JP4507906B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、除霜制御を搭載した空気調和機に関する。

従来、空気調和機の暖房運転において、室内熱交換器温度が予め設定された過負荷保護
動作開始温度まで上昇すると室外送風機の運転を停止し、過負荷保護動作解除温度まで降下すると室外送風機の運転を再開する過負荷保護機能を備えたものがあった。
たとえば、特許文献１に記載の発明に係る空気調和機の除霜制御装置では、暖房運転時
の過負荷保護動作中に室外送風機が停止するため蒸発圧力が著しく低下し氷点下の低温となるために、室外熱交換器に付着している多量の凝縮水が凍りつくことから、過負荷保護動作中の室外送風機の停止時間を積算し、積算値が所定値に達したら除霜運転を行うようにしている。
この構成により、過負荷保護動作中に積算された室外送風機の停止時間が所定値に達す
ると除霜運転が行われるので、室外熱交換器の氷が大きく成長する前に溶かすことができていた。
以下に、従来の空気調和機の除霜制御装置について説明する。
図８は従来の空気調和機である。１は圧縮機、２は四方弁、３は室外熱交換器、４はキ
ャピラリーチューブ等を用いた減圧器、５は室内熱交換器で、暖房運転時の冷媒は１、２、５、４、３の順に流れ、再度、四方弁２を経由して圧縮機１に戻るようになっている。６は室外熱交換器３等を空冷する室外送風機、７は室内熱交換器５によって熱交換され
た空気を室内へ送出するための室内送風機、８は圧縮機１、四方弁２、室外送風機６等を制御する室外機制御部、９は室内送風機７の他、図示されてない風向調節装置等を制御する室内機制御部である。
なお、室外機制御部８には図示されてない温度センサにより検出される外気温度、室外
熱交換器３の温度、圧力センサ１０により検出される高圧圧力、図示されてない電流センサにより検出される入力電流等に関する情報がＡ／Ｄ変換部１１を介して入力され、また、室内機制御部９には温度センサ１２により検出される室内温度、温度センサ１３により検出される室内熱交換器５の温度等に関する情報がＡ／Ｄ変換部１４を介して入力されるようになっている。
暖房運転では室内熱交換器５の温度が予め設定された過負荷保護動作開始温度まで上昇
すると室外送風機６の運転を停止し、また、室内熱交換器５の温度が過負荷保護動作解除温度まで降下すると室外送風機６の運転を再開させるという過負荷保護動作を繰り返すことにより室外熱交換器３の結氷拡大を防止するようになっているが、過負荷保護動作における室外送風機６の停止時間を積算させ、その積算値が所定値に達したら除霜運転に移行させるようになっている。
外気温度がある程度以上に高くなっている時に除霜運転が行われると、室外熱交換器３
に着霜していないため圧縮機１の入口側に許容値を超える無理な圧力が加わる恐れがある。
そこで、従来例ではこのような不具合を無くすために除霜運転中の入力電流を検出し、
その値が所定値を超えたら除霜運転を終了させるようになっている。
また、除霜運転が終了したら、室外送風機６の停止時間の積算値をゼロに戻し、次の積
算に備えるようになっている。
特開平７−５５２２２号公報

しかしながら、前記従来の構成では、過負荷保護動作の時間を積算することのみで除霜運転に突入してしまうことから、室外熱交換器３が氷結していない場合においても除霜運転を行い、圧縮機１に無理な圧力が一時的に加わり圧縮機の寿命を短くしてしまう恐れがあった。
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、暖房運転時の過負荷保護動作の時間が所定の時間を超えた場合にのみ積算することにより、室外熱交換器３に霜が着いていない時の除霜を防止させることができる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、一定速圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、減圧器と、室内熱交換器と、前記室内熱交換器の温度を検出する室内熱交温度検出手段と、室外送風機と、暖房運転中に前記室内熱交温度検出手段で検出される温度が、予め設定された過負荷保護動作開始温度まで上昇すると前記室外送風機の運転を停止し、過負荷保護動作解除温度まで降下すると前記室外送風機の運転を再開する過負荷保護装置と、過負荷保護動作中の前記室外送風機の停止時間を算出する室外送風機停止時間算出手段とを備え、前記室外送風機停止時間算出手段が算出した室外送風機停止時間と、予め設定された所定の時間（Ｔ１）とを比較し、前記室外送風機停止時間が、予め設定された所定の時間（Ｔ１）よりも長い場合にのみ、過負荷保護動作時間を積算して過負荷保護動作積算時間（Ｔ２）を算出し、過負荷保護動作積算時間（Ｔ２）が予め設定された積算時間（ＪＯＳＯ＿ＩＮ）に達したら、除霜運転制御装置により除霜運転を開始し、前記室外送風機停止時間が、予め設定された所定の時間（Ｔ１）よりも短い場合には、前記過負荷保護動作積算時間（Ｔ２）をリセットすることにより、前記室外熱交換器に霜が着いていない場合等の無駄な除霜運転により圧縮機を傷めることなく常に効果的に除霜運転させることができる。

