JP6803282B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
この暖房能力の低下を防ぐために、室外熱交換器に付着した霜がある程度成長したと推定できる場合、空気調和装置の制御部は、付着した霜を融かすための運転(除霜運転)を実施する。
図1に示すように、本実施形態の空気調和装置1は、2台の室内機である第1室内機(室内機)11A、第2室内機(室内機)11Bと、室外機26と、制御部41と、を備えている。
本実施形態では、第1室内機11Aの構成と第2室内機11Bの構成とは同一である。このため、第1室内機11Aの構成は、数字に英大文字「A」を付加して示す。第2室内機11Bのうち第1室内機11Aと対応する構成は、第1室内機11Aと同一の数字に英大文字「B」を付加して示す。これにより、第2室内機11Bについての重複する説明を省略する。
例えば、後述する第1室内機11Aの室内熱交換器12Aと第2室内機11Bの室内熱交換器12Bとは、同一の構成である。なお、室内熱交換器12Aと室内熱交換器12Bとは、同一の構成でなくてもよい。後述する室内膨張弁13A,13B、室内配管14A,14B等についても、同様である。
例えば、室内熱交換器12Aはフィンチューブ式の熱交換器である。
例えば、室内膨張弁13Aは、電子膨張弁(PMV:Pulse Motor Valve)である。
室内膨張弁13Aは、開度を変更可能である。例えば、室内膨張弁13Aの開度が増加するのに従って、室内膨張弁13A内を冷媒が流れやすくなる。室内膨張弁13Aの開度が減少するのに従って、室内膨張弁13A内を冷媒が流れにくくなる。
なお、例えば、冷媒としてはR410AやR32等を用いることができる。冷媒中には、冷凍機油等が含まれる。
例えば、室内送風機15Aは遠心式のファンを有している。室内送風機15Aのファンは、室内熱交換器12Aに対向するように配置されている。
室内膨張弁13A及び室内送風機15Aは、制御部41に接続され、制御部41に制御される。
例えば、室外熱交換器27はフィンチューブ式の熱交換器である。
四方弁28は、空気調和装置1内を流れる冷媒の向きを、後述する暖房運転用の流れの向きと、冷房運転及び除霜運転用の流れの向きと、に切替えることができる。
圧縮機29は、吸入口29aから冷媒を吸入し、圧縮機29内でこの冷媒を圧縮する。圧縮機29は、圧縮した冷媒を吐出口29bから外部に吐出する。
圧縮機29の吸入口29aには、液冷媒を蓄えるためのアキュムレータ38が取付けられている。
室外配管31は、室外膨張弁30、室外熱交換器27、四方弁28、圧縮機29、及びアキュムレータ38を接続する。
室外機26には、渡り配管101を介して第1室内機11A及び第2室内機11Bがそれぞれ並列に接続されている。
室外送風機32は、室内送風機15Aと同様に構成されている。
例えば、熱交換器温度センサ35は、室外熱交換器27の配管等に取付けられている。熱交換器温度センサ35は、室外熱交換器27の温度を検出する。
例えば、外気温度センサ36は、室外機26内において室外熱交換器27の輻射熱等の影響を受けにくい場所に配置されている。外気温度センサ36は、室外機26の外気の温度を検出する。以下、外気温度センサ36が検出する室外機26の外気の温度を、単に外気温度とも言う。
吐出圧力センサ33は、検出した圧力を表す信号を制御部41に送信する。熱交換器温度センサ35及び外気温度センサ36は、検出した温度を表す信号を制御部41に送信する。
演算回路42は、CPU(Central Processing Unit)、タイマ等を備えている。
メモリ43は、RAM(Random Access Memory)等を備えている。メモリ43には、演算回路42を制御するための制御プログラム、予め定められた圧力閾値P1、温度閾値T1、各基準時間、各最大時間、及び除霜運転の開始条件等が記憶されている。例えば、圧力閾値P1は1MPa(メガパスカル)である。なお、圧力は大気圧を基準としたゲージ圧で示す。すなわち、0MPaは大気圧であることを意味する。
