しかし、通常の空気調和機では、室内機で検出する吸込温度を室温とみなして制御を行うため、室内の気流の分布等の違いにより検出した吸込温度が室内全体の温度と一致しない場合がある。例えば、暖房運転時に室内機の吹出口から吹き出した空気が直接室内機の吸込口から吸入される所謂気流のショートサーキットが発生していれば、検出した吸込温度が室内全体の温度より高くなる。このような場合に、サーモオフ状態とするタイミングを、上述した室温が設定温度より所定温度低くあるいは高くなってから一定時間経過後とすれば、室内全体の温度が設定温度に近い温度となっていないにも関わらずサーモオフ状態とされて、快適性が損なわれる恐れがあった。

以上のような問題を解決するために、サーモオフ状態に移行するタイミングを可変とすることで、快適性の向上を図った空気調和機が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の空気調和機では、設定温度との温度差が小さい第１サーモオフ温度と、第１サーモオフ温度に対応したロングタイマと、設定温度との温度差が大きい第２サーモオフ温度と、第２サーモオフ温度に対応したショートタイマが設定されている。そして、圧縮機が最小運転容量で駆動しているときに室温が各サーモオフ温度に到達すれば各サーモオフ温度に対応するタイマが作動し、タイマによる計時が完了すればサーモオフ状態としている。

特許文献１に記載の空気調和機では、室温と設定温度との温度差が小さいときはサーモオフ状態となるまでの時間を長くし、室温と設定温度との温度差が大きいときはサーモオフ状態となるまでの時間を短くしている。従って、室内全体が設定温度に近い温度となってからサーモオフ状態となり、快適性が向上する。

特開平６−１１１７３号公報

特許文献１に記載の空気調和機では、上述したように設定温度との温度差が異なる２つのサーモオフ温度が設定されているので、室温が設定温度との温度差が大きい第２サーモオフ温度に到達したときに、サーモオフ状態となるまでの間、室温が第２サーモオフ温度より高い状態に維持されて空気調和機が運転されていることとなり、省エネルギー性が悪化するという問題があった。

本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、省エネルギー性と快適性を両立できる空気調和機を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、運転容量を変えることができる圧縮機を有する室外機と、室内熱交換器と室内ファンと室温を検出する室温センサを有する室内機と、室外機と室内機を冷媒配管で接続してなる冷媒回路と、室温センサで検出した室温を定期的に取り込み圧縮機や室内ファンの駆動を制御する制御手段を有するものである。制御手段は、取り込んだ室温の時間変化率である室温変化率を算出し、取り込んだ室温が予め定められたサーモオフ温度に到達したとき、圧縮機の運転容量が最小運転容量である場合は、圧縮機および前記室内ファンを停止し、圧縮機の運転容量が最小運転容量でない場合は、室温がサーモオフ温度に到達する直前に算出した室温変化率が予め定められた閾変化率以上であれば、圧縮機および前記室内ファンを停止し、室温がサーモオフ温度に到達する直前に算出した室温変化率が予め定められた閾変化率未満であれば、圧縮機の運転容量を低下させる。

上記のように構成した本発明の空気調和機によれば、室温がサーモオフ温度に到達したとき、圧縮機の運転容量が最小運転容量であればサーモオフ状態とし、圧縮機の運転容量が最小運転容量でなければ、室温変化率が閾変化率以上であればサーモオフ状態とし、閾変化率未満であればサーモオフ状態とせずに圧縮機の運転容量を低下させる。これにより、室温がサーモオフ温度を大きく上回る状態で空気調和機が運転し続けることに起因して省エネルギー性が悪化する恐れがある場合は、素早くサーモオフ状態として省エネルギー性を向上させることができる。また、室温がサーモオフ温度を大きく上回る状態で空気調和機が運転し続けることがない場合には、サーモオフ状態とせずに圧縮機の運転容量を低下させて圧縮機を駆動し続けるとともに室内ファンを駆動し続けることで、使用者の快適性を向上させることができる。

