JP6768546B2 - 空気調和機 - Google Patents

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Description

本発明は、空調を行う空気調和機に関する。
室外熱交換器に付着した霜を溶かす除霜運転に関して、例えば、特許文献1に記載の技術が知られている。すなわち、特許文献1には、「室外ファンモータ7の駆動電流値が所定の値を超える状態が、所定の時間にわたって継続することを、除霜運転開始の条件のうちの一つとする」ことが記載されている。
特許第5306007号公報
特許文献1には、前記したように、除霜運転開始の条件については記載されているが、除霜運転終了の条件については記載されていない。なお、従来は、室外熱交換器にサーミスタを設置し、その検出値が所定値以上になった場合に除霜運転を終了するようにしていた。
しかしながら、例えば、寒冷地では、前記したサーミスタの検出値が冷たい外気の影響で低くなりやすく、室外熱交換器の霜が溶けた状態であっても、除霜運転が継続される可能性がある。このように除霜運転が無駄に長時間行われると、暖房運転が中断される時間が長くなるため、空調の快適性が損われるという事情がある。
そこで、本発明は、快適性の高い空気調和機を提供することを課題とする。
前記課題を解決するために、本発明に係る空気調和機は、除霜運転の少なくとも一部の期間で室外ファンモータを所定の回転速度で駆動したときの前記室外ファンモータの電流値が第1電流閾値以下である場合、除霜運転を終了する制御部を備え、前記制御部は、除霜運転の開始時から第1所定時間が経過するまでは前記室外ファンモータを停止状態とし、除霜運転の開始時から前記第1所定時間が経過した後、前記室外ファンモータを前記所定の回転速度で駆動したときの前記室外ファンモータの電流値が前記第1電流閾値以下である場合、除霜運転を終了し、除霜運転の開始時から前記第1所定時間が経過する前であっても、室外熱交換器の温度が所定の温度閾値に達した場合、前記室外ファンモータを前記所定の回転速度で駆動し、前記室外ファンモータの電流値が前記第1電流閾値以下であるとき、除霜運転を終了することを特徴とする。
本発明によれば、快適性の高い空気調和機を提供できる。
本発明の第1実施形態に係る空気調和機の構成図である。 本発明の第1実施形態に係る空気調和機の制御部が実行する処理を示すフローチャートである。 本発明の第1実施形態に係る空気調和機の制御に関するタイムチャートである。 本発明の第2実施形態に係る空気調和機の制御部が実行する処理を示すフローチャートである。 本発明の第2実施形態に係る空気調和機の制御に関するタイムチャートである。 本発明の第3実施形態に係る空気調和機の制御部が実行する処理を示すフローチャートである。 本発明の第3実施形態に係る空気調和機の制御に関するタイムチャートである。 本発明の第4実施形態に係る空気調和機の制御部が実行する処理を示すフローチャートである。 本発明の第4実施形態に係る空気調和機の制御に関するタイムチャートである。 本発明の第5実施形態に係る空気調和機の制御部が実行する処理を示すフローチャートである。 本発明の第5実施形態に係る空気調和機の制御に関するタイムチャートである。
≪第1実施形態≫
<空気調和機の構成>
図1は、第1実施形態に係る空気調和機10の構成図である。
なお、図1の実線矢印は、暖房運転時に冷媒が流れる向きを示している。また、図1の破線矢印は、冷房運転時や除霜運転時に冷媒が流れる向きを示している。
空気調和機10は、空調を行う機器である。図1に示すように、空気調和機10は、圧縮機11と、室外ファン12と、室外熱交換器13と、四方弁14と、膨張弁15と、室内ファン16と、室内熱交換器17と、を備えている。そして、圧縮機11、室外熱交換器13、膨張弁15、及び室内熱交換器17が、四方弁14を介して環状に順次接続されてなる冷媒回路Qにおいて、ヒートポンプサイクルで冷媒が循環するようになっている。
また、空気調和機10は、前記した構成の他に、サーミスタ18と、電流検出器19と、室外制御回路21と、室内制御回路22と、を備えている。
図1に示す例では、圧縮機11、室外ファン12、室外熱交換器13、四方弁14、膨張弁15、サーミスタ18、電流検出器19、及び室外制御回路21が室外機Goに設置されている。また、室内ファン16、室内熱交換器17、及び室内制御回路22が室内機Giに設置されている。
圧縮機11は、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機器である。なお、図1では図示を省略しているが、圧縮機11の吸込側には、気液分離器(アキュムレータともいう)が設置されている。
室外ファン12は、室外熱交換器13に外気を送り込むファンであり、室外熱交換器13の付近に設置されている。図1に示すように、室外ファン12は、室外ファンモータ12aを有している。
室外熱交換器13は、その伝熱管(図示せず)を通流する冷媒と、室外ファン12によって送り込まれる外気と、の間で熱交換が行われる熱交換器である。
