JP2021011953A

JP2021011953A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2021011953A
Application number: JP2019124520A
Authority: JP
Inventors: 悟士牛山; Satoshi Ushiyama; 法福　守; Mamoru Hofuku; 守法福
Original assignee: Hitachi Johnson Controls Air Conditioning Inc
Current assignee: Hitachi Johnson Controls Air Conditioning Inc
Priority date: 2019-07-03
Filing date: 2019-07-03
Publication date: 2021-02-04
Anticipated expiration: 2039-07-03
Also published as: CN112449672A; WO2021002087A1; JP6704491B1; TWI731707B; TW202102801A

Abstract

【課題】室外熱交換器の腐食による空調性能の低下を防止することを目的とする。【解決手段】室外機及び室内機を有する空気調和機であって、フィンを備えた室外熱交換器と、室外熱交換器が備えるフィンの表面に霜又は氷を付着させる運転を定期的に実行するよう制御する制御部とを有する。【選択図】図４

Description

本発明は、空気調和機に関する。

空気調和機においては、使用時間が長いほど室外機の熱交換器に塵埃が付着する。これに対し、特許文献１には、所定のタイミングでフィン表面に親水性コーティング膜を形成することで、長期に渡り、防汚性及び親水性を維持する技術が開示されている。

特開２０１４−２２８２２１号公報

しかしながら、海岸に近い地域においては、海水の塩分に起因した腐食により熱交換器のフィンが溶けることで、フィンの板厚が減少したり、穴が開いたりするという問題があった。これらの現象が生じると、フィンの熱交換率が低下し、空調の性能が低下してしまう。

本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、室外熱交換器の腐食による空調性能の低下を防止することを目的とする。

本発明は、室外機及び室内機を有する空気調和機であって、フィンを備えた室外熱交換器と、前記室外熱交換器が備える前記フィンの表面に霜又は氷を付着させる運転を定期的に実行するよう制御する制御部とを有する。

本発明によれば、室外熱交換器の腐食による空調性能の低下を防止することができる。

空気調和機を示す外観構成図である。空気調和機の冷媒回路を示す図である。室外熱交換器を示す図である。洗浄運転管理処理を示すフローチャートである。洗浄運転のタイミングの説明図である。

図１は、実施形態に係る空気調和機１を示す外観構成図である。空気調和機１は、冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）で冷媒を循環させることによって、空調を行う。図１に示すように、空気調和機１は、室内（被空調空間）に設置される室内機１０と、屋外（室外）に設置される室外機２０と、ユーザによって操作されるリモコン３０と、を備えている。

室内機１０は、リモコン通信部１１を備えている。リモコン通信部１１は、赤外線通信等によって、リモコン３０との間で所定の信号を送受信する。例えば、リモコン通信部１１は、運転／停止指令、設定温度の変更、運転モードの変更、タイマの設定等の信号をリモコン３０から受信する。また、リモコン通信部１１は、室内温度の検出値等をリモコン３０に送信する。なお、図１では省略しているが、室内機１０と室外機２０とは、冷媒配管を介して接続されるとともに、通信線を介して接続されている。

図２は、実施形態に係る空気調和機１の冷媒回路Ｑを示す図である。なお、図２に示す実線矢印は、暖房運転時における冷媒の流れを示している。また、図２に示す破線矢印は、冷房運転時における冷媒の流れを示している。

室内機１０は、リモコン通信部１１のほかに、室内熱交換器１２と、室内ファン１４と、温度センサ１５と、室内制御部１６と、を備えている。室内熱交換器１２において、その伝熱管（図示せず）を通流する冷媒と、室内ファン１４から送り込まれる室内空気と、の間で熱交換が行われる。室内熱交換器１２は、後述の四方弁２５の切り替えにより凝縮器または蒸発器として動作する。室内ファン１４は、室内熱交換器１２の付近に設置されている。室内ファン１４は、室内ファンモータ１４ａの駆動によって、室内熱交換器１２に室内空気を送り込む。温度センサ１５は、室内温度を計測する。室内制御部１６は、ＣＰＵ、記憶部及び通信部を備えた制御基板である。室内制御部１６は、室内機１０の全体を制御する。室内制御部１６はさらに、後述の室外機２０の室外制御部２８と通信を行うことにより、室外機２０を含んだ空気調和機１の全体の制御も行う。

