JPWO2021075013A5 - - Google Patents

Description

本発明は、室内の空気調和を行う空気調和機に関するものである。

従来、低外気温時でも冷房運転を実施する必要があるサーバールームなどに用いられる空気調和機においては、吐出圧力と吸入圧力との差である高低圧差を確保して低圧縮比運転を回避するため、サーミスタ等を用いて室外送風機の回転数を制御している（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１－２４７４５５号公報

ところで、低外気温時に冷房運転が実施され、圧縮機の吸入配管の表面に結露が発生すると、吸入配管に０℃以下の冷媒が流れている場合では、吸入配管の表面で結露した水分が凍結し、固有振動数の変化によって吸入配管が破損して冷媒が漏洩する可能性がある。

結露水の凍結による吸入配管の破損を防止するためには、一時的に空気調和機の運転を停止させて氷を溶かしたり、吸入配管に断熱材を隙間なく巻き付けたりする等の特別な対応が必要となる。しかしながら、このような対応を行うと、連続的な空調の維持が困難であり、また、コストの増大および作業性の悪化が生じるという課題があった。

本発明は、上記従来の技術における課題に鑑みてなされたものであって、低外気温時における圧縮機の吸入配管の結露を抑制し、結露水の凍結による吸入配管の破損を防止す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。

本発明に係る空気調和機は、圧縮機と、外気温度を検知する外気温度センサと、前記圧縮機の吸入側に接続された吸入配管の温度である吸入管温度を検知する吸入管温度センサと、前記圧縮機の運転周波数を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記吸入管温度センサで検知された吸入管温度が前記外気温度センサで検知された外気温度よりも低く、かつ、前記吸入管温度および前記外気温度のうちの最小値が０℃以下である場合に、前記吸入管温度が０℃よりも高くなるように、前記圧縮機の運転周波数を現在の運転周波数から低下させるものである。
また、本発明に係る空気調和機は、圧縮機と、外気温度を検知する外気温度センサと、前記圧縮機の吸入側に接続された吸入配管の温度である吸入管温度を検知する吸入管温度センサと、前記圧縮機の運転周波数を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記吸入管温度センサで検知された吸入管温度が前記外気温度センサで検知された外気温度および湿度に基づき得られる露点温度以下であり、かつ、前記吸入管温度が０℃以下である場合に、前記吸入管温度が０℃よりも高くなるように、前記圧縮機の運転周波数を現在の運転周波数から低下させるものである。

本発明によれば、圧縮機の運転周波数が低下することにより、圧縮機に接続された吸入配管の温度が０℃よりも高くなる。これにより、低外気温時における圧縮機の吸入配管の結露を抑制し、結露水の凍結による吸入配管の破損を防止することができる。

実施の形態１に係る空気調和機の構成の一例を示す回路図である。 図１の制御装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。 図２の制御装置の構成の一例を示すハードウェア構成図である。 図２の制御装置の構成の他の例を示すハードウェア構成図である。 実施の形態１に係る空気調和機１による結露水凍結抑制処理の流れの一例を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る空気調和機１による結露水凍結抑制処理の流れの一例を示すフローチャートである。 実施の形態３に係る空気調和機１による結露水凍結抑制処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、本発明は、以下の各実施の形態に示す構成のうち、組合せ可能な構成のあらゆる組合せを含むものである。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。

実施の形態１．
本実施の形態１に係る空気調和機について説明する。本実施の形態１に係る空気調和機は、空気調和機は、冷媒回路に冷媒を循環させることにより、対象空間の空気調和を行うものである。

［空気調和機１の構成］
図１は、本実施の形態１に係る空気調和機の構成の一例を示す回路図である。図１に示すように、空気調和機１は、室外機１０、室内機２０および制御装置３０で構成されている。室外機１０および室内機２０は、冷媒配管で接続されている。

室外機１０は、圧縮機１１、冷媒流路切替装置１２、室外熱交換器１３、膨張弁１４、室外送風機１６、外気温度センサ１７および吸入管温度センサ１８を備えている。室内機２０は、室内熱交換器２１および室内送風機２２を備えている。空気調和機１では、圧縮機１１、冷媒流路切替装置１２、室外熱交換器１３、膨張弁１４、室内熱交換器２１およびアキュムレータ１５が冷媒配管によって順次接続されることにより、冷媒が循環する冷媒回路が形成される。