四方弁14は、冷媒回路Qにおいて冷媒が流れる向きを切り換える弁である。すなわち、冷房運転時には、室外熱交換器13を凝縮器として機能させ、室内熱交換器17を蒸発器として機能させるように四方弁14が制御される。
なお、暖房運転時には、室内熱交換器17を凝縮器として機能させ、室外熱交換器13を蒸発器として機能させるように四方弁14が制御される。
また、暖房運転の継続時間が長くなるにつれて、室外熱交換器13が着霜し、その熱交換性能が低下することが多い。したがって、室外熱交換器13に付着した霜を溶かすために、除霜運転が行われる。除霜運転時には、室外熱交換器13を凝縮器として機能させ、室内熱交換器17を蒸発器として機能させるように(つまり、冷房運転時と同様に)四方弁14が制御される。
膨張弁15は、前記した「凝縮器」(室外熱交換器13又は室内熱交換器17)において凝縮した冷媒を減圧する弁である。
室内ファン16は、被空調空間の空気を室内熱交換器17に送り込むファンであり、室内熱交換器17の付近に設置されている。図1に示すように、室内ファン16は、室内ファンモータ16aを有している。
室内熱交換器17は、その伝熱管(図示せず)を通流する冷媒と、室内ファン16によって送り込まれる空気と、の間で熱交換が行われる熱交換器である。
サーミスタ18は、室外熱交換器13の温度を検出するセンサであり、室外熱交換器13に設置されている。
電流検出器19は、室外ファンモータ12aに流れる電流を検出するものである。このような電流検出器19として、例えば、シャント抵抗を用いることができるが、これに限定されるものではない。
室外制御回路21は、サーミスタ18及び電流検出器19を含む各センサの検出値や、リモコン(図示せず)の操作による所定の信号に基づいて、圧縮機11、四方弁14、膨張弁15等を制御する。
室内制御回路22は、室外制御回路21との間で通信を行いつつ、室内ファン16等を制御する。
以下では、室外制御回路21及び室内制御回路22を「制御部20」という。
<制御部の処理>
図2は、制御部20が実行する処理を示すフローチャートである(適宜、図1を参照)。
なお、図2の「START」時に暖房運転が開始されたものとする。また、室外ファンモータ12aの電流値(つまり、電流検出器19の検出値)を「モータ電流」という。
ステップS101において制御部20は、暖房運転開始時のモータ電流に基づいて、電流の閾値Ip(第1電流閾値)を設定する。より詳しく説明すると、制御部20は、暖房運転の開始時に室外ファンモータ12aを所定の回転速度N1で駆動したときのモータ電流に基づいて、電流の閾値Ipを設定する。この閾値Ipは、除霜運転を終了するか否かの判定基準となる閾値であり、後記するステップS107の判定処理で用いられる。
図3は、空気調和機10の制御に関するタイムチャートである。
図3の上から順に、室外ファン12の稼動状態(稼動/停止)、室外ファンモータ12aの回転速度(指令値)、モータ電流(電流検出器19の検出値)、及び室外熱交換器13の温度(サーミスタ18の検出値)を示している。
なお、図3に示す「室外ファンの稼動状態」の斜線部分は、室外ファンモータ12aを通常の回転速度N2よりも小さい回転速度N1で駆動しているときの時間帯(時刻t1〜t2、時刻t5〜t6)を示している。この回転速度N1で室外ファンモータ12aを駆動させているときに、前記した閾値Ipの設定(図2のS101)や、除霜運転を終了するか否かの判定(S107)が行われる。
図3に示す例では、暖房運転の開始直後の時刻t1〜t2において室外ファンモータ12aを回転速度N1で回転させたとき、電流値I1のモータ電流が流れている。図2のステップS101において制御部20は、この電流値I1以上の所定値を閾値Ipとして設定する。
なお、図2では省略しているが、ステップS101の処理が実行された後、ステップS102の除霜開始条件が成立するまでは、暖房運転が継続される。この暖房運転中、室外ファンモータ12aは、通常の回転速度N2で駆動される(図3の時刻t2〜t3)。
図2のステップS102において制御部20は、除霜開始条件が成立しているか否かを判定する。例えば、外気が低温多湿のときに暖房運転を行うと、蒸発器として機能する室外熱交換器13が着霜し、さらに霜が成長するため、室外熱交換器13の熱交換性能が徐々に低下する。そこで、室外熱交換器13に付着した霜を溶かして、その熱交換性能を回復するために、除霜運転を行うようにしている。
なお、ステップS102の「除霜開始条件」として、例えば、室外熱交換器13の温度が所定値以下である、という条件が用いてもよいし、暖房運転の継続時間が所定時間以上であるという条件をさらに追加してもよい。
ステップS102において除霜開始条件が成立していない場合(S102:No)、制御部20は暖房運転を継続しつつ、ステップS102の判定処理を繰り返す。一方、除霜開始条件が成立した場合(S102:Yes)、制御部20の処理はステップS103に進む。