例えば、温度閾値T1は、0℃である。
メモリ43には、表1に示すように、基準時間として第1基準時間及び第2基準時間等が記憶されている。最大時間として、第1最大時間及び第2最大時間等が記憶されている。
第1基準時間及び第1最大時間は、吐出圧力が圧力閾値以上である場合に用いられる値である。第2基準時間及び第2最大時間は、吐出圧力が圧力閾値未満である場合に用いられる値である。
例えば、除霜運転の開始条件は、暖房運転を開始してから、外気温度が温度閾値T1未満である期間の積算値が第1基準時間になることである。除霜運転の開始条件が満たされると、制御部41は除霜運転を開始する。
なお、除霜運転の開始条件は外気温度に限られず、熱交換器温度センサ35が検出する温度等に基づいて定められてもよい。
トランスは、交流電力の電圧を調節する。スイッチング回路は、交流電力を直流電力に変換する。電源部45は、演算回路42に接続され、演算回路42に制御される。
演算回路42は、制御プログラムの制御内容に基づいて、室内送風機15A,15B、圧縮機29、及び室外送風機32に交流電力を供給したり、室内膨張弁13A,13B、四方弁28、及び室外膨張弁30に直流電力を供給したりする。
まず、使用者は、コンセントに空気調和装置1のプラグ46を差し込む。制御部41に電力の供給が開始される。電源部45で変換された直流電力が演算回路42に供給され、演算回路42が動作する。演算回路42は、メモリ43に記憶された制御プログラム、圧力閾値等を読み込む。
演算回路42は、四方弁28を暖房運転用にし、圧縮機29、室外送風機32、及び室内送風機15A,15Bに交流電力を供給して圧縮機29、室外送風機32、及び室内送風機15A,15Bの運転を開始する。室外膨張弁30及び室内膨張弁13A,13Bに直流電力を供給して室外膨張弁30及び室内膨張弁13A,13Bを所定の開度にする。
冷媒は、室内膨張弁13A,13B内で膨張し、さらに室外膨張弁30内で膨張して、温度及び圧力が下がる。室外膨張弁30内で膨張した冷媒は、室外熱交換器27内を流れる。室外熱交換器27内で冷媒が蒸発することで、室外熱交換器27が蒸発器として機能する。室外送風機32から送られた空気が室外熱交換器27と熱交換することで、室外熱交換器27が外気と熱交換する。
外気の温度や湿度等の条件により、室外熱交換器27に霜が付着する。
制御部41の演算回路42は、所定の時間間隔ごとに、吐出圧力センサ33により圧力を検出し、温度センサ35,36により温度を検出する。
なお、空気調和装置1が暖房運転を開始した当初では、除霜運転の開始条件は、暖房運転を開始してから、外気温度が温度閾値T1未満である期間の積算値が、例えば40分である第1基準時間以上になることである。除霜運転を続ける最大時間は、例えば15分である第1最大時間である。
ステップS3において、演算回路42は、吐出圧力が圧力閾値P1未満であると判断した場合は、第1基準時間を、第1基準時間よりも短い第2基準時間にするとともに、除霜運転を続ける最大時間を第1最大時間から第2最大時間に短くする。
すなわち、これまでは、暖房運転を開始してから外気温度が温度閾値T1未満である期間の積算値が、例えば40分である第1基準時間が経過しなければ除霜運転を開始しなかった制御方法を、暖房運転を開始してから外気温度が温度閾値T1未満である期間の積算値が、例えば20分である第2基準時間が経過すれば除霜運転を開始するように制御方法を変える。除霜運転を続ける最大時間を、例えば15分である第1最大時間から例えば5分である第2最大時間に短くする。
なお、演算回路42は、暖房運転を行っている間の全ての時刻において吐出圧力が圧力閾値P1以上である場合には、第1基準時間を変更しないし、除霜運転を続ける最大時間を第1最大時間から変更しない。
一方で、ステップS5で期間の積算値が第2基準時間未満であると判断した場合(No)は、暖房運転を継続してステップS3に進む。