（室外機１０）
圧縮機１１は、低温低圧の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して高温高圧の状態にして吐出する。圧縮機１１は、運転周波数を変化させることにより、単位時間あたりの送出量である容量が制御されるインバータ圧縮機からなる。圧縮機１１の運転周波数は、制御装置３０によって制御される。

冷媒流路切替装置１２は、例えば四方弁であり、冷媒の流れる方向を切り替えることにより、冷房運転および暖房運転の切り替えを行う。冷媒流路切替装置１２は、冷房運転時に、図１の実線で示す状態、すなわち圧縮機１１の吐出側と室外熱交換器１３とが接続されるように切り替わる。また、冷媒流路切替装置１２は、暖房運転時に、図１の破線で示す状態、すなわち圧縮機１１の吸入側と室外熱交換器１３とが接続されるように切り替わる。冷媒流路切替装置１２における流路の切り替えは、制御装置３０によって制御される。

室外熱交換器１３は、例えば、フィンアンドチューブ型の熱交換器であり、室外送風機１６によって供給される室外空気（外気）と冷媒との間で熱交換を行う。室外熱交換器１３は、冷房運転の際に、冷媒の熱を室外空気に放熱して冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。また、室外熱交換器１３は、暖房運転の際に、冷媒を蒸発させ、その際の気化熱により室外空気を冷却する蒸発器として機能する。

室外送風機１６は、室外熱交換器１３に対して室外空気を供給する。室外送風機１６の回転数は、制御装置３０によって制御される。回転数が制御されることにより、室外熱交換器１３に対する送風量が調整される。

膨張弁１４は、冷媒を減圧して膨張させる。膨張弁１４は、例えば、電子式膨張弁等の開度の制御が可能な弁で構成される。膨張弁１４の開度は、制御装置３０によって制御される。アキュムレータ１５は、圧縮機１１の吸入側である低圧側に設けられる。アキュムレータ１５は、運転状態の違いによって生じる余剰冷媒、および過渡的な運転の変化に対する余剰冷媒等を貯留する。

外気温度センサ１７は、例えば室外熱交換器１３の近傍に設けられ、外気温度Ｔｏを検知する。外気温度センサ１７で検知された外気温度Ｔｏは、制御装置３０に供給される。吸入管温度センサ１８は、圧縮機１１の吸入側配管に設けられ、圧縮機１１に吸入される冷媒が流通する配管の温度である吸入管温度Ｔｓを検知する。吸入管温度センサ１８で検知された吸入管温度Ｔｓは、制御装置３０に供給される。

（室内機２０）
室内熱交換器２１は、室内送風機２２によって供給される室内空気と冷媒との間で熱交換を行う。これにより、室内空間に供給される冷房用空気または暖房用空気が生成される。室内熱交換器２１は、冷房運転の際に蒸発器として機能し、空調対象空間の空気を冷却して冷房を行う。また、室内熱交換器２１は、暖房運転の際に凝縮器として機能し、空調対象空間の空気を加熱して暖房を行う。

室内送風機２２は、室内熱交換器２１に対して空気を供給する。室内送風機２２の回転数は、制御装置３０によって制御される。回転数が制御されることにより、室内熱交換器２１に対する送風量が調整される。

（制御装置３０）
制御装置３０は、室外機１０および室内機２０に設けられた各部を制御する。特に、本実施の形態１において、制御装置３０は、外気温度センサ１７および吸入管温度センサ１８のそれぞれで検知された外気温度Ｔｏおよび吸入管温度Ｔｓに基づき、圧縮機１１の運転周波数を制御する。

図２は、図１の制御装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。図２に示すように、制御装置３０は、情報取得部３１、比較部３２、機器制御部３３、タイマ３４および記憶部３５を備えている。制御装置３０は、ソフトウェアを実行することにより各種機能を実現するマイクロコンピュータなどの演算装置、もしくは各種機能に対応する回路デバイスなどのハードウェア等で構成されている。なお、図２では、本実施の形態１に関連する機能についての構成のみを図示し、それ以外の構成については図示を省略する。