ステップS103において制御部20は、除霜運転を開始する。すなわち、制御部20は、圧縮機11をいったん停止し、室外熱交換器13を凝縮器として機能させ、室内熱交換器17を蒸発器として機能させるように四方弁14を切り替えた後、圧縮機11を再び駆動する。これによって、室外熱交換器13の伝熱管に高温の冷媒が流れるため、室外熱交換器13に付着した霜が徐々に溶けていく。
ステップS104において制御部20は、室外ファン12を停止させる。冷たい外気を室外熱交換器13に送り込まないようにするためである。
ステップS105において制御部20は、除霜運転の開始時から所定時間Δta(第1所定時間)が経過したか否かを判定する。この所定時間Δtaは、除霜運転中に室外ファン12を停止状態で維持する時間であり、予め設定されている。
ステップS105において除霜運転の開始時から所定時間Δtaが経過していない場合(S105:No)、制御部20の処理はステップS104に戻る。このように、除霜運転の開始時から所定時間Δtaが経過するまでは室外ファン12を停止状態とすることで、室外熱交換器13に冷たい外気が送り込まれることを抑制できる。したがって、室外熱交換器13に付着した霜が溶けやすくなり、除霜運転に要する時間を短縮できる。
一方、ステップS105において除霜運転の開始時から所定時間Δtaが経過した場合(S105:Yes)、制御部20の処理はステップS106に進む。
ステップS106において制御部20は、室外ファン12を所定の回転速度N1で駆動する。つまり、制御部20は、除霜運転の開始時から所定時間Δtaの経過後に(S105:Yes)、室外ファンモータ12aを所定の回転速度N1で駆動する。この回転速度N1は、モータ電流に基づいて除霜運転を終了すべきか否かを判定する際の室外ファンモータ12aの回転速度(指令値)であり、予め設定されている。なお、室外熱交換器13の温度上昇を妨げないように、暖房運転における通常の回転速度N2(図3参照)よりも回転速度N1を小さい値に設定することが望ましい。
ちなみに、ステップS101において電流の閾値Ipを設定する際にも、前記したように、回転速度N1で室外ファンモータ12aが駆動される(図3の時刻t1〜t2)。これは、室外熱交換器13が着霜していない状態を基準として、閾値Ipを適切な大きさに設定するためである。例えば、降雪時、室外熱交換器13に直接、雪が吹き込まないようにする防雪フード(図示せず)が室外機Goに設置されていると、防雪フードがない状態に比べて室外機Goの通風抵抗が大きくなるため、室外ファンモータ12aのモータ電流も大きくなりやすい。本実施形態では、暖房運転を開始するたびに電流の閾値Ipが設定されるため(S101)、防雪フード等の有無に関わらず、閾値Ipを適切な大きさに設定できる。
次に、ステップS107において制御部20は、モータ電流Iが閾値Ip以下であるか否かを判定する。すなわち、制御部20は、電流検出器19によって検出される室外ファンモータ12aの電流値が、所定の閾値Ip以下であるか否かを判定する。
なお、ステップS107におけるモータ電流Iは、回転速度N1(指令値)でモータを駆動し始めてから所定時間(例えば、数秒〜数十秒:図3のt5〜t6)が経過したときのモータ電流であってもよいし、また、前記した所定時間におけるモータ電流の平均値であってもよい。
ステップS107においてモータ電流Iが閾値Ip以下である場合(S107:Yes)、制御部20の処理はステップS108に進む。例えば、室外熱交換器13に付着していた霜が溶けて、室外ファンモータ12aの負荷が小さくなると、モータ電流が閾値Ip以下になる。
ステップS108において制御部20は除霜運転を終了する。そして、図2では省略したが、除霜運転の終了後、暖房運転が再び行われる。
図3に示す例では、時刻t3において制御部20が室外ファン12を停止させ、時刻t3〜t6において除霜運転が行われている。また、時刻t4付近で室外熱交換器13の霜がほとんど溶けて、その後は室外熱交換器13の温度が上昇している。
そして、時刻t3から所定時間Δtaが経過した後、時刻t5〜t6において回転速度N1で室外ファンモータ12aが駆動したときの電流値I1が閾値Ip以下になっている(図2のS106、S107:Yes)。この時刻t5〜t6では、室外熱交換器13の霜がほとんど溶けて、室外ファンモータ12aの負荷が比較的小さくなっているからである。このように、本実施形態によれば、室外ファンモータ12aのモータ電流に基づいて、除霜運転を適切なタイミングで終了させることができる。
再び、図2に戻って説明を続ける。
ステップS107においてモータ電流Iが閾値Ipよりも大きい場合(S107:No)、制御部20の処理はステップS104に戻る。例えば、室外熱交換器13に付着した霜が多く溶けにくいときには、室外機Goの通風抵抗が下がるまでに所定の時間を要する。その結果、室外ファン12の停止時から所定時間Δtaが経過しても(S105:Yes)、霜の影響で室外ファンモータ12aの負荷が大きい状態が継続し、モータ電流Iが閾値Ipよりも大きくなる(S107:No)。この場合、制御部20は、室外ファン12をいったん停止させ(S104)、さらに、室外ファン12の再度の停止時から所定時間Δtaが経過したか否かを判定する(S105)。そして、室外ファン12の再度の停止時から所定時間Δtaが経過した場合(S105:Yes)、制御部20は、室外ファン12を回転速度N1で再び駆動して(S106)、モータ電流Iに基づく判定を行う(S107)。