このとき、外気温度及び吐出圧力が低く、暖房運転を継続しても、通常は所定の時間(吐出圧力が圧力閾値P1以上の場合の時間)までに霜を融かすことが可能となる圧力まで上昇させることが困難である。さらに、室外熱交換器27に付着した霜を融かすことが困難な状態で霜の付着を進行させないといった観点から、第2基準時間は、通常の第1基準時間(例えば40分)よりも短い時間とする。
演算回路42は、四方弁28を除霜運転(冷房運転)用にする。演算回路42は、室外送風機32、及び室内送風機15A,15Bの運転を停止する。
なお、空気調和装置1が除霜運転をしていることは、必ずしも室外熱交換器27が霜を融かしていることを意味しない。空気調和装置1が除霜運転をしているとき、空気調和装置1は冷房運転と同一の順で四方弁28等に冷媒を流し、基本的に室外送風機32、及び室内送風機15A,15Bが運転を停止している。
室外熱交換器27で凝縮した冷媒は、室外膨張弁30、室内膨張弁13A,13B内で膨張して、温度及び圧力が低くなる。室内膨張弁13A,13B内で膨張した冷媒は、室内熱交換器12A,12B内を流れる。室内送風機15A,15Bが運転を停止しているため、冷媒が室内熱交換器12A,12B内で行う交換熱量は少ない。
室内熱交換器12A,12B内から流れ出た冷媒は、四方弁28、アキュムレータ38内を流れ、再び吸入口29aから圧縮機29内に吸入される。
ステップS13で除霜運転の終了条件が成立すると判断した場合(Yes)は、ステップS15に進む。一方で、ステップS15で除霜運転の終了条件が成立しないと判断した場合(No)は、ステップS17に進んで除霜運転を継続する。
ステップS17において、演算回路42は、除霜運転の継続時間が例えば5分である第2最大時間以上であるか否かを判断する。ステップS17で除霜運転の継続時間が第2最大時間以上であると判断した場合(Yes)は、ステップS15に進み、ステップS17で除霜運転の継続時間が第2最大時間未満であると判断した場合(No)は、ステップS13に進む。
このとき、除霜運転を開始する前の吐出圧力が低い状態であったため、除霜運転の終了条件が成立しないで除霜運転の継続時間が第2最大時間になることが、容易に想定される。このため、除霜運転を無駄に長く行わないように、第2最大時を、後述する通常(吐出圧力が高い状態)の第1最大時間(例えば15分)よりも短くする。
ステップS25において、演算回路42は除霜運転の終了条件が成立するか否かを判断する。ステップS25で除霜運転の終了条件が成立すると判断した場合(Yes)は、ステップS27に進む。一方で、ステップS25で除霜運転の終了条件が成立しないと判断した場合(No)は、ステップS29に進んで除霜運転を継続する。
ステップS29において、演算回路42は、除霜運転の継続時間が例えば15分である第1最大時間以上であるか否かを判断する。ステップS29で除霜運転の継続時間が第1最大時間以上であると判断した場合(Yes)は、ステップS27に進み、ステップS29で除霜運転の継続時間が第1最大時間未満であると判断した場合(No)は、ステップS25に進む。
ステップS27では、演算回路42は除霜運転を終了するとともに、第2除霜工程S21を終了する。
一方で、ステップS31で暖房運転の停止の指示が出されていないと判断した場合(No)は、暖房運転を継続してステップS33に進む。
ステップS35では、演算回路42は、除霜運転からの復帰後の暖房運転の継続時間が予め定められた第3最大時間以上か否かを判断する。例えば、第3最大時間は90分である。ステップS35で暖房運転の継続時間が第3最大時間以上であると判断した場合(Yes)は、第2除霜工程S21に進み、ステップS35で暖房運転の継続時間が第3最大時間未満であると判断した場合(No)は、ステップS33に進む。
本実施形態の空気調和装置1によれば、外気温度が非常に低く、室外熱交換器27に付着する霜の量がそれほど多くない状態で、特殊な運転状態である除霜運転を続ける最大時間を短くすることで、空気調和装置1の除霜運転での信頼性を確保することができる。
空気調和装置1が除霜運転をしている間は、暖房運転を行って建築物の室内を加熱できない。除霜運転を続ける最大時間を短くすることで、室内を利用する使用者に与える不快感を低減させることができる。