本発明の実施形態における、空気調和機の説明図であり、（Ａ）は冷媒回路図、（Ｂ）は室内機制御手段のブロック図である。 本発明の実施形態における、室温の変化の違いに応じたサーモオフ制御を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施形態における、サーモオフ時動作テーブルである。 本発明の実施形態における、室内機制御部での処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施形態としては、１台の室外機と１台の室内機が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可能である。

図１（Ａ）に示すように、本実施例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、液管４は、一端が室外機２の閉鎖弁２５に、他端が室内機３の液管接続部３３に接続されている。また、ガス管５は、一端が室外機２の閉鎖弁２６に、他端が室内機３のガス管接続部３４に接続されている。以上により、空気調和機１の冷媒回路１０が構成されている。

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、室外ファン２４と、液管４の一端が接続された閉鎖弁２５と、ガス管５の一端が接続された閉鎖弁２６と、膨張弁２７を備えている。そして、室外ファン２４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の一部をなす室外機冷媒回路１０ａを構成している。

圧縮機２１は、図示しないインバータにより回転数が制御されることで、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に吐出管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に吸入管６６で接続されている。

四方弁２２は、冷媒の流れる方向を切り換えるための弁であり、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の冷媒吐出側に吐出管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。

室外熱交換器２３は、冷媒と、後述する室外ファン２４の回転により室外機２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に冷媒配管６２で接続され、他方の冷媒出入口は室外機液管６３で閉鎖弁２５に接続されている。

膨張弁２７は、例えば電子膨張弁である。膨張弁２７は、その開度が調整されることで、室外熱交換器２３に流入する冷媒量、あるいは、室外熱交換器２３から流出する冷媒量を調節する。

室外ファン２４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２４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外部へ放出する。

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（Ａ）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高圧センサ７１と、圧縮機２１から吐出される冷媒の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低圧センサ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とが設けられている。

室外機液管６３における室外熱交換器２３と膨張弁２７の間には、室外熱交換器２３から流出、または、室外熱交換器２３に流入する冷媒の温度を検出するための熱交温度センサ７５が設けられている。そして、室外機２の図示しない吸込口付近には、室外機２内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が備えられている。

次に、図１（Ａ）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を構成している。

室内熱交換器３１は、冷媒と後述する室内ファン３２の回転により室内機３の図示しない吸込口から室内機３内部に取り込まれた室内空気を熱交換させるものであり、一方の冷媒出入口が液管接続部３３に室内機液管６７で接続され、他方の冷媒出入口がガス管接続部３４に室内機ガス管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。

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３１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内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。

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内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。

また、室内機３には、室内機制御手段１００が備えられている。室内機制御手段１００は、室内機３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。図１（Ｂ）に示すように、室内機制御手段１００は、ＣＰＵ１１０と、記憶部１２０と、通信部１３０と、センサ入力部１４０を備えている。

記憶部１２０は、ＲＯＭやＲＡＭで構成されており、室内機３の制御プログラムや各種センサからの検出信号に対応した検出値、室内ファン３２の制御状態等を記憶している。また、図示は省略するが、記憶部１２０には、圧縮機２１の回転数毎に回転数コードを割り当てた回転数テーブルが記憶されている。この回転数テーブルでは、圧縮機２１の回転数を、圧縮機２１で定められている最大回転数と最小回転数との間で複数の回転数コードに分けて定めるものであり、例えば、最小回転数に対応する回転数コードを「１」、最高回転数に対応する回転数コードを「３０」とし、回転数コード１から３０までの間で回転数コードが１段階上昇する毎に高い圧縮機２１の回転数を割り付ける。

通信部１３０は、室外機２の図示しない室外機制御部との通信を行うためのインターフェイスである。センサ入力部１４０は、室内機３の各種センサでの検出結果を取り込んでＣＰＵ１１０に出力する。

ＣＰＵ１１０は、前述した室内機３の各センサでの検出結果をセンサ入力部１４０を介して取り込む。また、ＣＰＵ１１０は、室外機２から送信される制御に関わる信号を通信部１３０を介して取り込む。また、ＣＰＵ１１０は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、室内ファン３２の駆動制御を行う。