<効果>
第1実施形態によれば、室外ファンモータ12aのモータ電流Iが閾値Ip以下である場合(S107:Yes)、除霜運転が終了される(S108)。前記したように、室外熱交換器13の除霜が進むにつれて、室外ファンモータ12aの負荷が小さくなるため、それに伴ってモータ電流Iも小さくなる。したがって、第1実施形態によれば、室外熱交換器13の霜が溶け切った後も除霜運転が無駄に継続されることを防止できる。つまり、除霜運転を適切なタイミングで終了し、暖房運転を早期に再開できるため、従来よりも空気調和機10の快適性を高めることができる。
また、室外熱交換器13が着霜していない状態の暖房運転開始時に、制御部20が室外ファンモータ12aを回転速度N1で駆動し、そのときのモータ電流に基づいて閾値Ipが設定される(S101)。したがって、室外機Goの設置条件や防雪フード(図示せず)の有無に関わらず、閾値Ipを適切な値に設定できる。
また、除霜運転を開始してから所定時間Δtaの間は、制御部20が室外ファン12を停止させる(S105:No、S104)。つまり、所定時間Δtaの間は冷たい外気が室外熱交換器13に送り込まれないため、除霜運転に要する時間を短縮できる。
≪第2実施形態≫
第2実施形態は、除霜運転の開始時から所定時間Δtaが経過する前であっても、室外熱交換器13の温度が所定温度に達した場合、モータ電流に基づく判定処理を行う点が第1実施形態とは異なっている。なお、その他(空気調和機10の構成等:図1参照)については、第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
図4は、第2実施形態に係る空気調和機10の制御部20が実行する処理を示すフローチャートである。なお、第1実施形態(図2参照)と同様の処理には、同一のステップ番号を付している。
ステップS104において室外ファン12を停止し、さらに、ステップS105において除霜運転の開始時から所定時間Δtaが経過していない場合(S105:No)、制御部20の処理はステップS201に進む。
ステップS201において制御部20は、室外熱交換器13の温度T(つまり、サーミスタ18の検出値)が所定の温度閾値Ts以上であるか否かを判定する。この温度閾値Tsは、モータ電流に基づくステップS107の処理を行うか否かの判定基準となる閾値であり、予め設定されている。例えば、室外熱交換器13に付着した霜がほとんど溶けて、室外熱交換器13の温度が上昇しているときの所定の温度が、温度閾値Tsとして予め設定されている。
ステップS201において室外熱交換器13の温度Tが温度閾値Ts以上である場合(S201:Yes)、制御部20は、ステップS106において室外ファンモータ12aを回転速度N1で駆動する。つまり、除霜運転の開始時から所定時間Δtaが経過する前であっても(S105:No)、室外熱交換器13の温度Tが所定の温度閾値Tsに達した場合(S201:Yes)、制御部20は、室外ファンモータ12aを所定の回転速度N1で駆動する(S106)。そして、制御部20は、モータ電流Iの大きさに基づいて、除霜運転を終了すべきか否かを判定する(S107、S108)。
ちなみに、除霜運転の開始時から所定時間Δtaが経過した場合において(S105:Yes)、モータ電流Iが閾値Ip以下であったとき(S107)、その時点での室外熱交換器13の温度Tが温度閾値Ts未満であることもある。このような場合であっても、制御部20は、除霜運転を終了する(S108)。例えば、冷たい外気の影響等で室外熱交換器13の温度が比較的低くても、ステップS107の判定条件が満たされたときには(S107:Yes)、室外熱交換器13の霜が既に溶けている場合のため閾値Ipが設定されている。
また、ステップS201において室外熱交換器13の温度Tが温度閾値Ts未満である場合(S201:No)、制御部20の処理はステップS105に戻る。そして、除霜運転の開始時から所定時間Δtaが経過した場合(S105:Yes)、制御部20の処理はステップS106に進む。
図5は、空気調和機10の制御に関するタイムチャートである。
図5に示す例では、除霜運転が開始された時刻t3から所定時間Δtaが経過する前の時刻tsに、室外熱交換器13の温度が温度閾値Tsに達している(図4のS201:Yes)。室外熱交換器13に付着している霜の量が少ないときには、このように、比較的早いタイミングで(時刻t4付近で)霜が溶けきって、室外熱交換器13の温度が上昇することが多い。そして、時刻ts〜t5において室外ファンモータ12aを回転速度N1で駆動したときのモータ電流I(つまり、電流値I1)が閾値Ip以下になっているため(S106、S107:Yes)、時刻t5において除霜運転が終了され(S108)、暖房運転が再び行われている。
<効果>
