JP2005241019A - 空気調和機の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冷房運転時、外気温と室内熱交換器温度とにより、室外送風機の回転速度を切換え、かつ室内吸込温度と設定温度との差により、室内送風機の風量をＵＰし、室内熱交換器表面への氷結を防止し、消費電力の低減を図る空気調和機の制御方法を提供する。
【解決手段】冷房運転時、外気温度が閾値以下の時室外送風機を低速運転とし、閾値以上の時は高速運転とした後、室外送風機が低速運転時、室内熱交器の温度が高温閾値以上の場合は室外送風機を高速運転に切換え、高温閾値以下の場合は低速運転を継続し、室外送風機が高速運転時、室内熱交器の温度が低温閾値以下の場合は室外送風機を低速運転に切換え、低温閾値以上の場合は高速運転を継続し、室内熱交器の温度が高温閾値以下で、室外送風機が低速運転された後、室内熱交器の温度が低温閾値以下で、かつ室内機の吸込温度と設定温度との差が所定値以上の場合は室内送風機の設定風量をアップする。
【選択図】図３

Description

本発明は、空気調和機に係わり、より詳しくは、冷房運転時、外気温度と室内熱交換器温度とに基づいて、室外送風機の回転速度を切換え、更に室内熱吸込温度と室内設定温度との差が所定値以上の場合、室内送風機の風量をＵＰし、室内熱交換器表面への氷結の発生を防止するとともに、消費電力の低減をはかる制御方法に関する。

従来のこの種の空気調和機には、図４および図５に示すようなものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

図４に示すように、外気温度を検出する外気温検出センサ7'と、室内熱交換器の温度を検出する室内熱交換器温度センサ6'と、外気温閾値11a'と室内熱交低温度閾値12' と室内熱交高温度閾値13' とをあらかじめ設定した設定部11' と、前記外気温検出センサ7'の検出値と前記外気温閾値11a'とを比較する外気温比較部9'と、前記室内熱交換器温度センサ6'の検出値を、前記室内熱交低温度閾値11a'と前記室内熱交高温度閾値12' とで比較する熱交温度比較部10' と、前記外気温比較部9'と前記熱交温度比較部10' との出力に基づいて、室外機の送風ファンを駆動するファンモータ15' を低速運転と高速運転とに切換える送風機駆動部14' とから構成されている。

冷房運転時、室内機に設けられた室内熱交換器に冷媒が流れると、同室内熱交換器の表面温度が低下し、それが、ある温度以下になると前記室内熱交換器の表面に氷結が発生し熱交換の効率が低下して冷房運転に支障が生じることとなる。これを防止するため、図５のフローチャートで示すように、前記外気温比較部9'で前記外気温検出センサ7'の検出値と前記外気温閾値11a'とを比較して、前記外気温検出センサ7'の検出値が、前記外気温閾値11a'より低い場合は、前記送風機駆動部14' が前記ファンモータ15' を低速運転とし、また、高い場合は前記ファンモータ15' を高速運転とする。（ＳＴＥＰ１）
前記ファンモータ15' が低速運転時、前記熱交温度比較部10' で、前記室内熱交換器温度センサ6'の検出値を前記室内熱交高温度閾値13' と比較して、前記室内熱交換器温度センサ6'の検出値が前記室内熱交高温度閾値13' より高い場合は、前記送風機駆動部14' が、前記ファンモータ15' を低速運転から高速運転に切換える一方、低い場合は、そのままの状態で運転を継続する。

また、前記ファンモータが高速運転時、前記熱交温度比較部10' で、前記室内熱交換器温度センサ6'の検出値を前記室内熱交低温度閾値12' と比較して、前記室内熱交換器温度センサ6'の検出値が前記室内熱交低温度閾値12' より低い場合は、前記ファンモータ15' を高速運転から低速運転に切換える一方、高い場合は、そのままの状態で運転を継続することにより、前記室外熱交換器での熱交換量を増加させ冷媒の温度とともに圧力の低下をはかることにより、前記圧縮機への負荷を低減して消費電力の上昇を抑制する一方、前記室内熱交換器表面への氷結の発生を防ぐようになっている。（ＳＴＥＰ２）
上記構成において、冷房運転時、外気温度と室内熱交換器温度で室外機のファン速度を切換えることにより、室内熱交換器表面への氷結の発生を防止するとともに、消費電力の低減を図ることができる。

しかしながら、外気温度と室内熱交換器温度で室外機のファンモータを低速運転に切換えても、フィルタの目づまりや冬期のコンピュータ室の冷房運転時等、室内熱交換器温度が室内熱交低温度閾値12' より低い場合があり、室内熱交換器表面への氷結を防ぐため、圧縮機を停止させ、室内を冷やせなくなるという問題を生じることがあった。
特開２００２−８９９３８号公報（請求項１、第２〜３図）