除霜運転の開始条件である、暖房運転を開始してからの期間の積算値を短くすることで、暖房運転を早めに終了させて、冷凍機油が大量に出ていってしまった圧縮機29の状態をリフレッシュさせることができる。
次に、第2の実施形態について図1及び図5を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図1に示すように、本実施形態の空気調和装置2は、第1の実施形態の空気調和装置1の制御部41に代えて、制御部51を備えている。制御部51は、制御部41に対して演算回路42を制御するための制御プログラムのみが異なる。
まず、使用者は、コンセントに空気調和装置2のプラグ46を差し込む。制御部51に電力の供給が開始される。制御部51に電力の供給を開始したばかりなので、メモリ43における電力供給後の暖房運転を表すアドレスには、「True」と記載されている。
制御部51に電力の供給が開始された当初は、除霜運転の開始条件は、暖房運転を開始してから、外気温度が温度閾値T1未満である期間の積算が、例えば40分である第1基準時間になることである。除霜運転を続ける最大時間は、例えば15分である第1最大時間である。
ステップS41において、演算回路42は、現在指示された暖房運転が、制御部51に電力の供給が開始されてから最初の暖房運転であるか否かを判断する。ステップS41で電力の供給が開始されてから最初の暖房運転であると判断した場合(Yes)は、ステップS3に進み、ステップS41で電力の供給が開始されてから最初の暖房運転でないと判断した場合(No)は、ステップS33に進む。
この場合は、「True」の値を読み込んだ演算回路42は、ステップS41でYesと判断し、ステップS3に進む。
さらに、制御部51は、暖房運転が、制御部51に電力の供給が開始されてから最初の暖房運転であるときに、暖房運転を開始してから外気温度が温度閾値T1未満である期間の積算値と比較される第1基準時間を、第1基準時間よりも短い第2基準時間にする。
一般的に、制御部51に電力の供給が開始されてから最初の暖房運転のときには、圧縮機29等の温度が低く、冷媒が寝込んでいる(冷媒のうち液相の状態の割合が増えている)。
冷媒が寝込んでいるときに暖房運転を行うと、吐出圧力が圧力閾値P1未満になる場合があるため、基準時間や最大時間を短くする。このように制御することで、冷媒が寝込んでいるときにも、空気調和装置1の除霜運転での信頼性を確保することができる。
次に、第3の実施形態について図1を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図1に示すように、本実施形態の空気調和装置3は、第1の実施形態の空気調和装置1の制御部41に代えて、制御部61を備えている。制御部61は、制御部41に対して演算回路42を制御するための制御プログラムのみが異なる。
まず、使用者は、コンセントに空気調和装置3のプラグ46を差し込む。制御部61に電力の供給が開始される。
制御部61に電力の供給が開始された当初は、除霜運転の開始条件は、暖房運転を開始してから、外気温度が温度閾値T1未満である期間の積算が、例えば40分である第1基準時間になることである。除霜運転を続ける最大時間は、例えば15分である第1最大時間である。
使用者は冬季等に入力部を操作して、制御部61の演算回路42に暖房運転開始を指示する。なお、夏季から冬季までの間、制御部61には、電力が供給され続けている。
演算回路42は、メモリ43における冷房運転後の暖房運転を表すアドレスを読み込み、前回冷房運転が行われてから今までに暖房運転が行われていないと判断する。すなわち、現在指示された暖房運転が、前回冷房運転が行われてから最初の暖房運転であると判断する。
この場合、除霜運転の開始条件は、暖房運転を開始してから、外気温度が温度閾値T1未満である期間の積算値が第2基準時間になることである。