第2実施形態によれば、除霜運転の開始時から所定時間Δtaが経過する前であっても(S105:No)、室外熱交換器13の温度Tが所定の温度閾値Tsに達している場合には(S201:Yes)、モータ電流に基づく判定処理等が行われる(S106〜S108)。したがって、室外熱交換器13に付着している霜の量が少ないときには、第1実施形態よりも早く除霜運転を終了させることができる。
≪第3実施形態≫
第3実施形態は、室外ファンモータ12aのモータ電流Iに基づく判定処理(2回目以後)を行うトリガとして、室外熱交換器13の温度上昇幅が所定値以上であるという条件を追加している点が、第1実施形態とは異なっている。なお、その他(空気調和機10の構成等:図1参照)については第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
図6は、第3実施形態に係る空気調和機10の制御部20が実行する処理を示すフローチャートである。なお、第1実施形態(図2参照)と同様の処理には、同一のステップ番号を付している。
ステップS102において除霜開始条件が成立した場合(S102:Yes)、制御部20の処理はステップS103aに進む。
ステップS103aにおいて制御部20は、除霜運転を開始するとともに、値nを1に設定する。この値nは、ステップS107においてモータ電流Iが閾値Ipよりも大きい場合にインクリメントされる自然数である(S107:No、S302)。
ステップS104において制御部20は、室外ファン12を停止させる。
次に、ステップS301において制御部20は、前記した値nが2以上であるか否かを判定する。値nが2未満である場合(S301:No)、制御部20の処理はステップS105に進む。つまり、ステップS301において値nが1である場合、制御部20の処理はステップS105に進む。
そして、除霜運転の開始時から所定時間Δtaが経過し(S105:Yes)、室外ファン12を回転速度N1で駆動したときのモータ電流Iが閾値Ipよりも大きい場合(S106、S107:No)、制御部20の処理はステップS302に進む。
ステップS302において制御部20は、値nをインクリメントする。そして、制御部20は、ステップS104において室外ファン12を停止させ、ステップS301の判定処理を再び行う。
このステップS301において値nが2以上である場合(S301:Yes)、制御部20の処理はステップS303に進む。
ステップS303において制御部20は、室外ファン12の停止時(繰り返されるステップS104の処理における直近の停止時)からの室外熱交換器13の温度上昇幅ΔTが、所定値ΔTf以上であるか否かを判定する。この所定値ΔTfは、室外ファン12を回転速度Nで駆動する処理(S106)を再び行うか否かの判定基準となる閾値であり、予め設定されている。例えば、室外熱交換器13に付着した霜が溶けきって、室外熱交換器13の温度が上昇しているときの所定の温度上昇幅が、所定値ΔTとして予め設定されている。
ステップS303において室外熱交換器13の温度上昇幅ΔTが所定値ΔTf未満である場合(S303:No)、制御部20は、ステップS303の判定処理を繰り返す。
一方、ステップS303において室外熱交換器13の温度上昇幅ΔTが所定値ΔTf以上である場合(S303:Yes)、ステップS106において制御部20は、室外ファン12を回転速度N1で駆動し、ステップS107の判定処理を行う。
このように制御部20は、除霜運転中に回転速度N1で駆動したときのモータ電流Iが閾値Ipよりも大きい場合(S107:No)、室外ファンモータ12aをいったん停止させる(S104)。そして、当該停止時からの室外熱交換器13の温度上昇幅ΔTが所定値ΔTf以上になったとき(S303:Yes)、制御部20は、室外ファンモータ12aを回転速度N1で再び駆動し(S106)、除霜運転を終了べきか否かをモータ電流Iに基づいて判定する(S107、S108)。
図7は、空気調和機10の制御に関するタイムチャートである。
図7に示す例では、除霜運転の開始時から所定時間Δtaが経過した後(図6のS105:Yes)、時刻t4〜t5において、室外ファンモータ12aが回転速度N1で駆動されている(S106)。この時刻t4〜t5では、室外熱交換器13に付着した多量の霜がまだ溶けきっていないため、その温度は比較的低い値Tiであり、モータ電流が閾値Ipよりも大きな値になっている(S107:No)。
その後、室外熱交換器13に付着した霜が冷媒の熱で溶けきって、時刻t6以後に室外熱交換器13の温度が急激に上昇している。そして、室外ファンモータ12aを停止させた時刻t5からの温度上昇幅ΔTが、例えば、時刻t7において閾値ΔTfよりも大きくなっている(図6のS303:Yes)。この場合には、除霜によって室外機Goの通風抵抗が小さくなっているため、時刻t7〜t8に室外ファンモータ12aを回転速度N1で駆動したときのモータ電流が、閾値Ip以下になっている(S106、S107:Yes)。そして、時刻t8に除霜運転が終了し(S108)、暖房運転が再開されている。
<効果>