さらには、ＣＰＵ１１０は、使用者が図示しないリモコンを操作して設定した設定温度と、室温センサ７９で検出した室温との温度差を算出し、前述した記憶部１２０に記憶している回転数テーブルを参照して算出した温度差に応じた回転数コードを抽出し、これに基づいた圧縮機２１の駆動指示信号を通信部１３０を介して室外機２に送信する。室外機２は、受信した駆動指示信号に基づいて圧縮機２１を駆動制御する。以上の動作により、圧縮機２１の運転容量制御が行われる。

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（Ａ）を用いて説明する。尚、以下の説明では、まず室内機３が冷房運転を行う場合について説明し、次に室内機３が暖房運転を行う場合について説明する。尚、図１（Ａ）において、実線矢印は冷房運転時の冷媒の流れを示し、破線矢印は暖房運転時の冷媒の流れを示している。
＜冷房運転＞
室内機３が冷房運転を行う場合、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、切り換える。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。

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２４の回転により室外機２内部に取り込まれた外気と熱交換を行って凝縮する。室外熱交換器２３から室外機液管６３に流出した冷媒は膨張弁２７を通過する際に減圧され、閉鎖弁２５を介して液管４に流入する。

液管４を流れ液側接続部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に流入し、室内ファン３２の回転により室内機３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。

室内熱交換器３１から流出した冷媒は室内機ガス管６８を流れガス側接続部３４を介してガス管５に流入する。ガス管５を流れ閉鎖弁２６を介して室外機２に流入した冷媒は、順に室外機ガス管６４、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。
＜暖房運転＞
室内機３が暖房運転を行う場合、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ｄとが連通するよう、また、ポートｂとポートｃとが連通するよう、切り換える。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。

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。

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。

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２７を通過する際に減圧される。

膨張弁２７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２４の回転により室外機２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。

次に、図２乃至図４を用いて、空気調和機１が上述した冷房運転あるいは暖房運転を行っているときに、室温センサ７９で検出した室温を設定温度に近づける制御を行う際に起こる問題と、この問題を解決する本発明の動作について説明する。

まず、図２を用いて、空気調和機１で室温を設定温度に近づける制御を行う際に起こる問題について説明する。図２には、例として空気調和機１が暖房運転を行っているときの室温変化を示すタイムチャートを示している。図２において、Ｔｉは室温、Ｔｇは設定温度、Ｔｇ１はＴｇより所定温度（例えば、１℃）高いサーモオフ温度、Ｔｇ２はＴｇより所定温度（例えば、１℃）低いサーモオン温度、Ｔｉｒは単位時間ｔａ（例えば、１分間）における室温Ｔｉの変化量ΔＴｉ（以降、室温変化率Ｔｉｒと記載。Ｔｉｒ＝ΔＴｉ／ｔａ）をそれぞれ示している。

使用者の指示により空気調和機１が暖房運転を開始すると、室内ファン３２が起動するとともに、圧縮機２１が使用者が定めた設定温度Ｔｇと現在の室温Ｔｉとの温度差に応じた運転容量で起動する。具体的には、前述したように、室内機制御部１００のＣＰＵ１１０が、設定温度Ｔｇと、室温センサ７９からセンサ入力部１４０を介して取り込んだ室温Ｔｉとの温度差を算出し、記憶部１２０に記憶している回転数テーブルを参照して算出した温度差に応じた回転数コードを抽出し、これに基づいた圧縮機２１の駆動指示信号を通信部１３０を介して室外機２に送信する。

上記のように圧縮機２１を起動して暖房運転を開始すると、室温Ｔｉが上昇する。そして、室温Ｔｉが設定温度Ｔｇに到達すれば、ＣＰＵ１１０は、現在の回転数コードより低い回転数コードに基づいた駆動指示信号を室外機２に送信して圧縮機２１の回転数を低下させることで圧縮機２１の運転容量を低下させる。尚、圧縮機２１の回転数低下は、例えば、単位時間毎（例えば１分毎）に回転数コードを１段階低下させて行う。