本発明の空気調和機は、暖房運転時の過負荷条件においても室外熱交換器に霜が着いていない場合等の無駄な除霜運転を行うことなく常に効果的に除霜運転させることができる。

第１の発明は、一定速圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、減圧器と、室内熱交換器と、前記室内熱交換器の温度を検出する室内熱交温度検出手段と、室外送風機と、暖房運転中に前記室内熱交温度検出手段で検出される温度が、予め設定された過負荷保護動作開始温度まで上昇すると前記室外送風機の運転を停止し、過負荷保護動作解除温度まで降下すると前記室外送風機の運転を再開する過負荷保護装置と、過負荷保護動作中の前記室外送風機の停止時間を算出する室外送風機停止時間算出手段とを備え、前記室外送風機停止時間算出手段が算出した室外送風機停止時間と、予め設定された所定の時間（Ｔ１）とを比較し、前記室外送風機停止時間が、予め設定された所定の時間（Ｔ１）よりも長い場合にのみ、過負荷保護動作時間を積算して過負荷保護動作積算時間（Ｔ２）を算出し、過負荷保護動作積算時間（Ｔ２）が予め設定された積算時間（ＪＯＳＯ＿ＩＮ）に達したら、除霜運転制御装置により除霜運転を開始し、前記室外送風機停止時間が、予め設定された所定の時間（Ｔ１）よりも短い場合には、前記過負荷保護動作積算時間（Ｔ２）をリセットすることにより、室外熱交換器に霜が着いていない場合等の無駄な除霜運転により圧縮機を傷めることなく常に効果的に除霜運転させることができる空気調和機を提供することができる。

また、前記室外送風機停止時間が、予め設定された所定の時間（Ｔ１）よりも短い場合には、前記過負荷保護動作積算時間（Ｔ２）をリセットすることにより、より確実に室外熱交換器に霜が着いていない場合等の無駄な除霜運転を防止させることができる。