情報取得部３１は、各種のデータを取得する。具体的には、情報取得部３１は、外気温度センサ１７で検知された外気温度Ｔｏと、吸入管温度センサ１８で検知された吸入配管温度Ｔｓとを取得する。また、情報取得部３１は、圧縮機１１の運転周波数を圧縮機１１から取得する。

比較部３２は、後述する結露水凍結抑制処理が実行される際に、各種の情報を比較する。具体的には、比較部３２は、吸入管温度Ｔｓと外気温度Ｔｏとを比較する。また、比較部３２は、吸入管温度Ｔｓおよび外気温度Ｔｏのうちの最小値と、０℃とを比較する。さらに、比較部３２は、圧縮機１１における現在の運転周波数と、記憶部３５に記憶された圧縮機１１の運転周波数の下限周波数とを比較する。さらにまた、比較部３２は、空気調和機１の運転時間と、記憶部３５に記憶された、当該運転時間に対して予め設定された連続運転許容時間とを比較する。

機器制御部３３は、比較部３２の比較結果に基づき、圧縮機１１の運転周波数を変更するように、圧縮機１１を制御する。タイマ３４は、空気調和機１の運転時間を計測する。タイマ３４は、空気調和機１の運転が開始された際に運転時間の計測を開始し、空気調和機１の運転が停止された際に運転時間の計測を終了する。運転時間の計測が終了した場合には、タイマ３４によって計測された運転時間がリセットされる。

記憶部３５は、制御装置３０の各部で用いられる各種の情報を記憶する。本実施の形態１において、記憶部３５は、比較部３２で用いられる圧縮機１１の下限周波数および空気調和機１の連続運転許容時間を予め記憶している。

図３は、図２の制御装置の構成の一例を示すハードウェア構成図である。制御装置３０の各種機能がハードウェアで実行される場合、図２の制御装置３０は、図３に示すように、処理回路４１で構成される。図２の制御装置３０において、情報取得部３１、比較部３２、機器制御部３３、タイマ３４および記憶部３５の各機能は、処理回路４１により実現される。

各機能がハードウェアで実行される場合、処理回路４１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。制御装置３０は、情報取得部３１、比較部３２、機器制御部３３、タイマ３４および記憶部３５の各部の機能それぞれを処理回路４１で実現してもよいし、各部の機能を１つの処理回路４１で実現してもよい。

図４は、図２の制御装置の構成の他の例を示すハードウェア構成図である。制御装置３０の各種機能がソフトウェアで実行される場合、図２の制御装置３０は、図４に示すように、プロセッサ５１およびメモリ５２で構成される。制御装置３０において、情報取得部３１、比較部３２、機器制御部３３、タイマ３４および記憶部３５の各機能は、プロセッサ５１およびメモリ５２により実現される。

各機能がソフトウェアで実行される場合、制御装置３０において、情報取得部３１、比較部３２、機器制御部３３、タイマ３４および記憶部３５の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ５２に格納される。プロセッサ５１は、メモリ５２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。

メモリ５２として、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）およびＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）等の不揮発性または揮発性の半導体メモリ等が用いられる。また、メモリ５２として、例えば、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＭＤ（Ｍｉｎｉ Ｄｉｓｃ）およびＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等の着脱可能な記録媒体が用いられてもよい。

［空気調和機１の動作］
次に、このように構成された空気調和機１の動作について、図１を参照して冷媒の流れとともに説明する。ここでは、空気調和機１が冷房運転および暖房運転を実行する場合の冷媒の流れについて説明する。

（冷房運転時）
空気調和機１が冷房運転を実行する場合について説明する。冷房運転が実行される場合には、まず、冷媒流路切替装置１２が、制御装置３０の制御により図１の実線で示される状態に切り替えられる。すなわち、冷媒流路切替装置１２は、圧縮機１１の吐出側と室外熱交換器１３とが接続され、アキュムレータ１５と室内熱交換器２１とが接続されるように切り替えられる。

圧縮機１１が駆動すると、圧縮機１１から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出される。圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１２を介して、凝縮器として機能する室外熱交換器１３に流れ込む。室外熱交換器１３では、流れ込んだ高温高圧のガス冷媒と、室外送風機１６によって供給される室外空気との間で熱交換が行われる。これにより、高温高圧のガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒になる。

室外熱交換器１３から流出した高圧の液冷媒は、膨張弁１４で膨張し、低圧のガス冷媒と低圧の液冷媒とが混合した二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、蒸発器として機能する室内熱交換器２１に流れ込む。室内熱交換器２１では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、室内送風機２２によって供給される室内空気との間で熱交換が行われる。これにより、二相状態の冷媒のうちの液冷媒が蒸発して、低圧のガス冷媒になる。室内熱交換器２１から流出した低圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１２およびアキュムレータ１５を介して圧縮機１１に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機１１から吐出される。以下、このサイクルが繰り返される。

（暖房運転時）
空気調和機１が暖房運転を実行する場合について説明する。暖房運転が実行される場合には、まず、冷媒流路切替装置１２が、制御装置３０の制御により図１の破線で示される状態に切り替えられる。すなわち、冷媒流路切替装置１２は、圧縮機１１の吐出側と室内熱交換器２１とが接続され、アキュムレータ１５と室外熱交換器１３とが接続されるように切り替えられる。

圧縮機１１が駆動すると、圧縮機１１から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出される。圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１２を介して、凝縮器として機能する室内熱交換器２１に流れ込む。室内熱交換器２１では、流れ込んだ高温高圧のガス冷媒と、図示しない送風機によって供給される室内空気との間で熱交換が行われる。これにより、高温高圧のガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒になる。

室内熱交換器２１から流出した高圧の液冷媒は、膨張弁１４で膨張し、低圧のガス冷媒と低圧の液冷媒とが混合した二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、蒸発器として機能する室外熱交換器１３に流れ込む。室外熱交換器１３では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、室外送風機１６によって供給される室外空気との間で熱交換が行われる。これにより、二相状態の冷媒のうちの液冷媒が蒸発して、低圧のガス冷媒になる。室外熱交換器１３から流出した低圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１２およびアキュムレータ１５を介して圧縮機１１に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機１１から吐出される。以下、このサイクルが繰り返される。

［結露水凍結抑制処理］
次に、本実施の形態１に係る空気調和機１による結露水凍結抑制処理について説明する。背景技術の項で説明したように、従来の空気調和機では、低外気温時において、圧縮機の吸入配管の温度が外気温度よりも低くなると、吸入配管に結露が発生する。そして、吸入配管温度が０℃以下である場合には、その結露水が凍結し、それによって吸入配管が破損する虞がある。

そこで、本実施の形態１に係る空気調和機１は、吸入配管の温度である吸入管温度Ｔｓが０℃よりも高くなるように、圧縮機１１の運転周波数を制御し、吸入配管への結露水の発生を抑制して結露水の凍結を防止する結露水凍結抑制処理を行う。図５は、本実施の形態１に係る空気調和機１による結露水凍結抑制処理の流れの一例を示すフローチャートである。

ステップＳ１において、情報取得部３１は、吸入管温度センサ１８で検知された吸入管温度Ｔｓと、外気温度センサ１７で検知された外気温度Ｔｏとを取得する。ステップＳ２において、比較部３２は、吸入管温度Ｔｓと外気温度Ｔｏとを比較するとともに、吸入管温度Ｔｓおよび外気温度Ｔｏのうちの最小値と０℃とを比較する。なお、図５における「Ｍｉｎ（Ｔｓ，Ｔｏ）」は、吸入管温度Ｔｓおよび外気温度Ｔｏのうちの最小値を示す。

比較の結果、吸入管温度Ｔｓが外気温度Ｔｏよりも低く、かつ、最小値Ｍｉｎ（Ｔｓ，Ｔｏ）が０℃以下である場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）には、処理がステップＳ３に移行する。一方、吸入管温度Ｔｓが外気温度Ｔｏ以上、または、最小値Ｍｉｎ（Ｔｓ，Ｔｏ）が０℃よりも高い場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、機器制御部３３は、ステップＳ５において、空気調和機１の運転を継続するように各部を制御する。そして、処理がステップＳ１に戻る。

ステップＳ３において、比較部３２は、圧縮機１１における現在の運転周波数と、記憶部３５から読み出した運転周波数の下限周波数とを比較する。比較の結果、現在の運転周波数が下限周波数よりも高い場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、機器制御部３３は、ステップＳ４において、圧縮機１１の運転周波数を現在の運転周波数から低下させるように制御する。そして、処理がステップＳ１に戻る。一方、現在の運転周波数が下限周波数である場合（ステップＳ３：Ｎｏ）には、処理がステップＳ６に移行する。