上記のように圧縮機２１を制御しても室温Ｔｉがサーモオフ温度Ｔｇ１に到達したとき、圧縮機２１が最小回転数で駆動つまり最小運転容量で駆動している場合は、ＣＰＵ１１０は、室内ファン３２を停止するとともに圧縮機２１を停止するよう室外機２に指示して空気調和機１をサーモオフ状態とする。空気調和機１をサーモオフ状態とすることで室温Ｔｉが低下して設定温度Ｔｇに近づく。そして、室温Ｔｉがサーモオン温度Ｔｇ２まで低下すれば、ＣＰＵ１１０は、室内ファン３２と圧縮機２１を再起動して空気調和機１をサーモオン状態とする。これにより、室温Ｔｉは再び上昇し設定温度Ｔｇに近づく。

一方、圧縮機２１の回転数を低下させても室温Ｔｉがサーモオフ温度Ｔｇ１に到達したとき、圧縮機２１が最小回転数で駆動つまり最小運転容量で駆動していない場合は、ＣＰＵ１１０は、圧縮機２１の回転数を単位時間毎に低下させるよう室外機２に指示する。圧縮機２１の回転数を低下させて運転容量を低下させることにより、室温Ｔｉがサーモオフ温度Ｔｇ１以下となり設定温度Ｔｇに近づくようにする。

以上のように空気調和機１をサーモオフ状態やサーモオン状態として室温Ｔｉが設定温度Ｔｇに常に近づくように制御しているとき、図２のａに示すように、暖房運転開始時やサーモオン後の圧縮機２１の回転数や、室内機３が設置された部屋の空調負荷等の影響によって急激に室温Ｔｉが上昇する場合、つまり、室温変化率Ｔｉｒが大きくなっている場合は、室温Ｔｉがサーモオフ温度Ｔｇ１に到達する時刻ｔ１から圧縮機２１の回転数を単位時間毎に低下させて室温Ｔｉがサーモオフ温度Ｔｇ１以下になる時刻ｔ２までの間に、室温Ｔｉがサーモオフ温度Ｔｇ１を大きく上回って省エネルギー性が悪化している恐れがある。

そこで、本発明の空気調和機１では、室温Ｔｉがサーモオフ温度Ｔｇ１に到達したときに、圧縮機２１が最小運転容量で駆動していれば圧縮機２１を停止する。また、圧縮機２１が最小運転容量で駆動していなければ、室温変化率Ｔｉｒが所定の閾変化率以上である場合、つまり、室温Ｔｉが図２のａのように変化している場合は圧縮機２１を停止し、室温変化率Ｔｉｒが閾変化率未満である場合、つまり、室温Ｔｉが図２のｂのように変化している場合は圧縮機２１の運転容量を低下させる。

尚、室温Ｔｉが図２のｂに示すように図２のａと比べて緩やかに上昇する場合、つまり、室温変化率Ｔｉｒが小さい（閾変化率未満）場合に、時刻ｔ３でサーモオフ温度Ｔｇ１以上となったときに圧縮機２１の運転容量が最小運転容量でなければ、圧縮機２１の運転容量を低下させる。このとき、圧縮機２１が最小運転容量となる前に室温Ｔｉがサーモオフ温度Ｔｇ１以下となれば（図２のｂ１の時刻ｔ４）、時刻ｔ４以降も室温Ｔｉが設定温度Ｔｇとなるまで圧縮機２１の運転容量を低下させ続け、圧縮機２１が最小運転容量となればその状態で圧縮機２１の駆動を維持する。また、室温Ｔｉがサーモオフ温度Ｔｇ１以下となる前に圧縮機２１が最小運転容量となれば（図２のｂ２の時刻ｔ５）、時刻ｔ５で圧縮機２１を停止し、室内ファン３２も停止して空気調和機１をサーモオフ状態とする。