本発明は上記の問題点に鑑み、冷房運転時、外気温度と室内熱交換器温度とに基づいて、室外送風機の回転速度を切換え、更に圧縮機停止条件になる迄室内熱交換器温度が下がり、かつ室内熱吸込温度と室内設定温度との差が大きい場合、室内送風機の風量をＵＰし、圧縮機の停止保護が動作しないようにし、早く設定温度まで室内を冷やすと共に、室内熱交換器表面への氷結の発生を防止し、消費電力の低減を図る空気調和機の制御方法を提供することを目的とする。

本発明は上述の課題を解決するため、外気温度によって室外送風機のファン速度を可変制御すると共に、室内温度によって室内送風機の風量を制御する空気調和機であって、
冷房サイクル運転開始後、外気温度を検出し、この検出温度が予め設定された閾値以下の場合、前記室外送風機を低速運転とし、閾値以上の場合は高速運転とし、
前記室外送風機が低速運転中に、室内熱交換器の温度が予め設定された高温閾値以上の場合は、前記室外送風機を高速運転に切換える一方、高温閾値以下の場合は、そのまま低速運転を継続し、前記室外送風機が高速運転時、室内熱交換器の温度が予め設定された低温閾値以下の場合は、前記室外送風機を低速運転に切換える一方、低温閾値以上の場合は、そのまま高速運転を継続し、
前記室内熱交換器の温度が高温閾値以下で、前記室外送風機が低速運転された後、前記室内熱交換器の温度が低温閾値以下で、かつ室内機の吸込温度と予め設定された室内設定温度との差が所定値以上の場合は、前記室内送風機の設定風量をアップするよう制御してなる構成となっている。

また、前記外気温度によって室外送風機の速度が切換えられた際、切換えられた低速運転あるいは高速運転は、所定時間継続運転されてなる構成となっている。

本発明によれば、外気温度に基づいて室外送風機を高速運転から低速運転に、あるいは低速運転から高速運転に切換えるとともに、制御部に、室内熱交低温度閾値と、室内熱交高温度閾値とを設定し、これらを室内機熱交換器温度センサでの検出値と比較して前記室外送風機の運転速度を切換え、更に、室内機の吸込温度と予め設定された室内設定温度との差が所定値以上の場合は、前記室内送風機の設定風量をアップすることにより、前記室外熱交換器６での熱交換量を増加させ冷媒の温度とともに圧力の低下を図り、更に室内送風機７の設定風量をアップし、室内熱交温度の上昇の低下を図ることにより、前記圧縮機への負荷を低減して消費電力の低減を図る一方、室内機の室内熱交換器の表面に氷結が発生して圧縮機が停止条件になることを回避することのできる空気調和機の制御方法となる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。

図１は本発明による空気調和機の冷凍サイクルを示す構成図、図２は本発明による空気調和機の制御装置を適用する制御ブロック図、図３はその制御のフローチャートである。

図１において、１はインバータ駆動される圧縮機、２は冷媒の流れを切り換えることにより冷房運転または暖房運転を可能とする四方弁、３は室内熱交換器、４は膨張弁（電子膨張弁）、５は室外熱交換器でありこれらにより冷凍サイクルが構成される。６は前記室外熱交換器５を冷却する室外送風機、6aは同室外送風機を駆動するファンモータで、前記室外送風機６を低速運転または高速運転の２段階に切り換えられるようになっている。７は前記室内熱交換器５を冷却する室内送風機、7aは同室内送風機を駆動するファンモータで、前記室外送風機７の風量を弱風、中風及び強風の３段階に切り換えられるようになっている。８は後述する空気調和機を制御するための制御部（マイコン）である。

3aは前記室内熱交換器３の温度を検出する室内熱交温度センサ、９は外気温度を検出する外気温センサ、10は室内機の吸込温度を検出する室内吸込温度センサである。上記構成において、図１に示すように、冷房運転時には、圧縮機１から吐出された冷媒は実線矢印に示す方向に循環される。このとき、室外熱交換器５は凝縮器として、室内熱交換器３は蒸発器としてそれぞれ機能し、膨脹弁４は蒸発器から出た高温高圧の液冷媒を減圧して凝縮器に供給し、適切な凝縮温度と冷媒の流量を得るよう制御される。

反対に、暖房運転時には、圧縮機１から吐出された冷媒は破線矢印に示す方向に循環される。このとき、室内熱交換器３は凝縮器として、室外熱交換器５は蒸発器としてそれぞれ機能し、膨脹弁４は凝縮器から出た高温高圧の液冷媒を減圧して蒸発器に供給し、適切な蒸発温度と冷媒の流量を得るよう制御される。