室外機２０は、圧縮機２１と、室外熱交換器２２と、室外ファン２３と、室外膨張弁２４（膨張弁）と、四方弁２５と温度センサ２６，２７と、室外制御部２８と、を備えている。圧縮機２１は、圧縮機モータ２１ａの駆動によって、低温低圧のガス冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒として吐出する。室外熱交換器２２において、その伝熱管（図示せず）を通流する冷媒と、室外ファン２３から送り込まれる外気と、の間で熱交換が行われる。室外熱交換器２２は、四方弁２５の切り替えにより凝縮器または蒸発器として動作する。

室外ファン２３は、図１に示すように、室外熱交換器２２の付近に設置されている。室外ファン２３は、室外ファンモータ２３ａの駆動によって、室外熱交換器２２に外気を送り込む。室外膨張弁２４は、「凝縮器」（室外熱交換器２２及び室内熱交換器１２の一方）で凝縮した冷媒を減圧する機能を有している。なお、室外膨張弁２４において減圧された冷媒は、「蒸発器」（室外熱交換器２２及び室内熱交換器１２の他方）に導かれる。

四方弁２５は、空気調和機１の運転モードに応じて、冷媒の流路を切り替える弁である。四方弁２５の切り替えにより、冷房運転時には、破線矢印で示すように、圧縮機２１、室外熱交換器２２（凝縮器）、室外膨張弁２４、及び室内熱交換器１２（蒸発器）の順に冷媒が循環する冷凍サイクルとなる。また、四方弁２５の切り替えにより、暖房運転時には、実線矢印で示すように、圧縮機２１、室内熱交換器１２（凝縮器）、室外膨張弁２４、及び室外熱交換器２２（蒸発器）の順に冷媒が循環する冷凍サイクルとなる。すなわち、圧縮機２１、「凝縮器」、室外膨張弁２４、及び「蒸発器」を順次に介して、冷凍サイクルで冷媒が循環する冷媒回路Ｑにおいて、前記した「凝縮器」及び「蒸発器」の一方は室外熱交換器２２であり、他方は室内熱交換器１２である。温度センサ２６は、室外熱交換器２２の温度を計測する。温度センサ２７は、室外温度を計測する。室外制御部２８は、室外機２０の全体を制御する。

図３は、室外熱交換器２２を示す図である。図３（Ａ）は、室外熱交換器２２の概略図である。図３（Ｂ）は、室外熱交換器２２の断面図である。室外熱交換器２２は、冷媒が流れる伝熱管としてのパイプ２２ａと、パイプ２２ａの周囲に接続された複数のフィン２２ｂと、を備えている。前述の通り、フィン２２ｂには、空気調和機１の使用により、塵埃が付着する。さらに、空気調和機１が、海岸近くに設置された場合には、海水の塩分に起因した腐食によりフィン２２ｂが溶けるといった問題がある。

これに対し、本実施形態の空気調和機１は、フィン２２ｂの表面に霜をつけ、この霜を溶かすことでフィン２２ｂに付着した塵埃や塩分を洗い流す。具体的には、室内機１０の室内制御部１６は、室外熱交換器２２を蒸発器として動作させることで、室外機２０に取り込まれた空気中の水分を室外熱交換器２２で凍結させる。すなわち、室内制御部１６は、フィン２２ｂの表面に霜及び氷の少なくとも一方を付着させる。室内制御部１６は、その後、霜や氷を溶かす。これにより、室外熱交換器２２の塵埃及び塩分を洗浄することができる。このような一連の運転を、室外熱交換器２２の洗浄運転と称する。本実施形態の空気調和機１では、室内制御部１６の制御の下で洗浄運転が行われる。

