JP2007212078A

JP2007212078A - 空気調和機の制御装置

Info

Publication number: JP2007212078A
Application number: JP2006033553A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Funada; 和也船田; Hiroaki Endo; 浩彰遠藤; Harutaka Adachi; 玄貴安達; Daisuke Toyoda; 大介豊田
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2006-02-10
Filing date: 2006-02-10
Publication date: 2007-08-23

Abstract

【課題】低外気温での冷房運転中、突風あるいは急激な温度低下等の予期しない外乱により、室内熱交換器に凍結が発生したり、あるいは室外熱交換器に液溜まりが発生することを的確に防止できる空気調和機の制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】適宜、検出された外気温度Ｔａが、予め設定された外気温設定値より低い場合、室外熱交換器の凝縮器出口温度Ｔｓと外気温度Ｔａとの差が演算され、差の値が第一設定値ＴＡと比較されるようにになっている。差の値が前記第一設定値ＴＡより低い場合、制御吐出温度がやや高いと判断され、制御吐出温度が低くなるよう膨張弁開度制御部は信号を送出し、膨張弁の開度を調整し、差の値が、第二設定値ＴＡ以上となった場合は、前記膨張弁開度制御部に信号を送出して、膨張弁の開度を開方向にシフトさせ、徐々に制御吐出温度を上昇させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、空気調和機の制御装置に係わり、より詳細には、低外気温での冷房運転時、室内熱交換器の凍結あるいは室外熱交換器での液溜まり等を防止して円滑な運転を行えるようにした構成に関する。

近年、コンピュータルーム等では、冬場の低外気温時にも冷房運転が行われるようになっている。しかしながら、低外気温の条件で冷房運転を行うと、室外熱交換器での放熱が大きく、室内熱交換器の圧力も低下することにより室内機の吹出口から、零度近い冷風が吹出されて使用者に不快感を覚えさせるというような不具合があった。又、室内熱交換器の温度が低下して、同室内熱交換器に凍結が発生したり、あるいは室外熱交換器での凝縮量が多いことにより、同室外熱交換器に液溜まりが発生して冷媒が円滑に循環しないというような支障を生じることがあった。

上記したような問題を解決するべく、例えば図４で示すような技術が提示されている。図４は室外機の構成を示し、同室外機には、圧縮機４０と、同圧縮機４０を駆動するパワートランジスタ４１と、電源４６及び同電源４６を開閉する開閉スイッチ４８と、送風ファン４７及び同送風ファン４７の開閉スイッチ４９と、前記電源４６からの電力を前記パワートランジスタ４１に中継する中継基板４３等が設けられ、又、膨張弁４４と、同膨張弁４４の開度を制御するマイクロコンピュータ４２と、外気温度を検出する外気温度サーミスタ４５と、外気温度比較装置４２ａとが設けられている（特許文献１参照）。

前記マイクロコンピュータ４２内には、予め設定された設定温度が設けられており、前記外気温度サーミスタ４５で検出された検出値が設定温度より低い場合、前記圧縮機４０の運転周波数が高い程、前記マイクロコンピュータ４２は前記膨張弁４４の開度が大きくなるよう開方向にシフトさせ、これにより室内熱交換器に凍結が発生する等の不具合を防止するようになっている。

しかしながら、低外気温での冷房運転中、突風あるいは急激な温度低下等の予期しない外乱が発生すると、室内熱交換器に凍結が発生したり、あるいは室外熱交換器に液溜まりが発生して冷房運転が円滑に行えない場合があり、対策が求められていた。

特開平７−１５９００７号（３頁、図１）

本発明は、上記問題点に鑑み、低外気温での冷房運転中、突風あるいは急激な温度低下等の予期しない外乱により、室内熱交換器に凍結が発生したり、あるいは室外熱交換器に液溜まりが発生することを的確に防止できる空気調和機の制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、圧縮機と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器とを順次接続して冷媒回路を構成し、制御部に設けられた膨張弁開度制御部により前記膨張弁の開度を制御してなる空気調和機の制御装置において、
外気温センサと、圧縮機吐出温センサを設けるとともに、前記室外熱交換器に凝縮器出口温度センサを設け、前記制御部に、予め設定された外気温設定値を設定し、前記外気温センサにより検出された外気温が前記外気温設定値より低い際、前記凝縮器出口温度センサの検出値と、外気温との差を基にして前記膨張弁の開度を開方向にシフトするようにした構成となっている。又、前記制御部に、前記圧縮機の吐出温度設定テーブルを設け、冷房運転時、外気温度と圧縮機運転周波数とを基にして、圧縮機の制御吐出温度を吐出温度設定テーブルから選定し、選定された制御吐出温度となるよう、前記圧縮機吐出温センサの検出値と前記制御吐出温度とを比較して、前記膨張弁の開度を開方向にシフトする構成となっている。又、前記制御部に、前記凝縮器出口温度センサの検出値と外気温度との差に基づく第一設定値と、第二設定値とを設定し、前記凝縮器出口温度センサの検出値と外気温度との差が、前記第一設定値より低い場合、前記制御吐出温度が順次低くなるよう前記膨張弁の開度が調整される一方、前記凝縮器出口温度センサの検出値と外気温度との差が、前記第二設定値以上となる場合は、前記制御吐出温度を順次上昇させるよう前記膨張弁の開度が開方向にシフトされる構成となっている。