第２の発明は、除霜運転開始を、過負荷保護動作積算時間（Ｔ２）が予め設定された積算時間に達した後に、室内熱交換器温度（Ｔｃ）が前記過負荷保護動作解除温度（Ｔｃ２）へ降下した時まで待機させることにより、除霜運転開始時の四方弁切り替え音を低減し、且つより確実に室外熱交換器に霜が着いていない場合等の無駄な除霜運転を防止させることができる。
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は第１の実施の形態における空気調和機の除霜制御装置の一例であり、図２は第１の実施の形態における空気調和機の除霜制御運転時のフローを示す。本発明の一実施例において、前述従来例について説明した構成部分と同じ部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
図１において、２１は室内熱交換器温度検出手段であり、２２は室内熱交換器検出手段２１で検出した室内熱交換器温度の高低により室外送風機６を運転，停止させる過負荷保護装置であり、２３は室外送風機６が停止した時間を算出する室外送風機停止時間算出手段であり２４は室外送風機停止時間算出手段２３が算出した室外送風機の停止時間の長短により累積可否を判断する比較手段、２５は比較手段２４で累積可と判断された場合にのみ室外送風機停止時間を累積する過負荷保護動作積算手段であり、２６は過負荷保護動作積算手段２５が積算した時間が規定値を超えた場合に除霜運転を開始する除霜運転制御装置である。以上のように構成された空気調和機の除霜制御装置について、以下その動作を説明する。
暖房運転時、一定速圧縮機１から吐出した高圧ガス冷媒は室内熱交換器５で室内送風機７により熱交換されて液化し、減圧器４で減圧された後に室外熱交換器３で室外送風機６により熱交換されて低圧ガス化して再度圧縮機１へ戻る。このとき、室内側および室外側の負荷により室外送風機６が運転，停止を行い、室内熱交換器５の温度を所定の温度へ保つため、常に快適な空調状態に保っている。負荷変動により室内側または、室外側の温度が上昇した場合には、室外送風機６が停止し続け、停止時間の累積により除霜運転に突入することとなるが、詳細な動作については、図２の除霜運転突入時のフローチャートを参照しながら説明する。
ＳＴＥＰ１で暖房運転を開始しＳＴＥＰ２で通常運転している。
ＳＴＥＰ３で過負荷制御突入判定を行い室内熱交温度検出手段２１が検出した室内熱交
温度（Ｔｃ）が所定の温度（Ｔｃ１）以上となった場合はＳＴＥＰ４へ進み、そうでなければＳＴＥＰ２へ戻る。
ＳＴＥＰ４では過負荷保護装置２２により室外送風機６を停止し、ＳＴＥＰ５で過負荷
制御タイマ（Ｔｉｍｅ）をリセットしＳＴＥＰ６で過負荷制御タイマをスタートする。
ＳＴＥＰ７では過負荷保護動作積算手段２５により過負荷制御タイマ（Ｔｉｍｅ）が所
定の時間（Ｔ１）以上であればＳＴＥＰ８へ進み、そうでなければＳＴＥＰ９へ進む。ＳＴＥＰ８では過負荷保護動作積算手段２５により過負荷制御積算タイマ（Ｔ２）に過負荷制御タイマを積算し、ＳＴＥＰ１１では過負荷制御積算タイマをスタートする。
一方、ＳＴＥＰ９では過負荷制御解除判定を行い室内熱交温度検出手段２１が検出した
室内熱交温度（Ｔｃ）が所定の温度（Ｔｃ２）未満となった場合はＳＴＥＰ１０にて室外送風機６の運転を再開した後にＳＴＥＰ２へ戻り、そうでなければＳＴＥＰ７へ戻る。
ＳＴＥＰ１２では除霜運転制御装置２６により過負荷制御積算時間（Ｔ２）による除霜判定を行い、過負荷制御積算時間（Ｔ２）が所定の時間（ＪＯＳＯ−ＩＮ）以上であれば、ＳＴＥＰ１３へ進み、そうでなければＳＴＥＰ１４へ進む。
ＳＴＥＰ１３では除霜運転を開始し、ＳＴＥＰ１５では過負荷制御積算時間（Ｔ２）を
リセットする。
ＳＴＥＰ１６で除霜運転が終了した段階でＳＴＥＰ２へ戻る。
一方、ＳＴＥＰ１４では過負荷制御解除判定を行い室内熱交温度検出手段２１が検出し
た室内熱交温度（Ｔｃ）が所定の温度（Ｔｃ２）未満となった場合はＳＴＥＰ１０にて室外送風機６の運転を再開した後にＳＴＥＰ２へ戻り、そうでなければＳＴＥＰ１２へ戻る。
以上のサイクルを繰り返すことにより、暖房運転時の過負荷条件においても室外熱交換
器３に霜が着いていない場合等の無駄な除霜運転を行うことなく常に効果的に除霜運転させることができることから、いかなる条件においても最適空間を実現する空気調和機を提供することができる。
（実施の形態２）
図３は第２の実施の形態における空気調和機の露付運転時のフローを示す。
基本動作については、第１の実施の形態と同様の動作を行うが、過負荷制御タイマ（Ｔｉｍｅ）が所定の時間（Ｔ１）未満であり、かつ過負荷制御解除条件を満たした場合、過負荷制御積算時間（Ｔ２）をリセットするものである。
この構成により第１の実施の形態と比べても、室外熱交換器３に霜が着いていない場合
には除霜運転に突入し難い仕様としている。
（実施の形態３）
図４は第３の実施の形態における空気調和機の露付運転時のフローを示す。
基本動作については、第１の実施の形態と同様の動作を行うが、除霜運転の開始を過負荷制御が解除するタイミングにあわせたものである。
この構成により第１の実施の形態と比べても、室外熱交換器３に霜が着いていない場合には除霜運転に突入し難い仕様としており、且つ除霜運転突入時の四方弁２切り替え音の低減効果を図っている。
（実施の形態４）
図５は第４の実施の形態における空気調和機の露付運転時のフローを示す。基本動作については、第１の実施の形態と同様の動作を行うが、暖房運転開始から所定の時間（Ｆｈｔ）は過負荷保護の積算を行わないようにしたものである。
この構成により第１の実施の形態と比べても、室外熱交換器３に霜が着いていない場合には除霜運転に突入し難い仕様としている。
（実施の形態５）
図６は第５の実施の形態における空気調和機の露付運転時のフローを示す。
基本動作については、第１の実施の形態と同様の動作を行うが、過負荷制御タイマ（Ｔｉｍｅ）が所定の時間（Ｔ１）以上となり、且つ室外熱交温度検出手段２７が検出する室外熱交温度（Ｔｅ）が所定の温度（Ｔｅ１）未満の場合のみ過負荷制御時間を積算するようにしたものである。
この構成により第１の実施の形態と比べても、室外熱交換器３に霜が着いていない場合には除霜運転に突入し難い仕様としている。
（実施の形態６）
図７は第６の実施の形態における空気調和機の露付運転時のフローを示す。
基本動作については、第１の実施の形態と同様の動作を行うが、過負荷制御が解除したときに室外熱交温度検出手段２７が検出する室外熱交温度（Ｔｅ）が所定の温度（Ｔｅ１）以上の場合、過負荷制御積算時間（Ｔ２）をリセットするものである。
この構成により第１の実施の形態と比べても、室外熱交換器３に霜が着いていない場合には除霜運転に突入し難い仕様としている。