第3実施形態によれば、室外ファンモータ12aの停止時を基準とする室外熱交換器13の温度上昇幅ΔTが所定値ΔTf以上になったとき(S303:Yes)、モータ電流Iに基づく判定処理が再び行われる(S106、S107)。したがって、室外熱交換器13に多量の霜が付着した状態であっても、モータ電流に基づく判定処理(2回目以後)が無駄に多く行われることを防止できる。その結果、除霜運転中、室外ファン12によって室外熱交換器13に冷たい外気が送り込まれる頻度を低減し、ひいては、除霜運転に要する時間を短縮できる。
≪第4実施形態≫
第4実施形態は、除霜運転の継続時間に上限を設けている点が第1実施形態とは異なっているが、その他(空気調和機10の構成等:図1参照)については第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
図8は、第4実施形態に係る空気調和機10の制御部20が実行する処理を示すフローチャートである。なお、第1実施形態(図2参照)と同様の処理には、同一のステップ番号を付している。
ステップS107において、室外ファン12を回転速度N1で駆動したときのモータ電流Iが閾値Ipよりも大きい場合(S107:No)、制御部20の処理はステップS401に進む。
ステップS401において制御部20は、除霜運転の開始時から所定時間Δtb(第2所定時間)が経過したか否かを判定する。この所定時間Δtbは、除霜運転を継続する時間の上限値であり、所定時間Δta(第1所定時間)よりも長い値として、予め設定されている。例えば、室外熱交換器13に付着した所定量の霜を冷媒の熱で溶かすことができ、また、暖房運転の中断によってユーザが不快感を覚えないように、所定時間Δtbが設定されている。
ステップS401において除霜運転の開始時から所定時間Δtbが経過した場合(S401:Yes)、制御部20の処理はステップS108に進む。そして、ステップS108において制御部20は、除霜運転を終了(中止)し、暖房運転を再開する。
一方、ステップS401において除霜運転の開始時から所定時間Δtbが経過していない場合(S401:No)、制御部20の処理はステップS104に進む。この場合には、室外ファン12を所定時間Δtaだけ停止させた後(S104、S105:Yes)、モータ電流Iの大きさに基づいて、除霜運転を終了すべきか否かが判定される(S106〜S108)。
図9は、空気調和機10の制御に関するタイムチャートである。
図9に示す例では、除霜運転が開始された時刻t3から所定時間Δtbが経過した後(図8のS401:Yes)、時刻t8〜t9において制御部20が、モータ電流に基づく判定処理を行い(S106、S107:Yes)、時刻t9に除霜運転を終了している(S108)。なお、図9に示す例では、除霜運転の開始時から所定時間Δtbが経過した時刻t8では、室外熱交換器13に付着した霜が既に溶けきって、その温度が上昇している。
<効果>
第4実施形態によれば、除霜運転の継続時間に上限(所定時間Δtb)を設けることによって、除霜運転が徒に長く行われることを防止できる。つまり、除霜運転の開始時から所定時間Δtb以内に暖房運転が再開されるため(S401:Yes、S108)、第1実施形態よりも空調の快適性をさらに高めることができる。
≪第5実施形態≫
第5実施形態は、強風等の影響でモータ電流Iが異常に高いという判定結果が所定回数繰り返された場合に除霜運転を終了する点が、第4実施形態とは異なっている。なお、その他の点(空気調和機10の構成や所定時間Δtbに基づく制御:図1、図8参照)については、第4実施形態と同様である。したがって、第4実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
図10は、第5実施形態に係る空気調和機10の制御部20が実行する処理を示すフローチャートである。なお、第4実施形態(図8参照)と同様の処理には、同一のステップ番号を付している。
ステップS102において除霜開始条件が成立した場合(S102:Yes)、制御部20の処理はステップS103bに進む。
ステップS103bにおいて制御部20は、除霜運転を開始するとともに、値mを1に設定する。この値mは、後記するステップS501においてモータ電流Iが閾値Iq以上であるという判定結果(S501:Yes)が繰り返されるたびにインクリメントされる自然数である。
室外ファン12の停止後(S104)、除霜運転の開始時から所定時間Δtが経過した場合(S105:Yes)、制御部20は、室外ファン12を回転速度N1で駆動し(S106)、ステップS501の処理に進む。
ステップS501において制御部20は、室外ファンモータ12aのモータ電流Iが所定の閾値Iq(第2電流閾値)以上であるか否かを判定する。この閾値Iqは、モータ電流Iに基づくステップS107の判定処理をいったん保留するか否かの基準となる閾値であり、前記した閾値Ip(第1電流閾値)よりも大きい値として、予め設定されている。例えば、室外機Goに強風が吹き込んでいるときのモータ電流Iに基づいて、閾値Iqが設定されている。