本発明によると、冷房運転開始時、外気温度Ｔａと、圧縮機の運転周波数とを基にして、適正な圧縮機の制御吐出温度を吐出温度設定テーブルから選定し、検出された冷媒吐出温度が選定された制御吐出温度に近づくよう、膨張弁開度制御部が膨張弁の開度を調整する一方、適宜、検出された外気温度Ｔａが、予め設定された外気温設定値より低い場合、室外熱交換器の凝縮器出口温度Ｔｓと外気温度Ｔａとの差が演算され、差の値が第一設定値ＴＡと比較されるようになっている。差の値が前記第一設定値ＴＡより低い場合、制御吐出温度がやや高いと判断され、制御吐出温度が低くなるよう前記膨張弁開度制御部は信号を送出し、膨張弁の開度を調整するようになっている。続いて、凝縮器出口温度Ｔｓと外気温度Ｔａとの差が、第二設定値ＴＡと比較され、差の値が、前記第一設定値ＴＡ以上であって、且つ、前記第二設定値ＴＡ以下となった場合、前記圧縮機吐出温度制御部で設定された制御吐出温度は適正と判断されて、これを維持する一方、差の値が、前記第二設定値ＴＡ以上となった場合は、前記膨張弁開度制御部に信号を送出して、膨張弁の開度を開方向にシフトさせ、徐々に制御吐出温度を上昇させるようになっている。これにより、冷房運転中に予測しない突風、あるいは急激な外気温低下が生じ、前記室内熱交換器に凍結が発生したり、あるいは前記室外熱交換器に液溜まりが生じて運転に支障が発生する不具合を防止できる空気調和機の制御装置とすることができるようになっている。

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媒回路図であり、図２は制御部を示すブロック図である。又、図３は動作を示すフローチャートである。

本発明による空気調和機は、図１で示すように、圧縮機１と、室外熱交換器２と、膨張弁３と、室内熱交換器４と、アキュームレータ５とを順次接続して冷媒回路を構成している。又、前記圧縮機１には、吐出される冷媒の温度を検出する圧縮機吐出温度センサ７が設けられ、前記室外熱交換器２の流出側には、凝縮器として作用する同室外熱交換器２から流出する冷媒の温度を検出する凝縮器出口温度センサ９が設けられている。更に、前記室外熱交換器２を収納する室外機の一側には、外気温度を検出する外気温センサ８が装着されている。

前記圧縮機吐出温度センサ７と、前記凝縮器出口温度センサ９と、前記外気温センサ８とは、点線で示すように夫々、制御部６に接続され、同制御部６に検出した検出値を適宜送出するようになっている。又、同制御部６は前記膨張弁３と点線で示すように、信号線で接続されており、前記圧縮機吐出温度センサ７、前記凝縮器出口温度センサ９等の検出値を基にして、前記膨張弁３の開度が調整されるようになっている。

冷房運転時、前記圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は前記室外熱交換器２に流入し、周囲に熱を放出して凝縮する。凝縮した冷媒は、続いて前記膨張弁３により絞られて断熱膨張し低温低圧となって前記室内熱交換器４に流入する。同室内熱交換器４に流入した冷媒は、周囲を流れる空気から熱を吸収して蒸発し、蒸発した冷媒は前記圧縮機１に還流するようになっている。

前記制御部６は、図２のブロック図で示すように構成されている。同制御部６内には、前記凝縮器出口温度センサ９と信号線により接続され、これから検出値を受ける出口温度検出部１１と、前記外気温センサ８と信号線により接続され、これから検出値を受ける外気温検出部１３と、前記圧縮機吐出温度センサ７と信号線により接続され、これから検出値を受ける吐出温度検出部１４が設けられている。