次に、前記室外送風機６（ファンモータ6a）及び前記室内送風機７（ファンモータ7a）
の運転を制御する前記制御部８について説明をする。

前記制御部８には、図２で示すように、外気温度を検出する前記外気温センサ９と、前記室内熱交換器３の温度を検出する前記室内熱交温度センサ3aと、前記室内機の吸込温度を検出する室内吸込温度センサ10とが接続されると共に、前記ファンモータ6aを駆動するファン駆動部6bと、前記ファンモータ7aを駆動するファン駆動部7bとが接続されている。

前記制御部８内には、前記外気温センサ９が検知した温度を、A/D 変換して検出する外気温検出部8aと、冷房運転時、外気温度に応じて前記室外送風機６の速度を切換え、室内熱交換器３の表面に氷結が発生するおそれのある外気温度の境界値として、予め設定した閾値Ｔ℃を記憶しておく外気温設定部8bと、前記外気温検出部8aの検出値と前記閾値Ｔ℃を比較する外気温比較部8cを備えている。

また、前記室内熱交温度センサ3aが検知した温度を、A/D 変換して検出する室内熱交温度検出部8dと、冷房運転時、室内熱交温度に応じて前記室外送風機６の速度を切り換え冷房能力の低下を防止するため、室内熱交温度の境界値として、予め設定した室内熱交換器３の表面に氷結が発生するおそれのある低温閾値Ｂ℃（例えば１〜２℃）と、低温閾値Ｂ℃より数度高く設定された高温閾値Ａ℃（例えば４〜５℃）とを記憶しておく室内熱交温度設定部8eと、前記室内熱交温度検出部8dの検出値と前記高温閾値Ａ℃および低温閾値Ｂ℃とを比較する室内熱交温度比較部8fを備えている。

また、前記室内吸込温度センサ105aが検知した温度を、A/D 変換して検出する室内吸込温度検出部8gと、冷房運転時、室内吸込温度に応じて前記室内送風機７の風量を切り換え冷房能力の低下を防止するため、室内吸込温度の境界値として、予め設定した室内設定温度Ｄ℃を記憶しておく室内温度設定部8hと、前記室内吸込温度検出部8gの検出値Ｃ℃と前記室内設定温度Ｄ℃との温度差を比較する室内吸込温度比較部8iを備えている。

そして、前記外気温比較部8cおよび前記室内熱交温度比較部8fからの出力信号に応じて前記室外送風機６を、低速運転または高速運転の２段階に切換える室外送風機風量切替部8jと、低速運転または高速運転を所定時間継続する時間を計測するタイマ8kとから構成されている。

更に、前記室内吸込温度比較部8iからの出力信号に応じて前記室内送風機７の設定風量を切換える室内送風機風量切替部8mと、設定風量を所定時間継続する時間を計測する前記タイマ8kとから構成されている。

次に、上記構成の制御装置の動作を図３のフローチャートを参照して説明する。

冷房運転がスタートすると、まず、ステップST１で前記外気温センサ８で検出された外気温の検出値が、閾値Ｔ℃以下かどうかを前記外気温比較部7cで比較判断され、Ｔ℃以下であれば凝縮能力（冷房能力）が高めのため、ST２で前記室外送風機６を低速運転し、Ｔ℃以上であれば凝縮能力が低めのため、ST８で高速運転される。
そして、ST２で前記室外送風機６を低速運転開始後、前記タイマ8kをスタート(ST ３) させ、所定時間経過後、ST4 で前記室内熱交温度検出部7dの検出値が高温閾値Ａ℃以上かどうか判定され、Ａ℃以上であれば、室外送風機６を再度高速運転(ST11)に切換え、もしＡ℃以下であれば、そのまま低速運転(ST ５) を継続する。

ST５で室外送風機６を低速運転継続した後、ST６で室内熱交温度が低温閾値Ｂ℃以下かどうか判定され、Ｂ℃以下であればST13で、室内機の室内吸込温度Ｃ℃と室内設定温度Ｄ℃との温度差（Ｃ−Ｄ）が所定値Ｅ以上かどうか判定され、所定値Ｅ以上であれば、ST15で前記室内送風機７の設定風量をＵＰ（例えば、弱風→中風）する。その後ST16室内熱交温度が低温閾値Ｂ℃以下かどうか判定され、Ｂ℃以下であればST17で室内熱交温度が上昇しないとみなし、室内熱交換器３の表面への氷結を防止するため、氷結防止保護動作により一旦圧縮機を停止する。

もし、低温閾値Ｂ℃以下でなければST18で、室内吸込温度Ｃ℃と室内設定温度Ｄ℃との温度差が所定値Ｆ以下かどうか判定され、所定値Ｆ以下であれば室内送風機７の設定風量をもとの風量に戻す。

