JP2007024371A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】 室内の温度負荷が大きい場合または外気の温度が高い場合の冷房能力の低下を防止し得る空気調和機を提供する。
【解決手段】 室外機制御部６は、冷房時には、圧縮機１の吐出口の近傍の冷媒の温度と外気の温度または室外熱交換器５の流出口の近傍の冷媒の温度との差が所定値より大きくなれば、冷媒の過熱を抑制するために、膨張弁４の開度を大きくするとともに、室外機ファン１５の回転速度を大きくする制御を実行する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気調和機に関するものである。

従来から、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒によって熱交換を行なう室内熱交換器および室外熱交換器と、圧縮機、室内熱交換器および室外熱交換器のそれぞれに接続され、冷媒が循環する循環路と、室外熱交換器に送風する室外機ファンとを有する空気調和機が用いられている。
特開２００２−３４９９３６号公報

上記従来の空気調和機においては、室内熱交換器において蒸発する冷媒の温度および圧縮機に吸入される冷媒の温度に基づいて圧縮機が吸入する冷媒の過熱を抑制する手法が採用されている。ただし、この手法においては、圧縮機に吸入される冷媒の温度の変動を正確に測定するために、非常に高精度の温度センサが必要である。

一方、圧縮機が吐出する冷媒の温度は高精度の温度センサでなくても容易に測定され得る。したがって、圧縮機が吐出する冷媒の温度を測定し、その温度から冷媒の過熱度を推定する手法も採用されている。しかしながら、その手法によっては過熱度を十分に正確に推定することができない。そこで、圧縮機が吐出する冷媒と室外熱交換器内の冷媒との温度差を算出し、その温度差と所定の閾値との比較結果に基づいて膨張弁の開度の調整を行なうことによって、圧縮機の吸入冷媒の過熱度を制御する手法が試みられている。

しかしながら、上記の手法のみでは、室内の熱負荷が高い場合または外気の温度が高い場合には、冷媒の過熱を抑制しきれず、空気調和機の冷房能力が不足するという事態が生じてしまう。

本発明は、上述の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、室内の熱負荷が大きい場合または外気の温度が高い場合にも十分な冷房能力を発揮することができる空気調和機を提供することである。

本発明の空気調和機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と空気とが熱交換を行なう室内熱交換器および室外熱交換器とを備えている。また、圧縮機、室内熱交換器および室外熱交換器のそれぞれには、循環路が接続され、冷媒が循環路を循環する。また、空気調和機は、室外熱交換器に送風する室外機ファンと、室外熱交換器の流出口の近傍の冷媒の温度または外気の温度を検出する第１温度センサと、圧縮機の吐出口近傍の冷媒温度を検出する第２温度センサとを備えている。第１温度センサおよび第２温度センサによって得られた温度情報は制御部に入力され、制御部は室外機ファンを制御する。また、制御部は、冷房時には、室外熱交換器または外気と圧縮機の吐出口の近傍の冷媒との温度差に応じて、冷媒の過熱を抑制するように、室外機ファンの回転数を制御する過熱抑制制御を実行する。これによれば、室内の熱負荷が大きい場合または外気の温度が高い場合においても、冷媒が過熱されることを防止することができ、冷房能力の低下を抑制することができる。

また、温度差が所定値より大きい場合にのみ、すなわち、冷媒の過熱を防止する必要がある場合にのみ、前述の過熱抑制制御が実行されれば、制御部の負担が軽減される。

また、循環路には膨張弁が設けられており、制御部が、前述の過熱抑制制御において、室外機ファンの回転数の制御とともに、前述の温度差に応じて、冷媒の過熱が抑制されるように、膨張弁の開度を制御すれば、室外機ファンだけでなく膨張弁をも用いて冷媒の過熱が抑制されるため、冷媒の過熱防止効果が一層高められる。

以下、図を参照しながら、本発明の実施の形態の空気調和機を説明する。
実施の形態の空気調和機は、冷媒が循環する循環路２０と、循環路２０に設けられた圧縮機１、室内熱交換器５、室外熱交換器３、および四方切換弁２とを備えている。圧縮機１は、循環路２０の復路から吸入された冷媒を圧縮して循環路２０の往路へ吐出する。室外熱交換器３内においては、循環路２０から流れ込んできた冷媒と外気との間で熱交換が行なわれる。室内熱交換器５においても、循環路２０から流れ込んできた冷媒と室内空気との間で熱交換が行なわれる。四方切換弁２は、冷媒を第１の方向に流す第１の状態（冷房時の状態：図１参照）と、冷媒を第１の方向とは逆向きの第２の方向に流す第２の状態（暖房時の状態：図２参照）とに変化可能である。