ステップＳ６において、比較部３２は、タイマ３４によって計測された空気調和機１の現在の運転時間と、記憶部３５から読み出した、空気調和機１に設定された連続運転許容時間とを比較する。比較の結果、空気調和機１の現在の運転時間が連続運転許容時間よりも長い場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、機器制御部３３は、ステップＳ７において、空気調和機１の運転を停止させるように各部を制御する。そして、一連の処理が終了する。一方、空気調和機１の現在の運転時間が連続運転許容時間以下である場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、機器制御部３３は、ステップＳ５において、空気調和機１の運転を継続するように各部を制御する。そして、処理がステップＳ１に戻る。

このように、本実施の形態１に係る結露水凍結抑制処理では、圧縮機１１の吸入配管の温度が０℃以下となって結露する可能性がある場合であって、圧縮機１１の運転周波数を低下させることができる場合には、圧縮機１１の運転周波数を低下させる。圧縮機１１の運転周波数が低下すると、冷媒回路中の冷媒循環量が低下し、室内熱交換器２１の蒸発温度または出口温度が上昇する。その結果、圧縮機１１に吸入される冷媒の温度が上昇する。そのため、吸入管温度Ｔｓを０℃よりも高い温度とすることができ、吸入配管の結露を抑制することができる。そして、吸入配管の結露が抑制されることにより、吸入配管の結露水の凍結を防止することができる。

以上のように、本実施の形態１に係る空気調和機１において、制御装置３０は、外気温度センサ１７で検知された外気温度Ｔｏと、吸入管温度センサ１８で検知された吸入配管の吸入管温度Ｔｓとに基づき、圧縮機１１を制御する。このとき、制御装置３０は、吸入管温度Ｔｓが０℃よりも高くなるように、圧縮機１１の運転周波数を現在の運転周波数から低下させる。

このように圧縮機１１の運転周波数が低下すると、室内熱交換器２１の蒸発温度または出口温度が上昇し、圧縮機１１に吸入される冷媒の温度が上昇する。そのため、吸入管温度Ｔｓを０℃よりも高い温度とすることができ、吸入配管の結露を抑制することができる。そして、吸入配管の結露が抑制されることにより、吸入配管の結露水の凍結を防止することができる。

このとき、制御装置３０は、吸入管温度Ｔｓが外気温度Ｔｏよりも低く、かつ、吸入管温度Ｔｓおよび外気温度Ｔｏのうちの最小値Ｍｉｎ（Ｔｓ，Ｔｏ）が０℃以下である場合に、圧縮機１１の運転周波数を現在の運転周波数から低下させる。

実施の形態２．
次に、本実施の形態２について説明する。本実施の形態２は、使用環境の湿度の上限が限定できる場合に、外気の湿度を考慮して結露水凍結抑制処理を実施する。なお、本実施の形態２において、実施の形態１と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

［空気調和機１の構成］
本実施の形態２に係る空気調和機１は、図１に示す実施の形態１に係る空気調和機１と同様であるため、詳細な説明を省略する。なお、本実施の形態２において、制御装置３０の比較部３２は、結露水凍結抑制処理が実行される際に、吸入管温度Ｔｓと露点温度とを比較する。露点温度は、外気温度Ｔｏおよび想定される湿度に基づき取得される。また、記憶部３５は、実施の形態１で説明した圧縮機１１の下限周波数および空気調和機１の連続運転許容時間に加えて、比較部３２で用いられる露点温度の算出式あるいは、温湿度と露点温度との関係を示すテーブル等を予め記憶している。

［結露水凍結抑制処理］
次に、本実施の形態２に係る空気調和機１による結露水凍結抑制処理について説明する。本実施の形態２に係る空気調和機１は、室外空気の湿度を考慮した結露水凍結抑制処理を行う。図６は、本実施の形態２に係る空気調和機１による結露水凍結抑制処理の流れの一例を示すフローチャートである。

ステップＳ１１において、情報取得部３１は、吸入管温度センサ１８で検知された吸入管温度Ｔｓと、外気温度センサ１７で検知された外気温度Ｔｏとを取得する。ステップＳ１２において、比較部３２は、吸入管温度Ｔｓと、外気温度Ｔｏに基づき得られる露点温度とを比較するとともに、吸入管温度Ｔｓと０℃とを比較する。