以上のように、本発明の空気調和機の除霜制御装置は、暖房運転時の過負荷条件においても室外熱交換器に霜が着いていない場合等の無駄な除霜運転を行うことなく常に効果的に除霜運転させることができることから、空気調和機のみならず、冷蔵庫や除湿機の冷凍サイクルにも適用できる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の除霜制御装置の構成図 本発明の実施の形態１における空気調和機の除霜制御時のフローチャート 本発明の実施の形態２における空気調和機の除霜制御時のフローチャート 本発明の実施の形態３における空気調和機の除霜制御時のフローチャート 本発明の実施の形態４における空気調和機の除霜制御時のフローチャート 本発明の実施の形態５における空気調和機の除霜制御時のフローチャート 本発明の実施の形態６における空気調和機の除霜制御時のフローチャート 従来の空気調和機の除霜制御装置の構成図

１ 圧縮機（一定速圧縮機）
２ 四方弁
３ 室外熱交換器
４ 減圧器
５ 室内熱交換器
６ 室外送風機
７ 室内送風機
８ 室外機制御部
９ 室内機制御部
１０ 圧力センサー
１１ Ａ／Ｄ変換部
１２ 室内温度センサー
１３ 室内熱交温度センサー
１４ Ａ／Ｄ変換部
２１ 室内熱交温度検出手段
２２ 過負荷保護装置
２３ 室外送風機停止時間算出手段
２４ 比較手段
２５ 過負荷保護動作積算手段
２６ 除霜運転制御装置
２７ 室外熱交温度検出手段
Ｔｃ 室内熱交温度
Ｔｃ１ 過負荷制御突入時の所定の室内熱交温度
Ｔｃ２ 過負荷制御解除時の所定の室内熱交温度
Ｔｉｍｅ 過負荷制御タイマ
Ｔ１ 過負荷制御積算のための所定の時間
Ｔ２ 過負荷制御積算時間
ＪＯＳＯ−ＩＮ 除霜制御突入判定時間
Ｔｅ 室外熱交温度
Ｔｅ１ 過負荷制御積算のための所定の室外熱交温度

Claims (2)

1. 一定速圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、減圧器と、室内熱交換器と、前記室内熱交換器の温度を検出する室内熱交温度検出手段と、室外送風機と、暖房運転中に前記室内熱交温度検出手段で検出される温度が、予め設定された過負荷保護動作開始温度まで上昇すると前記室外送風機の運転を停止し、過負荷保護動作解除温度まで降下すると前記室外送風機の運転を再開する過負荷保護装置と、過負荷保護動作中の前記室外送風機の停止時間を算出する室外送風機停止時間算出手段とを備え、前記室外送風機停止時間算出手段が算出した室外送風機停止時間と、予め設定された所定の時間（Ｔ１）とを比較し、前記室外送風機停止時間が、予め設定された所定の時間（Ｔ１）よりも長い場合にのみ、過負荷保護動作時間を積算して過負荷保護動作積算時間（Ｔ２）を算出し、過負荷保護動作積算時間（Ｔ２）が予め設定された積算時間（ＪＯＳＯ＿ＩＮ）に達したら、除霜運転制御装置により除霜運転を開始し、前記室外送風機停止時間が、予め設定された所定の時間（Ｔ１）よりも短い場合には、前記過負荷保護動作積算時間（Ｔ２）をリセットすることを特徴とした空気調和機。
2. 除霜運転開始を、過負荷保護動作積算時間（Ｔ２）が予め設定された積算時間に達した後に、室内熱交換器温度（Ｔｃ）が前記過負荷保護動作解除温度（Ｔｃ２）へ降下した時まで待機させることを特徴とする、請求項１に記載の空気調和機。

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