次に、上述したサーモオフに関する制御を行う際にＣＰＵ１１０が使用するサーモオフ時動作テーブル２００について、図３を用いて詳細に説明する。図３において、先に説明した室温変化率Ｔｉｒに加えて、圧縮機２１の運転容量をＣ、圧縮機２１の最小運転容量をＣｍｉｎ、室温変化率Ｔｉｒの閾値である閾変化率をＴｓ（例えば、１℃／１分）としている。尚、サーモオフ時動作テーブル２００は、事前に試験等を行って定められて記憶部１２０に予め記憶されている。また、最小運転容量Ｃｍｉｎは、前述した回転数テーブルにおける最小の回転数コード１に対応する回転数で圧縮機２１が駆動するときの圧縮機運転容量Ｃである。

サーモオフ時動作テーブル２００は、圧縮機運転容量Ｃと室温変化率Ｔｉｒに応じて、室内機３のＣＰＵ１１０が室外機２に対して指示する圧縮機２１の動作と、室内ファン３２の動作が定められたものである。具体的には、圧縮機運転容量Ｃが最小運転容量Ｃｍｉｎと同じである場合と、圧縮機運転容量Ｃが最小運転容量Ｃｍｉｎより大きい場合のそれぞれについて、室温変化率Ｔｉｒが閾変化率Ｔｓ以上である場合と、室温変化率Ｔｉｒが０より大きく閾変化率Ｔｓ未満である場合とに区分されて、圧縮機２１の動作と室内ファン３２の動作が定められている。

図３に示すように、このサーモオフ時動作テーブル２００では、圧縮機運転容量Ｃが最小運転容量Ｃｍｉｎであるときは、室温変化率Ｔｉｒに関わらず圧縮機２１と室内ファン３２を停止する、つまり、空気調和機１をサーモオフ状態とする。また、圧縮機運転容量Ｃが最小運転容量Ｃｍｉｎより大きいときは、室温変化率Ｔｉｒが閾変化率Ｔｓ以上である場合は、圧縮機２１と室内ファン３２を停止する、つまり、空気調和機１をサーモオフ状態とし、室温変化率Ｔｉｒが０超閾変化率Ｔｓ未満である場合は、圧縮機運転容量Ｃを徐々に低下させるとともに室内ファン３２は継続して駆動する。

次に、図１乃至図４を用いて、本実施形態の空気調和機１が運転を行っているときの、サーモオフに関わる制御について説明する。図４は、サーモオフに関わる制御を実行する場合の、室内機制御部１００のＣＰＵ１１０が行う処理の流れを示すものである。図４において、ＳＴは処理のステップを表し、これに続く数字はステップ番号を表している。尚、図４では、本発明に関わる処理を中心に説明しており、これ以外の処理、例えば、主に室外機２が行う冷媒回路１０の圧力や温度に関わる制御といった空気調和機１の一般的な制御に関わる処理については説明を省略する。

使用者による空調運転開始指示があれば、ＣＰＵ１１０は、室内ファン３２を起動するとともに、室外機２に対し通信部１３０を介して圧縮機２１の起動を指示する（ＳＴ１）。前述したように、ＣＰＵ１１０は、使用者が指示した設定温度Ｔｇと、室温センサ７９からセンサ入力部１４０を介して取り込んだ室温Ｔｉとの温度差を算出し、記憶部１２０に記憶している回転数テーブルを参照して、算出した温度差に応じた回転数コードを抽出し、これに基づいた圧縮機２１の駆動指示信号を通信部１３０を介して室外機２に送信する。

次に、ＣＰＵ１１０は、センサ入力部１４０を介して室温センサ７９から取り込んだ室温Ｔｉが, 暖房運転時は設定温度温度Ｔｇ以上となったか否か、冷房運転時は設定温度Ｔｇ以下となったか否かを判断する（ＳＴ２）。尚、ＣＰＵ１１０は、室温Ｔｉを定期的（例えば、１分毎）に室温センサ７９から取り込み、記憶部１２０に時系列で記憶している。