比較の結果、吸入管温度Ｔｓが露点温度以下であり、かつ、吸入管温度Ｔｓが０℃以下である場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）には、処理がステップＳ１３に移行する。一方、吸入管温度Ｔｓが露点温度よりも高い、または、吸入管温度Ｔｓが０℃よりも高い場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、機器制御部３３は、ステップＳ１５において、空気調和機１の運転を継続するように各部を制御する。そして、処理がステップＳ１１に戻る。

ステップＳ１３において、比較部３２は、圧縮機１１における現在の運転周波数と、記憶部３５から読み出した運転周波数の下限周波数とを比較する。比較の結果、現在の運転周波数が下限周波数よりも高い場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、機器制御部３３は、ステップＳ１４において、圧縮機１１の運転周波数を低下させるように制御する。そして、処理がステップＳ１１に戻る。一方、現在の運転周波数が下限周波数である場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）には、処理がステップＳ１６に移行する。

ステップＳ１６において、比較部３２は、タイマ３４によって計測された空気調和機１の現在の運転時間と、記憶部３５から読み出した、空気調和機１に設定された連続運転許容時間とを比較する。比較の結果、空気調和機１の現在の運転時間が連続運転許容時間よりも長い場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、機器制御部３３は、ステップＳ１７において、空気調和機１の運転を停止させるように各部を制御する。そして、一連の処理が終了する。一方、空気調和機１の現在の運転時間が連続運転許容時間以下である場合（ステップＳ１６：Ｎｏ）、機器制御部３３は、ステップＳ１５において、空気調和機１の運転を継続するように各部を制御する。そして、処理がステップＳ１１に戻る。

このように、本実施の形態２に係る結露水凍結抑制処理では、吸入管温度Ｔｓが露点温度以下であり、かつ、吸入管温度Ｔｓが０℃以下である場合に、吸入配管に結露が発生すると判断され、圧縮機１１の運転周波数が現在の運転周波数から低下するように制御される。この場合、結露が発生すると判断される温度は、外気温度の湿度を考慮しない場合と比較して、外気温度Ｔｏと露点温度との差分値Ａ（＝外気温度Ｔｏ－露点温度）の分だけ引き下げられる。すなわち、本実施の形態２では、圧縮機１１の運転周波数を低下させる温度範囲を、差分値Ａの分だけ広げることができる。

具体的には、例えば、外気温度Ｔｏが５℃であり、湿度が６０％である場合、露点温度は－２．１℃となるので、結露が発生すると判断される温度は、吸入配管が結露すると判断される温度が０℃から－２．１℃に引き下げられる。そのため、圧縮機１１の運転周波数を低下させる温度範囲は、引き下げられた温度の分（－２．１℃）だけ広げられることになる。

このように、運転周波数を低下させた場合には、空気調和機１の冷房能力が低下するが、本実施の形態２のように、運転周波数を低下させる温度範囲が広げられることにより、冷房能力の低下を抑制することができる。したがって、空気調和機１は、使用環境における室外空気の湿度の上限が限定できる場合に、冷房能力の低下を抑えながら、凍結を防止した運転を実施することができる。

以上のように、本実施の形態２に係る空気調和機１において、制御装置３０は、吸入管温度Ｔｓが外気温度Ｔｏおよび湿度に基づき得られる露点温度以下であり、かつ、吸入管温度Ｔｓが０℃以下である場合に、圧縮機１１の運転周波数を現在の運転周波数から低下させる。これにより、室外空気の湿度を考慮した場合でも、実施の形態１と同様に、吸入管温度Ｔｓを０℃よりも高い温度とすることができ、吸入配管の結露を抑制することができる。そして、吸入配管の結露が抑制されることにより、吸入配管の結露水の凍結を防止することができる。

また、この場合、結露が発生すると判断される吸入管温度Ｔｓの値が、外気温度Ｔｏと露点温度との差分値Ａの分だけ引き下げられ、圧縮機１１の運転周波数を低下させる温度範囲を差分値Ａの分だけ広げることができる。そのため、本実施の形態２に係る空気調和機１は、圧縮機１１の運転周波数の低下による冷房能力の低下を抑えながら、圧縮機１１の吸入配管の凍結を防止した運転を実施することができる。