図４は、室内機１０の室内制御部１６による洗浄運転管理処理を示すフローチャートである。図５は、洗浄運転のタイミングの説明図である。適宜、図５を参照しつつ洗浄運転管理処理について説明する。室内制御部１６は、定期的に洗浄運転を行う。洗浄運転管理処理は、洗浄運転の実行タイミングを制御する処理である。室内制御部１６は、空気調和機１の設置完了後、所定期間が経過すると、ステップＳ４００において、洗浄運転を開始する。具体的には、室内制御部１６は、四方弁２５を図２において実線で示す方向に切り替え、室外熱交換器２２を蒸発器として動作させることで、室外機２０に取り込まれた空気中の水分を室外熱交換器２２で凍結させる。そして、室内制御部１６は、温度センサ２７により計測された室外温度に基づいて、室外膨張弁２４の開度を調整する。具体的には、室内制御部１６は、室外温度が高いほど室外膨張弁２４を絞るようその開度を制御する。これにより、洗浄運転に要する時間が長くなり過ぎるのを避け、効率的に洗浄運転を行うことができる。

さらに、室内制御部１６は、ステップＳ４００において洗浄運転が開始されると、ステップＳ４０１において、洗浄待ち時間のカウントを開始する。ここで、洗浄待ち時間とは、時間の経過によって積算される値であり、空調運転の有無にかかわらず、カウントが進む。また、洗浄待ち期間とは、洗浄運転を実行したタイミングから、次の洗浄運転を実行するまでの期間である。洗浄待ち期間は、予め設定されているものとする。本実施形態においては、洗浄待ち期間は、２か月に設定されているものとする。図５に示すように、洗浄運転の開始タイミングから洗浄待ち期間のカウントが開始される。なお、本実施形態においては、洗浄待ち期間は２か月とするが、洗浄待ち期間の値は実施形態に限定されるものではない。

次に、ステップＳ４０２において、室内制御部１６は、リモコン３０におけるユーザ操作に応じて洗浄運転の中断指示を受け付けたか否かを判定する。室内制御部１６は、中断指示を受け付けた場合には（ステップＳ４０２でＹＥＳ）、処理をステップＳ４０３へ進める。室内制御部１６は、中断指示を受け付けなかった場合には（ステップＳ４０２でＮＯ）、処理をステップＳ４０４へ進める。ステップＳ４０３において、室内制御部１６は、洗浄運転を中断し、その後処理をステップＳ４０５へ進める。このように、洗浄運転中であっても、中断指示を優先するので、ユーザは、洗浄運転中であっても、洗浄運転が終了するのを待つことなく、空調運転を行うことができる。

ステップＳ４０４において、室内制御部１６は、洗浄運転が完了したか否かを判定する。室内制御部１６は、洗浄運転が開始した後は、室外熱交換器２２に設置された温度センサ２６により計測された温度を取得する。そして、室内制御部１６は、計測された温度が予め定められた温度閾値以下の状態で一定時間が経過した場合に、洗浄運転完了と判定する。ここで、温度閾値は例えば、マイナス５℃など、氷点下の温度とする。また、一定時間は例えば５分とする。なお、温度閾値及び一定時間の値は、予め設定されているものとする。また、環境によっては室外熱交換器２２の温度が温度閾値以下に下がらない場合も想定されるため、室内制御部１６は、洗浄を開始してから、一定時間が経過した場合に、洗浄を終了させてもよい。

次に、ステップＳ４０５において、室内制御部１６は、室外熱交換器２２を乾燥する。具体的には、室内制御部１６は、室外ファンモータ２３ａを所定時間駆動することにより、室外ファン２３を回す。また、他の例としては、室内制御部１６は、四方弁２５を図２において破線で示す方向に切り替え、室外熱交換器２２を凝縮器として動作させることにより、室外熱交換器２２を加熱してもよい。これにより、霜を溶かすことができる。また、他の例としては、室内制御部１６は、加熱と室外ファン２３の駆動の両方を行ってもよい。

以上、ステップＳ４００からステップＳ４０５の処理により、洗浄運転が完了する。室内制御部１６は、洗浄運転処理が完了すると、次の洗浄運転処理の実行タイミングになるまで待機する。具体的には、ステップＳ４０６において、室内制御部１６は、洗浄可能タイミングが経過したか否かを判定する。ここで、洗浄可能タイミングとは、洗浄待ち期間の終了タイミングから一定期間前のタイミングである（図５参照）。本実施形態においては、洗浄可能タイミングは、洗浄待ち期間の終了タイミングから１週間前とする。ただし、洗浄可能タイミングは処理待ちタイミングから一定時間前のタイミングであればよく、１週間に限定されるものではない。室内制御部１６は、洗浄可能タイミングが経過するまで待機し（ステップＳ４０６でＮＯ）、洗浄可能タイミングが経過した場合には（ステップＳ４０６でＹＥＳ）、処理をステップＳ４０７へ進める。