室温Ｔｉが設定温度温度Ｔｇ以上あるいは設定温度温度Ｔｇ以下となっていなければ（ＳＴ２−Ｎｏ）、ＣＰＵ１１０はＳＴ２に処理を戻し、ＳＴ１で設定した条件で室内ファン３２や圧縮機２１の駆動を維持する。室温Ｔｉが設定温度温度Ｔｇ以上あるいは設定温度温度Ｔｇ以下となっていれば（ＳＴ２−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１０は、圧縮機２１の運転容量を低下させるよう室外機２に指示する（ＳＴ３）。具体的には、ＣＰＵ１１０は、ＳＴ１で決定した回転数コードより１段階低い回転数コードを回転数テーブルから抽出し、これに基づいた圧縮機２１の駆動指示信号を通信部１３０を介して室外機２に送信する。

次に、ＣＰＵ１１０は、暖房運転時は取り込んだ室温Ｔｉがサーモオフ温度Ｔｇ１以上となったか否か、冷房運転時は取り込んだ室温Ｔｉがサーモオフ温度Ｔｇ１以下となったか否かを判断する（ＳＴ４）。室温Ｔｉがサーモオフ温度Ｔｇ１以上あるいはサーモオフ温度Ｔｇ１以下となっていなければ（ＳＴ４−Ｎｏ）、ＣＰＵ１１０は、暖房運転時は取り込んだ室温Ｔｉがサーモオン温度Ｔｇ２以下となったか否か、冷房運転時は取り込んだ室温Ｔｉがサーモオン温度Ｔｇ２以上となったか否かを判断する（ＳＴ１１）。

室温Ｔｉがサーモオン温度Ｔｇ２以下あるいはサーモオン温度Ｔｇ２以上となっていれば（ＳＴ１１−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１０は、圧縮機運転容量Ｃを上昇を室外機２に指示し（ＳＴ１４）、ＳＴ２に処理を戻す。具体的には、ＣＰＵ１１０は、現在の室温Ｔｉと設定温度Ｔｇとの温度差に対応する回転数コードを回転数テーブルから抽出し、これに基づいた圧縮機２１の駆動指示信号を通信部１３０を介して室外機２に送信する。

室温Ｔｉがサーモオン温度Ｔｇ２以下あるいはサーモオン温度Ｔｇ２以上となっていなければ（ＳＴ１１−Ｎｏ）、ＣＰＵ１１０は、現在の圧縮機運転容量Ｃが最小運転容量Ｃｍｉｎであるか否かを判断する（ＳＴ１２）。尚、ＣＰＵ１１０は、現在の圧縮機運転容量Ｃが最小運転容量Ｃｍｉｎであるか否かを、室外機２に対して指示している回転数コードが回転数テーブルにおける一番低い回転数コードであるか否かで判断する。

現在の圧縮機運転容量Ｃが最小運転容量Ｃｍｉｎでなければ（ＳＴ１２−Ｎｏ）、ＣＰＵ１１０は、ＳＴ３に処理を戻し、圧縮機運転容量Ｃを低下させる。尚、圧縮機運転容量Ｃの低下は、前述したように、圧縮機２１の回転数コードを単位時間毎（例えば１分毎）に１段階低下させてもよく、また、室温変化率Ｔｉｒの大きさに応じて回転数コードを単位時間毎に複数段階低下させてもよい。

現在の圧縮機運転容量Ｃが最小運転容量Ｃｍｉｎであれば（ＳＴ１２−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１０は、現在の圧縮機運転容量Ｃである最小運転容量Ｃｍｉｎで維持し（ＳＴ１３）、ＳＴ４に処理を戻す。

ＳＴ４で、室温Ｔｉがサーモオフ温度Ｔｇ１以上あるいはサーモオフ温度Ｔｇ１以下となっていれば（ＳＴ４−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１０は、現在の圧縮機運転容量Ｃが最小運転容量Ｃｍｉｎであるか否かを判断する（ＳＴ５）。