実施の形態３．
次に、本実施の形態３について説明する。低外気温よりも温度が低い極低外気温では、室外空気中に存在する水分量が少ないことから、圧縮機１１に接続された吸入配管の周囲の外気温度が露点温度を下回った場合でも、吸入配管に生じる結露水の量が少ない。そのため、極低外気温時においては、吸入配管が折損する可能性があるような凍結に至る連続運転時間を、低外気温時よりも長くすることができる。そこで、本実施の形態３では、結露水凍結抑制処理で連続運転時間を判断する際の連続運転許容時間を、極低外気温時に対応するように、実施の形態１および２から変更する。なお、本実施の形態３において、実施の形態１および２と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

［空気調和機１の構成］
本実施の形態３に係る空気調和機１は、図１に示す実施の形態１に係る空気調和機１と同様であるため、詳細な説明を省略する。なお、本実施の形態３において、制御装置３０の比較部３２は、結露水凍結抑制処理の際に、運転時間と連続運転許容時間に設定時間Ｂを加算した値とを比較する。設定時間Ｂは、極低外気温における水分量を考慮して得られる、低外気温時における連続運転許容時間との差分時間を示す値である。また、記憶部３５は、実施の形態１で説明した圧縮機１１の下限周波数および空気調和機１の連続運転許容時間に加えて、比較部３２で用いられる設定時間Ｂを予め記憶している。

［結露水凍結抑制処理］
次に、本実施の形態３に係る空気調和機１による結露水凍結抑制処理について説明する。上述したように、低外気温よりも温度が低い極低外気温では、室外空気中に存在する水分量が少ないため、吸入配管が折損する可能性がある凍結に至る連続運転時間は、低外気温時と比較して長い。例えば、低外気温時には、連続運転時間が２４時間程度経過した時点で、吸入配管が折損する可能性があるような凍結に至る場合でも、極低外気温時には、凍結に至るまでの連続運転時間を４８時間程度まで許容することができる。

そこで、本実施の形態３に係る空気調和機１は、低外気温時よりも温度が低い極低外気温時に、連続運転許容時間を当該連続運転許容時間に対して設定時間Ｂを加算した時間に変更して結露水凍結抑制処理を行う。図７は、本実施の形態３に係る空気調和機１による結露水凍結抑制処理の流れの一例を示すフローチャートである。

ステップＳ２１において、情報取得部３１は、吸入管温度センサ１８で検知された吸入管温度Ｔｓと、外気温度センサ１７で検知された外気温度Ｔｏとを取得する。ステップＳ２２において、比較部３２は、吸入管温度Ｔｓと外気温度Ｔｏとを比較するとともに、吸入管温度Ｔｓおよび外気温度Ｔｏのうちの最小値Ｍｉｎ（Ｔｓ，Ｔｏ）と０℃とを比較する。

比較の結果、吸入管温度Ｔｓが外気温度Ｔｏよりも低く、かつ、最小値Ｍｉｎ（Ｔｓ，Ｔｏ）が０℃以下である場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）には、処理がステップＳ２３に移行する。一方、吸入管温度Ｔｓが外気温度Ｔｏ以上、または、最小値Ｍｉｎ（Ｔｓ，Ｔｏ）が０℃よりも高い場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、機器制御部３３は、ステップＳ２５において、空気調和機１の運転を継続するように各部を制御する。そして、処理がステップＳ２１に戻る。

ステップＳ２３において、比較部３２は、圧縮機１１における現在の運転周波数と、記憶部３５から読み出した運転周波数の下限周波数とを比較する。比較の結果、現在の運転周波数が下限周波数よりも高い場合（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、機器制御部３３は、ステップＳ２４において、圧縮機１１の運転周波数を低下させるように制御する。そして、処理がステップＳ２１に戻る。一方、現在の運転周波数が下限周波数である場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）には、処理がステップＳ２６に移行する。