ここで、温度差の所定値の関係は、Ｆ＜Ｅとし、所定値Ｆは室内吸込温度Ｃ℃が室内設定温度Ｄ℃の付近であることを示し、所定値Ｅは室内吸込温度Ｃ℃が室内設定温度Ｄ℃より充分高いことを示している。

上記したように、冷房運転開始後、外気温度が予め設定された閾値Ｔ℃以下の場合は、前記室外送風機６を低速運転とし、閾値Ｔ℃以上の場合は高速運転とした後、前記室外送風機６が低速運転時、室内熱交器３の温度が予め設定された高温閾値Ａ℃以上の場合は、前記室外送風機６を高速運転に切換える一方、高温閾値Ａ℃以下の場合は、そのまま低速運転運転を継続し、前記室外送風機６が高速運転時、室内熱交器３の温度が予め設定された低温閾値Ｂ℃以下の場合は、前記室外送風機６を低速運転に切換える一方、低温閾値Ｂ℃以上の場合は、そのまま高速運転運転を継続し、
前記室内熱交器３の温度が高温閾値Ａ℃以下で、前記室外送風機６が低速運転された後、前記室内熱交器３の温度が低温閾値Ｂ℃以下で、かつ室内機の吸込温度Ｃ℃と予め設定された室内設定温度Ｄ℃との差が所定値Ｅ以上の場合は、前記室内送風機７の設定風量をアップし、その後、前記吸込温度Ｃ℃が室内設定温度Ｄ℃付近に達したら前記室内送風機７をもとの設定風量に戻すよう制御して、前記室外熱交換器６での熱交換量を増加させ冷媒の温度とともに圧力の低下を図り、更に室内送風機７の設定風量をアップし、室内熱交温度の上昇の低下を図ることにより、前記圧縮機への負荷を低減して消費電力の上昇を抑制する一方、室内熱交換器表面への氷結の発生を防ぎ、圧縮機が停止条件になることを回避することのできる空気調和機の制御方法となる。

以上に説明したように、前記室外熱交換器６での熱交換量を増加させ冷媒の温度とともに圧力の低下を図り、更に室内送風機７の設定風量をアップし、室内熱交温度の上昇の低下を図ることにより、前記圧縮機への負荷を低減して消費電力の上昇を抑制する一方、室内熱交換器表面への氷結の発生を防ぎ、圧縮機が停止条件になることを回避することのできる空気調和機の制御方法となる。

本発明による空気調和機の冷凍サイクルを示す構成図である。 本発明による空気調和機の制御を示すブロック図である。 本発明による空気調和機の制御手順を示すフローチャートである。 従来例による空気調和機の制御を示すブロック図である。 従来例による空気調和機の制御手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 圧縮機
２ 四方弁
３ 室内熱交換器
3a 室内熱交温度センサ
４ 膨脹弁
５ 室外熱交換器
６ 室外送風機
6a,7a ファンモータ
6b,7b ファン駆動部
７ 室内送風機
８ 制御部
8a 外気温検出部
8b 外気温設定部
8c 外気温比較部
8d 室内熱交温度検出部
8e 室内熱交温度設定部
8f 室内熱交温度比較部
8g 室内吸込温度検出部
8h 室内温度設定部
8i 室内吸込温度比較部
8j 室外送風機風量切換部
8k タイマ
8m 室内送風機風量切換部
９ 外気温センサ
１０ 室内吸込温度センサ

Claims (2)

1. 外気温度によって室外送風機のファン速度を可変制御すると共に、室内温度によって室内送風機の風量を制御する空気調和機であって、
   冷房サイクル運転開始後、外気温度を検出し、この検出温度が予め設定された閾値以下の場合、前記室外送風機を低速運転とし、閾値以上の場合は高速運転とし、
   前記室外送風機が低速運転中に、室内熱交換器の温度が予め設定された高温閾値以上の場合は、前記室外送風機を高速運転に切換える一方、高温閾値以下の場合は、そのまま低速運転を継続し、前記室外送風機が高速運転中に、室内熱交換器の温度が予め設定された低温閾値以下の場合は、前記室外送風機を低速運転に切換える一方、低温閾値以上の場合は、そのまま高速運転を継続し、
   前記室内熱交換器の温度が高温閾値以下で、前記室外送風機が低速運転された後、前記室内熱交換器の温度が低温閾値以下で、かつ室内機の吸込温度と予め設定された室内設定温度との差が所定値以上の場合は、前記室内送風機の設定風量をアップするよう制御してなることを特徴とする空気調和機の制御方法。
2. 前記外気温度によって室外送風機の速度が切換えられた際、切換えられた低速運転あるいは高速運転は、所定時間継続運転されてなることを特徴とする請求項１記載の空気調和機の制御方法。

Images