現在の圧縮機運転容量Ｃが最小運転容量Ｃｍｉｎであれば（ＳＴ５−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１０は、ＳＴ８に処理を進める。現在の圧縮機運転容量Ｃが最小運転容量Ｃｍｉｎでなければ（ＳＴ５−Ｎｏ）、ＣＰＵ１１０は、ＳＴ４で室温Ｔｉがサーモオフ温度Ｔｇ１以上あるいはサーモオフ温度Ｔｇ１以下となった直前の室温変化率Ｔｉｒを記憶部１２０から読み出す（ＳＴ６）。尚、室温変化率Ｔｉｒは、前述した室温Ｔｉを定期的に室温センサ７９から取り込んで記憶部１２０に時系列で記憶するときに、現在に取り込んだ室温Ｔｉと現在より一つ前に取り込んだ室温Ｔｉを用いて算出し記憶部１２０に記憶している。

次に、ＣＰＵ１１０は、読み込んだ室温変化率Ｔｉｒがサーモオフ時動作テーブル２００で定められている閾変化率Ｔｓ以上であるか否かを判断する（ＳＴ７）。室温変化率Ｔｉｒが閾変化率Ｔｓ以上でなければ（ＳＴ７−Ｎｏ）、ＣＰＵ１１０は、ＳＴ３に処理を戻し、圧縮機運転容量Ｃを低下させる。室温変化率Ｔｉｒが閾変化率Ｔｓ以上であれば（ＳＴ７−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１０は、ＳＴ８に処理を進める。

ＳＴ８において、ＣＰＵ１１０は、室内ファン３２を停止するとともに、室外機２に対し通信部１３０を介して圧縮機２１を停止するよう指示する（ＳＴ８）、つまり、空気調和機１をサーモオフ状態とする。

尚、ＣＰＵ１１０が以上説明したＳＴ５からＳＴ８までの処理を行う際に、前述したサーモオフ時動作テーブル２００を参照して処理を行っている。

次に、ＣＰＵ１１０は、暖房運転時は取り込んだ室温Ｔｉがサーモオン温度Ｔｇ２以下となったか否か、冷房運転時は取り込んだ室温Ｔｉがサーモオン温度Ｔｇ２以上となったか否かを判断する（ＳＴ９）。室温Ｔｉがサーモオン温度Ｔｇ２以下あるいはサーモオン温度Ｔｇ２以上となっていなければ（ＳＴ９−Ｎｏ）、ＣＰＵ１１０は、ＳＴ９に処理を戻し室内ファン３２および圧縮機２１が停止している状態を維持する。

室温Ｔｉがサーモオン温度Ｔｇ２以下あるいはサーモオン温度Ｔｇ２以上となっていれば（ＳＴ９−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１０は、室内ファン３２を再起動するとともに、室外機２に対し圧縮機２１を再起動するよう通信部１３０を介して指示する（ＳＴ１０）。尚、ＣＰＵ１１０は、現在の室温Ｔｉと設定温度Ｔｇとの温度差に対応する回転数コードを回転数テーブルから抽出し、これに基づいた圧縮機２１の駆動指示信号を通信部１３０を介して室外機２に送信する。そして、室外機２は、受信した駆動指示信号に応じた回転数で圧縮機２１を再起動する。

以上説明したように、本発明の空気調和機１は、室温Ｔｉがサーモオフ温度Ｔｇ１に到達したときに、まず、圧縮機運転容量Ｃが最小運転容量Ｃｍｉｎであればサーモオフ状態とし、圧縮機運転容量Ｃが最小運転容量Ｃｍｉｎでない場合は、室温変化率Ｔｉｒが閾変化率Ｔｓ以上であればサーモオフ状態とし、閾変化率Ｔｓ未満であればサーモオフ状態とせずに圧縮機運転容量Ｃを低下させつつ室内ファン３２は駆動し続ける。これにより、室温Ｔｉがサーモオフ温度Ｔｇ１を大きく上回る状態で空気調和機１が運転し続けることに起因して省エネルギー性が悪化する恐れがある場合は、素早くサーモオフ状態として省エネルギー性を向上させることができる。また、室温Ｔｉがサーモオフ温度Ｔｇ１を大きく上回る状態で空気調和機１が運転し続けることがない場合には、サーモオフ状態とせずに圧縮機２１の運転容量を低下させて圧縮機２１を駆動し続けるとともに室内ファン３２を駆動し続けることで、使用者の快適性を向上させることができる。