室外熱交換器３の近傍には室外機ファン１５が設けられており、室外機ファン１５が生成する風によって室外熱交換器３における冷媒と外気との熱交換が促進される。また、室内熱交換器５には、室内熱交換器５内の冷媒の温度を測定する温度センサ１０が設けられており、温度センサ１０で得られた温度情報は室内機制御部７に送信される。また、室内機制御部７は室内空気の温度を測定する温度センサ１３にも接続されており、温度センサ１３から室内機制御部７へ室内空気の温度情報が送信される。

また、室内機制御部７は、室外機制御部６に通信可能に接続されており、温度センサ１３および１０から送信されてきた信号を受けて室外機制御部６へ送信する。また、圧縮機１の冷媒の吐出口の近傍には温度センサ８が設けられており、温度センサ８から吐出冷媒の温度情報が室外機制御部６へ送信される。また、外気の温度を測定する温度センサ１４および室外熱交換器３の流出口の近傍の冷媒の温度を測定する温度センサ９のそれぞれから室外機制御部６へ温度情報が送信される。また、室外機制御部６は、前述の各温度センサから温度情報を受けて、その温度情報に基づいて、圧縮機１、四方切換弁２および室外機ファン１５を制御することが可能である。

なお、図１には、冷房時の四方切換弁２の状態が示されており、図２には、暖房時の四方切換弁２の状態が示されている。図１の循環路２０内の冷媒循環方向と図２の循環路２０内の冷媒循環方向とは逆になっている。また、冷房時には、室内熱交換器５は蒸発器として機能し、室外熱交換器３は凝縮器として機能する。一方、暖房時には、室内熱交換器５は凝縮器として機能し、室外熱交換器３は蒸発器として機能する。

上記のような構成の実施の形態の空気調和機においては、冷房時においては、以下のような処理が行なわれる。

図３に示すように、室外機制御処理においては、まず、Ｓ１において、室外機制御部６は、図１に示す温度センサ８から圧縮機１の吐出口の近傍の温度Ｔｄを取得する。次に、Ｓ２において、室外機制御部６は、温度センサ１４および９から外気の温度および室外熱交換器３から流出される冷媒の温度ＴＯＰＬを取得する。次に、Ｓ３において、Ｔｄ−ＴＯＰＬ＞Ｋであるか否かが判別される。Ｓ３において、Ｔｄ−ＴＯＰＬが所定値Ｋ以下であればＳ４の通常処理が行なわれるが、Ｓ３において、Ｔｄ−ＴＯＰＬが所定値Ｋよりも大きければＳ５の過熱抑制制御処理が行われる。

次に、図４および図５を用いて、通常処理および過熱抑制制御処理を具体的に説明する。通常処理においては、図４に示すように、Ｓ７においては、膨張弁４の開度が１に設定され、室外機ファン１５の回転速度が１に設定される。つまり、膨張弁４の開度および室外機ファン１５の回転速度は、最も小さい値に設定される。その後、再度Ｓ１の処理が実行される。

一方、図５に示すように、過熱抑制制御処理においては、Ｓ８において、Ｔｄ−ＴＯＰＬ≧Ｌ（＞Ｋ）であるか否かが判別される。Ｔｄ−ＴＯＰＬ≧Ｌでなければ、Ｌ＞Ｔｄ−ＴＯＰＬ＞Ｋであるため、Ｓ９において、膨張弁４の開度が２に設定され、室外機ファン１５の回転速度が２に設定される。つまり、通常処理のときに比較して、膨張弁４の開度が大きくなるとともに、室外機ファン１５の回転速度が大きくなる。

一方、Ｓ８において、Ｔｄ−ＴＯＰＬ≧Ｌであれば、Ｓ１０の処理が実行される。Ｓ１０においては、Ｔｄ−ＴＯＰＬが所定値Ｌ以上でありかつ所定値Ｍより小さいか否かが判別される。Ｓ１０において、Ｔｄ−ＴＯＰＬが所定値Ｌ以上でありかつ所定値Ｍより小さければ、Ｓ１１の処理が実行される。Ｓ１１においては、膨張弁４の開度が３に設定され、室外機ファン１５の回転速度が３に設定される。つまり、Ｓ９における設定に比較して、膨張弁４の開度および室外機ファン１５の回転速度がさらに大きくなる。