ステップS501においてモータ電流Iが閾値Iq以上である場合(S501:Yes)、制御部20の処理はステップS502に進む。例えば、室外機Goに強風が吹き込んでいるときに室外ファン12を駆動すると、仮に、室外熱交換器13の霜が溶けきっていたとしても、モータ電流Iが異常に高くなることが多い。強風の影響で室外ファン12に大きな負荷が作用するからである。
ステップS502において制御部20は、前記した値mが所定値M以上であるか否かを判定する。この所定値Mは、ステップS501の判定処理を繰り返す回数の上限値であり、予め設定されている。
ステップS502において値mが所定値M未満である場合(S502:No)、制御部20の処理は、ステップS503に進む。
ステップS503において制御部20は、値mをインクリメントし、ステップS104の処理に戻る。そして、制御部20は、室外ファン12を所定時間Δtaだけ停止させた後、回転速度N1で駆動する処理を再び行う(S104〜S106)。
一方、ステップS502において値mが所定値M以上である場合(S502:Yes)、制御部20の処理は、ステップS401に進む。
ステップS401において制御部20は、除霜運転の開始時から所定時間Δtb(第2所定時間)が経過したか否かを判定する。除霜運転の開始時から所定時間Δtbが経過した場合(S401:Yes)、制御部20は除霜運転を終了する(S108)。一方、除霜運転の開始時から所定時間Δtbが経過していない場合(S401:No)、制御部20の処理はステップS104に戻る。
また、ステップS501においてモータ電流Iが閾値Iq未満である場合(S501:No)、制御部20の処理はステップS107に進む。そして、ステップS107においてモータ電流Iが閾値Ip以下である場合(S107:Yes)、制御部20は、除霜運転を終了する(S108)。一方、モータ電流Iが閾値Ipよりも大きい場合(S107:No)、制御部20の処理はステップS401に進む。
図11は、空気調和機10の制御に関するタイムチャートである。
図11に示す例では、時刻t3以後に発生した強風の影響で、室外ファンモータ12aを回転速度N1で駆動したときのモータ電流が異常に高くなっている(時刻t4〜t5、時刻t6〜t7、時刻t8以後の電流値I3)。そして、除霜運転の開始時から所定時間Δtbが経過した時刻t8に除霜運転が終了し(図10のS401:Yes、S108)、暖房運転が再開されている。
なお、時刻t8〜t9において室外ファンモータ12aを回転速度N1で駆動したときの電流値I3も、強風の影響で異常に高くなっている(I3≧Iq)。このような場合、制御部20は、時刻t8〜t9の電流値I3に基づいて閾値Ipを新たに設定せずに、前回(時刻t1〜t2)の電流値I1に基づく閾値Ipを継続して用いることが望ましい。室外機Goに強風が吹き込んでいないときの電流値I1の方が、強風が吹き込んでいるときの電流値I3よりも、閾値Ipの大きさとして適切だからである。つまり、ステップS107(図10参照)で用いられる閾値Ipに上限を設けるようにしてもよい。
<効果>
第5実施形態によれば、除霜運転中、回転速度N1で室外ファンモータ12aを駆動したときのモータ電流Iが閾値Iq以上である(S501:Yes)という結果がM回繰り返された場合において(S502:Yes)、除霜運転の開始時から所定時間Δtbが経過したとき(S401:Yes)、制御部20は除霜運転を終了する(S108)。したがって、回転速度N1で室外ファンモータ12aを駆動したときのモータ電流Iが、強風の影響で異常に高くなったとしても、除霜運転が無駄に長時間行われることを防止できる。
≪変形例≫
以上、本発明に係る空気調和機10について各実施形態により説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、各実施形態では、除霜運転の開始時から所定時間Δtaの経過後に室外ファン12を回転速度N1で駆動する処理(図2のS104〜S106)について説明したが、これに限らない。すなわち、除霜運転の開始直後から室外ファン12を回転速度N1で駆動させてもよい。つまり、除霜運転の少なくとも一部の期間で室外ファン12を回転速度N1で駆動したときのモータ電流に基づいて、制御部20が、除霜運転を終了するか否かを判定するようにしてもよい。
また、各実施形態では、暖房運転の開始時に室外ファン12を回転速度N1で駆動したときのモータ電流に基づいて、閾値Ipを設定する処理(図2のS101)について説明したが、この閾値Ipを固定値としてもよい。
また、各実施形態では、冷媒回路Q(図1参照)が1つの膨張弁15を備える構成について説明したが、これに限らない。例えば、室内機Gi及び室外機Goに一つずつ膨張弁を設けてもよい。また、冷媒の過冷却度を確保するための周知の過冷却器を追加してもよい。
また、各実施形態では、室内機Gi及び室外機Goが一台ずつ設けられる構成について説明したが、これに限らない。すなわち、並列接続された複数台の室内機を設けてもよいし、また、並列接続された複数台の室外機を設けてもよい。