ステップＳ４０７において、室内制御部１６は、空調運転が終了したか否かを判定する。室内制御部１６は、空調運転が開始され、その後終了した場合に、空調運転が終了したと判定する。室内制御部１６は、空調運転が終了した場合には（ステップＳ４０７でＹＥＳ）、処理をステップＳ４０８へ進める。室内制御部１６は、空調運転が終了していない場合、すなわち空調運転が行われていない場合及び空調運転中の場合には（ステップＳ４０７でＮＯ）、処理をステップＳ４１０へ進める。

ステップＳ４０８及びステップＳ４０９においては、室内制御部１６は、洗浄運転の開始条件を満たすか否かを判定する。すなわち、ステップＳ４０８において、室内制御部１６は、温度センサ２７から室外温度を取得する。そして、室内制御部１６は、室外温度と第１温度閾値とを比較する。ここで、第１温度閾値は、予め設定されているものとする。第１温度閾値は、例えば３２℃とする。室内制御部１６は、室外温度が第１温度閾値未満の場合には（ステップＳ４０８でＹＥＳ）、処理をステップＳ４０９へ進める。室内制御部１６は、室外温度が第１閾値以上の場合には（ステップＳ４０８でＮＯ）、開始条件を満たさないと判定し、処理をステップＳ４１０へ進める。

ステップＳ４０９において、室内制御部１６は、温度センサ１５から室内温度を取得する。そして、室内制御部１６は、室内温度と第２温度閾値とを比較する。ここで、第２温度閾値は、予め設定されているものとする。第２温度閾値は、例えば、３２℃とする。なお、前述の第１温度閾値と第２温度閾値は、等しい値であってもよく、異なる値であってもよい。

室内制御部１６は、室内温度が第２閾値以上の場合には（ステップＳ４０９でＮＯ）、開始条件を満たさないと判定し、処理をステップＳ４１０へ進める。室内制御部１６は、室内温度が第２閾値未満の場合には（ステップＳ４０９でＹＥＳ）、開始条件を満たすと判定し、処理をステップＳ４００へ進める。すなわち、室内制御部１６は、空調運転終了後において開始条件を満たす場合には、ステップＳ４００において洗浄運転を開始する。

ステップＳ４１０において、室内制御部１６は、洗浄実行タイミングが経過したか否かを判定する。ここで、洗浄実行タイミングとは、洗浄待ち期間の終了タイミングと洗浄可能タイミングの間のタイミングである。本実施形態においては、洗浄実行タイミングは、洗浄待ち期間の終了タイミングから１日前のタイミングとする（図５参照）。ただし、洗浄可能タイミングは、洗浄待ち期間の終了タイミングと洗浄可能タイミングの間のタイミングであればよく、実施形態に限定されるものではない。

室内制御部１６は、洗浄実行タイミングが経過した場合には（ステップＳ４１０でＹＥＳ）、処理をステップＳ４１１へ進める。室内制御部１６は、洗浄実行タイミングが経過していない場合には（ステップＳ４１０でＮＯ）、処理をステップＳ４０７へ進める。このように、洗浄実行タイミングが経過していない場合には、ステップＳ４０７〜ステップＳ４０９の処理を行うことで、空調運転後に開始条件を満たす状態になるまで待機する。ステップＳ４１１において、室内制御部１６は、処理時点の時刻が夜間の所定時刻が経過したか否かを判定する。ここで、夜間の所定時刻は、例えば、午前０時から午前３時までの時刻であり、予め設定されているものとする。例えば、空気調和機１において、設定可能時間帯として午前０時から午前３時までの時間帯が設定されており、ユーザがこの時間帯の中から所望の時刻を設定することによって、夜間の所定時刻が設定されることとしてもよい。