又、前記制御部６には、前記圧縮機１の冷媒吐出温度を制御するための圧縮機吐出温度制御部１９と、外気温度と前記圧縮機１の回転周波数とから、最適な前記圧縮機１の冷媒吐出温度を予め設定した吐出温度設定テーブル２１と、前記圧縮機吐出温度制御部１９が制御する吐出温度となるように、前記膨張弁３の開度を調整する膨張弁駆動部２２に信号線を送出する膨張弁開度制御部２０が設けられている。前記圧縮機吐出温度制御部１９は、圧縮機１の周波数検出値を受けるとともに、前記外気温検出部１３と、前記吐出温度検出部１４とから、夫々検出値を受けるようになっている。

前記圧縮機吐出温度制御部１９は、前記外気温検出部１３と、前記吐出温度検出部１４とから夫々検出値を受けると、これらの検出値を基にして、最適な前記圧縮機１の冷媒吐出温度を前記吐出温度設定テーブル２１から選定し、選定された冷媒吐出温度となるように前記膨張弁開度制御部２０に信号を送出するようになっている。又、同圧縮機吐出温度制御部１９は、前記吐出温度検出部１４から受けた前記圧縮機１の冷媒吐出温度検出値と、前記吐出温度設定テーブル２１から選定された冷媒吐出温度とを比較し、冷媒吐出温度検出値が選定された冷媒吐出温度に近づくよう前記膨張弁開度制御部２０に信号を送出するようになっている。

又、前記制御部６には、前記室内熱交換器４に凍結の発生、あるいは前記室外熱交換器２に液溜まり等の不具合が発生する虞のある低温の外気温度が、外気温設定値１２として予め設定されており、前記外気温検出部１３で検出された外気温は、比較部１５により外気温設定値１２と比較されるようになっている。又、前記出口温度検出部１１と、前記比較部１５とから信号を受ける比較演算部１６が設けられており、同比較演算部１６には、第一設定値ＴＡ１７と、第二設定値ＴＢ１８とが設定されるようになっている。

前記第一設定値ＴＡ１７は、前記外気温検出部１３で検出された検出値が前記外気温設定値１２より低く、且つ、前記出口温度検出部１１で検出された前記室外熱交換器２の出口側冷媒温度と、前記外気温検出部１３で検出された外気温度との差が、前記第一設定値ＴＡ１７以下となった場合、前記圧縮機吐出温度制御部１９で設定された制御吐出温度がやや高いと前記比較演算部１６は判断し、出口側冷媒温度と外気温度との差が前記第一設定値ＴＡ１７以上となるまで制御吐出温度が低くなるよう前記圧縮機吐出温度制御部１９に信号を送出するようになっている。

前記第二設定値ＴＡ１８は、前記室外熱交換器２の出口側冷媒温度と、外気温度との差が、前記第一設定値ＴＡ１７以上であって、且つ、前記第二設定値ＴＡ１８以下となった場合、前記圧縮機吐出温度制御部１９で設定された制御吐出温度は適正と判断されて、これを維持する一方、出口側冷媒温度と外気温度との差が前記第二設定値ＴＡ１８以上となった場合は、前記膨張弁開度制御部２０に信号を送出して、徐々に制御吐出温度を上昇させるよう前記膨張弁３の開度が大きくなるように開方向にシフトさせるようになっている。これにより、前記圧縮機１での冷媒の加熱度を維持し、同圧縮機１に対する液バック現象等を防止するようになっている。

次に、動作について改めて説明する。図３のフローチャートに示すように、低外気温時、冷房運転が開始されると、まず、前記外気温度センサ８により外気温度Ｔａが検出され（ＳＴＥＰ１）、続いて前記圧縮機１の運転周波数が検出されるようになっている（ＳＴＥＰ２）。検出された外気温度Ｔａと、運転周波数とは前記圧縮機吐出温度制御部１９に送出され、同圧縮機吐出温度制御部１９では、送出された検出値を基にして適正な前記圧縮機１の制御吐出温度を前記吐出温度設定テーブル２１から選定するようになっている（ＳＴＥＰ３）。

前記圧縮機吐出温度センサ７で検出された冷媒吐出温度も前記吐出温度検出部１４を介して前記圧縮機吐出温度制御部１９に送出され、検出された冷媒吐出温度が選定された制御吐出温度に近づくよう、前記圧縮機吐出温度制御部１９から前記膨張弁開度制御部２０に対し信号が送出されるようになっている。信号を受けた膨張弁開度制御部２０では、検出された冷媒吐出温度が、選定された制御吐出温度に近づくよう前記膨張弁駆動部２２を介して前記膨張弁３の開度を調整するようになっている（ＳＴＥＰ４）。

前記外気温度センサ８では適宜外気温度Ｔａが検出され前記外気温度検出部１３を介して前記比較部１５に送出されるようになっている（ＳＴＥＰ５）。同比較部１５では、検出された外気温度Ｔａと、前記外気温設定値１２とを比較し、検出された外気温度が前記外気温設定値１２より低い場合、検出された外気温度Ｔａを前記比較演算部１６に送出するようになっている（ＳＴＥＰ６）。