また、現在指示された暖房運転が、前回冷房運転が行われてから最初の暖房運転であると判断した場合に、制御部61は、第1基準時間を、第1基準時間及び第2基準時間よりも短い第4基準時間(例えば、15分)にしてもよい。除霜運転を続ける最大時間を、第1最大時間から、第1最大時間及び第2最大時間よりも短い第4最大時間(例えば、3分)にしてもよい。
さらに、制御部61は、前回暖房運転が行われた後の最初の暖房運転であるときに、暖房運転を開始してから外気温度が温度閾値T1未満である期間の積算値と比較される第1基準時間を、第1基準時間よりも短い第2基準時間にする。
一般的に、前回冷房運転が行われてから最初の暖房運転のときには、圧縮機29等の温度が低く、冷媒が寝込んでいる。冷媒が寝込んでいるときに暖房運転を行うと、吐出圧力が圧力閾値P1未満になる場合があるため、基準時間や最大時間を短くする。このように制御することで、冷媒が寝込んでいるときにも、空気調和装置3の除霜運転での信頼性を確保することができる。
前記第1の実施形態から第3の実施形態では、空気調和装置は、2台の室内機11A,11Bを備えるとした。しかし、空気調和装置が備える室内機の台数は2台に限定されず、1台でもよいし、3台以上でもよい。
前記第1の実施形態から第3の実施形態では、空気調和装置は、室外膨張弁30及びアキュムレータ38を備えなくてもよい。
Claims (4)
- 室内熱交換器と、開度を変更可能な室内膨張弁と、を有する1又は複数の室内機と、
室外熱交換器と、四方弁と、圧縮機と、前記圧縮機から吐出される冷媒の圧力を検出する吐出圧力センサと、を有する室外機と、
前記室内膨張弁、前記四方弁、前記圧縮機を制御し、暖房運転を開始してからの期間の積算値が、予め定められた基準時間以上か否かを判断する制御部と、
を備え、
前記1又は複数の室内機は、前記室外機に対してそれぞれ並列に接続され、
前記制御部は、
前記期間の積算値が前記基準時間以上になると除霜運転を開始し、
前記暖房運転を行っている間に、前記吐出圧力センサが検出した吐出圧力が予め定められた圧力閾値以上であると判断した場合には、前記除霜運転を続ける最大時間を第1最大時間にし、
前記暖房運転を行っている間に、前記吐出圧力が前記圧力閾値未満であると判断した場合には、前記除霜運転を続ける最大時間を、前記第1最大時間に比べて短い第2最大時間にし、
前記制御部は、
前記暖房運転を行っている間に、前記吐出圧力が前記圧力閾値以上であると判断した場合には、前記基準時間を第1基準時間とし、
前記暖房運転を行っている間に、前記吐出圧力が前記圧力閾値未満であると判断した場合には、前記基準時間を前記第1基準時間よりも短い第2基準時間にする
空気調和装置。 - 外気の温度を検出する温度センサを備え、
前記除霜運転の開始条件は、前記暖房運転を開始してから、前記温度センサが検出する温度が予め定められた温度閾値未満である前記期間の積算値が、前記第1基準時間以上になることである
請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記制御部は、電力を供給されることで動作し、
前記制御部は、前記暖房運転が、前記制御部に電力の供給が開始されてから最初の前記暖房運転であるときに、前記暖房運転を行っている間に、前記吐出圧力センサが検出した吐出圧力が予め定められた圧力閾値未満である場合には、除霜運転の開始条件が満たされることで開始する前記除霜運転を続ける最大時間を、前記吐出圧力が前記圧力閾値以上である場合の前記除霜運転を続ける最大時間に比べて、短くする
請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記制御部は、前記暖房運転が、冷房運転が行われた後の最初の前記暖房運転であるときに、前記暖房運転を行っている間に、前記吐出圧力センサが検出した吐出圧力が予め定められた圧力閾値未満である場合には、除霜運転の開始条件が満たされることで開始する前記除霜運転を続ける最大時間を、前記吐出圧力が前記圧力閾値以上である場合の前記除霜運転を続ける最大時間に比べて、短くする
請求項1に記載の空気調和装置。
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