室内制御部１６は、夜間の所定時刻になるまで待機し（ステップＳ４１１でＮＯ）、夜間の所定時刻が経過した場合に（ステップＳ４１１でＹＥＳ）、処理をステップＳ４００へ進める。すなわち、室内制御部１６は、洗浄実行タイミングが経過した後は、開始条件を満たすか否かにかかわらず、夜間の時刻が経過したことを条件に洗浄運転を実行する。このように、開始条件を満たさないまま、洗浄待ち期間の終了タイミングが近づいてきた場合には、開始条件を満たすか否かにかかわらず、設定時刻が経過したことを条件に洗浄運転を実行する。

以上のように、室内制御部１６は、洗浄待ち期間を基準に、定期的に凍結処理を実行することができる。空気調和機１の使用に応じた塵埃の洗浄は、空気調和機１の使用時間に応じて行うことが効果的である。しかしながら、海岸近くの地域においては、使用時間によらず、空気調和機１が設置されたタイミングからの時間の経過と共に塩分が蓄積していく。これに対し、本実施形態の空気調和機１においては、室内制御部１６が空調運転の有無によらず、定期的に室外熱交換器２２の洗浄運転を実行するので、フィン２２ｂの腐食が生じる前に塩分を除去することができる。したがって、室外熱交換器２２の腐食による空調性能の低下を防止することができる。

さらに、室内制御部１６は、洗浄可能タイミングから洗浄実行タイミングの間の期間においては、空調運転の終了後であって、かつ開始条件を満たす場合に洗浄運転を実行することとした。これにより、空調の電源がＯＮされていない時に突然洗浄運転が始まることにより、ユーザに違和感を与えるのを避けることができる。

また、室外温度が高い場合には、効率的に洗浄運転を行うことが難しい。そこで、室外温度が閾値以上の場合には、洗浄運転を行わないように、室外温度が第１温度閾値未満であることを開始条件とした。同様に、室内温度が高い場合も、効率的に洗浄運転を行うことが難しいため、室内温度が第２温度閾値未満であることを開始条件とした。これにより、効率面で適切なタイミングで洗浄運転を行うことができる。

さらに、室内制御部１６は、空調運転終了後に開始条件を満たすことなく、洗浄実行タイミングが経過した場合には、空調運転後であるか否かに関わらず、また、開始条件を満たすか否かに関わらず、夜間の所定時刻が経過したことを条件に、洗浄運転を実行することとした。これにより、洗浄待ち期間の終了タイミングが経過する前に、確実に洗浄運転を開始することができる。

実施形態の第１の変形例について説明する。本実施形態においては、洗浄可能タイミングから洗浄実行タイミングの間の期間においては、空調運転の終了後であって、かつ開始条件を満たす場合に洗浄運転を実行することとした。ただし、これらの条件は、必須ではなく、例えば、室内制御部１６は、空調運転終了のタイミングを考慮することなく、開始条件を満たす場合に洗浄運転を実行することとしてもよい。また他の例としては、室内制御部１６は、空調運転終了後であれば開始条件を満たすか否かにかかわらず、洗浄運転を開始することとしてもよい。

第２の変形例としては、本実施形態においては、洗浄運転管理処理は、室内制御部１６が行うこととしたが、洗浄運転管理処理の主体は室内制御部１６に限定されるものではない。他の例としては、室外機２０の室外制御部２８が洗浄運転管理処理を実行してもよい。また、管理処理は、室内制御部１６及び室外制御部２８の協働により実現されてもよい。このように、制御部は、室内制御部１６と室外制御部２８のうち少なくとも一方に対応する。また、１以上の室内機及び１以上の室外機を管理する管理装置を備えた空調システムにおいて、管理装置が、空調システムが備える各室外機を対象として、洗浄運転管理処理を実行してもよい。

第３の変形例としては、洗浄待ち期間は季節に応じて異なっていてもよい。例えば、季節によって塩害の程度が異なることがわかっている場合には、室内制御部１６は、塩害の程度が大きい季節には、塩害の程度が小さい季節に比べて長い期間を洗浄待ち期間として設定してもよい。

第４の変形例としては、洗浄待ち期間は、設置された環境に応じて設定されるものとしてもよい。例えば、室外機２０は、不図示の風速計を備え、室内制御部１６は、例えば、１ヶ月など所定期間において、風速計により検出された風量に応じて、適切な長さの洗浄待ち期間を設定してもよい。また、他の例としては、室内制御部１６は、所定期間において、室外温度や室外湿度などを計測し、計測された室外温度や室外湿度に応じて、適切な長さの洗浄待ち期間を設定してもよい。