一方、Ｓ１０において、Ｔｄ−ＴＯＰＬが所定値Ｌ以上でありかつ所定値Ｍより小さくなければ、Ｔｄ−ＴＯＰＬが所定値Ｍ以上であると判断され、Ｓ１２の処理が実行される。Ｓ１２においては、膨張弁４の開度が４に設定され、室外機ファン１５の回転速度が４に設定される。つまり、膨張弁４の開度および室外機ファン１５の回転速度が最も大きくなる。なお、本明細書においては、Ｋ＜Ｌ＜Ｍの関係が成立しているとともに、膨張弁４の開度および室外機ファン１５の回転速度は、上記において設定されている数字が大きいほど大きいものとする。

上記の本実施の形態の空気調和機によれば、Ｓ３において、圧縮機１の吐出口の近傍の冷媒と外気または室外熱交換器３の流出口の近傍の冷媒との温度差が所定値Ｋよりも大きくなれば、室外熱交換器３の熱交換効率を向上させるために、すなわち冷房能力を向上させるために、室外機ファン１５の回転速度を増加させる。したがって、室内の熱負荷が大きい場合または外気の温度が高い場合に、冷房能力が不足するといった不都合が生じることが防止されている。また、前述の温度差が所定値Ｋより大きくなった場合のみ、つまり、過熱を防止する必要がある場合にのみ、過熱抑制制御が実行されるため、室外機制御部６の負担が軽減されている。

また、室外機ファン１５の回転速度の制御は、膨張弁４の開度の制御とともに行なわれるため、相乗効果を得ることができる。さらに、圧縮機１の吐出口の近傍の冷媒の温度と外気の温度または室外熱交換器３の温度との差に応じて、徐々に室外機ファン１５の回転速度および膨張弁４の開度を向上させているため、無駄なエネルギを使うことなく効率的に冷房能力を向上させることができる。

なお、前述の実施の形態では、四方切換弁４を有する空気調和機が例示されているが、四方切換弁を有しない冷房専用の空気調和機であっても、冷房時に前述の制御が実行されれば、本実施の形態の空気調和機と同様の効果を得ることができる。

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

実施の形態の空気調和機の冷房時の冷媒経路（矢印）を示す図である。 実施の形態の空気調和機の暖房時の冷媒経路（矢印）を示す図である。 室外機制御処理を説明するための図である。 通常処理を説明するための図である。 過熱抑制処理を説明するための図である。

符号の説明

１ 圧縮機、２ 四方切換弁、３ 室外熱交換器、４ 膨張弁、５ 室内熱交換器、６ 室外機制御部、７ 室内機制御部、８，９，１０，１３，１４ 温度センサ、１５ 室外機ファン。

Claims (3)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
   前記冷媒と空気とが熱交換を行なう室内熱交換器および室外熱交換器と、
   前記圧縮機、前記室内熱交換器および前記室外熱交換器のそれぞれに接続され、前記冷媒が循環する循環路と、
   前記室外熱交換器に送風する室外機ファンと、
   前記室外熱交換器の流出口の近傍の冷媒の温度または外気の温度を検出する第１温度センサと、
   前記圧縮機の吐出口の近傍の冷媒の温度を検出する第２温度センサと、
   前記第１温度センサおよび前記第２温度センサによって得られた温度情報が入力され、前記室外機ファンを制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、冷房時には、前記室外熱交換器の流出口の近傍の冷媒または前記外気と前記圧縮機の吐出口の近傍の冷媒との温度差に応じて、前記冷媒の過熱を抑制するように、前記室外機ファンの回転数を制御する過熱抑制制御を実行する、空気調和機。
2. 前記制御部は、前記温度差が所定値より大きい場合にのみ、前記過熱抑制制御を実行する、請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記循環路には膨張弁が設けられており、
   前記制御部が、前記過熱抑制制御において、前記室外機ファンの回転数の制御とともに、前記温度差に応じて、前記過熱を抑制するように、前記膨張弁の開度を制御する、請求項１に記載の空気調和機。

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