前記比較演算部１６には、適宜、前記凝縮器出口温度センサ９で検出された前記室外熱交換器２の出口側での凝縮器出口温度Ｔｓが、前記出口検出部１１を介して送出されるようになっており（ＳＴＥＰ７）、前記比較部１５から外気温度Ｔａが送出されてくると、前記凝縮器出口温度Ｔｓと外気温度Ｔａとの差を演算し、差の値と前記第一設定値ＴＡ１７とを比較するようになっている（ＳＴＥＰ８）。

差の値が前記第一設定値ＴＡ１７より低い場合、外気温度Ｔａと圧縮機運転周波数とを基にして、運転開始時に前記圧縮機吐出温度制御部１９にて設定された制御吐出温度がやや高いと前記比較演算部１６は判断し、出口側冷媒温度と外気温度との差が前記第一設定値ＴＡ１７以上となるまで制御吐出温度が低くなるよう前記圧縮機吐出温度制御部１９を介して前記膨張弁開度制御部２０に信号を送出し、同膨張弁開度制御部２０はこれを基に前記膨張弁駆動部２２を駆動するようになっている（ＳＴＥＰ９）。

次に、前記凝縮器出口温度Ｔｓと外気温度Ｔａとの差は、前記第二設定値ＴＡ１８と比較され（ＳＴＥＰ１０）、差の値が、前記第一設定値ＴＡ１７以上であって、且つ、前記第二設定値ＴＡ１８以下となった場合、前記圧縮機吐出温度制御部１９で設定された制御吐出温度は適正と判断されて、これを維持する一方、差の値が、前記第二設定値ＴＡ１８以上となった場合は、前記膨張弁開度制御部２０に信号を送出して、徐々に制御吐出温度を上昇させるように、前記膨張弁３の開度を開方向にシフトさせるようになっている。（ＳＴＥＰ１１）。

以上、説明したように、低外気温時に冷房運転を行う際、上記した手順により前記膨張弁３の開度調整を行うことにより、冷房運転中に予測しない突風、あるいは急激な外気温低下が生じ、前記室内熱交換器４に凍結が発生したり、あるいは前記室外熱交換器２に液溜まりが生じて運転に支障が発生することを防止できる空気調和機とすることができるようになっている。

本発明による空気調和機の冷媒回路図である。制御部を示すブロック図である。一連の動作を示すフローチャートである。従来の空気調和機の制御を示すブロック図である。

符号の説明

１圧縮機
２室外熱交換器
３膨張弁
４室内熱交換器
５アキュームレータ
６制御部
７圧縮機吐出温度センサ
８外気温センサ
９凝縮器出口温度センサ
１０圧縮機周波数センサ
１１出口温度検出部
１２外気温設定値
１３外気温検出部
１４吐出温度検出部
１５比較部
１６比較演算部
１７第一設定値ＴＡ
１８第二設定値ＴＢ
１９圧縮機吐出温度制御部
２０膨張弁開度制御部
２１吐出温度設定テーブル
２２膨張弁駆動部

Claims

圧縮機と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器とを順次接続して冷媒回路を構成し、制御部に設けられた膨張弁開度制御部により前記膨張弁の開度を制御してなる空気調和機の制御方法において、
外気温センサと、圧縮機吐出温センサを設けるとともに、前記室外熱交換器に凝縮器出口温度センサを設け、前記制御部に、予め設定された外気温設定値を設定し、前記外気温センサにより検出された外気温が前記外気温設定値より低い際、前記凝縮器出口温度センサの検出値と外気温との差を基にして、前記膨張弁の開度を開方向にシフトするようにしたことを特徴とする空気調和機の制御装置。
前記制御部に、前記圧縮機の吐出温度設定テーブルを設け、冷房運転時、外気温度と圧縮機運転周波数とを基にして、圧縮機の制御吐出温度を吐出温度設定テーブルから選定し、選定された制御吐出温度となるよう、前記圧縮機吐出温センサの検出値と前記制御吐出温度とを比較して、前記膨張弁の開度を開方向にシフトすることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の制御装置。
前記制御部に、前記凝縮器出口温度センサの検出値と外気温度との差に基づく第一設定値と、第二設定値とを設定し、前記凝縮器出口温度センサの検出値と外気温度との差が、前記第一設定値より低い場合、前記制御吐出温度が順次低くなるよう前記膨張弁の開度が調整される一方、前記凝縮器出口温度センサの検出値と外気温度との差が、前記第二設定値以上となる場合は、前記制御吐出温度を順次上昇させるよう前記膨張弁の開度が開方向にシフトされることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気調和機の制御装置。