さらに、室内制御部１６は、空気調和機１の利用者が所持するスマートフォンなどの携帯機器（不図示）から位置情報を取得してもよい。そして、室内制御部１６は、位置情報と、室内制御部１６に記憶された地図情報とに基づいて、海からの距離を算出し、海からの距離に応じて、洗浄待ち期間を設定してもよい。また、より簡易な構成としては、塩害の多い地域に出荷される空気調和機１に対しては、設置時に、「海岸沿い」、「海岸との間に風を隔てる建物がある」といった選択ボタンを例えばリモコン３０において選択可能としてもよい。この場合、室内制御部１６は、選択された情報に応じて、洗浄待ち期間を設定してもよい。

１空気調和機
１０室内機
１６室内制御部
２０室外機
２２室外熱交換器
２２ｂフィン
２３室外ファン
２８室外制御部

本発明は、室外機及び室内機を有する空気調和機であって、フィンを備えた室外熱交換器と、前記室外熱交換器が備える前記フィンの表面に霜又は氷を付着させる運転を行い、前記運転を開始した後で第１の期間が経過した場合に、前記フィンの表面に霜又は氷を付着させる次の運転を実行するよう制御する制御部とを有する。

本発明は、室外機及び室内機を有する空気調和機であって、フィンを備えた室外熱交換器と、前記室外熱交換器が備える前記フィンの表面に霜又は氷を付着させる運転を行い、前記運転を開始した後で、空調運転の有無に拘わらず時間の経過に応じて積算される期間である第１の期間が経過した場合に、前記フィンの表面に霜又は氷を付着させる次の運転を実行するよう制御する制御部とを有する。

Claims

室外機及び室内機を有する空気調和機であって、
フィンを備えた室外熱交換器と、
前記室外熱交換器が備える前記フィンの表面に霜又は氷を付着させる運転を定期的に実行するよう制御する制御部と
を有する空気調和機。
前記制御部は、前記運転が実行されたタイミングから予め定められた期間が経過する前に、前記フィンの表面に霜又は氷を付着させる、次の運転を実行するように制御する請求項１に記載の空気調和機。
前記制御部は、前記運転が実行され、前記期間が終了する第１のタイミングよりも前の第２のタイミングが経過し、かつ予め定められた開始条件を満たす場合に、前記次の運転を開始するよう制御する請求項２に記載の空気調和機。
前記開始条件は、前記室外機が設置された室外の温度が予め定められた第１の温度閾値未満であることである請求項３に記載の空気調和機。
前記開始条件は、前記室内機が設置された室内の温度が予め定められた第２の温度閾値未満であることである請求項３又は４に記載の空気調和機。
前記制御部は、前記第２のタイミングが経過した後であって、空調運転が行われ、前記空調運転が停止した場合に、前記開始条件を満たすか否かを判定する請求項３乃至５の何れか１項に記載の空気調和機。
前記制御部は、前記開始条件を満たさないと判定した場合に前記開始条件を満たすか否かの判定を定期的に繰り返し、前記開始条件を満たすと判定されることなく、前記第１のタイミングと前記第２のタイミングの間の第３のタイミングが経過した場合に、前記次の運転を実行するよう制御する請求項３乃至６の何れか１項に記載の空気調和機。
前記制御部は、前記開始条件を満たすと判定することなく、前記第３のタイミングが経過した場合に、夜間の所定の時刻に前記次の運転を実行するよう制御する請求項７に記載の空気調和機。
前記制御部は、前記室外機が設置された室外の温度に応じて、前記運転中の膨張弁の開度を制御する請求項１乃至８の何れか１項に記載の空気調和機。
前記制御部は、前記運転が開始された場合に、前記運転が完了したか否かに関わらず、前記期間のカウントを開始する請求項３に記載の空気調和機。
前記制御部は、前記運転を終了した後に、室外ファンを動作させることにより、前記フィンを乾燥させるよう前記室外ファンを制御する請求項１乃至１０の何れか１項に記載の空気調和機。