ステップＳ２６において、比較部３２は、タイマ３４によって計測された空気調和機１の現在の運転時間と、記憶部３５から読み出した、空気調和機１に設定された連続運転許容時間に設定時間Ｂを加算した時間とを比較する。比較の結果、空気調和機１の現在の運転時間が連続運転許容時間に設定時間Ｂを加算した時間よりも長い場合（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）、機器制御部３３は、ステップＳ２７において、空気調和機１の運転を停止させるように各部を制御する。そして、一連の処理が終了する。一方、空気調和機１の現在の運転時間が連続運転許容時間に設定時間Ｂを加算した時間以下である場合（ステップＳ２６：Ｎｏ）、機器制御部３３は、ステップＳ２５において、空気調和機１の運転を継続するように各部を制御する。そして、処理がステップＳ２１に戻る。

このように、本実施の形態３に係る結露水凍結抑制処理では、極低外気温における水分量を考慮して、圧縮機１１の運転周波数を制御するため、空気調和機１は、冷房能力の低下を抑えながら、圧縮機１１の吸入配管の凍結を防止した運転を実施することができる。

なお、図７に示す例において、ステップＳ２２の処理は、実施の形態１におけるステップＳ２の処理と同様に行われているが、これはこの例に限られない。例えば、実施の形態２と同様に、使用環境の湿度の上限が限定できる場合、ステップＳ２２の処理は、図６に示すステップＳ１２の処理と同様に行われてもよい。

以上のように、本実施の形態３に係る空気調和機１において、制御装置３０は、圧縮機１１の運転周波数が下限周波数であるときであって、運転時間が連続運転許容時間に設定時間Ｂを加算した時間よりも長い場合に、空気調和機の運転を停止させる。極低外気温時には、吸入配管の周囲の外気温度が露点温度を下回った場合でも、低外気温時よりも結露水の量が少ない。そのため、極低外気温時には、低外気温時と比較して長い連続運転許容時間を許容することができる。

また、本実施の形態３に係る空気調和機１は、極低外気温における水分量を考慮して、圧縮機１１の運転周波数を制御するため、実施の形態１および２と同様に、冷房能力の低下を抑えながら、凍結を防止した運転を実施することができる。

１ 空気調和機、１０ 室外機、１１ 圧縮機、１２ 冷媒流路切替装置、１３ 室外熱交換器、１４ 膨張弁、１５ アキュムレータ、１６ 室外送風機、１７ 外気温度センサ、１８ 吸入管温度センサ、２０ 室内機、２１ 室内熱交換器、２２ 室内送風機、３０ 制御装置、３１ 情報取得部、３２ 比較部、３３ 機器制御部、３４ タイマ、３５ 記憶部、４１ 処理回路、５１ プロセッサ、５２ メモリ。

Claims (4)

1. 圧縮機と、
   外気温度を検知する外気温度センサと、
   前記圧縮機の吸入側に接続された吸入配管の温度である吸入管温度を検知する吸入管温度センサと、
   前記圧縮機の運転周波数を制御する制御装置と
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記吸入管温度センサで検知された吸入管温度が前記外気温度センサで検知された外気温度よりも低く、かつ、前記吸入管温度および前記外気温度のうちの最小値が０℃以下である場合に、前記吸入管温度が０℃よりも高くなるように、前記圧縮機の運転周波数を現在の運転周波数から低下させる
   空気調和機。
2. 圧縮機と、
   外気温度を検知する外気温度センサと、
   前記圧縮機の吸入側に接続された吸入配管の温度である吸入管温度を検知する吸入管温度センサと、
   前記圧縮機の運転周波数を制御する制御装置と
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記吸入管温度センサで検知された吸入管温度が前記外気温度センサで検知された外気温度および湿度に基づき得られる露点温度以下であり、かつ、前記吸入管温度が０℃以下である場合に、前記吸入管温度が０℃よりも高くなるように、前記圧縮機の運転周波数を現在の運転周波数から低下させる
   空気調和機。
3. 前記制御装置は、
   前記圧縮機の運転周波数が下限周波数である場合に、前記空気調和機の運転時間と連続運転許容時間とを比較し、
   前記運転時間が前記連続運転許容時間よりも長い場合に、前記空気調和機の運転を停止させる
   請求項１または２に記載の空気調和機。
4. 前記制御装置は、
   前記圧縮機の運転周波数が下限周波数である場合に、前記空気調和機の運転時間と、連続運転許容時間に設定時間を加算した時間とを比較し、
   前記運転時間が前記連続運転許容時間に前記設定時間を加算した時間よりも長い場合に、前記空気調和機の運転を停止させる
   請求項１または２に記載の空気調和機。

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