また、第5実施形態では、ステップS501の判定条件が満たされた場合(図10のS501:Yes)、及び、ステップS107の判定条件が満たされない場合(図10のS107:No)の室外ファン12の停止時間Δta(S105)が同一である例について説明したが、これらの停止時間が異なっていてもよい。
また、各実施形態は、適宜組み合わせることができる。例えば、第2実施形態と第4実施形態とを組み合わせてもよいし、また、第3実施形態と第4実施形態とを組み合わせてもよい。
また、各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、前記した機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。
10 空気調和機
11 圧縮機
12 室外ファン
12a 室外ファンモータ
13 室外熱交換器
14 四方弁
15 膨張弁
16 室内ファン
16a 室内ファンモータ
17 室内熱交換器
18 サーミスタ
19 電流検出器
20 制御部
21 室外制御回路(制御部)
22 室内制御回路(制御部)
Go 室外機
Gi 室内機
Q 冷媒回路

Claims (5)

  1. 圧縮機、室外熱交換器、膨張弁、及び室内熱交換器が、四方弁を介して環状に順次接続されてなる冷媒回路と、
    室外ファンモータを有し、前記室外熱交換器に外気を送り込む室外ファンと、
    前記室外熱交換器の除霜を行う除霜運転の少なくとも一部の期間で前記室外ファンモータを所定の回転速度で駆動したときの前記室外ファンモータの電流値が第1電流閾値以下である場合、除霜運転を終了する制御部と、を備え
    前記制御部は、
    除霜運転の開始時から第1所定時間が経過するまでは前記室外ファンモータを停止状態とし、除霜運転の開始時から前記第1所定時間が経過した後、前記室外ファンモータを前記所定の回転速度で駆動したときの前記室外ファンモータの電流値が前記第1電流閾値以下である場合、除霜運転を終了し、
    除霜運転の開始時から前記第1所定時間が経過する前であっても、前記室外熱交換器の温度が所定の温度閾値に達した場合、前記室外ファンモータを前記所定の回転速度で駆動し、前記室外ファンモータの電流値が前記第1電流閾値以下であるとき、除霜運転を終了すること
    を特徴とする空気調和機。
  2. 前記制御部は、暖房運転の開始時に前記室外ファンモータを前記所定の回転速度で駆動したときの前記室外ファンモータの電流値に基づいて、前記第1電流閾値を設定すること
    を特徴とする請求項1に記載の空気調和機。
  3. 前記制御部は、除霜運転の開始時から前記第1所定時間の経過後に前記室外ファンモータを前記所定の回転速度で駆動したときの前記室外ファンモータの電流値が前記第1電流閾値以下である場合、前記室外熱交換器の温度が前記温度閾値未満であっても、除霜運転を終了すること
    を特徴とする請求項に記載の空気調和機。
  4. 圧縮機、室外熱交換器、膨張弁、及び室内熱交換器が、四方弁を介して環状に順次接続されてなる冷媒回路と、
    室外ファンモータを有し、前記室外熱交換器に外気を送り込む室外ファンと、
    前記室外熱交換器の除霜を行う除霜運転の少なくとも一部の期間で前記室外ファンモータを所定の回転速度で駆動したときの前記室外ファンモータの電流値が第1電流閾値以下である場合、除霜運転を終了する制御部と、を備え
    前記制御部は、除霜運転中に前記所定の回転速度で駆動したときの前記室外ファンモータの電流値が前記第1電流閾値よりも大きい場合、前記室外ファンモータをいったん停止させ、当該停止時からの前記室外熱交換器の温度上昇幅が所定値以上になったとき、前記室外ファンモータを前記所定の回転速度で再び駆動し、前記室外ファンモータの電流値が前記第1電流閾値以下である場合、除霜運転を終了すること
    を特徴とする空気調和機。
  5. 圧縮機、室外熱交換器、膨張弁、及び室内熱交換器が、四方弁を介して環状に順次接続されてなる冷媒回路と、
    室外ファンモータを有し、前記室外熱交換器に外気を送り込む室外ファンと、
    前記室外熱交換器の除霜を行う除霜運転の少なくとも一部の期間で前記室外ファンモータを所定の回転速度で駆動したときの前記室外ファンモータの電流値が第1電流閾値以下である場合、除霜運転を終了する制御部と、を備え
    前記制御部は、
    除霜運転の開始時から第1所定時間が経過するまでは前記室外ファンモータを停止状態とし、除霜運転の開始時から前記第1所定時間が経過した後、前記室外ファンモータを前記所定の回転速度で駆動したときの前記室外ファンモータの電流値が前記第1電流閾値以下である場合、除霜運転を終了し、
    除霜運転中に前記所定の回転速度で駆動したときの前記室外ファンモータの電流値が、前記第1電流閾値よりも大きい第2電流閾値以上であるという結果が所定回数繰り返された場合において、除霜運転の開始時から、前記第1所定時間よりも長い第2所定時間が経過したとき、除霜運転を終了すること
    を特徴とする空気調和機。
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