尚、以上説明した実施形態における最小運転容量Ｃｍｉｎは、回転数テーブルにおける最小の回転数コード１に対応する回転数で圧縮機２１が駆動するときの圧縮機運転容量Ｃとした場合を説明したが、これに限るものではなく、冷媒回路１０の圧力や温度等に関する制御に行う際に定められている圧縮機２１の下限運転容量を本発明の最小運転容量Ｃｍｉｎとしてもよい。

例えば、低外気温度（０℃以下）で圧縮機２１を低運転容量で駆動すると、圧縮機２１の冷凍機油に冷媒が寝込む恐れがあり、冷媒寝込みが発生すると冷媒とともに冷凍機油が冷媒回路１０に吐出されて圧縮機２１で冷凍機油が枯渇する恐れがある。このような場合は、圧縮機２１の運転容量をできる限り大きくして圧縮機２１内部の温度を上昇させることが望ましい。従って、冷媒寝込みを抑制する制御を行っているときの圧縮機２１の下限運転容量は、前述した回転数テーブルで定められている最小の回転数コードに対応する圧縮機運転容量Ｃより大きい運転容量とすることが望ましい。

上記のような場合は、最小の回転数コードに対応する圧縮機運転容量Ｃより大きい運転容量を空気調和機１の最小運転容量Ｃｍｉｎとして、本発明のサーモオフに関わる制御を行う。また、通常は、最小回転数コードに対応した圧縮機運転容量Ｃを最小運転容量Ｃｍｉｎとしてサーモオフに関する制御を行い、冷媒回路１０に関する制御を行うときのみ、当該制御で定められた下限運転容量を最小運転容量Ｃｍｉｎとするように、適宜大きい方の運転容量を最小運転容量Ｃｍｉｎとしてもよい。

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
２３ 室外熱交換器
３１ 室内熱交換器
３２ 室内ファン
７６ 外気温度センサ
７９ 室温センサ
１００ 室外機制御部
１１０ ＣＰＵ
１２０ 記憶部
１３０ 通信部
１４０ センサ入力部
２００ サーモオフ時動作テーブル
Ｃ 圧縮機運転容量
Ｃｍｉｎ 最小運転容量
Ｔｉ 室温
ΔＴｉ 室温変化率
Ｔｇ 設定温度
Ｔｇ１ サーモオフ温度
Ｔｇ２ サーモオン温度
Ｔｓ 閾変化率

Claims (4)

1. 運転容量を変えることができる圧縮機を有する室外機と、
   室内熱交換器と、室内ファンと、室温を検出する室温センサを有する室内機と、
   前記室外機と前記室内機を冷媒配管で接続してなる冷媒回路と、
   前記室温センサで検出した室温を定期的に取り込み、前記圧縮機や前記室内ファンの駆動を制御する制御手段と、
   を有する空気調和機であって、
   前記制御手段は、
   取り込んだ前記室温の時間変化率である室温変化率を算出し、
   取り込んだ前記室温が予め定められたサーモオフ温度に到達したとき、
   前記圧縮機の運転容量が最小運転容量である場合は、前記圧縮機および前記室内ファンを停止し、
   前記圧縮機の運転容量が最小運転容量でない場合は、
   前記室温が前記サーモオフ温度に到達する直前に算出した前記室温変化率が予め定められた閾変化率以上であれば、前記圧縮機および前記室内ファンを停止し、
   前記室温が前記サーモオフ温度に到達する直前に算出した前記室温変化率が予め定められた閾変化率未満であれば、前記圧縮機の運転容量を低下させる、
   ことを特徴とする空気調和機。
2. 前記最小運転容量は、前記圧縮機の予め定められた最小回転数に対応した運転容量であること、
   を特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記最小運転容量は、前記圧縮機の予め定められた最小回転数とは別に、前記冷媒回路の制御に応じて定められる運転容量である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
4. 前記最小運転容量は、前記圧縮機の予め定められた最小回転数に対応した運転容量、あるいは、前記冷媒回路の制御に応じて定められる運転容量のうち大きい方の運転容量とされている、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の空気調和機。

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